画像処理装置、画像処理方法、および画像処理プログラム
【課題】生体内管腔画像から異常部を精度良く検出すること。
【解決手段】本発明のある実施の形態の画像処理装置１において、閉領域抽出部２２は、設定範囲に初期閉領域を設定する初期閉領域設定部２３と、勾配強度をもとに初期閉領域の設定範囲を決定する範囲決定部２４と、少なくとも閉領域の外形によって定まるエネルギーおよび閉領域の境界における勾配強度によって定まるエネルギーを含む複数のエネルギーの値を算出するエネルギー算出部３０と、複数のエネルギーの加重和を算出するエネルギー加重和算出部３１とを備え、加重和をもとに初期閉領域を変形していくことで閉領域を抽出する。
【解決手段】本発明のある実施の形態の画像処理装置１において、閉領域抽出部２２は、設定範囲に初期閉領域を設定する初期閉領域設定部２３と、勾配強度をもとに初期閉領域の設定範囲を決定する範囲決定部２４と、少なくとも閉領域の外形によって定まるエネルギーおよび閉領域の境界における勾配強度によって定まるエネルギーを含む複数のエネルギーの値を算出するエネルギー算出部３０と、複数のエネルギーの加重和を算出するエネルギー加重和算出部３１とを備え、加重和をもとに初期閉領域を変形していくことで閉領域を抽出する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、生体内管腔を撮像した生体内管腔画像を処理する画像処理装置、画像処理方法、および画像処理プログラムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、患者等の被検者の体内に導入されて体内管腔内を観察する医用観察装置として、内視鏡が広く普及している。また、近年では、カプセル型の筐体内部に撮像装置やこの撮像装置によって撮像された画像データを体外に無線送信する通信装置等を備えた飲み込み型の内視鏡（カプセル内視鏡）が開発されている。これらの医用観察装置によって撮像された体内管腔内の画像（生体内管腔画像）の観察・診断は、多くの経験を必要とするため、医師による診断を補助する医療診断支援機能が望まれている。この機能を実現する画像認識技術の１つとして、生体内管腔画像から病変等の異常部を自動的に検出して医師等に提示する技術が提案されている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、形状依存性フィルタを用い、粗大構造や線構造の影響を受けることなく乳癌の癌化部分の特徴の１つである微小石灰化陰影の候補を安定的に検出する技術が開示されている。この特許文献１では、想定される微小石灰化陰影の形状をもとに、撮影条件や読取り条件、画像コントラスト、微小石灰化陰影のサイズといった各種条件、あるいはこれらを組み合わせた条件等に応じてフィルタ特性を最適化した第２の形状依存性フィルタを事前に準備しておく。そして、先ず、モルフォロジーフィルタ（例えば非特許文献１，２を参照）である第１の形状依存性フィルタを用いて画像中の直線構造を除去することで、微細構造部分を表す微細構造画像を生成する。その後、微細構造画像に対して準備しておいた第２の形状依存性フィルタを用いた強調処理を施すことにより、周囲（第１の形状依存性フィルタで除ききれなかった粗大構造部分や線構造部分等を含む微小石灰化陰影候補以外の部分）と比較して相対的に微小石灰化陰影候補のみを強調した強調処理済画像を生成している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−９９８９６号公報
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】小畑他，「多重構造要素を用いたモルフォロジーフィルタによる微小石灰化像の抽出」，電子情報通信学会論文誌，D-II，Vol.J75-D-II，No.7，P1170〜1176，July 1992
【非特許文献２】小畑他，「モルフォロジーの基礎とそのマンモグラム処理への応用」，MEDICAL IMAGING TECHNOLOGY，Vol.12，No.1，January 1994
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、上記した内視鏡やカプセル内視鏡等の医用観察装置によって撮像される生体内管腔画像には、例えば消化管内壁の粘膜構造の折りたたみやうねりによって発生する溝や、粘膜ひだの輪郭等、曲率が大きく折れ曲がったような箇所が多く存在する。このため、特許文献１を生体内管腔画像に適用し、病変等の異常部を検出しようとすると、直線構造を除去する第１の形状依存性フィルタ（モルフォロジーフィルタ）では、フィルタのサイズに依存して、前述のような生体組織が形成する溝位置や輪郭部分等のように、曲率が大きく折れ曲がったような箇所が微細構造画像に残ってしまう。また、特許文献１の第２の形状依存性フィルタは特定の形状（微小石灰化陰影の形状）を強調するためのものであるが、生体内管腔画像に映る異常部は決まった形状を持たない。このため、特許文献１のように、異常部の形状を事前に想定し、第１の形状依存性フィルタで残る構造、例えば前述のような曲率が大きく折れ曲がったような箇所と異常部とを区別するための最適な形状依存性フィルタを設計するのは難しい。したがって、２種類の形状依存性フィルタを組み合わせても、異常部を溝位置や輪郭部分と区別して検出するのは困難であった。
【０００７】
一方で、生体内管腔画像に映る溝位置や輪郭部分は、エッジとして抽出できる。このエッジをもとに生体内管腔画像から閉領域を抽出すれば、溝位置や輪郭部分以外の領域を対象とした異常部検出が行える。これによれば、溝位置や輪郭部分以外の領域から異常部を検出できるので、溝位置や輪郭部分を異常部として誤検出する事態を抑制することが可能である。ここで、エッジをもとに閉領域を抽出する手法としては、例えば、公知の動的輪郭抽出法を用いた手法が挙げられる。動的輪郭抽出法は、画像内のエッジを閉曲線として抽出する方法であり、初期閉曲線の形状を変形させながら、閉曲線の連続性や滑らかさ、閉曲線上でのエッジ強度に基づくエネルギーの値の和が最も安定するような閉曲線を抽出するものである。
【０００８】
しかしながら、前述のような動的輪郭抽出法を単に適用して閉領域を抽出する場合、閉領域の初期位置や、各エネルギーの値をどのように定義するのかによって抽出される閉領域が大きく異なる。このため、必ずしも閉領域を適切に抽出することができず、この結果溝位置や輪郭部分に対して異常部検出を行ってしまい、これらを誤検出する場合があった。
【０００９】
本発明は、上記に鑑み為されたものであって、生体内管腔画像から異常部を精度良く検出することができる画像処理装置、画像処理方法、および画像処理プログラム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】
【００１０】
上記した課題を解決し、目的を達成するための、本発明のある態様にかかる画像処理装置は、生体内管腔を撮像した生体内管腔画像から異常部を検出する画像処理装置であって、前記生体内管腔画像をもとに、各画素の画素値の勾配強度を算出する勾配強度算出手段と、前記勾配強度が所定の値以上である画素を領域の内部に含まず、かつ、領域の境界が該領域の内側に所定の曲率以上で屈曲しないことを条件として該条件を満たす閉領域を抽出する閉領域抽出手段と、前記閉領域内部の異常部を検出する異常部検出手段と、を備え、前記閉領域抽出手段は、前記勾配強度をもとに初期閉領域の設定範囲を決定する範囲決定手段と、前記設定範囲に前記初期閉領域を設定する初期閉領域設定手段と、少なくとも前記閉領域の外形によって定まるエネルギーおよび前記閉領域の境界における前記勾配強度によって定まるエネルギーを含む複数のエネルギーの値を算出するエネルギー算出手段と、前記複数のエネルギーの加重和を算出するエネルギー加重和算出手段と、を備え、前記加重和をもとに前記初期閉領域を変形していくことで前記閉領域を抽出することを特徴とする。
【００１１】
また、本発明の別の態様にかかる画像処理装置は、生体内管腔を撮像した生体内管腔画像から異常部を検出する画像処理装置であって、前記生体内管腔画像をもとに、各画素の画素値の勾配強度を算出する勾配強度算出手段と、前記勾配強度が所定の値以上である画素を領域の内部に含まず、かつ、領域の境界が該領域の内側に所定の曲率以上で屈曲しないことを条件として該条件を満たす閉領域を抽出する閉領域抽出手段と、前記閉領域内部の異常部を検出する異常部検出手段と、を備え、前記閉領域抽出手段は、前記勾配強度をもとに初期閉領域を設定する初期閉領域設定手段と、少なくとも前記閉領域の外形によって定まるエネルギーおよび前記閉領域の境界における前記勾配強度によって定まるエネルギーを含む複数のエネルギーの値を算出するエネルギー算出手段と、前記初期閉領域の位置をもとに、前記複数のエネルギーのうちの少なくとも１つのエネルギーに対する重みを設定するエネルギー重み設定手段と、前記複数のエネルギーの加重和を算出するエネルギー加重和算出手段と、を備え、前記加重和をもとに前記初期閉領域を変形していくことで前記閉領域を抽出することを特徴とする。
【００１２】
上記態様の画像処理装置によれば、勾配強度をもとに初期閉領域の設定範囲を決定し、設定した設定範囲に初期閉領域を設定することができる。したがって、生体内管腔画像においてエッジとなって現れる溝位置や輪郭部分を考慮して初期閉領域を設定することができる。また、勾配強度をもとに初期閉領域を設定し、設定した初期閉領域の位置をもとに、閉領域の外形によって定まるエネルギーおよび閉領域の境界における勾配強度によって定まるエネルギーを含む複数のエネルギーのうちの少なくとも１つのエネルギーに対する重みを設定することができる。したがって、溝位置や輪郭部分を考慮して重み付けを行って各エネルギーの加重和を算出することができる。これによれば、勾配強度が所定の値以上である画素を領域の内部に含まず、かつ、領域の境界がこの領域の内側に所定の曲率以上で屈曲しない条件を満たす閉領域を適切に抽出することができ、抽出した閉領域内部の異常部を検出することができる。このように、上記態様の画像処理装置によれば、溝位置や輪郭部分を異常部として誤検出する事態を抑制し、生体内管腔画像から異常部を精度良く検出することができるという効果を奏する。
【００１３】
また、本発明の別の態様にかかる画像処理方法は、生体内管腔を撮像した生体内管腔画像から異常部を検出する画像処理方法であって、前記生体内管腔画像をもとに、各画素の画素値の勾配強度を算出する勾配強度算出工程と、前記勾配強度が所定の値以上である画素を領域の内部に含まず、かつ、領域の境界が該領域の内側に所定の曲率以上で屈曲しないことを条件として該条件を満たす閉領域を抽出する閉領域抽出工程と、前記閉領域内部の異常部を検出する異常部検出工程と、を含み、前記閉領域抽出工程は、前記勾配強度をもとに初期閉領域の設定範囲を決定する範囲決定工程と、前記設定範囲に前記初期閉領域を設定する初期閉領域設定工程と、少なくとも前記閉領域の外形によって定まるエネルギーおよび前記閉領域の境界における前記勾配強度によって定まるエネルギーを含む複数のエネルギーの値を算出するエネルギー算出工程と、前記複数のエネルギーの加重和を算出するエネルギー加重和算出工程と、を含み、前記加重和をもとに前記初期閉領域を変形していくことで前記閉領域を抽出することを特徴とする。
【００１４】
また、本発明の別の態様にかかる画像処理方法は、生体内管腔を撮像した生体内管腔画像から異常部を検出する画像処理方法であって、前記生体内管腔画像をもとに、各画素の画素値の勾配強度を算出する勾配強度算出工程と、前記勾配強度が所定の値以上である画素を領域の内部に含まず、かつ、領域の境界が該領域の内側に所定の曲率以上で屈曲しないことを条件として該条件を満たす閉領域を抽出する閉領域抽出工程と、前記閉領域内部の異常部を検出する異常部検出工程と、を含み、前記閉領域抽出工程は、前記勾配強度をもとに初期閉領域を設定する初期閉領域設定工程と、少なくとも前記閉領域の外形によって定まるエネルギーおよび前記閉領域の境界における前記勾配強度によって定まるエネルギーを含む複数のエネルギーの値を算出するエネルギー算出工程と、前記初期閉領域の位置をもとに、前記複数のエネルギーのうちの少なくとも１つのエネルギーに対する重みを設定するエネルギー重み設定工程と、前記複数のエネルギーの加重和を算出するエネルギー加重和算出工程と、を含み、前記加重和をもとに前記初期閉領域を変形していくことで前記閉領域を抽出することを特徴とする。
【００１５】
また、本発明の別の態様にかかる画像処理プログラムは、生体内管腔を撮像した生体内管腔画像から異常部を検出するための画像処理プログラムであって、前記生体内管腔画像をもとに、各画素の画素値の勾配強度を算出する勾配強度算出ステップと、前記勾配強度が所定の値以上である画素を領域の内部に含まず、かつ、領域の境界が該領域の内側に所定の曲率以上で屈曲しないことを条件として該条件を満たす閉領域を抽出する閉領域抽出ステップと、前記閉領域内部の異常部を検出する異常部検出ステップと、をコンピュータに実行させ、前記閉領域抽出ステップは、前記勾配強度をもとに初期閉領域の設定範囲を決定する範囲決定ステップと、前記設定範囲に前記初期閉領域を設定する初期閉領域設定ステップと、少なくとも前記閉領域の外形によって定まるエネルギーおよび前記閉領域の境界における前記勾配強度によって定まるエネルギーを含む複数のエネルギーの値を算出するエネルギー算出ステップと、前記複数のエネルギーの加重和を算出するエネルギー加重和算出ステップと、を前記コンピュータに実行させ、前記加重和をもとに前記初期閉領域を変形していくことで前記閉領域を抽出させることを特徴とする。
【００１６】
また、本発明の別の態様にかかる画像処理プログラムは、生体内管腔を撮像した生体内管腔画像から異常部を検出する画像処理プログラムであって、前記生体内管腔画像をもとに、各画素の画素値の勾配強度を算出する勾配強度算出ステップと、前記勾配強度が所定の値以上である画素を領域の内部に含まず、かつ、領域の境界が該領域の内側に所定の曲率以上で屈曲しないことを条件として該条件を満たす閉領域を抽出する閉領域抽出ステップと、前記閉領域内部の異常部を検出する異常部検出ステップと、をコンピュータに実行させ、前記閉領域抽出ステップは、前記勾配強度をもとに初期閉領域を設定する初期閉領域設定ステップと、少なくとも前記閉領域の外形によって定まるエネルギーおよび前記閉領域の境界における前記勾配強度によって定まるエネルギーを含む複数のエネルギーの値を算出するエネルギー算出ステップと、前記初期閉領域の位置をもとに、前記複数のエネルギーのうちの少なくとも１つのエネルギーに対する重みを設定するエネルギー重み設定ステップと、前記複数のエネルギーの加重和を算出するエネルギー加重和算出ステップと、を前記コンピュータに実行させ、前記加重和をもとに前記初期閉領域を変形していくことで前記閉領域を抽出させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、生体内管腔画像から異常部を精度良く検出することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】図１は、実施の形態１の画像処理装置の機能構成を説明するブロック図である。
【図２】図２は、閉領域の抽出原理を説明する説明図である。
【図３】図３は、内部に溝位置等であるエッジを含む閉領域を示す図である。
【図４】図４は、図３中に一点鎖線で示すライン上の画素値の変化曲線を示す図である。
【図５】図５は、輪郭部分等である大きく屈曲するエッジを境界に含む閉領域を示す図である。
【図６】図６は、図５中に一点鎖線で示すライン上の画素値の変化曲線を示す図である。
【図７】図７は、実施の形態１の画像処理装置が行う処理手順を示す全体フローチャートである。
【図８】図８は、生体内管腔画像の一例を示す模式図である。
【図９】図９は、実施の形態１における設定範囲決定処理の詳細な処理手順を示すフローチャートである。
【図１０】図１０は、図８の生体内管腔画像から抽出した平坦領域を示す模式図である。
【図１１】図１１は、図１０の平坦領域の中心線上に配置した候補点を示す図である。
【図１２】図１２は、平坦領域内の設定範囲に設定された初期閉領域の一例を示す図である。
【図１３】図１３は、制御点数決定処理の詳細な処理手順を示すフローチャートである。
【図１４】図１４は、実施の形態１におけるエネルギー重み設定処理の詳細な処理手順を示すフローチャートである。
【図１５】図１５は、閉領域抽出処理の詳細な処理手順を示すフローチャートである。
【図１６】図１６は、異常部検出処理の詳細な処理手順を示すフローチャートである。
【図１７】図１７は、実施の形態２の画像処理装置の機能構成を説明するブロック図である。
【図１８】図１８は、実施の形態２の画像処理装置が行う処理手順を示す全体フローチャートである。
【図１９】図１９は、実施の形態２における設定範囲決定処理の詳細な処理手順を示すフローチャートである。
【図２０】図２０は、生体内管腔画像の一例を示す模式図である。
【図２１】図２１は、実施の形態２におけるエネルギー重み設定処理の詳細な処理手順を示すフローチャートである。
【図２２】図２２は、実施の形態３の画像処理装置の機能構成を説明するブロック図である。
【図２３】図２３は、実施の形態３の画像処理装置が行う処理手順を示す全体フローチャートである。
【図２４】図２４は、実施の形態３における設定範囲決定処理の詳細な処理手順を示すフローチャートである。
【図２５】図２５は、実施の形態３におけるエネルギー重み設定処理の詳細な処理手順を示すフローチャートである。
【図２６】図２６は、本発明を適用したコンピューターシステムの構成を示すシステム構成図である。
【図２７】図２７は、図２６のコンピューターシステムを構成する本体部の構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、図面を参照し、本発明の好適な実施の形態について説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。また、各図面の記載において、同一部分には同一の符号を付して示している。
【００２０】
本実施の形態の画像処理装置は、例えば内視鏡やカプセル内視鏡等の医用観察装置が被検者の体内の消化管等の生体内管腔を撮像した画像（生体内管腔画像）を処理し、生体内管腔画像から例えば病変や出血部位等の異常部を検出する処理を行うものである。上記したように、生体内管腔画像には、粘膜構造等の生体組織が形成する溝の陰影や輪郭が映る。本実施の形態では、この溝位置や輪郭部分を異常部として誤検出する事態を抑制するため、生体内管腔画像中においてこれら溝位置や輪郭部分を内部や境界に含まないように閉領域を抽出し、抽出した閉領域毎に異常部を検出する。なお、本実施の形態において、生体内管腔画像は、例えば、画素毎にＲ（赤），Ｇ（緑），Ｂ（青）の各波長成分に対する画素値を持つカラー画像である。
【００２１】
（実施の形態１）
先ず、実施の形態１の画像処理装置について説明する。図１は、実施の形態１の画像処理装置１の機能構成を説明するブロック図である。実施の形態１の画像処理装置１は、図１に示すように、画像取得部１１と、入力部１２と、表示部１３と、記録部１４と、演算部２０と、画像処理装置１全体の動作を制御する制御部１５とを備える。
【００２２】
画像取得部１１は、医用観察装置によって撮像された生体内管腔画像の画像データを取得するためのものであり、この画像取得部１１によって取得された生体内管腔画像の画像データは記録部１４に記録され、演算部２０によって処理された後、必要に応じて適宜表示部１３に表示される。画像取得部１１は、例えば医用観察装置がカプセル内視鏡の場合等のように医用観察装置との間の画像データの受け渡しに可搬型の記録媒体が使用される場合であれば、この記録媒体を着脱自在に装着して保存された生体内管腔画像の画像データを読み出すリーダ装置で構成される。また、医用観察装置によって撮像された生体内管腔画像の画像データを保存しておくサーバを適所に設置し、このサーバから取得する構成の場合には、画像取得部１１を、サーバと接続するための通信装置等で構成する。そして、この画像取得部１１を介してサーバとデータ通信を行い、生体内管腔画像の画像データを取得する。また、この他、内視鏡等の医用観察装置からの画像信号をケーブルを介して入力するインターフェース装置等で構成してもよい。
【００２３】
入力部１２は、例えばキーボードやマウス、タッチパネル、各種スイッチ等によって実現されるものであり、入力信号を制御部１５に出力する。表示部１３は、ＬＣＤやＥＬディスプレイ等の表示装置によって実現されるものであり、制御部１５の制御のもと、生体内管腔画像を含む各種画面を表示する。
【００２４】
記録部１４は、更新記録可能なフラッシュメモリ等のＲＯＭやＲＡＭといった各種ＩＣメモリ、内蔵或いはデータ通信端子で接続されたハードディスク、ＣＤ−ＲＯＭ等の情報記録媒体およびその読取装置等によって実現されるものであり、画像処理装置１を動作させ、この画像処理装置１が備える種々の機能を実現するためのプログラムや、このプログラムの実行中に使用されるデータ等が予めあるいは処理の都度一時的に記録される。この記録部１４には、画像取得部１１によって取得された生体内管腔画像の画像データが記録される。また、記録部１４には、実施の形態１の処理を実現して生体内管腔画像から異常部を検出するための画像処理プログラム１４１が記録される。
【００２５】
演算部２０は、ＣＰＵ等のハードウェアによって実現され、生体内管腔画像を処理して異常部を検出するための種々の演算処理を行う。この演算部２０は、勾配強度算出手段としての勾配強度算出部２１と、閉領域抽出手段としての閉領域抽出部２２と、異常部検出手段としての異常部検出部３２とを含む。
【００２６】
勾配強度算出部２１は、生体内管腔画像の各画素の画素値をもとに、各画素の画素値の勾配強度を算出する。
【００２７】
閉領域抽出部２２は、勾配強度が予め設定される所定の値以上である画素を領域の内部に含まず、かつ、領域の境界がこの領域の内側に所定の曲率以上で屈曲しないことを条件とし、生体内管腔画像から前述の条件を満たす閉領域を抽出する。この閉領域抽出部２２は、初期閉領域設定手段としての初期閉領域設定部２３と、エネルギー重み設定手段としてのエネルギー重み設定部２９と、エネルギー算出手段としてのエネルギー算出部３０と、エネルギー加重和算出手段としてのエネルギー加重和算出部３１とを備え、エネルギー加重和算出部３１が算出した加重和をもとに初期閉領域を変形していくことで閉領域を抽出する。
【００２８】
初期閉領域設定部２３は、閉領域の初期形状である初期閉領域を設定する。この初期閉領域設定部２３は、範囲決定手段としての範囲決定部２４と、閉領域サイズ決定手段としての閉領域サイズ決定部２７と、制御点数決定手段としての制御点数決定部２８とを備える。範囲決定部２４は、各画素の勾配強度をもとに、初期閉領域を設定する生体内管腔画像中の範囲（設定範囲）を決定する機能部であり、平坦領域抽出手段としての平坦領域抽出部２４１と、領域形状情報算出手段としての領域形状情報算出部２４２とを備える。平坦領域抽出部２４１は、生体内管腔画像から勾配強度の値がある程度小さく周囲と類似する画素で構成された領域を平坦領域として抽出する。領域形状情報算出部２４２は、平坦領域の形状情報を算出する。この領域形状情報算出部２４２は、平坦領域の中心線を算出する中心線算出手段としての中心線算出部２４３と、中心線の曲率を算出する曲率算出手段としての曲率算出部２４４とを備える。閉領域サイズ決定部２７は、範囲決定部２４が決定した初期閉領域の設定範囲をもとに、初期閉領域のサイズを決定する。実施の形態１では、この閉領域サイズ決定部２７において、内接領域サイズ決定手段としての内接領域サイズ決定部２７１が、所定の形状（例えば円形状）を有し、初期閉領域の設定範囲に内接する大きさを初期閉領域のサイズとして決定する。なお、初期閉領域の形状は円形状に限定されるものではなく、適宜の形状としてよい。制御点数決定部２８は、初期閉領域のサイズをもとに初期閉領域の後述する制御点の数を決定する。ここで、制御点とは、閉領域の境界に位置する座標点のことをいう。この制御点数決定部２８は、初期閉領域の面積を算出する面積算出手段としての面積算出部２８１と、初期閉領域の周囲長を算出する周囲長算出手段としての周囲長算出部２８２とを備える。
【００２９】
エネルギー重み設定部２９は、初期閉領域の位置をもとに、エネルギー算出部３０が算出する複数のエネルギーのうちの少なくとも１つのエネルギーに対する重みを設定する。実施の形態１では、後述する内部エネルギーに対する重みとして２種類の重み（制御点数重み，領域形状重み）を設定する。このエネルギー重み設定部２９は、制御点数重み設定部２９１と、領域形状重み設定部２９２とを備える。制御点数重み設定部２９１は、制御点数決定部２８が決定した制御点数をもとに、制御点数重みを設定する。また、詳細は後述するが、実施の形態１では、平坦領域抽出部２４１が抽出した平坦領域内で設定範囲が決定され、この設定範囲に初期閉領域が設定される。領域形状重み設定部２９２は、初期閉領域の設定位置における平坦領域の形状情報をもとに、領域形状重みを設定する。
