JPWO2013015120A1 - 蛍光内視鏡装置 - Google Patents

Abstract

被検体の観察条件や被検体の状態（色や形状）によらず、情報を取得し、病変部をより正確に精度よく抽出する。被検体に励起光及び参照光を照射する光源（１０）と、該光源からの前記励起光の照射により前記被検体において発生した蛍光を撮影し蛍光画像を生成する蛍光画像生成部（４１）と、前記光源からの前記参照光の照射により前記被検体から戻る戻り光を撮影し参照画像を生成する参照画像生成部と、前記蛍光画像生成部により生成された前記蛍光画像を前記参照画像生成部により生成された前記参照画像で除算することにより除算画像を生成する除算画像生成部（４３）と、前記除算画像と前記蛍光画像とに基づいて補正画像を生成する補正画像生成部（４４）と、を備え、該補正画像生成部（４４）は、前記除算画像と前記蛍光画像とが共通して相対的に高輝度となる領域を強調した補正画像を生成する蛍光内視鏡装置（１００）を提供する。

Description

本発明は、蛍光内視鏡装置に関するものである。

従来、癌細胞等の病変部に特異的に集積する蛍光薬剤を投与した観察対象部位に対し、蛍光薬剤を励起して蛍光を発生させる励起光を照射し、発生した蛍光を撮影することにより病変部における輝度が高い蛍光画像を得ることができる蛍光内視鏡装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に記載の蛍光内視鏡装置は、励起光を照射した観察対象部位において発生する蛍光の強度に基づく蛍光画像を、参照光を照射した同一の観察対象部位から戻る戻り光の強度に基づく参照画像で除算することにより、蛍光画像における観察距離や観察角度等に依存する蛍光強度変化を補正することとしている。

特開２００６−１７５０５２号公報

しかしながら、蛍光薬剤は実際には病変部だけでなく正常部にも若干集積し、病変部からの蛍光よりは弱いものの正常部からも蛍光が検出されるため、全体にバックグラウンドを有する蛍光画像が取得される。また、参照画像は、観察距離や観察角度だけでなく、被検体の色特性や凹凸などの形状に影響を受けた画像である。したがって、例えば、被検体の色特性である吸収特性に起因して戻り光の強度が落ちた参照画像でバックグラウンドを持つ蛍光画像を除算した場合には、バックグラウンドの蛍光強度が増幅された除算画像が取得されることとなる。また、被検体の形状が複雑な場合には凹凸に起因して影が生じるため、戻り光の強度が落ちた参照画像でバックグラウンドを持つ蛍光画像を除算した場合には、バックグラウンドの蛍光強度が増幅された除算画像が取得されることとなる。このため、特許文献１に記載の蛍光内視鏡装置のように蛍光画像を参照画像によって除算しても、得られる除算画像は、吸収特性の違いや形状等、観察距離や観察角度とは異なる要因の影響を受けた画像となる。その結果、階調値の閾値を設定して病変部と正常部とを区別したとしても、観察条件が変化すると閾値の適正が失われて病変部が表示されなくなったりバックグラウンドが明るく表示されたりしてしまい、必ずしも病変部を精度よく抽出できないという不都合が生じる。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、観察条件や被検体の状態（色や形状）によらず、病変部をより正確に精度よく抽出することができる蛍光内視鏡装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明は以下の手段を採用する。
本発明は、被検体に励起光及び参照光を照射する光源と、該光源からの前記励起光の照射により前記被検体において発生した蛍光を撮影し蛍光画像を生成する蛍光画像生成部と、前記光源からの前記参照光の照射により前記被検体から戻る戻り光を撮影し参照画像を生成する参照画像生成部と、前記蛍光画像生成部により生成された前記蛍光画像を前記参照画像生成部により生成された前記参照画像で除算することにより除算画像を生成する除算画像生成部と、前記除算画像と前記蛍光画像とに基づいて補正画像を生成する補正画像生成部と、を備え、該補正画像生成部は、前記除算画像と前記蛍光画像とが共通して相対的に高輝度となる領域を強調した補正画像を生成する蛍光内視鏡装置を提供する。

本発明によれば、光源から発せられた励起光が被検体に照射されると、蛍光画像生成部により被検体において発生した蛍光の蛍光画像が生成され、光源から励起光とともに発せられた参照光が被検体に照射されると、参照画像生成部によりその戻り光の参照画像が生成される。そして、除算画像生成部において、蛍光画像を参照画像で除算することにより観察距離や観察角度に依存する蛍光強度変化を軽減した除算画像が生成される。

