JP5753105B2 - Electronic endoscope system, image processing apparatus, and method of operating image processing apparatus - Google Patents
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Description
本発明は、電子内視鏡を用いて血管に関する情報を取得する電子内視鏡システム、画像処理装置及び画像処理装置の作動方法に関するものである。 The present invention relates to an electronic endoscope system, an image processing apparatus, and an operation method of the image processing apparatus that acquire information related to blood vessels using an electronic endoscope.
医療分野において、電子内視鏡を用いた内視鏡診断が普及している。近年の内視鏡診断においては、白色光のもとで生体組織の表面の全体的な性状を観察する通常観察に加えて、特定の波長に制限された特殊光を用いた特殊光観察も行われるようになっている。 In the medical field, endoscopic diagnosis using an electronic endoscope has become widespread. In recent endoscopic diagnosis, special light observation using special light limited to a specific wavelength is performed in addition to normal observation of observing the overall properties of the surface of living tissue under white light. It has come to be.
特殊光観察には各種のものがあるが、例えば、本出願人による特許文献1の内視鏡システムでは、酸化ヘモグロビンと還元ヘモグロビンの吸光係数の大きさに差がある波長域の狭帯域光を利用して、その反射光を撮像して得られる分光画像に基づいて、血中ヘモグロビンの酸素飽和度を算出し、画像化している。
There are various types of special light observations. For example, in the endoscope system of
特許文献1の内視鏡システムでは、酸素飽和度の測定精度を上げるために、複数の狭帯域光の分光画像を取得して、各分光画像の対応する画素同士の輝度値を比較することで、血管の深さの違いによって生じるノイズの影響を排除している。
In the endoscope system of
生体組織の反射光量は、血中ヘモグロビンによる吸収の他、主として血管以外の粘膜における散乱の影響を受ける。粘膜表層に入射した光は、血管以外の粘膜においては散乱して、減衰しながら粘膜深層に向かって進む。血管に到達した光の一部は血中ヘモグロビンによって吸収される。散乱した光は粘膜表層から出射して、これが反射光として観察される。粘膜表層から血管に到達するまでの距離が長いほど、すなわち血管の深さが深いほど、散乱による反射成分は多くなるので、酸素飽和度が同じでも、血管の深さが深いほど、反射光量は大きくなる。このように、生体組織の反射光量は、吸収と散乱による影響を受け、散乱による反射光量への影響は血管の深さによって変化する。さらに、生体組織の散乱係数は、長波長側に比べて短波長側で大きくなるというように、光の波長によって変化する波長依存性を有している。 The amount of reflected light from a living tissue is influenced mainly by scattering in mucous membranes other than blood vessels, in addition to absorption by blood hemoglobin. The light incident on the surface of the mucosa is scattered in the mucosa other than the blood vessels and travels toward the deep mucosa while being attenuated. Part of the light that reaches the blood vessels is absorbed by blood hemoglobin. The scattered light exits from the surface of the mucosa and is observed as reflected light. The longer the distance from the mucosal surface layer to the blood vessel, that is, the deeper the blood vessel depth, the greater the amount of reflected components due to scattering, so even with the same oxygen saturation, the deeper the blood vessel depth, the greater the amount of reflected light. growing. As described above, the reflected light amount of the living tissue is affected by absorption and scattering, and the influence of the scattered light amount on the reflected light amount varies depending on the depth of the blood vessel. Furthermore, the scattering coefficient of a living tissue has a wavelength dependency that varies depending on the wavelength of light, such that the scattering coefficient of the living tissue becomes larger on the short wavelength side than on the long wavelength side.
こうした生体組織の光の吸収及び散乱特性を前提として、特許文献1の内視鏡システムでは、還元ヘモグロビンと酸化ヘモグロビンの吸光係数に差があり、かつ、散乱係数が異なる波長域を持つ2つの狭帯域光を利用することで、酸素飽和度と血管深さの2つの情報を取得している。これにより、血管深さの違いによるノイズの影響が除去された精度の高い酸素飽和度の情報を得ている。
On the premise of such light absorption and scattering characteristics of biological tissue, the endoscope system of
複数の分光画像の輝度値の比較は、当然ながら、2つの分光画像に描出される同じ血管領域の画素同士で行われなければならない。特許文献1の内視鏡システムでは、複数の分光画像の取得方式として、生体組織に対して2つの狭帯域光を順次照射して撮像するという順次方式を採用しているため、撮像タイミングの時間差によって生じる、複数の分光画像の位置ズレが問題となる。特許文献1の内視鏡システムは、複数の分光画像に対して、血管の太さに応じた周波数フイルタリング処理を施して、血管領域が強調された強調画像を生成し、生成した強調画像に基づいて位置合わせを行っている。強調処理を施すことで、強調処理をしない場合に比べて精度の高い位置合わせを行うことができる。
Of course, the comparison of the luminance values of a plurality of spectral images must be performed between pixels of the same blood vessel region depicted in two spectral images. Since the endoscope system of
本出願人は、特許文献1に記載されているように、正確な酸素飽和度を画像化する技術の開発を進めているが、その過程において、以下に示すように、技術改良の余地があることが分かってきた。
As described in
特許文献1では、位置合わせの精度を上げるために、血管の太さに応じた周波数フイルタリングを施して強調画像を生成している。しかしながら、原画像である複数の分光画像間において、血管領域と他の領域のコントラストが変わってしまう場合には、各分光画像に対して同じ強調処理を施しても、一方の分光画像では強調されるが、他方では強調されない血管領域があるなど、比較対象の血管領域を同じように強調することができない場合があった。これは位置ズレの精度を低下させる原因となる。
In
コントラストの差が生じる原因は、複数の狭帯域光の光量の差や、生体組織が吸収や散乱に関して波長依存性を有していることなどが考えられる。光量の差を解消する対策については光源装置の光量を調節するという対策が考えられるが、光源装置には、キセノンランプなどの白色光源と色分離フイルタを組み合わせたものや、レーザやLEDなどの半導体光源を用いるものなど様々なものがあり、光源装置の種類によっては光量の調節がしづらいものもある。また、生体組織の波長依存性については変えようがない。そのため、コントラストの差が生じる複数の分光画像を前提として、各分光画像間の位置合わせの精度を改良する技術が模索されている。 Possible causes of the difference in contrast include differences in the amount of light of a plurality of narrow-band lights, and the fact that biological tissue has wavelength dependency with respect to absorption and scattering. As a measure to eliminate the difference in light quantity, it is conceivable to adjust the light quantity of the light source device. However, the light source device is a combination of a white light source such as a xenon lamp and a color separation filter, or a semiconductor such as a laser or LED. There are various types such as those using a light source, and depending on the type of the light source device, it is difficult to adjust the amount of light. In addition, there is no change in the wavelength dependence of living tissue. Therefore, on the premise of a plurality of spectral images in which a difference in contrast occurs, a technique for improving the alignment accuracy between the spectral images is being sought.
また、特許文献1のように、血管の太さに応じて周波数フイルタリングを施す場合には、強調対象となる血管の太さを正確に把握する必要がある。撮影距離がほぼ一定であれば、分光画像における血管の太さを予め把握しておくことができるため問題は無い。しかしながら、内視鏡の移動によって撮影距離が変動する場合やズームレンズによって撮影倍率を変化させる場合には、撮影した分光画像における被写体の表示倍率が変化するので、分光画像に描出される血管の太さが大きく変化してしまう場合も考えられる。そのような場合には表示倍率の変化に応じて周波数フイルタリングの処理内容を変えるといった対策が必要になるため、構造の複雑化が懸念される。
In addition, as in
本発明は、上記課題を鑑みてなされたもので、その目的は、撮像タイミングが異なる複数の分光画像から酸素飽和度を算出する場合において、簡易な構成で、複数の分光画像の正確な位置合わせを可能にすることにある。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to accurately align a plurality of spectral images with a simple configuration when oxygen saturation is calculated from a plurality of spectral images having different imaging timings. Is to make it possible.
本発明の電子内視鏡システムは、被検体内の血管を含む観察部位を撮像する電子内視鏡と、波長域が異なる少なくとも第1及び第2の照明光を前記観察部位に対して順次照射するための照明手段と、前記第1及び第2の照明光の照射タイミングに応じて前記電子内視鏡が順次出力する複数の撮像信号から、それぞれ前記第1及び第2の照明光に対応する第1及び第2の分光画像を取得する画像取得手段と、前記第1及び第2の分光画像における前記血管のコントラストの差に応じて、前記第1及び第2の分光画像を位置合わせするための前処理を行う前処理手段と、前記前処理後に、前記第1及び第2の分光画像のそれぞれにおける前記血管の形状を強調する強調処理を施して、前記第1及び第2の分光画像のそれぞれに対応する位置合わせ用画像を生成する強調処理手段と、前記第1及び第2の位置合わせ用画像に基づいて、前記第1及び第2の分光画像内のそれぞれの前記血管の位置が重なるように前記第1及び第2の分光画像同士の位置合わせを実行する位置合わせ手段と、前記位置合わせが実行された前記第1及び第2の分光画像に基づいて、前記血管の血中ヘモグロビンの酸素飽和度を算出する酸素飽和度算出手段とを備えていることを特徴とする。 The electronic endoscope system according to the present invention sequentially irradiates the observation region with at least first and second illumination lights having different wavelength ranges from the electronic endoscope that images the observation region including the blood vessel in the subject. Corresponding to the first and second illumination lights, respectively, from a plurality of imaging signals sequentially output by the electronic endoscope according to the illumination means for performing and the irradiation timing of the first and second illumination lights In order to align the first and second spectral images according to a difference in contrast between the blood vessels in the first and second spectral images, and an image acquisition unit that acquires the first and second spectral images Pre-processing means for performing the pre-processing, and after the pre-processing, an emphasis processing for emphasizing the shape of the blood vessel in each of the first and second spectral images is performed, and the first spectral image and the second spectral image are processed. Alignment corresponding to each Based on the enhancement processing means for generating an image and the first and second alignment images, the first and second blood vessels in the first and second spectral images are overlapped so that the positions of the blood vessels overlap. And oxygen for calculating oxygen saturation of blood hemoglobin in the blood vessel based on the first and second spectral images on which the alignment is performed, and an alignment unit that performs alignment between the two spectral images And a saturation degree calculating means.
前記前処理手段は、前記第1及び第2の分光画像の濃度ヒストグラムに基づいて前記コントラストを調べて、前記前処理を実行することが好ましい。 The preprocessing means preferably performs the preprocessing by examining the contrast based on density histograms of the first and second spectral images.
前記前処理手段は、前記第1及び第2の分光画像のうち前記コントラストが高い方を基準に低い方に対して前記前処理を施すことが好ましい。 Preferably, the preprocessing means performs the preprocessing on a lower one of the first and second spectral images with a higher contrast as a reference.
前記前処理は、前記第1及び第2の分光画像同士のコントラストを合わせるコントラスト調整処理であることが好ましい。 It is preferable that the preprocessing is a contrast adjustment process for matching the contrast between the first and second spectral images.
前記強調処理は、予め設定されるしきい値と第1及び第2の画像の画素値とを比較して、前記しきい値を基準に前記第1及び第2の分光画像の画素値を振り分けて、前記第1及び第2の分光画像の階調数を減らすことにより前記第1及び第2の位置合わせ用画像を生成する階調低減処理であり、前記前処理は、前記コントラストの差に応じて前記しきい値を決定するしきい値決定処理であることが好ましい。 The enhancement processing compares a threshold value set in advance with the pixel values of the first and second images, and distributes the pixel values of the first and second spectral images based on the threshold value. A gradation reduction process for generating the first and second alignment images by reducing the number of gradations of the first and second spectral images, and the pre-processing is performed on the difference in contrast. It is preferable that the threshold value determination process determines the threshold value accordingly.
前記階調低減処理は二値化処理であり、前記第1及び第2の位置合わせ用画像は二値画像であることが好ましい。 Preferably, the gradation reduction process is a binarization process, and the first and second alignment images are binary images.
第1及び第2の照明光は、少なくとも一方が青色領域において特定の波長域に制限された青色狭帯域光であることが好ましい。 It is preferable that at least one of the first and second illumination lights is blue narrow-band light limited to a specific wavelength region in the blue region.
