JP5322890B2 - 光干渉断層撮像装置及びデータ圧縮方法 - Google Patents

Description

本発明は、光干渉断層撮像装置に関し、特に光干渉断層撮像装置で得られる測定データのデータ圧縮方法に関する。

現在、光学機器を用いた眼科用機器として、様々なものが使用されている。例えば、眼を観察する光学機器として、前眼部撮影機、眼底カメラ、共焦点レーザー走査検眼鏡（Scanning Laser Ophthalmoscope：ＳＬＯ）等様々な機器が使用されている。中でも、光干
渉断層撮像装置（Optical Coherence Tomography：ＯＣＴ、以下ＯＣＴ装置と記す）は、試料の断層像を高解像度に得る装置であり、眼科用機器として網膜の専門外来では必要不可欠な装置になりつつある。
ＯＣＴ装置は、低コヒーレント光を、サンプルに照射し、そのサンプルからの反射光を干渉系を用いることで、高感度に測定する装置である。ＯＣＴ装置は、低コヒーレント光をサンプル上にスキャンすることで、断層像を高解像度に得ることができる。被検眼の眼底における網膜の断層像を高解像度に撮像することが可能であることから、ＯＣＴ装置は網膜の眼科診断等において広く利用されている。

図１（Ａ）に、Ｂスキャン画像とよばれる、ＯＣＴ装置で取得した網膜の断層像を示す。Ｂスキャン画像は、Ａスキャンとよばれる網膜の深さ方向（Ｚ方向）のスキャンをＸ方向に複数回行うことで得られる。このＢスキャン画像によれば、網膜内部の状態が観察できるため、特に黄斑変性、黄斑円孔などの網膜内部の病変の観察に画期的である。
近年、Ｂスキャン画像をＹ方向に複数枚撮影し、３次元の網膜像を取得する装置が開発されている。網膜像を３次元で取得することにより、病変の広がり、網膜内の各層の観察特に、緑内障の原因である視神経細胞層の観察などに威力を発揮する。

このようなＯＣＴ装置は、１次元センサから得られた測定データに波長−波数変換及びフーリエ変換を施し、Ｚ方向の１次元画像であるＡスキャン画像を生成する。生成されたＡスキャン画像は、ＵＳＢなどの通信路を通じてパーソナルコンピュータなどの外部装置に伝送される。
ＯＣＴ装置から外部装置へのデータ伝送量は網膜像の解像度により決まる。そのため、近年のＯＣＴ装置の解像度向上に伴い、網膜像のデータサイズが問題となっている。例えば、１０２４×１０２４×１０２４の解像度を持つ３次元の網膜像を取得すると、１回の撮影で得られる画像のデータサイズは１ギガバイトにもなる。データサイズが大きくなると、ＯＣＴ装置から外部装置へのデータ伝送に時間がかかりリアルタイム処理が困難になる、データを保存するための記憶容量が膨大になるなどの問題を招く。

データサイズを削減する手段の一つとして、ＯＣＴ装置で作成したＡスキャン画像に圧縮をかけることが考えられる。しかしながら、網膜像のようなＡスキャン画像は、圧縮してもデータサイズがあまり小さくならない。網膜像の典型的なＢスキャン画像は図１（Ａ）のように層を成した画像である。Ａスキャン画像は、Ｂスキャン画像の縦１ラインであるから、濃度（輝度）の変化が激しい、周波数の高い画像となる。そのため、Ａスキャン画像に圧縮を施しても高い圧縮率が得られず、データサイズを効果的に削減することができないのである。

なお、３次元のデータを圧縮する従来技術として、特許文献１が挙げられる。特許文献１に開示された技術は、マイクロ波を用いて地中の構造物内部検査を行う際に、異常個所候補を抽出して優先的に表示することで、画像出力時間の短縮やオペレータの労力軽減を
行うというものである。オペレータに情報を圧縮して見せるためにいくつかのボクセルを加算して提示する、という形態で３次元のデータを圧縮している。
しかしながら、特許文献１に開示された方法は、３次元データを簡易表示するための方法にすぎない。もしこの方法をＯＣＴの画像データの圧縮に適用した場合、ピクセル加算により画像の解像度が低下してしまい、高解像度の網膜像を得るというＯＣＴの本来の利点を損なうことになってしまう。

特開２００６−２０８２０１号公報

本発明の目的は、光干渉断層撮像装置で得られる画像データを高い圧縮率で圧縮符号化するための技術を提供することである。

本発明の第１態様は、測定光を照射した層構造をもつ対象物からの戻り光と、該測定光に対応する参照光とを干渉させた干渉光に基づいて、該対象物の３次元画像を取得する光干渉断層撮像装置であって、前記３次元画像から、前記対象物の層に沿った方向における断層画像に対応する層方向画像を生成する層方向画像生成手段と、前記層方向画像を圧縮符号化する圧縮手段と、を有する光干渉断層撮像装置である。

