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
【課題】生体組織における凹凸情報などを消すことなく、表層血管又は中深層血管を強調または抑制する。
【解決手段】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ＣＣＤ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間の輝度比Ｂ／Ｇから構成されるＢ／Ｇ画像を生成する。Ｂ／Ｇ画像から高周波成分を抽出することにより表層血管抽出画像が得られ、また、Ｂ／Ｇ画像から中周波成分を抽出することにより中深層血管抽出画像が得られる。表層血管抽出画像または中深層血管抽出画像の一方とベース画像から、表層血管または中深層血管が強調または抑制された血管強調・抑制画像が生成される。血管強調・抑制画像は、モニタに表示される。
【解決手段】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ＣＣＤ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間の輝度比Ｂ／Ｇから構成されるＢ／Ｇ画像を生成する。Ｂ／Ｇ画像から高周波成分を抽出することにより表層血管抽出画像が得られ、また、Ｂ／Ｇ画像から中周波成分を抽出することにより中深層血管抽出画像が得られる。表層血管抽出画像または中深層血管抽出画像の一方とベース画像から、表層血管または中深層血管が強調または抑制された血管強調・抑制画像が生成される。血管強調・抑制画像は、モニタに表示される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被検体内における表層血管、中深層血管、ピットパターンなどの凹凸情報などに着目して診断を行う内視鏡システム、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。
【背景技術】
【０００２】
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、特許文献１のように、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等させる特殊光観察も行われるようになってきている。
【０００３】
特許文献１では、被検体内に照射する光の波長が長くなるほど被写体組織内における光の深達度が高くなる特性を利用して、特定の深さにある血管を強調している。例えば、深達度が低い短波長のＢ色の狭帯域光を照射することにより、表層の血管を強調することができ、Ｂ色よりも波長が長く且つ深達度が高いＧ色の狭帯域光を照射することにより、表層よりも中深層の血管を強調することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許３５５９７５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
内視鏡診断では、診断状況に応じて、中深層血管に着目して診断を行う場合や、反対に表層血管に着目して診断を行う場合があり、さらには、それらの血管情報に加え、ピットパターンなどの生体組織における凹凸情報に着目して診断を行う場合がある。したがって、診断の目的に合わせて臨機応変に、生体組織における凹凸情報などを消すことなく、中深層血管のみを強調したり、表層血管のみを強調したりすることが望まれている。さらには、表層血管と中深層血管の両方が目立っている場合には、着目するほうの血管のみを強調し、着目しないほうの血管は表示を抑制することが望まれている。
【０００６】
このような要望に対して、特許文献１では、ある特定深さの血管を強調することはできるが、それ以外の血管の表示を抑制することについては全く触れられていない。さらには、特許文献１では、照明光を狭帯域化しているために、血管自体の視認性は向上するものの、血管以外の生体組織の凹凸情報については光量不足のため視認性が低下するおそれがある。
【０００７】
本発明は、上記背景に鑑みてなされたもので、生体組織における凹凸情報などを消すことなく、表層血管又は中深層血管を強調または抑制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。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明の内視鏡システムは、被検体に照明光を照射する照明手段と、前記被写体からの反射光を撮像する撮像手段と、撮像により得られる撮像信号に基づいて、特定深さにある第１層血管及びこの第１層血管よりも深い位置にある第２層血管のうち少なくとも一方が強調または抑制された血管強調・抑制画像を生成する画像処理手段と、前記血管強調・抑制画像を表示する表示手段とを備えることを特徴とする。
【０００９】
前記画像処理手段は、前記撮像信号から、前記第１または第２層血管の強調・抑制処理を行うために用いるベース画像を生成するベース画像生成手段と、前記撮像信号から前記第１層血管または前記第２層血管の一方を抽出する血管抽出手段と、前記血管抽出手段により抽出された血管を含む血管抽出画像と前記ベース画像とを用いて、前記第１層血管または前記第２層血管の一方が選択的に強調または抑制された血管強調・抑制画像を生成する血管強調・抑制画像生成手段とを有することが好ましい。
【００１０】
前記撮像手段は、カラーの撮像素子で前記被検体の撮像を行い、前記血管抽出手段は、前記撮像素子のＢ画素から出力される青色信号と前記撮像信号のＧ画素から出力される緑色信号間の輝度比から構成されるＢ／Ｇ画像を生成するＢ／Ｇ画像生成部と、前記Ｂ／Ｇ画像から前記第１層血管または前記第２層血管の一方を抽出する血管抽出部とを有することが好ましい。前記血管抽出部は、前記Ｂ／Ｇ画像から前記第１層血管が含まれている第１周波数成分を抽出することにより、第１層血管抽出画像を生成し、または、前記Ｂ／Ｇ画像から前記第２層血管が含まれている第２周波数成分を抽出することにより、第２層血管抽出画像を生成することが好ましい。
【００１１】