【００３０】
エネルギー算出部３０は、少なくとも閉領域の外形によって定まるエネルギーおよび閉領域の境界における勾配強度によって定まるエネルギーを含む複数のエネルギーの値を算出する。実施の形態１では、エネルギー算出部３０は、内部エネルギー算出手段としての内部エネルギー算出部３０１と、画像エネルギー算出手段としての画像エネルギー算出部３０２と、外部エネルギー算出手段としての外部エネルギー算出部３０３とを備え、閉領域の外形によって定まるエネルギーに相当する内部エネルギーおよび外部エネルギーと、閉領域の境界における勾配強度によって定まるエネルギーに相当する画像エネルギーの３つのエネルギーの各値を算出する。ここで、内部エネルギーは、閉領域の境界の滑らかさを表し、閉領域の形状が滑らかなほど小さい値を示すエネルギーである。画像エネルギーは、閉領域の境界における勾配強度の値が大きいほど小さい値を示すエネルギーである。外部エネルギーは、閉領域の大きさが大きいほど小さい値を示すエネルギーである。
【００３１】
エネルギー加重和算出部３１は、エネルギー算出部３０が算出した複数のエネルギーの加重和を算出する。このとき、実施の形態１では、エネルギー加重和算出部３１は、エネルギー重み設定部２９が設定した制御点数重みおよび領域形状重みを用いて内部エネルギーを重み付けした上で、この内部エネルギー、画像エネルギー、および外部エネルギーの加重和を算出する。なお、必ずしもこれら３つのエネルギーの加重和を算出する必要はなく、これら３つのうちのいずれか２つのエネルギーの加重和を算出することとしてもよい。
【００３２】
異常部検出部３２は、閉領域毎にその境界の内側（内部）の異常部を検出する。
【００３３】
制御部１５は、ＣＰＵ等のハードウェアによって実現される。この制御部１５は、画像取得部１１によって取得された画像データや入力部１２から入力される入力信号、記録部１４に記録されるプログラムやデータ等をもとに画像処理装置１を構成する各部への指示やデータの転送等を行い、画像処理装置１全体の動作を統括的に制御する。
【００３４】
ここで、実施の形態１において閉領域抽出部２２が行う閉領域の抽出原理について説明する。図２は、閉領域の抽出原理を説明する説明図であり、閉領域抽出部２２において初期閉領域設定部２３が設定する初期閉領域Ｅ１を模式的に示している。図２に示すように、初期閉領域Ｅ１は、その境界上の画素に複数の制御点Ｐｃを配置し、これら制御点Ｐｃを結んだものとして設定される。配置する制御点Ｐｃの数は、初期閉領域のサイズをもとに決定する。そして、各制御点Ｐｃの位置やその位置における勾配強度、重心（中心）Ｐ１からの各制御点Ｐｃの距離等から上記した内部エネルギー、画像エネルギー、および外部エネルギーを制御点Ｐｃ毎に算出し、これら３つのエネルギーの加重和が最小となるように制御点Ｐｃを移動させることで初期閉領域Ｅ１を領域が広がる方向に変形させていき、閉領域を抽出する。
【００３５】
このようにして閉領域を抽出したならば、閉領域内部の異常部を検出する。本例では、詳細を後述するように、モルフォロジー処理、例えば球形の構造要素を用いた３次元モルフォロジー処理（濃淡モルフォロジー）を行って異常部を検出する。ここで、モルフォロジー処理には、オープニング（Opening）処理（参考：ＣＧ−ＡＲＴＳ協会，ディジタル画像処理，Ｐ１７９〜Ｐ１８０，収縮・膨張処理）とクロージング（Closing）処理（参考：ＣＧ−ＡＲＴＳ協会，ディジタル画像処理，Ｐ１７９〜Ｐ１８０，収縮・膨張処理）とがある。オープニング処理は、画素値を高度とみなした３次元空間において、構造要素と呼ばれる基準図形（本例では球形）を対象領域の画素値の小さい方（下側）から外接させて移動させた際に構造要素の外周の最大値が通過する軌跡（面）を算出する処理である。一方、クロージング処理は、同様の３次元空間において、構造要素を対象領域の画素値の大きい方（上側）から外接させて移動させた際に構造要素の外周の最小値が通過する軌跡（面）を算出する処理である。そして、オープニング処理を用いた場合には、得られた軌跡上の値を基準値として用い、実際の画素値との差分が大きい画素を異常部として検出する。クロージング処理を用いた場合も同様に、得られた軌跡上の基準値と実際の画素値との差分が大きい画素を異常部として検出する。
【００３６】
ところで、前述のオープニング処理やクロージング処理を含むモルフォロジー処理を適用して閉領域毎に異常部を検出する場合、溝位置を閉領域の内部に含むと、この溝位置を異常部として誤検出する場合があった。図３は、閉領域の一例を示す模式図であり、内部に溝位置等であるエッジ５１を含むように作成された閉領域を示している。また、図４は、横軸を図３中に一点鎖線で示すライン（エッジ５１を跨ぐライン）上の境界画素Ｐ３１，Ｐ３２間の画素位置とし、縦軸を該当する各画素の画素値として画素値の変化曲線Ｌ３１を示したものである。エッジ５１を跨ぐライン上では、図４に示すように、その画素値の変化がエッジ位置で局所的に大きく窪む。このため、内部にエッジ５１を含む閉領域に対してモルフォロジー処理（クロージング処理）を行い、構造要素Ｆ３を上側から外接させて移動させた際（矢印Ａ３１）、前述の窪んだ部分の幅に対して構造要素Ｆ３が大きいとこの部分に構造要素Ｆ３が入り込まないため、図４中に一点鎖線で示すような軌跡Ｌ３２（実際には面）が得られる。このように、閉領域の内部に溝位置等であるエッジ５１を含むと、構造要素Ｆ３の形状に依存して、得られる基準値が実際の画素値から大きく逸脱する。一方で、上記したように、異常部の検出は、得られた軌跡Ｌ３２上の値を基準値として用い、各画素の画素値を基準値と比較することで差の大きい画素を異常部として検出する。したがって、溝位置等であるエッジを閉領域の内部に含むような閉領域を作成してしまうと、矢印Ａ３２で示す差分によってエッジ５１の部分が異常部として誤検出されてしまう場合がある。
【００３７】
同様に、所定の曲率以上で内側に屈曲する輪郭部分を閉領域の境界が含むと、この輪郭部分を異常部として誤検出する場合があった。図５は、閉領域の他の例を示す模式図であり、輪郭部分等である所定の曲率以上で内側に屈曲するエッジ５２を境界に含むように作成された閉領域を示している。また、図６は、横軸を図５中に一点鎖線で示すライン（エッジ５２の屈曲部分を跨ぐライン）上の境界画素Ｐ４１，Ｐ４４間の画素位置とし、縦軸を閉領域の内部である境界画素Ｐ４１，Ｐ４２間および境界画素Ｐ４３，Ｐ４４間の各画素の画素値として画素値の変化曲線Ｌ４１を示したものである。エッジ５２の屈曲部分を跨ぐライン上では、図６に示すように、その画素値の変化が屈曲位置で途切れる。ここで、境界が内側に大きく屈曲するエッジ５２を含む閉領域に対してモルフォロジー処理（クロージング処理）を行い、構造要素Ｆ４を上側から外接させて移動させた際（矢印Ａ４１）、前述の途切れた部分の間隔に対して構造要素Ｆ４が大きいとこの部分に構造要素Ｆ４が入り込まないため、図６中に一点鎖線で示すような軌跡Ｌ４２（実際には面）が得られる。このように、閉領域の境界が輪郭部分等である内側に大きく屈曲するエッジを含むと、閉領域の内部に溝位置等であるエッジを含む場合と同様に、構造要素の形状に依存して得られる基準値が実際の画素値から大きく逸脱してしまい、矢印Ａ４２で示す差分によって輪郭部分が異常部として誤検出されてしまう場合がある。
【００３８】
以上のような事態を抑制するため、実施の形態１では、閉領域抽出部２２は、勾配強度が所定の値以上である画素（エッジ部分の画素）を領域の内部に含まず、かつ、領域の境界が内側に所定の曲率以上で屈曲しないことを条件とした閉領域の抽出を行う。これにより、モルフォロジー処理を適用して行う後段の異常部検出において、基準値を適正に得ることが可能となる。
【００３９】
次に、実施の形態１の画像処理装置１が行う具体的な処理手順について説明する。図７は、実施の形態１の画像処理装置１が行う処理手順を示す全体フローチャートである。ここで説明する処理は、演算部２０が記録部１４に記録された画像処理プログラム１４１を実行することにより実現される。
【００４０】
図７に示すように、先ず演算部２０は、処理対象の生体内管腔画像を取得する（ステップａ１）。ここでの処理によって、演算部２０は、画像取得部１１によって取得され、記録部１４に記録された処理対象の生体内管腔画像を読み出して取得する。図８は、生体内管腔画像の一例を示す模式図である。図８に示すように、生体内管腔画像には、基本的に消化管内壁の粘膜６等の生体組織が映り、時として出血部位等の異常領域（不図示）が映る。また、生体内管腔画像には、粘膜６の折りたたみやうねり等によって発生する溝、粘膜６の輪郭等がエッジ６１，６２となって現れる。なお、図８では、一方のエッジ６２を大きく屈曲するエッジとして示している。
【００４１】
続いて、勾配強度算出部２１が、生体内管腔画像の各画素の例えばＧ値をもとに画素毎に勾配強度を算出する（ステップａ３）。これは、例えばソーベル（Sobel）フィルタ等の１次微分フィルタやラプラシアン（Laplacian）フィルタ等の２次微分フィルタを用いた公知のエッジ抽出処理（参考：ＣＧ−ＡＲＴＳ協会，ディジタル画像処理，Ｐ１１４〜Ｐ１２１，エッジ抽出）等を適用することで実現できる。Ｇ値を用いるのは、ヘモグロビンの吸収波長帯域に近く、感度も得易いことから、生体内管腔画像の構造をよく表すためである。なお、ここでは、各画素のＧ値をもとに勾配強度を算出することとしたが、各画素の輝度値を算出し、輝度値をもとに各画素の勾配強度を算出することとしてもよい。
【００４２】
続いて、範囲決定部２４が、設定範囲決定処理を実行する（ステップａ５）。図９は、実施の形態１における設定範囲決定処理の詳細な処理手順を示すフローチャートである。
【００４３】
図９に示すように、設定範囲決定処理では、先ず、平坦領域抽出部２４１が、図７のステップａ３で画素毎に算出した勾配強度をもとに、処理対象の生体内管腔画像から勾配強度の値がある程度小さい領域、例えば勾配強度の値が予め設定される閾値以下である領域を平坦領域として抽出する（ステップｂ１）。これは、例えば公知の領域統合法（参考：ＣＧ−ＡＲＴＳ協会，ディジタル画像処理，Ｐ１９６，領域分割処理）等を適用することで実現できる。なお、ここでは、勾配強度の値が所定の閾値以下の領域を平坦領域として抽出することとしたが、色（画素値）を加味して平坦領域を抽出することとしてもよい。具体的には、図７のステップａ３で画素毎に算出した勾配強度の値と、処理対象の生体内管腔画像の画素値とをもとに、勾配強度の値がある程度小さく（勾配強度の値が所定の閾値以下であり）、且つ、画素値が周囲と類似する画素で構成された領域を平坦領域として抽出するようにしてもよい。
【００４４】
続いて、中心線算出部２４３が、ステップｂ１で抽出した平坦領域の中心線を算出する処理として、先ず、平坦領域の輪郭線を抽出する（ステップｂ３）。これは、例えば公知の輪郭追跡法（参考：ＣＧ−ＡＲＴＳ協会，ディジタル画像処理，Ｐ１７８〜Ｐ１７９，輪郭追跡）等を適用することで実現できる。
【００４５】
続いて、中心線算出部２４３は、画素毎にステップｂ３で抽出した輪郭線との距離を算出し、各画素の画素値を該当する画素について算出した距離の値として距離画像を作成する（ステップｂ５）。そして、中心線算出部２４３は、距離画像の尾根を検出し、平坦領域の中心線とする（ステップｂ７）。これは、例えば骨格抽出（スケルトン）処理を適用することで実現できる。図１０は、図８の生体内管腔画像から抽出した平坦領域の１つを示す模式図であり、図８中のエッジ６１とエッジ６２とに挟まれた部分である平坦領域Ｅ５１を示している。図９のステップｂ７では、図１０の平坦領域Ｅ５１からその中心線Ｌ５を得る。
【００４６】
続いて、曲率算出部２４４が、ステップｂ７で算出した中心線の曲率を平坦領域の形状情報として算出する。すなわち先ず、曲率算出部２４４は、中心線上に等間隔で複数の候補点を配置する（ステップｂ９）。続いて、曲率算出部２４４は、ステップｂ９で配置した候補点毎に隣接する２つの候補点に対する内積を算出し、該当する候補点における中心線の曲率とする（ステップｂ１１）。図１１は、図１０の平坦領域Ｅ５１の中心線Ｌ５上に配置した候補点Ｐ５を示す図である。ここで、候補点Ｐ５のうちの例えば候補点Ｐ５−１に着目すれば、図９のステップｂ１１では、隣接する各候補点Ｐ５−２，Ｐ５−３のそれぞれへ向かうベクトルＶ５１，Ｖ５２の内積を算出し、候補点Ｐ５−１における中心線Ｌ５の曲率の値とする。
【００４７】
続いて、範囲決定部２４が、ステップｂ１１で候補点毎に算出した曲率を閾値処理する。そして、範囲決定部２４は、曲率が予め設定される閾値以下である候補点を選出し、選出した候補点の範囲を平坦領域内における初期閉領域の設定範囲として決定する（ステップｂ１３）。ステップｂ１１で得られた曲率の値が大きい候補点位置、すなわち中心線が大きく屈曲している位置では、その候補点付近の平坦領域の外側においてエッジの端点あるいは大きく屈曲するエッジが存在する可能性が高い。例えば、図１１の候補点Ｐ５−１における中心線Ｌ５の曲率は他の候補点よりも大きい値として得られるが、平坦領域Ｅ５１の内側においてこの候補点Ｐ５−１の付近には、図８に示したように大きく屈曲するエッジ６２が存在している。図９のステップｂ１３では、この候補点Ｐ５−１のような曲率の値が大きい候補点以外の候補点（曲率の値が小さい候補点）を選出し、選出した候補点Ｐ５の範囲を初期閉領域の設定範囲とする。例えば、図１１の例では、候補点Ｐ５−１を除く候補点Ｐ５を全て選出し、選出した候補点Ｐ５の範囲を初期閉領域の設定範囲とする。
【００４８】
なお、ステップｂ１で検出した平坦領域が複数存在する場合には、平坦領域毎にステップｂ３〜ステップｂ１３の処理を行い、各平坦領域における初期閉領域の設定範囲をそれぞれ決定する。平坦領域毎に初期閉領域の設定範囲を決定したならば、図７のステップａ５にリターンし、その後ステップａ６に移行する。
【００４９】
そして、ステップａ６では、内接領域サイズ決定部２７１が、図９のステップｂ１３で決定した設定範囲内の候補点の中から候補点を１つ選択する。例えば、設定範囲内の各候補点（画素）の図９のステップｂ５で作成した距離画像における画素値をもとに、距離画像における画素値が最も大きい候補点を選択する。なお、設定範囲内の候補点の中からランダムに選択することとしてもよい。
【００５０】
続いて、内接領域サイズ決定部２７１は、ステップａ６で選択した候補点の候補点位置を中心位置とした円形領域であって、平坦領域の輪郭線に内接する円形領域の半径ｒを算出して初期閉領域のサイズとする（ステップａ７）。そして、初期閉領域設定部２３が、ステップａ６で選択した候補点の候補点位置を中心位置とし、ステップａ７で該当する中心位置について算出した平坦領域の輪郭線に内接する半径ｒの円形領域を初期閉領域として設定する（ステップａ９）。図１２は、図１１に示す候補点Ｐ５の中から設定範囲として決定された候補点の範囲の中から選択した１つの候補点Ｐ５−４について半径ｒの円形領域として設定された初期閉領域Ｅ５２を示す図である。
【００５１】
以上のようにして設定範囲内に初期閉領域（閉領域の初期形状）を設定したならば、続いて、制御点数決定部２８が制御点数決定処理を実行し、初期閉領域の制御点の数を決定する（ステッププａ１１）。図１３は、制御点数決定処理の詳細な処理手順を示すフローチャートである。
【００５２】
図１３に示すように、制御点数決定処理では、先ず、面積算出部２８１が、初期閉領域の面積を算出する（ステップｃ１）。続いて、周囲長算出部２８２が、初期閉領域の周囲長を算出する（ステップｃ３）。そして、制御点数決定部２８が、面積または周囲長をもとに、初期閉領域の制御点数を決定する（ステップｃ５）。例えば、次式（１）に従い、面積が大きいほどまたは周囲長が長いほど制御点数を多く設定する。
制御点数＝面積または周囲長／所定係数 ・・・（１）
【００５３】
なお、ここでは、面積または周囲長をもとに制御点数を設定することとしたが、両方を用いて制御点数を決定することとしてもよい。また、面積をもとに制御点数を設定する場合にはステップｃ３の処理は行わなくてもよく、同様に周囲長をもとに制御点数を設定する場合にはステップｃ１の処理は行わなくてもよい。制御点数を決定したならば、図７のステップａ１１にリターンし、その後ステップａ１３に移行する。
【００５４】
そして、ステップａ１３では、エネルギー重み設定部２９がエネルギー重み設定処理を実行し、初期閉領域の制御点数重みおよび領域形状重みを設定する。図１４は、実施の形態１におけるエネルギー重み設定処理の詳細な処理手順を示すフローチャートである。
【００５５】
図１４に示すように、エネルギー重み設定処理では、先ず、制御点数重み設定部２９１が、初期閉領域の制御点数をもとに、内部エネルギーに対する制御点数重みを設定する（ステップｄ１）。図２を参照して上記したように、初期閉領域は、複数の制御点を結んだものとして設定されるため、制御点の数が多くなるほど滑らかな曲線となり、閉領域の境界の滑らかさを表す内部エネルギーは小さな値となる。そこで、閉領域毎の内部エネルギーの比率を一定にするため、制御点数が多いほど値が大きくなるように、次式（２）に従って内部エネルギーに対する制御点数重みを設定する。
制御点数重み＝制御点数×所定係数 ・・・（２）
【００５６】
続いて、領域形状重み設定部２９２が、初期閉領域の中心位置における平坦領域の形状情報（中心位置とした候補点について図９のステップｂ１１で算出した中心線の曲率）をもとに、内部エネルギーに対する領域形状重みを設定する（ステップｄ３）。上記したように、初期閉領域の中心位置における中心線の曲率が大きいと、その周辺の平坦領域の外側においてエッジの端点や大きく屈曲するエッジが存在する可能性が高い。ステップｄ３では、このようなエッジの端点が内部に入り込んだ閉領域や、その境界が大きく屈曲するエッジを含むような閉領域を抽出しないよう、平坦領域の形状情報（中心位置とした候補点における中心線の曲率）が大きいほど値が大きくなるように次式（３）に従って内部エネルギーに対する領域形状重みを設定する。
領域形状重み＝中心位置とした候補点における中心線の曲率×所定係数 ・・・（３）
【００５７】
制御点数重みおよび領域形状重みを設定したならば、図７のステップａ１３にリターンし、ステップａ１５の閉領域抽出処理に移る。図１５は、閉領域抽出処理の詳細な処理手順を示すフローチャートである。
【００５８】
図１５に示すように、閉領域抽出処理では、先ず、内部エネルギー算出部３０１が、初期閉領域について、閉領域の境界が滑らかなほど小さい値を示す内部エネルギー（Ｅinternal）を制御点毎に算出する（ステップｅ１）。例えば、次式（４）に従い、注目する制御点（ｘi，ｙi）と隣接する２つの制御点（ｘi-1，ｙi-1），（ｘi+1，ｙi+1）との間のベクトルの内積をもとにエネルギーＥを算出する。そして、得られたエネルギーＥの値に図１４のエネルギー重み設定処理で設定した制御点数重みおよび領域形状重みを重み付けし、内部エネルギーＥinternalの値とする。この内部エネルギーＥinternalは、注目する制御点が、隣接する制御点の位置に対して閉領域の内側に所定の曲率以上で屈曲しないように制限する。
【数１】
【００５９】
続いて、画像エネルギー算出部３０２が、初期閉領域について、閉領域の境界における勾配強度が大きいほど小さい値を示す画像エネルギー（Ｅimage）を制御点毎に算出する（ステップｅ３）。例えば、画像エネルギーＥimageは、次式（５）によって表され、注目する制御点位置の画素の勾配強度の逆数として算出する。
【数２】
【００６０】
そして、外部エネルギー算出部３０３が、初期閉領域について、閉領域の大きさが大きいほど小さい値を示す外部エネルギー（Ｅexternal）を制御点毎に算出する（ステップｅ５）。この外部エネルギーＥexternalは、注目する制御点が閉領域の広がる方向へ受けるエネルギーであり、例えば、次式（６）によって表され、閉領域の重心と注目する制御点との距離の逆数として算出する。
【数３】
【００６１】
なお、式（５）のβ、および式（６）のγは、それぞれ該当するエネルギーに対する重み係数を表し、経験則に従って値を決定すればよい。また、このβ，γの各値は、固定値としてもよいし、例えばユーザによる操作入力等に従って可変に設定する構成としてもよい。
【００６２】
そして、エネルギー加重和算出部３１は、動的輪郭抽出法（参考：ＣＧ−ＡＲＴＳ協会，ディジタル画像処理，Ｐ１９６〜Ｐ２００，領域分割処理）を用い、内部エネルギー、画像エネルギー、および外部エネルギーの加重和の最小値を求めることで閉領域を抽出する（ステップｅ７）。
【００６３】
より詳細には、各エネルギーの加重和は、上記したように制御点毎に算出し、制御点数重みおよび領域形状重みによって重み付けして得た内部エネルギーＥinternal、制御点毎に算出した画像エネルギーＥimage、および制御点毎に算出した外部エネルギーＥexternalの３つのエネルギーの加重和の総和として算出され、その算出式は次式（７）で表される。
【数４】
【００６４】
ここで、Ｎは制御点の個数を表す。ステップｅ７では、この加重和が最小となるように初期閉領域を変形していくことで閉領域を抽出する。閉領域を抽出したならば、図７のステップａ１５にリターンし、その後ステップａ１７に移行する。
【００６５】
そして、ステップａ１７では、初期閉領域設定部２３が、設定範囲内に選択可能な候補点があるか否かを判定する。例えば、設定範囲内の候補点のうち、その位置が既に抽出済みの閉領域外である候補点を選択可能な候補点としてその有無を判定することで、既に抽出済みの閉領域の内部に含まれる候補点については選択しないようにする。なお、ここでの判定は、候補点位置が既に抽出済みの閉領域外か否かの判定であり、その候補点位置を中心位置とした初期閉領域が既に抽出済みの閉領域と重なっても構わない。選択可能な候補点がある場合には（ステップａ１７：Ｙｅｓ）、ステップａ６に戻り、内接領域サイズ決定部２７１が、選択可能な候補点の中から、例えば距離画像における画素値が最も大きい候補点を選択する。その後、選択した候補点についてステップａ７以降の処理を行う。
【００６６】
一方、設定範囲内に選択可能な候補点がない場合には（ステップａ１７：Ｎｏ）、続いて、閉領域抽出部２２が、閉領域として抽出されていない領域の有無を判定する。そして、閉領域として抽出されていない領域がある場合には（ステップａ１９：Ｙｅｓ）、閉領域抽出部２２は、この閉領域として抽出されていない領域に初期閉領域を設定する（ステップａ２１）。ここでの初期閉領域の設定は、単に閉領域として抽出されていない領域を含むように例えば円形状の初期閉領域を設定すればよい。ただし、初期閉領域は、その中心位置が既に抽出済みの閉領域の内部に含まれないように、且つ、エッジ位置の画素（勾配強度の値が大きい画素）を含まないように設定する。そして、閉領域抽出部２２は、設定した初期閉領域について閉領域抽出処理を実行する（ステップａ２３）。この閉領域抽出処理は、図１５の閉領域抽出処理と略同様の手順で実行すればよいが、ここでの処理では、内部エネルギーに対する制御点数重みおよび領域形状重みの重み付けは行わない。
【００６７】
その後、ステップａ１９に戻り、生体内管腔画像内の全域（エッジ位置を除く）が閉領域として抽出されたと判定するまで上記した処理を繰り返す。そして、閉領域として抽出されていない領域がないと判定した場合には（ステップａ１９：Ｎｏ）、異常部検出部３２が異常部検出処理を実行する（ステップａ２５）。実施の形態１では、例えば、公知のクロージング処理を行ったクロージング画像に対して、公知のオープニング処理を行い、得られた画素値（基準値）と元の画素値との差分を閾値処理することで異常部を検出する方法である。
【００６８】
図１６は、異常部検出処理の詳細な処理手順を示すフローチャートである。図１６に示すように、異常部検出処理では、異常部検出部３２は、閉領域毎にループＡの処理を実行する（ステップｆ１〜ステップｆ９）。このループＡでは、異常部検出部３２は、先ず、処理対象の閉領域の画素毎に基準値を算出する（ステップｆ３）。続いて、異常部検出部３２は、処理対象の閉領域の各画素について、その画素値とステップｆ３で算出した基準値との差分を算出する（ステップｆ５）。そして、異常部検出部３２は、差分を閾値処理し、差分が予め設定される閾値以上である画素を異常部として検出する（ステップｆ７）。全ての閉領域についてループＡの処理を実行したならば、図７のステップａ２５にリターンし、その後処理を終える。なお、図１６の異常部検出処理の結果（ステップｆ７での異常部の検出結果）は表示部１３に出力され、例えば生体内管腔画像中の異常部を他の領域と識別可能に表して表示するといったことが行われて医師等のユーザに提示される。
【００６９】
