WO2015151663A1

WO2015151663A1 - 医用画像処理装置及びその作動方法並びに内視鏡システム

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Publication number: WO2015151663A1
Application number: PCT/JP2015/055537
Authority: WO
Inventors: 昌之蔵本
Original assignee: 富士フイルム株式会社
Priority date: 2014-03-31
Filing date: 2015-02-26
Publication date: 2015-10-08
Also published as: US9892512B2; US20170018083A1; EP3127467B1; JP2017185249A; CN108830825A; EP3127467A4; CN108830825B; JP6150318B2; JP6313884B2; US20180130208A1; CN106163367B; JPWO2015151663A1; US10186033B2; EP3127467A1; CN106163367A

Abstract

　胃粘膜が萎縮した萎縮部などの異常部と、正常部との色の差を強調した画像を生成する医用画像処理装置及びその作動方法並びに内視鏡システムを提供する。　ＲＧＢ画像信号を入力する。Ｂ画像信号とＧ画像信号からＢ／Ｇ比を求め、Ｇ画像信号とＲ画像信号からＧ／Ｒ比を求める。Ｂ／Ｇ比、Ｇ／Ｒ比から形成される特徴空間において、第１及び第３範囲の座標を維持した状態で、第２範囲の座標を、原点を含む基準範囲に移動するように処理する第１処理を行う。第１範囲の座標と第３範囲の座標とを互いには離れさせるために、第１範囲の座標と第３範囲の座標を移動するように処理する第２処理を行う。第１及び第２処理後のＢ／Ｇ比、Ｇ／Ｒ比に基づいて、第１特殊画像を生成する。

Description

医用画像処理装置及びその作動方法並びに内視鏡システム

　本発明は、正常部と病変部の色の違いを強調した画像を生成する医用画像処理装置及びその作動方法並びに内視鏡システムに関する。

　医療分野においては、光源装置、内視鏡、及びプロセッサ装置を備える内視鏡システムを用いた診断が広く行われている。この内視鏡システムでは、内視鏡から観察対象に照明光を照射し、その照明光で照明中の観察対象を内視鏡の撮像素子で撮像して得られる画像信号に基づいて、観察対象の画像をモニタ上に表示する。ドクターは、モニタに表示された画像を見ながら、病変部の有無を検出する。

　ここで、粘膜表面から大きく突起している病変部など、形状や大きさが正常部と大きく異なる病変部については、容易に検出することが可能である。しかしながら、形状や大きさが正常部とほとんど変わらない病変部については、正常部との色の違いを手かがりに、検出することになる。この場合、病変部がそれほど進行しておらず、正常部との色の違いがほとんどない場合には、検出することは極めて困難になる。

　そこで、特許文献１では、血液量（ヘモグロビンインデックス）が基準値から離れる部分については更に基準値から離れるようにする処理を行うことによって、正常部と病変部の色の差が明確になるようにしている。

特許３２２８６２７号公報

　病変部の中でも胃癌については、胃の粘膜に萎縮が生じて、胃の粘膜が退色調に変化することが知られている。そのため、粘膜に萎縮が生じた萎縮部は、萎縮が生じていない正常部に対して、色の違いが生ずるようになる。この正常部との色の違いを内視鏡で観察することによって、胃癌が存在するかどうかを診断している（認定ＮＰＯ法人　日本胃がん予知・診断・治療研究機構が推奨するＡＢＣ検診がある）。

　ここで、萎縮が高度に進んだ場合（例えば、ＡＢＣ検診でＣ群やＤ群に含まれる場合）には、正常部と萎縮部の色の違いは明確であるため、萎縮部を容易に検出することが可能である。しかしながら、萎縮進行中の場合（例えば、ＡＢＣ検診でＢ群やＣ群に含まれる場合）には、萎縮部と正常部との色の差は僅かであるため、色の違いだけで、萎縮部を検出することは困難である。したがって、萎縮進行中のように、萎縮部と正常部との色の差が僅かな場合であっても、正常部と萎縮部との色の差を強調して、萎縮部の検出を容易にすることが求められている。

　なお、特許文献１の方法により、萎縮部と正常部との色の差を強調することが考えられる。しかしながら、萎縮部の色は、血液量だけでなく、血液量以外の要素によっても影響を受けるため、特許文献１の方法では、萎縮部と正常部との色の差を強調することは難しい。

　本発明は、胃粘膜が萎縮した萎縮部などの異常部と、正常部との色の差を強調した画像を生成する医用画像処理装置及びその作動方法並びに内視鏡システムを提供することを目的とする。

　本発明の医用画像処理装置は、第１カラー画像信号を入力処理する画像信号入力処理部と、第１カラー画像信号のうち２色の画像信号間の第１信号比と、第１信号比と異なる２色の画像信号間の第２信号比を算出する信号比算出部と、第１信号比と第２信号比で形成される特徴空間において、被検体内の観察対象が分布する第１範囲、第２範囲、及び第３範囲のうち第２範囲の座標を、特徴空間内に定める基準範囲に移動するように処理する第１処理と、第２範囲は移動せずに、第１範囲の座標と第３範囲の座標のうち少なくとも一方を移動するように処理する第２処理とを行う第１移動処理部と、を備える。

　第１処理は、特徴空間において、第２範囲の座標の動径を変更して、第２範囲の座標を基準範囲に移動させることが好ましい。第２処理は、特徴空間において、第１範囲の座標の角度と第３範囲の座標の角度とを変更して、第１範囲の座標と第３範囲の座標とが互いに離れるように移動させることが好ましい。基準範囲は、特徴空間の原点を含み、且つ、第１範囲及び第３範囲を含まない範囲であることが好ましい。

　特徴空間において、第２範囲の座標を、特徴空間内に定める基準範囲に移動するように処理する第１処理と、特徴空間において、第１範囲の座標を維持した状態で、第３範囲を移動するように処理する第３処理を行う第２移動処理部を備えることが好ましい。第３処理では、第１及び第３処理後の第１信号比及び第２信号比から得られる第２特殊画像の色相が変化するように、第３範囲の座標を移動させることが好ましい。

　第１及び第２処理後の第１信号比及び第２信号比を第２カラー画像信号に変換し、又は第１及び第３処理後の第１信号比及び第２信号比を第２カラー画像信号に変換するカラー画像信号変換部と、第１カラー画像信号から得られる第１明るさ情報及び第２カラー画像信号から得られる第２明るさ情報から、第２カラー画像信号の画素値を調整する明るさ調整部とを有することが好ましい。

　特徴空間において、第１カラー画像信号のうち少なくとも１色の画像信号が狭帯域信号である場合の第１範囲と第２範囲との差は、第１カラー画像信号が全て広帯域信号である場合の第１範囲と第２範囲との差よりも大きい、又は、第１カラー画像信号のうち少なくとも１色の画像信号が狭帯域信号である場合の第１範囲と第３範囲との差は、第１カラー画像信号が全て広帯域信号である場合の第１範囲と第３範囲との差よりも大きいことが好ましい。

　第１信号比は血管深さと相関があり、第２信号比は血液量と相関があることが好ましい。第１信号比はＢ／Ｇ比で、第２信号比はＧ／Ｒ比であることが好ましい。

　本発明の内視鏡システムは、上記記載の本発明の医用画像処理装置と、第１及び第２処理後の第１及び第２信号比から得られる第１特殊画像と第１及び第３処理後の第１信号比及び第２信号比から得られる第２特殊画像を表示する表示部と、を備える内視鏡システム。

　本発明の内視鏡システムの作動方法は、画像信号入力処理部が、第１カラー画像信号を入力処理するステップと、信号比算出部が、第１カラー画像信号のうち２色の画像信号間の第１信号比と、第１信号比と異なる２色の画像信号間の第２信号比を算出するステップと、第１移動処理部が、第１信号比と第２信号比で形成される特徴空間において、被検体内の観察対象が分布する第１範囲、第２範囲、及び第３範囲のうち第２範囲の座標を、特徴空間内に定める基準範囲に移動するように処理する第１処理と、第２範囲は移動せずに、第１範囲の座標と第３範囲の座標のうち少なくとも一方を移動するように処理する第２処理とを行うステップと、を有する。

