JP2923695B2 - Fundus image analyzer - Google Patents

Fundus image analyzer

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JP2923695B2
JP2923695B2 JP2417726A JP41772690A JP2923695B2 JP 2923695 B2 JP2923695 B2 JP 2923695B2 JP 2417726 A JP2417726 A JP 2417726A JP 41772690 A JP41772690 A JP 41772690A JP 2923695 B2 JP2923695 B2 JP 2923695B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、画像内の一般には眼で
は視認できない微細な明暗のむらを、デジタル画像処理
技術を利用して抽出するよう構成した眼底解析装置に関
するものである。さらに具体的には緑内障疾患と密接な
関係にある眼底網膜視神経繊維束の欠損部の部位の検出
及び評価を行うよう形成したものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a fundus analyzing apparatus configured to extract, using digital image processing technology, minute light and dark unevenness in an image which cannot be generally recognized by the eyes. More specifically, it is formed so as to detect and evaluate the site of the defect of the retinal optic nerve fiber bundle that is closely related to glaucoma disease.

【0002】[0002]

【従来の技術】眼科学の分野の疾患があり房水の排出機
構に障害がおき、眼球内圧が上昇し、その結果、眼球内
の最も脆弱部といわれる視神経乳頭の陥凹を引きおこ
し、当該乳頭部を介し視神経と連結している眼底網膜視
神経繊維束が欠損し、欠損の拡大とともに、視野に障害
が発生し放置すると失明に到る疾患といわれており、一
度欠損した視神経繊維束を再生させる治療法は未だ確立
されておらず、当該疾患の早期発見、見つかった時点で
眼圧をコントロールすることにより進行をくいとめる治
療がおこなわれており、従来眼圧値を検査することによ
りその発見に努めていたが、被検者間の個体差や、最近
発見された低眼圧緑内障等の出現には満足のいく検査と
はいえず、その早期発見が急務とされている。
2. Description of the Related Art There is a disease in the field of ophthalmology, which impairs the drainage mechanism of aqueous humor and increases intraocular pressure, thereby causing a depression of the optic disc, which is said to be the most vulnerable part in the eyeball. It is said that the retinal optic nerve fiber bundle connected to the optic nerve via the papilla is defective, and the defect is enlarged, the visual field is damaged, and it is said that the disease leads to blindness if left untreated. There is no established treatment method to treat the disease, and early detection of the disease, and control of the intraocular pressure at the time of the detection have been performed to prevent progression. Although efforts have been made, it is not a satisfactory test for the individual differences between subjects and the appearance of recently discovered low-tension glaucoma and the like, and it is urgently necessary to detect them early.

【0003】一般に眼底網膜視神経繊維束は眼底に約1
60万本あるといわれ、その半分ほど欠損して初めて視
野障害が出現するといわれており、視機能検査の観点か
らも、その欠損評価の確立が望まれていたが、当該繊維
束自体が透明なために、日常の眼底観察診療において、
検眼鏡等を利用した直視下の検査では、正常繊維束と欠
損繊維束からの微細な反射光の違いを弁別することは困
難とされており、熟練した検査でも大きな欠損とならな
いと判らないといわれている。また目視によるため客観
的な量的変化をとらえることは困難なのが現状である。
[0003] Generally, a bundle of retinal optic nerve fibers in the fundus occupies about one eye.
It is said that there are 600,000, and it is said that visual field impairment appears only after about half of the loss, and from the viewpoint of visual function test, establishment of the defect evaluation is desired, but the fiber bundle itself is transparent. Therefore, in everyday fundus observation medical treatment,
In direct inspection using an ophthalmoscope, etc., it is difficult to discriminate the difference between the fine reflected light from the normal fiber bundle and the defective fiber bundle. It is said. At present, it is difficult to capture objective quantitative changes because they are visually observed.

