JP6776317B2 - 画像処理装置、画像処理方法およびプログラム - Google Patents

Description

本発明は、画像処理装置、画像処理方法およびプログラムに関する。

現在、多波長光波干渉を利用した光コヒーレンストモグラフィ（ＯＣＴ：Ｏｐｔｉｃａｌ Ｃｏｈｅｒｅｎｃｅ Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ）による光干渉断層撮影装置が眼科において適用されている。この光干渉断層撮影装置は低コヒーレント光である測定光を被検眼に照射し、その被検眼からの反射散乱光を、干渉系を用いることで測定を行う装置である。測定光を被検眼上で走査することで被検眼の断層画像を高解像度に撮影することが可能となっている。

このような光干渉断層撮影装置で撮影した被検眼の断層画像には様々なノイズが発生する。その為同一領域で撮影された複数枚の断層画像を平均処理することによりノイズ低減が図られている。加えて被検眼の固視微動の影響により完全に同一領域を撮影することは出来ないことから、複数枚の断層画像を平均処理する為の前処理として、複数枚の断層画像間の位置ずれの検出と断層画像全体を並進、回転処理させることによる位置ずれ補正が処理される。ここで位置ずれの検出について詳細に述べると、パターンマッチングを用いて複数枚の断層画像間の類似度（或いは相違度）を算出し、この類似度（或いは相違度）が最大（或いは最小）となる断層画像間の位置関係を取得することが位置ずれ検出の一般的な手法である。

更に位置ずれ検出及び位置ずれ補正を高精度に行うことで高精細な断層画像を提供する眼科撮影装置が提案されている。特許文献１では断層画像を複数領域へ分割し、分割領域毎にパターンマッチングを行う。これにより分割領域毎に位置ずれ検出及び位置ずれ補正を行うことができ、一枚の断層画像の中の局所的な位置ずれに対応した良好な断層画像を取得することが可能となる。

一方、光干渉断層撮影装置の被写体である被検眼に着目すると、被検眼には黄斑部、視神経乳頭辺縁部が存在している。このような被検眼を光干渉断層撮影装置で撮影すると、断層画像内の血管部は血管の収縮・拡張の拍動によって画像輝度の変化が起こる。更に視神経乳頭辺縁部は、光干渉断層撮影装置から照射される測定光の対象への入射角が大きくなる部位である為、被検眼から光干渉断層撮影装置へ向かう反射散乱光が弱くなる。これにより視神経乳頭辺縁部の断層画像は画像輝度が小さくなってしまい、ノイズの影響を受けやすくなる。

特許５１９９０３１号

このような血管部や視神経乳頭辺縁部を含む、同一領域で撮影された複数枚の断層画像に対しノイズ低減のための平均処理を行う場合を考える。

断層画像中の血管部や視神経乳頭辺縁部以外の部位については、断層画像間の位置がずれている場合にはパターンマッチングにて算出される類似度は低くなり、断層画像間の位置がずれていない場合にはパターンマッチングにて算出される類似度は高くなる。

一方血管部や視神経乳頭辺縁部については輝度変化やノイズの影響を受けやすい部位である為、断層画像間の位置ずれが無くとも類似度の低下を起こし位置ずれがある場合との判別が困難となる。

テンプレートに血管部や視神経乳頭辺縁部のみが存在している場合はないにしても、それらの部位が含まれている場合は多くある為、そのような場合にパターンマッチングにて算出される類似度は血管部や視神経乳頭辺縁部によって起こる類似度の低下の影響を少なからずうけてしまう。類似度の低下の影響はテンプレートの領域の大きさに占める血管部や視神経乳頭辺縁部の割合による。

結果として平均処理が行われる断層画像の枚数が増加しない、或いは断層画像間の位置ずれが正しく検出できていない状態で平均処理をしてしまい断層画像がぼけてしまう、ということが起きる。

なお特許文献１のようにテンプレートを複数領域に分割して位置ずれ検出を行う場合には、複数領域に分割したことによって分割領域内に占める血管部や視神経乳頭辺縁部の割合が大きい領域が存在することになるので上記課題が発生しやすいと言える。これにより断層画像内で部分的に平均処理の適用された枚数が少ない、或いは部分的に断層画像がぼけると言った現象が顕著に起きる。

上記課題を解決する為の本発明に係る画像処理装置の一つは以下の構成を備える。
異なる時間で測定光が照射された被検眼からの戻り光と参照光との干渉光を用いて得た前記被検眼の複数の断層像のうち、１の断層像において設定された一部の１の領域である第１の領域と、他の断層像において設定された一部の１の領域である第２の領域であって、前記第１の領域に対応する第２の領域とのそれぞれの領域内において、前記被検眼の深さ方向に分割することなく前記深さ方向に対して直交する方向である前記測定光の走査方向に分割して得た複数の領域毎に、前記第１の領域と前記第２の領域とを比較することで得られる値であって、前記複数の領域に関する複数の値を決定する決定手段と、
前記決定された複数の値のうち一部の値を用いて得た前記被検眼の断層像の位置ずれ量に基づいて、前記被検眼の複数の断層像の位置合わせを、断層像全体を移動させることにより行う位置合わせ手段と、
前記位置合わせが行われた複数の断層像の平均処理を行う処理手段と、を備え、
前記処理手段は、前記決定された複数の値のうち一部の値を用いて得た前記被検眼の断層像の位置ずれ量に基づいて、前記複数の断層像のうち少なくとも一部の断層像を前記平均処理に用いると判断し、前記平均処理に用いると判断された前記少なくとも一部の断層像であって、前記位置ずれ量に基づいて断層像全体を移動させることにより位置合わせが行われた前記少なくとも一部の断層像の平均処理を行う。

