WO2013111622A1 - 内視鏡システム、内視鏡システムのプロセッサ装置、及び画像処理方法 - Google Patents

内視鏡システム、内視鏡システムのプロセッサ装置、及び画像処理方法 Download PDF

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WO2013111622A1
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image
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加來　俊彦
飯田　孝之
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富士フイルム株式会社
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    • G06T2207/30101—Blood vessel; Artery; Vein; Vascular

Definitions

  • the present invention relates to an endoscope system capable of extracting blood vessels such as superficial blood vessels and middle deep blood vessels in a subject, a processor device of the endoscope system, and an image processing method.
  • the types of blood vessels mainly include superficial blood vessels distributed on the surface of living tissue and mid-deep blood vessels located below them, and depending on the purpose of diagnosis, attention is paid to any blood vessels and diagnosis is performed. There is. In this case, if there is a possibility that unintended blood vessels are mixed in the endoscopic image, it may interfere with the diagnosis, so either superficial blood vessels or mid-deep blood vessels are discriminated from the image, and only the blood vessels of interest are selected. It has been required to display the extracted image on a monitor.
  • Patent Document 1 discriminates from a superficial blood vessel when the hue of a narrowband image generated based on narrowband light of a specific wavelength range (415 nm, 540 nm) is 5 to 35. In the case where the hue H is 170 to 200, a method of discriminating from a deep blood vessel is shown.
  • the amount of light of return light from the subject may differ depending on the site, for example, in the esophagus and the stomach, even when light of the same amount of light is illuminated. That is, depending on the site, the appearance and color tone of the blood vessel may be different.
  • the color tone of the blood vessel changes in this manner, it is difficult to reliably distinguish the superficial blood vessel and the middle deep blood vessel with the blood vessel discrimination method based on the color as in the above-mentioned patent document 1.
  • the present invention has been made in view of the above background, and an endoscope system and processor of an endoscope system capable of reliably extracting a plurality of types of blood vessels having different depths even if the site to be observed changes.
  • An object of the present invention is to provide an apparatus and an image processing method.
  • an imaging unit emits illumination light including a blue component and a green component to a subject
  • an imaging device receives light returned from the subject by an imaging device Image signal acquisition means for acquiring two or more color signals having mutually different color information, and an operation value obtained by performing a predetermined operation for each pixel using the two or more color signals.
  • Extraction of a first layer blood vessel at a specific depth from a multicolor image by performing multicolor image generation means for generating a multicolor image and performing blood vessel extraction processing different for each of a plurality of observation modes on the multicolor image Blood vessel extraction image generation for generating at least one of the first layer blood vessel extraction image or the second layer blood vessel extraction image in which a second layer blood vessel at a position deeper than the first layer blood vessel is extracted from the multicolor image Means to provide To.
  • the blood vessel extraction image generation means is provided for each of a plurality of observation modes, and is set with a plurality of operation value tables storing correlations between the mucous membranes of the subject, the first layer blood vessels, and the second layer blood vessels and the operation values.
  • a blood vessel extraction image generation unit configured to generate at least one of the first layer blood vessel extraction image and the second layer blood vessel extraction image by performing a blood vessel extraction process using an operation value table corresponding to the selected observation mode. Is preferred.
  • each calculation value table a calculation value indicating the boundary between the mucous membrane and the first layer blood vessel is stored as a first boundary value, and a calculation value indicating the boundary between the mucous membrane and the second layer blood vessel is stored as a second boundary value
  • the first and second boundary values are preferably different for each calculation value table.
  • the plurality of observation modes are modes for improving the visibility of a blood vessel at a predetermined site of a subject, and each observation mode is preferably set for each site.
  • a first layer blood vessel extraction image is used to generate a first layer blood vessel enhancement / suppression image in which the first layer blood vessel is enhanced or suppressed, or a second layer blood vessel extraction image is used to enhance or It is preferable to provide a blood vessel emphasis and suppression image generation means for generating a suppressed second layer blood vessel emphasis and suppression image. It is preferable to provide display means for displaying at least one of the first layer blood vessel enhancement / suppression image and the second layer blood vessel enhancement / suppression image.
  • the illumination means simultaneously irradiates, as illumination light, blue narrowband light and fluorescence wavelength-converted by the blue narrowband light toward the subject, and the image signal acquisition means comprises blue narrowband light It is preferable to image the subject simultaneously irradiated with fluorescence and fluorescence with a color imaging device. Further, as another realization means, the illumination means sequentially illuminates the blue narrowband light and the green narrowband light as illumination light toward the object, and the image signal acquisition means includes the blue narrowband light and the green narrowband Preferably, the subject is sequentially imaged with a monochrome imaging element each time light is sequentially emitted.
  • the color signal has a blue signal containing blue component information and a green signal containing green component information, and a multi-color image can be obtained by dividing the blue signal by the green signal for each pixel B / G
  • a multi-color image can be obtained by dividing the blue signal by the green signal for each pixel B / G
  • it is a B / G image composed of a ratio.
  • illumination light including blue and green components is irradiated to a subject, and return light from the subject is received by an imaging device to capture two or more color signals having different color information.
  • an imaging device to capture two or more color signals having different color information.
  • a processor device of an endoscope system having an electronic endoscope to be acquired a multi-color image composed of operation values obtained by performing a predetermined operation for each pixel using two or more color signals is generated.
  • First-layer blood vessel extraction in which a first-layer blood vessel at a specific depth is extracted from a multi-color image by performing blood-vessel extraction processing different for each of a plurality of observation modes on color image generation means and multi-color image Blood vessel extraction image generation means for generating at least one of an image and a second layer blood vessel extraction image in which a second layer blood vessel at a position deeper than the first layer blood vessel is extracted from the multicolor image I assume.
  • illumination light including blue and green components is irradiated to a subject, and return light from the subject is received by an imaging device to capture two or more color signals having different color information.
  • a multicolor image constituted of operation values obtained by performing a predetermined operation for each pixel using two or more color signals
  • a first layer blood vessel extraction image in which a first layer blood vessel at a specific depth is extracted from the multicolor image by performing different blood vessel extraction processing for each of a plurality of observation modes with respect to the multicolor image.
  • it is characterized in that at least one of a second layer blood vessel extraction image in which a second layer blood vessel at a position deeper than the first layer blood vessel is extracted from the multicolor image is generated.
  • different blood vessel extraction processes are performed for each of a plurality of observation modes, so even if the site to be observed changes, multiple types of different depths can be obtained by switching to the observation mode corresponding to that site Blood vessels can be reliably extracted.
  • the electronic endoscope system 10 includes an electronic endoscope 11 for imaging the inside of a subject, and a processor for generating an endoscopic image based on a signal obtained by imaging.
  • the apparatus 12 is provided with a light source device 13 (one mode of the illumination means) for generating light for illuminating the subject, and a monitor 14 for displaying an endoscopic image.
  • the electronic endoscope 11 includes a flexible insertion portion 16 to be inserted into a body cavity, an operation portion 17 provided at a proximal end portion of the insertion portion 16, an operation portion 17, a processor device 12, and a light source device 13. And a universal cord 18 connecting the two.
  • the electronic endoscope system 10 has a function of generating a surface blood vessel enhancement / suppression image in which a surface blood vessel of a subject is enhanced / suppressed and a mid-depth blood vessel enhancement / suppression image in which a mid-deep blood vessel is enhanced / suppressed. It is determined by the operation of the surface / middle depth selection SW 28 (see FIG. 2) which one of the blood vessel enhancement and suppression images is to be generated. Further, in endoscopic observation, since the way in which the blood vessel looks differs depending on each region such as the stomach, large intestine, esophagus, it also has a function of correcting this.
  • the appearance of the blood vessel changes depending on the ratio P of the blue component (B component) and the green component (G component) of the return light (reflected light etc.) returned from the subject.
  • the observation mode of the portion where the B component and the G component are assumed to be substantially the same as the first observation mode, and the observation mode of the portion where the B component is assumed to be larger than the G component are the second observation mode.
  • the observation mode of the portion where the G component is assumed to be larger than the B component is taken as a third observation mode.
  • the first to third observation modes can be switched by the operator operating the observation mode selection SW 29 (see FIG. 2) according to the region to be observed.