本発明の第２態様は、測定光を照射した層構造をもつ対象物からの戻り光と、該測定光に対応する参照光とを干渉させた干渉光に基づいて、該対象物の３次元画像を取得する光干渉断層撮像装置におけるデータ圧縮方法であって、前記３次元画像から、前記対象物の層に沿った方向における断層画像に対応する層方向画像を生成する層方向画像生成ステップと、前記層方向画像を圧縮符号化する圧縮ステップと、を有する光干渉断層撮像装置におけるデータ圧縮方法である。
本発明の第３態様は、測定光を照射した層構造をもつ対象物からの戻り光と、該測定光に対応する参照光とを干渉させた干渉光に基づいて、該対象物の３次元画像を取得する画像取得手段と、前記３次元画像から、前記対象物の層に沿った方向における断層画像に対応する層方向画像を生成する層方向画像生成手段と、前記層方向画像を圧縮符号化する圧縮手段と、を有する画像処理装置である。

本発明によれば、光干渉断層撮像装置で得られる画像データを高い圧縮率で圧縮符号化することができる。

第１の実施例を説明するための図。 第１の実施例の画像構成部を説明するための図。 ＳＤ−ＯＣＴ装置の概略構成を示す図。 第１の実施例の画像読み出し部のフローチャート。 第２の実施例の位置合わせ部の構成図及びフローチャート。 第３の実施例の傾き検出を説明するための図。 第３の実施例の傾き検出部のフローチャート及び説明図。

本発明は、層構造をもつ対象物を測定するための光干渉断層撮像装置（ＯＣＴ装置あるいは光干渉計とも称する）に関し、具体的には、光干渉断層撮像装置で得られた画像データのデータ圧縮方法に関する。以下の実施例では、本発明を、眼底や網膜の断層観察を行うための診断装置に適用した例について説明する。ただし、本発明の適用範囲はこれに限られず、深さ方向と非平行な層構造をもつ対象物の測定全般に対して本発明を好適に適用可能である。例えば、本発明は、皮膚の断層観察、内視鏡やカテーテルによる消化器・循環器・血管の断層観察、産業製品の品質検査等にも適用できる。

（第１の実施例）
第１の実施例は、ＯＣＴ装置からパソコンに網膜画像を転送する際に、Ａスキャン画像やＢスキャン画像のような深さ方向の断層像でなく、網膜の層に沿った平面での断層像を圧縮して送ることで画像転送時間を削減するＯＣＴ装置である。複数のＡスキャン画像を記憶装置に蓄積して３次元画像を作成し、その３次元画像から層に沿った平面での断層像を切り出して圧縮する。

本実施例の概念を図１（Ａ）に示す。図１（Ａ）は、記憶装置（メモリ）に蓄積された３次元画像と、Ａスキャン画像、Ｂスキャン画像、及びＣスキャン画像の関係を模式的に示している。ＯＣＴ装置では、１回の測定（Ａスキャン）により、対象物の深さ方向（Ｚ方向）の１次元画像であるＡスキャン画像が得られる。そして、測定光の照射位置をＸ方向に移動しつつＡスキャンを複数回行うこと（これをＢスキャンとよぶ）で、深さ方向に平行なＺＸ平面での断層像であるＢスキャン画像（深さ方向画像）が得られる。さらに、測定光の照射位置をＹ方向に移動しつつＢスキャンを繰り返すことで、３次元画像が得られる。以下、対象物の層に沿った平面（本実施例ではＸＹ平面）での断層像を、Ｃスキャン画像あるいは層方向画像とよぶ。

網膜のＢスキャン画像は、典型的には、図１（Ａ）に示したように層状の画像となる。また、Ａスキャン画像は、深さ方向の１ラインの画像であるため、層ごとに濃度（輝度）が変化する画像となる。このような濃度変化の激しい画像は一般に圧縮に向かない。濃度変化が激しいということは高周波成分が多いことを示しており、ＪＰＥＧのように高周波成分をカットする不可逆圧縮では、画質の劣化が大きくなるからである。また、濃度差が大きいために、ランレングス符号化（同じ値が続くデータ列をその長さを示す数字で置換する方法）や差分符号化（隣接画素との差分値を記録する方法）のような圧縮では、データサイズがほとんど減少しない。

