JP5592715B2 - 画像処理装置および画像処理方法 - Google Patents
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Description
本発明は、被写体に照明光および励起光を照射する照明部と、該照明部からの励起光の照射により被写体において発生した蛍光を撮影して蛍光画像を取得する蛍光撮像部と、前記照明部からの照明光の照射により被写体から戻る戻り光を撮影し戻り光画像を取得する戻り光撮像部と、前記蛍光撮像部により取得された蛍光画像および前記戻り光撮像部により取得された戻り光画像に、色空間を構成する異なる色情報を付与して複数のカラー画像を生成するカラー画像生成部と、該カラー画像生成部により生成された複数のカラー画像を合成する画像合成部とを備え、前記カラー画像生成部が、前記蛍光画像および前記戻り光画像の各観察距離に対する距離特性を累乗近似して算出される各指数に基づいて、前記蛍光画像および前記戻り光画像の少なくとも一方の階調値を累乗する補正処理を施す画像処理装置を提供する。
このようにすることで、それぞれ異なる色情報が付与された複数のカラー画像が合成され、色空間上において、蛍光の強度の強い部分と戻り光の強度が強い部分が異なる色を有する合成画像が生成される。例えば、病変部に特異的に吸着する蛍光薬剤を付与した後に励起光を照射する場合には、蛍光強度の強い領域として病変部を表示することができ、そのような病変部が異なる色を有する合成画像を生成することができ、観察容易性を向上することができる。
このようにすることで、蛍光画像の距離特性および戻り光画像の距離特性を第1の指数による累乗関数に統一することができ、距離特性の差を低減して観察の定量性を向上することができる。
ここで、蛍光画像の距離特性および戻り光画像の距離特性とは、励起光により発光している被写体から撮像部までの距離による受光される蛍光の光量の特性、および照明光により照明された被写体から撮像部までの距離により受光される戻り光の光量の特性をそれぞれ意味している。
このようにすることで、蛍光画像の距離特性および戻り光画像の距離特性を第2の指数による累乗関数に統一することができ、距離特性を相互に比例する関係にすることでその差を低減して観察の定量性を向上することができる。
このようにすることで、蛍光画像の距離特性および戻り光画像の距離特性を1次関数にして、相互に比例する関係にすることができ、距離特性の差を低減して観察の定量性を向上することができる。
これによっても同様に、第5の指数を戻り光画像の階調値に累乗することで距離特性の差を低減して観察の定量性を向上することができる。
本実施形態に係る画像処理装置6は、内視鏡装置1に備えられている。
内視鏡装置1は、図1に示されるように、体内に挿入される細長い挿入部2と、光源部(照明部)3と、該光源部3からの照明光および励起光を挿入部2の先端から観察対象(被写体)Aに向けて照射する照明ユニット(照明部)4と、挿入部2の先端に設けられ、観察対象Aである生体組織の画像情報を取得する撮像ユニット(蛍光撮像部、戻り光撮像部)5と、挿入部2の基端側に配置され、撮像ユニット5により取得された画像情報を処理する本実施形態に係る画像処理装置6と、該画像処理装置6により処理された画像Gを表示するモニタ7とを備えている。
フィルタ9a,9bは、図2に示されるようなターレット9cに備えられていて、ターレット9cを回転させることにより交互に照射光の光路上に配置されて、励起光とを照明光とを時分割に発生させるようになっている。
符号21は、画像生成部16により生成された画像G1,G2に基づいて撮像素子14の露光時間調整を自動的に行う自動露光時間調整部であり、符号22は、ターレット9cを駆動するモータ9dおよびセレクタ17を同期させるタイミングジェネレータである。