さらに、補正画像生成部により前記除算画像と前記蛍光画像とが共通して相対的に高輝度となる領域を強調した補正画像が生成される。
ここで、除算画像には、バックグラウンドの低輝度領域と、この低輝度領域に対して、蛍光画像の病変部から発せられた蛍光に起因して相対的に高輝度となる領域、及び、白色光画像の被検体の色特性等に起因し除算により増幅されたことによって相対的に高輝度となった領域が含まれる。従って、除算画像のうち相対的に高輝度である領域とは、除算画像において例えば上位10％〜20％程度の輝度を有する領域であり、病変部から発せられた蛍光によって高輝度となる領域と、被検体の色特性等に起因して高輝度となる領域とを含む領域である。
また、蛍光画像には、バックグラウンドの低輝度領域と、この低輝度領域に対して、病変部から発せられた蛍光によって相対的に高輝度となる領域、及び、被検体の距離が近いために相対的に高輝度となる領域が含まれる。従って、蛍光画像のうち相対的に高輝度の領域とは、蛍光画像において例えば上位10％〜20％程度の輝度を有する領域であり、病変部から発せられた蛍光によって高輝度となる領域と、被検体の距離に起因して高輝度となる領域とを含む領域である。

これにより、観察距離や観察角度の影響を抑えるとともに、除算画像に影響を与える被検体における参照光の吸収特性の相違に起因する参照光の強度変化をも補正し、正常部からの蛍光（バックグラウンド）と病変部からの蛍光とのコントラストを拡大させた補正画像を生成することができる。従って、バックグラウンドの影響を抑制して被検体の情報を取得することができ、病変部をより正確に精度よく抽出することができる。

また、上記した本発明において、前記被検体に応じて前記除算画像と前記蛍光画像とに重み付け処理を行う重み付け処理部を備え、前記補正画像生成部は、前記重み付け処理部により重み付けされた前記除算画像と前記蛍光画像とに基づいて補正画像を生成することが好ましい。
このようにすることで、より精度の高い補正画像を得ることができる。従って、バックグラウンドの影響を抑制して被検体の情報を取得することができ、病変部をより正確に精度よく抽出することができる。

上記した発明において、前記補正画像生成部は、前記除算画像に前記蛍光画像を乗算することにより補正画像を生成することが好ましい。
このように、除算画像に蛍光画像を乗算して補正画像を生成することで、観察距離や観察角度の影響を抑えるとともに、除算画像に影響を与える被検体における参照光の吸収特性の相違に起因する参照光の強度変化をも補正し、正常部からの蛍光（バックグラウンド）と病変部とのコントラストを拡大させた補正画像を生成することができる。従って、バックグラウンドの影響を抑制して被検体の情報を取得することができ、病変部をより正確に精度よく抽出することができる。

上記した発明において、前記補正画像生成部は、前記除算画像と前記蛍光画像とを加算することにより補正画像を生成することが好ましい。
このように、除算画像に蛍光画像を加算して補正画像を生成することで、観察距離や観察角度の影響を抑えるとともに、除算画像に影響を与える、被検体における参照光の吸収特性の相違に起因する参照光の強度変化をも補正し、正常部からの蛍光（バックグラウンド）と病変部とのコントラストを拡大させた補正画像を生成することができる。従って、バックグラウンドの影響を抑制して被検体の情報を取得することができ、病変部をより正確に精度よく抽出することができる。

上記した発明において、前記補正画像に対して、所定の閾値に基づいて、該閾値よりも大きい階調値を有する領域を抽出する抽出部を備えることができる。
このように、閾値よりも大きい階調値を有する領域を抽出することで、補正画像においてバックグラウンドによる微弱な蛍光の影響を抑制し、病変部の占める領域を抽出することができる。

上記した発明において、前記補正画像における画素ごとの階調値の平均値に基づいて前記閾値を設定する閾値設定部を備えることができる。
このように、補正画像における画素ごとの階調値の平均値に基づいて閾値を設定することで、画素ごとの階調値の平均値が画像ごとにばらつきがある場合であっても、より精度が高い閾値を設定することができ、より正確に病変部の占める領域を抽出することができる。

上記した発明において、前記抽出部により抽出された領域を前記参照画像に重畳した合成画像を生成する画像合成部を備えることができる。
このように、抽出部により抽出された領域を参照画像に重畳することで、病変部の占める領域とバックグラウンドとのコントラストが明確な合成画像を取得することができる。

本発明によれば、観察条件や被検体の状態（色や形状）によらず、病変部をより正確に精度よく抽出することができるという効果を奏する。

本発明の第１の実施形態に係る蛍光内視鏡装置の概略構成図である。 本発明の第１の実施形態に係る蛍光内視鏡装置において生成される蛍光画像の説明図である。 本発明の第１の実施形態に係る蛍光内視鏡装置において生成される白色光画像の説明図である。 本発明の第１の実施形態に係る蛍光内視鏡装置において生成される除算画像の説明図である。 本発明の第１の実施形態に係る蛍光内視鏡装置において生成される補正画像の説明図である。 本発明の第１の実施形態に係る蛍光内視鏡装置の作用を示すフローチャートである。 本発明の第１の実施形態の変形例に係る蛍光内視鏡装置の概略構成図である。 本発明の第１の実施形態の変形例に係る蛍光内視鏡装置の作用を示すフローチャートである。 本発明の第２の実施形態の変形例に係る蛍光内視鏡装置の概略構成図である。 本発明の第２の実施形態に係る蛍光内視鏡装置の作用を示すフローチャートである。

