JP6448509B2 - 内視鏡システム、プロセッサ装置、及び、内視鏡システムの作動方法 - Google Patents

Description

本発明は、観察対象の酸素飽和度を算出する内視鏡システム、プロセッサ装置、及び、内視鏡システムの作動方法に関する。

医療分野においては、光源装置、内視鏡、及びプロセッサ装置を備える内視鏡システムを用いて診断することが一般的になっている。特に、観察対象を自然に観察するだけでなく、照明光の波長を工夫したり、観察対象を撮影した画像に分光推定処理等の処理を施したりすることによって、血管や腺管構造等の特定の組織や構造を強調した画像を得る内視鏡システムが普及している。

近年では、観察対象を撮影した画像を用いて生体機能情報を得る内視鏡システムもある。例えば、観察対象が含むヘモグロビンの酸素飽和度を表す画像（以下、酸素飽和度画像という）を用いた病変の診断が行われつつある。酸素飽和度を算出するためには、例えば特許文献１に記載されているように、波長帯域が異なる複数の照明光によってそれぞれ観察対象を撮影する。少なくとも、酸化ヘモグロビンと還元ヘモグロビンとで吸光係数が異なる波長帯域の光を照明光に使用して観察対象を撮影する。そして、得られた画像の画素値を用いて所定の演算値を算出し、演算値を酸素飽和度に対応付ける相関関係を表すルックアップテーブルを用いて、観察対象の酸素飽和度を算出する。演算値と酸素飽和度との相関関係は、食道、胃、大腸等の各種部位や、性別、年齢等の患者の個体差等によって異なる場合がある。このため、特許文献１では、実際に観察対象の酸素飽和度を算出する前に、観察対象の正常部を撮影するプレ撮影を行って、ルックアップテーブルを校正している。

内視鏡画像では、照明光の反射が強く、部分的に白く潰れてしまうハレーションが部分的に発生する場合があるが、ハレーションの部分については酸素飽和度を正確に算出できない。これを考慮し、酸素飽和度画像のハレーションを検出する内視鏡システムが知られている（特許文献２）。また、観察対象の動きが大きい場合には、酸素飽和度の正確性が低下する場合がある。このため、観察対象の動きが大きい場合に、酸素飽和度の信頼性が低下している可能性があることを示す警告表示を表示する内視鏡システムが知られている（特許文献３）。

この他、観察対象に残渣や残液等が付着している場合や、内視鏡と観察対象との相対距離（以下、観察距離という）が極端に短いまたは長い場合、処置具等の人工物が被検体内に挿入されている場合等に酸素飽和度が正確に算出できない場合がある。これらについては、酸素飽和度を算出する内視鏡システムではないが、観察対象に付着する残渣を検出する蛍光内視鏡システム（特許文献４）、処置具と観察対象の距離を検出し、処置具が観察対象に接近した場合に警告する腹腔鏡システム（特許文献５）、処置具等の人工物に対して不要な画像処理が行われないようにした内視鏡システム（特許文献６）が知られている。

特開２０１３−０２２３４１号公報 国際公開２０１３−０３５５３１号明細書 特開２０１３−１８８２４４号公報 特開２００７−１２５２４５号公報 特開２０１１−２１２２４５号公報 特開２０１２−１５２２６６号公報

特許文献１のようにプレ撮影を行って、演算値を酸素飽和度に対応付けるルックアップテーブルを校正する場合、プレ撮影では、観察対象の正常な部分を適切に撮影することが必要である。例えば、プレ撮影で得るプレ撮影画像にハレーションがあるとルックアップテーブルを正しく補正できないので、プレ撮影画像にはハレーションがないことが求められる。同様に、観察対象と内視鏡との相対的な動きによってぶれがないこと、観察距離が近すぎずかつ遠すぎないこと、観察対象に残渣等の付着物がないこと、人工物の写り込みがないこと、等が求められる。ルックアップテーブルを校正する代わりに、算出した酸素飽和度を補正する場合も同様である。

しかし、プレ撮影も内視鏡で観察対象を撮影することに違いはないため、プレ撮影画像にもハレーションや動き、観察距離、付着物、人工物の写り込み等がある場合がある。このため、ルックアップテーブルの校正または算出した酸素飽和度の補正の成功または失敗を判定し、失敗の場合には、その旨を医師等に知らせることが望ましい。

本発明は、酸素飽和度の算出に用いるデータの校正、または、算出した酸素飽和度の補正が失敗の場合に警告し、は、酸素飽和度の算出に用いるデータの校正、または、算出した酸素飽和度の補正を確実に行う内視鏡システム、プロセッサ装置、及び、内視鏡システムの作動方法を提供することを目的とする。

本発明の内視鏡システムは、観察対象の酸素飽和度を算出する酸素飽和度算出部を有する内視鏡システムにおいて、観察対象の画像を取得する画像取得部と、画像を用いて、酸素飽和度算出部が酸素飽和度の算出に使用するデータを校正する校正部と、校正の成功または失敗を判定する判定部と、判定部による判定結果が失敗の場合に警告する警告部と、を備える。

画像取得部は、波長帯域が異なる複数の照明光によってそれぞれ観察対象を撮影した複数の画像を取得し、判定部は、画像ごとにそれぞれ校正の成功または失敗を判定することが好ましい。

判定部は、画像の明るさによって校正の成功または失敗を判定することが好ましい。

判定部は、画像の画素値の分布によって校正の成功または失敗を判定することが好ましい。

判定部は、画像から明るすぎる部分または暗すぎる部分を検出し、明るすぎる部分または暗すぎる部分があった場合に校正を失敗と判定し、明るすぎる部分または暗すぎる部分がなかった場合に校正を成功と判定することが好ましい。

画像取得部は、波長帯域が異なる複数の照明光によってそれぞれ観察対象を撮影した複数の画像を取得し、判定部は、複数の画像の比を用いて校正の成功または失敗を判定することが好ましい。

判定部は、観察対象に付着する付着物を検出し、付着物があった場合に校正を失敗と判定し、付着物がなかった場合に校正を成功と判定することが好ましい。

判定部は、複数の画像の比で表される観察対象の特性に関する情報によって校正の成功または失敗を判定することが好ましい。

判定部は、血液量によって校正の成功または失敗を判定することが好ましい。

判定部は、人工物の写り込みを検出し、人工物の写り込みがない場合に校正を成功と判定し、人工物の写り込みがある場合に校正を失敗と判定することが好ましい。

判定部は、画像を撮影した際の照明光の発光量によって校正の成功または失敗を判定することが好ましい。

判定部は、発光量を用いて観察距離を算出し、観察距離によって校正の成功または失敗を判定することが好ましい。

判定部は、観察距離が特定距離よりも短い場合に校正を失敗と判定することが好ましい。

判定部は、画像を用いて観察対象と観察対象を撮像する内視鏡との相対的な動きを検出し、検出した動きの大きさによって校正の成功または失敗を判定することが好ましい。

判定部は、画像のうち、同じ照明光によって観察対象を撮影して得た複数の画像を用いて動きを検出することが好ましい。

警告部は、表示部にメッセージを表示することが好ましい。

本発明の別の内視鏡システムは、観察対象の酸素飽和度を算出する酸素飽和度算出部を有する内視鏡システムにおいて、観察対象の画像を取得する画像取得部と、画像を用いて酸素飽和度算出部が算出する酸素飽和度に対する補正量を算出する補正量算出部と、補正量にしたがって酸素飽和度算出部が算出した酸素飽和度を補正する補正部と、補正の成功または失敗を判定する判定部と、判定部による判定結果が失敗の場合に警告する警告部と、を備える。

本発明のプロセッサ装置は、観察対象の酸素飽和度を算出する酸素飽和度算出部を有するプロセッサ装置において、観察対象の画像を取得する画像取得部と、画像を用いて、酸素飽和度算出部が酸素飽和度の算出に使用するデータを校正する校正部と、校正の成功または失敗を判定する判定部と、判定部による判定結果が失敗の場合に警告する警告部と、を備える。

本発明の内視鏡システムの作動方法は、観察対象の酸素飽和度を算出する酸素飽和度算出部を有する内視鏡システムの作動方法において、画像取得部が、観察対象の画像を取得するステップと、校正部が、画像を用いて、酸素飽和度算出部が酸素飽和度の算出に使用するデータを校正するステップと、判定部が、校正の成功または失敗を判定するステップと、警告部が、判定部による判定結果が失敗の場合に警告するステップと、を備える。

本発明の内視鏡システム、プロセッサ装置、及び、内視鏡システムの作動方法は、酸素飽和度の算出に用いるデータの校正、または、算出した酸素飽和度の補正が失敗の場合に警告するので、酸素飽和度の算出に用いるデータの校正または算出した酸素飽和度の補正を確実に行うことができる。

