JP6927046B2 - 情報処理装置、スペックルイメージングシステム、及び情報処理方法 - Google Patents
情報処理装置、スペックルイメージングシステム、及び情報処理方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP6927046B2 JP6927046B2 JP2017553697A JP2017553697A JP6927046B2 JP 6927046 B2 JP6927046 B2 JP 6927046B2 JP 2017553697 A JP2017553697 A JP 2017553697A JP 2017553697 A JP2017553697 A JP 2017553697A JP 6927046 B2 JP6927046 B2 JP 6927046B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- speckle
- contrast
- information processing
- brightness
- image
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 title claims description 77
- 230000010365 information processing Effects 0.000 title claims description 65
- 238000003672 processing method Methods 0.000 title claims description 9
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims description 68
- 230000017531 blood circulation Effects 0.000 claims description 36
- 230000001427 coherent effect Effects 0.000 claims description 25
- 230000010354 integration Effects 0.000 claims description 24
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 claims description 12
- 210000004204 blood vessel Anatomy 0.000 claims description 6
- 238000000034 method Methods 0.000 description 18
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 11
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 9
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 9
- 239000008280 blood Substances 0.000 description 5
- 210000004369 blood Anatomy 0.000 description 5
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 4
- 208000031481 Pathologic Constriction Diseases 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 3
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 3
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 3
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 3
- 208000037804 stenosis Diseases 0.000 description 3
- 230000036262 stenosis Effects 0.000 description 3
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 2
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 2
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 2
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 2
- CPBQJMYROZQQJC-UHFFFAOYSA-N helium neon Chemical compound [He].[Ne] CPBQJMYROZQQJC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000001771 impaired effect Effects 0.000 description 2
- 238000013507 mapping Methods 0.000 description 2
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 2
- 238000012805 post-processing Methods 0.000 description 2
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 2
- 238000001356 surgical procedure Methods 0.000 description 2
- 238000012935 Averaging Methods 0.000 description 1
- 230000005653 Brownian motion process Effects 0.000 description 1
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N argon Substances [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005537 brownian motion Methods 0.000 description 1