前記照明手段は、前記第1及び第2の照明光に波長域が異なる第3の照明光を加えた3つの照明光を順次照射し、前記画像取得手段は、前記第1〜第3の照明光に対応する第1〜第3の分光画像を取得し、前記酸素飽和度算出手段は、前記第1〜第3の分光画像に基づいて前記酸素飽和度を算出することが好ましい。 The illumination means sequentially irradiates three illumination lights obtained by adding third illumination lights having different wavelength ranges to the first and second illumination lights, and the image acquisition means comprises the first to third illuminations. It is preferable that first to third spectral images corresponding to light are acquired, and the oxygen saturation calculating unit calculates the oxygen saturation based on the first to third spectral images.
例えば、第1の照明光は、波長域が440±10nmに制限された第1青色狭帯域光であり、第2の照明光は、波長域が470±10nmに制限された第2青色狭帯域光であり、第3の照明光は、波長域が410±10nmに制限された第3青色狭帯域光である。 For example, the first illumination light is a first blue narrowband light whose wavelength range is limited to 440 ± 10 nm, and the second illumination light is a second blue narrowband whose wavelength range is limited to 470 ± 10 nm. The third illumination light is a third blue narrowband light whose wavelength range is limited to 410 ± 10 nm.
前記照明手段は、第1〜第3の青色狭帯域光を発光する第1〜第3の半導体光源を有することが好ましい。 The illumination means preferably includes first to third semiconductor light sources that emit first to third blue narrow-band light.
本発明の画像処理装置は、被検体内の血管を含む観察部位を撮像する電子内視鏡を用いて取得される画像を処理する画像処理装置において、波長域が異なる少なくとも第1及び第2の照明光を前記観察部位に対して順次照射して、前記第1及び第2の照明光の照射タイミングに応じて前記電子内視鏡が出力する複数の撮像信号から、それぞれ前記第1及び第2の照明光に対応する第1及び第2の分光画像を取得する画像取得手段と、前記第1及び第2の分光画像における前記血管のコントラストの差に応じて、前記第1及び第2の分光画像を位置合わせするための前処理を行う前処理手段と、前記前処理後に、前記第1及び第2の分光画像のそれぞれにおける前記血管の形状を強調する強調処理を施して、前記第1及び第2の分光画像のそれぞれに対応する位置合わせ用画像を生成する強調処理手段と、前記第1及び第2の位置合わせ用画像に基づいて、前記第1及び第2の分光画像内のそれぞれの前記血管の位置が重なるように前記第1及び第2の分光画像同士の位置合わせを実行する位置合わせ手段と、前記位置合わせが実行された前記第1及び第2の分光画像に基づいて、前記血管の血中ヘモグロビンの酸素飽和度を算出する酸素飽和度算出手段とを備えていることを特徴とする。 An image processing apparatus according to the present invention is an image processing apparatus that processes an image acquired by using an electronic endoscope that images an observation site including a blood vessel in a subject. Illumination light is sequentially applied to the observation site, and the first and second imaging signals are output from a plurality of imaging signals output from the electronic endoscope according to the irradiation timing of the first and second illumination lights, respectively. Image acquisition means for acquiring first and second spectral images corresponding to the illumination light, and the first and second spectroscopic images in accordance with a difference in contrast between the blood vessels in the first and second spectral images. Pre-processing means for performing pre-processing for aligning images, and after the pre-processing, an emphasis process for emphasizing the shape of the blood vessels in each of the first and second spectral images is performed, and the first and second That of the second spectral image The positions of the blood vessels in the first and second spectral images overlap based on the enhancement processing means for generating the alignment image corresponding to this and the first and second alignment images. As described above, on the basis of the first and second spectral images on which the alignment has been performed, alignment means for performing alignment between the first and second spectral images, and blood hemoglobin in the blood vessel And oxygen saturation calculating means for calculating oxygen saturation.
本発明の画像処理装置の作動方法は、波長域が異なる少なくとも第1及び第2の照明光が順次照射された被検体内の血管を含む観察部位を電子内視鏡が撮像することによって取得される画像を処理する画像処理装置の作動方法において、画像取得手段が、第1及び第2の照明光の照射タイミングに応じて電子内視鏡が出力する複数の撮像信号から、第1及び第2の照明光に対応する第1及び第2の分光画像を取得するステップと、前処理手段が、第1及び第2の分光画像における血管のコントラストの差に応じて、第1及び第2の分光画像を位置合わせするための前処理を行うステップと、強調処理手段が、前処理後に、第1及び第2の分光画像のそれぞれにおける血管の形状を強調する強調処理を施して、第1及び第2の分光画像のそれぞれに対応する位置合わせ用画像を生成するステップと、位置合わせ手段が、第1及び第2の位置合わせ用画像に基づいて、第1及び第2の分光画像内のそれぞれの血管の位置が重なるように第1及び第2の分光画像同士の位置合わせを実行するステップと、酸素飽和度算出手段が、位置合わせが実行された第1及び第2の分光画像に基づいて、血管の血中ヘモグロビンの酸素飽和度を算出するステップとを備えていることを特徴とする。 The operation method of the image processing apparatus of the present invention is acquired by an electronic endoscope imaging an observation site including a blood vessel in a subject that is sequentially irradiated with at least first and second illumination lights having different wavelength ranges. In the operating method of the image processing apparatus for processing an image to be processed , the first and second image acquisition means are configured to output the first and second images from a plurality of imaging signals output by the electronic endoscope in accordance with the irradiation timings of the first and second illumination lights. and Luz step to obtain the first and second spectral images corresponding to the illumination light, the preprocessing means, in accordance with the difference in the contrast of blood vessels in the first and second spectral image, first and second and row mortar step pre-processing to the spectral image alignment position, enhancement processing means, before or after treatment, subjected to emphasizing emphasis processing the shape of the blood vessels in the respective first and second spectral image, Each of the first and second spectral images And Luz step generates an alignment image corresponding to, the alignment means, based on the first and second positioning image, the position of each of the vessels in the first and second spectral image and Luz steps to perform first and second positioning of the spectral image with each other so as to overlap, the oxygen saturation calculating unit, based on the first and second spectral image registration is performed, the vessel characterized in that it comprises a answering step to calculate the blood oxygen saturation of hemoglobin.
本発明によれば、撮像タイミングが異なる第1及び第2の分光画像に基づいて酸素飽和度を算出する場合において、第1及び第2の分光画像に対して、両者のコントラストの差に応じた前処理を行うから、簡単な構成で、複数の分光画像の正確な位置合わせを行うことができる。 According to the present invention, when the oxygen saturation is calculated based on the first and second spectral images having different imaging timings, the first and second spectral images are subjected to a difference in contrast between the two. Since preprocessing is performed, accurate alignment of a plurality of spectral images can be performed with a simple configuration.
[第1実施形態]
図1に示すように、本発明の第1実施形態の内視鏡システム10は、被検体内の観察部位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観察部位の観察画像を生成するプロセッサ装置12と、観察部位を照射する光を供給する光源装置13と、観察画像を表示するモニタ14とを備えている。プロセッサ装置12には、キーボードやマウスなどの操作入力部であるコンソール15が設けられている。
[First Embodiment]
As shown in FIG. 1, an
電子内視鏡システム10は、白色光のもとで観察部位を観察する通常観察モードと、機能情報観察モードの2つの動作モードを備えている。機能情報観察モードは、特殊光を利用して、生体組織に関する生体機能情報である、血中ヘモグロビンの酸素飽和度及び血管深さに関する情報を取得して、これらを画像化して観察するモードである。
The
電子内視鏡11は、被検体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。
The
挿入部16は、先端から順に連設された、先端部19、湾曲部20、可撓管部21からなる。図2に示すように、先端部19の先端面には、観察部位に照明光を照射する照明窓22、観察部位で反射した像光が入射する観察窓23、観察窓23を洗浄するために送気・送水を行うための送気・送水ノズル24、鉗子や電気メスといった処置具を突出させる鉗子出口25などが設けられている。観察窓23の奥には、撮像素子44(図3参照)や結像用の光学系が内蔵されている。
The
湾曲部20は、連結された複数の湾曲駒からなり、操作部17のアングルノブ26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20が湾曲することにより、先端部19の向きが所望の方向に向けられる。可撓管部21は、食道や腸など曲がりくねった管道に挿入できるように可撓性を有している。挿入部16には、撮像素子44を駆動する駆動信号や撮像素子44が出力する撮像信号を通信する通信ケーブルや、光源装置13から供給される照明光を照明窓22に導光するライトガイド43(図3参照)が挿通されている。
The bending
操作部17には、アンブルノブ26の他、処置具を挿入するための鉗子口27、送気・送水操作を行う送気・送水ボタン、静止画像を撮影するためのレリーズボタンなどが設けられている。
In addition to the
ユニバーサルコード18には、挿入部16から延設される通信ケーブルやライトガイド43が挿通されており、一端には、プロセッサ装置12および光源装置13側にコネクタ28が取り付けられている。コネクタ28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、通信用コネクタには通信ケーブルの一端が、光源用コネクタにはライトガイド43の一端がそれぞれ配設される。電子内視鏡11は、このコネクタ28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。
A communication cable and a
図3に示すように、光源装置13は、半導体光源ユニット31と、これらを駆動制御する光源制御部32とを備えている。光源制御部32は、光源装置13の各部の駆動タイミングや同期タイミングなどの制御を行う。
As shown in FIG. 3, the
半導体光源ユニット31は、青色領域において特定の波長域に制限された狭帯域光をそれぞれ発光する3つのレーザ光源LD1〜LD3を有している。図4に示すように、レーザ光源LD1は、波長域が440±10nmに、好ましくは445nmに制限された狭帯域光N1を発光する。レーザ光源LD2は、波長域が470±10nmに、好ましくは473nmに制限された狭帯域光N2を発光する。レーザ光源LD3は、波長域が400±10nmに、好ましくは405nmに制限された狭帯域光N3を発光する。レーザ光源LD1〜LD3としては、InGaN系、InGaNAs系、GaNAs系のレーザダイオードを用いることができる。また、レーザ光源LD1〜LD3としては、高出力化が可能なストライプ幅(導波路の幅)が広いブロードエリア型のレーザダイオードが好ましい。
The semiconductor
光源制御部32は、ドライバ33を介してレーザ光源LD1〜LD3の点灯、消灯、光量の制御を行う。レーザ光源LD1〜LD3が発光する光は、光ファイバ34によってコンバイナ36に導光される。コンバイナ36は、各光ファイバ34からの光を合波する機能を持つ光学部材であり、選択的に入射する各光ファイバ34からの光の光軸を1つに結合する。コンバイナ36の下流側には、蛍光体37が設けられている。
The
図4に示すように、蛍光体37は、445nmの狭帯域光N1によって励起されて、緑色領域から赤色領域に渡る波長域の蛍光FL1を発光する。蛍光体37は、狭帯域光N1の一部を吸収して蛍光FL1を発光するとともに、残りの狭帯域光N1を透過させる。蛍光体37を透過する狭帯域光N1は、蛍光体37によって拡散される。透過する狭帯域光N1と励起される蛍光FL1によって白色光が生成され、生成された白色光が通常観察モードにおける照明光として用いられる。
As shown in FIG. 4, the
蛍光体37としては、例えば、YAG系、BAM(BgMgAl10O17)系等の蛍光体が使用される。また、図4に示すように、蛍光体37は、473nmの狭帯域光N2によっても励起されて蛍光FL2を発光する。蛍光への変換効率は445nmの狭帯域光N1の方が高く、473nmの狭帯域光N2によって励起される蛍光FL2は、蛍光FL1と比較して光量が少ない。また、蛍光体37は、405nmの狭帯域光N3によってはほとんど励起されない。
As the
図3において、蛍光体37の下流側には、集光レンズ38とロッドインテグレータ39が配置されている。集光レンズ38は、蛍光体37が発する光を集光して、ロッドインテグレータ39に入射させる。ロッドインテグレータ39は、入射した光を内部で多重反射させることにより面内光量分布を均一化して、光源装置13に接続された電子内視鏡11のライトガイド43の入射端に光を入射させる。
In FIG. 3, a
電子内視鏡11は、ライトガイド43、撮像素子44、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、ライトガイド43の入射端が配置されたコネクタ28が光源装置13に接続されたときに、入射端が光源装置13のロッドインテグレータ39の出射端と対向する。
The
照明窓22の奥には、照明光の配光角を調整する照射レンズ48が配置されている。光源装置13から供給された光はライトガイド43により照射レンズ48に導光されて照明窓22から観察部位に向けて照射される。観察窓23の奥には、対物光学系51と撮像素子44が配置されている。観察部位で反射した像光は、観察窓23を通して対物光学系51に入射し、対物光学系51によって撮像素子44の撮像面44aに結像される。
An illumination lens 48 that adjusts the light distribution angle of illumination light is disposed behind the
撮像素子44は、CCDイメージセンサやCMOSイメージセンサなどからなり、フォトダイオードなどの画素を構成する複数の光電変換素子がマトリックスに配列された撮像面44aを有している。撮像素子44は、撮像面44aで受光した光を光電変換して、各画素においてそれぞれの受光量に応じた信号電荷を蓄積する。信号電荷はアンプによって電圧信号に変換されて読み出される。電圧信号は撮像信号として撮像素子44から出力されて、撮像信号はAFE45に送られる。
The
撮像素子44は、カラー撮像素子であり、撮像面44aには、図5に示すような分光特性を有するB、G、Rの3色のマイクロカラーフイルタが各画素に割り当てられている。マイクロカラーフイルタの配列は例えばベイヤー配列である。
The
図6に示すように、通常観察モードにおいては、撮像素子44は、1フレームの取得期間内で、信号電荷を蓄積する蓄積動作と、蓄積した信号電荷を読み出す読み出し動作が行なわれる。図6(A)に示すように、通常観察モードにおいては、蓄積タイミングに合わせてレーザ光源LD1が点灯し、照明光として狭帯域光N1と蛍光FL1とからなる白色光が観察部位に照射され、その反射光が撮像素子44に入射する。白色光はマイクロカラーフイルタで色分離されて、B画素が狭帯域光N1に対応する反射光を受光し、G画素が蛍光FL1の中のG成分を、R画素が蛍光FL1の中のR成分に対応する反射光を受光する。撮像素子44は、B、G、Rの各画素の輝度値が混在した1フレーム分の撮像信号B、G、Rをフレームレートに従って順次出力する。こうした撮像動作は、通常観察モードに設定されている間、繰り返される。
As shown in FIG. 6, in the normal observation mode, the
機能情報観察モードにおいては、図6(B)に示すように、蓄積タイミングに合わせてレーザ光源LD1、LD2、LD3が順次点灯する。レーザ光源LD1が点灯すると、通常観察モードと同様に、照明光として狭帯域光N1と蛍光FL1とからなる白色光が観察部位に照射される。レーザ光源LD2が点灯すると、照明光として狭帯域光N2と蛍光FL2とからなる白色光が観察部位に照射される。レーザ光源LD3が点灯すると、照明光として狭帯域光N3が点灯して、狭帯域光N3が観察部位に照射される。 In the function information observation mode, as shown in FIG. 6B, the laser light sources LD1, LD2, and LD3 are sequentially turned on in accordance with the accumulation timing. When the laser light source LD1 is turned on, as in the normal observation mode, the observation site is irradiated with white light composed of the narrowband light N1 and the fluorescence FL1. When the laser light source LD2 is turned on, the observation site is irradiated with white light composed of the narrowband light N2 and the fluorescence FL2 as illumination light. When the laser light source LD3 is turned on, the narrow band light N3 is turned on as illumination light, and the observation site is irradiated with the narrow band light N3.