内視鏡システムの外観図である。 内視鏡システムのブロック図である。 特殊処理部のブロック図である。 酸素飽和度の算出に用いるＬＵＴの内容を示すグラフである。 酸素飽和度画像である。 理想的な観察対象と実際の観察対象のずれを表すグラフである。 酸素飽和度の算出に用いるＬＵＴの校正方法を示すグラフである。 暗すぎるプレ撮影画像である。 明るすぎるプレ撮影画像である。 警告を表示したモニタの表示画面である。 酸素飽和度モードの動作の流れを示すフローチャートである。 ハレーションがあるプレ撮影画像である。 画素値の出現頻度ヒストグラムである。 付着物を検出してＬＵＴの校正の成功または失敗を判定する第２実施形態のフローチャートである。 血液量によってＬＵＴの校正の成功または失敗を判定する場合のフローチャートである。 第３実施形態の特殊処理部のブロック図である。 動きを検出するプレ撮影で取得する画像を示す説明図である。 第６実施形態の特殊処理部のブロック図である。 補正量の算出方法を示すグラフである。 カプセル内視鏡の概略図である。

［第１実施形態］
図１に示すように、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（表示部）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、被検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を有している。操作部１２ｂのアングルノブ１２ｅを操作することにより、湾曲部１２ｃは湾曲動作する。この湾曲動作によって、先端部１２ｄが所望の方向に向けられる。

また、操作部１２ｂには、アングルノブ１２ｅの他、モード切り替えスイッチ１３ａ、ズーム操作部１３ｂが設けられている。モード切り替えスイッチ１３ａは、観察モードの切り替え操作に用いる。内視鏡システム１０は、通常観察モードと酸素飽和度観察モードの２つの観察モードを有している。通常観察モードは、白色光を照射して観察対象を撮影し、自然な色合いの画像（以下、通常画像という）をモニタ１８に表示する観察モードである。酸素飽和度観察モードは、酸化ヘモグロビンと還元ヘモグロビンとで吸光係数が異なる波長帯域の光等を用いて観察対象を撮影して得た画像を用いて観察対象の酸素飽和度を算出し、酸素飽和度画像をモニタ１８に表示する観察モードである。

プロセッサ装置１６は、モニタ１８及びコンソール１９と電気的に接続される。モニタ１８は、各観察モードの画像や画像に付帯する画像情報等を出力表示する。コンソール１９は、機能設定等の入力操作を受け付けるユーザインタフェースとして機能する。なお、プロセッサ装置１６には、画像や画像情報等を記録する外付けの記録部（図示省略）を接続してもよい。

図２に示すように、光源装置１４は、照明光を発光する光源部２０と、光源部２０の駆動を制御する光源制御部２２と、を備えている。

光源部２０は、Ｂ１光源２０ａ、Ｂ２光源２０ｂ、Ｇ光源２０ｃ、及び、Ｒ光源２０ｄの４個の光源を備える。本実施形態では、Ｂ１光源２０ａ、Ｂ２光源２０ｂ、Ｇ光源２０ｃ、及び、Ｒ光源２０ｄはいずれもＬＥＤ(Light Emitting Diode)である。光源部２０には、これらのＬＥＤの代わりに、ＬＤ(Laser Diode)と蛍光体と帯域制限フィルタとの組み合わせや、キセノンランプ等のランプと帯域制限フィルタとの組み合わせ等を用いることができる。

Ｂ１光源２０ａ及びＢ２光源２０ｂは両方とも青色光を発光する青色光源である。但し、Ｂ１光源２０ａが発光する青色光（以下、Ｂ１光という）と、Ｂ２光源２０ｂが発光する青色光（以下、Ｂ２光という）とでは、中心波長及び波長帯域が異なる。Ｂ１光は、中心波長及び波長帯域が４７０±１０ｎｍの狭帯域な青色光である。このＢ１光の中心波長及び波長帯域は、青色波長帯域の中で酸化ヘモグロビンと還元ヘモグロビンの吸光係数の差が概ね極大になる中心波長及び波長帯域である。したがって、Ｂ１光は、酸素飽和度観察モードで使用する。一方、Ｂ２光は、中心波長が約４５０±１０ｎｍであり、波長帯域が約４００〜５００ｎｍの広帯域な青色光である。Ｂ２光は、通常観察モード及び酸素飽和度観察モードで使用する。

Ｇ光源２０ｃは、中心波長が５４０±２０ｎｍであり、波長帯域が約４８０〜６００ｎｍの広帯域な緑色光（以下、Ｇ光という）を発光する緑色光源である。Ｒ光源２０ｄは、中心波長が６４０±２０ｎｍであり、波長帯域が約６００〜７００ｎｍの広帯域な赤色光（以下、Ｒ光という）を発する赤色光源である。Ｇ光及びＲ光は、通常観察モード及び酸素飽和度観察モードで使用する。

光源制御部２２は、光源部２０を構成する各光源２０ａ〜２０ｄの点灯や消灯のタイミングや発光量等をそれぞれ制御することで、照明光の分光スペクトルや光量を制御する。通常観察モードの場合、光源制御部２２は、Ｂ２光源２０ｂ、Ｇ光源２０ｃ、及びＲ光源２０ｄを点灯する。このため、通常観察モードでは、Ｂ２光、Ｇ光、及びＲ光からなる白色光が照明光になる。

酸素飽和度観察モードでは、光源制御部２２は、撮影フレームごとに照明光を切り替える。具体的には、ある撮影フレーム（以下、第１フレームという）ではＢ１光源２０ａを点灯し、次の撮影フレーム（以下、第２フレームという）ではＢ２光源２０ｂ、Ｇ光源２０ｃ、及びＲ光源２０ｄを点灯する。すなわち、第１フレームの照明光はＢ１光であり、第２フレームの照明光は、Ｂ２光、Ｇ光、及びＲ光からなる白色光である。また、通常観察モードから酸素飽和度観察モードに移行した際には、光源制御部２２は、少なくとも一度、撮影フレームに合わせてＢ１光源２０ａ、Ｂ２光源２０ｂ、Ｇ光源２０ｃ、及びＲ光源２０ｄを順次点灯し、照明光をＢ１光、Ｂ２光、Ｇ光、及びＲ光に順次切り替える。これは酸素飽和度の算出に用いるＬＵＴ（ルックアップテーブル）７５（図３及び図４参照）の校正のためである。

光源部２０が発光した上記各種照明光は、ライトガイド４１に入射する。ライトガイド４１は、内視鏡１２及びユニバーサルコード（内視鏡１２と光源装置１４及びプロセッサ装置１６とを接続するコード）内に内蔵されており、照明光を内視鏡１２の先端部１２ｄまで伝搬する。なお、ライトガイド４１としては、マルチモードファイバを使用することができる。一例として、コア径１０５μｍ、クラッド径１２５μｍ、外皮となる保護層を含めた径がφ０．３〜０．５ｍｍの細径なファイバケーブルを使用することができる。

内視鏡１２の先端部１２ｄには、照明光学系３０ａと撮像光学系３０ｂが設けられている。照明光学系３０ａは照明レンズ４５を有しており、この照明レンズ４５を介して照明光が観察対象に照射される。撮像光学系３０ｂは、対物レンズ４６、ズームレンズ４７、イメージセンサ４８を有している。イメージセンサ４８は、対物レンズ４６及びズームレンズ４７を介して、観察対象から戻る照明光の反射光や散乱光等（観察対象が発する蛍光や観察対象に投与した薬剤による蛍光を含む）によって観察対象を撮影する。なお、ズームレンズ４７は、ズーム操作部１３ｂの操作によって移動し、イメージセンサ４８で撮影する観察対象を拡大または縮小する。

イメージセンサ４８は、原色系のカラーセンサであり、青色カラーフィルタが設けられたＢ画素（青色画素）、緑色カラーフィルタが設けられたＧ画素（緑色画素）、及び、赤色カラーフィルタが設けられたＲ画素（赤色画素）の３種類の画素を有する。このため、イメージセンサ４８で観察対象を撮影すると、Ｂ画像（青色画像）、Ｇ画像（緑色画像）、Ｒ画像（赤色画像）の３種類の画像が得られる。

なお、イメージセンサ４８は、原色系のカラーセンサであるが、補色系のカラーセンサを用いることもできる。補色系のカラーセンサは、例えば、シアンカラーフィルタが設けられたシアン画素、マゼンタカラーフィルタが設けられたマゼンタ画素、イエローカラーフィルタが設けられたイエロー画素、及びグリーンカラーフィルタが設けられたグリーン画素を有する。補色系カラーセンサを用いる場合に得られる各色の画像は上記実施形態と同様のＢ画像、Ｇ画像、Ｒ画像に変換することができる。