　本発明によれば、胃粘膜が萎縮した萎縮部などの異常部と、正常部との色の差を強調した画像を生成することができる。

第１実施形態の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機能を示すブロック図である。紫色光Ｖ、青色光Ｂ、緑色光Ｇ、及び赤色光Ｒの発光スペクトルを示すグラフである。第１特殊画像処理部の機能を示すブロック図である。第１処理を示す説明図である。動径ｒと動径Ｅｒとの関係を示すグラフである。第１処理により得られる作用・効果を示す説明図である。第２処理を示す説明図である。角度変更範囲Ｒ２内の角度θの移動範囲を示すグラフである。角度θと第２処理後の角度Ｅθとの関係を示すグラフである。第２処理により得られる作用・効果を示す説明図である。第３処理を示す説明図である。角度変更範囲Ｒ３内の角度θの移動範囲を示すグラフである。角度θと第３処理後の角度Ｅθとの関係を示すグラフである。第３処理により得られる作用・効果を示す説明図である。第１特殊画像と第２特殊画像とを同時表示するモニタの画像図である。本発明の一連の流れ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機能を示すブロック図である。白色光の発光スペクトルを示すグラフである。特殊光の発光スペクトルを示すグラフである。第３実施形態の内視鏡システムの機能を示すブロック図である。回転フィルタを示す平面図である。第４実施形態のカプセル内視鏡システムの機能を示す図である。図３とは異なる紫色光Ｖ、青色光Ｂ、緑色光Ｇ、赤色光Ｒの発光スペクトルを示すグラフである。二次元ＬＵＴを用いる場合の第１又は第２特殊画像処理部の機能を示すブロック図である。第１Ｂ画像信号が狭帯域信号である場合における特徴空間上での第２範囲及び第３範囲の位置と第１Ｂ画像信号が広帯域信号である場合における特徴空間上での第２範囲及び第３範囲の位置を示す説明図である。

［第１実施形態］
　図１に示すように、第１実施形態の内視鏡システム１０は、内視鏡１２と、光源装置１４と、プロセッサ装置１６と、モニタ１８（表示部）と、コンソール１９とを有する。内視鏡１２は光源装置１４と光学的に接続されるとともに、プロセッサ装置１６と電気的に接続される。内視鏡１２は、被検体内に挿入される挿入部１２ａと、挿入部１２ａの基端部分に設けられた操作部１２ｂと、挿入部１２ａの先端側に設けられる湾曲部１２ｃ及び先端部１２ｄを有している。操作部１２ｂのアングルノブ１２ｅを操作することにより、湾曲部１２ｃは湾曲動作する。この湾曲動作に伴って、先端部１２ｄが所望の方向に向けられる。

　また、操作部１２ｂには、アングルノブ１２ｅの他、モード切替ＳＷ１３ａが設けられている。モード切替ＳＷ１３ａは、通常観察モードと、第１特殊観察モードと、第２特殊観察モードと、同時観察モードとの４種類のモード間の切り替え操作に用いられる。通常観察モードは、通常画像をモニタ１８上に表示するモードである。第１特殊観察モードは、胃癌などの病変によって胃粘膜に萎縮が生じた萎縮部と正常部との境界を観察するために用いられ、第１特殊画像をモニタ１８上に表示するモードである。第２特殊観察モードは、萎縮部と正常部の色の違いを観察するために用いられ、第２特殊画像をモニタ１８上に表示するモードである。同時観察モードは、萎縮部と正常部の境界の観察と、萎縮部と正常部との色の違いの観察を同時に行うために用いられ、第１特殊画像と第２特殊画像をモニタ１８上に同時表示するモードである。

　プロセッサ装置１６は、モニタ１８及びコンソール１９と電気的に接続される。モニタ１８は、画像情報等を出力表示する。コンソール１９は、機能設定等の入力操作を受け付けるUI（User Interface：ユーザーインターフェース）として機能する。なお、プロセッサ装置１６には、画像情報等を記録する外付けの記録部（図示省略）を接続してもよい。

　図２に示すように、光源装置１４は、V-LED（Violet Light Emitting Diode）２０ａ、B-LED（Blue Light Emitting Diode）２０ｂ、G-LED（Green Light Emitting Diode）２０ｃ、R-LED（Red Light Emitting Diode）２０ｄ、これら４色のＬＥＤ２０a～２０ｄの駆動を制御する光源制御部２１、及び４色のLED２０a～２０ｄから発せられる４色の光の光路を結合する光路結合部２３を備えている。光路結合部２３で結合された光は、挿入部１２a内に挿通されたライトガイド４１及び照明レンズ４５を介して、被検体内に照射される。なお、LEDの代わりに、LD（Laser Diode）を用いてもよい。

　図３に示すように、V-LED２０ａは、中心波長４０５±１０nm、波長範囲３８０～４２０nmの紫色光Ｖを発生する。B-LED２０ｂは、中心波長４６０±１０nm、波長範囲４２０～５００nmの青色光Ｂを発生する。G-LED２０ｃは、波長範囲が４８０～６００nmに及ぶ緑色光Ｇを発生する。R-LED２０ｄは、中心波長６２０～６３０nmで、波長範囲が６００～６５０nmに及ぶ赤色光Ｒを発生する。なお、各LED２０ａ～２０ｄにおいて、中心波長とピーク波長は同じであっても異なってもよい。

　光源制御部２１は、通常観察モード、第１特殊観察モード、第２特殊観察モード、及び同時観察モードのいずれの観察モードにおいても、V-LED２０ａ、B-LED２０ｂ、G-LED２０ｃ、及びR-LED２０ｄを点灯する。したがって、紫色光Ｖ、青色光Ｂ、緑色光Ｇ、及び赤色光Ｒの４色の光が混色した光が、観察対象に照射される。また、光源制御部２１は、通常観察モード時には、紫色光Ｖ、青色光Ｂ、緑色光Ｇ、赤色光Ｒ間の光量比がＶｃ：Ｂｃ：Ｇｃ：Ｒｃとなるように、各ＬＥＤ２０ａ～２０ｄを制御する。一方、光源制御部２１は、第１特殊観察モード、第２特殊観察モード、及び同時観察モード時には、紫色光Ｖ、青色光Ｂ、緑色光Ｇ、赤色光Ｒ間の光量比がＶｓ：Ｂｓ：Ｇｓ：Ｒｓとなるように、各ＬＥＤ２０ａ～２０ｄを制御する。

　図２に示すように、ライトガイド４１は、内視鏡１２及びユニバーサルコード（内視鏡１２と光源装置１４及びプロセッサ装置１６とを接続するコード）内に内蔵されており、光路結合部２３で結合された光を内視鏡１２の先端部１２ｄまで伝搬する。なお、ライトガイド４１としては、マルチモードファイバを使用することができる。一例として、コア径１０５μｍ、クラッド径１２５μｍ、外皮となる保護層を含めた径がφ０．３～０．５ｍｍの細径なファイバケーブルを使用することができる。

　内視鏡１２の先端部１２ｄには、照明光学系３０aと撮像光学系３０ｂが設けられている。照明光学系３０ａは照明レンズ４５を有しており、この照明レンズ４５を介して、ライトガイド４１からの光が観察対象に照射される。撮像光学系３０ｂは、対物レンズ４６、撮像センサ４８を有している。観察対象からの反射光は、対物レンズ４６を介して、撮像センサ４８に入射する。これにより、撮像センサ４８に観察対象の反射像が結像される。

　撮像センサ４８はカラーの撮像センサであり、被検体の反射像を撮像して画像信号を出力する。この撮像センサ４８は、ＣＣＤ(Charge Coupled Device）撮像センサやＣＭＯＳ(Complementary Metal-Oxide Semiconductor）撮像センサ等であることが好ましい。本発明で用いられる撮像センサ４８は、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）及びＢ（青）の３色のＲＧＢ画像信号を得るためのカラーの撮像センサ、即ち、Ｒフィルタが設けられたＲ画素、Ｇフィルタが設けられたＧ画素、Ｂフィルタが設けられたＢ画素を備えた、いわゆるＲＧＢ撮像センサである。

