JP5926937B2 - 画像処理装置、画像処理方法、及び画像処理プログラム - Google Patents
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Description
図1は、本発明の実施の形態1に係る画像処理装置の構成を示すブロック図である。図1に示す画像処理装置1は、画像処理装置1全体の動作を制御する制御部10と、カプセル内視鏡等の医用観察装置によって撮像された画像に対応する画像データを取得する画像取得部20と、外部から入力される入力信号を受け付ける入力部30と、各種表示を行う表示部40と、画像取得部20によって取得された画像データや種々のプログラムを格納する記録部50と、画像データに対して所定の画像処理を実行する演算部100とを備える。
表示部40は、LCDやELディスプレイ等の表示装置によって実現され、制御部10の制御の下で、管腔内画像を含む各種画面を表示する。
図1に示すように、演算部100は、管腔内画像の色情報を基に異常部の候補領域を検出する異常部候補領域検出部110と、該候補領域の境界近傍画素を特定する境界近傍画素特定部120と、境界近傍画素の画素値に基づき特徴量を算出する特徴量算出部130と、該特徴量を基に異常部領域を識別する異常部領域識別部140とを備える。
また、特徴量算出部130は、境界近傍画素のエッジ強度を算出するエッジ強度算出部131を有し、エッジ強度を特徴量とすることを特徴とする。
ここで、色特徴量とは、R、G、B各成分の画素値や、これらの画素値を基に公知の変換により2次的に算出される値のことである。後者の具体例としては、YCbCr変換により算出される色差、色相、HSI変換により算出される彩度、G/RやB/Gといった色比等が挙げられる。記録部50には、予めサンプリングした画素の色特徴量からなる特徴ベクトルFn=(fn_1,fn_2,…,fn_j,…,fn_k)t (fn_jはn番目のサンプリング画素のj番目の色特徴量、kは特徴量の個数。なお、右辺の肩のtは転置ベクトルを示す)を基に、次式(1−1)及び(1−2)によって与えられる平均ベクトルμ及び分散共分散行列Zが記録されている。
図4は、画像M1に対応する候補領域画像を示す模式図である。画像M2には、領域A1〜A5が白抜きで示されている。これらの領域A1〜A5が異常部の候補領域となる。
図5は、境界近傍画素特定部120の詳細な動作を示すフローチャートである。まず、ステップS131において、境界近傍画素特定部120は、候補領域の境界画素を検出する。具体的には、候補領域を含む画像をラスタ走査しながら注目画素を順次設定し、注目画素が候補領域であり、且つ、その隣接画素の何れかが候補領域でない場合の注目画素を境界画素とする。或いは、候補領域を含む画像において、公知の輪郭追跡(参考:CG−ARTS協会 「ディジタル画像処理」、第178頁(輪郭追跡))を行って、境界画素を検出しても良い。
図6は、画像M2から検出された境界画素を示す模式図である。画像M3には、各候補領域A1〜A5に対応する境界画素群B1〜B5が示されている。
図8は、画像M4を距離変換領域に分割した領域ラベル画像を示す模式図である。画像M5には、各候補領域A1〜A5に対応する距離変換領域C1〜C5が示されている。
さらに、ステップS135において、境界近傍画素特定部120は、境界近傍領域内の画素を境界近傍画素として特定する。
この後、処理はメインルーチンに戻る。
図10は、特徴量算出部130の詳細な動作を示すフローチャートである。まず、ステップS141において、エッジ強度算出部131は、境界近傍画素のエッジ強度を算出する。これは、境界近傍画素の各波長成分(R、G、B)の画素値に対して、公知の1次微分フィルタ(参考:CG−ARTS協会 「ディジタル画像処理」、第114頁(微分フィルタ))を適用し、各画素における1次微分値を算出することで実現できる。この時、ノイズによる影響を軽減するため、平滑化を伴う1次微分であるソーベル(Sobel)フィルタ等を適用すると良い。
この後、処理はメインルーチンに戻る。
次に、本発明の実施の形態2について説明する。
図11は、実施の形態2に係る画像処理装置の構成を示すブロック図である。図11に示すように、実施の形態2に係る画像処理装置2は、図1に示す演算部100の代わりに、演算部200を備える。なお、画像処理装置2の演算部200以外の構成については、図1に示すものと同様である。
まず、ステップS201において、境界近傍画素特定部210は、候補領域の境界画素を検出する。なお、ステップS201における詳細な処理は、図5に示すステップS131と同様である。
ステップS206において、対応境界設定部211bは、有効画素から所定の距離にある境界画素を検出する。
この後、処理はメインルーチンに戻る。
次に、実施の形態2の変形例について説明する。