【0004】これを客観的に評価しようとして従来、網
膜層の分光反射特性を利用し、波長440〜500mm
付近の単色光フィルターを利用した単色光白黒写真とし
て記録し、視神経繊維束損部の抽出を目ざしたが、この
方法では、直視下でも弁別可能な場合に限って、くさび
状に暗い部分として抽出されることが可能であり、この
時点では既に視野障害が出て手遅れになる欠点があっ
た。
In order to objectively evaluate this, conventionally, the wavelength of 440 to 500 mm
It was recorded as a monochromatic black-and-white photo using a monochromatic light filter in the vicinity, and the aim was to extract the optic nerve fiber bundle loss part, but this method extracts it as a wedge-shaped dark part only if it can be discriminated even under direct vision However, at this point, there was a disadvantage that the visual field was obstructed and it was too late.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】解決しようとする問題
点は、視野障害が出現する前に視神経繊維束欠損の客観
的抽出ができない点である。
The problem to be solved is that it is not possible to objectively extract the optic nerve fiber bundle defect before visual field defects appear.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明は、網膜視神経繊
維束の正常部及び欠損部からの微細な反射変化に着目
し、その特徴抽出をする技法の確立を実現した手段と、
同手段を利用し、注目現象の情報入力手段、処理加工手
段及び結果の表示および評価手段の一連の手段を行いう
る装置を実現した。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention focuses on a minute change in reflection from a normal portion and a defective portion of a retinal optic nerve fiber bundle, and realizes a technique for extracting a feature of the change.
Using this means, a device capable of performing a series of means of information inputting means, processing and processing means, and result display and evaluation means of a phenomenon of interest has been realized.

【0007】[0007]

【実施例】本発明は公知のビデオカメラ(眼底カメ
ラ)、アナログデジタル変換器(AD変換)を使用して
なる装置である。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention is an apparatus using a known video camera (fundus camera) and an analog / digital converter (AD conversion).

【0008】図1のブロックタイアグラムに従って概略
を説明すると、まず公知のビデオカメラを使用し被検眼
の眼底像を眼底度を撮影する。このビデオカメラからの
赤色信号(R信号)、緑色信号(G信号)青信号(B信
号)はアナログデジタル変換器によりデジタル変換さ
れ、各色画像のデジタル信号はフレームメモリに記憶さ
れる。
The outline will be described with reference to the block diagram of FIG. 1. First, a fundus image of the eye to be inspected is photographed using a known video camera. The red signal (R signal), green signal (G signal), and blue signal (B signal) from the video camera are digitally converted by an analog-to-digital converter, and the digital signal of each color image is stored in a frame memory.

【0009】このフレームメモリに記憶された画像はキ
ーボードからの操作により、モニター上に表示される。
The image stored in the frame memory is displayed on a monitor by operating the keyboard.

【0010】コンピューター(CPU)は、キーボード
からの操作に従い後述する画像解析を行うものである。
The computer (CPU) performs an image analysis described later in accordance with an operation from a keyboard.

【0011】ここでマウスは、後述する眼底像の乳頭の
中心部を設定するためのものである。
The mouse is used to set the center of the nipple of the fundus image described later.

【0012】撮影された画像がモニター画面上に表示さ
れた状態を図3に示す。また本装置での画像解析の手順
を図3に示す。以下各図に基づきさらに詳細に説明す
る。
FIG. 3 shows a state in which a photographed image is displayed on a monitor screen. FIG. 3 shows a procedure of image analysis in this apparatus. The details will be described below with reference to the drawings.

【0013】まず始めに微細な反射変化の特徴抽出手段
について説明する。前述の如く、注目する眼底網膜視神
経繊維束には光の波長に依存する反射特性を有する性質
があること、また眼底網膜視神経乳頭より出現する網膜
血管1(図3参照)の走行に沿って視神経繊維束が密集
していることに着目し、入力したカラー眼底画像情報
を、まず赤、緑、赤色成分に分解する。この方法は放送
局用で使用される3CCD方式のビデオカメラのR、
G、B方式映像信号を利用することにより容易に実現可
能である。
First, a description will be given of a means for extracting a feature of a minute reflection change. As described above, the retinal optic nerve fiber bundle of interest has the property of having a reflection characteristic depending on the wavelength of light, and the optic nerve along the running of the retinal blood vessel 1 (see FIG. 3) emerging from the retinal optic disc of the fundus. Focusing on the denseness of the fiber bundles, the input color fundus image information is first decomposed into red, green, and red components. This method uses a 3CCD video camera, R, used for broadcasting stations.
It can be easily realized by using the G and B system video signals.