本発明の一つにより、平均処理が適用される断層画像の枚数を増加させることができる為、ノイズの低減された断層画像を提供することができる。同時に位置ずれが正しく検出できる為、ぼけのない平均処理された断層画像を提供することができる。

光干渉断層撮影装置の構成の一例を示す図である。 データ取得部１００の構成の一例を示す図である。 画像処理部１０１及び表示部１０２の構成の一例を示す図である。 観察時に表示部１０２に表示される前眼部観察像３６及びＳＬＯ画像３８の一例を示す図である。 ＯＣＴ光源２０による測定光とその測定光による被検眼Ｅｒでの反射散乱光の一例を示す図である。 実施例１における平均画像生成部３５の処理の一例を示すフローチャート。 パターンマッチングで使用されるテンプレートＲＩの一例を示す図である。 実施例１において検出対象断層画像内の所定位置に配置されたターゲット枠ＴＩの一例を示す図である。 テンプレートＲＩと同じパターンがターゲット枠ＴＩ内の検出対象断層画像にある場合の一例を示す図である。 テンプレートＲＩと異なるパターンがターゲット枠ＴＩ内の検出対象断層画像にある場合の一例を示す図である。 実施例２における平均画像生成部３５の処理の一例を示すフローチャート。 複数に分割されたテンプレートＲＩ’の一例を示す図である。 ステップＳ４０２にて設定されたテンプレートＲＩ’の一例を示す図である。 実施例２にて検出対象断層画像内の所定位置に配置されたターゲット枠ＴＩ’の一例を示す図である。

［実施例１］
以下、添付の図面を参照して本発明の好適な一実施形態を説明する。図１は本実施形態による光干渉断層撮影装置（眼科装置）の構成図である。

光干渉断層撮影装置は、測定光を被検眼上で走査及び撮像することにより画像データを取得するデータ取得部１００とデータ取得部１００で取得された画像データから被検眼の断層画像を構成する画像処理部１０１と画像処理部１０１で構成された被検眼の断層画像を表示する表示部１０２から構成されている。

まずデータ取得部１００の構成について説明する。

図２はデータ取得部１００の構成を示したものである。被検眼Ｅｒに対向して対物レンズ１が設置され、その光軸上に第１ダイクロックミラー２および第２ダイクロイックミラー３が配置されている。これらのダイクロイックミラーによってＯＣＴ光学系の光路Ｌ１、被検眼Ｅｒの観察を行う為のＳＬＯ光学系と固視灯用の光路Ｌ２、および前眼部観察用の光路Ｌ３とに波長帯域ごとに分岐される。

ＳＬＯ光学系と固視灯用の光路Ｌ２はＳＬＯ走査手段４、レンズ５および６、ミラー７、第３ダイクロイックミラー８、フォトダイオード９、ＳＬＯ光源１０、固視灯１１を有している。

ミラー７は、穴あきミラーや中空のミラーが蒸着されたプリズムであり、ＳＬＯ光源１０による照明光と、被検眼からの戻り光とを分離する。第３ダイクロイックミラー８はＳＬＯ光源１０および固視灯１１への光路へと波長帯域ごとに分離する。

ＳＬＯ走査手段４は、ＳＬＯ光源１０と固視灯１１から発せられた光を被検眼Ｅｒ上で走査するものであり、Ｘ方向に走査するＸスキャナ、Ｙ方向に走査するＹスキャナから構成されている。本実施形態では、Ｘスキャナは高速走査を行う必要があるためポリゴンミラーによって、Ｙスキャナはガルバノミラーによって構成されている。

レンズ５はＳＬＯ光学系および固視灯の焦点合わせのため、不図示のモータによって駆動される。ＳＬＯ光源１０は７８０ｎｍ付近の波長の光を発生する。フォトダイオード９は、被検眼からの戻り光を検出する。固視灯１１は可視光を発生して被検者の固視を促すものである。

ＳＬＯ光源１０から発せられた光は、第３ダイクロイックミラー８で反射され、ミラー７を通過し、レンズ６、５を通り、ＳＬＯ走査手段４によって、被検眼Ｅｒ上で走査される。被検眼Ｅｒからの戻り光は、投影光と同じ経路を戻ったのち、ミラー７によって反射され、フォトダイオード９へと導かれる。

固視灯１１は第３ダイクロイックミラー８、ミラー７を透過し、レンズ６、５を通り、ＳＬＯ走査手段４によって、被検眼Ｅｒ上で走査される。このとき、ＳＬＯ走査手段の動きに合わせて固視灯１１を点滅させることによって、被検眼Ｅｒ上の任意の位置に任意の形状をつくり、被検者の固視を促す。

前眼部観察用の光路Ｌ３には、レンズ１２、スプリットプリズム１３、レンズ１４、前眼部観察用のＣＣＤ１５が配置されている。このＣＣＤ１５は、不図示の前眼部観察用光源の波長、具体的には９７０ｎｍ付近に感度を持つものである。

スプリットプリズム１３は、被検眼Ｅｒの瞳孔と共役な位置に配置されており、被検眼Ｅｒとデータ取得部１００のＺ方向（前後方向）の距離を、前眼部のスプリット像として検出することができる。

被検眼Ｅｒの画像データを撮像する為のＯＣＴ光学系の光路Ｌ１には、ＸＹスキャナ１６、レンズ１７、１８が配置されている。ＸＹスキャナ１６はＯＣＴ光源２０からの光を被検眼上Ｅｒで走査するためのものである。ＸＹスキャナ１６は１枚のミラーとして図示してあるが、ＸＹ２軸方向の走査を行うガルバノミラーである。

