JP3255668B2 - 画像解析装置 - Google Patents

画像解析装置

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JP3255668B2 JP31488991A JP31488991A JP3255668B2 JP 3255668 B2 JP3255668 B2 JP 3255668B2 JP 31488991 A JP31488991 A JP 31488991A JP 31488991 A JP31488991 A JP 31488991A JP 3255668 B2 JP3255668 B2 JP 3255668B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は画像解析結果から病変部
である確率を判断する判断手段と、その判断結果に応じ
て表示を視覚的に変化する手段を設けた画像解析装置に
関する。
【0002】
【従来技術】近年、被検体などを切開することなく、光
学的な検査を行うことのできる内視鏡が広く用いられる
ようになった。また、超音波を用いた、被検体内部に対
する音響的情報を得ることによって、被検体を診断する
超音波診断装置も広く用いられるようになった。
【0003】図3は従来の超音波診断システム1の構成
を示す。超音波診断装置2から出力される映像信号はモ
ニタ3に入力され、超音波像を表示すると共に、画像解
析装置4にも入力される。つまり、映像信号はA/Dコ
ンバータ5でA/D変換され、フレームメモリ6に書き
込まれる。このフレームメモリ6は図4(a)に示すよ
うに例えば、640画素×512画素の容量を有し、こ
のフレームメモリ6内に図4(b)に示すような9画素
×9画素の関心領域Rを、キーボード7とかトラックボ
ール8などで制御部9を介して設定でき、関心領域Rの
画像データは特徴量算出部11により、特徴量が算出さ
れる。
【0004】上記特徴量算出部11により算出される特
徴量としては、例えばテクスチャ解析手法が用いられ
る。このテクスチャー解析手法は、文献[画像認識の基
礎〔II〕]、オーム社出版、P195〜P200にも記載されて
いるように、周知のものであって、濃度共起行列による
方法、濃度レベル差分法、濃度レベルランレングス法、
パワースペクトラム法等がある。
【0005】テクスチャー解析の上記濃度共起行列によ
る方法は、基本的には2次元結合確率密度関数f(i,
j|d,θ)の評価に基づくものであり、(i,j|
d,θ)は、濃度値iをもった画素からθ方向に距離d
だけ離れた画素が、濃度値jをもつ可能性を示す確率密
度関数である。即ち(d,θ)ごとにf(i,j|d,
θ)を行列で表したものが濃度共起行列であり、i,j
がそれぞれ行、列の位置を示す。
【0006】通常以下のパラメータa〜e、 (a) エネルギー(energy) (b) エントロピ(entropy ) (c)相関(correlation ) (d)局所一様性(local homogeneity) (e) 慣性(inertia) が有効な特徴量として使用される。
【0007】ここで、Sθ(i,j|d)はSθ(d)
行列のi行j列要素であり、NG は画像の濃度レベルの
数である。また、濃度の平均Vx ,Vy と、分散σx ,
σy は、 となる。
【0008】また、上記濃度レベルランレングス法は、
例えば縞模様のように、ランレングスコーディングが有
効な対象に対して効果的に用いられる手法で、濃度ラベ
ルランというのは、線状に隣接した同一濃度値をもった
画素の集合のことで、レングスというのは濃度レベルラ
ンに含まれる画素の数のことである。そして、対象とな
る画像上でθ方向に、濃度値i、長さjのランが何回あ
るかを計算し、それをθごとに行列の形で表したものを
濃度レベルラン行列R(θ)とすると、r(i,j|
θ)をその行列要素として R(θ)=[r(i,j|θ)] (10) となる。
【0009】そして、前と同様に以下の特徴量、 (f) 短ラン強調(short run emphasis) (g) 長ラン強調(long run emphasis) (h) 濃度レベル分布(gray level distribution) (i) ランレングス分布(run length distribution) (j) ランパーセンテージ(run percentage) がパラメータとして定義される。