以上説明したように、実施の形態１では、生体内管腔画像から平坦領域を抽出し、この平坦領域内で決定した設定範囲に初期閉領域を設定することとした。したがって、エッジを内部に含まない初期閉領域を設定することができる。また、このとき、平坦領域の形状情報としてその中心線の曲率を算出し、中心線の曲率が大きく、外側にエッジの端点あるいは大きく屈曲するエッジが存在する可能性の高い位置を除く中心線上の範囲を設定範囲として決定することとした。そして、閉領域の境界の滑らかさを表す内部エネルギーに対し、制御点数が多いほど値が大きくなるように設定した制御点数重みを重み付けるとともに、初期閉領域の中心位置とした中心線上の位置における曲率が大きい程その値が大きくなるように設定した領域形状重みを重み付けた上で、動的輪郭抽出法によって閉領域を抽出することとした。
【００７０】
上記したように、閉領域は、初期閉領域を領域が広がる方向に変形させていくことで抽出するため、初期閉領域の外側にエッジの端点や大きく屈曲するエッジが存在すると、初期閉領域を変形させていく過程で閉領域の内部にエッジが入り込んだり、あるいは閉領域の境界がエッジに沿って広がっていってしまい、その境界が大きく屈曲するエッジを含むような閉領域が抽出される場合がある。実施の形態１によれば、平坦領域内において中心線上の屈曲が小さい位置を設定範囲とし、中心線上の屈曲が大きい位置には初期閉領域を設定しないようにすることができる。そして、中心線上であって屈曲が小さい位置を中心位置として初期閉領域を設定するとともに、その内部エネルギーに対し、中心位置とした中心線上の位置における中心線の曲率に応じた重み付け（領域形状重みによる重み付け）を行うことができる。そして、このようにして位置および重み付けの設定を行った初期閉領域を広げていくことで、生体内管腔画像中に映る溝位置を内部に含まず、その境界が輪郭部分を含まないように閉領域を抽出することができ、閉領域毎にモルフォロジー処理を適用することで閉領域内部の異常部を検出することができる。これによれば、溝位置や輪郭部分を異常部として誤検出することなく生体内管腔画像から異常部を精度良く検出することができる。
【００７１】
なお、実施の形態１では、選択した候補点の候補点位置を中心位置とし、平坦領域の輪郭線に内接する半径ｒの円形領域を初期閉領域として設定することとした。また、図７のステップａ２１では、閉領域として抽出されていない領域を含むように例えば円形状の初期閉領域を設定することとした。これに対し、選択した候補点の距離画像における画素値をもとに初期閉領域として設定する円形領域の半径ｒを算出し、初期閉領域のサイズとしてもよい。また、図７のステップａ２１において、設定する初期閉領域の中心位置の距離画像における画素値をもとに円形領域の半径ｒを算出するようにしてもよい。具体的には、次式（８）に従って半径ｒを算出する。あるいは、次式（９）に従って半径ｒを算出することとしてもよい。次式（８），（９）において、原点位置は、候補点位置または図７のステップａ２１において設定する初期閉領域の中心位置である。また、距離画像値は、原点位置の距離画像における画素値である。
半径ｒ＝原点位置の距離画像値×所定係数 ・・・（８）
半径ｒ＝原点位置の距離画像値−所定値 ・・・（９）
【００７２】
また、実施の形態１では、内部エネルギーに対する重みとして２種類の重み（制御点数重み，領域形状重み）を設定することとしたが、いずれか一方の重みを設定することとしてもよい。また、領域形状重みのみを設定する場合には、初期閉領域に設定する制御点数を固定としてもよい。
【００７３】
また、図１に示した機能構成は一例であって、これに限定されるものではない。例えば、図１では、範囲決定部２４において平坦領域抽出部２４１および領域形状情報算出部２４２を備えた構成としたが、演算部２０において平坦領域の形状情報が算出可能であり、範囲決定部２４が平坦領域の形状情報をもとに設定範囲を決定し、エネルギー重み設定部２９において領域形状重み設定部２９２が平坦領域の形状情報をもとに領域形状重みを設定できれば範囲決定部２４が備える構成に限定されるものではない。
【００７４】
（実施の形態２）
先ず、実施の形態２の画像処理装置の構成について説明する。図１７は、実施の形態２の画像処理装置１ａの機能構成を説明するブロック図である。なお、実施の形態１で説明した構成と同一の構成については、同一の符号を付する。実施の形態２の画像処理装置１ａは、図１７に示すように、画像取得部１１と、入力部１２と、表示部１３と、記録部１４ａと、演算部２０ａと、画像処理装置１ａ全体の動作を制御する制御部１５とを備える。
【００７５】
記録部１４ａには、実施の形態２の処理を実現して生体内管腔画像から異常部を検出するための画像処理プログラム１４１ａが記録される。
【００７６】
また、演算部２０ａは、勾配強度算出部２１と、閉領域抽出部２２ａと、異常部検出部３２とを含む。そして、実施の形態２において、閉領域抽出部２２ａは、初期閉領域設定部２３ａと、エネルギー重み設定部２９ａと、エネルギー算出部３０と、エネルギー加重和算出部３１とを備える。
【００７７】
初期閉領域設定部２３ａは、初期閉領域を設定する。この初期閉領域設定部２３ａは、範囲決定部２５ａと、閉領域サイズ決定部２７ａと、制御点数決定部２８とを備え、範囲決定部２５ａおよび閉領域サイズ決定部２７ａの構成が実施の形態１と異なる。実施の形態３では、範囲決定部２５ａは、エッジ抽出手段としてのエッジ抽出部２５１ａと、端点検出手段としての端点検出部２５２ａと、方向算出手段としての方向算出部２５３ａとを備える。エッジ抽出部２５１ａは、生体内管腔画像の各画素の勾配強度をもとに、勾配強度が所定の値以上の画素をエッジとして抽出する。端点検出部２５２ａは、エッジの端点を検出する。方向算出部２５３ａは、端点と連続するエッジ（端点から延びるエッジ）の方向を端点方向として算出する。
【００７８】
また、閉領域サイズ決定部２７ａは、実施の形態１と同様に、範囲決定部２６ａが決定した初期閉領域の設定範囲をもとに初期閉領域のサイズを決定するが、実施の形態２では、エッジからの距離をもとに、設定範囲内に設定する初期閉領域のサイズを決定する。なお、実施の形態２においても、初期閉領域の形状を円形状とするが、これに限定されるものではなく、適宜の形状としてよい。
【００７９】
エネルギー重み設定部２９ａは、初期閉領域の位置をもとに、エネルギー算出部３０が算出する複数のエネルギーのうちの少なくとも１つのエネルギーに対する重みを設定する。このエネルギー重み設定部２９ａは、制御点数重み設定部２９１と、端点方向重み設定部２９３ａとを備え、内部エネルギーに対する重みとして２種類の重み（制御点数重み，端点方向重み）を設定する。端点方向重み設定部２９３ａは、初期閉領域の設定位置と端点方向とをもとに端点方向重みを設定する。
【００８０】
次に、実施の形態２の画像処理装置１ａが行う具体的な処理手順について説明する。図１８は、実施の形態２の画像処理装置１ａが行う処理手順を示す全体フローチャートである。なお、ここで説明する処理は、演算部２０ａが記録部１４ａに記録された画像処理プログラム１４１ａを実行することにより実現される。また、図１８において、実施の形態１と同一の処理工程には、同一の符号を付する。
【００８１】
図１８に示すように、実施の形態２では、ステップａ３で勾配強度算出部２１が処理対象の生体内管腔画像の各画素の勾配強度を算出した後、範囲決定部２６ａが、設定範囲決定処理を実行する（ステップｇ５）。図１９は、実施の形態２における設定範囲決定処理の詳細な処理手順を示すフローチャートである。
【００８２】
図１９に示すように、設定範囲決定処理では、先ず、エッジ抽出部２５１ａが、図１８のステップａ３で画素毎に算出した勾配強度をもとに、処理対象の生体内管腔画像から勾配強度の値が例えば予め設定される閾値以上の画素をエッジとして抽出する（ステップｈ１）。これは、公知のCanny，Harris等のエッジ抽出技術を適用することで実現できる。
【００８３】
続いて、端点検出部２５２ａが、ステップｈ１で抽出したエッジの端点を検出する（ステップｈ３）。エッジの端点の検出は、例えば公知の特徴点抽出技術（参考：ＣＧ−ＡＲＴＳ協会，ディジタル画像処理，Ｐ１８８，細線の特徴点抽出）を適用することで実現できる。
【００８４】
続いて、方向算出部２５３ａが、検出した端点をもとに、端点と連続するエッジの方向を端点方向として算出する（ステップｈ５）。具体的には、端点と連続するエッジ上の画素であって、端点の画素から所定距離離れた位置の画素とを結ぶ方向を端点方向として算出する。端点が複数検出された場合には、端点毎に端点方向を算出する。
【００８５】
続いて、範囲決定部２５ａが、端点とを結ぶ直線とステップｈ５で算出した端点方向との成す角度（以下、「端点方向角度」とも呼ぶ。）が所定の閾値以下である画素の領域を初期閉領域の設定範囲として決定する（ステップｈ７）。端点方向角度の算出は、例えば次のようにして行う。すなわち、先ず、生体内管腔画像の各画素を順次処理対象とし、処理対象の画素と端点とを結ぶ直線と、ステップｈ５で算出した端点方向との成す角度を端点方向角度として算出する。ここで、端点が複数存在する場合には、処理対象の画素と最も近い端点を選び、処理対象の画素と選んだ端点とを結ぶ直線と、その端点についてステップｈ５で算出した端点方向との成す角度を端点方向角度として算出する。あるいは、処理対象の画素との距離が予め設定される所定距離内である端点との端点方向角度を算出するようにしてもよい。このとき、処理対象の画素との距離が所定距離内の端点が複数ある場合には、各端点との端点方向角度をそれぞれ算出し、最も小さい端点方向角度を処理対象の画素についての端点方向角度とする。図２０は、生体内管腔画像の一例を示す模式図である。図２０では、粘膜７の溝位置や輪郭部分であるエッジ７１，７２を示している。この図２０の例では、図１９のステップｈ３の処理によってエッジ７２の端点Ｐ６１が検出され、ステップｈ５の処理によって端点Ｐ６１とエッジ７２上で端点Ｐ６１から所定の距離離れた画素Ｐ６２とを結ぶ方向が端点方向として算出される。そして、ステップｈ７では、例えば、エッジ７１によって囲まれた領域の内部において、端点Ｐ６１とを結ぶ直線と端点方向との成す端点方向角度が所定の閾値以下である画素の領域を初期閉領域の設定範囲とする。
【００８６】
端点とを結ぶ直線と端点方向との成す端点方向角度が大きい画素位置では、その画素位置付近においてエッジの端点あるいは大きく屈曲するエッジが存在する可能性が高い。例えば、端点Ｐ６１とを結ぶ直線と端点方向との成す角度θ３が大きい画素Ｐ６５の付近には、エッジ７２の端点Ｐ６１が存在している。そこで、図１９のステップｈ５では、この画素Ｐ６５のような端点方向角度が大きい画素を除く領域を初期閉領域の設定範囲とする。すなわち、例えば、画素Ｐ６３と端点Ｐ６１とを結ぶ直線と端点方向との成す角度θ１、あるいは画素Ｐ６４と端点Ｐ６１とを結ぶ直線と端点方向との成す角度θ２はある程度小さいため、このような画素Ｐ６３や画素Ｐ６４は初期閉領域の設定範囲内とする。
【００８７】
その後、範囲決定部２５ａは、ステップｈ７で決定した設定範囲内に候補点を配置する（ステップｈ９）。例えば、範囲決定部２５ａは、設定範囲として決定した画素を連結成分毎に区切り、区切った領域毎に重心を算出する。そして、範囲決定部２５ａは、算出した重心位置にそれぞれ候補点を配置する。
【００８８】
なお、ステップｈ１で検出したエッジによって生体内管腔画像が複数の領域に区切られる場合には、その領域毎にステップｈ３〜ステップｈ９の処理を行い、初期閉領域の設定範囲をそれぞれ決定する。初期閉領域の設定範囲を決定したならば、図１８のステップｇ５にリターンし、その後ステップｇ６に移行する。
【００８９】
そして、ステップｇ６では、閉領域サイズ決定部２７ａが、図１９のステップｈ９において設定範囲内に配置した候補点の中から１つを選択する（ステップｇ６）。例えば、設定範囲内の候補点の中から、図１９のステップｈ７で算出した端点方向角度が最も小さい候補点を選択する。なお、候補点の選択の仕方は特に限定されるものではなく、設定範囲内の候補点の中からランダムに選択することとしてもよい。
【００９０】
続いて、閉領域サイズ決定部２７ａは、ステップａ６で選択した候補点の候補点位置を中心位置とした円形領域であって、エッジまでの距離よりも短く、エッジと重ならない大きさの円形領域の半径ｒを算出し、初期閉領域のサイズとする（ステップｇ７）。そして、初期閉領域設定部２３ａが、ステップｇ６で選択した候補点の候補点位置を中心位置とし、ステップｇ７で該当する中心位置について算出したエッジまでの距離よりも短い半径ｒの円形領域を初期閉領域として設定する（ステップｇ９）。
【００９１】
以上のようにして設定範囲内に初期閉領域（閉領域の初期形状）を設定したならば、続いて、制御点数決定部２８が制御点数決定処理（図１３を参照）を実行し、初期閉領域について制御点の数を決定する（ステップａ１１）。そして、続くステップｇ１３において、エネルギー重み設定部２９ａがエネルギー重み設定処理を実行し、初期閉領域について制御点数重みおよび端点方向重みを設定する。図２１は、実施の形態２におけるエネルギー重み設定処理の詳細な処理手順を示すフローチャートである。
【００９２】
図２１に示すように、エネルギー重み設定処理では、先ず、制御点数重み設定部２９１が、初期閉領域の制御点数をもとに、内部エネルギーに対する制御点数重みを設定する（ステップｉ１）。これは、図１４のステップｄ１と同様の処理で実現できる。
【００９３】
続いて、端点方向重み設定部２９３ａが、初期閉領域の中心位置とした重心について算出した端点方向角度をもとに、内部エネルギーに対する端点方向重みを設定する（ステップｉ３）。上記したように、初期閉領域の中心位置における端点方向角度が大きいと、その周辺にエッジの端点や大きく屈曲するエッジが存在する可能性が高い。ステップｉ３では、このようなエッジの端点が内部に入り込んだ閉領域や、その境界が大きく屈曲するエッジを含むような閉領域を抽出しないよう、端点方向角度が大きいほど値が大きくなるように次式（１０）に従って内部エネルギーに対する端点方向重みを設定する。
端点方向重み＝中心位置とした重心における端点方向角度×所定係数 ・・・（１０）
【００９４】
制御点数重みおよび端点方向重みを設定したならば、図１８のステップｇ１３にリターンし、その後ステップｇ１５に移行する。そして、ステップｇ１５では、閉領域抽出部２２ａが、閉領域抽出処理を実行する。これは、実施の形態１で説明した図１５の閉領域抽出処理と同様の処理手順で実現できる。ただし、実施の形態２では、ステップｅ７の処理として、エネルギー加重和算出部３１は、図２１のエネルギー重み設定処理で設定した制御点数重みおよび端点方向重みを重み付けした内部エネルギー、画像エネルギー、および外部エネルギーの加重和の最小値を求めることで閉領域を抽出する。
【００９５】
続いて、初期閉領域設定部２３ａが、設定範囲内に選択可能な候補点があるか否かを判定する。ここでの判定は、実施の形態１で説明した図７のステップａ１７と同様に行う。そして、選択可能な候補点がある場合には（ステップｇ１７：Ｙｅｓ）、ステップｇ６に戻り、閉領域サイズ決定部２７ａが、選択可能な候補点の中から、例えば距離画像における画素値が最も大きい候補点を選択する。その後、選択した候補点についてステップｇ７以降の処理を行う。一方、設定範囲内に選択可能な候補点がない場合には（ステップｇ１７：Ｎｏ）、ステップａ１９に移行する。
【００９６】
以上説明したように、実施の形態２では、生体内管腔画像からエッジを抽出し、その端点を検出することとした。そして、端点とを結ぶ直線と端点方向との成す端点方向角度が小さく、外側にエッジの端点あるいは大きく屈曲するエッジが存在する可能性の高い画素を除く領域を初期閉領域の設定範囲として決定することとした。そして、閉領域の境界の滑らかさを表す内部エネルギーに対して初期閉領域の中心位置における端点方向角度が大きい程その値が大きくなるように設定した端点方向重みを重み付けた上で、動的輪郭抽出法によって閉領域を抽出することとした。この実施の形態２によれば、実施の形態１と同様の効果を奏することができる。
【００９７】
なお、実施の形態２では、設定範囲内の候補点の中から、図１９のステップｈ７で算出した端点方向角度が最も小さい候補点を選択することとした。一方、図１８のステップａ２１では、実施の形態１で説明したように、閉領域として抽出されていない領域を含むように例えば円形状の初期閉領域を設定することとした。これに対し、次式（１１）に従って各候補点の評価値を算出し、評価値が最も高いものから順番に候補点を選択するようにしてもよい。また、図１８のステップａ２１において、次式（１１）に従って閉領域として抽出されていない領域の各画素の評価値を算出し、評価値が高い画素を中心位置とした初期閉領域を設定するようにしてもよい。次式（１１）において、距離画像値は、評価対象の画素の距離画像における画素値である。
評価値＝端点方向角度×所定係数＋距離画像値 ・・・（１１）
【００９８】
また、図１７に示した機能構成は一例であって、これに限定されるものではない。例えば、図１７では、範囲決定部２５ａにおいてエッジ抽出部２５１ａ、端点検出部２５２ａ、および方向算出部２５３ａを備えた構成としたが、演算部２０ａにおいて端点方向が算出可能であり、範囲決定部２５ａが端点方向をもとに設定範囲を決定し、エネルギー重み設定部２９ａにおいて端点方向重み設定部２９３ａが端点方向をもとに端点方向重みを設定できれば範囲決定部２５ａが備える構成に限定されるものではない。
【００９９】
（実施の形態３）
先ず、実施の形態３の画像処理装置の構成について説明する。図２２は、実施の形態３の画像処理装置１ｂの機能構成を説明するブロック図である。なお、実施の形態１で説明した構成と同一の構成については、同一の符号を付する。実施の形態３の画像処理装置１ｂは、図２２に示すように、画像取得部１１と、入力部１２と、表示部１３と、記録部１４ｂと、演算部２０ｂと、画像処理装置１ｂ全体の動作を制御する制御部１５とを備える。
【０１００】
記録部１４ｂには、実施の形態３の処理を実現して生体内管腔画像から異常部を検出するための画像処理プログラム１４１ｂが記録される。
【０１０１】
また、演算部２０ｂは、勾配強度算出部２１と、閉領域抽出部２２ｂと、異常部検出部３２とを含む。そして、実施の形態３において、閉領域抽出部２２ｂは、初期閉領域設定部２３ｂと、エネルギー重み設定部２９ｂと、エネルギー算出部３０と、エネルギー加重和算出部３１とを備える。
【０１０２】
初期閉領域設定部２３ｂは、初期閉領域を設定する。この初期閉領域設定部２３ｂは、範囲決定部２６ｂと、閉領域サイズ決定部２７ｂと、制御点数決定部２８とを備え、範囲決定部２６ｂおよび閉領域サイズ決定部２７ｂの構成が実施の形態１と異なる。実施の形態３では、範囲決定部２６ｂは、エッジ抽出手段としてのエッジ抽出部２６１ｂと、距離画像算出手段としての距離画像算出部２６２ｂと、尾根検出手段としての尾根検出部２６３ｂと、尾根形状情報算出手段としての尾根形状情報算出部２６４ｂとを備える。エッジ抽出部２６１ｂは、生体内管腔画像の各画素の勾配強度をもとに、勾配強度が所定の値以上の画素をエッジとして抽出する。距離画像算出部２６２ｂは、エッジからの距離を示す距離画像を算出する。尾根検出部２６３ｂは、距離画像の尾根を検出する。尾根形状情報算出部２６４ｂは、尾根の形状情報を算出する。この尾根形状情報算出部２６４ｂは、尾根の曲率を算出する尾根曲率算出手段としての尾根曲率算出部２６５ｂを備える。
【０１０３】
また、閉領域サイズ決定部２７ｂは、実施の形態１と同様に、範囲決定部２６ｂが決定した初期閉領域の設定範囲をもとに初期閉領域のサイズを決定するが、実施の形態３では、この閉領域サイズ決定部２７ｂにおいて、尾根閉領域サイズ決定手段としての尾根閉領域サイズ決定部２７２ｂが、設定範囲内のエッジから尾根までの距離をもとに、設定範囲内に設定する初期閉領域のサイズを決定する。なお、実施の形態３においても、初期閉領域の形状を円形状とするが、これに限定されるものではなく、適宜の形状としてよい。
【０１０４】
エネルギー重み設定部２９ｂは、初期閉領域の位置をもとに、エネルギー算出部３０が算出する複数のエネルギーのうちの少なくとも１つのエネルギーに対する重みを設定する。このエネルギー重み設定部２９ｂは、制御点数重み設定部２９１と、尾根形状重み設定手段としての尾根形状重み設定部２９４ｂとを備え、内部エネルギーに対する重みとして２種類の重み（制御点数重み，尾根形状重み）を設定する。そして、尾根形状重み設定部２９４ｂは、初期閉領域の設定位置における尾根の形状情報をもとに、尾根形状重みを設定する。
【０１０５】
次に、実施の形態３の画像処理装置１ｂが行う具体的な処理手順について説明する。図２３は、実施の形態３の画像処理装置１ｂが行う処理手順を示す全体フローチャートである。なお、ここで説明する処理は、演算部２０ｂが記録部１４ｂに記録された画像処理プログラム１４１ｂを実行することにより実現される。また、図２３において、実施の形態１と同一の処理工程には、同一の符号を付する。
【０１０６】
図２３に示すように、実施の形態３では、ステップａ３で勾配強度算出部２１が処理対象の生体内管腔画像の各画素の勾配強度を算出した後、範囲決定部２６ｂが、設定範囲決定処理を実行する（ステップｊ５）。図２４は、実施の形態３における設定範囲決定処理の詳細な処理手順を示すフローチャートである。
【０１０７】
図２４に示すように、設定範囲決定処理では、先ず、エッジ抽出部２６１ｂが、図２３のステップａ３で画素毎に算出した勾配強度をもとに、処理対象の生体内管腔画像から勾配強度の値が例えば予め設定される閾値以上の画素をエッジとして抽出する（ステップｋ１）。これは、例えば公知のCanny，Harris等のエッジ抽出技術を適用することで実現できる。
【０１０８】
続いて、距離画像算出部２６２ｂが、画素毎にステップｋ１で抽出したエッジとの距離を算出し、各画素の画素値を該当する画素について算出した距離の値として距離画像を作成する（ステップｋ３）。そして、尾根検出部２６３ｂが、距離画像の尾根を検出する（ステップｋ５）。これは、例えば骨格抽出（スケルトン）処理等を適用することで実現できる。
【０１０９】
続いて、尾根曲率算出部２６５ｂが、ステップｋ５で算出した尾根の曲率を尾根の形状情報として算出する。すなわち先ず、尾根曲率算出部２６５ｂは、尾根上に等間隔で複数の候補点を配置する（ステップｋ７）。続いて、尾根曲率算出部２６５ｂは、ステップｋ７で配置した候補点毎に隣接する２つの候補点に対する内積を算出し、尾根の曲率とする（ステップｋ９）。
【０１１０】
続いて、範囲決定部２６ｂが、ステップｋ９で候補点毎に算出した曲率を閾値処理する。そして、範囲決定部２６ｂは、曲率が予め設定される閾値以下である候補点を選出し、選出した候補点の範囲を初期閉領域の設定範囲として決定する（ステップｋ１１）。
【０１１１】
なお、ステップｋ１で検出したエッジによって生体内管腔画像が複数の領域に区切られる場合には、その領域毎にステップｋ３〜ステップｋ１１の処理を行い、初期閉領域の設定範囲をそれぞれ決定する。初期閉領域の設定範囲を決定したならば、図２３のステップｊ５にリターンし、その後ステップｊ６に移行する。
【０１１２】
そして、ステップｊ６では、尾根閉領域サイズ決定部２７２ｂが、図２４のステップｋ７で決定した設定範囲内の候補点の中から候補点を１つ選択する。例えば、設定範囲内の各候補点（画素）の図２４のステップｋ３で作成した距離画像における画素値をもとに、距離画像における画素値が最も大きい候補点を選択する。なお、候補点の選択の仕方は特に限定されるものではなく、設定範囲内の候補点の中からランダムに選択することとしてもよい。
【０１１３】
続いて、尾根閉領域サイズ決定部２７２ｂは、ステップｊ６で選択した候補点の候補点位置を中心位置とした円形領域の半径ｒを算出して初期閉領域のサイズとする（ステップｊ７）。このとき、半径ｒは、その初期閉領域の中心位置からエッジまでの距離をもとに、距離が遠いほど値を大きく設定する。そして、初期閉領域設定部２３ｂが、ステップｊ６で選択した候補点の候補点位置を中心位置とし、ステップｊ７で該当する中心位置について算出した半径ｒの円形領域を初期閉領域として設定する（ステップｊ９）。
【０１１４】
以上のようにして設定範囲内に初期閉領域（閉領域の初期形状）を設定したならば、続いて、制御点数決定部２８が制御点数決定処理（図１３を参照）を実行し、初期閉領域について制御点の数を決定する（ステップａ１１）。そして、続くステップｊ１３において、エネルギー重み設定部２９ｂがエネルギー重み設定処理を実行し、初期閉領域について制御点数重みおよび尾根形状重みを設定する。図２５は、実施の形態３におけるエネルギー重み設定処理の詳細な処理手順を示すフローチャートである。
【０１１５】
図２５に示すように、エネルギー重み設定処理では、先ず、制御点数重み設定部２９１が、初期閉領域の制御点数をもとに、内部エネルギーに対する制御点数重みを設定する（ステップｌ１）。これは、図１４のステップｄ１と同様の処理で実現できる。
【０１１６】