  • the distal end of the insertion portion 16 is formed with a bending portion 19 in which a plurality of bending pieces are connected.
  • the bending portion 19 bends in the vertical and horizontal directions by operating the angle knob 21 of the operation portion.
  • a tip portion 16a incorporating an optical system or the like for imaging inside a body cavity is provided.
  • the distal end portion 16 a is directed in a desired direction in the body cavity by the bending operation of the bending portion 19.
  • a connector 24 is attached to the universal cord 18 on the side of the processor unit 12 and the light source unit 13.
  • the connector 24 is a composite type connector including a communication connector and a light source connector, and the electronic endoscope 11 is detachably connected to the processor device 12 and the light source device 13 via the connector 24.
  • the light source device 13 includes a wide band light source 30, a narrow band light source 33, and a coupler 36.
  • the broadband light source 30 generates broadband light BB whose wavelength ranges from the blue region to the red region (about 400 to 700 nm), as shown in FIG.
  • the broadband light source 30 is always on while the electronic endoscope 11 is in use.
  • the broadband light BB emitted from the broadband light source 30 enters the broadband optical fiber 40.
  • white light such as a xenon lamp
  • the spectrum may use FIG. 4).
  • the narrow band light source 33 is a light emitting diode (LED), a laser diode (LD) or the like, and as shown in FIG. 3, generates narrow band light NB whose wavelength is limited to 400 ⁇ 10 nm (center wavelength 405 nm).
  • the narrow band light NB emitted from the narrow band light source 33 enters this narrow band optical fiber 33 a.
  • the wavelength of the narrow band light NB is not limited to 400 ⁇ 10 nm (center wavelength 405 nm), and may be narrow band light of, for example, 440 ⁇ 10 nm (center wavelength 445 nm).
  • the coupler 36 couples the light guide 43 in the electronic endoscope 11 to the wide band optical fiber 40 and the narrow band optical fiber 33 a. As a result, both the broadband light BB and the narrow band light NB simultaneously enter the light guide 43.
  • the electronic endoscope 11 includes a light guide 43, a CCD 44, an analog processing circuit 45 (AFE: Analog Front End), and an imaging control unit 46.
  • the light guide 43 is a large-aperture optical fiber, a bundle fiber, or the like, the incident end is inserted into the coupler 36 in the light source device, and the exit end is directed to the irradiation lens 48 provided at the tip 16a.
  • the wide band light BB and the narrow band light NB guided in the light guide 43 are irradiated into the subject through the illumination lens 48 and the illumination window 49 attached to the end face of the tip 16a.
  • the wide band light BB and the narrow band light NB reflected in the object enter the condensing lens 51 through the observation window 50 attached to the end face of the tip portion 16a.
  • the CCD 44 receives the light from the condenser lens 51 at the imaging surface 44a, photoelectrically converts the received light, accumulates signal charges, and reads out the accumulated signal charges as an imaging signal.
  • the read imaging signal is sent to the AFE 45.
  • the CCD 44 is a color CCD, and pixels of three colors of B, G and R pixels provided with color filters of B, G and R are provided on the imaging surface 44a. There is. Note that one aspect of the image signal acquisition means is composed of a condenser lens 51, a CCD 44 having an imaging surface 44a, and an AFE 45.
  • the B, G and R color filters have transmission distributions 52, 53 and 54 as shown in FIG.
  • the color filters for B, G, and R have the transmission distributions 52, 53, and 54 of the broadband light BB. It transmits light of the corresponding wavelength.
  • a signal photoelectrically converted in the R pixel is a red signal R
  • a signal photoelectrically converted in the G pixel is a green signal G
  • a signal photoelectrically converted in the B pixel is a blue signal B.
  • the AFE 45 comprises a correlated double sampling circuit (CDS), an automatic gain control circuit (AGC), and an analog / digital converter (A / D) (all not shown).
  • the CDS performs correlated double sampling processing on the imaging signal from the CCD 44 and removes noise generated by driving of the CCD 44.
  • the AGC amplifies an imaging signal from which noise has been removed by the CDS.
  • the A / D converts the imaging signal amplified by the AGC into a digital imaging signal of a predetermined number of bits and inputs the digital imaging signal to the processor device 12.
  • the imaging control unit 46 is connected to the controller 59 in the processor unit 12 and sends a drive signal to the CCD 44 when instructed by the controller 59.
  • the CCD 44 outputs an imaging signal to the AFE 45 at a predetermined frame rate based on the drive signal from the imaging control unit 46.
  • the processor unit 12 includes a base image generation unit 55, a frame memory 56, an image processing unit 57, and a display control circuit 58, and the controller 59 controls each unit.
  • the base image generation unit 55 generates a base image by performing various signal processing on the blue signal B, the green signal G, and the red signal R output from the AFE 45 of the electronic endoscope.
  • the created base image is temporarily stored in the frame memory 56.
  • the blue signal B, the green signal G, and the red signal R output from the AFE 45 are also stored in the frame memory 56.
  • the base image is a normal observation image obtained using only the broadband light BB without using the narrow band light NB, and a pseudo color image in which blood vessel function information such as oxygen saturation is pseudo colorized, etc. It is also good.
  • the image processing unit 57 includes a B / G image generation unit 61 (one aspect of a multicolor image generation unit), a blood vessel extraction image generation unit 63, and a blood vessel enhancement / suppression image generation unit 65 (a blood vessel enhancement / suppression image generation unit).
  • the B / G image generation unit 61 generates a B / G image including the luminance ratio B / G (B / G ratio) between the blue signal B and the green signal G.
  • the B / G ratio indicates the luminance ratio of the pixels at the same position between the blue signal B and the green signal G.
  • the blood vessel extraction image generation unit 63 generates, based on the B / G image, a superficial blood vessel extraction image in which the superficial blood vessels are extracted or a middle deep blood vessel extraction image in which the middle deep blood vessels are extracted.
  • the method of generating these blood vessel extraction images differs depending on which of the first to third observation modes is set.
  • the first observation mode is set, the surface blood vessel extraction image or the mid-deep blood vessel extraction image is generated using the first observation mode table 63a.
  • the first observation mode table 63a the correlation between the brightness ratio B / G and the blood vessel depth as shown in FIG. 6 is stored. This correlation is a proportional relationship in which the luminance ratio B / G (B / G ratio) increases as the blood vessel depth increases.
  • one aspect of the blood vessel extraction image generation unit is composed of a blood vessel extraction image generation unit 63 and first to third observation mode tables 63a to 63c.
  • the blue wavelength component (B component) and the green wavelength component (G component) of the return light from the subject are substantially the same. Therefore, as shown in FIG. 7, when illumination light is irradiated to the mucous membrane without blood vessels, the ratio of the B component and the G component of the return light is substantially the same. This is because the mucous membrane does not absorb much light. Assuming that the average B / G ratio at this time is P, the B / G ratio exhibited by the mucous membrane falls within a predetermined range of Ls to P to Ld.
  • Ls is the lower limit value of the B / G ratio of the mucous membrane in the first observation mode
  • Ld is the upper limit value of the B / G ratio of the mucous membrane in the first observation mode.
  • the B component of the illumination light When the illumination light is irradiated to the superficial blood vessel, the B component of the illumination light is largely absorbed by the superficial blood vessel, while the G component is hardly absorbed. Therefore, most of the B / G ratio is equal to or less than Ls. Therefore, it can be seen that a superficial blood vessel is shown in a pixel having a B / G ratio of Ls or less (that is, Ls is a boundary value between the mucous membrane and the superficial blood vessel).
  • Ls is a boundary value between the mucous membrane and the superficial blood vessel.
  • the G component of the illumination light when the illumination light is irradiated to the middle deep blood vessel, the G component of the illumination light is largely absorbed by the middle deep blood vessel while the B component is hardly absorbed. Therefore, most of the B / G ratio is Ld or more. Therefore, it can be seen that the mid-deep blood vessel is projected to a pixel having a B / G ratio of Ld or more (ie, L
  • the superficial blood vessel extraction image when the superficial blood vessel extraction image is generated, only the pixel values of pixels having a B / G ratio of Ls or less are extracted in the B / G image, and the pixel values of the other pixels are calculated. A binarization process to 0 is performed.
