JP4834464B2 - Image processing method and image processing apparatus - Google Patents

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Description

本発明は、デジタル画像内の特定の領域を抽出する画像処理方法及び画像処理装置に関し、特に、生体を撮像した画像から血管領域を抽出する画像処理方法及び画像処理装置に関する。   The present invention relates to an image processing method and an image processing apparatus that extract a specific region in a digital image, and more particularly to an image processing method and an image processing device that extract a blood vessel region from an image of a living body.

従来、生体の血管位置を画像で取得する装置として、近赤外光を用いたものがある。これは、血液中のヘモグロビンは近赤外光を吸収する性質を利用したものであり、生体に近赤外波長の光を照射し、生体からの反射光もしくは透過光を、近赤外光波長領域を透過する光学フィルタを通して近赤外感度の高い白黒CCD(Charge Coupled Device)カメラで撮像する。この時、血管が存在する領域だけ反射もしくは透過が少なくなるため、画像上で暗く映し出される。従って、暗く映し出された領域を抜き出すことで血管領域を抽出していた。   2. Description of the Related Art Conventionally, there is an apparatus that uses near infrared light as an apparatus for acquiring a blood vessel position of a living body as an image. This is because hemoglobin in blood utilizes the property of absorbing near-infrared light, irradiates the living body with light of near-infrared wavelength, and reflects or transmits light from the living body as near-infrared light wavelength. A black and white CCD (Charge Coupled Device) camera with high near-infrared sensitivity is imaged through an optical filter that passes through the region. At this time, since reflection or transmission is reduced only in the region where the blood vessel exists, the image appears dark on the image. Therefore, the blood vessel region is extracted by extracting the darkly projected region.

また、暗く映し出された領域の血管領域を抽出する画像処理としては、暗く映し出されている画素を追跡していく手法が一般的によく用いられている。生体の曲面などの理由で近赤外光が一様に当たらず背景の明るさが大きく変化していた場合、単純に閾値による2値化処理やエッジ抽出処理では、精度良く血管を抽出することができない。しかしながら、明るさが大きく変化していても、局所的な範囲に限れば血管領域は周辺よりも暗いので、周辺よりも暗い領域を追跡することで血管領域を抽出することができる(例えば、特許文献1参照)。特許文献1に記載の装置において用いられている血管抽出処理では、本数や長さが未知数の血管を抽出するために、ある位置からより暗い部分へ移動し続けたときの軌跡を、様々な位置、様々な長さで多数求め、それらを重ね合わせることで統計的に血管を浮かび上がらせることを行っている。   As image processing for extracting a blood vessel region in a darkly projected region, a method of tracking pixels that are darkly projected is generally used. When the near-infrared light is not uniformly applied due to the curved surface of the living body and the brightness of the background changes greatly, the binarization processing and edge extraction processing based on the threshold simply extract the blood vessels with high accuracy. I can't. However, even if the brightness changes greatly, the blood vessel region is darker than the surroundings as long as it is limited to a local range. Therefore, the blood vessel region can be extracted by tracking the region darker than the surroundings (for example, patents). Reference 1). In the blood vessel extraction process used in the apparatus described in Patent Literature 1, in order to extract blood vessels whose number or length is unknown, the trajectory when moving from a certain position to a darker portion is changed to various positions. By obtaining many different lengths and overlaying them, the blood vessels are statistically raised.

図17は、特許文献1で開示された血管抽出処理(指を撮像した指画像において行う処理)を示すフローチャートである。同図において、まず初めに血管を追跡した経歴を保持するための、画像と同じ大きさの得点表を用意し、そのすべてを0に初期化する(ステップS1700)。全体の血管パターンを浮かび上がらせるために必要な回数jだけ繰り返し実行される血管追跡のループ(ステップS1701)の中においては、まず1回分の血管追跡を行う追跡点の出発位置を乱数によって決定する(ステップS1702)。ただし背景、指先、指の根元、指の輪郭付近を出発点とすると血管を正しくたどることができなくなるため、指の輪郭情報を利用して、それらが出発点とならないようにする。   FIG. 17 is a flowchart showing blood vessel extraction processing (processing performed on a finger image obtained by imaging a finger) disclosed in Patent Document 1. In the figure, first, a score table having the same size as the image is prepared to hold the history of tracking blood vessels, and all of them are initialized to 0 (step S1700). In the blood vessel tracking loop (step S1701) repeatedly executed as many times as necessary to bring out the entire blood vessel pattern, the starting position of the tracking point for performing blood vessel tracking for one time is first determined by a random number ( Step S1702). However, since the blood vessel cannot be traced correctly if the background, the fingertip, the base of the finger, or the vicinity of the contour of the finger is used as a starting point, the contour information of the finger is used so that they do not become the starting point.

また出発点は血管上に配置したほうがより血管をたどりやすい。そこで複数の出発点候補を決め、その中で最も暗い輝度値のピクセルを出発点とする。ただし常にこの条件で出発点を決定すると明るい部分に存在する血管が追跡されにくくなるため、複数の出発点候補のうちで最も暗い輝度値のピクセルを常に出発点とするのでなく、一定の確率で最も明るい輝度値を持つピクセルを出発点とする。この確率は乱数によって決定する。次にこの追跡点の移動しやすい向きを決定する(ステップS1703)。この性質は後述の移動可能点の決定に用いられる。この決定法の一例として、乱数によって、右または左、かつ上または下へ移動しやすい性質を持つと決定する。続いて、追跡点の追跡の長さを表す「寿命」を決定し(ステップS1704)、同時にその値を初期値として追跡点に与える。追跡は、上記寿命により定まる距離だけ追跡した時点で打ち切る。つまり、追跡の長さを追跡点の寿命とし、1ピクセルをたどるごとに寿命を減らし寿命が尽きた時点で追跡を終了させる。この寿命は乱数を用いて決定される。   It is easier to follow the blood vessel if the starting point is placed on the blood vessel. Therefore, a plurality of starting point candidates are determined, and the pixel having the darkest luminance value among them is set as the starting point. However, if the starting point is always determined under this condition, it is difficult to track the blood vessels in the bright part.Therefore, the pixel with the darkest luminance value among the multiple starting point candidates is not always set as the starting point, but with a certain probability. The pixel with the brightest luminance value is taken as the starting point. This probability is determined by a random number. Next, the direction in which the tracking point is easy to move is determined (step S1703). This property is used to determine the movable point described later. As an example of this determination method, it is determined by random numbers that it has a property of easily moving right or left and upward or downward. Subsequently, a “life” indicating the tracking length of the tracking point is determined (step S1704), and at the same time, the value is given to the tracking point as an initial value. The tracking is stopped when the tracking is performed for a distance determined by the lifetime. In other words, the tracking length is set as the lifetime of the tracking point, and each time one pixel is traced, the lifetime is reduced and the tracking is terminated when the lifetime is exhausted. This lifetime is determined using a random number.

続いてこの追跡点を移動させる。はじめに、追跡点が次に移動することのできる点を決定する(ステップS1705)。血管の多くは指の長軸方向を走っているが、追跡点の移動する傾向を血管の走る方向の傾向に合わせることで血管がより強調される。そこで、次に移動することのできる点の候補にある傾向をもたせることで、移動点の移動の傾向を制御する。   Subsequently, the tracking point is moved. First, the point at which the tracking point can move next is determined (step S1705). Many of the blood vessels run in the long axis direction of the finger, but the blood vessels are more emphasized by matching the tendency of the tracking point to move in the direction of the blood vessel running direction. Therefore, the tendency of movement of the moving point is controlled by giving a tendency to the candidate point that can be moved next.

移動の傾向の一例として、50%の確率で左右の長軸方向に移動しやすくするため左または右の3近傍を移動可能点とし、残りの50%のうち30%については指の短軸方向に移動しやすくするため上または下の3近傍を移動可能点とする。それ以外は8近傍を移動可能点とする。ただし、いずれの場合も今までたどってきた軌跡や指の外側へは移動できない。このようにして移動可能点を求めるが、もし移動可能点が存在しない場合(ステップS1706)は現在の追跡点での追跡を終了する。   As an example of the movement tendency, in order to make it easy to move in the left and right major axis directions with a probability of 50%, the left or right three neighborhoods are set as movable points, and 30% of the remaining 50% are in the minor axis direction of the finger. In order to make it easier to move, the upper or lower three neighborhoods are set as movable points. Otherwise, the vicinity of 8 is set as a movable point. However, in any case, it cannot move to the outside of the trajectory or finger that has been followed. In this way, the movable point is obtained. If there is no movable point (step S1706), the tracking at the current tracking point is terminated.

続いて移動可能点のうち、最も暗い輝度値を持つピクセルヘ移動する(ステップS1707)。そして現在の追跡点が過去にたどってきた軌跡を再びたどらないよう、現在の位置を軌跡情報として登録、更新する(ステップS1708)。このとき、そのピクセルの座標に対応した得点表の位置に、得点を加算する(ステップS1710)。ここでは例として5点を加算する。さらにこの追跡点の追跡の長さである寿命を1つ減らす(ステップS1711)。この追跡点の寿命の有無を判定し(ステップS1712)、寿命があるならば再び移動可能点の決定(ステップS1705)へ戻り、移動、得点の加算、軌跡情報の更新を繰り返す。寿命が尽きた場合、たどった軌跡の情報を初期化し(ステップS1713)、現在の追跡点での追跡が終了する。このような血管追跡のプロセスを多数繰り返し実行する。この繰り返しがすべて終了したとき、たどった回数が多いピクセル、すなわち血管である確率が高い部分であるほどその位置に対応する得点表の得点は高くなっている。逆に得点の低い位置は血管でない確率が高いことになる。従って、この得点表には静脈パターンそのものが現れていることになる。従って、この得点表を画像として捉えることで、静脈パターンだけを取り出した画像が得られることになる。   Subsequently, of the movable points, the pixel moves to the pixel having the darkest luminance value (step S1707). Then, the current position is registered and updated as trajectory information so that the trajectory that the current tracking point has traced in the past is not traced again (step S1708). At this time, the score is added to the position of the score table corresponding to the coordinates of the pixel (step S1710). Here, 5 points are added as an example. Further, the lifetime which is the tracking length of the tracking point is reduced by one (step S1711). Whether or not the tracking point has a lifetime is determined (step S1712). If there is a lifetime, the process returns to the determination of the movable point again (step S1705), and the movement, the addition of the score, and the update of the trajectory information are repeated. When the lifetime has expired, the trace information traced is initialized (step S1713), and the tracking at the current tracking point is completed. Such a blood vessel tracking process is repeated many times. When all of the repetitions are completed, the score of the score table corresponding to the position becomes higher as the pixel that has been traced more frequently, that is, the portion having a higher probability of being a blood vessel. Conversely, a position with a low score has a high probability that it is not a blood vessel. Therefore, the vein pattern itself appears in this score table. Therefore, by capturing this score table as an image, an image obtained by extracting only the vein pattern can be obtained.

このようにして得られた静脈パターンをマッチングに利用しやすい形にするために、静脈パターンとしての得点表の各欄をその得点に応じて分類する。ここでは例として4種に分類する(ステップS1714)。まず得点の低いピクセル位置には全く血管が存在しないものとする。また得点の高いピクセル位置は血管である可能性が高いとする。そして中間的な得点を持つピクセル位置は、血管である可能性はあるが確実に血管であるとは言いがたいあいまいな領域であるとする。さらに指の輪郭の外側に位置するピクセルを背景とする。これら4種類を輝度値に対応させることで、静脈パターンの画像が得られる。   In order to make the vein pattern thus obtained easy to use for matching, each column of the score table as a vein pattern is classified according to the score. Here, it is classified into four types as an example (step S1714). First, it is assumed that there is no blood vessel at a pixel position with a low score. Further, it is assumed that a pixel position having a high score is likely to be a blood vessel. A pixel position having an intermediate score is an ambiguous region that may be a blood vessel but is not surely a blood vessel. Furthermore, the pixel located outside the outline of the finger is used as the background. By correlating these four types with luminance values, a vein pattern image can be obtained.

最後に、偶然追跡されなかったピクセルの穴を埋めるために、血管部分、そしてあいまいな部分に対して膨張処理(ステップS1715)を施した。膨張処理は、画像中に存在するすべてのピクセルについて、血管部分またはあいまいな部分のピクセルの8近傍を調べ、血管でない部分のピクセルの個数が4つ以下ならば、それらの血管でない部分をあいまいな部分に変換することで行われる。   Finally, in order to fill in the hole of the pixel that was not tracked by chance, the blood vessel portion and the ambiguous portion were subjected to expansion processing (step S1715). The dilation process examines the vicinity of 8 pixels of the blood vessel part or the ambiguous part for all pixels existing in the image, and if the number of pixels of the non-blood vessel part is 4 or less, the non-blood vessel part is ambiguous. This is done by converting into parts.

このように、この血管抽出処理は、まず血管を追跡した履歴を保持するための、画像と同じ大きさの得点表を用意し、そのすべてを0に初期化する。そして1回分の血管追跡を行う処理として、まず追跡点の初期値として、追跡点の出発位置、追跡点の移動しやすい方向、追跡の長さを、乱数を用いて設定し、追跡点の移動に際しては、追跡点が次に移動することのできる移動可能点を血管の走る方向の傾向に合わせて決定し、決定した移動可能点のうち最も暗い輝度値を持つピクセルへ移動させる。また、同時にそのピクセルの座標に対応した得点表の位置に得点を加算する。そして、これら一連の処理を全体の血管パターンを浮かび上がらせるために必要な回数だけ繰り返し実行する。こうして作成した得点表は、たどった回数が多いピクセル、すなわち血管である確率が高い部分であるほどその位置に対応する得点が高くなっているため、高得点のピクセルを抽出することで血管抽出を行っていた。   Thus, in this blood vessel extraction process, a score table having the same size as the image is first prepared to hold a history of tracking blood vessels, and all of them are initialized to zero. As a process of performing blood vessel tracking for one time, first, the tracking point starting position, the direction in which the tracking point is easy to move, and the tracking length are set using random numbers as the initial value of the tracking point. At this time, the movable point where the tracking point can move next is determined in accordance with the tendency of the direction in which the blood vessel runs, and is moved to the pixel having the darkest luminance value among the determined movable points. At the same time, the score is added to the position of the score table corresponding to the coordinates of the pixel. These series of processes are repeatedly executed as many times as necessary to bring out the entire blood vessel pattern. In the score table created in this way, the higher the probability of being a blood vessel, that is, the higher the probability that it is a blood vessel, the higher the score corresponding to that position, so blood vessel extraction is performed by extracting the high score pixel. I was going.

特開2002−83298号公報JP 2002-83298 A

しかしながら、上述した特許文献1に記載された構成では、血管追跡を行う際、追跡点の出発位置や追跡方向、追跡長を乱数で設定しているため、安定して血管抽出を行うことができず、乱数値によっては、画像内のすべての血管を抽出しきれない。また、追跡点の移動しやすい方向を血管の走る方向の傾向に合わせることで、特定の方向の血管を抽出することは可能であるが、追跡方向を乱数で決定しているため確実に抽出できるとは限らず、さらに、長さや太さなど特定の形状的特徴をもつ血管のみを抽出したい場合、従来方法ではできないという問題がある。   However, in the configuration described in Patent Document 1 described above, when the blood vessel tracking is performed, the starting position of the tracking point, the tracking direction, and the tracking length are set with random numbers, so that blood vessel extraction can be performed stably. However, not all blood vessels in the image can be extracted depending on the random value. In addition, it is possible to extract blood vessels in a specific direction by matching the direction in which the tracking point is easy to move with the tendency of the direction in which the blood vessel runs. However, since the tracking direction is determined by a random number, it can be extracted reliably. Furthermore, there is a problem that the conventional method cannot be used to extract only blood vessels having specific shape characteristics such as length and thickness.

本発明は係る事情に鑑みてなされたものであり、意図する形状の特徴を持つ血管を精度良く抽出することができる画像処理方法及び画像処理装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of such circumstances, and an object thereof is to provide an image processing method and an image processing apparatus capable of accurately extracting a blood vessel having a characteristic of an intended shape.

上記従来の課題を解決するために、本発明の画像処理方法は、近赤外光を生体に照射し、反射光又は透過光の近赤外波長成分を撮像しデジタル化した近赤外光画像に対して、相対的に周辺画素よりも輝度値が小さい画素を暗画素として抽出し、各画素に第1の特徴量を付加した暗画素画像データを作成する暗領域抽出工程と、前記暗領域抽出工程で作成された暗画素画像データから、予め設定した1つあるいは複数のマスクパターンに一致するように連続して分布する前記暗画素を連続暗領域として抽出し、各画素に第2の特徴量を書き込んだ連続暗領域画像データを作成する連続暗領域抽出工程と、前記連続暗領域抽出工程で作成された連続暗領域画像データ内の複数の連続暗領域から、前記第2の特徴量が所定の値よりも大きい領域を前記生体の血管が存在する特定領域として抽出し、特定領域画像データを作成する特定領域抽出工程と、を備える。   In order to solve the above conventional problems, the image processing method of the present invention irradiates a living body with near-infrared light, images near-infrared wavelength components of reflected light or transmitted light, and digitizes the near-infrared light image. On the other hand, a dark region extraction step of extracting a pixel having a luminance value relatively smaller than that of surrounding pixels as a dark pixel and creating dark pixel image data in which a first feature amount is added to each pixel, and the dark region The dark pixels continuously distributed so as to match one or a plurality of preset mask patterns are extracted from the dark pixel image data created in the extraction step as continuous dark regions, and each pixel has a second feature. The second feature amount is obtained from a continuous dark region extraction step for creating continuous dark region image data in which a quantity is written, and a plurality of continuous dark regions in the continuous dark region image data created in the continuous dark region extraction step. Before the area larger than the predetermined value Extracted as a specific area where the blood vessel is present in the living body, and a specific area extracting step of creating a specific area image data.

この方法によれば、近赤外光画像において周辺画素よりも輝度値が小さくなっている暗画素を抽出し、さらにそこからマスクパターンを用い連続性のある暗画素のみ連続暗領域として抽出し、連続暗領域を基に血管領域を抽出するので、マスクパターンに示す意図する形状を持つ血管領域を少ない演算量で精度良く抽出することができる。また、血管の形状によって演算量が増減しないので、一定の処理負荷と処理時間で安定した血管抽出が可能となり、静止画に限らず動画にも適応することができる。   According to this method, a dark pixel having a luminance value smaller than that of a peripheral pixel in a near-infrared light image is extracted, and only a continuous dark pixel is extracted as a continuous dark region using a mask pattern therefrom. Since the blood vessel region is extracted based on the continuous dark region, the blood vessel region having the intended shape shown in the mask pattern can be accurately extracted with a small amount of calculation. Further, since the calculation amount does not increase or decrease depending on the shape of the blood vessel, stable blood vessel extraction can be performed with a constant processing load and processing time, and the present invention can be applied not only to still images but also to moving images.

さらに、本発明の画像処理方法において、前記暗領域抽出工程は、前記近赤外光画像に対して相対的に1画素ずつ位置をずらしながら所定範囲の領域を逐次抜き出していき、各位置で抜き出した領域における各画素の輝度値を基に、領域の中心に位置する中心画素が暗画素であるかどうかを評価する暗画素評価値を前記第1の特徴量として求め、求めた前記暗画素評価値を基に前記暗画素画像データを作成する。   Furthermore, in the image processing method of the present invention, the dark region extracting step sequentially extracts a predetermined range of regions while shifting the position by one pixel relative to the near-infrared light image, and extracts at each position. Based on the luminance value of each pixel in the region, a dark pixel evaluation value for evaluating whether the central pixel located at the center of the region is a dark pixel is obtained as the first feature amount, and the obtained dark pixel evaluation The dark pixel image data is created based on the value.

この方法によれば、近赤外光画像において周辺領域よりも輝度値が小さい画素である暗画素を示す暗画素画像データを作成することができる。   According to this method, it is possible to create dark pixel image data indicating dark pixels that are pixels having a luminance value smaller than that of the peripheral region in the near-infrared light image.

さらに、本発明の画像処理方法において、前記暗領域抽出工程は、抜き出した領域内の全画素の輝度値から中心画素の輝度値を減算した値を画素毎に求め、前記減算した後の全画素の値の総和を前記暗画素評価値とする。   Further, in the image processing method of the present invention, the dark region extraction step obtains a value obtained by subtracting the luminance value of the central pixel from the luminance value of all pixels in the extracted region for each pixel, and all the pixels after the subtraction Is the dark pixel evaluation value.