【0010】ここで、NG は濃度レベルの数であり、N
R は行列R(θ)におけるランレングスの数である。T
R はθ方向における長さ、濃度値によらないランの総数
である。また、Tpは画像における画素の総数である。
【0011】以上がテクスチャー解析手法であり、上記
パラメータにより、算出された値と、キーボード7又は
トラックボール8により設定された、又は測定部位に基
づいて予め設定された閾値α、βを判部12により比
較し、算出された値が閾値α、βの間にあるときには表
示制御部13により超音波像に色情報を付加した後D/
Aコンバータ14を経て混合器15に出力し、TV同期
信号発生器16の同期信号と混合しTVモニタ1に出
力することで、閾値α、βの間にある関心領域に対応す
部分をカラー表示する。図4(a)に示す関心領域R
を矢印で示すように上下左右に移動させ、全画面を処理
する。処理領域はキーボード7又はトラックボール8に
より設定することができる。
【0012】
【発明が解決しようとする問題点】例えば、癌に対する
特徴量と正解率の関係は図5に示すようになっている。
この図の値α、βのような閾値を設定した場合、′の
部分は癌である確率が低いにもかかわらず、癌と判定さ
れてしまうという問題点がある。
【0013】又、B′の部分は癌である確率が高いにも
かかわらず、癌でないと判定されてしまうという問題点
がある。上記のようにα、βを設定した場合、例えば、 TRUE POSITIVE (本当に癌が存在する時に“存在する”と答える) 75% FALSE NEGATIVE(本当に癌が存在する時に“ない”と答える) 15% FALSE POSITIVE(本当は癌はないが“存在する”と答える) 10% であっても、モニタ上では識別できない。
【0014】また、解析パラメータ、閾値を変えること
で判定結果は TRUE POSITIVE 92% FALSE NEGATIVE 5% FALSE POSITIVE 10% のように変化するが、モニタ上では変化したことを知る
ことができない。本発明は上述した点に鑑みてなされた
もので、病変である確率が正確に分かる画像解析装置を
提供することを目的とする。
【0015】
【問題点を解決するための手段及び作用】本発明による
画像解析装置は、組織の特徴量とこの組織が特定の病変
組織であることについての正解率との相関関係を表すデ
ータを記憶するデータ記憶手段と、被検体に対応する画
像信号データを解析して前記被検体の被検組織の特徴量
を求める特徴量算出手段と、前記データ記憶手段の記憶
する前記相関関係を表すデータを用いて、前記特徴量算
出手段で求められた特徴量から前記被検組織が前記特定
病変組織であることについての正解率を判定する判定
手段と、前記判定手段で判定された正解率に応じて表示
状態を変化する表示制御手段とを設けたことを特徴とす
る。また、本発明による画像解析装置は、組織の特徴量
とこの組織が病変組織であることについての正解率との
相関関係を表すデータを記憶するデータ記憶手段と、被
検体に対応する画像信号データを解析して複数の異なる
病変に対する特徴量が算出可能で、かつ指定された病変
に対応する特徴量を選択する特徴量算出手段と、前記相
関関係を表すデータを用いて、前記特徴量算出手段で
られた特徴量から前記被検体の被検組織が前記指定され
た病変の病変組織であることについての正解率を判定す
る判定手段と、前記判定手段で判定された正解率に応じ
て表示状態を変化する表示制御手段とを設けたことを特
徴とし、そして、前記被検体の画像信号データに対して
関心領域を設定する手段を更に有し、前記指定された
変に対応して前記設定された関心領域のサイズを変化さ
せることを特徴とする。
【0016】
【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を具体
的に説明する。図1及び図2は本発明の1実施例に係
り、図1は1実施例の画像解析装置を示す構成図、図2
は統計的に得られた特徴量と癌正解率との関係を示す特
性図である。
【0017】図1に示す本発明の1実施例の画像解析装
置21には図3に示す超音波観測装置2(又は図示しな
いVTR等)から出力される映像信号が入力される。つ
