WO2011118288A1 - 蛍光観察装置 - Google Patents

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WO2011118288A1
WO2011118288A1 PCT/JP2011/053206 JP2011053206W WO2011118288A1 WO 2011118288 A1 WO2011118288 A1 WO 2011118288A1 JP 2011053206 W JP2011053206 W JP 2011053206W WO 2011118288 A1 WO2011118288 A1 WO 2011118288A1
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image
feature amount
signal intensity
fluorescence
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PCT/JP2011/053206
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俊明 渡邉
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オリンパス株式会社
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    • A61B1/00—Instruments for performing medical examinations of the interior of cavities or tubes of the body by visual or photographical inspection, e.g. endoscopes; Illuminating arrangements therefor
    • A61B1/04—Instruments for performing medical examinations of the interior of cavities or tubes of the body by visual or photographical inspection, e.g. endoscopes; Illuminating arrangements therefor combined with photographic or television appliances
    • A61B1/05—Instruments for performing medical examinations of the interior of cavities or tubes of the body by visual or photographical inspection, e.g. endoscopes; Illuminating arrangements therefor combined with photographic or television appliances characterised by the image sensor, e.g. camera, being in the distal end portion
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    • A61B1/06—Instruments for performing medical examinations of the interior of cavities or tubes of the body by visual or photographical inspection, e.g. endoscopes; Illuminating arrangements therefor with illuminating arrangements
    • A61B1/0646—Instruments for performing medical examinations of the interior of cavities or tubes of the body by visual or photographical inspection, e.g. endoscopes; Illuminating arrangements therefor with illuminating arrangements with illumination filters

Definitions

  • the present invention relates to a fluorescence observation apparatus.
  • the position of a lesion area can be found by displaying in the fluorescence image only pixels whose ratio between the signal intensity of the fluorescence image and the signal intensity of the reference light image is a predetermined threshold value or more.
  • a method of easily displaying is known (for example, see Patent Document 2).
  • the present invention has been made in view of the above-described circumstances, and determines a specific region and other regions according to a ratio between a signal intensity of a fluorescent image and a signal intensity of a reference light image, which is different for each subject.
  • An object of the present invention is to provide a fluorescence observation apparatus capable of setting a threshold value for the purpose.
  • the present invention employs the following means.
  • the present invention includes a light source unit that generates illumination light and excitation light that irradiates a subject, and a fluorescence image generation unit that captures fluorescence generated in the subject by irradiation of excitation light from the light source unit and generates a fluorescence image.
  • a return light image generation unit that captures a return light that is returned from the subject by irradiation of illumination light from the light source unit and generates a return light image; and a signal of each pixel in the fluorescence image generated by the fluorescence image generation unit The intensity is divided by the signal intensity of each pixel in the return light image generated by the return light image generation unit to generate a corrected fluorescence image, and the corrected fluorescence image generated by the image correction unit
  • a feature amount extraction unit that extracts a feature amount, and a threshold value that determines a threshold value for distinguishing the specific region of the corrected fluorescence image from another region using the history of the feature amount extracted by the feature amount extraction unit
  • a determination unit based on the threshold determined by the threshold determination section adopts the fluorescence observation apparatus and a discrimination unit for discriminating between the correction other region specific region of the fluorescent image.
  • the illumination light and the excitation light from the light source unit are irradiated on the subject
  • the return light image generation unit generates the return light image from the return light of the illumination light
  • the fluorescence image generation unit generates the excitation light.
  • a fluorescence image is generated from the fluorescence generated by irradiating the subject.
  • the image correction unit divides the signal intensity of each pixel in the fluorescence image by the signal intensity of each pixel in the return light image to generate a correction fluorescence image
  • the feature amount extraction unit extracts the feature amount of the correction fluorescence image Is done.
  • the threshold value determining unit determines a threshold value for determining the specific region of the corrected fluorescence image, and the determining unit determines the specific region and other regions based on the threshold value.
  • the specific region is a region where the signal intensity is higher than the surrounding area in the corrected fluorescence image.
  • the subject is a tissue with a lesion and a fluorescent drug that is easily accumulated in the lesion is administered. Then, since the fluorescent agent accumulates in a part of the subject, fluorescence is strongly generated from that part by the excitation light. And the signal intensity becomes high in the corrected fluorescence image at that portion.
  • the specific region is a region in which the signal intensity is higher than the other regions in the corrected fluorescence image.
  • the ratio between the signal intensity of the fluorescent image and the signal intensity of the return light image in the specific area, and the ratio of the signal intensity of the fluorescence image and the signal intensity of the return light image in the other area are different for each subject.
  • the threshold value for determining the specific region and the other region is determined based on the feature amount of the corrected fluorescent image, the threshold value can be changed according to the subject. Then, it is possible to distinguish between a specific area corresponding to the subject and another area. Thereby, for example, the inspection accuracy of a specific area such as a lesioned part can be improved.
  • the feature amount extraction unit may extract the maximum value of the signal intensity of the corrected fluorescence image as the feature amount.
  • the feature quantity extraction unit may extract the signal intensity when the accumulated value of the signal intensity in each pixel of the corrected fluorescence image becomes a predetermined value as the feature quantity.
  • amendment fluorescence image can be changed according to the state of an image. For example, by extracting the signal intensity when the accumulated value of the signal intensity in each pixel of the corrected fluorescence image becomes 98% as a feature amount, an abnormal value due to noise or the like is excluded, and the specific area and other areas Can be determined.
  • a feature amount recording unit that records a temporal change in the feature amount extracted by the feature amount extraction unit
  • a feature amount display unit that displays a temporal change in the feature amount recorded in the feature amount recording unit
  • a signal strength input unit that inputs a signal strength that is used as a reference in the temporal change of the feature amount displayed on the feature amount display unit
  • the threshold value determination unit uses the signal strength input to the signal strength input unit It may be determined as a threshold value.
  • a feature amount recording unit that records a temporal change in the feature amount extracted by the feature amount extraction unit, and a threshold setting instruction unit that instructs the timing for setting the threshold value, the threshold value determination unit,
  • the threshold value may be determined based on a temporal change of the feature amount recorded in the feature amount recording unit.
  • the image processing apparatus includes a feature amount recording unit that records a temporal change in the feature amount extracted by the feature amount extraction unit, and the threshold value determination unit is configured to record the feature amount in the feature amount recording unit for a predetermined time.
  • the threshold value may be determined based on a temporal change in the feature amount recorded in the feature amount recording unit. In this way, when the feature amount is recorded in the feature amount recording unit for a predetermined time, it is possible to automatically determine a threshold value for discriminating between the specific region and the other region.
  • the threshold value determination unit generates a histogram of the signal intensity of the feature value from the temporal change of the feature value recorded in the feature value recording unit, and if the number of peaks of the histogram is one, the histogram Is determined as the threshold, and when the number of peaks is two or more, the signal strength between the peak having the highest signal strength and the peak having the lowest signal strength is determined as the threshold. It is good.
  • a histogram of the signal intensity of the feature quantity is created from the temporal change of the feature quantity recorded in the feature quantity recording unit.
  • the maximum signal intensity of this histogram can be determined as a threshold for discriminating between a specific area and another area. If the number of peaks in the histogram is two or more, it can be determined that both the specific region and the other region are observed, and the peak with the highest signal strength and the peak with the lowest signal strength are obtained. Is determined as a threshold value for discriminating between the specific region and the other region, so that the specific region and the other region according to the subject can be discriminated. Thereby, for example, the inspection accuracy of a specific area such as a lesioned part can be improved.
  • the threshold value determination unit may determine the signal intensity between these peaks as the threshold value. In this way, when two peaks appear in the signal intensity histogram in each pixel, the signal intensity between these peaks is automatically determined as a threshold for discriminating between a specific area and another area. Can do.
  • the error is detected when the signal intensity of each pixel of the return light image acquired by the return light image generation unit is detected and the number of pixels whose signal intensity is saturated is equal to or greater than a predetermined number of pixels. It is good also as providing a determination part.
  • the fluorescence observation apparatus of the present invention when the fluorescence observation apparatus of the present invention is employed in an endoscope, when the distal end of the endoscope hits the tissue wall, almost all the pixels in the return light image are saturated and the corrected fluorescence image is abnormal. The value becomes low. Therefore, the user can recognize that the error determination unit is in an abnormal state by performing error determination when the number of pixels in which the signal intensity of the return light image is saturated is equal to or greater than the predetermined number of pixels. .
  • the error determination unit that detects the signal intensity of each pixel of the corrected fluorescence image generated by the image correction unit and performs error determination when the number of pixels in which the signal intensity is saturated is equal to or greater than a predetermined number of pixels. It is good also as providing.
  • the fluorescence observation apparatus of the present invention when the endoscope is moved at a high speed, the exposure time of the return light image and the fluorescence image is different, so that each image is shifted, and the fluorescence This results in pixels that are present in the image but not in the return light image.
  • the corrected fluorescent image is divided by 0, and an abnormally bright spot is generated. Therefore, the user can recognize that the error determination unit is in an abnormal state by performing error determination when the number of pixels in which the signal intensity of the corrected fluorescent image is saturated is equal to or greater than a predetermined number of pixels. .