そこで本実施例は、図１（Ａ）に示すように、複数のＢスキャン画像を記憶装置に蓄積して３次元画像を構成し、記憶部に蓄積された３次元画像からＣスキャン画像を複数生成し、各Ｃスキャン画像を圧縮符号化する方法を採用する。網膜は層構造を有しているため、理想的なＣスキャン画像は、網膜の一つの層から取り出された画像（つまり、網膜の層に沿った平面での断層像）に相当する。同一の層内の画素はほぼ同じ値を示すため、Ｃスキャン画像は濃度変化のほとんどない、比較的均一な画像であることが期待できる。

比較的均一な画像は高周波成分が少ないため、ＪＰＥＧのような不可逆圧縮を行っても画質の劣化は無視することができる。また、濃度差が小さいため、ランレングス符号化や差分符号化のような可逆圧縮でも高い圧縮率を得ることができる。そのため、Ｃスキャン画像毎に圧縮をかけることで、Ａスキャン画像毎又はＢスキャン画像毎に圧縮をかける場合に比較して、高い圧縮率を期待することができる。なお、Ｃスキャン画像の圧縮にはど
のような圧縮符号化方法を適用してもよいが、網膜像のような医療画像の場合は診断に用いられることから、画質劣化のない可逆圧縮のほうが好ましい。

また本実施例では、測定範囲全体の３次元画像を蓄積した後にＣスキャン画像の生成・圧縮を行うのではなく、所定量のＡスキャン画像が蓄積される度に、それらで構成される部分的な３次元画像からＣスキャン画像の生成・圧縮を順次行う。３次元画像全体を蓄積しないことにより、データ圧縮のためのレイテンシを削減することができる。このことを図１（Ｂ）及び（Ｃ）を使用して説明する。

図１（Ｂ）は、測定範囲全体の３次元画像（例えば１０２４枚のＢスキャン画像）を蓄積してからＣスキャン画像を作成する際のタイムチャートである。図１（Ｂ）からわかるように、データの圧縮及び伝送にかかる時間は、３次元画像全体を記録するための時間、遅延することがわかる。一方、図１（Ｃ）は、所定量のＡスキャン画像（例えばＢスキャン画像８枚分のＡスキャン画像）が蓄積される度にＣスキャン画像を作成する際のタイムチャートである。図１（Ｃ）からわかるように、所定量のＡスキャン画像を蓄積するための時間しか遅延せず、データの圧縮及び伝送に要する時間を大幅に短縮できることがわかる。また、図１（Ｃ）の構成の場合は、３次元画像を蓄積するためのメモリ容量を小さくでき、コストを低減できるという利点もある。

上記「所定量」は、圧縮アルゴリズム、圧縮効率、レイテンシ、メモリ容量などのバランスを考慮して、適宜設定すればよい。本発明者らの実験では、Ｂスキャン画像８枚程度からなる３次元画像からＣスキャン画像を作成し、そのＣスキャン画像を圧縮することでも、十分な圧縮効果が得られることが確認できている。

次に図３を参照して、ＯＣＴ装置について説明する。本実施例では、１回の測定で深さ方向の１次元の測定データが得られるＦＤ（フーリエドメイン）−ＯＣＴが用いられる。ＦＤ−ＯＣＴは、さらに、回折格子などの分光器を用いるＳＤ（スペクトルドメイン）−ＯＣＴと、光源の周波数を変化させるＳＳ（スイプトソース）−ＯＣＴに大別できる。以下、ＳＤ−ＯＣＴ装置を例に挙げて説明を行うが、本発明はＳＤ−ＯＣＴだけでなくＳＳ−ＯＣＴにも適用可能である。

図３は、ＳＤ−ＯＣＴ装置の概略構成を示している。
光源１０１から出射した光がビームスプリッタ１０２によって参照光１１２と測定光１１１とに分割される。測定光１１１は、観察対象である眼１０５によって反射や散乱により戻り光１１３となって戻された後、ビームスプリッタ１０２によって、参照光１１２と合波され干渉光１１４となる。干渉光１１４は回折格子１０７により分光され、レンズ１０８により１次元センサ１０９上に結像される。１次元センサ１０９の各出力を１次元センサ内の位置つまり干渉光の波数でフーリエ変換することにより、眼１０５の断層像を得ることができる。

次に、光源１０１について説明する。光源１０１は代表的な低コヒーレント光源であるＳＬＤ（Super Luminescent Diode）である。波長は８３０ｎｍ、バンド幅５０ｎｍであ
る。ここで、バンド幅は、得られる断層像の光軸方向（深さ方向）の分解能に影響するため、重要なパラメーターである。なお、本実施例ではＳＬＤを採用したが、低コヒーレント光が出射できる光源であればよいので、ＡＳＥ（Amplified Spontaneous Emission）等も用いることができる。波長に関しては、眼を測定することを鑑みると、近赤外光が適する。また波長は、得られる断層像の横方向の分解能に影響するため、なるべく短波長であることが望ましく、ここでは８３０ｎｍとする。観察対象の測定部位によっては、他の波長を選んでももちろん良い。

