JP4336561B2 - 眼底画像処理装置 - Google Patents

Description

本発明は、眼科、内科において使用される眼底カメラから出力される眼底画像を正常に表示するための眼底画像処理装置に関するものである。

図７はアパーチャマスクを写し込む手段を有する眼底カメラの撮影用カメラの周辺部を示しており、静止画像撮影用カメラ１の撮像面の直前には、図８に示すように中央に円形の開口部２が設け、その周囲を遮光部としたアパーチャマスク板３が配置されている。

眼底カメラの撮影光学系からの撮影光束の中心部には眼底像が写っているが、その周囲には眼底像にフレアが混入し、更にその外側には眼底像の不要な写り込み等が入るために、アパーチャマスク板３により診断に有効な領域である開口部２を明確にすることが好ましい。

しかし、この場合にアパーチャマスク板３を撮影用カメラ１の撮像面にマスク縁がぼけない程度の近傍に配置する必要があるが、撮像面の直前に各種のフィルタや切換ミラー４等が配置されていると、更にアパーチャマスク板３を設置することはなかなか困難である。

また、３Ｐプリズムのような色分割プリズムの背後に、３個の撮像素子を有する３板式カメラを用いる場合には、アパーチャマスク板３を写し込むためにアパーチャマスク板３と眼底像を光学的に再結像しなければならず、このために光路長が長くなり、光学系が複雑化して、機構も増えてコストアップとなる等の問題がある。

近年では、コストダウン、装置の小型化、軽量化を行うために、光学系及び機構を簡略化し、上述のアパーチャマスク板３を削除し、撮影光学系の撮影有効面積を全て撮像面に結像させる眼底カメラも提案されている。このようにすることにより、再結像する光学系が不要になり、眼底カメラ自体を小型化し、コストダウンを図ることが可能になる。

従って、従来の眼底カメラで撮影される眼底画像には、図９（ａ）〜（ｄ）に示すように種々の種類がある。図９（ａ）、（ｂ）はアパーチャマスク板３を使用した眼底画像、（ｃ）、（ｄ）はアパーチャマスク板３を使用しない眼底画像を示している。図９（ａ）は眼底像Ｅｒ’が円形状で水平垂直方向共に同じ画角で眼底を撮影した眼底画像を示し、周囲にアパーチャマスク像Ｍが写し込まれている。図９（ｂ）は撮影光学系の有効光路と撮像面の双方を有効に配置し、水平方向に横長の小判状の眼底像Ｅｒ’で周囲にアパーチャマスク像Ｍを写し込んでいる。

図９（ｃ）は撮影光束内の内側に撮像面を全て配置し、画面全体が眼底像Ｅｒ’である。図９（ｄ）はフレアを模式的に示した眼底像Ｅｒ’を示し、有効な眼底像Ｅｒ’の外側に順にフレアＦ１、Ｆ２、Ｆ３が写し込まれている。フレアＦ１は眼底も写っているがフレアも混在している領域であり、フレアＦ２は眼底像と眼底カメラ内の像とフレアが写し込まれており、フレアＦ３では眼底カメラ内のぼけた像が暗く写っている。特許文献１には、このような眼底カメラからの眼底像に電気的、電子的にアパーチャマスク像を付加することが開示されている。

特開平９−２０６２７８号公報

前述したように、眼底カメラにマスク処理を行う手段が一体になっていれば問題とはならないが、健康診断時の眼底撮影、糖尿病性網膜症の眼底撮影、緑内障診断のための眼底撮影等において使用する眼底カメラは、眼底撮影と眼底画像の診断を別の場所で行うのが一般的である。特に、小型軽量でしかも安価な製品が求められており、眼底カメラ内にマスク処理を行う手段を一体化できないという問題がある。

また、このような検査のための眼底撮影を行う病院や検診機関には、上述したような様々な新旧の眼底カメラが設置されているために、図９（ｄ）に示すような眼底画像が混入すると、眼底の有効な範囲が既定されてない画像であるため、誤診を招く虞れもある。更に、読影の際にも境界がない画像は見難いため、画像診断者にとっては疲れ易い等の負担が増加する問題がある。