この方法によれば、中心画素が暗画素であるかどうかを確実に評価することができる。   According to this method, it is possible to reliably evaluate whether the central pixel is a dark pixel.

さらに、本発明の画像処理方法において、前記暗領域抽出工程は、前記中心画素の前記暗画素評価値が所定の閾値よりも大きくなる画素を前記暗画素とし、前記抜き出した所定の領域において、前記中心画素が暗画素である場合には、前記暗画素の前記暗画素評価値を所定値で除算した結果を前記暗画素の特徴量として付加し、暗画素以外の画素は全てゼロを特徴量として付加し、前記中心画素が暗画素ではない場合は、全ての画素にゼロを特徴量として付加する。   Furthermore, in the image processing method of the present invention, in the dark region extraction step, a pixel in which the dark pixel evaluation value of the central pixel is larger than a predetermined threshold is set as the dark pixel, and the extracted region is When the center pixel is a dark pixel, the result obtained by dividing the dark pixel evaluation value of the dark pixel by a predetermined value is added as the feature amount of the dark pixel, and all the pixels other than the dark pixel have zero as the feature amount. In addition, when the center pixel is not a dark pixel, zero is added as a feature amount to all the pixels.

この方法によれば、暗画素の暗画素評価値を所定値で除算することで、暗画素評価値の特性を保ったまま値を小さくし、予め確保しておく暗画素データの画像メモリサイズを小さくすることができ、かつ後段の処理において演算負荷を低減することができる。   According to this method, by dividing the dark pixel evaluation value of the dark pixel by a predetermined value, the value is reduced while maintaining the characteristic of the dark pixel evaluation value, and the image memory size of the dark pixel data to be secured in advance is reduced. It can be made small, and the calculation load can be reduced in the subsequent processing.

さらに、本発明の画像処理方法において、前記連続暗領域抽出工程は、前記暗画素画像データに対して、前記マスクパターンを重ね合わせる位置を相対的に1画素ずつずらしながら、各位置における暗画素の連続性を評価する連続評価値を逐次求め、前記連続評価値を基に連続暗領域を抽出していき、前記連続評価値と前記マスクパターンの位置情報を基に該当する暗画素に前記連続評価値を前記第2の特徴量として書き込んで連続暗領域画像データを作成する。   Furthermore, in the image processing method of the present invention, the continuous dark region extracting step shifts the position where the mask pattern is superimposed with respect to the dark pixel image data by relatively shifting one pixel at a time. Continuous evaluation values for evaluating continuity are sequentially obtained, continuous dark regions are extracted based on the continuous evaluation values, and the continuous evaluation is performed on the corresponding dark pixels based on the position information of the continuous evaluation values and the mask pattern. A value is written as the second feature value to create continuous dark area image data.

この方法によれば、暗画素画像データに対し、画素の連続性を示すマスクパターンを用いて、画素が連続している暗画素である連続暗領域を抽出し、該連続暗領域を示す連続暗領域画像データを作成する。暗画素画像データは、血管に限らず周辺に比べ暗くなっている画素を抜き出したものであるため、ここには血管以外のノイズも含まれている。そこで、画素が連続している暗画素、即ち血管の特徴であるライン状になっている暗画素を抽出することで、より血管の可能性が高い領域を抽出することができる。   According to this method, a continuous dark region that is a dark pixel in which pixels are continuous is extracted from the dark pixel image data using a mask pattern that indicates pixel continuity, and a continuous dark region that indicates the continuous dark region is extracted. Create area image data. Since the dark pixel image data is obtained by extracting pixels that are darker than the surroundings as well as blood vessels, noise other than blood vessels is also included here. Therefore, by extracting dark pixels in which pixels are continuous, that is, dark pixels in a line shape that is a characteristic of blood vessels, it is possible to extract a region having a higher possibility of blood vessels.

さらに、本発明の画像処理方法において、前記連続暗領域抽出工程は、前記各マスクパターンにそれぞれ異なる重み値を持たせておき、各マスクパターン毎に求める連続評価値に重み付けを行う。   Furthermore, in the image processing method of the present invention, the continuous dark region extracting step assigns a different weight value to each mask pattern, and weights a continuous evaluation value obtained for each mask pattern.

この方法によれば、連続評価値の数値を意図的に大きくすることができ、腕の長軸方向の血管を優先的に抽出することが可能となる。   According to this method, the numerical value of the continuous evaluation value can be intentionally increased, and blood vessels in the longitudinal direction of the arm can be preferentially extracted.

さらに、本発明の画像処理方法において、前記連続暗領域抽出工程は、前記連続暗領域画像データの作成において、前記マスクパターンに一致する位置に対応する前記連続暗領域画像データ上の画素位置に、前記連続評価値を所定値で除算した結果を前記第2の特徴量として書き込む処理を行い、既に値が書き込まれていた場合は、書き込む値が大きい値の場合のみ前記第2の特徴量として書き込みを行う。   Furthermore, in the image processing method of the present invention, the continuous dark region extraction step includes, in the creation of the continuous dark region image data, a pixel position on the continuous dark region image data corresponding to a position matching the mask pattern, The result of dividing the continuous evaluation value by a predetermined value is written as the second feature amount. If the value has already been written, the result is written as the second feature amount only when the value to be written is a large value. I do.

この方法によれば、連続評価値を所定値で除算することで、連続評価値の特性を保ったまま値を小さくし、予め確保しておく連続暗領域画像データの画像メモリサイズを小さくすることができ、かつ後段の処理において演算負荷を低減することができる。また、連続暗領域画像データに値を書き込む際に、既に値が書き込まれていた場合は、大きい方を書き込むことで、0で上書きされてしまうことを防ぎ、その画素位置における連続する画素の連続性を示す連続評価値を残すことができる。   According to this method, by dividing the continuous evaluation value by a predetermined value, the value is reduced while maintaining the characteristics of the continuous evaluation value, and the image memory size of the continuous dark area image data secured in advance is reduced. And the calculation load can be reduced in the subsequent processing. In addition, when a value has already been written when writing a value to continuous dark area image data, the larger one is written to prevent overwriting with 0, and a continuous pixel sequence at that pixel position is prevented. It is possible to leave a continuous evaluation value indicating sex.

さらに、本発明の画像処理方法において、前記連続暗領域抽出工程は、前記連続暗領域画像データの作成において、前記連続評価値の中で最大の連続評価値を持つ前記連続暗領域と前記マスクパターンの組合せを調べ、該当する暗画素のみに前記連続評価値を前記第2の特徴量として書き込みを行う。   Further, in the image processing method of the present invention, the continuous dark region extracting step includes the continuous dark region having the maximum continuous evaluation value among the continuous evaluation values and the mask pattern in the creation of the continuous dark region image data. And the continuous evaluation value is written as the second feature amount only to the corresponding dark pixel.

この方法によれば、マスクパターンを重ね合わせた領域において、連続評価値が最も大きい暗画素のみ抽出することができ、血管の特徴を特に示す領域のみ抽出することができる。   According to this method, it is possible to extract only the dark pixels having the largest continuous evaluation value in the region where the mask patterns are overlapped, and it is possible to extract only the region particularly showing the blood vessel characteristics.

さらに、本発明の画像処理方法において、前記特定領域抽出工程は、前記連続暗領域画像データの各画素位置において、前記第2の特徴量が所定の閾値よりも大きくなっている画素を特定領域として抽出し、前記第2の特徴量を基に特定領域画像データを作成する。   Furthermore, in the image processing method of the present invention, the specific region extracting step uses, as the specific region, a pixel in which the second feature amount is larger than a predetermined threshold at each pixel position of the continuous dark region image data. Extraction is performed, and specific area image data is created based on the second feature amount.

この方法によれば、連続暗領域画像データにおいて画素値が大きい画素を抽出することで、血管領域を抽出することができる。さらに、画素値の大きさにより、よりはっきりとした血管が存在する位置も知ることができる。   According to this method, a blood vessel region can be extracted by extracting a pixel having a large pixel value from continuous dark region image data. Furthermore, it is possible to know the position where a clearer blood vessel exists based on the size of the pixel value.

さらに、本発明の画像処理方法において、前記特定領域抽出工程は、前記所定の閾値として、前記連続暗領域画像データから前記特定領域として抽出される領域の画素数が所定の画素数以下になるような値を算出し、その値を設定する。   Furthermore, in the image processing method of the present invention, the specific region extracting step is configured such that the number of pixels of the region extracted as the specific region from the continuous dark region image data is equal to or less than the predetermined number of pixels as the predetermined threshold. Calculate the correct value and set the value.

この方法によれば、例えば、予め撮像される生体部位の領域の画素数とその生体部位における血管領域が占める割合を調べておき、生体部位の画素数に血管の割合をかけて画素数を算出し、特定領域として抽出される領域の画素数が算出した画素数以下になるような閾値を設定する。これにより、照明光の当たり方などの理由で撮像される近赤外光画像の明るさが変化しても、絶えず一定割合以上の画素数を持つ血管領域を抽出することが可能となる。   According to this method, for example, the number of pixels in the region of the living body part to be imaged in advance and the ratio of the blood vessel region in the living body part are checked, and the number of pixels is calculated by multiplying the number of pixels in the living body part by the proportion of blood vessels. Then, a threshold value is set such that the number of pixels in the region extracted as the specific region is equal to or less than the calculated number of pixels. As a result, even if the brightness of the near-infrared light image picked up for reasons such as how the illumination light strikes, a blood vessel region having a certain number of pixels or more can be extracted constantly.

さらに、本発明の画像処理方法において、前記特定領域抽出工程は、前記特定領域画像データの作成を行った後で、連続暗領域の面積値あるいは縦横の幅比に応じて重み値を算出した各画素に重み付けを行い、前記重み付けされた値が所定の閾値よりも大きくなっている画素領域のみ特定領域として再度抽出する。   Further, in the image processing method of the present invention, each of the specific region extraction step calculates a weight value according to an area value of a continuous dark region or a vertical / horizontal width ratio after creating the specific region image data. Pixels are weighted, and only pixel regions where the weighted values are larger than a predetermined threshold are extracted again as specific regions.

この方法によれば、血管の特徴に近い体毛などのノイズを除去することができ、血管抽出の精度をより高めることができる。   According to this method, it is possible to remove noise such as body hair close to the characteristics of blood vessels, and the accuracy of blood vessel extraction can be further improved.

さらに、本発明の画像処理方法において、前記暗領域抽出工程の前に前記近赤外光画像から前記生体以外の背景領域を除いた演算領域画像を抽出する演算領域算出工程を備え、前記暗領域抽出工程と前記連続暗領域抽出工程では前記演算領域画像に基づいて処理を行う。   Furthermore, in the image processing method of the present invention, the dark region extraction step further includes a calculation region calculation step of extracting a calculation region image excluding a background region other than the living body from the near-infrared light image before the dark region extraction step. In the extraction step and the continuous dark region extraction step, processing is performed based on the calculation region image.

この方法によれば、演算領域を設定することで、背景領域における血管の誤抽出をなくすと共に、演算を行う範囲を絞ることで演算量を減らすことができる。   According to this method, by setting the calculation area, erroneous extraction of blood vessels in the background area can be eliminated, and the calculation amount can be reduced by narrowing the calculation range.

さらに、本発明の画像処理方法において、前記演算領域算出工程は、前記近赤外光画像の各画素の輝度値を所定の閾値と比較して演算領域を抽出し、前記演算領域画像を生成する。   Furthermore, in the image processing method of the present invention, the calculation area calculation step extracts a calculation area by comparing a luminance value of each pixel of the near-infrared light image with a predetermined threshold value, and generates the calculation area image. .

この方法によれば、所定の閾値よりも輝度値が大きい画素を抽出することで、背景領域を除いた演算領域を求めることができる。   According to this method, a calculation area excluding the background area can be obtained by extracting pixels having a luminance value larger than a predetermined threshold value.

さらに、本発明の画像処理方法において、前記演算領域算出工程は、前記所定の閾値として、前記近赤外光画像から抽出される画素数が所定の画素数以上になるような値に設定する。   Furthermore, in the image processing method of the present invention, the calculation area calculation step sets the predetermined threshold value to a value such that the number of pixels extracted from the near-infrared light image is equal to or greater than a predetermined number of pixels.

この方法によれば、例えば、予め背景領域と生体領域の分布を分離する閾値を設定することで、背景領域を除いた生体領域のみで構成される演算領域を求めることができる。   According to this method, for example, by setting a threshold value that separates the distribution of the background region and the living body region in advance, it is possible to obtain a calculation region that includes only the living body region excluding the background region.

さらに、本発明の画像処理方法において、前記演算領域算出工程は、前記所定の閾値と比較し、前記演算領域の候補となる画素が集合した領域が複数個ある場合、最大の画素数からなる領域を前記演算領域画像とする。   Furthermore, in the image processing method of the present invention, the calculation area calculation step compares the predetermined threshold value, and if there are a plurality of areas in which pixels that are candidates for the calculation area are gathered, an area having the maximum number of pixels Is the computation region image.

この方法によれば、複数個の領域が存在した場合は最大の面積値を持つ領域を演算領域として設定することで、生体領域のみで構成される演算領域を求めることができる。   According to this method, when there are a plurality of regions, a region having the maximum area value is set as a calculation region, whereby a calculation region composed of only a living body region can be obtained.

さらに、本発明の画像処理方法において、前記演算領域算出工程は、前記抽出した演算領域に対し、演算領域の大きさを縮小させる修正を行う。   Furthermore, in the image processing method of the present invention, the calculation area calculation step performs a correction to reduce the size of the calculation area with respect to the extracted calculation area.

この方法によれば、例えば腕に対して近赤外光を照射して撮像した場合、腕の側面では近赤外光が十分に当たっておらず、血管の特徴が現れない。また、腕の内側を撮像した場合、側面付近には体毛があるため、側面付近は演算領域から取り除いた方が良い。したがって、演算領域を数画素分内側に収縮することで、側面の画素を演算領域から除外できる。   According to this method, for example, when imaging is performed by irradiating near-infrared light on the arm, near-infrared light is not sufficiently applied to the side surface of the arm, and blood vessel characteristics do not appear. Further, when the inside of the arm is imaged, since there is body hair near the side surface, it is better to remove the vicinity of the side surface from the calculation area. Therefore, the side pixels can be excluded from the calculation area by shrinking the calculation area inward by several pixels.

さらに、本発明の画像処理方法において、前記暗領域抽出工程の前に前記近赤外光画像の補正を行う画像変換工程を備え、前記近赤外光画像内の生体領域の大きさが一定の割合になるように前記近赤外光画像のサイズを拡大又は縮小させる補正を行う。   The image processing method of the present invention further includes an image conversion step of correcting the near-infrared light image before the dark region extraction step, and the size of the living body region in the near-infrared light image is constant. Correction for enlarging or reducing the size of the near-infrared light image is performed so as to obtain a ratio.

この方法によれば、血管を抽出するための血管抽出処理に適した画像に変換できるので、安定した精度で血管領域を抽出することができる。   According to this method, since it can be converted into an image suitable for blood vessel extraction processing for extracting blood vessels, a blood vessel region can be extracted with stable accuracy.

さらに、本発明の画像処理方法において、前記暗領域抽出工程の前に前記近赤外光画像の補正を行う画像変換工程を備え、前記近赤外光画像内の生体領域の方向が所定の方向に向くように前記近赤外光画像を回転させる補正を行う。   Furthermore, the image processing method of the present invention further includes an image conversion step of correcting the near-infrared light image before the dark region extraction step, and the direction of the living body region in the near-infrared light image is a predetermined direction. Correction for rotating the near-infrared light image so as to face.

この方法によれば、血管を抽出するための血管抽出処理に適した画像に変換できるので、安定した精度で血管領域を抽出することができる。   According to this method, since it can be converted into an image suitable for blood vessel extraction processing for extracting blood vessels, a blood vessel region can be extracted with stable accuracy.

本発明の画像処理装置は、近赤外光を生体に照射し、反射光または透過光の近赤外波長成分を撮像しデジタル化した近赤外光画像に対して、相対的に周辺画素よりも輝度値が小さい画素を暗画素として抽出し、各画素に第1の特徴量を付加した暗画素画像データを作成する暗領域抽出部と、前記暗画素画像データから、予め設定した一つあるいは複数のマスクパターンに一致するように連続して分布する前記暗画素を連続暗領域として抽出し、各画素に第2の特徴量を書き込んだ連続暗領域画像データを作成する連続暗領域抽出部と、前記連続暗領域画像データ内の複数の連続暗領域から、前記第2の特徴量が所定の値よりも大きい領域を前記生体の血管が存在する特定領域として抽出し、特定領域画像データを作成する特定領域抽出部と、を備える。   The image processing apparatus of the present invention irradiates a living body with near-infrared light, picks up the near-infrared wavelength component of reflected light or transmitted light, and digitizes the near-infrared light image relative to peripheral pixels. A dark region extraction unit that extracts a pixel having a small luminance value as a dark pixel and creates dark pixel image data in which a first feature amount is added to each pixel, and a predetermined one or more from the dark pixel image data A continuous dark region extracting unit that extracts the dark pixels continuously distributed so as to match a plurality of mask patterns as a continuous dark region and creates continuous dark region image data in which a second feature amount is written in each pixel; , Extracting a region having the second feature amount larger than a predetermined value from a plurality of continuous dark regions in the continuous dark region image data as a specific region where the blood vessels of the living body exist, and creating specific region image data A specific region extraction unit to perform, Provided.

この構成によれば、近赤外光画像において周辺画素よりも輝度値が小さくなっている暗画素を抽出し、さらにそこからマスクパターンを用い連続性のある暗画素のみ連続暗領域として抽出し、連続暗領域を基に血管領域を抽出するので、マスクパターンに示す意図する形状を持つ血管領域を少ない演算量で精度良く抽出することができる。また、血管の形状によって演算量が増減しないので、一定の処理負荷と処理時間で安定した血管抽出が可能となり、静止画に限らず動画にも適応することができる。   According to this configuration, a dark pixel having a luminance value smaller than that of a peripheral pixel in a near-infrared light image is extracted, and further, only a continuous dark pixel is extracted as a continuous dark region from there using a mask pattern, Since the blood vessel region is extracted based on the continuous dark region, the blood vessel region having the intended shape shown in the mask pattern can be accurately extracted with a small amount of calculation. Further, since the calculation amount does not increase or decrease depending on the shape of the blood vessel, stable blood vessel extraction can be performed with a constant processing load and processing time, and the present invention can be applied not only to still images but also to moving images.

さらに、本発明の画像処理装置において、前記近赤外光画像から前記生体以外の背景領域を除いた演算領域画像を抽出する演算領域算出部を備え、前記暗領域抽出部と前記連続暗領域抽出部は、前記演算領域画像に基づいて処理を行う。   The image processing apparatus of the present invention further includes a calculation region calculation unit that extracts a calculation region image obtained by removing a background region other than the living body from the near-infrared light image, and the dark region extraction unit and the continuous dark region extraction The unit performs processing based on the calculation area image.

この構成によれば、演算領域を設定することで、背景領域における血管の誤抽出をなくすと共に、演算を行う範囲を絞ることで演算量を減らすことができる。   According to this configuration, by setting the calculation region, it is possible to eliminate erroneous extraction of blood vessels in the background region, and to reduce the amount of calculation by narrowing the calculation range.

さらに、本発明の画像処理装置において、前記近赤外光画像内の生体領域の大きさが一定の割合となり、かつ方向が所定の方向に向くように前記近赤外光画像の補正を行う画像変換部を備える。   Furthermore, in the image processing apparatus of the present invention, an image for correcting the near-infrared light image so that the size of the living body region in the near-infrared light image is a fixed ratio and the direction is in a predetermined direction. A conversion unit is provided.

この構成によれば、血管を抽出するための血管抽出処理に適した画像に変換できるので、安定した精度で血管領域を抽出することができる。   According to this configuration, since it can be converted into an image suitable for blood vessel extraction processing for extracting blood vessels, a blood vessel region can be extracted with stable accuracy.

