JPWO2019239854A1 - 内視鏡画像処理装置、内視鏡画像処理方法及び内視鏡画像処理プログラム - Google Patents
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Abstract
Description
図1は、内視鏡装置及び内視鏡画像処理装置を含む内視鏡システムの全体のシステム構成を示すブロック図である。
図2は、内視鏡装置の概念的なブロック構成図である。図3は、図2に示す内視鏡装置の一例としての外観図である。
内視鏡画像処理装置100は、内視鏡装置10から内視鏡画像データを取得し、画像認識により、画像に含まれる病変を検出し、検出した病変を種別ごとに分類して報知する処理を行う。
内視鏡装置では、画質を自動的に補正する場合がある。たとえば、照明光の光量変化による画質の変化を自動的に補正する場合がある。本実施の形態では、認識対象である内視鏡画像が、画質補正されている場合、その補正情報に基づいて、画質を基準画質に変換し、変換後の内視鏡画像に対して、画像認識を行う。
ここでは、光量変化に基づく画質の自動補正について説明する。なお、内視鏡装置のハードウェア構成は、上記第1の実施の形態と同じである。したがって、ハードウェア構成についての説明は省略する。
まず、照明光の光量の制御について説明する。本実施の形態の内視鏡装置では、撮影距離(イメージセンサの撮像面から被検体までの距離)に応じて、照明光の光量、すなわち、第1レーザ光源LD1及び第2レーザ光源LD2の出射光量が自動で制御される。内視鏡制御部65は、撮影距離に応じて、最適な光量比となるように、第1レーザ光源LD1からの出射光量及び第2レーザ光源LD2からの出射光量を制御する。撮影距離の情報は、たとえば、オートフォーカスの情報などを利用して取得される。この他、露出情報(シャッタ速度、絞り値、明るさ(EV値(Exposure Value))等)と、光源制御部51が設定する照明光量の情報とに基づいて推定する等の方法を採用することもできる。光量比の設定には、たとえば、撮影距離と最適光量比との関係を表すテーブルをあらかじめ用意しておき、このテーブルを参照することにより行われる。
上記のように、第1レーザ光源LD1からの出射光は最終的に白色光として被検体に照射され、第2レーザ光源LD2からの出射光は、狭帯域光として被検体に照射される。このため、第1レーザ光源LD1及び第2レーザ光源LD2の出射光の光量比が変更されると、照明光の色味が変化する。たとえば、第2レーザ光源LD2の光量が、第1レーザ光源LD1の光量に対して増加すると、青味を帯びた照明光となる。この結果、光量比に応じて観察画像である内視鏡画像の色調が変化する。
認識対象の内視鏡画像が、光量変化に基づいて自動的に色調補正されている場合、内視鏡画像処理装置100は、その補正情報に基づいて、画質を基準画質に変換し、変換後の内視鏡画像に対して、画像認識を行う。
術者によって出力画像の色調が調整され、更に、光量変化に応じて色調が自動補正される場合は、次のように処理される。
図14は、画像信号の取得から表示装置への出力までの処理の手順を示すフローチャートである。
図15は、内視鏡画像処理装置で実施される画像認識の処理の手順を示すフローチャートである。
《内視鏡装置で行われる画質補正》
上記実施の形態では、内視鏡装置において色調を補正する場合を例に説明したが、内視鏡装置で行われる画質補正の種類は、これに限定されるものではない。この他、明るさの補正、コントラストの補正、シャープネスの補正等、種々の画質補正を行うことができる。
上記のように、内視鏡画像処理装置では、認識対象の内視鏡画像の画質を基準画質に変換して、画像認識を行う。
上記実施の形態では、画像認識部が、機械学習によって学習した畳み込みニューラルネットワークで構成される場合を例に説明したが、画像認識部の構成は、これに限定されるものではない。この他、公知の手法で機械学習することによって生成した学習済みモデルで画像認識部を構成することができる。
上記実施の形態では、認識対象とする内視鏡画像を内視鏡装置から直接取得する構成としているが、内視鏡画像の取得先は、これに限定されるものではない。たとえば、ネットワークを介して接続された他の記憶装置に保存されている内視鏡画像、サーバに記録されている内視鏡画像等を認識対象の内視鏡画像として取得してもよい。
《内視鏡画像処理装置のハードウェア構成について》