（第１の実施形態）
以下、本発明の第１の実施形態に係る蛍光内視鏡装置について、図面を参照して説明する。
本実施形態に係る蛍光内視鏡装置１００は、図１に示すように、体腔内に挿入される細長いスコープ２と、スコープ２の先端２ａから射出させる照明光を発する光源１０を備える照明ユニット２０と、スコープ２内に配置され被検体である観察対象部位Ｘの画像情報を取得する撮影ユニット３０と、撮影ユニット３０により取得された画像情報を処理する画像処理部４０と、画像処理部４０により処理された画像及び画像情報等を表示するモニタ５０とを備えている。

光源１０は、照明光を発するキセノンランプ（Ｘｅランプ）１１と、キセノンランプ１１から発せられた照明光から励起光を含む白色光を切り出す励起光フィルタ１３と、励起光フィルタ１３により切り出された励起光を含む白色光を集光するカップリングレンズ１５とを備えている。励起光フィルタ１３は、例えば、波長帯域が４００〜７４０ｎｍの励起光を含む白色光を切り出すようになっている。

また、照明ユニット２０には、スコープ２の長手方向の略全長にわたって配置されたライトガイドファイバ２１と、スコープ２の先端２ａに配置された拡散レンズ２３とが備えられている。
ライトガイドファイバ２１は、カップリングレンズ１５によって集光された励起光を含む白色光をスコープ２の先端２ａまで導光するものである。拡散レンズ２３は、ライトガイドファイバ２１により導光された励起光を含む白色光を拡散させて観察対象部位Ｘに照射するようになっている。

撮影ユニット３０は、照明ユニット２０により励起光を含む白色光が照射された観察対象部位Ｘから戻る戻り光を集光する対物レンズ３１と、対物レンズ３１により集光された戻り光を波長ごとに分岐するビームスプリッタ３３とを備えている。
対物レンズ３１は、スコープ２の先端２ａに拡散レンズ２３と並列して配置されている。ビームスプリッタ３３は、戻り光のうち、励起波長以上の光（励起光及び蛍光）を反射し、励起波長より波長が短い白色光（戻り光）を透過するようになっている。

また、この撮影ユニット３０には、ビームスプリッタ３３により反射された励起光及び蛍光のうち、励起光を遮断して蛍光（例えば、近赤外蛍光）のみを透過させる励起光カットフィルタ３５と、励起光カットフィルタ３５を透過した蛍光を集光する集光レンズ３７Ａ及びビームスプリッタ３３を透過した白色光を集光する集光レンズ３７Ｂと、集光レンズ３７Ａにより集光された蛍光を撮影する蛍光撮影部３８及び集光レンズ３７Ｂにより集光された白色光を撮影する白色光撮影部３９とを備えている。

励起光カットフィルタ３５は、例えば、波長帯域が７６５〜８５０ｎｍの蛍光のみを透過させる。蛍光撮影部３８は、例えば、蛍光用の高感度モノクロＣＣＤであり、この蛍光撮影部３８は、蛍光を撮影することにより蛍光画像情報を取得するようになっている。白色光撮影部３９は、例えば、白色光用のカラーＣＣＤであり、モザイクフィルタ（図示略）を備えている。この白色光撮影部３９は、白色光を撮影することにより白色光画像情報を取得するようになっている。

画像処理部４０は、蛍光画像を生成する蛍光画像生成部４１と、白色光画像（参照画像）を生成する白色光画像生成部４２と、蛍光画像生成部４１により生成された蛍光画像を白色光画像により除算する除算画像生成部４３と、除算画像生成部４３により生成された除算画像に蛍光画像を乗算して補正画像を生成する補正画像生成部４４と、補正画像のうち予め設定された閾値よりも大きい階調値を有する領域を抽出する抽出部４６と、抽出部４６により抽出された領域を白色光画像に重畳して合成画像を生成する合成画像部４７と、を備えている。

蛍光画像生成部４１は、蛍光撮影部３８により取得された蛍光画像情報から２次元的な蛍光画像を生成し、生成した蛍光画像を除算画像生成部４３及び補正画像生成部４４に出力する。ここで、蛍光薬剤は実際には病変部だけでなく正常部にも若干集積し、病変部からの蛍光よりは弱いものの正常部からも蛍光が発せられるため、生成された蛍光画像は、全体にバックグラウンドを持つ画像（図２Ａ）となる。
従って、蛍光画像には、バックグラウンドの低輝度領域（図２ＡのＡ−１）と、この低輝度領域に比して、病変部から発せられた蛍光によって相対的に高輝度となる領域（図２ＡのＡ−２）、及び、被検体の距離が近いために相対的に高輝度となる領域（図２ＡのＡ−３）が含まれる。

白色光画像生成部４２は、白色光撮影部３９により取得された白色光画像情報から２次元的な白色光画像を生成し、生成した白色光画像を除算画像生成部４３及び画像合成部４７に出力する。ここで、白色光画像は、被検体の色特性、すなわち白色光の吸収特性に影響を受けた画像（図２Ｂ）である。
従って、生成された白色光画像には、反射光の全体的な分布によるバックグラウンドの低輝度領域（図２ＢのＢ−１）、被検体の色特性に起因して低輝度となる領域（図２ＢのＢ−２）、及び、これらの低輝度領域に比して被検体の距離が近いことにより相対的に高輝度となる領域（図２ＢのＢ−３）が含まれる。