- 238000011088 calibration curve Methods 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 230000000295 complement effect Effects 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000006870 function Effects 0.000 description 1
- 229910052743 krypton Inorganic materials 0.000 description 1
- DNNSSWSSYDEUBZ-UHFFFAOYSA-N krypton atom Chemical compound [Kr] DNNSSWSSYDEUBZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004973 liquid crystal related substance Substances 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 1
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 1
- 230000001151 other effect Effects 0.000 description 1
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
- G01P5/00—Measuring speed of fluids, e.g. of air stream; Measuring speed of bodies relative to fluids, e.g. of ship, of aircraft
- G01P5/26—Measuring speed of fluids, e.g. of air stream; Measuring speed of bodies relative to fluids, e.g. of ship, of aircraft by measuring the direct influence of the streaming fluid on the properties of a detecting optical wave
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
- A61B5/02—Detecting, measuring or recording pulse, heart rate, blood pressure or blood flow; Combined pulse/heart-rate/blood pressure determination; Evaluating a cardiovascular condition not otherwise provided for, e.g. using combinations of techniques provided for in this group with electrocardiography or electroauscultation; Heart catheters for measuring blood pressure
- A61B5/026—Measuring blood flow
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
- A61B5/02—Detecting, measuring or recording pulse, heart rate, blood pressure or blood flow; Combined pulse/heart-rate/blood pressure determination; Evaluating a cardiovascular condition not otherwise provided for, e.g. using combinations of techniques provided for in this group with electrocardiography or electroauscultation; Heart catheters for measuring blood pressure
- A61B5/026—Measuring blood flow
- A61B5/0261—Measuring blood flow using optical means, e.g. infrared light
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
- A61B5/145—Measuring characteristics of blood in vivo, e.g. gas concentration, pH value; Measuring characteristics of body fluids or tissues, e.g. interstitial fluid, cerebral tissue
- A61B5/1455—Measuring characteristics of blood in vivo, e.g. gas concentration, pH value; Measuring characteristics of body fluids or tissues, e.g. interstitial fluid, cerebral tissue using optical sensors, e.g. spectral photometrical oximeters
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
- A61B5/74—Details of notification to user or communication with user or patient ; user input means
- A61B5/742—Details of notification to user or communication with user or patient ; user input means using visual displays