規格化蛍光画像G1’および規格化戻り光画像G2’の距離特性は、図5に示されるように、蛍光色素を含有し生体組織に似た光学特性を有する標準試料に対して、対物レンズ13の距離(観察距離)を異ならせつつ(ステップS1)、蛍光画像G1および戻り光画像G2を取得し(ステップS2)、規格化演算を行い(ステップS3)、関心領域の階調値の平均値を算出し(ステップS4)、グラフにプロットすること(ステップS5)を繰り返す(ステップS6)ことにより作成する。
規格化蛍光画像G1’の距離特性は、上記方法によって、A1=B1×Ca1、規格化戻り光画像G2’の距離特性をA2=B2×Ca2と定められる。
ここで、A1:規格化蛍光画像G1’の階調値、A2:規格化戻り光画像G2’の階調値、B1,B2:定数、C:観察距離である。
A3=A2a (1)
を算出することを考える。数式(1)中、A3は、補正された規格化戻り光画像G2”の階調値である。
A3=A2a=A2(a1/a2)=B2(a1/a2)×Ca1=B2’×Ca1
すなわち、数式(1)を算出することにより、補正された規格化戻り光画像G2”の階調値の距離特性の指数を規格化蛍光画像G1’の階調値の距離特性の指数に一致させることができる。
撮像素子14により取得された画像情報Sが入力される(入力ステップS11)と、画像生成部16において蛍光画像G1および戻り光画像G2として生成され(生成ステップS12)、生成された蛍光画像G1と戻り光画像G2が異なるフレームメモリ18a〜18cに入力されることにより色情報が付与される(色付与ステップS13)。Gフレームメモリ18bに入力された戻り光画像G2は、補正処理部19において指数aで累乗されることにより補正処理が行われる(補正ステップS14)。そして、R,Bフレームメモリ18a,18cから出力された蛍光画像G1とGフレームメモリ18bから出力され補正処理部19において補正処理された戻り光画像G2”とが画像合成部20において合成され(合成ステップS15)、モニタ7に向けて出力される。
蛍光画像G1の距離特性は指数a1の累乗関数で近似され、戻り光画像G2の距離特性は指数a2の累乗関数で近似されるが、補正された戻り光画像G2”と蛍光画像G1はいずれも、指数a1による累乗関数となり、両者は比例関係となる。したがって、対物レンズ13と観察対象Aとの距離が変化しても、蛍光画像G1と補正された戻り光画像G2”とは一定の比率を有して変化する。すなわち、合成されたカラー画像は、観察距離の変化に拘わらず一定の比率の色を有し、例えば、蛍光画像G1の蛍光強度の高い領域(例えば、病変部)を常に同様に表示し続けることができる。
これにより、近似計算を行うことなく指数aを直接算出することができる。
また、2つの標準試料を用いて、これらの標準試料が同一視野内に配置されるようにして撮像素子14により撮影することにより、1回の撮影によって上記指数aを得ることができる。
また、補正処理部19に指数a,a1,a2を記憶して、その都度累乗計算を行うことに代えて、蛍光画像G1および/または戻り光画像G2の階調値と、該階調値を指数a,a1,a2で累乗した累乗値とを対応づけたルックアップテーブル(図示略)を記憶しておき、入力されてきた蛍光画像G1および/または戻り光画像G2の階調値に応じて、累乗値を出力することにしてもよい。
また、色情報を付与するR,G,Bフレームメモリ18a〜18cと補正処理を施す補正処理部19との順序は入れ替えてもよい。
G1 蛍光画像
G2 戻り光画像
4 照明ユニット(照明部)
5 撮像ユニット(蛍光撮像部、戻り光撮像部)
6 画像処理装置
18 カラー画像生成部
20 画像合成部
Claims (9)
- 被写体に照明光および励起光を照射する照明部と、
該照明部からの励起光の照射により被写体において発生した蛍光を撮影して蛍光画像を取得する蛍光撮像部と、
前記照明部からの照明光の照射により被写体から戻る戻り光を撮影し戻り光画像を取得する戻り光撮像部と、
