JP4532943B2 - 眼科用画像処理装置及び処理方法 - Google Patents

Description

本発明は、眼科医院、集団検診、人間ドックなどにおいて眼底検査等に使用される眼科用画像処理装置及び処理方法に関するものである。

従来から眼底カメラにおいては、眼底像周辺に発生するフレアを取り除いて有効撮影範囲を明確にするために、周辺領域に向かう光を遮断する遮光部材として、マスクをフィルム等の記録手段の直前に配置するか、或いは結像面にマスクを配置し、マスクと眼底像を再結像する光学系を配置して撮影を行っている。

また、電子的に撮影された眼科画像中の不要領域に電気的マスキングを施し、光学部材を不要にした技術も知られている。

しかしながら、上述したような遮光部材を持つ眼科撮影装置では、光学系に物理的なマスクを配置しなければならないため、フレアの状態に拘らず定められた位置にマスク像が写しこまれてしまい、フレアにより読影不能な部位が見えてしまったり、本来は読影に耐え得る画像が撮像されている部位が、マスクにより隠されてしまうという問題がある。

これらの眼科撮影装置で使用されているマスクは、光学中心に合わせて光学設計的に、或いは経験的にフレアが写らないであろう位置と大きさに配置されているが、実際の撮影においてはマスク内部にフレアが発生することが多い。撮影条件、撮像素子の位置ずれなどの条件により、フレアの発生する位置と、光学的に固定されたマスクの位置が一致しない場合は、円が重なるような形でフレアがある一方向のみに発生してしまう。

また、被検者の視度や、撮影装置の個体差、調整の違いなどによっては、フレアの直径がマスクの設計値よりも小さくなり、本来フレアの入らないはずのマスク内部全周にフレアが入ってしまう問題もある。

更に、撮影モードの変更や変倍機能、小瞳孔径撮影機能などを使用した場合も、フレアの発生位置や大きさが変わるため、予め設定されたマスクの内部にフレアが入ってしまう問題がある。

本発明の目的は、上述の問題点を解消し、画像に含まれるフレアを適切に除去し得る眼科用画像処理装置及び処理方法を提供することにある。

上記目的を達成するための本発明に係る眼科用画像処理装置は、被検眼を撮影光学系を介して撮影手段を構成するセンサ部により撮像する撮影手段と、撮像した被検眼の画像のフレアを検知するフレア検知手段と、前記撮影光学系の光軸に対応する前記センサ部の位置を基準とする領域を診断領域とし、前記フレア検知手段により検知した前記フレアの情報に応じて円形のマスク領域の直径を変化させて前記フレアを含まない最大領域を前記診断領域として決定するマスク領域決定手段と、該マスク領域決定手段により決定した前記マスク領域に基づいて、前記画像を処理する画像処理手段とを有することを特徴とする。

また、本発明に係る眼科用画像処理方法は、被検眼を撮影光学系を介して撮影手段を構成するセンサ部により撮像する撮像工程と、撮像した被検眼の画像のフレア情報を検知するフレア検知工程と、前記撮影光学系の光軸に対応する前記センサ部の位置を基準とする領域を診断領域とし、前記フレア検知工程により検知した前記フレアの情報に応じて円形のマスク領域の直径を変化させ前記フレアを含まない最大領域を前記診断領域として決定するマスク領域決定工程と、該マスク領域決定工程により決定した前記マスク領域に基づいて、前記画像を処理する画像処理工程とを有することを特徴とする。

本発明に係る眼科用画像処理装置及び処理方法によれば、撮影画像に含まれるフレアのみを適切に検出し取り除くことにより、被検眼や装置の状態によらずにマスクの内部にフレアが入ることを防止できるだけでなく、撮影画像に含まれる診断に有効な画像情報を最大限に利用することができる。

更に、従来ではマスクの外側に隠れてしまっていた病変部位を発見できる確率が高まるため、疾患の早期発見にも有効である。

本発明を図示の実施例に基づいて詳細に説明する。
図１は眼科用画像処理装置の構成図を示し、観察アライメント用光源１から対物レンズ２に至る光路上には、コンデンサレンズ３、ストロボ等の静止画撮影用光源４、コンデンサレンズ５、ミラー６、レンズ７、リング状開口を有する絞り８、リレーレンズ９、中央部に開口を有する孔あきミラー１０が順次に配列されている。孔あきミラー１０の背後の光路上には、フォーカスレンズ１１、変倍機能を有する撮影レンズ１２、切換えミラー１３、高精細な撮像カメラ１４が順次に配列され、切換えミラー１３の反射方向には動画観察用の高感度カメラ１５が配置されている。また、フォーカスレンズ１１、撮影レンズ１２はフォーカスノブ１６を操作することにより、光軸方向に移動するようにされている。