狭帯域光N1と蛍光FL1、又は狭帯域光N2と蛍光FL2によって生成される白色光は、マイクロカラーフイルタで色分離されて、B画素が狭帯域光N1又は狭帯域光N2に対応する反射光を受光し、G画素が蛍光FL1又は蛍光FL2の中のG成分を、R画素が蛍光FL1又は蛍光FL2の中のR成分に対応する反射光を受光する。狭帯域光N3の反射光は、B画素にのみ入射する。機能情報観察モードにおいても、通常観察モードと同様に、撮像素子44は、B、G、Rの各画素の輝度値が混在した1フレーム分の撮像信号B、G、Rをフレームレートに従って順次出力する。こうした撮像動作は、機能情報観察モードに設定されている間、繰り返される。
The white light generated by the narrow band light N1 and the fluorescent light FL1, or the white light generated by the narrow band light N2 and the fluorescent light FL2, is color-separated by the micro color filter, and the B pixel is reflected light corresponding to the narrow band light N1 or the narrow band light N2. The G pixel receives the G component in the fluorescence FL1 or fluorescence FL2, and the R pixel receives the reflected light corresponding to the R component in the fluorescence FL1 or fluorescence FL2. The reflected light of the narrowband light N3 is incident only on the B pixel. In the functional information observation mode, as in the normal observation mode, the
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、撮像素子44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、信号電荷のリセットに起因するノイズを除去する。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、所定のビット数に応じた階調値を持つ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。
The
撮像制御部46は、プロセッサ装置12内のコントローラ56に接続されており、コントローラ56から入力されるベースクロック信号に同期して、撮像素子44に対して駆動信号を入力する。撮像素子44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。
The
プロセッサ装置12は、コントローラ56の他、DSP(Digital Signal Processor)57、画像処理部58と、フレームメモリ59と、表示制御回路60を備えている。コントローラ56は、CPU、制御プログラムや制御に必要な設定データを記憶するROM、プログラムをロードして作業メモリとして機能するRAMなどからなり、CPUが制御プログラムを実行することにより、プロセッサ装置12の各部を制御する。
In addition to the
DSP57は、撮像素子44が出力する撮像信号を取得する。DSP57は、B、G、Rの各画素に対応する信号が混在した撮像信号を、3色の撮像信号に分離し、各色の撮像信号に対して画素補間処理を行って、B、G、Rの各色の分光画像を生成する。この他、DSP57は、ガンマ補正や、B、G、Rの各分光画像の撮像信号に対してホワイトバランス補正などの信号処理を施す。
The
フレームメモリ59は、DSP57が出力する画像データや、画像処理部58が処理した処理済みのデータを記憶する。表示制御回路60は、フレームメモリ59から画像処理済みの画像データを読み出して、コンポジット信号やコンポーネント信号などのビデオ信号に変換してモニタ14に出力する。
The
また、画像処理部58は、通常観察モードにおいては、DSP57によって色分離されたB、G、Rの分光画像B、G、Rに基づいて、通常観察画像を生成する。画像処理部58は、フレームメモリ59内の分光画像B、G、Rが更新される毎に、通常観察画像を生成する。
In the normal observation mode, the
画像処理部58には、機能画像処理部61が設けられている。機能画像処理部61は、機能情報観察モードにおいて、狭帯域光N1、N2、N3の照射タイミングに合わせて順次取得される撮像信号に対応する3つの分光画像PB1、PB2、PB3に基づいて、血中ヘモグロビンの酸素飽和度StO2と、血管の深さDの情報を算出する。そして、算出した酸素飽和度を疑似カラーで画像化した酸素飽和度画像を生成する。分光画像PB1、PB2、PB3は、撮像素子44が出力する撮像信号から、狭帯域光N1、N2、N3の反射光量を表すB画素の信号を分離して生成されたものである。
The
図4及び図5に示すように、撮像素子44のB画素のマイクロカラーフイルタの分光特性は、青色領域の狭帯域光N1、N2、N3だけでなく、狭帯域光N1、N2によって励起される蛍光FL1、FL2の一部と重なっているため、各分光画像PB1、PB2の輝度値には、狭帯域光N1、N2の反射光量に加えて、蛍光FL1、FL3の一部の反射光量が含まれている。分光画像PB3の輝度値は、狭帯域光N3の反射光量を表す。
As shown in FIGS. 4 and 5, the spectral characteristics of the micro color filter of the B pixel of the
機能画像処理部61は、位置合わせ処理部63、輝度比算出部64、相関関係記憶部65、血管深さ−酸素飽和度算出部66と、血管深さ画像生成部67及び酸素飽和度画像生成部68を備えている。位置合わせ処理部63は、後述するように、分光画像PB1、PB2、PB3の3つの分光画像の位置合わせ処理を行う。
The functional
輝度比算出部64は、位置合わせ処理が行われた分光画像PB1、PB2、PB3をフレームメモリ59から読み出して、各分光画像PB1、PB2、PB3を照合して、分光画像PB1と分光画像PB3の第1輝度比S1/S3を求めるとともに、分光画像PB1と分光画像PB3の第2輝度比S2/S3を求める。
The luminance
ここで、S1は分光画像PB1の画素の輝度値を、S2は分光画像PB2の画素の輝度値を、S3は分光画像PB3の画素の輝度値を表している。輝度値S3は、観察部位の明るさのレベルを表すものであり、輝度値S1、S2を比較するために、輝度値S1、S2の値を規格化するための参照信号である。 Here, S1 represents the luminance value of the pixel of the spectral image PB1, S2 represents the luminance value of the pixel of the spectral image PB2, and S3 represents the luminance value of the pixel of the spectral image PB3. The luminance value S3 represents the brightness level of the observation region, and is a reference signal for normalizing the luminance values S1 and S2 in order to compare the luminance values S1 and S2.
第1輝度比S1/S3と第2輝度比S2/S3は、各分光画像PB1、PB2、PB3間において、対応する全画素について算出される。分光画像PB1、PB2、PB3は、位置合わせが行われているので、血管領域の画素同士の輝度比を求めることができる。もちろん、血管領域を特定して、その部分のみについて、第1輝度比S1/S3と第2輝度比S2/S3を求めてもよい。 The first luminance ratio S1 / S3 and the second luminance ratio S2 / S3 are calculated for all corresponding pixels between the spectral images PB1, PB2, and PB3. Since the spectral images PB1, PB2, and PB3 are aligned, the luminance ratio between the pixels in the blood vessel region can be obtained. Of course, the blood vessel region may be specified, and the first luminance ratio S1 / S3 and the second luminance ratio S2 / S3 may be obtained for only that portion.
相関関係記憶部65は、第1及び第2輝度比S1/S3、S2/S3と、血管中の酸素飽和度及び血管深さとの相関関係を記憶している。この相関関係は、生体組織の光反射特性と、これまでの診断等で蓄積された多数の分光画像の分析により得られたものである。以下に、上記相関関係とそれを前提とした、酸素飽和度及び血管深さの算出方法について説明する。
The
生体組織の光反射特性は、具体的には、図8に示す、血中のヘモグロビンの吸光スペクトルで表される光吸収特性と、図9に示す、生体組織の光散乱特性である。 Specifically, the light reflection characteristics of the biological tissue are a light absorption characteristic represented by an absorption spectrum of hemoglobin in blood shown in FIG. 8 and a light scattering characteristic of the biological tissue shown in FIG.
図8に示すように、ヘモグロビンは、照射する光の波長によって吸光係数μaが変化する光吸収特性を持っている。吸光係数μaは、ヘモグロビンの光の吸収の大きさである吸光度を表すもので、ヘモグロビンに照射された光の減衰状況を表すI0exp(−μa×x)の式の係数である。ここで、I0は光源装置から観察部位の表層粘膜など生体組織に照射される光の強度であり、x(cm)は生体組織内の血管までの深さである。 As shown in FIG. 8, hemoglobin has a light absorption characteristic in which the extinction coefficient μa changes depending on the wavelength of light to be irradiated. The extinction coefficient μa represents an absorbance that is the magnitude of light absorption of hemoglobin, and is a coefficient of an expression of I 0 exp (−μa × x) representing the attenuation state of light irradiated to hemoglobin. Here, I 0 is the intensity of light irradiated from the light source device to the living tissue such as the surface mucous membrane of the observation site, and x (cm) is the depth to the blood vessel in the living tissue.
ヘモグロビンの吸光スペクトルは、長波長側の赤色領域において低く、緑色領域や青色領域においてピークを持っている。波長が450nm以下の青色領域のピークは特に高い。このため、白色光の下では、緑色領域や青色領域が吸収されるので血液は赤く見える。このように、ヘモグロビンの吸光スペクトルは、波長依存性を有しており、異なる波長間では吸光係数μaが変わるので、波長が変化すれば輝度値も変化する。例えば、狭帯域光N1(445nm)と狭帯域光N2(473nm)をそれぞれ同じ光強度で、同じ太さ(血液量が同じ)の血管に照射しても、吸光係数μaが異なるので、それぞれの分光画像PB1、PB2に対応する輝度値S1、S2は異なる。 The absorption spectrum of hemoglobin is low in the red region on the long wavelength side and has a peak in the green region and blue region. The peak in the blue region with a wavelength of 450 nm or less is particularly high. For this reason, under white light, the blood appears red because the green and blue regions are absorbed. Thus, the absorption spectrum of hemoglobin has wavelength dependency, and the absorption coefficient μa changes between different wavelengths, so that the luminance value changes as the wavelength changes. For example, even when narrow-band light N1 (445 nm) and narrow-band light N2 (473 nm) are irradiated to blood vessels having the same light intensity and the same thickness (the same blood volume), the absorption coefficient μa is different. The luminance values S1 and S2 corresponding to the spectral images PB1 and PB2 are different.