前記照明手段は、広帯域光と狭帯域光を被検体に同時照射し、前記ベース画像生成手段は、広帯域光と狭帯域光が同時照射された被検体を撮像することで得られる撮像信号から、前記ベース画像を生成することが好ましい。前記ベース画像生成手段は、前記狭帯域光の帯域幅が広い場合に、狭帯域光の情報を使用せずに、ベース画像を生成することが好ましい。前記ベース画像生成手段は、前記撮像信号を周波数変換して第１層血管に相当する第１周波数成分を求め、その求めた第１周波数成分が一定値よりも低い場合には、前記第１層血管の解像度が低いとして、狭帯域光の情報を使用せずにベース画像を生成することが好ましい。前記撮像手段は、カラーの撮像素子で前記被検体の撮像を行い、前記ベース画像生成手段は、撮像により得られる撮像信号のうち前記撮像素子のＢ画素の出力値とＧ画素の出力値の相関を求め、Ｂ画素の出力値とＧ画素の出力値の類似性が高い場合には、前記第１層血管の解像度が低いとして、狭帯域光の情報を使用せずにベース画像を生成することが好ましい。前記第１層血管の解像度が低い場合には、前記Ｂ画素の出力値を使用せずにベース画像を生成することが好ましい。前記第１層血管の解像度が低い場合には、前記広帯域光のみを照射し、前記狭帯域光の照射を停止した状態で撮像された撮像信号から、ベース画像を生成することが好ましい。
【００１２】
前記照明手段は、広帯域光と狭帯域光を被検体に別々に順次照射し、前記ベース画像生成手段は、広帯域光が照射された被検体を撮像したときの広帯域信号と、狭帯域光が照射されたときの撮像信号からベース画像を生成することが好ましい。前記第１層血管の血管深さ情報と前記第２層血管の血管深さ情報は、狭帯域信号と広帯域信号間の輝度比から求められることが好ましい。
【００１３】
前記第１層血管は表層血管であり、前記第２層血管は中深層血管であることが好ましい。
【００１４】
本発明の内視鏡システムのプロセッサ装置は、照明光が照射された被検体を撮像手段で撮像することにより撮像信号を得る電子内視鏡から、前記撮像信号を受信する受信手段と、前記撮像信号に基づいて、特定深さにある第１層血管及びこの第１層血管よりも深い位置にある第２層血管のうち少なくとも一方が強調または抑制された血管強調・抑制画像を生成する画像処理手段を備えることを特徴とする。
【００１５】
本発明の画像処理方法は、照明光が照射された被検体を撮像手段で撮像することにより撮像信号を得る電子内視鏡から、前記撮像信号を受信し、前記撮像信号に基づいて、特定深さにある第１層血管及びこの第１層血管よりも深い位置にある第２層血管のうち少なくとも一方が強調または抑制された血管強調・抑制画像を生成することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、生体組織における凹凸情報などを消すことなく、表層血管又は中深層血管を強調または抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】内視鏡システムの外観図である。
【図２】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。
【図３】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。
【図４】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。
【図５】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。
【図６】輝度比Ｂ／Ｇと血管深さとの関係を示すグラフである。
【図７】Ｂ／Ｇ画像の所定ラインにおける輝度分布を表すグラフである。
【図８】表層血管抽出画像の所定ラインにおける輝度分布を表すグラフである。
【図９】中深層血管画像の所定ラインにおける輝度分布を表すグラフである。
【図１０】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。
【図１１】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。
【図１２】本発明の作用を示すフローチャートである。
【図１３】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。
【図１４】回転フィルタの概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
Ｂ色、Ｇ色、Ｒ色のカラーフィルターは、図５に示すような分光透過率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のうちそれぞれの分光透過率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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
画像処理部５７は、Ｂ／Ｇ画像生成部６１と、血管抽出部６３と、血管強調・抑制画像生成部６５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において同じ位置にある画素間の輝度比Ｂ／Ｇから構成されるＢ／Ｇ画像を生成する。輝度比Ｂ／Ｇは血管深さと関連性を有しており、図６に示すように、血管深さが大きくなるほど輝度比Ｂ／Ｇも大きくなる比例関係となっている。したがって、「表層血管の輝度＜粘膜の輝度＜中深層血管の輝度」の大小関係が成り立っている。しかしながら、図７のＢ／Ｇ画像が示すように、照明ムラ等の要因により、Ｂ／Ｇ画像の輝度は中心部分が一番高く、中心から周辺に向かうほど低くなる分布となる場合がある。このような場合には、上記大小関係（表層血管の輝度＜粘膜の輝度＜中深層血管の輝度）は局所的には成り立つものの、大局的には成り立たないことがある。
【００３１】
血管抽出部６３は、Ｂ／Ｇ画像から、表層血管または中深層血管のいずれかを抽出する。表層血管または中深層血管のいずれを抽出するかは、画像処理ボタン６８の操作に従って決められる。血管抽出は、周波数フィルタリング処理により行われる。表層血管を抽出する場合には、表層血管に多い周波数帯成分である高周波成分をＢ／Ｇ画像から抽出する。これにより、図８に示すように、表層血管の輝度が負で、粘膜部分の輝度がほぼ「０」となる表層血管抽出画像が得られる。表層血管抽出画像では、表層血管のみがシャープに抽出されている。
【００３２】
一方、中深層血管を抽出する場合には、中深層血管に多い周波数帯成分である中周波成分をＢ／Ｇ画像から抽出する。これにより、図９に示すように、中深層血管の輝度が正で、粘膜部分の輝度がほぼ「０」となる中深層血管周出画像が得られる。中深層血管抽出画像では、中深層血管のみがシャープに抽出されている。