さらに、本発明の画像処理装置において、前記暗領域抽出部は、前記近赤外光画像に対して相対的に1画素ずつ位置をずらしながら所定範囲の領域を逐次抜き出していき、各位置で抜き出した領域における各画素の輝度値を基に、領域の中心に位置する中心画素が暗画素であるかどうかを評価する暗画素評価値を前記第1の特徴量として求め、求めた前記暗画素評価値を基に前記暗画素画像データを作成する。   Furthermore, in the image processing apparatus of the present invention, the dark region extraction unit sequentially extracts a predetermined range of regions while shifting the position by one pixel relative to the near-infrared light image, and extracts at each position. Based on the luminance value of each pixel in the region, a dark pixel evaluation value for evaluating whether the central pixel located at the center of the region is a dark pixel is obtained as the first feature amount, and the obtained dark pixel evaluation The dark pixel image data is created based on the value.

この構成によれば、近赤外光画像において周辺領域よりも輝度値が小さい画素である暗画素を示す暗画素画像データを作成することができる。   According to this configuration, it is possible to create dark pixel image data indicating a dark pixel that is a pixel having a luminance value smaller than that of the peripheral region in the near-infrared light image.

さらに、本発明の画像処理装置において、前記連続暗領域抽出部は、前記暗画素画像データに対して、前記マスクパターンを重ね合わせる位置を相対的に1画素ずつずらしながら、各位置における暗画素の連続性を評価する連続評価値を逐次求め、求めた前記連続評価値を基に連続暗領域を抽出していき、抽出した記連続評価値と前記マスクパターンの位置情報を基に該当する暗画素に前記連続評価値を前記第2の特徴量として書き込んで連続暗領域画像データを作成する。   Furthermore, in the image processing apparatus of the present invention, the continuous dark region extracting unit shifts the position of overlapping the mask pattern with respect to the dark pixel image data, while relatively shifting the position of the dark pixel at each position. Continuous evaluation values for evaluating continuity are sequentially obtained, continuous dark regions are extracted based on the obtained continuous evaluation values, and the corresponding dark pixels based on the extracted continuous evaluation values and the position information of the mask pattern The continuous evaluation value is written as the second feature amount to create continuous dark region image data.

この構成によれば、暗画素画像データに対し、画素の連続性を示すマスクパターンを用いて、画素が連続している暗画素である連続暗領域を抽出し、該連続暗領域を示す連続暗領域画像データを作成する。暗画素画像データは、血管に限らず周辺に比べ暗くなっている画素を抜き出したものであるため、ここには血管以外のノイズも含まれている。そこで、画素が連続している暗画素、即ち血管の特徴であるライン状になっている暗画素を抽出することで、より血管の可能性が高い領域を抽出することができる。   According to this configuration, a continuous dark region that is a dark pixel in which pixels are continuous is extracted from the dark pixel image data using a mask pattern that indicates pixel continuity, and a continuous dark region that indicates the continuous dark region is extracted. Create area image data. Since the dark pixel image data is obtained by extracting pixels that are darker than the surroundings as well as blood vessels, noise other than blood vessels is also included here. Therefore, by extracting dark pixels in which pixels are continuous, that is, dark pixels in a line shape that is a characteristic of blood vessels, it is possible to extract a region having a higher possibility of blood vessels.

さらに、本発明の画像処理装置において、前記特定領域抽出部は、前記連続暗領域画像データの各画素位置において、前記第2の特徴量が所定の閾値よりも大きくなっている画素を特定領域として抽出し、前記第2の特徴量を基に前記特定領域画像データを作成する。   Furthermore, in the image processing device of the present invention, the specific area extraction unit sets, as a specific area, pixels in which the second feature amount is larger than a predetermined threshold at each pixel position of the continuous dark area image data. Extracting and creating the specific area image data based on the second feature amount.

この構成によれば、連続暗領域画像データにおいて画素値が大きい画素を抽出することで、血管領域を抽出することができる。さらに、画素値の大きさにより、よりはっきりとした血管が存在する位置も知ることができる。   According to this configuration, a blood vessel region can be extracted by extracting a pixel having a large pixel value from continuous dark region image data. Furthermore, it is possible to know the position where a clearer blood vessel exists based on the size of the pixel value.

さらに、本発明の画像処理装置において、前記特定領域画像データを用い、前記第2の特徴量に応じて前記近赤外光画像における前記特定領域を強調して表示する強調表示部を備える。   The image processing apparatus according to the present invention further includes an emphasis display unit that uses the specific area image data and emphasizes and displays the specific area in the near-infrared light image according to the second feature amount.

この構成によれば、近赤外光画像における特定領域を強調して表示するので、視覚的に特定領域が区別し易くなる。   According to this configuration, since the specific area in the near-infrared light image is displayed with emphasis, it is easy to visually distinguish the specific area.

本発明によれば、意図する形状の特徴を持つ血管を精度良く抽出することができる。   According to the present invention, it is possible to accurately extract a blood vessel having an intended shape.

以下、本発明を実施するための好適な実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。   DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments for carrying out the invention will be described in detail with reference to the drawings.

(実施の形態1)
本発明の実施の形態1として、近赤外光を生体に照射し、生体からの反射光を近赤外光波長のみを透過する光学フィルタを通して、近赤外波長の感度が高い白黒CCDカメラで撮像し、デジタル化した近赤外光画像内の血管領域を抽出する場合を例として説明を行う。この近赤外光画像は、1画素を8bitで表し、画素値は輝度を示す濃淡画像とする。このようにして撮像された近赤外光画像においては、血液中のヘモグロビンは近赤外光を吸収する性質をもっているため、血管が存在する領域だけ反射光が少なくなり、血管が存在する画素の輝度値は小さくなっている。なお、ここでは反射光を撮像しているが、透過光を撮像してもよく、同様に血管が存在する画素の輝度値は小さくなる。
(Embodiment 1)
As Embodiment 1 of the present invention, a monochrome CCD camera having high near-infrared wavelength sensitivity through an optical filter that irradiates a living body with near-infrared light and transmits reflected light from the living body only through the near-infrared light wavelength. A case where a blood vessel region is extracted from a captured near-infrared light image will be described as an example. In this near-infrared light image, one pixel is represented by 8 bits, and the pixel value is a grayscale image indicating luminance. In the near-infrared light image captured in this way, hemoglobin in the blood has the property of absorbing near-infrared light, so that the reflected light is reduced only in the region where the blood vessel exists, and the pixels of the blood vessel exist. The luminance value is small. Although the reflected light is imaged here, the transmitted light may be imaged, and the luminance value of the pixel in which the blood vessel exists is similarly reduced.

図1は、本発明の実施の形態1に係る画像処理装置100の要部概略構成を示すブロック図である。同図において、本実施の形態1の画像処理装置100は、コンピュータにより形成され、暗領域抽出部102と、連続暗領域抽出部103と、特定領域抽出部104を含んで構成される。画像処理装置100に入力される近赤外光画像101は、近赤外光を生体に照射し、その反射光を、近赤外波長のみを透過する光学フィルタを通し白黒CCDカメラで撮像し、デジタル化した画像である。この近赤外光画像101に含まれる血管領域を特定領域として抽出するものである。暗領域抽出部102は、近赤外光画像101において、相対的に周辺画素よりも輝度値が小さい画素である暗画素を抽出し、該暗画素を示す暗画素画像データを作成し、連続暗領域抽出部103に出力する。   FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of main parts of an image processing apparatus 100 according to Embodiment 1 of the present invention. In the figure, an image processing apparatus 100 according to the first embodiment is formed by a computer, and includes a dark region extraction unit 102, a continuous dark region extraction unit 103, and a specific region extraction unit 104. A near-infrared light image 101 input to the image processing apparatus 100 irradiates a living body with near-infrared light, and captures the reflected light with a monochrome CCD camera through an optical filter that transmits only the near-infrared wavelength. It is a digitized image. A blood vessel region included in the near-infrared light image 101 is extracted as a specific region. The dark region extraction unit 102 extracts dark pixels that are relatively smaller in luminance value than the surrounding pixels in the near-infrared light image 101, creates dark pixel image data indicating the dark pixels, and performs continuous darkness. The data is output to the area extraction unit 103.

連続暗領域抽出部103は、暗領域抽出部102から出力される暗画素画像データに対し、予め設定してある画素の連続性を示すマスクパターンを用いて、画素が連続している暗画素である連続暗領域を抽出し、該連続暗領域を示す連続暗領域画像データを作成し、特定領域抽出部104に出力する。特定領域抽出部104は、連続暗領域抽出部103から出力される連続暗領域画像データに対して、血管が存在する画素からなる特定領域を抽出し、該特定領域を示す特定領域画像データを作成し、特定領域画像データを特定領域105として出力する。   The continuous dark region extraction unit 103 is a dark pixel in which pixels are continuous using a preset mask pattern indicating the pixel continuity with respect to the dark pixel image data output from the dark region extraction unit 102. A continuous dark area is extracted, continuous dark area image data indicating the continuous dark area is created, and output to the specific area extraction unit 104. The specific area extraction unit 104 extracts a specific area including pixels in which blood vessels exist from the continuous dark area image data output from the continuous dark area extraction unit 103, and creates specific area image data indicating the specific area Then, the specific area image data is output as the specific area 105.

次に、上記構成の画像処理装置100の動作を説明する。
図2は、本実施の形態に係る画像処理装置100が行う処理を示すフローチャートである。図2に示すフローチャートは、ステップS101ないしステップS103からなり、ステップS1011ないしステップS1015からなるステップS101は暗領域抽出工程を、ステップS1021ないしステップS1027からなるステップS102は連続暗領域抽出工程を、ステップS103は特定領域抽出工程を、それぞれ示す。
Next, the operation of the image processing apparatus 100 configured as described above will be described.
FIG. 2 is a flowchart showing processing performed by the image processing apparatus 100 according to the present embodiment. The flowchart shown in FIG. 2 includes steps S101 to S103, step S101 including steps S1011 to S1015 performs a dark region extraction process, step S102 including steps S1021 to S1027 includes a continuous dark region extraction process, and step S103. Indicates a specific area extraction step.

すなわち、暗領域抽出部102がステップS101の処理を行い、連続暗領域抽出部103がステップS102の処理を行い、特定領域抽出部104がステップS103の処理を行うことで、入力された近赤外光画像101における血管領域を示す特定領域を、少ない演算量で精度良く抽出することができる。さらに、一定の処理負荷と処理時間で安定した血管抽出ができ、静止画に限らず動画にも適応することができる。   That is, the dark region extraction unit 102 performs the process of step S101, the continuous dark region extraction unit 103 performs the process of step S102, and the specific region extraction unit 104 performs the process of step S103, so that the input near-infrared A specific region indicating a blood vessel region in the optical image 101 can be extracted with a small amount of calculation with high accuracy. Furthermore, stable blood vessel extraction can be performed with a constant processing load and processing time, and it can be applied not only to still images but also to moving images.

以下、近赤外光画像101に対して、画像処理装置100の画像処理をフローチャートに従って図3から図7を用いて詳細に説明する。   Hereinafter, image processing of the image processing apparatus 100 for the near-infrared light image 101 will be described in detail with reference to FIGS. 3 to 7 according to flowcharts.

(ステップS101/暗領域抽出工程)
まず、近赤外光画像101において、相対的に周辺画素よりも輝度値が小さい画素を暗画素として抽出し、暗画素を示す近赤外光画像と同サイズの多値のデジタル画像データ(暗画素画像データ)を作成する。これは、近赤外光画像101に対して、相対的に位置をずらしながら一定範囲の領域を逐次抜き出して行き、抜き出した各位置において、抜き出した領域に含まれる各画素の輝度値を基に、領域の中心に位置する中心画素が、暗画素であるかどうかを評価する暗画素評価値を求め、求めた暗画素評価値を基に暗画素画像データを作成することで行う。ここで求めた暗画素評価値とは、周辺画素と比べ中心画素の輝度値が小さく、また輝度値の差が大きいほど、値が大きくなる性質のものである。従って、暗画素評価値が大きな画素は、近赤外光画像において暗く映っている血管領域である可能性が高いといえる。また、一定範囲の局所的な領域を抜き出し、その領域内において暗画素評価値を求めているため、近赤外光画像において、生体の曲面などの理由で近赤外光が一様に当たらず生体領域の明るさが大きく変化していても、血管領域を含む周辺に比べ暗くなっている領域を精度良く抽出することができる。
(Step S101 / Dark region extraction step)
First, in the near-infrared light image 101, a pixel having a luminance value relatively smaller than that of surrounding pixels is extracted as a dark pixel, and multi-value digital image data (darkness) having the same size as the near-infrared light image indicating the dark pixel is extracted. Pixel image data). This is based on the luminance value of each pixel included in the extracted region at each extracted position, by sequentially extracting a certain range of region while relatively shifting the position with respect to the near-infrared light image 101. A dark pixel evaluation value for evaluating whether the central pixel located at the center of the region is a dark pixel is obtained, and dark pixel image data is created based on the obtained dark pixel evaluation value. The dark pixel evaluation value obtained here has such a property that the luminance value of the central pixel is smaller than that of the peripheral pixel, and the larger the luminance value difference, the larger the value. Therefore, it can be said that a pixel having a large dark pixel evaluation value is highly likely to be a blood vessel region that appears dark in the near-infrared light image. In addition, since a local region of a certain range is extracted and the dark pixel evaluation value is obtained in the region, the near infrared light is not uniformly irradiated in the near infrared light image for reasons such as a curved surface of a living body. Even if the brightness of the living body region changes greatly, it is possible to accurately extract a region that is darker than the periphery including the blood vessel region.

図3は、腕の中心上部から近赤外光源を照射し、腕を撮像した近赤外光画像において、腕の長軸方向を横切る画素位置を横軸とし、横軸に示す各画素位置の輝度値を縦軸として表した図である。図3では、近赤外光が良く当たっている中心付近の輝度値は高くなり、側面の輝度値は低くなっている。また、血管位置においては、輝度値が周辺よりも小さくなっている。このように生体領域の明るさが変化していている場合、所定の閾値を用いた2値化処理では暗領域を抽出することができないが、一定範囲を切り抜き、局所的に周辺画素よりも暗い画素を調べることで、精度良く暗画素を抽出することができるようになる。   FIG. 3 shows a near-infrared light image obtained by irradiating a near-infrared light source from the upper center of the arm and imaging the arm, where the pixel position crossing the major axis direction of the arm is the horizontal axis, and each pixel position shown on the horizontal axis is It is the figure which represented the luminance value as a vertical axis | shaft. In FIG. 3, the luminance value near the center where the near-infrared light strikes well is high, and the luminance value on the side surface is low. In addition, the luminance value is smaller at the blood vessel position than at the periphery. When the brightness of the living body area changes in this way, a dark area cannot be extracted by binarization processing using a predetermined threshold, but a certain range is cut out and locally darker than surrounding pixels. By examining the pixels, it becomes possible to extract dark pixels with high accuracy.

ここで、暗画素の抽出処理をより具体的に説明する。図4は、近赤外光画像に対し行う暗画素抽出処理の走査を示した図である。まず、暗画素画像データを0で初期化しておき(ステップS1011)、近赤外光画像に対し、最初の抜き出し領域401を設定する(ステップS1012)。この際の抜き出す領域のサイズは、血管位置の領域を抜き出した際、必ず血管領域とその他の生体領域が含まれるようなサイズを設定すればよい。ただし、複数の血管が含まれるような大きなサイズは好ましくない。以上のことより、撮像される近赤外光画像において想定される最大の血管の太さの1.5倍程度のサイズを設定する。ここでは説明のため、9×9画素のサイズを設定するものとする。   Here, the dark pixel extraction processing will be described more specifically. FIG. 4 is a diagram illustrating scanning of dark pixel extraction processing performed on a near-infrared light image. First, the dark pixel image data is initialized with 0 (step S1011), and the first extraction region 401 is set for the near-infrared light image (step S1012). The size of the region to be extracted at this time may be set to a size that always includes the blood vessel region and other living body regions when the region of the blood vessel position is extracted. However, a large size including a plurality of blood vessels is not preferable. From the above, a size about 1.5 times the maximum blood vessel thickness assumed in the near-infrared light image to be captured is set. Here, for explanation, it is assumed that a size of 9 × 9 pixels is set.

次いで、抜き出し領域の中心に位置する中心画素402における暗画素評価値を算出する(ステップS1013)。暗画素評価値は、抜き出し領域401に含まれる各画素位置において、各画素位置の輝度値から中心画素402の輝度値を減算した値を81画素分求め、求めた値を全て足し合わせることで求める。求めた後、抜き出し領域を1画素ずらして次の中心画素について演算を行う。こうして求めた暗画素評価値は、中心画素が周辺画素に比べ暗い場合は正の値、逆に、中心画素が周辺画素に比べ明るい場合は負の値となり、中心画素と周辺画素の輝度差が大きいほど絶対値が大きくなる。   Next, a dark pixel evaluation value at the center pixel 402 located at the center of the extraction region is calculated (step S1013). The dark pixel evaluation value is obtained by obtaining 81 pixels by subtracting the luminance value of the central pixel 402 from the luminance value of each pixel position at each pixel position included in the extraction region 401, and adding all the obtained values. . After the calculation, the extraction area is shifted by one pixel, and the calculation is performed for the next center pixel. The dark pixel evaluation value thus obtained is a positive value when the center pixel is darker than the surrounding pixels, and conversely, a negative value when the center pixel is brighter than the surrounding pixels, and the luminance difference between the center pixel and the surrounding pixels is The larger the value, the larger the absolute value.

次に、求めた暗画素評価値を基に、中心画素402に対応する暗画素画像データの画素位置に値を書き込む(ステップS1014)。なお、暗画素画像データに書き込む値は、暗画素評価値が正の場合は暗画素評価値を書き込み、暗画素評価値が負の場合は、0を書き込む。こうすることで、暗画素画像データにおいて、0以外の画素値をもつ画素が暗画素であることがわかる。また、正の値の暗画素評価値を書き込む際、暗画素評価値を所定値で除算し、この除算した値を書き込んでもよい。除算を行うことで、暗画素評価値の特性を保ったまま値を小さくし、予め確保しておく暗画素画像データの画像メモリサイズを小さくすることができ、かつ後段の処理においては演算負荷を低減することができる。また、ここでは暗画素評価値が正の値の場合、暗画素としているが、予め所定の閾値を設定しておき、該閾値よりも大きい暗画素評価値を持つ画素を暗画素とし、その他画素を0としてもよい。0よりも大きい値を閾値として設定することで、より周辺画素に対し暗くなっている暗画素のみを抽出することが可能となる。   Next, based on the obtained dark pixel evaluation value, a value is written in the pixel position of the dark pixel image data corresponding to the center pixel 402 (step S1014). Note that the dark pixel evaluation value is written when the dark pixel evaluation value is positive, and 0 is written when the dark pixel evaluation value is negative. By doing so, it can be seen that pixels having a pixel value other than 0 in the dark pixel image data are dark pixels. Further, when writing a positive dark pixel evaluation value, the dark pixel evaluation value may be divided by a predetermined value, and the divided value may be written. By performing the division, the value can be reduced while maintaining the characteristics of the dark pixel evaluation value, the image memory size of the dark pixel image data to be secured in advance can be reduced, and the calculation load is reduced in the subsequent processing. Can be reduced. Here, when the dark pixel evaluation value is a positive value, the pixel is a dark pixel. However, a predetermined threshold is set in advance, a pixel having a dark pixel evaluation value larger than the threshold is set as a dark pixel, and the other pixels. May be 0. By setting a value larger than 0 as a threshold value, it is possible to extract only dark pixels that are darker than surrounding pixels.

そして、これらステップS1012からステップS1014の処理を、図4に示す走査線403に従って、近赤外光画像に対して抜き出す位置を1画素ずつずらしながら、画像全体に対して行う。ただし、走査は、抜き出し領域401が近赤外光画像からはみ出さないような走査範囲404内とする(ステップS1015)。以上の処理を行うことで、近赤外光画像において周辺領域よりも輝度値が小さい画素である暗画素を示す暗画素画像データを作成することができる。こうして作成された暗画素を示す暗画素画像データは、以下のステップS102において参照される。   Then, the processing from step S1012 to step S1014 is performed on the entire image while shifting the position to be extracted from the near-infrared light image pixel by pixel according to the scanning line 403 shown in FIG. However, the scanning is performed within the scanning range 404 where the extraction region 401 does not protrude from the near-infrared light image (step S1015). By performing the above processing, it is possible to create dark pixel image data indicating a dark pixel that is a pixel having a luminance value smaller than that of the peripheral region in the near-infrared light image. The dark pixel image data indicating the dark pixels created in this way is referred to in the following step S102.