除算画像生成部４３は、同一の観察対象部位Ｘの蛍光画像を白色光画像で除算した除算画像（図２Ｃ）を生成する。これにより、観察距離や観察角度による影響を軽減した領域（図２ＣのＣ−１）を含む画像（除算画像）を生成することができる。
ここで、除算画像は、病変部から発生された蛍光によって相対的に高輝度となる領域（図２ＣのＣ−２）を含む。さらに、白色光画像に、被検体の色特性に起因した低輝度領域が含まれる場合には、低輝度領域に相当する領域の輝度が除算画像において増幅されるため、高輝度となる領域（図２ＣのＣ−３）を含むこととなる。

補正画像生成部４４は、除算画像に対して蛍光画像を乗算することにより除算画像を補正した補正画像（図２Ｄ）を生成する。ここで、補正画像は除算画像において観察距離や観察角度による影響を軽減した結果が反映された領域（図２ＤのＤ−１）を含んでいる。補正画像において、蛍光画像における相対的に高輝度である領域と除算画像における相対的に高輝度である領域との共通する領域とが強調され、すなわち、病変部から発せられた蛍光による高輝度領域（図２ＤのＤ−２）が強調される。その結果、被検体における白色光の吸収特性の相違に起因する白色光の強度変化を軽減した領域（図２ＤのＤ−３）を含む画像（補正画像）を生成することができる。

抽出部４６は、予め設定された閾値に基づいて、補正画像の全画素のうち閾値よりも大きい階調値を有する画素を特徴領域として抽出する。

合成画像部４７は、抽出部４６により抽出された特徴領域を、白色光画像に重畳することにより合成画像を生成し、生成した合成画像をモニタ５０に出力する。
モニタ５０は、画像合成部４７から受信した合成画像を表示する。

このように構成された本実施形態に係る蛍光内視鏡装置１００によって生体の体腔内の観察対象部位Ｘを観察する場合の流れについて、図３のフローチャートに従って説明する。
まず、蛍光内視鏡装置１００を用いて生体の体腔内の観察対象部位Ｘを観察するために、癌細胞等の病変部に特異的に集積する蛍光薬剤を観察対象部位Ｘに付着または吸収させ、その後、観察対象部位Ｘの画像情報を取得する（ステップＳ１１）。すなわち、蛍光薬剤を観察対象部位Ｘに付着または吸収させた状態で、観察対象部位Ｘに励起光を照射することにより、蛍光薬剤を励起し観察対象部位Ｘから蛍光を生じさせる。

より具体的には、本実施形態においては、蛍光薬剤を観察対象部位Ｘに付着または吸収させた状態で、体腔内にスコープ２を挿入して先端２ａを観察対象部位Ｘに対向させる。この状態で、光源１０を作動させることによりキセノンランプ１１から発せられて励起光フィルタ１３によって切り出される励起光を含む白色光が、カップリングレンズ１５により集光され、ライトガイドファイバ２１によりスコープ２の先端２ａへと導光される。そして、この白色光が散レンズ２３により拡散され、観察対象部位Ｘに照射される。

観察対象部位Ｘにおいては、内部に含まれている蛍光物質が励起光によって励起されることにより蛍光が発せられるとともに、表面において白色光及び励起光の一部が反射させられる。これら蛍光、白色光及び励起光は、対物レンズ３１により集光され、ビームスプリッタ３３により励起波長以上の光、すなわち、励起光及び蛍光が反射され、励起波長より波長が短い白色光は透過させられる。

ビームスプリッタ３３により反射された励起光及び蛍光は、励起光カットフィルタ３５により励起光が除去され、蛍光のみが集光レンズ３７Ａにより集光されて蛍光撮影部３８により撮影される。これにより、蛍光撮影部３８において観察対象部位Ｘの蛍光画像情報が取得される。また、ビームスプリッタ３３を透過した白色光は、集光レンズ３７Ｂによって集光され、白色光撮影部３９により撮影される。これにより、白色光撮影部３９において観察対象部位Ｘの白色光画像情報が取得される。なお、蛍光画像情報と白色光画像情報は、どちらを先に取得してもよいし同時に取得してもよい。

次のステップＳ１２では、蛍光撮影部３８により取得された蛍光画像情報及び白色光撮影部３９により取得された白色光画像情報が、それぞれ画像処理部４０の蛍光画像生成部４１及び白色光画像生成部４２に入力される。蛍光画像生成部４１では、蛍光画像情報に基づいて２次元的な蛍光画像を生成し、生成された蛍光画像は、除算画像生成部４３及び補正画像生成部４４に出力される。また、白色光画像生成部４２では、白色光画像情報に基づいて２次元的な白色光画像を生成し、生成された白色光画像は除算画像生成部４３及び画像合成部４７に出力される。