次に、参照光１１２の光路について説明する。ビームスプリッタ１０２によって分割された参照光１１２は、ミラー１０６により反射され、ビームスプリッタ１０２に戻る。この光路長を測定光１１１と同じ長さにすることにより、参照光と測定光を干渉させることができる。

次に、測定光１１１の光路について説明する。ビームスプリッタ１０２によって分割された測定光１１１は、ＸＹスキャナ１０３のミラーに入射される。ＸＹスキャナ１０３は、測定光１１１の網膜に対する照射位置を、光軸に垂直な方向に２次元的に移動（スキャン）するためのものである。ここでは、簡単のため、ＸＹスキャナ１０３は一つのミラーとして記したが、実際にはＸスキャン用ミラーとＹスキャン用ミラーとの２枚のミラーが近接して配置されている。測定光１１１の中心はＸＹスキャナ１０３のミラーの回転中心と一致するように調整されている。レンズ１０４により網膜上に測定光１１１を集光する。これらの光学系により、測定光１１１は眼１０５に入射すると、眼１０５の網膜からの反射や散乱により戻り光１１３となる。

通常、ＯＣＴは撮像位置（測定光の照射位置）をモニタするために、図示しないが、走査型レーザー検眼鏡（ＳＬＯ）または、眼底像を２次元で撮像する光学系を持っている。また、撮影の中心は、通常固視灯と呼ばれる輝点を光軸上に置き、被験者に固視灯を凝視させることにより、視野の中心である黄斑を光軸上に置くことが出来、黄斑を中心にスキャンすることが出来る。

次に分光系について説明する。前記の様に干渉光１１４は回折格子１０７により分光されるが、この分光は光源の中心波長、バンド幅と同じ波長条件で分光を行う。干渉光を測定する１次元センサ１０９は一般的にＣＣＤ型とＣＭＯＳ型があるが、どちらを用いても同様の結果が得られる。

以上述べた光源１０１、ビームスプリッタ１０２、ＸＹスキャナ１０３、レンズ１０４、ミラー１０６、回折格子１０７、レンズ１０８、及び１次元センサ１０９により、本発明の測定部（測定手段）が構成されている。この測定部において、ＸＹスキャナ１０３を動かさずに測定を行うと、１次元センサ１０９からＡスキャン画像１本分の測定データが得られる。Ａスキャン終了ごとに、スキャナ１０３により測定光の照射位置をＸ方向に移動させ、Ａスキャンを繰り返すことにより、Ｂスキャン画像が得られる。さらにＢスキャン終了ごとにスキャナ１０３により測定光の照射位置をＹ方向に移動させ、Ｂスキャンを繰り返すことで、網膜の３次元画像が得られる。

１次元センサ１０９からの測定データは、画像構成部１０００に送られる。画像構成部１０００は、１次元センサ１０９から得られた複数の測定データから３次元画像を生成し、その３次元画像からＣスキャン画像を生成し、圧縮符号化した後、ＰＣ２０００へデータを伝送する。
図２（Ａ）は、画像構成部１０００のブロック図である。画像構成部１０００は、波長−波数変換部１０１０、フーリエ変換部１０２０、メモリ１０３０、画像読み出し部１０４０、圧縮部１０５０を有している。この構成において、波長−波数変換部１０１０、フーリエ変換部１０２０及びメモリ１０３０が本発明の３次元画像生成部に対応し、画像読み出し部１０４０が本発明の層方向画像生成部に対応し、圧縮部１０５０が本発明の圧縮部に対応している。

１次元センサ１０９からのデータは、波長−波数変換部１０１０、フーリエ変換部１０２０によりＡスキャン画像に変換される。Ａスキャン画像の作成方法は公知のものとして、詳しい説明は省略する。Ａスキャン画像は、メモリ１０３０にいったん格納される。所定量（例えば、Ｂスキャン画像８枚分）のＡスキャン画像がメモリ１０３０に蓄積される
と、画像読み出し部１０４０がメモリ１０３０からＣスキャン画像を読み出す。

