JPWO2015064435A1 - 画像処理装置及びその作動方法 - Google Patents

Abstract

萎縮性胃炎による胃の萎縮時に起こり得る粘膜等の色の変化に応じて、色差強調又は構造強調することができる画像処理装置及びその作動方法を提供する。ＲＧＢ画像信号からベース画像を作成する。B画像信号とG画像信号間のＢ／Ｇ比を算出し、G画像信号とR画像信号間のＧ／Ｒ比を算出する。ベース画像に基づいて、正常部と異なる異常部に対応する周波数成分を強調した周波数成分強調画像を生成する。Ｂ／Ｇ比、Ｇ／Ｒ比に基づいて、ベース画像に対して周波数成分強調画像を合成する割合を示す合成比率を設定する。設定された合成比率でベース画像に周波数成分強調画像を合成して、異常部を構造強調した構造強調画像を生成する。

Description

本発明は、萎縮性胃炎の診断時に用いる画像を処理する画像処理装置及びその作動方法に関する。

医療分野においては、光源装置、電子内視鏡、プロセッサ装置を備える内視鏡システムを用いた診断等が広く行われている。また、最近の内視鏡システムにおいては、電子内視鏡に組み込む撮像素子の高感度化や高画素化などハイビジョンシステムによる高解像度化によって、従来の画質を超える高精度な画像を表示できるようになってきている。これにより、微細な血管や粘膜の小さな病変でも極めてリアルに描写することができる。

このようなハイビジョン化によって、病変部の形状や大きさが明瞭化するため、病変部の検出を容易にすることができる。しかしながら、ドクターは、病変部の形状や大きさだけでなく、粘膜のわずかな色の違いからも病変部を見つけ出している。例えば、赤味を帯びているものの粘膜との色の違いが僅かである部分については、早期病変部として検出している。このような僅かに赤味を帯びた部分については、ハイビジョン化して単に解像度だけ上げても、見つけ出すことができない場合がある。

そこで、特許文献１では、赤味の部分はより赤く、白いところは白くする色彩強調処理を施すことによって、病変部の境界を目立たせることが行われている。また、特許文献２のように、ブラウニッシュエリア（ＢＡ（Brownish Area））など粘膜と色が異なる変色領域のサイズを検出し、その変色領域のサイズに応じて、周波数帯域強調処理を行うことによって、変色領域を構造強調することが行われている。このような色彩強調処理や周波数帯域強調処理を行うことで、ハイビジョン化だけでは検出できない病変部を見つけ出すことができる。

特許３２２８６２７号公報 特開２０１２−７１０１２号公報

近年では、萎縮性胃炎の状態から胃癌などの胃の病変部を検出することが行われている。これは、以下に示すような萎縮性胃炎と胃の病変部との関係性を利用するものである。図１８（Ａ）に示すような正常な胃粘膜構造の場合には、表面の粘膜層は厚みを帯びているため、この粘膜層で大部分の光が吸収・反射する。そのため、図１８（Ｂ）に示すように、正常な胃粘膜下層内の血管は、内視鏡画像上ではほとんど観察することができない。

これに対して、図１９（Ａ）に示すように、萎縮性胃炎が進行した胃粘膜構造の場合には、胃腺細胞の減少により粘膜層は薄くなっている。このような萎縮性胃炎の進行に伴う胃粘膜内部構造の変化は、内視鏡画像上では、下記（A）及び（B）のような変化として現れる。
（A）白に近い色の粘膜筋板が透けて見えることになり、萎縮粘膜の色は正常部より退色した色になる。
（B）萎縮粘膜がある領域では、萎縮に伴って粘膜層が薄くなるにつれて、粘膜下層の血管が透見されるようになる（図１９（Ｂ）参照）。
したがって、萎縮性胃炎に基づく胃病変部の診断においては、上記２つの特徴（A）、（B）を利用して、萎縮の進行度の判断や、正常部と胃炎部との境界の判別を行っている。

ここで、萎縮が高度に進んだ場合（例えば、ＡＢＣ検診でＣ群やＤ群に含まれる萎縮の場合）には、内視鏡画像上で上記２つの特徴（A）、（B）について明確に観察することができる。しかしながら、萎縮があまり進行していないなど萎縮進行中の場合（例えば、ＡＢＣ検診でＢ群やＣ群に含まれる萎縮の場合）には、内視鏡画像上での萎縮部と正常部との差は僅かであり、萎縮の進行度の判断や、正常部と胃炎部との境界の判別は困難な場合がある。したがって、内視鏡画像上において上記２つの特徴（A）、（B）を明確にして、正常部と胃炎部の境界を明瞭化することが求められている。

これに関して、特許文献１、２の方法の適用が考えられる。特許文献１の方法は、赤味を帯びた部分について更に赤味が増すように色を強調するものであり、上記のような胃の萎縮に伴う退色調になる色の変化や、胃の萎縮に伴って粘膜下層の血管が透見するような色の変化を強調するものではない。また、特許文献２の方法は、変色領域のサイズに応じて周波数帯域の強調処理を行うものであり、上記のような胃の萎縮に伴う色の変化に応じて、強調処理を行うものではない。

本発明は、萎縮性胃炎による胃の萎縮時に起こり得る粘膜等の色の変化に応じて、色差強調又は構造強調することができる画像処理装置及びその作動方法を提供することを目的とする。

本発明の画像処理装置は、画像信号入力部と、ベース画像生成部と、色情報取得部と、周波数強調部と、合成比率設定部と、合成部とを備える。画像信号入力部は、カラー画像信号を入力する。ベース画像生成部は、カラー画像信号に基づいて、ベース画像を作成する。色情報取得部は、カラー画像信号から複数の色情報を取得する。周波数強調部は、ベース画像に基づいて、正常部と異なる異常部に対応する周波数成分を強調した周波数成分強調画像を生成する。合成比率設定部は、複数の色情報に基づいて、ベース画像に対して周波数成分強調画像を合成する割合を示す合成比率を設定する。合成部は、合成比率設定部で設定された合成比率でベース画像に周波数成分強調画像を合成して、異常部を構造強調した構造強調画像を生成する。カラー画像信号は３色の画像信号であり、色情報取得部は、複数の色情報として、３色の画像信号のうち２色の画像信号間の第１信号比と、第１信号比と異なる２色の画像信号間の第２信号比を算出する信号比算出部であることが好ましい。

合成比率設定部は、正常部の第１及び第２信号比を多く有する第１範囲に、信号比算出部で算出した第１及び第２信号比が含まれる画素については、合成比率を「０％」に設定し、異常部の第１及び第２信号比を多く有する特定の範囲に、信号比算出部で算出した第１及び第２信号比が含まれる画素については、合成比率を「１００％」に設定することが好ましい。

異常部は退色調粘膜であり、特定の範囲は、退色調粘膜の第１及び第２信号比を多く含む第２範囲であり、第１範囲と第２範囲とは色相が同じで、第２範囲は第１範囲よりも彩度が低いことが好ましい。異常部は、退色調粘膜下で病変の進行とともに透見する血管を有する血管領域であり、特定の範囲は、血管領域の第１及び第２信号比を多く含む第３範囲であり、第１範囲と第３範囲とは、彩度が同じで、色相が異なっていることが好ましい。異常部はブラウニッシュエリアであり、特定の範囲は、ブラウニッシュエリアの第１及び第２信号比を多く含む第４範囲であることが好ましい。異常部は発赤であり、特定の範囲は、発赤の第１及び第２信号比を多く含む第５範囲であることが好ましい。３色の画像信号はＲＧＢ画像信号であり、第１信号比はB画像信号とG画像信号間のB／G比であり、第２信号比はG画像信号とR画像信号間のG／R比であることが好ましい。

本発明の画像処理装置は、画像信号入力部と、色情報取得部と、色差強調部と、周波数強調部と、合成比率設定部と、合成部とを備える。画像信号入力部は、カラー画像信号を入力する。色情報取得は、カラー画像信号から複数の色情報を取得する。色差強調部は、複数の色情報で形成される特徴空間において、第１範囲と前記第１範囲と異なる特定の範囲との差を拡張する拡張処理を行って、正常部と異常部との色差を強調した色差強調画像を生成する。周波数強調部は、色差強調画像に基づいて、異常部に対応する周波数成分を強調した周波数成分強調画像を生成する。合成比率設定部は、複数の色情報に基づいて、色差強調画像に対して周波数成分強調画像を合成する割合を示す合成比率を設定する。合成部は、合成比率設定部で設定された合成比率で色差強調画像に周波数成分強調画像を合成して、色差を強調するとともに異常部を構造強調した色差及び構造強調画像を生成する。カラー画像信号は３色の画像信号であり、色情報取得部は、複数の色情報として、３色の画像信号のうち２色の画像信号間の第１信号比と、第１信号比と異なる２色の画像信号間の第２信号比を算出する信号比算出部であることが好ましい。

本発明の画像処理装置の作動方法は、入力ステップと、ベース画像生成ステップと、色情報取得ステップと、周波数成分強調画像生成ステップと、合成比率設定ステップと、合成ステップとを有する。入力ステップでは、画像信号入力部がカラー画像信号を入力する。ベース画像生成ステップでは、ベース画像作成部が、カラー画像信号に基づいて、ベース画像を作成する。色情報取得ステップでは、色情報取得部が、カラー画像信号から複数の色情報を取得する。周波数成分強調画像生成ステップでは、周波数強調部が、ベース画像に基づいて、正常部と異なる異常部に対応する周波数成分を強調した周波数成分強調画像を生成する。合成比率設定ステップでは、合成比率設定部が、複数の色情報に基づいて、ベース画像に対して周波数成分強調画像を合成する割合を示す合成比率を設定する。合成ステップでは、合成部が、合成比率設定部で設定された合成比率で、ベース画像に周波数成分強調画像を合成して、異常部を構造強調した構造強調画像を生成する。

本発明の画像処理装置の作動方法は、入力ステップと、色情報取得ステップと、色差強調画像生成ステップと、周波数成分強調画像生成ステップと、合成比率設定ステップと、合成ステップとを有する。入力ステップでは、画像信号入力部がカラー画像信号を入力する。色情報取得ステップでは、色情報取得部が、カラー画像信号から複数の色情報を取得する。色差強調画像生成ステップでは、色差強調部が、複数の色情報で形成される特徴空間において、第１範囲と第１範囲と異なる特定の範囲との差を拡張する拡張処理を行って、正常部と異常部との色差を強調した色差強調画像を生成する。周波数成分強調画像生成ステップでは、周波数強調部が、色差強調画像に基づいて、異常部に対応する周波数成分を強調した周波数成分強調画像を生成する。合成比率設定ステップでは、合成比率設定部が、複数の色情報に基づいて、色差強調画像に対して周波数成分強調画像を合成する割合を示す合成比率を設定する。合成ステップでは、合成部が、合成比率設定部で設定された合成比率で、色差強調画像に周波数成分強調画像を合成して、色差を強調するとともに異常部を構造強調した色差及び構造強調画像を生成する。