  • binary values in which only the pixel values of pixels having a B / G ratio of Ld or more are extracted in the B / G image and the pixel values of the other pixels are set to 0 Process.
  • the second observation mode table 63b When the second observation mode is set, a surface blood vessel extraction image or a mid-deep blood vessel extraction image is generated using the second observation mode table 63b. Similar to the first observation mode table 63a, as shown in FIG. 8, the second observation mode table 63b has a proportional relationship in which the luminance ratio B / G (B / G ratio) increases as the blood vessel depth increases. It has become. In the second observation mode, as shown in FIG. 9, the blue wavelength component (B component) of the return light from the subject is larger than the green wavelength component (G component), so the B / G ratio is overall Get higher.
  • the boundary value Ls 'of the mucous membrane and the superficial blood vessel becomes larger than the boundary value Ls in the first observation mode
  • the boundary value Ld' of the mucous membrane and the middle deep blood vessel is the boundary value in the first observation mode It is higher than Ld.
  • the third observation mode table 63c When the third observation mode is set, a surface blood vessel extraction image or a mid-deep blood vessel extraction image is generated using the third observation mode table 63c. Similar to the first observation mode table 63a, as shown in FIG. 10, the third observation mode table 63c has a proportional relationship in which the luminance ratio B / G (B / G ratio) increases as the blood vessel depth increases. It has become. In the third observation mode, as shown in FIG. 11, the green wavelength component (G component) of the return light from the subject is larger than the blue wavelength component (B component), so the B / G ratio is generally It gets lower.
  • the boundary value Ls ′ ′ of the mucous membrane and the superficial blood vessel becomes smaller than the boundary value Ls in the first observation mode
  • the boundary value Ld ′ ′ of the mucous membrane and the middle deep blood vessel is the one in the first observation mode It becomes smaller than the boundary value Ld.
  • the relationship between the average B / G ratio at each site of the esophagus, large intestine and stomach is: B / G ratio of esophagus> B / G ratio of large intestine> B / G ratio of stomach I know that there is. Therefore, depending on the purpose of diagnosis and other observation conditions, the first observation mode is set when observing the large intestine, and the second observation mode is set when observing the esophagus, and the stomach is observed. It is preferable to set the third observation mode.
  • the blood vessel enhancement / suppression image generation unit 65 generates a superficial blood vessel enhancement / suppression image in which a superficial blood vessel is enhanced (or suppressed) by combining the superficial blood vessel extraction image and the base image, and the middle deep blood vessel extraction By combining the image and the base image, a mid-deep blood vessel enhanced / suppressed image in which the deep / deep blood vessel is enhanced (or suppressed) is generated.
  • a superficial blood vessel enhancement / suppression image in which a superficial blood vessel is enhanced (or suppressed) by combining the superficial blood vessel extraction image and the base image, and the middle deep blood vessel extraction
  • a mid-deep blood vessel enhanced / suppressed image in which the deep / deep blood vessel is enhanced (or suppressed) is generated.
  • emphasizing a blood vessel one obtained by increasing the pixel value of each pixel in the superficial blood vessel extraction image (or the middle deep blood vessel extraction image) by several times is added to the pixel value of each pixel of the base image.
  • the display control circuit 58 displays the blood vessel enhancement / suppression image on the monitor 14 (one mode of the display means). For example, as shown in FIG. 12, when the superficial blood vessel 71 extracted from the B / G image is emphasized on the blood vessel enhancement / suppression image, the superficial blood vessel 71 is more prominent than the middle deep blood vessel 72. A diagnosis focusing on only 71 is possible. On the contrary, as shown in FIG. 13, when the mid-deep blood vessel 72 extracted from the B / G image is emphasized on the blood vessel enhancement / suppression image, the mid-deep blood vessel 72 is more prominent than the superficial blood vessel 71. The diagnosis focusing on only the deep and deep blood vessel 72 is possible.
  • the extracted blood vessel image is used to generate the blood vessel enhancement / suppression image, thereby making the unevenness other than the blood vessel, for example, the unevenness of the observation site It is possible to reliably emphasize and suppress only the blood vessel portion of interest without erasing the information of In this way, the user can be provided with a large number of information useful for diagnosis such as unevenness of the observation site in addition to blood vessels, so that the diagnosis capability can be improved.
  • the blood vessels are divided into the surface layer and the middle deep layer and extracted separately, and each is individually emphasized and suppressed, so that a diagnosis focusing on the superficial blood vessel or a diagnosis focusing on the middle deep vascular becomes possible.
  • an observation mode corresponding to the site is set.
  • the broadband light BB and the narrow band light NB emitted from the light source device 13 are simultaneously irradiated into the subject via the light guide 43.
  • Reflected light from the subject is imaged by a color CCD 44.
  • a base image is generated from the blue signal B, the green signal G, and the red signal R obtained by this imaging.
  • the generated base image, the blue signal B, the green signal G, and the red signal R are temporarily stored in the frame memory 56.
  • the B / G image generation unit 61 generates a B / G image including the luminance ratio B / G between the blue signal B and the green signal G.
  • an observation mode table corresponding to the set observation mode is used.
  • a blood vessel enhancement / suppression image in which the superficial blood vessel (or middle deep blood vessel) is emphasized / suppressed is generated from the superficial blood vessel extraction image (or middle deep blood vessel extraction image) and the base image.
  • the generated blood vessel enhancement / suppression image is converted into a signal that can be displayed on a monitor by the display control circuit 58, and then the image is displayed on the monitor 14 as shown in FIG. 12 or FIG.
  • the broadband light BB is emitted from the broadband light source 30 in the light source device 13.
  • a fluorescent material is installed at the tip portion 16a of the electronic endoscope 11, and the fluorescent light
  • fluorescence By exciting the body with the excitation light of the excitation light source installed in the light source device 13, fluorescence may be emitted.
  • light in which the fluorescence and the excitation light not absorbed by the fluorescence are combined is irradiated as a broad band light BB into the object.
  • the second embodiment of the present invention is different from the first embodiment in which two types of illumination light for illuminating a subject are simultaneously irradiated, and the two types of illumination light are sequentially irradiated separately.
  • blue narrow band light GN having a central wavelength of 415 nm and green narrow band light BN having a central wavelength of 540 nm are sequentially irradiated as two types of illumination light. Therefore, in the electronic endoscope system 100 according to the second embodiment, as shown in FIG. 15, the rotary filter 101 and the rotary filter 101 are arranged at a constant speed for sequential illumination of the blue narrowband light BN and the green narrowband light GN.
  • the motor 102 to rotate is used.
  • a monochrome CCD 101 provided with no color filter is used for imaging inside the subject.
  • the rotary filter 101 is, as shown in FIG. 16, a blue filter 101a for transmitting blue narrow band light BN (wavelength range 380 to 430 nm) having a central wavelength of 415 nm in the broadband light BB from the broadband light source 30; A green filter 101b for transmitting green narrow band light GN (wavelength range 520 to 560 nm) having a center wavelength of 540 nm is provided along the circumferential direction. Therefore, the blue narrowband light BN and the green narrowband light GN are separately and sequentially emitted toward the light guide 43 by the rotation of the rotary filter 101.
  • the method of generating the base image and the method of generating the B / G image are different from those of the first embodiment of the simultaneous irradiation method.
  • the other features of the second embodiment are similar to those of the first embodiment.
  • the blue narrowband signal obtained when the blue narrowband light BN is irradiated and imaged is assigned to the B channel and G channel for monitor display, and the green narrowband light GN is irradiated and imaged.
  • a base image is generated by assigning the green narrowband signal obtained when the above to the R channel for monitor display.
  • a B / G image is generated from the luminance ratio between the blue narrow band signal and the green narrow band signal.
  • the B / G ratio is used to separate the superficial blood vessel and the mid-deep blood vessel, but instead, the G / B ratio, the BG difference, the GB difference, and the B / G ratio are used instead.
  • Two or more color signals having different color information such as (B + G) ratio, G / (B + G) ratio, B / R ratio, R / B ratio, BR difference, RB difference, B / Y ratio, etc.
  • Each blood vessel can be separated also by the operation value obtained by the used operation.