  • the feature amount extraction unit may stop the extraction of the feature amount.
  • the present invention it is possible to set a threshold value for discriminating between a specific area and another area according to the ratio between the signal intensity of the fluorescent image and the signal intensity of the reference light image even if the subject is different. There is an effect.
  • the fluorescence observation apparatus 1 includes an endoscope 10, a light source device (light source unit) 17, an image calculation unit 20, and a monitor (feature amount display unit) 43.
  • the endoscope 10 has an elongated insertion portion that is inserted into a body cavity, and a light guide fiber 13 is provided therein.
  • the light guide fiber 13 has one end extending to the tip of the endoscope 10 and the other end connected to the light source device 17. As a result, the light emitted from the light source device 17 is guided to the distal end of the endoscope 10 and irradiated onto the subject A (subject) in the body cavity.
  • the endoscope 10 and the image calculation unit 20 are connected by an image transmission cable 16.
  • the image calculation unit 20 and the monitor 43 are connected by a monitor cable 45.
  • the image data acquired by the endoscope 10 is transmitted to the image calculation unit 20 through the image transmission cable 16.
  • the sent image data is subjected to image processing in the image calculation unit 20 and then transmitted to the monitor 43 by the monitor cable 45 and displayed on the monitor screen.
  • the image calculation unit 20 is connected to an observation mode input unit 41 and a threshold input unit (signal intensity input unit) 42. Information input to the observation mode input unit 41 and the threshold value input unit 42 is sent to the image calculation unit 20, and processing operations are performed on the image data acquired by the endoscope 10 in the image calculation unit 20.
  • a threshold input unit signal intensity input unit
  • a xenon lamp (Xe lamp) 21 and a wavelength selection filter 22 are installed inside the light source device 17.
  • the Xe lamp 21 generates white light and excitation light.
  • the light emitted from the Xe lamp 21 passes through the wavelength selection filter 22 so that white light and excitation light in only the set wavelength region pass.
  • the wavelength selection filter 22 transmits light in the wavelength range of 400 nm to 750 nm and reflects light in other wavelength ranges.
  • the endoscope 10 includes a light guide fiber 13, a white light color CCD 23, a splitter 24, an illumination optical system 25, an imaging optical system 26, and an excitation light cut.
  • a filter 27 and a fluorescent monochrome CCD 28 are provided.
  • White light and excitation light emitted from the light source device 17 are guided by the light guide fiber 13 in the endoscope 10 and are irradiated to the subject A by the illumination optical system 25 disposed at the distal end of the endoscope 10. .
  • the reflected light from the subject A enters the imaging optical system 26 disposed at the distal end of the endoscope 10.
  • fluorescence is generated on the subject A, and the fluorescence enters the imaging optical system 26.
  • the splitter 24 transmits reflected light from the subject A, while reflecting fluorescence generated in the subject A. By having such characteristics, the splitter 24 separates the reflected light and the fluorescence incident on the imaging optical system 26. At this time, since the fluorescence wavelength is shifted to the longer wavelength side than the wavelength of the excitation light, a splitter that reflects light on the longer wavelength side than the wavelength of the excitation light is used.
  • the excitation light cut filter 27 is a filter for removing excitation light (reflected light) from fluorescence. Specifically, as shown in FIG. 3, the splitter 24 transmits light in the wavelength range of 765 nm to 850 nm and reflects light in other wavelength ranges.
  • the fluorescence By passing through the excitation light cut filter 27, the fluorescence is completely separated from the excitation light (reflected light), and the separated fluorescence is detected by the fluorescence monochrome CCD 28. Since the separated fluorescence is weak, the monochrome CCD 28 for fluorescence is higher in sensitivity than the color CCD 23 for white light.
  • the fluorescence image data detected by the fluorescence monochrome CCD 28 is sent to the fluorescence image generation unit 30 in the image calculation unit 20 via the image transmission cable 16b.
  • the reflected light from the subject A that has passed through the splitter 24 is detected by the color CCD 23 for white light.
  • the white light image data detected by the white light color CCD 23 is sent to the white light image generation unit (return light image generation unit) 29 in the image calculation unit 20 via the image transmission cable 16a.
  • the image calculation unit 20 includes a white light image generation unit 29, a fluorescence image generation unit 30, a fluorescence image correction unit (image correction unit) 31, and an error image determination unit (error determination unit) 32.
  • the observation mode input unit 41 is connected to the display image selection unit 36, and the threshold value input unit 41 is connected to the threshold value setting unit 38.
  • the white light image generation unit 29 generates a white light image from the white light image data detected by the white light color CCD 23.
  • the white light image generation unit 29 transmits the generated white light image to the error image determination unit 32, the image composition unit 35, and the display image selection unit 36.
  • the fluorescent image generating unit 30 generates a fluorescent image from fluorescent image data detected by the fluorescent monochrome CCD 28.
  • the fluorescence image generation unit 30 transmits the generated fluorescence image to the fluorescence image correction unit 31.
  • the fluorescence image correction unit 31 uses the luminance value of each pixel in the fluorescence image generated by the fluorescence image generation unit 30 to correspond to each pixel of the fluorescence image in the white light image generated by the white light image generation unit 29.
  • the corrected fluorescence image is generated by dividing by the luminance value.
  • the fluorescence image correction unit 31 transmits the generated corrected fluorescence image to the error image determination unit 32.
  • the error image determination unit 32 detects the signal intensity of each pixel of the white light image acquired by the white light image generation unit 29, and performs error determination when the number of pixels whose signal intensity is saturated is equal to or greater than a predetermined number of pixels. Is supposed to do. Further, when error determination is performed, the error image determination unit 32 does not transmit the corrected fluorescence image generated by the fluorescence image correction unit 31 to the feature amount acquisition unit 33 and the pseudo color image generation unit 37.
  • the feature amount acquisition unit 33 extracts the feature amount of the corrected fluorescence image generated by the fluorescence image correction unit 31. Specifically, as shown in FIG. 4, the feature amount acquisition unit 33 creates a histogram of the signal intensity at each pixel of the corrected fluorescence image, and in this histogram, the maximum value of the signal intensity of the corrected fluorescence image (in FIG. 4). The point P1) is extracted as a feature amount. By doing in this way, a feature-value can be easily extracted from a correction
  • the feature amount acquisition unit 33 is a signal when the cumulative value of the signal intensity at each pixel of the corrected fluorescence image becomes a predetermined value (point P2 in FIG. 4) in the signal intensity histogram at each pixel of the corrected fluorescence image. It is good also as extracting intensity
  • the graph creation unit 34 has a memory (not shown) inside, and stores the signal intensity of the feature amount extracted by the feature amount acquisition unit 33 and the detection time in association with the memory. It has come to be. As a result, as shown in FIG. 6, the graph creation unit 34 graphs the temporal change in the feature amount extracted by the feature amount acquisition unit 33, and displays this graph on the display image selection unit 36 as an image to be displayed on the monitor 43. To send.
  • the threshold value input unit 42 allows the user to input a signal intensity (threshold value) that serves as a reference for determining a specific area in the graph of the temporal change of the feature value generated by the graph generation unit 34 and displayed on the monitor 43. Yes. Specifically, as shown in FIG. 7A, the threshold value input unit 42 discretely displays the signal intensity (vertical axis) of the feature quantity with a number in the graph of the temporal change of the feature quantity, and the user By selecting any one of the numbers, a signal intensity that serves as a reference for determining a specific area is input.
  • the threshold value input unit 42 determines the specific area by moving the toggle displayed on the vertical axis up and down using a mouse or the like in the graph of the temporal change of the feature amount. It is also possible to input a signal intensity serving as a reference for the above.
  • the threshold value input unit 42 directly inputs a signal intensity (threshold value) used as a reference for determining a specific area by using a keyboard or the like in a graph of feature amount change over time. It is good as well.
  • the threshold value input unit 42 automatically divides between the maximum value and the minimum value of the signal intensity into a preset number of steps in the graph of the temporal change of the feature amount. It is also possible to display a signal intensity that is used as a reference for determining a specific area by selecting any number.
  • the threshold value setting unit 38 determines the signal intensity input to the threshold value input unit 42 as a threshold value for discriminating between the specific region and other regions, and transmits the threshold value to the pseudo color image generation unit 37. Yes.
  • the pseudo color image generation unit 37 assigns a color to each pixel according to the difference between the signal intensity of each pixel and the threshold determined by the threshold setting unit 38 in the corrected fluorescence image transmitted from the error image determination unit 32 (pseudo). Color). Specifically, red, green, and blue are assigned in descending order of signal strength for pixels having a signal strength greater than the threshold determined by the threshold setting unit 38. Further, 0 (black) is assigned to a pixel having a signal intensity equal to or lower than the threshold determined by the threshold setting unit 38.
  • the image synthesizing unit 35 synthesizes the white light image generated by the white light image generating unit 29 and the corrected fluorescent image pseudo-colored by the pseudo color image generating unit 37 to generate a synthesized image. Yes. Specifically, in the corrected fluorescent image that has been pseudo-colored, the image composition unit 35 displays a white light image for pixels assigned 0 (black), and pseudo-colored corrected fluorescence for pixels other than 0. The image is used as a pixel of the composite image.