【００３３】
以上のような周波数フィルタリング処理を行うことで、粘膜の成分はほぼ「０」に近い値となるため、血管部分のみを抽出することができる。また、上記大小関係（表層血管の輝度＜粘膜の輝度＜中深層血管の輝度）も大局的に成り立つようになる。
【００３４】
血管強調・抑制画像生成部６５は、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に基づいて、表層血管または中深層血管が強調（または抑制）された血管強調・抑制画像を生成する。強調または抑制のいずれを行うかは、画像処理ボタン６８の操作によって決められる。血管強調・抑制画像は、表層血管抽出画像または中深層血管抽出画像における粘膜部分を閾値として、それぞれの画像をベース画像に加減算することで得られる。
【００３５】
表示制御回路５８は、血管強調・抑制画像をモニタ１４に表示する。例えば、図１０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１１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。
【００３６】
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。
【００３７】
なお、照明ムラが少ないとき、即ち、Ｂ／Ｇ画像において上記大小関係（表層血管の輝度＜粘膜の輝度＜中深層血管の輝度）が大域的に成り立っている場合には、周波数フィルタリングによる血管抽出処理を行わず、Ｂ／Ｇ画像をそのままベース画像に反映してもよい。ただし、上記大小関係が大域的に成り立っていない場合にＢ／Ｇ画像をそのままベース画像に反映させたときには、中心部分の血管が周辺部分の血管よりも太く強調等されるため、血管抽出処理を省略することは好ましくない。
【００３８】
次に、本発明の作用について、図１２に示すフローチャートを用いて説明する。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。
【００３９】
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。Ｂ／Ｇ画像が生成されると、血管抽出部部６３において、Ｂ／Ｇ画像から表層血管または中深層血管が抽出される。これにより、表層血管抽出画像または中深層血管抽出画像が得られる。表層血管または中深層血管のいずれを抽出するかは、画像処理ボタン６８の操作に従って決められる。Ｂ／Ｇ画像から血管が抽出されたら、表層血管または中深層血管のいずれか一方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１０または図１１に示すように、モニタ１４に画像表示される。
【００４０】
本発明の第２実施形態は、狭帯域光ＮＢの帯域幅が広い等により表層血管が十分に解像されていない場合にも対応できるようにしたものであり、上記第１実施形態と異なる方法で、ベース画像を生成する（なお、それ以外は第１実施形態と同様であるので、説明を省略する）。例えば、既に広帯域光ＢＢと狭帯域光ＮＢを同時照射したときの撮像信号からベース画像を生成する際には、カラーのＣＣＤ４４の各画素における出力値間の相関関係を使うことによって、ベース画像から狭帯域成分を取り除き、広帯域成分とすることができる。また、広帯域光ＢＢと狭帯域光ＮＢを照射する前であれば、狭帯域光源３３を消灯し、広帯域光ＢＢのみを被検体内に照射することで、特別な画像処理なしに、狭帯域成分が含まれないベース画像を生成することができる。また、ベース画像を生成する際に、青色信号Ｂを使用しないことによっても、狭帯域成分が含まれないベース画像を生成することができる。
【００４１】
このように、狭帯域成分が含まれていないベース画像において、中深層血管の強調・抑制処理を行う際には、上記実施形態のように、高周波成分等を用いる表層血管の処理は行わず、中〜低周波成分等を用いて中深層血管のみを抽出し、抽出した中深層血管に強調・抑制処理を施す。
【００４２】
本発明の第３実施形態は、観察エリアにおいて表層血管がほとんど存在しないため、表層血管が十分に解像されていない場合にも対応できるようにしたものであり、上記第１実施形態と異なる方法でベース画像を生成する（なお、それ以外は第１実施形態と同様であるので、説明を省略する）。まず、同時照射された広帯域光ＢＢ及び狭帯域光ＮＢを撮像することにより得られる青色信号Ｂ、緑色信号Ｇ、赤色信号Ｒを周波数変換し、表層血管に相当する周波数成分を算出する。このとき、周波数成分が低い場合には、狭帯域光の情報を使用せずに、ベース画像を生成する。このベース画像の生成方法は、上記で示したので省略する。また、狭帯域成分が含まれていないベース画像において、中深層血管の強調・抑制処理についても、上記で示したので省略する。
【００４３】
本発明の第４実施形態は、上記第２及び３実施形態と異なる方法で表層血管の解像度を判定し、その上で上記第１実施形態と異なる方法でベース画像を生成する（なお、それ以外は第１実施形態と同様であるので、説明を省略する）。まず、同時照射された広帯域光ＢＢ及び狭帯域光ＮＢを撮像することにより得られる信号のうち、青色信号Ｂ及び緑色信号Ｇ間の相関を求める。その結果、青色信号Ｂと緑色信号Ｇの類似性が高い場合には、表層血管が十分に解像されていないとみなし、狭帯域光の情報を使用せずに、ベース画像を生成する。このベース画像の生成方法と狭帯域成分が含まれていないベース画像上での中深層血管の強調・抑制処理は、上記で示したので省略する。
【００４４】
本発明の第５実施形態は、広帯域光ＢＢと狭帯域光ＮＢを同時照射した第１〜第４実施形態と異なり、広帯域光ＢＢと狭帯域光ＮＢを別々に順次照射する。したがって、第５実施形態の電子内視鏡システム１００においては、図１３に示すように、広帯域光ＢＢと狭帯域光ＮＢを順次照射するために、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。回転フィルタ１０１は、図１４に示すように、広帯域光源３０からの広帯域光ＢＢそのまま透過させる開口部１０１ａと、広帯域光のうち中心波長４０５ｎｍの狭帯域光（波長域４００〜４１０ｎｍ）を透過させるバンドパスフィルタ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、広帯域光ＢＢと狭帯域光ＮＢが、ライトガイド４３に向けて別々に順次照射される。