続いて、尾根形状重み設定部２９４ｂが、初期閉領域の中心位置における尾根の形状情報（中心位置とした候補点について図２４のステップｋ９で算出した尾根の曲率）をもとに、内部エネルギーに対する尾根形状重みを設定する（ステップｌ３）。ここで、尾根は、生体内管腔画像中のエッジ位置からの距離が遠い画素位置として検出される。この尾根について図２４のステップｋ９で得られた曲率の値が大きい候補点位置、すなわち尾根が大きく屈曲している位置では、実施の形態１の場合と同様に、その候補点付近にエッジの端点あるいは大きく屈曲するエッジが存在する可能性が高い。ステップｌ３では、エッジの端点が内部に入り込んだ閉領域や、その境界が大きく屈曲するエッジを含むような閉領域を抽出しないよう、尾根の形状情報（中心位置とした候補点における尾根の曲率）が大きいほど値が大きくなるように次式（１２）に従って内部エネルギーに対する尾根形状重みを設定する。
尾根形状重み＝中心位置とした候補点における尾根の曲率×所定係数 ・・・（１２）
【０１１７】
制御点数重みおよび尾根形状重みを設定したならば、図２３のステップｊ１３にリターンし、その後ステップｊ１５に移行する。そして、ステップｊ１５では、閉領域抽出部２２ｂが、閉領域抽出処理を実行する。これは、実施の形態１で説明した図１５の閉領域抽出処理と同様の処理手順で実現できる。ただし、実施の形態３では、ステップｅ７の処理として、エネルギー加重和算出部３１は、図２５のエネルギー重み設定処理で設定した制御点数重みおよび尾根形状重みを重み付けした内部エネルギー、画像エネルギー、および外部エネルギーの加重和の最小値を求めることで閉領域を抽出する。
【０１１８】
続いて、初期閉領域設定部２３ｂが、設定範囲内に選択可能な候補点があるか否かを判定する。ここでの判定は、実施の形態１で説明した図７のステップａ１７と同様に行う。そして、選択可能な候補点がある場合には（ステップｊ１７：Ｙｅｓ）、ステップｊ６に戻り、尾根閉領域サイズ決定部２７２ｂが、選択可能な候補点の中から、例えば距離画像における画素値が最も大きい候補点を選択する。その後、選択した候補点についてステップｊ７以降の処理を行う。一方、設定範囲内に選択可能な候補点がない場合には（ステップｊ１７：Ｎｏ）、ステップａ１９に移行する。
【０１１９】
以上説明したように、実施の形態３では、実施の形態１の平坦領域の中心線にかえて、エッジからの距離が遠い尾根を検出し、その曲率をもとに初期閉領域の設定範囲を決定し、内部エネルギーに対する尾根形状重みを設定することとした。この実施の形態３によれば、実施の形態１と同様の効果を奏することができる。
【０１２０】
なお、実施の形態３では、設定範囲内の各候補点の距離画像における画素値をもとに、距離画像における画素値が大きいものから順番に候補点を選択することとした。また、図２３のステップａ２１では、実施の形態１で説明したように、閉領域として抽出されていない領域を含むように例えば円形状の初期閉領域を設定することとした。これに対し、次式（１３）に従って各候補点の評価値を算出し、評価値が最も高いもの、詳細には、尾根上において距離画像における画素値が大きいものから順番に候補点を選択するようにしてもよい。また、図２３のステップａ２１において、次式（１３）に従って閉領域として抽出されていない領域の各画素の評価値を算出し、評価値が高い画素を中心位置とした初期閉領域を設定するようにしてもよい。次式（１３）において、尾根位置フラグは、評価対象の画素（候補点または閉領域として抽出されていない領域の画素）が尾根上の位置か否かのフラグ情報であり、候補点の場合の尾根位置フラグ＝１、閉領域として抽出されていない領域の画素の尾根位置フラグ＝０となる。また、距離画像値は、評価対象の画素の距離画像における画素値である。
評価値＝尾根位置フラグ×所定係数＋距離画像値 ・・・（１３）
【０１２１】
また、図２２に示した機能構成は一例であって、これに限定されるものではない。例えば、図２２では、範囲決定部２６ｂにおいてエッジ抽出部２６１ｂ、距離画像算出部２６２ｂ、尾根検出部２６３ｂ、および尾根形状情報算出部２６４ｂを備えた構成としたが、演算部２０ｂにおいて尾根の形状情報が算出可能であり、範囲決定部２６ｂが尾根の形状情報をもとに設定範囲を決定し、エネルギー重み設定部２９ｂにおいて尾根形状重み設定部２９４ｂが尾根の形状情報をもとに尾根形状重みを設定できれば範囲決定部２６ｂが備える構成に限定されるものではない。
【０１２２】
また、上記した実施の形態１の画像処理装置１、実施の形態２の画像処理装置１ａ、および実施の形態３の画像処理装置１ｂは、予め用意されたプログラムをパソコンやワークステーション等のコンピュータシステムで実行することによって実現することができる。以下、各実施の形態１〜３で説明した画像処理装置１，１ａ，１ｂと同様の機能を有し、画像処理プログラム１４１，１４１ａ，１４１ｂを実行するコンピュータシステムについて説明する。
【０１２３】
図２６は、本変形例におけるコンピューターシステム４００の構成を示すシステム構成図であり、図２７は、このコンピューターシステム４００を構成する本体部４１０の構成を示すブロック図である。図２６に示すように、コンピューターシステム４００は、本体部４１０と、本体部４１０からの指示によって表示画面４２１に画像等の情報を表示するためのディスプレイ４２０と、このコンピューターシステム４００に種々の情報を入力するためのキーボード４３０と、ディスプレイ４２０の表示画面４２１上の任意の位置を指定するためのマウス４４０とを備える。
【０１２４】
また、このコンピューターシステム４００における本体部４１０は、図２６および図２７に示すように、ＣＰＵ４１１と、ＲＡＭ４１２と、ＲＯＭ４１３と、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）４１４と、ＣＤ−ＲＯＭ４６０を受け入れるＣＤ−ＲＯＭドライブ４１５と、ＵＳＢメモリ４７０を着脱可能に接続するＵＳＢポート４１６と、ディスプレイ４２０、キーボード４３０およびマウス４４０を接続するＩ／Ｏインターフェース４１７と、ローカルエリアネットワークまたは広域エリアネットワーク（ＬＡＮ／ＷＡＮ）Ｎ１に接続するためのＬＡＮインターフェース４１８とを備える。
【０１２５】
さらに、このコンピューターシステム４００には、インターネット等の公衆回線Ｎ３に接続するためのモデム４５０が接続されるとともに、ＬＡＮインターフェース４１８およびローカルエリアネットワークまたは広域エリアネットワークＮ１を介して、他のコンピューターシステムであるパソコン（ＰＣ）４８１、サーバ４８２、プリンタ４８３等が接続される。
【０１２６】
そして、このコンピューターシステム４００は、記録媒体に記録された画像処理プログラム（例えば実施の形態１の画像処理プログラム１４１や実施の形態２の画像処理プログラム１４１ａ、実施の形態３の画像処理プログラム１４１ｂ）を読み出して実行することで画像処理装置（例えば実施の形態１の画像処理装置１や実施の形態２の画像処理装置１ａ、実施の形態３の画像処理装置１ｂ）を実現する。ここで、記録媒体とは、ＣＤ−ＲＯＭ４６０やＵＳＢメモリ４７０の他、ＭＯディスクやＤＶＤディスク、フレキシブルディスク（ＦＤ）、光磁気ディスク、ＩＣカード等を含む「可搬用の物理媒体」、コンピューターシステム４００の内外に備えられるＨＤＤ４１４やＲＡＭ４１２、ＲＯＭ４１３等の「固定用の物理媒体」、モデム４５０を介して接続される公衆回線Ｎ３や、他のコンピューターシステムであるＰＣ４８１やサーバ４８２が接続されるローカルエリアネットワークまたは広域エリアネットワークＮ１等のように、プログラムの送信に際して短期にプログラムを記憶する「通信媒体」等、コンピューターシステム４００によって読み取り可能な画像処理プログラムを記録するあらゆる記録媒体を含む。
【０１２７】
すなわち、画像処理プログラムは、「可搬用の物理媒体」「固定用の物理媒体」「通信媒体」等の記録媒体にコンピューター読み取り可能に記録されるものであり、コンピューターシステム４００は、このような記録媒体から画像処理プログラムを読み出して実行することで画像処理装置を実現する。なお、画像処理プログラムは、コンピューターシステム４００によって実行されることに限定されるものではなく、他のコンピューターシステムであるＰＣ４８１やサーバ４８２が画像処理プログラムを実行する場合や、これらが協働して画像処理プログラムを実行するような場合にも、本発明を同様に適用することができる。
【０１２８】
また、本発明は、上記した各実施の形態１〜３およびその変形例そのままに限定されるものではなく、各実施の形態や変形例に開示されている複数の構成要素を適宜組み合わせることによって、種々の発明を形成できる。例えば、各実施の形態や変形例に示される全構成要素からいくつかの構成要素を除外して形成してもよい。あるいは、異なる実施の形態や変形例に示した構成要素を適宜組み合わせて形成してもよい。
【産業上の利用可能性】
【０１２９】
以上のように、本発明の画像処理装置、画像処理方法、および画像処理プログラムは、生体内管腔画像から異常部を精度良く検出するのに適している。
【符号の説明】
【０１３０】
１，１ａ，１ｂ 画像処理装置
１１ 画像取得部
１２ 入力部
１３ 表示部
１４，１４ａ，１４ｂ 記録部
１４１，１４１ａ，１４１ｂ 画像処理プログラム
２０，２０ａ，２０ｂ 演算部
２１ 勾配強度算出部
２２，２２ａ，２２ｂ 閉領域抽出部
２３，２３ａ，２３ｂ 初期閉領域設定部
２４，２５ａ，２６ｂ 範囲決定部
２４１ 平坦領域抽出部
２４２ 領域形状情報算出部
２４３ 中心線算出部
２４４ 曲率算出部
２５１ａ エッジ抽出部
２５２ａ 端点検出部
２５３ａ 方向算出部
２６１ｂ エッジ抽出部
２６２ｂ 距離画像算出部
２６３ｂ 尾根検出部
２６４ｂ 尾根形状情報算出部
２６５ｂ 尾根曲率算出部
２７，２７ａ，２７ｂ 閉領域サイズ決定部
２７１ 内接領域サイズ決定部
２７２ｂ 尾根閉領域サイズ決定部
２８ 制御点数決定部
２８１ 面積算出部
２８２ 周囲長算出部
２９，２９ａ，２９ｂ エネルギー重み設定部
２９１ 制御点数重み設定部
２９２ 領域形状重み設定部
２９３ａ 端点方向重み設定部
２９４ｂ 尾根形状重み設定部
３０ エネルギー算出部
３０１ 内部エネルギー算出部
３０２ 画像エネルギー算出部
３０３ 外部エネルギー算出部
３１ エネルギー加重和算出部
３２ 異常部検出部
１５ 制御部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、生体内管腔を撮像した生体内管腔画像を処理する画像処理装置、画像処理方法、および画像処理プログラムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、患者等の被検者の体内に導入されて体内管腔内を観察する医用観察装置として、内視鏡が広く普及している。また、近年では、カプセル型の筐体内部に撮像装置やこの撮像装置によって撮像された画像データを体外に無線送信する通信装置等を備えた飲み込み型の内視鏡（カプセル内視鏡）が開発されている。これらの医用観察装置によって撮像された体内管腔内の画像（生体内管腔画像）の観察・診断は、多くの経験を必要とするため、医師による診断を補助する医療診断支援機能が望まれている。この機能を実現する画像認識技術の１つとして、生体内管腔画像から病変等の異常部を自動的に検出して医師等に提示する技術が提案されている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、形状依存性フィルタを用い、粗大構造や線構造の影響を受けることなく乳癌の癌化部分の特徴の１つである微小石灰化陰影の候補を安定的に検出する技術が開示されている。この特許文献１では、想定される微小石灰化陰影の形状をもとに、撮影条件や読取り条件、画像コントラスト、微小石灰化陰影のサイズといった各種条件、あるいはこれらを組み合わせた条件等に応じてフィルタ特性を最適化した第２の形状依存性フィルタを事前に準備しておく。そして、先ず、モルフォロジーフィルタ（例えば非特許文献１，２を参照）である第１の形状依存性フィルタを用いて画像中の直線構造を除去することで、微細構造部分を表す微細構造画像を生成する。その後、微細構造画像に対して準備しておいた第２の形状依存性フィルタを用いた強調処理を施すことにより、周囲（第１の形状依存性フィルタで除ききれなかった粗大構造部分や線構造部分等を含む微小石灰化陰影候補以外の部分）と比較して相対的に微小石灰化陰影候補のみを強調した強調処理済画像を生成している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−９９８９６号公報
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】小畑他，「多重構造要素を用いたモルフォロジーフィルタによる微小石灰化像の抽出」，電子情報通信学会論文誌，D-II，Vol.J75-D-II，No.7，P1170〜1176，July 1992
【非特許文献２】小畑他，「モルフォロジーの基礎とそのマンモグラム処理への応用」，MEDICAL IMAGING TECHNOLOGY，Vol.12，No.1，January 1994
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、上記した内視鏡やカプセル内視鏡等の医用観察装置によって撮像される生体内管腔画像には、例えば消化管内壁の粘膜構造の折りたたみやうねりによって発生する溝や、粘膜ひだの輪郭等、曲率が大きく折れ曲がったような箇所が多く存在する。このため、特許文献１を生体内管腔画像に適用し、病変等の異常部を検出しようとすると、直線構造を除去する第１の形状依存性フィルタ（モルフォロジーフィルタ）では、フィルタのサイズに依存して、前述のような生体組織が形成する溝位置や輪郭部分等のように、曲率が大きく折れ曲がったような箇所が微細構造画像に残ってしまう。また、特許文献１の第２の形状依存性フィルタは特定の形状（微小石灰化陰影の形状）を強調するためのものであるが、生体内管腔画像に映る異常部は決まった形状を持たない。このため、特許文献１のように、異常部の形状を事前に想定し、第１の形状依存性フィルタで残る構造、例えば前述のような曲率が大きく折れ曲がったような箇所と異常部とを区別するための最適な形状依存性フィルタを設計するのは難しい。したがって、２種類の形状依存性フィルタを組み合わせても、異常部を溝位置や輪郭部分と区別して検出するのは困難であった。
【０００７】
一方で、生体内管腔画像に映る溝位置や輪郭部分は、エッジとして抽出できる。このエッジをもとに生体内管腔画像から閉領域を抽出すれば、溝位置や輪郭部分以外の領域を対象とした異常部検出が行える。これによれば、溝位置や輪郭部分以外の領域から異常部を検出できるので、溝位置や輪郭部分を異常部として誤検出する事態を抑制することが可能である。ここで、エッジをもとに閉領域を抽出する手法としては、例えば、公知の動的輪郭抽出法を用いた手法が挙げられる。動的輪郭抽出法は、画像内のエッジを閉曲線として抽出する方法であり、初期閉曲線の形状を変形させながら、閉曲線の連続性や滑らかさ、閉曲線上でのエッジ強度に基づくエネルギーの値の和が最も安定するような閉曲線を抽出するものである。
【０００８】
しかしながら、前述のような動的輪郭抽出法を単に適用して閉領域を抽出する場合、閉領域の初期位置や、各エネルギーの値をどのように定義するのかによって抽出される閉領域が大きく異なる。このため、必ずしも閉領域を適切に抽出することができず、この結果溝位置や輪郭部分に対して異常部検出を行ってしまい、これらを誤検出する場合があった。
【０００９】
本発明は、上記に鑑み為されたものであって、生体内管腔画像から異常部を精度良く検出することができる画像処理装置、画像処理方法、および画像処理プログラム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】
【００１０】
上記した課題を解決し、目的を達成するための、本発明のある態様にかかる画像処理装置は、生体内管腔を撮像した生体内管腔画像から異常部を検出する画像処理装置であって、前記生体内管腔画像をもとに、各画素の画素値の勾配強度を算出する勾配強度算出手段と、前記勾配強度が所定の値以上である画素を領域の内部に含まず、かつ、領域の境界が該領域の内側に所定の曲率以上で屈曲しないことを条件として該条件を満たす閉領域を抽出する閉領域抽出手段と、前記閉領域内部の異常部を検出する異常部検出手段と、を備え、前記閉領域抽出手段は、前記勾配強度をもとに初期閉領域の設定範囲を決定する範囲決定手段と、前記設定範囲に前記初期閉領域を設定する初期閉領域設定手段と、少なくとも前記閉領域の外形によって定まるエネルギーおよび前記閉領域の境界における前記勾配強度によって定まるエネルギーを含む複数のエネルギーの値を算出するエネルギー算出手段と、前記複数のエネルギーの加重和を算出するエネルギー加重和算出手段と、を備え、前記加重和をもとに前記初期閉領域を変形していくことで前記閉領域を抽出することを特徴とする。
【００１１】
また、本発明の別の態様にかかる画像処理装置は、生体内管腔を撮像した生体内管腔画像から異常部を検出する画像処理装置であって、前記生体内管腔画像をもとに、各画素の画素値の勾配強度を算出する勾配強度算出手段と、前記勾配強度が所定の値以上である画素を領域の内部に含まず、かつ、領域の境界が該領域の内側に所定の曲率以上で屈曲しないことを条件として該条件を満たす閉領域を抽出する閉領域抽出手段と、前記閉領域内部の異常部を検出する異常部検出手段と、を備え、前記閉領域抽出手段は、前記勾配強度をもとに初期閉領域を設定する初期閉領域設定手段と、少なくとも前記閉領域の外形によって定まるエネルギーおよび前記閉領域の境界における前記勾配強度によって定まるエネルギーを含む複数のエネルギーの値を算出するエネルギー算出手段と、前記初期閉領域の位置をもとに、前記複数のエネルギーのうちの少なくとも１つのエネルギーに対する重みを設定するエネルギー重み設定手段と、前記複数のエネルギーの加重和を算出するエネルギー加重和算出手段と、を備え、前記加重和をもとに前記初期閉領域を変形していくことで前記閉領域を抽出することを特徴とする。
【００１２】
上記態様の画像処理装置によれば、勾配強度をもとに初期閉領域の設定範囲を決定し、設定した設定範囲に初期閉領域を設定することができる。したがって、生体内管腔画像においてエッジとなって現れる溝位置や輪郭部分を考慮して初期閉領域を設定することができる。また、勾配強度をもとに初期閉領域を設定し、設定した初期閉領域の位置をもとに、閉領域の外形によって定まるエネルギーおよび閉領域の境界における勾配強度によって定まるエネルギーを含む複数のエネルギーのうちの少なくとも１つのエネルギーに対する重みを設定することができる。したがって、溝位置や輪郭部分を考慮して重み付けを行って各エネルギーの加重和を算出することができる。これによれば、勾配強度が所定の値以上である画素を領域の内部に含まず、かつ、領域の境界がこの領域の内側に所定の曲率以上で屈曲しない条件を満たす閉領域を適切に抽出することができ、抽出した閉領域内部の異常部を検出することができる。このように、上記態様の画像処理装置によれば、溝位置や輪郭部分を異常部として誤検出する事態を抑制し、生体内管腔画像から異常部を精度良く検出することができるという効果を奏する。
【００１３】
また、本発明の別の態様にかかる画像処理方法は、生体内管腔を撮像した生体内管腔画像から異常部を検出する画像処理方法であって、前記生体内管腔画像をもとに、各画素の画素値の勾配強度を算出する勾配強度算出工程と、前記勾配強度が所定の値以上である画素を領域の内部に含まず、かつ、領域の境界が該領域の内側に所定の曲率以上で屈曲しないことを条件として該条件を満たす閉領域を抽出する閉領域抽出工程と、前記閉領域内部の異常部を検出する異常部検出工程と、を含み、前記閉領域抽出工程は、前記勾配強度をもとに初期閉領域の設定範囲を決定する範囲決定工程と、前記設定範囲に前記初期閉領域を設定する初期閉領域設定工程と、少なくとも前記閉領域の外形によって定まるエネルギーおよび前記閉領域の境界における前記勾配強度によって定まるエネルギーを含む複数のエネルギーの値を算出するエネルギー算出工程と、前記複数のエネルギーの加重和を算出するエネルギー加重和算出工程と、を含み、前記加重和をもとに前記初期閉領域を変形していくことで前記閉領域を抽出することを特徴とする。
【００１４】
また、本発明の別の態様にかかる画像処理方法は、生体内管腔を撮像した生体内管腔画像から異常部を検出する画像処理方法であって、前記生体内管腔画像をもとに、各画素の画素値の勾配強度を算出する勾配強度算出工程と、前記勾配強度が所定の値以上である画素を領域の内部に含まず、かつ、領域の境界が該領域の内側に所定の曲率以上で屈曲しないことを条件として該条件を満たす閉領域を抽出する閉領域抽出工程と、前記閉領域内部の異常部を検出する異常部検出工程と、を含み、前記閉領域抽出工程は、前記勾配強度をもとに初期閉領域を設定する初期閉領域設定工程と、少なくとも前記閉領域の外形によって定まるエネルギーおよび前記閉領域の境界における前記勾配強度によって定まるエネルギーを含む複数のエネルギーの値を算出するエネルギー算出工程と、前記初期閉領域の位置をもとに、前記複数のエネルギーのうちの少なくとも１つのエネルギーに対する重みを設定するエネルギー重み設定工程と、前記複数のエネルギーの加重和を算出するエネルギー加重和算出工程と、を含み、前記加重和をもとに前記初期閉領域を変形していくことで前記閉領域を抽出することを特徴とする。
【００１５】
また、本発明の別の態様にかかる画像処理プログラムは、生体内管腔を撮像した生体内管腔画像から異常部を検出するための画像処理プログラムであって、前記生体内管腔画像をもとに、各画素の画素値の勾配強度を算出する勾配強度算出ステップと、前記勾配強度が所定の値以上である画素を領域の内部に含まず、かつ、領域の境界が該領域の内側に所定の曲率以上で屈曲しないことを条件として該条件を満たす閉領域を抽出する閉領域抽出ステップと、前記閉領域内部の異常部を検出する異常部検出ステップと、をコンピュータに実行させ、前記閉領域抽出ステップは、前記勾配強度をもとに初期閉領域の設定範囲を決定する範囲決定ステップと、前記設定範囲に前記初期閉領域を設定する初期閉領域設定ステップと、少なくとも前記閉領域の外形によって定まるエネルギーおよび前記閉領域の境界における前記勾配強度によって定まるエネルギーを含む複数のエネルギーの値を算出するエネルギー算出ステップと、前記複数のエネルギーの加重和を算出するエネルギー加重和算出ステップと、を前記コンピュータに実行させ、前記加重和をもとに前記初期閉領域を変形していくことで前記閉領域を抽出させることを特徴とする。
【００１６】
また、本発明の別の態様にかかる画像処理プログラムは、生体内管腔を撮像した生体内管腔画像から異常部を検出する画像処理プログラムであって、前記生体内管腔画像をもとに、各画素の画素値の勾配強度を算出する勾配強度算出ステップと、前記勾配強度が所定の値以上である画素を領域の内部に含まず、かつ、領域の境界が該領域の内側に所定の曲率以上で屈曲しないことを条件として該条件を満たす閉領域を抽出する閉領域抽出ステップと、前記閉領域内部の異常部を検出する異常部検出ステップと、をコンピュータに実行させ、前記閉領域抽出ステップは、前記勾配強度をもとに初期閉領域を設定する初期閉領域設定ステップと、少なくとも前記閉領域の外形によって定まるエネルギーおよび前記閉領域の境界における前記勾配強度によって定まるエネルギーを含む複数のエネルギーの値を算出するエネルギー算出ステップと、前記初期閉領域の位置をもとに、前記複数のエネルギーのうちの少なくとも１つのエネルギーに対する重みを設定するエネルギー重み設定ステップと、前記複数のエネルギーの加重和を算出するエネルギー加重和算出ステップと、を前記コンピュータに実行させ、前記加重和をもとに前記初期閉領域を変形していくことで前記閉領域を抽出させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、生体内管腔画像から異常部を精度良く検出することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】図１は、実施の形態１の画像処理装置の機能構成を説明するブロック図である。
【図２】図２は、閉領域の抽出原理を説明する説明図である。
【図３】図３は、内部に溝位置等であるエッジを含む閉領域を示す図である。
【図４】図４は、図３中に一点鎖線で示すライン上の画素値の変化曲線を示す図である。
【図５】図５は、輪郭部分等である大きく屈曲するエッジを境界に含む閉領域を示す図である。
【図６】図６は、図５中に一点鎖線で示すライン上の画素値の変化曲線を示す図である。
【図７】図７は、実施の形態１の画像処理装置が行う処理手順を示す全体フローチャートである。
【図８】図８は、生体内管腔画像の一例を示す模式図である。
【図９】図９は、実施の形態１における設定範囲決定処理の詳細な処理手順を示すフローチャートである。
【図１０】図１０は、図８の生体内管腔画像から抽出した平坦領域を示す模式図である。
【図１１】図１１は、図１０の平坦領域の中心線上に配置した候補点を示す図である。
【図１２】図１２は、平坦領域内の設定範囲に設定された初期閉領域の一例を示す図である。