　なお、撮像センサ４８としては、RGBのカラーの撮像センサの代わりに、Ｃ（シアン）、Ｍ（マゼンタ）、Ｙ（イエロー）及びＧ（緑）の補色フィルタを備えた、いわゆる補色撮像センサであっても良い。補色撮像センサを用いる場合には、ＣＭＹＧの４色の画像信号が出力されるため、補色－原色色変換によって、CMYGの４色の画像信号をＲＧＢの３色の画像信号に変換する必要がある。また、撮像センサ４８はカラーフィルタを設けていないモノクロ撮像センサであっても良い。この場合、光源制御部２１は青色光Ｂ、緑色光Ｇ、赤色光Ｒを時分割で点灯させて、撮像信号の処理では同時化処理を加える必要がある。

　撮像センサ４８から出力される画像信号は、ＣＤＳ・ＡＧＣ回路５０に送信される。ＣＤＳ・ＡＧＣ回路５０は、アナログ信号である画像信号に相関二重サンプリング（ＣＤＳ（Correlated Double Sampling））や自動利得制御（ＡＧＣ（Auto Gain Control））を行う。ＣＤＳ・ＡＧＣ回路５０を経た画像信号は、Ａ／Ｄ変換器（Ａ／Ｄ（Analog /Digital）コンバータ）５２により、デジタル画像信号に変換される。Ａ／Ｄ変換されたデジタル画像信号は、プロセッサ装置１６に入力される。

　プロセッサ装置１６は、受信部５３と、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）５６と、ノイズ除去部５８と、画像処理切替部６０と、通常画像処理部６２と、特殊画像処理部６４と、映像信号生成部６６とを備えている。受信部５３は内視鏡１２からのデジタルのＲＧＢ画像信号を受信する。Ｒ画像信号は撮像センサ４８のＲ画素から出力される信号に対応し、Ｇ画像信号は撮像センサ４８のＧ画素から出力される信号に対応し、Ｂ画像信号は撮像センサ４８のＢ画素から出力される信号に対応している。

　ＤＳＰ５６は、受信した画像信号に対して、欠陥補正処理、オフセット処理、ゲイン補正処理、リニアマトリクス処理、ガンマ変換処理、デモザイク処理等の各種信号処理を施す。欠陥補正処理では、撮像センサ４８の欠陥画素の信号が補正される。オフセット処理では、欠陥補正処理が施されたＲＧＢ画像信号から暗電流成分が除かれ、正確な零レベルが設定される。ゲイン補正処理では、オフセット処理後のＲＧＢ画像信号に特定のゲインを乗じることにより信号レベルが整えられる。ゲイン補正処理後のＲＧＢ画像信号には、色再現性を高めるためのリニアマトリクス処理が施される。その後、ガンマ変換処理によって明るさや彩度が整えられる。リニアマトリクス処理後のＲＧＢ画像信号には、デモザイク処理（等方化処理、同時化処理とも言う）が施され、各画素で不足した色の信号が補間によって生成される。このデモザイク処理によって、全画素がＲＧＢ各色の信号を有するようになる。

　ノイズ除去部５８は、ＤＳＰ５６でガンマ補正等が施されたＲＧＢ画像信号に対してノイズ除去処理（例えば移動平均法やメディアンフィルタ法等）を施すことによって、ＲＧＢ画像信号からノイズを除去する。ノイズが除去されたＲＧＢ画像信号は、画像処理切替部６０に送信される。なお、本発明の「画像信号入力処理部」は、受信部５３と、ＤＳＰ５６と、ノイズ除去部５８を含む構成に対応する。

　画像処理切替部６０は、モード切替ＳＷ１３ａにより、通常観察モードにセットされている場合には、ＲＧＢ画像信号を通常画像処理部６２に送信し、第１特殊観察モード、第２特殊観察モード、同時観察モードにセットされている場合には、ＲＧＢ画像信号を特殊画像処理部６４に送信する。

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

　特殊画像処理部６４は、第１特殊観察モード、または第２特殊観察モード、または同時観察モードに設定されている場合に作動する。この特殊画像処理部６４は、第１特殊画像を生成する第１特殊画像処理部６４ａと、第２特殊画像を生成する第２特殊画像処理部６４ｂと、第１特殊画像と第２特殊画像を同時表示するための同時表示用特殊画像を生成する同時表示用画像処理部６４ｃとを備えている。ただし、第１特殊画像処理部６４ａは第２特殊画像を生成しない。また、第２特殊画像処理部６４ｂは第１特殊画像を生成しない。これら第１特殊画像処理部６４ａ、第２特殊画像処理部６４ｂ、同時表示用画像処理部６４ｃの詳細については、後述する。特殊画像処理部６４で生成された第１特殊画像、第２特殊画像、同時表示用特殊画像のＲＧＢ画像信号は、映像信号生成部６６に入力される。

　映像信号生成部６６は、通常画像処理部６２又は特殊画像処理部６４から入力されたＲＧＢ画像信号を、モニタ１８で表示可能な画像として表示するための映像信号に変換する。この映像信号に基づいて、モニタ１８は、通常画像、第１特殊画像、又は第２特殊画像をそれぞれ表示し、または第１特殊画像と第２特殊画像とを同時表示する。

　第１特殊画像処理部６４ａは、図４に示すように、逆ガンマ変換部７０と、Ｌｏｇ変換部７１と、信号比算出部７２と、極座標変換部７３と、動径拡張・圧縮部７４と、角度拡張・圧縮部７５と、直交座標変換部７６と、ＲＧＢ変換部７７と、構造強調部７８と、逆Ｌｏｇ変換部７９と、ガンマ変換部８０とを備えている。また、第１特殊画像処理部６４ａは、ＲＧＢ変換部７７と構造強調部７８との間に、明るさ調整部８１を備えている。なお、本発明の「第１移動処理部」は、第１特殊画像処理部６４ａにおける動径拡張・圧縮部７４と角度拡張・圧縮部７５を含む構成に対応している。

　逆ガンマ変換部７０は、入力されたＲＧＢ画像信号に対して逆ガンマ変換を施す。この逆ガンマ変換後のＲＧＢ画像信号は、検体からの反射率に対してリニアな反射率リニアＲＧＢ信号であるため、ＲＧＢ画像信号のうち、検体の各種生体情報に関連する信号が占める割合が多くなる。なお、反射率リニアＲ画像信号を第１Ｒ画像信号とし、反射率リニアＧ画像信号を第１Ｇ画像信号とし、反射率リニアＢ画像信号を第１Ｂ画像信号とする。

　Ｌｏｇ変換部７１は、第１ＲＧＢ画像信号（本発明の「第１カラー画像信号」に対応する）をそれぞれＬｏｇ変換する。これにより、Ｌｏｇ変換済みのＲ画像信号（logR）、Ｌｏｇ変換済みのＧ画像信号（logG）、Ｌｏｇ変換済みのＢ画像信号（logB）が得られる。信号比算出部７２は、Ｌｏｇ変換済みのＧ画像信号とＢ画像信号に基づいて差分処理（logG-logB =logG/B=-log(B/G)）することにより、Ｂ／Ｇ比を算出する。ここで、「Ｂ／Ｇ比」は、-log(B/G)のうち「-log」を省略したものを表している。また、Ｌｏｇ変換済みのＲ画像信号とＧ画像信号に基づいて差分処理（logR-logG=logR/G=-log(G/R)）することにより、Ｇ／Ｒ比を算出する。Ｇ／Ｒ比については、Ｂ／Ｇ比と同様、-log(G/R)のうち「-log」を省略したものを表している。

　なお、Ｂ／Ｇ比、Ｇ／Ｒ比は、Ｂ画像信号、Ｇ画像信号、Ｒ画像信号において同じ位置にある画素の画素値から求める。また、Ｂ／Ｇ比、Ｇ／Ｒ比は画素毎に求める。また、Ｂ／Ｇ比は、血管深さ（粘膜表面から特定の血管がある位置までの距離）に相関があることから、血管深さが異なると、それに伴ってＢ／Ｇ比も変動する。また、Ｇ／Ｒ比は、血液量（ヘモグロビンインデックス）と相関があることから、血液量に変動が有ると、それに伴ってＧ／Ｒ比も変動する。