(ステップS102/連続暗領域抽出工程)
次は、ステップS101にて作成された暗画素画像データに対し、予め設定してある画素の連続性を示すマスクパターンを用いて、画素が連続している暗画素である連続暗領域を抽出し、該連続暗領域を示す暗画素画像データと同サイズの多値のデジタル画像データ(連続暗領域画像データ)を作成する。ステップS101で作成した暗画素画像データは、血管に限らず周辺に比べ暗くなっている画素を抜き出したものであるため、ここには血管以外のノイズなども含まれている。そこで、画素が連続している暗画素、即ち血管の特徴であるライン状になっている暗画素を抽出することで、より血管の可能性が高い領域を抽出することができる。これは、暗画素画像データに対して、マスクパターンを重ね合わせる位置を相対的にずらしながら、マスクパターンを用いて、重ね合わせた各位置における暗画素の連続性を示す連続評価値を逐次求め、求めた連続評価値を基に連続暗領域画像データを作成していくことで行う。
(Step S102 / Continuous Dark Area Extraction Step)
Next, for the dark pixel image data created in step S101, a continuous dark region that is a dark pixel in which pixels are continuous is extracted using a mask pattern that indicates the continuity of pixels set in advance. Then, multi-value digital image data (continuous dark region image data) having the same size as the dark pixel image data indicating the continuous dark region is created. The dark pixel image data created in step S101 is obtained by extracting pixels that are darker than the surroundings as well as blood vessels, and therefore includes noise other than blood vessels. Therefore, by extracting dark pixels in which pixels are continuous, that is, dark pixels in a line shape that is a characteristic of blood vessels, it is possible to extract a region having a higher possibility of blood vessels. This is to sequentially obtain a continuous evaluation value indicating the continuity of dark pixels at each superimposed position using the mask pattern while relatively shifting the position where the mask pattern is superimposed on the dark pixel image data, This is performed by creating continuous dark area image data based on the obtained continuous evaluation value.

ここで、連続暗領域の抽出処理をより具体的に説明する。図5は、連続暗領域抽出工程で用いるマスクパターンの一例を示した図である。マスクパターンは、斜線で示す第1のパターン領域501とその他の第2のパターン領域502で構成されており、4×4画素の画像データとして第1のパターン領域を示す画素を1、第2のパターン領域を示す画素を0として予め設定しておく。このマスクパターンにおける第1のパターン領域が、抽出すべき連続する暗画素を示しており、第1のパターン領域が示す形状の暗画素の集合が、連続暗領域として抽出される。   Here, the continuous dark region extraction processing will be described more specifically. FIG. 5 is a diagram showing an example of a mask pattern used in the continuous dark region extraction process. The mask pattern is composed of a first pattern area 501 indicated by diagonal lines and another second pattern area 502. As the image data of 4 × 4 pixels, a pixel indicating the first pattern area is set to 1, 2 The pixel indicating the pattern area is set as 0 in advance. The first pattern area in the mask pattern indicates continuous dark pixels to be extracted, and a set of dark pixels having the shape indicated by the first pattern area is extracted as a continuous dark area.

まず、連続暗領域画像データを0で初期化する(ステップS1021)。次いで、暗画素画像データに対してマスクパターンを重ね合わせる位置を設定する(ステップS1022)。最初の設定位置は、ステップS101と同様に暗画素画像データの左上隅とする。そして、重ね合わせた位置において、ひとつめのマスクパターンとして図5(a)に示すマスクパターンを選択し(ステップS1023)、選択したマスクパターンの第1のパターン領域に重なる暗画素画像データの画素値を基に、マスクパターンに示す形状の画素の連続性を評価する連続評価値を算出する(ステップS1024)。連続評価値は、第1のパターン領域に重なる暗画素画像データの画素値をすべて乗算することで求める。つまり、第1のパターン領域に重なる暗画素画像データの画素値がそれぞれK1、K2、K3、K4とすると、連続評価値はK1×K2×K3×K4となる。このように連続評価値を求めることで、暗画素画像データにおいて暗画素でない領域の画素値は0となっているため、重ね合わせた暗画素が、マスクパターンの第1のパターン領域に示された形状ではない場合、連続評価値は0となる。また、暗画素画像データにおいて、周辺画素よりもより暗くなっている暗画素ほど画素値が大きくなっているため、明暗がはっきりとしている暗画素が連続しているほど、連続評価値の値は大きくなる。   First, the continuous dark area image data is initialized with 0 (step S1021). Next, a position for overlaying the mask pattern on the dark pixel image data is set (step S1022). The first set position is the upper left corner of the dark pixel image data as in step S101. Then, at the superimposed position, the mask pattern shown in FIG. 5A is selected as the first mask pattern (step S1023), and the pixel value of the dark pixel image data that overlaps the first pattern area of the selected mask pattern. Based on this, a continuous evaluation value for evaluating the continuity of the pixels having the shape shown in the mask pattern is calculated (step S1024). The continuous evaluation value is obtained by multiplying all the pixel values of the dark pixel image data overlapping the first pattern area. In other words, if the pixel values of the dark pixel image data overlapping the first pattern area are K1, K2, K3, and K4, the continuous evaluation value is K1 × K2 × K3 × K4. By obtaining the continuous evaluation value in this way, the pixel value of the non-dark pixel region in the dark pixel image data is 0, and thus the superimposed dark pixel is indicated in the first pattern region of the mask pattern. If it is not a shape, the continuous evaluation value is zero. Further, in the dark pixel image data, the pixel value is larger as the darker pixel is darker than the surrounding pixels. Therefore, the continuous evaluation value increases as the dark pixels with clearer light and darkness continue. Become.

そして、次は、こうして求めた連続評価値を基に、選択されたマスクパターンの第1のパターン領域を示す画素位置に対応する連続暗領域画像データの各画素位置に連続評価値を書き込む(ステップS1025)。なお、連続暗領域画像データに書き込む値は、求めた連続評価値としてもよいが、連続評価値を所定値で除算し、この除算した値を書き込んでもよい。このように除算を行うことで、連続評価値の特性を保ったまま値を小さくし、予め確保しておく連続暗領域画像データの画像メモリサイズを小さくすることができ、かつ後段の処理において演算負荷を低減することができる。   Next, based on the continuous evaluation value thus obtained, the continuous evaluation value is written in each pixel position of the continuous dark area image data corresponding to the pixel position indicating the first pattern area of the selected mask pattern (step S1025). Note that the value to be written to the continuous dark area image data may be the obtained continuous evaluation value, but the continuous evaluation value may be divided by a predetermined value and the divided value may be written. By performing division in this way, the value can be reduced while maintaining the characteristics of the continuous evaluation value, the image memory size of the continuous dark area image data secured in advance can be reduced, and computation can be performed in the subsequent processing. The load can be reduced.

こうして、ひとつめのマスクパターンにおける連続暗領域画像データの書き込みを終えると、次はふたつめのマスクパターンとして図5(b)に示すマスクパターンを選択し、ひとつめのマスクパターンと同様に、最初の重ね合わせた位置において、ステップS1023からステップS1025の処理を繰り返す(ステップS1026)。これを図5に示す全てのマスクパターンにおいて繰り返し行う。なお、連続暗領域画像データに値を書き込む際、既に値が書き込まれていた場合は、書き込む値と既に書き込まれている値の比較を行い、大きい値を書き込むようにする。こうすることで、0で上書きされてしまうことを防ぎ、その画素位置における連続する画素の連続性を示す連続評価値を残すことができる。   When the writing of the continuous dark area image data in the first mask pattern is finished in this way, the mask pattern shown in FIG. 5B is selected as the second mask pattern, and the first mask pattern is the same as the first mask pattern. In steps S1023 to S1025, the process is repeated (step S1026). This is repeated for all mask patterns shown in FIG. If a value has already been written when writing a value to the continuous dark area image data, the value to be written is compared with the value already written to write a larger value. By doing so, it is possible to prevent overwriting with 0 and to leave a continuous evaluation value indicating the continuity of continuous pixels at the pixel position.

また、連続暗領域画像データに書き込む処理に関して、マスクパターン毎に値を書き込むのではなく、同じ重ね合わせ位置において、まず、すべてのマスクパターンにおける連続評価値を求めておき、その中で最大の連続評価値をもつマスクパターンを調べ、最大の連続評価値をもつマスクパターンでのみ書き込み処理を行ってもよい。即ち重ね合わせ位置において、最大の連続評価値をもつマスクパターンの第1のパターン領域に示す各画素位置にのみ、最大の連続評価値を書き込む処理を行う。この処理により、マスクパターンを重ね合わせた領域において、連続評価値が最も大きい暗画素のみ抽出することができ、血管の特徴を特に示す領域のみ抽出することができる。   Also, regarding the process of writing to continuous dark area image data, instead of writing a value for each mask pattern, first, continuous evaluation values for all mask patterns are obtained at the same overlay position, and the maximum continuous The mask pattern having the evaluation value may be examined, and the writing process may be performed only with the mask pattern having the maximum continuous evaluation value. That is, the process of writing the maximum continuous evaluation value only at each pixel position indicated in the first pattern area of the mask pattern having the maximum continuous evaluation value at the overlay position. By this processing, only dark pixels having the largest continuous evaluation value can be extracted in the region where the mask patterns are overlapped, and only a region particularly showing the characteristics of the blood vessel can be extracted.

そして、全てのマスクパターンにおいて完了すると、ステップS101と同様に図4に示す走査線403に従って、暗画素画像データに対してマスクパターンを重ね合わせる位置を1画素ずつずらしながら、画像全体に対してステップS1022からステップS1026の処理を繰り返し行う。なお、ここでの走査も、マスクパターンを重ね合わせた際、マスクパターンが暗画素画像データからはみ出さないようにする(ステップS1027)。以上の処理を行うことで、暗画素画像データにおける暗画素において、図5に示すマスクパターンの第1のパターン領域に示す形状と一致する暗画素のみを抽出した連続暗領域画像データを作成することができる。   When all the mask patterns are completed, the step for superimposing the mask pattern on the dark pixel image data is shifted pixel by pixel according to the scanning line 403 shown in FIG. The processing from S1022 to step S1026 is repeated. The scanning here also prevents the mask pattern from protruding from the dark pixel image data when the mask patterns are overlaid (step S1027). By performing the above processing, continuous dark region image data in which only dark pixels that match the shape shown in the first pattern region of the mask pattern shown in FIG. 5 are extracted from the dark pixels in the dark pixel image data. Can do.

なお、この連続暗領域抽出工程において、予め設定しているマスクパターンに重み値を持たせておき、各マスクパターン毎に求める連続評価値に重み付けを行ってもよい。例えば、図5(b)に示す形状の暗画素を特に抽出したい場合、図5(b)のマスクパターンに、他のマスクパターンに比べ値の大きな重み値を持たせておき、各マスクパターン毎に求めた連続評価値に重み値を掛け合わし重み付けを行うことで、図5(b)の連続評価値の数値を意図的に大きくすることができ、腕の長軸方向の血管を優先的に抽出することに貢献する。また、重み付けで用いる重み値は、マスクパターンの第1のパターン領域を示す画素位置に設定しておけばよく、例えば、図5(b)のマスクパターンの第1のパターン領域の画素位置の画素値を2と設定しておき、連続評価値を求めた際、第1のパターン領域の画素値を参照し、その画素値を重み値として重み付けを行うことで、図5(b)のマスクパターンの連続評価値において他のマスクパターンに比べ2倍の重み付けを行うことができる。   In this continuous dark region extracting step, a weight value may be given to a preset mask pattern, and the continuous evaluation value obtained for each mask pattern may be weighted. For example, when it is particularly desired to extract dark pixels having the shape shown in FIG. 5B, the mask pattern shown in FIG. 5B is given a weight value having a larger value than other mask patterns, and each mask pattern is set. By multiplying the obtained continuous evaluation value by the weight value and performing weighting, the numerical value of the continuous evaluation value in FIG. 5B can be intentionally increased, and the blood vessels in the long axis direction of the arm are given priority. Contributes to extraction. The weight value used for weighting may be set at a pixel position indicating the first pattern area of the mask pattern. For example, the pixel at the pixel position of the first pattern area of the mask pattern in FIG. When the value is set to 2 and the continuous evaluation value is obtained, the pixel value of the first pattern area is referred to, and the pixel value is used as a weight value to perform weighting, whereby the mask pattern of FIG. The continuous evaluation value can be weighted twice as much as other mask patterns.

さらに、連続評価値を求める際に使用するマスクパターンは、近赤外光画像データの性質、特には抽出したい領域の特徴に合わせて変更させてもよい。例えば、太い血管を抽出したい場合は図6(a)に示すような第1のパターン領域の画素幅を広く設定したマスクパターンを用い、また長い血管を抽出したい場合は図6(b)に示すような5×5画素の画像データを用意し第1のパターン領域の画素長を長く設定したマスクパターンを用いればよい。また、血管など走行方向がある場合は、その走行方向に合わせたマスクパターンを用いればよい。例えば、走行方向が縦向きの場合は、図5(b)、図5(c)、図5(d)、図5(g)、図5(h)に示すマスクパターンだけを用いればよい。このように抽出すべき領域の形状に合わせ、マスクパターンのサイズや第1のパターン領域の形状を設定することで、視覚的に分かりやすく容易に様々な形状の領域を抽出することが可能である。こうして作成された連続暗領域を示す連続暗領域画像データは、以下のステップS103において参照される。   Furthermore, the mask pattern used when obtaining the continuous evaluation value may be changed in accordance with the properties of the near-infrared light image data, particularly the characteristics of the region to be extracted. For example, when it is desired to extract a thick blood vessel, a mask pattern in which the pixel width of the first pattern region is set wide as shown in FIG. 6A is used, and when a long blood vessel is desired to be extracted, as shown in FIG. Such a 5 × 5 pixel image data is prepared, and a mask pattern in which the pixel length of the first pattern region is set long may be used. When there is a traveling direction such as a blood vessel, a mask pattern that matches the traveling direction may be used. For example, when the traveling direction is vertical, only the mask patterns shown in FIGS. 5B, 5C, 5D, 5G, and 5H may be used. By setting the size of the mask pattern and the shape of the first pattern area according to the shape of the area to be extracted in this way, it is possible to easily extract areas of various shapes that are visually easy to understand. . The continuous dark area image data indicating the continuous dark area created in this way is referred to in the following step S103.

(ステップS103/特定領域抽出工程)
次は、ステップS102にて作成された連続暗領域画像データに対し、血管が存在する画素からなる特定領域を抽出し、該特定領域を示す、連続暗領域画像データと同サイズの多値のデジタル画像データ(特定領域画像データ)を作成する。
(Step S103 / specific area extraction step)
Next, for the continuous dark area image data created in step S102, a specific area composed of pixels in which blood vessels exist is extracted, and the multi-value digital having the same size as the continuous dark area image data is shown. Image data (specific area image data) is created.

ステップS102にて作成された連続暗領域画像データの画素値は、血管の特徴であるライン状になっており、かつ周辺画素に比べ輝度値が小さい画素ほど値が大きくなっている。従って、連続暗領域画像データにおいて画素値が大きい画素を抽出することで血管領域を抽出することができるといえる。これは、連続暗領域画像データの画素値を1画素ずつ随時調べて行き、各画素位置において画素値と所定の閾値との比較を行い、閾値よりも大きい場合はその連続暗領域画像データの画素値を、それ以外の場合は0を、特定領域画像データ上の対応する画素位置に書き込むことで行う。この処理により、特定領域画像データの、画素値が0でない画素を参照することで、血管領域を知ることができる。さらに、画素値の大きさにより、よりはっきりとした血管が存在する位置も知ることができる。   The pixel values of the continuous dark region image data created in step S102 are in the shape of a line that is a characteristic of blood vessels, and the value is larger as the pixel has a smaller luminance value than the surrounding pixels. Therefore, it can be said that the blood vessel region can be extracted by extracting pixels having a large pixel value in the continuous dark region image data. This is done by checking the pixel value of the continuous dark area image data one pixel at a time, comparing the pixel value with a predetermined threshold value at each pixel position, and if it is larger than the threshold value, the pixel of the continuous dark area image data The value is written by writing 0 in other cases, in the corresponding pixel position on the specific area image data. By this processing, it is possible to know the blood vessel region by referring to a pixel whose pixel value is not 0 in the specific region image data. Furthermore, it is possible to know the position where a clearer blood vessel exists based on the size of the pixel value.

なお、ここで用いる閾値は、予め複数枚の近赤外光画像を撮像しておき、それら近赤外光画像を用いて観察者が最も良く抽出できると考える値を算出し、設定しておけばよい。例えば、値の小さな閾値を設定すると周辺に比べあまり暗く映っていない薄い血管まで抽出し、値の大きな閾値を設定すると周辺に比べかなり暗く映っている濃い血管のみ抽出することができるようになる。   Note that the threshold used here can be set by taking a plurality of near-infrared light images in advance and calculating a value that the observer can best extract using these near-infrared light images. That's fine. For example, when a threshold value with a small value is set, thin blood vessels that are not so dark compared to the surroundings can be extracted, and when a threshold value with a large value is set, only dark blood vessels that are considerably darker than the surroundings can be extracted.

また、閾値の設定において、特定領域として抽出される領域の画素数が所定の画素数以下になるような閾値を算出し設定してもよい。例えば、予め、撮像される生体部位の領域の画素数とその生体部位における血管領域が占める割合を調べておき、生体部位の画素数に血管の割合をかけて画素数を算出し、特定領域として抽出される領域の画素数が算出した画素数以下になるような閾値を設定してやる。より具体的には、連続暗領域画像データにおいて、横軸を連続暗領域画像データの画素値の大きさ、縦軸をその画素値をもつ画素数とするヒストグラムを作成し、高画素値方向より順に、画素数を累積していき、累積値が前記所定の画素数を超えた位置における画素値を閾値として設定する。これにより、照明光の当たり方などの理由で撮像される近赤外光画像の明るさが変化しても、絶えず一定割合以上の画素数を持つ血管領域を抽出することが可能となる。   Further, in setting the threshold value, a threshold value may be calculated and set so that the number of pixels extracted as the specific region is equal to or less than a predetermined number of pixels. For example, the number of pixels in the region of the living body part to be imaged and the ratio of the blood vessel region in the living body part are checked in advance, and the number of pixels is calculated by multiplying the number of pixels of the living body part by the ratio of the blood vessel. A threshold value is set so that the number of pixels in the extracted region is equal to or less than the calculated number of pixels. More specifically, in continuous dark area image data, a histogram is created with the horizontal axis representing the pixel value of the continuous dark area image data and the vertical axis representing the number of pixels having the pixel value. The number of pixels is sequentially accumulated, and a pixel value at a position where the accumulated value exceeds the predetermined number of pixels is set as a threshold value. As a result, even if the brightness of the near-infrared light image picked up for reasons such as how the illumination light strikes, a blood vessel region having a certain number of pixels or more can be extracted constantly.

また、さらに、精度を上げるために以下に示す処理を行っても良い。前記処理では、血管の特徴に近い体毛などは、近赤外光画像において周辺に比べ暗く映り、また画素が連続しているため、誤って血管を示す特定領域として抽出されることがある。この種のノイズを除去することで、さらに血管抽出の精度をより高めることが可能となる。これは、前記処理にて生成された特定領域画像データに対して、画素が連続している特定領域毎に特徴量を求め、求めた特徴量に応じて、特徴量を求めた特定領域に含まれる画素値に重み付けを行った後、重み付け後の画素値に対し、再度所定の閾値との比較を行うことで体毛領域を取り除くことを行う。なお、この重み付けでは、体毛領域に含まれる画素値を意図的に小さくし、閾値より小さくなるように仕向けている。   Further, in order to increase the accuracy, the following processing may be performed. In the above process, body hair that is close to the characteristics of the blood vessel appears darker than the surroundings in the near-infrared light image, and pixels are continuous, so that it may be erroneously extracted as a specific region indicating the blood vessel. By removing this type of noise, it is possible to further improve the accuracy of blood vessel extraction. This is for the specific area image data generated by the above processing, the feature amount is obtained for each specific area where the pixels are continuous, and the feature amount is included in the specific area for which the feature amount is obtained. After the weighted pixel value is weighted, the hair region is removed by comparing the weighted pixel value with a predetermined threshold again. In this weighting, the pixel value included in the body hair region is intentionally reduced so as to be smaller than the threshold value.