レンズ１７は、ファイバー２１から出射するＯＣＴ光源２０からの光を、被検眼Ｅｒに焦点合わせするためのものであり、不図示のモータによって駆動される。この焦点合わせによって、被検眼Ｅｒからの戻り光は同時にファイバー２１の先端に、スポット状に結像されて入射されることとなる。

更に光カプラー１９、ＯＣＴ光源２０、光カプラー１９に接続され一体化している光ファイバー２１〜２４、レンズ２５、分散補償用ガラス２６、参照ミラー２７、分光器２８が配置されている。

光ファイバー２２を介してＯＣＴ光源２０から出射された光は、測定光と参照光に光カプラー１９にて分割される。測定光は光ファイバー２１、ＯＣＴ光学系の光路Ｌ１から対物レンズ１までを通じて被検眼Ｅｒに向けて出射される。この被検眼Ｅｒに向けて出射された測手光は被検眼Ｅｒにて反射散乱し同じ行路を通じて光カプラー１９に達する。

一方参照光は光ファイバー２３を通じてレンズ２５、分散補償用ガラス２６を通じて参照ミラー２７に向けて出射される。参照ミラー２７から反射した参照光は同じ光路を通じて光カプラー１９に達する。

このようにして光カプラー１９に達した測定光と参照光は合波され干渉光となる。ここで、測定光の光路長と参照光の光路長がほぼ同一となったときに干渉を生じる。参照ミラー２７は、不図示のモータおよび駆動機構によって光軸方向に調整可能に保持され、被検眼Ｅｒによって変わる測定光の光路長に参照光の光路長を合わせることが可能である。干渉光は光ファイバー２４を介して分光器２８に導かれる。

分光器２８はレンズ２９、３１、回折格子３０、ラインセンサ３２から構成される。光ファイバー２４から出射された干渉光はレンズ２９を介して平行光となった後、回折格子３０で分光され、レンズ３１によってラインセンサ３２に結像される。

本実施形態では干渉系としてマイケルソン干渉系を用いたが、マッハツェンダー干渉系を用いても良い。測定光と参照光との光量差に応じて、光量差が大きい場合にはマッハツェンダー干渉系を、光量差が比較的小さい場合にはマイケルソン干渉系を用いることが望ましい。

次に画像処理部１０１及び表示部１０２の構成について説明する。

図３は画像処理部１０１及び表示部１０２の構成を示したものである。画像処理部１０１は画像生成部３３、記憶部３４、平均画像生成部３５から構成されている。画像生成部３３はデータ取得部１００のフォトダイオード９、ラインセンサ３２、画像処理部１０１内の記憶部３４と接続されている。画像生成部３３はＳＬＯ走査手段４を用いて被検眼ＥｒをＸ方向、Ｙ方向に走査した際にフォトダイオート９から得られる複数のデータからＳＬＯ画像を生成する。

また画像生成部３３はラインセンサ３２から得られるデータをフーリエ変換し、得られるデータを輝度或いは濃度情報に変換することによって被検眼の深さ方向（Ｚ方向）の画像を取得する。このようなスキャン方式をＡスキャン、得られる断層画像をＡスキャン画像と呼ぶ。

このＡスキャンを被検眼Ｅｒの所定の横断方向にＸＹスキャナ１６にて走査することによって複数のＡスキャン画像を取得することができる。例えばＸ方向に走査すればＸＺ面における断層画像が得られ、Ｙ方向に走査すればＹＺ面における断層画像が得られる。このように被検眼Ｅｒを所定の横断方向に走査する方式をＢスキャン、得られる断層画像をＢスキャン画像と呼ぶ。

記憶部３４は画像生成部３３、平均画像生成部３５、表示部１０２と接続され、画像生成部３３或いは平均画像生成部３５から得られたＳＬＯ画像及び断層画像を記憶する。

平均画像生成部３５は記憶部３４と接続され、記憶部３４から複数枚の断層画像を取得し平均処理する。なお平均画像生成部３５は本発明の特徴の一つであり後述にて詳細に説明する。表示部１０２は記憶部３４に記憶されたＳＬＯ画像及び断層画像を表示する。

以上説明したデータ取得部１００、画像処理部１０２、表示部１０２から構成される光干渉断層撮影装置において、観察から撮影までを説明する。

まず観察について図４を用いて説明する。図４は観察時に表示部１０２に表示されるか前眼部観察像３６とＳＬＯ画像３８を示したものである。対物レンズ１の正面に被検眼Ｅｒを位置させると、撮影者は前眼部観察像３６を見ながら被検眼Ｅｒとデータ取得部１００とのＸＹＺ方向の位置合わせを図示なきジョイスティックを用いて行う。ＸＹ方向の位置合わせは、前眼部観察像３６の瞳孔中心が前眼部観察像の表示される画面の中心に位置するようにする。Ｚ方向の位置合わせでは、Ｚ方向の位置合わせが適切でない場合点線３７に沿って前眼部観察像３６がスプリットされるので、スプリットされないように位置合わせする。

このようにして被検眼とデータ取得部１００とのＸＹＺ方向の位置合わせが完了するとＳＬＯ走査手段４のＸＹ方向の走査により生成されるＳＬＯ画像３８が表示される。この前眼部観察像３６とＳＬＯ画像３８は随時更新され、撮影者は被検眼Ｅｒをディレイなく観察できる。

更にＳＬＯ画像３８中のスキャンライン３９は断層画像の取得時に走査される走査位置を示したものであり、ＳＬＯ画像３８に重畳されている。撮影者はこのスキャンライン３９をマウスやタッチパネル等の図示なき走査位置変更手段を操作し、所望の走査位置を設定する。これらの操作にて観察が終了する。