- A61B5/7445—Display arrangements, e.g. multiple display units
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
- G01F1/00—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
- G01F1/704—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow using marked regions or existing inhomogeneities within the fluid stream, e.g. statistically occurring variations in a fluid parameter
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
- G01F1/00—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
- G01F1/704—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow using marked regions or existing inhomogeneities within the fluid stream, e.g. statistically occurring variations in a fluid parameter
- G01F1/708—Measuring the time taken to traverse a fixed distance
- G01F1/7086—Measuring the time taken to traverse a fixed distance using optical detecting arrangements
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
- G01F1/00—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
- G01F1/704—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow using marked regions or existing inhomogeneities within the fluid stream, e.g. statistically occurring variations in a fluid parameter
- G01F1/708—Measuring the time taken to traverse a fixed distance
- G01F1/712—Measuring the time taken to traverse a fixed distance using auto-correlation or cross-correlation detection means
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
- G01P5/00—Measuring speed of fluids, e.g. of air stream; Measuring speed of bodies relative to fluids, e.g. of ship, of aircraft
- G01P5/18—Measuring speed of fluids, e.g. of air stream; Measuring speed of bodies relative to fluids, e.g. of ship, of aircraft by measuring the time taken to traverse a fixed distance
- G01P5/22—Measuring speed of fluids, e.g. of air stream; Measuring speed of bodies relative to fluids, e.g. of ship, of aircraft by measuring the time taken to traverse a fixed distance using auto-correlation or cross-correlation detection means
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
- G06T2207/00—Indexing scheme for image analysis or image enhancement
- G06T2207/30—Subject of image; Context of image processing
- G06T2207/30004—Biomedical image processing
- G06T2207/30101—Blood vessel; Artery; Vein; Vascular
- G06T2207/30104—Vascular flow; Blood flow; Perfusion
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
- G06T7/00—Image analysis
- G06T7/20—Analysis of motion
- G06T7/246—Analysis of motion using feature-based methods, e.g. the tracking of corners or segments
Landscapes
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Medical Informatics (AREA)
- Animal Behavior & Ethology (AREA)
- Veterinary Medicine (AREA)
- Public Health (AREA)
- Biophysics (AREA)