内視鏡画像処理装置の機能は、各種のプロセッサ(processor)で実現できる。各種のプロセッサには、プログラムを実行して各種の処理部として機能する汎用的なプロセッサであるCPU(Central Processing Unit)、FPGA(Field Programmable Gate Array)などの製造後に回路構成を変更可能なプロセッサであるプログラマブルロジックデバイス(Programmable Logic Device:PLD)、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)などの特定の処理を実行させるために専用に設計された回路構成を有するプロセッサである専用電気回路などが含まれる。
電子内視鏡は、軟性内視鏡に限らず、硬性内視鏡であってもよい。また、カプセル内視鏡であってもよい。
照明光は、白色光、あるいは、1又は複数の特定の波長帯域の光、あるいは、これらの組み合わせなど観察目的に応じた各種波長帯域の光が選択される。「特定の波長帯域」は、白色の波長帯域よりも狭い帯域である。特定の波長帯域に関する具体例を以下に示す。
特定の波長帯域の第1例は、たとえば、可視域の青色帯域又は緑色帯域である。この第1例の波長帯域は、390nm以上450nm以下の波長帯域又は530nm以上550nm以下の波長帯域を含み、かつ、第1例の光は、390nm以上450nm以下の波長帯域内又は530nm以上550nm以下の波長帯域内にピーク波長を有する。
特定の波長帯域の第2例は、たとえば、可視域の赤色帯域である。この第2例の波長帯域は、585nm以上615nm以下の波長帯域又は610nm以上730nm以下の波長帯域を含み、かつ、第2例の光は、585nm以上615nmの波長帯域内以下又は610nm以上730nm以下の波長帯域内にピーク波長を有する。
特定の波長帯域の第3例は、酸化ヘモグロビンと還元ヘモグロビンとで吸光係数が異なる波長帯域を含み、かつ、第3例の光は、酸化ヘモグロビンと還元ヘモグロビンとで吸光係数が異なる波長帯域にピーク波長を有する。この第3例の波長帯域は、400±10nm、440±10nmの波長帯域、470±10nmの波長帯域、又は600nm以上750nm以下の波長帯域を含み、かつ、第3例の光は、上記400±10nm、440±10nm、470±10nm、又は600nm以上750nm以下の波長帯域内にピーク波長を有する。
特定の波長帯域の第4例は、生体内の蛍光物質が発する蛍光の観察(蛍光観察)に用いられ、かつ、この蛍光物質を励起させる励起光の波長帯域、たとえば、390nmから470nmである。
特定の波長帯域の第5例は、赤外光の波長帯域である。この第5例の波長帯域は、790nm以上820nm以下の波長帯域又は905nm以上970nm以下の波長帯域を含み、かつ、第5例の光は、790nm以上820nm以下の波長帯域内又は905nm以上970nm以下の波長帯域内にピーク波長を有する。
光源の種類は、レーザ光源、キセノン光源、若しくは、LED光源(LED:Light-Emitting Diode)、又は、これらの適宜の組み合わせを採用できる。光源の種類、波長、フィルタの有無等は被写体の種類、観察の目的等に応じて構成することが好ましく、また、観察の際は、被写体の種類、観察の目的等に応じて照明光の波長を組み合わせ、及び/又は、切り替えることが好ましい。波長を切り替える場合、たとえば、光源の前方に配置され、特定波長の光を透過又は遮光するフィルタが設けられた円板状のフィルタ(ロータリカラーフィルタ)を回転させることにより、照射する光の波長を切り替えてもよい。
プロセッサ装置49は、白色光を用いて撮像して得られた通常光画像に基づいて、特定の波長帯域の情報を有する特殊光画像を生成してもよい。プロセッサ装置49は、特定の波長帯域の信号を、通常光画像に含まれる赤(R)、緑(G)及び青(B)、又は、シアン(Cyan,C)、マゼンタ(Magenta,M)及びイエロー(Yellow,Y)の色情報に基づく演算を行うことで得ることができる。
上記の実施形態で説明した内視鏡画像処理装置の機能をコンピュータに実現させるプログラムを光ディスク、磁気ディスク、若しくは、半導体メモリその他の有体物たる非一時的な情報記憶媒体であるコンピュータ可読媒体に記録し、この情報記憶媒体を通じてプログラムを提供することが可能である。またこのような有体物たる非一時的な情報記憶媒体にプログラムを記憶させて提供する態様に代えて、インターネットなどの電気通信回線を利用してプログラム信号をダウンロードサービスとして提供することも可能である。
上記実施形態で説明した構成要素、及び変形例で説明した構成要素は、適宜組み合わせて用いることができ、また、一部の構成要素を置き換えることもできる。