【図１３】図１３は、制御点数決定処理の詳細な処理手順を示すフローチャートである。
【図１４】図１４は、実施の形態１におけるエネルギー重み設定処理の詳細な処理手順を示すフローチャートである。
【図１５】図１５は、閉領域抽出処理の詳細な処理手順を示すフローチャートである。
【図１６】図１６は、異常部検出処理の詳細な処理手順を示すフローチャートである。
【図１７】図１７は、実施の形態２の画像処理装置の機能構成を説明するブロック図である。
【図１８】図１８は、実施の形態２の画像処理装置が行う処理手順を示す全体フローチャートである。
【図１９】図１９は、実施の形態２における設定範囲決定処理の詳細な処理手順を示すフローチャートである。
【図２０】図２０は、生体内管腔画像の一例を示す模式図である。
【図２１】図２１は、実施の形態２におけるエネルギー重み設定処理の詳細な処理手順を示すフローチャートである。
【図２２】図２２は、実施の形態３の画像処理装置の機能構成を説明するブロック図である。
【図２３】図２３は、実施の形態３の画像処理装置が行う処理手順を示す全体フローチャートである。
【図２４】図２４は、実施の形態３における設定範囲決定処理の詳細な処理手順を示すフローチャートである。
【図２５】図２５は、実施の形態３におけるエネルギー重み設定処理の詳細な処理手順を示すフローチャートである。
【図２６】図２６は、本発明を適用したコンピューターシステムの構成を示すシステム構成図である。
【図２７】図２７は、図２６のコンピューターシステムを構成する本体部の構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、図面を参照し、本発明の好適な実施の形態について説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。また、各図面の記載において、同一部分には同一の符号を付して示している。
【００２０】
本実施の形態の画像処理装置は、例えば内視鏡やカプセル内視鏡等の医用観察装置が被検者の体内の消化管等の生体内管腔を撮像した画像（生体内管腔画像）を処理し、生体内管腔画像から例えば病変や出血部位等の異常部を検出する処理を行うものである。上記したように、生体内管腔画像には、粘膜構造等の生体組織が形成する溝の陰影や輪郭が映る。本実施の形態では、この溝位置や輪郭部分を異常部として誤検出する事態を抑制するため、生体内管腔画像中においてこれら溝位置や輪郭部分を内部や境界に含まないように閉領域を抽出し、抽出した閉領域毎に異常部を検出する。なお、本実施の形態において、生体内管腔画像は、例えば、画素毎にＲ（赤），Ｇ（緑），Ｂ（青）の各波長成分に対する画素値を持つカラー画像である。
【００２１】
（実施の形態１）
先ず、実施の形態１の画像処理装置について説明する。図１は、実施の形態１の画像処理装置１の機能構成を説明するブロック図である。実施の形態１の画像処理装置１は、図１に示すように、画像取得部１１と、入力部１２と、表示部１３と、記録部１４と、演算部２０と、画像処理装置１全体の動作を制御する制御部１５とを備える。
【００２２】
画像取得部１１は、医用観察装置によって撮像された生体内管腔画像の画像データを取得するためのものであり、この画像取得部１１によって取得された生体内管腔画像の画像データは記録部１４に記録され、演算部２０によって処理された後、必要に応じて適宜表示部１３に表示される。画像取得部１１は、例えば医用観察装置がカプセル内視鏡の場合等のように医用観察装置との間の画像データの受け渡しに可搬型の記録媒体が使用される場合であれば、この記録媒体を着脱自在に装着して保存された生体内管腔画像の画像データを読み出すリーダ装置で構成される。また、医用観察装置によって撮像された生体内管腔画像の画像データを保存しておくサーバを適所に設置し、このサーバから取得する構成の場合には、画像取得部１１を、サーバと接続するための通信装置等で構成する。そして、この画像取得部１１を介してサーバとデータ通信を行い、生体内管腔画像の画像データを取得する。また、この他、内視鏡等の医用観察装置からの画像信号をケーブルを介して入力するインターフェース装置等で構成してもよい。
【００２３】
入力部１２は、例えばキーボードやマウス、タッチパネル、各種スイッチ等によって実現されるものであり、入力信号を制御部１５に出力する。表示部１３は、ＬＣＤやＥＬディスプレイ等の表示装置によって実現されるものであり、制御部１５の制御のもと、生体内管腔画像を含む各種画面を表示する。
【００２４】
記録部１４は、更新記録可能なフラッシュメモリ等のＲＯＭやＲＡＭといった各種ＩＣメモリ、内蔵或いはデータ通信端子で接続されたハードディスク、ＣＤ−ＲＯＭ等の情報記録媒体およびその読取装置等によって実現されるものであり、画像処理装置１を動作させ、この画像処理装置１が備える種々の機能を実現するためのプログラムや、このプログラムの実行中に使用されるデータ等が予めあるいは処理の都度一時的に記録される。この記録部１４には、画像取得部１１によって取得された生体内管腔画像の画像データが記録される。また、記録部１４には、実施の形態１の処理を実現して生体内管腔画像から異常部を検出するための画像処理プログラム１４１が記録される。
【００２５】
演算部２０は、ＣＰＵ等のハードウェアによって実現され、生体内管腔画像を処理して異常部を検出するための種々の演算処理を行う。この演算部２０は、勾配強度算出手段としての勾配強度算出部２１と、閉領域抽出手段としての閉領域抽出部２２と、異常部検出手段としての異常部検出部３２とを含む。
【００２６】
勾配強度算出部２１は、生体内管腔画像の各画素の画素値をもとに、各画素の画素値の勾配強度を算出する。
【００２７】
閉領域抽出部２２は、勾配強度が予め設定される所定の値以上である画素を領域の内部に含まず、かつ、領域の境界がこの領域の内側に所定の曲率以上で屈曲しないことを条件とし、生体内管腔画像から前述の条件を満たす閉領域を抽出する。この閉領域抽出部２２は、初期閉領域設定手段としての初期閉領域設定部２３と、エネルギー重み設定手段としてのエネルギー重み設定部２９と、エネルギー算出手段としてのエネルギー算出部３０と、エネルギー加重和算出手段としてのエネルギー加重和算出部３１とを備え、エネルギー加重和算出部３１が算出した加重和をもとに初期閉領域を変形していくことで閉領域を抽出する。
【００２８】
初期閉領域設定部２３は、閉領域の初期形状である初期閉領域を設定する。この初期閉領域設定部２３は、範囲決定手段としての範囲決定部２４と、閉領域サイズ決定手段としての閉領域サイズ決定部２７と、制御点数決定手段としての制御点数決定部２８とを備える。範囲決定部２４は、各画素の勾配強度をもとに、初期閉領域を設定する生体内管腔画像中の範囲（設定範囲）を決定する機能部であり、平坦領域抽出手段としての平坦領域抽出部２４１と、領域形状情報算出手段としての領域形状情報算出部２４２とを備える。平坦領域抽出部２４１は、生体内管腔画像から勾配強度の値がある程度小さく周囲と類似する画素で構成された領域を平坦領域として抽出する。領域形状情報算出部２４２は、平坦領域の形状情報を算出する。この領域形状情報算出部２４２は、平坦領域の中心線を算出する中心線算出手段としての中心線算出部２４３と、中心線の曲率を算出する曲率算出手段としての曲率算出部２４４とを備える。閉領域サイズ決定部２７は、範囲決定部２４が決定した初期閉領域の設定範囲をもとに、初期閉領域のサイズを決定する。実施の形態１では、この閉領域サイズ決定部２７において、内接領域サイズ決定手段としての内接領域サイズ決定部２７１が、所定の形状（例えば円形状）を有し、初期閉領域の設定範囲に内接する大きさを初期閉領域のサイズとして決定する。なお、初期閉領域の形状は円形状に限定されるものではなく、適宜の形状としてよい。制御点数決定部２８は、初期閉領域のサイズをもとに初期閉領域の後述する制御点の数を決定する。ここで、制御点とは、閉領域の境界に位置する座標点のことをいう。この制御点数決定部２８は、初期閉領域の面積を算出する面積算出手段としての面積算出部２８１と、初期閉領域の周囲長を算出する周囲長算出手段としての周囲長算出部２８２とを備える。
【００２９】
エネルギー重み設定部２９は、初期閉領域の位置をもとに、エネルギー算出部３０が算出する複数のエネルギーのうちの少なくとも１つのエネルギーに対する重みを設定する。実施の形態１では、後述する内部エネルギーに対する重みとして２種類の重み（制御点数重み，領域形状重み）を設定する。このエネルギー重み設定部２９は、制御点数重み設定部２９１と、領域形状重み設定部２９２とを備える。制御点数重み設定部２９１は、制御点数決定部２８が決定した制御点数をもとに、制御点数重みを設定する。また、詳細は後述するが、実施の形態１では、平坦領域抽出部２４１が抽出した平坦領域内で設定範囲が決定され、この設定範囲に初期閉領域が設定される。領域形状重み設定部２９２は、初期閉領域の設定位置における平坦領域の形状情報をもとに、領域形状重みを設定する。
【００３０】
エネルギー算出部３０は、少なくとも閉領域の外形によって定まるエネルギーおよび閉領域の境界における勾配強度によって定まるエネルギーを含む複数のエネルギーの値を算出する。実施の形態１では、エネルギー算出部３０は、内部エネルギー算出手段としての内部エネルギー算出部３０１と、画像エネルギー算出手段としての画像エネルギー算出部３０２と、外部エネルギー算出手段としての外部エネルギー算出部３０３とを備え、閉領域の外形によって定まるエネルギーに相当する内部エネルギーおよび外部エネルギーと、閉領域の境界における勾配強度によって定まるエネルギーに相当する画像エネルギーの３つのエネルギーの各値を算出する。ここで、内部エネルギーは、閉領域の境界の滑らかさを表し、閉領域の形状が滑らかなほど小さい値を示すエネルギーである。画像エネルギーは、閉領域の境界における勾配強度の値が大きいほど小さい値を示すエネルギーである。外部エネルギーは、閉領域の大きさが大きいほど小さい値を示すエネルギーである。
【００３１】
エネルギー加重和算出部３１は、エネルギー算出部３０が算出した複数のエネルギーの加重和を算出する。このとき、実施の形態１では、エネルギー加重和算出部３１は、エネルギー重み設定部２９が設定した制御点数重みおよび領域形状重みを用いて内部エネルギーを重み付けした上で、この内部エネルギー、画像エネルギー、および外部エネルギーの加重和を算出する。なお、必ずしもこれら３つのエネルギーの加重和を算出する必要はなく、これら３つのうちのいずれか２つのエネルギーの加重和を算出することとしてもよい。
【００３２】
異常部検出部３２は、閉領域毎にその境界の内側（内部）の異常部を検出する。
【００３３】
制御部１５は、ＣＰＵ等のハードウェアによって実現される。この制御部１５は、画像取得部１１によって取得された画像データや入力部１２から入力される入力信号、記録部１４に記録されるプログラムやデータ等をもとに画像処理装置１を構成する各部への指示やデータの転送等を行い、画像処理装置１全体の動作を統括的に制御する。
【００３４】
ここで、実施の形態１において閉領域抽出部２２が行う閉領域の抽出原理について説明する。図２は、閉領域の抽出原理を説明する説明図であり、閉領域抽出部２２において初期閉領域設定部２３が設定する初期閉領域Ｅ１を模式的に示している。図２に示すように、初期閉領域Ｅ１は、その境界上の画素に複数の制御点Ｐｃを配置し、これら制御点Ｐｃを結んだものとして設定される。配置する制御点Ｐｃの数は、初期閉領域のサイズをもとに決定する。そして、各制御点Ｐｃの位置やその位置における勾配強度、重心（中心）Ｐ１からの各制御点Ｐｃの距離等から上記した内部エネルギー、画像エネルギー、および外部エネルギーを制御点Ｐｃ毎に算出し、これら３つのエネルギーの加重和が最小となるように制御点Ｐｃを移動させることで初期閉領域Ｅ１を領域が広がる方向に変形させていき、閉領域を抽出する。
【００３５】
このようにして閉領域を抽出したならば、閉領域内部の異常部を検出する。本例では、詳細を後述するように、モルフォロジー処理、例えば球形の構造要素を用いた３次元モルフォロジー処理（濃淡モルフォロジー）を行って異常部を検出する。ここで、モルフォロジー処理には、オープニング（Opening）処理（参考：ＣＧ−ＡＲＴＳ協会，ディジタル画像処理，Ｐ１７９〜Ｐ１８０，収縮・膨張処理）とクロージング（Closing）処理（参考：ＣＧ−ＡＲＴＳ協会，ディジタル画像処理，Ｐ１７９〜Ｐ１８０，収縮・膨張処理）とがある。オープニング処理は、画素値を高度とみなした３次元空間において、構造要素と呼ばれる基準図形（本例では球形）を対象領域の画素値の小さい方（下側）から外接させて移動させた際に構造要素の外周の最大値が通過する軌跡（面）を算出する処理である。一方、クロージング処理は、同様の３次元空間において、構造要素を対象領域の画素値の大きい方（上側）から外接させて移動させた際に構造要素の外周の最小値が通過する軌跡（面）を算出する処理である。そして、オープニング処理を用いた場合には、得られた軌跡上の値を基準値として用い、実際の画素値との差分が大きい画素を異常部として検出する。クロージング処理を用いた場合も同様に、得られた軌跡上の基準値と実際の画素値との差分が大きい画素を異常部として検出する。
【００３６】
ところで、前述のオープニング処理やクロージング処理を含むモルフォロジー処理を適用して閉領域毎に異常部を検出する場合、溝位置を閉領域の内部に含むと、この溝位置を異常部として誤検出する場合があった。図３は、閉領域の一例を示す模式図であり、内部に溝位置等であるエッジ５１を含むように作成された閉領域を示している。また、図４は、横軸を図３中に一点鎖線で示すライン（エッジ５１を跨ぐライン）上の境界画素Ｐ３１，Ｐ３２間の画素位置とし、縦軸を該当する各画素の画素値として画素値の変化曲線Ｌ３１を示したものである。エッジ５１を跨ぐライン上では、図４に示すように、その画素値の変化がエッジ位置で局所的に大きく窪む。このため、内部にエッジ５１を含む閉領域に対してモルフォロジー処理（クロージング処理）を行い、構造要素Ｆ３を上側から外接させて移動させた際（矢印Ａ３１）、前述の窪んだ部分の幅に対して構造要素Ｆ３が大きいとこの部分に構造要素Ｆ３が入り込まないため、図４中に一点鎖線で示すような軌跡Ｌ３２（実際には面）が得られる。このように、閉領域の内部に溝位置等であるエッジ５１を含むと、構造要素Ｆ３の形状に依存して、得られる基準値が実際の画素値から大きく逸脱する。一方で、上記したように、異常部の検出は、得られた軌跡Ｌ３２上の値を基準値として用い、各画素の画素値を基準値と比較することで差の大きい画素を異常部として検出する。したがって、溝位置等であるエッジを閉領域の内部に含むような閉領域を作成してしまうと、矢印Ａ３２で示す差分によってエッジ５１の部分が異常部として誤検出されてしまう場合がある。
【００３７】
同様に、所定の曲率以上で内側に屈曲する輪郭部分を閉領域の境界が含むと、この輪郭部分を異常部として誤検出する場合があった。図５は、閉領域の他の例を示す模式図であり、輪郭部分等である所定の曲率以上で内側に屈曲するエッジ５２を境界に含むように作成された閉領域を示している。また、図６は、横軸を図５中に一点鎖線で示すライン（エッジ５２の屈曲部分を跨ぐライン）上の境界画素Ｐ４１，Ｐ４４間の画素位置とし、縦軸を閉領域の内部である境界画素Ｐ４１，Ｐ４２間および境界画素Ｐ４３，Ｐ４４間の各画素の画素値として画素値の変化曲線Ｌ４１を示したものである。エッジ５２の屈曲部分を跨ぐライン上では、図６に示すように、その画素値の変化が屈曲位置で途切れる。ここで、境界が内側に大きく屈曲するエッジ５２を含む閉領域に対してモルフォロジー処理（クロージング処理）を行い、構造要素Ｆ４を上側から外接させて移動させた際（矢印Ａ４１）、前述の途切れた部分の間隔に対して構造要素Ｆ４が大きいとこの部分に構造要素Ｆ４が入り込まないため、図６中に一点鎖線で示すような軌跡Ｌ４２（実際には面）が得られる。このように、閉領域の境界が輪郭部分等である内側に大きく屈曲するエッジを含むと、閉領域の内部に溝位置等であるエッジを含む場合と同様に、構造要素の形状に依存して得られる基準値が実際の画素値から大きく逸脱してしまい、矢印Ａ４２で示す差分によって輪郭部分が異常部として誤検出されてしまう場合がある。
【００３８】
以上のような事態を抑制するため、実施の形態１では、閉領域抽出部２２は、勾配強度が所定の値以上である画素（エッジ部分の画素）を領域の内部に含まず、かつ、領域の境界が内側に所定の曲率以上で屈曲しないことを条件とした閉領域の抽出を行う。これにより、モルフォロジー処理を適用して行う後段の異常部検出において、基準値を適正に得ることが可能となる。
【００３９】
次に、実施の形態１の画像処理装置１が行う具体的な処理手順について説明する。図７は、実施の形態１の画像処理装置１が行う処理手順を示す全体フローチャートである。ここで説明する処理は、演算部２０が記録部１４に記録された画像処理プログラム１４１を実行することにより実現される。
【００４０】
図７に示すように、先ず演算部２０は、処理対象の生体内管腔画像を取得する（ステップａ１）。ここでの処理によって、演算部２０は、画像取得部１１によって取得され、記録部１４に記録された処理対象の生体内管腔画像を読み出して取得する。図８は、生体内管腔画像の一例を示す模式図である。図８に示すように、生体内管腔画像には、基本的に消化管内壁の粘膜６等の生体組織が映り、時として出血部位等の異常領域（不図示）が映る。また、生体内管腔画像には、粘膜６の折りたたみやうねり等によって発生する溝、粘膜６の輪郭等がエッジ６１，６２となって現れる。なお、図８では、一方のエッジ６２を大きく屈曲するエッジとして示している。
【００４１】
続いて、勾配強度算出部２１が、生体内管腔画像の各画素の例えばＧ値をもとに画素毎に勾配強度を算出する（ステップａ３）。これは、例えばソーベル（Sobel）フィルタ等の１次微分フィルタやラプラシアン（Laplacian）フィルタ等の２次微分フィルタを用いた公知のエッジ抽出処理（参考：ＣＧ−ＡＲＴＳ協会，ディジタル画像処理，Ｐ１１４〜Ｐ１２１，エッジ抽出）等を適用することで実現できる。Ｇ値を用いるのは、ヘモグロビンの吸収波長帯域に近く、感度も得易いことから、生体内管腔画像の構造をよく表すためである。なお、ここでは、各画素のＧ値をもとに勾配強度を算出することとしたが、各画素の輝度値を算出し、輝度値をもとに各画素の勾配強度を算出することとしてもよい。
【００４２】
続いて、範囲決定部２４が、設定範囲決定処理を実行する（ステップａ５）。図９は、実施の形態１における設定範囲決定処理の詳細な処理手順を示すフローチャートである。
【００４３】
図９に示すように、設定範囲決定処理では、先ず、平坦領域抽出部２４１が、図７のステップａ３で画素毎に算出した勾配強度をもとに、処理対象の生体内管腔画像から勾配強度の値がある程度小さい領域、例えば勾配強度の値が予め設定される閾値以下である領域を平坦領域として抽出する（ステップｂ１）。これは、例えば公知の領域統合法（参考：ＣＧ−ＡＲＴＳ協会，ディジタル画像処理，Ｐ１９６，領域分割処理）等を適用することで実現できる。なお、ここでは、勾配強度の値が所定の閾値以下の領域を平坦領域として抽出することとしたが、色（画素値）を加味して平坦領域を抽出することとしてもよい。具体的には、図７のステップａ３で画素毎に算出した勾配強度の値と、処理対象の生体内管腔画像の画素値とをもとに、勾配強度の値がある程度小さく（勾配強度の値が所定の閾値以下であり）、且つ、画素値が周囲と類似する画素で構成された領域を平坦領域として抽出するようにしてもよい。
【００４４】
続いて、中心線算出部２４３が、ステップｂ１で抽出した平坦領域の中心線を算出する処理として、先ず、平坦領域の輪郭線を抽出する（ステップｂ３）。これは、例えば公知の輪郭追跡法（参考：ＣＧ−ＡＲＴＳ協会，ディジタル画像処理，Ｐ１７８〜Ｐ１７９，輪郭追跡）等を適用することで実現できる。
【００４５】
続いて、中心線算出部２４３は、画素毎にステップｂ３で抽出した輪郭線との距離を算出し、各画素の画素値を該当する画素について算出した距離の値として距離画像を作成する（ステップｂ５）。そして、中心線算出部２４３は、距離画像の尾根を検出し、平坦領域の中心線とする（ステップｂ７）。これは、例えば骨格抽出（スケルトン）処理を適用することで実現できる。図１０は、図８の生体内管腔画像から抽出した平坦領域の１つを示す模式図であり、図８中のエッジ６１とエッジ６２とに挟まれた部分である平坦領域Ｅ５１を示している。図９のステップｂ７では、図１０の平坦領域Ｅ５１からその中心線Ｌ５を得る。
【００４６】
続いて、曲率算出部２４４が、ステップｂ７で算出した中心線の曲率を平坦領域の形状情報として算出する。すなわち先ず、曲率算出部２４４は、中心線上に等間隔で複数の候補点を配置する（ステップｂ９）。続いて、曲率算出部２４４は、ステップｂ９で配置した候補点毎に隣接する２つの候補点に対する内積を算出し、該当する候補点における中心線の曲率とする（ステップｂ１１）。図１１は、図１０の平坦領域Ｅ５１の中心線Ｌ５上に配置した候補点Ｐ５を示す図である。ここで、候補点Ｐ５のうちの例えば候補点Ｐ５−１に着目すれば、図９のステップｂ１１では、隣接する各候補点Ｐ５−２，Ｐ５−３のそれぞれへ向かうベクトルＶ５１，Ｖ５２の内積を算出し、候補点Ｐ５−１における中心線Ｌ５の曲率の値とする。
【００４７】
続いて、範囲決定部２４が、ステップｂ１１で候補点毎に算出した曲率を閾値処理する。そして、範囲決定部２４は、曲率が予め設定される閾値以下である候補点を選出し、選出した候補点の範囲を平坦領域内における初期閉領域の設定範囲として決定する（ステップｂ１３）。ステップｂ１１で得られた曲率の値が大きい候補点位置、すなわち中心線が大きく屈曲している位置では、その候補点付近の平坦領域の外側においてエッジの端点あるいは大きく屈曲するエッジが存在する可能性が高い。例えば、図１１の候補点Ｐ５−１における中心線Ｌ５の曲率は他の候補点よりも大きい値として得られるが、平坦領域Ｅ５１の内側においてこの候補点Ｐ５−１の付近には、図８に示したように大きく屈曲するエッジ６２が存在している。図９のステップｂ１３では、この候補点Ｐ５−１のような曲率の値が大きい候補点以外の候補点（曲率の値が小さい候補点）を選出し、選出した候補点Ｐ５の範囲を初期閉領域の設定範囲とする。例えば、図１１の例では、候補点Ｐ５−１を除く候補点Ｐ５を全て選出し、選出した候補点Ｐ５の範囲を初期閉領域の設定範囲とする。
【００４８】
なお、ステップｂ１で検出した平坦領域が複数存在する場合には、平坦領域毎にステップｂ３〜ステップｂ１３の処理を行い、各平坦領域における初期閉領域の設定範囲をそれぞれ決定する。平坦領域毎に初期閉領域の設定範囲を決定したならば、図７のステップａ５にリターンし、その後ステップａ６に移行する。
【００４９】
そして、ステップａ６では、内接領域サイズ決定部２７１が、図９のステップｂ１３で決定した設定範囲内の候補点の中から候補点を１つ選択する。例えば、設定範囲内の各候補点（画素）の図９のステップｂ５で作成した距離画像における画素値をもとに、距離画像における画素値が最も大きい候補点を選択する。なお、設定範囲内の候補点の中からランダムに選択することとしてもよい。
【００５０】
続いて、内接領域サイズ決定部２７１は、ステップａ６で選択した候補点の候補点位置を中心位置とした円形領域であって、平坦領域の輪郭線に内接する円形領域の半径ｒを算出して初期閉領域のサイズとする（ステップａ７）。そして、初期閉領域設定部２３が、ステップａ６で選択した候補点の候補点位置を中心位置とし、ステップａ７で該当する中心位置について算出した平坦領域の輪郭線に内接する半径ｒの円形領域を初期閉領域として設定する（ステップａ９）。図１２は、図１１に示す候補点Ｐ５の中から設定範囲として決定された候補点の範囲の中から選択した１つの候補点Ｐ５−４について半径ｒの円形領域として設定された初期閉領域Ｅ５２を示す図である。
【００５１】
以上のようにして設定範囲内に初期閉領域（閉領域の初期形状）を設定したならば、続いて、制御点数決定部２８が制御点数決定処理を実行し、初期閉領域の制御点の数を決定する（ステッププａ１１）。図１３は、制御点数決定処理の詳細な処理手順を示すフローチャートである。
【００５２】
図１３に示すように、制御点数決定処理では、先ず、面積算出部２８１が、初期閉領域の面積を算出する（ステップｃ１）。続いて、周囲長算出部２８２が、初期閉領域の周囲長を算出する（ステップｃ３）。そして、制御点数決定部２８が、面積または周囲長をもとに、初期閉領域の制御点数を決定する（ステップｃ５）。例えば、次式（１）に従い、面積が大きいほどまたは周囲長が長いほど制御点数を多く設定する。
制御点数＝面積または周囲長／所定係数 ・・・（１）
【００５３】
なお、ここでは、面積または周囲長をもとに制御点数を設定することとしたが、両方を用いて制御点数を決定することとしてもよい。また、面積をもとに制御点数を設定する場合にはステップｃ３の処理は行わなくてもよく、同様に周囲長をもとに制御点数を設定する場合にはステップｃ１の処理は行わなくてもよい。制御点数を決定したならば、図７のステップａ１１にリターンし、その後ステップａ１３に移行する。