本発明の目的は、上述の課題を解消し、様々な眼底画像から画像上のアパーチャマスクの有無を判定して、電子的なアパーチャマスクを必要に応じて生成し眼底画像と合成する眼底画像処理装置を提供する。

上記目的を達成するための本発明に係る眼底画像処理装置は、眼底画像を入力する画像入力手段と、該画像入力手段からの前記眼底画像の輝度情報を基に輝度レベルに対する画素出現頻度から成るヒストグラムを算出するヒストグラム処理手段と、得られたヒストグラムにおける前記画素出現頻度のピークの検出を行うピーク検出手段と、前記ピークが所定の輝度レベル値以下の位置にあればアパーチャマスクがあると判定し、前記ピークが前記所定の輝度レベル値以上の位置にあれば前記ヒストグラムによる画像全体を山としてその幅を求め、前記山の幅が所定の輝度レベル値の範囲幅よりも小さければ全画面眼底と判定し、前記山の幅が前記所定の輝度レベル値の範囲幅よりも大きければ前記アパーチャマスクがないと判定するアパーチャマスク判定手段と、該アパーチャマスク判定手段が前記アパーチャマスクがないと判定した場合には、前記アパーチャマスクを前記眼底画像に合成する画像処理を行う画像処理手段とを備えたことを特徴とする。

本発明に係る眼底画像処理装置は、様々な撮像方法の眼底カメラから出力される眼底画像に対して、アパーチャマスク領域があるか否か正しく判別し、眼底画像の読影に不必要な領域があることを判別して、その領域に応じたアパーチャマスクを合成した眼底画像を生成するので、誤診断をする虞れが少なく安全に画像診断を行うことができる。

また、眼底撮影と画像診断する場所が遠隔である場合には、画像を送信する際にアパーチャマスクがない画像に対しては、アパーチャマスクを付けて配信すことができるので、読影医側は特殊な画像処理装置が不要となり、汎用の表示装置で診断することができる。

図１はアパーチャマスクを写し込む手段を備えていない眼底カメラの構成図を示している。ランプ等の観察アライメント用光源１１から対物レンズ１２に至る光路上には、コンデンサレンズ１３、ストロボ等の静止画撮影用光源１４、コンデンサレンズ１５、ミラー１６、レンズ１７、リング状開口を有する絞り１８、リレーレンズ１９、中央部に開口を有する孔あきミラー２０が順次に配列されている。

孔あきミラー２０の背後の光路上には、可動可能なフォーカスレンズ２１、変倍機能を有する撮影レンズ２２、切換ミラー２３、高精細な静止画撮影用カメラ２４が順次に配列され、切換ミラー２３の反射方向には動画観察用の高感度の動画観察用カメラ２５が配置されている。また、フォーカスレンズ２１、撮影レンズ２２を駆動するために、フォーカスノブ２６が設けられている。

観察、アライメントに際して、観察アライメント用光源１１を発した光束は、コンデンサレンズ１３、静止画撮影用光源１４、コンデンサレンズ１５を通り、ミラー１６により上方に反射され、レンズ１７、絞り１８のリング状開口部、リレーレンズ１９を通って、孔あきミラー２０により左方へ反射され、対物レンズ１２を通り被検眼Ｅの瞳孔Ｅｐを介して眼底Ｅｒを照明する。このように照明された眼底Ｅｒからの反射光は、瞳孔Ｅｐ、対物レンズ１２、フォーカスレンズ２１、撮影レンズ２２を通り、切換ミラー２３により下方に反射され、動画観察用カメラ２５の撮影像面に眼底像Ｅｒ’として結像する。

撮影者はこの眼底像Ｅｒ’を図示しないモニタにより観察しながら、撮影部位、アライメント、ピントの状態を確認し、ピントがずれている場合には、フォーカスノブ２６を操作することにより、フォーカスレンズ２１を光軸方向に移動してピント合わせを行う。