- Pathology (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Heart & Thoracic Surgery (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Surgery (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Hematology (AREA)
- Cardiology (AREA)
- Physiology (AREA)
- Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- Multimedia (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Measuring Pulse, Heart Rate, Blood Pressure Or Blood Flow (AREA)
Description
前記輝度積算部で積算したスペックル積算画像に基づいて、スペックルパターンのコントラストを算出するコントラスト算出部とを備える、情報処理装置を提供する。
撮像対象にコヒーレント光を照射する光源と、
コヒーレント光が照射された撮像対象から得られる散乱光を、撮像素子を用いて複数回撮像して前記複数枚のスペックル画像を出力する撮像装置と、
画像を表示する表示装置と、を備えるスペックルイメージングシステムを提供する。
前記輝度積算ステップで積算したスペックル積算画像に基づいて、スペックルパターンのコントラストを算出するコントラスト算出ステップと、を少なくとも行う、情報処理方法を提供する。
なお、ここに記載された効果は、必ずしも限定されるものではなく、本開示中に記載されたいずれかの効果であってもよい。
1.第1実施形態(情報処理装置1)
(1)輝度積算部11
(2)コントラスト算出部12
(3)流体速度算出部13
(4)表示制御部
(5)演算のフロー例
2.第2実施形態(スペックルイメージングシステム10)
(1)光源14
(2)撮像装置15
(3)表示装置16
(4)記憶装置17
(5)撮像対象O
(6)スペックルイメージングの第1フロー例
(7)スペックルイメージングの第2フロー例
3.第3実施形態(情報処理方法)
4.ハードウェア構成
図1は、本開示の第1実施形態に係る情報処理装置1を模式的に示す模式概念図である。本開示に係る情報処理装置1は、大別して、輝度積算部11、コントラスト算出部12、及び流体速度算出部13を備える。必要に応じて、表示制御部などを更に備えることも可能である。以下、各部について詳細に説明する。
輝度積算部11は、コヒーレント光が照射された撮像対象から得られる散乱光を、撮像素子を用いて複数回撮像することにより得られた複数枚のスペックル画像の輝度を積算する。
コントラスト算出部12は、前記輝度積算部11で積算したスペックル積算画像に基づいて、スペックルパターンのコントラストを算出する。本開示では、非侵襲、非接触で血流を測定する前提としてスペックルパターンのコントラストが算出される。血液のような散乱体が移動する部分では、スペックルが変化してしまい、輝度の濃淡は低下する。この濃淡の低下具合の指標の一つとしてスペックルパターンのコントラストがある。スペックルパターンのコントラストKは、輝度値をIとすると、以下の式で定義される。
流体速度算出部13は、前記複数枚のスペックル画像の露光時間を積算した積算露光時間と、前記コントラスト算出部12で算出したスペックルパターンのコントラストとに基づいて、前記撮像対象の流体速度を算出する。前記流体速度は、例えば、血管内における血流速度である。前記複数枚のスペックル画像は、10ms以下の露光時間で撮像された画像である。
表示制御部は、表示部に画像を表示させる。表示制御部は、前記流体速度算出部13で算出された流体速度をマッピングし、流体速度の分布を前記表示部に更に表示させることも可能である。
図3は、本開示に係る情報処理装置1を用いて行う演算の一例を示すフローチャートである。以下、時系列に沿って、フロー例を説明する。
まず、ステップST101において、輝度積算部11は、複数枚のスペックル画像の輝度を積算する。
次に、ステップST102において、コントラスト算出部12は、輝度積算部11で積算したスペックル積算画像に基づいて、スペックルパターンのコントラストKを算出する。
続いて、流体速度算出部13は、積算露光時間Tと、スペックルパターンのコントラストKとに基づいて、撮像対象の流体速度を算出する。ステップST103において、流体速度算出部13は、積算露光時間TとコントラストKとに基づいて、相関時間τcを算出する。具体的には、積算露光時間TとコントラストKとを上記の式(2)に代入し、相関時間τcを算出する。
そして、ステップST104において、流体速度算出部13は、算出した相関時間τcと、予め定められた相関時間τcとを比較することによって、流体速度を算出する。
図4(A)は、本開示の第2実施形態に係るスペックルイメージングシステム10の配線例を示すブロック図である。図4(B)は、本開示の第2実施形態に係るスペックルイメージングシステム10の内部構成を示すブロック図である。なお、図4(A)、(B)においては、前述した本開示に係る情報処理装置1の構成要素と同じものには、同じ符号を付し、その詳細な説明は省略する。本開示に係るスペックルイメージングシステム10は、大別して、情報処理装置1、光源14、撮像装置15及び表示装置16を備える。また、必要に応じて、記憶装置17などを更に備えることも可能である。
光源14は、撮像対象Oにコヒーレント光を照射する。コヒーレント光とは、光束内の任意の二点における光波の位相関係が時間的に不変で一定であり、任意の方法で光束を分割した後、大きな光路差を与えて再び重ね合わせても完全な干渉性を示す光をいう。
撮像装置15は、コヒーレント光が照射された撮像対象Oから得られる散乱光を、撮像素子を用いて複数回撮像して前記複数枚のスペックル画像を出力する。
表示装置16は、前記輝度積算部11で積算したスペックル積算画像などの画像を表示する。また、この表示装置16においては、前記流体速度算出部13で算出された血流速度をマッピングし、血流速度の分布を更に表示することも可能である。
記憶装置17は、前記輝度積算部11で積算したスペックル積算画像、前記コントラスト算出部12によって算出されたスペックルコントラストKなどを記憶する。また、この記憶装置17においては、血流速度の分布を更に記憶することも可能である。