【００４５】
このように広帯域光ＢＢと狭帯域光ＮＢ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〜第４実施形態と異なる。その他については第５実施形態は第１〜第４実施形態と同様である。ベース画像の生成については、広帯域光ＢＢを照射及び撮像したときに得られる広帯域信号と、狭帯域光ＮＢを照射及び撮像したときに得られる狭帯域信号とを組み合わせ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、狭帯域信号のうちＢ画素からの出力値と広帯域信号のうちＧ画素からの出力値間の輝度比を用いることが好ましい。なお、ベース画像は、広帯域信号のみで生成してもよい。
【００４６】
なお、上記実施形態では、周波数フィルタリング処理を用いて、表層血管や中深層血管を抽出したが、これら血管を抽出することができれば、前記手段に限る必要はない。また、上記実施形態では、表層血管または中深層血管のいずれか一方のみを選択的に強調・抑制したが、これに限らず、表層血管または中深層血管の両方を強調・抑制してもよく、さらには、表層血管、中層血管、深層血管の３層の血管が存在する場合には、各層の血管について強調・抑制を行ってもよい。
【符号の説明】
【００４７】
１０ 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 血管抽出部
６５ 血管強調・抑制画像生成部
７１ 表層血管
７２ 中深層血管
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被検体内における表層血管、中深層血管、ピットパターンなどの凹凸情報などに着目して診断を行う内視鏡システム、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。
【背景技術】
【０００２】
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、特許文献１のように、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等させる特殊光観察も行われるようになってきている。
【０００３】
特許文献１では、被検体内に照射する光の波長が長くなるほど被写体組織内における光の深達度が高くなる特性を利用して、特定の深さにある血管を強調している。例えば、深達度が低い短波長のＢ色の狭帯域光を照射することにより、表層の血管を強調することができ、Ｂ色よりも波長が長く且つ深達度が高いＧ色の狭帯域光を照射することにより、表層よりも中深層の血管を強調することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許３５５９７５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
内視鏡診断では、診断状況に応じて、中深層血管に着目して診断を行う場合や、反対に表層血管に着目して診断を行う場合があり、さらには、それらの血管情報に加え、ピットパターンなどの生体組織における凹凸情報に着目して診断を行う場合がある。したがって、診断の目的に合わせて臨機応変に、生体組織における凹凸情報などを消すことなく、中深層血管のみを強調したり、表層血管のみを強調したりすることが望まれている。さらには、表層血管と中深層血管の両方が目立っている場合には、着目するほうの血管のみを強調し、着目しないほうの血管は表示を抑制することが望まれている。
【０００６】
このような要望に対して、特許文献１では、ある特定深さの血管を強調することはできるが、それ以外の血管の表示を抑制することについては全く触れられていない。さらには、特許文献１では、照明光を狭帯域化しているために、血管自体の視認性は向上するものの、血管以外の生体組織の凹凸情報については光量不足のため視認性が低下するおそれがある。
【０００７】
本発明は、上記背景に鑑みてなされたもので、生体組織における凹凸情報などを消すことなく、表層血管又は中深層血管を強調または抑制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。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明の内視鏡システムは、被検体に照明光を照射する照明手段と、前記被写体からの反射光を撮像する撮像手段と、撮像により得られる撮像信号に基づいて、特定深さにある第１層血管及びこの第１層血管よりも深い位置にある第２層血管のうち少なくとも一方が強調または抑制された血管強調・抑制画像を生成する画像処理手段と、前記血管強調・抑制画像を表示する表示手段とを備えることを特徴とする。
【０００９】
前記画像処理手段は、前記撮像信号から、前記第１または第２層血管の強調・抑制処理を行うために用いるベース画像を生成するベース画像生成手段と、前記撮像信号から前記第１層血管または前記第２層血管の一方を抽出する血管抽出手段と、前記血管抽出手段により抽出された血管を含む血管抽出画像と前記ベース画像とを用いて、前記第１層血管または前記第２層血管の一方が選択的に強調または抑制された血管強調・抑制画像を生成する血管強調・抑制画像生成手段とを有することが好ましい。
【００１０】
前記撮像手段は、カラーの撮像素子で前記被検体の撮像を行い、前記血管抽出手段は、前記撮像素子のＢ画素から出力される青色信号と前記撮像信号のＧ画素から出力される緑色信号間の輝度比から構成されるＢ／Ｇ画像を生成するＢ／Ｇ画像生成部と、前記Ｂ／Ｇ画像から前記第１層血管または前記第２層血管の一方を抽出する血管抽出部とを有することが好ましい。前記血管抽出部は、前記Ｂ／Ｇ画像から前記第１層血管が含まれている第１周波数成分を抽出することにより、第１層血管抽出画像を生成し、または、前記Ｂ／Ｇ画像から前記第２層血管が含まれている第２周波数成分を抽出することにより、第２層血管抽出画像を生成することが好ましい。
【００１１】