また、図8のグラフの縦軸を対数表示にした図10において、酸素と結合していない還元ヘモグロビン70と、酸素と結合した酸化ヘモグロビン71は、異なる吸光特性を持っており、同じ吸光係数μaを示す等吸収点(図10における各ヘモグロビン70、71の交点)を除いて、吸光係数μaに差が生じる。吸光係数μaに差があると、同じ光強度かつ同じ波長の光を照射しても、酸素飽和度が変化すれば、輝度値が変化する。例えば、445nmや473nm付近の波長の光である狭帯域光N1、N2では、どちらの波長域においても吸光係数μaに差があるため、酸素飽和度が変化すると、分光画像PB1、PB2の輝度値S1、S2は変化する。
Further, in FIG. 10 in which the vertical axis of the graph of FIG. 8 is logarithmically expressed, reduced
ただし、445nm付近では、還元ヘモグロビン70の吸光係数μaの方が酸化ヘモグロビン71の吸光係数μaよりも高くなっており、一方、473nm付近では、酸化ヘモグロビンの方が還元ヘモグロビン70よりも高くなっており、両者の吸光係数μaの大小関係が逆転している。このため、445nmに対応する輝度値S1は、酸素飽和度が高いほど、高くなるのに対して、473nmに対応する輝度値S2は、酸素飽和度が高いほど、低くなる。
However, in the vicinity of 445 nm, the extinction coefficient μa of reduced
一方、波長405nmは、ヘモグロビンの吸光スペクトルにおいて等吸収点であるため、405nmに対応する輝度値S3は、酸素飽和度が変化しても、光強度が同じであれば一定である。
On the other hand, since the
また、生体組織の散乱特性は、図9に示すように、散乱係数μSが波長依存性を持っている。散乱は主として血管以外の粘膜で生じる。散乱係数μSは、短波長側で高く、特に450nm以下の領域では急激に大きくなる。そして、長波長に向かって単調減少する。 In addition, as shown in FIG. 9, the scattering coefficient μS of the scattering characteristics of living tissue has wavelength dependency. Scattering occurs mainly in mucous membranes other than blood vessels. The scattering coefficient μS is high on the short wavelength side, and rapidly increases particularly in the region of 450 nm or less. And it decreases monotonously toward the long wavelength.
消化管内の粘膜に対して波長λの光を照射したときの反射率Rは、散乱係数μSが大きいほど、また、血管深さDが深いほど、高くなる。血管が深いと、粘膜表層から血管までの距離が長く、粘膜に入射した光が血管に到達するまでの間に散乱によって反射するためである。血管が深いほど血管に到達する光量は小さくなり、血管とその周辺の血管が存在しない粘膜とのコントラストは小さくなる。また、血中ヘモグロビン(血液)による光の吸収については、吸光係数μaが高く、また、血管が太いほど(血液量が多いほど)、光の吸収が多いため、反射率Rは小さくなる。 The reflectance R when the light of wavelength λ is irradiated to the mucous membrane in the digestive tract increases as the scattering coefficient μS increases and the blood vessel depth D increases. This is because if the blood vessel is deep, the distance from the mucosal surface layer to the blood vessel is long, and light incident on the mucosa is reflected by scattering before reaching the blood vessel. The deeper the blood vessel, the smaller the amount of light that reaches the blood vessel, and the smaller the contrast between the blood vessel and the mucous membrane without the surrounding blood vessels. Regarding light absorption by blood hemoglobin (blood), the light absorption coefficient μa is high, and the larger the blood vessel (the larger the blood volume), the more light is absorbed, and thus the reflectance R becomes smaller.
分光画像の輝度値は、反射率Rによって決まる値であり、反射率Rが高いほど高く、反射率Rが低いほど小さい。以上を前提とすると、血管の太さが同じ(血液量が同じ)場合には、2つの狭帯域光N1(445nm)及び狭帯域光N2(473nm)は、散乱係数μSが異なるため、血管深さDの変化に対する反射率Rの変化量が異なる。また、狭帯域光N1と狭帯域光N2では、還元ヘモグロビン70と酸化ヘモグロビン71のそれぞれの吸光係数μaの差の大きさも異なるため、酸素飽和度StO2の変化に対する反射率Rの変化量も異なる。このような散乱係数μSに差があり、かつ、各ヘモグロビン70、71の吸光係数μaの差の大きさが異なる2種類の波長の光の輝度値(反射率Rによって決まる)を比較することで、酸素飽和度StO2と血管深さDの2種類の情報を取得することができる。言い換えれば、酸素飽和度StO2及び血管深さDのそれぞれについて、相互間の影響を排除した精度の高い情報を取得することができる。
The luminance value of the spectral image is a value determined by the reflectance R, and is higher as the reflectance R is higher and smaller as the reflectance R is lower. Assuming the above, when the blood vessels have the same thickness (the same blood volume), the two narrow-band light N1 (445 nm) and the narrow-band light N2 (473 nm) have different scattering coefficients μS. The amount of change in reflectance R with respect to the change in thickness D is different. In addition, the narrow band light N1 and the narrow band light N2 are different in the magnitude of the difference between the extinction coefficients μa of the reduced
狭帯域光N1(445nm)、N2(473nm)、N3(405nm)の3つの光の輝度値S1、S2、S3と、酸素飽和度StO2及び血管深さDのそれぞれとの関係は、具体的には以下のような関係となる。 The relationship between the brightness values S1, S2, and S3 of the three light beams of the narrow-band light N1 (445 nm), N2 (473 nm), and N3 (405 nm), and the oxygen saturation StO2 and the blood vessel depth D is specifically described. Has the following relationship:
まず、酸素飽和度StO2との関係について、輝度値S1と酸素飽和度StO2の関係は、図10のヘモグロビンの吸光スペクトルに示したように、波長445nmでは還元ヘモグロビン70の方が酸化ヘモグロビン71よりも吸光係数μaが高いので、図11の<S1−S>のグラフに示すように、右肩上がりのグラフになり、酸素飽和度StO2が高いほど、輝度値S1は高くなる。そして、波長473では、還元ヘモグロビン70と酸化ヘモグロビン71のそれぞれの吸光係数μaの大小関係が逆転しているため、輝度値S2と酸素飽和度StO2の関係は、図11の<S2−S>のグラフに示すように、右肩下がりのグラフになり、酸素飽和度StO2が高いほど、輝度値S2は低くなる。波長405nmは等吸収点であるため、図11の<S3−S>のグラフに示すように、酸素飽和度StO2が変化しても、輝度値S3は一定である。
First, regarding the relationship between the oxygen saturation StO2 and the luminance value S1 and the oxygen saturation StO2, the reduced
<S1−S>、<S2−S>、<S3−S>のグラフから、第1輝度比S1/S3、第2輝度比S2/S3のそれぞれと酸素飽和度StO2の関係は、図11の<S1/S3−S>、<S2/S3−S>のようになる。<S1/S3−S>のグラフに示すように、第1輝度比S1/S3と酸素飽和度StO2の関係は、酸素飽和度StO2が高いほど、第1輝度比S1/S3は高い。一方、<S1/S3−S>のグラフに示すように、第2輝度比S2/S3と酸素飽和度StO2の関係は、酸素飽和度StO2が高いほど、第2輝度比S2/S3は高い。 From the graphs of <S1-S>, <S2-S>, and <S3-S>, the relationship between each of the first luminance ratio S1 / S3 and the second luminance ratio S2 / S3 and the oxygen saturation StO2 is shown in FIG. <S1 / S3-S>, <S2 / S3-S>. As shown in the graph of <S1 / S3-S>, the relationship between the first luminance ratio S1 / S3 and the oxygen saturation StO2 is such that the higher the oxygen saturation StO2, the higher the first luminance ratio S1 / S3. On the other hand, as shown in the graph <S1 / S3-S>, the relationship between the second luminance ratio S2 / S3 and the oxygen saturation StO2 is such that the higher the oxygen saturation StO2, the higher the second luminance ratio S2 / S3.
次に、狭帯域光N1(445nm)、N2(473nm)、N3(405nm)の3つの光の輝度値S1、S2、S3と、血管深さDとの関係は、図12に示すようになる。 Next, the relationship between the luminance values S1, S2, S3 of the three light beams N1 (445 nm), N2 (473 nm), and N3 (405 nm) and the blood vessel depth D is as shown in FIG. .
輝度値S1、S2、S3のそれぞれと血管深さDの関係については、図12の<S1−D>、<S2−D>、<S3−D>のグラフに示すように、輝度値S1、S2、S3のいずれも、右肩上がりとなり、血管深さDが深いほど高くなる。これは、上述のとおり、血管が深い位置にあるほど、粘膜表層から血管までの距離が長く、粘膜に入射した光が血管に到達するまでの間に散乱によって反射する光量が多くなり、反射率が高くなるためである。 Regarding the relationship between each of the luminance values S1, S2, and S3 and the blood vessel depth D, as shown in the graphs of <S1-D>, <S2-D>, and <S3-D> in FIG. Both S2 and S3 rise to the right, and increase as the blood vessel depth D increases. This is because, as described above, the deeper the blood vessel is, the longer the distance from the mucosal surface layer to the blood vessel is, and the amount of light reflected by scattering before the light that has entered the mucosa reaches the blood vessel increases. This is because of the increase.
ただし、輝度値S1、S2、S3は、それぞれ散乱係数μSが異なるため、グラフの傾きは異なる。グラフの傾きは、散乱係数μSが高い順に大きくなる。すなわち、輝度値S3(405nm)の傾きが最も大きく、次が輝度値S1(445nm)で、輝度値S3(473nm)が最も小さい。また、血管の深さDが同じ場合の輝度値を比較すると、散乱係数μSが大きいほど、輝度値は大きくなる。結果として、散乱係数μSが高いほど、輝度値が飽和する血管深さDが浅く、輝度値S3が最も浅い位置で飽和する。 However, since the luminance values S1, S2, and S3 have different scattering coefficients μS, the slopes of the graphs are different. The slope of the graph increases in descending order of the scattering coefficient μS. That is, the gradient of the luminance value S3 (405 nm) is the largest, the next is the luminance value S1 (445 nm), and the luminance value S3 (473 nm) is the smallest. Further, when comparing the luminance values when the blood vessel depth D is the same, the luminance value increases as the scattering coefficient μS increases. As a result, as the scattering coefficient μS is higher, the blood vessel depth D at which the luminance value is saturated is shallower, and the luminance value S3 is saturated at the shallowest position.
<S1−D>、<S2−D>、<S3−D>のグラフから、第1輝度比S1/S3及び第2輝度比S2/S3のそれぞれと血管深さDの関係は、図12の<S1/S3−D>、<S2/S3−D>のグラフに示すようになる。<S1/S3−D>のグラフに示すように、第1輝度比S1/S3と血管深さDの関係は、血管深さDが深いほど、第1輝度比S1/S3は低い。同様に、<S1/S3−D>のグラフに示すように、第2輝度比S2/S3と血管深さDの関係も、第1輝度比S1/S3と同様に、血管深さDが深いほど、第2輝度比S2/S3は低い。 From the graphs of <S1-D>, <S2-D>, and <S3-D>, the relationship between the first luminance ratio S1 / S3 and the second luminance ratio S2 / S3 and the blood vessel depth D is shown in FIG. As shown in the graphs of <S1 / S3-D> and <S2 / S3-D>. As shown in the graph of <S1 / S3-D>, the relationship between the first luminance ratio S1 / S3 and the blood vessel depth D is such that the deeper the blood vessel depth D, the lower the first luminance ratio S1 / S3. Similarly, as shown in the graph of <S1 / S3-D>, the relationship between the second luminance ratio S2 / S3 and the blood vessel depth D is also similar to the first luminance ratio S1 / S3. The second luminance ratio S2 / S3 is lower.