【0014】このR信号、G信号、B信号の映像信号を
アナログデジタル変換し、デジタル画像信号として各々
対応するフレームメモリーに蓄積する。即ち画像を絵素
(ピクセル)2(図4参照)の集合として記録すること
になり、その集積度(メモリー容量)により、画質及び
1つの絵素2の明暗の分割度合が決まる。
The video signals of the R, G, and B signals are converted from analog to digital and stored as digital image signals in the corresponding frame memories. That is, the image is recorded as a set of picture elements (pixels) 2 (see FIG. 4), and the degree of integration (memory capacity) determines the image quality and the degree of light / dark division of one picture element 2.

【0015】一般に通常のビデオ方式を利用する場合、
走査線512本方式の場合、フレームメモリーとして5
12ビット×512ビット×8ビットの容量のものが利
用し易いが、入力手段として他のイメージスキャナー等
を利用することも可能であるので、特に前記フレームメ
モリーのメモリー容量を制約するものではない。
In general, when using a normal video system,
In the case of 512 scanning lines, 5 frames are used as the frame memory.
A memory having a capacity of 12 bits.times.512 bits.times.8 bits is easy to use, but other image scanners or the like can be used as an input means. Therefore, the memory capacity of the frame memory is not particularly limited.

【0016】二次元のR信号、G信号、B信号のデジタ
ル画像情報としてフレームメモリー上に蓄積されたデジ
タル信号処理を通常入手可能な16ビットないし32ビ
ットコンピュータを有したパーソナルコンピューターを
利用し、モニター上にカラー表示を行う。
A personal computer having a 16-bit or 32-bit computer which can normally obtain digital signal processing stored in a frame memory as digital image information of two-dimensional R, G, and B signals is used. Display color on top.

【0017】微細反射部位の特徴抽出をはかるため、前
記した眼底網膜の形態的特徴に着目し、視神経乳頭部の
中心3を同心円として視神経乳頭部周縁部を小円4とし
て、さらにその延長にある視神経繊維束走行に沿った任
意の点を指定する。これはモニター上に表示された画像
を見ながら実行可能であるので容易に指定することが可
能である。マウスを利用して視神経乳頭中心の指定(具
体的にはマウスグリップで行う)と小円4及び大円5の
直径指定により容易に同心円を描くことはソフトウエア
を作ることにより実現可能である。
In order to extract the characteristics of the micro-reflection site, attention is paid to the above-mentioned morphological characteristics of the retina of the fundus, and the center 3 of the optic papilla is set as a concentric circle, and the periphery of the optic papilla is set as a small circle 4, which is further extended. Specify an arbitrary point along the optic fiber bundle running. Since this can be executed while looking at the image displayed on the monitor, it can be easily specified. It is possible to easily draw concentric circles by designating the center of the optic papilla using a mouse (specifically, by using a mouse grip) and by designating the diameters of the small circle 4 and the great circle 5, by creating software.

【0018】この同心円の指定を終えたら、図3に示す
如く視神経乳頭の中心3を中心とする放射状の径線6を
小円4と大円5間に任意の角度で設定する。その際径線
6は始点7及び終点8を設定する場合と、しない場合が
ある。この径線6上に沿って分布した絵素2(図4参
照)のデジタル情報を各径線6毎に加算(積分)し、指
定した径線6の分割角度を横軸にとり、R信号、G信
号、B信号の成分毎にヒストグラム(図5)を作成す
る。
After the designation of the concentric circles, a radial line 6 centering on the center 3 of the optic disc is set at an arbitrary angle between the small circle 4 and the great circle 5 as shown in FIG. At this time, the diameter line 6 may or may not set the start point 7 and the end point 8. The digital information of the picture elements 2 (see FIG. 4) distributed along the radial line 6 is added (integrated) for each radial line 6, the designated angle of the radial line 6 is taken on the horizontal axis, and the R signal, A histogram (FIG. 5) is created for each of the G signal and B signal components.