【００５４】
そして、ステップａ１３では、エネルギー重み設定部２９がエネルギー重み設定処理を実行し、初期閉領域の制御点数重みおよび領域形状重みを設定する。図１４は、実施の形態１におけるエネルギー重み設定処理の詳細な処理手順を示すフローチャートである。
【００５５】
図１４に示すように、エネルギー重み設定処理では、先ず、制御点数重み設定部２９１が、初期閉領域の制御点数をもとに、内部エネルギーに対する制御点数重みを設定する（ステップｄ１）。図２を参照して上記したように、初期閉領域は、複数の制御点を結んだものとして設定されるため、制御点の数が多くなるほど滑らかな曲線となり、閉領域の境界の滑らかさを表す内部エネルギーは小さな値となる。そこで、閉領域毎の内部エネルギーの比率を一定にするため、制御点数が多いほど値が大きくなるように、次式（２）に従って内部エネルギーに対する制御点数重みを設定する。
制御点数重み＝制御点数×所定係数 ・・・（２）
【００５６】
続いて、領域形状重み設定部２９２が、初期閉領域の中心位置における平坦領域の形状情報（中心位置とした候補点について図９のステップｂ１１で算出した中心線の曲率）をもとに、内部エネルギーに対する領域形状重みを設定する（ステップｄ３）。上記したように、初期閉領域の中心位置における中心線の曲率が大きいと、その周辺の平坦領域の外側においてエッジの端点や大きく屈曲するエッジが存在する可能性が高い。ステップｄ３では、このようなエッジの端点が内部に入り込んだ閉領域や、その境界が大きく屈曲するエッジを含むような閉領域を抽出しないよう、平坦領域の形状情報（中心位置とした候補点における中心線の曲率）が大きいほど値が大きくなるように次式（３）に従って内部エネルギーに対する領域形状重みを設定する。
領域形状重み＝中心位置とした候補点における中心線の曲率×所定係数 ・・・（３）
【００５７】
制御点数重みおよび領域形状重みを設定したならば、図７のステップａ１３にリターンし、ステップａ１５の閉領域抽出処理に移る。図１５は、閉領域抽出処理の詳細な処理手順を示すフローチャートである。
【００５８】
図１５に示すように、閉領域抽出処理では、先ず、内部エネルギー算出部３０１が、初期閉領域について、閉領域の境界が滑らかなほど小さい値を示す内部エネルギー（Ｅinternal）を制御点毎に算出する（ステップｅ１）。例えば、次式（４）に従い、注目する制御点（ｘi，ｙi）と隣接する２つの制御点（ｘi-1，ｙi-1），（ｘi+1，ｙi+1）との間のベクトルの内積をもとにエネルギーＥを算出する。そして、得られたエネルギーＥの値に図１４のエネルギー重み設定処理で設定した制御点数重みおよび領域形状重みを重み付けし、内部エネルギーＥinternalの値とする。この内部エネルギーＥinternalは、注目する制御点が、隣接する制御点の位置に対して閉領域の内側に所定の曲率以上で屈曲しないように制限する。
【数１】
【００５９】
続いて、画像エネルギー算出部３０２が、初期閉領域について、閉領域の境界における勾配強度が大きいほど小さい値を示す画像エネルギー（Ｅimage）を制御点毎に算出する（ステップｅ３）。例えば、画像エネルギーＥimageは、次式（５）によって表され、注目する制御点位置の画素の勾配強度の逆数として算出する。
【数２】
【００６０】
そして、外部エネルギー算出部３０３が、初期閉領域について、閉領域の大きさが大きいほど小さい値を示す外部エネルギー（Ｅexternal）を制御点毎に算出する（ステップｅ５）。この外部エネルギーＥexternalは、注目する制御点が閉領域の広がる方向へ受けるエネルギーであり、例えば、次式（６）によって表され、閉領域の重心と注目する制御点との距離の逆数として算出する。
【数３】
【００６１】
なお、式（５）のβ、および式（６）のγは、それぞれ該当するエネルギーに対する重み係数を表し、経験則に従って値を決定すればよい。また、このβ，γの各値は、固定値としてもよいし、例えばユーザによる操作入力等に従って可変に設定する構成としてもよい。
【００６２】
そして、エネルギー加重和算出部３１は、動的輪郭抽出法（参考：ＣＧ−ＡＲＴＳ協会，ディジタル画像処理，Ｐ１９６〜Ｐ２００，領域分割処理）を用い、内部エネルギー、画像エネルギー、および外部エネルギーの加重和の最小値を求めることで閉領域を抽出する（ステップｅ７）。
【００６３】
より詳細には、各エネルギーの加重和は、上記したように制御点毎に算出し、制御点数重みおよび領域形状重みによって重み付けして得た内部エネルギーＥinternal、制御点毎に算出した画像エネルギーＥimage、および制御点毎に算出した外部エネルギーＥexternalの３つのエネルギーの加重和の総和として算出され、その算出式は次式（７）で表される。
【数４】
【００６４】
ここで、Ｎは制御点の個数を表す。ステップｅ７では、この加重和が最小となるように初期閉領域を変形していくことで閉領域を抽出する。閉領域を抽出したならば、図７のステップａ１５にリターンし、その後ステップａ１７に移行する。
【００６５】
そして、ステップａ１７では、初期閉領域設定部２３が、設定範囲内に選択可能な候補点があるか否かを判定する。例えば、設定範囲内の候補点のうち、その位置が既に抽出済みの閉領域外である候補点を選択可能な候補点としてその有無を判定することで、既に抽出済みの閉領域の内部に含まれる候補点については選択しないようにする。なお、ここでの判定は、候補点位置が既に抽出済みの閉領域外か否かの判定であり、その候補点位置を中心位置とした初期閉領域が既に抽出済みの閉領域と重なっても構わない。選択可能な候補点がある場合には（ステップａ１７：Ｙｅｓ）、ステップａ６に戻り、内接領域サイズ決定部２７１が、選択可能な候補点の中から、例えば距離画像における画素値が最も大きい候補点を選択する。その後、選択した候補点についてステップａ７以降の処理を行う。
【００６６】
一方、設定範囲内に選択可能な候補点がない場合には（ステップａ１７：Ｎｏ）、続いて、閉領域抽出部２２が、閉領域として抽出されていない領域の有無を判定する。そして、閉領域として抽出されていない領域がある場合には（ステップａ１９：Ｙｅｓ）、閉領域抽出部２２は、この閉領域として抽出されていない領域に初期閉領域を設定する（ステップａ２１）。ここでの初期閉領域の設定は、単に閉領域として抽出されていない領域を含むように例えば円形状の初期閉領域を設定すればよい。ただし、初期閉領域は、その中心位置が既に抽出済みの閉領域の内部に含まれないように、且つ、エッジ位置の画素（勾配強度の値が大きい画素）を含まないように設定する。そして、閉領域抽出部２２は、設定した初期閉領域について閉領域抽出処理を実行する（ステップａ２３）。この閉領域抽出処理は、図１５の閉領域抽出処理と略同様の手順で実行すればよいが、ここでの処理では、内部エネルギーに対する制御点数重みおよび領域形状重みの重み付けは行わない。
【００６７】
その後、ステップａ１９に戻り、生体内管腔画像内の全域（エッジ位置を除く）が閉領域として抽出されたと判定するまで上記した処理を繰り返す。そして、閉領域として抽出されていない領域がないと判定した場合には（ステップａ１９：Ｎｏ）、異常部検出部３２が異常部検出処理を実行する（ステップａ２５）。実施の形態１では、例えば、公知のクロージング処理を行ったクロージング画像に対して、公知のオープニング処理を行い、得られた画素値（基準値）と元の画素値との差分を閾値処理することで異常部を検出する方法である。
【００６８】
図１６は、異常部検出処理の詳細な処理手順を示すフローチャートである。図１６に示すように、異常部検出処理では、異常部検出部３２は、閉領域毎にループＡの処理を実行する（ステップｆ１〜ステップｆ９）。このループＡでは、異常部検出部３２は、先ず、処理対象の閉領域の画素毎に基準値を算出する（ステップｆ３）。続いて、異常部検出部３２は、処理対象の閉領域の各画素について、その画素値とステップｆ３で算出した基準値との差分を算出する（ステップｆ５）。そして、異常部検出部３２は、差分を閾値処理し、差分が予め設定される閾値以上である画素を異常部として検出する（ステップｆ７）。全ての閉領域についてループＡの処理を実行したならば、図７のステップａ２５にリターンし、その後処理を終える。なお、図１６の異常部検出処理の結果（ステップｆ７での異常部の検出結果）は表示部１３に出力され、例えば生体内管腔画像中の異常部を他の領域と識別可能に表して表示するといったことが行われて医師等のユーザに提示される。
【００６９】
以上説明したように、実施の形態１では、生体内管腔画像から平坦領域を抽出し、この平坦領域内で決定した設定範囲に初期閉領域を設定することとした。したがって、エッジを内部に含まない初期閉領域を設定することができる。また、このとき、平坦領域の形状情報としてその中心線の曲率を算出し、中心線の曲率が大きく、外側にエッジの端点あるいは大きく屈曲するエッジが存在する可能性の高い位置を除く中心線上の範囲を設定範囲として決定することとした。そして、閉領域の境界の滑らかさを表す内部エネルギーに対し、制御点数が多いほど値が大きくなるように設定した制御点数重みを重み付けるとともに、初期閉領域の中心位置とした中心線上の位置における曲率が大きい程その値が大きくなるように設定した領域形状重みを重み付けた上で、動的輪郭抽出法によって閉領域を抽出することとした。
【００７０】
上記したように、閉領域は、初期閉領域を領域が広がる方向に変形させていくことで抽出するため、初期閉領域の外側にエッジの端点や大きく屈曲するエッジが存在すると、初期閉領域を変形させていく過程で閉領域の内部にエッジが入り込んだり、あるいは閉領域の境界がエッジに沿って広がっていってしまい、その境界が大きく屈曲するエッジを含むような閉領域が抽出される場合がある。実施の形態１によれば、平坦領域内において中心線上の屈曲が小さい位置を設定範囲とし、中心線上の屈曲が大きい位置には初期閉領域を設定しないようにすることができる。そして、中心線上であって屈曲が小さい位置を中心位置として初期閉領域を設定するとともに、その内部エネルギーに対し、中心位置とした中心線上の位置における中心線の曲率に応じた重み付け（領域形状重みによる重み付け）を行うことができる。そして、このようにして位置および重み付けの設定を行った初期閉領域を広げていくことで、生体内管腔画像中に映る溝位置を内部に含まず、その境界が輪郭部分を含まないように閉領域を抽出することができ、閉領域毎にモルフォロジー処理を適用することで閉領域内部の異常部を検出することができる。これによれば、溝位置や輪郭部分を異常部として誤検出することなく生体内管腔画像から異常部を精度良く検出することができる。
【００７１】
なお、実施の形態１では、選択した候補点の候補点位置を中心位置とし、平坦領域の輪郭線に内接する半径ｒの円形領域を初期閉領域として設定することとした。また、図７のステップａ２１では、閉領域として抽出されていない領域を含むように例えば円形状の初期閉領域を設定することとした。これに対し、選択した候補点の距離画像における画素値をもとに初期閉領域として設定する円形領域の半径ｒを算出し、初期閉領域のサイズとしてもよい。また、図７のステップａ２１において、設定する初期閉領域の中心位置の距離画像における画素値をもとに円形領域の半径ｒを算出するようにしてもよい。具体的には、次式（８）に従って半径ｒを算出する。あるいは、次式（９）に従って半径ｒを算出することとしてもよい。次式（８），（９）において、原点位置は、候補点位置または図７のステップａ２１において設定する初期閉領域の中心位置である。また、距離画像値は、原点位置の距離画像における画素値である。
半径ｒ＝原点位置の距離画像値×所定係数 ・・・（８）
半径ｒ＝原点位置の距離画像値−所定値 ・・・（９）
【００７２】
また、実施の形態１では、内部エネルギーに対する重みとして２種類の重み（制御点数重み，領域形状重み）を設定することとしたが、いずれか一方の重みを設定することとしてもよい。また、領域形状重みのみを設定する場合には、初期閉領域に設定する制御点数を固定としてもよい。
【００７３】
また、図１に示した機能構成は一例であって、これに限定されるものではない。例えば、図１では、範囲決定部２４において平坦領域抽出部２４１および領域形状情報算出部２４２を備えた構成としたが、演算部２０において平坦領域の形状情報が算出可能であり、範囲決定部２４が平坦領域の形状情報をもとに設定範囲を決定し、エネルギー重み設定部２９において領域形状重み設定部２９２が平坦領域の形状情報をもとに領域形状重みを設定できれば範囲決定部２４が備える構成に限定されるものではない。
【００７４】
（実施の形態２）
先ず、実施の形態２の画像処理装置の構成について説明する。図１７は、実施の形態２の画像処理装置１ａの機能構成を説明するブロック図である。なお、実施の形態１で説明した構成と同一の構成については、同一の符号を付する。実施の形態２の画像処理装置１ａは、図１７に示すように、画像取得部１１と、入力部１２と、表示部１３と、記録部１４ａと、演算部２０ａと、画像処理装置１ａ全体の動作を制御する制御部１５とを備える。
【００７５】
記録部１４ａには、実施の形態２の処理を実現して生体内管腔画像から異常部を検出するための画像処理プログラム１４１ａが記録される。
【００７６】
また、演算部２０ａは、勾配強度算出部２１と、閉領域抽出部２２ａと、異常部検出部３２とを含む。そして、実施の形態２において、閉領域抽出部２２ａは、初期閉領域設定部２３ａと、エネルギー重み設定部２９ａと、エネルギー算出部３０と、エネルギー加重和算出部３１とを備える。
【００７７】
初期閉領域設定部２３ａは、初期閉領域を設定する。この初期閉領域設定部２３ａは、範囲決定部２５ａと、閉領域サイズ決定部２７ａと、制御点数決定部２８とを備え、範囲決定部２５ａおよび閉領域サイズ決定部２７ａの構成が実施の形態１と異なる。実施の形態３では、範囲決定部２５ａは、エッジ抽出手段としてのエッジ抽出部２５１ａと、端点検出手段としての端点検出部２５２ａと、方向算出手段としての方向算出部２５３ａとを備える。エッジ抽出部２５１ａは、生体内管腔画像の各画素の勾配強度をもとに、勾配強度が所定の値以上の画素をエッジとして抽出する。端点検出部２５２ａは、エッジの端点を検出する。方向算出部２５３ａは、端点と連続するエッジ（端点から延びるエッジ）の方向を端点方向として算出する。
【００７８】
また、閉領域サイズ決定部２７ａは、実施の形態１と同様に、範囲決定部２６ａが決定した初期閉領域の設定範囲をもとに初期閉領域のサイズを決定するが、実施の形態２では、エッジからの距離をもとに、設定範囲内に設定する初期閉領域のサイズを決定する。なお、実施の形態２においても、初期閉領域の形状を円形状とするが、これに限定されるものではなく、適宜の形状としてよい。
【００７９】
エネルギー重み設定部２９ａは、初期閉領域の位置をもとに、エネルギー算出部３０が算出する複数のエネルギーのうちの少なくとも１つのエネルギーに対する重みを設定する。このエネルギー重み設定部２９ａは、制御点数重み設定部２９１と、端点方向重み設定部２９３ａとを備え、内部エネルギーに対する重みとして２種類の重み（制御点数重み，端点方向重み）を設定する。端点方向重み設定部２９３ａは、初期閉領域の設定位置と端点方向とをもとに端点方向重みを設定する。
【００８０】
次に、実施の形態２の画像処理装置１ａが行う具体的な処理手順について説明する。図１８は、実施の形態２の画像処理装置１ａが行う処理手順を示す全体フローチャートである。なお、ここで説明する処理は、演算部２０ａが記録部１４ａに記録された画像処理プログラム１４１ａを実行することにより実現される。また、図１８において、実施の形態１と同一の処理工程には、同一の符号を付する。
【００８１】
図１８に示すように、実施の形態２では、ステップａ３で勾配強度算出部２１が処理対象の生体内管腔画像の各画素の勾配強度を算出した後、範囲決定部２６ａが、設定範囲決定処理を実行する（ステップｇ５）。図１９は、実施の形態２における設定範囲決定処理の詳細な処理手順を示すフローチャートである。
【００８２】
図１９に示すように、設定範囲決定処理では、先ず、エッジ抽出部２５１ａが、図１８のステップａ３で画素毎に算出した勾配強度をもとに、処理対象の生体内管腔画像から勾配強度の値が例えば予め設定される閾値以上の画素をエッジとして抽出する（ステップｈ１）。これは、公知のCanny，Harris等のエッジ抽出技術を適用することで実現できる。
【００８３】
続いて、端点検出部２５２ａが、ステップｈ１で抽出したエッジの端点を検出する（ステップｈ３）。エッジの端点の検出は、例えば公知の特徴点抽出技術（参考：ＣＧ−ＡＲＴＳ協会，ディジタル画像処理，Ｐ１８８，細線の特徴点抽出）を適用することで実現できる。
【００８４】
続いて、方向算出部２５３ａが、検出した端点をもとに、端点と連続するエッジの方向を端点方向として算出する（ステップｈ５）。具体的には、端点と連続するエッジ上の画素であって、端点の画素から所定距離離れた位置の画素とを結ぶ方向を端点方向として算出する。端点が複数検出された場合には、端点毎に端点方向を算出する。
【００８５】
続いて、範囲決定部２５ａが、端点とを結ぶ直線とステップｈ５で算出した端点方向との成す角度（以下、「端点方向角度」とも呼ぶ。）が所定の閾値以下である画素の領域を初期閉領域の設定範囲として決定する（ステップｈ７）。端点方向角度の算出は、例えば次のようにして行う。すなわち、先ず、生体内管腔画像の各画素を順次処理対象とし、処理対象の画素と端点とを結ぶ直線と、ステップｈ５で算出した端点方向との成す角度を端点方向角度として算出する。ここで、端点が複数存在する場合には、処理対象の画素と最も近い端点を選び、処理対象の画素と選んだ端点とを結ぶ直線と、その端点についてステップｈ５で算出した端点方向との成す角度を端点方向角度として算出する。あるいは、処理対象の画素との距離が予め設定される所定距離内である端点との端点方向角度を算出するようにしてもよい。このとき、処理対象の画素との距離が所定距離内の端点が複数ある場合には、各端点との端点方向角度をそれぞれ算出し、最も小さい端点方向角度を処理対象の画素についての端点方向角度とする。図２０は、生体内管腔画像の一例を示す模式図である。図２０では、粘膜７の溝位置や輪郭部分であるエッジ７１，７２を示している。この図２０の例では、図１９のステップｈ３の処理によってエッジ７２の端点Ｐ６１が検出され、ステップｈ５の処理によって端点Ｐ６１とエッジ７２上で端点Ｐ６１から所定の距離離れた画素Ｐ６２とを結ぶ方向が端点方向として算出される。そして、ステップｈ７では、例えば、エッジ７１によって囲まれた領域の内部において、端点Ｐ６１とを結ぶ直線と端点方向との成す端点方向角度が所定の閾値以下である画素の領域を初期閉領域の設定範囲とする。
【００８６】
端点とを結ぶ直線と端点方向との成す端点方向角度が大きい画素位置では、その画素位置付近においてエッジの端点あるいは大きく屈曲するエッジが存在する可能性が高い。例えば、端点Ｐ６１とを結ぶ直線と端点方向との成す角度θ３が大きい画素Ｐ６５の付近には、エッジ７２の端点Ｐ６１が存在している。そこで、図１９のステップｈ５では、この画素Ｐ６５のような端点方向角度が大きい画素を除く領域を初期閉領域の設定範囲とする。すなわち、例えば、画素Ｐ６３と端点Ｐ６１とを結ぶ直線と端点方向との成す角度θ１、あるいは画素Ｐ６４と端点Ｐ６１とを結ぶ直線と端点方向との成す角度θ２はある程度小さいため、このような画素Ｐ６３や画素Ｐ６４は初期閉領域の設定範囲内とする。
【００８７】
その後、範囲決定部２５ａは、ステップｈ７で決定した設定範囲内に候補点を配置する（ステップｈ９）。例えば、範囲決定部２５ａは、設定範囲として決定した画素を連結成分毎に区切り、区切った領域毎に重心を算出する。そして、範囲決定部２５ａは、算出した重心位置にそれぞれ候補点を配置する。
【００８８】
なお、ステップｈ１で検出したエッジによって生体内管腔画像が複数の領域に区切られる場合には、その領域毎にステップｈ３〜ステップｈ９の処理を行い、初期閉領域の設定範囲をそれぞれ決定する。初期閉領域の設定範囲を決定したならば、図１８のステップｇ５にリターンし、その後ステップｇ６に移行する。
【００８９】
そして、ステップｇ６では、閉領域サイズ決定部２７ａが、図１９のステップｈ９において設定範囲内に配置した候補点の中から１つを選択する（ステップｇ６）。例えば、設定範囲内の候補点の中から、図１９のステップｈ７で算出した端点方向角度が最も小さい候補点を選択する。なお、候補点の選択の仕方は特に限定されるものではなく、設定範囲内の候補点の中からランダムに選択することとしてもよい。
【００９０】
続いて、閉領域サイズ決定部２７ａは、ステップａ６で選択した候補点の候補点位置を中心位置とした円形領域であって、エッジまでの距離よりも短く、エッジと重ならない大きさの円形領域の半径ｒを算出し、初期閉領域のサイズとする（ステップｇ７）。そして、初期閉領域設定部２３ａが、ステップｇ６で選択した候補点の候補点位置を中心位置とし、ステップｇ７で該当する中心位置について算出したエッジまでの距離よりも短い半径ｒの円形領域を初期閉領域として設定する（ステップｇ９）。
【００９１】
以上のようにして設定範囲内に初期閉領域（閉領域の初期形状）を設定したならば、続いて、制御点数決定部２８が制御点数決定処理（図１３を参照）を実行し、初期閉領域について制御点の数を決定する（ステップａ１１）。そして、続くステップｇ１３において、エネルギー重み設定部２９ａがエネルギー重み設定処理を実行し、初期閉領域について制御点数重みおよび端点方向重みを設定する。図２１は、実施の形態２におけるエネルギー重み設定処理の詳細な処理手順を示すフローチャートである。
【００９２】
図２１に示すように、エネルギー重み設定処理では、先ず、制御点数重み設定部２９１が、初期閉領域の制御点数をもとに、内部エネルギーに対する制御点数重みを設定する（ステップｉ１）。これは、図１４のステップｄ１と同様の処理で実現できる。
【００９３】
続いて、端点方向重み設定部２９３ａが、初期閉領域の中心位置とした重心について算出した端点方向角度をもとに、内部エネルギーに対する端点方向重みを設定する（ステップｉ３）。上記したように、初期閉領域の中心位置における端点方向角度が大きいと、その周辺にエッジの端点や大きく屈曲するエッジが存在する可能性が高い。ステップｉ３では、このようなエッジの端点が内部に入り込んだ閉領域や、その境界が大きく屈曲するエッジを含むような閉領域を抽出しないよう、端点方向角度が大きいほど値が大きくなるように次式（１０）に従って内部エネルギーに対する端点方向重みを設定する。
端点方向重み＝中心位置とした重心における端点方向角度×所定係数 ・・・（１０）
【００９４】
制御点数重みおよび端点方向重みを設定したならば、図１８のステップｇ１３にリターンし、その後ステップｇ１５に移行する。そして、ステップｇ１５では、閉領域抽出部２２ａが、閉領域抽出処理を実行する。これは、実施の形態１で説明した図１５の閉領域抽出処理と同様の処理手順で実現できる。ただし、実施の形態２では、ステップｅ７の処理として、エネルギー加重和算出部３１は、図２１のエネルギー重み設定処理で設定した制御点数重みおよび端点方向重みを重み付けした内部エネルギー、画像エネルギー、および外部エネルギーの加重和の最小値を求めることで閉領域を抽出する。
【００９５】
続いて、初期閉領域設定部２３ａが、設定範囲内に選択可能な候補点があるか否かを判定する。ここでの判定は、実施の形態１で説明した図７のステップａ１７と同様に行う。そして、選択可能な候補点がある場合には（ステップｇ１７：Ｙｅｓ）、ステップｇ６に戻り、閉領域サイズ決定部２７ａが、選択可能な候補点の中から、例えば距離画像における画素値が最も大きい候補点を選択する。その後、選択した候補点についてステップｇ７以降の処理を行う。一方、設定範囲内に選択可能な候補点がない場合には（ステップｇ１７：Ｎｏ）、ステップａ１９に移行する。
【００９６】
以上説明したように、実施の形態２では、生体内管腔画像からエッジを抽出し、その端点を検出することとした。そして、端点とを結ぶ直線と端点方向との成す端点方向角度が小さく、外側にエッジの端点あるいは大きく屈曲するエッジが存在する可能性の高い画素を除く領域を初期閉領域の設定範囲として決定することとした。そして、閉領域の境界の滑らかさを表す内部エネルギーに対して初期閉領域の中心位置における端点方向角度が大きい程その値が大きくなるように設定した端点方向重みを重み付けた上で、動的輪郭抽出法によって閉領域を抽出することとした。この実施の形態２によれば、実施の形態１と同様の効果を奏することができる。
【００９７】
なお、実施の形態２では、設定範囲内の候補点の中から、図１９のステップｈ７で算出した端点方向角度が最も小さい候補点を選択することとした。一方、図１８のステップａ２１では、実施の形態１で説明したように、閉領域として抽出されていない領域を含むように例えば円形状の初期閉領域を設定することとした。これに対し、次式（１１）に従って各候補点の評価値を算出し、評価値が最も高いものから順番に候補点を選択するようにしてもよい。また、図１８のステップａ２１において、次式（１１）に従って閉領域として抽出されていない領域の各画素の評価値を算出し、評価値が高い画素を中心位置とした初期閉領域を設定するようにしてもよい。次式（１１）において、距離画像値は、評価対象の画素の距離画像における画素値である。