  • the observation mode input unit 41 allows the user to set which of the plurality of observation modes is to be displayed on the monitor 43.
  • the plurality of observation modes are, for example, an observation mode (white light image observation mode) in which the white light image generated by the white light image generation unit 29 is displayed on the monitor 43 as it is, and the image synthesis unit 35 generates the observation mode.
  • These are an observation mode for displaying the composite image on the monitor 43 (composite image observation mode) and an observation mode for displaying the white light image and the composite image simultaneously (two-image observation mode).
  • the display image selection unit 36 selects a white light image and / or a composite image based on the observation mode set in the observation mode input unit 41 and displays the selected image on the monitor 43.
  • the display image selection unit 36 is configured to display on the monitor 43 the graph of the temporal change of the feature amount created by the graph creation unit 34.
  • the monitor 43 displays the image selected by the display image selection unit 36 and the graph of the temporal change in the feature amount created by the graph creation unit 34.
  • the fluorescence observation apparatus 1 having the above configuration will be described below.
  • the subject A is irradiated with light from the light source device 17 through the light guide fiber 13.
  • the white light image generated from the reflected light of the subject A is acquired by the white light image generating unit 29, and the fluorescent image generated from the fluorescence emitted from the subject A is acquired by the fluorescent image generating unit 30.
  • the corrected fluorescent image correcting unit 31 generates a corrected fluorescent image by dividing the luminance value of the fluorescent image by the luminance value of the white light image for each pixel, and the error image determining unit 32 performs error determination.
  • the white light image is displayed on the monitor 43 as it is.
  • the feature amount of the corrected fluorescence image is extracted by the feature amount acquisition unit 33, and the graph of the feature amount with time is created by the graph creation unit 34.
  • the created graph of the temporal change of the feature amount is displayed on the monitor 43, and is used to set the signal intensity that serves as a reference for determining the specific area.
  • the threshold value input unit 42 receives a signal intensity as a reference for determining a specific region by the user, and this signal intensity is determined as a threshold value for determining a normal tissue and a diseased tissue.
  • the pseudo color image generation unit 37 performs pseudo color conversion of the corrected fluorescent image based on the preset color assignment and the threshold value determined by the threshold value setting unit 38.
  • the pseudo-colored corrected fluorescence image is synthesized with the white light image by the image synthesis unit 35.
  • the composite image generated in this way is displayed on the monitor 43 according to the observation mode set in the observation mode input unit 41.
  • the fluorescence observation apparatus 1 As described above, according to the fluorescence observation apparatus 1 according to the present embodiment, only the pixels in which the ratio between the signal intensity of the fluorescence image and the signal intensity of the white light image is equal to or greater than a predetermined threshold can be displayed on the fluorescence image.
  • the position of the specific area in the subject A can be easily displayed.
  • the threshold value for discriminating between the normal region and the lesion region is based on the feature amount of the corrected fluorescence image obtained by dividing the fluorescence image by the white light image. Since it is determined, the threshold value can be changed according to the patient. Then, it is possible to discriminate between a specific area and another area according to the subject. Thereby, the inspection accuracy of the lesion area can be improved.
  • the threshold setting unit 38 determines the signal strength input to the threshold input unit 42 as a threshold, so that the user can input the signal strength to the threshold input unit 42 while observing the temporal change of the feature amount displayed on the monitor 43. By inputting, a threshold value for discriminating between a specific area and another area can be arbitrarily determined.
  • the error image determination unit 32 allows the user to recognize an abnormal state by performing error determination when the number of pixels in which the signal intensity of the white light image is saturated is equal to or greater than the predetermined number of pixels. Can do.
  • the error image determination unit 32 detects the signal intensity of each pixel of the corrected fluorescence image generated by the fluorescence image correction unit 31. If the number of pixels in which the signal intensity is saturated is equal to or greater than a predetermined number of pixels, an error is determined. It is good also as making determination.
  • the endoscope is moved at a high speed, the exposure times of the white light image and the fluorescent image are different, so that there is a difference between the images, and there are pixels that are in the fluorescent image but not in the white light image. It will occur. In this case, the corrected fluorescent image is divided by 0, and an abnormally bright spot is generated. Therefore, the error image determination unit 32 allows the user to recognize an abnormal state by performing error determination when the number of pixels in which the signal intensity of the corrected fluorescent image is saturated is equal to or greater than the predetermined number of pixels. Can do.
  • the feature amount acquisition unit 33 stops the feature amount extraction and pseudo colorization by the pseudo color image generation unit 37 and displays the white light image on the monitor 43 as it is. By doing so, observation in an abnormal state can be prevented, and observation accuracy can be improved.
  • a fluorescence observation apparatus 2 according to the second embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
  • the description of points that are common to the fluorescence observation apparatus 1 according to the first embodiment will be omitted, and different points will be mainly described.
  • the fluorescence observation apparatus 2 according to the present embodiment is different from the fluorescence observation apparatus 1 according to the first embodiment in that a threshold value for distinguishing between a normal area and a lesion area is automatically set.
  • the image calculation unit 50 includes a threshold value calculation unit (threshold value determination unit) 51, and an automatic threshold value calculation input unit (threshold value setting instruction unit) 52. It is connected to the.
  • the automatic threshold value calculation input unit 52 instructs the timing for setting the threshold value for discriminating between the normal area and the lesion area.
  • the threshold value calculation unit 51 reads out the temporal change in the feature amount recorded in the graph creation unit 34 and discriminates the specific region from other regions. The threshold value is calculated.
  • the threshold value calculation unit 51 determines whether the characteristic amount recorded in the graph creation unit 34 as shown in FIG. 9A and FIG. As shown in b), a histogram of the signal intensity of the feature amount at each time is generated. Then, the threshold value calculation unit 51 detects the number of peaks in the histograms shown in FIGS. 9B and 10B, and determines the signal intensity that becomes the peak as the threshold value.
  • the threshold calculation unit 51 determines the signal intensity at the peak as the threshold.
  • the threshold value calculation unit 51 determines a signal intensity between the peak having the highest signal intensity and the peak having the lowest signal intensity among these peaks as the threshold value.
  • the threshold value thus determined is transmitted to the pseudo color image generation unit 37 and used for pseudo colorization of the corrected fluorescent image transmitted from the error image determination unit 32.
  • each color for example, red, green, and blue
  • the signal intensity is equal to or less than the threshold value determined by the threshold value setting unit 38.
  • 0 (black) is assigned to pixels having.
  • the fluorescence observation apparatus 2 having the above configuration will be described below.
  • the subject A is irradiated with light from the light source device 17 through the light guide fiber 13.
  • the white light image generated from the reflected light of the subject A is acquired by the white light image generating unit 29, and the fluorescent image generated from the fluorescence emitted from the subject A is acquired by the fluorescent image generating unit 30.
  • the corrected fluorescent image correcting unit 31 generates a corrected fluorescent image by dividing the signal intensity of the fluorescent image by the signal intensity of the white light image for each pixel, and the error image determining unit 32 performs error determination.
  • the white light image is displayed on the monitor 43 as it is.
  • the feature amount of the corrected fluorescence image is extracted by the feature amount acquisition unit 33, and the graph of the feature amount with time is created by the graph creation unit 34.
  • the created graph of the temporal change of the feature amount is displayed on the monitor 43.
  • the threshold value for distinguishing between a specific area and another area is automatically set, and therefore it is not always necessary to display a graph of the temporal change of the feature amount. .
  • the threshold value setting method by the threshold value calculation part 51 is demonstrated using the flowchart shown in FIG.
  • the threshold value calculation unit 51 determines whether the characteristic amount recorded in the graph creation unit 34 is changed over time from FIG. As shown in b) and FIG. 10B, a histogram of the signal intensity of the feature amount at each time is generated (step S2).
  • the threshold value calculation unit 51 obtains a gradation value (signal intensity) that takes a peak value in the histogram generated as described above (step S3), and determines the number of peaks (step S4). ).
  • step S4 when the number of peaks is one, the maximum signal intensity (tone value) at this time is set as a threshold value (step S5). On the other hand, when the number of peaks is two, the signal intensity (for example, intermediate value) between these peaks is set as a threshold (step S6).
  • the pseudo color image generation unit 37 Based on the threshold value determined by the threshold value calculation unit 51 and the preset color assignment as described above, the pseudo color image generation unit 37 performs pseudo color conversion of the corrected fluorescent image.
  • the pseudo-fluorescent corrected fluorescent image is combined with the white light image by the image combining unit 35.
  • the composite image generated in this way is displayed on the monitor 43 according to the observation mode set in the observation mode input unit 41.
  • the fluorescence observation apparatus 2 it is possible to set a threshold value for discriminating between a specific region and another region at the timing when the user inputs to the automatic threshold value calculation input unit 52. it can.
  • the threshold calculation unit 51 reads out the temporal change of the feature amount recorded in the graph creation unit 34 and generates a histogram of the signal strength of the feature amount at each time, so that the specific region and other regions are automatically Can be determined.
