JP5160343B2 - 撮像システム及び内視鏡システム - Google Patents

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Description

本発明は、撮像システム及び内視鏡システムに関し、特に、被写体における所定の領域と該所定の領域以外の領域とを判別可能な撮像システム及び内視鏡システムに関するものである。
被検体内部における被写体の像を取得するとともに、該被写体の像に応じた画像を生成可能な内視鏡装置は、医療分野等において従来広く用いられている。特に、医療分野における内視鏡装置は、術者が生体内の検査及び観察等の処置を行うという用途において主に用いられている。
医療分野における内視鏡装置を用いた観察として一般的に知られているものとしては、例えば、白色光を生体内の被写体に照射し、肉眼による観察と略同様の被写体の像としての白色光画像を取得する白色光観察の他に、特定の波長帯域を有する励起光及び参照光を生体内の被写体に照射し、該励起光に応じて被写体から発せられる自家蛍光の像としての蛍光画像と、該参照光が被写体において反射した反射光の像としての参照光画像とを取得する自家蛍光観察がある。このような自家蛍光観察を行うことが可能な装置としては、例えば、特許文献１に記載の内視鏡画像取得装置がある。
一方、白色光画像による視認性の乏しい病変を発見しやすくする目的において、蛍光画像及び参照光画像から得られる生体情報を白色光画像に重畳した重畳画像を出力可能な内視鏡装置も近年提案されている。
さらに、このような重畳画像を用いた観察においては、例えば、蛍光画像の階調値に対する参照光画像の階調値の比を算出し、算出結果に対して閾値処理を施すことにより病変が存在する領域の情報を取得した後、該情報を白色光画像に重畳する、という手法が提案されている。
特開２００１−２２４５４９号公報
一般的に、蛍光画像を生成する際の基となる自家蛍光の受光量は、病変の存在の有無に加え、例えば、粘膜の伸展の度合い等の観察条件によっても変動する。
特に、粘膜下層から発せられる自家蛍光の強度を捉えることを主眼としている自家蛍光観察においては、他の条件が同一であっても、粘膜の伸展が大きくなるにつれて粘膜上皮及び粘膜固有層の厚みが減少するため、蛍光画像を生成する際の基となる自家蛍光の受光量が相対的に増加する一方、粘膜の伸展が小さくなるにつれて粘膜上皮及び粘膜固有層の厚みが増加するため、蛍光画像を生成する際の基となる自家蛍光の受光量が相対的に減少する、という現象が生じ得る。
これに対し、前述した手法によれば、蛍光画像を生成する際の基となる自家蛍光の受光量が粘膜の伸展度合い等の観察条件に応じて変動し得る、という点を考慮していないため、正常な領域を病変領域であるとする、または、病変領域を正常な領域であるとするような誤った判定に基づく情報が重畳されてしまう、という問題点が生じている。
そして、特許文献１においても、蛍光画像を生成する際の基となる自家蛍光の受光量が粘膜の伸展度合い等の観察条件に応じて変動し得る、という点について何ら言及されていないため、モニタ等に表示される蛍光画像を見た際に、正常な領域が病変領域であるように見える、または、病変領域が正常な領域であるように見えるというような誤認識を生じさせてしまう、という課題が生じている。
本発明は、前述した事情に鑑みてなされたものであり、自家蛍光を用いた観察において、観察条件に関わらず、病変が存在する領域を明示することが可能な撮像システム及び内視鏡システムを提供することを目的としている。
本発明における撮像システムは、第１の照明光及び第２の照明光を被写体に対して出射する光出射部と、前記第１の照明光に応じた前記被写体からの第１の戻り光、及び、前記第２の照明光に応じた前記被写体からの第２の戻り光を撮像し、夫々撮像信号として出力する撮像部と、前記撮像信号に基づき、前記第１の戻り光に応じた第１の画像、及び、前記第２の戻り光に応じた第２の画像を夫々生成する画像生成部と、前記第１の画像に応じた第１の微分値、及び、前記第２の画像に応じた第２の微分値を夫々算出する微分値算出部と、前記第１の微分値と前記第２の微分値とを用いて演算処理を行う演算部と、前記演算部の演算結果に対して閾値処理を施すことにより、前記被写体における所定の領域と該所定の領域以外の領域とを判別する領域判別部と、を有することを特徴とする。