次に撮影について説明する。撮影者により図示なき撮影開始ボタンを操作されると、データ取得部１００及び画像生成部３３はスキャンライン３９に沿って走査しＢスキャン画像を生成する。画像生成部３３で生成されたＢスキャン画像は記憶部３４に記憶されると共に表示部１０２に表示される。

次に本発明の特徴の一つである平均画像生成部３５についてスキャンライン３９の走査位置を複数回走査し同一箇所の断層画像を複数枚取得した場合を例に説明する。

この平均画像生成部３５の説明の前に、ここで一旦ＯＣＴ光源２０による測定光の被検眼Ｅｒでの反射散乱光について図５を用いて説明する。図５は視神経乳頭部のスキャンライン３９におけるＢスキャン画像である。

図示上方は硝子体であり、上方方向よりＯＣＴ光源２０の測定光が入射される。図５中でＰ１は血管部、Ｐ２は視神経乳頭辺縁部、Ｐ３は視神経乳頭以外の網膜部である。

まず血管部Ｐ１について説明すると、この血管部Ｐ１は血管の収縮・拡張の拍動によって画像輝度の変化が起こる為、本発明のように同一箇所の断層画像を複数枚取得する場合には各断層画像で血管部Ｐ１の描写は異なるものとなる。

従って血管部Ｐ１が広範囲に存在するテンプレートを用いて位置ずれ検出する場合、位置ずれが無くとも計算される類似度は低い値（相違度を計算する場合は高い値）となる。

次に視神経乳頭辺縁部Ｐ２に着目すると図５中の視神経乳頭辺縁部Ｐ２は画像輝度が低くなっている。更に視神経乳頭辺縁部Ｐ２より更に深部（図示下方方向）に位置するＰ２’ともなると、対象はほとんど描写されていない。

理由は、視神経乳頭辺縁部Ｐ２をＡスキャンする為のＯＣＴ光源２０の測定光をＬ２とすると、測定光Ｌ２の視神経乳頭辺縁部Ｐ２における反射散乱光は正反射方向Ｒ２が一番強く、一方図示上方に位置するデータ取得部１００方向への反射散乱光は少ないからである。なお正反射方向は視神経乳頭辺縁部Ｐ２の法線と測定光Ｌ２とのなす角である入射角Ａ２によって決まる。

このようにＡスキャン時の測定光の対象物への入射角が大きい場合、そのＡスキャンによって描写される対象物の画像輝度は低くなってしまう。画像輝度が低いということは、レーザースペックルやラインセンサ２０から発生するノイズの影響を受けやすいということである。

従って視神経乳頭辺縁部Ｐ２のようにＡスキャン時の測定光の入射角が大きい状態で描写された対象物が広範囲に存在するテンプレートを用いて位置ずれ検出する場合、位置ずれが無くとも類似度は低い値（相違度を計算する場合は高い値）となる。

一方視神経乳頭辺縁部Ｐ２とは対照的に視神経乳頭以外の網膜部Ｐ３はＡスキャン時の測定光と対象物との入射角が小さい場合である。図５中のＬ３は視神経乳頭以外の網膜部Ｐ３を測定する為のＯＣＴ光源２０の測定光、Ｒ３は測定光Ｌ３の視神経乳頭以外の網膜部Ｐ３における正反射方向の反射散乱光を示している。

測定光Ｌ３の視神経乳頭以外の網膜部Ｐ３における正反射方向の反射散乱光Ｒ３は図示上方に位置するデータ取得部１００方向へ向かうので、取得される断層画像も画像輝度が高く、網膜部の断層が鮮明に描写される。

従って視神経乳頭以外の網膜部Ｐ３のようにＡスキャン時の測定光の入射角が小さい状態で描写された対象物が広範囲に存在するテンプレートを用いて位置ずれ検出する場合、位置ずれ有の時に類似度は低い値を取り、位置ずれ無の時に類似度は高い値を取る。

血管部Ｐ１のような画像の輝度変化が起こる対象物、或いは視神経乳頭辺縁部Ｐ２のようなＡスキャン時の測定光の入射角が大きい状態で描写された対象物、これらがテンプレート内に広範囲に存在する場合には、位置ずれが無くとも類似度は低い値（相違度を計算する場合は高い値）を取り、位置ずれが有る場合との区別がつかず位置ずれ検出精度が悪くなる。

なお対象物がテンプレート内に広範囲する場合に類似度が低くなると述べたが、広範囲に存在しなくともテンプレート内に存在する割合に応じて類似度は影響を受け低い値になる。

次に本発明の特徴の一つである平均画像生成部３５について図６を用いて説明する。図６は平均画像生成部３５の処理の流れを示したフローチャートである。

スキャンライン３９の走査位置を複数回走査し、同一箇所の断層画像が複数枚取得されると平均画像生成部３５は、複数枚取得された断層画像の中から１枚の断層画像を選択し、これを基準断層画像に設定する。なお基準断層画像以外の断層画像は検出対象断層画像とする。（ステップＳ２０１）
次にステップ２０１にて設定された基準断層画像からテンプレートを設定する。図７は基準断層画像と基準断層画像内に設定されたテンプレートを示しており、図７中の点線部ＲＩはテンプレートを示している。テンプレートＲＩはパターンマッチング時の位置ずれ検出に用いられる。

なおテンプレートＲＩに断層画像の画像輝度を用いた場合を本発明の例として用いたが、断層画像のエッジ情報と言った画像の特徴を抽出したものをテンプレートとしてもよい。（ステップＳ２０２）
ステップＳ２０３からＳ２０６は、全ての検出対象断層画像に対しステップＳ２０４及びステップＳ２０５が処理されるまで繰り返される。