  • the relationship between the calculated value and the blood vessel depth is stored in a plurality of tables corresponding to the first to third observation modes as in the above embodiment, and a calculated value indicating the boundary between the mucous membrane and the superficial blood vessel.
  • the boundary value of and the boundary value of the calculated value indicating the boundary between the mucous membrane and the deep and deep blood vessel are different for each table.
  • the table used in the first observation mode has the BG difference as shown in FIG. 17A.
  • the relationship between the and the blood vessel depth is stored.
  • Ls indicates a BG difference indicating the boundary between the mucous membrane and the superficial blood vessel
  • Ld indicates a BG difference indicating the boundary between the mucous membrane and the middle deep blood vessel.
  • the table used in the second observation mode stores the relationship between the BG difference and the blood vessel depth as shown in FIG. 17B.
  • the BG difference Ls 'at the boundary between the mucous membrane and the superficial blood vessel is set larger than Ls
  • the BG difference Ld' at the boundary between the mucous membrane and the middle deep blood vessel is set larger than Ld.
  • the table used in the second observation mode stores the relationship between the BG difference and the blood vessel depth as shown in FIG. 17C.
  • the BG difference Ls ′ ′ at the boundary between the mucous membrane and the superficial blood vessel is smaller than Ls
  • the BG difference Ld ′ ′ at the boundary between the mucous membrane and the middle deep blood vessel is smaller than Ld It is done.
  • the G / B ratio is a value obtained by dividing the green signal by the blue signal
  • the GB difference is a value obtained by subtracting the blue signal from the green signal
  • the B / (B + G) ratio is a blue signal and a blue signal.
  • the G / (B + G) ratio is a value obtained by dividing the green signal by the added value of the blue signal and the green signal
  • the B / R ratio is obtained by dividing the blue signal by the red signal.
  • the R / B ratio is the red signal divided by the blue signal
  • the BR difference is the blue signal minus the red signal
  • the RB difference is the red signal to the blue signal.
  • the B / Y ratio is a value obtained by dividing the green signal by the yellow signal (the yellow signal is a signal having wavelength information of 500 to 700 nm).

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Abstract

広帯域光ＢＢと狭帯域光ＮＢが被検体に同時照射される。この被検体をカラーのＣＣＤ３３で撮像することにより青色信号Ｂ、緑色信号Ｇ、赤色信号Ｒを得る。これら３色の信号Ｂ，Ｇ，Ｒからベース画像を生成する。青色信号Ｂ及び緑色信号Ｇ間の信号比であるＢ／Ｇ比から構成されるＢ／Ｇ画像を生成する。B／G画像において、B／G比が粘膜と表層血管の境界値Lｓ以下である画素を抽出することにより、表層血管抽出画像を得る。B／G比が粘膜と中深層血管の境界値Lｄ以上である画素を抽出することにより、中深層血管抽出画像を得る。これら境界値Ｌｓ、Ｌｄは、観察モード毎に異なっている。

Description

内視鏡システム、内視鏡システムのプロセッサ装置、及び画像処理方法
　本発明は、被検体内における表層血管、中深層血管などの血管を抽出することができる内視鏡システム、内視鏡システムのプロセッサ装置、及び画像処理方法に関する。
　近年の医療においては、内視鏡装置を用いた診断等が広く行われている。内視鏡装置による被検体内の観察としては、照明光として広帯域光の白色光を用いる通常光観察の他、波長を狭帯域化した狭帯域光を用いて、被検体内の血管を強調表示させる血管強調観察も行われるようになってきている。
　この血管強調観察においては、血管の形状パターンから、ガンか否かを鑑別することが行われている。血管の種類としては、主に、生体組織表層に分布する表層血管とその下方に位置する中深層血管とがあり、診断の目的に応じて、いずれかの血管に着目して診断が行われることがある。この場合、着目しない血管が内視鏡画像上に混じっていると、診断の妨げになるおそれがあるため、画像上から表層血管、中深層血管のいずれかを判別し、着目するほうの血管のみを抽出した画像をモニタに表示することが求められていた。
　この血管の深さ判別方法に関しては、特許文献１に、特定波長域（４１５nm、５４０nm）の狭帯域光に基づいて生成される狭帯域画像の色相が５～３５の場合には表層血管と判別し、色相Ｈが１７０～２００の場合に中深層血管と判別する方法が示されている。
特開２０１１－１３５９８３号公報