実施の形態2の変形例に係る画像処理装置は、図11に示す外辺有効画素特定部211aの代わりに、図15に示す外辺有効画素特定部211a’を有する。なお、外辺有効画素特定部211a’以外の画像処理装置の構成については、図11に示すものと同様である。
次に、本発明の実施の形態3について説明する。
図18は、実施の形態3に係る画像処理装置の構成を示すブロック図である。図18に示すように、実施の形態3に係る画像処理装置3は、図1に示す演算部100の代わりに、演算部300を備える。なお、画像処理装置3の演算部300以外の構成については、図1に示すものと同様である。
なお、上述した特徴量算出部310を、図11に示す特徴量算出部130の代わりに適用しても良い。
次に、本発明の実施の形態4について説明する。
図20は、実施の形態4に係る画像処理装置の構成を示すブロック図である。図20に示すように、実施の形態4に係る画像処理装置4は、図1に示す演算部100の代わりに、演算部400を備える。なお、画像処理装置4の演算部400以外の構成については、図1に示すものと同様である。
まず、ステップS401において、距離変換画像算出部411aは、画像内の各画素と境界画素との間の距離を表す距離変換画像を算出する。なお、ステップS401における詳細な処理は、図5に示すステップS132と同様である。
なお、上述した特徴量算出部410を、図11に示す特徴量算出部130の代わりに適用しても良い。
次に、本発明の実施の形態5について説明する。
図25は、実施の形態5に係る画像処理装置の構成を示すブロック図である。図25に示すように、実施の形態5に係る画像処理装置5は、図1に示す演算部100の代わりに、演算部500を備える。なお、画像処理装置5の演算部500以外の構成については、図1に示すものと同様である。
特徴量算出部510は、このようにして算出された最大値を特徴量として出力する。
10 制御部
20 画像取得部
30 入力部
40 表示部
50 記録部
51 画像処理プログラム
100、200、300、400、500 演算部
110 異常部候補領域検出部
120 境界近傍画素特定部
121、210 境界近傍領域設定部
121a、211a−1、211b−1、411a 距離変換画像算出部
121b、211a−2 距離変換画像分割部
130、310、410、510 特徴量算出部
131 エッジ強度算出部
140 異常部領域識別部
211 対象境界制限部
211a、211a’ 外辺有効画素特定部
211a−3 検査領域判定部
211b 対応境界設定部
311 特定波長成分選択部
312、512 エッジ強度算出部
411 画素値変化情報算出部
411b 正規化部
511 画素値変化情報算出部
512a 変化量情報算出部
512b 最大値算出部
Claims (17)
- 被検体の管腔内を撮像した画像を構成する各画素の色情報を基に異常部の候補領域を検出する異常部候補領域検出部と、
前記候補領域の境界近傍に存在する画素である境界近傍画素を特定する境界近傍画素特定部と、
前記境界近傍画素の画素値に基づく特徴量を算出する特徴量算出部と、
前記特徴量を基に異常部領域を識別する異常部領域識別部と、
を備え、
前記境界近傍画素特定部は、
前記境界近傍画素の特定に用いる境界を境界全周の内の一部に制限する対象境界制限部を有し、
前記対象境界制限部は、
前記候補領域の境界に位置する境界画素から外側の所定の範囲である外辺領域から、前記特徴量の算出に有効な領域の画素である有効画素を特定する外辺有効画素特定部と、
前記有効画素に対応する境界を設定する対応境界設定部と、
を有することを特徴とする画像処理装置。 - 前記外辺有効画素特定部は、
前記画像内の各画素の前記境界画素からの距離を表す距離変換画像を算出する距離変換画像算出部と、
前記距離変換画像を前記候補領域に対応する距離変換領域に分割する距離変換画像分割部と、
を含み、
前記距離変換領域において所定の距離に位置する画素を、当該距離変換領域に対応する候補領域における前記有効画素と特定することを特徴とする請求項1に記載の画像処理装置。 - 前記外辺有効画素特定部は、
前記外辺領域内の画素が前記異常部の検出を行う対象領域に含まれるか否かを判定する検査領域判定部を含み、
前記対象領域に含まれると判定された前記外辺領域内の画素を、前記有効画素と特定することを特徴とする請求項1に記載の画像処理装置。 - 前記対応境界設定部は、
前記画像内の各画素の前記有効画素からの距離を表す距離変換画像を算出する距離変換画像算出部を含み、
前記有効画素から所定の距離以内にある境界を、前記有効画素に対応する境界に設定することを特徴とする請求項1に記載の画像処理装置。 - 前記境界近傍画素特定部は、
前記候補領域の境界に位置する境界画素を挟んで該候補領域の内側及び外側に所定の幅以下の境界近傍領域を設定する境界近傍領域設定部を有し、
前記境界近傍領域内の画素を前記境界近傍画素と特定することを特徴とする請求項1に記載の画像処理装置。 - 前記境界近傍領域設定部は、
前記画像内の各画素の前記境界画素からの距離を表す距離変換画像を算出する距離変換画像算出部と、