ステップＳ２０４はパターンマッチングであり、これを詳細に示したものがステップＳ３０１からステップＳ３０７である。なおステップＳ３０２からステップＳ３０４は本発明の特徴の一つであり、テンプレートＲＩとターゲット枠ＴＩ内の検出対象断層画像とによって算出される類似度の算出方法を示している。なお、類似度の算出は一例として画像処理部１０１により行われる。すなわち、画像処理部１０１は類似度を決定する決定手段の一例に相当する。

まずステップＳ３０１では、図８で示されるように検出対象断層画像内の所定位置にテンプレートＲＩと同じ大きさのターゲット枠ＴＩを設定する。このターゲット枠ＴＩは後述するステップＳ３０２からステップＳ３０６が処理されると検出対象断層画像内で順次移動していくものである。

次にステップＳ３０２からステップＳ３０４について説明する。

ステップＳ３０２ではテンプレートＲＩとターゲット枠ＴＩ内の検出対象断層画像を複数領域へ分割する。説明の為に図９に１２分割した場合を例に示す。断層画像はＡスキャンの集合体であるので、分割はＯＣＴ光源２０の走査方向に行われる。

ステップＳ３０３ではステップＳ３０２で分割した領域毎に類似度を算出する。図９中のＲ１とＴＩ１とで類似度を算出、ＲＩ２とＴＩ２とで類似度を算出といったように、テンプレートＲＩとターゲット枠ＴＩ内の検出対象断層画像との間で互いに対応する領域の類似度が算出される。この場合１２個の類似度が算出される。

次にステップＳ３０４では、ステップＳ３０３で得られた複数の類似度から所定個数の類似度を選択する。すなわち、一部の類似度を選択する。選択は類似度が高い順に予め設定された所定個が選択され、選択された類似度の総和が算出される。

なお予め設定された所定個を選択せずに、類似度が所定値以上の値を持つ領域を選択するようにしても上記と同様の効果が得られる。

なお類似度が所定値以上の値を持つ領域に対して、更にその中から予め設定された所定個を選択するようにしても上記と同様の効果が得られる。

なお予め設定された所定個を選択せずに、各領域の類似度の値に応じて類似度の値に重み付けを加え、類似度の総和を計算しても上記と同様の効果が得られる。例えば値の高い類似度には高い重み付けをし、値の低い類似度には低い重み付けをする。

図９及び図１０はターゲット枠ＴＩの位置が異なる２つの場合を示したものであり、図９はテンプレートＲＩと同じパターンがターゲット枠ＴＩ内の検出対象断層画像にある場合、一方図１０はテンプレートＲＩと異なるパターンがターゲット枠ＴＩ内の検出対象断層画像にある場合を示している。

図１０のようにテンプレートＲＩと異なるパターンがターゲット枠ＴＩ内の検出対象断層画像にある場合には、ステップＳ３０３で得られる各領域の類似度は位置ずれによりどれも低い値をとるので、ステップＳ３０４で取捨選択した結果得られる類似度の総和も低い値となる。

一方図９のようにテンプレートＲＩと同じパターンがターゲット枠ＴＩ内の検出対象断層画像にある場合には、ステップＳ３０３で得られる各領域の類似度の内、血管部が領域内に大きく描写されているＲＩ４とＴＩ４及びＲＩ９とＴＩ９の類似度は位置ずれがなくとも低くなる。更にＡスキャン時の測定光の入射角が大きい状態で描写された対象物、本実施例の場合に視神経乳頭辺縁部が領域内に大きく描写されているＲＩ５とＴＩ５及びＲＩ８とＴＩ８の類似度は位置ずれがなくとも低くなる。それ以外の領域においては位置ずれが無いので類似度は高くなる。

ステップＳ３０４で血管部（ＲＩ４とＴＩ４及びＲＩ９とＴＩ９）とＡスキャン時の測定光の入射角が大きい状態で描写された対象物、本実施例の場合に視神経乳頭辺縁部（ＲＩ５とＴＩ５、ＲＩ８とＴＩ８）が図９の場合に除外されるので、得られる類似度の総和は高い値となる。

次にステップＳ３０５及びステップＳ３０６では対象断層画像内において類似度の総和が最大となる場合に基準断層画像との位置ずれ量を算出及び記憶する。

このようにしてターゲット枠ＴＩの位置を検出対象断層画像内で順次移動させながら類似度の総和が最も高い場合の基準断層画像と位置ずれ量を探索し、検出対象断層画像内の探索が全て終了した場合にパターンマッチングが終了する。（ステップＳ３０７）
ステップＳ２０４のパターンマッチングが終了するとステップ３０６にて得られた検出対象断層画像の基準断層画像との位置ずれ量に基づいて、ステップ２０５では検出対象画像の位置ずれ補正が行われる。位置ずれ量に基づいて検出対象断層画像の全体を並進すると言った変位を行うことで基準断層画像との位置ずれを無くす。すなわち、断層像全体を基準画像に対して相対的に移動させる。

ステップＳ２０３からステップＳ２０６が全ての検出対象断層画像について処理されると、ステップＳ２０７では基準断層画像と検出対象断層像の全体を画素毎に加算及び除算を行うことで平均処理を行う。被検眼の固視微動の影響により完全に同一領域を撮影することは出来ないことから、ステップＳ３０４で得られる類似度が所定値以下である場ステップＳ２０７で行われる平均処理から除外する。