本開示に係るスペックルイメージングシステム10は、様々なものを撮像対象とすることができるが、例えば、流体を含むものを撮像対象とするイメージングに、好適に用いることができる。より具体的には、撮像対象Oを生体とし、流体としては血液を挙げることができる。例えば、本開示に係るスペックルイメージングシステム10を、手術用顕微鏡や手術用内視鏡などに適用すれば、血管の位置を確認しながら手術を行うことが可能である。そのため、より安全で高精度な手術を行うことができ、医療技術の更なる発展にも貢献することができる。
図6は、本開示の第2実施形態に係るスペックルイメージングシステム10を用いて行うスペックルイメージングの第1フロー例を示すフローチャートである。この第1フロー例では、予め測定しておいた相関時間τcと、流体速度算出部13で求めた相関時間τcとを比較することにより血流速度が算出される。以下、時系列に沿って、第1フロー例を説明する。
まず、ステップST201では、撮像装置15において、露光時間及びフレームレートが設定される。
次に、ステップST202では、撮像装置15において、ステップST201で設定された露光時間及びフレームレートに基づいて、輝度を積算すべき画像の積算枚数が決定される。
次に、ステップST203において、撮像装置15は、撮像素子を用いて、ステップST202で決定された積算枚数に相当する回数分を、撮像素子を用いて撮像して複数枚のスペックル画像を情報処理装置1に出力する。
次に、ステップST204では、記憶装置17において複数枚のスペックル画像が記録される。
次に、ステップST205では、表示装置16において複数枚のスペックル画像が表示される。
次に、ステップST206において、情報処理装置1の輝度積算部11は、複数枚のスペックル画像の輝度を積算する。
次に、ステップST207において、情報処理装置1のコントラスト算出部12は、輝度積算部11で積算したスペックル積算画像に基づいて、スペックルパターンのコントラストKを算出する。なお、コントラストKは、記憶装置17に記憶されてもよい。
次に、情報処理装置1の流体速度算出部13は、積算露光時間Tと、スペックルパターンのコントラストKとに基づいて、撮像対象の流体速度を算出する。ステップST208において、流体速度算出部13は、積算露光時間TとコントラストKとに基づいて、相関時間τcを算出する。具体的には、積算露光時間TとコントラストKとを上記の式(2)に代入し、相関時間τcを算出する。なお、相関時間τcは、記憶装置17に記憶されてもよい。
次に、ステップST209において、流体速度算出部13は、算出した相関時間τcと、予め定められた相関時間τcとを比較することによって、流体速度を算出する。なお、コントラストKは、記憶装置17に記憶されてもよく、表示装置16に表示されてもよい。
次に、ステップST210では、記憶装置17において、前記流体速度算出部13で算出された流体速度をマッピングすることにより得られた流体速度の分布が記憶される。
図7は、本開示の第2実施形態に係るスペックルイメージングシステム10を用いて行うスペックルイメージングの第2フロー例を示すフローチャートである。この第2フロー例では、輝度の積算を行うべき目的の枚数に到達するまで、スペックル画像の撮像が反復して実行される。以下、時系列に沿って、第2フロー例を説明する。
まず、ステップST301では、撮像装置15において、露光時間が設定される。
次に、ステップST302では、撮像装置15において、ステップST301で設定された露光時間に基づいて、輝度を積算すべき画像の積算枚数が決定される。
次に、ステップST303では、撮像装置15は、撮像素子を用いて撮像してスペックル画像を情報処理装置1に出力する。
次に、ステップST304では、記憶装置17において複数枚のスペックル画像が記憶される。なお、記憶装置17には、撮像回数(積算枚数)が記憶されてもよい。
次に、ステップST305では、表示装置16においてスペックル画像が表示される。
次に、ステップST306では、撮像装置15において、撮像回数(積算枚数)のカウントが行われる。目的の撮像回数に到達していない場合は、ステップST303へ戻り、撮像が繰り返される。撮像回数が目的の回数に到達した場合は、ステップST307へ進む。
次に、ステップST307において、情報処理装置1の輝度積算部11は、複数枚のスペックル画像の輝度を積算する。
次に、ステップST308において、情報処理装置1のコントラスト算出部12は、輝度積算部11で積算したスペックル積算画像に基づいて、スペックルパターンのコントラストKを算出する。なお、コントラストKは、記憶装置17に記憶されてもよい。
次に、ステップST309では、記憶装置17においてスペックル積算画像が記憶される。
そして、ステップST310では、表示装置16においてスペックル積算画像が表示される。
本開示に係る情報処理方法は、大別して、輝度積算ステップ、及び、スペックルコントラスト算出ステップを少なくとも行う方法である。また、必要に応じて、流体速度算出ステップ、記憶ステップ及び表示ステップなどを更に行うことも可能である。なお、輝度積算ステップ、スペックルコントラスト算出ステップ、流体速度算出ステップ、表示ステップ及び記憶ステップは、前述した本開示に係るスペックルイメージングシステム10の輝度積算部11、コントラスト算出部12、流体速度算出部13、表示装置16及び記憶装置17が、それぞれ行う方法と同一であるため、ここでは説明を省略する。
上述した第1実施形態に係る情報処理装置1の処理は、ソフトウェアと、以下に説明するハードウェアとの協働により実現される。
(1)
コヒーレント光が照射された撮像対象から得られる散乱光を、撮像素子を用いて複数回撮像することにより得られた複数枚のスペックル画像の輝度を積算する輝度積算部と、
前記輝度積算部で積算したスペックル積算画像に基づいて、スペックルパターンのコントラストを算出するコントラスト算出部と、を備える情報処理装置。
(2)
前記複数枚のスペックル画像の露光時間を積算した積算露光時間と、前記コントラスト算出部で算出したスペックルパターンのコントラストとに基づいて、前記撮像対象の流体速度を算出する流体速度算出部を更に備える上記(1)に記載の情報処理装置。
(3)
前記複数枚のスペックル画像は、10ms以下の露光時間で撮像された画像である上記(1)又は(2)に記載の情報処理装置。
(4)
前記コントラスト算出部は、前記スペックル積算画像の局所的な画像領域における輝度の分散値及び平均値を求め、求めた輝度の分散値及び平均値に基づいて、スペックルパターンのコントラストを算出する上記(1)から(3)のいずれかに記載の情報処理装置。
(5)