図12に示すように、第1輝度比S1/S3及び第2輝度比S2/S3のそれぞれと、酸素飽和度StO2との関係(図12の<S1/S3−S>、<S1/S3−S>のグラフ)と、第1輝度比S1/S3及び第2輝度比S2/S3のそれぞれと、血管深さDとの関係(図12の<S1/S3−D>、<S1/S3−D>のグラフ)を統合すると、第1及び第2輝度比S1/S3,S2/S3を表す輝度座標系66と、酸素飽和度及び血管深さを表す血管情報座標系67との対応関係が得られる。
As shown in FIG. 12, the relationship between each of the first luminance ratio S1 / S3 and the second luminance ratio S2 / S3 and the oxygen saturation StO2 (<S1 / S3-S>, <S1 / S3- in FIG. 12). (S> graph), the relationship between the first luminance ratio S1 / S3 and the second luminance ratio S2 / S3, and the blood vessel depth D (<S1 / S3-D>, <S1 / S3- in FIG. 12). (D> graph) is integrated, the correspondence relationship between the luminance coordinate
輝度座標系66は、XYの2軸を持つXY座標系であり、X軸に第1輝度比S1/S3が割り当てられ、Y軸には第2輝度比S2/S3が割り当てられている。
The luminance coordinate
血管情報座標系67は、輝度座標系66上に設けられたUVの2軸を持つUV座標系であり、U軸は血管深さDに、V軸は酸素飽和度StO2に割り当てられている。U軸は、血管深さDが輝度座標系66に対して正の相関関係があることから、正の傾きを有している。このU軸に関して、右斜め上に行くほど血管は浅いことを、左斜め下に行くほど血管が深いことを示している。一方、V軸は、酸素飽和度StO2が輝度座標系66に対して負の相関関係を有することから、負の傾きを有している。このV軸に関して、左斜め上に行くほど酸素飽和度StO2が低いことを、右斜め下に行くほど酸素飽和度StO2が高いことを示している。また、血管情報座標系67においては、U軸とV軸とは交点Pで交差している。
The blood vessel information coordinate
相関関係記憶部61(図7参照)は、図13に示すような、輝度座標系66と、血管情報座標系67との対応関係を表す相関関係のデータを記憶している。
The correlation storage unit 61 (see FIG. 7) stores correlation data representing the correspondence between the luminance coordinate
輝度比算出部60は、分光画像PB1、PB2、PB3のそれぞれから、画面内の位置が対応する画素を読み出して、画素毎に第1輝度比S1/S3及び第2輝度比S2/S3を算出する。輝度比算出部60は、算出した第1輝度比S1/S3及び第2輝度比S2/S3の1対の輝度比のデータを画素毎に、血管深さ−酸素飽和度算出部62に対して出力する。血管深さ−酸素飽和度算出部62は、第1及び第2輝度比S1/S3,S2/S3が入力されると、相関関係記憶部61に記憶された相関関係を参照して、入力された第1及び第2輝度比S1/S3,S2/S3に対応する酸素飽和度StO2と血管深さDを特定する。
The luminance
血管深さ−酸素飽和度算出部62に入力された第1輝度比S1/S3及び第2の輝度比S2/S3を、それぞれ第1輝度比をS1*/S3*、第2輝度比をS2*/S3*とすると、血管深さ−酸素飽和度算出部62は、次のようにして、酸素飽和度StO2と血管深さDを特定する。 The first luminance ratio S1 / S3 and the second luminance ratio S2 / S3 input to the blood vessel depth-oxygen saturation calculating unit 62 are respectively represented by a first luminance ratio of S1 * / S3 * and a second luminance ratio of S2. Assuming * / S3 * , the blood vessel depth-oxygen saturation calculating unit 62 specifies the oxygen saturation StO2 and the blood vessel depth D as follows.
血管深さ−酸素飽和度算出部62は、図14(A)に示すように、輝度座標系66において、第1及び第2輝度比S1*/S3*,S2*/S3*に対応する座標(X*,Y*)を特定する。座標(X*,Y*)が特定されたら、図14(B)に示すように、血管情報座標系67において、特定した座標(X*,Y*)を、酸素飽和度の座標軸であるV軸と、血管深さの座標軸であるU軸にそれぞれ射影して、座標(U*,V*)を特定する。これにより、1つの画素について、血管深さ情報U*及び酸素飽和度情報V*が求まる。血管深さ−酸素飽和度算出部62は、こうした処理を1画面分の全画素について繰り返して、全画素に対する血管深さ情報U*及び酸素飽和度情報V*を求める。
As shown in FIG. 14A, the blood vessel depth-oxygen saturation calculation unit 62 uses coordinates corresponding to the first and second luminance ratios S1 * / S3 * , S2 * / S3 * in the luminance coordinate
以上説明したように、散乱係数μSに差があり、かつ、各ヘモグロビン70、71の吸光係数μaの差の大きさが異なる2種類の波長の光(N1、N2)の輝度値S1、S2と、各輝度値S1、S2を比較するための参照光(N3)の輝度値S3を利用することで、酸素飽和度StO2と血管深さDについて、相互の影響を排除した精度の高い情報を取得することができる。これは2種類の光の反射率Rを比較することに他ならないので、酸素飽和度StO2及び血管深さDの変化に対する変化量の差が大きいほど、比較される輝度値S1、S2の差も大きくなり、S/N比が高くなり、精度の高い情報を得ることができる。比較される輝度値S1、S2を求めるための2種類の光については、本例の狭帯域光N1、N2のように、散乱係数μSの差が大きく、かつ、各ヘモグロビン70、71の吸光係数μaの差が大きな、波長を選択することが好ましい。
As described above, the luminance values S1 and S2 of the light (N1, N2) of two types of wavelengths that have a difference in the scattering coefficient μS and differ in the difference in the absorption coefficient μa between the
上記例では、狭帯域光N1、N2のように、還元ヘモグロビン70と酸化ヘモグロビン71の吸光係数μaの大小関係が逆転している波長域を持つ2つの光を利用する例で説明したが、吸光係数μaの差があれば大小関係が逆転していなくても構わない。例えば、比較する輝度値S1、S2を得るための2つの波長を、ともに、還元ヘモグロビン70の吸光係数μaの方が酸化ヘモグロビン71よりも高い波長の光を利用する場合には、酸素飽和度StO2と輝度値Sの関係は、2つの波長ともに、445nmの狭帯域光N1と同様に、右肩上がりとなる。その場合には、図15に示すように、血管座標系67の傾きが変化して右肩上がりとなる。
In the above example, an example has been described in which two lights having a wavelength range in which the magnitude relationship between the extinction coefficients μa of the reduced
図15に示す例は、吸光係数μaの大小関係が逆転している場合と比較すると、信号値(輝度比)の差が小さくなるため、その分S/N比は低くなる。そのため、S/N比を上げる観点からは、上記例の狭帯域光N1、N2のように、吸光係数μaの大小関係が逆転している2つの波長を選択することが好ましい。 In the example shown in FIG. 15, since the difference in signal value (luminance ratio) is smaller than when the magnitude relationship of the light absorption coefficient μa is reversed, the S / N ratio is lowered accordingly. For this reason, from the viewpoint of increasing the S / N ratio, it is preferable to select two wavelengths whose magnitude relationship of the absorption coefficient μa is reversed, such as the narrowband lights N1 and N2 in the above example.
また、2つの輝度値S1、S2を規格化するための参照信号を得るための参照光として、等吸収点の波長の光である狭帯域光N3を使用しているが、参照光は観察部位の明るさのレベルが分かればよいので、等吸収点の波長でなくてもよい。また、白色光でもよいし、白色光から色分離したG色光やR色光を用いてもよい。 In addition, as the reference light for obtaining the reference signal for standardizing the two luminance values S1 and S2, narrowband light N3 that is light having the wavelength of the isosbestic point is used. Therefore, it is not necessary to use the wavelength of the isosbestic point. Further, white light may be used, or G color light or R color light that is color-separated from white light may be used.
図7において、血管深さ画像生成部67は、内部メモリを有しており、内部メモリには、血管深さの程度に応じてカラー情報が割り当てられたカラーテーブル67aが記憶されている。カラーテーブル67aには、例えば、血管の深さが表層のときは青、中層のときは緑、深層のときは赤というように、血管深さの程度に応じて、明瞭に区別することができる色が割り当てられている。ここでいう血管深さは、狭帯域光N1、N2の深達度の範囲内における深さである。狭帯域光N1、N2は、青色領域であるため、観察部位の表面からの深達度は、より波長が長い赤色領域の光に比べて短いため、狭帯域光N1、N2によって、主として表層領域内の深さの程度を判別することができる。血管深さ画像生成部67は、カラーテーブル67aから、血管深さ−酸素飽和度算出部67で算出された血管深さ情報U*に対応するカラー情報を特定する。
In FIG. 7, the blood vessel depth
血管深さ画像生成部67は、血管領域内の全ての画素についてカラー情報が特定されると、カラー情報を、通常観察画像に合成することで、通常観察画像に反映させる。通常観察画像としては、例えば、狭帯域光N1とそれによって励起される蛍光FL1とからなる白色光によって取得される画像データを用いる。これにより、通常観察画像に対して血管深さの情報が反映された血管深さ画像が生成される。生成された血管深さ画像は再度フレームメモリ59に記憶される。なお、カラー情報は、通常観察画像にではなく、機能情報観察モードにおいて得られる、分光画像PB1、PB2、PB3のいずれか、あるいはこれらを合成した合成画像に対して反映させてもよい。
When the color information is specified for all the pixels in the blood vessel region, the blood vessel depth
酸素飽和度画像生成部68は、内部メモリを有しており、内部メモリには、酸素飽和度の程度に応じてカラー情報が割り当てられたカラーテーブル68aが記憶されている。カラーテーブル68aには、例えば、低酸素飽和度であるときにはシアン、中酸素飽和度であるときにはマゼンダ、高酸素飽和度であるときにはイエローというように、酸素飽和度の程度に応じて、明瞭に区別することができる色が割り当てられている。酸素飽和度画像生成部64は、血管深さ画像生成部と同様に、カラーテーブル68aから血管深さ−酸素飽和度算出部で算出された酸素飽和度情報V*に対応するカラー情報を特定する。そして、このカラー情報を通常観察画像に反映させることにより、酸素飽和度画像を生成する。生成された酸素飽和度画像は、血管深さ画像と同様、フレームメモリ59に記憶される。なお、血管深さ画像と同様に、酸素飽和度画像は、通常観察画像の代わりに、分光画像PB1、PB2、PB3やこれらの合成画像をベースにカラー情報を反映させたものでもよい。
The oxygen saturation
表示制御回路60は、通常観察画像と同様に、フレームメモリ59から血管深さ画像や酸素飽和度画像を読み出して、これをビデオ信号に変換してモニタ14に出力する。機能情報観察モードにおける画像の表示形態としては様々なパターンが考えられる。
The
例えば、図16に示すように、モニタ14の一方の側に通常観察画像の表示画像72を表示させ、他方の側に、血管深さ画像の表示画像73または酸素飽和度画像の表示画像74のいずれかを表示させるようにしてもよい。表示画像73と表示画像74の切り替えは、例えばコンソール15の操作によって行われる。もちろん、表示画像73、74を同時に表示してもよい。表示画像73では、表層血管75が青色で、中層血管76が緑色で、深層血管77が赤色で表示される。また、酸素飽和度画像74では、低酸素飽和度を示す血管80がシアンで、中酸素飽和度を示す血管81がマゼンダで、高酸素飽和度を示す血管82がイエローで表示される。
For example, as shown in FIG. 16, a
なお、血管深さ情報と酸素飽和度情報は、画像に代えて又は加えて、文字情報として表示してもよい。また、酸素飽和度を画像化しているが、酸素飽和度画像には、上記例で示した形態に代えて、又はそれに加えて、「血液量(酸化ヘモグロビンと還元ヘモグロビンの和)×酸素飽和度(%)」から求まる酸化ヘモグロビンインデックスを画像化したものも含まれる。 The blood vessel depth information and the oxygen saturation information may be displayed as character information instead of or in addition to the image. In addition, oxygen saturation is imaged, but the oxygen saturation image may be expressed as “blood volume (sum of oxidized hemoglobin and reduced hemoglobin) × oxygen saturation in place of or in addition to the form shown in the above example. (%) "Which includes an image of an oxygenated hemoglobin index obtained from"% ".