本発明における内視鏡システムは、励起光及び参照光を生体組織に対して出射する光源装置と、前記励起光に応じて前記生体組織から発せられる蛍光、及び、前記参照光が前記生体組織において反射した反射光を撮像し、夫々撮像信号として出力する撮像素子を具備した内視鏡と、前記撮像信号に基づき、前記蛍光に応じた蛍光画像、及び、前記反射光に応じた参照光画像を夫々生成する画像生成部と、前記蛍光画像に応じた微分値としての蛍光微分値、及び、前記参照光画像に応じた微分値としての参照光微分値を夫々算出する微分値算出部と、前記蛍光微分値と前記参照光微分値とを用いて演算処理を行う演算部と、前記演算部の演算結果に対して閾値処理を施すことにより、前記生体組織における異常領域と正常領域とを判別する領域判別部と、を有することを特徴とする。
本発明における撮像システム及び内視鏡システムによると、自家蛍光を用いた観察において、観察条件に関わらず、病変が存在する領域を明示することが可能である。
以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。
図１から図９は、本発明の第１の実施形態に係るものである。図１は、本実施形態に係る内視鏡システムの要部の構成の一例を示す図である。図２は、図１の光源装置に設けられた回転フィルタの構成の一例を示す図である。図３は、図２の回転フィルタに設けられた、白色光フィルタ及び励起光フィルタの分光特性の一例を示す図である。図４は、図２の回転フィルタに設けられた、参照光フィルタの分光特性の一例を示す図である。図５は、図１のプロセッサにより生成される蛍光微分値の一例を示す図である。図６は、図１のプロセッサにより生成される参照光微分値の一例を示す図である。図７は、図５の蛍光微分値及び図６の参照光微分値を用いて生成される判定対象画像の一例を示す図である。図８は、図１のプロセッサにより生成される２次元散布データの一例を示す図である。図９は、図８の２次元散布データに基づく判別結果の一例を示す図である。
本実施形態の撮像システムとしての内視鏡システム１は、図１に示すように、生体内に挿入可能であり、該生体内に存在する生体組織等の被写体の像を撮像するとともに、該生体組織の像を撮像信号として出力する内視鏡２と、内視鏡２に挿通されたライトガイド６を介し、被写体を照明するための照明光を内視鏡２に供給する光源装置３と、内視鏡２から出力される撮像信号に応じた信号処理を行い、該信号処理を行った後の撮像信号を映像信号として出力するプロセッサ４と、プロセッサ４から出力される映像信号に基づき、内視鏡２が撮像した被写体の像を画像表示するモニタ５とを要部として有して構成されている。
内視鏡２は、光源装置３から供給され、ライトガイド６により伝送された照明光を出射する照明光学系２１と、照明光学系２１から出射される照明光により照明された被写体の像を結像する対物光学系２２と、対物光学系２２の結像位置に配置されたＣＣＤ（電荷結合素子）２３と、ＣＣＤ２３の前段に配置された励起光カットフィルタ２３ａと、内視鏡システム１における観察モードの切り替えを行うモード切替指示スイッチ２４と、を有して構成されている。
撮像部としてのＣＣＤ２３は、自身の撮像面に原色モザイクフィルタまたは補色モザイクフィルタを具備して構成されている。
励起光カットフィルタ２３ａは、後述の励起光の波長帯域の透過率が略０になるように設定された光学素子として構成されている。
モード切替指示スイッチ２４は、術者等の走査に応じ、内視鏡システム１における観察モードを白色光観察モードまたは蛍光観察モードのいずれかに切り替えるための指示信号を出力する。なお、白色光観察モード及び蛍光観察モードの詳細については、後述するものとする。
光出射部としての光源装置３は、ランプ３１と、ランプ３１が発した白色光の熱線を遮断する熱線カットフィルタ３２と、絞り装置３３と、絞り装置３３を通過した白色光を内視鏡システム１の観察モードに応じた照明光とする回転フィルタ３４と、回転フィルタ３４を通過した照明光を集光してライトガイド６へ出射する集光光学系３５と、回転フィルタ３４を回転駆動させる回転フィルタモータ３６と、回転フィルタ制御回路３７と、を有している。
ランプ３１は、白色光を発することが可能な光源である、例えばキセノンランプ等により構成されている。
絞り装置３３は、プロセッサ４から出力される絞り制御信号に基づき、熱線カットフィルタ３２を通過した照明光の光量を調整する。