評価値＝端点方向角度×所定係数＋距離画像値 ・・・（１１）
【００９８】
また、図１７に示した機能構成は一例であって、これに限定されるものではない。例えば、図１７では、範囲決定部２５ａにおいてエッジ抽出部２５１ａ、端点検出部２５２ａ、および方向算出部２５３ａを備えた構成としたが、演算部２０ａにおいて端点方向が算出可能であり、範囲決定部２５ａが端点方向をもとに設定範囲を決定し、エネルギー重み設定部２９ａにおいて端点方向重み設定部２９３ａが端点方向をもとに端点方向重みを設定できれば範囲決定部２５ａが備える構成に限定されるものではない。
【００９９】
（実施の形態３）
先ず、実施の形態３の画像処理装置の構成について説明する。図２２は、実施の形態３の画像処理装置１ｂの機能構成を説明するブロック図である。なお、実施の形態１で説明した構成と同一の構成については、同一の符号を付する。実施の形態３の画像処理装置１ｂは、図２２に示すように、画像取得部１１と、入力部１２と、表示部１３と、記録部１４ｂと、演算部２０ｂと、画像処理装置１ｂ全体の動作を制御する制御部１５とを備える。
【０１００】
記録部１４ｂには、実施の形態３の処理を実現して生体内管腔画像から異常部を検出するための画像処理プログラム１４１ｂが記録される。
【０１０１】
また、演算部２０ｂは、勾配強度算出部２１と、閉領域抽出部２２ｂと、異常部検出部３２とを含む。そして、実施の形態３において、閉領域抽出部２２ｂは、初期閉領域設定部２３ｂと、エネルギー重み設定部２９ｂと、エネルギー算出部３０と、エネルギー加重和算出部３１とを備える。
【０１０２】
初期閉領域設定部２３ｂは、初期閉領域を設定する。この初期閉領域設定部２３ｂは、範囲決定部２６ｂと、閉領域サイズ決定部２７ｂと、制御点数決定部２８とを備え、範囲決定部２６ｂおよび閉領域サイズ決定部２７ｂの構成が実施の形態１と異なる。実施の形態３では、範囲決定部２６ｂは、エッジ抽出手段としてのエッジ抽出部２６１ｂと、距離画像算出手段としての距離画像算出部２６２ｂと、尾根検出手段としての尾根検出部２６３ｂと、尾根形状情報算出手段としての尾根形状情報算出部２６４ｂとを備える。エッジ抽出部２６１ｂは、生体内管腔画像の各画素の勾配強度をもとに、勾配強度が所定の値以上の画素をエッジとして抽出する。距離画像算出部２６２ｂは、エッジからの距離を示す距離画像を算出する。尾根検出部２６３ｂは、距離画像の尾根を検出する。尾根形状情報算出部２６４ｂは、尾根の形状情報を算出する。この尾根形状情報算出部２６４ｂは、尾根の曲率を算出する尾根曲率算出手段としての尾根曲率算出部２６５ｂを備える。
【０１０３】
また、閉領域サイズ決定部２７ｂは、実施の形態１と同様に、範囲決定部２６ｂが決定した初期閉領域の設定範囲をもとに初期閉領域のサイズを決定するが、実施の形態３では、この閉領域サイズ決定部２７ｂにおいて、尾根閉領域サイズ決定手段としての尾根閉領域サイズ決定部２７２ｂが、設定範囲内のエッジから尾根までの距離をもとに、設定範囲内に設定する初期閉領域のサイズを決定する。なお、実施の形態３においても、初期閉領域の形状を円形状とするが、これに限定されるものではなく、適宜の形状としてよい。
【０１０４】
エネルギー重み設定部２９ｂは、初期閉領域の位置をもとに、エネルギー算出部３０が算出する複数のエネルギーのうちの少なくとも１つのエネルギーに対する重みを設定する。このエネルギー重み設定部２９ｂは、制御点数重み設定部２９１と、尾根形状重み設定手段としての尾根形状重み設定部２９４ｂとを備え、内部エネルギーに対する重みとして２種類の重み（制御点数重み，尾根形状重み）を設定する。そして、尾根形状重み設定部２９４ｂは、初期閉領域の設定位置における尾根の形状情報をもとに、尾根形状重みを設定する。
【０１０５】
次に、実施の形態３の画像処理装置１ｂが行う具体的な処理手順について説明する。図２３は、実施の形態３の画像処理装置１ｂが行う処理手順を示す全体フローチャートである。なお、ここで説明する処理は、演算部２０ｂが記録部１４ｂに記録された画像処理プログラム１４１ｂを実行することにより実現される。また、図２３において、実施の形態１と同一の処理工程には、同一の符号を付する。
【０１０６】
図２３に示すように、実施の形態３では、ステップａ３で勾配強度算出部２１が処理対象の生体内管腔画像の各画素の勾配強度を算出した後、範囲決定部２６ｂが、設定範囲決定処理を実行する（ステップｊ５）。図２４は、実施の形態３における設定範囲決定処理の詳細な処理手順を示すフローチャートである。
【０１０７】
図２４に示すように、設定範囲決定処理では、先ず、エッジ抽出部２６１ｂが、図２３のステップａ３で画素毎に算出した勾配強度をもとに、処理対象の生体内管腔画像から勾配強度の値が例えば予め設定される閾値以上の画素をエッジとして抽出する（ステップｋ１）。これは、例えば公知のCanny，Harris等のエッジ抽出技術を適用することで実現できる。
【０１０８】
続いて、距離画像算出部２６２ｂが、画素毎にステップｋ１で抽出したエッジとの距離を算出し、各画素の画素値を該当する画素について算出した距離の値として距離画像を作成する（ステップｋ３）。そして、尾根検出部２６３ｂが、距離画像の尾根を検出する（ステップｋ５）。これは、例えば骨格抽出（スケルトン）処理等を適用することで実現できる。
【０１０９】
続いて、尾根曲率算出部２６５ｂが、ステップｋ５で算出した尾根の曲率を尾根の形状情報として算出する。すなわち先ず、尾根曲率算出部２６５ｂは、尾根上に等間隔で複数の候補点を配置する（ステップｋ７）。続いて、尾根曲率算出部２６５ｂは、ステップｋ７で配置した候補点毎に隣接する２つの候補点に対する内積を算出し、尾根の曲率とする（ステップｋ９）。
【０１１０】
続いて、範囲決定部２６ｂが、ステップｋ９で候補点毎に算出した曲率を閾値処理する。そして、範囲決定部２６ｂは、曲率が予め設定される閾値以下である候補点を選出し、選出した候補点の範囲を初期閉領域の設定範囲として決定する（ステップｋ１１）。
【０１１１】
なお、ステップｋ１で検出したエッジによって生体内管腔画像が複数の領域に区切られる場合には、その領域毎にステップｋ３〜ステップｋ１１の処理を行い、初期閉領域の設定範囲をそれぞれ決定する。初期閉領域の設定範囲を決定したならば、図２３のステップｊ５にリターンし、その後ステップｊ６に移行する。
【０１１２】
そして、ステップｊ６では、尾根閉領域サイズ決定部２７２ｂが、図２４のステップｋ７で決定した設定範囲内の候補点の中から候補点を１つ選択する。例えば、設定範囲内の各候補点（画素）の図２４のステップｋ３で作成した距離画像における画素値をもとに、距離画像における画素値が最も大きい候補点を選択する。なお、候補点の選択の仕方は特に限定されるものではなく、設定範囲内の候補点の中からランダムに選択することとしてもよい。
【０１１３】
続いて、尾根閉領域サイズ決定部２７２ｂは、ステップｊ６で選択した候補点の候補点位置を中心位置とした円形領域の半径ｒを算出して初期閉領域のサイズとする（ステップｊ７）。このとき、半径ｒは、その初期閉領域の中心位置からエッジまでの距離をもとに、距離が遠いほど値を大きく設定する。そして、初期閉領域設定部２３ｂが、ステップｊ６で選択した候補点の候補点位置を中心位置とし、ステップｊ７で該当する中心位置について算出した半径ｒの円形領域を初期閉領域として設定する（ステップｊ９）。
【０１１４】
以上のようにして設定範囲内に初期閉領域（閉領域の初期形状）を設定したならば、続いて、制御点数決定部２８が制御点数決定処理（図１３を参照）を実行し、初期閉領域について制御点の数を決定する（ステップａ１１）。そして、続くステップｊ１３において、エネルギー重み設定部２９ｂがエネルギー重み設定処理を実行し、初期閉領域について制御点数重みおよび尾根形状重みを設定する。図２５は、実施の形態３におけるエネルギー重み設定処理の詳細な処理手順を示すフローチャートである。
【０１１５】
図２５に示すように、エネルギー重み設定処理では、先ず、制御点数重み設定部２９１が、初期閉領域の制御点数をもとに、内部エネルギーに対する制御点数重みを設定する（ステップｌ１）。これは、図１４のステップｄ１と同様の処理で実現できる。
【０１１６】
続いて、尾根形状重み設定部２９４ｂが、初期閉領域の中心位置における尾根の形状情報（中心位置とした候補点について図２４のステップｋ９で算出した尾根の曲率）をもとに、内部エネルギーに対する尾根形状重みを設定する（ステップｌ３）。ここで、尾根は、生体内管腔画像中のエッジ位置からの距離が遠い画素位置として検出される。この尾根について図２４のステップｋ９で得られた曲率の値が大きい候補点位置、すなわち尾根が大きく屈曲している位置では、実施の形態１の場合と同様に、その候補点付近にエッジの端点あるいは大きく屈曲するエッジが存在する可能性が高い。ステップｌ３では、エッジの端点が内部に入り込んだ閉領域や、その境界が大きく屈曲するエッジを含むような閉領域を抽出しないよう、尾根の形状情報（中心位置とした候補点における尾根の曲率）が大きいほど値が大きくなるように次式（１２）に従って内部エネルギーに対する尾根形状重みを設定する。
尾根形状重み＝中心位置とした候補点における尾根の曲率×所定係数 ・・・（１２）
【０１１７】
制御点数重みおよび尾根形状重みを設定したならば、図２３のステップｊ１３にリターンし、その後ステップｊ１５に移行する。そして、ステップｊ１５では、閉領域抽出部２２ｂが、閉領域抽出処理を実行する。これは、実施の形態１で説明した図１５の閉領域抽出処理と同様の処理手順で実現できる。ただし、実施の形態３では、ステップｅ７の処理として、エネルギー加重和算出部３１は、図２５のエネルギー重み設定処理で設定した制御点数重みおよび尾根形状重みを重み付けした内部エネルギー、画像エネルギー、および外部エネルギーの加重和の最小値を求めることで閉領域を抽出する。
【０１１８】
続いて、初期閉領域設定部２３ｂが、設定範囲内に選択可能な候補点があるか否かを判定する。ここでの判定は、実施の形態１で説明した図７のステップａ１７と同様に行う。そして、選択可能な候補点がある場合には（ステップｊ１７：Ｙｅｓ）、ステップｊ６に戻り、尾根閉領域サイズ決定部２７２ｂが、選択可能な候補点の中から、例えば距離画像における画素値が最も大きい候補点を選択する。その後、選択した候補点についてステップｊ７以降の処理を行う。一方、設定範囲内に選択可能な候補点がない場合には（ステップｊ１７：Ｎｏ）、ステップａ１９に移行する。
【０１１９】
以上説明したように、実施の形態３では、実施の形態１の平坦領域の中心線にかえて、エッジからの距離が遠い尾根を検出し、その曲率をもとに初期閉領域の設定範囲を決定し、内部エネルギーに対する尾根形状重みを設定することとした。この実施の形態３によれば、実施の形態１と同様の効果を奏することができる。
【０１２０】
なお、実施の形態３では、設定範囲内の各候補点の距離画像における画素値をもとに、距離画像における画素値が大きいものから順番に候補点を選択することとした。また、図２３のステップａ２１では、実施の形態１で説明したように、閉領域として抽出されていない領域を含むように例えば円形状の初期閉領域を設定することとした。これに対し、次式（１３）に従って各候補点の評価値を算出し、評価値が最も高いもの、詳細には、尾根上において距離画像における画素値が大きいものから順番に候補点を選択するようにしてもよい。また、図２３のステップａ２１において、次式（１３）に従って閉領域として抽出されていない領域の各画素の評価値を算出し、評価値が高い画素を中心位置とした初期閉領域を設定するようにしてもよい。次式（１３）において、尾根位置フラグは、評価対象の画素（候補点または閉領域として抽出されていない領域の画素）が尾根上の位置か否かのフラグ情報であり、候補点の場合の尾根位置フラグ＝１、閉領域として抽出されていない領域の画素の尾根位置フラグ＝０となる。また、距離画像値は、評価対象の画素の距離画像における画素値である。
評価値＝尾根位置フラグ×所定係数＋距離画像値 ・・・（１３）
【０１２１】
また、図２２に示した機能構成は一例であって、これに限定されるものではない。例えば、図２２では、範囲決定部２６ｂにおいてエッジ抽出部２６１ｂ、距離画像算出部２６２ｂ、尾根検出部２６３ｂ、および尾根形状情報算出部２６４ｂを備えた構成としたが、演算部２０ｂにおいて尾根の形状情報が算出可能であり、範囲決定部２６ｂが尾根の形状情報をもとに設定範囲を決定し、エネルギー重み設定部２９ｂにおいて尾根形状重み設定部２９４ｂが尾根の形状情報をもとに尾根形状重みを設定できれば範囲決定部２６ｂが備える構成に限定されるものではない。
【０１２２】
また、上記した実施の形態１の画像処理装置１、実施の形態２の画像処理装置１ａ、および実施の形態３の画像処理装置１ｂは、予め用意されたプログラムをパソコンやワークステーション等のコンピュータシステムで実行することによって実現することができる。以下、各実施の形態１〜３で説明した画像処理装置１，１ａ，１ｂと同様の機能を有し、画像処理プログラム１４１，１４１ａ，１４１ｂを実行するコンピュータシステムについて説明する。
【０１２３】
図２６は、本変形例におけるコンピューターシステム４００の構成を示すシステム構成図であり、図２７は、このコンピューターシステム４００を構成する本体部４１０の構成を示すブロック図である。図２６に示すように、コンピューターシステム４００は、本体部４１０と、本体部４１０からの指示によって表示画面４２１に画像等の情報を表示するためのディスプレイ４２０と、このコンピューターシステム４００に種々の情報を入力するためのキーボード４３０と、ディスプレイ４２０の表示画面４２１上の任意の位置を指定するためのマウス４４０とを備える。
【０１２４】
また、このコンピューターシステム４００における本体部４１０は、図２６および図２７に示すように、ＣＰＵ４１１と、ＲＡＭ４１２と、ＲＯＭ４１３と、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）４１４と、ＣＤ−ＲＯＭ４６０を受け入れるＣＤ−ＲＯＭドライブ４１５と、ＵＳＢメモリ４７０を着脱可能に接続するＵＳＢポート４１６と、ディスプレイ４２０、キーボード４３０およびマウス４４０を接続するＩ／Ｏインターフェース４１７と、ローカルエリアネットワークまたは広域エリアネットワーク（ＬＡＮ／ＷＡＮ）Ｎ１に接続するためのＬＡＮインターフェース４１８とを備える。
【０１２５】
さらに、このコンピューターシステム４００には、インターネット等の公衆回線Ｎ３に接続するためのモデム４５０が接続されるとともに、ＬＡＮインターフェース４１８およびローカルエリアネットワークまたは広域エリアネットワークＮ１を介して、他のコンピューターシステムであるパソコン（ＰＣ）４８１、サーバ４８２、プリンタ４８３等が接続される。
【０１２６】
そして、このコンピューターシステム４００は、記録媒体に記録された画像処理プログラム（例えば実施の形態１の画像処理プログラム１４１や実施の形態２の画像処理プログラム１４１ａ、実施の形態３の画像処理プログラム１４１ｂ）を読み出して実行することで画像処理装置（例えば実施の形態１の画像処理装置１や実施の形態２の画像処理装置１ａ、実施の形態３の画像処理装置１ｂ）を実現する。ここで、記録媒体とは、ＣＤ−ＲＯＭ４６０やＵＳＢメモリ４７０の他、ＭＯディスクやＤＶＤディスク、フレキシブルディスク（ＦＤ）、光磁気ディスク、ＩＣカード等を含む「可搬用の物理媒体」、コンピューターシステム４００の内外に備えられるＨＤＤ４１４やＲＡＭ４１２、ＲＯＭ４１３等の「固定用の物理媒体」、モデム４５０を介して接続される公衆回線Ｎ３や、他のコンピューターシステムであるＰＣ４８１やサーバ４８２が接続されるローカルエリアネットワークまたは広域エリアネットワークＮ１等のように、プログラムの送信に際して短期にプログラムを記憶する「通信媒体」等、コンピューターシステム４００によって読み取り可能な画像処理プログラムを記録するあらゆる記録媒体を含む。
【０１２７】
すなわち、画像処理プログラムは、「可搬用の物理媒体」「固定用の物理媒体」「通信媒体」等の記録媒体にコンピューター読み取り可能に記録されるものであり、コンピューターシステム４００は、このような記録媒体から画像処理プログラムを読み出して実行することで画像処理装置を実現する。なお、画像処理プログラムは、コンピューターシステム４００によって実行されることに限定されるものではなく、他のコンピューターシステムであるＰＣ４８１やサーバ４８２が画像処理プログラムを実行する場合や、これらが協働して画像処理プログラムを実行するような場合にも、本発明を同様に適用することができる。
【０１２８】
また、本発明は、上記した各実施の形態１〜３およびその変形例そのままに限定されるものではなく、各実施の形態や変形例に開示されている複数の構成要素を適宜組み合わせることによって、種々の発明を形成できる。例えば、各実施の形態や変形例に示される全構成要素からいくつかの構成要素を除外して形成してもよい。あるいは、異なる実施の形態や変形例に示した構成要素を適宜組み合わせて形成してもよい。
【産業上の利用可能性】
【０１２９】
以上のように、本発明の画像処理装置、画像処理方法、および画像処理プログラムは、生体内管腔画像から異常部を精度良く検出するのに適している。
【符号の説明】
【０１３０】
１，１ａ，１ｂ 画像処理装置
１１ 画像取得部
１２ 入力部
１３ 表示部
１４，１４ａ，１４ｂ 記録部
１４１，１４１ａ，１４１ｂ 画像処理プログラム
２０，２０ａ，２０ｂ 演算部
２１ 勾配強度算出部
２２，２２ａ，２２ｂ 閉領域抽出部
２３，２３ａ，２３ｂ 初期閉領域設定部
２４，２５ａ，２６ｂ 範囲決定部
２４１ 平坦領域抽出部
２４２ 領域形状情報算出部
２４３ 中心線算出部
２４４ 曲率算出部
２５１ａ エッジ抽出部
２５２ａ 端点検出部
２５３ａ 方向算出部
２６１ｂ エッジ抽出部
２６２ｂ 距離画像算出部
２６３ｂ 尾根検出部
２６４ｂ 尾根形状情報算出部
２６５ｂ 尾根曲率算出部
２７，２７ａ，２７ｂ 閉領域サイズ決定部
２７１ 内接領域サイズ決定部
２７２ｂ 尾根閉領域サイズ決定部
２８ 制御点数決定部
２８１ 面積算出部
２８２ 周囲長算出部
２９，２９ａ，２９ｂ エネルギー重み設定部
２９１ 制御点数重み設定部
２９２ 領域形状重み設定部
２９３ａ 端点方向重み設定部
２９４ｂ 尾根形状重み設定部
３０ エネルギー算出部
３０１ 内部エネルギー算出部
３０２ 画像エネルギー算出部
３０３ 外部エネルギー算出部
３１ エネルギー加重和算出部
３２ 異常部検出部
１５ 制御部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
生体内管腔を撮像した生体内管腔画像から異常部を検出する画像処理装置であって、
前記生体内管腔画像をもとに、各画素の画素値の勾配強度を算出する勾配強度算出手段と、
前記勾配強度が所定の値以上である画素を領域の内部に含まず、かつ、領域の境界が該領域の内側に所定の曲率以上で屈曲しないことを条件として該条件を満たす閉領域を抽出する閉領域抽出手段と、
前記閉領域内部の異常部を検出する異常部検出手段と、
を備え、
前記閉領域抽出手段は、
前記勾配強度をもとに初期閉領域の設定範囲を決定する範囲決定手段と、
前記設定範囲に前記初期閉領域を設定する初期閉領域設定手段と、
少なくとも前記閉領域の外形によって定まるエネルギーおよび前記閉領域の境界における前記勾配強度によって定まるエネルギーを含む複数のエネルギーの値を算出するエネルギー算出手段と、
前記複数のエネルギーの加重和を算出するエネルギー加重和算出手段と、
を備え、前記加重和をもとに前記初期閉領域を変形していくことで前記閉領域を抽出することを特徴とする画像処理装置。
【請求項２】
前記エネルギー算出手段は、
前記閉領域の形状が滑らかなほど小さい値を示す内部エネルギーを算出する内部エネルギー算出手段と、
前記閉領域の境界における前記勾配強度の値が大きいほど小さい値を示す画像エネルギーを算出する画像エネルギー算出手段と、
前記閉領域の大きさが大きいほど小さい値を示す外部エネルギーを算出する外部エネルギー算出手段と、
を備え、
前記閉領域抽出手段は、前記内部エネルギー、前記画像エネルギー、および前記外部エネルギーのうちの少なくとも２つのエネルギーの加重和が最小となるように前記初期閉領域を変形していくことで、前記閉領域を抽出することを特徴とする請求項１または２に記載の画像処理装置。
【請求項３】
前記範囲決定手段は、前記生体内管腔画像から前記勾配強度の値が類似する画素で構成された平坦領域を抽出する平坦領域抽出手段を備え、前記平坦領域内において前記設定範囲を決定することを特徴とする請求項１に記載の画像処理装置。
【請求項４】
前記範囲決定手段は、前記平坦領域の形状情報を算出する領域形状情報算出手段を備え、前記平坦領域の形状情報をもとに前記設定範囲を決定することを特徴とする請求項３に記載の画像処理装置。
【請求項５】
前記領域形状情報算出手段は、
前記平坦領域の中心線を算出する中心線算出手段と、
前記中心線の曲率を算出する曲率算出手段と、
を備え、前記中心線の曲率を前記平坦領域の形状情報とすることを特徴とする請求項４に記載の画像処理装置。
【請求項６】
前記範囲決定手段は、前記生体内管腔画像の各画素のうち、前記勾配強度が所定の値以上である画素をエッジとして抽出するエッジ抽出手段を備え、前記エッジをもとに前記設定範囲を決定することを特徴とする請求項１に記載の画像処理装置。
【請求項７】
前記範囲決定手段は、
前記エッジの端点を検出する端点検出手段と、
前記端点と連続する前記エッジの方向を端点方向として算出する方向算出手段と、
を備え、
前記端点方向をもとに前記設定範囲を決定することを特徴とする請求項６に記載の画像処理装置。
【請求項８】
前記範囲決定手段は、前記エッジからの距離を示す距離画像を算出する距離画像算出手段を備え、前記距離画像をもとに前記設定範囲を決定することを特徴とする請求項６に記載の画像処理装置。
【請求項９】
前記初期閉領域設定手段は、前記設定範囲の画素の前記距離画像における画素値をもとに、該画素値の大きい位置に前記初期閉領域を設定することを特徴とする請求項８に記載の画像処理装置。
【請求項１０】
前記初期閉領域設定手段は、前記設定範囲の画素の前記距離画像における画素値をもとに、前記初期閉領域のサイズを決定する閉領域サイズ決定手段を備えることを特徴とする請求項８に記載の画像処理装置。
【請求項１１】
前記範囲決定手段は、前記距離画像の尾根を検出する尾根検出手段を備え、前記尾根をもとに前記設定範囲を決定することを特徴とする請求項８に記載の画像処理装置。
【請求項１２】
前記初期閉領域設定手段は、前記設定範囲に含まれる前記尾根上の画素の前記距離画像における画素値をもとに、該画素値の大きい位置に前記初期閉領域を設定することを特徴とする請求項１１に記載の画像処理装置。
【請求項１３】
前記範囲決定手段は、前記尾根の形状情報を算出する尾根形状情報算出手段を備え、前記尾根の形状情報をもとに前記設定範囲を決定することを特徴とする請求項１１に記載の画像処理装置。
【請求項１４】
前記尾根形状情報算出手段は、前記尾根の曲率を算出する尾根曲率算出手段を備え、前記尾根の曲率を前記尾根の形状情報とすることを特徴とする請求項１３に記載の画像処理装置。
【請求項１５】
前記初期閉領域設定手段は、前記設定範囲をもとに前記初期閉領域のサイズを決定する閉領域サイズ決定手段を備えることを特徴とする請求項１に記載の画像処理装置。
【請求項１６】
前記閉領域サイズ決定手段は、所定形状を有し、前記設定範囲に内接する大きさを前記初期閉領域のサイズとして決定する内接領域サイズ決定手段を備えることを特徴とする請求項１５に記載の画像処理装置。
【請求項１７】
前記生体内管腔画像の各画素のうち、前記勾配強度が所定の値以上である画素をエッジとして抽出するエッジ抽出手段と、
前記エッジからの距離を示す距離画像を算出する距離画像算出手段と、
前記距離画像の尾根を検出する尾根検出手段と、
を備え、
前記閉領域サイズ決定手段は、前記エッジから前記尾根までの距離をもとに前記初期閉領域のサイズを決定する尾根閉領域サイズ決定手段を備えることを特徴とする請求項１５に記載の画像処理装置。
【請求項１８】
前記初期閉領域は、複数の制御点を結んだものとして設定され、該制御点が移動されて前記変形がされていくものであり、
前記初期閉領域設定手段は、前記初期閉領域のサイズをもとに前記制御点の数を決定する制御点数決定手段を備えることを特徴とする請求項１５に記載の画像処理装置。
【請求項１９】
前記制御点数決定手段は、前記初期閉領域の面積を算出する面積算出手段を備え、前記面積をもとに前記制御点数を決定することを特徴とする請求項１８に記載の画像処理装置。
【請求項２０】