2 ネットワーク
10 内視鏡装置
11 内視鏡
13 内視鏡制御装置
15 内視鏡挿入部
17 イメージセンサ
19A ライトガイドコネクタ
19B ビデオコネクタ
21 表示装置
23 入力装置
25 操作部
27 接続部
31 軟性部
33 湾曲部
35 先端硬質部
37A 照明窓
37B 照明窓
38 観察窓
39 撮影光学系
41 アングルノブ
43 操作部材
47 光源装置
49 プロセッサ装置
51 光源制御部
53 コンバイナ
55 カプラ
57A 光ファイバ
57B 光ファイバ
59 蛍光体
61 スコープケーブル
65 内視鏡制御部
67 画像処理部
69 記憶部
100 内視鏡画像処理装置
106 ROM
108 通信インターフェイス
110 入出力インターフェイス
112 記憶装置
114 入力装置
116 表示装置
120 内視鏡画像取得部
122 画像変換処理部
124 画像認識部
126 表示制御部
λa 400nm付近の波長域
λb 波長500nm付近の波長域
S1−S4 画像信号の取得から表示装置への出力までの処理の手順
S11−S14 内視鏡画像処理装置で実施される画像認識の処理の手順
S21−S24 画像信号の取得から表示装置への出力までの処理の手順
S31−S34 内視鏡画像処理装置で実施される画像認識の処理の手順
S41−S45 画像信号の取得から表示装置への出力までの処理の手順
S51−S55 内視鏡画像処理装置で実施される画像認識の処理の手順
Claims (12)
- 内視鏡装置で撮影された内視鏡画像を取得する内視鏡画像取得部と、
前記内視鏡画像を基準画質の画像に変換する処理を行う画像変換処理部と、
前記基準画質に変換された画像に対して画像認識を行う画像認識部と、
を備えた内視鏡画像処理装置。 - 前記画像変換処理部は、前記内視鏡装置で設定されている画質の調整値に基づいて、前記内視鏡画像を前記基準画質の画像に変換する処理を行う、
請求項1に記載の内視鏡画像処理装置。 - 前記画像変換処理部は、前記内視鏡画像を表示装置に出力する場合に前記内視鏡装置で設定される画質の調整値に基づいて、前記内視鏡画像を前記基準画質の画像に変換する処理を行う、
請求項1に記載の内視鏡画像処理装置。 - 前記画像変換処理部は、前記内視鏡画像を静止画として保存する場合に前記内視鏡装置で設定される画質の調整値に基づいて、前記内視鏡画像を前記基準画質の画像に変換する処理を行う、
請求項1に記載の内視鏡画像処理装置。 - 前記画像変換処理部は、前記内視鏡装置で設定されている色調の調整値に基づいて、前記内視鏡画像を前記基準画質の画像に変換する処理を行う、
請求項1に記載の内視鏡画像処理装置。 - 前記画像変換処理部は、前記内視鏡装置で設定されている光量による画質変化の調整値に基づいて、前記内視鏡画像を前記基準画質の画像に変換する処理を行う、
請求項1に記載の内視鏡画像処理装置。 - 前記画像変換処理部は、前記内視鏡画像が撮影された前記内視鏡装置ごとに設定された数値で前記内視鏡画像を処理して、前記内視鏡画像を前記基準画質の画像に変換する処理を行う、
請求項1に記載の内視鏡画像処理装置。 - 前記画像認識部は、前記基準画質に変換された画像で学習した畳み込みニューラルネットワークで構成される、
請求項1から7のいずれか一項に記載の内視鏡画像処理装置。 - 前記画像認識部が行う前記画像認識には、注目領域を検出する処理、及び/又は、認識対象を分類する処理が含まれる、
請求項1から7のいずれか一項に記載の内視鏡画像処理装置。 - 内視鏡装置で撮影された内視鏡画像を取得するステップと、
前記内視鏡画像を基準画質の画像に変換する処理を行うステップと、
前記基準画質に変換された画像に対して画像認識を行うステップと、
を含む内視鏡画像処理方法。 - 内視鏡装置で撮影された内視鏡画像を取得する機能と、
前記内視鏡画像を基準画質の画像に変換する処理を行う機能と、
前記基準画質に変換された画像に対して画像認識を行う機能と、
をコンピュータに実現させる内視鏡画像処理プログラム。 - 非一時的かつコンピュータ読取可能な記憶媒体であって、前記記録媒体に格納された指令がコンピュータによって読み取られた場合に、
内視鏡装置で撮影された内視鏡画像を取得する機能と、
前記内視鏡画像を基準画質の画像に変換する処理を行う機能と、
前記基準画質に変換された画像に対して画像認識を行う機能と、
を含む内視鏡画像処理機能をコンピュータに実現させる記憶媒体。
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