なおステップ３０１からステップ３０７にて得られた検出対象断層画像の基準断層画像との位置ずれ量が所定値以上である場合には、ステップＳ２０７で行われる平均処理から除外してもよい。

ステップＳ３０２及びステップＳ３０３でテンプレートＲＩ及びターゲット枠ＴＩを領域分割しているが、領域分割した各領域の位置ずれを求めているのはなくテンプレートＲＩとターゲット枠ＴＩとの位置ずれを求めていることに注意されたい。その為、例えばステップＳ３０１のように、ステップＳ３０２及びステップＳ３０３以外のステップでは領域分割していない。

このような本発明の特徴の一つであるステップＳ３０２からステップＳ３０４の処理によって、位置ずれが無くとも類似度の低下を起こし位置ずれがある場合との判別を困難にする対象物を選択的に除外することが可能となるので、得られる類似度はテンプレートＲＩとターゲット枠ＴＩとの位置ずれのみを表現したものになり、高精度な位置ずれ検出が可能となる。

更に位置ずれが無くとも類似度の低下を起こす対象物を選択的に除外することによって得られる類似度は高い値をとるので、類似度が所定値以下である場合に平均処理から除外されることが少なくなる。従って平均処理が行われる断層画像の枚数を増加させることができ、ノイズの低減された断層画像を提供することができる。

なお上記実施形態ではターゲット枠ＴＩは検出対象画像内で順次移動していくとして説明したが、移動に加えて回転処理を行ってもよい。

なお上記実施形態ではデータ取得部１００と画像処理部１０１、表示部１０２は別個に配置して説明するが、一つの筐体に納められた構成でもよい。

また上記実施形態における画像処理部１０１はパーソナルコンピュータによって実現されてもよい。

［実施例２］
実施例２の構成は図１から図３に示す構成と同一の構成である。実施例２において実施例１と異なるのは平均画像生成部３５の処理の流れを示したフローチャートであり、図１１に示されている。図１１中のフローチャートにおいて実施例１と同一のステップについては同一番号が付与されている。実施例２では実施例１のステップＳ２０２がステップＳ４０２に、ステップＳ３０２からステップＳ３０４が１つのステップＳ５０２に置き換えられ、ステップＳ３０５がステップＳ５０５に変更されている。

なお観察及び撮影の方法については実施例１と同様である為、説明を省略する。

ステップＳ２０１で基準断層画像が設定されると、次にステップＳ４０２にてテンプレートを設定する。実施例１の基準断層画像内に設けられたテンプレートＲＩ内には、血管部Ｐ１のような画像の輝度変化が起こる対象物、或いは視神経乳頭辺縁部Ｐ２のようなＡスキャン時の測定光の入射角が大きい状態で描写された対象物が存在していたが、実施例２ではステップＳ４０２にてテンプレートＲＩからこれらを除外する。実施例１と区別する為に実施例２で用いるテンプレートをＲＩ’とする。

詳細に説明すると、まず実施例１のステップＳ２０１同様に基準断層画像内にテンプレートＲＩ’を設定する。次にこのテンプレートＲＩ’を複数領域に分割し分割した複数領域毎の画像輝度の和を求める。図１２は複数に分割されたテンプレートＲＩ’を示したものである。この図１２では１２分割した場合を示している。

得られた複数領域毎の画像輝度の和の高い順に所定個の領域を選択する。選択個数は予め設定されている。断層画像はＡスキャンの集合体であるので、分割はＯＣＴ光源２０の走査方向に行われる。

選択された分割領域に対し隣接して位置する分割領域も選択されている場合には分割領域同士を結合させる。すると図１３に示されるようなテンプレートＲＩ’が設定される。この図１３を見ると、血管部とＡスキャン時の測定光の入射角が大きい状態で描写された対象物、この場合でいう視神経乳頭辺縁部が除外されていることが分かる。

血管部は血管の収縮・拡張の拍動によって画像輝度の変化が起こるだけで画像輝度が低いわけではないが、血管部よりも深部（図示下方方向）は画像輝度が低くなる。これにより分割領域に血管部を含む場合、その領域の画像輝度の和は低くなる。Ａスキャン時の測定光の入射角が大きい状態で描写された対象物、この場合でいう視神経乳頭辺縁部の画像輝度が低い理由については実施例１で説明した通りであるので、ここでは説明を省略する。

なお予め設定された所定個を選択せずに、画像輝度が所定値以上の値を持つ領域を選択するようにしても良い。

なお画像輝度が低いということは画像のエッジ強度も低いので、画像輝度の和を算出する代わりに画像のエッジ強度の和を算出しても良い。画像エッジはＯＣＴ光源２０の走査方向成分が検出され、１次元微分フィルタが用いられる。

このようにテンプレートＲＩ’から血管部Ｐ１のような画像の輝度変化が起こる対象物、或いは視神経乳頭辺縁部Ｐ２のようなＡスキャン時の測定光の入射角が大きい状態で描写された対象物を除外することによって、実施例１の処理されたステップＳ３０２からステップＳ３０４の処理が不要となり、実施例１と同等の効果が得られる。

ステップＳ２０３からＳ２０６は、全ての検出対象断層画像に対しステップＳ２０４及びステップＳ２０５が処理されるまで繰り返される。

ステップＳ２０４はパターンマッチングであり、これを詳細に示したものがステップＳ３０１とステップＳ５０２、ステップＳ５０５、ステップＳ３０６からステップＳ３０７である。

まずステップＳ３０１では、図１４で示されるように検出対象断層画像内の所定位置にテンプレートＲＩ’と同じ大きさのターゲット枠ＴＩ’を設定する。実施例１と区別する為に実施例２で用いるターゲット枠をＴＩ’とする。