前記制御点数決定手段は、前記初期閉領域の周囲長を算出する周囲長算出手段を備え、前記周囲長をもとに前記制御点数を決定することを特徴とする請求項１８に記載の画像処理装置。
【請求項２１】
生体内管腔を撮像した生体内管腔画像から異常部を検出する画像処理装置であって、
前記生体内管腔画像をもとに、各画素の画素値の勾配強度を算出する勾配強度算出手段と、
前記勾配強度が所定の値以上である画素を領域の内部に含まず、かつ、領域の境界が該領域の内側に所定の曲率以上で屈曲しないことを条件として該条件を満たす閉領域を抽出する閉領域抽出手段と、
前記閉領域内部の異常部を検出する異常部検出手段と、
を備え、
前記閉領域抽出手段は、
前記勾配強度をもとに初期閉領域を設定する初期閉領域設定手段と、
少なくとも前記閉領域の外形によって定まるエネルギーおよび前記閉領域の境界における前記勾配強度によって定まるエネルギーを含む複数のエネルギーの値を算出するエネルギー算出手段と、
前記初期閉領域の位置をもとに、前記複数のエネルギーのうちの少なくとも１つのエネルギーに対する重みを設定するエネルギー重み設定手段と、
前記複数のエネルギーの加重和を算出するエネルギー加重和算出手段と、
を備え、前記加重和をもとに前記初期閉領域を変形していくことで前記閉領域を抽出することを特徴とする画像処理装置。
【請求項２２】
前記初期閉領域は、複数の制御点を結んだものとして設定され、該制御点が移動されて前記変形がされていくものであり、
前記初期閉領域のサイズをもとに前記制御点数を決定する制御点数決定手段を備え、
前記エネルギー重み設定手段は、前記制御点数に応じた前記重みを設定することを特徴とする請求項２１に記載の画像処理装置。
【請求項２３】
前記初期閉領域設定手段は、前記生体内管腔画像中の前記勾配強度の値が類似する画素で構成された平坦領域内に前記初期閉領域を設定し、
前記平坦領域の形状情報を算出する領域形状情報算出手段を備え、
前記エネルギー重み設定手段は、前記平坦領域の形状情報をもとに、前記初期閉領域の設定位置における前記平坦領域の形状に応じた重みを設定する領域形状重み設定手段を備えることを特徴とする請求項２１に記載の画像処理装置。
【請求項２４】
前記領域形状情報算出手段は、
前記平坦領域の中心線を算出する中心線算出手段と、
前記中心線の曲率を算出する曲率算出手段と、
を備え、
前記領域形状重み設定手段は、前記中心線の曲率が大きいほど前記閉領域の外形によって定まるエネルギーに対する重みを大きく設定することを特徴とする請求項２３に記載の画像処理装置。
【請求項２５】
前記初期閉領域設定手段は、前記生体内管腔画像中の前記勾配強度の値が所定の値以上であるエッジをもとに前記初期閉領域を設定し、
前記エッジの端点を検出する端点検出手段と、
前記端点と連続する前記エッジの方向を端点方向として算出する方向算出手段と、
を備え、
前記エネルギー重み設定手段は、前記初期閉領域の設定位置と前記端点方向とをもとに前記重みを設定することを特徴とする請求項２１に記載の画像処理装置。
【請求項２６】
前記エネルギー重み設定手段は、前記端点と前記初期閉領域の設定位置とを結ぶ直線と前記端点方向との成す角度が大きいほど前記閉領域の外形によって定まるエネルギーに対する重みを大きく設定することを特徴とする請求項２５に記載の画像処理装置。
【請求項２７】
前記初期閉領域設定手段は、前記生体内管腔画像中の前記勾配強度の値が所定の値以上であるエッジをもとに前記初期閉領域を設定し、
前記エッジからの距離を示す距離画像を算出する距離画像算出手段と、
前記距離画像の尾根を検出する尾根検出手段と、
前記尾根の形状情報を算出する尾根形状情報算出手段と、
を備え、
前記エネルギー重み設定手段は、前記尾根の形状情報をもとに、前記初期閉領域の設定位置における前記尾根の形状に応じた重みを設定する尾根形状重み設定手段を備えることを特徴とする請求項２１に記載の画像処理装置。
【請求項２８】
前記尾根形状情報算出手段は、前記尾根の曲率を算出する尾根曲率算出手段を備え、
前記尾根形状重み設定手段は、前記尾根の曲率が大きいほど前記閉領域の外形によって定まるエネルギーに対する重みを大きく設定することを特徴とする請求項２７に記載の画像処理装置。
【請求項２９】
生体内管腔を撮像した生体内管腔画像から異常部を検出する画像処理方法であって、
前記生体内管腔画像をもとに、各画素の画素値の勾配強度を算出する勾配強度算出工程と、
前記勾配強度が所定の値以上である画素を領域の内部に含まず、かつ、領域の境界が該領域の内側に所定の曲率以上で屈曲しないことを条件として該条件を満たす閉領域を抽出する閉領域抽出工程と、
前記閉領域内部の異常部を検出する異常部検出工程と、
を含み、
前記閉領域抽出工程は、
前記勾配強度をもとに初期閉領域の設定範囲を決定する範囲決定工程と、
前記設定範囲に前記初期閉領域を設定する初期閉領域設定工程と、
少なくとも前記閉領域の外形によって定まるエネルギーおよび前記閉領域の境界における前記勾配強度によって定まるエネルギーを含む複数のエネルギーの値を算出するエネルギー算出工程と、
前記複数のエネルギーの加重和を算出するエネルギー加重和算出工程と、
を含み、前記加重和をもとに前記初期閉領域を変形していくことで前記閉領域を抽出することを特徴とする画像処理方法。
【請求項３０】
生体内管腔を撮像した生体内管腔画像から異常部を検出する画像処理方法であって、
前記生体内管腔画像をもとに、各画素の画素値の勾配強度を算出する勾配強度算出工程と、
前記勾配強度が所定の値以上である画素を領域の内部に含まず、かつ、領域の境界が該領域の内側に所定の曲率以上で屈曲しないことを条件として該条件を満たす閉領域を抽出する閉領域抽出工程と、
前記閉領域内部の異常部を検出する異常部検出工程と、
を含み、
前記閉領域抽出工程は、
前記勾配強度をもとに初期閉領域を設定する初期閉領域設定工程と、
少なくとも前記閉領域の外形によって定まるエネルギーおよび前記閉領域の境界における前記勾配強度によって定まるエネルギーを含む複数のエネルギーの値を算出するエネルギー算出工程と、
前記初期閉領域の位置をもとに、前記複数のエネルギーのうちの少なくとも１つのエネルギーに対する重みを設定するエネルギー重み設定工程と、
前記複数のエネルギーの加重和を算出するエネルギー加重和算出工程と、
を含み、前記加重和をもとに前記初期閉領域を変形していくことで前記閉領域を抽出することを特徴とする画像処理方法。
【請求項３１】
生体内管腔を撮像した生体内管腔画像から異常部を検出するための画像処理プログラムであって、
前記生体内管腔画像をもとに、各画素の画素値の勾配強度を算出する勾配強度算出ステップと、
前記勾配強度が所定の値以上である画素を領域の内部に含まず、かつ、領域の境界が該領域の内側に所定の曲率以上で屈曲しないことを条件として該条件を満たす閉領域を抽出する閉領域抽出ステップと、
前記閉領域内部の異常部を検出する異常部検出ステップと、
をコンピュータに実行させ、
前記閉領域抽出ステップは、
前記勾配強度をもとに初期閉領域の設定範囲を決定する範囲決定ステップと、
前記設定範囲に前記初期閉領域を設定する初期閉領域設定ステップと、
少なくとも前記閉領域の外形によって定まるエネルギーおよび前記閉領域の境界における前記勾配強度によって定まるエネルギーを含む複数のエネルギーの値を算出するエネルギー算出ステップと、
前記複数のエネルギーの加重和を算出するエネルギー加重和算出ステップと、
を前記コンピュータに実行させ、前記加重和をもとに前記初期閉領域を変形していくことで前記閉領域を抽出させることを特徴とする画像処理プログラム。
【請求項３２】
生体内管腔を撮像した生体内管腔画像から異常部を検出する画像処理プログラムであって、
前記生体内管腔画像をもとに、各画素の画素値の勾配強度を算出する勾配強度算出ステップと、
前記勾配強度が所定の値以上である画素を領域の内部に含まず、かつ、領域の境界が該領域の内側に所定の曲率以上で屈曲しないことを条件として該条件を満たす閉領域を抽出する閉領域抽出ステップと、
前記閉領域内部の異常部を検出する異常部検出ステップと、
をコンピュータに実行させ、
前記閉領域抽出ステップは、
前記勾配強度をもとに初期閉領域を設定する初期閉領域設定ステップと、
少なくとも前記閉領域の外形によって定まるエネルギーおよび前記閉領域の境界における前記勾配強度によって定まるエネルギーを含む複数のエネルギーの値を算出するエネルギー算出ステップと、
前記初期閉領域の位置をもとに、前記複数のエネルギーのうちの少なくとも１つのエネルギーに対する重みを設定するエネルギー重み設定ステップと、
前記複数のエネルギーの加重和を算出するエネルギー加重和算出ステップと、
を前記コンピュータに実行させ、前記加重和をもとに前記初期閉領域を変形していくことで前記閉領域を抽出させることを特徴とする画像処理プログラム。
【請求項１】
生体内管腔を撮像した生体内管腔画像から異常部を検出する画像処理装置であって、
前記生体内管腔画像をもとに、各画素の画素値の勾配強度を算出する勾配強度算出手段と、
前記勾配強度が所定の値以上である画素を領域の内部に含まず、かつ、領域の境界が該領域の内側に所定の曲率以上で屈曲しないことを条件として該条件を満たす閉領域を抽出する閉領域抽出手段と、
前記閉領域内部の異常部を検出する異常部検出手段と、
を備え、
前記閉領域抽出手段は、
前記勾配強度をもとに初期閉領域の設定範囲を決定する範囲決定手段と、
前記設定範囲に前記初期閉領域を設定する初期閉領域設定手段と、
少なくとも前記閉領域の外形によって定まるエネルギーおよび前記閉領域の境界における前記勾配強度によって定まるエネルギーを含む複数のエネルギーの値を算出するエネルギー算出手段と、
前記複数のエネルギーの加重和を算出するエネルギー加重和算出手段と、
を備え、前記加重和をもとに前記初期閉領域を変形していくことで前記閉領域を抽出することを特徴とする画像処理装置。
【請求項２】
前記エネルギー算出手段は、
前記閉領域の形状が滑らかなほど小さい値を示す内部エネルギーを算出する内部エネルギー算出手段と、
前記閉領域の境界における前記勾配強度の値が大きいほど小さい値を示す画像エネルギーを算出する画像エネルギー算出手段と、
前記閉領域の大きさが大きいほど小さい値を示す外部エネルギーを算出する外部エネルギー算出手段と、
を備え、
前記閉領域抽出手段は、前記内部エネルギー、前記画像エネルギー、および前記外部エネルギーのうちの少なくとも２つのエネルギーの加重和が最小となるように前記初期閉領域を変形していくことで、前記閉領域を抽出することを特徴とする請求項１または２に記載の画像処理装置。
【請求項３】
前記範囲決定手段は、前記生体内管腔画像から前記勾配強度の値が類似する画素で構成された平坦領域を抽出する平坦領域抽出手段を備え、前記平坦領域内において前記設定範囲を決定することを特徴とする請求項１に記載の画像処理装置。
【請求項４】
前記範囲決定手段は、前記平坦領域の形状情報を算出する領域形状情報算出手段を備え、前記平坦領域の形状情報をもとに前記設定範囲を決定することを特徴とする請求項３に記載の画像処理装置。
【請求項５】
前記領域形状情報算出手段は、
前記平坦領域の中心線を算出する中心線算出手段と、
前記中心線の曲率を算出する曲率算出手段と、
を備え、前記中心線の曲率を前記平坦領域の形状情報とすることを特徴とする請求項４に記載の画像処理装置。
【請求項６】
前記範囲決定手段は、前記生体内管腔画像の各画素のうち、前記勾配強度が所定の値以上である画素をエッジとして抽出するエッジ抽出手段を備え、前記エッジをもとに前記設定範囲を決定することを特徴とする請求項１に記載の画像処理装置。
【請求項７】
前記範囲決定手段は、
前記エッジの端点を検出する端点検出手段と、
前記端点と連続する前記エッジの方向を端点方向として算出する方向算出手段と、
を備え、
前記端点方向をもとに前記設定範囲を決定することを特徴とする請求項６に記載の画像処理装置。
【請求項８】
前記範囲決定手段は、前記エッジからの距離を示す距離画像を算出する距離画像算出手段を備え、前記距離画像をもとに前記設定範囲を決定することを特徴とする請求項６に記載の画像処理装置。
【請求項９】
前記初期閉領域設定手段は、前記設定範囲の画素の前記距離画像における画素値をもとに、該画素値の大きい位置に前記初期閉領域を設定することを特徴とする請求項８に記載の画像処理装置。
【請求項１０】
前記初期閉領域設定手段は、前記設定範囲の画素の前記距離画像における画素値をもとに、前記初期閉領域のサイズを決定する閉領域サイズ決定手段を備えることを特徴とする請求項８に記載の画像処理装置。
【請求項１１】
前記範囲決定手段は、前記距離画像の尾根を検出する尾根検出手段を備え、前記尾根をもとに前記設定範囲を決定することを特徴とする請求項８に記載の画像処理装置。
【請求項１２】
前記初期閉領域設定手段は、前記設定範囲に含まれる前記尾根上の画素の前記距離画像における画素値をもとに、該画素値の大きい位置に前記初期閉領域を設定することを特徴とする請求項１１に記載の画像処理装置。
【請求項１３】
前記範囲決定手段は、前記尾根の形状情報を算出する尾根形状情報算出手段を備え、前記尾根の形状情報をもとに前記設定範囲を決定することを特徴とする請求項１１に記載の画像処理装置。
【請求項１４】
前記尾根形状情報算出手段は、前記尾根の曲率を算出する尾根曲率算出手段を備え、前記尾根の曲率を前記尾根の形状情報とすることを特徴とする請求項１３に記載の画像処理装置。
【請求項１５】
前記初期閉領域設定手段は、前記設定範囲をもとに前記初期閉領域のサイズを決定する閉領域サイズ決定手段を備えることを特徴とする請求項１に記載の画像処理装置。
【請求項１６】
前記閉領域サイズ決定手段は、所定形状を有し、前記設定範囲に内接する大きさを前記初期閉領域のサイズとして決定する内接領域サイズ決定手段を備えることを特徴とする請求項１５に記載の画像処理装置。
【請求項１７】
前記生体内管腔画像の各画素のうち、前記勾配強度が所定の値以上である画素をエッジとして抽出するエッジ抽出手段と、
前記エッジからの距離を示す距離画像を算出する距離画像算出手段と、
前記距離画像の尾根を検出する尾根検出手段と、
を備え、
前記閉領域サイズ決定手段は、前記エッジから前記尾根までの距離をもとに前記初期閉領域のサイズを決定する尾根閉領域サイズ決定手段を備えることを特徴とする請求項１５に記載の画像処理装置。
【請求項１８】
前記初期閉領域は、複数の制御点を結んだものとして設定され、該制御点が移動されて前記変形がされていくものであり、
前記初期閉領域設定手段は、前記初期閉領域のサイズをもとに前記制御点の数を決定する制御点数決定手段を備えることを特徴とする請求項１５に記載の画像処理装置。
【請求項１９】
前記制御点数決定手段は、前記初期閉領域の面積を算出する面積算出手段を備え、前記面積をもとに前記制御点数を決定することを特徴とする請求項１８に記載の画像処理装置。
【請求項２０】
前記制御点数決定手段は、前記初期閉領域の周囲長を算出する周囲長算出手段を備え、前記周囲長をもとに前記制御点数を決定することを特徴とする請求項１８に記載の画像処理装置。
【請求項２１】
生体内管腔を撮像した生体内管腔画像から異常部を検出する画像処理装置であって、
前記生体内管腔画像をもとに、各画素の画素値の勾配強度を算出する勾配強度算出手段と、
前記勾配強度が所定の値以上である画素を領域の内部に含まず、かつ、領域の境界が該領域の内側に所定の曲率以上で屈曲しないことを条件として該条件を満たす閉領域を抽出する閉領域抽出手段と、
前記閉領域内部の異常部を検出する異常部検出手段と、
を備え、
前記閉領域抽出手段は、
前記勾配強度をもとに初期閉領域を設定する初期閉領域設定手段と、
少なくとも前記閉領域の外形によって定まるエネルギーおよび前記閉領域の境界における前記勾配強度によって定まるエネルギーを含む複数のエネルギーの値を算出するエネルギー算出手段と、
前記初期閉領域の位置をもとに、前記複数のエネルギーのうちの少なくとも１つのエネルギーに対する重みを設定するエネルギー重み設定手段と、
前記複数のエネルギーの加重和を算出するエネルギー加重和算出手段と、
を備え、前記加重和をもとに前記初期閉領域を変形していくことで前記閉領域を抽出することを特徴とする画像処理装置。
【請求項２２】
前記初期閉領域は、複数の制御点を結んだものとして設定され、該制御点が移動されて前記変形がされていくものであり、
前記初期閉領域のサイズをもとに前記制御点数を決定する制御点数決定手段を備え、
前記エネルギー重み設定手段は、前記制御点数に応じた前記重みを設定することを特徴とする請求項２１に記載の画像処理装置。
【請求項２３】
前記初期閉領域設定手段は、前記生体内管腔画像中の前記勾配強度の値が類似する画素で構成された平坦領域内に前記初期閉領域を設定し、
前記平坦領域の形状情報を算出する領域形状情報算出手段を備え、
前記エネルギー重み設定手段は、前記平坦領域の形状情報をもとに、前記初期閉領域の設定位置における前記平坦領域の形状に応じた重みを設定する領域形状重み設定手段を備えることを特徴とする請求項２１に記載の画像処理装置。
【請求項２４】
前記領域形状情報算出手段は、
前記平坦領域の中心線を算出する中心線算出手段と、
前記中心線の曲率を算出する曲率算出手段と、
を備え、
前記領域形状重み設定手段は、前記中心線の曲率が大きいほど前記閉領域の外形によって定まるエネルギーに対する重みを大きく設定することを特徴とする請求項２３に記載の画像処理装置。
【請求項２５】
前記初期閉領域設定手段は、前記生体内管腔画像中の前記勾配強度の値が所定の値以上であるエッジをもとに前記初期閉領域を設定し、
前記エッジの端点を検出する端点検出手段と、
前記端点と連続する前記エッジの方向を端点方向として算出する方向算出手段と、
を備え、
前記エネルギー重み設定手段は、前記初期閉領域の設定位置と前記端点方向とをもとに前記重みを設定することを特徴とする請求項２１に記載の画像処理装置。
【請求項２６】
前記エネルギー重み設定手段は、前記端点と前記初期閉領域の設定位置とを結ぶ直線と前記端点方向との成す角度が大きいほど前記閉領域の外形によって定まるエネルギーに対する重みを大きく設定することを特徴とする請求項２５に記載の画像処理装置。
【請求項２７】
前記初期閉領域設定手段は、前記生体内管腔画像中の前記勾配強度の値が所定の値以上であるエッジをもとに前記初期閉領域を設定し、
前記エッジからの距離を示す距離画像を算出する距離画像算出手段と、
前記距離画像の尾根を検出する尾根検出手段と、
前記尾根の形状情報を算出する尾根形状情報算出手段と、
を備え、
前記エネルギー重み設定手段は、前記尾根の形状情報をもとに、前記初期閉領域の設定位置における前記尾根の形状に応じた重みを設定する尾根形状重み設定手段を備えることを特徴とする請求項２１に記載の画像処理装置。
【請求項２８】
前記尾根形状情報算出手段は、前記尾根の曲率を算出する尾根曲率算出手段を備え、
前記尾根形状重み設定手段は、前記尾根の曲率が大きいほど前記閉領域の外形によって定まるエネルギーに対する重みを大きく設定することを特徴とする請求項２７に記載の画像処理装置。
【請求項２９】
生体内管腔を撮像した生体内管腔画像から異常部を検出する画像処理方法であって、
前記生体内管腔画像をもとに、各画素の画素値の勾配強度を算出する勾配強度算出工程と、
前記勾配強度が所定の値以上である画素を領域の内部に含まず、かつ、領域の境界が該領域の内側に所定の曲率以上で屈曲しないことを条件として該条件を満たす閉領域を抽出する閉領域抽出工程と、
前記閉領域内部の異常部を検出する異常部検出工程と、
を含み、
前記閉領域抽出工程は、
前記勾配強度をもとに初期閉領域の設定範囲を決定する範囲決定工程と、
前記設定範囲に前記初期閉領域を設定する初期閉領域設定工程と、
少なくとも前記閉領域の外形によって定まるエネルギーおよび前記閉領域の境界における前記勾配強度によって定まるエネルギーを含む複数のエネルギーの値を算出するエネルギー算出工程と、
前記複数のエネルギーの加重和を算出するエネルギー加重和算出工程と、
を含み、前記加重和をもとに前記初期閉領域を変形していくことで前記閉領域を抽出することを特徴とする画像処理方法。
【請求項３０】
生体内管腔を撮像した生体内管腔画像から異常部を検出する画像処理方法であって、
前記生体内管腔画像をもとに、各画素の画素値の勾配強度を算出する勾配強度算出工程と、
前記勾配強度が所定の値以上である画素を領域の内部に含まず、かつ、領域の境界が該領域の内側に所定の曲率以上で屈曲しないことを条件として該条件を満たす閉領域を抽出する閉領域抽出工程と、
前記閉領域内部の異常部を検出する異常部検出工程と、
を含み、
前記閉領域抽出工程は、
前記勾配強度をもとに初期閉領域を設定する初期閉領域設定工程と、
少なくとも前記閉領域の外形によって定まるエネルギーおよび前記閉領域の境界における前記勾配強度によって定まるエネルギーを含む複数のエネルギーの値を算出するエネルギー算出工程と、
前記初期閉領域の位置をもとに、前記複数のエネルギーのうちの少なくとも１つのエネルギーに対する重みを設定するエネルギー重み設定工程と、
前記複数のエネルギーの加重和を算出するエネルギー加重和算出工程と、
を含み、前記加重和をもとに前記初期閉領域を変形していくことで前記閉領域を抽出することを特徴とする画像処理方法。
【請求項３１】
生体内管腔を撮像した生体内管腔画像から異常部を検出するための画像処理プログラムであって、
前記生体内管腔画像をもとに、各画素の画素値の勾配強度を算出する勾配強度算出ステップと、
前記勾配強度が所定の値以上である画素を領域の内部に含まず、かつ、領域の境界が該領域の内側に所定の曲率以上で屈曲しないことを条件として該条件を満たす閉領域を抽出する閉領域抽出ステップと、
前記閉領域内部の異常部を検出する異常部検出ステップと、
をコンピュータに実行させ、
前記閉領域抽出ステップは、
前記勾配強度をもとに初期閉領域の設定範囲を決定する範囲決定ステップと、
前記設定範囲に前記初期閉領域を設定する初期閉領域設定ステップと、
少なくとも前記閉領域の外形によって定まるエネルギーおよび前記閉領域の境界における前記勾配強度によって定まるエネルギーを含む複数のエネルギーの値を算出するエネルギー算出ステップと、
前記複数のエネルギーの加重和を算出するエネルギー加重和算出ステップと、
を前記コンピュータに実行させ、前記加重和をもとに前記初期閉領域を変形していくことで前記閉領域を抽出させることを特徴とする画像処理プログラム。
【請求項３２】
生体内管腔を撮像した生体内管腔画像から異常部を検出する画像処理プログラムであって、
前記生体内管腔画像をもとに、各画素の画素値の勾配強度を算出する勾配強度算出ステップと、
前記勾配強度が所定の値以上である画素を領域の内部に含まず、かつ、領域の境界が該領域の内側に所定の曲率以上で屈曲しないことを条件として該条件を満たす閉領域を抽出する閉領域抽出ステップと、
前記閉領域内部の異常部を検出する異常部検出ステップと、
をコンピュータに実行させ、
前記閉領域抽出ステップは、
前記勾配強度をもとに初期閉領域を設定する初期閉領域設定ステップと、
少なくとも前記閉領域の外形によって定まるエネルギーおよび前記閉領域の境界における前記勾配強度によって定まるエネルギーを含む複数のエネルギーの値を算出するエネルギー算出ステップと、
前記初期閉領域の位置をもとに、前記複数のエネルギーのうちの少なくとも１つのエネルギーに対する重みを設定するエネルギー重み設定ステップと、
前記複数のエネルギーの加重和を算出するエネルギー加重和算出ステップと、
を前記コンピュータに実行させ、前記加重和をもとに前記初期閉領域を変形していくことで前記閉領域を抽出させることを特徴とする画像処理プログラム。
【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１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【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１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【公開番号】特開２０１２−４５０５５（Ｐ２０１２−４５０５５Ａ）
【公開日】平成２４年３月８日（２０１２．３．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１８７６７８（Ｐ２０１０−１８７６７８）
【出願日】平成２２年８月２４日（２０１０．８．２４）
【出願人】（００００００３７６）オリンパス株式会社 (11,466)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年３月８日（２０１２．３．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年８月２４日（２０１０．８．２４）
【出願人】（００００００３７６）オリンパス株式会社 (11,466)
【Ｆターム（参考）】
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