まり、映像信号はA/Dコンバータ5でA/D変換さ
れ、フレームメモリ6に書き込まれる。このフレームメ
モリ6は例えば、640画素×512画素の容量を有
し、このフレームメモリ6内に9画素×9画素の関心領
域を、キーボード7とかトラックボール8などで制御部
9を介して設定でき、関心領域の画像データは特徴量算
出部11により、特徴量が算出される。
【0018】上記特徴量算出部11により上述したテク
スチャ解析手法のパラメータを用いて特徴量が算出され
る。この実施例では実際の癌の分布に基づいた特徴量と
正解率の関係をデータテーブル22に書き込むようにし
てある。例えば、図2に示すようにある特徴量xに対し
て、検出されるべき被検組織としての癌である確率を正
解率yとした定量的な相関関係を表すデータがデータテ
ーブル22に書き込まれ、従って特徴量算出部11によ
り算出された特徴量をデータテーブル22に入力するこ
とによってその特徴量に対応する正解率の定量的データ
を引き出すことができる。
【0019】そして、特徴量算出部11の結果とデータ
テーブル22の内容を元に、正解率算出部23は癌か否
かの正解率を計算する。つまり、特徴量算出部11によ
り求められた特徴量をデータテーブル22に入力し、そ
の特徴量に対応する正解率データを引き出し、関心領域
に対する正解率を求める処理を行う。この正解率算出部
23の出力はカラーデータ生成部24に入力され、この
カラーデータ生成部24は正解率に対応したカラーデー
タ、例えば正解率の値に応じて異なる色相のカラー信号
を生成し、表示制御部13に出力する。
【0020】この表示制御部13は上記正解率に対応し
たカラーデータと超音波像とを合成し、D/Aコンバー
タ14を経て混合器15に出力する。この混合器15に
はTV同期信号発生器16の同期信号も入力され、D/
Aコンバータ14を経た信号と同期信号を混合し、TV
モニタ1に出力し、超音波像と共に、正解率算出部2
3で計算された(癌か否かの)正解率がその正解率に対
応したカラーデータでTVモニタ1上に定量的に表示
されるようになっている。
【0021】この実施例によれば、特徴量算出部11に
より得られた特徴量に応じて、対応する正解率が色の違
いによりカラー表示されるようになっているので、癌で
あるか否かの確率を色の違いにより、視覚的に容易に確
認でき、的確な診断を下す際に有効なものとなる。
【0022】例えば、この実施例では図2において、特
徴量算出部11により得られた特徴量の値がxである場
合、この値xに対応する正解率yに応じて、その特徴量
が算出された像部分の色が異なり、この値xが異なる
と、対応する正解率yの値も変化し、この正解率yの値
に応じて表示される色が異なるので、正解率をより正確
に確認できる。つまり、超音波画像と共に、その画像の
色が癌である可能性が高いと、その可能性の高さに応じ
た色で表示されるので、癌である可能性が高い部分を容
易に確認できる。
【0023】なお、図2において特徴量がαの場合には
輝度の低い赤で表示し、特徴量がγとβの間のように正
解率が高い部分(AとBで示す部分)では輝度のい赤
で表示し、特徴量がxの場合のように正解率がこれらの
間の値となる場合にはその正解率の値に応じて中間の輝
度の赤で表示するようにしても良い。
【0024】また、TRUE POSITIVE 、FALSE NEGATIVE、
FALSE POSITIVEに対して各色を割り当て、各正解率を輝
度として色を混合して表示するようにしても良い。ま
た、閾値をα、βと決め、α、βと正解率の曲線との面
積を輝度として表示するようにしても良いし、また、使
用する特徴量の種類により、色を変えるようにしても良
い。
【0025】なお、データテーブル22または他のデー
タテーブルに異なる病変名に対しても同様な正解率と特
徴量との関係を表すデータを記憶しておき、キーボード
7などで使用するデータを選択使用できるようにしても
良い。また、特徴量算出部11により得られた特徴量か
ら異なる病変に対する確率を求め、これらも表示するよ
うにしても良い。
【0026】また、特徴量算出部11も病変に応じてそ
の病変の判断に適して特徴量を算出できるように異なる
特徴量を算出できる機能を設け、それらを選択使用でき
るようにしても良い。また、病変を指定することによっ