前記照明手段は、広帯域光と狭帯域光を被検体に同時照射し、前記ベース画像生成手段は、広帯域光と狭帯域光が同時照射された被検体を撮像することで得られる撮像信号から、前記ベース画像を生成することが好ましい。前記ベース画像生成手段は、前記狭帯域光の帯域幅が広い場合に、狭帯域光の情報を使用せずに、ベース画像を生成することが好ましい。前記ベース画像生成手段は、前記撮像信号を周波数変換して第１層血管に相当する第１周波数成分を求め、その求めた第１周波数成分が一定値よりも低い場合には、前記第１層血管の解像度が低いとして、狭帯域光の情報を使用せずにベース画像を生成することが好ましい。前記撮像手段は、カラーの撮像素子で前記被検体の撮像を行い、前記ベース画像生成手段は、撮像により得られる撮像信号のうち前記撮像素子のＢ画素の出力値とＧ画素の出力値の相関を求め、Ｂ画素の出力値とＧ画素の出力値の類似性が高い場合には、前記第１層血管の解像度が低いとして、狭帯域光の情報を使用せずにベース画像を生成することが好ましい。前記第１層血管の解像度が低い場合には、前記Ｂ画素の出力値を使用せずにベース画像を生成することが好ましい。前記第１層血管の解像度が低い場合には、前記広帯域光のみを照射し、前記狭帯域光の照射を停止した状態で撮像された撮像信号から、ベース画像を生成することが好ましい。
【００１２】
前記照明手段は、広帯域光と狭帯域光を被検体に別々に順次照射し、前記ベース画像生成手段は、広帯域光が照射された被検体を撮像したときの広帯域信号と、狭帯域光が照射されたときの撮像信号からベース画像を生成することが好ましい。前記第１層血管の血管深さ情報と前記第２層血管の血管深さ情報は、狭帯域信号と広帯域信号間の輝度比から求められることが好ましい。
【００１３】
前記第１層血管は表層血管であり、前記第２層血管は中深層血管であることが好ましい。
【００１４】
本発明の内視鏡システムのプロセッサ装置は、照明光が照射された被検体を撮像手段で撮像することにより撮像信号を得る電子内視鏡から、前記撮像信号を受信する受信手段と、前記撮像信号に基づいて、特定深さにある第１層血管及びこの第１層血管よりも深い位置にある第２層血管のうち少なくとも一方が強調または抑制された血管強調・抑制画像を生成する画像処理手段を備えることを特徴とする。
【００１５】
本発明の画像処理方法は、照明光が照射された被検体を撮像手段で撮像することにより撮像信号を得る電子内視鏡から、前記撮像信号を受信し、前記撮像信号に基づいて、特定深さにある第１層血管及びこの第１層血管よりも深い位置にある第２層血管のうち少なくとも一方が強調または抑制された血管強調・抑制画像を生成することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、生体組織における凹凸情報などを消すことなく、表層血管又は中深層血管を強調または抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】内視鏡システムの外観図である。
【図２】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。
【図３】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。
【図４】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。
【図５】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。
【図６】輝度比Ｂ／Ｇと血管深さとの関係を示すグラフである。
【図７】Ｂ／Ｇ画像の所定ラインにおける輝度分布を表すグラフである。
【図８】表層血管抽出画像の所定ラインにおける輝度分布を表すグラフである。
【図９】中深層血管画像の所定ラインにおける輝度分布を表すグラフである。
【図１０】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。
【図１１】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。
【図１２】本発明の作用を示すフローチャートである。
【図１３】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。
【図１４】回転フィルタの概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
Ｂ色、Ｇ色、Ｒ色のカラーフィルターは、図５に示すような分光透過率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のうちそれぞれの分光透過率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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
画像処理部５７は、Ｂ／Ｇ画像生成部６１と、血管抽出部６３と、血管強調・抑制画像生成部６５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において同じ位置にある画素間の輝度比Ｂ／Ｇから構成されるＢ／Ｇ画像を生成する。輝度比Ｂ／Ｇは血管深さと関連性を有しており、図６に示すように、血管深さが大きくなるほど輝度比Ｂ／Ｇも大きくなる比例関係となっている。したがって、「表層血管の輝度＜粘膜の輝度＜中深層血管の輝度」の大小関係が成り立っている。しかしながら、図７のＢ／Ｇ画像が示すように、照明ムラ等の要因により、Ｂ／Ｇ画像の輝度は中心部分が一番高く、中心から周辺に向かうほど低くなる分布となる場合がある。このような場合には、上記大小関係（表層血管の輝度＜粘膜の輝度＜中深層血管の輝度）は局所的には成り立つものの、大局的には成り立たないことがある。
【００３１】
血管抽出部６３は、Ｂ／Ｇ画像から、表層血管または中深層血管のいずれかを抽出する。表層血管または中深層血管のいずれを抽出するかは、画像処理ボタン６８の操作に従って決められる。血管抽出は、周波数フィルタリング処理により行われる。表層血管を抽出する場合には、表層血管に多い周波数帯成分である高周波成分をＢ／Ｇ画像から抽出する。これにより、図８に示すように、表層血管の輝度が負で、粘膜部分の輝度がほぼ「０」となる表層血管抽出画像が得られる。表層血管抽出画像では、表層血管のみがシャープに抽出されている。
【００３２】
一方、中深層血管を抽出する場合には、中深層血管に多い周波数帯成分である中周波成分をＢ／Ｇ画像から抽出する。これにより、図９に示すように、中深層血管の輝度が正で、粘膜部分の輝度がほぼ「０」となる中深層血管周出画像が得られる。中深層血管抽出画像では、中深層血管のみがシャープに抽出されている。