本発明によれば、萎縮性胃炎による胃の萎縮時に起こり得る粘膜等の色の変化に応じて、色差強調又は構造強調することができる。

内視鏡システムの外観図である。 第１実施形態の内視鏡システムの内部構成を示すブロック図である。 白色光の分光強度を示すグラフである。 特殊光の分光強度を示すグラフである。 特殊画像処理部の機能を示すブロック図である。 第１〜第５範囲の位置関係を示すグラフである。 特殊光（青色レーザ光の発光強度が青紫色レーザ光の発光強度よりも大きい）照明時に得られるＢ／Ｇ比、Ｇ／Ｒ比の分布を示す実測データを示すグラフである。 二次元空間（Ｂ／Ｇ比、Ｇ／Ｒ比）における動径差又は偏角差拡張前の第２範囲及び第３範囲の位置を示す説明図である。 二次元空間（Ｂ／Ｇ比、Ｇ／Ｒ比）における動径差又は偏角差拡張後の第２範囲及び第３範囲の位置を示す説明図である。 二次元空間（Ｂ／Ｇ比、Ｇ／Ｒ比）と色度との関係の説明、及び萎縮性胃炎の進行に伴うＢ／Ｇ比、Ｇ／Ｒ比の分布の変化の説明に用いる説明図である。 Ｒ画像信号と強調係数ｆ（Ｒ）との関係を示すグラフである。 構造強調部の機能を示すブロック図である。 Ｂ／Ｇ比、Ｇ／Ｒ比と合成比率ｇ１〜ｇ４（Ｂ／Ｇ比、Ｇ／Ｒ比）との関係を表す表である。 萎縮性胃炎の診断における一連の流れを示すフローチャートである。 図４と異なる特殊画像処理部の機能を示すブロック図である。 第２実施形態の内視鏡システムの内部構成を示すブロック図である。 回転フィルタの平面図である。 第３実施形態におけるプロセッサ装置内の一部の機能を示すブロック図である。 （Ａ）は正常粘膜における粘膜構造の断面図であり、（Ｂ）は正常粘膜を表層側から見た場合の平面図である。 （Ａ）は萎縮性胃炎時における粘膜構造（胃腺細胞の減少、又は胃組織と腸、繊維組織との置換により胃粘膜層が薄くなっている）の断面図であり、（Ｂ）は萎縮性胃炎時における粘膜を表層側から見た場合の平面図である。

［第１実施形態］
図１に示すように、第１実施形態の内視鏡システム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２０とを有する。内視鏡１２は、ユニバーサルコード１３を介して、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、検体内に挿入される挿入部２１と、挿入部の基端部分に設けられた操作部２２と、挿入部２１の先端側に設けられる湾曲部２３及び先端部２４を有している。操作部２２のアングルノブ２２aを操作することにより、湾曲部２３は湾曲動作する。この湾曲動作に伴って、先端部２４が所望の方向に向けられる。

また、操作部２２には、アングルノブ２２aの他、モード切替SW２２ｂと、ズーム操作部２２ｃが設けられている。モード切替SW２２ｂは、通常観察モードと、特殊観察モードの２種類のモード間の切り替え操作に用いられる。通常観察モードは、検体内の照明に白色光を用いるモードである。特殊観察モードは、検体内の照明に青味を帯びた特殊光を用いるモードであり、萎縮性胃炎による胃の萎縮時に起こり得る粘膜の色の変化や血管の透見を強調するモードである。ズーム操作部２２ｃは、内視鏡１２内のズーミングレンズ４７（図２参照）を駆動させて、検体を拡大させるズーム操作に用いられる。なお、特殊観察モードでは、特殊光に代えて、白色光を用いてもよい。

プロセッサ装置１６は、モニタ１８及びコンソール２０と電気的に接続される。モニタ１８は、画像情報等を出力表示する。コンソール２０は、機能設定等の入力操作を受け付けるUI（ユーザーインターフェース）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、中心波長４４５ｎｍの青色レーザ光を発する青色レーザ光源（４４５ＬＤ）３４と、中心波長４０５ｎｍの青紫色レーザ光を発する青紫色レーザ光源（４０５ＬＤ）３６とを発光源として備えている。これら各光源３４、３６の半導体発光素子からの発光は、光源制御部４０により個別に制御されており、青色レーザ光源３４の出射光と、青紫色レーザ光源３６の出射光の光量比は変更自在になっている。光源制御部４０は、通常観察モードの場合には、主として青色レーザ光源３４を駆動させ、青紫色レーザ光をわずかに発光するように制御している。なお、この通常観察モードの場合に、青紫色レーザ光源３６を駆動してもよい。ただし、この場合には、青紫色レーザ光源３６の発光強度を低く抑えることが好ましい。

これに対して、特殊観察モードの場合には、青色レーザ光源３４と青紫色レーザ光源３６の両方を駆動させるとともに、青色レーザ光の発光比率を青紫色レーザ光の発光比率よりも大きくなるように制御している。なお、青色レーザ光又は青紫色レーザ光の半値幅は±１０nm程度にすることが好ましい。また、青色レーザ光源３４及び青紫色レーザ光源３６は、ブロードエリア型のＩｎＧａＮ系レーザダイオードが利用でき、また、ＩｎＧａＮＡｓ系レーザダイオードやＧａＮＡｓ系レーザダイオードを用いることもできる。また、上記光源として、発光ダイオード等の発光体を用いた構成としてもよい。

これら各光源３４、３６から出射されるレーザ光は、集光レンズ、光ファイバ、合波器などの光学部材（いずれも図示せず）を介して、ライトガイド（ＬＧ）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１３内に内蔵されている。中心波長４４５ｎｍの青色レーザ光又は中心波長４０５ｎｍの青紫色レーザ光は、ライトガイド４１を介して、内視鏡１２の先端部２４まで伝搬される。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２４は照明光学系２４aと撮像光学系２４ｂを有している。照明光学系２４aには、ライトガイド４１からの中心波長４４５ｎｍの青色レーザ光又は中心波長４０５ｎｍの青紫色レーザ光が入射する蛍光体４４と、照明レンズ４５が設けられている。蛍光体４４に、青色レーザ光が照射されることで、蛍光体４４から蛍光が発せられる。また、一部の青色レーザ光は、そのまま蛍光体４４を透過する。青紫色レーザ光は、蛍光体４４を励起させることなく透過する。蛍光体４４を出射した光は、照明レンズ４５を介して、検体内に照射される。

ここで、通常観察モードにおいては、主として青色レーザ光が蛍光体４４に入射するため、図３Aに示すような、青色レーザ光、及び青色レーザ光により蛍光体４４から励起発光する蛍光を合波した白色光が、検体内に照射される。一方、特殊観察モードにおいては、青紫色レーザ光と青色レーザ光の両方が蛍光体４４に入射するため、図３Bに示すような、青紫色レーザ光、青色レーザ光、及び青色レーザ光により蛍光体４４から励起発光する蛍光を合波した特殊光が、検体内に照射される。この特殊観察モードでは、青色成分に発光強度が高い青色レーザ光に加えて、青紫色レーザ光が含まれているため、特殊光は、青色成分を多く含み且つ波長範囲がほぼ可視光全域に及ぶ広帯域光となっている。

なお、蛍光体４４は、青色レーザ光の一部を吸収して、緑色〜黄色に励起発光する複数種の蛍光体（例えばＹＡＧ系蛍光体、或いはＢＡＭ（ＢａＭｇＡｌ_１０Ｏ_１７）等の蛍光体）を含んで構成されるものを使用することが好ましい。本構成例のように、半導体発光素子を蛍光体４４の励起光源として用いれば、高い発光効率で高強度の白色光が得られ、白色光の強度を容易に調整できる上に、白色光の色温度、色度の変化を小さく抑えることができる。

図２に示すように、内視鏡１２の撮像光学系２４ｂは、撮像レンズ４６、ズーミングレンズ４７、センサ４８を有している。検体からの反射光は、撮像レンズ４６及びズーミングレンズ４７を介して、センサ４８に入射する。これにより、センサ４８に検体の反射像が結像される。ズーミングレンズ４７は、ズーム操作部２２ｃを操作することで、テレ端とワイド端との間を移動する。ズーミングレンズ４７がテレ端側に移動すると検体の反射像が拡大する一方で、ワイド端側に移動することで、検体の反射像が縮小する。

センサ４８はカラーの撮像素子であり、検体の反射像を撮像して画像信号を出力する。なお、センサ４８は、ＣＣＤ(Charge Coupled Device）イメージセンサやＣＭＯＳ(Complementary Metal-Oxide Semiconductor）イメージセンサ等であることが好ましい。本発明で用いられるイメージセンサは、撮像面にＲＧＢカラーフィルタが設けられたＲＧＢｃｈを有するＲＧＢイメージセンサであり、各ｃｈで光電変換をすることによって、Ｒ（赤）のカラーフィルタが設けられたＲ画素からＲ画像信号を出力し、Ｇ（緑）のカラーフィルタが設けられたＧ画素からＧ画像信号を出力し、Ｂ（青）のカラーフィルタが設けられたＢ画素からＢ画像信号を出力する。

なお、センサ４８としては、撮像面にＣ（シアン）、Ｍ（マゼンタ）、Ｙ（イエロー）及びＧ（緑）の色フィルタを備えた、いわゆる補色イメージセンサであっても良い。補色イメージセンサの場合には、ＣＭＹＧの４色の画像信号から色変換によってＲＧＢの３色の画像信号を得ることができる。この場合には、ＣＭＹＧの４色の画像信号からＲＧＢの３色の画像信号に色変換する手段を、内視鏡１２、光源装置１４又はプロセッサ装置１６のいずれかに備えている必要がある。

センサ４８から出力される画像信号は、ＣＤＳ・ＡＧＣ回路５０に送信される。ＣＤＳ・ＡＧＣ回路５０は、アナログ信号である画像信号に相関二重サンプリング（ＣＤＳ）や自動利得制御（ＡＧＣ）を行う。ＣＤＳ・ＡＧＣ回路５０を経た画像信号は、ガンマ変換部５１でガンマ変換が施される。これにより、モニタ１８などの出力デバイスに適した階調を有する画像信号が得られる。このガンマ変換後の画像信号は、Ａ／Ｄ変換器（Ａ／Ｄコンバータ）５２により、デジタル画像信号に変換される。Ａ／Ｄ変換されたデジタル画像信号は、プロセッサ装置１６に入力される。

プロセッサ装置１６は主として画像処理装置として機能するものであり、受信部５４と、画像処理切替部６０と、通常画像処理部６２と、特殊画像処理部６４と、映像信号生成部６６とを備えている。受信部５４は、内視鏡１２からのデジタル画像信号を受信してプロセッサ装置１６に入力する画像信号入力部として機能する。この受信部５４は、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）５６とノイズ除去部５８を備えている。ＤＳＰ５６は、デジタル画像信号に対してガンマ補正、色補正処理を行う。ノイズ除去部５８は、ＤＳＰ５６でガンマ補正等が施されたデジタル画像信号に対してノイズ除去処理（例えば移動平均法やメディアンフィルタ法等）を施すことによって、デジタル画像信号からノイズを除去する。ノイズが除去されたデジタル画像信号は、画像処理切替部６０に送信される。

画像処理切替部６０は、モード切替ＳＷ２２ｂにより通常観察モードにセットされている場合には、デジタル画像信号を通常画像処理部６２に送信し、特殊観察モードに設定されている場合には、デジタル画像信号を特殊画像処理部６４に送信する。

通常画像処理部６２は、ＲＧＢ画像信号に対して、色変換処理、色彩強調処理、構造強調処理を行う。色変換処理では、デジタルのＲＧＢ画像信号に対しては、３×３のマトリックス処理、階調変換処理、３次元ＬＵＴ処理などを行い、色変換処理済みのＲＧＢ画像信号に変換する。次に、色変換済ＲＧＢ画像信号に対して、各種色彩強調処理を施す。この色彩強調処理済みのＲＧＢ画像信号に対して、空間周波数強調等の構造強調処理を行う。構造強調処理が施されたＲＧＢ画像信号は、通常画像処理部６２から映像信号生成部６６に入力される。

特殊画像処理部６４は、ＲＧＢの画像信号に基づいて、萎縮性胃炎による胃の萎縮など病変に伴って色が変化した異常部の色を強調するとともに、異常部を構造強調した特殊画像を生成する。特殊画像処理部６４の詳細については後述する。生成された特殊画像のＲＧＢ画像信号は、特殊画像処理部６４から映像信号生成部６６に入力される。

映像信号生成部６６は、通常画像処理部６２又は特殊画像処理部６４から入力されたＲＧＢ画像信号を、モニタ１８で表示可能画像として表示するための映像信号に変換する。この映像信号に基づいて、モニタ１８は、通常画像又は特殊画像を表示する。

特殊画像処理部６４は、図４に示すように、逆ガンマ変換部７０と、Ｌｏｇ変換部７１と、信号比算出部７２と、色差強調部７３と、ＲＧＢ変換部７４と、構造強調部７５と、逆Ｌｏｇ変換部７６と、ガンマ変換部７７とを備えている。逆ガンマ変換部７０は、入力されたＲＧＢ３チャンネルのデジタル画像信号に対して逆ガンマ変換を施す。この逆ガンマ変換後のＲＧＢ画像信号は、検体からの反射率に対してリニアな反射率リニアＲＧＢ信号であるため、ＲＧＢ画像信号のうち、検体の各種生体情報（本実施形態で言えば、萎縮性胃炎に伴う色の変化等など胃の萎縮に関する情報）に関連する信号が占める割合が多い。