回転フィルタ３４は、図２に示すように、中心を回転軸とした円板状に構成されている。また、回転フィルタ３４は、図２に示すように、各々が外周側の周方向に沿って設けられた、白色光フィルタ３４Ａと、励起光フィルタ３４Ｂと、参照光フィルタ３４Ｃと、を有して構成されている。
白色光フィルタ３４Ａは、赤色、緑色及び青色の波長帯域の光を透過させるように形成されている。具体的には、白色光フィルタ３４Ａは、例えば図３に示すように、４００ｎｍ以上かつ７００ｎｍ以下の波長帯域の光を透過させるように形成されている。すなわち、ランプ３１から発せられた光は、白色光フィルタ３４Ａを通過することにより、４００ｎｍ以上かつ７００ｎｍ以下の波長帯域を具備する白色光となる。
励起光フィルタ３４Ｂは、生体への照射により蛍光を発生させることが可能な励起波長を具備し、かつ、白色光フィルタ３４Ａの透過帯域と重複しない波長帯域の光を透過させるように形成されている。具体的には、励起光フィルタ３４Ｂは、例えば図３に示すように、３６０ｎｍ以上かつ４００ｎｍ未満の波長帯域の光を透過させるように形成されている。すなわち、ランプ３１から発せられた光は、励起光フィルタ３４Ｂを通過することにより、３６０ｎｍ以上かつ４００ｎｍ未満の波長帯域を具備する励起光となる。
参照光フィルタ３４Ｃは、生体から発せられる蛍光と略同一の波長帯域の光を透過させるように形成されている。具体的には、参照光フィルタ３４Ｃは、例えば図４に示すように、４１０ｎｍ以上かつ６５０ｎｍ以下の波長帯域の光を透過させるように形成されている。すなわち、ランプ３１から発せられた光は、参照光フィルタ３４Ｃを通過することにより、４１０ｎｍ以上かつ６５０ｎｍ以下の波長帯域を具備する参照光となる。
回転フィルタ制御回路３７は、プロセッサ４から出力される観察モード切替信号に基づいて回転フィルタモータ３６の回転駆動を制御するとともに、回転フィルタ３４の回転に同期した同期信号をプロセッサ４に対して出力する。
そして、光源装置３の各部が前述したような構成を有することにより、白色光フィルタ３４Ａを経た白色光、励起光フィルタ３４Ｂを経た励起光、及び、参照光フィルタ３４Ｃを経た参照光は、面順次な照明光として、集光光学系３５により各々集光された後、ライトガイド６へ出射される。
プロセッサ４は、図１に示すように、ＣＣＤ２３を駆動するＣＣＤドライバ４１と、ＣＣＤ２３から出力される撮像信号を増幅するアンプ４２と、アンプ４２から出力される撮像信号に対して相関２重サンプリング等の処理を施すプロセス回路４３と、プロセス回路４３から出力される撮像信号をデジタルの画像信号に変換するＡ／Ｄコンバータ４４と、を有している。なお、ＣＣＤドライバ４１、アンプ４２、プロセス回路４３及びＡ／Ｄコンバータ４４は、タイミングジェネレータ５３からのタイミング信号に応じて動作するものとする。また、本実施形態における画像生成部は、アンプ４２、プロセス回路４３及びＡ／Ｄコンバータ４４を具備してなるものとする。
また、プロセッサ４は、図１に示すように、セレクタ４５と、微分値算出部としての微分回路４６と、メモリ４７ａ及び４７ｂと、演算部としての演算回路４８と、領域判別部としての領域判定回路４９と、を有している。
さらに、プロセッサ４は、図１に示すように、ホワイトバランス回路５０と、画像処理部としての画像処理回路５１と、Ｄ／Ａコンバータ５２と、動作タイミングを示すタイミング信号を生成及び出力するタイミングジェネレータ５３と、観察モードが切り替えられたことを示す観察モード切替信号を生成及び出力するモード切替回路５４と、調光制御パラメータ切替回路５５と、調光回路５６と、を有している。
セレクタ４５は、タイミング信号の入力タイミングに基づき、被写体へ白色光が出射されたタイミングに応じて自身に入力される画像信号としての、白色光画像信号をホワイトバランス回路５０へ出力する。また、セレクタ４５は、タイミング信号の入力タイミングに基づき、被写体へ励起光が出射されたタイミングに応じて自身に入力される画像信号としての、蛍光画像信号を微分回路４６へ出力する。さらに、セレクタ４５は、タイミング信号の入力タイミングに基づき、被写体へ参照光が出射されたタイミングに応じて自身に入力される画像信号としての、参照光画像信号を微分回路４６へ出力する。
微分回路４６は、セレクタ４５からの蛍光画像信号に基づき、隣接する画素間の微分値の絶対値としての、蛍光微分値を算出する。そして、微分回路４６は、算出した蛍光微分値により、メモリ４７ａの記憶内容を更新する。
