JP6285383B2 - 画像処理装置、内視鏡システム、画像処理装置の作動方法、及び内視鏡システムの作動方法 - Google Patents
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Description
図1において、内視鏡システム10は、内視鏡12と、光源装置14と、プロセッサ装置16と、モニタ18と、コンソール19とを有する。内視鏡12は、光源装置14と光学的に接続されるとともに、プロセッサ装置16と電気的に接続される。内視鏡12は、観察対象の体内に挿入される挿入部12aと、挿入部12aの基端部分に設けられた操作部12bと、挿入部12aの先端側に設けられた湾曲部12c及び先端部12dとを有している。湾曲部12cは、操作部12bのアングルノブ12eを操作することにより湾曲動作する。先端部12dは、湾曲部12cの湾曲動作によって所望の方向に向けられる。
本発明の実施形態1−1では、算出プログラム設定部74は、第1信号比B/R及び第2信号比G/Rで表される信号比空間84内において、第1信号比B/R及び第2信号比G/Rを血管の太さ及び深さと対応付けるための血管情報座標を設定し、この血管情報座標を用いて、血管情報を算出するための算出プログラムを設定する。
本発明の実施形態1−2では、算出プログラム設定部74は、第1信号比B/R及び第2信号比G/Rと血管の太さ及び深さとを対応付けるルックアップテーブルを複数有し、信号比空間内での画素分布によって求められる粘膜に基づいて、ルックアップテーブルを切り替えることで算出プログラムを設定する。
本発明の実施形態1−3では、算出プログラム設定部74は、信号比空間内での画素分布をクラスタ解析することによって、血管情報を算出するための算出プログラムを設定する。図17に示すように、算出プログラム設定部74は、クラスタ解析部122と、画素分布特定部124とを備える。
本発明の実施形態1−4では、信号比算出部72は、第1信号比B/R及び第2信号比G/Rに加えて、さらに第3信号比G/Bを算出する。算出プログラム設定部74は、図24に示すように、第1信号比B/R、第2信号比G/R、第3信号比G/Bで表される3次元の信号比空間140内での画素分布142に応じて、観察対象の血管情報である血管の太さ、血管の深さ、及び粘液の濃度を算出するための算出プログラムを設定する。血管情報算出部76は、算出プログラムに従って、第1信号比B/R、第2信号比G/R、及び第3信号比G/Bを用いることで、血管の太さと、血管の深さと、粘液の濃度とを算出する。
図25において、本発明の実施形態1−5では、特殊画像処理部150には、特殊画像処理部60の各構成に加えて、血管非血管抽出部152が新たに設けられる。血管非血管抽出部152は、画像信号取得部70からB画像信号、G画像信号、及びR画像信号を受信し、これらBGRの各画像信号に対して血管抽出処理を施すことによって、血管を抽出した血管画像信号を生成する。画像信号取得部70から受信したBGRの各画像信号においては、血管の画素はその周辺の画素よりも画素値が小さくなっている。このため、血管非血管抽出部152は、BGRの各画像信号に対してブラックハットフィルタ処理を施すことで、画素値が周辺の画素よりも小さい血管の画素のみを抽出したB血管画像信号、G血管画像信号、及びR血管画像信号を生成する。ブラックハットフィルタ処理は、ノイズを除きつつ、近隣の画素と比較して画素値が小さい画素を抽出するモルフォロジー処理(モフォロジー処理とも言う)である。なお、B血管画像信号は、本発明の第1色血管画像信号に対応し、G血管画像信号は、本発明の第2色血管画像信号に対応し、R血管画像信号は、本発明の第3色血管画像信号に対応する。