  • this histogram when the number of peaks is one, it can be determined that only a region having no specific region is observed, and the maximum signal strength is determined from the specific region and other regions. It can be determined as a threshold value. In addition, when the number of peaks in the histogram is two or more, it can be determined that both the specific region and the other region are observed, and among these peaks, the peak having the highest signal strength and the smallest The signal intensity between the peaks, which is the signal intensity, can be determined as a threshold value for discriminating between the normal area and the lesion area. Then, it is possible to discriminate between a specific area and another area according to the subject. Thereby, the examination accuracy of the lesion area can be improved.
  • the image calculation unit 60 includes a data number determination unit 61.
  • the data number determination unit 61 counts the number of data of the feature amount of the corrected fluorescent image recorded in the graph creation unit 34, and when the data number reaches a predetermined value set in advance, the data number determination unit 61 Thus, the timing for setting the threshold value for discriminating between the specific area and the other area is instructed.
  • the threshold calculation unit 51 reads out the temporal change of the feature amount recorded in the graph creation unit 34 and generates a histogram of the signal strength of the feature amount at each time, so that the specific region and other regions are automatically Can be determined.
  • the data number determination unit 61 counts the recording time of the feature amount of the corrected fluorescence image by the graph creation unit 34, and this recording time becomes a predetermined time set in advance.
  • the threshold value calculation unit 51 may be instructed to set a threshold value for determining a specific area and another area.
  • the fluorescence observation apparatus 4 according to this modification is different from the fluorescence observation apparatus 2 according to the second embodiment in order to discriminate a specific area from other areas based on the graph created by the graph creation unit 34.
  • the timing for setting the threshold is determined.
  • the image calculation unit 70 includes a peak detection unit 71.
  • the peak detector 71 reads the graph of the temporal change of the feature quantity created by the graph creation section 34, generates a histogram of the signal intensity of the feature quantity at each time, and when two peaks appear in this histogram
  • the threshold calculation unit 51 is instructed to set timing for setting a threshold for distinguishing between a specific area and another area.
  • the threshold can be set automatically.
  • the white light image generation unit 29 has been described as generating a white light image from the reflected light from the subject A. However, it is also possible to generate a return light image from return light such as autofluorescence of the subject A. Good.
  • amendment part 31 demonstrated as dividing the luminance value of each pixel in a fluorescence image by the luminance value of each pixel in a white light image, about any component of R, G, B, in a fluorescence image
  • the corrected fluorescent image may be generated by dividing the signal intensity of each pixel by the signal intensity of each pixel in the white light image.

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Abstract

　被写体毎に異なる、蛍光画像の信号強度と参照光画像の信号強度との比率に応じて、特定領域とその他の領域を判別するための閾値を設定することができる蛍光観察装置を提供する。照明光および励起光を発生する光源装置１７と、励起光の照射によって蛍光画像を生成する蛍光画像生成部３０と、照明光の照射によって白色光画像を生成する白色光画像生成部２９と、蛍光画像における各画素の信号強度を、白色光画像における各画素の信号強度で除算して、補正蛍光画像を生成する蛍光画像補正部３１と、補正蛍光画像の特徴量を抽出する特徴量取得部３３と、特徴量取得部３３により抽出された特徴量の履歴を用いて、補正蛍光画像の特定領域を特定する閾値を決定する閾値設定部３８と、この閾値に基づいて補正蛍光画像の特定領域と他の領域とを判別する擬似カラー画像生成部３７とを備える蛍光観察装置１を採用する。

Description

蛍光観察装置
　本発明は、蛍光観察装置に関するものである。
　従来、蛍光薬剤を用いて病変領域を診断する蛍光観察装置において、観察距離によって照射光の強度が変化するため、蛍光画像の信号強度を参照光画像の信号強度で除算して、蛍光画像を補正する方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。
　また、自家蛍光を観察する内視鏡装置において、蛍光画像の信号強度と参照光画像の信号強度との比率が所定の閾値以上の画素のみ蛍光画像に表示することで、病変領域の位置を見つけ易く表示する方法が知られている（例えば、特許文献２参照）。
特開昭６２－２４７２３２号公報 特開２００５－２１５８０号公報
　しかしながら、蛍光薬剤の代謝能には個人差があり、また患者や部位毎に組織の色は異なる。そのため、病変領域と正常領域における、蛍光画像の信号強度と参照光画像の信号強度との比率は、被写体毎に異なる。したがって、病変領域である特定領域と他の領域を、蛍光画像の信号強度と参照光画像の信号強度との比率によって判別しようとした場合、被写体毎に判別するための閾値を設定する必要がある。