撮影準備が終了した後に、検者が図示しない撮影スイッチを押すと、切換ミラー２３が光路外に退避すると共に、静止画撮影用光源１４が発光する。この光束はレンズ１５を経て、観察アライメント用光源１１を発した光束と同様の光路を通って眼底Ｅｒを照明する。眼底Ｅｒからの反射光は瞳孔Ｅｐを介して対物レンズ１２、孔あきミラー２０の孔部、フォーカスレンズ２１、撮影レンズ２２を通り、静止画撮影用カメラ２４の撮影像面に眼底像Ｅｒ’として結像する。

撮像面には、撮像された眼底像Ｅｒ’のフレアのない中心の有効部だけが結像される。撮像された画像は、静止画撮影用カメラ２４において電気信号に変換された後にモニタに表示される。また、眼底像Ｅｒ’は図示しない記憶装置に保存されたり通信回線やネットワークを経由して転送される。

図２は画像処理装置の構成図を示しており、アパーチャマスクのない画像を撮影する眼底カメラ３１の出力は、眼底画像処理装置３２に接続されている。眼底カメラ３１から出力される眼底像Ｅｒ’の信号は、眼底画像処理装置３２内の画像入力部３３に接続され、画像入力部３３の出力はアパーチャマスク判定部３４を介してアパーチャマスク生成部３５に、またアパーチャマスク合成部３６を介して画像出力部３７に順次に接続されている。更に、アパーチャマスク生成部３５の出力はアパーチャマスク合成部３６、画像出力部３７に接続され、画像出力部３７は外部の画像診断表示装置３８に接続されている。

この眼底カメラ３１を用いて眼底撮影を行うと、撮影された眼底画像は眼底画像処理装置３２の画像入力部３３に送られ、画像処理を行うための図示しないメモリに展開され、アパーチャマスク判定部３４とアパーチャマスク合成部３６で処理が行えるように初期化を行う。アパーチャマスク判定部３４において、後述する方法により眼底像Ｅｒ’にはアパーチャマスク像Ｍがなく付加する必要があると判定されると、アパーチャマスク生成部３５で必要なマスクが生成され、アパーチャマスク合成部３６でアパーチャマスク像Ｍが合成され、画像出力部３７でフォーマット変換されて画像診断表示装置３８に出力する。

また、アパーチャマスク生成部３５で生成されたアパーチャマスク画像は画像出力部３７に独立して出力することもでき、画像診断表示装置３８にオーバーレイ機能がある場合には、眼底画像とアパーチャマスク画像を別々に入力して重ねて表示することもできる。

図３は実施例２における複数の異なる眼底カメラで眼底画像を撮影する場合の構成図を示しており、画像処理装置を備えた病院外に、アパーチャマスク像のない眼底画像を生成する眼底カメラ４１、アパーチャマスクを写し込んでいる画像を生成する眼底カメラ４２、画像全体が眼底像である眼底カメラ４３がある。病院４４内には他の眼底カメラ４５、画像データを蓄積する画像サーバ４６、画像記憶部４７が設けられ、サーバ４６には眼底画像処理装置４８が接続されている。画像サーバ４６には、ネットワーク４９を介して眼底カメラ４５、画像診断表示装置５０、５１、５２が接続されている。病院４４外の眼底カメラ４１、４２、４３において撮影した眼底画像は、リムーバブル記憶媒体５３、５４、５５等を介して病院４４内にある画像サーバ４６に入力され、画像記憶部４７において管理するようになっている。

眼底カメラ４１、４２、４３で撮影された眼底画像は、図９（ａ）〜（ｄ）に示すように様々な形式で撮影される。例えば、図２に示す眼底画像処理装置３２から眼底像Ｅｒ’の表示要求が画像サーバ４６に出力されると、画像記憶部４７から眼底像Ｅｒ’を検索して眼底画像処理装置４８に送る。眼底画像処理装置４８では、図２において説明したようなアパーチャマスク像の有無の判断及びその結果に応じたアパーチャマスク合成の処理を行い、画像サーバ４６に結果画像を戻し、ネットワーク４９を経由して画像診断表示装置５０、５１、５２で表示を行うために、アパーチャマスク像Ｍが必要な画像に対しては適宜にアパーチャマスク像を付加して表示することができる。