本発明の実施形態1−6では、図26に示すように、撮像センサ170は、撮像センサ44のB画素、G画素、及びR画素に加え、W画素(白色画素)を備えている。W画素は、W(白色)カラーフィルタが設けられた画素である。Wカラーフィルタは、紫色光V、青色光B、緑色光G、及び赤色光Rを含む白色光を透過させる。したがって、W画素は、紫色から赤色の光を受光してW画像信号を出力する。画像信号取得部70は、B画像信号、G画像信号、R画像信号、及びW画像信号を取得し、B画像信号、G画像信号、R画像信号、及びW画像信号を信号比算出部72と画像生成部78に送信する。なお、図26に示す各カラーフィルタの配列は一例なので、各カラーフィルタの配列は自由に設定して良い。
図27に示すように、実施形態1−1の原点設定部102では、時刻TNから前後2フレーム分、すなわち時刻TN−2〜TN+2で5フレーム分のBGRの画像信号を取得した場合に、この5フレーム分のB画像信号、G画像信号、及びR画像信号の画素値の中央値、最頻値、または平均値を求める。例えば、図28に示すように、原点設定部102は、B1画像信号〜B5画像信号の画素値を平均した平均値Baveを求め、G1画像信号〜G5画像信号の画素値を平均した平均値Gaveを求め、R1画像信号〜R5画像信号の画素値を平均した平均値Raveを求める。そして、原点設定部102は、求めた平均値Bave、平均値Gave、及び平均値Raveを用いて、粘膜に対応する第1信号比Bave/Rave、及び第2信号比Gave/Raveを求める。なお、実施形態1−2の選択基準値算出部112、及び実施形態1−3の画素分布特定部124についても、実施形態1−1の原点設定部102と同様に、5フレーム分のB画像信号、G画像信号、及びR画像信号の画素値の中央値、最頻値、または平均値を用いて、粘膜に対応する第1信号比B/R及び第2信号比G/Rの値を求めても良い。
第2実施形態では、上記第1実施形態で示した4色のLED20a〜20dの代わりに、レーザ光源と蛍光体を用いて観察対象の照明を行う。それ以外については、第1実施形態と同様である。
第3実施形態では、上記第1実施形態で示した4色のLED20a〜20dの代わりに、キセノンランプなどの広帯域光源と回転フィルタを用いて観察対象の照明を行う。また、カラーの撮像センサ44に代えて、モノクロの撮像センサで観察対象の撮像を行う。それ以外については、第1実施形態と同様である。
12 内視鏡
14 光源装置
16 プロセッサ装置
44,170 撮像センサ
60,150 特殊画像処理部
70 画像信号取得部
72 信号比算出部
74 算出プログラム設定部
76 血管情報算出部
78 画像生成部(血管抽出画像生成部)
102 原点設定部
104 軸方向設定部
112 選択基準値算出部
114 ルックアップテーブル選択部
122 クラスタ解析部
124 画素分布特定部
152 血管非血管抽出部(血管抽出部、非血管抽出部)
Claims (17)
- ヘモグロビンの吸光特性が互いに異なる3つの波長帯域に対応する第1色画像信号、第2色画像信号、及び第3色画像信号を取得する画像信号取得部と、
前記第3色画像信号に対する前記第1色画像信号の比である第1信号比と、前記第3色画像信号に対する前記第2色画像信号の比である第2信号比とを画素毎に算出する信号比算出部と、
前記第1信号比及び前記第2信号比を用いて血管の太さ及び深さを算出する血管情報算出部と、
前記第1信号比及び前記第2信号比で表される信号比空間内での画素分布によって、前記血管情報算出部が前記血管の太さ及び深さを算出するための算出プログラムを設定する算出プログラム設定部と、
を備える画像処理装置。 - 前記第1信号比及び前記第2信号比で表される信号比空間内に定められ、前記第1信号比及び前記第2信号比を血管の太さ及び深さと対応付けるための血管情報座標の原点を、前記第1色画像信号、前記第2色画像信号、及び前記第3色画像信号を用いて設定する原点設定部と、