撮像カメラ１４、高感度カメラ１５の出力は共に画像処理表示手段１７に接続されており、画像処理表示手段１７は眼底画像を表示するモニタ１８、領域変更指示手段１９に接続されていて、必要に応じてモニタ１８の表示範囲を変更できるようになっている。

このような構成において、観察アライメント用光源１を発した光束は、コンデンサレンズ３、静止画撮影用光源４、コンデンサレンズ５を通り、ミラー６により上方に反射され、レンズ７、絞り８のリング状開口部、リレーレンズ９を通って、孔あきミラー１０により左方に反射され、対物レンズ２を通り被検眼Ｅの瞳孔Ｅｐを介して眼底Ｅｒを照明する。

照明光により照明された眼底像Ｅｒ’は、瞳孔Ｅｐ、対物レンズ２、フォーカスレンズ１１、撮影レンズ１２を通り、切換えミラー１３により下方に反射され、高感度カメラ１５の撮影像面に結像する。そして、得られた眼底像Ｅｒ’は電気信号に変換され、画像処理表示手段１７に入力される。画像処理表示手段１７には、フレア検知手段とマスク領域決定手段、マスク合成手段とが備えられ、これらの処理過程を経て生成された眼底像Ｅｒ’はモニタ１８に表示される。

撮影者はモニタ１８上の眼底像Ｅｒ’を見ながら、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１６を操作することにより、フォーカスレンズ１１を光軸方向に移動してピント合わせを行う。

ピント合わせが終了した後に検者が撮影スイッチを押すと、切換えミラー１３が光路外に退避して破線で示す位置まで跳ね上がり、静止画撮影用光源４が発光する。静止画撮影用光源４からの光束はコンデンサレンズ５に至り、その後は観察アライメント用光源１を発した光束と同様の光路を通って眼底Ｅｒを照明する。

この場合の眼底像Ｅｒ’は、瞳孔Ｅｐから対物レンズ２、孔あきミラー１０の孔部、フォーカスレンズ１１、撮影レンズ１２を通り、撮像カメラ１４の撮影像面に結像する。眼底像Ｅｒ’は撮像カメラ１４において電気信号に変換された後に、画像処理表示手段１７中の画像メモリに記憶され、フレア検知、マスク領域設定、マスク合成を行った上で静止画像としてモニタ１８に表示される。

図２はモニタ１８に表示された眼底像Ｅｒ’の説明図である。実際のモニタ１８には、患者情報や画像表示アプリケーションを操作する操作ボタンなども表示されるが、ここでは眼底部の表示についてのみ説明する。画像を表示しない周辺部はマスク部Ｍとされている。

図３は撮像カメラ１４により撮像された眼底像Ｅｒ’と撮像カメラ１４のセンサ部の位置関係を示している。撮影光学系の光軸と撮像カメラ１４の中心は略同心になるように配置されており、眼底像Ｅｒ’は撮像カメラ１４の略中心に結像する。

この場合に、眼底像Ｅｒ’はＦ０〜Ｆ３までの領域に分けることができる。中心の直径Ｒ０のＦ０はフレアがなく診断に有効な円形の領域、その周囲のＦ１はフレアが入らず診断に有効な部分のみを抜き出した任意形状の領域、更にその周囲の直径Ｒ２のＦ２はフレアが多く不鮮明で光学設計上、眼底像Ｅｒ’が写らなくなる境界の領域、その外側のＦ３は外周に不鮮明な部分を有する無効領域である。

図３（ａ）に示すように、フレアが入る領域Ｆ２は撮像カメラ１４のセンサ部を中心とした同心円状に生ずることが通常であるが、（ｂ）に示すように円の中心が若干ずれて偏心した形でフレアが発生する場合や、（ｃ）に示すようにフレアが円状ではなく、特定の領域のみに発生する場合もある。

