JP2021094421A - 画像処理装置、画像処理方法、及び記録媒体 - Google Patents
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Abstract
Description
1.システムの概要
2.光学素子の構成
3.復元処理
3.1.画像処理装置の構成
3.2.画像処理装置の処理
4.実施例
4.1.実施例1:機器ごとのPSF情報の取得
4.2.実施例2:各種条件に応じたPSF情報の算出例
5.ハードウェア構成
6.むすび
まず、本開示に係る技術が適用され得る例示的なシステムの概要を説明する。図1は、一実施形態に係る医療用画像処理システム1の概略的な構成の一例を示している。医療用画像処理システム1は、内視鏡下手術システムである。図1の例では、術者(医師)3が、医療用画像処理システム1を用いて、患者ベッド5上の患者7に内視鏡下手術を行っている。医療用画像処理システム1は、内視鏡10と、その他の手術器具(術具)30と、内視鏡10を支持する支持アーム装置40と、内視鏡下手術のための様々な装置が搭載されたカート50と、から構成される。
続いて、図2〜図6を参照して、本実施形態に係る内視鏡10において、鏡筒11とカメラヘッド13との間に挿入される光学素子12の特徴についてより詳しく説明する。
続いて、本実施形態に係る医療用画像処理システム1の特徴として、特に、前述した復元処理(画像処理)を実現するための構成や処理に着目して説明する。
まず、図7を参照して、図1に示したCCU51の各種構成のうち、特に、画像処理装置として動作する部分の機能構成の一例について説明する。図7は、本実施形態に係る画像処理装置の機能構成の一例を示したブロック図である。
次いで、図11を参照して、本実施形態に係る画像処理装置510の一連の処理の流れの一例について説明する。図11は、本実施形態に係る画像処理装置510の一連の処理の流れの一例について示したフローチャートである。
続いて、本実施形態の実施例について説明する。
まず、実施例1として、検体の観察に使用される機器ごとにpsfを測定することで、当該機器に対応するPSF情報を取得するための方法の一例について説明する。
まず、実施例1−1として、図12を参照して、図1に示す鏡筒11、光学素子12、及びカメラヘッド13等の一連の機器の出荷前に、当該機器に対応するPSF情報を取得するための構成及び方法の一例について説明する。図12は、本実施形態の実施例1−1に係る内視鏡装置における、PSF情報の取得方法の一例について説明するための説明図である。
次いで、実施例1−2として、図13及び図14を参照して、術前等のように、図12に示す例に比べてpsfの測定自体に時間を割くことが困難な状況下において、より簡易的に機器のpsfを測定し、PSF情報を取得するための構成及び方法の一例について説明する。図13及び図14は、本実施形態の実施例1−2に係る内視鏡装置における、PSF情報の取得方法の一例について説明するための説明図である。
次いで、実施例1−3として、図15を参照して、術中にpsfを測定することでPSF情報を取得するための構成及び方法の一例について説明する。図15は、本実施形態の実施例1−3に係る内視鏡装置における、PSF情報の取得方法の一例について説明するための説明図である。
続いて、実施例2として、検体の観察に関する条件に応じた分布関数を算出や、当該分布関数に応じてPSF情報に対する重み付け等の、当該条件に応じたPSF情報の算出に係る制御の一例について、具体的なシーンの一例としてあわせて説明する。
まず、実施例2−1として、図16を参照して、合焦位置における被写体の細かさに応じて、PSF情報に対して重み付けを行うための分布関数の一例について説明する。図16は、実施例2−1に係る画像処理装置における、PSF情報の算出に係る制御の一例について説明するための説明図である。なお、以降の説明では、所定のAF(Auto Focus)方式に基づく焦点検出のための検波値を、「AF検波値」とも称する。なお、焦点検出は、画像内のコントラスト情報、輝度情報、エッジ情報等に基づき行われる。
次いで、実施例2−2として、図17及び図18を参照して、画像中の各位置における合焦の度合いに応じた分布関数の算出方法の一例について説明する。図17及び図18は、実施例2−2に係る画像処理装置における、PSF情報の算出に係る制御の一例について説明するための説明図である。