また、本例では、酸素飽和度の算出において、狭帯域光N1、N2として、青色領域の狭帯域光を使用している。青色領域の光が使用される理由は、腫瘍の良悪鑑別などの病変部の診断においては、中深層よりも表層血管の性状の把握が重要である場合も多く、表層血管の性状を詳細に把握できる観察方法が望まれているためである。こうした要請に応えるため、本発明においては、深達度が浅く、表層血管の情報を良好に取得できる青色領域の光が採用される。 In this example, in the calculation of the oxygen saturation, narrow band light in the blue region is used as the narrow band light N1 and N2. The reason for using light in the blue region is that it is often more important to understand the properties of the superficial blood vessels than the mid-deep layer in the diagnosis of lesions such as tumor benign / bad discrimination. This is because an observation method that can be grasped is desired. In order to meet such a demand, the present invention employs light in a blue region that has a low depth of penetration and can acquire information on the superficial blood vessels well.
そして、狭帯域光が使用される理由は次のとおりである。図8、図10に示すヘモグロビンの吸光スペクトルで明らかなように、青色領域においては、緑色領域や赤色領域と比較して、吸光度の変化が急峻であり、波長が少しずれると、吸光度が大きく変化する。また、各ヘモグロビン70、71の吸光度の大小関係に逆転が生じる等吸収点の間隔も狭い。波長域が広いと、大小関係が逆転する2つの領域の信号が混合して、輝度値が平均化されてしまうため、精度の高い情報が得られない。そのため、青色領域の光を利用して表層血管の血管情報を得るためには、2つの等吸収点の間隔に近い幅の波長域、好ましくは、2つの等吸収点の間隔に収まる波長域を持つ狭い狭帯域光を用いる必要がある。
The reason why the narrow band light is used is as follows. As is clear from the absorption spectra of hemoglobin shown in FIGS. 8 and 10, the change in absorbance is sharper in the blue region than in the green and red regions, and the absorbance changes greatly when the wavelength is slightly shifted. To do. Further, the interval between the isosbestic points where the magnitude relationship between the absorbances of the
また、表層血管は、中深層血管と比較して細いため、照射される光量が不足しがちであり、表層血管を観察する場合には、光量が大きな光源が必要になる。 Further, since the superficial blood vessel is thinner than the middle-deep blood vessel, the amount of light to be irradiated tends to be insufficient, and a light source having a large light amount is required when observing the superficial blood vessel.
このように、表層血管に関する血管情報の測定精度を高めるには、青色領域の狭帯域光で、かつ高い光量の光を発する光源が適しており、こうした理由から、本例においては、高出力の狭帯域光N1、N2を発光可能なレーザ光源LD1、LD2を採用している。 As described above, in order to improve the measurement accuracy of blood vessel information related to the surface blood vessel, a light source that emits a light with a narrow band light in a blue region and a high light amount is suitable. Laser light sources LD1 and LD2 capable of emitting narrowband light N1 and N2 are employed.
次に、機能情報観察モードにおいて、酸素飽和度及び血管深さの算出の前に、位置合わせ処理部63が実行する位置合わせ処理について説明する。図6(B)に示すように、狭帯域光N1、N2、N3の照射タイミング及びその反射光の撮像タイミングが異なるため、取得される分光画像PB1、PB2、PB3は、手ぶれ、視野の移動、心拍や呼吸などによる患者の体動によって、位置ズレが生じる。酸素飽和度の算出に当たっては、各分光画像PB1、PB2の対応する画素の輝度値を比較するため、位置合わせ処理部63は、位置合わせを行って、各分光画像PB1、PB2、PB3間の位置ズレを解消する。
Next, an alignment process executed by the
図17に示すように、位置合わせ処理部63は、最初に、分光画像PB1、PB2、PB3を、フレームメモリ59から読み出して、コントラスト調整処理を施す。コントラスト調整処理は、位置合わせ用画像を生成するための前処理である。そして、コントラストを調整後、前処理が済んだ処理済みの分光画像PB1、PB2、PB3に対して二値化処理を施して、位置合わせ用画像である二値画像EPB1、EPB2、EPB3を生成する。そして、二値画像EPB1、EPB2、EPB3に基づいて、位置ズレ量検出処理を行う。最後に、位置合わせ用画像で検出された位置ズレ量に基づいて、原画像である分光画像PB1、PB2、PB3の位置合わせ処理を行う。
As shown in FIG. 17, the
図18に示すように、位置合わせ処理部63は、コントラスト調整処理を行う際に、分光画像PB1、PB2、PB3について、それぞれの濃度ヒストグラムを求める。周知のように、濃度ヒストグラムは、横軸に画素値(輝度値)を、縦軸に頻度を取ったグラフである。分光画像PB1、PB2、PB3のそれぞれには、表層血管86と中深層血管87が描出されている。
As shown in FIG. 18, the
狭帯域光N1、N2、N3は、それぞれ445nm、473nm、405nmの青色領域の波長域を持つ。これらの波長域は、ヘモグロビンの吸光係数が高いため、表層血管86、中深層血管87の領域では、狭帯域光N1、N2、N3の反射光量が小さく、輝度値も低い。一方、血管が存在しない領域はヘモグロビンによる吸収が無いため、反射光量が大きく、輝度値が高い。そのため、分光画像PB1、PB2、PB3において、表層血管86、中深層血管87は、その周辺の血管が存在しない領域と比較して、濃度が高い。
The narrowband lights N1, N2, and N3 have a blue wavelength region of 445 nm, 473 nm, and 405 nm, respectively. Since the absorption coefficient of hemoglobin is high in these wavelength regions, the amount of reflected light of the narrowband light N1, N2, and N3 is small and the luminance value is low in the region of the
また、狭帯域光N1、N2、N3は青色領域の波長域を持つため、散乱が強く、深達度が低いため、中深層血管87まで到達する光量は少なく、表層血管86における吸収が多い。そのため、分光画像PB1、PB2、PB3において、中深層血管87と比べて、表層血管86の濃度が高く描出される。そのため、分光画像PB1、PB2、PB3の濃度ヒストグラムは、濃度が高い順(画素値が低い順)に、表層血管86のピークa、中深層血管87のピークb、血管が存在しない粘膜のピークcの3つのピークを持つ。
Further, since the narrow-band lights N1, N2, and N3 have a wavelength region in the blue region, the scattering is strong and the depth of penetration is low. Therefore, in the spectral images PB1, PB2, and PB3, the density of the
また、図8、図10に示すヘモグロビンの吸光スペクトルで明らかなように、狭帯域光N2(473nm)は、狭帯域光N1、N2と比較して、ヘモグロビンの吸収係数μaが低いため、相対的にヘモグロビンによる吸収が少ない。そのため、分光画像PB2は、分光画像PB1、PB3と比較すると、血管と血管が存在しない粘膜とのコントラストが低い。これは、濃度ヒストグラムにおいては、画素値の最大値(max)と最小値(min)の幅であるダイナミックレンジDRの違いとして現れる。分光画像PB2のダイナミックレンジDR2は、分光画像PB1、PB3のダイナミックレンジDR1、DR3よりも狭い。 Further, as is apparent from the absorption spectra of hemoglobin shown in FIGS. 8 and 10, the narrowband light N2 (473 nm) has a lower absorption coefficient μa of hemoglobin than the narrowband lights N1 and N2, so that Less absorbed by hemoglobin. Therefore, the spectral image PB2 has a low contrast between the blood vessel and the mucous membrane where no blood vessel exists compared to the spectral images PB1 and PB3. This appears as a difference in the dynamic range DR which is the width of the maximum value (max) and the minimum value (min) of the pixel value in the density histogram. The dynamic range DR2 of the spectral image PB2 is narrower than the dynamic ranges DR1 and DR3 of the spectral images PB1 and PB3.
分光画像PB1、PB2、PB3の位置合わせを行う場合には、白と黒に二値化されるが、コントラストに差があると、例えば、コントラストが高い分光画像PB1、PB3の二値画像EPB1、EPB3においては黒に振り分けられる血管領域が、コントラストが低い分光画像PB2の二値画像EPB2においては白に振り分けられてしまう場合がある。この場合には、同じ値を示すべき領域が異なる値を示すことになるため、位置合わせの精度の低下を招く。 When the spectral images PB1, PB2, and PB3 are aligned, they are binarized into white and black. If there is a difference in contrast, for example, the binary images EPB1 and PB3 of the spectral images PB1 and PB3 with high contrast are displayed. In EPB3, the blood vessel region assigned to black may be assigned to white in the binary image EPB2 of the spectral image PB2 having a low contrast. In this case, since the region which should show the same value will show a different value, the precision of alignment will fall.