一方、微分回路４６は、セレクタ４５からの参照光画像信号に基づき、隣接する画素間の微分値の絶対値としての、参照光微分値を算出する。そして、微分回路４６は、算出した参照光微分値により、メモリ４７ｂの記憶内容を更新する。
演算回路４８は、メモリ４７ａ及び４７ｂの両メモリの記憶内容が更新されたタイミングにおいて、メモリ４７ａに記憶されている蛍光微分値と、メモリ４７ｂに記憶されている参照光微分値とを同時に読み出す。そして、演算回路４８は、蛍光微分値から参照光微分値を除することにより得られる除算値、または、蛍光微分値から参照光微分値を減ずることにより得られる減算値としての、判定対象画像を生成して領域判定回路４９へ出力する。
領域判定回路４９は、入力される判定対象画像の各画素に対して閾値処理を施すことにより、該判定対象画像における正常領域と異常領域とを判別する。そして、領域判定回路４９は、前記判定対象画像のうち、異常領域と判定された画素に係る画素情報を画像処理回路５１へ出力する。
ホワイトバランス回路５０は、タイミング信号の入力タイミングに応じ、セレクタ４５からの白色光画像信号に対してホワイトバランス処理を施し、該ホワイトバランス処理後の白色光画像を画像処理回路５１へ出力する。
画像処理回路５１は、タイミング信号の入力タイミングに応じ、ホワイトバランス回路５０から出力される白色光画像の各画素のうち、領域判定回路４９から出力される画素情報に相当する画素を視認可能とするための画像処理として、該画素の色調を所定の色に変換する色変換処理を行う。そして、画像処理回路５１は、前記色変換処理後の白色光画像をＤ／Ａコンバータ５２へ出力する。なお、画像処理回路５１は、領域判定回路４９から画素情報が出力されない場合においては、前記色変換処理を行わないものとする。
Ｄ／Ａコンバータ５２は、タイミング信号の入力タイミングに応じ、画像処理回路５１から出力される白色光画像をアナログの映像信号に変換して出力する。
タイミングジェネレータ５３は、光源装置３からの同期信号に基づいてタイミング信号を生成した後、該タイミング信号を、ＣＣＤドライバ４１、アンプ４２、プロセス回路４３、Ａ／Ｄコンバータ４４、セレクタ４５、ホワイトバランス回路５０、画像処理回路５１、及び、Ｄ／Ａコンバータ５２へ夫々出力する。
モード切替回路５４は、モード切替指示スイッチ２４からの指示信号に基づいて観察モード切替信号を生成した後、該観察モード切替信号を、回転フィルタ制御回路３７及び調光制御パラメータ切替回路へ出力する。
調光制御パラメータ切替回路５５は、モード切替回路５４から出力される観察モード切替信号に基づいて内視鏡システム１の観察モードを検知し、該検知結果に基づいた調光制御パラメータを調光回路５６に対して出力する。
調光回路５６は、プロセス回路４３から出力された画像信号と、調光制御パラメータ切替回路５５から出力された調光制御パラメータとに基づき、内視鏡２により撮像される被写体の像がモニタ５に画像として表示される際の、該画像の明るさを増幅及び調整するための制御等を絞り装置３３に対して行う。
次に、本実施形態の内視鏡システム１の作用について説明を行う。
まず、術者等は、図１に示すような状態として、内視鏡２を光源装置３及びプロセッサ４に接続するとともに、各部の電源を投入することにより、内視鏡システム１を初期状態とする。なお、前述した初期状態において、内視鏡システム１は、白色光観察モードとして設定されているものであるとする。
モード切替回路５４は、白色光観察モードである旨を通知するための観察モード切替信号を回転フィルタ制御回路３７に対して出力する。
回転フィルタ制御回路３７は、入力される観察モード切替信号に基づき、白色光観察モードであることを検知すると、ランプ３１から出射される光が白色光フィルタ３４Ａのみを通過するように、回転フィルタモータ３６に対して制御を行う。また、回転フィルタ制御回路３７は、白色光観察モードにおいて、回転フィルタ３４が停止していることを示すための同期信号をタイミングジェネレータ５３へ出力する。
回転フィルタモータ３６は、回転フィルタ制御回路３７の制御に基づき、白色光フィルタ３４Ａのみがランプ３１の光路上に介挿されるように、回転フィルタ３４の位置を合わせる。
これにより、光源装置３は、白色光観察モードにおける照明光としての白色光をライトガイド６へ供給する。
ライトガイド６へ供給された白色光は、照明光学系２１を経た後、生体組織等の被写体を照明する。