Ｌｏｇ変換部は、反射率リニアＲＧＢ画像信号をそれぞれＬｏｇ変換する。これにより、Ｌｏｇ変換済みのＲ画像信号（logR）、Ｌｏｇ変換済みのＧ画像信号（logG）、Ｌｏｇ変換済みのＢ画像信号（logB）が得られる。信号比算出部７２は、Ｌｏｇ変換済みのＧ画像信号とＢ画像信号に基づいて差分処理（logG-logB =logG/B=-log(B/G)）することにより、Ｂ／Ｇ比（-log(B/G)のうち「-log」を省略したものを「Ｂ／Ｇ比」と表記する）を算出する。ここで、「Ｂ／Ｇ比」は、-log(B/G)のうち「-log」を省略したものを表している。また、Ｌｏｇ変換済みのＲ画像信号とＧ画像信号に基づいて差分処理（logR-logG=logR/G=-log(G/R)）することにより、Ｇ／Ｒ比を算出する。Ｇ／Ｒ比については、Ｂ／Ｇ比と同様、-log(G/R)のうち「-log」を省略したものを表している。

色差強調部７３は、図５に示すＢ／Ｇ比、Ｇ／Ｒ比の二次元空間（本発明の「特徴空間」に対応する）において、第１範囲にあるＢ／Ｇ比、Ｇ／Ｒ比と、第２〜第５範囲にあるＢ／Ｇ比、Ｇ／Ｒ比の差を拡大することによって、観察領域上の正常部と異常部（萎縮粘膜領域、深層血管領域、ＢＡ（ブラウニッシュエリア（Brownish Area））、発赤）との色差を強調する。

第１範囲には、図６の実測データが示すように、正常粘膜などの正常部がある部分のＢ／Ｇ比、Ｇ／Ｒ比が多く含まれており（図６では正常粘膜を「○」で表記）、この第１範囲は二次元空間上でほぼ中央に位置している。また、第２範囲には、萎縮粘膜がある部分のＢ／Ｇ比、Ｇ／Ｒ比が多く含まれており（図６では萎縮粘膜を「×」で表記）、この第２範囲は二次元空間上で第１範囲の斜め左下に位置している。また、色相、彩度の観点で第１範囲と第２範囲との関係を定義付けた場合には、第１範囲と第２範囲とは色相が同じで、第２範囲は第１範囲よりも彩度が低くなっている。

第３範囲には、深層血管がある部分のＢ／Ｇ比、Ｇ／Ｒ比が多く含まれており（図６では深層血管を「□」で表記）、この第３範囲は第１範囲の右斜め下に位置している。また、色相、彩度の観点で第１範囲と第３範囲の関係を定義付けた場合には、第１範囲と第３範囲とは、彩度が同じで、色相が異なっている。第４範囲には、ＢＡがある部分のＢ／Ｇ比、Ｇ／Ｒ比が多く含まれており（図６ではＢＡを「◇」で表記）、この第４範囲は第１範囲の右斜め上に位置している。第５範囲には、発赤がある部分の第１及び第２信号比が多く含まれており（図６では発赤を「△」で表記）、この第５範囲は第１範囲の右側に位置している。

色差強調部７３は、二次元ＬＵＴ２７ａと、重み付け加算部２７ｂとを備えている。二次元ＬＵＴ７３ａは、第２〜第５範囲のＢ／Ｇ比、Ｇ／Ｒ比と、この第２〜第４範囲のＢ／Ｇ比、Ｇ／Ｒ比と第１範囲のＢ／Ｇ比、Ｇ／Ｒ比の色差を拡張するために用いる色差強調量とを関連付けて記憶している。この二次元ＬＵＴ７３ａにおいては、第２範囲のＢ／Ｇ比、Ｇ／Ｒ比と関連付けられる第２範囲の色差強調量Δ^＊（Ｂ／Ｇ比）、Δ^＊（Ｇ／Ｒ比）は、第２範囲のＢ／Ｇ比、Ｇ／Ｒ比に基づく第２範囲用の色差強調量算出処理により得られる。

また、第３範囲のＢ／Ｇ比、Ｇ／Ｒ比と関連付けられる第３範囲の色差強調量Δ^＊＊（Ｂ／Ｇ比）、Δ^＊＊（Ｇ／Ｒ比）は、第３範囲のＢ／Ｇ比、Ｇ／Ｒ比に基づく第３範囲用の色差強調量算出処理によって得られる。また、第４範囲のＢ／Ｇ比、Ｇ／Ｒ比と関連付けられる第４範囲の色差強調量Δ^＊＊＊（Ｂ／Ｇ比）、Δ^＊＊＊（Ｇ／Ｒ比）は、第４範囲のＢ／Ｇ比、Ｇ／Ｒ比に基づく第４範囲用の色差強調量算出処理によって得られる。また、第５範囲のＢ／Ｇ比、Ｇ／Ｒ比と関連付けられる第５範囲の色差強調量Δ^＊４（Ｂ／Ｇ比）、Δ^＊４（Ｇ／Ｒ比）は、第５範囲のＢ／Ｇ比、Ｇ／Ｒ比に基づく第５範囲用の色差強調量算出処理によって得られる。なお、第２〜５範囲のＢ／Ｇ比、Ｇ／Ｒ比以外の非強調範囲のＢ／Ｇ比、Ｇ／Ｒ（第１範囲のＢ／Ｇ比、Ｇ／Ｒ比を含む）については、色差拡張を行わないので、非強調範囲のＢ／Ｇ比、Ｇ／Ｒは、色差強調量「０」と関連付けて、二次元ＬＵＴ７３ａに記憶されている。

なお、第２〜第５範囲用の色差強調量算出処理については、以下の手順で行われる。第２範囲用の色差強調量算出処理は、第１範囲平均値算出処理、極座標変換処理、動径差拡張処理、直交座標変換処理、差分処理からなる。まず、第１範囲平均値算出処理により、第１範囲内のＢ／Ｇ比、Ｇ／Ｒ比の平均値を算出する。次に、極座標変換処理により、第１範囲内のＢ／Ｇ比、Ｇ／Ｒ比の平均値を極座標変換することによって、極座標変換済みの第１範囲平均値（rm、θm）を得る。また、第２範囲内のＢ／Ｇ比、Ｇ／Ｒ比を極座標変換することにより、極座標変換済みの第２範囲信号（ri、θi）を得る。

次に、動径差拡張処理によって、図７に示すように、極座標変換済みの第１範囲平均値（rm、θm）と第２範囲信号（ri、θi）との間の動径差Δｒを拡張する。この動径差拡張処理は、下記式（１−１）により、行われる。これにより、図８に示すような動径差拡張済みの第２範囲信号（Eri、θi）が得られる。この動径差拡張済みの第２範囲信号（Eri、θi）と第１範囲平均値（rm、θm）との動径差は、Δｒよりも大きいＥΔｒとなっている。
（１−１）：Eri=(ri−rm)・α＋rm （ただし、α≧１）

次に、直交座標変換処理により、動径差拡張済みの第２範囲信号（Eri、θi）を、直交座標に変換する。これにより、動径差拡張済みの第２範囲のＢ／Ｇ比、Ｇ／Ｒ比が得られる。次に、下記（１−２）、（１−３）に示すように、動径差拡張済みの第２範囲のＢ／Ｇ比、Ｇ／Ｒ比と、動径差拡張前の第２範囲のＢ／Ｇ比、Ｇ／Ｒ比との差分処理を行って、第２範囲の色差拡張量Δ^＊（Ｂ／Ｇ比）、Δ^＊（Ｇ／Ｒ比）を算出する。
Δ^＊（Ｂ／Ｇ比）＝｜動径差拡張済みの第２範囲のＢ／Ｇ比−動径差拡張前の第２範囲のＢ／Ｇ比｜・・・（１−２）
Δ^＊（Ｇ／Ｒ比）＝｜動径差拡張済みの第２範囲のＧ／Ｒ比−動径差拡張前の第２範囲のＧ／Ｒ比｜・・・（１−３）

なお、上記第２範囲の動径差拡張処理は、図７、８に示すように、色相を維持した状態で、動径差Δｒを彩度が低くなる方向に拡張するものである。この拡張処理による色の変化は、図９に示すような、萎縮性胃炎の進行とともに、退色調になる萎縮粘膜の色の変化に合わせている。この図９では、進行２は進行１よりも萎縮性胃炎の進行が進んでいることを示しており、進行１の場合は、萎縮粘膜の領域と正常粘膜の領域との差が小さいのに対して、進行２の場合には、色相はほぼそのままで、彩度のみが低下することにより、萎縮粘膜の領域と正常粘膜との差が大きくなっていることが分かる。

なお、正常粘膜の領域と萎縮粘膜領域の色の差を更に強調する場合には、彩度方向の拡張（動径差の拡張）だけでなく、色相方向の拡張（偏角差の拡張）を行ってもよい。また、萎縮が高度に進んでいる場合には、式（１−１）のαの値が大きすぎると、萎縮粘膜領域の色が青味を帯びてくるので、この場合には、αの値を小さくすること（コンソール２０による操作で調整）で、萎縮粘膜領域の色を実際の萎縮粘膜の色（退色調の色）に合わせることができる。

第３範囲用の色差強調量算出処理は、第１範囲平均値算出処理、極座標変換処理、偏角差拡張処理、直交座標変換処理、差分処理からなる。まず、第１範囲平均値算出処理により、第１範囲内のＢ／Ｇ比、Ｇ／Ｒ比の平均値を算出する。次に、極座標変換処理により、第１範囲内のＢ／Ｇ比、Ｇ／Ｒ比の平均値を極座標変換することによって、極座標変換済みの第１範囲平均値（rm、θm）を得る。また、第３範囲内のＢ／Ｇ比、Ｇ／Ｒ比を極座標変換することにより、極座標変換済みの第３範囲信号（rv、θv）を得る。

次に、偏角差拡張処理によって、図７に示すように、極座標変換済みの第１範囲平均値（rm、θm）と第３範囲信号（rv、θv）との間の偏角差Δθを拡張する。この偏角差拡張処理は、下記式（２−１）により、行われる。これにより、図８に示すような偏角差拡張済みの第３範囲信号（Erv、θv）が得られる。この偏角差拡張済みの第３範囲信号（Erv、θv）と第１範囲平均値（rm、θm）との偏角差は、Δθよりも大きいＥΔθとなっている。
（２−１）：Eθv=(θv−θm)・β＋θm （ただし、β≧１）

次に、直交座標変換処理により、偏角差拡張済みの第３範囲信号（Erv、θv）を、直交座標に変換する。これにより、偏角差拡張済みの第３範囲のＢ／Ｇ比、Ｇ／Ｒ比が得られる。次に、下記（２−２）、（２−３）に示すように、偏角差拡張済みの第３範囲のＢ／Ｇ比、Ｇ／Ｒ比と、偏角差拡張前の第３範囲のＢ／Ｇ比、Ｇ／Ｒ比との差分処理を行って、第３範囲の色差拡張量Δ^＊＊（Ｂ／Ｇ比）、Δ^＊＊（Ｇ／Ｒ比）を算出する。
Δ^＊＊（Ｂ／Ｇ比）＝｜偏角差拡張済みの第３範囲のＢ／Ｇ比−偏角差拡張前の第３範囲のＢ／Ｇ比｜・・・（２−２）
Δ^＊＊（Ｇ／Ｒ比）＝｜偏角差拡張済みの第３範囲のＧ／Ｒ比−偏角差拡張前の第３範囲のＧ／Ｒ比｜・・・（２−３）