酸素飽和度観察モードの場合、第１フレームの照明光はＢ１光であり、緑色光や赤色光を含まないので、酸素飽和度観察モードの第１フレームでは実質的にＢ画像のみが得られる。一方、酸素飽和度観察モードの第２フレームの照明光は白色光なので、Ｂ画像、Ｇ画像、Ｒ画像が得られる。以下、区別のため、第１フレームで得るＢ画像をＢ１画像といい、第２フレームで得るＢ画像をＢ２画像という。

酸素飽和度観察モードでは、上記のように実際に観察対象の酸素飽和度を算出し、酸素飽和度画像を生成に使用する画像を得る「本撮影」の他、酸素飽和度の算出に用いるＬＵＴ７５の校正に使用する画像を得る「プレ撮影」がある。プレ撮影は校正用の撮影なので観察対象の正常な部分を撮影する。観察対象の正常な部分とは、明らかな病変や付着物等がなく酸素飽和度に異常が発生しないと考える部分である。以下、実際に酸素飽和度を算出する部分を本撮影して得るＢ１画像、Ｂ２画像、Ｇ画像、及びＲ画像を本撮影画像９１（図３参照）といい、校正用に観察対象の正常な部分をプレ撮影して得るＢ１画像、Ｂ２画像、Ｇ画像、及びＲ画像をプレ撮影画像９２（図３参照）という。本実施形態では、通常観察モードから酸素飽和度観察モードに移行すると、本撮影に先立ってプレ撮影をするが、プレ撮影は本撮影の後にすることもできる。

プロセッサ装置１６は、制御部５２と、画像取得部５４と、画像処理部６１と、表示制御部６６と、を備える。制御部５２は、モード切り替えスイッチ１３ａからモード切り替え信号の入力を受け、光源制御部２２及びイメージセンサ４８を制御し、観察モードを切り替える。具体的には、制御部５２は、光源制御部２２に対する照明光の種類や光量の指定、イメージセンサ４８の露光時間の長さや画像出力時のゲイン等の制御、及び、撮影フレームと照明光の切り替えタイミングの同期制御等をする。

画像取得部５４は、イメージセンサ４８から各色の観察対象の画像を取得する。通常観察モードの場合には、Ｂ画像、Ｇ画像、及びＲ画像をイメージセンサ４８から取得する。また、酸素飽和度観察モードの場合、第１フレームでＢ１画像を取得し、第２フレームではＢ２画像、Ｇ画像、及びＲ画像を取得する。すなわち、画像取得部５４は、波長帯域が異なる複数の照明光によってそれぞれ観察対象を撮影した複数の画像を取得する。また、画像取得部５４は、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）５６と、ノイズ低減部５８と、変換部５９と、を有し、これらによって取得した画像に各種処理を施す。

ＤＳＰ５６は、取得した画像に対して、欠陥補正処理、オフセット処理、ゲイン補正処理、リニアマトリクス処理、ガンマ変換処理、デモザイク処理、及びＹＣ変換処理等の各種処理を施す。

欠陥補正処理は、イメージセンサ４８の欠陥画素に対応する画素の画素値を補正する処理である。オフセット処理は、欠陥補正処理を施した画像から暗電流成分を除き、正確な零レベルが設定する処理である。ゲイン補正処理は、オフセット処理をした画像にゲインを乗じることにより各画像の信号レベルを整える処理である。リニアマトリクス処理は、オフセット処理をした画像の色再現性を高める処理であり、ガンマ変換処理は、リニアマトリクス処理後の画像の明るさや彩度を整える処理である。デモザイク処理（等方化処理や同時化処理とも言う）は、欠落した画素の画素値を補間する処理であり、ガンマ変換処理後の画像に対して施す。欠落した画素とは、イメージセンサ４８において他の色の画素が配置されているために画素値がない画素である。例えば、Ｂ画像はＢ画素で観察対象を撮影して得る画像なので、イメージセンサ４８のＧ画素やＲ画素に対応する位置の画素には画素値がない。デモザイク処理は、Ｂ画像を補間して、イメージセンサ４８のＧ画素及びＲ画素の位置にある画素の画素値を生成する。ＹＣ変換処理は、デモザイク処理後の画像を、輝度画像Ｙと色差画像Ｃｂ及び色差画像Ｃｒに変換する処理である。

ノイズ低減部５８は、輝度画像Ｙ、色差画像Ｃｂ及び色差画像Ｃｒに対して、例えば、移動平均法やメディアンフィルタ法等によるノイズ低減処理を施す。変換部５９は、ノイズ低減処理後の輝度画像Ｙ、色差画像Ｃｂ及び色差画像Ｃｒを再びＢＧＲの各色の画像に再変換する。

画像処理部６１は、通常処理部６２と、特殊処理部６３とを有する。通常処理部６２は、通常観察モード時に作動し、ＢＧＲ各色の画像に対して、色変換処理、色彩強調処理、及び構造強調処理を施し、通常画像を生成する。色変換処理は、ＢＧＲ各色の画像に対して３×３のマトリックス処理、階調変換処理、及び３次元ＬＵＴ（ルックアップテーブル）処理などを行う。色彩強調処理は、画像の色彩を強調する処理であり、構造強調処理は、例えば、血管やピットパターン等の観察対象の構造を強調する処理である。表示制御部６６は、通常処理部６２から取得する通常画像を表示に適した形式に変換してモニタ１８に入力する。これにより、モニタ１８は通常画像を表示する。

特殊処理部６３は、酸素飽和度観察モード時に作動し、本撮影画像を用いて観察対象の酸素飽和度を算出し、酸素飽和度画像を生成する。図３に示すように、特殊処理部６３は、演算値算出部７１、相関関係記憶部７２、酸素飽和度算出部７３、及び、酸素飽和度画像生成部７４を備える。

演算値算出部７１は、画像取得部５４から本撮影画像９１を取得し、本撮影画像９１の画素値を用いて演算をし、酸素飽和度の算出に使用する演算値を算出する。具体的には、演算値算出部７１は、Ｂ１画像とＧ画像の比Ｂ１／Ｇと、Ｒ画像とＧ画像の比Ｒ／Ｇと、をそれぞれ画素毎に算出する。これらの比Ｂ１／Ｇ及び比Ｒ／Ｇは、演算値算出部７１が算出する演算値であり、画像取得部５４が取得した画像の画素値を用いた演算の演算結果である。比Ｂ１／Ｇは主に酸素飽和度と血液量に依存し、比Ｒ／Ｇは主に血液量に依存する。このため、比Ｂ１／Ｇと比Ｒ／Ｇのバランスを見れば、血液量への依存性を除いて、観察対象の酸素飽和度を求めることができる。

相関関係記憶部７２は、演算値算出部７１の演算結果である比Ｂ１／Ｇ及び比Ｒ／Ｇを、酸素飽和度に対応付ける相関関係をＬＵＴ（ルックアップテーブル）７５に記憶している。ＬＵＴ７５は、酸素飽和度算出部７３が酸素飽和度の算出に用いるデータである。図４に示すように、ＬＵＴ７５が記憶する相関関係は、比Ｂ１／Ｇと比Ｒ／Ｇを軸とする２次元空間に、酸素飽和度の等値線を定義した２次元テーブルである。比Ｂ１／Ｇ及び比Ｒ／Ｇに対する等値線の位置及び形状は、光散乱の物理的なシミュレーションによって予め得られる。なお、相関関係記憶部７２は、比Ｂ１／Ｇ及び比Ｒ／Ｇと、酸素飽和度との相関関係はｌｏｇスケールで記憶している。

酸素飽和度算出部７３は、相関関係記憶部７２が記憶するＬＵＴ７５を参照して、演算値算出部７１が算出する比Ｂ１／Ｇ及び比Ｒ／Ｇに対応する酸素飽和度を算出する。例えば、特定の画素において比Ｂ１／Ｇの値がＢ１^＊／Ｇ^＊であり、比Ｒ／Ｇの値がＲ^＊／Ｇ^＊である場合、ＬＵＴ７５を参照すると、これの値に対応する酸素飽和度は「７０％」である（図４参照）。このため、酸素飽和度算出部７３は、この特定の画素の酸素飽和度を「７０％」と算出する。

なお、比Ｂ１／Ｇ及び比Ｒ／Ｇが極めて大きい値になっていしまったり、逆に極めて小さい値になったりすることは殆どない。すなわち、比Ｂ１／Ｇ及び比Ｒ／Ｇの組み合わせが、酸素飽和度「１００％」を表す上限の等値線を上回る組み合わせや、酸素飽和度「０％」を表す下限の等値線を下回る組み合わせになってしまうことは殆どない。酸素飽和度算出部７３は、酸素飽和度が１００％を超える場合には酸素飽和度を１００％とし、酸素飽和度が０％を下回る場合には酸素飽和度を０％とする。