画像読み出し部１０４０のメモリ１０３０からの読み出し方法の概略を図２（Ｂ）に示す。本実施例では、Ａスキャン画像は１０２４ピクセルで構成される。Ａスキャン画像はメモリ１０３０に順次格納される。つまり１ライン目はメモリ１０３０の０ｘ００００から、２ライン目は０ｘ０４００から格納される。
Ｎ番目のＣスキャン画像を読み出すとき、画像読み出し部１０４０は、各Ａスキャン画像のＮ番目のピクセルを読み出してゆく。つまり、画像読み出し部１０４０は、０ｘ００００＋Ｎ，０ｘ０４００＋Ｎ，０ｘ０８００＋Ｎ…、というようにピクセルを読み出してゆく。

図４は、画像読み出し部１０４０のフローチャートである。フローチャート中で使っているＸ，Ｙ，Ｚ軸は、図１（Ａ）に示すような座標系を想定している。つまり、Ａスキャン方向をＺ軸、Ｂスキャン方向をＸ軸、Ｂスキャンを重ねてゆく方向がＹ軸である。

画像読み出し部１０４０は、メモリ１０３０に所定量のＡスキャン画像が格納されるのを待つ（Ｓ１００）。本実施例ではＢスキャン画像８枚分のＡスキャン画像を待つとしたが、これは本発明を制限するものではない。Ａスキャン画像の蓄積量は最低２スキャン分あればよく、圧縮アルゴリズムや要求されるレイテンシに合わせて決定すればよい。

Ｂスキャン画像８枚分の３次元画像が格納されると、画像読み出し部１０４０はメモリ１０３０からの読み出しを開始する。まず画像読み出し部１０４０は、ポインタｐに、Ａスキャン画像の１ライン目において読み出すメモリアドレスを設定する。１ライン目のメモリアドレスは、「画像の先頭アドレス＋Ｎ」であり、本実施例では「０ｘ００００＋Ｎ」である。ここでＮは、Ｎ番目のＣスキャン画像を意味する（Ｓ１０１）。また、画像読み出し部１０４０は、Ｃスキャン画像のピクセル数を数える変数ｋを０で初期化する（Ｓ１０２）。

次に、画像読み出し部１０４０は、Ｃスキャン画像のｋ番目のピクセルＣ（ｋ）として、ポインタｐが示すＡスキャン画像のピクセルを読み出す（Ｓ１０３）。「＊ｐ」は、ポインタｐが示すアドレスに格納されているデータの値を示している。
Ｃスキャン画像の次のピクセルＣ（ｋ＋１）は、図２（Ｂ）に示すように「次のＡスキャン画像の先頭アドレス＋Ｎ」である。そこで、画像読み出し部１０４０は、現在のｐにＡスキャン画像のピクセル数である「Ｚ方向のサイズ」を加算し（Ｓ１０４）、ｋをインクリメントする（Ｓ１０５）。
メモリ１０３０から読み出すＣスキャン画像の大きさは、「Ｘ方向のサイズ」×「Ｙ方向のサイズ」であるので、「ｋ＜Ｘ方向のサイズ×Ｙ方向のサイズ」である間、Ｓ１０３〜Ｓ１０５が繰り返される（Ｓ１０６）。

以上の処理により、画像読み出し部１０４０はメモリ１０３０から１枚分のＣスキャン画像を読み出す。続いてＮ＋１番目のＣスキャン画像を読み出す場合は、画像読み出し部１０４０は、Ｎをインクリメントした後に、Ｓ１０１〜Ｓ１０６を実行すればよい。本実施例ではＺ方向のサイズは１０２４であるため、最大で１０２４枚のＣスキャン画像を得ることができる。ただし、全てのＣスキャン画像を読み出す必要はなく、診断等に必要な範囲（深さ）のＣスキャン画像のみを読み出すだけでもよい。

画像読み出し部１０４０により読み出されたＣスキャン画像は、圧縮部１０５０で圧縮符号化される。本実施例では、Ｃスキャン画像にＪＰＥＧで圧縮をかける。ＪＰＥＧのアルゴリズムは周知であるため、ここでは説明を省略する。なお、上述したように、Ｃスキャン画像の圧縮には、ＪＰＥＧに限らず、他のどのような圧縮方法を用いてもよい。

圧縮されたＣスキャン画像は、有線（ＵＳＢなど）又は無線により、ＰＣ（パーソナルコンピュータ）２０００に送られる。ＰＣ２０００は、圧縮されたＣスキャン画像を解凍し、３次元画像を再構成し、利用者に提示する。

以上述べた本実施例によれば、対象物が層構造を有していることに着目して、記憶装置に所定量の３次元画像を蓄積し、そこからＣスキャン画像を切り出し、Ｃスキャン画像単位でデータ圧縮・伝送を行うようにしている。これにより、Ａスキャン画像又はＢスキャン画像の単位で圧縮を行う場合に比べて、高い圧縮率を実現することができ、データ伝送時間の短縮及び記憶容量の削減が可能となる。