なお、上記第３範囲の偏角差拡張処理は、図７、８に示すように、彩度を維持した状態で、色相方向に偏角差Δθを拡張するものである。この拡張処理による色の変化は、図９に示すように、萎縮性胃炎の進行とともに、深層血管の色が顕在化してくる色の変化に合わせている。この図９では、進行２は進行１よりも萎縮性胃炎の進行が進んでいることを示しており、進行１の場合は、深層血管領域と正常粘膜の領域との差が小さいのに対して、進行２の場合には、彩度はほぼそのままで、色相のみが変化することにより、深層血管領域と正常粘膜の領域との差が大きくなっていることが分かる。

なお、正常粘膜の領域と深層血管領域の色の差を更に強調する場合には、色相方向の拡張（偏角差の拡張）だけでなく、彩度方向の拡張（動径差の拡張）を行ってもよい。また、萎縮が高度に進んでいる場合には、式（２−１）のβの値が大きすぎると、深層血管領域の色がマゼンタ調になるので、この場合には、βの値を小さくすること（コンソール２０による操作で調整）で、深層血管領域の色を深層血管の色に合わせることができる。

第４範囲用の色差強調量算出処理は、第１範囲平均値算出処理、極座標変換処理、動径差及び偏角差拡張処理、直交座標変換処理、差分処理からなる。まず、第１範囲平均値算出処理により、第１範囲内のＢ／Ｇ比、Ｇ／Ｒ比の平均値を算出する。次に、極座標変換処理により、第１範囲内のＢ／Ｇ比、Ｇ／Ｒ比の平均値を極座標変換することによって、極座標変換済みの第１範囲平均値（rm、θm）を得る。また、第４範囲内のＢ／Ｇ比、Ｇ／Ｒ比を極座標変換することにより、極座標変換済みの第４範囲信号（rk、θk）を得る。

次に、動径差及び偏角差拡張処理によって、極座標変換済みの第１範囲平均値（rm、θm）と第４範囲信号（rk、θk）との間の動径差Δｒ、偏角差Δθを拡張する。この動径差及び偏角差拡張処理は、下記式（３−１）、（３−２）により、行われる。これにより、動径差Δｒ、偏角差Δθが共に拡張された動径差及び偏角差拡張済みの第４範囲信号（Erk、Eθk）が得られる。
（３−１）：Erk=(rk−rm)・α＋rm （ただし、α≧１）
（３−２）：Eθk=(θk−θm)・β＋θm （ただし、β≧１）

次に、直交座標変換処理により、動径差及び偏角差拡張済みの第４範囲信号（Erv、θv）を、直交座標に変換する。これにより、動径差及び偏角差拡張済みの第４範囲のＢ／Ｇ比、Ｇ／Ｒ比が得られる。次に、下記（３−３）、（３−４）に示すように、動径差及び偏角差拡張済みの第４範囲のＢ／Ｇ比、Ｇ／Ｒ比と、動径差及び偏角差拡張前の第４範囲のＢ／Ｇ比、Ｇ／Ｒ比との差分処理を行って、第４範囲の色差拡張量Δ^＊＊＊（Ｂ／Ｇ比）、Δ^＊＊＊（Ｇ／Ｒ比）を算出する。
Δ^＊＊＊（Ｂ／Ｇ比）＝｜動径差及び偏角差拡張済みの第４範囲のＢ／Ｇ比−動径差及び偏角差拡張前の第４範囲のＢ／Ｇ比｜・・・（３−３）
Δ^＊＊＊（Ｇ／Ｒ比）＝｜動径差及び偏角差拡張済みの第４範囲のＧ／Ｒ比−動径差及び偏角差拡張前の第４範囲のＧ／Ｒ比｜・・・（３−４）

第５範囲用の色差強調量算出処理は、第１範囲平均値算出処理、極座標変換処理、動径差及び偏角差拡張処理、直交座標変換処理、差分処理からなる。まず、第１範囲平均値算出処理により、第１範囲内のＢ／Ｇ比、Ｇ／Ｒ比の平均値を算出する。次に、極座標変換処理により、第１範囲内のＢ／Ｇ比、Ｇ／Ｒ比の平均値を極座標変換することによって、極座標変換済みの第１範囲平均値（rm、θm）を得る。また、第５範囲内のＢ／Ｇ比、Ｇ／Ｒ比を極座標変換することにより、極座標変換済みの第５範囲信号（rp、θp）を得る。

次に、動径差及び偏角差拡張処理によって、極座標変換済みの第１範囲平均値（rm、θm）と第５範囲信号（rp、θp）との間の動径差Δｒ、偏角差Δθを拡張する。この動径差及び偏角差拡張処理は、下記式（４−１）、（４−２）により、行われる。これにより、動径差Δｒ、偏角差Δθが共に拡張された動径差及び偏角差拡張済みの第５範囲信号（Erp、Eθp）が得られる。
（４−１）：Erp=(rp−rm)・α＋rm （ただし、α≧１）
（４−２）：Eθp=(θp−θm)・β＋θm （ただし、β≧１）

次に、直交座標変換処理により、動径差及び偏角差拡張済みの第５範囲信号（Erp、θp）を、直交座標に変換する。これにより、動径差及び偏角差拡張済みの第５範囲のＢ／Ｇ比、Ｇ／Ｒ比が得られる。次に、下記（４−３）、（４−４）に示すように、動径差及び偏角差拡張済みの第５範囲のＢ／Ｇ比、Ｇ／Ｒ比と、動径差及び偏角差拡張前の第４範囲のＢ／Ｇ比、Ｇ／Ｒ比との差分処理を行って、第５範囲の色差拡張量Δ^＊４（Ｂ／Ｇ比）、Δ^＊４（Ｇ／Ｒ比）を算出する。
Δ^＊４（Ｂ／Ｇ比）＝｜動径差及び偏角差拡張済みの第５範囲のＢ／Ｇ比−動径差及び偏角差拡張前の第５範囲のＢ／Ｇ比｜・・・（４−３）
Δ^＊４（Ｇ／Ｒ比）＝｜動径差及び偏角差拡張済みの第５範囲のＧ／Ｒ比−動径差及び偏角差拡張前の第５範囲のＧ／Ｒ比｜・・・（４−４）

重み付け加算部７３ｂは、二次元ＬＵＴ７３ａを参照して、信号比算出部７２で求めたＢ／Ｇ比、Ｇ／Ｒ比に対応する色差強調量を特定する。また、重み付け加算部７３ｂは、Ｌｏｇ変換済みのＲ画像信号（logR）に基づいて、色差強調量に掛け合わせる強調係数ｆ（Ｒ）を算出する。Ｒ画像信号は、他の色のＢ画像信号やＧ画像信号と比べて、観察対象で吸収されずに反射した光に対応する信号が多く含まれている。したがって、Ｒ画像信号から、反射光の光量を把握することができる。

強調係数ｆ（Ｒ）は、図１０に示すように、Ｌｏｇ変換済みのＲ画像信号が一定範囲内に入っている場合には、「１」に設定される。また、Ｌｏｇ変換済みのＲ画像信号が上限値を上回った場合又は下限値を下回った場合には、強調係数ｆ（Ｒ）は「１」よりも小さく設定される。そして、上限値を上回ったＬｏｇ変換済みのＲ画像信号が大きくなる程、または、下限値を下回ったＬｏｇ変換済みのＲ画像信号が小さくなる程、強調係数は小さく設定される。このように、Ｒ画像信号が上限値を上回る高輝度部分や、下限値を下回る低輝度部分の強調係数を小さくして色差強調量を小さくすることで、ハレーションなどの強調を抑制することができる。

重み付け加算部７３ｂは、特定した色差強調量と算出した強調係数に基づいて、Ｂ／Ｇ比、Ｇ／Ｒ比に重み付け加算処理を行う。二次元ＬＵＴ７３ａで第２範囲のＢ／Ｇ比、Ｇ／Ｒ比に対応する色差強調量Δ^＊（Ｂ／Ｇ比）、Δ^＊（Ｇ／Ｒ比）が特定された場合には、下記（４）式による重み付け加算処理が行われる。これにより、色差強調済みの第２範囲のＢ／Ｇ比、Ｇ／Ｒ比が得られる。
（４）：色差強調済みの第２範囲のＢ／Ｇ比、Ｇ／Ｒ比＝
第２範囲のＢ／Ｇ比、Ｇ／Ｒ比＋Δ^＊（Ｂ／Ｇ比）、Δ^＊（Ｇ／Ｒ比）×ｆ（Ｒ）

この色差強調済みの第２範囲のＢ／Ｇ比、Ｇ／Ｒ比に基づいてモニタ１８上で表示を行った場合には、萎縮粘膜領域が正常粘膜の領域と異なる色で明瞭に表されるとともに、萎縮粘膜領域の色は萎縮性胃炎時の粘膜の色とほぼ同等に表された色差強調画像が表示される。これにより、正常粘膜の領域と萎縮部の領域の境界の判別を確実に行うことができる。この動径差拡張処理は、正常粘膜の領域と萎縮粘膜領域との色の差が僅かである場合（例えば、萎縮進行中で、ＡＢＣ検診でＢ群やＣ群に含まれるような場合）に、特に有効的である。

また、二次元ＬＵＴ７３ａで第３範囲のＢ／Ｇ比、Ｇ／Ｒ比に対応する色差強調量Δ^＊＊（Ｂ／Ｇ比）、Δ^＊＊（Ｇ／Ｒ比）が特定された場合には、下記（５）式による重み付け加算処理が行われる。これにより、色差強調済みの第３範囲のＢ／Ｇ比、Ｇ／Ｒ比が得られる。
（５）：色差強調済みの第３範囲のＢ／Ｇ比、Ｇ／Ｒ比＝
第３範囲のＢ／Ｇ比、Ｇ／Ｒ比＋Δ^＊＊（Ｂ／Ｇ比）、Δ^＊＊（Ｇ／Ｒ比）×ｆ（Ｒ）

この色差強調済みの第３範囲のＢ／Ｇ比、Ｇ／Ｒ比に基づいてモニタ１８上で表示を行った場合には、深層血管領域が正常粘膜の領域と異なる色で明瞭に表示されるとともに、深層血管の色の顕在化により、深層血管が確実に透見する色差強調画像が表示される。これにより、正常粘膜の領域と深層血管領域の境界の判別を確実に行うことができる。この偏角差拡張処理は、深層血管がそれほど透見していない場合（例えば、萎縮進行中で、ＡＢＣ検診でＢ群やＣ群に含まれるような場合）に、特に有効的である。

また、二次元ＬＵＴ７３ａで第４範囲のＢ／Ｇ比、Ｇ／Ｒ比に対応する色差強調量Δ^＊＊＊（Ｂ／Ｇ比）、Δ^＊＊＊（Ｇ／Ｒ比）が特定された場合には、下記（６−１）式による重み付け加算処理が行われる。これにより、色差強調済みの第４範囲のＢ／Ｇ比、Ｇ／Ｒ比が得られる。
（６−１）：色差強調済みの第４範囲のＢ／Ｇ比、Ｇ／Ｒ比＝
第４範囲のＢ／Ｇ比、Ｇ／Ｒ比＋Δ^＊＊＊（Ｂ／Ｇ比）、Δ^＊＊＊（Ｇ／Ｒ比）×ｆ（Ｒ）

色差強調済みの第４範囲のＢ／Ｇ比、Ｇ／Ｒ比に基づいてモニタ１８上で表示を行った場合には、ＢＡ領域が正常粘膜の領域と異なる色で明瞭に表された色差強調画像が表示される。これにより、正常粘膜の領域とＢＡ領域の境界の判別を確実に行うことができる。

また、二次元ＬＵＴ７３ａで第５範囲のＢ／Ｇ比、Ｇ／Ｒ比に対応する色差強調量Δ^＊４（Ｂ／Ｇ比）、Δ^＊４（Ｇ／Ｒ比）が特定された場合には、下記（６−２）式による重み付け加算処理が行われる。これにより、色差強調済みの第５範囲のＢ／Ｇ比、Ｇ／Ｒ比が得られる。
（６−２）：色差強調済みの第５範囲のＢ／Ｇ比、Ｇ／Ｒ比＝
第５範囲のＢ／Ｇ比、Ｇ／Ｒ比＋Δ^＊４（Ｂ／Ｇ比）、Δ^＊４（Ｇ／Ｒ比）×ｆ（Ｒ）