酸素飽和度画像生成部７４は、本撮影画像９１と、酸素飽和度算出部７３が算出した酸素飽和度とを用いて、酸素飽和度画像を生成する。具体的には、酸素飽和度画像生成部７４は、本撮影画像９１のうち、第２フレームに得るＢ２画像とＧ画像とＲ画像を用いて酸素飽和度画像のベースになる画像（以下、ベース画像という）を生成する。ベース画像は、Ｂ２画像、Ｇ画像、及びＲ画像に対して、色変換処理、色彩強調処理、及び構造強調処理を施して生成する。すなわち、ベース画像は、酸素飽和度観察モードの第２フレームで得る画像を用いて生成する通常画像である。ベース画像を生成すると、酸素飽和度画像生成部７４は、酸素飽和度算出部７３が算出した酸素飽和度を用いてベース画像に色付けをし、色によって酸素飽和度を表す酸素飽和度画像７７（図５参照）を生成する。

表示制御部６６は、酸素飽和度観察モードの場合、酸素飽和度画像生成部７４から酸素飽和度画像７７を取得する。表示制御部６６は取得した酸素飽和度画像を表示に適した形式に変換してモニタ１８に入力することにより、図５に示すように、モニタ１８に酸素飽和度画像７７を表示する。また、酸素飽和度画像７７をモニタ１８に表示する際には、表示制御部６６は、着色した色と酸素飽和度の高低との対応関係を示すカラースケール７８をモニタ１８に表示する。

上記のように、特殊処理部６３は、酸素飽和度観察モード時に本撮影画像９１を用いて酸素飽和度を算出し、酸素飽和度画像７７を生成する際に、特殊処理部６３は、酸素飽和度の算出に使用するＬＵＴ７５を校正する。このため、特殊処理部６３は、上記各部の他に、校正部８１を備える。

校正部８１は、画像取得部５４からプレ撮影画像９２を取得し、プレ撮影画像９２を用いてＬＵＴ７５を校正する。具体的には、校正部８１は、プレ撮影画像９２のＢ１画像、Ｇ画像、及びＲ画像を用いて、比Ｂ１／Ｇ及び比Ｒ／Ｇを画素毎に算出し、算出した比Ｂ１／Ｇの代表値及び比Ｒ／Ｇの代表値を用いてＬＵＴ７５を校正する。本実施形態では、比Ｂ１／Ｇ及び比Ｒ／Ｇの代表値は平均値であるが、中央値や最頻値等、その他の統計量を代表値とすることができる。

プレ撮影では観察対象の正常な部分を撮影するので、観察対象がＬＵＴ７５を算出するシミュレーションで想定する理想的な観察対象であれば、比Ｂ１／Ｇの代表値、比Ｒ／Ｇの代表値、及び、ＬＵＴ７５がこれらの比の代表値を対応付ける酸素飽和度の値は、特定の値になる。例えば、図６に示すように、理想的な観察対象の正常な部分を撮影して得る画像を用いて算出する比Ｂ１／Ｇの代表値はＢ１^ａ／Ｇ^ａになり、かつ、比Ｒ／Ｇの代表値はＲ^ａ／Ｇ^ａになり、その酸素飽和度は７０％である。一方、実際の観察対象には個体差等があるので、実際の観察対象を撮影したプレ撮影画像９２を用いて算出する比Ｂ１／Ｇ及び比Ｒ／Ｇの代表値にはずれがあり、比Ｂ１／Ｇの代表値がＢ１^ｂ／Ｇ^ｂであり、比Ｒ／Ｇの代表値はＲ^ｂ／Ｇ^ｂであったとする。この場合、ＬＵＴ７５を用いて酸素飽和度を算出すると、酸素飽和度の値は６０％である。

しかし、酸素飽和度の値は観察対象の個体差等に影響され難く、正常な部分を観察すればどのような観察対象でも概ね一定（例えば７０％）になる。このため、図７に示すように、校正部８１は、ＬＵＴ７５が表す等値線を移動し、プレ撮影画像９２を用いて算出した比Ｂ１^ｂ／Ｇ^ｂ及び比Ｒ^ｂ／Ｇ^ｂから正常な部分を観察した場合の値（７０％）になるようにＬＵＴ７５の内容を修正する。これが校正部８１の行う校正である。

なお、比Ｂ１^ａ／Ｇ^ａ及び比Ｒ^ａ／Ｇ^ａに対する校正前のＬＵＴ７５の等値線の相対的な位置関係と、比Ｂ１^ｂ／Ｇ^ｂ及び比Ｒ^ｂ／Ｇ^ｂに対する校正後のＬＵＴ７６の等値線の相対的な位置関係は等しい。また、校正部８１がＬＵＴ７５を校正した際には、酸素飽和度算出部７３は校正後のＬＵＴ７６を使用して酸素飽和度を算出する。このため、酸素飽和度算出部７３が算出する酸素飽和度は、観察対象の個体差等の影響が低減される。

校正部８１がＬＵＴ７５を正しく校正できるのは、例えば、プレ撮影画像９２が観察対象の正常な部分を適切に撮影した画像の場合である。しかし、観察対象の正常な部分を撮影した場合でも、例えば観察距離が不適切な場合、図８に示すようにプレ撮影画像９２が暗すぎる場合がある。逆に、図９に示すようにプレ撮影画像９２が明るすぎる場合もある。このようにプレ撮影画像９２の明るさが適切でない場合、校正部８１が行うＬＵＴ７５の校正は不正確になる。

このため、特殊処理部６３は、上記校正部８１の他に、さらに、校正部８１が行う校正の成功または失敗を判定する判定部８２と、判定部８２の判定結果が失敗の場合に警告する警告部８３と、を備える。

判定部８２は、画像取得部５４から校正部８１が用いるプレ撮影画像９２を取得し、プレ撮影画像９２の明るさによって、校正部８１が行う校正の成功または失敗を判定する。また、画像取得部５４は、プレ撮影画像９２として複数の画像を取得するので、判定部８２は、これらの画像ごとに判定部８２が行う校正の成功または失敗をそれぞれ判定する。すなわち、判定部８２は、取得したプレ撮影画像９２のうち、Ｂ１画像、Ｇ画像、及びＲ画像についてそれぞれ判定をし、これらの判定結果が全て「成功」の場合に、判定部８２が行う校正を成功と判定し、これらの判定結果のうちいずれかが「失敗」の場合に、判定部８２が行う校正を「失敗」と判定する。

判定部８２は、Ｂ１画像、Ｇ画像、及びＲ画像についてそれぞれ代表値（例えば、画素値の平均値、中央値、または最頻値等）を算出し、予め設定している下限閾値（最小値）Ｔｈ１及び上限閾値（最大値）Ｔｈ２と比較して、各色の画像について判定する。例えば、Ｂ１画像の代表値が下限閾値Ｔｈ１以上上限閾値Ｔｈ２以下の場合に、Ｂ１画像での判定を「成功」とし、それ以外の場合、Ｂ１画像での判定を「失敗」とする。Ｇ画像及びＲ画像についても同様である。

なお、判定部８２は、各色の画像の代表値を算出する際には、各色の画像のうち所定の領域について代表値を算出する。所定の領域は、例えば、画像の中心領域、画像の中心部分を除く領域、画像の全体、または、その他の指定した領域である。画素値の頻度分布において上下所定の割合（例えば１０％）を除くことで、各色の画像中で極端に暗い部分や極端に明るい部分を除外して代表値を算出することもできる。

さらに、判定部８２は、校正部８１による校正を「失敗」と判定した場合、その原因を特定する。例えば、Ｂ１画像、Ｇ画像、またはＲ画像の各代表値のうちいずれかが上限閾値Ｔｈ２を超えて校正を失敗と判定した場合、プレ撮影画像９２が明るすぎることが校正失敗の原因と特定する。また、Ｂ１画像、Ｇ画像、またはＲ画像の各代表値のうちいずれかが下限閾値Ｔｈ１を下回って校正を失敗と判定した場合、プレ撮影画像９２が暗すぎることが校正失敗の原因と特定する。