前記白色光の反射光は、対物光学系２２及び励起光カットフィルタ２３ａを経て結像され、ＣＣＤ２３により撮像された後、撮像信号としてプロセッサ４へ出力される。
ＣＣＤ２３から出力された撮像信号は、アンプ４２により増幅され、プロセス回路４３により相関２重サンプリング及びノイズ除去等が施され、Ａ／Ｄコンバータ４４によりデジタルの画像信号に変換された後、セレクタ４５へ出力される。
一方、タイミングジェネレータ５３は、回転フィルタ制御回路３７から出力される同期信号に基づき、白色光観察モードにおいては、所定の信号レベルのタイミング信号を出力し続ける。これにより、前記所定の信号レベルのタイミング信号がセレクタ４５に入力され続ける。
セレクタ４５は、前記所定の信号レベルのタイミング信号に基づき、Ａ／Ｄコンバータ４４から出力される画像信号を順次ホワイトバランス回路５０へ出力する。
セレクタ４５から出力された画像信号は、ホワイトバランス回路５０によりホワイトバランス処理が施され、画像処理回路５１をスルーした後、Ｄ／Ａコンバータ５２により映像信号に変換されつつモニタ５へ出力される。
白色光観察モードにおいて以上に述べた動作が行われることにより、モニタ５には、白色光観察における被写体の像として、肉眼による観察と略同等の色調を呈する被写体の像が画像表示される。
その後、モード切替指示スイッチ２４が操作されることにより、内視鏡システム１の観察モードを白色光観察モードから蛍光観察モードへと切り替えるための指示信号が出力されると、
モード切替回路５４は、回転フィルタ制御回路３７と、調光制御パラメータ切替回路５５とに対し、観察モードが白色光観察モードから蛍光観察モードに切り替わった旨を通知するための、観察モード切替信号を出力する。
回転フィルタ制御回路３７は、入力される観察モード切替信号に基づき、蛍光観察モードであることを検知すると、ランプ３１から出射される光が回転フィルタ３４の各フィルタを順次通過するように、回転フィルタモータ３６に対して制御を行う。また、回転フィルタ制御回路３７は、蛍光観察モードにおいて、回転フィルタ３４の回転に同期した同期信号をタイミングジェネレータ５３へ出力する。
回転フィルタモータ３６は、回転フィルタ制御回路３７の制御に基づき、白色光フィルタ３４Ａ、励起光フィルタ３４Ｂ及び参照光フィルタ３４Ｃがランプ３１の光路上に順次介挿されるように、所定の回転数により回転フィルタ３４を回転させる。
これにより、光源装置３は、蛍光観察モードにおける照明光として、白色光、励起光及び参照光からなる面順次光をライトガイド６へ供給する。
ライトガイド６へ供給された面順次光は、照明光学系２１を経た後、生体組織等の被写体を照明する。
前記面順次光における白色光及び参照光の反射光は、対物光学系２２及び励起光カットフィルタ２３ａを経て結像され、ＣＣＤ２３により撮像された後、撮像信号としてプロセッサ４へ夫々出力される。
一方、前記面順次光における励起光により被写体が励起され、該被写体から蛍光が発せられる。そして、被写体から発せられた蛍光は、対物光学系２２及び励起光カットフィルタ２３ａを経て結像され、ＣＣＤ２３により撮像された後、撮像信号としてプロセッサ４へ出力される。
ＣＣＤ２３から出力された各撮像信号は、アンプ４２により増幅され、プロセス回路４３により相関２重サンプリング及びノイズ除去等が施され、Ａ／Ｄコンバータ４４によりデジタルの画像信号に変換された後、セレクタ４５へ出力される。
一方、タイミングジェネレータ５３は、回転フィルタ制御回路３７から出力される同期信号に基づき、蛍光観察モードにおいては、動作タイミングを示すタイミング信号を出力する。
セレクタ４５は、タイミング信号の入力タイミングに基づき、Ａ／Ｄコンバータ４４から出力される画像信号のうち、被写体へ白色光が出射されたタイミングに応じて自身に入力される画像信号としての、白色光画像信号をホワイトバランス回路５０へ出力する。また、セレクタ４５は、タイミング信号の入力タイミングに基づき、被写体へ励起光が出射されたタイミングに応じて自身に入力される画像信号としての、蛍光画像信号を微分回路４６へ出力する。さらに、セレクタ４５は、タイミング信号の入力タイミングに基づき、被写体へ参照光が出射されたタイミングに応じて自身に入力される画像信号としての、参照光画像信号を微分回路４６へ出力する。
ホワイトバランス回路５０は、タイミング信号の入力タイミングに応じ、セレクタ４５からの白色光画像信号に対してホワイトバランス処理を施し、該ホワイトバランス処理後の白色光画像を画像処理回路５１へ出力する。