色差強調済みの第４範囲のＢ／Ｇ比、Ｇ／Ｒ比に基づいてモニタ１８上で表示を行った場合には、発赤領域が正常粘膜の領域と異なる色で明瞭に表された色差強調画像が表示される。これにより、正常粘膜の領域と発赤領域の境界の判別を確実に行うことができる。

ＲＧＢ変換部７４は、色差強調部８２で得られた色差強調済みのＢ／Ｇ比、Ｇ／Ｒ比を、色差強調済みのＲＧＢ画像信号に再変換する。これにより、ＲＧＢ画像信号からなる色差強調画像が得られる。構造強調部７５は、色差強調前のＢ／Ｇ比、Ｇ／Ｒ比と、色差強調画像に基づいて、萎縮粘膜領域、深層血管領域、ＢＡ領域、発赤領域の構造強調を行う。この構造強調部７５は、図１１に示すように、周波数強調部７５ａと、合成比率設定部７５ｂと、合成部７５ｃとを備えている。

周波数強調部７５ａは、色彩強調画像のＲＧＢ画像信号に対して、複数の周波数フィルタリング（ＢＰＦ（Band Pass Filtering））を施すことによって、複数の周波数強調画像を得る。周波数強調部７５ａでは、萎縮粘膜領域を多く含む低周波の第１周波数成分を抽出する萎縮粘膜領域用の周波数フィルタリング、深層血管領域を多く含む中周波の第２周波数成分を抽出する深層血管領域用の周波数フィルタリング、ＢＡ領域を多く含む低周波の第３周波数成分を抽出するＢＡ用の周波数フィルタリング、発赤領域を多く含む低周波の第４周波数成分を抽出する発赤用の周波数フィルタリングが用いられる。

萎縮粘膜領域用の周波数フィルタリングを施すことによって、第１周波数成分強調画像ＢＰＦ１（ＲＧＢ）が得られる。深層血管領域用の周波数フィルタリングを施すことによって、第２周波数成分強調画像ＢＰＦ２（ＲＧＢ）が得られる。ＢＡ領域用の周波数フィルタリングを施すことによって、第３周波数成分強調画像ＢＰＦ３（ＲＧＢ）が得られる。発赤領域用の周波数フィルタリングを施すことによって、第４周波数成分強調画像ＢＰＦ４（ＲＧＢ）が得られる。

合成比率設定部７５ｂは、色差強調前のＢ／Ｇ比、Ｇ／Ｒ比に基づいて、色差強調画像のＲＧＢ画像信号に対して第１〜第４周波数成分強調画像ＢＰＦ１〜３（ＲＧＢ）を合成する割合を示す合成比率ｇ１（Ｂ／Ｇ比、Ｇ／Ｒ比）、ｇ２（Ｂ／Ｇ比、Ｇ／Ｒ比）、ｇ３（Ｂ／Ｇ比、Ｇ／Ｒ比）、ｇ４（Ｂ／Ｇ比、Ｇ／Ｒ比）を画素毎に設定する。図１２に示すように、Ｂ／Ｇ比、Ｇ／Ｒ比が第２範囲に入っている画素については、合成比率ｇ１（Ｂ／Ｇ比、Ｇ／Ｒ比）が「１００％」に設定され、その他の合成比率ｇ２、ｇ３、ｇ４（Ｂ／Ｇ比、Ｇ／Ｒ比）は「０％」に設定される。

また、Ｂ／Ｇ比、Ｇ／Ｒ比が第３範囲に入っている画素については、合成比率ｇ２（Ｂ／Ｇ比、Ｇ／Ｒ比）が「１００％」に設定され、その他の合成比率ｇ１、ｇ３、ｇ４（Ｂ／Ｇ比、Ｇ／Ｒ比）は「０％」に設定される。また、Ｂ／Ｇ比、Ｇ／Ｒ比が第４範囲に入っている画素については、合成比率ｇ３（Ｂ／Ｇ比、Ｇ／Ｒ比）が「１００％」に設定され、その他の合成比率ｇ１、ｇ２、ｇ４（Ｂ／Ｇ比、Ｇ／Ｒ比）は「０％」に設定される。また、Ｂ／Ｇ比、Ｇ／Ｒ比が第５範囲に入っている画素については、合成比率ｇ４（Ｂ／Ｇ比、Ｇ／Ｒ比）が「１００％」に設定され、その他の合成比率ｇ１、ｇ２、ｇ３（Ｂ／Ｇ比、Ｇ／Ｒ比）は「０％」に設定される。一方、Ｂ／Ｇ比、Ｇ／Ｒ比が第２〜５範囲のいずれにも入っていない画素については、合成比率ｇ１〜ｇ４（Ｂ／Ｇ比、Ｇ／Ｒ比）は「０％」に設定される。

合成部７５ｃは、下記（７）式に基づいて、合成比率設定部７５ｂで画素毎に設定した合成比率で、色差強調画像のＲＧＢ画像信号（色差強調画像（ＲＧＢ））と第１〜第４周波数成分強調画像ＢＰＦ１〜４（ＲＧＢ）を合成する。これにより、ＲＧＢ画像信号からなる色差及び構造強調画像（色差及び構造強調画像（ＲＧＢ））が得られる。
（７）：色差及び構造強調画像（ＲＧＢ）＝色差強調画像（ＲＧＢ）
＋ＢＰＦ１（ＲＧＢ）×Ｇａｉｎ１（ＲＧＢ）×ｇ１（Ｂ／Ｇ比、Ｇ／Ｒ比）
＋ＢＰＦ２（ＲＧＢ）×Ｇａｉｎ２（ＲＧＢ）×ｇ２（Ｂ／Ｇ比、Ｇ／Ｒ比）
＋ＢＰＦ３（ＲＧＢ）×Ｇａｉｎ３（ＲＧＢ）×ｇ３（Ｂ／Ｇ比、Ｇ／Ｒ比）
＋ＢＰＦ４（ＲＧＢ）×Ｇａｉｎ４（ＲＧＢ）×ｇ４（Ｂ／Ｇ比、Ｇ／Ｒ比）

なお、（７）式のＧａｉｎ１〜４（ＲＧＢ）は、第１〜第４周波数成分強調画像のエッジの特性によって予め決められる。例えば、深層血管、ＢＡが多く含まれる第２、第３周波数成分強調画像では、それら深層血管、ＢＡは、画像の値が「０」よりも下回るダウンエッジとなっているので、Ｇａｉｎ２、３（ＲＧＢ）は負の値に設定することが好ましい。

ここで、Ｂ／Ｇ比、Ｇ／Ｒ比が第２範囲内に含まれる画素については、合成比率設定部７５ｂで、合成比率ｇ１（Ｂ／Ｇ比、Ｇ／Ｒ比）が「１００％」に、合成比率ｇ２、ｇ３、ｇ４（Ｂ／Ｇ比、Ｇ／Ｒ比）が「０％」に設定されていることから、色差強調画像のうちＢ／Ｇ比、Ｇ／Ｒ比が第２範囲内にある画素に対して、第１周波数強調成分が加算される。第２範囲には、萎縮粘膜領域のＢ／Ｇ比、Ｇ／Ｒ比が多く含まれていることから、第１周波数強調成分の加算により、萎縮粘膜を構造強調することができる。

また、Ｂ／Ｇ比、Ｇ／Ｒ比が第３範囲内に含まれる画素については、合成比率設定部７５ｂで、合成比率ｇ２（Ｂ／Ｇ比、Ｇ／Ｒ比）が「１００％」に、合成比率ｇ１、ｇ３、ｇ４（Ｂ／Ｇ比、Ｇ／Ｒ比）が「０％」に設定されていることから、色差強調画像のうちＢ／Ｇ比、Ｇ／Ｒ比が第３範囲内にある画素に対して、第２周波数強調成分が加算される。第３範囲には、深層血管領域のＢ／Ｇ比、Ｇ／Ｒ比が多く含まれていることから、第２周波数強調成分の加算により、深層血管領域を構造強調することができる。

また、Ｂ／Ｇ比、Ｇ／Ｒ比が第４範囲内に含まれる画素については、合成比率設定部７５ｂで、合成比率ｇ３（Ｂ／Ｇ比、Ｇ／Ｒ比）が「１００％」に、合成比率ｇ１、ｇ２、ｇ４（Ｂ／Ｇ比、Ｇ／Ｒ比）が「０％」に設定されていることから、色差強調画像のうちＢ／Ｇ比、Ｇ／Ｒ比が第４範囲内にある画素に対して、第３周波数強調成分が加算される。第４範囲には、ＢＡ領域のＢ／Ｇ比、Ｇ／Ｒ比が多く含まれていることから、第３周波数強調成分の加算により、ＢＡ領域を構造強調することができる。

また、Ｂ／Ｇ比、Ｇ／Ｒ比が第５範囲内に含まれる画素については、合成比率設定部７５ｂで、合成比率ｇ４（Ｂ／Ｇ比、Ｇ／Ｒ比）が「１００％」に、合成比率ｇ１、ｇ２、ｇ３（Ｂ／Ｇ比、Ｇ／Ｒ比）が「０％」に設定されていることから、色差強調画像のうちＢ／Ｇ比、Ｇ／Ｒ比が第５範囲内にある画素に対して、第４周波数強調成分が加算される。第４範囲には、発赤領域のＢ／Ｇ比、Ｇ／Ｒ比が多く含まれていることから、第４周波数強調成分の加算により、発赤領域を構造強調することができる。

以上のように、Ｂ／Ｇ比、Ｇ／Ｒ比に基づいて画素毎に合成比率を設定し、その画素毎に設定した合成比率で色差強調画像に周波数成分強調画像を合成することで、萎縮粘膜領域、深層血管領域、ＢＡ、発赤を選択的に強調することが可能となる。例えば、Ｂ／Ｇ比、Ｇ／Ｒ比に関係なく、第１又は第３周波数成分強調画像を色差強調画像の全画素に加算した場合、第１又は第３周波数成分画像は低周波成分を強調した画像であるため、萎縮粘膜とＢＡのいずれも強調されることになる。そこで、本発明のように、色差強調画像のうちＢ／Ｇ比、Ｇ／Ｒ比が第２範囲にある画素にのみ、第１周波数成分強調画像を加算することで、ＢＡを強調せずに、萎縮粘膜のみを強調することが可能となる。これに対して、色差強調画像のうちＢ／Ｇ比、Ｇ／Ｒ比が第４範囲にある画素にのみ、第３周波数成分強調画像を加算することで、ＢＡを強調せずに、萎縮粘膜のみを強調することが可能となる。

逆Ｌｏｇ変換部７６は、色差及び構造強調画像のＲＧＢ画像信号に対して、逆Ｌｏｇ変換を施す。これにより、真数の画素値を有する色差及び構造強調画像のＲＧＢ画像信号が得られる。ガンマ変換部７７は、真数の画素値を有する色差及び構造強調画像のＲＧＢ画像信号に対してガンマ変換を施す。これにより、モニタ１８などの出力デバイスに適した階調を有する色差及び構造強調画像のＲＧＢ画像信号が得られる。この色差及び構造強調画像は、特殊画像として、映像信号生成部６６に送られる。

次に、本実施形態における一連の流れを図１３のフローチャートに沿って説明する。まず、通常観察モードにセットし、内視鏡１２の挿入部２１を検体内に挿入する。挿入部２１の先端部２４が胃に到達したら、萎縮性胃炎が起こっているかどうかを診断する。ここで、通常画像から、粘膜が退色調になっており、または、樹枝状の深層血管が透見している部位と透見していな部位の境界（内視鏡的腺境界と呼ぶ）を読み取ることができた場合には、ドクターは、萎縮性胃炎により胃癌などの病変が発生している病的所見と判断する（木村・竹本分類による判断手法）。なお、このような胃癌は、ピロリ菌の感染による胃粘膜の萎縮により発生することも分かっている。