【００３３】
以上のような周波数フィルタリング処理を行うことで、粘膜の成分はほぼ「０」に近い値となるため、血管部分のみを抽出することができる。また、上記大小関係（表層血管の輝度＜粘膜の輝度＜中深層血管の輝度）も大局的に成り立つようになる。
【００３４】
血管強調・抑制画像生成部６５は、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に基づいて、表層血管または中深層血管が強調（または抑制）された血管強調・抑制画像を生成する。強調または抑制のいずれを行うかは、画像処理ボタン６８の操作によって決められる。血管強調・抑制画像は、表層血管抽出画像または中深層血管抽出画像における粘膜部分を閾値として、それぞれの画像をベース画像に加減算することで得られる。
【００３５】
表示制御回路５８は、血管強調・抑制画像をモニタ１４に表示する。例えば、図１０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１１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。
【００３６】
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。
【００３７】
なお、照明ムラが少ないとき、即ち、Ｂ／Ｇ画像において上記大小関係（表層血管の輝度＜粘膜の輝度＜中深層血管の輝度）が大域的に成り立っている場合には、周波数フィルタリングによる血管抽出処理を行わず、Ｂ／Ｇ画像をそのままベース画像に反映してもよい。ただし、上記大小関係が大域的に成り立っていない場合にＢ／Ｇ画像をそのままベース画像に反映させたときには、中心部分の血管が周辺部分の血管よりも太く強調等されるため、血管抽出処理を省略することは好ましくない。
【００３８】
次に、本発明の作用について、図１２に示すフローチャートを用いて説明する。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。
【００３９】
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。Ｂ／Ｇ画像が生成されると、血管抽出部部６３において、Ｂ／Ｇ画像から表層血管または中深層血管が抽出される。これにより、表層血管抽出画像または中深層血管抽出画像が得られる。表層血管または中深層血管のいずれを抽出するかは、画像処理ボタン６８の操作に従って決められる。Ｂ／Ｇ画像から血管が抽出されたら、表層血管または中深層血管のいずれか一方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１０または図１１に示すように、モニタ１４に画像表示される。
【００４０】
本発明の第２実施形態は、狭帯域光ＮＢの帯域幅が広い等により表層血管が十分に解像されていない場合にも対応できるようにしたものであり、上記第１実施形態と異なる方法で、ベース画像を生成する（なお、それ以外は第１実施形態と同様であるので、説明を省略する）。例えば、既に広帯域光ＢＢと狭帯域光ＮＢを同時照射したときの撮像信号からベース画像を生成する際には、カラーのＣＣＤ４４の各画素における出力値間の相関関係を使うことによって、ベース画像から狭帯域成分を取り除き、広帯域成分とすることができる。また、広帯域光ＢＢと狭帯域光ＮＢを照射する前であれば、狭帯域光源３３を消灯し、広帯域光ＢＢのみを被検体内に照射することで、特別な画像処理なしに、狭帯域成分が含まれないベース画像を生成することができる。また、ベース画像を生成する際に、青色信号Ｂを使用しないことによっても、狭帯域成分が含まれないベース画像を生成することができる。
【００４１】
このように、狭帯域成分が含まれていないベース画像において、中深層血管の強調・抑制処理を行う際には、上記実施形態のように、高周波成分等を用いる表層血管の処理は行わず、中〜低周波成分等を用いて中深層血管のみを抽出し、抽出した中深層血管に強調・抑制処理を施す。
【００４２】
本発明の第３実施形態は、観察エリアにおいて表層血管がほとんど存在しないため、表層血管が十分に解像されていない場合にも対応できるようにしたものであり、上記第１実施形態と異なる方法でベース画像を生成する（なお、それ以外は第１実施形態と同様であるので、説明を省略する）。まず、同時照射された広帯域光ＢＢ及び狭帯域光ＮＢを撮像することにより得られる青色信号Ｂ、緑色信号Ｇ、赤色信号Ｒを周波数変換し、表層血管に相当する周波数成分を算出する。このとき、周波数成分が低い場合には、狭帯域光の情報を使用せずに、ベース画像を生成する。このベース画像の生成方法は、上記で示したので省略する。また、狭帯域成分が含まれていないベース画像において、中深層血管の強調・抑制処理についても、上記で示したので省略する。
【００４３】
本発明の第４実施形態は、上記第２及び３実施形態と異なる方法で表層血管の解像度を判定し、その上で上記第１実施形態と異なる方法でベース画像を生成する（なお、それ以外は第１実施形態と同様であるので、説明を省略する）。まず、同時照射された広帯域光ＢＢ及び狭帯域光ＮＢを撮像することにより得られる信号のうち、青色信号Ｂ及び緑色信号Ｇ間の相関を求める。その結果、青色信号Ｂと緑色信号Ｇの類似性が高い場合には、表層血管が十分に解像されていないとみなし、狭帯域光の情報を使用せずに、ベース画像を生成する。このベース画像の生成方法と狭帯域成分が含まれていないベース画像上での中深層血管の強調・抑制処理は、上記で示したので省略する。
【００４４】
本発明の第５実施形態は、広帯域光ＢＢと狭帯域光ＮＢを同時照射した第１〜第４実施形態と異なり、広帯域光ＢＢと狭帯域光ＮＢを別々に順次照射する。したがって、第５実施形態の電子内視鏡システム１００においては、図１３に示すように、広帯域光ＢＢと狭帯域光ＮＢを順次照射するために、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。回転フィルタ１０１は、図１４に示すように、広帯域光源３０からの広帯域光ＢＢそのまま透過させる開口部１０１ａと、広帯域光のうち中心波長４０５ｎｍの狭帯域光（波長域４００〜４１０ｎｍ）を透過させるバンドパスフィルタ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、広帯域光ＢＢと狭帯域光ＮＢが、ライトガイド４３に向けて別々に順次照射される。