ところで、蛍光薬剤は、実際には病変部だけでなく正常部にも若干集積するため、病変部以外の部分（バックグラウンド）による微弱な蛍光が発せられることになる。また、例えば、スコープ２の先端２ａと観察対象部位Ｘとの距離や角度に起因して、正常部位であっても相対的に蛍光が強く発せられ、得られた蛍光画像において病変部か正常部かの判断が困難な場合がある。

このため、次のステップＳ１３では、除算画像生成部４３において、蛍光画像を白色光画像で除算することにより除算画像を生成する。このようにすることで、除算画像において、観察距離や観察角度に依存する蛍光強度変化を軽減することができる。すなわち、白色光画像の強度は、観察距離や観察角度に大きく依存するので、白色光画像によって蛍光画像を規格化することにより、観察距離や観察角度の影響を軽減することができる。生成された除算画像は、補正画像生成部４４に出力される。

ここで、白色光画像において、蛍光と反射光との観察距離や観察角度に対する依存性の相違に加え、被検体における参照光の吸収特性の相違に起因して本来の反射光の強度が得られない場合がある。このため、このような白色光画像に基づいて除算画像を生成した場合には、除算画像では、観察距離や観察角度に起因した蛍光強度変化による影響は抑えられるが、被検体における参照光の吸収特性の相違に起因する反射光の強度変化による影響が生ずる場合がある。

そこで、次のステップＳ１４では、補正画像生成部４４において、除算画像に蛍光画像を乗算することにより、観察対象部位Ｘにおける反射光の吸収特性の相違に起因する除算画像の強度変化を補正した補正画像を生成する。すなわち、観察対象部位Ｘにおける吸収に関係しない蛍光画像を除算画像に乗算することで、観察距離や観察角度に起因した蛍光強度変化を軽減するとともに、吸収による影響を軽減した補正画像を生成することができる。より具体的には、補正画像においては、蛍光画像における相対的に高輝度である領域と白色光画像における相対的に高輝度である領域との共通する領域、すなわち病変部から蛍光が発生している領域が強調されることとなる。生成された補正画像は抽出部４６に出力される。

次のステップＳ１５では、抽出部４６において、補正画像生成部４４から入力された補正画像から、予め設定された閾値に基づいて補正画像の全画素のうち閾値よりも大きい階調値を有する画素を特徴領域として抽出し、次のステップＳ１６に進む。ステップＳ１６では、合成画像生成部４７において、抽出部４６により抽出された特徴領域を白色光画像に重畳することにより合成画像を生成する。このようにすることで、合成画像において、所定の閾値を基準として病変部とバックグラウンドとのコントラストが拡大される。合成画像生成部４７は、生成された合成画像をモニタ５０に出力する。次のステップＳ１７においては、画像合成部４７から受信した合成画像がモニタ５０に表示される。

以上説明したように、本実施形態に係る蛍光内視鏡装置１００によれば、補正画像生成部４４において、除算画像生成部４３により生成された除算画像に対して蛍光画像を乗算することで、観察距離や観察角度の影響を抑えるとともに、除算画像に影響を与える、被検体における参照光の吸収特性の相違に起因する反射光の強度変化をも補正し、正常部からの蛍光（バックグラウンド）と病変部とのコントラストを拡大させた補正画像を生成することができる。

さらに、抽出部によって閾値よりも階調値が高い、主として病変部からの蛍光が表示される領域を特徴領域として抽出するので、この特徴領域を白色光画像に重畳して合成画像を生成することで、生成された合成画像において、閾値基準として病変部とバックグラウンドとのコントラストがより拡大される。従って、バックグラウンドが、被検体の吸収特性による参照光強度の変化に依存して除算画像へ与える影響を抑制した補正画像から病変部をより正確に精度よく抽出することができる。
なお、本実施形態において補正画像を生成するに際し、まず除算画像を生成してから、この除算画像に蛍光画像を乗算することとしたが、計算の順序はこれに限られず、例えば、蛍光画像に蛍光画像を乗算して、これを白色光画像で除算などの順序で計算してもよい。

（第１の実施形態の変形例）
また、本実施形態は以下のように変形することができる。
上記した第１の実施形態に係る蛍光内視鏡装置１００では、抽出部４６が、予め定められた閾値に補正画像から補正画像のうち閾値よりも大きい階調値を有する領域を抽出することとしたが、これに限られるものではなく、上記実施形態を図４に示す蛍光内視鏡装置２００のように変形することができる。すなわち、図４の蛍光内視鏡装置２００は、補正画像生成部４４から補正画像の情報を取得して、この補正画像に基づいて閾値を演算して設定する閾値設定部４５を備える構成とすることができる。以下、本変形例に係る蛍光内視鏡装置２００について説明する。

なお、図４に示すように、本変形例に係る蛍光内視鏡装置２００と上記した第１の実施形態に係る蛍光内視鏡装置１００との相違点は、閾値設定部４５をさらに備えた点であり、その他の構成は共通であるため、共通する構成については同符号を付し、その説明を省略する。