一方、通常画像からは、退色調の粘膜、または、内視鏡的腺境界の存在を読み取ることができなかった場合には、更に確実に診断を行うために、モード切替SW２２ｂを操作して、特殊観察モードに切り替える。この特殊観察モードの切り替えにより、青色レーザ光及び青紫色レーザ光の両方を含む特殊光が発光される。この特殊光発光時に得られるＲＧＢ画像信号から、Ｂ／Ｇ比、Ｇ／Ｒ比を算出する。

次に、二次元ＬＵＴ７３ａを参照して、算出したＢ／Ｇ比、Ｇ／Ｒ比に対応する色差強調量を求める。また、Ｒ画像信号から強調係数ｆ（Ｒ）を求める。そして、Ｂ／Ｇ比、Ｇ／Ｒ比に対して、強調係数ｆ（Ｒ）を掛け合わせた色差強調量を加算することによって、色差強調済みのＢ／Ｇ比、Ｇ／Ｒ比を得る。

次に、色差強調済みのＢ／Ｇ比、Ｇ／Ｒ比をＲＧＢ画像信号に変換する。このＲＧＢ画像信号に複数の周波数フィルタリングを施すことによって、第１〜第４周波数成分強調画像を得る。また、Ｂ／Ｇ比、Ｇ／Ｒ比から合成比率ｇ１〜ｇ４（Ｂ／Ｇ比、Ｇ／Ｒ比）を画素毎に求める。そして、予め定めたＧａｉｎ１〜４（ＲＧＢ）及び合成比率ｇ１〜ｇ４（Ｂ／Ｇ比、Ｇ／Ｒ比）を掛け合わせた第１〜第４周波数成分強調画像を、色差強調済みのＲＧＢ画像信号に加算することによって、色差及び構造強調済みのＲＧＢ画像信号を得る。この色差及び構造強調済みのＲＧＢ画像信号に基づいて、モニタ１８に特殊画像が表示される。

特殊画像上では、胃の萎縮が全く無い場合には、粘膜は通常通りの色で表示される。この場合には、ドクターは、萎縮性胃炎による胃癌などの病変部の発生は無い正常所見と判断する。これに対して、胃の萎縮が僅かでも進んでいる場合には、萎縮粘膜の色は退色調で表示され、また、深層血管が透見して表示されているとともに、萎縮粘膜や深層血管が構造強調されている。これにより、内視鏡的腺境界を明瞭に表示することができる。したがって、実際の胃の中は、萎縮粘膜の色はさほど退色調で表示されておらず、また、深層血管がそれほど透見していない場合であっても、ドクターは、萎縮性胃炎により胃癌などの病変が発生している病的所見と判断することができるようになる。

なお、上記実施形態では、正常部と異常部との色差を強調した色差強調画像に対して構造強調処理を行って、色差及び構造強調画像を生成したが、これに限らず、色差強調を行うことなく、直接構造強調処理を行って、構造強調画像を生成してもよい。この場合には図２の特殊画像処理部６４に代えて、図１４に示す特殊画像処理部１００が用いられる。この特殊画像処理部１００には、特殊画像処理部６４のように、色差強調部７３、ＲＧＢ変換部７４が設けられていない。また、特殊画像処理部１００には、Ｌｏｇ変換部７１と構造強調部７５との間に、ベース画像作成部１０１が設けられている。

特殊画像処理部１００では、Ｌｏｇ変換部７１でＬｏｇ変換されたＲＧＢ画像信号に基づいて、ベース画像作成部１０１で、ベース画像を作成する。このベース画像は構造強調部７５に送られる。また、Ｌｏｇ変換されたＲＧＢ画像信号は、信号比算出部７２に送られる。信号比算出部７２は、ＲＧＢ画像信号に基づいてＢ／Ｇ比、Ｇ／Ｒ比を算出し、算出したＢ／Ｇ比、Ｇ／Ｒ比を構造強調部７５に送る。構造強調部７５では、ベース画像のＲＧＢ画像信号とＢ／Ｇ比、Ｇ／Ｒ比とに基づいて、萎縮粘膜、深層血管、ＢＡを選択的に構造強調した構造強調画像を生成する。

上記実施形態では、Ｂ／Ｇ比、Ｇ／Ｒ比を極座標変換するとともに、極座標変換済みの第１範囲平均値と第２〜第５範囲内の信号値との動径差又は偏角差を拡張することにより、正常部と異常部の色の差を強調したが、これに限らず、その他の座標変換方法と色差強調方法を用いて、正常部と異常部の色の差を強調してもよい。なお、上記実施形態のような、極座標上で動径差又は偏角差を拡張する色差強調方法を用いて得られる色差強調画像は、正常部の色をあまり変化させずに異常部の色だけを変化させることが可能であるため、違和感を生じさせない。また、色差強調画像上における萎縮粘膜領域及び深層血管領域の色は、萎縮性胃炎時が生じた時の粘膜の色や血管透見したときの色と同じであるため、萎縮性胃炎診断（例えばＡＢＣ検診）と同様の方法で、診断を行うことができる。

なお、上記実施形態では、正常部と異常部の色差強調に、第１範囲平均値を用いたが、これに代えて、画像信号全体の画素値平均値を用いてもよい。この場合には、画像毎に萎縮粘膜や深層血管の色が変動するおそれがあるものの、画像上の各領域の分布に合わせて正常部と異常部の色の僅かな差を拡張できるというメリットがある。

なお、上記第１実施形態では、蛍光体４４を内視鏡１２の先端部２４に設けたが、これに代えて、蛍光体４４を光源装置１４内に設けてもよい。この場合には、ライトガイド４１と青色レーザ光源３４との間に、蛍光体４４を設けることが好ましい。

［第２実施形態］
上記第１実施形態では、カラーのセンサでＲＧＢ画像信号を同時に取得したが、第２実施形態では、モノクロのセンサでＲＧＢ画像信号を順次取得する。図１５に示すように、第２実施形態の内視鏡システム２００の光源装置１４には、青色レーザ光源３４、青紫色レーザ光源３６、光源制御部４０の代わりに、広帯域光源２０２、回転フィルタ２０４、フィルタ切替部２０５が設けられている。また、内視鏡１２の照明光学系２４ａには、蛍光体４４が設けられていない。また、撮像光学系２４ｂには、カラーのセンサ４８の代わりに、カラーフィルタが設けられていないモノクロのセンサ２０６が設けられている。それ以外については、第１実施形態の内視鏡システム１０と同様である。

広帯域光源２０２はキセノンランプ、白色ＬＥＤなどであり、波長域が青色から赤色に及ぶ白色光を発する。回転フィルタ２０４は、内側に設けられた通常観察モード用フィルタ２０８と、外側に設けられた特殊観察モード用フィルタ２０９とを備えている（図１６参照）。フィルタ切替部２０５は、回転フィルタ２０４を径方向に移動させるものであり、モード切替ＳＷ２２ｂにより通常観察モードにセットされたときに、回転フィルタ２０４の通常観察モード用フィルタ２０８を白色光の光路に挿入し、特殊観察モードにセットされたときに、回転フィルタ２０４の特殊観察モード用フィルタ２０９を白色光の光路に挿入する。

図１６に示すように、通常観察モード用フィルタ２０８には、周方向に沿って、白色光のうち青色光を透過させるＢフィルタ２０８ａ、白色光のうち緑色光を透過させるＧフィルタ２０８ｂ、白色光のうち赤色光を透過させるＲフィルタ２０８ｃが設けられている。したがって、通常観察モード時には、回転フィルタ２０４が回転することで、青色光、緑色光、赤色光が交互に検体内に照射される。

特殊観察モード用フィルタ２０９には、周方向に沿って、白色光のうち中心波長４１５nmの青色狭帯域光を透過させるＢｎフィルタ２０９ａと、白色光のうち緑色光を透過させるＧフィルタ２０９ｂ、白色光のうち赤色光を透過させるＲフィルタ２０９ｃが設けられている。したがって、特殊観察モード時には、回転フィルタ２０４が回転することで、青色狭帯域光、緑色光、赤色光が交互に検体内に照射される。

内視鏡システム２００では、通常観察モード時には、青色光、緑色光、赤色光が検体内に照射される毎にモノクロのセンサ２０６で検体内を撮像する。これにより、ＲＧＢの３色の画像信号が得られる。そして、それらＲＧＢの画像信号に基づいて、上記第１実施形態と同様の方法で、通常画像が生成される。

一方、特殊観察モード時には、青色狭帯域光、緑色光、赤色光が検体内に照射される毎にモノクロのセンサ２０６で検体内を撮像する。これにより、Ｂｎ画像信号と、Ｇ画像信号、Ｒ画像信号が得られる。これらＢｎ画像信号と、Ｇ画像信号、Ｒ画像信号に基づいて、特殊画像の生成が行われる。特殊画像の生成には、Ｂ画像信号の代わりに、Ｂｎ画像信号が用いられる。それ以外については、第１実施形態と同様の方法で特殊画像の生成が行われる。

［第３実施形態］
第１実施形態の内視鏡システム１０では、特殊画像の作成に、青色レーザ光及び青紫色レーザ光の狭帯域波長情報が含まれる狭帯域信号であるＢ画像信号を用い、第２実施形態の内視鏡システム２００では、特殊画像の作成に、青色狭帯域光の狭帯域波長情報が含まれる狭帯域信号であるＢｎ画像信号を用いたが、第３実施形態では、白色画像などの広帯域画像に基づく分光演算により青色狭帯域画像信号を生成し、この青色狭帯域画像信号を用いて特殊画像を生成する。

この第３実施形態では、同時式の内視鏡システム１０の特殊観察モード時において、特殊光の代わりに、広帯域光である白色光を照明する。そして、図１７に示すように、画像処理切替部６０と特殊画像処理部６４との間に設けた分光演算部３００において、白色光の発光・撮像により得られるＲＧＢ画像信号に基づく分光演算処理を行う。これにより、波長帯域４００〜４２０nmの分光画像である青色狭帯域画像信号が生成される。分光演算の方法は、特開2003-093336号公報に記載の方法を用いる。この分光演算部３００で生成された青色狭帯域画像信号と、Ｇ画像信号、Ｒ画像信号に基づいて、上記第１実施形態と同様の手順で、特殊画像を生成する。なお、白色光としては、蛍光体４４により得られる白色光の他、キセノンランプなどの広帯域光源から発せられる広帯域光を用いてもよい。

なお、上記実施形態では、萎縮性胃炎により、粘膜が退色調になる例と萎縮粘膜下の深層血管が透見する例とを示したが、その他の部位の病変（例えば、食道の病変や大腸の病変など）によって、粘膜が退色調になる場合も存在する。本発明は、このような萎縮粘膜以外の退色調粘膜に対しても、正常部との色差を強調することが可能である。また、本発明は、萎縮粘膜以外の退色調粘膜下の深層血管の透見についても、強調表示することが可能である。

なお、上記実施形態では、複数の色情報として、Ｂ／Ｇ比、Ｇ／Ｒ比を用いているが、これに代えて、色差信号Ｃｒ、色差信号Ｃｂを用いてもよい。この場合には、色差信号Ｃｒ、Ｃｂから形成される特徴空間であるＣｒＣｂ空間を用いて、正常部と異常部の色差強調、又は異常部の構造強調が行われる。また、複数の色情報として、色相Ｈと彩度Ｓを用いてもよい。この場合には、色相Ｈと彩度Ｓから形成される特徴空間であるＨＳ空間を用いて、正常部と異常部の色差強調、又は異常部の構造強調が行われる。また、複数の色情報として、ＣＩＥ Ｌａｂ空間の色味の要素ａ^＊、ｂ^＊を用いてもよい。この場合には、要素ａ^＊、ｂ^＊から形成される特徴空間であるａｂ空間を用いて、正常部と異常部の色差強調、又は異常部の構造強調が行われる。

なお、上記実施形態では、本発明の実施を内視鏡の診断中に行ったが、これに限らず、内視鏡診断後、内視鏡システムの記録部に記録しておいた内視鏡画像に基づいて、本発明の実施を行ってもよく、また、カプセル内視鏡で取得したカプセル内視鏡画像に基づいて、本発明の実施を行ってもよい。

１６ プロセッサ装置（画像処理装置）
４８、２０６ センサ
７２ 信号比算出部
７３ 色差強調部
７５ａ 周波数強調部
７５ｂ 合成比率設定部
７５ｃ 合成部
１０１ ベース画像作成部