警告部８３は、判定部８２による判定結果が失敗の場合に、失敗の原因を示して警告する。例えば、判定部８２の判定が「失敗」であり、特定された原因が「プレ撮影画像９２が明るすぎる」ことである場合、図１０に示すように、警告部８３は、モニタ１８に警告メッセージ９６を表示する。警告メッセージ９６は、例えば、ＬＵＴ７５の校正に失敗した原因（「プレ撮影画像が明るすぎます」）を表示する。警告メッセージ９６は、ＬＵＴ７５の校正に失敗したこと（「ＬＵＴの校正に失敗しました」）、ＬＵＴ７５の校正に失敗した原因、及び、対処方法（「観察距離を調整して下さい」）を表示することが好ましい。本実施形態では、警告メッセージ９６をモニタ１８に表示するが、ＬＵＴ７５の校正に失敗した場合に、その原因を知らせることができれば、警告の方法は任意である。例えば、警告部８３は、上記警告メッセージ９６の表示の他、ランプ等の点灯や消灯、振動する部材がある場合にはその振動パターン、警告音の発報、または音声メッセージの再生等によって警告することができる。

次に、酸素飽和度画像によって観察対象を観察する場合の内視鏡システム１０の動作の流れを図１１に示すフローチャートに沿って説明する。まず、モード切り替えスイッチ１３ａを用いて観察モードを酸素飽和度観察モードに切り替え（Ｓ１１）、アングルノブ１２ｅ等の操作により、内視鏡１２の先端部１２ｄを観察対象の正常な部分に向け、プレ撮影をする（Ｓ１２）。プレ撮影画像９２を得ると、校正部８１はプレ撮影画像９２を用いてＬＵＴ７５を校正する（Ｓ１３）。一方、判定部８２は、プレ撮影画像９２を用いて、校正部８１が行うＬＵＴ７５の校正の成功または失敗を判定する（Ｓ１４）。判定の結果、校正が失敗の場合には、警告部８３は、校正の失敗原因を示す警告メッセージ９６（図８参照）をモニタ１８に表示する（Ｓ１６）。そして、警告メッセージ９６にしたがって再度プレ撮影をする。プレ撮影及びＬＵＴ７５の校正は、判定部８２が校正部８１による校正を成功と判定するまで繰り返し行う。

判定部８２が校正部８１による校正を成功と判定すると（Ｓ１４）、制御部５２は各部を制御して本撮影をする（Ｓ１７）。画像取得部５４は本撮影画像９１を取得し、演算値算出部７１は本撮影画像９１を用いて比Ｂ１／Ｇ及び比Ｒ／Ｇを算出し（Ｓ１８）、酸素飽和度算出部７３は、比Ｂ１／Ｇ及び比Ｒ／Ｇと校正後のＬＵＴ７６を用いて観察対象の酸素飽和度を算出する（Ｓ１９）。そして、酸素飽和度画像生成部７４は、本撮影画像９１を用いてベース画像を生成し、生成したベース画像に酸素飽和度を用いて色付けをして酸素飽和度画像を生成する（Ｓ２０）。酸素飽和度画像は、表示制御部６６によって表示に適した形式に変換され、モニタ１８に表示される。この酸素飽和度画像の生成及び表示は、モード切り替えスイッチ１３ａを用いて観察モードを通常観察モードに切り替えるまで繰り返し行う（Ｓ２１）。

上記のように、観察モードを酸素飽和度観察モードに切り替え、プレ撮影を行うと、内視鏡システム１０は、単にプレ撮影画像９２を用いて元から備えるＬＵＴ７５を校正するだけでなく、ＬＵＴ７５の校正の成功または失敗を判定し、かつ、ＬＵＴ７５の校正が失敗の場合には警告して再度のプレ撮影を促す。このため、内視鏡システム１０では、ＬＵＴ７５の校正を確実に行うことができる。

また、警告部８３は、ＬＵＴ７５の校正が失敗した原因を示すので、プレ撮影をやり直す際には、警告メッセージ９６によってＬＵＴ７５の校正に失敗した原因が明らかになっている。このため、ＬＵＴ７５の校正が成功するように適切に調整してプレ撮影をやり直すことができる。すなわち、内視鏡システム１０は、ＬＵＴ７５の校正が失敗した際にその原因を警告メッセージ９６によって示すので、同じ原因で続けてＬＵＴ７５の校正に失敗する可能性を低減し、２回目のＬＵＴ７５の校正の成功率を向上することができる。

なお、上記第１実施形態では、観察モードを酸素飽和度観察モードに切り替えた際に、ＬＵＴ７５を校正し（Ｓ１３）、その後、ＬＵＴ７５の校正が成功か失敗かの判定をしているが（Ｓ１４）、これらの順序を入れ替え、実際にＬＵＴ７５を校正する前に、ＬＵＴ７５の校正が成功するか、または失敗するかを判定しても良い。もちろん、ＬＵＴ７５の校正と、ＬＵＴ７５の校正の成功または失敗の判定を並行して行っても良い。

また、上記第１実施形態では、判定部８２はプレ撮影画像９２に含むＢ１画像、Ｇ画像、及びＲ画像についてそれぞれ算出する代表値を閾値（下限閾値Ｔｈ１及び上限閾値Ｔｈ２）と比較して校正部８１によるＬＵＴ７５の校正の成功または失敗を判定しているが、プレ撮影画像９２の画素値の分布によってＬＵＴ７５の校正の成功または失敗を判定することができる。プレ撮影画像９２の画素値の分布とは、例えば、画素値の出現頻度ヒストグラムであり、Ｂ１画像等の単色画像の場合にはプレ撮影画像９２に写る観察対象の明るさの分布に等しい。

より具体的には、観察対象の正常な部分を適切に撮影したつもりでも、図１２に示すように、撮影の瞬間に、プレ撮影画像９２にハレーション１０１が発生してしまう場合があるが、ハレーション１０１の部分では比Ｂ１／Ｇ及び比Ｒ／Ｇの値が観察対象の正常な部分を撮影した場合とは異なる値になってしまうので、プレ撮影画像９２にハレーション１０１があるとＬＵＴ７５の校正も正しく行うことができない。このようにプレ撮影画像９２にハレーション１０１がある場合でも、上記実施形態のようにプレ撮影画像９２の代表値を算出し、算出した代表値を閾値と比較して判定をすれば、ＬＵＴ７５の校正を失敗と判定することができる。しかし、ハレーション１０１の部分の画素は、観察対象を通常に撮影した場合とは明らかにかけ離れた明るすぎる画素値を有するので、多くの場合、代表値を算出するまでもなく、図１３に示すように画素値の出現頻度ヒストグラムの形状を見れば、ハレーション１０１の有無が分かる。このため、判定部８２は、プレ撮影画像９２の画素値の出現頻度ヒストグラムによってＬＵＴ７５の校正の成功または失敗を判定することができる。ＬＵＴ７５の校正失敗の原因がハレーション１０１である場合には、警告部８３は、プレ撮影画像９２にハレーション１０１があったことを警告メッセージ９６等で知らせる。

また、判定部８２は、プレ撮影画像９２から明るすぎる部分または暗すぎる部分を検出し、明るすぎる部分または暗すぎる部分があった場合に、ＬＵＴ７５の校正を失敗と判定し、明るすぎる部分または暗すぎる部分がなかった場合に、ＬＵＴ７５の校正を成功と判定することもできる。すなわち、判定部８２は、プレ撮影画像９２から、ハレーション１０１や、照明光が届かずに潰れてしまった部分（画素値が小さい部分）の検出を試みることでＬＵＴ７５の校正を成功または失敗と判定することもできる。この場合、判定部８２は、ハレーション検出部、または、黒潰れ検出部として機能する。

上記第１実施形態では、酸素飽和度算出部７３が酸素飽和度の算出に用いるデータがＬＵＴ７５なので、ＬＵＴ７５を校正しているが、酸素飽和度算出部７３がＬＵＴ７５以外のデータを使用して酸素飽和度を算出する場合には、上記第１実施形態と同様にそのデータを校正する。例えば、ＬＵＴ７５の代わりに、酸素飽和度を所定の計算式によって算出する場合には、この計算式の種類や計算式が含む係数の値が、酸素飽和度の算出に用いるデータに該当する。したがって、酸素飽和度算出部７３が酸素飽和度の算出に用いるデータの校正には、こうした計算式や係数等の校正を含む。

［第２実施形態］
第１実施形態では、判定部８２は、プレ撮影画像９２の画素値（明るさ）によってＬＵＴ７５の校正の成功または失敗を判定しているが、代わりに、プレ撮影画像９２の明るさ以外の情報によってＬＵＴ７５の校正の成功または失敗を判定しても良い。例えば、判定部８２は、プレ撮影画像９２を用いて観察対象に付着する付着物を検出し、付着物があった場合にＬＵＴ７５の校正を失敗と判定し、付着物がなかった場合にＬＵＴ７５の校正を成功と判定することができる。この場合、判定部８２は観察対象の付着物を検出する付着物検出部として機能する。本実施形態の付着物とは、例えば、残渣や残液等の黄色色素（ビリルビン等）を含む付着物である。