　内視鏡による体腔内の観察時においては、部位によって、例えば食道と胃とでは、それぞれ同じ光量の光を照明しても、被検体からの戻り光の光量が異なることがある。即ち、部位によって、血管の見え方や色調が異なることがある。このように血管の色調が変わる場合には、上記特許文献１のように、色相に基づく血管判別方法では、表層血管と中深層血管とを確実に区別することは難しくなる。
　本発明は、上記背景に鑑みてなされたもので、観察する部位が変わったとしても、深さが異なる複数種類の血管を確実に抽出することができる内視鏡システム、内視鏡システムのプロセッサ装置、及び画像処理方法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、本発明の内視鏡システムは、青色成分と緑色成分を含む照明光を、被検体に照射する照明手段と、被写体からの戻り光を撮像素子で受光して撮像することによって、互いに異なる色情報を持つ２以上の色信号を取得する画像信号取得手段と、２以上の色信号を用いて画素毎に所定の演算をすることで得られる演算値から構成される多色画像を生成する多色画像生成手段と、多色画像に対して、複数の観察モード毎に異なる血管抽出処理を行うことによって、多色画像から特定深さにある第１層血管が抽出された第１層血管抽出画像、または多色画像から第１層血管よりも深い位置にある第２層血管が抽出された第２層血管抽出画像の少なくともいずれか一方を生成する血管抽出画像生成手段とを備えることを特徴とする。　
　血管抽出画像生成手段は、複数の観察モード毎に設けられ、被検体の粘膜、第１層血管、及び第２層血管と演算値との相関関係を記憶した複数の演算値テーブルと、設定された観察モードに対応する演算値テーブルを用いた血管抽出処理を行うことによって、第１層血管抽出画像、または第２層血管抽出画像の少なくともいずれか一方を生成する血管抽出画像生成部とを備えることが好ましい。
　各演算値テーブルには、粘膜と第１層血管との境界を示す演算値が第１境界値として記憶され、粘膜と第２層血管との境界を示す演算値が第２境界値として記憶され、第１及び第２境界値は、各演算値テーブル毎に異なっていることが好ましい。複数の観察モードは、被検体の所定の部位における血管の視認性を向上させるためのモードであり、各観察モードは部位毎に設定されていることが好ましい。
　第１層血管抽出画像を用いて、第１層血管が強調または抑制された第１層血管強調・抑制画像を生成し、または第２層血管抽出画像を用いて、第２層血管が強調または抑制された第２層血管強調・抑制画像を生成する血管強調・抑制画像生成手段を備えることが好ましい。第１層血管強調・抑制画像または第２層血管強調・抑制画像の少なくともいずれか一方を表示する表示手段を備えることが好ましい。
　照明手段は、照明光として、青色狭帯域光と、この青色狭帯域光により波長変換部材で波長変換される蛍光を、被検体に向けて同時照射し、画像信号取得手段は、青色狭帯域光及び蛍光が同時照射された被検体を、カラーの撮像素子で撮像することが好ましい。また、別の実現手段として、照明手段は、照明光として、青色狭帯域光と緑色狭帯域光を、被検体に向けて順次照射し、画像信号取得手段は、青色狭帯域光と緑色狭帯域光が順次照射される毎に、被検体をモノクロの撮像素子で順次撮像することが好ましい。色信号は、青色成分の情報が含まれる青色信号と緑色成分の情報が含まれる緑色信号を有し、多色画像は、画素毎に青色信号を緑色信号で除することで得られるＢ／Ｇ比から構成されるＢ／Ｇ画像であることが好ましい。
　本発明は、青色成分と緑色成分を含む照明光を被検体に照射し、被写体からの戻り光を撮像素子で受光して撮像することにより、互いに異なる色情報を持つ２つ以上の色信号を取得する電子内視鏡を有する内視鏡システムのプロセッサ装置において、２以上の色信号を用いて画素毎に所定の演算をすることで得られる演算値から構成される多色画像を生成する多色画像生成手段と、多色画像に対して、複数の観察モード毎に異なる血管抽出処理を行うことによって、多色画像から特定深さにある第１層血管が抽出された第１層血管抽出画像、または多色画像から第１層血管よりも深い位置にある第２層血管が抽出された第２層血管抽出画像の少なくともいずれか一方を生成する血管抽出画像生成手段とを備えることを特徴とする。
　本発明は、青色成分と緑色成分を含む照明光を被検体に照射し、被写体からの戻り光を撮像素子で受光して撮像することにより、互いに異なる色情報を持つ２つ以上の色信号を取得する電子内視鏡を有する内視鏡システム内で行われる画像処理方法において、２以上の色信号を用いて画素毎に所定の演算をすることで得られる演算値から構成される多色画像を生成し、多色画像に対して、複数の観察モード毎に異なる血管抽出処理を行うことによって、多色画像から特定深さにある第１層血管が抽出された第１層血管抽出画像、または多色画像から第１層血管よりも深い位置にある第２層血管が抽出された第２層血管抽出画像の少なくともいずれか一方を生成することを特徴とする。
　本発明によれば、複数の観察モード毎に異なる血管抽出処理を行っていることから、観察する部位が変わったとしても、その部位に対応する観察モードに切り替えることで、深さが異なる複数種類の血管を確実に抽出することができる。
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電気的構成を示すブロック図である。 広帯域光及び狭帯域光の発光スペクトルを示すグラフである。 青色レーザ光とこの青色レーザー光を蛍光体に当てることによって励起発光する励起発光光の発光スペクトルを示すグラフである。 Ｒ色、Ｇ色、Ｂ色のカラーフィルターの分光透過率を示すグラフである。 第１観察モード用テーブルに記憶されている血管深さとB／G比との関係を示すグラフである。 B成分とG成分の割合が略同じ戻り光を受光したときの粘膜、表層血管、中深層血管のＢ／Ｇ比を説明するための図である。 第２観察モード用テーブルに記憶されている血管深さとB／G比との関係を示すグラフである。 B成分がG成分よりも大きい戻り光を受光したときの粘膜、表層血管、中深層血管のＢ／Ｇ比を説明するための図である。 第３観察モード用テーブルに記憶されている血管深さとB／G比との関係を示すグラフである。 G成分がB成分よりも大きい戻り光を受光したときの粘膜、表層血管、中深層血管のＢ／Ｇ比を説明するための図である。 表層血管が強調され、中深層血管が抑制された画像を示す画像図である。 表層血管が抑制され、中深層血管が強調された画像を示す画像図である。 本発明の作用を示すフローチャートである。 第２実施形態の内視鏡システムの電気的構成を示すブロック図である。 回転フィルタの概略図である。 第１観察モード用のテーブルに記憶されている血管深さとＢ－Ｇ差との関係を示すグラフである。 第２観察モード用のテーブルに記憶されている血管深さとＢ－Ｇ差との関係を示すグラフである。 第３観察モード用のテーブルに記憶されている血管深さとＢ－Ｇ差との関係を示すグラフである。
　図１に示すように、第１実施形態の電子内視鏡システム１０は、被検体内を撮像する電子内視鏡１１と、撮像により得られた信号に基づいて内視鏡画像を生成するプロセッサ装置１２と、被検体を照明する光を発生する光源装置１３（照明手段の一態様）と、内視鏡画像を表示するモニタ１４とを備えている。電子内視鏡１１は、体腔内に挿入される可撓性の挿入部１６と、挿入部１６の基端部分に設けられた操作部１７と、操作部１７とプロセッサ装置１２及び光源装置１３との間を連結するユニバーサルコード１８とを備えている。
　この電子内視鏡システム１０は、被検体の表層血管を強調・抑制した表層血管強調・抑制画像と中深層血管を強調・抑制した中深層血管強調・抑制画像を生成する機能を備えている。いずれの血管強調・抑制画像を生成するかは、表層・中深層選択SW２８（図２参照）の操作によって決められる。また、内視鏡観察においては、胃、大腸、食道など各部位によって血管の見え方が異なるため、これを補正する機能も備えている。血管の見え方は、被検体から戻ってくる戻り光（反射光等）の青色成分（Ｂ成分）と緑色成分（Ｇ成分）の割合Ｐによって変化する。ここで、Ｂ成分とＧ成分が略同じであると想定される部位の観察モードを第１観察モードとし、Ｂ成分がＧ成分よりも大きいと想定される部位の観察モードを第２観察モードとし、Ｇ成分がＢ成分よりも大きいと想定される部位の観察モードを第３観察モードとする。これら第１～第３観察モードは、観察する対象の部位により、操作者が観察モード選択ＳＷ２９（図２参照）を操作することで切り替えることができる。