具体的には、特徴量に応じて1以下の少数値で表される重み値を算出し、算出した重み値を特定領域の画素値に掛け合わせることで重み付けをする処理を行う。概して血管に比べ体毛は短い。このことより、血管領域の面積値は大きく、体毛領域の面積値は小さいということが言える。そこで、前記特徴量を特定領域の面積値とし、特定領域画像データにおいて、特定領域毎に面積値を求め、求めた面積値に応じて、面積値が小さくなるほど値が小さくなる重み値を算出し、その特定領域に含まれる画素値に対し重み付けを行う。   Specifically, a weighting value represented by a decimal value of 1 or less is calculated according to the feature amount, and weighting processing is performed by multiplying the calculated weighting value by the pixel value of the specific area. Generally, hair is shorter than blood vessels. From this, it can be said that the area value of the blood vessel region is large and the area value of the body hair region is small. Therefore, using the feature amount as the area value of the specific area, in the specific area image data, the area value is obtained for each specific area, and a weight value that decreases as the area value decreases is calculated according to the obtained area value. The pixel values included in the specific area are weighted.

なお、予め設定している値以上の面積値がある場合は、重み値を1とし、重み付けにより画素値が小さくならないようにする。つまり、予め設定している値より小さい面積値に対して、面積値に比例するように1以下の少数値で表される重み値を算出する。またここで用いる予め設定する値は、複数枚の近赤外光画像から必ず血管であると判断できる面積値を求め設定しておけばよい。この処理により、面積値が小さい特定領域の画素値を小さくすることができ、体毛など短い領域を除去することができる。   If there is an area value greater than a preset value, the weight value is set to 1 so that the pixel value is not reduced by weighting. That is, for an area value smaller than a preset value, a weight value represented by a decimal value of 1 or less is calculated so as to be proportional to the area value. The preset value used here may be set by obtaining an area value that can be determined to be a blood vessel from a plurality of near-infrared light images. By this process, the pixel value of the specific area having a small area value can be reduced, and a short area such as body hair can be removed.

また、面積値の算出は、一般的に領域の特徴を調べる際によく用いられている、繋がっている画素(連結成分)に同じラベルを、異なった連結成分には異なったラベルを付けることで、個々の連結成分を分離し、各連結成分の特徴を調べることができるラベリング処理を用いることで行い、まず特定領域画像データに対してラベリング処理を行い特定領域毎にラベルを付け、各特定領域において同一のラベルが付いている画素をカウントすることで面積値を求める。また、前記ラベル付けしたものの中には、濃い体毛が複数重なり合うケースがあり、この場合は、単純な体毛に比べて面積値が比較的大きい。この手の体毛を除去するために、前記重み付け処理後にさらに以下の重み付け処理を行ってもよい。   In addition, the area value is calculated by attaching the same label to connected pixels (connected components) and different labels to different connected components, which are generally used when examining the characteristics of a region. This is done by using a labeling process that can separate individual connected components and examine the characteristics of each connected component. First, the specific area image data is labeled and labeled for each specific area. The area value is obtained by counting pixels with the same label in FIG. In addition, among the labeled products, there are cases where a plurality of dark hairs overlap, and in this case, the area value is relatively large compared to simple hairs. In order to remove the hair of the hand, the following weighting process may be further performed after the weighting process.

図7に、血管と濃い体毛が複数重なっているケースの例を示す。図7(a)と図7(b)は血管の特定領域であり、図7(c)は体毛の特定領域である。また、図中の破線枠は、特定領域の縦幅と横幅で囲まれる範囲を示している。図7(a)に示す通り、血管はライン状の特徴を持つため、縦幅と横幅の比率の差が大きくなる。また、図7(b)と図7(c)に示す通り、縦幅と横幅の比率の差が小さい場合でも、縦幅と横幅で囲まれる範囲に占める特定領域の面積の割合を見ると、血管の場合は割合が小さくなり、複数重なっている体毛の場合は割合が大きくなる。従って、縦幅と横幅の比率の差が小さく、かつ、縦幅と横幅で囲まれる範囲に占める特定領域の面積の割合が大きい特定領域を体毛であると区別し、区別した体毛領域の画素値を重み付けにより意図的に小さくすることで、体毛領域を除去することができる。   FIG. 7 shows an example of a case in which a plurality of blood vessels and dark hair overlap. 7A and 7B are specific regions of blood vessels, and FIG. 7C is a specific region of body hair. A broken line frame in the figure indicates a range surrounded by the vertical width and the horizontal width of the specific area. As shown in FIG. 7A, since the blood vessel has a line-like feature, the difference in the ratio between the vertical width and the horizontal width becomes large. In addition, as shown in FIG. 7B and FIG. 7C, even when the difference in the ratio between the vertical width and the horizontal width is small, when looking at the ratio of the area of the specific region in the range surrounded by the vertical width and the horizontal width, In the case of blood vessels, the ratio is small, and in the case of multiple overlapping hairs, the ratio is large. Therefore, a specific region having a small difference in the ratio between the vertical width and the horizontal width and having a large proportion of the area of the specific region in the range surrounded by the vertical width and the horizontal width is distinguished from body hair, and the pixel value of the distinguished body hair region By intentionally reducing the weight by weighting, the hair region can be removed.

まず、特定領域の縦幅と横幅を求める。縦幅と横幅は、前記ラベル付けされた特定領域において同一のラベルが付いている画素の最も端に位置する上下左右の座標から求める。そして、縦幅と横幅の比率の差を、縦幅と横幅のうち大きい値を小さい値で割って求めた除算値とし、求めた除算値が必ず血管であると判断できる値以上の場合、重み値を1とする。求めた除算値が必ず血管であると判断できる値よりも小さい場合は、図7中の破線で示す縦幅と横幅で囲まれる範囲に占める特定領域の面積の割合が大きくなるほど、値が小さくなる重み値を算出する。具体的には、特定領域の面積値を同一のラベルが付いている画素をカウントすることで求め、縦幅と横幅で囲まれる範囲の面積値を縦幅×横幅で求め、特定領域の面積値を縦幅と横幅で囲まれる範囲の面積値で除算して求めた割合値を基にして、割合値が血管であると判断できる値以下の場合は重み値を1とし、血管であると判断できる値よりも大きい割合値に対しては、割合値に反比例するように1以下の少数値で表される重み値を算出する。なお、除算値と割合値の必ず血管であると判断できる値は、予め複数枚の近赤外光画像から観察者が判断し設定しておけばよい。   First, the vertical width and horizontal width of the specific area are obtained. The vertical width and the horizontal width are obtained from the upper, lower, left, and right coordinates located at the end of the pixel having the same label in the labeled specific region. The difference between the ratio of the vertical width and the horizontal width is a division value obtained by dividing the larger value of the vertical width and the horizontal width by the smaller value, and if the obtained division value is equal to or greater than a value that can be determined to be a blood vessel, The value is 1. When the calculated division value is smaller than a value that can be determined to be a blood vessel, the value decreases as the proportion of the area of the specific region in the range surrounded by the vertical and horizontal widths indicated by the broken line in FIG. 7 increases. A weight value is calculated. Specifically, the area value of the specific area is obtained by counting pixels with the same label, the area value of the range surrounded by the vertical width and the horizontal width is obtained by vertical width × horizontal width, and the area value of the specific area Is divided by the area value of the range surrounded by the vertical width and the horizontal width, the weight value is set to 1 when the ratio value is less than or equal to the value that can be determined to be a blood vessel, and it is determined to be a blood vessel For a ratio value larger than the possible value, a weight value represented by a decimal value of 1 or less is calculated so as to be inversely proportional to the ratio value. Note that the values of the division value and the ratio value that can be determined to be necessarily blood vessels may be determined and set in advance by a viewer from a plurality of near-infrared light images.

以上のように、実施の形態1の画像処理装置100によれば、近赤外光画像101において周辺画素よりも輝度値が小さくなっている暗画素を抽出し、さらにそこからマスクパターンを用い連続性のある暗画素のみ連続暗領域として抽出し、連続暗領域を基に血管領域を抽出することで、マスクパターンに示す意図する形状を持つ血管領域を少ない演算量で精度良く抽出することができる。また、本処理では、血管の形状によって演算量が増減しないので、一定の処理負荷と処理時間で安定した血管抽出が可能となり、静止画に限らず動画にも適応することができる。   As described above, according to the image processing apparatus 100 of the first embodiment, dark pixels having a luminance value smaller than that of the peripheral pixels are extracted from the near-infrared light image 101, and are continuously used from there by using a mask pattern. By extracting only characteristic dark pixels as a continuous dark region and extracting a blood vessel region based on the continuous dark region, it is possible to accurately extract a blood vessel region having the intended shape shown in the mask pattern with a small amount of calculation. . Further, in this processing, the amount of calculation does not increase or decrease depending on the shape of the blood vessel, so that stable blood vessel extraction can be performed with a constant processing load and processing time, and it can be applied not only to still images but also to moving images.

なお、実施の形態1において、生体に対し近赤外光を照射した反射光を撮像した近赤外光画像から血管領域を抽出する例を示したが、近赤外光画像以外にも血管領域と周辺領域において輝度差があるデジタル画像ならば本処理は有用であり、例えば血管造影剤を用いX線撮像した血管造影画像に対して行っても良い。もし、血管領域が周辺領域よりも明るく映っている場合は、撮像画像が取りうる最大画素値、例えば8bitデジタル画像ならば255から撮像画像の画素値を減算した画像に対し、本処理を行えばよい。また、抽出する特定領域は血管領域と限らず、血管と同様の特徴を持つ特定領域を抽出する場合においても、有用であることはいうまでもない。   In the first embodiment, an example in which a blood vessel region is extracted from a near-infrared light image obtained by imaging reflected light obtained by irradiating a living body with near-infrared light has been described. This processing is useful if it is a digital image having a luminance difference between the peripheral region and the peripheral region. For example, the present processing may be performed on an angiographic image obtained by X-ray imaging using an angiographic agent. If the blood vessel region appears brighter than the surrounding region, this processing can be performed on an image obtained by subtracting the pixel value of the captured image from the maximum pixel value that the captured image can take, for example, 255 for an 8-bit digital image. Good. Needless to say, the specific region to be extracted is not limited to the blood vessel region, and is useful even when a specific region having the same characteristics as the blood vessel is extracted.

(実施の形態2)
次に、本発明の実施の形態2に係る画像処理装置について説明を行う。
図8は、本発明の実施の形態2に係る画像処理装置の要部概略構成を示すブロック図である。同図において、実施の形態2の画像処理装置800は、コンピュータにより形成され、演算領域算出部802、暗領域抽出部803と、連続暗領域抽出部804と、特定領域抽出部104を含んで構成される。実施の形態1で説明したのと同じ構成のものについては同じ符号を付し、説明を省略する。
(Embodiment 2)
Next, an image processing apparatus according to Embodiment 2 of the present invention will be described.
FIG. 8 is a block diagram showing a schematic configuration of a main part of the image processing apparatus according to Embodiment 2 of the present invention. In the figure, an image processing apparatus 800 according to the second embodiment is formed by a computer and includes a calculation area calculation unit 802, a dark area extraction unit 803, a continuous dark area extraction unit 804, and a specific area extraction unit 104. Is done. The same components as those described in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.

前述した実施の形態1の構成と異なる点は、演算領域算出部802が新たに追加され、この演算領域算出部802では、近赤外光画像101から演算領域を算出し、算出した演算領域を示す演算領域画像データを作成し、暗領域抽出部803と連続暗領域抽出部804へ出力する点である。   The difference from the configuration of the first embodiment described above is that a calculation area calculation unit 802 is newly added. The calculation area calculation unit 802 calculates a calculation area from the near-infrared light image 101, and calculates the calculated calculation area. The calculation area image data shown is created and output to the dark area extraction unit 803 and the continuous dark area extraction unit 804.

次に、上記構成の画像処理装置800の動作を説明する。
図9は、本実施の形態に係る画像処理装置800が行う処理を示すフローチャートである。図9のフローチャートはステップS201ないしステップS204からなり、ステップS201は演算領域算出工程を、ステップS2021からステップS2026からなるステップS202は暗領域抽出工程を、ステップS2031からステップS2038からなるステップS203は連続暗領域抽出工程を、ステップS204は特定領域抽出工程を、それぞれ示す。実施の形態1の処理と異なる点は、演算領域算出工程が新しく追加され、撮像したデジタル画像において、例えば生体以外の背景領域を除いた領域を演算領域として算出し、算出した演算領域を示す演算領域画像データを作成し、暗領域抽出工程では、該演算領域でのみ暗領域を抽出する処理を行うようにし、連続暗領域抽出工程では、該演算領域でのみ連続暗領域を抽出する処理を行うようにした点が異なる。このように演算領域を設定することで、背景領域における血管の誤抽出をなくすと共に、演算を行う範囲を絞ることで演算量を減らすことができる。
Next, the operation of the image processing apparatus 800 having the above configuration will be described.
FIG. 9 is a flowchart showing processing performed by the image processing apparatus 800 according to the present embodiment. The flowchart of FIG. 9 includes steps S201 to S204, where step S201 is a calculation region calculation step, step S202 consisting of steps S2021 to S2026 is a dark region extraction step, and step S203 consisting of steps S2031 to S2038 is continuous darkness. The area extraction process and step S204 indicate the specific area extraction process. The difference from the processing of the first embodiment is that a calculation area calculation step is newly added, and in the captured digital image, for example, an area excluding a background area other than a living body is calculated as the calculation area, and the calculation indicating the calculated calculation area is performed. Region image data is created, and in the dark region extraction step, the dark region is extracted only in the calculation region. In the continuous dark region extraction step, the continuous dark region is extracted only in the calculation region. The difference is that. By setting the calculation area in this way, it is possible to eliminate erroneous extraction of blood vessels in the background area, and to reduce the calculation amount by narrowing the calculation range.

すなわち、演算領域算出部802がステップS201の処理を行い、暗領域抽出部803がステップS202の処理を行い、連続暗領域抽出部804がステップS203の処理を行、特定領域抽出部104がステップS204の処理を行うことで、背景領域における誤抽出をなくし血管領域を示す特定領域を精度良く抽出することができると共に、演算量を減らし高速化が図れる。   That is, the calculation area calculation unit 802 performs the process of step S201, the dark area extraction unit 803 performs the process of step S202, the continuous dark area extraction unit 804 performs the process of step S203, and the specific area extraction unit 104 performs step S204. By performing this process, it is possible to accurately extract a specific region indicating a blood vessel region by eliminating erroneous extraction in the background region, and to reduce the amount of calculation and increase the speed.

以下、近赤外光を生体に照射し反射光を撮像した近赤外光画像に対し、本実施の形態の画像処理装置800が行う画像処理をフローチャートに従って詳細に説明する。   Hereinafter, image processing performed by the image processing apparatus 800 of the present embodiment on a near-infrared light image obtained by irradiating a living body with near-infrared light and capturing reflected light will be described in detail according to a flowchart.

(ステップS201/演算領域算出工程)
まず、近赤外光画像において、背景領域を除いた領域を演算領域として算出し、算出した演算領域を示す演算領域画像データを作成する。近赤外光画像は、生体を撮像しているが、ここには生体以外の背景領域も撮像されており、背景領域を除いた演算領域でのみ抽出処理を行うことで、背景領域における誤抽出をなくすることができる。また、処理を行う対象となる範囲が絞れることで、処理回数を減らすことにもなり高速化が図れる。なお、演算領域画像データとしては、予め近赤外光画像と同サイズの画像データを用意しておき、演算領域を示す画素の画素値を1、それ以外を0にすることで設定する。後段の工程では、演算領域画像データの画素値が1となっている画素位置を調べることで演算領域を知ることができる。
(Step S201 / calculation area calculation step)
First, in the near-infrared light image, a region excluding the background region is calculated as a calculation region, and calculation region image data indicating the calculated calculation region is created. The near-infrared light image captures a living body, but a background region other than the living body is also captured here, and extraction is performed only in the computation region excluding the background region, so that erroneous extraction in the background region is performed. Can be eliminated. In addition, by narrowing down the range to be processed, the number of processes can be reduced and the speed can be increased. The calculation area image data is set by preparing image data of the same size as the near-infrared light image in advance, setting the pixel value of the pixel indicating the calculation area to 1 and setting the others to 0. In the subsequent process, the calculation area can be known by examining the pixel position where the pixel value of the calculation area image data is 1.

演算領域は、近赤外光画像の輝度値と所定の閾値を比較し、条件を満たす画素位置を設定する。より具体的には、生体の背景に近赤外光を吸収する素材を用いた場合、撮像した近赤外光画像において背景領域の輝度値は生体領域の輝度値に対して小さくなる。図10は、生体の背景に近赤外光を吸収する素材を用い撮像した近赤外光画像における、横軸を輝度値、縦軸をその輝度値を持つ画素数とする輝度ヒストグラムを示したものである。図10において、背景領域は低輝度側に、生体領域は高輝度側に分布している。従って、予め背景領域と生体領域の分布を分離する閾値を設定しておき、近赤外光画像において、閾値よりも輝度値が大きい画素を抽出することで、背景領域を除いた演算領域を求めることができる。なお、逆に、生体の背景に近赤外光を生体よりも強く反射する素材を用いた場合は、近赤外光画像において、所定の閾値よりも輝度値が小さい画素を抽出することで演算領域を求めることができる。   In the calculation area, the luminance value of the near-infrared light image is compared with a predetermined threshold, and a pixel position that satisfies the condition is set. More specifically, when a material that absorbs near-infrared light is used for the background of the living body, the luminance value of the background area in the captured near-infrared light image is smaller than the luminance value of the living body area. FIG. 10 shows a luminance histogram in which a horizontal axis represents a luminance value and a vertical axis represents the number of pixels having the luminance value in a near-infrared light image captured using a material that absorbs near-infrared light on the background of a living body. Is. In FIG. 10, the background region is distributed on the low luminance side, and the living body region is distributed on the high luminance side. Accordingly, a threshold value for separating the distribution of the background region and the living body region is set in advance, and pixels having a luminance value larger than the threshold value are extracted from the near-infrared light image to obtain a calculation region excluding the background region. be able to. Conversely, when a material that reflects near infrared light more strongly than the living body is used for the background of the living body, the calculation is performed by extracting pixels having a luminance value smaller than a predetermined threshold in the near infrared light image. The area can be determined.

また、照射する近赤外光の光量により明るさが変化する場合は、輝度値と比較する閾値を近赤外光画像の輝度値に基づいて算出し、画像毎に設定してもよい。これは、予め画像全体に占める背景領域の割合を設定しておき、近赤外光画像において横軸を輝度値、縦軸をその輝度値を持つ画素数とする輝度ヒストグラムを作成し、低輝度側から順に画素数を累積していき、累積値が背景領域の画素数を超えた位置における輝度値を閾値として設定する。こうして設定した閾値を用いることで、明るさが変化しても絶えず一定の面積となる演算領域を求めることができる。   When the brightness changes depending on the amount of irradiated near infrared light, a threshold value to be compared with the brightness value may be calculated based on the brightness value of the near infrared light image and set for each image. This is done by setting the ratio of the background area in the entire image in advance, creating a luminance histogram with the horizontal axis representing the luminance value and the vertical axis representing the number of pixels having that luminance value in the near-infrared light image. The number of pixels is accumulated sequentially from the side, and the luminance value at a position where the accumulated value exceeds the number of pixels in the background area is set as a threshold value. By using the threshold value set in this way, it is possible to obtain a calculation region that constantly has a constant area even when the brightness changes.