蛍光内視鏡装置２００は、抽出部４６によって特徴領域を抽出するための基準となる閾値を演算し、設定する閾値設定部４５を備えている。閾値設定部４５は、補正画像生成部４４から補正画像の情報を取得し、この補正画像における画素ごとの階調値の平均値に基づいて閾値を演算して設定する。より具体的には、以下の数式（１）に示すように、閾値設定部４５は、補正画像全体の平均階調値ｍに所定の係数ａを乗算して得られる値を閾値Ｓと設定し、設定した閾値Ｓを抽出部４６に出力する。
Ｓ＝ａｍ ・・・ （１）

このように構成された本変形例に係る蛍光内視鏡装置２００によって生体の体腔内の観察対象部位Ｘを観察する場合の流れについて、図５のフローチャートに従って説明する。
本変形例に係る蛍光内視鏡装置２００は、上記した第１の実施形態に係る蛍光内視鏡装置１００と同様に、観察対象部位Ｘの画像情報を取得し、蛍光画像及び白色光画像を生成し、蛍光画像及び白色光画像に基づいて除算画像及び補正画像を生成する（ステップＳ２１〜ステップＳ２４）。生成された補正画像は、閾値設定部４５に出力されると共に抽出部４６に出力され、次のステップＳ２５に進む。

ステップＳ２５では、閾値設定部４５において、上述した数式（１）の係数ａを決定すると共に、画像補正部４３から出力された補正画像から画像全体の平均階調値ｍを算出し、設定された係数ａと算出された画像全体の平均階調値ｍを用いて、数式（１）により、閾値Ｓを算出する。これにより、補正蛍光画像における階調値の閾値Ｓが設定され、設定された閾値Ｓを抽出部４６に出力する。

次のステップＳ２６では、ステップＳ２５で設定した閾値Ｓを基準として、抽出部４６により補正画像からこの補正画像の全画素のうち閾値Ｓよりも大きい階調値を有する画素を特徴領域として抽出し、次のステップＳ２７に進む。ステップＳ２７では、合成画像生成部４７において、抽出部４６により抽出された特徴領域を白色光画像に重畳することにより合成画像を生成する。このようにすることで、合成画像において、所定の閾値を基準として病変部とバックグラウンドとのコントラストが拡大される。合成画像生成部４７は、生成された合成画像をモニタ５０に出力する。次のステップＳ２８において、画像合成部４７から受信した合成画像がモニタ５０に表示される。

以上説明したように、本変形例に係る蛍光内視鏡装置２００によれば、第１の実施形態に係る蛍光内視鏡装置１００の効果に加え、さらに、抽出部によって閾値よりも階調値が高い、主として病変部からの蛍光が表示される領域を特徴領域として抽出するので、この特徴領域を白色光画像に重畳して合成画像を生成することで、生成された合成画像において、閾値基準として病変部とバックグラウンドとのコントラストがより拡大される。特に、閾値設定部により補正画像全体の平均階調値に基づいて閾値を設定するため、補正画像における階調値の変動に追従して閾値を更新し、取得する補正画像において被験体の個体差や経時変化による影響を軽減し、病変部を精度よく抽出することができる。従って、バックグラウンドの影響を抑制して観察対象部位Ｘの情報を取得することができ、病変部をより正確に精度よく抽出することができる。

なお、本変形例では平均階調値ｍに基づいて閾値を設定することとしたが、これに限られず、例えば、以下の数式（２）に示すように、画像全体の平均階調値ｍと標準偏差σとの和に基づいて閾値Ｓを設定することもできる。
Ｓ＝ｍ＋ｂσ ・・・（２）
σ：補正画像における各画素の階調値の標準偏差
この場合、補正画像における画素ごとの階調値にばらつきがある場合であっても、平均階調値だけに基づいて閾値を設定する場合と比較してより精度が高い閾値を設定することができる。

また、閾値設定部は、次フレームの補正蛍光画像ごとに閾値を設定してもよく、また、次フレームの各画素の階調値の平均値が一定の割合を超えて変動した場合に閾値を設定することとしてもよい。

（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。
本実施形態の説明において、上述した第１の実施形態に係る蛍光内視鏡装置１００と構成を共通とする箇所には同一符号を付して説明を省略する。

第１の実施形態に係る蛍光内視鏡装置１００においては、補正画像生成部４４が、除算画像に対して蛍光画像を乗算することにより補正画像を生成することとしたが、本実施形態に係る蛍光内視鏡装置３００においては、図６に示すように、本実施形態では補正画像の生成に先立って、除算画像と蛍光画像とに重み付けを行う構成としている。
すなわち、図６の蛍光内視鏡装置３００は、被検体に関する情報を入力する入力部５２と、除算画像生成部４３から補正画像の情報を取得すると共に入力部５２から被検体の情報を取得して除算画像及び蛍光画像に所定の重み付けを行う重み付け処理部４９とを備えている。