微分回路４６は、入力される蛍光画像信号に応じた蛍光画像において、隣接する画素間の微分値の絶対値を算出することにより、例えば図５に示すような蛍光微分値を算出する。そして、微分回路４６は、算出した蛍光微分値をメモリ４７ａに格納する。また、微分回路４６は、入力される参照光画像信号に応じた参照光画像において、隣接する画素間の微分値の絶対値を算出することにより、例えば図６に示すような参照光微分値を算出する。そして、微分回路４６は、算出した参照光微分値をメモリ４７ｂに格納する。
演算回路４８は、メモリ４７ａ及び４７ｂの両メモリの記憶内容が更新されたタイミングにおいて、メモリ４７ａに記憶されている蛍光微分値と、メモリ４７ｂに記憶されている参照光微分値とを同時に読み出す。そして、演算回路４８は、蛍光微分値から参照光微分値を除することにより得られる除算値、または、蛍光微分値から参照光微分値を減ずることにより得られる減算値としての、例えば図７に示すような、判定対象画像を生成して領域判定回路４９へ出力する。
ところで、前述の蛍光微分値及び参照光微分値は、階調値の変化がある境界部でのみ有限の値を具備するため、粘膜の伸展による階調値の総量の変化に対する影響が少ない。そして、本実施形態によれば、蛍光微分値と参照光微分値との間において除算または減算を行うことにより、内視鏡２の先端面までの距離、及び、生体組織と内視鏡２の先端面とがなす角度により生じ得る影響を補正することができる。
そのため、演算回路４８において生成された、例えば図７として示す判定対象画像によれば、異常領域の境界部が抽出されることとなる。
領域判定回路４９は、入力される判定対象画像の各画素に対して閾値処理を施すことにより、該判定対象画像における正常領域と異常領域とを判別する。そして、領域判定回路４９は、前記判定対象画像のうち、異常領域と判定された画素に係る画素情報を画像処理回路５１へ出力する。
画像処理回路５１は、タイミング信号の入力タイミングに応じ、ホワイトバランス回路５０から出力される白色光画像の各画素のうち、領域判定回路４９から出力される画素情報に相当する画素の色調を所定の色に変換する色変換処理を行う。そして、画像処理回路５１は、前記色変換処理後の白色光画像をＤ／Ａコンバータ５２へ出力する。
Ｄ／Ａコンバータ５２は、タイミング信号の入力タイミングに応じ、画像処理回路５１から出力される白色光画像をアナログの映像信号に変換して出力する。
蛍光観察モードにおいて以上に述べた動作が行われることにより、モニタ５には、蛍光観察における被写体の像として、正常な領域が肉眼による観察と略同等の色調を呈し、かつ、病変が存在する領域の境界部が所定の色を呈する被写体の像が画像表示される。
以上に述べたように、本実施形態の内視鏡システム１によれば、自家蛍光を用いた観察において、観察条件に関わらず、病変が存在する領域を明示することができる。
なお、本実施形態のプロセッサ４によれば、蛍光観察において、領域判定回路４９から出力された画素情報をホワイトバランス回路５０から出力された白色光画像に重畳しつつモニタ５に出力する構成を具備するものに限らず、例えば、演算回路４８により生成された判定対象画像と、ホワイトバランス回路５０から出力された白色光画像とを並べてモニタ５に出力する構成を具備するものであっても良い。
また、本実施形態の演算回路４８は、判定対象画像を生成する際の処理として、前述した処理を行うものに限らず、暗部において発生するランダムノイズに相当する成分を事前に除去するための前処理をさらに行うものであっても良い。
具体的には、演算回路４８は、前述の前処理として、メモリ４７ａに記憶されている蛍光微分値と、メモリ４７ｂに記憶されている参照光微分値とを読み出した後、夫々の画像に対して閾値処理を行うものであっても良い。
そして、演算回路４８は、このような前処理を行った後の蛍光微分値及び参照光微分値を用いた演算を行うことにより、暗部において発生するランダムノイズに相当する成分が異常領域の境界部として抽出されないような判定対象画像を生成することができる。すなわち、演算回路４８において前述した閾値処理を行わせることにより、異常領域の抽出精度を向上させることができる。