前記信号比空間内の画素分布を用いて前記血管情報座標の軸方向を設定する軸方向設定部と、
を備え、
前記算出プログラム設定部は、前記原点及び前記軸方向が設定された前記血管情報座標を用いることで前記算出プログラムを設定する請求項1に記載の画像処理装置。 - 前記原点設定部は、前記第1色画像信号、前記第2色画像信号、及び前記第3色画像信号の画素値の中央値、最頻値、または平均値を用いて前記原点を設定する請求項2に記載の画像処理装置。
- 前記第1色画像信号、前記第2色画像信号、及び前記第3色画像信号に基づいて、前記血管を抽出した第1色血管画像信号、第2色血管画像信号、及び第3色血管画像信号を出力し、且つ前記血管以外を抽出した第1色非血管画像信号、第2色非血管画像信号、及び第3色非血管画像信号を出力する血管非血管抽出部を備え、
前記信号比算出部は、前記第3色血管画像信号に対する前記第1色血管画像信号の比を、前記第1信号比として求め、前記第3色血管画像信号に対する前記第2色血管画像信号の比を、前記第2信号比として求め、
前記原点設定部は、前記第1色非血管画像信号、前記第2色非血管画像信号、及び前記第3色非血管画像信号の画素値の中央値、最頻値、または平均値を用いて前記原点を設定する請求項2に記載の画像処理装置。 - 前記軸方向設定部は、前記信号比空間内の画素分布を主成分分析または独立成分分析することによって前記軸方向を設定する請求項2〜4のいずれか1項に記載の画像処理装置。
- 前記血管情報算出部は、前記軸方向の成分を画像化することにより、特定の太さ及び特定の深さの前記血管を抽出した血管抽出画像を生成する血管抽出画像生成部を備える請求項2〜5のいずれか1項に記載の画像処理装置。
- 前記軸方向設定部は、第1軸方向と第2軸方向の2種類の前記軸方向を設定し、
前記血管抽出画像生成部は、前記第1軸方向の成分を画像化した第1血管抽出画像と、前記第2軸方向の成分を画像化した第2血管抽出画像とを生成する請求項6に記載の画像処理装置。 - 前記算出プログラム設定部は、前記第1信号比及び前記第2信号比と、前記血管の太さ及び深さとを対応付けるルックアップテーブルを複数有し、前記信号比空間内での画素分布によって前記ルックアップテーブルを切り替えることで前記算出プログラムを設定する請求項1に記載の画像処理装置。
- 前記第1色画像信号、前記第2色画像信号、及び前記第3色画像信号に基づいて、前記血管以外を抽出した第1色非血管画像信号、第2色非血管画像信号、及び第3色非血管画像信号を出力する非血管抽出部を備え、
前記算出プログラム設定部は、前記第1色非血管画像信号、前記第2色非血管画像信号、及び前記第3色非血管画像信号の画素値の中央値、最頻値、または平均値に対応する前記信号比空間内の座標に基づいて、前記ルックアップテーブルを切り替える請求項8に記載の画像処理装置。 - 前記算出プログラム設定部は、前記第1信号比及び前記第2信号比と、前記血管の太さ及び深さとを対応付けるルックアップテーブルを前記信号比空間内での画素分布を用いて算出し、算出した前記ルックアップテーブルによって前記算出プログラムを設定する請求項1に記載の画像処理装置。
- 前記第1色画像信号、前記第2色画像信号、及び前記第3色画像信号に基づいて、前記血管を抽出した第1色血管画像信号、第2色血管画像信号、及び第3色血管画像信号を出力する血管抽出部を備え、
前記信号比算出部は、前記第3色血管画像信号に対する前記第1色血管画像信号の比を、前記第1信号比として求め、前記第3色血管画像信号に対する前記第2色血管画像信号の比を、前記第2信号比として求める請求項10に記載の画像処理装置。 - 前記算出プログラム設定部は、前記信号比空間内での画素分布をクラスタ解析することによって前記算出プログラムを設定する請求項1に記載の画像処理装置。