　極座標変換部７３は、信号比算出部７２で求めたＢ／Ｇ比、Ｇ／Ｒ比を、動径ｒと角度θに変換する。この極座標変換部７３において、動径ｒと角度θへの変換は、全ての画素について行う。動径拡張・圧縮部７４は、極座標変換部７３で変換済みの動径ｒと角度θに基づいて、動径ｒを拡張・圧縮する第１処理を行う。角度拡張・圧縮部７５は、動径拡張・圧縮部７４で第１処理済みの動径ｒと角度θに基づいて、角度θを拡張・圧縮する第２処理を行う。これら第１及び第２処理の詳細については後述する。

　直交座標変換部７６では、角度拡張・圧縮部７５で第２処理済みの角度拡張・圧縮済みの動径ｒ、角度θを、直交座標に変換する。これにより、再度、Ｂ／Ｇ比、Ｇ／Ｒ比に変換される。ＲＧＢ変換部７７（本発明の「カラー画像信号変換部」に対応する）では、第１ＲＧＢ画像信号のうち少なくともいずれか１つの画像信号を用いて、直交座標変換部７６を経たＢ／Ｇ比、Ｇ／Ｒ比を、第２ＲＧＢ画像信号（本発明の「第２カラー画像信号」に対応する）に変換する。例えば、ＲＧＢ変換部７７は、第１ＲＧＢ画像信号のうちＧ画像信号とＢ／Ｇ比とに基づく演算を行うことにより、Ｂ／Ｇ比を第２Ｂ画像信号に変換する。また、ＲＧＢ変換部７７は、第１ＲＧＢ画像信号のうちＧ画像信号とＧ／Ｒ比に基づく演算を行うことにより、Ｇ／Ｒ比を第２Ｒ画像信号に変換する。また、ＲＧＢ変換部７７は、第１Ｇ画像信号については、特別な変換を施すことなく、第２Ｇ画像信号として出力する。

　明るさ調整部８１は、第１ＲＧＢ画像信号と第２ＲＧＢ画像信号とを用いて、第２ＲＧＢ画像信号の画素値を調整する。明るさ調整部８１で、第２ＲＧＢ画像信号の画素値を調整するのは、以下の理由による。動径拡張・圧縮部７４及び角度拡張・圧縮部７５で色領域を拡張・圧縮する処理により得られた第２ＲＧＢ画像信号は、第１ＲＧＢ画像信号と明るさが大きく変わってしまう可能性がある。そこで、明るさ調整部８１で第２ＲＧＢ画像信号の画素値を調整することによって、明るさ調整後の第２ＲＧＢ画像信号が第１ＲＧＢ画像信号と同じ明るさになるようにする。

　明るさ調整部８１は、第１ＲＧＢ画像信号に基づいて第１明るさ情報Yinを求める第１明るさ情報算出部８１ａと、第２ＲＧＢ画像信号に基づいて第２明るさ情報Youtを求める第２明るさ情報算出部８１ｂとを備えている。第１明るさ情報算出部８１ａは、「ｋｒ×第１Ｒ画像信号の画素値＋ｋｇ×第１Ｇ画像信号の画素値＋ｋｂ×第１Ｂ画像信号の画素値」の演算式に従って、第１明るさ情報Yinを算出する。第２明るさ情報算出部８１ｂにおいても、第１明るさ情報算出部８１ａと同様に、上記と同様の演算式に従って、第２明るさ情報Youtを算出する。第１明るさ情報Yinと第２明るさ情報Youtが求まると、明るさ調整部８１は、以下の式（Ｅ１）～（Ｅ３）に基づく演算を行うことにより、第２ＲＧＢ画像信号の画素値を調整する。
（Ｅ１）：Ｒ^*＝第２Ｒ画像信号の画素値×Yin/Yout
（Ｅ２）：Ｇ^*＝第２Ｇ画像信号の画素値×Yin/Yout
（Ｅ３）：Ｂ^*＝第２Ｂ画像信号の画素値×Yin/Yout
なお、「Ｒ^*」は明るさ調整後の第２Ｒ画像信号を、「Ｇ^*」は明るさ調整後の第２Ｇ画像信号を、「Ｂ^*」は明るさ調整後の第２Ｂ画像信号を表している。また、「ｋｒ」、「ｋｇ」、「ｋｂ」は「０」～「１」の範囲にある任意の定数である。

　構造強調部７８では、明るさ調整部８１で明るさ調整後の第２ＲＧＢ画像信号に対して構造強調処理を施す。構造強調処理としては、周波数フィルタリングなどが用いられる。逆Ｌｏｇ変換部７９は、構造強調部７８を経た第２ＲＧＢ画像信号に対して、逆Ｌｏｇ変換を施す。これにより、真数の画素値を有する第２ＲＧＢ画像信号が得られる。ガンマ変換部８０は、逆Ｌｏｇ変換部７９を経た第２ＲＧＢ画像信号に対してガンマ変換を施す。これにより、モニタ１８などの出力デバイスに適した階調を有する第２ＲＧＢ画像信号が得られる。ガンマ変換部８０を経たＲＧＢ画像信号は、第１特殊画像のＲＧＢ画像信号として、同時表示用画像処理部６４ｃ又は映像信号生成部６６に送られる。

　動径拡張・圧縮部７４で行われる第１処理の内容について、図５に示すような、縦軸Ｂ／Ｇ比、横軸Ｇ／Ｒ比から形成される２次元の色空間である特徴空間を用いて、以下説明する。第１処理では、特徴空間において、動径変更範囲Ｒ１内にある座標Ｐ１の動径ｒを変更し、動径変更範囲Ｒ１外の座標の動径は変更しない。動径変更範囲Ｒ１は、動径ｒが「ｒＡ」から「ｒＢ」の範囲内であり、且つ、角度θが「θＡ」から「θＢ」の範囲内である（ｒＡ＜ｒＢ、θＡ＜θＢ）。この動径変更範囲Ｒ１は、萎縮性胃炎により萎縮した萎縮粘膜が分布する第２範囲を含む領域であり、正常粘膜が分布する第１範囲と、萎縮性胃炎により萎縮した萎縮粘膜下に存在し、萎縮とともに透見する深層血管が分布する第３範囲とを含まないように設定されている。

　図６に示すように、第１処理では、動径ｒが「ｒｐ」から「ｒＢ」の範囲内においては、動径変化率が「１」よりも大きい動径変化率Ｖｘで動径ｒを変更する拡張処理を行い、動径ｒが「ｒＡ」から「ｒｐ」の範囲内においては、動径変化率が「１」よりも小さい動径変化率Ｖｙで動径ｒを変更する圧縮処理を行う。これら拡張及び圧縮処理を行うことによって、動径変更範囲Ｒ１内の動径ｒは、動径ｒよりも小さくなる動径Ｅｒに変更される。なお、動径変化率が「１」の場合は、動径ｒを変更する処理を行っても、動径ｒの大きさは変わらない。一方、第１処理では、動径変更範囲Ｒ１の座標の角度θについて変更は行わない。

　ここで、動径変化率は、動径ｒと動径Ｅｒとを関係づける線ＣＶ１の接線を示す「直線Ｌ１」の傾きで表わされ、「ｒｐ」から「ｒＢ」の範囲内では直線Ｌ１の傾きは「１」よりも大きいのに対して、「ｒＡ」から「ｒｐ」内では直線Ｌ１の傾きは「１」よりも小さくなっている。これに対して、動径変更範囲Ｒ１外の動径ｒは、動径ｒと大きさが変わらない動径Ｅｒに変換される（恒等変換）。また、動径変更範囲Ｒ１外においては、直線Ｌ１の傾きは「１」になっている。