（第２の実施例）
ＳＤ−ＯＣＴではＢスキャンの撮影時間は比較的短いため、Ｂスキャン画像内のぶれは特に問題とならない。しかしながら、撮影中に撮影対象である患者の眼球が動くと、Ｂスキャン画像の基準位置がずれることがある。位置のずれたＢスキャン画像を単純に並べて３次元画像を構成すると、層構造がうまくつながらないなど、３次元画像に乱れが発生する。このような３次元画像の場合は、Ｃスキャン画像の濃度の均一性が損なわれるため、高い圧縮率が期待できなくなる。

そこで、第２の実施例では、隣接するＢスキャン画像間の類似性（相関）を利用し、Ｂスキャン画像間の位置合わせ（位置ずれの補正）を行う。これにより、Ｃスキャン画像の濃度の均一性が向上し、高い圧縮率を実現可能となる。
第２の実施例の基本構成は、第１の実施例と同様である。そこで第１の実施例と異なる部分のみ説明を行う。

本実施例の画像構成部１０００は、図５（Ａ）に示すように、フーリエ変換部１０２０とメモリ１０３０の間に位置合わせ部１５１０を有する。位置合わせ部１５１０は、Ｂフレームメモリ１５１１、前Ｂフレームメモリ１５１２、移動量検出部１５１３、シフト部１５１４から成る。位置合わせ部１５１０は、フーリエ変換部１０２０からＡスキャン画像を受け取り、隣接するＢスキャン画像間の位置合わせ処理を行い、位置合わせを行ったＢスキャン画像をメモリ１０３０に出力する。

図５（Ｂ）は、位置合わせ部１５１０の内部処理を示すフローチャートである。このフローチャートは、位置合わせ部１５１０が１枚のＢフレーム画像を処理する手順を示したものである。

フーリエ変換部１０２０からのＡスキャン画像は、Ｂフレームメモリ１５１１に記録される。Ｂフレームメモリ１５１１はＢフレーム画像１枚分のＡスキャン画像を記録する（Ｓ２００）。
移動量検出部１５１３は、Ｂフレームメモリ１５１１の内容と、前Ｂフレームメモリ１５１２の内容からシフト量を計算する（Ｓ２０１）。具体的には、移動量検出部１５１３は、前Ｂフレームメモリ１５１２に格納された画像を上下左右に数ピクセルずつ移動し、Ｂフレームメモリ１５１１に格納された画像との相関を評価することで、最も相関が高くなる移動量を算出する。そして、移動量検出部１５１３は、算出した移動量を一つ前のＢスキャン画像のシフト量に累積して、今回のＢスキャン画像のシフト量を計算する。なお、移動量の効率的な検出手法については、ＭＰＥＧの動き補償などでよく知られた技術であるので、詳しい説明は省略する。
次に、シフト部１５１４は、Ｂフレームメモリ１５１１に格納されたＢスキャン画像を、移動量検出部１５１３で計算したシフト量だけシフトした後、メモリ１０３０へ出力する（Ｓ２０２）。その後、前Ｂフレームメモリ１５１２に、Ｂフレームメモリ１５１１内
のＢスキャン画像をコピーする（Ｓ２０３）。

以上の処理により、隣接するＢスキャン画像間の位置合わせが行われる。なお、Ｂフレームメモリ１５１１から前Ｂフレームメモリ１５１２へ画像をコピーする構成ではなく、シフト部１５１４から出力される画像を前Ｂフレームメモリ１５１２に格納する構成にしてもよい。その場合は、移動量検出部１５１３で検出した移動量をそのままシフト量としてシフト部１５１４に引き渡せばよい。

以上述べた本実施例の構成によれば、Ｂスキャン画像間の位置合わせを行うことで、対象物の移動などによる３次元画像の乱れを補正できる。よって、Ｃスキャン画像の濃度の均一性が向上し、高い圧縮率を実現することができる。また、３次元画像の乱れが補正されているため、ＰＣ２０００において品質及び信頼性に優れた画像の提供が可能となる。

（第３の実施例）
上記実施例では、Ｂスキャン画像の水平方向（Ｘ方向）と層方向とがほぼ平行であった。しかしながら、撮影時に対象物が傾いていたり、層構造が元々傾斜している対象物を撮影した場合には、Ｂスキャン画像の水平方向（Ｘ方向）と層方向とが平行にならない（図６（Ａ）参照）。このような画像の場合、上記実施例のように水平方向にＣスキャン画像を切り出しても、Ｃスキャン画像が複数の層を横切ることとなるため、濃度の均一性が損なわれ、高い圧縮率を達成することができない場合がある。