判定部８２が付着物を検出してＬＵＴ７５の校正の成功または失敗を判定する場合、図１４に示すように、判定部８２は、プレ撮影画像９２に含むＢ２画像とＧ画像の代表値を算出し（Ｓ２１１）、これらの代表値の比Ｂ２／Ｇを算出する（Ｓ２１２）。残渣や残液等の量が多いほど比Ｂ２／Ｇの値は小さくなるので、判定部８２は比Ｂ２／Ｇに対して許容できる最小値ｍ_ＢＧを設定しておき、算出した比Ｂ２／Ｇを最小値ｍ_ＢＧと比較する（Ｓ２１３）。そして、比Ｂ２／Ｇが最小値ｍ_ＢＧ以上の場合にはＬＵＴ７５の校正を成功と判定し（Ｓ２１４）、比Ｂ２／Ｇが最小値ｍ_ＢＧ未満であり、ＬＵＴ７５の校正に許容できない量の残渣や残液等を検出した場合には、ＬＵＴ７５の校正を失敗と判定する（Ｓ２１５）。この場合、警告部８３は、警告メッセージ９６によって付着物を検出したことを知らせ、プレ撮影のやり直しの前に観察対象の洗浄を促す（Ｓ２１６）。

このように、残渣や残液等の付着物を検出してＬＵＴ７５の校正の成功または失敗を判定すると、一見、観察対象の正常な部分を適切に撮影したプレ撮影画像９２に見える場合でも、プレ撮影画像９２に写る観察対象に残渣や残液等の付着物があってＬＵＴ７５の校正に不適な場合には、プレ撮影のやり直しを促すことができる。また、警告部８３は、ＬＵＴ７５の校正失敗の原因が残渣や残液等の付着物であることを知らせるので、撮影条件（観察距離等）だけを変えるなど、ＬＵＴ７５の校正失敗の原因に関連しない調整だけをして同じ部分をプレ撮影し、再びＬＵＴ７５の校正に再び失敗する事態を防ぐことができる。

また、上記第２実施形態では、判定部８２は、残渣や残液等の付着物を検出しているが、観察対象の特性に関する情報（生体機能情報等）によってＬＵＴ７５の校正の成功または失敗を判定することもできる。

例えば、観察対象の血液量に範囲を設定し、血液量が設定した範囲内に収まらない場合にＬＵＴ７５の校正を失敗と判定することができる。この場合、図１５に示すように、判定部８２は、プレ撮影画像９２のうちＲ画像とＧ画像の代表値を算出し（Ｓ２２１）、これらの代表値の比Ｒ／Ｇを算出する（Ｓ２２２）。判定部８２は、比Ｒ／Ｇに対して許容する最大値Ｍ_ＲＧ及び最小値ｍ_ＲＧを設定しておき、算出した比Ｒ／Ｇと最大値Ｍ_ＲＧ及び最小値ｍ_ＲＧを比較する（Ｓ２２３）。比Ｒ／Ｇが最大値Ｍ_ＲＧ以下、かつ、比Ｒ／Ｇが最小値ｍ_ＲＧ以上の場合には、判定部８２はＬＵＴ７５の校正を成功と判定する（Ｓ２２４）。一方、比Ｒ／Ｇが最大値Ｍ_ＲＧを超える場合、または、比Ｒ／Ｇが最小値ｍ_ＲＧを下回る場合に、判定部８２はＬＵＴ７５の校正を失敗と判定する（Ｓ２２５）。そして、警告部８３は、血液量が過多（比Ｒ／Ｇ＞最大値Ｍ_ＲＧの場合）、または、血液量が不足（比Ｒ／Ｇ＜最小値ｍ_ＲＧ）していることを警告メッセージ９６で知らせ、プレ撮影で撮影する部分を変更することを促す（Ｓ２２６）。これにより、例えばごく軽度な発赤や萎縮等が広範囲にある部分など、一見正常に見えてしまうが、ＬＵＴ７５の校正には不適な部分をプレ撮影してしまった場合でも、プレ撮影のやり直しを促すことができる。特に、警告部８３は血液量が不適な範囲にあることを知らせるので、やり直しのプレ撮影では、撮影条件（観察距離等）だけを変えるなど、ＬＵＴ７５の校正失敗の原因に関連しない調整だけをして同じ部分をプレ撮影し、ＬＵＴ７５の校正に再び失敗する事態を防ぐことができる。

上記血液量の許容範囲による判定は、付着物を検出して行う判定に組み合わせることが特に好ましい。比Ｂ２／Ｇの値は残渣や残液等によって変化するが、血液量によっても変化するからである。具体的には、判定部８２は、比Ｂ２／Ｇが最小値ｍ_ＢＧ未満の場合、比Ｒ／Ｇが最大値Ｍ_ＲＧを超える場合、または、比Ｒ／Ｇが最小値ｍ_ＲＧを下回る場合のいずれかに該当した際に、ＬＵＴ７５の校正を失敗と判定する。そして、警告部８３は、付着物の検出（比Ｂ２／Ｇ＜最小値ｍ_ＢＧの場合）、血液量が過多（比Ｒ／Ｇ＞最大値Ｍ_ＲＧの場合）、血液量が不足（比Ｒ／Ｇ＜最小値ｍ_ＲＧ）のうち、いずれかまたは複数を警告メッセージ９６で知らせる。

なお、比Ｂ２／Ｇの最小値ｍ_ＢＧは、比Ｒ／Ｇの値によって変化させることが好ましい。比Ｂ２／Ｇの値が血液量によっても変化するからである。比Ｂ２／Ｇに対する最小値ｍ_ＢＧは、比Ｒ／Ｇの値によって変化させると、より正確に付着物の有無を検出することができる。

上記第２実施形態の変形例では、血液量によって校正の成功または失敗を判定しているが、血液量以外のプレ撮影画像９２の比で表される観察対象の特性に関する情報によって校正の成功または失敗を判定することができる。

上記第２実施形態及び変形例では、各色のプレ撮影画像９２の代表値を算出し、算出した代表値の比を算出することで、いわゆる「プレ撮影画像９２の比」を求めているが、他の方法でプレ撮影画像９２の比を算出してもよい。例えば、比Ｂ２／Ｇを画素ごとに算出した後、各画素の比Ｂ２／Ｇの平均値等を求めることができる。いずれにしても、上記第２実施形態及び変形例の判定部８２は、プレ撮影画像９２の比を用いて校正の成功または失敗を判定する。

上記第２実施形態及び変形例では、プレ撮影画像９２のうちＢ２画像を用いているが、Ｂ２画像の代わりにＢ１画像を使用しても良い。

［第３実施形態］
上記第１実施形態及び第２実施形態では、判定部８２は、プレ撮影画像９２を用いてＬＵＴ７５の校正の成功または失敗を判定しているが、判定部８２は、プレ撮影画像９２以外の情報を用いてＬＵＴ７５の校正の成功または失敗を判定することができる。例えば、図１６に示すように、判定部３８２は、光源制御部２２から、プレ撮影をした際の各光源２０ａ〜２０ｄの発光量３０１を取得し、各光源２０ａ〜２０ｄの発光量３０１によってＬＵＴ７５の校正の成功または失敗を判定する。

光源制御部２２は、観察距離に依らずできる限り一定の明るさで観察対象を撮影し続けることができるように、観察距離が長くなれば発光量３０１が大きくする等、各光源２０ａ〜２０ｄの発光量３０１を調整する。このため、各光源２０ａ〜２０ｄの発光量３０１は概ね観察距離に依存し、観察距離が長い場合には発光量３０１は大きく、観察距離が短い場合には発光量３０１は小さい。このため、判定部３８２は、発光量３０１を用いて観察距離Ｄ_ａを算出し、予め設定するプレ撮影で許容できる最短観察距離Ｄ_ｍと比較する。

算出した観察距離Ｄ_ａが最短観察距離Ｄ_ｍ（特定距離）よりも短い場合には（Ｄａ＜Ｄ_ｍ）、判定部８２はＬＵＴ７５の校正を失敗と判定する。観察距離が最短観察距離Ｄ_ｍよりも短いと、内視鏡１２の先端が観察対象に近づきすぎているために、照明光の照射ムラが発生するからでる。この場合、警告部８３は、観察距離が短すぎることを警告メッセージ９６で知らせ、観察距離を調整してプレ撮影することを促す。

上記第３実施形態では、最短観察距離Ｄ_ｍだけを設定しているが、最長観察距離Ｄ_Ｍも設定し、算出した観察距離Ｄ_ａが最長観察距離Ｄ_Ｍよりも長い場合（Ｄ_ａ＞Ｄ_Ｍ）にもＬＵＴ７５の校正を失敗と判定しても良い。算出した観察距離Ｄ_ａが最長観察距離Ｄ_Ｍよりも長いと、各光源２０ａ〜２０ｄが最大光量に到達して、プレ撮影画像９２が暗くなりやすいからである。