また、本実施形態によれば、正常領域と異常領域との判別の際に、蛍光微分値から参照光微分値を除することにより得られる除算値、または、蛍光微分値から参照光微分値を減ずることにより得られる減算値を判定対象画像を用いるものに限らず、蛍光微分値及び参照光微分値の各画素における画素値をベクトルの成分として定義した情報を用いるものであっても良い。
この場合、演算回路４８は、蛍光微分値における一の画素位置の画素値と、参照光微分値における該一の画素位置の画素値とをベクトルの成分として定義する。その後、演算回路４８は、蛍光微分値における画素値｜ΔＴＦ｜の値を縦軸とし、かつ、参照光微分値における画素値｜ΔＴＲｅｆ｜の値を横軸とした平面上に、前記一の画素のベクトルの値をプロットする。
そして、演算回路４８は、蛍光微分値及び参照光微分値の各画素位置において、前述のベクトルの値を順次取得しつつ前記平面上にプロットしてゆくことにより、例えば図８に示すような２次元散布データを取得する。その後、演算回路４８は、前記２次元散布データを領域判定回路４９へ出力する。
一方、領域判定回路４９は、下記数式（１）及び（２）を用いつつ、演算回路４８から出力される２次元散布データに含まれる各ベクトルの値の大きさＴ及び位相Ｄを算出する。

Ｔ＝（｜ΔＴＦ｜２＋｜ΔＴＲｅｆ｜２）１／２ ・・・（１）
Ｄ＝ａｒｃｔａｎ（｜ΔＴＦ｜／｜ΔＴＲｅｆ｜） ・・・（２）

領域判定回路４９は、２次元散布データに含まれる各ベクトルの値のうち、大きさの閾値Ｔ０に満たないベクトルを、ノイズ成分の寄与が大きいものとみなしつつ、判別対象から除外する。また、領域判定回路４９は、判別対象から除外されていないベクトルの値のうち、位相の閾値Ｄ０に満たないベクトルを、正常領域、または、照明配光により生じた境界部に相当する画素であると判別する。さらに、領域判定回路４９は、判別対象から除外されていないベクトルの値のうち、位相の閾値Ｄ０以上となるベクトルを、異常領域に相当する画素であると判定する。そして、領域判定回路４９は、ここまでの一連の処理による判別結果として得られた、例えば図９に示すような情報を画素情報として画像処理回路５１へ出力する。なお、以降の処理については、既に述べたものと同様であるため、説明を省略する。
ここで、前述の大きさの閾値Ｔ０及び位相の閾値Ｄ０は、生体組織を対象として予め取得されたデータを統計的に解析することにより、病変領域とアーティファクトとの識別確率が最も高くなるように設定されることが望ましい。
また、前述したベクトルは、１種類の参照光微分値の画素値を用いた２次元のベクトルとして定義されているが、これに限らず、被写体に出射される参照光の数に対応した、各々異なる複数種類の参照光微分値の画素値を用いた３次元以上のベクトルとして定義されるものであっても良い。
以上に述べたように、正常領域と異常領域との判別の際に、蛍光微分値及び参照光微分値の各画素における画素値をベクトルの成分として定義した情報を用いることにより、該ベクトルの大きさからノイズ成分による寄与を除去しつつ、該ベクトルの位相から異常領域とそれ以外の領域とを分けることができるため、その結果、異常領域の抽出精度を向上させることができる。
なお、本実施形態は、以上に述べたような構成の撮像システムに対してのみ適用されるものに限らず、例えば、モノクロＣＣＤを有する内視鏡と、Ｒ（赤）光、Ｇ（緑）光及びＢ（青）光からなる面順次光と、白色光、参照光及び励起光からなる面順次光とを出射可能な光源装置と、を具備する構成の撮像システムに対して適用されるものであっても良い。また、本実施形態は、例えば、カラーＣＣＤを有する内視鏡と、Ｒ光、Ｇ光及びＢ光からなる面順次光と、Ｒ光、参照光及び励起光からなる面順次光とを出射可能な光源装置と、を具備する構成の撮像システムに対して適用されるものであっても良い。
本発明は、上述した各実施形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲内において種々の変更や応用が可能であることは勿論である。
本実施形態に係る内視鏡システムの要部の構成の一例を示す図。 図１の光源装置に設けられた回転フィルタの構成の一例を示す図。 図２の回転フィルタに設けられた、白色光フィルタ及び励起光フィルタの分光特性の一例を示す図。 図２の回転フィルタに設けられた、参照光フィルタの分光特性の一例を示す図。 図１のプロセッサにより生成される蛍光微分値の一例を示す図。 図１のプロセッサにより生成される参照光微分値の一例を示す図。 図５の蛍光微分値及び図６の参照光微分値を用いて生成される判定対象画像の一例を示す図。 図１のプロセッサにより生成される２次元散布データの一例を示す図。 図８の２次元散布データに基づく判別結果の一例を示す図。