　挿入部１６の先端には、複数の湾曲駒を連結した湾曲部１９が形成されている。湾曲部１９は、操作部のアングルノブ２１を操作することにより、上下左右方向に湾曲動作する。湾曲部１９の先端には、体腔内撮影用の光学系等を内蔵した先端部１６ａが設けられている。先端部１６ａは、湾曲部１９の湾曲動作によって体腔内の所望の方向に向けられる。
　ユニバーサルコード１８には、プロセッサ装置１２および光源装置１３側にコネクタ２４が取り付けられている。コネクタ２４は、通信用コネクタと光源用コネクタからなる複合タイプのコネクタであり、電子内視鏡１１は、このコネクタ２４を介して、プロセッサ装置１２および光源装置１３に着脱自在に接続される。
　図２に示すように、光源装置１３は、広帯域光源３０と、狭帯域光源３３と、カプラー３６とを備えている。広帯域光源３０は、図３に示すように、波長が青色領域から赤色領域（約４００～７００ｎｍ）にわたる広帯域光ＢＢを発生する。広帯域光源３０は、電子内視鏡１１の使用中、常時点灯している。広帯域光源３０から発せられた広帯域光ＢＢは、広帯域用光ファイバ４０に入射する。なお、広帯域光ＢＢとしては、キセノンランプなどの白色光ほか、中心波長４４５ｎｍのレーザ光とこのレーザ光により蛍光体から励起発光される４６０ｎｍ～７００ｎｍの励起発光光とを合波した白色光（発光スペクトルは図４参照）を用いてもよい。
　狭帯域光源３３はＬＥＤ（light Emitting Diode）やＬＤ（Laser Diode）などであり、図３に示すように、波長が４００±１０ｎｍ（中心波長４０５ｎｍ）に制限された狭帯域光ＮＢを発生する。狭帯域光源３３から発せられた狭帯域光ＮＢは、この狭帯域用光ファイバ３３ａに入射する。なお、狭帯域光ＮＢの波長は４００±１０ｎｍ（中心波長４０５ｎｍ）に限らず、例えば４４０±１０ｎｍ（中心波長４４５ｎｍ）の狭帯域光であってもよい。
　カプラー３６は、電子内視鏡１１内のライトガイド４３と、広帯域用光ファイバ４０及び狭帯域用光ファイバ３３ａとを連結する。これにより、広帯域光ＢＢ及び狭帯域光ＮＢの両方が、ライトガイド４３に同時に入射する。
　電子内視鏡１１は、ライトガイド４３、ＣＣＤ４４、アナログ処理回路４５（ＡＦＥ：Analog Front End）、撮像制御部４６を備えている。ライトガイド４３は大口径光ファイバ、バンドルファイバなどであり、入射端が光源装置内のカプラー３６に挿入されており、出射端が先端部１６ａに設けられた照射レンズ４８に向けられている。ライトガイド４３内で導光された広帯域光ＢＢ及び狭帯域光ＮＢは、照射レンズ４８及び先端部１６ａの端面に取り付けられた照明窓４９を通して、被検体内に照射される。被検体内で反射した広帯域光ＢＢ及び狭帯域光ＮＢは、先端部１６ａの端面に取り付けられた観察窓５０を通して、集光レンズ５１に入射する。
　ＣＣＤ４４は、集光レンズ５１からの光を撮像面４４ａで受光し、受光した光を光電変換して信号電荷を蓄積し、蓄積した信号電荷を撮像信号として読み出す。読み出された撮像信号は、ＡＦＥ４５に送られる。また、ＣＣＤ４４はカラーＣＣＤであり、撮像面４４ａには、Ｂ色、Ｇ色、Ｒ色のいずれかのカラーフィルターが設けられたＢ画素、Ｇ画素、Ｒ画素の３色の画素が配列されている。なお、画像信号取得手段の一態様は、集光レンズ５１、撮像面４４ａを有するＣＣＤ４４およびＡＦＥ４５からなる。
　Ｂ色、Ｇ色、Ｒ色のカラーフィルターは、図５に示すような透過分布５２，５３，５４を有している。波長領域が約４００～７００ｎｍである広帯域光ＢＢのみがＣＣＤ４４に入射した場合には、Ｂ色、Ｇ色、Ｒ色のカラーフィルターは、広帯域光ＢＢのうちそれぞれの透過分布５２，５３，５４に応じた波長の光を透過する。ここで、Ｒ画素で光電変換された信号を赤色信号Ｒ、Ｇ画素で光電変換された信号を緑色信号Ｇ、Ｂ画素で光電変換された信号を青色信号Ｂとする。
　ＡＦＥ４５は、相関二重サンプリング回路（ＣＤＳ）、自動ゲイン制御回路（ＡＧＣ）、及びアナログ／デジタル変換器（Ａ／Ｄ）（いずれも図示省略）から構成されている。ＣＤＳは、ＣＣＤ４４からの撮像信号に対して相関二重サンプリング処理を施し、ＣＣＤ４４の駆動により生じたノイズを除去する。ＡＧＣは、ＣＤＳによりノイズが除去された撮像信号を増幅する。Ａ／Ｄは、ＡＧＣで増幅された撮像信号を、所定のビット数のデジタルな撮像信号に変換してプロセッサ装置１２に入力する。
　撮像制御部４６は、プロセッサ装置１２内のコントローラー５９に接続されており、コントローラー５９から指示がなされたときにＣＣＤ４４に対して駆動信号を送る。ＣＣＤ４４は、撮像制御部４６からの駆動信号に基づいて、所定のフレームレートで撮像信号をＡＦＥ４５に出力する。
　図２に示すように、プロセッサ装置１２は、ベース画像生成部５５と、フレームメモリ５６と、画像処理部５７と、表示制御回路５８を備えており、コントローラー５９が各部を制御している。ベース画像生成部５５は、電子内視鏡のＡＦＥ４５から出力される青色信号Ｂ、緑色信号Ｇ、赤色信号Ｒに各種信号処理を施すことによって、ベース画像を作成する。作成されたベース画像はフレームメモリ５６に一時的に記憶される。また、ＡＦＥ４５から出力される青色信号Ｂ、緑色信号Ｇ、赤色信号Ｒも、フレームメモリ５６に記憶される。なお、ベース画像は、狭帯域光ＮＢを使用せず、広帯域光ＢＢのみを使用して得られる通常観察画像や、酸素飽和度などの血管機能情報を疑似カラー化した疑似カラー画像などであってもよい。
　画像処理部５７は、Ｂ／Ｇ画像生成部６１（多色画像生成手段の一態様）と、血管抽出画像生成部６３と、血管強調・抑制画像生成部６５（血管強調・抑制画像生成手段の一態様）とを備えている。Ｂ／Ｇ画像生成部６１は、青色信号Ｂ及び緑色信号Ｇ間の輝度比Ｂ／Ｇ（Ｂ／Ｇ比）から構成されるＢ／Ｇ画像を生成する。ここで、Ｂ／Ｇ比は、青色信号Ｂ及び緑色信号Ｇ間で、同じ位置にある画素の輝度比を示している。
　血管抽出画像生成部６３は、Ｂ／Ｇ画像に基づいて、表層血管を抽出した表層血管抽出画像又は中深層血管を抽出した中深層血管抽出画像を生成する。これら血管抽出画像の生成方法は、第１～第３観察モードのいずれに設定されているかによって、異なっている。第１観察モードに設定されている場合には、第１観察モード用テーブル６３aを用いて、表層血管抽出画像または中深層血管抽出画像を生成する。第１観察モード用テーブル６３aには、図６に示すような、輝度比Ｂ／Ｇと血管深さとの相関関係が記憶されている。この相関関係は、血管深さが大きくなるほど輝度比Ｂ／Ｇ（Ｂ／Ｇ比）も大きくなる比例関係となっている。なお、血管抽出画像生成手段の一態様は、血管抽出画像生成部６３と第１～３観察モード用テーブル６３a～６３ｃからなる。
　第１観察モードにおいては、被検体からの戻り光のうち青色波長成分（Ｂ成分）と緑色波長成分（Ｇ成分）とが略同じである。そのため、図７に示すように、血管が無い粘膜に照明光が照射された場合、その戻り光のＢ成分、Ｇ成分の比率は略同じである。これは、粘膜では大きな光の吸収がないためである。このときの平均的なＢ／Ｇ比をＰとすると、粘膜が示すＢ／Ｇ比は、Ｌｓ～Ｐ～Ｌｄの一定範囲に収まっている。ここで、Ｌｓは、第１観察モードにおける粘膜のＢ／Ｇ比の下限値であり、Ｌｄは第１観察モードにおける粘膜のＢ／Ｇ比の上限値である。
　また、照明光が表層血管に照射された場合には、照明光のＢ成分が表層血管で大きく吸収される一方で、Ｇ成分はほとんど吸収されない。そのため、Ｂ／Ｇ比は、ほとんどがＬｓ以下となる。したがって、Ｂ／Ｇ比がＬｓ以下の画素には、表層血管が写し出されていることが分かる（即ちＬｓは粘膜と表層血管の境界値）。一方、照明光が中深層血管に照射された場合には、照明光のＧ成分が中深層血管で大きく吸収される一方で、Ｂ成分はほとんど吸収されない。そのため、Ｂ／Ｇ比は、ほとんどがＬｄ以上となる。したがって、Ｂ／Ｇ比がＬｄ以上の画素に、中深層血管が写し出されていることが分かる（即ちＬｄは粘膜と中深層血管の境界値）。