　本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、被写体毎に異なる、蛍光画像の信号強度と参照光画像の信号強度との比率に応じて、特定領域とその他の領域を判別するための閾値を設定することができる蛍光観察装置を提供することを目的とする。
　上記目的を達成するために、本発明は以下の手段を採用する。
　本発明は、被写体に照射する照明光および励起光を発生する光源部と、該光源部からの励起光の照射によって前記被写体において発生した蛍光を撮影して蛍光画像を生成する蛍光画像生成部と、前記光源部からの照明光の照射によって前記被写体から戻る戻り光を撮影して戻り光画像を生成する戻り光画像生成部と、前記蛍光画像生成部により生成された蛍光画像における各画素の信号強度を、前記戻り光画像生成部により生成された戻り光画像における各画素の信号強度で除算して、補正蛍光画像を生成する画像補正部と、該画像補正部により生成された補正蛍光画像の特徴量を抽出する特徴量抽出部と、該特徴量抽出部により抽出された特徴量の履歴を用いて、前記補正蛍光画像の特定領域を他の領域と判別するための閾値を決定する閾値決定部と、該閾値決定部により決定された閾値に基づいて、前記補正蛍光画像の特定領域を他の領域とを判別する判別部とを備える蛍光観察装置を採用する。
　本発明によれば、光源部からの照明光および励起光が被写体に照射され、戻り光画像生成部により照明光の戻り光から戻り光画像が生成されるとともに、蛍光画像生成部により励起光が被写体に照射されて発生した蛍光から蛍光画像が生成される。そして、画像補正部により、蛍光画像における各画素の信号強度が、戻り光画像における各画素の信号強度で除算されて補正蛍光画像が生成され、特徴量抽出部により補正蛍光画像の特徴量が抽出される。この特徴量の履歴を用いて、閾値決定部により、補正蛍光画像の特定領域を判別するための閾値が決定され、この閾値に基づいて判別部により特定領域とその他の領域とが判別される。
　ここで、特定領域とは補正蛍光画像内において信号強度がその周囲より高い領域である。例えば被写体が病変部のある組織であって、病変部に蓄積されやすい蛍光薬剤が投与されたとする。すると、被写体の一部に蛍光薬剤が集積するので、励起光によりその部分から蛍光が強く発生する。そして、その部分は、補正蛍光画像内において信号強度が高くなる。特定領域とは、このように補正蛍光画像内において信号強度が他の領域より高い領域のことである。
　蛍光薬剤の代謝能には個人差があり、また患者や部位毎に組織の色は異なる。そのため、特定領域における蛍光画像の信号強度と戻り光画像の信号強度との比率と、他の領域における蛍光画像の信号強度と戻り光画像の信号強度との比率は、被写体毎に異なる。本発明によれば、補正蛍光画像の特徴量に基づいて、特定領域と他の領域とを判別するための閾値が決定されるので、被写体に応じて該閾値を変更することができる。そして、被写体に応じた特定領域と他の領域との判別を行うことができる。これにより、例えば病変部等の特定領域の検査精度を向上することができる。
　上記発明において、前記特徴量抽出部は、前記補正蛍光画像の信号強度の最大値を前記特徴量として抽出することとしてもよい。
　このようにすることで、補正蛍光画像から特徴量を容易に抽出することができ、特徴量抽出部による処理を簡略化することができる。
　上記発明において、前記特徴量抽出部は、前記補正蛍光画像の各画素における信号強度の累積値が所定値となった際の信号強度を前記特徴量として抽出することとしてもよい。
　このようにすることで、画像の状態に応じて補正蛍光画像から抽出する特徴量を変化させることができる。例えば、補正蛍光画像の各画素における信号強度の累積値が、９８％となった際の信号強度を特徴量として抽出することで、ノイズ等による異常値を除外して、特定領域と他の領域とを判別するための閾値を決定することができる。
　上記発明において、前記特徴量抽出部により抽出された特徴量の時間変化を記録する特徴量記録部と、該特徴量記録部に記録された特徴量の時間変化を表示する特徴量表示部と、該特徴量表示部に表示された特徴量の時間変化において基準とする信号強度を入力する信号強度入力部とを備え、前記閾値決定部が、前記信号強度入力部に入力された信号強度を前記閾値として決定することとしてもよい。
　このようにすることで、ユーザが、特徴量表示部に表示された特徴量の時間変化を見ながら信号強度入力部に基準とする信号強度を入力することができ、特定領域と他の領域とを判別する閾値を任意に決定することができる。
　上記発明において、前記特徴量抽出部により抽出された特徴量の時間変化を記録する特徴量記録部と、前記閾値を設定するタイミングを指示する閾値設定指示部とを備え、前記閾値決定部が、前記閾値設定指示部からの指示が入力されたときに、前記特徴量記録部に記録された前記特徴量の時間変化に基づいて前記閾値を決定することとしてもよい。
　このようにすることで、ユーザが閾値設定指示部に入力するタイミングで、特定領域と他の領域とを判別するための閾値を自動的に決定することができる。
　上記発明において、前記特徴量抽出部により抽出された特徴量の時間変化を記録する特徴量記録部を備え、前記閾値決定部は、前記特徴量記録部に前記特徴量が所定時間記録されたときに、前記特徴量記録部に記録された特徴量の時間変化に基づいて前記閾値を決定することとしてもよい。
　このようにすることで、特徴量が特徴量記録部に所定時間記録されたときに、特定領域と他の領域とを判別するための閾値を自動的に決定することができる。
　上記発明において、前記閾値決定部は、前記特徴量記録部に記録された前記特徴量の時間変化から特徴量の信号強度のヒストグラムを生成し、該ヒストグラムのピークの数が１つの場合にはヒストグラムの最大の信号強度を前記閾値として決定し、ピークの数が２つ以上の場合には最も大きい信号強度であるピークと最も小さい信号強度であるピークの間の信号強度を前記閾値として決定することとしてもよい。
　このようにすることで、特徴量記録部に記録された特徴量の時間変化から特徴量の信号強度のヒストグラムを作成し、該ヒストグラムにおいて、ピークの数が１つの場合には、特定領域が観察されていないと判断することができ、このヒストグラムの最大の信号強度を、特定領域と他の領域とを判別するための閾値として決定することができる。また、ヒストグラムのピーク数が２つ以上の場合には、特定領域と他の領域の両方が観察されていると判断することができ、最も大きい信号強度であるピークと最も小さい信号強度であるピークの間の信号強度を特定領域と他の領域とを判別するための閾値として決定することで、被写体に応じた特定領域とその他の領域の判別を行うことができる。これにより、例えば病変部等の特定領域の検査精度を向上することができる。
　上記発明において、前記閾値決定部は、前記ヒストグラムに２つのピークが表れたときに、これらピークの間の信号強度を前記閾値として決定することとしてもよい。
　このようにすることで、各画素における信号強度のヒストグラムに２つのピークが表れたときに、これらピークの間の信号強度を特定領域と他の領域とを判別する閾値として自動的に決定することができる。
　上記発明において、前記戻り光画像生成部により取得された戻り光画像の各画素の信号強度を検出し、信号強度が飽和している画素数が所定の画素数以上の場合にエラー判定を行うエラー判定部を備えることとしてもよい。
　例えば本発明の蛍光観察装置を内視鏡に採用した場合、内視鏡の先端部が組織の壁にぶつかってしまった時には、戻り光画像のほとんど全ての画素は飽和し、補正蛍光画像は異常に低い値になる。したがって、エラー判定部により、戻り光画像の信号強度が飽和している画素数が所定の画素数以上の場合にエラー判定を行うことで、異常な状態であることをユーザが認識することができる。
　上記発明において、前記画像補正部により生成された補正蛍光画像の各画素の信号強度を検出し、信号強度が飽和している画素数が所定の画素数以上の場合にエラー判定を行うエラー判定部を備えることとしてもよい。
　例えば本発明の蛍光観察装置を内視鏡に採用した場合、内視鏡を早いスピードで動かしてしまった時には、戻り光画像と蛍光画像の露光時間が異なるため、各画像にずれが生じ、蛍光画像にはあるが、戻り光画像はない画素が生じてしまう。この場合、補正蛍光画像は、０割算が行なわれることなり、異常に明るい点が発生する。したがって、エラー判定部により、補正蛍光画像の信号強度が飽和している画素数が所定の画素数以上の場合にエラー判定を行うことで、異常な状態であることをユーザが認識することができる。
　上記発明において、前記エラー判定部がエラー判定を行った場合に、前記特徴量抽出部が前記特徴量の抽出を中止することとしてもよい。
　このようにすることで、異常な状態での観察を防止することができ、観察精度を向上することができる。
　本発明によれば、被写体が異なっても、蛍光画像の信号強度と参照光画像の信号強度との比率に応じて、特定領域と他の領域を判別するための閾値を設定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観察装置の機能ブロック図である。 図１の励起光透過フィルタの透過率特性を示すグラフである。 図１の励起光カットフィルタの透過率特性を示すグラフである。 画像に特定領域がない場合の補正蛍光画像の各画素における信号強度のヒストグラムである。 画像に特定領域がある場合の補正蛍光画像の各画素における信号強度のヒストグラムである。 特徴量の時間変化を示すグラフである。 閾値の決定方法を説明する図であり、（ａ）は設定された番号で選択する場合、（ｂ）はトグルで選択する場合、（ｃ）は直接入力する場合、（ｄ）は自動分割された番号を選択する場合である。 本発明の第２の実施形態に係る蛍光観察装置の機能ブロック図である。 特定領域がない場合の特徴量の信号強度を示すグラフであり、（ａ）は時間変化、（ｂ）はヒストグラムである。 特定領域がある場合の特徴量の信号強度を示すグラフであり、（ａ）は時間変化、（ｂ）はヒストグラムである。 閾値を自動的に決定する方法を説明するフローチャートである。 第１の変形例に係る蛍光観察装置の機能ブロック図である。 第２の変形例に係る蛍光観察装置の機能ブロック図である。
［第１の実施形態］