符号の説明
１ 内視鏡システム
２ 内視鏡
３ 光源装置
４ プロセッサ
５ モニタ
３４ 回転フィルタ
３４Ａ 白色光フィルタ
３４Ｂ 励起光フィルタ
３４Ｃ 参照光フィルタ
４５ セレクタ
４６ 微分回路
４７ａ，４７ｂ メモリ
４８ 演算回路
４９ 領域判定回路

Claims (9)

  1. 第１の照明光及び第２の照明光を被写体に対して出射する光出射部と、
    前記第１の照明光に応じた前記被写体からの第１の戻り光、及び、前記第２の照明光に応じた前記被写体からの第２の戻り光を撮像し、夫々撮像信号として出力する撮像部と、
    前記撮像信号に基づき、前記第１の戻り光に応じた第１の画像、及び、前記第２の戻り光に応じた第２の画像を夫々生成する画像生成部と、
    前記第１の画像に応じた第１の微分値、及び、前記第２の画像に応じた第２の微分値を夫々算出する微分値算出部と、
    前記第１の微分値と前記第２の微分値とを用いて演算処理を行う演算部と、
    前記演算部の演算結果に対して閾値処理を施すことにより、前記被写体における所定の領域と該所定の領域以外の領域とを判別する領域判別部と、
    を有することを特徴とする撮像システム。
  2. 前記領域判別部の判別結果に基づき、前記被写体における前記所定の領域を視認可能とするための画像処理を行う画像処理部をさらに有することを特徴とする請求項１に記載の撮像システム。
  3. 前記演算部は、前記第１の微分値と前記第２の微分値との間において除算または減算のいずれかを行うことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の撮像システム。
  4. 前記演算部は、前記第１の微分値における一の画素位置の画素値と、前記第２の微分値における該一の画素位置の画素値とをベクトルの成分として取得し、
    前記領域判別部は、前記ベクトルの大きさ及び位相の夫々に対して閾値処理を施すことにより、前記被写体における前記所定の領域と前記所定の領域以外の領域とを判別することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の撮像システム。
  5. 励起光及び参照光を生体組織に対して出射する光源装置と、
    前記励起光に応じて前記生体組織から発せられる蛍光、及び、前記参照光が前記生体組織において反射した反射光を撮像し、夫々撮像信号として出力する撮像素子を具備した内視鏡と、
    前記撮像信号に基づき、前記蛍光に応じた蛍光画像、及び、前記反射光に応じた参照光画像を夫々生成する画像生成部と、
    前記蛍光画像に応じた微分値としての蛍光微分値、及び、前記参照光画像に応じた微分値としての参照光微分値を夫々算出する微分値算出部と、
    前記蛍光微分値と前記参照光微分値とを用いて演算処理を行う演算部と、
    前記演算部の演算結果に対して閾値処理を施すことにより、前記生体組織における異常領域と正常領域とを判別する領域判別部と、
    を有することを特徴とする内視鏡システム。
  6. 前記領域判別部の判別結果に基づき、前記生体組織における前記異常領域を視認可能とするための画像処理を行う画像処理部をさらに有することを特徴とする請求項５に記載の内視鏡システム。
  7. 前記演算部は、前記蛍光微分値と前記参照光微分値との間において除算または減算のいずれかを行うことを特徴とする請求項５または請求項６に記載の内視鏡システム。
  8. 前記演算部は、前記蛍光微分値における一の画素位置の画素値と、前記参照光微分値における該一の画素位置の画素値とをベクトルの成分として取得し、
    前記領域判別部は、前記ベクトルの大きさ及び位相の夫々に対して閾値処理を施すことにより、前記生体組織における前記異常領域と前記正常領域とを判別することを特徴とする請求項５または請求項６に記載の内視鏡システム。
  9. 前記領域判別部は、前記ベクトルの大きさが所定の第１の閾値以上であり、かつ、前記ベクトルの位相が所定の第２の閾値以上であることを検出した場合、前記一の画素位置に前記異常領域が存在すると判定することを特徴とする請求項８に記載の内視鏡システム。
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