上記第３実施形態では、発光量３０１によって観察距離を算出しているが、発光量３０１以外の情報（例えば、プレ撮影画像９２）を用いて観察距離を算出することもできる。

［第４実施形態］
観察対象は生体の粘膜等であり、内視鏡１２は可撓性で自在に動かすことができるので、観察対象と内視鏡１２には相対的な動き（以下、単に動きという）がある。プレ撮影は、Ｂ１光、Ｂ２光、Ｇ光、及びＲ光によって観察対象を順次撮影が、これらの撮影の間に動きがあると、ＬＵＴ７５の校正が不正確になる場合がある。これを考慮し、判定部８２は、プレ撮影画像９２を用いて動きを検出し、検出した動きの大きさによってＬＵＴ７５の校正の成功または失敗を判定することができる。この場合、判定部８２が動き検出部として機能する。

上記のように判定部８２が動きを検出する場合、光源制御部２２は、プレ撮影の際に、例えば、白色光、Ｂ１光、白色光、Ｂ２光、白色光、Ｇ光、白色光、及びＲ光に順次切り替える。すなわち、Ｂ１光、Ｂ２光、Ｇ光、及びＲ光に順次切り替える各間に、白色光を挟む。これにより、図１７に示すように、画像取得部５４は、各々異なる時刻に観察対象を撮影した白色画像Ｗ１、Ｂ１画像、白色画像Ｗ２、Ｂ２画像、白色画像Ｗ３、Ｇ画像、白色画像Ｗ４、及びＲ画像を順次取得する。したがって、判定部８２が動きを検出する場合、プレ撮影画像９２にはこれら８個の画像が含まれる。

校正部８１は、これらのプレ撮影画像９２のうち、Ｂ１画像、Ｂ２画像、Ｇ画像、及びＲ画像のうち必要な画像を用いてＬＵＴ７５を校正する。ＬＵＴ７５の校正の仕方は第１実施形態等と同様である。

判定部８２は、これらのプレ撮影画像９２のうち、４個の白色画像Ｗ１〜Ｗ４を用いて動きを検出する。具体的には、例えば、これら４個の白色画像Ｗ１〜Ｗ４の赤色成分（以下、Ｒ成分という）の代表値をそれぞれ算出し、さらに、算出した４個の代表値の標準偏差及び平均値を求め、これら比（標準偏差／平均値）を動きの大きさとする。そして、判定部８２は、検出した動きの大きさＭｄを、予め設定する上限値Ｔ_Ｍと比較する。検出した動きの大きさＭｄが上限値Ｔ_Ｍよりも大きい場合に（Ｍｄ＞Ｔ_Ｍ）、判定部８２はＬＵＴ７５の校正を失敗と判定し、警告部８３は、動きが大きいためにＬＵＴ７５の校正に失敗したことを警告メッセージ９６で知らせる。

上記のように、動きを検出し、動きの大きさによってＬＵＴ７５の校正の成功または失敗を判定すると、動きがあったことでＬＵＴ７５を正確に校正できない場合でも、ＬＵＴ７５の校正の成功または失敗を正しく判定することができる。

なお、判定部８２が動きを検出し、動きの大きさによってＬＵＴ７５の校正の成功または失敗を判定する場合に、Ｂ１画像、Ｂ２画像、Ｇ画像、及びＲ画像の間に白色画像Ｗ１〜Ｗ４を撮影するのは動きを正確に検出するためである。Ｂ１画像、Ｂ２画像、Ｇ画像、及びＲ画像を用いて動きを検出することもできるが、これらは各々照明光が異なるので、各色の画像に写る被写体には違いがある。例えば、Ｂ１画像やＢ２画像には粘膜の表面近傍にあるいわゆる表層血管がよく写るが、Ｒ画像にはこれらはあまり見られない。このため、Ｂ１画像やＲ画像等の単色照明光で観察対象を撮影して得た画像を組み合わせて動きの検出に用いると、動きの検出精度が良くなく、結果として、ＬＵＴ７５の校正の成功または失敗の判定の精度も良くない場合がある。これに対し、白色画像Ｗ１〜Ｗ４を動きの検出に用いれば、これらは照明光の条件が同じなので、精度良く動きを検出することができる。

上記第４実施形態では、白色画像Ｗ１〜Ｗ４を用いて動きを検出しているが、これら以外の画像を用いて動きを精度良く検出する事もできる。照明光の条件が等しい画像を動きの検出に用いれば、単色照明光で観察対象を撮影して得た画像を組み合わせて用いる場合よりも動きの検出精度が向上する。このため、校正部８１がＬＵＴ７５の校正に使用するＢ１画像、Ｂ２画像、Ｇ画像、またはＲ画像のうちいずれかをプレ撮影で２枚以上取得し、２枚以上取得した同色の画像を用いて動きを検出することもできる。すなわち、判定部８２は、複数のプレ撮影画像９２のうち、同じ照明光によって観察対象を撮影して得た複数のプレ撮影画像９２を用いて動きを検出することが好ましい。

［第５実施形態］
プレ撮影画像９２に、内視鏡１２の挿入部１２ａや鉗子等の処置具（以下、人工物という）の写り込みがあると、これらは観察対象の正常な部分ではないので、校正部８１がＬＵＴ７５の校正を正しく行えない場合がある。このため、判定部８２は、プレ撮影画像９２の人工物の写り込みを検出し、人工物の写り込みの有無によってＬＵＴ７５の校正の成功または失敗を判定することが好ましい。この場合、判定部８２は、人工物を検出する人工物検出部として機能し、プレ撮影画像９２に人工物の写り込みを検出した場合にはＬＵＴ７５の校正を失敗と判定し、プレ撮影画像９２に人工物の写り込みがない場合にＬＵＴ７５の校正を成功と判定する。判定部８２が人工物の写り込みを検出したためにＬＵＴ７５の校正を失敗と判定した場合には、警告部８３はその旨を警告メッセージ９６によって知らせ、人工物の映り込みがない状態でプレ撮影をすることを促す。

人工物の写り込みは、例えば、第２実施形態及び第２実施形態の変形例のように、プレ撮影画像９２の比によって検出することができる。例えば、プレ撮影画像９２の比が、観察対象の正常な部分や付着物がある場合等に取り得る範囲内にない異常値を示している際に、人工物の写り込みと判別することができる。

［第６実施形態］
上記第１〜第５実施形態では、特殊処理部６３はＬＵＴ７５を校正する校正部８１を有しているが、ＬＵＴ７５を校正する代わりに、酸素飽和度算出部７３が算出する酸素飽和度の値を補正しても良い。この場合、図１８に示すように、特殊処理部６３には、校正部８１の代わりに補正量算出部６０１と補正部６０２を設ける。

酸素飽和度算出部７３は、第１実施形態と同様に、ＬＵＴ７５を参照して、演算値算出部７１が算出する比Ｂ１／Ｇ及び比Ｒ／Ｇに対応する酸素飽和度を算出する。但し、本実施形態では、プレ撮影を行うが、ＬＵＴ７５を校正しない。このため、酸素飽和度算出部７３が酸素飽和度の算出に使用するＬＵＴ７５は常に相関関係記憶部７２が始めから記憶するＬＵＴ７５である。

その代わりに、補正量算出部６０１は、画像取得部５４からプレ撮影画像９２を取得し、プレ撮影画像９２を用いて酸素飽和度算出部７３が算出する酸素飽和度の値を補正する。具体的には、補正量算出部６０１は、プレ撮影画像９２のＢ１画像、Ｇ画像、及びＲ画像を用いて、比Ｂ１／Ｇ及び比Ｒ／Ｇを画素毎に算出し、かつ、算出した比Ｂ１／Ｇ及び比Ｒ／Ｇの代表値を算出する。そして、ＬＵＴ７５を参照して、比Ｂ１／Ｇ及び比Ｒ／Ｇの代表値に対応する酸素飽和度を求める。

例えば、図１９に示すように、理想的な観察対象の正常な部分を撮影して得る画像を用いて算出する比Ｂ１／Ｇの代表値はＢ１^ａ／Ｇ^ａになり、かつ、比Ｒ／Ｇの代表値はＲ^ａ／Ｇ^ａになり、プレ撮影画像９２を用いて算出する比Ｂ１／Ｇの代表値がＢ１^ｂ／Ｇ^ｂであり、かつ、プレ撮影画像９２を用いて算出する比Ｒ／Ｇの代表値がＲ^ｂ／Ｇ^ｂであったとする。図１９では、例えば、Ｂ１^ａ／Ｇ^ａ及びＲ^ａ／Ｇ^ａに対応する酸素飽和度は７０％であり、Ｂ１^ｂ／Ｇ^ｂ及びＲ^ｂ／Ｇ^ｂに対応する酸素飽和度は６０％である。