通常の眼科撮影装置では、フレアが入らない領域Ｆ０は光学設計によりセンサ中心から直径Ｒ０と予め決めており、通常はこの領域Ｆ０のみを表示したり印刷して診断や患者説明に使用している。ここで周辺部にフレアが入っていると、正常に撮影できたのかどうか判別できないばかりでなく、画像診断する範囲が不定になり、診断効率が低下するため、個人差を吸収できるように領域Ｆ０を多少内側に設定し、通常は鮮明な領域だけを表示するようにしている。

しかし、被検眼やその撮影条件によっては、領域Ｆ０の外側にも診断に耐え得る画像が撮像されていたり、領域Ｆ０の内側に診断に耐えないほどのフレアが入る場合もある。そのため、本実施例による眼科用画像処理装置では、診断に耐え得る撮影画像の最大領域Ｆ１を被検眼像として表示し、残りの周辺部をマスク部Ｍとして表示するようにしている。

領域Ｆ１を設定するには、先ず眼底像Ｅｒ’が全く撮像されなくなる境界の領域Ｆ２と、その直径Ｒ２を決めておく。領域Ｆ２の境界を決める半径Ｒ２を設定することは重要である。この領域には、眼底Ｅｒ以外の画像つまり眼底カメラの内部が写り、誤診を招く虞れもあって診断用モニタや印刷には出力してはならない領域である。なお、直径Ｒ２の境界領域Ｆ２は、小瞳孔径撮影スイッチや変倍スイッチ、撮影モードなど眼科撮影機器の光学系の変化に応じて可変とすることもできる。

次に、診断に耐え得る眼底像Ｅｒ’の最大領域Ｆ１を決定するために、図４（ａ）では、最初に境界領域Ｆ２と同じ位置、大きさの領域Ｆ１ａを設定する。その直径Ｒ１ａの初期値をＲ２とし、円領域Ｆ１ａの円周内縁部の空間周波数が定められたレベルを下回り、輝度値が定められたレベル以上の個所をフレアと判断し、フレアが無くなるように中心を固定したまま、直径Ｒ１ａの領域Ｆ１ａを小さくしてゆく。フレアと判断される空間周波数や輝度値の閾値は予め指定されたものだけでなく、任意の値を指定できるようにしてもよい。また、フレアと判断するためのパラメータとして、眼底像Ｅｒ’の色信号や撮影機器の光学特性値を用いてもよい。

このとき、領域Ｆ１ａは円の中にフレアが完全になくなる大きさまで縮小する必要はなく、領域Ｆ１ａの円周内縁部のうち、フレアと判断される個所が一定の割合を下回った段階で、そのときの領域を最終的な直径Ｒ１ａの領域Ｆ１ａとして決定する。

次に図４（ｂ）では、円領域Ｆ１ａと同じ位置、大きさの領域Ｆ１ｂを設定し、その領域Ｆ１ｂの中心を水平垂直方向にずらしてゆき、Ｆ１ａ∩Ｆ１ｂで示される領域の境界部において、フレアと判断される個所が一定の割合を下回った段階で中心を固定し、そのときの直径Ｒ１ｂで示される領域をＦ１ｂとして決定する。

更に図４（ｃ）では、Ｆ１ａ∩Ｆ１ｂで示される領域の境界部において、フレアと判断される領域が残っている場合は、その領域を例外領域Ｆ１ｃとして設定する。最終的に図４（ｃ）に示すように、（Ｆ１ａ∩Ｆ１ｂ）−Ｆ１ｃで示されるフレアを含まない最大領域をＦ１として決定する。

眼底像Ｅｒ’をモニタ１８に表示する処理においては、表示すべき画像を選択すると、診断可能な最大領域Ｆ１で示される領域の外部を透過領域として設定する。このように、透過領域設定された画像を黒色の背景画像に重ねて表示すると、診断可能な最大領域の画像の中心部のみが可視表示され、その周囲は背景画像としてモニタ１８に表示される。

或いは、表示する画像にアルファチャンネルを設けて、完全に透過せずに背景色と部分合成表示させてもよいし、黒色以外の背景画像を用いてもよい。合成した画像はファイルとして記録するようにしてもよいし、領域情報Ｆ１と背景画像、処理前の撮影画像を別々に記録することもできる。

表示範囲を変更するときは、領域変更指示手段１９での操作により表示する領域Ｆ１を可変させてもよい。ただし、眼底像Ｅｒ’の写らない境界領域Ｆ２が上限値として設定されているため、眼底カメラの内部までは表示されることはない。