このターゲット枠ＴＩ’は後述するステップＳ５０２とステップＳ５０５、ステップＳ３０６が処理されると検出対象断層画像内で順次移動していく。図１４のようにターゲット枠ＴＩ’は３箇所に別れて配置されているが、移動はこの３箇所の互いの位置関係を保ちながら移動していく。各箇所が其々独立して移動することはない。

次にステップＳ５０２ではテンプレートＲＩ’とターゲット枠ＴＩ’内の検出対象断層画像間とで１つの類似度を算出する。実施例１では類似度の総和を求めていたが、実施例２では類似度を算出する。

次にステップＳ５０５及びステップＳ３０６では対象断層画像内において類似度が最も高い場合に基準断層画像との位置ずれ量を算出及び記憶する。

このようにしてターゲット枠ＴＩ’の位置を検出対象断層画像内で順次移動させながら類似度が最も高い場合の基準断層画像と位置ずれ量を探索し、検出対象断層画像内の探索が全て終了した場合にパターンマッチングが終了する。（ステップＳ３０７）
ステップＳ２０４のパターンマッチングが終了するとステップ２０５では検出対象画像の位置ずれ補正が行われる。全ての検出対象断層画像についてステップＳ２０４及びステップＳ２０５が処理されると、ステップＳ２０７で平均処理を行う。

位置ずれが無くとも類似度の低下を起こし位置ずれがある場合との判別を困難にする対象物がステップＳ４０２にてテンプレートＲＩ’から事前に除外されているので、得られる類似度は位置ずれのみを表現したものとなり、平均処理後に得られる断層画像は、実施例１と同様の効果を得たものとなる。

（その他の実施例）
また、本発明は、以下の処理を実行することによっても実現される。即ち、上述した実施形態の機能を実現するソフトウェア（プログラム）を、ネットワーク又は各種記憶媒体を介してシステム或いは装置に供給し、そのシステム或いは装置のコンピュータ（またはＣＰＵやＭＰＵ等）がプログラムを読み出して実行する処理である。

１００ データ取得部
１０１ 画像処理部
１０２ 表示部
Ｅｒ 被検眼
４ ＳＬＯ走査手段
９ フォトダイオード
１０ ＳＬＯ光源
１６ ＸＹスキャナ
１９ 光カプラー
２０ ＯＣＴ光源
２１〜２４ 光ファイバー
２８ 分光器
３２ ラインセンサ
３３ 画像生成部
３５ 平均画像生成部
３６ 前眼部観察像
３８ ＳＬＯ画像
３９ スキャンライン
Ｐ１ 血管部
Ｐ２ 視神経乳頭辺縁部
Ｐ３ 視神経乳頭以外の網膜部
Ｌ２ 視神経乳頭辺縁部Ｐ２をＡスキャンする為のＯＣＴ光源の測定光
Ｒ２ ＯＣＴ光源の測定光Ｌ２の視神経乳頭辺縁部Ｐ２における反射散乱光
Ｌ３ 視神経乳頭以外の網膜部Ｐ３をＡスキャンする為のＯＣＴ光源の測定光
Ｒ３ ＯＣＴ光源の測定光Ｌ３の視神経乳頭以外の網膜部Ｐ３における反射散乱光
ＲＩ テンプレート（実施例１）
ＴＩ ターゲット枠（実施例１）
ＲＩ１〜ＲＩ１２ 複数領域に分割されたテンプレート
ＴＩ１〜ＴＩ１２ 複数領域に分割されたターゲット枠
ＲＩ’ テンプレート（実施例２）
ＴＩ’ ターゲット枠（実施例２）

Claims (17)