補正量算出部６０１は、理想的な観察対象の正常な部分を撮影した画像を用いる場合の基準となる酸素飽和度（７０％）と、実際のプレ撮影画像９２を用いて算出する酸素飽和度（６０％）との関係から、酸素飽和度算出部７３が算出する酸素飽和度に対する補正量６０３を算出する。上記図１９の場合、補正量６０３は「＋１０％」である。

補正部６０２は、補正量算出部６０１が算出した補正量６０３にしたがって酸素飽和度算出部７３が算出した酸素飽和度を補正する。例えば、補正量６０３が「＋１０％」であり、酸素飽和度算出部７３がある画素の酸素飽和度を「５０％」と算出した場合、補正部６０２は、その画素の酸素飽和度を「６０％（＝５０％＋１０％）」に補正する。

酸素飽和度画像生成部７４は、本撮影画像９１を用いてベース画像を生成し、生成したベース画像に酸素飽和度を用いて色付けをして酸素飽和度画像を生成する。但し、本実施形態では、酸素飽和度画像生成部７４は、酸素飽和度算出部７３が算出した酸素飽和度をそのまま使用するのではなく、補正部６０２が補正した酸素飽和度を用いる。

また、本実施形態では校正部８１の代わりに補正量算出部６０１及び補正部６０２を設けているので、判定部８２は、画像取得部５４から補正量算出部６０１が用いるプレ撮影画像９２を取得し、補正部６０２が行う補正の成功または失敗を判定する。判定の方法や、補正を失敗と判定した場合に原因を特定する方法は、第１実施形態等と同様である。判定部８２が、補正部６０２が行う補正を失敗と判定した場合に、警告部８３が、補正の失敗原因を示して警告メッセージ９６等で知らせ、プレ撮影のやり直しを促すのも第１実施形態等と同様である。

なお、上記第１〜第６実施形態では、イメージセンサ４８が設けられた内視鏡１２を被検体内に挿入して観察を行う内視鏡システムによって本発明を実施しているが、カプセル内視鏡システムでも本発明は好適である。例えば、図２０に示すように、カプセル内視鏡システムでは、カプセル内視鏡７００と、プロセッサ装置（図示しない）とを少なくとも有する。

カプセル内視鏡７００は、光源７０２と制御部７０３と、イメージセンサ７０４と、画像処理部７０６と、送受信アンテナ７０８と、を備えている。光源７０２は、光源部２０に対応する。制御部７０３は、光源制御部２２及び制御部５２と同様に機能する。また、制御部７０３は、送受信アンテナ７０８によって、カプセル内視鏡システムのプロセッサ装置と無線で通信可能である。カプセル内視鏡システムのプロセッサ装置は、上記第１〜第６実施形態のプロセッサ装置１６とほぼ同様であるが、画像取得部５４及び画像処理部６１に対応する画像処理部７０６はカプセル内視鏡７００に設けられ、生成した酸素飽和度画像７７等は、送受信アンテナ７０８を介してプロセッサ装置に送信される。イメージセンサ７０４はイメージセンサ４８と同様に構成される。

１０ 内視鏡システム
１６ プロセッサ装置
５４ 画像取得部
６１ 画像処理部
６２ 通常処理部
６３ 特殊処理部
７１ 演算値算出部
７３ 酸素飽和度算出部
７４ 酸素飽和度画像生成部
７５ ＬＵＴ（ルックアップテーブル）
８１ 校正部
８２，３８２ 判定部
８３ 警告部
９１ 本撮影画像
９２ プレ撮影画像
９６ 警告メッセージ
３０１ 発光量
６０１ 補正量算出部
６０２ 補正部
７００ カプセル内視鏡

Claims (19)

1. 観察対象の酸素飽和度を算出する酸素飽和度算出部を有する内視鏡システムにおいて、
   前記観察対象の画像を取得する画像取得部と、
   前記画像を用いて、前記酸素飽和度算出部が酸素飽和度の算出に使用するデータを校正する校正部と、
   前記校正の成功または失敗を判定する判定部と、
   前記判定部による判定結果が失敗の場合に警告する警告部と、
   を備える内視鏡システム。
2. 前記画像取得部は、波長帯域が異なる複数の照明光によってそれぞれ前記観察対象を撮影した複数の前記画像を取得し、
   前記判定部は、前記画像ごとにそれぞれ前記校正の成功または失敗を判定する請求項１に記載の内視鏡システム。
3. 前記判定部は、前記画像の明るさによって前記校正の成功または失敗を判定する請求項１または２に記載の内視鏡システム。
4. 前記判定部は、前記画像の画素値の分布によって前記校正の成功または失敗を判定する請求項１または２に記載の内視鏡システム。
5. 前記判定部は、前記画像から明るすぎる部分または暗すぎる部分を検出し、前記明るすぎる部分または前記暗すぎる部分があった場合に前記校正を失敗と判定し、前記明るすぎる部分または前記暗すぎる部分がなかった場合に前記校正を成功と判定する請求項１または２に記載の内視鏡システム。
6. 前記画像取得部は、波長帯域が異なる複数の照明光によってそれぞれ前記観察対象を撮影した複数の前記画像を取得し、
   前記判定部は、複数の前記画像の比を用いて前記校正の成功または失敗を判定する請求項１に記載の内視鏡システム。
7. 前記判定部は、前記観察対象に付着する付着物を検出し、前記付着物があった場合に前記校正を失敗と判定し、前記付着物がなかった場合に前記校正を成功と判定する請求項６に記載の内視鏡システム。
8. 前記判定部は、複数の前記画像の比で表される前記観察対象の特性に関する情報によって前記校正の成功または失敗を判定する請求項６に記載の内視鏡システム。
9. 前記判定部は、血液量によって前記校正の成功または失敗を判定する請求項８に記載の内視鏡システム。
10. 前記判定部は、人工物の写り込みを検出し、前記人工物の写り込みがない場合に前記校正を成功と判定し、前記人工物の写り込みがある場合に前記校正を失敗と判定する請求項６に記載の内視鏡システム。
11. 前記判定部は、前記画像を撮影した際の照明光の発光量によって前記校正の成功または失敗を判定する請求項１に記載の内視鏡システム。
12. 前記判定部は、前記発光量を用いて観察距離を算出し、前記観察距離によって前記校正の成功または失敗を判定する請求項１１に記載の内視鏡システム。
13. 前記判定部は、前記観察距離が特定距離よりも短い場合に前記校正を失敗と判定する請求項１２に記載の内視鏡システム。
14. 前記判定部は、前記画像を用いて前記観察対象と前記観察対象を撮像する内視鏡との相対的な動きを検出し、検出した前記動きの大きさによって前記校正の成功または失敗を判定する請求項１に記載の内視鏡システム。
15. 前記判定部は、前記画像のうち、同じ照明光によって前記観察対象を撮影して得た複数の前記画像を用いて前記動きを検出する請求項１４に記載の内視鏡システム。
    
16. 前記警告部は、表示部にメッセージを表示する請求項１〜１５のいずれか１項に記載の内視鏡システム。
17. 観察対象の酸素飽和度を算出する酸素飽和度算出部を有する内視鏡システムにおいて、
    前記観察対象の画像を取得する画像取得部と、
    前記画像を用いて前記酸素飽和度算出部が算出する酸素飽和度に対する補正量を算出する補正量算出部と、
    前記補正量にしたがって前記酸素飽和度算出部が算出した酸素飽和度を補正する補正部と、
    前記補正の成功または失敗を判定する判定部と、
    前記判定部による判定結果が失敗の場合に警告する警告部と、
    を備える内視鏡システム。
18. 観察対象の酸素飽和度を算出する酸素飽和度算出部を有するプロセッサ装置において、
    前記観察対象の画像を取得する画像取得部と、
    前記画像を用いて、前記酸素飽和度算出部が酸素飽和度の算出に使用するデータを校正する校正部と、
    前記校正の成功または失敗を判定する判定部と、
    前記判定部による判定結果が失敗の場合に警告する警告部と、
    を備えるプロセッサ装置。
19. 観察対象の酸素飽和度を算出する酸素飽和度算出部を有する内視鏡システムの作動方法において、
    画像取得部が、前記観察対象の画像を取得するステップと、
    校正部が、前記画像を用いて、前記酸素飽和度算出部が酸素飽和度の算出に使用するデータを校正するステップと、
    判定部が、前記校正の成功または失敗を判定するステップと、
    警告部が、前記判定部による判定結果が失敗の場合に警告するステップと、
    を備える内視鏡システムの作動方法。

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