【0019】このヒストグラム(図5)の包絡線に着目
すると、眼底網膜視神経繊維束の正常部位では滑らかな
変化を示すが、欠損部では部分的に明暗の差があり急激
な部分的な落ち込みとして表現され、特に、前記した如
く、当該視神経繊維束の分光反射特性から、G信号成
分、B信号成分によるヒストグラムでは顕著に抽出さ
れ、微細な欠損部位を明らかにすることが可能である。
Focusing on the envelope of this histogram (FIG. 5), the retinal retinal optic nerve fiber bundle shows a smooth change in a normal part, but there is a partial difference in brightness and darkness in the defective part, and a sharp partial drop is observed. In particular, as described above, the histogram based on the G signal component and the B signal component is remarkably extracted from the spectral reflection characteristics of the optic nerve fiber bundle, and it is possible to clarify a minute defect site.

【0020】なおカラー眼底画像において網膜血管1
は、明確に記録されるためヒストグラム上では径線6に
重なった角度部位では極端なヒストグラムの低下として
表示される(図5)ため容易に弁別することが可能であ
る。
In the color fundus image, retinal blood vessels 1
Is clearly recorded, and is displayed as an extreme decrease in the histogram at the angle portion overlapping the diameter line 6 on the histogram (FIG. 5), so that it is possible to easily discriminate.

【0021】また視神経繊維束の欠損部位の検出の見落
しを防止するための表示手段として、連続する径線毎の
ヒストグラムの連続性を判定し不連続部位の抽出演算は
容易であり、かつその特定部位のヒストグラム部分を色
付け、またはフラッシュさせることは専用のソフトウェ
アの作成により実現することができる。
As a display means for preventing the detection of a defective portion of the optic nerve fiber bundle from being overlooked, the continuity of the histogram for each continuous radial line is determined, and the calculation for extracting the discontinuous portion is easy. Coloring or flashing the histogram portion of a specific part can be realized by creating dedicated software.

【0022】さらに各視神経繊維束に沿ってデーターの
サンプリングを行い、視神経繊維束上の各点の濃度の総
和を求め、その総和を比較し、包絡線の不連続部を見つ
けるものである。
Further, data is sampled along each optic nerve fiber bundle, the sum of the density of each point on the optic nerve fiber bundle is obtained, and the sum is compared to find a discontinuous portion of the envelope.

【0023】[0023]

【発明の効果】本発明では、乳頭を中心とする積分値を
比較するという簡単な構成で、視神経繊維束の欠損部を
短時間で高情報に抽出することができ、視野障害が出現
する前に緑内障の早期発見が可能である。
According to the present invention, it is possible to extract a defective portion of the optic nerve fiber bundle in a short time and with high information with a simple structure of comparing the integral values centered on the nipple, and to prevent the visual field disorder from appearing. Early detection of glaucoma is possible.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明のブロックダイアグラムを示したもので
ある。
FIG. 1 shows a block diagram of the present invention.

【図2】本発明のフローチャートを示すものである。FIG. 2 shows a flowchart of the present invention.

【図3】モニター画像を示す説明図である。FIG. 3 is an explanatory diagram showing a monitor image.

【図4】総和を求める模式図である。FIG. 4 is a schematic diagram for calculating a sum.

【図5】ヒストグラムを示すものである。FIG. 5 shows a histogram.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 網膜血管 2 絵素 3 視神経乳頭中心 4 小円 5 大円 6 径線 7 始点 8 終点 Reference Signs List 1 retinal blood vessel 2 picture element 3 optic disc center 4 small circle 5 large circle 6 diameter line 7 start point 8 end point

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 眼底像のうち、乳頭部を略中心として所
定角度間隔での複数経線上での像の明るさを積分し、複
数径線での比較により、眼底像の視神経繊維束の欠損部
を抽出するように構成したことを特徴とする眼底像解析
装置。
1. The method of claim 1, wherein the brightness of an image on a plurality of meridians at predetermined angular intervals around the nipple of the fundus image is integrated, and a defect of the optic nerve fiber bundle in the fundus image is determined by comparing the plurality of radial lines. A fundus image analyzing apparatus characterized in that a unit is extracted.
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