前記蛍光撮像部により取得された蛍光画像および前記戻り光撮像部により取得された戻り光画像に、色空間を構成する異なる色情報を付与して複数のカラー画像を生成するカラー画像生成部と、
該カラー画像生成部により生成された複数のカラー画像を合成する画像合成部とを備え、
前記カラー画像生成部が、前記蛍光画像および前記戻り光画像の各観察距離に対する距離特性を累乗近似して算出される各指数に基づいて、前記蛍光画像および前記戻り光画像の少なくとも一方の階調値を累乗する補正処理を施す画像処理装置。 - 前記色情報が、R成分、G成分およびB成分である請求項1に記載の画像処理装置。
- 前記カラー画像生成部が、前記蛍光画像の距離特性を累乗近似して得られる第1の指数を、前記戻り光画像の距離特性を累乗近似して得られる第2の指数で除算して得られた第3の指数で前記戻り光画像の階調値を累乗する請求項1に記載の画像処理装置。
- 前記カラー画像生成部が、前記蛍光画像の距離特性を累乗近似して得られる第1の指数で、前記戻り光画像の距離特性を累乗近似して得られる第2の指数を除算して得られた第4の指数で前記蛍光画像の階調値を累乗する請求項1に記載の画像処理装置。
- 前記カラー画像生成部が、前記蛍光画像の距離特性を累乗近似して得られる第1の指数の逆数で前記蛍光画像の階調値を累乗するとともに、前記戻り光画像の距離特性を累乗近似して得られる第2の指数の逆数で前記戻り光画像の階調値を累乗する請求項1に記載の画像処理装置。
- 前記カラー画像生成部が、異なる距離において取得された前記戻り光画像の階調値を第5の指数で累乗した値で前記蛍光画像の階調値を除算した値が同一となる第5の指数で前記戻り光画像の階調値を累乗する請求項1に記載の画像処理装置。
- 画像処理装置が、励起光の照射により被写体において発生した蛍光を撮影して得られた蛍光画像と、照明光の照射により被写体から戻る戻り光を撮影して得られた戻り光画像とを入力するステップと、
画像処理装置が、前記蛍光画像の距離特性を累乗近似して得られる第1の指数を、前記戻り光画像の距離特性を累乗近似して得られる第2の指数で除算して得られた第3の指数で、前記戻り光画像の階調値を累乗して補正処理を施すステップと、
画像処理装置が、前記蛍光画像および前記戻り光画像に、色空間を構成する異なる色情報を付与して複数のカラー画像を生成するステップと、
画像処理装置が、補正処理が施された複数のカラー画像を合成するステップとを含む画像処理方法。 - 画像処理装置が、励起光の照射により被写体において発生した蛍光を撮影して得られた蛍光画像と、照明光の照射により被写体から戻る戻り光を撮影して得られた戻り光画像とを入力するステップと、
画像処理装置が、前記蛍光画像の距離特性を累乗近似して得られる第1の指数で、前記戻り光画像の距離特性を累乗近似して得られる第2の指数で除算して得られた第4の指数で、前記蛍光画像の階調値を累乗して補正処理を施すステップと、
画像処理装置が、前記蛍光画像および前記戻り光画像に、色空間を構成する異なる色情報を付与して複数のカラー画像を生成するステップと、
補正処理が施された複数のカラー画像を合成するステップとを含む画像処理方法。 - 画像処理装置が、励起光の照射により被写体において発生した蛍光を撮影して得られた蛍光画像と、照明光の照射により被写体から戻る戻り光を撮影して得られた戻り光画像とを入力するステップと、
画像処理装置が、前記蛍光画像の距離特性を累乗近似して得られる第1の指数の逆数を前記蛍光画像の階調値に累乗するとともに、前記戻り光画像の距離特性を累乗近似して得られる第2の指数の逆数で前記戻り光画像の階調値を累乗して補正処理を施すステップと、
画像処理装置が、前記蛍光画像および前記戻り光画像に、色空間を構成する異なる色情報を付与して複数のカラー画像を生成するステップと、
画像処理装置が、補正処理が施された複数のカラー画像を合成するステップとを含む画像処理方法。
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