前記コントラスト算出部は、前記求めた輝度の分散値の平方根をとることで輝度の標準偏差を算出し、スペックルパターンのコントラスト、輝度の標準偏差、及び、輝度の平均値の関係を示す式(1)に前記求めた輝度の標準偏差及び平均値を代入することによって、スペックルパターンのコントラストを算出する上記(4)に記載の情報処理装置。
ただし、Kはスペックルパターンのコントラスト、σは輝度Iの標準偏差、<I>は輝度Iの平均値である。
(6)
前記流体速度算出部は、前記積算露光時間と前記スペックルパターンのコントラストに基づいて相関時間を求め、求めた相関時間と、予め定められた相関時間とを比較することによって、前記流体速度を算出する上記(2)に記載の情報処理装置。
(7)
前記流体速度算出部は、露光時間、スペックルパターンのコントラスト、及び、相関時間の関係を示す式(2)に前記積算露光時間と前記スペックルパターンのコントラストとを代入することによって、相関時間を求める上記(6)に記載の情報処理装置。
(8)
前記流体速度算出部は、露光時間、スペックルパターンのコントラスト、及び、相関時間の関係を示す式(3)に前記積算露光時間と前記スペックルパターンのコントラストとを代入することによって、相関時間を求める上記(6)に記載の情報処理装置。
(9)
表示部に画像を表示させる表示制御部を更に備える上記(2)に記載の情報処理装置。
(10)
前記表示制御部は、前記流体速度算出部で算出された流体速度をマッピングし、流体速度の分布を前記表示部に更に表示させる上記(9)に記載の情報処理装置。
(11)
前記流体速度は、血管内における血流速度である上記(2)に記載の情報処理装置。
(12)
上記(1)乃至(11)のいずれかに記載の情報処理装置と、
撮像対象にコヒーレント光を照射する光源と、
コヒーレント光が照射された撮像対象から得られる散乱光を、撮像素子を用いて複数回撮像して複数枚のスペックル画像を出力する撮像装置と、
画像を表示する表示装置と、を備えるスペックルイメージングシステム。
(13)
前記表示装置は、前記流体速度算出部で算出された流体速度をマッピングし、流体速度の分布を更に表示する上記(12)に記載のスペックルイメージングシステム。
(14)
コヒーレント光が照射された撮像対象から得られる散乱光を、撮像素子を用いて複数回撮像することにより得られた複数枚のスペックル画像の輝度を積算する輝度積算ステップと、
前記輝度積算ステップで積算したスペックル積算画像に基づいて、スペックルパターンのコントラストを算出するコントラスト算出ステップと、を少なくとも行う、情報処理方法。
第1実験例では、波長820nmのコヒーレントなレーザー光源により均一に照明された生体を、ソニー製のグローバルシャッターのCMOSイメージャーを用いて、フレームレート120fps、露光時間100usで撮像した。なお、輝度Iの取得はソニー製のグローバルシャッターのCMOSイメージャーによって実現される。1、10、100、1000枚の時系列のスペックル画像を積算することにより、100us、1ms、10ms、100msの露光時間に相当するスペックル積算画像を求めた。それぞれのスペックル積算画像に基づき、上記式(1)を用い、局所的なスペックルコントラストKを求めた。当該スペックルコントラストKと、積算露光時間Tとでプロットし、上記式(2)でフィッティングを行い、相関時間τcを算出した。当該算出により得られた相関時間τcを、既知の流速によって算出した相関時間τcと比較することにより、局所的な部位の血流速度を求め、求めた血流速度をマッピングした(図9参照)。図9は、血流速度をマッピングしたマップ図を示す図面代用写真である。マップ図の色を見れば、血流が正常に流れている部分と、流れていない部分とを検出したり、血流速度を把握したりすることが可能である。
第2実験例では、波長820nmのコヒーレントなレーザー光源により均一に照明された生体を模したファントムに血液を送液し、ソニー製のグローバルシャッターのCMOSイメージャーを用いて、フレームレート30fps、露光時間500usで撮像した。1枚(比較例)、2枚、・・・、10枚の時系列のスペックル画像を積算することにより、500us(比較例)、1ms、・・・、5msの積算露光時間に相当する各スペックル積算画像を求めた(図10参照)。そして、図10に示す各スペックル積算画像の中から、血流速度の測定対象物に応じて最適なスペックル積算画像を選択することができた。
10 スペックルイメージングシステム
11 輝度積算部
12 コントラスト算出部
13 流体速度算出部
14 光源
15 撮像装置
16 表示装置
17 記憶装置
101 CPU
102 ROM
103 RAM
104 ブリッジ
105 バス
106 インターフェース
107 入力装置
108 出力装置
109 ストレージ装置
110 接続ポート
111 通信装置
Claims (13)
- コヒーレント光が照射された撮像対象から得られる散乱光を、撮像素子を用いて複数回撮像することにより得られた複数枚のスペックル画像の輝度を積算する輝度積算部と、
前記輝度積算部で積算したスペックル積算画像に基づいて、スペックルパターンのコントラストを算出するコントラスト算出部と、を備え、
前記コントラスト算出部は、前記スペックル積算画像の局所的な画像領域における輝度の分散値及び平均値を求め、求めた輝度の分散値及び平均値に基づいて、スペックルパターンのコントラストを算出する、情報処理装置。 - 前記複数枚のスペックル画像の露光時間を積算した積算露光時間と、前記コントラスト算出部で算出したスペックルパターンのコントラストとに基づいて、前記撮像対象の流体速度を算出する流体速度算出部を更に備える請求項1に記載の情報処理装置。
- 前記複数枚のスペックル画像は、10ms以下の露光時間で撮像された画像である請求項1又は2に記載の情報処理装置。
- 前記流体速度算出部は、前記積算露光時間と前記スペックルパターンのコントラストに基づいて相関時間を求め、求めた相関時間と、予め定められた相関時間とを比較することによって、前記流体速度を算出する請求項2に記載の情報処理装置。
- 表示部に画像を表示させる表示制御部を更に備える請求項2に記載の情報処理装置。
- 前記表示制御部は、前記流体速度算出部で算出された流体速度をマッピングし、流体速度の分布を前記表示部に更に表示させる請求項8に記載の情報処理装置。
- 前記流体速度は、血管内における血流速度である請求項2に記載の情報処理装置。
- 請求項1乃至10のいずれか一項に記載の情報処理装置と、
撮像対象にコヒーレント光を照射する光源と、