1. 異なる時間で測定光が照射された被検眼からの戻り光と参照光との干渉光を用いて得た前記被検眼の複数の断層像のうち、１の断層像において設定された一部の１の領域である第１の領域と、他の断層像において設定された一部の１の領域である第２の領域であって、前記第１の領域に対応する第２の領域とのそれぞれの領域内において、前記被検眼の深さ方向に分割することなく前記深さ方向に対して直交する方向である前記測定光の走査方向に分割して得た複数の領域毎に、前記第１の領域と前記第２の領域とを比較することで得られる値であって、前記複数の領域に関する複数の値を決定する決定手段と、
   前記決定された複数の値のうち一部の値を用いて得た前記被検眼の断層像の位置ずれ量に基づいて、前記被検眼の複数の断層像の位置合わせを、断層像全体を移動させることにより行う位置合わせ手段と、
   前記位置合わせが行われた複数の断層像の平均処理を行う処理手段と、を備え、
   前記処理手段は、前記決定された複数の値のうち一部の値を用いて得た前記被検眼の断層像の位置ずれ量に基づいて、前記複数の断層像のうち少なくとも一部の断層像を前記平均処理に用いると判断し、前記平均処理に用いると判断された前記少なくとも一部の断層像であって、前記位置ずれ量に基づいて断層像全体を移動させることにより位置合わせが行われた前記少なくとも一部の断層像の平均処理を行うことを特徴とする画像処理装置。
2. 前記比較することで得られる値が、類似度であり、
   前記決定手段は、前記複数の値として複数の類似度を決定し、
   前記処理手段は、前記決定された複数の類似度のうち一部の類似度を用いて得た前記被検眼の断層像の位置ずれ量が閾値よりも小さいと判断された断層像を前記少なくとも一部の断層像として前記平均処理に用いると判断し、前記平均処理に用いると判断された前記少なくとも一部の断層像であって、前記位置ずれ量に基づいて位置合わせが行われた前記少なくとも一部の断層像の平均処理を行うことを特徴とする請求項１に記載の画像処理装置。
3. 前記決定された複数の類似度のうち一部の類似度を選択する選択手段を更に備えることを特徴とする請求項２に記載の画像処理装置。
4. 前記選択手段は、前記決定された複数の類似度のうち類似度の高い順から所定個数の類似度を選択することを特徴とする請求項３に記載の画像処理装置。
5. 前記選択手段は、前記決定された複数の類似度のうち所定値以上の類似度を選択することを特徴とする請求項３または４に記載の画像処理装置。
6. 前記位置合わせ手段は、前記選択手段により選択された前記類似度の総和が最大となるように、前記１の断層像に対して前記他の断層像を相対的に移動させることを特徴とする請求項３乃至５のいずれか１項に記載の画像処理装置。
7. 前記位置合わせ手段は、前記選択手段により選択された前記類似度の総和が最大となるように、前記１の断層像に対して前記他の断層像全体を移動させることを特徴とする請求項３乃至６のいずれか１項に記載の画像処理装置。
8. 前記処理手段は、前記選択手段により選択された類似度が所定の閾値以下の場合には、前記他の断層像を前記平均処理に用いないと判断することを特徴とする請求項３乃至７のいずれか１項に記載の画像処理装置。
9. 前記処理手段は、前記選択手段により選択された複数の類似度の総和が所定の閾値以下の場合には、前記他の断層像を前記平均処理に用いないと判断することを特徴とする請求項８に記載の画像処理装置。
10. 前記１の断層像に対して設定された前記複数の領域は、前記１の断層像における一部の領域において前記被検眼の深さ方向に前記一部の領域を分割することなく前記深さ方向に直交する方向に前記一部の領域を分割することで得られる領域であることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の画像処理装置。
11. 前記複数の断層像は、前記被検眼の眼底の血管部及び視神経乳頭部を含み、
    前記複数の領域のそれぞれは、前記眼底を含む領域であることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の画像処理装置。
12. 前記処理手段は、前記決定された複数の値のうち一部の値を用いて得た前記被検眼の断層像の位置ずれ量が閾値以上であると判断された断層像を前記平均処理に用いる断層像から除外することにより、前記複数の断層像のうち少なくとも一部の断層像を前記平均処理に用いると判断することを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の画像処理装置。
13. 前記第１の領域及び前記第２の領域は、前記１の断層像と前記他の断層像とに設定された互いに対応する大きさの枠であり、
    前記枠内において前記複数の領域が設定され、
    前記位置合わせ手段は、前記１の断層像における前記第１の領域と前記他の断層像における前記第２の領域とのうち一方に対する他方の位置ずれ量であって、前記決定された複数の値のうち一部の値に基づく前記位置ずれ量を、他方の画像内における前記枠の異なる位置毎に取得し、取得された複数の位置ずれ量の比較に基づいて、前記１の断層像と前記他の断層像との位置合わせを行うことを特徴とする請求項１乃至１２のいずれか１項に記載の画像処理装置。
14. 前記１の断層像は、基準断層像であり、
    前記第１の領域は、前記基準断層像に設定されたテンプレートであり、
    前記他の断層像は、検出対象断層像であり、
    前記第２の領域は、前記検出対象断層像における前記テンプレートと同じ大きさのターゲット枠であり、
    前記位置合わせ手段は、前記決定された複数の値のうち一部の値を用いて得た値であって、前記検出対象断層像において前記ターゲット枠が配置される複数の位置に対応する複数の値を取得し、
    前記処理手段は、前記複数の値のうち他の値よりも高い値に対応する位置を用いて得た前記被検眼の断層像の位置ずれ量が閾値よりも小さいと判断された前記検出対象断層像を前記平均処理に用いると判断し、前記平均処理に用いると判断された前記検出対象断層像であって、前記位置ずれ量に基づいて位置合わせが行われた前記検出対象断層像と前記基準断層像との平均処理を行うことを特徴とする請求項１３に記載の画像処理装置。
15. 前記位置合わせ手段は、前記検出対象断層像において前記ターゲット枠の移動及び回転を行いながら前記複数の位置に対応する前記複数の値を取得することを特徴とする請求項１４に記載の画像処理装置。
16. 異なる時間で測定光が照射された被検眼からの戻り光と参照光との干渉光を用いて得た前記被検眼の複数の断層像のうち、１の断層像において設定された一部の１の領域である第１の領域と、他の断層像において設定された一部の１の領域である第２の領域であって、前記第１の領域に対応する第２の領域とのそれぞれの領域内において、前記被検眼の深さ方向に分割することなく前記深さ方向に対して直交する方向である前記測定光の走査方向に分割して得た複数の領域毎に、前記第１の領域と前記第２の領域とを比較することで得られる値であって、前記複数の領域に関する複数の値を決定する工程と、
    前記決定された複数の値のうち一部の値を用いて得た前記被検眼の断層像の位置ずれ量に基づいて、前記被検眼の複数の断層像の位置合わせを、断層像全体を移動させることにより行う工程と、
    前記位置合わせが行われた複数の断層像の平均処理を行う工程と、を含み、
    前記平均処理を行う工程では、前記決定された複数の値のうち一部の値を用いて得た前記被検眼の断層像の位置ずれ量に基づいて、前記複数の断層像のうち少なくとも一部の断層像を前記平均処理に用いると判断し、前記平均処理に用いると判断された前記少なくとも一部の断層像であって、前記位置ずれ量に基づいて断層像全体を移動させることにより位置合わせが行われた前記少なくとも一部の断層像の平均処理を行うことを特徴とする画像処理方法。
17. 請求項１６に記載の画像処理方法の各工程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。