そこで第３の実施例では、層の傾きを検出し、その傾きにあわせてＣスキャン画像（層方向データ）を切り出すことで、Ｃスキャン画像と網膜の層を一致させる。Ｃスキャン画像が網膜の層と一致すれば、Ｃスキャン画像の濃度の均一性が向上するため、高い圧縮率を実現可能となる。

第３の実施例の画像構成部１０００は、Ｂスキャン画像から層の傾きを検出するための傾き検出部（不図示）を有している。それ以外の構成は、第１の実施例又は第２の実施例と同様である。メモリ１０３０内にＢスキャン画像が書き込まれるまでの処理は、第１の実施例又は第２の実施例と同様なため説明を省略する。

図６（Ａ）〜（Ｄ）及び図７（Ａ）〜（Ｂ）を参照して、本実施例の傾き検出及びＣスキャン画像抽出の処理について説明する。

傾き検出部は、Ｂスキャン画像１枚分のデータがメモリ１０３０に記録されるのを待つ（Ｓ３００）。Ｂスキャン画像が書き込まれたら（図６（Ａ））、傾き検出部は、Ｂスキャン画像を高コントラスト化し（Ｓ３０１；図６（Ｂ））、２値化する（Ｓ３０２；図６（Ｃ））。このようにして得られた２値画像では、網膜のＲＰＥ層が強調されていることがわかる。次に、傾き検出部は、２値画像中のＲＰＥ層を検出し、直線近似を行うことで、ＲＰＥ層の傾きを求める（Ｓ３０３；図６（Ｄ））。傾きはＢスキャン画像８枚ごとに求めればよいので、傾き検出部は、Ｂスキャン画像７枚分のデータをスキップした後（Ｓ３０４）、Ｓ３００からの処理を繰り返す。

画像読み出し部１０４０は、傾き検出部から傾き情報を取得し、その傾きに従ってメモリ１０３０からＣスキャン画像を斜めに読み出す。図７（Ｂ）はＣスキャン画像の読み出し方を示している。本実施例では、Ａスキャン画像は１０２４ピクセルで構成されている。つまり１ライン目は０ｘ００００から、２ライン目は０ｘ０４００から、３ライン目は０ｘ０８００から、それぞれ格納される。ここで、傾きをａ、Ｘ軸方向の座標をｘとした場合、Ｎ番目のＣスキャン画像を読み出すとき、画像読み出し部１０４０は、各Ａスキャン画像のＮ＋ａ×ｘ番目のピクセルを読み出してゆく。つまり、０ｘ００００＋Ｎ、０ｘ
０４００＋Ｎ＋ａ、０ｘ０８００＋Ｎ＋ａ×２、…というようにピクセルが読み出される。なお傾きａが整数値でなく実数値の場合には、ａ×ｘの値を整数値に丸め、読み出しアドレスを決定すればよい。
このように読み出されたＣスキャン画像（層方向画像）は、圧縮部１０５０に送られる。それ以降の処理は、第１の実施例と同様である。

なお、本実施例では１枚のＢスキャン画像からＸ軸に対する傾きを検出しているだけであるが、本発明はこの方法に制限されない。例えば、傾き検出部が複数のＢスキャン画像からＸ軸とＹ軸の両方に対する傾きを検出し、その傾きに対応する３次元画像の任意の平面をＣスキャン画像として読み出してもよい。また、本実施例ではＲＰＥ層を検出することで傾きを求めているが、画像特徴から傾きを求めても良いし、他のセンサなどからの情報を用いて傾きを求めても良い。

以上述べた本実施例の構成によれば、ＯＣＴ装置の３次元画像での網膜断層像の傾きを検知し、その傾きに合わせてＣスキャン画像を切り出すことにより、網膜画像が傾いて撮影された場合にも高い圧縮率を実現することができる。

１０９…１次元センサ、１０３０…メモリ、１０４０…画像読み出し部、１０５０…圧縮部

Claims (17)