【００４５】
このように広帯域光ＢＢと狭帯域光ＮＢ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〜第４実施形態と異なる。その他については第５実施形態は第１〜第４実施形態と同様である。ベース画像の生成については、広帯域光ＢＢを照射及び撮像したときに得られる広帯域信号と、狭帯域光ＮＢを照射及び撮像したときに得られる狭帯域信号とを組み合わせ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、狭帯域信号のうちＢ画素からの出力値と広帯域信号のうちＧ画素からの出力値間の輝度比を用いることが好ましい。なお、ベース画像は、広帯域信号のみで生成してもよい。
【００４６】
なお、上記実施形態では、周波数フィルタリング処理を用いて、表層血管や中深層血管を抽出したが、これら血管を抽出することができれば、前記手段に限る必要はない。また、上記実施形態では、表層血管または中深層血管のいずれか一方のみを選択的に強調・抑制したが、これに限らず、表層血管または中深層血管の両方を強調・抑制してもよく、さらには、表層血管、中層血管、深層血管の３層の血管が存在する場合には、各層の血管について強調・抑制を行ってもよい。
【符号の説明】
【００４７】
１０ 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 血管抽出部
６５ 血管強調・抑制画像生成部
７１ 表層血管
７２ 中深層血管
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検体に照明光を照射する照明手段と、
前記被写体からの反射光を撮像する撮像手段と、
撮像により得られる撮像信号に基づいて、特定深さにある第１層血管及びこの第１層血管よりも深い位置にある第２層血管のうち少なくとも一方が強調または抑制された血管強調・抑制画像を生成する画像処理手段と、
前記血管強調・抑制画像を表示する表示手段とを備えることを特徴とする内視鏡システム。
【請求項２】
前記画像処理手段は、
前記撮像信号から、前記第１または第２層血管の強調・抑制処理を行うために用いるベース画像を生成するベース画像生成手段と、
前記撮像信号から前記第１層血管または前記第２層血管の一方を抽出する血管抽出手段と、
前記血管抽出手段により抽出された血管を含む血管抽出画像と前記ベース画像とを用いて、前記第１層血管または前記第２層血管の一方が選択的に強調または抑制された血管強調・抑制画像を生成する血管強調・抑制画像生成手段とを有することを特徴とする請求項１記載の内視鏡システム。
【請求項３】
前記撮像手段は、カラーの撮像素子で前記被検体の撮像を行い、
前記血管抽出手段は、
前記撮像素子のＢ画素から出力される青色信号と前記撮像素子のＧ画素の出力から出力される緑色信号間の輝度比から構成されるＢ／Ｇ画像を生成するＢ／Ｇ画像生成部と、
前記Ｂ／Ｇ画像から前記第１層血管または前記第２層血管の一方を抽出する血管抽出部とを有することを特徴とする請求項２記載の内視鏡システム。
【請求項４】
前記血管抽出部は、
前記Ｂ／Ｇ画像から前記第１層血管が含まれている第１周波数成分を抽出することにより、第１層血管抽出画像を生成し、または、前記Ｂ／Ｇ画像から前記第２層血管が含まれている第２周波数成分を抽出することにより、第２層血管抽出画像を生成することを特徴とする請求項３記載の内視鏡システム。
【請求項５】
前記照明手段は、広帯域光と狭帯域光を被検体に同時照射し、
前記ベース画像生成手段は、広帯域光と狭帯域光が同時照射された被検体を撮像することで得られる撮像信号から、前記ベース画像を生成することを特徴とする請求項２ないし４いずれか１項記載の内視鏡システム。
【請求項６】
前記ベース画像生成手段は、前記狭帯域光の帯域幅が広い場合に、狭帯域光の情報を使用せずに、ベース画像を生成することを特徴とする請求項５記載の内視鏡システム。
【請求項７】
前記ベース画像生成手段は、前記撮像信号を周波数変換して第１層血管に相当する第１周波数成分を求め、その求めた第１周波数成分が一定値よりも低い場合には、前記第１層血管の解像度が低いとして、狭帯域光の情報を使用せずにベース画像を生成することを特徴とする請求項５記載の内視鏡システム。
【請求項８】
前記撮像手段は、カラーの撮像素子で前記被検体の撮像を行い、
前記ベース画像生成手段は、撮像により得られる撮像信号のうち前記撮像素子のＢ画素の出力値とＧ画素の出力値の相関を求め、Ｂ画素の出力値とＧ画素の出力値の類似性が高い場合には、前記第１層血管の解像度が低いとして、狭帯域光の情報を使用せずにベース画像を生成することを特徴とする請求項５記載の内視鏡システム。
【請求項９】
前記第１層血管の解像度が低い場合には、前記Ｂ画素の出力値を使用せずにベース画像を生成することを特徴とする請求項８記載の内視鏡システム。
【請求項１０】
前記第１層血管の解像度が低い場合には、前記広帯域光のみを照射し、前記狭帯域光の照射を停止した状態で撮像された撮像信号から、ベース画像を生成することを特徴とする請求項５ないし８いずれか１項記載の内視鏡システム。
【請求項１１】
前記照明手段は、広帯域光と狭帯域光を被検体に別々に順次照射し、
前記ベース画像生成手段は、広帯域光が照射された被検体を撮像したときの広帯域信号と、狭帯域光が照射されたときの撮像信号からベース画像を生成することを特徴とする請求項２ないし４いずれか１項記載の内視鏡システム。
【請求項１２】
前記第１層血管の血管深さ情報と前記第２層血管の血管深さ情報は、狭帯域信号と広帯域信号間の輝度比から求められることを特徴とする請求項１１記載の内視鏡システム。
【請求項１３】
前記第１層血管は表層血管であり、前記第２層血管は中深層血管であることを特徴とする請求項１ないし１２いずれか１項記載の内視鏡システム。
【請求項１４】
照明光が照射された被検体を撮像手段で撮像することにより撮像信号を得る電子内視鏡から、前記撮像信号を受信する受信手段と、
前記撮像信号に基づいて、特定深さにある第１層血管及びこの第１層血管よりも深い位置にある第２層血管のうち少なくとも一方が強調または抑制された血管強調・抑制画像を生成する画像処理手段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。
【請求項１５】
照明光が照射された被検体を撮像手段で撮像することにより撮像信号を得る電子内視鏡から、前記撮像信号を受信し、