入力部５２は、予め観察対象部位Ｘに係る情報を記憶している。被検体としての生体は、腹腔等のように様々な組織が含まれるために観察対象部位の色が複雑なもの、又は、消化管の内壁等のように組織が一様で観察対象部位の色がほぼ均一なもの、など観察部位によって状況が大きく異なる。観察対象部位の色が複雑な場合は、除算画像において正常部の蛍光強度が強く表示されるなど病変部の特定が困難となる傾向がある。一方、観察対象部位の色が略均一な場合は、白色光の吸収特性が略均一となるため、被験体の色特性が除算画像に与える影響は比較的小さくなる。従って、入力部５２は、たとえば、生体の各部位の色が複雑な観察対象部位群に属するか、又は、色が略均一な観察対象部位群に属するかを記述したテーブルを観察対象部位Ｘに係る情報として備えている。

重み付け処理部４９は、除算画像生成部４３から取得した除算画像及び蛍光画像生成部４１から取得した蛍光画像に対して、観察対象部位Ｘが、色が複雑な観察対象部位群に属するか、又は、色が略均一な観察対象部位群に属するかに対応して２パターンの重み付け処理を行う。すなわち、入力部５２から取得した観察対象部位Ｘに係る情報に基づいて、色が複雑な観察対象部位群に属する場合には、蛍光画像に重みを持たせるように重み付け処理を行う。一方、色が略均一な観察対象部位群に属する場合には、除算画像に重みを持たせるように重み付け処理を行う。重み付け処理部４９は、重み付け処理が行われた除算画像及び重み付け処理が行われた白色光画像を補正画像生成部４４に出力する。

補正画像生成部４４は、重み付け処理部４９から取得した重み付け処理が行われた除算画像と重み付け処理が行われた蛍光画像を加算することにより補正画像を生成する。
なお、重み付け処理として、加算する場合について例示したが、これに限定されるものではなく、例えば、Ａ、Ｂを重み付け係数として（除算画像）＾Ａ×（蛍光画像）＾Ｂ、あるいは他の演算処理、すなわち、乗算、加算、べき乗等を個別に又は適宜組み合わせることにより重み付けを行ってもよい。

このように構成された本実施形態に係る蛍光内視鏡装置３００によって生体の体腔内の観察対象部位Ｘを観察する場合の流れについて、図７のフローチャートに従って説明する。
本実施形態に係る蛍光内視鏡装置３００は、上記した第１の実施形態に係る蛍光内視鏡装置１００と同様に、観察対象部位Ｘの画像情報を取得し、蛍光画像及び白色光画像を生成し、蛍光画像及び白色光画像に基づいて除算画像を生成する（ステップＳ３１〜ステップＳ３３）。生成された除算画像は、重み付け処理部４９に出力され次のステップＳ３４に進む。

ステップＳ３４では、入力部５２に対して、例えば、蛍光内視鏡装置３００の操作者によって観察対象部位Ｘを特定する情報が入力されると、入力部５２に記憶されたテーブルを参照して観察対象部位Ｘが何れの観察対象部位群に属するかが選択され、入力部５２は選択された観察対象部位Ｘに係る情報を重み付け処理部４９に出力する。重み付け処理部４９では、入力部５２から取得した観察対象部位Ｘに係る情報に基づいて、色が複雑な観察対象部位群に属する場合には蛍光画像に重みを持たせるように、一方、色が略均一な観察対象部位群に属する場合には除算画像に重みを持たせるように重み付け処理を行う。重み付け処理が行われた除算画像及び蛍光画像は補正画像生成部４４に出力される。

次のステップＳ３５では、重み付け処理部４９から取得した重み付け処理が行われた除算画像と重み付け処理が行われた蛍光画像とを加算することにより、除算画像における観察距離や観察角度に起因した蛍光強度変化、及び、観察対象部位Ｘにおける反射光の吸収特性の相違に起因する反射光の強度変化を補正した補正画像を生成する。生成された補正画像は抽出部４６に出力される。

抽出部４６においては、補正画像生成部４４から入力された補正画像から、予め設定された閾値に基づいて補正画像の全画素のうち閾値よりも大きい階調値を有する画素を特徴領域として抽出し、この特徴領域を、合成画像生成部４７において白色光画像に重畳することにより合成画像を生成する（ステップＳ３６〜ステップＳ３７）。このようにすることで、合成画像において、所定の閾値を基準として病変部とバックグラウンドとのコントラストが拡大される。合成画像生成部４７は、生成された合成画像をモニタ５０に出力する。次のステップＳ３８において、画像合成部４７から受信した合成画像がモニタ５０に表示される。

以上説明したように、本実施形態に係る蛍光内視鏡装置３００によれば、第１の実施形態に係る蛍光内視鏡装置１００の効果に加え、重み付け処理部４９により観察対象部位に応じて除算画像と蛍光画像とに重み付けを行ったうえで補正画像生成部４４により除算画像に蛍光画像を加算することで、観察対象部位に応じた補正画像を生成することができるので、バックグラウンドの影響を抑制して病変部をより正確に精度よく抽出することができる。