次いで、実施例2−3として、図19を参照して、被写体の色に応じて分布関数を算出する場合の一例について説明する。図19は、実施例2−3に係る画像処理装置における、PSF情報の算出に係る制御の一例について説明するための説明図である。
次いで、実施例2−4として、所定のAF方式に基づく焦点検出の制御状態(以降では、単に「AFの制御状態」とも称する)に応じて、分布関数を切り替える場合の一例について説明する。
医療の分野においては、例えば、特殊光観察の種類や手術の術式等に応じて、検体の観察方法が異なり、当該観察のために求められる画像の特性も異なる。そこで、実施例2−5として、特殊光観察の種類や手術の術式等の違いに伴う観察方法の違いに応じて、PSF情報を算出する場合の一例について説明する。
次いで、実施例2−6として、観察対象に応じて、PSF情報を算出する場合の一例について説明する。なお、本説明では、主に医療の分野における適用例に着目して説明する。
前述したように、本実施形態に係る画像処理装置510は、検体の観察に関する条件(例えば、観察範囲の条件)に応じて、複数のPSF情報を算出し、当該複数のPSF情報の中から少なくとも一部のPSF情報を、選択的に復元処理に適用することが可能である。そこで、実施例2−7として、PSF情報を選択的に切り替える場合の制御の一例について具体的な適用例とあわせて説明する。なお、本説明では、主に医療の分野における適用例に着目して説明する。
次に、図21を参照しながら、前述したCCU51(換言すると、画像処理装置)のような、本実施形態に係る医療用の観察システム(例えば、図1に示す医療用画像処理システム1)を構成する情報処理装置900のハードウェア構成について、詳細に説明する。図21は、本開示の一実施形態に係る医療用画像処理システム1を構成する情報処理装置900のハードウェア構成の一構成例を示す機能ブロック図である。
以上説明したように、本実施形態に係る医療用画像処理システム1において、画像処理装置510は、被写体像の観察に関する条件に応じて、当該被写体像が撮像された画像のボケ量を制御するための関数(psf)を算出する。そして、画像処理装置510は、カメラヘッド13により撮像された画像を入力画像として、当該入力画像に対して、算出した当該関数に基づく復元処理を施す。このような構成により、本実施形態に係る医療用画像処理システム1に依れば、例えば、観察環境の条件や観察対象とする被写体の特徴などの様に、被写体像の観察に係る状態や状況に応じて、観察対象をより好適な態様で観察することが可能となる。
(1)
被写体が撮像された画像と、前記画像のボケ量を調整するための関数に基づき、
補正画像を生成するよう制御する制御部を有し、
前記関数は、前記被写体の観察に関する条件に応じて算出された関数である、
画像処理装置。
(2)
前記関数は、前記条件が互いに異なる複数の関数であって、
前記制御部は、前記複数の関数のうち少なくともいずれかの当該関数に基づき、前記補正画像を生成するよう制御する、
前記(1)に記載の画像処理装置。
(3)
前記観察に関する条件とは、前記画像から得た検波情報、または前記画像の撮像条件である
前記(1)に記載の画像処理装置。
(4)
前記検波情報とは、
前記画像の色成分情報、エッジ情報、コントラスト情報、または輝度情報である
前記(3)に記載の画像処理装置。
(5)
前記撮像条件とは、
前記画像を撮像した際の照射光情報、フォーカス距離情報、フォーカス位置情報、フォーカス制御情報、フォーカスレンズ位置情報、光学ズーム制御情報、または光学ズームレンズ位置情報である
前記(3)に記載の画像処理装置。
(6)
前記制御部は、前記条件に応じて、前記複数の関数から適用する関数を選択し、当該関数に基づき、前記補正画像を生成するよう制御する
前記(2)に記載の画像処理装置。
(7)
前記関数は、前記条件に応じて重み付けを行った複数の関数である
前記(6)に記載の画像処理装置。
(8)
前記関数は、前記条件に応じた分布関数に基づいて算出された複数の関数である
前記(6)に記載の画像処理装置。
(9)
前記関数は、点像分布関数である、前記(1)〜(8)のいずれか一項に記載の画像処理装置。
(10)