本発明の画像処理装置は、画像信号入力部と、ベース画像作成部と、信号比算出部と、周波数強調部と、合成比率設定部と、合成部とを備える。画像信号入力部は、３色の画像信号を入力する。ベース画像生成部は、３色の画像信号に基づいて、ベース画像を作成する。信号比算出部は、３色の画像信号のうち２色の画像信号間の第１信号比と、第１信号比と異なる２色の画像信号間の第２信号比を算出する。周波数強調部は、ベース画像に基づいて、正常部と異なる異常部に対応する周波数成分を強調した周波数成分強調画像を生成する。合成比率設定部は、第１信号比及び第２信号比に基づいて、ベース画像に対して周波数成分強調画像を合成する割合を示す合成比率を設定する。合成部は、合成比率設定部で設定された合成比率でベース画像に周波数成分強調画像を合成して、異常部を構造強調した構造強調画像を生成する。

異常部は退色調粘膜であり、特定の範囲は、退色調粘膜の第１及び第２信号比を多く含む第２範囲であり、第１範囲と第２範囲とは色相が同じで、第２範囲は第１範囲よりも彩度が低いことが好ましい。異常部は、退色調粘膜下で病変の進行とともに透見する血管を有する血管領域であり、特定の範囲は、血管領域の第１及び第２信号比を多く含む第３範囲であり、第１範囲と第３範囲とは、彩度が同じで、色相が異なっていることが好ましい。異常部はブラウニッシュエリアであり、特定の範囲は、ブラウニッシュエリアの第１及び第２信号比を多く含む第４範囲であることが好ましい。異常部は発赤領域であり、特定の範囲は、発赤領域の第１及び第２信号比を多く含む第５範囲であることが好ましい。３色の画像信号はＲＧＢ画像信号であり、第１信号比はB画像信号とG画像信号間のB／G比であり、第２信号比はG画像信号とR画像信号間のG／R比であることが好ましい。

本発明の画像処理装置は、画像信号入力部と、色情報取得部と、色差強調部と、周波数強調部と、合成比率設定部と、合成部とを備える。画像信号入力部は、カラー画像信号を入力する。色情報取得部は、カラー画像信号から複数の色情報を取得する。色差強調部は、複数の色情報で形成される特徴空間において、第１範囲と前記第１範囲と異なる特定の範囲との差を拡張する拡張処理を行って、正常部と異常部との色差を強調した色差強調画像を生成する。周波数強調部は、色差強調画像に基づいて、異常部に対応する周波数成分を強調した周波数成分強調画像を生成する。合成比率設定部は、複数の色情報に基づいて、色差強調画像に対して周波数成分強調画像を合成する割合を示す合成比率を設定する。合成部は、合成比率設定部で設定された合成比率で色差強調画像に周波数成分強調画像を合成して、色差を強調するとともに異常部を構造強調した色差及び構造強調画像を生成する。カラー画像信号は３色の画像信号であり、色情報取得部は、複数の色情報として、３色の画像信号のうち２色の画像信号間の第１信号比と、第１信号比と異なる２色の画像信号間の第２信号比を算出する信号比算出部であることが好ましい。

本発明の画像処理装置の作動方法は、入力ステップと、ベース画像作成ステップと、色情報取得ステップと、周波数成分強調画像生成ステップと、合成比率設定ステップと、合成ステップとを有する。入力ステップでは、画像信号入力部が３色の画像信号を入力する。ベース画像作成ステップでは、ベース画像作成部が、３色の画像信号に基づいて、ベース画像を作成する。信号比算出ステップでは、信号比算出部が、３色の画像信号のうち２色の画像信号間の第１信号比と、第１信号比と異なる２色の画像信号間の第２信号比を算出する。周波数成分強調画像生成ステップでは、周波数強調部が、ベース画像に基づいて、正常部と異なる異常部に対応する周波数成分を強調した周波数成分強調画像を生成する。合成比率設定ステップでは、合成比率設定部が、第１信号比及び第２信号比に基づいて、ベース画像に対して周波数成分強調画像を合成する割合を示す合成比率を設定する。合成ステップでは、合成部が、合成比率設定部で設定された合成比率で、ベース画像に周波数成分強調画像を合成して、異常部を構造強調した構造強調画像を生成する。

色差強調部７３は、図５に示すＢ／Ｇ比、Ｇ／Ｒ比の二次元空間（本発明の「特徴空間」に対応する）において、第１範囲にあるＢ／Ｇ比、Ｇ／Ｒ比と、第２〜第５範囲にあるＢ／Ｇ比、Ｇ／Ｒ比の差を拡大することによって、観察領域上の正常部と異常部（萎縮粘膜領域、深層血管領域、ＢＡ（ブラウニッシュエリア（Brownish Area））、発赤領域）との色差を強調する。

第１範囲には、図６の実測データが示すように、正常粘膜などの正常部がある領域のＢ／Ｇ比、Ｇ／Ｒ比が多く含まれており（図６では正常粘膜の領域を「○」で表記）、この第１範囲は二次元空間上でほぼ中央に位置している。また、第２範囲には、萎縮粘膜がある領域のＢ／Ｇ比、Ｇ／Ｒ比が多く含まれており（図６では萎縮粘膜領域を「×」で表記）、この第２範囲は二次元空間上で第１範囲の斜め左下に位置している。また、色相、彩度の観点で第１範囲と第２範囲との関係を定義付けた場合には、第１範囲と第２範囲とは色相が同じで、第２範囲は第１範囲よりも彩度が低くなっている。

第３範囲には、深層血管がある領域のＢ／Ｇ比、Ｇ／Ｒ比が多く含まれており（図６では深層血管領域を「□」で表記）、この第３範囲は第１範囲の右斜め下に位置している。また、色相、彩度の観点で第１範囲と第３範囲の関係を定義付けた場合には、第１範囲と第３範囲とは、彩度が同じで、色相が異なっている。第４範囲には、ＢＡのＢ／Ｇ比、Ｇ／Ｒ比が多く含まれており（図６ではＢＡを「◇」で表記）、この第４範囲は第１範囲の右斜め上に位置している。第５範囲には、発赤がある領域のＢ／Ｇ比、Ｇ／Ｒ比が多く含まれており（図６では発赤領域を「△」で表記）、この第５範囲は第１範囲の右側に位置している。

色差強調部７３は、二次元ＬＵＴ７３ａと、重み付け加算部７３ｂとを備えている。二次元ＬＵＴ７３ａは、第２〜第５範囲のＢ／Ｇ比、Ｇ／Ｒ比と、この第２〜第４範囲のＢ／Ｇ比、Ｇ／Ｒ比と第１範囲のＢ／Ｇ比、Ｇ／Ｒ比の色差を拡張するために用いる色差強調量とを関連付けて記憶している。この二次元ＬＵＴ７３ａにおいては、第２範囲のＢ／Ｇ比、Ｇ／Ｒ比と関連付けられる第２範囲の色差強調量Δ^*（Ｂ／Ｇ比）、Δ^*（Ｇ／Ｒ比）は、第２範囲のＢ／Ｇ比、Ｇ／Ｒ比に基づく第２範囲用の色差強調量算出処理により得られる。

また、第３範囲のＢ／Ｇ比、Ｇ／Ｒ比と関連付けられる第３範囲の色差強調量Δ^**（Ｂ／Ｇ比）、Δ^**（Ｇ／Ｒ比）は、第３範囲のＢ／Ｇ比、Ｇ／Ｒ比に基づく第３範囲用の色差強調量算出処理によって得られる。また、第４範囲のＢ／Ｇ比、Ｇ／Ｒ比と関連付けられる第４範囲の色差強調量Δ^***（Ｂ／Ｇ比）、Δ^***（Ｇ／Ｒ比）は、第４範囲のＢ／Ｇ比、Ｇ／Ｒ比に基づく第４範囲用の色差強調量算出処理によって得られる。また、第５範囲のＢ／Ｇ比、Ｇ／Ｒ比と関連付けられる第５範囲の色差強調量Δ^*4（Ｂ／Ｇ比）、Δ^*4（Ｇ／Ｒ比）は、第５範囲のＢ／Ｇ比、Ｇ／Ｒ比に基づく第５範囲用の色差強調量算出処理によって得られる。なお、第２〜５範囲のＢ／Ｇ比、Ｇ／Ｒ比以外の非強調範囲のＢ／Ｇ比、Ｇ／Ｒ比（第１範囲のＢ／Ｇ比、Ｇ／Ｒ比を含む）については、色差拡張を行わないので、非強調範囲のＢ／Ｇ比、Ｇ／Ｒ比は、色差強調量「０」と関連付けて、二次元ＬＵＴ７３ａに記憶されている。

次に、直交座標変換処理により、動径差及び偏角差拡張済みの第５範囲信号（Erp、θp）を、直交座標に変換する。これにより、動径差及び偏角差拡張済みの第５範囲のＢ／Ｇ比、Ｇ／Ｒ比が得られる。次に、下記（４−３）、（４−４）に示すように、動径差及び偏角差拡張済みの第５範囲のＢ／Ｇ比、Ｇ／Ｒ比と、動径差及び偏角差拡張前の第５範囲のＢ／Ｇ比、Ｇ／Ｒ比との差分処理を行って、第５範囲の色差拡張量Δ^*4（Ｂ／Ｇ比）、Δ^*4（Ｇ／Ｒ比）を算出する。
Δ^*4（Ｂ／Ｇ比）＝｜動径差及び偏角差拡張済みの第５範囲のＢ／Ｇ比−動径差及び偏角差拡張前の第５範囲のＢ／Ｇ比｜・・・（４−３）
Δ^*4（Ｇ／Ｒ比）＝｜動径差及び偏角差拡張済みの第５範囲のＧ／Ｒ比−動径差及び偏角差拡張前の第５範囲のＧ／Ｒ比｜・・・（４−４）

色差強調済みの第４範囲のＢ／Ｇ比、Ｇ／Ｒ比に基づいてモニタ１８上で表示を行った場合には、ＢＡが正常粘膜の領域と異なる色で明瞭に表された色差強調画像が表示される。これにより、正常粘膜の領域とＢＡの境界の判別を確実に行うことができる。

色差強調済みの第５範囲のＢ／Ｇ比、Ｇ／Ｒ比に基づいてモニタ１８上で表示を行った場合には、発赤領域が正常粘膜の領域と異なる色で明瞭に表された色差強調画像が表示される。これにより、正常粘膜の領域と発赤領域の境界の判別を確実に行うことができる。

ＲＧＢ変換部７４は、色差強調部７３で得られた色差強調済みのＢ／Ｇ比、Ｇ／Ｒ比を、色差強調済みのＲＧＢ画像信号に再変換する。これにより、ＲＧＢ画像信号からなる色差強調画像が得られる。構造強調部７５は、色差強調前のＢ／Ｇ比、Ｇ／Ｒ比と、色差強調画像に基づいて、萎縮粘膜領域、深層血管領域、ＢＡ、発赤領域の構造強調を行う。この構造強調部７５は、図１１に示すように、周波数強調部７５ａと、合成比率設定部７５ｂと、合成部７５ｃとを備えている。

周波数強調部７５ａは、色彩強調画像のＲＧＢ画像信号に対して、複数の周波数フィルタリング（ＢＰＦ（Band Pass Filtering））を施すことによって、複数の周波数強調画像を得る。周波数強調部７５ａでは、萎縮粘膜領域を多く含む低周波の第１周波数成分を抽出する萎縮粘膜領域用の周波数フィルタリング、深層血管領域を多く含む中周波の第２周波数成分を抽出する深層血管領域用の周波数フィルタリング、ＢＡを多く含む低周波の第３周波数成分を抽出するＢＡ用の周波数フィルタリング、発赤領域を多く含む低周波の第４周波数成分を抽出する発赤領域用の周波数フィルタリングが用いられる。