なお、このようにして求めた領域において、複数個の領域が存在した場合は最大の面積値を持つ領域を演算領域として設定するものとする。図11は、腕を撮像した近赤外光画像において所定の閾値よりも大きい輝度値をもつ領域を抽出した図である。図11において、所定の閾値よりも輝度値が大きい領域は斜線で示している。このように、照明の当たり方や背景の素材、また撮像するCCDの特性により、本来演算領域として設定する生体領域以外にも輝度むらやノイズが入り込む可能性がある。しかしながら、概してこのような生体領域以外の領域は、生体領域に比べ面積が小さい。そこで、最大の面積値を持つ領域のみ演算領域として設定することで、生体領域のみで構成される演算領域を求めることができる。なお、面積値は、実施の形態1と同様に、演算領域に対しラベリング処理を行うことで求め、最大の面積値を持つ領域に付けられているラベル以外のラベルが付いている領域の画素値を0とする。   In addition, in the area | region calculated | required in this way, when a some area | region exists, the area | region with the largest area value shall be set as a calculation area | region. FIG. 11 is a diagram in which a region having a luminance value larger than a predetermined threshold is extracted from a near-infrared light image obtained by imaging an arm. In FIG. 11, a region where the luminance value is larger than a predetermined threshold is indicated by hatching. As described above, depending on how the illumination is applied, the background material, and the characteristics of the CCD to be picked up, there may be luminance unevenness and noise in addition to the biological region originally set as the calculation region. However, the area other than the living body area is generally smaller than the living body area. Thus, by setting only a region having the maximum area value as a calculation region, a calculation region including only a living body region can be obtained. As in the first embodiment, the area value is obtained by performing a labeling process on the calculation area, and the pixel value of the area having a label other than the label attached to the area having the maximum area value. Is set to 0.

また、以上の処理を行うことで精度良く演算領域を設定することが可能であるが、さらに設定した演算領域に対し、演算領域の大きさを収縮させる修正を行ってもよい。腕に対し近赤外光を照射し撮像した場合、腕の側面では近赤外光が十分に当たっておらず、血管の特徴が現れない。また、腕の内側を撮像した場合、側面付近には体毛があるため、側面付近は演算領域から取り除いたほうがよいと考えられる。従って、演算領域を数画素分内側に収縮することで、側面の画素を演算領域から除外する。収縮処理は、演算領域である画素値が1となっている画素において、近傍に1つでも0があればその画素を0にすることで行い、元の演算領域の大きさが1割以上小さくなるまで収縮を繰り返す。以上の処理を行い、演算領域を求め、作成した演算領域画像データは以下のステップS202、ステップS203において参照される。   In addition, although it is possible to set the calculation area with high accuracy by performing the above processing, it is also possible to perform a modification that contracts the size of the calculation area with respect to the set calculation area. When imaging is performed by irradiating the arm with near-infrared light, the side surface of the arm is not sufficiently irradiated with near-infrared light, and blood vessel characteristics do not appear. Further, when the inside of the arm is imaged, there is body hair near the side surface, so it is considered that the vicinity of the side surface should be removed from the calculation area. Accordingly, the side pixels are excluded from the calculation area by shrinking the calculation area inward by several pixels. Shrinkage processing is performed by setting a pixel that has a pixel value of 1 in the calculation area to 0 if there is even one in the vicinity, and the size of the original calculation area is 10% or less smaller. Repeat the contraction until The above processing is performed to obtain a calculation area, and the calculated calculation area image data is referred to in steps S202 and S203 below.

(ステップS202/暗領域抽出工程)
次は、図2のステップS101と同様に、近赤外光画像において、相対的に周辺画素よりも輝度値が小さい画素である、暗画素を抽出し、該暗画素を示す近赤外光画像と同サイズの多値のデジタル画像データ(暗画素画像データ)を作成する。ただし、暗画素を抽出する処理は、ステップS201で求めた演算領域でのみ行う。
(Step S202 / Dark Region Extraction Step)
Next, as in step S101 in FIG. 2, in the near-infrared light image, a dark pixel that is a pixel having a relatively smaller luminance value than the surrounding pixels is extracted, and the near-infrared light image indicating the dark pixel is extracted. Multi-valued digital image data (dark pixel image data) of the same size as is created. However, the process of extracting dark pixels is performed only in the calculation area obtained in step S201.

まず、暗画素画像データを0で初期化しておき(ステップS2021)、図4に示すように、近赤外光画像に対し、最初の抜き出し領域401を設定する(ステップS2022)。そして、次は抜き出し領域の中心に位置する中心画素402が、演算領域であるかどうかの判定を行う(ステップS2023)。もし、演算領域であった場合は、図2のステップS101と同様に、暗画素評価値の算出(ステップS2024)を行い、暗画素画像データを作成する(ステップS2025)。演算領域でなかった場合は、ステップS2024とステップS2025をスキップする。そして、これらステップS2022からステップS2025の処理を、図4に示す走査線403に従って、近赤外光画像に対して抜き出す位置を1画素ずつずらしながら、画像全体に対して行う(ステップS2026)。こうして作成された暗画素を示す暗画素画像データは、以下のステップS203において参照される。   First, the dark pixel image data is initialized with 0 (step S2021), and the first extraction region 401 is set for the near-infrared light image as shown in FIG. 4 (step S2022). Next, it is determined whether or not the central pixel 402 positioned at the center of the extraction area is the calculation area (step S2023). If it is the calculation region, the dark pixel evaluation value is calculated (step S2024) and dark pixel image data is created (step S2025), as in step S101 of FIG. If it is not the calculation area, step S2024 and step S2025 are skipped. Then, the processing from step S2022 to step S2025 is performed on the entire image while shifting the position to be extracted from the near-infrared light image by one pixel according to the scanning line 403 shown in FIG. 4 (step S2026). The dark pixel image data indicating the dark pixels created in this way is referred to in the following step S203.

(ステップS203/連続暗領域抽出工程)
次は、図2のステップS102と同様に、ステップS202において作成された暗画素画像データに対し、予め設定してある画素の連続性を示すマスクパターンを用いて、画素が連続している暗画素である連続暗領域を抽出し、該連続暗領域を示す、暗画素画像データと同サイズの多値のデジタル画像データ(連続暗領域画像データ)を作成する。ただし、連続暗領域を抽出する処理は、ステップS201で求めた演算領域でのみ行う。
(Step S203 / Continuous Dark Area Extraction Step)
Next, as in step S102 of FIG. 2, the dark pixels in which the pixels are continuous using the preset mask pattern indicating the continuity of the pixels for the dark pixel image data created in step S202. Are extracted, and multi-valued digital image data (continuous dark region image data) having the same size as the dark pixel image data indicating the continuous dark region is created. However, the process of extracting the continuous dark area is performed only in the calculation area obtained in step S201.

まず、ステップS102と同様に、連続暗領域画像データを0で初期化する(ステップS2031)。次いで、暗画素画像データの左上隅にマスクパターンを重ね合わせる位置を設定する(ステップS2032)。そして、重ね合わせる位置において、演算領域であるかどうかの判定を行う(ステップS2033)。これは、重ね合わせる全てのマスクパターンの第1のパターン領域に示す画素が演算領域に含まれている場合、演算領域であると判断する。そして、もし、演算領域であった場合は、図2のステップS102と同様に、マスクパターンの選択(ステップS2034)、連続評価値の算出(ステップS2035)、連続暗領域画像データの作成(ステップS2036)を、全てのマスクパターンにおいて繰り返し行う(ステップS2037)。演算領域でなかった場合は、ステップS2034からステップS2037をスキップする。そして、これらステップS2032からステップS2037の処理を、図4に示す走査線403に従って、暗画素画像データに対して重ね合わせる位置を1画素ずつずらしながら、画像全体に対して行う(ステップS2038)。こうして作成された連続暗領域を示す連続暗領域画像データは、以下のステップS204において参照される。   First, as in step S102, the continuous dark area image data is initialized with 0 (step S2031). Next, a position for superimposing the mask pattern on the upper left corner of the dark pixel image data is set (step S2032). Then, it is determined whether or not it is a calculation area at the overlapping position (step S2033). When the pixels shown in the first pattern area of all the mask patterns to be superimposed are included in the calculation area, it is determined that the calculation area. If it is the calculation area, the mask pattern is selected (step S2034), the continuous evaluation value is calculated (step S2035), and the continuous dark area image data is created (step S2036), as in step S102 of FIG. ) Is repeated for all mask patterns (step S2037). If it is not the calculation area, steps S2034 to S2037 are skipped. Then, the processing from step S2032 to step S2037 is performed on the entire image while shifting the position of overlapping the dark pixel image data one pixel at a time according to the scanning line 403 shown in FIG. 4 (step S2038). The continuous dark area image data indicating the continuous dark area thus created is referred to in the following step S204.

(ステップS204/特定領域抽出工程)
次は、ステップS203にて作成された連続暗領域画像データに対し、血管が存在する画素からなる特定領域を抽出し、該特定領域を示す、連続暗領域画像データと同サイズの多値のデジタル画像データ(特定領域画像データ)を作成する。なお、特定領域を抽出し、特定領域画像データを作成する方法は、図2のステップS103と同様であるため、説明を省略する。こうして作成した特定領域画像データを血管が存在する特定領域として出力する。
(Step S204 / specific area extraction step)
Next, for the continuous dark area image data created in step S203, a specific area composed of pixels in which blood vessels exist is extracted, and the multi-value digital having the same size as the continuous dark area image data indicating the specific area is extracted. Image data (specific area image data) is created. The method for extracting the specific area and creating the specific area image data is the same as that in step S103 in FIG. The specific area image data thus created is output as a specific area where a blood vessel exists.

以上のように、実施の形態2の画像処理装置800によれば、演算領域を設定し、該演算領域でのみ、暗領域の抽出処理また連続暗領域の抽出処理を行うことにより、背景領域における誤抽出をなくし血管領域を示す特定領域を精度良く抽出することができると共に、演算量を減らし高速化が図れる。   As described above, according to the image processing apparatus 800 of the second embodiment, the calculation region is set, and only in the calculation region, the dark region extraction process or the continuous dark region extraction process is performed, thereby the background region. It is possible to accurately extract a specific region indicating a blood vessel region by eliminating erroneous extraction, and to reduce the amount of calculation and increase the speed.

なお、実施の形態2において、生体に対し近赤外光を照射した反射光を撮像した近赤外光画像から血管領域を抽出する例を示したが、近赤外光画像以外にも血管領域と周辺領域において輝度差があるデジタル画像ならば有用であり、例えば血管造影剤を用いX線撮像した血管造影画像に対して行っても良い。また、抽出する特定領域は血管領域と限らず、血管と同様の特徴を持つ特定領域を抽出する場合においても、有用であることはいうまでもない。   In the second embodiment, an example in which a blood vessel region is extracted from a near-infrared light image obtained by imaging reflected light obtained by irradiating a living body with near-infrared light has been described. It is useful if it is a digital image that has a luminance difference between the peripheral region and the peripheral region. Needless to say, the specific region to be extracted is not limited to the blood vessel region, and is useful even when a specific region having the same characteristics as the blood vessel is extracted.

(実施の形態3)   (Embodiment 3)

次に、本発明の実施の形態3に係る画像処理装置について説明する。
図12は、本発明の実施の形態3に係る画像処理装置の要部概略構成を示すブロック図である。同図において、実施の形態3の画像処理装置1200は、コンピュータにより形成され、画像変換部1201と、暗領域抽出部102と、連続暗領域抽出部103と、特定領域抽出部104を含んで構成される。前述した実施の形態1で説明したのと同じ構成のものについては同じ符号を付し、説明を省略する。
Next, an image processing apparatus according to Embodiment 3 of the present invention will be described.
FIG. 12 is a block diagram showing a schematic configuration of a main part of an image processing apparatus according to Embodiment 3 of the present invention. In the figure, an image processing apparatus 1200 according to the third embodiment is formed by a computer and includes an image conversion unit 1201, a dark region extraction unit 102, a continuous dark region extraction unit 103, and a specific region extraction unit 104. Is done. The same components as those described in the first embodiment are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.

実施の形態1の構成と異なる点は、画像変換部1201が新たに追加され、画像変換部1201では近赤外光画像101を変換し、変換した近赤外光画像を暗領域抽出部102へ出力する点である。   The difference from the configuration of the first embodiment is that an image conversion unit 1201 is newly added. The image conversion unit 1201 converts the near-infrared light image 101, and the converted near-infrared light image is sent to the dark region extraction unit 102. It is a point to output.

以上のように構成された画像処理装置1200を用い、画像変換部1201ではステップS301で行う処理を、暗領域抽出部102ではステップS302で行う処理を、連続暗領域抽出部103ではステップS303で行う処理を、特定領域抽出部104ではステップS304で行う処理を行うことで、撮像した近赤外光画像の変化による、各工程でのパラメータ変更が不要となり、安定した精度で血管領域を示す特定領域を抽出することができる。   Using the image processing apparatus 1200 configured as described above, the image conversion unit 1201 performs the processing performed in step S301, the dark region extraction unit 102 performs the processing in step S302, and the continuous dark region extraction unit 103 performs the processing in step S303. By performing the processing performed in step S304 in the specific region extraction unit 104, it is not necessary to change parameters in each step due to a change in the captured near-infrared light image, and the specific region indicating the blood vessel region with stable accuracy Can be extracted.

以下、実施の形態1と同様に近赤外光を生体に照射し反射光を撮像した近赤外光画像に対し、本実施の形態の画像処理装置1200が行う画像処理をフローチャートに従って詳細に説明する。   Hereinafter, image processing performed by the image processing apparatus 1200 according to the present embodiment on a near-infrared light image obtained by irradiating a living body with near-infrared light and capturing reflected light in the same manner as in the first embodiment will be described in detail with reference to the flowcharts. To do.

図13は、実施の形態3の画像処理装置1200が行う画像処理をフローチャートである。同図に示すフローチャートは、ステップS301ないしステップS304からなり、ステップS301は画像変換工程を、ステップS3021ないしステップS3025からなるステップS302は暗領域抽出工程を、ステップS3031ないしステップS3037からなるステップS303は連続暗領域抽出工程を、ステップS304は特定領域抽出工程を、それぞれ示す。前述した実施の形態1の処理と異なる点は、画像変換工程が新しく追加され、撮像されたデジタル画像毎にパラメータの設定を行わなくてすむよう、デジタル画像内の血管の大きさや方向といった特定領域の情報が一定になるようにデジタル画像を変換し、暗領域抽出工程では、変換されたデジタル画像に対し暗領域を抽出する処理を行うようにした点が異なる。   FIG. 13 is a flowchart of image processing performed by the image processing apparatus 1200 according to the third embodiment. The flowchart shown in the figure includes steps S301 to S304, where step S301 is an image conversion step, step S302 consisting of steps S3021 to S3025 is a dark region extraction step, and step S303 consisting of steps S3031 to S3037 is continuous. The dark region extraction step and step S304 indicate the specific region extraction step, respectively. The difference from the processing of the first embodiment described above is that a specific region such as the size and direction of a blood vessel in the digital image is added so that a new image conversion process is added and it is not necessary to set parameters for each captured digital image. The difference is that the digital image is converted so that the information is constant, and in the dark region extraction step, the dark region is extracted from the converted digital image.

(ステップS301/画像変換工程)
まず、撮像した近赤外光画像において、画像内の血管の大きさや方向といった特定領域の情報が一定になるように近赤外光画像を変換する。近赤外光画像に映し出される生体の大きさは、生体とCCDカメラとの距離変動により逐次変化する。また近赤外光画像に映し出される生体の向きは、生体が動くことで逐次変化していく。従って、撮像した近赤外光画像に応じて逐次、実施の形態1や実施の形態2において説明した暗領域抽出工程では抜き出し領域の範囲、連続暗領域工程では重ね合わせるマスクパターンのサイズや方向、また各工程の閾値など様々なパラメータを変更する必要がでてくる。これでは、変更するパラメータが多く非常に手間がかかり、また画像毎に血管抽出の精度が変わってしまう恐れがある。そこで、撮像した近赤外光画像を、血管を抽出するための血管抽出処理に適した画像に変換し、変換した近赤外光画像において血管抽出処理を行うようにする。これにより、各工程で用いるパラメータの変更が不要となる。
(Step S301 / Image Conversion Step)
First, in the captured near-infrared light image, the near-infrared light image is converted so that information on a specific region such as the size and direction of a blood vessel in the image is constant. The size of the living body displayed in the near-infrared light image changes sequentially due to the distance variation between the living body and the CCD camera. In addition, the direction of the living body displayed in the near-infrared light image changes sequentially as the living body moves. Accordingly, in accordance with the captured near-infrared light image, the size and direction of the mask pattern to be overlaid in the dark region extraction process described in the first and second embodiments, the extracted region range, and the continuous dark region process, It is also necessary to change various parameters such as threshold values for each process. In this case, there are many parameters to be changed, which is very time-consuming, and the accuracy of blood vessel extraction may change for each image. Therefore, the captured near-infrared light image is converted into an image suitable for blood vessel extraction processing for extracting blood vessels, and blood vessel extraction processing is performed on the converted near-infrared light image. This eliminates the need to change the parameters used in each process.

以下、腕を撮像した近赤外光画像における画像変換の例を示す。まず、常に血管の大きさが一定になるように、近赤外光画像のサイズの変更を行う。これは、近赤外光画像に映っている腕領域の面積値を用いて行い、基準となる腕領域の面積値を最初に設定しておき、この基準となる面積値と新たに撮像した近赤外光画像の腕領域の面積値が等しくなるように画像のサイズを縦横同倍率で拡大または縮小する変換を行う。腕領域の面積値は、実施の形態2のステップS201において背景を除く腕領域を演算領域として求めた処理と同様の処理で、腕領域を抽出し、抽出した領域の画素数をカウントすることで求めることができる。   Hereinafter, an example of image conversion in a near-infrared light image obtained by imaging an arm will be shown. First, the size of the near-infrared light image is changed so that the size of the blood vessel is always constant. This is done by using the area value of the arm region shown in the near-infrared light image, and the area value of the reference arm region is set first, and this reference area value and the newly captured near area are set. Conversion is performed to enlarge or reduce the image size at the same magnification in the horizontal and vertical directions so that the area values of the arm regions of the infrared light image are equal. The area value of the arm region is obtained by extracting the arm region and counting the number of pixels in the extracted region by the same process as the process of obtaining the arm area excluding the background as the calculation area in step S201 of the second embodiment. Can be sought.

また、常に血管の方向が一定になるように、近赤外光画像の回転も行う。腕の血管は、腕の長手方向に走っている。そこで、同様に腕領域を抽出し、腕の長手方向を示す直線を求め、この求めた直線が、予め設定してある基準直線に一致するように近赤外光画像を回転させる。腕の長手方向を示す直線は、図14に示すように近赤外光画像の水平方向をX軸、垂直方向をY軸とおいた場合、腕領域の上部からY軸方向に1画素ずつずらしながら、X軸方向における腕領域の中点を順次求めて行き、求めた各Y軸における腕領域の中点を最小2乗近似で結ぶ直線とすることで求める。なお、画像の拡大、縮小、また回転は、一般的に良く用いられている2次元のアフィン変換を用いて行えばよい。アフィン変換は、変換前の座標を(x,y)、変換後の座標を(x’,y’)、反時計回りの回転角度をθ、拡大縮小倍率をsとした場合、次のように表される。
x’=(x×cosθ+y×sinθ)×s
y’=(−x×sinθ+y×cosθ)×s
The near-infrared light image is also rotated so that the direction of the blood vessel is always constant. The blood vessels of the arm run in the longitudinal direction of the arm. Therefore, similarly, the arm region is extracted, a straight line indicating the longitudinal direction of the arm is obtained, and the near-infrared light image is rotated so that the obtained straight line matches a preset reference straight line. As shown in FIG. 14, when the horizontal direction of the near-infrared light image is set as the X axis and the vertical direction is set as the Y axis, the straight line indicating the longitudinal direction of the arm is shifted by one pixel from the upper part of the arm region in the Y axis direction. Then, the midpoint of the arm region in the X-axis direction is obtained sequentially, and the obtained midpoint of the arm region in each Y-axis is obtained as a straight line connecting by least square approximation. Note that image enlargement, reduction, and rotation may be performed using two-dimensional affine transformation, which is generally used. In the affine transformation, the coordinates before transformation are (x, y), the coordinates after transformation are (x ′, y ′), the counterclockwise rotation angle is θ, and the scaling factor is s as follows: expressed.
x ′ = (x × cos θ + y × sin θ) × s
y ′ = (− x × sin θ + y × cos θ) × s

こうして変換された近赤外光画像は、以下のステップS302において参照される。
(ステップS302/暗領域抽出工程)
The near-infrared light image thus converted is referred to in the following step S302.
(Step S302 / Dark Region Extraction Step)

次は、図2のステップS101と同様にし、ステップS301において変換された近赤外光画像に対して、相対的に周辺画素よりも輝度値が小さい画素である、暗画素を抽出し、該暗画素を示す、近赤外光画像と同サイズの多値のデジタル画像データ(暗画素画像データ)を作成する。なお、暗画素を抽出し、暗画素画像データを作成する方法は、図2のステップS101と同様であるため、説明を省略する。こうして作成された暗画素を示す暗画素画像データは、以下のステップS303において参照される。   Next, in the same manner as in step S101 in FIG. 2, dark pixels that are relatively smaller in luminance value than peripheral pixels are extracted from the near-infrared light image converted in step S301, and the dark pixels are extracted. Multi-value digital image data (dark pixel image data) having the same size as that of the near-infrared light image indicating the pixel is created. The method for extracting dark pixels and creating dark pixel image data is the same as that in step S101 in FIG. The dark pixel image data indicating the dark pixels created in this way is referred to in the following step S303.