　したがって、第１観察モードにおいて、表層血管抽出画像を生成する場合には、Ｂ／Ｇ画像において、Ｂ／Ｇ比がＬｓ以下の画素の画素値のみを抽出し、それ以外の画素の画素値を０とする二値化処理を行う。一方、中深層血管抽出画像を生成する場合には、Ｂ／Ｇ画像において、Ｂ／Ｇ比がＬｄ以上の画素の画素値のみを抽出し、それ以外の画素の画素値を０とする二値化処理を行う。
　また、第２観察モードに設定されている場合には、第２観察モード用テーブル６３ｂを用いて、表層血管抽出画像または中深層血管抽出画像を生成する。第２観察モード用テーブル６３ｂは、上記第１観察モード用テーブル６３aと同様、図８に示すように、血管深さが大きくなるほど輝度比Ｂ／Ｇ（Ｂ／Ｇ比）も大きくなる比例関係となっている。第２観察モードにおいては、図９に示すように、被検体からの戻り光のうち青色波長成分（Ｂ成分）は緑色波長成分（Ｇ成分）よりも大きいため、Ｂ／Ｇ比は全体的に高くなる。これに伴って、粘膜と表層血管の境界値Ｌｓ´は、第１観察モード時の境界値Ｌｓよりも大きくなり、粘膜と中深層血管の境界値Ｌｄ´は、第１観察モード時の境界値Ｌｄよりも高くなる。
　したがって、第２観察モードにおいて、表層血管抽出画像を生成する場合には、Ｂ／Ｇ画像において、Ｂ／Ｇ比がＬｓ´以下の画素の画素値のみを抽出し、それ以外の画素の画素値を０とする二値化処理を行う。一方、中深層血管抽出画像を生成する場合には、Ｂ／Ｇ画像において、Ｂ／Ｇ比がＬｄ´以上の画素の画素値のみを抽出し、それ以外の画素の画素値を０とする二値化処理を行う。
　また、第３観察モードに設定されている場合には、第３観察モード用テーブル６３ｃを用いて、表層血管抽出画像または中深層血管抽出画像を生成する。第３観察モード用テーブル６３ｃは、上記第１観察モード用テーブル６３aと同様、図１０に示すように、血管深さが大きくなるほど輝度比Ｂ／Ｇ（Ｂ／Ｇ比）も大きくなる比例関係となっている。第３観察モードにおいては、図１１に示すように、被検体からの戻り光のうち緑色波長成分（Ｇ成分）は青色波長成分（Ｂ成分）よりも大きいため、Ｂ／Ｇ比は全体的に低くなる。これに伴って、粘膜と表層血管の境界値Ｌｓ´´は、第１観察モード時の境界値Ｌｓよりも小さくなり、粘膜と中深層血管の境界値Ｌｄ´´は、第１観察モード時の境界値Ｌｄよりも小さくなる。
　したがって、第３観察モードにおいて、表層血管抽出画像を生成する場合には、Ｂ／Ｇ画像において、Ｂ／Ｇ比がＬｓ´´以下の画素の画素値のみを抽出し、それ以外の画素の画素値を０とする二値化処理を行う。一方、中深層血管抽出画像を生成する場合には、Ｂ／Ｇ画像において、Ｂ／Ｇ比がＬｄ´´以上の画素の画素値のみを抽出し、それ以外の画素の画素値を０とする二値化処理を行う。
　なお、これまでの診断等から、食道、大腸、胃の各部位における平均的なＢ／Ｇ比の関係は、食道のＢ／Ｇ比＞大腸のＢ／Ｇ比＞胃のＢ／Ｇ比であることが分かっている。したがって、診断の目的その他観察条件にもよるが、大腸を観察する場合には第１観察モードに設定し、食道を観察する場合には第２観察モードに設定し、胃を観察する場合には第３観察モードに設定することが好ましい。
　血管強調・抑制画像生成部６５は、表層血管抽出画像とベース画像とを合成することによって、表層血管が強調（または抑制）された表層血管強調・抑制画像を生成し、また、中深層血管抽出画像とベース画像とを合成することによって、中深層血管が強調（または抑制）された中深層血管強調・抑制画像を生成する。ここで、血管を強調する場合には、表層血管抽出画像（又は中深層血管抽出画像）における各画素の画素値を数倍増加させたものを、ベース画像の各画素の画素値に足し合わせる。また、血管を抑制する場合には、表層血管抽出画像（又は中深層血管抽出画像）における各画素の画素値を数倍増加させたものを、ベース画像の各画素の画素値から減算する。
　表示制御回路５８は、血管強調・抑制画像をモニタ１４（表示手段の一態様）に表示する。例えば、図１２に示すように、Ｂ／Ｇ画像から抽出した表層血管７１を血管強調・抑制画像上で強調している場合には、表層血管７１は中深層血管７２よりも目立つため、表層血管７１のみに着目した診断が可能となる。反対に、図１３に示すように、Ｂ／Ｇ画像から抽出した中深層血管７２を血管強調・抑制画像上で強調している場合には、中深層血管７２は表層血管７１よりも目立つため、中深層血管７２のみに着目した診断が可能となる。
　以上のように、Ｂ／Ｇ画像から着目する血管の画像のみを抽出し、その抽出した血管画像を用いて血管強調・抑制画像を生成することによって、血管以外の部分、例えば観察部位の凹凸などの情報を消すことなく、着目する血管部分のみを確実に強調・抑制処理することができる。これにより、血管に加え観察部位の凹凸など診断に役立つ情報を数多くユーザーに提供することができるため、診断能を向上させることができる。また、血管を表層と中深層に分けて別々に抽出し、それぞれを個別に強調・抑制していることから、表層血管に着目した診断や中深層血管に着目した診断が可能となる。
　次に、本発明の作用について、図１４に示すフローチャートを用いて説明する。まず、第１～第３観察モードの中から、部位に応じた観察モードを設定する。光源装置１３から発せられる広帯域光ＢＢ及び狭帯域光ＮＢは、ライトガイド４３を介して、被検体内に同時に照射される。被検体からの反射光は、カラーのＣＣＤ４４により撮像される。この撮像により得られる青色信号Ｂ、緑色信号Ｇ、赤色信号Ｒから、ベース画像を生成する。生成されたベース画像と青色信号Ｂ、緑色信号Ｇ、赤色信号Ｒは、フレームメモリ５６に一時的に記憶される。
　次に、Ｂ／Ｇ画像生成部６１において、青色信号Ｂ及び緑色信号Ｇ間の輝度比Ｂ／ＧからなるＢ／Ｇ画像を生成する。このＢ／Ｇ画像から表層血管を抽出した表層血管抽出画像が生成され、また、Ｂ／Ｇ画像から中深層血管を抽出した中深層血管抽出画像が生成される。これら血管抽出には、設定した観察モードに対応する観察モード用テーブルが用いられる。血管抽出画像が生成されたら、表層血管抽出画像（または中深層血管抽出画像）とベース画像とから、表層血管（または中深層血管）が強調・抑制された血管強調・抑制画像が生成される。生成された血管強調・抑制画像は、表示制御回路５８でモニタ表示可能な信号に変換された後、図１２または図１３に示すように、モニタ１４に画像表示される。
　なお、上記第１実施形態においては、光源装置１３内の広帯域光源３０から広帯域光ＢＢを発光したが、これに代えて、電子内視鏡１１の先端部１６ａに蛍光体を設置し、その蛍光体を、光源装置１３に設置した励起光光源の励起光で励起することによって、蛍光を発光させてもよい。この場合、蛍光と蛍光に吸収されなかった励起光とが合波した光が、広帯域光ＢＢとして被検体内に照射される。
　本発明の第２実施形態は、被検体を照明する２種類の照明光を同時照射した第１実施形態と異なり、２種類の照明光を別々に順次照射する。ここでは、２種類の照明光として、中心波長４１５nmの青色狭帯域光GNと、中心波長５４０nmの緑色狭帯域光BNを順次照射する。したがって、第２実施形態の電子内視鏡システム１００においては、図１５に示すように、青色狭帯域光BNと緑色狭帯域光GNの順次照射のために、回転フィルタ１０１とこれを一定速度で回転させるモータ１０２を使用する。また、被検体内の撮像には、カラーのCCD４４に代えて、カラーフィルターが設けられていないモノクロのCCD１０１が用いられる。
　回転フィルタ１０１は、図１６に示すように、広帯域光源３０からの広帯域光BBのうち中心波長４１５nmの青色狭帯域光BN（波長域３８０～４３０nm）を透過させる青色フィルタ１０１ａと、広帯域光のうち中心波長５４０ｎｍの緑色狭帯域光GN（波長域５２０～５６０ｎｍ）を透過させる緑色フィルタ１０１ｂとが、周方向に沿って設けられている。したがって、回転フィルタ１０１が回転することで、青色狭帯域光BNと緑色狭帯域光GNが、ライトガイド４３に向けて別々に順次照射される。
　このように青色狭帯域光BNと緑色狭帯域光GNを順次照射することによって、ベース画像の生成方法とＢ／Ｇ画像の生成方法が、同時照射方式の第１実施形態と異なる。その他については第２実施形態は第１実施形態と同様である。ベース画像を生成する際には、青色狭帯域光BNを照射及び撮像したときに得られる青色狭帯域信号を、モニタ表示用のBチャンネル及びGチャンネルに割り当て、緑色狭帯域光GNを照射及び撮像したときに得られる緑色狭帯域信号を、モニタ表示用のRチャンネルに割り当てることによって、ベース画像を生成する。また、Ｂ／Ｇ画像を生成する際には、青色狭帯域信号及び緑色狭帯域信号間の輝度比からB／G画像を生成する。