前記補正画像を生成するための処理は、前記点像分布関数に基づくデコンボリューションである、前記(9)に記載の画像処理装置。
(11)
検体の画像を撮像する撮像部と、前記撮像部に対して前記検体の被写体像を結像する光学系と、を含む撮像装置と、
前記撮像部により撮像された画像から補正画像を生成するよう制御する画像処理装置と、
を備え、
前記画像処理装置は、
前記画像と、前記画像のボケ量を調整するための関数に基づき、
補正画像を生成する制御部を有し、
前記関数は、前記被写体の観察に関する条件に応じて算出される
医療用画像処理システム。
(12)
前記撮像装置は、前記光学系を含む鏡筒の少なくとも一部が、前記検体の体腔に挿入される内視鏡である、前記(11)に記載の医療用画像処理システム。
(13)
前記鏡筒は、前記撮像部に対して着脱可能に構成され、
前記鏡筒と前記撮像部との間に、当該撮像部に被写体像を結像する光学系の振幅伝達関数を制御するための光学素子が介在し、
前記関数は、前記光学素子の特性に応じて算出された関数である、
前記(12)に記載の医療用画像処理システム。
(14)
前記光学素子は、前記鏡筒の、前記撮像部に装着される端部側に保持されている、前記(13)に記載の医療用画像処理システム。
(15)
前記光学素子は、前記撮像部の、前記鏡筒が装着される端部側に保持されている、前記(13)に記載の医療用画像処理システム。
(16)
前記光学素子は、前記撮像部及び前記鏡筒それぞれに対して着脱可能に構成されている、前記(13)に記載の医療用画像処理システム。
(17)
プロセッサが、被写体が撮像された画像と、前記画像のボケ量を調整するための関数に基づき、補正画像を生成するよう制御することを含み、
前記関数は、前記被写体の観察に関する条件に応じて算出された関数である、
画像処理方法。
(18)
コンピュータに、被写体が撮像された画像と、前記画像のボケ量を調整するための関数に基づき、補正画像を生成するよう制御することを実行させ、
前記関数は、前記被写体の観察に関する条件に応じて算出された関数である、
プログラムが記録された記録媒体。
2 内視鏡
3 撮像装置
4 光学素子
5 表示装置
6 光源装置
7 ライトガイド
8 伝送ケーブル
9 カメラヘッド
10 画像処理装置
101 取得部
102 記憶部
103 制御部
104 制御部
105 算出部
106 選択部
107 画像処理部
Claims (14)
- 患者体内に照射する通常光または特殊光を出力する光源装置と、
患者体内に挿入される挿入部に接続可能であり、前記挿入部を介して入射する光の合焦位置における光軸に沿った変調伝達関数の分布を広げるとともに変調伝達関数の値が適用前に比べて低下するように変調する光学素子と、前記光学素子を通過した光を受光して画像信号を生成する撮像素子と、を有するカメラヘッドと、
前記カメラヘッドに接続され、前記画像信号に対して、ユーザにより選択された観察モードに応じたPSF情報に基づいて前記合焦位置における変調伝達関数の値を向上させる復元処理を含む画像処理を行い、前記光学素子を適用しない場合よりも光軸方向に被写界深度が拡大されたEDOF(Extended Depth of Field)画像を生成する画像処理装置と、を備え、
前記画像処理装置は、ユーザにより選択された観察モードに応じたPSF情報を記憶装置から読み出し、近赤外光を含む光を照射する特殊光観察モードが選択されている場合には特殊光観察モード用のPSF情報に基づく復元処理を行い、通常光を照射する通常光観察モードが選択されている場合には前記特殊光観察モード用のPSFとは異なる通常光観察モード用のPSF情報に基づく復元処理を行う、
画像処理システム。 - 前記PSF情報は、前記カメラヘッドを示す情報と、前記観察モードと、を関連付けて前記記憶装置に記憶されている、
請求項1に記載の画像処理システム。 - 前記画像処理装置は、前記カメラヘッドと、前記ユーザが選択した観察モードと、を認識して、前記記憶部から前記カメラヘッドと前記観察モードに対応するPSF情報を前記記憶装置から読み出す、
請求項1または請求項2に記載の画像処理システム。 - 前記PSF情報は、前記光源装置の分光成分ごとに算出された分布関数に基づいて設定されている、
請求項1〜3のいずれか一項に記載の画像処理システム。 - 前記画像処理装置は、前記特殊光観察モードの種類に応じて、特定の分光成分に対して復元処理を施されるようにPSF情報を選択する、