なお、本実施形態においては、観察対象部位Ｘを、色が複雑な観察対象部位群に属するか、又は、色が略均一な観察対象部位群に属するかに対応して２パターンの重み付け処理を行う構成としたが、これに限られるものではなく、例えば、観察対象部位によって夫々異なる重み付け処理を行うように構成することもできる。
また、操作者によって入力された観察対象部位Ｘを特定する情報によって色が複雑な観察対象部位群に属するか、色が略均一な観察対象部位群に属するかを判定しているが、白色画像の色のバラつきから自動的に判定するなどの方法をとってもよい。

また、本実施形態は以下のように変形することができる。
上記した第２の実施形態に係る蛍光内視鏡装置では、除算画像を生成した後重み付け処理を行っていたが、重み付け処理の前に、ノイズ（被検体の特性から最低でも検出される信号、もしくは観察システムの特性上必ず発生する信号）の信号を前記除算画像および前記蛍光画像のどちらか一方、またはその両方からそれぞれ減算する減算処理部を設けてもよい。
例えば、上記ステップＳ３３に代えて、減算処理部において蛍光画像と除算画像とのそれぞれからノイズを引いた減算画像を生成することとしてもよい（ステップＳ３３’）。生成した減算画像に重み付け処理を行い補正画像を生成する。
このようにすることで、正常部からの蛍光であるバックグラウンドの影響を下げて、正常部からの蛍光と病変部とのコントラスをより拡大した補正画像を得ることができる。従って、病変部をより正確に精度よく抽出することができる。
また、本変形例では、減算画像を生成した後に重み付け処理を行うとしたが、重み付けを行うことなく補正画像を生成してもよい。

なお、観察対象部位Ｘの特定はスコープ情報に基づいて行う構成とすることもできる。すなわち、蛍光内視鏡装置が、スコープ情報を記憶するＩＣチップを有する挿脱可能なスコープを備え、光源１０がＩＣチップに記憶されているスコープ情報を判別するスコープ判別部を備えることとしてもよい。スコープ情報としては、各スコープに対応した観察対象部位に係る情報等が挙げられる。

この場合、スコープが光源１０に接続されると、スコープ判別部によりＩＣチップに記憶されているスコープ情報を読み出して入力部に送り、スコープ情報に基づいて観察対象部位を特定する。そして、特定された観察対象に係る情報が重み付け処理部に出力される。

上記の実施形態では被検体の色特性について触れたが、距離以外の要因で戻り光の強度が落ちる場合（例えば凹凸などの形状など）でも、同様の効果がある。

１０ 光源
４１ 蛍光画像生成部
４２ 白色光画像生成部
４３ 除算画像生成部
４４ 補正画像生成部
４５ 閾値設定部
４６ 抽出部
４７ 画像合成部
４９ 重み付け処理部
５０ モニタ
５２ 入力部
１００ 蛍光内視鏡装置
２００ 蛍光内視鏡装置
３００ 蛍光内視鏡装置

Claims (8)

1. 被検体に励起光及び参照光を照射する光源と、
   該光源からの前記励起光の照射により前記被検体において発生した蛍光を撮影し蛍光画像を生成する蛍光画像生成部と、
   前記光源からの前記参照光の照射により前記被検体から戻る戻り光を撮影し参照画像を生成する参照画像生成部と、
   前記蛍光画像生成部により生成された前記蛍光画像を前記参照画像生成部により生成された前記参照画像で除算することにより除算画像を生成する除算画像生成部と、
   前記除算画像と前記蛍光画像とに基づいて補正画像を生成する補正画像生成部と、を備え、
   該補正画像生成部は、前記除算画像と前記蛍光画像とが共通して相対的に高輝度となる領域を強調した補正画像を生成する蛍光内視鏡装置。
2. 前記被検体に応じて前記除算画像および／または前記蛍光画像に減算処理を行う減算処理部を備え、
   前記補正画像生成部は、前記減算処理部により減算された前記除算画像および／または前記蛍光画像に基づいて補正画像を生成する請求項１に記載の蛍光内視鏡装置。
3. 前記被検体に応じて前記除算画像と前記蛍光画像とに重み付け処理を行う重み付け処理部を備え、
   前記補正画像生成部は、前記重み付け処理部により重み付けされた前記除算画像と前記蛍光画像とに基づいて補正画像を生成する請求項１又は請求項２に記載の蛍光内視鏡装置。
4. 前記補正画像生成部は、前記除算画像に前記蛍光画像を乗算することにより補正画像を生成する請求項１乃至請求項３の何れか１項に記載の蛍光内視鏡装置。
5. 前記補正画像生成部は、前記除算画像と前記蛍光画像とを加算することにより補正画像を生成する請求項１乃至請求項３の何れか１項に記載の蛍光内視鏡装置。
6. 前記補正画像に対して、所定の閾値に基づいて、該閾値よりも大きい階調値を有する領域を抽出する抽出部を備えた請求項１乃至請求項５の何れか１項に記載の蛍光内視鏡装置。
7. 前記補正画像における画素ごとの階調値の平均値に基づいて前記閾値を設定する閾値設定部を備えた請求項６に記載の蛍光内視鏡装置。
8. 前記抽出部により抽出された前記領域を、前記参照画像に重畳することにより合成画像を生成する画像合成部を備えた請求項６又は請求項７に記載の蛍光内視鏡装置。

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