萎縮粘膜領域用の周波数フィルタリングを施すことによって、第１周波数成分強調画像ＢＰＦ１（ＲＧＢ）が得られる。深層血管領域用の周波数フィルタリングを施すことによって、第２周波数成分強調画像ＢＰＦ２（ＲＧＢ）が得られる。ＢＡ用の周波数フィルタリングを施すことによって、第３周波数成分強調画像ＢＰＦ３（ＲＧＢ）が得られる。発赤領域用の周波数フィルタリングを施すことによって、第４周波数成分強調画像ＢＰＦ４（ＲＧＢ）が得られる。

合成比率設定部７５ｂは、色差強調前のＢ／Ｇ比、Ｇ／Ｒ比に基づいて、色差強調画像のＲＧＢ画像信号に対して第１〜第４周波数成分強調画像ＢＰＦ１〜４（ＲＧＢ）を合成する割合を示す合成比率ｇ１（Ｂ／Ｇ比、Ｇ／Ｒ比）、ｇ２（Ｂ／Ｇ比、Ｇ／Ｒ比）、ｇ３（Ｂ／Ｇ比、Ｇ／Ｒ比）、ｇ４（Ｂ／Ｇ比、Ｇ／Ｒ比）を画素毎に設定する。図１２に示すように、Ｂ／Ｇ比、Ｇ／Ｒ比が第２範囲に入っている画素については、合成比率ｇ１（Ｂ／Ｇ比、Ｇ／Ｒ比）が「１００％」に設定され、その他の合成比率ｇ２、ｇ３、ｇ４（Ｂ／Ｇ比、Ｇ／Ｒ比）は「０％」に設定される。

なお、（７）式のＧａｉｎ１〜４（ＲＧＢ）は、第１〜第４周波数成分強調画像のエッジの特性によって予め決められる。例えば、深層血管領域、ＢＡが多く含まれる第２、第３周波数成分強調画像では、それら深層血管領域、ＢＡは、画像の値が「０」よりも下回るダウンエッジとなっているので、Ｇａｉｎ２、３（ＲＧＢ）は負の値に設定することが好ましい。

また、Ｂ／Ｇ比、Ｇ／Ｒ比が第４範囲内に含まれる画素については、合成比率設定部７５ｂで、合成比率ｇ３（Ｂ／Ｇ比、Ｇ／Ｒ比）が「１００％」に、合成比率ｇ１、ｇ２、ｇ４（Ｂ／Ｇ比、Ｇ／Ｒ比）が「０％」に設定されていることから、色差強調画像のうちＢ／Ｇ比、Ｇ／Ｒ比が第４範囲内にある画素に対して、第３周波数強調成分が加算される。第４範囲には、ＢＡのＢ／Ｇ比、Ｇ／Ｒ比が多く含まれていることから、第３周波数強調成分の加算により、ＢＡを構造強調することができる。

以上のように、Ｂ／Ｇ比、Ｇ／Ｒ比に基づいて画素毎に合成比率を設定し、その画素毎に設定した合成比率で色差強調画像に周波数成分強調画像を合成することで、萎縮粘膜領域、深層血管領域、ＢＡ、発赤領域を選択的に強調することが可能となる。例えば、Ｂ／Ｇ比、Ｇ／Ｒ比に関係なく、第１又は第３周波数成分強調画像を色差強調画像の全画素に加算した場合、第１又は第３周波数成分画像は低周波成分を強調した画像であるため、萎縮粘膜領域とＢＡのいずれも強調されることになる。そこで、本発明のように、色差強調画像のうちＢ／Ｇ比、Ｇ／Ｒ比が第２範囲にある画素にのみ、第１周波数成分強調画像を加算することで、ＢＡを強調せずに、萎縮粘膜領域のみを強調することが可能となる。これに対して、色差強調画像のうちＢ／Ｇ比、Ｇ／Ｒ比が第４範囲にある画素にのみ、第３周波数成分強調画像を加算することで、ＢＡを強調せずに、萎縮粘膜領域のみを強調することが可能となる。

特殊画像処理部１００では、Ｌｏｇ変換部７１でＬｏｇ変換されたＲＧＢ画像信号に基づいて、ベース画像作成部１０１で、ベース画像を作成する。このベース画像は構造強調部７５に送られる。また、Ｌｏｇ変換されたＲＧＢ画像信号は、信号比算出部７２に送られる。信号比算出部７２は、ＲＧＢ画像信号に基づいてＢ／Ｇ比、Ｇ／Ｒ比を算出し、算出したＢ／Ｇ比、Ｇ／Ｒ比を構造強調部７５に送る。構造強調部７５では、ベース画像のＲＧＢ画像信号とＢ／Ｇ比、Ｇ／Ｒ比とに基づいて、萎縮粘膜領域、深層血管領域、ＢＡを選択的に構造強調した構造強調画像を生成する。

Claims (18)

1. カラー画像信号を入力する画像信号入力部と、
   前記カラー画像信号に基づいて、ベース画像を作成するベース画像作成部と、
   前記カラー画像信号から複数の色情報を取得する色情報取得部と、
   前記ベース画像に基づいて、正常部と異なる異常部に対応する周波数成分を強調した周波数成分強調画像を生成する周波数強調部と、
   前記複数の色情報に基づいて、前記ベース画像に対して前記周波数成分強調画像を合成する割合を示す合成比率を設定する合成比率設定部と、
   前記合成比率設定部で設定された合成比率で前記ベース画像に前記周波数成分強調画像を合成して、前記異常部を構造強調した構造強調画像を生成する合成部とを備えることを特徴とする画像処理装置。
2. 前記カラー画像信号は３色の画像信号であり、前記色情報取得部は、前記複数の色情報として、前記３色の画像信号のうち２色の画像信号間の第１信号比と、前記第１信号比と異なる２色の画像信号間の第２信号比を算出する信号比算出部であることを特徴とする請求項１記載の画像処理装置。
3. 前記合成比率設定部は、
   前記正常部の第１及び第２信号比を有する第１範囲に、前記信号比算出部で算出した第１及び第２信号比が含まれる画素については、前記合成比率を「０％」に設定し、前記異常部の第１及び第２信号比を有する特定の範囲に、前記信号比算出部で算出した第１及び第２信号比が含まれる画素については、前記合成比率を「１００％」に設定することを特徴とする請求項２記載の画像処理装置。
4. 前記異常部は退色調粘膜であり、
   前記特定の範囲は、前記退色調粘膜の第１及び第２信号比を含む第２範囲であり、
   前記第１範囲と前記第２範囲とは色相が同じで、前記第２範囲は前記第１範囲よりも彩度が低いことを特徴とする請求項３記載の画像処理装置。
5. 前記異常部は、退色調粘膜下で病変の進行とともに透見する血管を有する血管領域であり、
   前記特定の範囲は、前記血管領域の第１及び第２信号比を含む第３範囲であり、
   前記第１範囲と前記第３範囲とは、彩度が同じで、色相が異なっていることを特徴とする請求項３記載の画像処理装置。
6. 前記異常部はブラウニッシュエリアであり、
   前記特定の範囲は、前記ブラウニッシュエリアの第１及び第２信号比を含む第４範囲であることを特徴とする請求項３記載の画像処理装置。
7. 前記異常部は発赤であり、
   前記特定の範囲は、前記発赤の第１及び第２信号比を含む第５範囲であることを特徴とする請求項３記載の画像処理装置。
8. 前記３色の画像信号はＲＧＢ画像信号であり、
   前記第１信号比はB画像信号とG画像信号間のB／G比であり、前記第２信号比はG画像信号とR画像信号間のG／R比であることを特徴とする請求項２ないし７いずれか１項記載の画像処理装置。
9. カラー画像信号を入力する画像信号入力部と、
   前記カラー画像信号から複数の色情報を取得する色情報取得部と、
   前記複数の色情報で形成される特徴空間において、第１範囲と前記第１範囲と異なる特定の範囲との差を拡張する拡張処理を行って、正常部と異常部との色差を強調した色差強調画像を生成する色差強調部と、
   前記色差強調画像に基づいて、前記異常部に対応する周波数成分を強調した周波数成分強調画像を生成する周波数強調部と、
   前記複数の色情報に基づいて、前記色差強調画像に対して前記周波数成分強調画像を合成する割合を示す合成比率を設定する合成比率設定部と、
   前記合成比率設定部で設定された合成比率で前記色差強調画像に前記周波数成分強調画像を合成して、前記色差を強調するとともに前記異常部を構造強調した色差及び構造強調画像を生成する合成部とを備えることを特徴とする画像処理装置。
10. 前記カラー画像信号は３色の画像信号であり、前記色情報取得部は、前記複数の色情報として、前記３色の画像信号のうち２色の画像信号間の第１信号比と、前記第１信号比と異なる２色の画像信号間の第２信号比を算出する信号比算出部であることを特徴とする請求項９記載の画像処理装置。
11. 前記合成比率設定部は、
    前記信号比算出部で算出した第１及び第２信号比が前記第１範囲に含まれる画素については、前記合成比率を「０％」に設定し、前記信号比算出部で算出した第１及び第２信号比が前記特定の範囲に含まれる画素については、前記合成比率を「１００％」に設定することを特徴とする請求項１０記載の画像処理装置。
12. 前記異常部は退色調粘膜であり、
    前記特定の範囲は、前記退色調粘膜の第１及び第２信号比を含む第２範囲であり、
    前記第１範囲と前記第２範囲とは色相が同じで、前記第２範囲は前記第１範囲よりも彩度が低いことを特徴とする請求項１１記載の画像処理装置。
13. 前記異常部は、退色調粘膜下で病変の進行とともに透見する血管を有する血管領域であり、
    前記特定の範囲は、前記血管領域の第１及び第２信号比を含む第３範囲であり、
    前記第１範囲と前記第３範囲とは、彩度が同じで、色相が異なっていることを特徴とする請求項１１記載の画像処理装置。
14. 前記異常部はブラウニッシュエリアであり、
    前記特定の範囲は、前記ブラウニッシュエリアの第１及び第２信号比を含む第４範囲であることを特徴とする請求項１１記載の画像処理装置。
15. 前記異常部は発赤であり、
    前記特定の範囲は、前記発赤の第１及び第２信号比を含む第５範囲であることを特徴とする請求項１１記載の画像処理装置。
16. 前記３色の画像信号はＲＧＢ画像信号であり、
    前記第１信号比はB画像信号とG画像信号間のB／G比であり、前記第２信号比はG画像信号とR画像信号間のG／R比であることを特徴とする請求項１０ないし１５いずれか１項記載の画像処理装置。
17. 画像信号入力部がカラー画像信号を入力するステップと、
    ベース画像作成部が、前記カラー画像信号に基づいて、ベース画像を作成するステップと、
    色情報取得部が、前記カラー画像信号から複数の色情報を取得するステップと、
    周波数強調部が、前記ベース画像に基づいて、正常部と異なる異常部に対応する周波数成分を強調した周波数成分強調画像を生成するステップと、
    合成比率設定部が、前記複数の色情報に基づいて、前記ベース画像に対して前記周波数成分強調画像を合成する割合を示す合成比率を設定するステップと、
    合成部が、前記合成比率設定部で設定された合成比率で、前記ベース画像に前記周波数成分強調画像を合成して、前記異常部を構造強調した構造強調画像を生成するステップとを有することを特徴とする画像処理装置の作動方法。
18. 画像信号入力部がカラー画像信号を入力するステップと、
    色情報取得部が、前記カラー画像信号から複数の色情報を取得するステップと、
    色差強調部が、前記複数の色情報で形成される特徴空間において、第１範囲と前記第１範囲と異なる特定の範囲との差を拡張する拡張処理を行って、正常部と異常部との色差を強調した色差強調画像を生成するステップと、
    周波数強調部が、前記色差強調画像に基づいて、前記異常部に対応する周波数成分を強調した周波数成分強調画像を生成するステップと、
    合成比率設定部が、前記複数の色情報に基づいて、前記色差強調画像に対して前記周波数成分強調画像を合成する割合を示す合成比率を設定するステップと、
    合成部が、前記合成比率設定部で設定された合成比率で、前記色差強調画像に前記周波数成分強調画像を合成して、前記色差を強調するとともに前記異常部を構造強調した色差及び構造強調画像を生成するステップとを有することを特徴とする画像処理装置の作動方法。

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