　図７（Ａ）に示すように、第１処理前には、第１範囲（図７では「第１」と表記）、第２範囲（図７では「第２」と表記）、及び第３範囲（図７では「第３」と表記）は、それぞれ近づいているが、第１処理後には、図７（Ｂ）に示すように、第１範囲と第３範囲の座標はそのまま維持した状態で、第２範囲の座標だけ、原点を含む基準範囲に移動する。基準範囲は、第１処理後の第１及び第３範囲を含まない低彩度の範囲である。

　第２処理では、図８Ａに示すように、縦軸がＢ／Ｇ比で、横軸がＧ／Ｒ比で形成される特徴空間において、角度変更範囲Ｒ２内にある座標Ｐ２の角度θを変更する一方で、角度変更範囲Ｒ２外の座標については角度θの変更は行わない。角度変更範囲Ｒ２は、第１範囲と第３範囲とを含むように設定されている。なお、第２処理では、角度変更範囲Ｒ２の座標の動径ｒについて変更は行わない。

　角度変更範囲Ｒ２においては、第１範囲と第３範囲との間に、第１中心線ＣＬ１が設定されている。第１中心線ＣＬ１は角度θｃであり、角度変更範囲Ｒ２のうち、第２処理では、角度θｃ以下の角度θを、時計回り方向A1に回転させるのに対して、角度θｃ以上の角度θを、反時計回り方向A2に回転させる。なお、第２処理によって、角度変更範囲Ｒ２の座標を、第１中心線ＣＬ１から±９０度の範囲（特徴空間において、「正」の横軸を０°とし、角度を０°から３６０°で表現した場合には、「２７０°＋θｃ」から「θｃ＋９０°」までの範囲Ｐ（図８Ｂ参照））内で移動させることが好ましい。なお、角度変化率が「１」の場合は、角度θを変更する処理を行っても、角度θの大きさは変わらない。

　以上の第２処理を行うことによって、図９に示すように、角度変更範囲Ｒ２内のうち、角度θｃ以下の角度θは、角度θよりも小さくなる角度Ｅθに変更される一方で、角度θｃ以上の角度θは、角度θよりも大きくなる角度Ｅθに変更される。その際、第１中心線ＣＬ１を含む一定の範囲Ｒ２ｘの角度θについては、角度変化率が「１」よりも大きい角度変化率Ｗｘで変更する拡張処理を行い、範囲Ｒ２ｘを超える範囲Ｒ２ｙの角度θについては、角度変化率が「１」よりも小さい角度変化率Ｗｙで変更する圧縮処理を行う。

　ここで、角度変化率は、角度θと角度Ｅθとを関係づける線ＣＶ２の接線を示す「直線Ｌ２」の傾きで表わされ、範囲Ｒ２ｘ内では直線Ｌ２の傾きは「１」よりも大きいのに対して、範囲Ｒ２ｙ内では直線Ｌ２の傾きは「１」よりも小さくなっている。これに対して、角度変更範囲Ｒ２外の角度θは、角度θと大きさが変わらない角度Ｅθに変換される（恒等変換）。また、角度変更範囲Ｒ２外においては、直線Ｌ２の傾きは「１」になっている。

　図１０（Ａ）に示すように、第２処理前には、第１範囲（図１０では「第１」と表記）と第３範囲（図１０では「第３」と表記）は、第２範囲（図１０では「第２」と表記）とは離れているものの、第１範囲と第３範囲とは互いに近づいている。第２処理後には、図１０（Ｂ）に示すように、第２範囲の座標は基準範囲に維持した状態で、第１範囲の座標の大部分が特徴空間の第２象限に移動する一方で、第３範囲の座標の大部分が特徴空間の第４象限に移動する。これにより、第１範囲、第２範囲、及び第３範囲の座標は、完全に離れることになる。この第２処理後に得られる第１特殊画像は、萎縮粘膜や、萎縮粘膜下で萎縮により透見しつつある深層血管などがある萎縮部と、正常粘膜がある正常部との境界が明瞭化して表示される。

　第２特殊画像処理部６４ｂは、第１特殊画像処理部６４ａと同様の構成を備えている。第２特殊画像処理部６４ｂでは、角度拡張・圧縮部７５で行う処理が第１特殊画像処理部６４ａで行う第２処理と異なっている。それ以外については、同様の処理を行う。なお、本発明の「第２移動処理部」は、第２特殊画像処理部６４ｂにおける動径拡張・圧縮部７４と角度拡張・圧縮部７５を含む構成に対応している。

　第２特殊画像処理部６４ｂの角度拡張・圧縮部７５では、第１処理後の動径ｒと角度θに基づいて、角度θの変更により、第１範囲の座標を維持した状態で、第３範囲の座標を移動させる第３処理を行う。第３処理では、図１１Ａに示すように、縦軸がＢ／Ｇ比で、横軸がＧ／Ｒ比で形成される特徴空間において、角度変更範囲Ｒ３内にある座標Ｐ３の角度θを変更する一方で、角度変更範囲Ｒ３外の座標については角度θの変更は行わない。角度変更範囲Ｒ３は、第３範囲を含むようにするとともに、第１範囲を含まないように設定されている。なお、第３処理では、角度変更範囲Ｒ３の座標の動径ｒについて変更は行わない。

　角度変更範囲Ｒ３においては、第１範囲と第３範囲との間に、第２中心線ＣＬ２が設定されている。第２中心線ＣＬ２は角度θｄであり、角度変更範囲Ｒ３のうち、角度θｄ以下の角度θを、時計回り方向A1に回転させる。また、第３処理によって、角度変更範囲Ｒ３の座標を、第２中心線ＣＬ２から－９０度の範囲（特徴空間において、「正」の横軸を０°とし、角度を０°から３６０°で表現した場合には、「２７０°＋θｄ」から「θｄ」までの範囲Ｑ（図１１Ｂ参照））内で移動させることが好ましい。なお、角度変化率が「１」の場合は、角度θを変更する処理を行っても、角度θの大きさは変わらない。

　以上の第３処理を行うことによって、図１２に示すように、角度変更範囲Ｒ３内では、角度θは、角度θよりも小さくなる角度Ｅθに変更される。その際、第２中心線ＣＬ２を含む一定の範囲Ｒ３ｘの角度θについては、角度変化率が「１」よりも大きい角度変化率Ｗｘで変更する拡張処理を行い、範囲Ｒ３ｘを超える範囲Ｒ３ｙの角度θについては、角度変化率が「１」よりも小さい角度変化率Ｗｙで変更する圧縮処理を行う。

　ここで、角度変化率は、角度θと角度Ｅθとを関係づける線ＣＶ３の接線を示す「直線Ｌ３」の傾きで表わされ、範囲Ｒ３ｘ内では直線Ｌ３の傾きは「１」よりも大きいのに対して、範囲Ｒ３ｙ内では直線Ｌ３の傾きは「１」よりも小さくなっている。これに対して、角度変更範囲Ｒ３外の角度θは、角度θと大きさが変わらない角度Ｅθに変換される（恒等変換）。また、角度変更範囲Ｒ３外においては、直線Ｌ３の傾きは「１」になっている。

　図１３（Ａ）に示すように、第３処理前では、第１範囲（図１３では「第１」と表記）と第３範囲（図１３では「第３」と表記）は、第２範囲（図１３では「第２」と表記）とは離れているものの、第１範囲と第３範囲とは互いに近づいている。第３処理後では、図１３（Ｂ）に示すように、第２範囲の座標を基準範囲に維持しつつ、第１範囲の座標を変更することなく維持した状態で、第３範囲の座標の大部分が特徴空間の第４象限に移動する。この第３範囲の座標の第１象限から第４象限への移動は、第２特殊画像上で、彩度を維持したまま色相を変化させることに相当する。これにより、第１範囲、第２範囲、及び第３範囲の座標は、完全に離れることになる。

　第３処理後に得られる第２特殊画像は、正常部の色は維持して表示される一方で、萎縮性胃炎が生じた萎縮部のうち、萎縮粘膜は退色調で表示される。また、第２特殊画像上では、萎縮粘膜下で萎縮により透見しつつある深層血管の色が赤からマゼンタなどの色に変化することで明瞭に表示することができる。したがって、第２特殊画像は萎縮性胃炎が生じたときの本来の色で表示されるため、正常部と萎縮部との色の違いが明確となっている。