図５は撮影した画像にマスキングを行う際の処理のフローチャート図である。ステップＳ１０１で撮影機器から光学的にマスク像が移し込まれていない電子化された眼底像Ｅｒ’を入力する。ステップＳ１０２で画像の撮影情報から光学設計上の境界領域Ｆ２を設定し、ステップＳ１０３で撮影画像の大まかなフレアを取り除くために、境界領域Ｆ２の直径を縮小してゆき、円領域Ｆ１ａを設定する。

ステップＳ１０４では偏心したフレアを取り除くために、領域Ｆ１ａと同じ直径の円を偏心させていき、領域Ｆ１ｂを設定する。ステップＳ１０５でＦ１ａ∩Ｆ１ｂで示される共通領域内に残っているフレアの領域をＦ１ｃとして設定し、ステップＳ１０６で（Ｆ１ａ∩Ｆ１ｂ）−Ｆ１ｃを診断可能な最大領域Ｆ１として設定し、画像表示用のパラメータとして記憶し、次のステップＳ１０７又はＳ１０８に移行する。

ステップＳ１０７では、領域Ｆ１の外側を透過領域に設定して背景画像との合成処理を行い、１枚の検査画像として記録する。ステップＳ１０８では背景画像とのオーバレイ処理を行うが、撮影画像と背景画像は別々に記録し、ステップＳ１０９で合成された画像をモニタ１８に表示する。

ステップＳ１１０で読影者がモニタ１８に表示された画像を確認し、必要であれば領域変更指示手段１９を用いて領域Ｆ１を変更する。領域Ｆ１が変更された場合には、ステップＳ１０８に戻って画像の合成、表示が再び行われる。最終的に読影者が画像を確認し、診断を終えた時点でステップＳ１１１に進み読影を終了するか、ステップＳ１０２に戻って次の撮影画像の選択を行う。

眼科用画像処理装置の構成図である。 撮像カメラに結像される眼底像の説明図である。 眼底像に対するフレアの説明図である。 フレアを取り除くための領域設定処理の説明図である。 読影処理のフローチャート図である。

符号の説明

２ 対物レンズ
４ 静止画撮影用光源
１０ 孔あきミラー
１１ フォーカスレンズ
１３ 切換えミラー
１４ 撮像カメラ
１７ 画像処理表示手段
１８ モニタ
１９ 領域変更指示手段

Claims (5)

1. 被検眼を撮影光学系を介して撮影手段を構成するセンサ部により撮像する撮影手段と、撮像した被検眼の画像のフレアを検知するフレア検知手段と、前記撮影光学系の光軸に対応する前記センサ部の位置を基準とする領域を診断領域とし、前記フレア検知手段により検知した前記フレアの情報に応じて円形のマスク領域の直径を変化させて前記フレアを含まない最大領域を前記診断領域として決定するマスク領域決定手段と、該マスク領域決定手段により決定した前記マスク領域に基づいて、前記画像を処理する画像処理手段とを有することを特徴とする眼科用画像処理装置。
2. 前記マスク領域決定手段は、前記フレア検知手段によって検知された前記フレアと診断可能な部位との境界を設定することを特徴とする請求項１に記載の眼科用画像処理装置。
3. 前記画像処理手段は、前記マスク領域決定手段により決定した前記マスク領域と前記画像とを重ね合わせて合成することを特徴とする請求項１に記載の眼科用画像処理装置。
4. 前記画像処理手段は、前記マスク領域決定手段により決定した前記マスク領域を黒色の背景画像と重ねて表示し、その他の診断可能な部位を可視化表示することを特徴とする請求項１に記載の眼科用画像処理装置。
5. 被検眼を撮影光学系を介して撮影手段を構成するセンサ部により撮像する撮像工程と、撮像した被検眼の画像のフレア情報を検知するフレア検知工程と、前記撮影光学系の光軸に対応する前記センサ部の位置を基準とする領域を診断領域とし、前記フレア検知工程により検知した前記フレアの情報に応じて円形のマスク領域の直径を変化させ前記フレアを含まない最大領域を前記診断領域として決定するマスク領域決定工程と、該マスク領域決定工程により決定した前記マスク領域に基づいて、前記画像を処理する画像処理工程とを有することを特徴とする眼科用画像処理方法。

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