前記距離変換画像を前記候補領域に対応する距離変換領域に分割する距離変換画像分割部と、
を有し、
前記距離変換領域において所定の距離以下となる領域を、当該距離変換領域に対応する前記候補領域の境界近傍領域に設定することを特徴とする請求項5に記載の画像処理装置。 - 前記特徴量算出部は、
生体内における吸収の度合いに応じて特定される特定波長成分を選択する特定波長成分選択部を有し、
前記境界近傍画素における前記特定波長成分の画素値に基づく特徴量を算出することを特徴とする請求項1に記載の画像処理装置。 - 前記特定波長成分選択部は、前記生体内における吸収が少ない波長成分を特定波長成分として選択し、
前記異常部領域識別部は、前記特定波長成分に対応する画素値に基づく特徴量を基に、前記画像における食物残渣領域と異常部領域とを識別することを特徴とする請求項7に記載の画像処理装置。 - 前記特定波長成分選択部は、前記生体内における吸収が多い波長成分を特定波長成分として選択し、
前記異常部領域識別部は、前記特定波長成分の画素値に基づく特徴量を基に、前記画像における粘膜を近接して撮像した近接粘膜領域と異常部領域とを識別することを特徴とする請求項7に記載の画像処理装置。 - 前記特定波長成分選択部は、互いに異なる複数の特定波長成分を選択することを特徴とする請求項7に記載の画像処理装置。
- 前記特徴量算出部は、
前記候補領域の境界に位置する境界画素の内側と外側との間における画素値の変化を表す画素値変化情報を算出する画素値変化情報算出部を有し、
前記画素値変化情報を特徴量とすることを特徴とする請求項1に記載の画像処理装置。 - 前記画素値変化情報算出部は、
前記画像内の各画素の前記境界画素からの距離を表す距離変換画像を算出する距離変換画像算出部を含み、
前記距離変換画像において同一の距離に位置する画素の画素値の平均値を、距離を変更しながら順次算出することにより、画素値変化情報を算出することを特徴とする請求項11に記載の画像処理装置。 - 前記画素値変化情報算出部は、前記境界画素における画素値が同一の値となるように画素値変化情報を正規化する正規化部を含むことを特徴とする請求項11に記載の画像処理装置。
- 前記特徴量算出部は、
前記境界近傍画素のエッジ強度を算出するエッジ強度算出部を有し、
前記エッジ強度を特徴量とすることを特徴とする請求項1に記載の画像処理装置。 - 前記特徴量算出部は、前記候補領域の境界に位置する境界画素の内側と外側との間における画素値の変化を表す画素値変化情報を算出する画素値変化情報算出部を有し、
前記エッジ強度算出部は、前記画素値変化情報を基に画素値の変化量を表す変化量情報を算出する変化量情報算出部と、前記変化量の最大値を算出する最大値算出部とを含み、該最大値をエッジ強度とすることを特徴とする請求項14に記載の画像処理装置。 - 被検体の管腔内を撮像した画像を処理する画像処理装置が実行する画像処理方法であって、
演算部が、前記画像を構成する各画素の色情報を基に異常部の候補領域を検出する異常部候補領域検出ステップと、
前記演算部が、前記候補領域の境界近傍に存在する画素である境界近傍画素を特定する境界近傍画素特定ステップと、
前記演算部が、前記境界近傍画素の画素値に基づく特徴量を算出する特徴量算出ステップと、
前記演算部が、前記特徴量を基に異常部領域を識別する異常部領域識別ステップと、
を含み、
前記境界近傍画素特定ステップは、
前記演算部が、前記境界近傍画素の特定に用いる境界を境界全周の内の一部に制限する対象境界制限ステップを含み、
前記対象境界制限ステップは、
前記演算部が、前記候補領域の境界に位置する境界画素から外側の所定の範囲である外辺領域から、前記特徴量の算出に有効な領域の画素である有効画素を特定する外辺有効画素特定ステップと、
前記演算部が、前記有効画素に対応する境界を設定する対応境界設定ステップと、
を含むことを特徴とする画像処理方法。 - 被検体の管腔内を撮像した画像を構成する各画素の色情報を基に異常部の候補領域を検出する異常部候補領域検出ステップと、
前記候補領域の境界近傍に存在する画素である境界近傍画素を特定する境界近傍画素特定ステップと、
前記境界近傍画素の画素値に基づく特徴量を算出する特徴量算出ステップと、
前記特徴量を基に異常部領域を識別する異常部領域識別ステップと、
をコンピュータに実行させ、
前記境界近傍画素特定ステップは、
前記境界近傍画素の特定に用いる境界を境界全周の内の一部に制限する対象境界制限ステップを含み、
前記対象境界制限ステップは、
前記候補領域の境界に位置する境界画素から外側の所定の範囲である外辺領域から、前記特徴量の算出に有効な領域の画素である有効画素を特定する外辺有効画素特定ステップと、
前記有効画素に対応する境界を設定する対応境界設定ステップと、
を含むことを特徴とする画像処理プログラム。
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