(ステップS303/連続暗領域抽出工程)
次は、図2のステップS102と同様にし、ステップS302において作成された暗画素画像データに対し、予め設定してある画素の連続性を示すマスクパターンを用いて、画素が連続している暗画素である連続暗領域を抽出し、該連続暗領域を示す、暗画素画像データと同サイズの多値のデジタル画像データ(連続暗領域画像データ)を作成する。なお、連続暗領域を抽出し、連続暗領域画像データを作成する方法は、図2のステップS102と同様であるため、説明を省略する。こうして作成された連続暗領域を示す連続暗領域画像データは、以下のステップS304において参照される。(ステップS304/特定暗領域抽出工程)
(Step S303 / Continuous Dark Area Extraction Step)
Next, in the same manner as in step S102 of FIG. 2, the dark pixels in which the pixels are continuous using the preset mask pattern indicating the continuity of the pixels for the dark pixel image data generated in step S302. Are extracted, and multi-valued digital image data (continuous dark region image data) having the same size as the dark pixel image data indicating the continuous dark region is created. Note that the method of extracting continuous dark regions and creating continuous dark region image data is the same as step S102 in FIG. The continuous dark area image data indicating the continuous dark area created in this way is referred to in the following step S304. (Step S304 / specific dark region extraction step)

次は、図2のステップS103と同様にし、ステップS303において作成された連続暗領域画像データに対し、血管が存在する画素からなる特定領域を抽出し、該特定領域を示す、連続暗領域画像データと同サイズの多値のデジタル画像データ(特定領域画像データ)を作成する。なお、特定領域を抽出し、特定領域画像データを作成する方法は、図2のステップS103と同様であるため、説明を省略する。こうして作成した特定領域画像データを血管が存在する特定領域として出力する。   Next, in the same manner as in step S103 of FIG. 2, the continuous dark region image data indicating the specific region is extracted from the continuous dark region image data created in step S303 by extracting a specific region including pixels in which blood vessels exist. Multi-valued digital image data (specific area image data) of the same size as is created. The method for extracting the specific area and creating the specific area image data is the same as that in step S103 in FIG. The specific area image data thus created is output as a specific area where a blood vessel exists.

以上のように、実施の形態3の画像処理装置1200によれば、撮像した近赤外光画像内の特定領域の情報が一定になるように近赤外光画像を変換し、暗領域抽出工程では、変換された近赤外光画像に対し暗画素を抽出する処理を行うことで、撮像した近赤外光画像の変化による、各工程でのパラメータ変更が不要となり、安定した精度で血管領域を示す特定領域を抽出することができる。   As described above, according to the image processing apparatus 1200 of the third embodiment, the near-infrared light image is converted so that the information on the specific region in the captured near-infrared light image is constant, and the dark region extraction step is performed. Then, by performing the process of extracting dark pixels from the converted near-infrared light image, there is no need to change parameters in each step due to changes in the captured near-infrared light image, and blood vessel regions with stable accuracy Can be extracted.

なお、実施の形態3において、生体に対し近赤外光を照射した反射光を撮像した近赤外光画像から血管領域を抽出する例を示したが、近赤外光画像以外にも血管領域と周辺領域において輝度差があるデジタル画像ならば有用であり、例えば血管造影剤を用いX線撮像した血管造影画像に対して行っても良い。また、抽出する特定領域は血管領域と限らず、血管と同様の特徴を持つ特定領域を抽出する場合においても、有用であることはいうまでもない。   In Embodiment 3, an example in which a blood vessel region is extracted from a near-infrared light image obtained by imaging reflected light obtained by irradiating a living body with near-infrared light has been described. It is useful if it is a digital image that has a luminance difference between the peripheral region and the peripheral region. Needless to say, the specific region to be extracted is not limited to the blood vessel region, and is useful even when a specific region having the same characteristics as the blood vessel is extracted.

また、実施の形態3で説明した画像変換工程を実施の形態2による画像処理方法に追加してもよい。具体的には、まず、撮像した近赤外光画像に対しステップS301で示す画像変換を行い、変換した近赤外光画像に対し、ステップS201ないしステップS204の処理を行う。これにより、実施の形態2と実施の形態3に示した両方の効果を得ることができる。   Further, the image conversion process described in the third embodiment may be added to the image processing method according to the second embodiment. Specifically, first, image conversion shown in step S301 is performed on the captured near-infrared light image, and processing in steps S201 to S204 is performed on the converted near-infrared light image. Thereby, both effects shown in the second embodiment and the third embodiment can be obtained.

(実施の形態4)
次に、実施の形態3の画像処理装置1200における画像変換工程を実施の形態2の画像処理装置1100における画像処理に追加した実施の形態4の画像処理装置について説明する。
(Embodiment 4)
Next, an image processing apparatus according to the fourth embodiment in which the image conversion process in the image processing apparatus 1200 according to the third embodiment is added to the image processing in the image processing apparatus 1100 according to the second embodiment will be described.

図15は、本発明の実施の形態4に係る画像処理装置1500の要部概略構成を示すブロック図である。同図において、実施の形態4の画像処理装置1500は、コンピュータにより形成され、画像変換部1201、演算領域算出部802、暗領域抽出部803と、連続暗領域抽出部804と、特定領域抽出部104を含んで構成される。実施の形態2と図12で説明したのと同じ構成のものについては同じ符号を付し、説明を省略する。実施の形態2や図12の構成と異なる点は、画像変換部1201では近赤外光画像101を変換し、変換した近赤外光画像を演算領域算出部802と暗領域設定部803へ出力する点である。   FIG. 15 is a block diagram showing a schematic configuration of main parts of an image processing apparatus 1500 according to Embodiment 4 of the present invention. In the figure, an image processing apparatus 1500 according to the fourth embodiment is formed by a computer, and includes an image conversion unit 1201, a calculation region calculation unit 802, a dark region extraction unit 803, a continuous dark region extraction unit 804, and a specific region extraction unit. 104 is comprised. Components having the same configurations as those described in Embodiment 2 and FIG. 12 are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted. The difference from the configuration of the second embodiment and FIG. 12 is that the image conversion unit 1201 converts the near-infrared light image 101 and outputs the converted near-infrared light image to the calculation region calculation unit 802 and the dark region setting unit 803. It is a point to do.

以上のように構成された画像処理装置1500を用い、画像変換部1201ではステップS301で行う処理を、演算領域算出部802ではステップS201で行う処理を、暗領域抽出部803ではステップS202で行う処理を、連続暗領域抽出部804ではステップS203で行う処理を、特定領域抽出部104ではステップS204で行う処理を行うことで、実施の形態2と実施の形態3に示した両方の効果を得ることができる。   Using the image processing apparatus 1500 configured as described above, the image conversion unit 1201 performs the processing performed in step S301, the calculation region calculation unit 802 performs the processing performed in step S201, and the dark region extraction unit 803 performs the processing performed in step S202. The continuous dark region extraction unit 804 performs the processing performed in step S203, and the specific region extraction unit 104 performs the processing performed in step S204, thereby obtaining both effects of the second embodiment and the third embodiment. Can do.

(実施の形態5)
次に、本発明の実施の形態5に係る画像処理装置について、図面を参照しながら説明する。実施の形態5に係る画像処理装置は、実施の形態1に係る画像処理装置100から出力される特定領域画像データを用いて、近赤外光画像における血管領域を示す特定領域を強調して表示する画像処理装置である。
(Embodiment 5)
Next, an image processing apparatus according to Embodiment 5 of the present invention will be described with reference to the drawings. The image processing apparatus according to the fifth embodiment uses the specific area image data output from the image processing apparatus 100 according to the first embodiment to highlight and display the specific area indicating the blood vessel area in the near-infrared light image. An image processing apparatus.

図16は、本実施の形態に係る画像処理装置1600の要部概略構成を示すブロック図である。同図において、本実施の形態の画像処理装置1600は、実施の形態1の近赤外光画像から抽出した血管を示す特定領域画像データを作成する画像処理装置100を用いたものであり、この画像処理装置100と、画像処理装置100から出力される特定領域画像データの画素値の大きさに応じて近赤外光画像101における血管領域を示す特定領域を強調して表示する強調表示部1601とを含んで構成される。なお、実施の形態1で説明したのと同じ構成のものについては同じ符号を付し、説明を省略する。画像処理装置1600では、撮像した近赤外光画像101に対し、画像処理装置100において血管領域を示す特定領域画像データを作成し、強調表示部1601では、近赤外光画像101における特定領域画像データに示されている特定領域を強調した画像を作成し、作成した画像を強調画像1602として表示する。   FIG. 16 is a block diagram illustrating a schematic configuration of main parts of an image processing apparatus 1600 according to the present embodiment. In the figure, an image processing apparatus 1600 according to the present embodiment uses the image processing apparatus 100 that creates specific area image data indicating blood vessels extracted from the near-infrared light image according to the first embodiment. The image processing apparatus 100 and a highlight display unit 1601 that highlights and displays a specific area indicating a blood vessel area in the near-infrared light image 101 according to the size of the pixel value of the specific area image data output from the image processing apparatus 100. It is comprised including. In addition, the same code | symbol is attached | subjected about the thing of the same structure demonstrated in Embodiment 1, and description is abbreviate | omitted. The image processing device 1600 creates specific region image data indicating a blood vessel region in the image processing device 100 with respect to the captured near-infrared light image 101, and the highlighting display unit 1601 displays the specific region image in the near-infrared light image 101. An image in which the specific area indicated in the data is emphasized is created, and the created image is displayed as the emphasized image 1602.

以上のように構成された画像処理装置1600によれば、近赤外光画像における特定領域を強調して表示することができ、視覚的に特定領域を区別しやすくすることを可能とする。   According to the image processing apparatus 1600 configured as described above, it is possible to emphasize and display a specific area in a near-infrared light image, and to easily distinguish the specific area visually.

以下、強調表示部1601で行う処理を詳細に説明する。画像処理装置100から出力される特定領域画像データは、血管の特徴をより強く表している画素ほど値が大きくなっている。従って、特定領域画像データに示す画素値が大きいほど、対応する近赤外光画像101の画素をより強く強調させる処理を行う。また、画像を強調させる方法としては、特定領域において色情報を補正する処理を行う。これは、近赤外光画像の画素値は輝度を示す濃淡画像であるが、強調し表示する強調画像1602は、1画素がRGB各8bitの輝度値を持つカラー画像とし、近赤外光画像の特定領域の画素を色付けすることで行う。なお、色情報の補正は、赤色成分を強調する補正とし、特定領域ではない画素においては、RGB値ともに近赤外光画像の輝度値をそれぞれ代入し、特定領域である画素においては、R値をG値とB値に対し相対的に大きな値とするため、R値は近赤外光画像の輝度値を、G値とB値は近赤外光画像の輝度値から特定領域画像データの画素値を減算した値を代入することで行う。なお、減算結果が負の場合は0を代入する。   Hereinafter, the process performed in the highlight display unit 1601 will be described in detail. The specific area image data output from the image processing apparatus 100 has a larger value as the pixel more strongly represents the characteristics of the blood vessel. Therefore, the larger the pixel value indicated in the specific area image data is, the stronger the process of enhancing the corresponding pixels of the near-infrared light image 101 is. Further, as a method for enhancing an image, a process of correcting color information in a specific area is performed. This is a gray-scale image in which the pixel value of the near-infrared light image indicates luminance, but the emphasized image 1602 to be emphasized and displayed is a color image in which one pixel has a luminance value of 8 bits for each RGB, and the near-infrared light image This is done by coloring the pixels in the specific area. The correction of the color information is a correction for emphasizing the red component. For pixels that are not the specific area, the luminance value of the near-infrared light image is substituted for each of the RGB values, and for the pixels that are the specific area, the R value is set. Is set to a relatively large value relative to the G value and the B value, the R value represents the brightness value of the near-infrared light image, and the G value and B value represent the brightness value of the near-infrared light image. This is done by substituting a value obtained by subtracting the pixel value. If the subtraction result is negative, 0 is substituted.

以上の処理を行うことで、特定領域画像データの画素値が大きいほどR値がG値とB値に比べ相対的に大きくなり赤色成分を強く強調することができ、特定領域において近赤外光画像の輝度値を用いた強調処理を行っているので、特定領域の輝度値を活かし境界が不自然にならないように血管領域を示す特定領域の赤色成分を強調することができる。また、G値とB値において、近赤外光画像の輝度値から減算する特定領域画像データの画素値を一定の比率で増減させることで、画像強調の強さを調整することも可能である。特定領域画像データの画素値を増加させると赤色成分がより強調される補正となり、特定領域画像データの画素値を減少させると赤色成分が弱い補正となる。   By performing the above processing, as the pixel value of the specific area image data increases, the R value becomes relatively larger than the G value and the B value, and the red component can be strongly emphasized. Since the enhancement process using the luminance value of the image is performed, the red component of the specific region indicating the blood vessel region can be emphasized so that the boundary is not unnatural by using the luminance value of the specific region. In addition, the intensity of image enhancement can be adjusted by increasing or decreasing the pixel value of the specific area image data to be subtracted from the luminance value of the near-infrared light image at a certain ratio in the G value and the B value. . When the pixel value of the specific area image data is increased, the red component is corrected more strongly, and when the pixel value of the specific area image data is decreased, the red component is corrected weakly.

なお、ここで示した方法は一例であり、勿論他の方法により特定領域画像データを用い特定領域を強調しても問題はない。例えば、他に画像を強調する方法として、生体を撮像した近赤外光画像の場合は、生体領域を肌色に表示し、さらに血管を示す特定領域では緑色成分を強調する補正を行ってもよい。これにより、濃淡画像である近赤外光画像を、カラー画像として表示することができる。具体的には、強調画像1602における各画素のRGB値を、R=Y+Cr、G=Y−0.51×Cr−0.186×Cb、B=Y+Cb、で表される式で求め、Yは近赤外光画像の輝度値、Crは40、Cbは−64とすることで生体領域を肌色でカラー化し、血管を示す特定領域ではさらに、求めたRGB値の、R値からは特定領域画像データの画素値を、G値からは特定領域画像データの画素値を16で除算した値を、B値からは特定領域画像データの画素値を4で除算した値をそれぞれ減算することで、肌色でカラー化した生体領域上の血管を示す特定領域において緑色成分を強調することができる。なお、ここで示した数式や数値は一例であり、値を変更することで色の調節を行ってもよい。   Note that the method shown here is merely an example, and it goes without saying that there is no problem even if the specific region is emphasized using the specific region image data by another method. For example, as another method for emphasizing an image, in the case of a near-infrared light image obtained by imaging a living body, the living body region may be displayed in skin color, and correction may be performed to emphasize the green component in a specific region indicating a blood vessel. . Thereby, the near-infrared light image which is a grayscale image can be displayed as a color image. Specifically, the RGB value of each pixel in the enhanced image 1602 is obtained by an expression represented by R = Y + Cr, G = Y−0.51 × Cr−0.186 × Cb, and B = Y + Cb, where Y is The brightness value of the near-infrared light image, Cr is 40, Cb is -64, and the biological region is colored with skin color. In the specific region indicating the blood vessel, the specific region image is obtained from the R value of the obtained RGB value. By subtracting the pixel value of the data from the G value by dividing the pixel value of the specific area image data by 16 and subtracting the value of the pixel value of the specific area image data by 4 from the B value, the skin color The green component can be emphasized in a specific region indicating a blood vessel on the living body region colored in (1). Note that the formulas and numerical values shown here are examples, and the color may be adjusted by changing the values.

以上のように、実施の形態5に係る画像処理装置1600によれば、近赤外光画像から血管領域を抽出し、抽出した血管領域を違和感なく強調することができ、視覚的に区別しやすくすることができる。   As described above, according to the image processing apparatus 1600 according to Embodiment 5, a blood vessel region can be extracted from a near-infrared light image, the extracted blood vessel region can be emphasized without a sense of incongruity, and can be easily visually distinguished. can do.

なお、実施の形態5では、近赤外光画像から血管領域を抽出し血管領域を示す特定領域画像データを作成する装置を図1に示す画像処理装置100とし説明を行ったが、図8に示す画像処理装置800、図12に示す画像処理装置1200、また図15に示す画像処理装置1500に置き換えてもよい。これにより、実施形態2又は実施の形態3に示した特定領域画像データを用いた強調処理を行うことが可能である。なお、実施の形態1ないし実施の形態4においては反射光を撮像しているが、透過光を撮像してもよく、同様に血管が存在する画素の輝度値が小さくなるため、同様の処理を行うことで血管抽出を行うことが出来る。   In the fifth embodiment, the apparatus for extracting the blood vessel region from the near-infrared light image and creating the specific region image data indicating the blood vessel region has been described as the image processing device 100 shown in FIG. The image processing apparatus 800 shown in FIG. 12, the image processing apparatus 1200 shown in FIG. 12, or the image processing apparatus 1500 shown in FIG. Thereby, it is possible to perform the enhancement process using the specific area image data shown in the second or third embodiment. In Embodiments 1 to 4, reflected light is imaged. However, transmitted light may be imaged, and similarly, the luminance value of a pixel in which a blood vessel exists is reduced. By doing so, blood vessel extraction can be performed.

以上、本発明の各種実施形態を説明したが、本発明は前記実施形態において示された事項に限定されず、明細書の記載、並びに周知の技術に基づいて、当業者がその変更・応用することも本発明の予定するところであり、保護を求める範囲に含まれる。   Although various embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the matters shown in the above-described embodiments, and those skilled in the art can make modifications and applications based on the description and well-known techniques. This is also the scope of the present invention, and is included in the scope for which protection is sought.

本発明は、意図する形状の特徴を持つ血管を精度良く抽出することができるといった効果を有し、デジタル画像中の特定領域を抽出する各種処理装置、特に画素の連続性がある形状的特徴を持つ対象物の抽出を行う画像処理装置への適用が可能である。   INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention has an effect that blood vessels having intended shape characteristics can be accurately extracted, and various processing devices for extracting a specific region in a digital image, particularly shape characteristics having pixel continuity. The present invention can be applied to an image processing apparatus that extracts a target object.