　本発明の第１の実施形態に係る蛍光観察装置１について、図面を参照して以下に説明する。ここでは、本実施形態に係る蛍光観察装置１を内視鏡装置に適用した例について説明する。
　図１に示すように、蛍光観察装置１は、内視鏡１０と、光源装置（光源部）１７と、画像演算部２０と、モニタ（特徴量表示部）４３とを備えている。
　内視鏡１０は、体腔内に挿入される細長い挿入部を有しており、その内部にはライトガイドファイバ１３が設けられている。ライトガイドファイバ１３は、一端が内視鏡１０の先端まで延び、他端が光源装置１７に接続されている。これにより、光源装置１７から射出された光が、内視鏡１０の先端まで導かれて、体腔内の被検体Ａ（被写体）に照射されるようになっている。
　内視鏡１０と画像演算部２０とは、画像伝送ケーブル１６によって接続されている。また、画像演算部２０とモニタ４３とは、モニタケーブル４５によって接続されている。これにより、内視鏡１０で取得した画像データは、画像伝送ケーブル１６を伝わって画像演算部２０に送られる。送られてきた画像データは、画像演算部２０内で画像処理が施された後、モニタケーブル４５によってモニタ４３に伝送され、モニタ画面上に表示される。
　画像演算部２０には、観察モード入力部４１および閾値入力部（信号強度入力部）４２が接続されている。観察モード入力部４１および閾値入力部４２に入力された情報は、画像演算部２０に送られ、画像演算部２０において内視鏡１０により取得した画像データに対して処理作業が行われる。
　次に、本実施形態の蛍光観察装置１の詳細な構成およびモニタ画面の表示を説明する。
　図１に示すように、光源装置１７の内部には、キセノンランプ（Ｘｅランプ）２１と、波長選択フィルタ２２とが設置されている。Ｘｅランプ２１は、白色光および励起光を発生する。Ｘｅランプ２１から発せられた光は、波長選択フィルタ２２を通過することで、設定された波長域のみの白色光と励起光が通過する。具体的には、図２に示すように、波長選択フィルタ２２は、４００ｎｍ～７５０ｎｍの波長域の光を透過させ、その他の波長域の光を反射するようになっている。
　また、図１に示すように、内視鏡１０の内部には、ライトガイドファイバ１３と、白色光用カラーＣＣＤ２３と、スプリッタ２４と、照明光学系２５と、撮像光学系２６と、励起光カットフィルタ２７と、蛍光用モノクロＣＣＤ２８とが設けられている。
　光源装置１７から射出された白色光および励起光は、内視鏡１０内のライトガイドファイバ１３により導かれ、内視鏡１０の先端に配置された照明光学系２５によって被検体Ａへ照射される。白色光が被検体Ａに照射されることによって、被検体Ａからの反射光が内視鏡１０先端に配置された撮像光学系２６に入射する。また、励起光が被検体Ａに照射されることによって、被検体Ａ上において蛍光が発生し、該蛍光が撮像光学系２６に入射する。
　スプリッタ２４は、被検体Ａからの反射光を透過させる一方、被検体Ａにおいて発生した蛍光を反射するようになっている。このような特性を有することで、スプリッタ２４は、撮像光学系２６に入射した反射光と蛍光とを分離する。このとき蛍光の波長は、励起光の波長よりも長波長側にシフトしているため、励起光の波長よりも長波長側の光を反射するスプリッタを使用する。
　励起光カットフィルタ２７は、蛍光から励起光（反射光）を取り除くためのフィルタである。具体的には、図３に示すように、スプリッタ２４は、７６５ｎｍ～８５０ｎｍの波長域の光を透過させ、その他の波長域の光を反射するようになっている。
　励起光カットフィルタ２７を通過させることで、蛍光は励起光（反射光）と完全に分離され、分離された蛍光は蛍光用モノクロＣＣＤ２８により検出される。分離された蛍光は微弱であるため、蛍光用モノクロＣＣＤ２８は白色光用カラーＣＣＤ２３よりも高感度のものを用いる。この蛍光用モノクロＣＣＤ２８によって検出された蛍光画像データは、画像伝送ケーブル１６ｂを介して画像演算部２０内の蛍光画像生成部３０に送られる。
　一方、スプリッタ２４を透過した被検体Ａからの反射光は、白色光用カラーＣＣＤ２３により検出される。白色光用カラーＣＣＤ２３によって検出された白色光画像データは、画像伝送ケーブル１６ａを介して画像演算部２０内の白色光画像生成部（戻り光画像生成部）２９に送られる。
　図１に示すように、画像演算部２０は、白色光画像生成部２９と、蛍光画像生成部３０と、蛍光画像補正部（画像補正部）３１と、エラー画像判定部（エラー判定部）３２と、特徴量取得部３３と、グラフ作成部（特徴量記録部）３４と、画像合成部３５と、表示画像選択部３６と、擬似カラー画像生成部（判別部）３７と、閾値設定部（閾値決定部）３８とを機能として備えている。また、観察モード入力部４１は表示画像選択部３６に、閾値入力部４１は閾値設定部３８にそれぞれ接続されている。
　白色光画像生成部２９は、白色光用カラーＣＣＤ２３によって検出された白色光画像データから白色光画像を生成するようになっている。白色光画像生成部２９は、生成した白色光画像をエラー画像判定部３２、画像合成部３５、表示画像選択部３６に送信するようになっている。
　蛍光画像生成部３０は、蛍光用モノクロＣＣＤ２８によって検出された蛍光画像データから蛍光画像を生成するようになっている。蛍光画像生成部３０は、生成した蛍光画像を蛍光画像補正部３１に送信するようになっている。
　蛍光画像補正部３１は、蛍光画像生成部３０により生成された蛍光画像における各画素の輝度値を、白色光画像生成部２９により生成された白色光画像において蛍光画像の各画素に対応する各画素の輝度値で除算することで、補正蛍光画像を生成するようになっている。蛍光画像補正部３１は、生成した補正蛍光画像をエラー画像判定部３２に送信するようになっている。
　エラー画像判定部３２は、白色光画像生成部２９により取得された白色光画像の各画素の信号強度を検出し、信号強度が飽和している画素数が所定の画素数以上の場合にエラー判定を行うようになっている。また、エラー画像判定部３２は、エラー判定を行った場合には、特徴量取得部３３および擬似カラー画像生成部３７に対して、蛍光画像補正部３１により生成された補正蛍光画像を送信しない。
　特徴量取得部３３は、蛍光画像補正部３１により生成された補正蛍光画像の特徴量を抽出するようになっている。具体的には、特徴量取得部３３は、図４に示すように、補正蛍光画像の各画素における信号強度のヒストグラムを作成し、このヒストグラムにおいて補正蛍光画像の信号強度の最大値（図４における点Ｐ１）を特徴量として抽出する。
　このようにすることで、補正蛍光画像から特徴量を容易に抽出することができ、特徴量取得部３３による処理を簡略化できる。
　なお、特徴量取得部３３は、補正蛍光画像の各画素における信号強度のヒストグラムにおいて、補正蛍光画像の各画素における信号強度の累積値が所定値（図４における点Ｐ２）となった際の信号強度を特徴量として抽出することとしてもよい。
　このようにすることで、画像の状態等に応じて補正蛍光画像から抽出する特徴量を変化させることができる。例えば、補正蛍光画像の各画素における信号強度の累積値が、９８％となった際の信号強度を特徴量として抽出することで、ノイズ等による異常値を除外して、特徴量より信号強度が大きい領域である特定領域と他の領域とを判別する閾値を決定することができる。
　ここで、観察している被検体Ａに特定領域が無い場合、図４に示すように、補正蛍光画像のヒストグラムにおいて、信号強度が低いところに大きなピークが１つだけ現れる。一方、観察視野内に特定領域がある場合、信号強度が高い領域が蛍光画像内に存在するために、図５に示すように、信号強度が低いところに現れるピーク以外にピークが新しく現れる。
　グラフ作成部３４は、内部に図示しないメモリ（図示略）を有しており、該メモリに特徴量取得部３３により抽出された特徴量の信号強度と、その検出時間とが対応付けられて保存されるようになっている。これにより、グラフ作成部３４は、図６に示すように、特徴量取得部３３により抽出された特徴量の時間変化をグラフ化し、このグラフをモニタ４３に表示する画像として表示画像選択部３６に送るようになっている。
　図６に示す特徴量の時間変化のグラフにおいて、観察領域に特定領域がない場合には、グラフの値は略一定となる。一方、観察領域に特定領域がある場合には、信号強度が高い領域が補正蛍光画像内に存在するために、グラフにピークが現れる。
　閾値入力部４２は、グラフ作成部３４により作成され、モニタ４３に表示された特徴量の時間変化のグラフにおいて、特定領域判別の基準となる信号強度（閾値）をユーザに入力させるようになっている。具体的には、閾値入力部４２は、図７（ａ）に示すように、特徴量の時間変化のグラフにおいて、特徴量の信号強度（縦軸）を離散的に番号で表示させ、ユーザがいずれかの番号を選択することで、特定領域判別の基準となる信号強度を入力させるようになっている。
　なお、閾値入力部４２は、図７（ｂ）に示すように、特徴量の時間変化のグラフにおいて、縦軸に表示されたトグルをユーザがマウス等を用いて上下させることで、特定領域判別の基準となる信号強度を入力させることとしてもよい。
　また、閾値入力部４２は、図７（ｃ）に示すように、特徴量の時間変化のグラフにおいて、ユーザがキーボード等を用いて特定領域判別の基準となる信号強度（閾値）を直接入力させることとしてもよい。
　また、閾値入力部４２は、図７（ｄ）に示すように、特徴量の時間変化のグラフにおいて、信号強度の最大値と最小値との間を予め設定されたステップ数に自動分割して表示させ、ユーザがいずれかの番号を選択することで、特定領域判別の基準となる信号強度を入力させることとしてもよい。
　閾値設定部３８は、閾値入力部４２に入力された信号強度を、特定領域と他の領域を判別するための閾値として決定し、該閾値を擬似カラー画像生成部３７に送信するようになっている。
　擬似カラー画像生成部３７は、エラー画像判定部３２から送信された補正蛍光画像において、各画素の信号強度と閾値設定部３８により決定された閾値との差異によって、各画素に色を割り当てる（擬似カラー化）。具体的には、閾値設定部３８により決定された閾値よりも大きな信号強度を有する画素について、信号強度の高い順に、赤、緑、青を割り当てる。また、閾値設定部３８により決定された閾値以下の信号強度を有する画素には０（黒）を割り当てる。