て、その病変の可能性の判断に適した特徴量を算出する
ようにしても良い。また、関心領域のサイズを変化でき
るようにしても良いし、病変に応じてそのサイズをかえ
るようにしても良い。
【0027】また、例えば超音波観測装置により得られ
る超音波像データをDSCで変換する前などにリアルタ
イム的に病変部位であるか否かを判断することにより、
その可能性が高い場合にはさらにその高い部位に関する
情報をより詳細に得られる(検査できる)ようにしても
良い。なお、本発明は超音波画像に対しての画像解析に
限定されるものでなく、他の画像に対して広く適用でき
る。
【0028】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、求
められた特徴量が病変部位などの被検組織である正解率
に応じて表示状態が変化することになるので、より正確
に病変部位などであるか否かを確認することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施例の画像解析装置の構成を示
すブロック図。
【図2】統計的に得られた特徴量と癌正解率との関係を
示す特性図。
【図3】従来例の超音波診断システムの構成を示すブロ
ック図。
【図4】フレームメモリ内で関心領域が設定されること
を示す説明図。
【図5】統計的に得られた特徴量と癌正解率との関係を
示す特性図。
【符号の説明】
5…A/Dコンバータ 6…フレームメモリ 7…キーボード 8…トラックボール 9…制御部 11…特徴量算出部 13…表示制御部 14…D/Aコンバータ 17…TVモニタ 21…画像解析装置 22…データテーブル 23…正解率算出部 24…カラーデータ生成部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 権藤 雅彦 東京都渋谷区幡ヶ谷2丁目43番2号 オ リンパス光学工業株式会社内 (72)発明者 高山 修一 東京都渋谷区幡ヶ谷2丁目43番2号 オ リンパス光学工業株式会社内 (56)参考文献 特開 昭62−14839(JP,A) 特開 昭63−122437(JP,A) 国際公開91/17517(WO,A1) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) A61B 8/00 - 8/15 G06T 1/00

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 組織の特徴量とこの組織が特定の病変組
    織であることについての正解率との相関関係を表すデー
    タを記憶するデータ記憶手段と、 被検体に対応する画像信号データを解析して前記被検体
    の被検組織の特徴量を求める特徴量算出手段と、前記データ記憶手段の記憶する 前記相関関係を表すデー
    タを用いて、前記特徴量算出手段で求められた特徴量か
    ら前記被検組織が前記特定の病変組織であることについ
    ての正解率を判定する判定手段と、 前記判定手段で判定された正解率に応じて表示状態を変
    化する表示制御手段と、 を設けたことを特徴とする画像解析装置。
  2. 【請求項2】 組織の特徴量とこの組織が病変組織であ
    ことについての正解率との相関関係を表すデータを記
    憶するデータ記憶手段と、 被検体に対応する画像信号データを解析して複数の異な
    る病変に対する特徴量が算出可能で、かつ指定された病
    変に対応する特徴量を選択する特徴量算出手段と、 前記相関関係を表すデータを用いて、前記特徴量算出手
    段で得られた特徴量から前記被検体の被検組織が前記
    定された病変の病変組織であることについての正解率
    判定する判定手段と、 前記判定手段で判定された正解率に応じて表示状態を変
    化する表示制御手段と、 を設けたことを特徴とする画像解析装置。
  3. 【請求項3】 前記被検体の画像信号データに対して関
    心領域を設定する手段を更に有し、前記指定された病変
    に対応して前記設定された関心領域のサイズを変化させ
    ることを特徴とする請求項2記載の画像解析装置。
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