　同時表示用画像処理部６４ｃは、第１特殊画像処理部６４ａと第２特殊画像処理部６４ｂで生成された第１特殊画像と第２特殊画像に基づいて、同時表示用特殊画像を生成する。モニタ１８は、図１４に示すように、同時表示用特殊画像に基づいて、一方側に第１特殊画像を表示し、他方側に第２特殊画像を表示する。第１特殊画像は、正常部と萎縮部との境界が極めて明瞭であるため、萎縮部の位置などを把握することを容易にする画像であるものの、正常部が本来の胃の粘膜の色でない疑似カラーで表示されるため、ドクターにとって違和感のある画像となっている。一方、第２特殊画像は、第１特殊画像と比較すると、正常部と萎縮部との境界はある程度明瞭であって、かつ正常部の色が本来の胃の色で表示されるため、ドクターにとって違和感がない画像となっている。これら２つの第１特殊画像と第２特殊画像を同時に表示することで、正常部の色を把握しつつ、正常部と萎縮部の境界を検出することができるようになる。

　次に、本発明の一連の流れについて、図１５のフローチャートに沿って説明する。まず、通常観察モードにセットし、内視鏡１２の挿入部１２ａを検体内に挿入する。挿入部１２ａの先端部１２ｄが胃に到達したら、モード切替ＳＷ１３ａを操作して、通常観察モードから第１、第２特殊観察モードに切り替える。なお、第１特殊画像と第２特殊画像の両方を観察しながら萎縮性胃炎の診断を行う場合には、同時観察モードに切り替える。

　第１、第２特殊観察モードに切り替えた後に得られるＲＧＢ画像信号に基づいて、信号比算出部７２により、Ｂ／Ｇ比、Ｇ／Ｒ比を算出する。次に、この算出したＢ／Ｇ比、Ｇ／Ｒ比を、極座標変換により、動径ｒ、角度θに変換する。

　次に、第１特殊観察モードに設定されている場合には、Ｂ／Ｇ比、Ｇ／Ｒ比で形成される特徴空間において、正常粘膜が分布する第１範囲の座標と、萎縮性胃炎により萎縮した萎縮粘膜下に存在し、萎縮とともに透見する深層血管が分布する第３範囲の座標を維持した状態で、萎縮性胃炎により萎縮した萎縮粘膜が分布する第２範囲を基準範囲に移動させる第１処理を行う。この第１処理の後に、第１範囲の座標と第３範囲の座標を、互いに離れるように移動させる第２処理を行う。第１処理及び第２処理後のＢ／Ｇ比、Ｇ／Ｒ比に基づいて、第１特殊画像を生成する。この第１特殊画像はモニタ１８に表示される。

　一方、第２特殊観察モードに設定されている場合には、Ｂ／Ｇ比、Ｇ／Ｒ比で形成される特徴空間において、上記と同様の第１処理を行う。この第１処理の後に、第１範囲の座標を維持した状態で、第３範囲の座標を移動させる第３処理を行う。第１処理及び第３処理後のＢ／Ｇ比、Ｇ／Ｒ比に基づいて、第２特殊画像を生成する。この第２特殊画像はモニタ１８に表示される。

　なお、同時観察モードは第１特殊画像と第２特殊画像との同時表示に限らず、例えば第１特殊画像と通常画像の同時表示でもよい。また第２特殊画像と通常画像の同時表示でもよい。その場合には通常画像処理部６２と特殊画像処理部６４の各々で表示画像を生成し、映像信号生成部６６を経てモニタ１８で表示される。

　また、同時観察モードでは、第１特殊画像と、第１～第３処理のいずれの処理も行わない第３特殊画像とを同時表示するようにしてもよい。この第３特殊画像は、特殊画像処理部６４に設けられた第３特殊画像処理部（図示しない）で生成される。この場合の第３特殊画像処理部は、第１、第２特殊画像処理部６４ａ、６４ｂと異なり、第１～第３処理に必要な極座標変換部７３と、動径拡張・圧縮部７４と、角度拡張・圧縮部７５と、直交座標変換部７６と、ＲＧＢ変換部７７を備えていない。それ以外は、第１、第２特殊画像処理部６４ａ、６４ｂと同様である。なお、第３特殊画像を生成する際は、紫色光Ｖの光強度を、青色光Ｂ、緑色光Ｇ、赤色光Ｒの光強度よりも大きくして各色の光を発光することが好ましい。このような発光条件の元で得られた第３特殊画像は、画像全体が明るい状態を維持した状態で、表層血管が強調されて表示される画像となっている。

［第２実施形態］
　第２実施形態では、第１実施形態で示した４色のＬＥＤ２０ａ～２０ｄの代わりに、レーザ光源と蛍光体を用いて観察対象の照明を行う。それ以外については、第１実施形態と同様である。

　図１６に示すように、第２実施形態の内視鏡システム１００では、光源装置１４において、４色のＬＥＤ２０ａ～２０ｄの代わりに、中心波長４４５±１０ｎｍの青色レーザ光を発する青色レーザ光源（図１６では「４４５ＬＤ」と表記）１０４と、中心波長４０５±１０ｎｍの青紫色レーザ光を発する青紫色レーザ光源（図１６では「４０５ＬＤ」と表記）１０６とが設けられている。これら各光源１０４、１０６の半導体発光素子からの発光は、光源制御部１０８により個別に制御されており、青色レーザ光源１０４の出射光と、青紫色レーザ光源１０６の出射光の光量比は変更自在になっている。

　光源制御部１０８は、通常観察モードの場合には、青色レーザ光源１０４を駆動させる。これに対して、第１又は第２特殊観察モード、又は同時観察モードの場合には、青色レーザ光源１０４と青紫色レーザ光源１０６の両方を駆動させるとともに、青色レーザ光の発光強度を青紫色レーザ光の発光強度よりも大きくなるように制御している。以上の各光源１０４、１０６から出射されるレーザ光は、集光レンズ、光ファイバ、合波器などの光学部材（いずれも図示せず）を介して、ライトガイド４１に入射する。

　なお、青色レーザ光又は青紫色レーザ光の半値幅は±１０nm程度にすることが好ましい。また、青色レーザ光源１０４及び青紫色レーザ光源１０６は、ブロードエリア型のＩｎＧａＮ系レーザダイオードが利用でき、また、ＩｎＧａＮＡｓ系レーザダイオードやＧａＮＡｓ系レーザダイオードを用いることもできる。また、上記光源として、発光ダイオード等の発光体を用いた構成としてもよい。

　照明光学系３０aには、照明レンズ４５の他に、ライトガイド４１からの青色レーザ光又は青紫色レーザ光が入射する蛍光体１１０が設けられている。蛍光体１１０に、青色レーザ光が照射されることで、蛍光体１１０から蛍光が発せられる。また、一部の青色レーザ光は、そのまま蛍光体１１０を透過する。青紫色レーザ光は、蛍光体１１０を励起させることなく透過する。蛍光体１１０を出射した光は、照明レンズ４５を介して、検体内に照射される。

　ここで、通常観察モードにおいては、主として青色レーザ光が蛍光体１１０に入射するため、図１７に示すような、青色レーザ光、及び青色レーザ光により蛍光体１１０から励起発光する蛍光を合波した白色光が、観察対象に照射される。一方、第１又は第２特殊観察モード、又は同時観察モードにおいては、青紫色レーザ光と青色レーザ光の両方が蛍光体１１０に入射するため、図１８に示すような、青紫色レーザ光、青色レーザ光、及び青色レーザ光により蛍光体１１０から励起発光する蛍光を合波した特殊光が、検体内に照射される。

　なお、蛍光体１１０は、青色レーザ光の一部を吸収して、緑色～黄色に励起発光する複数種の蛍光体（例えばＹＡＧ系蛍光体、或いはＢＡＭ（ＢａＭｇＡｌ₁₀Ｏ₁₇）等の蛍光体）を含んで構成されるものを使用することが好ましい。本構成例のように、半導体発光素子を蛍光体１１０の励起光源として用いれば、高い発光効率で高強度の白色光が得られ、白色光の強度を容易に調整できる上に、白色光の色温度、色度の変化を小さく抑えることができる。