1. 測定光を照射した層構造をもつ対象物からの戻り光と、該測定光に対応する参照光とを干渉させた干渉光に基づいて、該対象物の３次元画像を取得する光干渉断層撮像装置であって、
   前記３次元画像から、前記対象物の層に沿った方向における断層画像に対応する層方向画像を生成する層方向画像生成手段と、
   前記層方向画像を圧縮符号化する圧縮手段と、
   を有することを特徴とする光干渉断層撮像装置。
2. 前記干渉光に基づいて、前記測定光の照射位置における深さ方向の測定データを取得する測定手段を有しており、
   前記測定光の照射位置を２次元的に移動しつつ前記測定手段による測定を複数回行うことにより得られる複数の測定データから、前記対象物の深さ方向における断層画像に対応する深さ方向画像が複数生成され、
   前記複数の深さ方向画像から前記３次元画像が構成されている
   ことを特徴とする請求項１に記載の光干渉断層撮像装置。
3. 前記複数の深さ方向画像の位置合わせを行う位置合わせ手段を有し、
   前記３次元画像は、互いに位置合わせされた複数の深さ方向画像から生成される
   ことを特徴とする請求項２に記載の光干渉断層撮像装置。
4. 前記位置合わせ手段は、隣接する深さ方向画像間の類似性を利用して該深さ方向画像間の位置合わせを行う
   ことを特徴とする請求項３に記載の光干渉断層撮像装置。
5. 前記対象物の層に沿った方向は、前記対象物の深さ方向に対して交差する方向である
   ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の光干渉断層撮像装置。
6. 前記層方向画像生成手段は、前記３次元画像から、前記対象物の深さ方向に交差する方向における断層画像を、前記層方向画像として読み出す
   ことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の光干渉断層撮像装置。
7. 前記層方向画像生成手段は、１または複数の層方向画像から前記対象物の層の傾きを検出する傾き検出手段を有し、前記３次元画像から、前記傾き検出手段で検出した層の傾きに沿った方向における断層画像を、前記層方向画像として読み出す
   ことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の光干渉断層撮像装置。
8. 前記傾き検出手段は、前記層方向画像を高コントラスト化し２値化した画像から前記対象物の所定の層を検出し、該検出した層を直線近似することにより該層の傾きを求める
   ことを特徴とする請求項７に記載の光干渉断層撮像装置。
9. 前記対象物の測定範囲全体の３次元画像を取得する際に、
   前記測定範囲の一部に対応する所定量の３次元画像が取得される度に、前記層方向画像生成手段による層方向画像の生成、及び、前記圧縮手段による該層方向画像の圧縮符号化の処理が順次行われる
   ことを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の光干渉断層撮像装置。
10. 深さ方向の測定データを干渉光の波数でフーリエ変換することにより、前記深さ方向の１次元画像が生成される
    ことを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の光干渉断層撮像装置。
11. 前記圧縮手段により圧縮符号化された複数層分の層方向画像を外部のコンピュータに送信する手段を有しており、
    前記コンピュータでは、前記複数層分の層方向画像をそれぞれ解凍して３次元画像が再構成される
    ことを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１項に記載の光干渉断層撮像装置。
12. 前記３次元画像を記憶するメモリを有し、
    前記メモリには、前記３次元画像を構成する複数の深さ方向の１次元画像が順に格納されており、
    前記層方向画像生成手段は、前記複数の深さ方向の１次元画像のそれぞれについて、生成する層方向画像の深さに対応するアドレスのピクセルを前記メモリから読み出すことにより、前記層方向画像を生成する
    ことを特徴とする請求項１〜１１のいずれか１項に記載の光干渉断層撮像装置。
13. 前記圧縮手段の圧縮符号化は、ＪＰＥＧ、ランレングス符号化、又は、差分符号化である
    ことを特徴とする請求項１〜１２のいずれか１項に記載の光干渉断層撮像装置。
14. 前記対象物は眼の網膜である
    ことを特徴とする請求項１〜１３のいずれか１項に記載の光干渉断層撮像装置。
15. 測定光を照射した層構造をもつ対象物からの戻り光と、該測定光に対応する参照光とを干渉させた干渉光に基づいて、該対象物の３次元画像を取得する光干渉断層撮像装置におけるデータ圧縮方法であって、
    前記３次元画像から、前記対象物の層に沿った方向における断層画像に対応する層方向画像を生成する層方向画像生成ステップと、
    前記層方向画像を圧縮符号化する圧縮ステップと、
    を有することを特徴とする光干渉断層撮像装置におけるデータ圧縮方法。
16. 測定光を照射した層構造をもつ対象物からの戻り光と、該測定光に対応する参照光とを
    干渉させた干渉光に基づいて、該対象物の３次元画像を取得する画像取得手段と、
    前記３次元画像から、前記対象物の層に沿った方向における断層画像に対応する層方向画像を生成する層方向画像生成手段と、
    前記層方向画像を圧縮符号化する圧縮手段と、
    を有することを特徴とする画像処理装置。
17. 請求項１５に記載のデータ圧縮方法の各ステップをコンピュータに実行させることを特徴とするプログラム。

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