コヒーレント光が照射された撮像対象から得られる散乱光を、撮像素子を用いて複数回撮像して複数枚のスペックル画像を出力する撮像装置と、
画像を表示する表示装置と、を備えるスペックルイメージングシステム。 - 前記表示装置は、前記流体速度算出部で算出された流体速度をマッピングし、流体速度の分布を更に表示する請求項11に記載のスペックルイメージングシステム。
- コヒーレント光が照射された撮像対象から得られる散乱光を、撮像素子を用いて複数回撮像することにより得られた複数枚のスペックル画像の輝度を積算する輝度積算ステップと、
前記輝度積算ステップで積算したスペックル積算画像に基づいて、スペックルパターンのコントラストを算出するコントラスト算出ステップと、を少なくとも行い、
前記コントラスト算出ステップにおいて、前記スペックル積算画像の局所的な画像領域における輝度の分散値及び平均値を求め、求めた輝度の分散値及び平均値に基づいて、スペックルパターンのコントラストを算出する、情報処理方法。
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2015238047 | 2015-12-04 | ||
JP2015238047 | 2015-12-04 | ||
PCT/JP2016/080906 WO2017094380A1 (ja) | 2015-12-04 | 2016-10-19 | 情報処理装置、スペックルイメージングシステム、及び情報処理方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPWO2017094380A1 JPWO2017094380A1 (ja) | 2018-09-20 |
JP6927046B2 true JP6927046B2 (ja) | 2021-08-25 |
Family
ID=58797028
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2017553697A Active JP6927046B2 (ja) | 2015-12-04 | 2016-10-19 | 情報処理装置、スペックルイメージングシステム、及び情報処理方法 |
Country Status (5)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US20180344176A1 (ja) |
EP (1) | EP3385723B1 (ja) |
JP (1) | JP6927046B2 (ja) |
CN (1) | CN108291925B (ja) |
WO (1) | WO2017094380A1 (ja) |
Families Citing this family (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CA3018621A1 (en) * | 2016-04-20 | 2017-10-26 | Laser Associated Sciences, Inc. | Systems and methods for calibrating and correcting a speckle contrast flowmeter |
CN110140032B (zh) * | 2016-11-29 | 2021-07-20 | 日本先锋公司 | 测量设备 |
WO2020045014A1 (ja) * | 2018-08-28 | 2020-03-05 | ソニー株式会社 | 医療システム、情報処理装置及び情報処理方法 |
US20220039679A1 (en) * | 2018-11-27 | 2022-02-10 | ContinUse Biometrics Ltd. | System and method for remote monitoring of biomedical parameters |
CN113329687A (zh) * | 2019-01-23 | 2021-08-31 | 索尼集团公司 | 信息处理装置、信息处理方法和程序 |
CN110072061B (zh) * | 2019-05-31 | 2021-02-09 | 努比亚技术有限公司 | 一种交互式拍摄方法、移动终端及存储介质 |
JP2021058478A (ja) * | 2019-10-08 | 2021-04-15 | ソニー株式会社 | 画像処理装置、画像処理システム及び画像処理方法 |
CN111402313B (zh) * | 2020-03-13 | 2022-11-04 | 合肥的卢深视科技有限公司 | 图像深度恢复方法和装置 |
CN111795800B (zh) * | 2020-06-03 | 2023-06-06 | 杭州三泰检测技术有限公司 | 一种视觉散斑对比度测量装置及方法 |
Family Cites Families (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH10290791A (ja) * | 1997-04-18 | 1998-11-04 | Advance Co Ltd | レーザー血流計 |
WO2010096447A2 (en) * | 2009-02-17 | 2010-08-26 | Board Of Regents, The University Of Texas System | Quantitative imaging with multi-exposure speckle imaging (mesi) |
EP2430973B1 (en) * | 2009-05-13 | 2014-09-17 | Kyushu Institute of Technology | Blood flow image diagnosing device |
WO2013049123A1 (en) * | 2011-09-26 | 2013-04-04 | The Johns Hopkins University | Anisotropic processing of laser speckle images |
JP6076111B2 (ja) * | 2013-02-07 | 2017-02-08 | 浜松ホトニクス株式会社 | 塊状細胞評価方法および塊状細胞評価装置 |