［第３実施形態］
　第３実施形態では、第１実施形態で示した４色のＬＥＤ２０ａ～２０ｄの代わりに、キセノンランプなどの広帯域光源と回転フィルタを用いて観察対象の照明を行う。また、カラーの撮像センサ４８に代えて、モノクロの撮像センサで観察対象の撮像を行う。それ以外については、第１実施形態と同様である。

　図１９に示すように、第３実施形態の内視鏡システム２００では、光源装置１４において、４色のＬＥＤ２０ａ～２０ｄに代えて、広帯域光源２０２、回転フィルタ２０４、フィルタ切替部２０５が設けられている。また、撮像光学系３０ｂには、カラーの撮像センサ４８の代わりに、カラーフィルタが設けられていないモノクロの撮像センサ２０６が設けられている。

　広帯域光源２０２はキセノンランプ、白色ＬＥＤなどであり、波長域が青色から赤色に及ぶ白色光を発する。回転フィルタ２０４は、内側に設けられた通常観察モード用フィルタ２０８と、外側に設けられた特殊観察モード用フィルタ２０９とを備えている（図２０参照）。フィルタ切替部２０５は、回転フィルタ２０４を径方向に移動させるものであり、モード切替ＳＷ１３ａにより通常観察モードにセットされたときに、回転フィルタ２０４の通常観察モード用フィルタ２０８を白色光の光路に挿入し、第１又は第２特殊観察モードにセットされたときに、回転フィルタ２０４の特殊観察モード用フィルタ２０９を白色光の光路に挿入する。

　図２０に示すように、通常観察モード用フィルタ２０８には、周方向に沿って、白色光のうち青色光を透過させるＢフィルタ２０８ａ、白色光のうち緑色光を透過させるＧフィルタ２０８ｂ、白色光のうち赤色光を透過させるＲフィルタ２０８ｃが設けられている。したがって、通常観察モード時には、回転フィルタ２０４が回転することで、青色光、緑色光、赤色光が交互に観察対象に照射される。

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

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

　一方、第１又は第２特殊観察モード、又は同時観察モード時には、青色狭帯域光、緑色光、赤色光が観察対象に照射される毎にモノクロの撮像センサ２０６で検体内を撮像する。これにより、Ｂｎ画像信号と、Ｇ画像信号、Ｒ画像信号が得られる。これらＢｎ画像信号と、Ｇ画像信号、Ｒ画像信号に基づいて、第１又は第２特殊画像の生成が行われる。第１又は第２特殊画像の生成には、Ｂ画像信号の代わりに、Ｂｎ画像信号が用いられる。それ以外については、第１実施形態と同様の方法で第１又は第２特殊画像の生成が行われる。

［第４実施形態］
　第４実施形態では、挿入型の内視鏡１２及び光源装置１４に代えて、飲み込み式のカプセル内視鏡を用いて、通常画像、第１又は第２特殊画像の生成に必要なＲＧＢ画像信号を取得する。

　図２１に示すように、第４実施形態のカプセル内視鏡システム３００は、カプセル内視鏡３０２と、送受信アンテナ３０４と、カプセル用受信装置３０６と、プロセッサ装置１６と、モニタ１８を備えている。カプセル内視鏡３０２は、ＬＥＤ３０２ａと、撮像センサ３０２ｂと、画像処理部３０２ｃと、送信アンテナ３０２ｄとを備えている。なお、プロセッサ装置１６は第１実施形態と同様であるが、第４実施形態では、通常観察モード、第１特殊観察モード、第２特殊観察モードに切り替えるためのモード切替ＳＷ３０８が新たに設けられている。

　ＬＥＤ３０２ａは、白色光を発するものであり、カプセル内視鏡３０２内に複数設けられている。ここで、ＬＥＤ３０２ａとしては、青色光源と、この青色光源からの光を波長変換して蛍光を発する蛍光体とを備える白色ＬＥＤなどを用いることが好ましい。ＬＥＤに代えて、ＬＤ（Laser Diode）を用いてもよい。ＬＥＤ３０２ａから発せられた白色光は、観察対象に対して照明される。

　撮像センサ３０２ｂはカラーの撮像センサであり、白色光で照明された観察対象を撮像して、ＲＧＢの画像信号を出力する。ここで、撮像センサ３０２ｂとしては、ＣＣＤ(Charge Coupled Device）撮像センサやＣＭＯＳ(Complementary Metal-Oxide Semiconductor）撮像センサを用いることが好ましい。撮像センサ３０２ｂから出力されたＲＧＢ画像信号は、画像処理部３０２ｃで、送信アンテナ３０２ｄで送信可能な信号にするための処理が施される。画像処理部３０２ｃを経たＲＧＢ画像信号は、送信アンテナ３０２ｄから、無線で送受信アンテナ３０４に送信される。

　送受信アンテナ３０４は被検者の体に貼り付けられており、送信アンテナ３０２ｄからのＲＧＢ画像信号を受信する。送受信アンテナ３０４は、受信したＲＧＢ画像信号を、無線でカプセル用受信装置３０６に送信する。カプセル用受信装置３０６はプロセッサ装置１６の受信部５３と接続されており、送受信アンテナ３０４からのＲＧＢ画像信号を受信部５３に送信する。

　なお、上記実施形態では、図３に示すような発光スペクトルを有する４色の光を用いたが、発光スペクトルはこれに限られない。例えば、図２２に示すように、緑色光G及び赤色光Rについては、図３と同様のスペクトルを有する一方で、紫色光Ｖｓについては、中心波長４１０～４２０nmで、図３の紫色光Ｖよりもやや長波長側に波長範囲を有する光にしてもよい。また、青色光Ｂｓについては、中心波長４４５～４６０nmで、図３の青色光Ｂよりもやや短波長側に波長範囲を有する光にしてもよい。

　なお、上記実施形態では、Ｂ／Ｇ比、Ｇ／Ｒ比を極座標変換で動径ｒ、角度θに変換し、変換後の動径ｒ、角度θに基づいて第１及び第２処理、又は第１処理及び第３処理を行い、その後に、再度、Ｂ／Ｇ比、Ｇ／Ｒ比に戻したが、図２３に示すように、二次元ＬＵＴ４００を用いて、Ｂ／Ｇ比、Ｇ／Ｒ比から、極座標変換等することなく、直接、第１又は第２処理済みの、又は第１及び第３処理済みのＢ／Ｇ比、Ｇ／Ｒ比に変換してもよい。

　なお、二次元ＬＵＴ４００には、Ｂ／Ｇ比、Ｇ／Ｒ比と、このＢ／Ｇ比、Ｇ／Ｒ比に基づく第１及び第２処理（又は第１処理及び第３処理）を行って得られる第１及び第２処理済み（又は第１処理及び第３処理済み）のＢ／Ｇ比、Ｇ／Ｒ比とが対応付けて記憶されている。また、逆ガンマ変換部７０から出力された第１ＲＧＢ画像信号は二次元ＬＵＴ４００に入力される。もしくは、上記実施形態と同様に、ＲＧＢ変換部７７に第１ＲＧＢ画像信号を入力するようにしてもよい。

　なお、上記実施形態では、第２処理で角度θを変更して、第１範囲と第３範囲とが互いに離れるようにしているが、その他の方法で、第１範囲と第３範囲とが互いに離れるようにしてもよい。例えば、動径ｒを変更して第１範囲と第３範囲とが互いに離れるようにしてもよく、また、動径ｒと角度θの両方を変更して、第１範囲と第３範囲とが互いに離れるようにしてもよい。また、第３処理では、第３範囲の座標を維持して、第１範囲の座標が移動するように処理してもよい。