請求項1〜4のいずれか一項に記載の画像処理システム。 - 前記画像処理装置は、前記カメラヘッドの種類ごとに異なるPSF情報を前記記憶装置から読み出す、
請求項1〜5のいずれか一項に記載の画像処理システム。 - 前記画像処理装置は、前記記憶装置に記憶されたPSF情報を選択的に出力可能である、
請求項1〜6のいずれか一項に記載の画像処理システム。 - 前記画像処理装置は、第1のPSF情報と、合焦位置における変調伝達関数の値を第1のPSF情報よりも上げる代わりに被写界深度は第1のPSF情報よりも下がる第2のPSF情報と、を選択的に出力可能である、
請求項7に記載の画像処理システム。 - 前記光学素子は、複屈折マスクであり、前記挿入部を介して入射する光の合焦位置における光軸に沿った変調伝達関数の分布を広げるとともに変調伝達関数の値が適用前に比べて低下させる、
請求項1〜8のいずれか一項に記載の画像処理システム。 - 前記撮像素子は、解像度が4K以上である、
請求項1〜9のいずれか一項に記載の画像処理システム。 - 前記画像処理装置は、それぞれの画像信号のフレーム毎にPSF情報を切り替えることでフレーム毎に異なる復元処理を行う、
請求項1〜10のいずれか一項に記載の画像処理システム。 - 患者体内に照射する通常光または特殊光を出力する光源装置と、
入射する光の合焦位置における光軸に沿った変調伝達関数の分布を広げるとともに変調伝達関数の値が適用前に比べて低下するように変調する光学素子と、前記光学素子を通過した光を受光して画像信号を生成する撮像素子と、を有する医療用観察装置と、
前記医療用観察装置に接続され、前記画像信号に対して、ユーザにより選択された観察モードに応じたPSF情報に基づいて前記合焦位置における変調伝達関数の値を向上させる復元処理を含む画像処理を行い、前記光学素子を適用しない場合よりも光軸方向に被写界深度が拡大されたEDOF(Extended Depth of Field)画像を生成する画像処理装置と、を備え、
前記画像処理装置は、ユーザにより選択された観察モードに応じたPSF情報を記憶装置から読み出し、近赤外光を含む光を照射する特殊光観察モードが選択されている場合には特殊光観察モード用のPSF情報に基づく復元処理を行い、通常光を照射する通常光観察モードが選択されている場合には前記特殊光観察モード用のPSFとは異なる通常光観察モード用のPSF情報に基づく復元処理を行う、
画像処理システム。 - 医療用観察装置の画像信号に対して、ユーザにより選択された観察モードに応じたPSF情報に基づいて合焦位置における変調伝達関数の値を向上させる復元処理を含む画像処理を行い、被写界深度を拡大する光学素子を適用しない場合よりも合焦位置の光軸方向に被写界深度が拡大されたEDOF(Extended Depth of Field)画像を生成する画像処理部と、
ユーザにより選択された観察モードに応じたPSF情報を記憶装置から読み出し、近赤外光を含む光を照射する特殊光観察モードが選択されている場合には特殊光観察モード用のPSF情報に基づく復元処理を行い、通常光を照射する通常光観察モードが選択されている場合には前記特殊光観察モード用のPSFとは異なる通常光観察モード用のPSF情報に基づく復元処理を行う復元部と、
を備える画像処理装置。 - 医療用画像処理装置の作動方法であって、
医療用観察装置の画像信号に対して、ユーザにより選択された観察モードに応じたPSF情報に基づいて合焦位置における変調伝達関数の値を向上させる復元処理を含む画像処理を行い、被写界深度を拡大する光学素子を適用しない場合よりも合焦位置の光軸方向に被写界深度が拡大されたEDOF(Extended Depth of Field)画像を生成し、
前記復元処理は、ユーザにより選択された観察モードに応じたPSF情報を記憶装置から読み出し、近赤外光を含む光を照射する特殊光観察モードが選択されている場合には特殊光観察モード用のPSF情報に基づく復元処理を行い、通常光を照射する通常光観察モードが選択されている場合には前記特殊光観察モード用のPSFとは異なる通常光観察モード用のPSF情報に基づく復元処理を行う復元する
医療用画像処理装置の作動方法。
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