図４は実施例３における複数の異なる眼底カメラをインターネットを経由して接続した場合の画像処理装置の構成図を示している。眼底カメラ６１、６２、６３の出力はインターネット網６４を介して、端末の画像診断表示装置６５、６６、６７、画像サーバ６８に接続され、更に画像サーバ６８には眼底画像処理装置６９、画像記憶部７０が接続されている。

本実施例においても、実施例２と同様に様々な眼底画像を出力する眼底カメラ６１、６２、６３で撮影された画像は、インターネット網６４を経て一旦、画像サーバ６８に送られ、画像記憶部７０で記憶管理される。更に、遠隔の各地、各国からの画像診断表示装置６５、６６、６７の画像要求を受けると、画像サーバ６８はそれらの要求から検索した眼底像Ｅｒ’を眼底画像処理装置６９に送り、その結果を受けて要求元に画像を送信する。この際にも、上述したアパーチャマスク処理が行われ、画像要求端末にはアパーチャマスク像Ｍが正しく付加された画像を送信する。

図５は各実施例で行われたアパーチャマスク像の有無を判定する判定処理方法のフローチャート図を示している。先ず、ステップＳ１０１において判定を開始し、ステップＳ１０２において判定を行う画像をメモリへ入力する。続いて、ステップＳ１０３においてヒストグラム処理を行う。なお、カラー画像の場合には、ヒストグラム処理は輝度情報に変換してから行う。

このヒストグラム処理の結果は、例えば図６（ａ）に示すように出力される。横軸は画素値であり、８ビット画像ならば原点が０で右端が２５５となり、１０ビット画像ならば右端が１０２３になり、右端が輝度レベルが高いことを示している。縦軸は頻度数を示し、上方になるほど或るレベルの画素が多くあることを示している。図６では縦軸のピークを揃えて正規化しているため、縦方向の値そのものが頻度数ではない。

図６（ａ）〜（ｄ）は図９（ａ）〜（ｄ）に示す眼底画像をそれぞれヒストグラム処理した結果である。横軸は画像値であり右に行くほど値が大きく、つまりそれが輝度であれば明るいことを示し、縦軸はそのレベル値の画素の頻度数である。それぞれのグラフ図は、ピークの最大値に合わせて正規化しているため、縦軸の高さを各グラフ図で比較することはできない。

図９（ａ）、（ｂ）に示すように、周囲にアパーチャマスク像Ｍが付された画像では、そのアパーチャマスク像Ｍのレベルはほぼ均等値のため、図６（ａ）、（ｂ）に示すように、アパーチャマスク像Ｍが鋭いピークＰ１、Ｐ２を示している。

図６（ａ）においてはレベル値Ｌ１、図６（ｂ）においてはレベル値Ｌ２がそのレベル値Ｌであり、レベル値Ｌが異なるのは撮影用カメラの黒レベルの差による。このように、アパーチャマスク像Ｍを有する眼底像Ｅｒ’は、幅の狭い鋭いピークが所定のレベル値以下の位置にあることを判断基準にしている。

図６（ｃ）は全画面が眼底像であり、中間レベルに殆ど全ての画像（画素）が含まれ、しかも幅の狭い鋭いピークを持たない。図６（ｄ）は眼底画像の周囲に白色の明るいフレアが入るため、眼底部より明るいレベルに山を持ち、更にその周囲に暗い画像があるため、眼底画像レベルの暗部に幾つかのピークが出現する。

このヒストグラム処理を行った後に、その結果を基にステップＳ１０４においてピーク検出処理を行い、ピークは昇りの傾き、頂点、下りの傾き、ピークの高さ、半値幅からピークを検出し、ピークを検出した場合にはステップＳ１０５に進み、検出しなかった場合にはステップＳ１１２の判定終了ステップに進み終了する。