　なお、上記実施形態では、第１ＲＧＢ画像信号からＢ／Ｇ比、Ｇ／Ｒ比を求め、この求めたＢ／Ｇ比、Ｇ／Ｒ比により特徴空間を形成しているが、第１Ｂ画像信号が、波長帯域が狭い狭帯域光（例えば、半値幅が２０nmの範囲内の光）から得られる狭帯域信号である場合には、波長帯域が広帯域光（例えば、半値幅が２０nmの範囲を超える光）から得られる広帯域信号の場合と比較して、特徴空間上での第１範囲と第２範囲との差、及び第１範囲と第３範囲との差が大きくなっている。ここで、狭帯域光としては、第１実施形態の「紫色光Ｖ」、「青色光Ｂ」が含まれ、第２実施形態の「青色レーザ光」又は「青紫色レーザ光」が含まれ、第３実施形態の「青色狭帯域光」が含まれ、第４実施形態の「青色光源の光」が含まれる。

　図２４では、「Ｘｎ」は第１Ｂ画像信号が狭帯域信号である場合の第２範囲を示しており、「Ｘｂ」は第１Ｂ画像信号が広帯域信号である場合の第２範囲を示している。「Ｘｎ」と「Ｘｂ」とを比較すると、「Ｘｎ」は特徴空間上で「Ｘｂ」の下方に位置する。また、「Ｙｎ」は第１Ｂ画像信号が狭帯域信号である場合の第３範囲を示しており、「Ｙｂ」は第１Ｂ画像信号が広帯域信号である場合の第３範囲を示している。「Ｙｎ」と「Ｙｂ」とを比較すると、「Ｙｎ」は特徴空間上で「Ｙｂ」の下方に位置する。

　図２４に示すように、「Ｘｎ」の平均値ＡＸｎと第１範囲の平均値ＡＲ１との差Ｄ１２ｎは、「Ｘｂ」の平均値ＡＸｂと第１範囲の平均値ＡＲ１との差Ｄ１２ｂよりも大きくなっており、「Ｙｎ」の平均値ＡＹｎと第１範囲の平均値ＡＲ１との差Ｄ１３ｎは、「Ｙｂ」の平均値ＡＸｂと第１範囲ＡＲ１との差Ｄ１３ｂよりも大きくなっている。以上のように、第１Ｂ画像信号が狭帯域信号の場合であれば、第１範囲と第２及び第３範囲との差が、これらを拡張・圧縮する処理を行う前に既に大きく付いている。このような状態の第１～第３範囲に対して拡張・圧縮する処理を行うことで、正常部と萎縮部との違いを更に明確に表示できるようになる。

　なお、第１Ｇ画像信号を狭帯域信号にすることで、上記と同様に、第１範囲と第２範囲との差及び第１範囲と第３範囲との差を、第１Ｇ画像信号が広帯域信号の場合よりも、大きくすることができる。更には、上記のように、第１Ｂ画像信号又は第１Ｇ画像信号を狭帯域信号にすることに限らず、第１ＲＧＢ画像信号のうち少なくとも１色の画像信号を狭帯域信号にすることで、第１範囲と第２範囲との差及び第１範囲と第３範囲との差を、第１ＲＧＢ画像信号が全て広帯域信号の場合よりも、大きくすることができる。また、狭帯域信号については、上記のように、狭帯域光から得られる信号の他、特開２００３－９３３３６号公報に記載の分光推定処理によって得られる信号も含まれる。

　なお、本発明は、第１～第３実施形態のような内視鏡システムや第４実施形態のようなカプセル内視鏡システムに組み込まれるプロセッサ装置の他、各種の医用画像処理装置に対して適用することが可能である。

１０，１００，２００　内視鏡システム
１６　プロセッサ装置（医用画像処理装置）
７２　信号比算出部
６４ａ　第１特殊画像処理部
６４ｂ　第２特殊画像処理部
７４　動径拡張・圧縮部
７５　角度拡張・圧縮部
７７　ＲＧＢ変換部（カラー画像信号変換部）
８１　明るさ調整部

Claims

　第１カラー画像信号を入力処理する画像信号入力処理部と、
　前記第１カラー画像信号のうち２色の画像信号間の第１信号比と、前記第１信号比と異なる２色の画像信号間の第２信号比を算出する信号比算出部と、
　前記第１信号比と前記第２信号比で形成される特徴空間において、被検体内の観察対象が分布する第１範囲、第２範囲、及び第３範囲のうち第２範囲の座標を、前記特徴空間内に定める基準範囲に移動するように処理する第１処理と、前記第２範囲は移動せずに、前記第１範囲の座標と前記第３範囲の座標のうち少なくとも一方を移動するように処理する第２処理とを行う第１移動処理部と、
を備える医用画像処理装置。
　前記第１処理は、前記特徴空間において、前記第２範囲の座標の動径を変更して、前記第２範囲の座標を前記基準範囲に移動させる請求項１記載の医用画像処理装置。
　前記第２処理は、前記特徴空間において、前記第１範囲の座標の角度と前記第３範囲の座標の角度とを変更して、前記第１範囲の座標と前記第３範囲の座標とが互いに離れるように移動させる請求項１または２記載の医用画像処理装置。
　前記基準範囲は、前記特徴空間の原点を含み、且つ、前記第１範囲及び前記第３範囲を含まない範囲である請求項１ないし３いずれか１項記載の医用画像処理装置。
　前記特徴空間において、前記第２範囲の座標を、前記特徴空間内に定める基準範囲に移動するように処理する第１処理と、前記特徴空間において、前記第１範囲の座標を維持した状態で、前記第３範囲を移動するように処理する第３処理を行う第２移動処理部を備える請求項１ないし４いずれか１項記載の医用画像処理装置。
　前記第３処理では、前記第１及び第３処理後の第１信号比及び第２信号比から得られる第２特殊画像の色相が変化するように、前記第３範囲の座標を移動させる請求項５記載の医用画像処理装置。
　前記第１及び第２処理後の第１信号比及び第２信号比を第２カラー画像信号に変換し、又は前記第１及び第３処理後の第１信号比及び第２信号比を第２カラー画像信号に変換するカラー画像信号変換部と、
　前記第１カラー画像信号から得られる第１明るさ情報及び前記第２カラー画像信号から得られる第２明るさ情報から、前記第２カラー画像信号の画素値を調整する明るさ調整部とを有する請求項５または６記載の医用画像処理装置。
　前記特徴空間において、前記第１カラー画像信号のうち少なくとも１色の画像信号が狭帯域信号である場合の前記第１範囲と前記第２範囲との差は、前記第１カラー画像信号が全て広帯域信号である場合の前記第１範囲と前記第２範囲との差よりも大きい、又は、前記第１カラー画像信号のうち少なくとも１色の画像信号が狭帯域信号である場合の前記第１範囲と前記第３範囲との差は、前記第１カラー画像信号が全て広帯域信号である場合の前記第１範囲と前記第３範囲との差よりも大きい請求項１ないし７いずれか１項記載の医用画像処理装置。
　前記第１信号比は血管深さと相関があり、前記第２信号比は血液量と相関がある請求項１ないし８いずれか１項記載の医用画像処理装置。
　前記第１信号比はＢ／Ｇ比で、前記第２信号比はＧ／Ｒ比である請求項９記載の医用画像処理装置。
　請求項５記載の医用画像処理装置と、
　前記第１及び第２処理後の第１及び第２信号比から得られる第１特殊画像と前記第１及び第３処理後の第１信号比及び第２信号比から得られる第２特殊画像を表示する表示部と、
を備える内視鏡システム。
　画像信号入力処理部が、第１カラー画像信号を入力処理するステップと、
　信号比算出部が、前記第１カラー画像信号のうち２色の画像信号間の第１信号比と、前記第１信号比と異なる２色の画像信号間の第２信号比を算出するステップと、
　第１移動処理部が、前記第１信号比と前記第２信号比で形成される特徴空間において、被検体内の観察対象が分布する第１範囲、第２範囲、及び第３範囲のうち第２範囲の座標を、前記特徴空間内に定める基準範囲に移動するように処理する第１処理と、前記第２範囲は移動せずに、前記第１範囲の座標と前記第３範囲の座標のうち少なくとも一方を移動するように処理する第２処理とを行うステップと、
を有する医用画像処理装置の作動方法。