　なお、上記実施形態においては、Ｂ／Ｇ比を使って表層血管と中深層血管の分離を行ったが、これに代えて、Ｇ／Ｂ比、Ｂ－Ｇ差、Ｇ－Ｂ差、Ｂ／（Ｂ＋Ｇ）比、Ｇ／（Ｂ＋Ｇ）比、Ｂ／Ｒ比、Ｒ／Ｂ比、Ｂ－Ｒ差、Ｒ－Ｂ差、Ｂ／Ｙ比など、互いに異なる色情報を持つ２以上の色信号を用いた演算により得られる演算値によっても、それぞれの血管を分離することができる。
　この演算値と血管深さとの関係は、上記実施形態と同様に、第１～第３観察モードに対応した複数のテーブルに記憶されており、また、粘膜と表層血管との境界を示す演算値の境界値及び粘膜と中深層血管の境界を示す演算値の境界値は、テーブル毎に異なっている。例えば、Ｂ－Ｇ差（青色信号の画素値から緑色信号の画素値を引いた値）の場合であれば、第１観察モード時に使用するテーブルには、図１７Ａに示すようなＢ－Ｇ差と血管深さとの関係が記憶されている。ここで、Ｌｓは粘膜と表層血管の境界を示すＢ－Ｇ差を示しており、Ｌｄは粘膜と中深層血管の境界を示すＢ－Ｇ差を示している。
　一方、第２観察モード時に使用するテーブルには、図１７Ｂに示すようなＢ－Ｇ差と血管深さとの関係が記憶されている。このテーブルにおいては、粘膜と表層血管の境界部分のＢ－Ｇ差Ｌｓ´はＬｓよりも大きく、また、粘膜と中深層血管の境界部分のＢ－Ｇ差Ｌｄ´はＬｄよりも大きく設定されている。また、第２観察モード時に使用するテーブルには、図１７Ｃに示すようなＢ－Ｇ差と血管深さとの関係が記憶されている。このテーブルにおいては、粘膜と表層血管の境界部分のＢ－Ｇ差Ｌｓ´´はＬｓよりも小さく、また、粘膜と中深層血管の境界部分のＢ－Ｇ差Ｌｄ´´はＬｄよりも小さく設定されている。
　なお、Ｇ／Ｂ比は緑色信号を青色信号で除した値であり、Ｇ－Ｂ差は緑色信号から青色信号を引いた値であり、Ｂ／（Ｂ＋Ｇ）比は青色信号を、青色信号と緑色信号の加算値で除した値であり、Ｇ／（Ｂ＋Ｇ）比は緑色信号を、青色信号と緑色信号の加算値で除した値であり、Ｂ／Ｒ比は青色信号を赤色信号で除した値であり、Ｒ／Ｂ比は赤色信号を青色信号で除した値であり、Ｂ－Ｒ差は青色信号から赤色信号を引いた値であり、Ｒ－Ｂ差は赤色信号から青色信号を引いた値であり、Ｂ／Ｙ比は緑色信号を黄色信号で除した値である（黄色信号は５００～７００nmの波長情報を持つ信号）。
１０，１００　電子内視鏡システム
１４　モニタ
３０　広帯域光源
３３　狭帯域光源
５７　画像処理部
６１　Ｂ／Ｇ画像生成部
６３　血管抽出画像生成部
６３ａ　第１観察モード用テーブル
６３ｂ　第２観察モード用テーブル
６３ｃ　第３観察モード用テーブル
６５　血管強調・抑制画像生成部
７１　表層血管
７２　中深層血管

Claims (11)

  1. 　青色成分と緑色成分を含む照明光を、被検体に照射する照明手段と、
    　前記被写体からの戻り光を撮像素子で受光して撮像することによって、互いに異なる色情報を持つ２以上の色信号を取得する画像信号取得手段と、
    　前記２以上の色信号を用いて画素毎に所定の演算をすることで得られる演算値から構成される多色画像を生成する多色画像生成手段と、
    　前記多色画像に対して、複数の観察モード毎に異なる血管抽出処理を行うことによって、特定深さにある第１層血管が前記多色画像から抽出された第１層血管抽出画像、または前記第１層血管よりも深い位置にある第２層血管が前記多色画像から抽出された第２層血管抽出画像の少なくともいずれか一方を生成する血管抽出画像生成手段と、
    　を備えることを特徴とする内視鏡システム。
  2. 　前記血管抽出画像生成手段は、
    　前記被検体の粘膜、前記第１層血管、及び前記第２層血管と前記演算値との相関関係を記憶した複数の演算値テーブルと、
    　設定された観察モードに対応する演算値テーブルを用いた血管抽出処理を行うことによって、前記第１層血管抽出画像、または前記第２層血管抽出画像の少なくともいずれか一方を生成する血管抽出画像生成部とを備え、
    　前記演算値テーブルは前記複数の観察モード毎に設けられている、
    請求項１記載の内視鏡システム。
  3. 　前記各演算値テーブルには、前記粘膜と前記第１層血管との境界を示す演算値が第１境界値として記憶され、前記粘膜と前記第２層血管との境界を示す演算値が前記第２境界値として記憶され、前記第１及び第２境界値は、演算値テーブル毎に異なっている請求項２記載の内視鏡システム。
  4. 　前記複数の観察モードは、前記被検体の所定の部位における血管の視認性を向上させるためのモードであり、各観察モードは前記所定の部位毎に設定されている請求項１ないし３いずれか１項記載の内視鏡システム。
  5. 　前記第１層血管抽出画像を用いて、前記第１層血管が強調または抑制された第１層血管強調・抑制画像を生成し、または前記第２層血管抽出画像を用いて、前記第２層血管が強調または抑制された第２層血管強調・抑制画像を生成する血管強調・抑制画像生成手段を備える請求項１ないし４いずれか１記載の内視鏡システム。
  6. 　前記第１層血管強調・抑制画像または前記第２層血管強調・抑制画像の少なくともいずれか一方を表示する表示手段を備える請求項５記載の内視鏡システム。
  7. 　前記照明手段は、前記照明光として、青色狭帯域光と、この青色狭帯域光により波長変換部材で波長変換される蛍光を、前記被検体に向けて同時に照射し、
    　前記画像信号取得手段は、前記青色狭帯域光及び蛍光が同時照射された被検体を、カラーの撮像素子で撮像する請求項１ないし６いずれか１項記載の内視鏡システム。
  8. 　前記照明手段は、前記照明光として、青色狭帯域光と緑色狭帯域光を、前記被検体に向けて順次に照射し、
    　前記画像信号取得手段は、前記青色狭帯域光と前記緑色狭帯域光が順次照射される毎に、被検体をモノクロの撮像素子で順次撮像する請求項１ないし６いずれか１項記載の内視鏡システム。
  9. 　前記色信号は、青色成分の情報が含まれる青色信号と緑色成分の情報が含まれる緑色信号を有し、
    　前記多色画像は、画素毎に青色信号を緑色信号で除することで得られるＢ／Ｇ比から構成されるＢ／Ｇ画像である請求項１ないし８いずれか１項記載の内視鏡システム。
  10. 　青色成分と緑色成分を含む照明光を被検体に照射し、前記被写体からの戻り光を撮像素子で受光して撮像することにより、互いに異なる色情報を持つ２つ以上の色信号を取得する電子内視鏡を有する内視鏡システムのプロセッサ装置において、
    　前記２以上の色信号を用いて画素毎に所定の演算をすることで得られる演算値から構成される多色画像を生成する多色画像生成手段と、
    　前記多色画像に対して、複数の観察モード毎に異なる血管抽出処理を行うことによって、特定深さにある第１層血管が前記多色画像から抽出された第１層血管抽出画像、または前記多色画像から前記第１層血管よりも深い位置にある第２層血管が前記多色画像から抽出された第２層血管抽出画像の少なくともいずれか一方を生成する血管抽出画像生成手段とを備えることを特徴とする内視鏡システムのプロセッサ装置。
  11. 　青色成分と緑色成分を含む照明光を被検体に照射し、前記被写体からの戻り光を撮像素子で受光して撮像することにより、互いに異なる色情報を持つ２つ以上の色信号を取得する電子内視鏡を有する内視鏡システム内で行われる画像処理方法において、
    　前記２以上の色信号を用いて画素毎に所定の演算をすることで得られる演算値から構成される多色画像を生成し、
    　前記多色画像に対して、複数の観察モード毎に異なる血管抽出処理を行うことによって、特定深さにある第１層血管が前記多色画像から抽出された第１層血管抽出画像、または前記第１層血管よりも深い位置にある第２層血管が前記多色画像から抽出された第２層血管抽出画像の少なくともいずれか一方を生成することを特徴とする画像処理方法。
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