　画像合成部３５は、白色光画像生成部２９により生成された白色光画像と、擬似カラー画像生成部３７により擬似カラー化された補正蛍光画像とを合成し、合成画像を生成するようになっている。具体的には、画像合成部３５は、擬似カラー化された補正蛍光画像において、０（黒）が割り当てられた画素については白色光画像を、０以外の画素については擬似カラー化された補正蛍光画像を、合成画像の画素とするようになっている。
　観察モード入力部４１は、複数の観察モードのうち、いずれの観察モードによる画像をモニタ４３に表示させるかをユーザに設定させるようになっている。ここで、複数の観察モードとは、例えば、白色光画像生成部２９により生成された白色光画像をそのままモニタ４３に表示させる観察モード（白色光画像観察モード）、画像合成部３５により生成された合成画像をモニタ４３に表示させる観察モード（合成画像観察モード）、および白色光画像および合成画像を同時に表示させる観察モード（２画像観察モード）である。
　表示画像選択部３６は、観察モード入力部４１に設定された観察モードに基づいて、白色光画像および／または合成画像を選択し、選択した画像をモニタ４３に表示させるようになっている。また、表示画像選択部３６は、グラフ作成部３４により作成された特徴量の時間変化のグラフをモニタ４３に表示させるようになっている。
　モニタ４３は、表示画像選択部３６により選択された画像およびグラフ作成部３４により作成された特徴量の時間変化のグラフを表示するようになっている。
　上記構成を有する蛍光観察装置１の作用について以下に説明する。
　まず、本実施形態の蛍光観察装置１を使用して被検体Ａの観察を始めると、光源装置１７からの光がライトガイドファイバ１３を介して被検体Ａに照射される。これにより、白色光画像生成部２９により被検体Ａの反射光から生成した白色光画像が取得されるとともに、蛍光画像生成部３０により被検体Ａから発せられた蛍光から生成した蛍光画像が取得される。
　次に、補正蛍光画像補正部３１により、各画素について蛍光画像の輝度値を白色光画像の輝度値で除算することで補正蛍光画像が生成され、エラー画像判定部３２によりエラー判定が行われる。エラー判定が行われた場合には、白色光画像がそのままモニタ４３に表示される。
　一方、エラー判定が行われない場合には、特徴量取得部３３により補正蛍光画像の特徴量が抽出され、グラフ作成部３４により特徴量の時間変化のグラフが作成される。作成された特徴量の時間変化のグラフは、モニタ４３に表示され、特定領域判別の基準となる信号強度を設定するために用いられる。
　閾値入力部４２には、ユーザにより特定領域判別の基準となる信号強度が入力され、この信号強度が、正常組織と病変組織を判別するための閾値として決定される。
　擬似カラー画像生成部３７では、予め設定された色の割り当ておよび閾値設定部３８により決定された閾値に基づいて、補正蛍光画像の擬似カラー化が行われる。
　擬似カラー化された補正蛍光画像は、画像合成部３５により白色光画像と合成される。このように生成された合成画像は、観察モード入力部４１に設定された観察モードに応じて、モニタ４３に表示される。
　以上のように、本実施形態に係る蛍光観察装置１によれば、蛍光画像の信号強度と白色光画像の信号強度との比率が所定の閾値以上の画素のみ蛍光画像に表示することができ、被検体Ａにおける特定領域の位置を見つけ易く表示することができる。
　ここで、蛍光薬剤の代謝能には個人差があり、また患者や部位毎に組織の色は異なる。そのため、特定領域における蛍光画像の信号強度と白色光画像の信号強度との比率と、他の領域における蛍光画像の信号強度と白色光画像の信号強度との比率は、被写体毎に異なる。
　これに対して、本実施形態に係る蛍光観察装置１によれば、蛍光画像を白色光画像で除算した補正蛍光画像の特徴量に基づいて、正常領域と病変領域とを判別するための閾値が決定されるので、患者に応じて閾値を変更することができる。そして、被写体に応じた特定領域と他の領域の判別を行うことができる。これにより、病変領域の検査精度を向上することができる。
　また、閾値設定部３８が、閾値入力部４２に入力された信号強度を閾値として決定することで、ユーザは、モニタ４３に表示された特徴量の時間変化を見ながら閾値入力部４２に信号強度を入力することにより、任意に特定領域と他の領域とを判別する閾値を決定することができる。
　また、内視鏡１０の先端部が組織の壁にぶつかってしまった時には、白色光画像のほとんど全ての画素は飽和し、補正蛍光画像は異常に低い値になる。したがって、エラー画像判定部３２により、白色光画像の信号強度が飽和している画素数が所定の画素数以上の場合にエラー判定を行うことで、異常な状態であることをユーザが認識することができる。
　なお、エラー画像判定部３２は、蛍光画像補正部３１により生成された補正蛍光画像の各画素の信号強度を検出し、信号強度が飽和している画素数が所定の画素数以上の場合にエラー判定を行うこととしてもよい。
　ここで、内視鏡を早いスピードで動かしてしまった時には、白色光画像と蛍光画像の露光時間が異なるため、各画像にずれが生じ、蛍光画像にはあるが、白色光画像はない画素が生じてしまう。この場合、補正蛍光画像は、０割算が行なわれることなり、異常に明るい点が発生する。したがって、エラー画像判定部３２により、補正蛍光画像の信号強度が飽和している画素数が所定の画素数以上の場合にエラー判定を行うことで、異常な状態であることをユーザが認識することができる。
　さらに、エラー画像判定部３２がエラー判定を行った場合に、特徴量取得部３３が特徴量の抽出および擬似カラー画像生成部３７による擬似カラー化を中止し、モニタ４３に白色光画像をそのまま表示させることで、異常な状態での観察を防止することができ、観察精度を向上することができる。
［第２の実施形態］
　次に、本発明の第２の実施形態に係る蛍光観察装置２について図面を参照して説明する。本実施形態の説明において、第１の実施形態に係る蛍光観察装置１と共通する点については説明を省略し、異なる点について主に説明する。
　本実施形態に係る蛍光観察装置２が第１の実施形態に係る蛍光観察装置１と異なる点は、正常領域と病変領域とを判別するための閾値を自動的に設定する点である。
　図８に示すように、本実施形態に係る蛍光観察装置２において、画像演算部５０は、閾値算出部（閾値決定部）５１を備えており、自動閾値算出入力部（閾値設定指示部）５２に接続されている。
　自動閾値算出入力部５２は、正常領域と病変領域とを判別するための閾値を設定するタイミングを指示するようになっている。
　閾値算出部５１は、自動閾値算出入力部５２からの指示が入力されたときに、グラフ作成部３４に記録された特徴量の時間変化を読み出して、特定領域と他の領域とを判別するための閾値を算出するようになっている。
　具体的には、閾値算出部５１は、図９（ａ）および図１０（ａ）に示すようなグラフ作成部３４に記録された特徴量の時間変化から、図９（ｂ）および図１０（ｂ）に示すように、各時間における特徴量の信号強度のヒストグラムを生成する。そして、閾値算出部５１は、図９（ｂ）および図１０（ｂ）に示すヒストグラムにおいてピークの数を検出するとともに、ピークとなる信号強度を閾値として決定する。
　すなわち、図９（ａ）に示すように、特徴量の時間変化のグラフにおいて信号強度が略一定となる場合は、観察領域に特定領域が無い場合を示している。この場合には、図９（ｂ）に示すように、各時間における特徴量の信号強度のヒストグラムにおいてピークが１つだけ現れる。この場合には、閾値算出部５１は、このピーク時の信号強度を閾値として決定する。
　一方、図１０（ａ）に示すように、特徴量の時間変化のグラフにおいて信号強度に大きな変化がある場合は、観察領域に特定領域が含まれている場合を示している。この場合には、図１０（ｂ）に示すように、各時間における特徴量の信号強度のヒストグラムにおいて、ピークが複数現れる。この場合には、閾値算出部５１は、これらピークの内、最も大きい信号強度であるピークと最も小さい信号強度であるピークの間の信号強度を閾値として決定する。
　このようにして決定された閾値は、擬似カラー画像生成部３７に送信され、エラー画像判定部３２から送信された補正蛍光画像の擬似カラー化に用いられる。具体的には、閾値算出部５１により決定された閾値よりも大きな信号強度を有する画素については各色（例えば赤、緑、青）が割り当てられ、閾値設定部３８により決定された閾値以下の信号強度を有する画素には０（黒）が割り当てられる。
　上記構成を有する蛍光観察装置２の作用について以下に説明する。
　まず、本実施形態の蛍光観察装置２を使用して被検体Ａの観察を始めると、光源装置１７からの光がライトガイドファイバ１３を介して被検体Ａに照射される。これにより、白色光画像生成部２９により被検体Ａの反射光から生成した白色光画像が取得されるとともに、蛍光画像生成部３０により被検体Ａから発せられた蛍光から生成した蛍光画像が取得される。
　次に、補正蛍光画像補正部３１により、各画素について蛍光画像の信号強度を白色光画像の信号強度で除算することで補正蛍光画像が生成され、エラー画像判定部３２によりエラー判定が行われる。エラー判定が行われた場合には、白色光画像がそのままモニタ４３に表示される。
　一方、エラー判定が行われない場合には、特徴量取得部３３により補正蛍光画像の特徴量が抽出され、グラフ作成部３４により特徴量の時間変化のグラフが作成される。作成された特徴量の時間変化のグラフは、モニタ４３に表示される。なお、本実施形態では、以下に説明するように、特定領域と他の領域とを判別するための閾値は自動的に設定されるので、特徴量の時間変化のグラフを必ずしも表示させる必要はない。
　以下に、閾値算出部５１による閾値設定方法について図１１に示すフローチャートを用いて説明する。
　ユーザにより自動閾値算出入力部５２から閾値を設定するように指示が入力されると（ステップＳ１）、閾値算出部５１により、グラフ作成部３４に記録された特徴量の時間変化から、図９（ｂ）および図１０（ｂ）に示すように、各時間における特徴量の信号強度のヒストグラムが生成される（ステップＳ２）。
　次に、閾値算出部５１により、上記のように生成されたヒストグラムにおいて、ピーク値をとる階調値（信号強度）が求められるとともに（ステップＳ３）、そのピークの数が判定される（ステップＳ４）。