US9282905B2 (en) * | 2013-05-29 | 2016-03-15 | University Of Washington Through Its Center For Commercialization | Methods for laser speckle contrast imaging of blood perfusion |
-
2016
- 2016-10-19 WO PCT/JP2016/080906 patent/WO2017094380A1/ja active Application Filing
- 2016-10-19 US US15/778,758 patent/US20180344176A1/en not_active Abandoned
- 2016-10-19 EP EP16870320.5A patent/EP3385723B1/en active Active
- 2016-10-19 JP JP2017553697A patent/JP6927046B2/ja active Active
- 2016-10-19 CN CN201680069354.9A patent/CN108291925B/zh not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPWO2017094380A1 (ja) | 2018-09-20 |
EP3385723A4 (en) | 2018-12-05 |
CN108291925B (zh) | 2020-10-09 |
US20180344176A1 (en) | 2018-12-06 |
WO2017094380A1 (ja) | 2017-06-08 |
CN108291925A (zh) | 2018-07-17 |
EP3385723A1 (en) | 2018-10-10 |
EP3385723B1 (en) | 2020-12-02 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6927046B2 (ja) | 情報処理装置、スペックルイメージングシステム、及び情報処理方法 | |
US8648918B2 (en) | Method and system for obtaining a point spread function using motion information | |
US10375330B2 (en) | Systems and methods for surface topography acquisition using laser speckle | |
JP6431535B2 (ja) | 歯牙表面撮像装置のためのビデオベースの自動取得 | |
JP4420909B2 (ja) | 撮像装置 | |
JP5868183B2 (ja) | 撮像装置及び撮像方法 | |
JP7178423B2 (ja) | 遠隔歯科医療画像のためのガイダンス方法及びシステム | |
JP6478136B1 (ja) | 内視鏡システム、内視鏡システムの作動方法 | |
CN107517346B (zh) | 基于结构光的拍照方法、装置及移动设备 | |
WO2017163542A1 (ja) | 画像解析装置、画像解析方法 | |
US20160157736A1 (en) | System and Methods for Assessment of Relative Fluid Flow Using Laser Speckle Imaging | |
JP2010188119A (ja) | 三角測量法を用いた歯科用3dカメラによる3次元物体の光学的走査方法および装置 | |
JP2012042833A5 (ja) | ||
JP7053469B2 (ja) | 視線追跡のためのシステムおよび装置 | |
JP2012110585A (ja) | 蛍光内視鏡装置 | |
US20200267305A1 (en) | Imaging apparatus, imaging method, and imaging system | |
JP2023099679A (ja) | 内視鏡システム及び、データ作成方法 | |
JP2012050617A (ja) | 画像取得方法および装置 | |
US11050931B2 (en) | Control device and control method | |
WO2019226664A1 (en) | Noninvasive three-dimensional fluorescence microscopy for skin disease detection | |
US9808150B2 (en) | Image processing apparatus, control method therefor, and storage medium storing program | |
JP2013074929A (ja) | 口腔内観察装置、口腔内観察システム | |
WO2018203429A1 (ja) | 流速測定方法、流速測定装置及びプログラム | |
KR101998083B1 (ko) | 구강카메라 영상 표시 장치 및 방법 | |
US20220196394A1 (en) | Imaging device, control method therefor, measuring device, and storage medium |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20190827 |
|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20190827 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20201013 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20201203 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20210706 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20210719 |
|
R151 | Written notification of patent or utility model registration |
Ref document number: 6927046 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151 |