- 前記第1色画像信号、前記第2色画像信号、及び前記第3色画像信号に基づいて、前記血管を抽出した第1色血管画像信号、第2色血管画像信号、及び第3色血管画像信号を出力し、且つ前記血管以外を抽出した第1色非血管画像信号、第2色非血管画像信号、及び第3色非血管画像信号を出力する血管非血管抽出部を備え、
前記信号比算出部は、前記第3色血管画像信号に対する前記第1色血管画像信号の比を、前記第1信号比として求め、前記第3色血管画像信号に対する前記第2色血管画像信号の比を、前記第2信号比として求め、
前記算出プログラム設定部は、前記第1色非血管画像信号、前記第2色非血管画像信号、及び前記第3色非血管画像信号の画素値の中央値、最頻値、または平均値に対応する前記信号比空間内の座標に基づいて、前記クラスタ解析する請求項12に記載の画像処理装置。 - 前記信号比算出部は、前記第1信号比及び前記第2信号比に加えて、さらに前記第1色画像信号に対する前記第2色画像信号の比である第3信号比を算出し、
前記血管情報算出部は、前記第1信号比、前記第2信号比及び前記第3信号比を用いることで、前記血管の太さと、前記血管の深さと、観察対象に付着する粘液の濃度と、を算出する請求項1〜13のいずれか1項に記載の画像処理装置。 - ヘモグロビンの吸光特性が互いに異なる3つの波長帯域を含む照明光を発する光源と、
前記照明光が照射された観察対象を撮像する撮像センサと、
前記撮像センサで撮像して得た前記3つの波長帯域に対応する第1色画像信号、第2色画像信号、及び第3色画像信号を取得する画像信号取得部と、
前記第3色画像信号に対する前記第1色画像信号の比である第1信号比と、前記第3色画像信号に対する前記第2色画像信号の比である第2信号比とを画素毎に算出する信号比算出部と、
前記第1信号比及び前記第2信号比を用いて血管の太さ及び深さを算出する血管情報算出部と、
前記第1信号比及び前記第2信号比で表される信号比空間内での画素分布によって、前記血管情報算出部が前記血管の太さ及び深さを算出するための算出プログラムを設定する算出プログラム設定部と、
を備える内視鏡システム。 - 画像信号取得部が、ヘモグロビンの吸光特性が互いに異なる3つの波長帯域に対応する第1色画像信号、第2色画像信号、及び第3色画像信号を取得するステップと、
信号比算出部が、前記第3色画像信号に対する前記第1色画像信号の比である第1信号比と、前記第3色画像信号に対する前記第2色画像信号の比である第2信号比とを画素毎に算出するステップと、
血管情報算出部が、前記第1信号比及び前記第2信号比を用いて血管の太さ及び深さを算出するステップと、
算出プログラム設定部が、前記第1信号比及び前記第2信号比で表される信号比空間内での画素分布によって、前記血管情報算出部が前記血管の太さ及び深さを算出するための算出プログラムを設定するステップと、
を備える画像処理装置の作動方法。 - 光源が、ヘモグロビンの吸光特性が互いに異なる3つの波長帯域を含む照明光を発するステップと、
撮像センサが、前記照明光が照射された観察対象を撮像するステップと、
画像信号取得部が、前記撮像センサで撮像して得た前記3つの波長帯域に対応する第1色画像信号、第2色画像信号、及び第3色画像信号を取得するステップと、
信号比算出部が、前記第3色画像信号に対する前記第1色画像信号の比である第1信号比と、前記第3色画像信号に対する前記第2色画像信号の比である第2信号比とを画素毎に算出するステップと、
血管情報算出部が、前記第1信号比及び前記第2信号比を用いて血管の太さ及び深さを算出するステップと、
算出プログラム設定部が、前記第1信号比及び前記第2信号比で表される信号比空間内での画素分布によって、前記血管情報算出部が前記血管の太さ及び深さを算出するための算出プログラムを設定するステップと、
を備える内視鏡システムの作動方法。
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