そのため、図19に示すように、位置合わせ処理部63は、分光画像PB1、PB2、PB3間においてコントラスト調整処理を施して、各分光画像PB1、PB2、PB3のコントラストを合わせる。図19においては、分光画像PB1及び分光画像PB2間のコントラストを合わせる例を示している。
Therefore, as shown in FIG. 19, the
位置合わせ処理部63は、内部メモリを有しており、内部メモリには、階調補正テーブル63aが記憶されている。階調補正テーブル63aは、横軸が入力値を、縦軸が出力値を表し、入力値と出力値の対応関係を示す階調補正カーブを有している。コントラストを上げるためには、処理前の原画像において濃度が低い部分は、濃度がより低く、濃度が高い部分はより高くなるようにすればよいので、図19に示す略S字形状の階調補正カーブに基づいて階調補正を行えば、コントラストを上げることができる(DRが広がる)。反対に、逆S字形状の階調補正カーブを使用すれば、コントラストが下がる(DRが狭くなる)。
The
コントラスト調整処理において、位置合わせ処理部63は、最もコントラストが低い分光画像PB2に対してコントラストが高い分光画像PB1を基準画像とし、分光画像PB2のコントラストが基準画像のコントラストに一致するように調整レベルを決定する。位置合わせ処理部63は、分光画像PB1と分光画像PB2の濃度ヒストグラムに基づいて、それぞれのダイナミックレンジDR1、DR2を判定し、分光画像PB2のダイナミックレンジDR2が、ダイナミックレンジDR1にほぼ一致するように階調補正テーブル63aの階調補正カーブを生成する。生成した階調補正カーブを適用して、分光画像PB2に対してコントラスト調整処理を施すことで、分光画像PB2のダイナミックレンジDR2を、分光画像PB1のダイナミックレンジDR1に合わせる。これにより、分光画像PB2において、血管領域と血管が存在しない領域の濃度差が広がって、明瞭な識別が可能になる。
In the contrast adjustment process, the
図19においては、分光画像PB1、PB2間のコントラスト調整処理を説明したが、位置合わせ処理部63は、分光画像PB1、PB3に対してもコントラスト調整処理を行う。分光画像PB1、PB3間のコントラスト調整処理においては、分光画像PB1を基準画像として、分光画像PB3のコントラストを調整する。これにより、分光画像PB1、PB2、PB3の2つの分光画像のコントラストをほぼ一致させることができる。なお、位置合わせ処理部63が、濃度ヒストグラムに基づいて、2つの分光画像のコントラストの差が所定の許容範囲にあるか否かを判定して、許容範囲内の場合には、コントラスト調整処理をせず、許容範囲外の場合にのみコントラスト調整処理を実行してもよい。例えば、分光画像PB1、PB3間のコントラストの差が許容範囲である場合には、分光画像PB1、PB3に対してはコントラスト調整処理を行わなくてもよい。
In FIG. 19, the contrast adjustment process between the spectral images PB1 and PB2 has been described, but the
位置合わせ処理部63は、図17で示したように、コントラスト調整処理を施した分光画像PB1、PB2、PB3に対して二値化処理を施し、しきい値を基準に画素値を白と黒の二値に振り分けて二値画像EPB1、EPB2、EPB3を生成する。しきい値は、血管領域が黒、血管が存在しない領域が白になるような値が設定される。例えば、濃度ヒストグラムの中深層血管のピークbと粘膜のピークcの間の谷をしきい値として設定する。なお、青色領域の狭帯域光では、中深層血管87と比較して、表層血管86がより明瞭に描出されるので、表層血管86のピークaと中深層血管87のピークbの間の谷をしきい値として設定してもよい。
As shown in FIG. 17, the
位置合わせ処理部63は、二値化処理後に、二値画像EPB1、EPB2、EPB3に基づいて、位置ズレ量検出処理を行う。位置ズレ量検出処理では、例えば、ブロックマッチングの手法で画像間の動きベクトルを求めて、求めた動きベクトルを位置ズレ量として検出する。
After the binarization process, the
具体的には、図20に示すように、二値画像EPB1と二値画像EPB2の2つの画像の一方、例えば二値画像EPB1を基準画像として、基準画像の画面内において代表点91を設定し、各代表点の周囲に例えば9×9画素程度の小領域をブロック92として設定する。代表点91は、例えば画面内に9つ設定され、ブロック92も代表点91の数に応じて9つ設定される。一方、二値画像EPB2においては、各代表点91と同じ座標位置を基準にブロック92よりも大きなサーチエリア93を設定する。そして、二値画像EPB2のサーチエリア93内において、二値画像EPB1のブロック92の画素値の積算値と、相関が高い領域を探索する。探索方法としては、例えば、二乗誤差SSD(Sum of Squared Difference)が利用される。
Specifically, as shown in FIG. 20, a
二乗誤差SSDは、ブロック92内の積算値と、サーチエリア93においてブロック92と同じ大きさのブロックの積算値とをそれぞれ二乗して、両者の差分をとることによって求められる。二乗誤差SSDが小さいほど両者の相関が高いと判定される。図20において、サーチエリア93内において、ブロック92と最も相関が高い領域がブロック94と判定された場合には、ブロック92の代表点91の座標と、ブロック94の代表点96の座標に基づいて動きベクトル97を求める。位置合わせ処理部63は、こうした処理を各ブロックについて行い、求めた各動きベクトル97を平均した値を、画像全体の位置ズレ量として検出する。なお、本例においては二乗誤差SSDを利用しているが、各ブロックの誤差の絶対値SAD(Sum of Absolute Difference)を利用してもよい。また、本例においては、直線移動方向に関する位置ズレ量のみを求めているが、回転方向に関する位置ズレ量を求めてもよい。
The square error SSD is obtained by squaring the integrated value in the
位置合わせ処理部63は、検出した位置ズレ量を、分光画像PB1、PB2に対して適用して位置合わせを行う。具体的には、各分光画像PB1、PB2のそれぞれの原点Oを位置ズレ量に基づいて調節して、各画素の座標を変換する。位置合わせ処理部63は、二値画像EB1、EB3に対しても同様の処理を行って、分光画像PB1、PB3の位置合わせを行う。
The
機能画像処理部61は、位置合わせが行われた分光画像PB1、PB2、PB3に基づいて、図13、14において説明した手順で、輝度比(S1/S3、S2/S3)を算出し、算出した輝度比に基づいて酸素飽和度及び血管深さを算出して、画像化を行う。
The functional
本発明では、位置合わせの前処理として、コントラスト調整処理を行っているため、分光画像PB1、PB2、PB3のコントラスト差が解消される。位置合わせ用画像である二値画像EB1、EB2、EB3を作成したときに、同じ血管領域が一方においては強調され、他方においては強調されないといったことが無くなり、二値画像EB1、EB2、EB3において同じように血管領域が強調される。そのため、コントラスト調整処理を行わない場合と比べて、位置ズレ量の検出精度が上がり、分光画像PB1、PB2、PB3の各画素の位置を正確に対応させることができる。これにより、血管領域同士の輝度値の比較を正確に行うことができるので、酸素飽和度や血管深さの算出精度が上がる。 In the present invention, since contrast adjustment processing is performed as preprocessing for alignment, contrast differences between the spectral images PB1, PB2, and PB3 are eliminated. When the binary images EB1, EB2, and EB3, which are alignment images, are created, the same blood vessel region is not emphasized on one side and is not enhanced on the other side, and the same is true in the binary images EB1, EB2, and EB3. Thus, the blood vessel region is emphasized. Therefore, as compared with the case where the contrast adjustment process is not performed, the detection accuracy of the positional deviation amount is improved, and the positions of the respective pixels of the spectral images PB1, PB2, and PB3 can be accurately associated. This makes it possible to accurately compare the luminance values of the blood vessel regions, so that the oxygen saturation and blood vessel depth calculation accuracy is improved.
酸素飽和度や血管深さといった生体機能情報を算出する場合は、単に2つの画像を合成して合成画像を生成する場合と比べて、位置合わせの精度は非常に高い精度が求められる。そのため、位置合わせの高精度化に寄与するコントラスト調整処理は、生体機能情報を算出する際には特に有用性が高い。 When calculating biological function information such as oxygen saturation and blood vessel depth, the positioning accuracy is required to be very high compared to the case where a composite image is generated by simply combining two images. Therefore, the contrast adjustment process that contributes to high accuracy of alignment is particularly useful when calculating biological function information.
また、本例においては、酸素飽和度の算出に際して、青色領域の狭帯域光N1、N2、N3を使用している。上述したように、青色領域においては、波長の変化に対する、ヘモグロビンの吸光係数μaや散乱係数μSの変化が急峻である。そのため、狭帯域光N1、N2、N3のように、青色領域において異なる波長の光を用いた場合には、各分光画像PB1、PB2、PB3のコントラストの差も大きくなりがちである。そのため、本発明は、表層血管を観察するために青色領域における複数の狭帯域光を使用する場合に特に有効である。 Further, in this example, when the oxygen saturation is calculated, narrow band lights N1, N2, and N3 in the blue region are used. As described above, in the blue region, changes in the absorption coefficient μa and scattering coefficient μS of hemoglobin with respect to the change in wavelength are steep. For this reason, when light of different wavelengths is used in the blue region, such as narrowband light N1, N2, and N3, the contrast difference between the spectral images PB1, PB2, and PB3 tends to be large. Therefore, the present invention is particularly effective when a plurality of narrow-band lights in the blue region are used to observe the surface blood vessels.
さらに、本例においては、狭帯域光N1、N2、N3の光源としてレーザ光源LD1、LD2、LD3を使用しているが、現状においては、3つの光源の中で最も長波長のレーザ光源LD2は、レーザ光源LD1、LD3と比べて、出力が相対的に低い。これも、分光画像PB2のコントラストが、他の分光画像PB1、PB3と比較して、低くなる原因の1つである。したがって、本例のレーザ光源LD1(405nm)、LD2(473nm)、LD3(405nm)のように、出力差がある複数の光源を使用する場合に、本発明は特に有効である。 Furthermore, in this example, the laser light sources LD1, LD2, and LD3 are used as the light sources of the narrow-band lights N1, N2, and N3. Compared with the laser light sources LD1 and LD3, the output is relatively low. This is also one of the causes that the contrast of the spectral image PB2 becomes lower than the other spectral images PB1 and PB3. Therefore, the present invention is particularly effective when using a plurality of light sources having output differences such as the laser light source LD1 (405 nm), LD2 (473 nm), and LD3 (405 nm) of this example.
また、本発明によれば、血管の太さに応じた周波数フイルタリング処理を行う特許文献1のように血管の太さを把握する必要はないため、血管の太さが表示倍率によって変化する場合にも対応できる。表示倍率が変化した場合に処理の内容を変える必要もないので、構成が複雑化することも無い。
In addition, according to the present invention, it is not necessary to grasp the thickness of the blood vessel as in
[第2実施形態]
上記実施形態では、画像間のコントラストの差に応じた前処理として、ダイナミックレンジを広げてコントラストを合わせるコントラスト調整処理を説明したが、コントラスト調整処理に代えて、前処理として、二値化処理のしきい値を決定する処理を行ってもよい。
[Second Embodiment]
In the above embodiment, the contrast adjustment process for adjusting the contrast by expanding the dynamic range has been described as the preprocess according to the contrast difference between the images. However, instead of the contrast adjustment process, the binarization process is performed as the preprocess. You may perform the process which determines a threshold value.
図21に示すように、位置合わせ処理部63は、分光画像PB1、PB2、PB3のコントラストの差に応じて二値化処理のしきい値を決定する。例えば、図22に示すように、コントラストが高い分光画像PB1の濃度ヒストグラムに基づいて、コントラストが低い分光画像PB2の二値化処理のしきい値Th2を決定する。
As shown in FIG. 21, the
分光画像PB2のように血管のコントラストが低い場合には、その濃度ヒストグラムと、コントラストが高い分光画像PB1の濃度ヒストグラムとを比較すると、表層血管86や中深層血管87の血管領域のピークa、bと、血管が存在しない粘膜のピークcとの境界(谷間)が不明瞭になる場合がある。谷間が不明瞭だと、設定したしきい値Th2が、血管領域と血管が存在しない領域を区別するには不適切な値に設定されてしまうことがある。しきい値Th2が不適切な値に設定されると、二値画像EPB1においては血管領域(黒)に振り分けられる画素が、二値画像EPB2においては血管が存在しない領域(白)に振り分けられてしまう。
When the contrast of the blood vessel is low as in the spectral image PB2, the density histogram is compared with the density histogram of the spectral image PB1 having a high contrast, and the peaks a and b of the blood vessel regions of the
そこで、位置合わせ処理部63は、ピークがはっきりしている分光画像PB1の濃度ヒストグラムに基づいて、例えば表層血管86のピークaと粘膜のピークcの画素値の差Δd1と、分光画像PB1において設定したしきい値Th1のそれぞれの値に基づいて、分光画像PB2のしきい値Th2を決定する。例えば、分光画像PB1の画素値の差Δd1としきい値Th1の比を求めて、その比と同じになるように、分光画像PB2のΔd2に対するしきい値Th2を求める。式で表すと、Th2=Th1×Δd2/Δd1となる。
Therefore, the
位置合わせ処理部63は、求めたしきい値Th2に基づいて、分光画像PB2に対して二値化処理を施して、二値画像EPB1を生成する。これによれば、分光画像PB2のように、コントラストが低く、濃度ヒストグラムにおけるピークが不明瞭な場合でも、適切なしきい値Th2を求めることができる。しきい値Th2は、分光画像PB1のしきい値Th1に基づいて決められるので、分光画像PB1、PB2において、血管領域とそれ以外に振り分ける基準を合わせることができる。このため、コントラスト調整処理を行う場合と同様の効果が得られる。
The
なお、しきい値Th2の決め方としては、上記以外の方法として、例えば、次のような方法が考えられる。まず、しきい値Th2を適当に決めた後、二値画像EPB2を生成して、二値画像EPB1との間でパターンマッチングを行う。パターンマッチングは、画像内の一部の血管形状などのパターンを抽出して行ってもよいし、画像全体で行ってもよい。 As a method of determining the threshold Th2, for example, the following method can be considered as a method other than the above. First, after appropriately determining the threshold value Th2, a binary image EPB2 is generated, and pattern matching is performed with the binary image EPB1. The pattern matching may be performed by extracting a part of the blood vessel shape or the like in the image, or may be performed on the entire image.
この場合には、位置合わせ処理部63は、パターンマッチングの結果に基づいて、両者の一致度を評価する。各画像EPB1、EPB2間において画素値の差が少ないほど一致度は高い。位置合わせ処理部63は、一致度が所定の許容範囲内か否かを判定して、許容範囲内であれば、二値化を行ったしきい値Th2を最終的な値として確定する。許容範囲外の場合には、しきい値Th2の値を再設定して二値化を行い、パターンマッチングを行って一致度を評価する。こうした処理を一致度が許容範囲に収まるまで繰り返す。
In this case, the
なお、このようなパターンマッチングの一致度を評価してしきい値Th2を決定する方法は、文字やマークなどの比較的単純なパターンの場合には短時間で処理することができるが、血管などの複雑な形状の場合には処理に非常に時間がかかることが懸念される。そのため、処理時間を短縮する観点からは、上記例のように、分光画像PB1の濃度ヒストグラムに基づいて、分光画像PB2のしきい値Th2を決定する方法が好ましい。本例においては、分光画像PB1と分光画像PB2の位置合わせを例に説明しているが、分光画像PB1と分光画像PB3間でも同様であるため、説明を省略する。なお、第2実施形態と第1実施形態を組み合わせてもよい。 Note that the method of determining the threshold Th2 by evaluating the degree of coincidence of pattern matching can be processed in a short time in the case of a relatively simple pattern such as a character or a mark. In the case of a complicated shape, there is a concern that the processing takes a very long time. Therefore, from the viewpoint of shortening the processing time, a method of determining the threshold value Th2 of the spectral image PB2 based on the density histogram of the spectral image PB1 as in the above example is preferable. In this example, the alignment of the spectral image PB1 and the spectral image PB2 has been described as an example, but the description is omitted because it is the same between the spectral image PB1 and the spectral image PB3. Note that the second embodiment and the first embodiment may be combined.