本発明の実施の形態1に係る画像処理装置の要部概略構成を示すブロック図1 is a block diagram showing a schematic configuration of a main part of an image processing apparatus according to Embodiment 1 of the present invention. 本発明の実施の形態1に係る画像処理装置の動作を説明するフローチャートThe flowchart explaining operation | movement of the image processing apparatus which concerns on Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1に係る画像処理装置において腕を撮像した際の近赤外光画像における腕画素の輝度値を示す図The figure which shows the luminance value of the arm pixel in the near-infrared light image at the time of imaging an arm in the image processing apparatus which concerns on Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1に係る画像処理装置が近赤外光画像に対して行う暗領域抽出処理の走査を示す図The figure which shows the scanning of the dark area extraction process which the image processing apparatus which concerns on Embodiment 1 of this invention performs with respect to a near-infrared light image 本発明の実施の形態1に係る画像処理装置の連続暗領域抽出工程で用いるマスクパターンの一例を示す図The figure which shows an example of the mask pattern used at the continuous dark area | region extraction process of the image processing apparatus which concerns on Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1に係る画像処理装置の連続暗領域抽出工程で用いるマスクパターンの変形の一例を示す図The figure which shows an example of a deformation | transformation of the mask pattern used at the continuous dark area | region extraction process of the image processing apparatus which concerns on Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1に係る画像処理装置において血管と濃い体毛が複数重なっているケースの特定領域の一例を示す図The figure which shows an example of the specific area | region of the case where the blood vessel and dark body hair have overlapped in the image processing apparatus which concerns on Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態2に係る画像処理装置の要部概略構成を示すブロック図FIG. 3 is a block diagram showing a schematic configuration of a main part of an image processing apparatus according to Embodiment 2 of the present invention. 本発明の実施の形態2に係る画像処理装置の動作を説明するフローチャートThe flowchart explaining operation | movement of the image processing apparatus which concerns on Embodiment 2 of this invention. 本発明の実施の形態2に係る画像処理装置において背景に近赤外光を吸収する素材を用い撮像した近赤外光画像の輝度ヒストグラムを示す図The figure which shows the luminance histogram of the near-infrared-light image imaged using the material which absorbs near-infrared light in the background in the image processing apparatus which concerns on Embodiment 2 of this invention. 本発明の実施の形態2に係る画像処理装置において所定の閾値よりも大きい輝度値をもつ領域を示す図The figure which shows the area | region which has a luminance value larger than a predetermined threshold in the image processing apparatus which concerns on Embodiment 2 of this invention. 本発明の実施の形態3に係る画像処理装置の要部概略構成を示すブロック図FIG. 3 is a block diagram showing a schematic configuration of a main part of an image processing apparatus according to Embodiment 3 of the present invention. 本発明の実施の形態3に係る画像処理装置の動作を説明するフローチャートThe flowchart explaining operation | movement of the image processing apparatus which concerns on Embodiment 3 of this invention. 本発明の実施の形態3に係る画像処理装置において腕の長手方向を示す直線を求める方法を説明する図The figure explaining the method of calculating | requiring the straight line which shows the longitudinal direction of an arm in the image processing apparatus which concerns on Embodiment 3 of this invention. 本発明の実施の形態4に係る画像処理装置の要部概略構成を示すブロック図FIG. 6 is a block diagram showing a schematic configuration of a main part of an image processing apparatus according to Embodiment 4 of the present invention. 本発明の実施の形態5に係る画像処理装置の要部概略構成を示すブロック図FIG. 6 is a block diagram showing a schematic configuration of a main part of an image processing apparatus according to Embodiment 5 of the present invention. 従来の血管抽出処理を説明するフローチャートFlowchart explaining conventional blood vessel extraction processing

符号の説明Explanation of symbols

100、800、1200、1500、1600 画像処理装置
101 近赤外光画像
102 暗領域抽出部
103 連続暗領域抽出部
104 特定領域抽出部
105 特定領域
401 最初の抜き出し領域
402 抜き出し領域の中心に位置する中心画素
403 抜き出し処理の走査線
404 抜き出し処理の走査範囲
501 第1のパターン領域
502 第2のパターン領域
802 演算領域算出部
803 暗領域抽出部
804 連続暗領域抽出部
1201 画像変換部
1601 強調表示部
1602 強調画像
100, 800, 1200, 1500, 1600 Image processing device 101 Near-infrared light image 102 Dark region extraction unit 103 Continuous dark region extraction unit 104 Specific region extraction unit 105 Specific region 401 First extraction region 402 Located at the center of the extraction region Center pixel 403 Extraction processing scanning line 404 Extraction processing scanning range 501 First pattern region 502 Second pattern region 802 Calculation region calculation unit 803 Dark region extraction unit 804 Continuous dark region extraction unit 1201 Image conversion unit 1601 Highlight display unit 1602 Enhanced image

Claims (25)

近赤外光を生体に照射し、反射光又は透過光の近赤外波長成分を撮像しデジタル化した近赤外光画像に対して、相対的に周辺画素よりも輝度値が小さい画素を暗画素として抽出し、各画素に第1の特徴量を付加した暗画素画像データを作成する暗領域抽出工程と、
前記暗領域抽出工程で作成された暗画素画像データから、予め設定した1つあるいは複数のマスクパターンに一致するように連続して分布する前記暗画素を連続暗領域として抽出し、各画素に第2の特徴量を書き込んだ連続暗領域画像データを作成する連続暗領域抽出工程と、
前記連続暗領域抽出工程で作成された連続暗領域画像データ内の複数の連続暗領域から、前記第2の特徴量が所定の値よりも大きい領域を前記生体の血管が存在する特定領域として抽出し、特定領域画像データを作成する特定領域抽出工程と、
を備える画像処理方法。
A near-infrared light image that is irradiated with near-infrared light and picks up the near-infrared wavelength component of reflected or transmitted light and digitizes it, darkens pixels that have relatively lower luminance values than the surrounding pixels. A dark region extracting step of creating dark pixel image data that is extracted as pixels and added with a first feature amount to each pixel;
From the dark pixel image data created in the dark region extraction step, the dark pixels that are continuously distributed so as to match one or a plurality of mask patterns set in advance are extracted as continuous dark regions. A continuous dark area extracting step of creating continuous dark area image data in which the feature amount of 2 is written;
From the plurality of continuous dark areas in the continuous dark area image data created in the continuous dark area extraction step, an area where the second feature amount is larger than a predetermined value is extracted as a specific area where a blood vessel of the living body exists. And a specific area extraction step of creating specific area image data,
An image processing method comprising:
請求項1に記載の画像処理方法であって、
前記暗領域抽出工程は、前記近赤外光画像に対して相対的に1画素ずつ位置をずらしながら所定範囲の領域を逐次抜き出していき、各位置で抜き出した領域における各画素の輝度値を基に、領域の中心に位置する中心画素が暗画素であるかどうかを評価する暗画素評価値を前記第1の特徴量として求め、求めた前記暗画素評価値を基に前記暗画素画像データを作成する画像処理方法。
The image processing method according to claim 1,
The dark region extracting step sequentially extracts a predetermined range of regions while shifting the position of each pixel relative to the near-infrared light image, and based on the luminance value of each pixel in the region extracted at each position. In addition, a dark pixel evaluation value for evaluating whether or not a central pixel located at the center of the region is a dark pixel is obtained as the first feature amount, and the dark pixel image data is obtained based on the obtained dark pixel evaluation value. Image processing method to create.
請求項2に記載の画像処理方法であって、
前記暗領域抽出工程は、抜き出した領域内の全画素の輝度値から中心画素の輝度値を減算した値を画素毎に求め、前記減算した後の全画素の値の総和を前記暗画素評価値とする画像処理方法。
The image processing method according to claim 2,
The dark region extraction step obtains, for each pixel, a value obtained by subtracting the luminance value of the central pixel from the luminance value of all pixels in the extracted region, and sums the values of all pixels after the subtraction An image processing method.
請求項2に記載の画像処理方法であって、
前記暗領域抽出工程は、前記中心画素の前記暗画素評価値が所定の閾値よりも大きくなる画素を前記暗画素とし、前記抜き出した所定の領域において、前記中心画素が暗画素である場合には、前記暗画素の前記暗画素評価値を所定値で除算した結果を前記暗画素の特徴量として付加し、暗画素以外の画素は全てゼロを特徴量として付加し、前記中心画素が暗画素ではない場合は、全ての画素にゼロを特徴量として付加することを特徴とする請求項2に記載の画像処理方法。
The image processing method according to claim 2,
In the dark region extraction step, a pixel in which the dark pixel evaluation value of the central pixel is larger than a predetermined threshold is set as the dark pixel, and in the extracted predetermined region, the central pixel is a dark pixel. The result obtained by dividing the dark pixel evaluation value of the dark pixel by a predetermined value is added as a feature amount of the dark pixel, all pixels other than the dark pixel are added as a feature amount, and the center pixel is a dark pixel. 3. The image processing method according to claim 2, wherein zero is added as a feature amount to all pixels when there is no image.
請求項1に記載の画像処理方法であって、
前記連続暗領域抽出工程は、前記暗画素画像データに対して、前記マスクパターンを重ね合わせる位置を相対的に1画素ずつずらしながら、各位置における暗画素の連続性を評価する連続評価値を逐次求め、前記連続評価値を基に連続暗領域を抽出していき、前記連続評価値と前記マスクパターンの位置情報を基に該当する暗画素に前記連続評価値を前記第2の特徴量として書き込んで連続暗領域画像データを作成する画像処理方法。
The image processing method according to claim 1,
In the continuous dark region extraction step, successive evaluation values for evaluating the continuity of dark pixels at each position are sequentially shifted while the position where the mask pattern is superimposed is relatively shifted by one pixel with respect to the dark pixel image data. Obtaining and extracting a continuous dark region based on the continuous evaluation value, and writing the continuous evaluation value as the second feature amount in a corresponding dark pixel based on the continuous evaluation value and the position information of the mask pattern An image processing method for creating continuous dark area image data by using the above method.
請求項5に記載の画像処理方法であって、
前記連続暗領域抽出工程は、前記各マスクパターンにそれぞれ異なる重み値を持たせておき、各マスクパターン毎に求める連続評価値に重み付けを行う画像処理装置。
The image processing method according to claim 5,
The continuous dark region extracting step is an image processing apparatus that assigns a different weight value to each mask pattern and weights a continuous evaluation value obtained for each mask pattern.
請求項5に記載の画像処理方法であって、
前記連続暗領域抽出工程は、前記連続暗領域画像データの作成において、前記マスクパターンに一致する位置に対応する前記連続暗領域画像データ上の画素位置に、前記連続評価値を所定値で除算した結果を前記第2の特徴量として書き込む処理を行い、既に値が書き込まれていた場合は、書き込む値が大きい値の場合のみ前記第2の特徴量として書き込みを行う画像処理方法。
The image processing method according to claim 5,
In the continuous dark region extraction step, the continuous evaluation value is divided by a predetermined value at a pixel position on the continuous dark region image data corresponding to a position matching the mask pattern in the generation of the continuous dark region image data. An image processing method in which a result is written as the second feature amount, and if a value has already been written, writing is performed as the second feature amount only when the value to be written is a large value.
請求項5に記載の画像処理方法であって、
前記連続暗領域抽出工程は、前記連続暗領域画像データの作成において、前記連続評価値の中で最大の連続評価値を持つ前記連続暗領域と前記マスクパターンの組合せを調べ、該当する暗画素のみに前記連続評価値を前記第2の特徴量として書き込みを行う画像処理方法。
The image processing method according to claim 5,
In the continuous dark region extraction step, in the creation of the continuous dark region image data, the combination of the continuous dark region having the maximum continuous evaluation value among the continuous evaluation values and the mask pattern is checked, and only the corresponding dark pixel is checked. An image processing method in which the continuous evaluation value is written as the second feature amount.
請求項1に記載の画像処理方法であって、
前記特定領域抽出工程は、前記連続暗領域画像データの各画素位置において、前記第2の特徴量が所定の閾値よりも大きくなっている画素を特定領域として抽出し、前記第2の特徴量を基に特定領域画像データを作成する画像処理方法。
The image processing method according to claim 1,
The specific region extracting step extracts, as a specific region, a pixel having the second feature amount larger than a predetermined threshold at each pixel position of the continuous dark region image data, and the second feature amount is extracted. An image processing method for creating specific area image data based on the image data.
請求項9に記載の画像処理方法であって、
前記特定領域抽出工程は、前記所定の閾値として、前記連続暗領域画像データから前記特定領域として抽出される領域の画素数が所定の画素数以下になるような値を算出し、その値を設定する画像処理方法。
The image processing method according to claim 9, comprising:
The specific area extracting step calculates, as the predetermined threshold, a value such that the number of pixels extracted as the specific area from the continuous dark area image data is equal to or less than a predetermined number of pixels, and sets the value Image processing method.
請求項9に記載の画像処理方法であって、
前記特定領域抽出工程は、前記特定領域画像データの作成を行った後で、連続暗領域の面積値あるいは縦横の幅比に応じて重み値を算出した各画素に重み付けを行い、前記重み付けされた値が所定の閾値よりも大きくなっている画素領域のみ特定領域として再度抽出する画像処理方法。
The image processing method according to claim 9, comprising:
In the specific area extraction step, after the generation of the specific area image data, weighting is performed on each pixel for which a weight value is calculated according to an area value of a continuous dark area or a vertical / horizontal width ratio. An image processing method in which only a pixel area whose value is larger than a predetermined threshold is extracted again as a specific area.
請求項1に記載の画像処理方法であって、
前記暗領域抽出工程の前に前記近赤外光画像から前記生体以外の背景領域を除いた演算領域画像を抽出する演算領域算出工程を備え、前記暗領域抽出工程と前記連続暗領域抽出工程では前記演算領域画像に基づいて処理を行う画像処理方法。
The image processing method according to claim 1,
Before the dark region extraction step, it comprises a calculation region calculation step of extracting a calculation region image excluding the background region other than the living body from the near-infrared light image, and in the dark region extraction step and the continuous dark region extraction step, An image processing method for performing processing based on the calculation area image.
請求項12に記載の画像処理方法であって、
前記演算領域算出工程は、前記近赤外光画像の各画素の輝度値を所定の閾値と比較して演算領域を抽出し、前記演算領域画像を生成する画像処理方法。
The image processing method according to claim 12,
The calculation region calculation step is an image processing method for extracting a calculation region by comparing a luminance value of each pixel of the near-infrared light image with a predetermined threshold value and generating the calculation region image.
請求項13に記載の画像処理方法であって、
前記演算領域算出工程は、前記所定の閾値として、前記近赤外光画像から抽出される画素数が所定の画素数以上になるような値に設定する画像処理方法。
The image processing method according to claim 13,
The calculation region calculation step is an image processing method in which the predetermined threshold is set to a value such that the number of pixels extracted from the near-infrared light image is equal to or greater than a predetermined number of pixels.
請求項13に記載の画像処理方法であって、
前記演算領域算出工程は、前記所定の閾値と比較し、前記演算領域の候補となる画素が集合した領域が複数個ある場合、最大の画素数からなる領域を前記演算領域画像とする画像処理方法。
The image processing method according to claim 13,
In the calculation area calculation step, when there are a plurality of areas in which pixels that are candidates for the calculation area are collected, the image processing method uses the area having the maximum number of pixels as the calculation area image. .
請求項13に記載の画像処理方法であって、
前記演算領域算出工程は、前記抽出した演算領域に対し、演算領域の大きさを縮小させる修正を行う画像処理方法。
The image processing method according to claim 13,
The calculation area calculation step is an image processing method for performing a correction to reduce the size of the calculation area with respect to the extracted calculation area.
請求項1に記載の画像処理方法であって、
前記暗領域抽出工程の前に前記近赤外光画像の補正を行う画像変換工程を備え、前記近赤外光画像内の生体領域の大きさが一定の割合になるように前記近赤外光画像のサイズを拡大又は縮小させる補正を行う画像処理方法。
The image processing method according to claim 1,
An image conversion step for correcting the near-infrared light image before the dark region extraction step, and the near-infrared light so that the size of the living body region in the near-infrared light image is a constant ratio An image processing method for performing correction for enlarging or reducing the size of an image.
請求項1に記載の画像処理方法であって、
前記暗領域抽出工程の前に前記近赤外光画像の補正を行う画像変換工程を備え、前記近赤外光画像内の生体領域の方向が所定の方向に向くように前記近赤外光画像を回転させる補正を行う画像処理方法。
The image processing method according to claim 1,
An image conversion step for correcting the near-infrared light image before the dark region extraction step, and the near-infrared light image so that a direction of a living body region in the near-infrared light image is oriented in a predetermined direction. Image processing method for performing correction to rotate the image.
近赤外光を生体に照射し、反射光または透過光の近赤外波長成分を撮像しデジタル化した近赤外光画像に対して、相対的に周辺画素よりも輝度値が小さい画素を暗画素として抽出し、各画素に第1の特徴量を付加した暗画素画像データを作成する暗領域抽出部と、
前記暗画素画像データから、予め設定した一つあるいは複数のマスクパターンに一致するように連続して分布する前記暗画素を連続暗領域として抽出し、各画素に第2の特徴量を書き込んだ連続暗領域画像データを作成する連続暗領域抽出部と、
前記連続暗領域画像データ内の複数の連続暗領域から、前記第2の特徴量が所定の値よりも大きい領域を前記生体の血管が存在する特定領域として抽出し、特定領域画像データを作成する特定領域抽出部と、
を備える画像処理装置。
A near-infrared light image that is irradiated with near-infrared light and picks up the near-infrared wavelength component of reflected or transmitted light and digitizes it, darkens pixels that have relatively lower luminance values than the surrounding pixels. A dark area extraction unit that extracts dark pixel image data that is extracted as pixels and adds a first feature amount to each pixel;
From the dark pixel image data, the dark pixels continuously distributed so as to match one or a plurality of mask patterns set in advance are extracted as continuous dark regions, and a second feature amount is written to each pixel. A continuous dark area extraction unit for creating dark area image data;
An area having the second feature amount larger than a predetermined value is extracted as a specific area where the blood vessels of the living body are present from a plurality of continuous dark areas in the continuous dark area image data, and specific area image data is generated. A specific area extraction unit;
An image processing apparatus comprising:
請求項19に記載の画像処理装置であって、
前記近赤外光画像から前記生体以外の背景領域を除いた演算領域画像を抽出する演算領域算出部を備え、
前記暗領域抽出部と前記連続暗領域抽出部は、前記演算領域画像に基づいて処理を行う画像処理装置。
The image processing apparatus according to claim 19,
A calculation area calculation unit that extracts a calculation area image excluding a background area other than the living body from the near-infrared light image,
The dark region extraction unit and the continuous dark region extraction unit are image processing devices that perform processing based on the calculation region image.
請求項19に記載の画像処理装置であって、
前記近赤外光画像内の生体領域の大きさが一定の割合となり、かつ方向が所定の方向に向くように前記近赤外光画像の補正を行う画像変換部を備える画像処理装置。
The image processing apparatus according to claim 19,
An image processing apparatus comprising: an image conversion unit that corrects the near-infrared light image so that a size of a living body region in the near-infrared light image is a constant ratio and a direction is in a predetermined direction.
請求項19に記載の画像処理装置であって、
前記暗領域抽出部は、前記近赤外光画像に対して相対的に1画素ずつ位置をずらしながら所定範囲の領域を逐次抜き出していき、各位置で抜き出した領域における各画素の輝度値を基に、領域の中心に位置する中心画素が暗画素であるかどうかを評価する暗画素評価値を前記第1の特徴量として求め、求めた前記暗画素評価値を基に前記暗画素画像データを作成する画像処理装置。
The image processing apparatus according to claim 19,
The dark region extraction unit sequentially extracts a predetermined range of regions while shifting the position by one pixel relative to the near-infrared light image, and based on the luminance value of each pixel in the region extracted at each position. In addition, a dark pixel evaluation value for evaluating whether or not a central pixel located at the center of the region is a dark pixel is obtained as the first feature amount, and the dark pixel image data is obtained based on the obtained dark pixel evaluation value. An image processing device to be created.
請求項19に記載の画像処理装置であって、
前記連続暗領域抽出部は、前記暗画素画像データに対して、前記マスクパターンを重ね合わせる位置を相対的に1画素ずつずらしながら、各位置における暗画素の連続性を評価する連続評価値を逐次求め、前記連続評価値を基に連続暗領域を抽出していき、抽出した前記連続評価値と前記マスクパターンの位置情報を基に該当する暗画素に前記連続評価値を前記第2の特徴量として書き込んで連続暗領域画像データを作成する画像処理装置。
The image processing apparatus according to claim 19,
The continuous dark region extraction unit sequentially shifts the evaluation value for evaluating the continuity of dark pixels at each position while relatively shifting the mask pattern overlapping position with respect to the dark pixel image data by one pixel at a time. A continuous dark region is extracted based on the continuous evaluation value, and the continuous feature value is extracted from the extracted continuous evaluation value and the position information of the mask pattern. An image processing apparatus for creating continuous dark area image data by writing as
請求項19に記載の画像処理装置であって、
前記特定領域抽出部は、前記連続暗領域画像データの各画素位置において、前記第2の特徴量が所定の閾値よりも大きくなっている画素を特定領域として抽出し、前記第2の特徴量を基に前記特定領域画像データを作成する画像処理装置。
The image processing apparatus according to claim 19,
The specific area extraction unit extracts, as a specific area, a pixel in which the second feature amount is larger than a predetermined threshold at each pixel position of the continuous dark region image data, and extracts the second feature amount. An image processing apparatus for creating the specific area image data based on the image data.
請求項19に記載の画像処理装置であって、
前記特定領域画像データを用い、前記第2の特徴量に応じて前記近赤外光画像における前記特定領域を強調して表示する強調表示部を備える画像処理装置。
The image processing apparatus according to claim 19,
An image processing apparatus comprising: an emphasis display unit that uses the specific area image data and emphasizes and displays the specific area in the near-infrared light image according to the second feature amount.
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