　ステップＳ４において、ピークの数が１つの場合には、このときの、最大の信号強度（階調値）が閾値として設定される（ステップＳ５）。一方、ピークの数が２つの場合には、これらピークの間の信号強度（例えば中間値）が閾値として設定される（ステップＳ６）。
　上記のように閾値算出部５１により決定された閾値と予め設定された色の割り当てに基づいて、擬似カラー画像生成部３７により補正蛍光画像の擬似カラー化が行われる。
　擬似カラー化された補正蛍光画像は、画像合成部３５により白色光画像と合成される。このように生成された合成画像は、観察モード入力部４１に設定された観察モードに応じて、モニタ４３に表示される。
　以上のように、本実施形態に係る蛍光観察装置２によれば、ユーザが自動閾値算出入力部５２に入力するタイミングで、特定領域と他の領域とを判別するための閾値を設定することができる。また、閾値算出部５１が、グラフ作成部３４に記録された特徴量の時間変化を読み出して、各時間における特徴量の信号強度のヒストグラムを生成することで、自動的に特定領域と他の領域とを判別するための閾値を決定することができる。
　また、このヒストグラムにおいて、ピークの数が１つの場合には、特定領域が無い領域しか観察されていないと判断することができ、この最大の信号強度を、特定領域と他の領域とを判別するための閾値として決定することができる。また、ヒストグラムのピーク数が２つ以上の場合には、特定領域と他の領域の両方が観察されていると判断することができ、これらピークの内、最も大きい信号強度であるピークと最も小さい信号強度であるピークの間の信号強度を正常領域と病変領域とを判別するための閾値として決定することができる。そして、被写体に応じた特定領域と他の領域の判別を行うことができる。これにより病変領域の検査精度を向上することができる。
［第１の変形例］
　次に、第２の実施形態に係る蛍光観察装置２の第１の変形例について説明する。
　本変形例に係る蛍光観察装置３が第２の実施形態に係る蛍光観察装置２と異なる点は、グラフ作成部３４に記録されたデータ数に基づいて、特定領域と他の領域とを判別する閾値を設定するタイミングを判断する点である。
　図１２に示すように、本変形例に係る蛍光観察装置３において、画像演算部６０は、データ数判定部６１を備えている。
　データ数判定部６１は、グラフ作成部３４に記録された補正蛍光画像の特徴量のデータ数をカウントし、このデータ数が予め設定された所定値となった場合に、閾値算出部５１に対して、特定領域と他の領域とを判別するための閾値を設定するタイミングを指示するようになっている。
　このようにすることで、補正蛍光画像の特徴量がグラフ作成部３４に所定値記録されたときに、特定領域と他の領域とを判別するための閾値を自動的に設定することができる。また、閾値算出部５１が、グラフ作成部３４に記録された特徴量の時間変化を読み出して、各時間における特徴量の信号強度のヒストグラムを生成することで、自動的に特定領域と他の領域とを判別する閾値を決定することができる。
　なお、本変形例に係る蛍光観察装置３において、データ数判定部６１は、グラフ作成部３４による補正蛍光画像の特徴量の記録時間をカウントし、この記録時間が予め設定された所定時間となった場合に、閾値算出部５１に対して、特定領域と他の領域とを判別するための閾値を設定するタイミングを指示することとしてもよい。
［第２の変形例］
　次に、第２の実施形態に係る蛍光観察装置２の第２の変形例について説明する。
　本変形例に係る蛍光観察装置４が第２の実施形態に係る蛍光観察装置２と異なる点は、グラフ作成部３４により作成されたグラフに基づいて、特定領域と他の領域とを判別するための閾値を設定するタイミングを判断する点である。
　図１３に示すように、本変形例に係る蛍光観察装置４において、画像演算部７０は、ピーク検出部７１を備えている。
　ピーク検出部７１は、グラフ作成部３４により作成された特徴量の時間変化のグラフを読み出して、各時間における特徴量の信号強度のヒストグラムを生成し、このヒストグラムに２つのピークが表れた場合に、閾値算出部５１に対して、特定領域と他の領域とを判別するための閾値を設定するタイミングを指示するようになっている。
　このようにすることで、各時間における特徴量の信号強度のヒストグラムに２つのピークが表れた場合、すなわち観察領域に病変領域が存在する場合に、特定領域と他の領域とを判別するための閾値を自動的に設定することができる。
　以上、本発明の各実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。
　例えば、各実施形態において、本発明に係る蛍光観察装置を内視鏡装置に適用した例を説明したが、顕微鏡装置等に適用することとしてもよい。
　また、各実施形態において、照明光として白色光を用いた例を説明したが、白色光に限定されるものではなく、励起光の反射光などでもよい。
　また、白色光画像生成部２９は、被検体Ａからの反射光から白色光画像を生成することとして説明したが、被検体Ａの自家蛍光等の戻り光から戻り光画像を生成することとしてもよい。
　また、蛍光画像補正部３１は、蛍光画像における各画素の輝度値を白色光画像における各画素の輝度値で除算することとして説明したが、Ｒ、Ｇ、Ｂいずれかの成分について、蛍光画像における各画素の信号強度を白色光画像における各画素の信号強度で除算して補正蛍光画像を生成することとしてもよい。
１，２，３，４　蛍光観察装置
１０　内視鏡
１７　光源装置（光源部）
２０，５０，６０，７０　画像演算部
２９　白色光画像生成部（戻り光画像生成部）
３０　蛍光画像生成部
３１　蛍光画像補正部（画像補正部）
３２　エラー画像判定部（エラー判定部）
３３　特徴量取得部
３４　グラフ作成部（特徴量記録部）
３５　画像合成部
３６　表示画像選択部
３７　擬似カラー画像生成部（判別部）
３８　閾値設定部（閾値決定部）
４１　観察モード入力部
４２　閾値入力部（信号強度入力部）
４３　モニタ（特徴量表示部）
５１　閾値算出部（閾値決定部）
５２　自動閾値算出入力部（閾値設定指示部）
６１　データ数判定部
７１　ピーク検出部
Ａ　被検体

Claims (11)

  1. 　被写体に照射する照明光および励起光を発生する光源部と、
    　該光源部からの励起光の照射によって前記被写体において発生した蛍光を撮影して蛍光画像を生成する蛍光画像生成部と、
    　前記光源部からの照明光の照射によって前記被写体から戻る戻り光を撮影して戻り光画像を生成する戻り光画像生成部と、
    　前記蛍光画像生成部により生成された蛍光画像における各画素の信号強度を、前記戻り光画像生成部により生成された戻り光画像における各画素の信号強度で除算して、補正蛍光画像を生成する画像補正部と、
    　該画像補正部により生成された補正蛍光画像の特徴量を抽出する特徴量抽出部と、
    　該特徴量抽出部により抽出された特徴量の履歴を用いて、前記補正蛍光画像の特定領域を他の領域と判別するための閾値を決定する閾値決定部と、
    　該閾値決定部により決定された閾値に基づいて、前記補正蛍光画像の特定領域と他の領域とを判別する判別部とを備える蛍光観察装置。
  2. 　前記特徴量抽出部は、前記補正蛍光画像の信号強度の最大値を前記特徴量として抽出する請求項１に記載の蛍光観察装置。
  3. 　前記特徴量抽出部は、前記補正蛍光画像の各画素における信号強度の累積値が所定値となった際の信号強度を前記特徴量として抽出する請求項１に記載の蛍光観察装置。
  4. 　前記特徴量抽出部により抽出された特徴量の時間変化を記録する特徴量記録部と、
    　該特徴量記録部に記録された特徴量の時間変化を表示する特徴量表示部と、
    　該特徴量表示部に表示された特徴量の時間変化において基準とする信号強度を入力する信号強度入力部とを備え、
    　前記閾値決定部が、前記信号強度入力部に入力された信号強度を前記閾値として決定する請求項１から請求項３のいずれかに記載の蛍光観察装置。
  5. 　前記特徴量抽出部により抽出された特徴量の時間変化を記録する特徴量記録部と、
    　前記閾値を設定するタイミングを指示する閾値設定指示部とを備え、
    　前記閾値決定部が、前記閾値設定指示部からの指示が入力されたときに、前記特徴量記録部に記録された前記特徴量の時間変化に基づいて前記閾値を決定する請求項１から請求項３のいずれかに記載の蛍光観察装置。
  6. 　前記特徴量抽出部により抽出された特徴量の時間変化を記録する特徴量記録部を備え、
    　前記閾値決定部は、前記特徴量記録部に前記特徴量が所定時間記録されたときに、前記特徴量記録部に記録された特徴量の時間変化に基づいて前記閾値を決定する請求項１から請求項３のいずれかに記載の蛍光観察装置。
  7. 　前記閾値決定部は、前記特徴量記録部に記録された前記特徴量の時間変化から特徴量の信号強度のヒストグラムを生成し、該ヒストグラムのピークの数が１つの場合にはヒストグラムの最大の信号強度を前記閾値として決定し、ピークの数が２つ以上の場合には最も大きい信号強度であるピークと最も小さい信号強度であるピークの間の信号強度を前記閾値として決定する請求項５または請求項６に記載の蛍光観察装置。
  8. 　前記閾値決定部は、前記ヒストグラムに２つのピークが表れたときに、これらピークの間の信号強度を前記閾値として決定する請求項７に記載の蛍光観察装置。
  9. 　前記戻り光画像生成部により取得された戻り光画像の各画素の信号強度を検出し、信号強度が飽和している画素数が所定の画素数以上の場合にエラー判定を行うエラー判定部を備える請求項１から請求項８のいずれかに記載の蛍光観察装置。
  10. 　前記画像補正部により生成された補正蛍光画像の各画素の信号強度を検出し、信号強度が飽和している画素数が所定の画素数以上の場合にエラー判定を行うエラー判定部を備える請求項１から請求項８のいずれかに記載の蛍光観察装置。
  11. 　前記エラー判定部がエラー判定を行った場合に、前記特徴量抽出部が前記特徴量の抽出を中止する請求項９または請求項１０に記載の蛍光観察装置。
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