前記撮像信号に基づいて、特定深さにある第１層血管及びこの第１層血管よりも深い位置にある第２層血管のうち少なくとも一方が強調または抑制された血管強調・抑制画像を生成することを特徴とする画像処理方法。
【請求項１】
被検体に照明光を照射する照明手段と、
前記被写体からの反射光を撮像する撮像手段と、
撮像により得られる撮像信号に基づいて、特定深さにある第１層血管及びこの第１層血管よりも深い位置にある第２層血管のうち少なくとも一方が強調または抑制された血管強調・抑制画像を生成する画像処理手段と、
前記血管強調・抑制画像を表示する表示手段とを備えることを特徴とする内視鏡システム。
【請求項２】
前記画像処理手段は、
前記撮像信号から、前記第１または第２層血管の強調・抑制処理を行うために用いるベース画像を生成するベース画像生成手段と、
前記撮像信号から前記第１層血管または前記第２層血管の一方を抽出する血管抽出手段と、
前記血管抽出手段により抽出された血管を含む血管抽出画像と前記ベース画像とを用いて、前記第１層血管または前記第２層血管の一方が選択的に強調または抑制された血管強調・抑制画像を生成する血管強調・抑制画像生成手段とを有することを特徴とする請求項１記載の内視鏡システム。
【請求項３】
前記撮像手段は、カラーの撮像素子で前記被検体の撮像を行い、
前記血管抽出手段は、
前記撮像素子のＢ画素から出力される青色信号と前記撮像素子のＧ画素の出力から出力される緑色信号間の輝度比から構成されるＢ／Ｇ画像を生成するＢ／Ｇ画像生成部と、
前記Ｂ／Ｇ画像から前記第１層血管または前記第２層血管の一方を抽出する血管抽出部とを有することを特徴とする請求項２記載の内視鏡システム。
【請求項４】
前記血管抽出部は、
前記Ｂ／Ｇ画像から前記第１層血管が含まれている第１周波数成分を抽出することにより、第１層血管抽出画像を生成し、または、前記Ｂ／Ｇ画像から前記第２層血管が含まれている第２周波数成分を抽出することにより、第２層血管抽出画像を生成することを特徴とする請求項３記載の内視鏡システム。
【請求項５】
前記照明手段は、広帯域光と狭帯域光を被検体に同時照射し、
前記ベース画像生成手段は、広帯域光と狭帯域光が同時照射された被検体を撮像することで得られる撮像信号から、前記ベース画像を生成することを特徴とする請求項２ないし４いずれか１項記載の内視鏡システム。
【請求項６】
前記ベース画像生成手段は、前記狭帯域光の帯域幅が広い場合に、狭帯域光の情報を使用せずに、ベース画像を生成することを特徴とする請求項５記載の内視鏡システム。
【請求項７】
前記ベース画像生成手段は、前記撮像信号を周波数変換して第１層血管に相当する第１周波数成分を求め、その求めた第１周波数成分が一定値よりも低い場合には、前記第１層血管の解像度が低いとして、狭帯域光の情報を使用せずにベース画像を生成することを特徴とする請求項５記載の内視鏡システム。
【請求項８】
前記撮像手段は、カラーの撮像素子で前記被検体の撮像を行い、
前記ベース画像生成手段は、撮像により得られる撮像信号のうち前記撮像素子のＢ画素の出力値とＧ画素の出力値の相関を求め、Ｂ画素の出力値とＧ画素の出力値の類似性が高い場合には、前記第１層血管の解像度が低いとして、狭帯域光の情報を使用せずにベース画像を生成することを特徴とする請求項５記載の内視鏡システム。
【請求項９】
前記第１層血管の解像度が低い場合には、前記Ｂ画素の出力値を使用せずにベース画像を生成することを特徴とする請求項８記載の内視鏡システム。
【請求項１０】
前記第１層血管の解像度が低い場合には、前記広帯域光のみを照射し、前記狭帯域光の照射を停止した状態で撮像された撮像信号から、ベース画像を生成することを特徴とする請求項５ないし８いずれか１項記載の内視鏡システム。
【請求項１１】
前記照明手段は、広帯域光と狭帯域光を被検体に別々に順次照射し、
前記ベース画像生成手段は、広帯域光が照射された被検体を撮像したときの広帯域信号と、狭帯域光が照射されたときの撮像信号からベース画像を生成することを特徴とする請求項２ないし４いずれか１項記載の内視鏡システム。
【請求項１２】
前記第１層血管の血管深さ情報と前記第２層血管の血管深さ情報は、狭帯域信号と広帯域信号間の輝度比から求められることを特徴とする請求項１１記載の内視鏡システム。
【請求項１３】
前記第１層血管は表層血管であり、前記第２層血管は中深層血管であることを特徴とする請求項１ないし１２いずれか１項記載の内視鏡システム。
【請求項１４】
照明光が照射された被検体を撮像手段で撮像することにより撮像信号を得る電子内視鏡から、前記撮像信号を受信する受信手段と、
前記撮像信号に基づいて、特定深さにある第１層血管及びこの第１層血管よりも深い位置にある第２層血管のうち少なくとも一方が強調または抑制された血管強調・抑制画像を生成する画像処理手段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。
【請求項１５】
照明光が照射された被検体を撮像手段で撮像することにより撮像信号を得る電子内視鏡から、前記撮像信号を受信し、
前記撮像信号に基づいて、特定深さにある第１層血管及びこの第１層血管よりも深い位置にある第２層血管のうち少なくとも一方が強調または抑制された血管強調・抑制画像を生成することを特徴とする画像処理方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【公開番号】特開２０１２−１５２４５９（Ｐ２０１２−１５２４５９Ａ）
【公開日】平成２４年８月１６日（２０１２．８．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１５５００（Ｐ２０１１−１５５００）
【出願日】平成２３年１月２７日（２０１１．１．２７）
【出願人】（３０６０３７３１１）富士フイルム株式会社 (25,513)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年８月１６日（２０１２．８．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１月２７日（２０１１．１．２７）
【出願人】（３０６０３７３１１）富士フイルム株式会社 (25,513)
【Ｆターム（参考）】
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