ピークが検出されるとステップＳ１０５において、ステップＳ１０４で検出したピークが所定値Ｌ以下であるか否かを判断をする。眼底像Ｅｒ’の周囲に写し込まれるアパーチャマスク像Ｍは暗い低レベルであるため、判定レベルＬで判断し、判定レベルＬ未満ならばアパーチャマスク像ありとしてステップＳ１０６に進み、ステップＳ１１２の判定終了ステップに進み終了する。

ステップＳ１０５で判定レベルＬ以上ならばステップＳ１０７に進み、ピーク検出した結果から画像全体を山としてその幅を求め、求めた最も低いピークの半値（高さ）を基に山の幅を求め、それを判定値Ｗと比較する。山の幅が判定値Ｗ未満であれば画像のレベルが中央部に集中しているため、ステップＳ１０８において画像全体が眼底画像であると判断され、ステップＳ１１２に進み終了する。また、判定値Ｗ以上であればステップＳ１０９に進み、ステップＳ１０９ではアパーチャマスク像Ｍなしと判定され、ステップＳ１１０においてアパーチャマスク像Ｍのサイズを演算する。

この演算は最も明るいピークＰ９の画素レベルＬ９を基に、画像の中心から周囲に向かって画素レベルＬ９に略近い位置を少なくとも２方向で探し求めた位置と、中心を半径とするアパーチャマスク像Ｍのマスクサイズを決定する。続いて、ステップＳ１１１において、決定したマスクサイズを基にしてアパーチャマスク像Ｍを付加する。この際のマスク自体のレベルは黒レベル＝０とする。その後に、ステップＳ１１２の判定終了ステップに進み終了する。

実施例１の眼底カメラの構成図である。 実施例１の画像処理装置の構成図である。 実施例２の画像処理装置の構成図である。 実施例３の画像処理装置の構成図である。 アパーチャマスクの判定処理方法のフローチャート図である。 ヒストグラム処理のグラフ図である。 アパーチャマスク板を設けた眼底カメラの構成図である。 アパーチャマスクの正面図である。 アパーチャマスクによる眼底像の説明図である。

符号の説明

３１、４１、４２、４３、４５、６１、６２、６３ 眼底カメラ
３２、４８、６９ 眼底画像処理装置
３３ 画像入力部
３４ アパーチャマスク判定部
３５ アパーチャマスク生成部
３６ アパーチャマスク合成部
３７ 画像出力部
３８、５０、５１、５２ 画像診断表示装置
４６、６８ 画像サーバ
４７、７０ 画像記憶部

Claims (2)

1. 眼底画像を入力する画像入力手段と、該画像入力手段からの前記眼底画像の輝度情報を基に輝度レベルに対する画素出現頻度から成るヒストグラム処理を行うヒストグラム処理手段と、得られたヒストグラムにおける前記画素出現頻度のピークの検出を行うピーク検出手段と、前記ピークが所定の輝度レベル値以下の位置にあればアパーチャマスクがあると判定し、前記ピークが前記所定の輝度レベル値以上の位置にあれば前記ヒストグラムによる画像全体を山としてその幅を求め、前記山の幅が所定の輝度レベル値の範囲幅よりも小さければ全画面眼底と判定し、前記山の幅が前記所定の輝度レベル値の範囲幅よりも大きければ前記アパーチャマスクがないと判定するアパーチャマスク判定手段と、該アパーチャマスク判定手段が前記アパーチャマスクがないと判定した場合には、前記アパーチャマスクを前記眼底画像に合成する画像処理を行う画像処理手段とを備えたことを特徴とする眼底画像処理装置。
2. 前記画像処理手段は前記アパーチャマスク判定手段の結果に基づいて、前記ヒストグラムから合成すべき前記アパーチャマスクのサイズを算出して前記眼底画像に合成することを特徴とする請求項１に記載の眼底画像処理装置。