上記第1及び第2実施形態においては、位置合わせ用画像として二値画像を生成する例で説明したが、二値画像以外でもよい。本発明において二値化処理は、血管形状など画像内における輪郭や形状といった特徴量を強調することで、ブロックマッチングなどを用いて位置合わせを行う際の精度を上げるための処理であるから、輪郭や形状といった特徴量が強調される処理であればよい。そのため、例えば、画素値を、白、黒に加えてグレーの三値に振り分ける三値化処理により三値画像を生成して、これを位置合わせ用画像としてもよい。原画像と比較して輪郭や形状が明瞭になるならば、三値以上でもよく、原画像の階調数(例えば8ビットであれば256階調)を低減する階調低減処理が行われればよい。しきい値を三値以上に振り分ける場合には、しきい値が複数になるが、複数のしきい値の全部について、上記手順でしきい値を決定してもよいし、そのうちの1つに上記手順を適用してもよい。 In the said 1st and 2nd embodiment, although the example which produces | generates a binary image as an image for position alignment demonstrated, it may be other than a binary image. In the present invention, the binarization process is a process for enhancing the accuracy when performing alignment using block matching or the like by emphasizing feature quantities such as a contour or shape in an image such as a blood vessel shape. As long as the feature amount such as the shape or the shape is emphasized, it is sufficient. Therefore, for example, a ternary image may be generated by a ternarization process in which pixel values are distributed into ternary values of gray in addition to white and black, and this may be used as an alignment image. If the outline and shape are clear compared to the original image, it may be three or more, and if gradation reduction processing is performed to reduce the number of gradations of the original image (for example, 256 gradations for 8 bits). Good. When distributing the threshold value to three or more values, there are a plurality of threshold values. For all of the threshold values, the threshold value may be determined by the above procedure, or one of them may be determined. The above procedure may be applied.
また、上記第1実施形態においては、階調低減処理に代えて、エッジ強調処理を実行してもよい。エッジ強調処理は、周知のように、画像内において輪郭部分など濃度変化の激しい部分を強調する処理であり、例えば、ラプラシアンフイルタを用いたフイルタ処理がある。この場合には、位置合わせ処理部63は、位置合わせ用画像として、二値画像の代わりに、エッジ強調処理が施された画像を用いて位置ズレ量を検出する。
In the first embodiment, edge enhancement processing may be executed instead of gradation reduction processing. As is well known, the edge emphasis process is a process for emphasizing a portion having a large density change such as a contour portion in an image. For example, there is a filter processing using a Laplacian filter. In this case, the
上記実施形態では、照明光として青色領域の光を用いた例で説明したが、特許文献1(特開2011−194151号公報)に記載されているように、中深層血管の観察に適した、波長が500nm台の緑色領域の光を用いた場合にも適用することができる。 In the said embodiment, although demonstrated in the example which used the light of the blue area | region as illumination light, as described in patent document 1 (Unexamined-Japanese-Patent No. 2011-194151), suitable for observation of the middle-deep-layer blood vessel, The present invention can also be applied when light in the green region having a wavelength of the order of 500 nm is used.
上記実施形態では、半導体光源としてレーザダイオードからなるレーザ光源を例示したが、レーザダイオードの代わりにLEDを使用したLED光源でもよい。また、照明部としては、半導体光源の代わりに、キセノンランプやハロゲンランプなどの白色光源と、白色光源からの白色光を狭帯域光N1、N2、N3に分光する分光フイルタを有するロータリフイルタとを組み合わせたものでもよい。この場合には、撮像素子としてはモノクロの撮像素子が使用される。そして、各狭帯域光N1、N2、N3は、ロータリフイルタの回転に同期して順次照射され、各狭帯域光N1、N2、N3に対応する反射光がモノクロの撮像素子によって順次に撮像される。 In the above embodiment, the laser light source including the laser diode is exemplified as the semiconductor light source, but an LED light source using an LED instead of the laser diode may be used. In addition, instead of the semiconductor light source, the illumination unit includes a white light source such as a xenon lamp or a halogen lamp, and a rotary filter having a spectral filter that splits white light from the white light source into narrowband light N1, N2, and N3. It may be a combination. In this case, a monochrome image sensor is used as the image sensor. The narrowband lights N1, N2, and N3 are sequentially irradiated in synchronization with the rotation of the rotary filter, and the reflected light corresponding to the narrowband lights N1, N2, and N3 is sequentially captured by the monochrome image sensor. .
なお、上記実施形態では、光源装置とプロセッサ装置が別体で構成される例で説明したが、2つの装置を一体で構成してもよい。また、本発明は、撮像素子と超音波トランスデューサが先端部に内蔵された超音波内視鏡と画像処理を行うプロセッサ装置からなるシステム、カプセル内視鏡と画像処理を行うプロセッサ装置からなるシステム等、他の形態の内視鏡システムにも適用することができる。 In the above embodiment, the example in which the light source device and the processor device are configured separately has been described, but the two devices may be configured integrally. The present invention also relates to a system comprising an ultrasonic endoscope in which an image sensor and an ultrasonic transducer are built in the tip and a processor device for performing image processing, a system comprising a capsule endoscope and a processor device for performing image processing, etc. The present invention can also be applied to other types of endoscope systems.
10 電子内視鏡システム
14 モニタ
31 半導体光源ユニット
32 光源制御部
44 撮像素子
57 DSP
58 画像処理部
61 機能画像処理部
63 位置合わせ処理部
63a 階調補正テーブル
LD1〜LD3 レーザ光源
PB1〜PB3 分光画像
EPB1〜EPB1 二値画像
DESCRIPTION OF
58
Claims (12)
波長域が異なる少なくとも第1及び第2の照明光を前記観察部位に対して順次照射するための照明手段と、
前記第1及び第2の照明光の照射タイミングに応じて前記電子内視鏡が順次出力する複数の撮像信号から、それぞれ前記第1及び第2の照明光に対応する第1及び第2の分光画像を取得する画像取得手段と、
前記第1及び第2の分光画像における前記血管のコントラストの差に応じて、前記第1及び第2の分光画像を位置合わせするための前処理を行う前処理手段と、
前記前処理後に、前記第1及び第2の分光画像のそれぞれにおける前記血管の形状を強調する強調処理を施して、前記第1及び第2の分光画像のそれぞれに対応する位置合わせ用画像を生成する強調処理手段と、
前記第1及び第2の位置合わせ用画像に基づいて、前記第1及び第2の分光画像内のそれぞれの前記血管の位置が重なるように前記第1及び第2の分光画像同士の位置合わせを実行する位置合わせ手段と、
前記位置合わせが実行された前記第1及び第2の分光画像に基づいて、前記血管の血中ヘモグロビンの酸素飽和度を算出する酸素飽和度算出手段とを備えていることを特徴とする電子内視鏡システム。 An electronic endoscope for imaging an observation site including a blood vessel in a subject;
Illumination means for sequentially irradiating the observation site with at least first and second illumination lights having different wavelength ranges;
First and second spectrums corresponding to the first and second illumination lights, respectively, from a plurality of imaging signals sequentially output by the electronic endoscope according to the irradiation timings of the first and second illumination lights. Image acquisition means for acquiring images;
Preprocessing means for performing preprocessing for aligning the first and second spectral images according to a difference in contrast between the blood vessels in the first and second spectral images;
After the preprocessing, enhancement processing is performed to enhance the shape of the blood vessel in each of the first and second spectral images, and an alignment image corresponding to each of the first and second spectral images is generated. Emphasis processing means to
Based on the first and second alignment images, the first and second spectral images are aligned so that the positions of the blood vessels in the first and second spectral images overlap each other. Alignment means to perform;
Oxygen saturation calculation means for calculating oxygen saturation of blood hemoglobin in the blood vessel based on the first and second spectral images on which the alignment has been performed. Endoscopic system.
前記前処理は、前記コントラストの差に応じて前記しきい値を決定するしきい値決定処理であることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の電子内視鏡システム。 The enhancement processing compares a threshold value set in advance with the pixel values of the first and second images, and distributes the pixel values of the first and second spectral images based on the threshold value. A gradation reduction process for generating the first and second alignment images by reducing the number of gradations of the first and second spectral images,
The electronic endoscope system according to any one of claims 1 to 4, wherein the preprocessing is threshold determination processing that determines the threshold according to the contrast difference.
前記画像取得手段は、前記第1〜第3の照明光に対応する第1〜第3の分光画像を取得し、
前記酸素飽和度算出手段は、前記第1〜第3の分光画像に基づいて前記酸素飽和度を算出することを特徴とする請求項7に記載の電子内視鏡システム。 The illumination means sequentially irradiates three illumination lights obtained by adding a third illumination light having a different wavelength range to the first and second illumination lights,
The image acquisition means acquires first to third spectral images corresponding to the first to third illumination lights,
The electronic endoscope system according to claim 7, wherein the oxygen saturation calculation unit calculates the oxygen saturation based on the first to third spectral images.
波長域が異なる少なくとも第1及び第2の照明光を前記観察部位に対して順次照射して、
前記第1及び第2の照明光の照射タイミングに応じて前記電子内視鏡が出力する複数の撮像信号から、それぞれ前記第1及び第2の照明光に対応する第1及び第2の分光画像を取得する画像取得手段と、
前記第1及び第2の分光画像における前記血管のコントラストの差に応じて、前記第1及び第2の分光画像を位置合わせするための前処理を行う前処理手段と、
前記前処理後に、前記第1及び第2の分光画像のそれぞれにおける前記血管の形状を強調する強調処理を施して、前記第1及び第2の分光画像のそれぞれに対応する位置合わせ用画像を生成する強調処理手段と、
前記第1及び第2の位置合わせ用画像に基づいて、前記第1及び第2の分光画像内のそれぞれの前記血管の位置が重なるように前記第1及び第2の分光画像同士の位置合わせを実行する位置合わせ手段と、
前記位置合わせが実行された前記第1及び第2の分光画像に基づいて、前記血管の血中ヘモグロビンの酸素飽和度を算出する酸素飽和度算出手段とを備えていることを特徴とする画像処理装置。 In an image processing apparatus that processes an image acquired using an electronic endoscope that images an observation site including a blood vessel in a subject,
Sequentially illuminating the observation site with at least first and second illumination lights having different wavelength ranges;
First and second spectral images corresponding to the first and second illumination lights, respectively, from a plurality of imaging signals output by the electronic endoscope according to the irradiation timings of the first and second illumination lights. Image acquisition means for acquiring
Preprocessing means for performing preprocessing for aligning the first and second spectral images according to a difference in contrast between the blood vessels in the first and second spectral images;
After the preprocessing, enhancement processing is performed to enhance the shape of the blood vessel in each of the first and second spectral images, and an alignment image corresponding to each of the first and second spectral images is generated. Emphasis processing means to
Based on the first and second alignment images, the first and second spectral images are aligned so that the positions of the blood vessels in the first and second spectral images overlap each other. Alignment means to perform;
Image processing comprising: oxygen saturation calculating means for calculating oxygen saturation of blood hemoglobin in the blood vessel based on the first and second spectral images subjected to the alignment apparatus.
画像取得手段が、前記第1及び第2の照明光の照射タイミングに応じて前記電子内視鏡が出力する複数の撮像信号から、前記第1及び第2の照明光に対応する第1及び第2の分光画像を取得するステップと、
前処理手段が、前記第1及び第2の分光画像における前記血管のコントラストの差に応じて、前記第1及び第2の分光画像を位置合わせするための前処理を行うステップと、
強調処理手段が、前記前処理後に、前記第1及び第2の分光画像のそれぞれにおける前記血管の形状を強調する強調処理を施して、前記第1及び第2の分光画像のそれぞれに対応する位置合わせ用画像を生成するステップと、
位置合わせ手段が、前記第1及び第2の位置合わせ用画像に基づいて、前記第1及び第2の分光画像内のそれぞれの前記血管の位置が重なるように前記第1及び第2の分光画像同士の位置合わせを実行するステップと、
酸素飽和度算出手段が、前記位置合わせが実行された前記第1及び第2の分光画像に基づいて、前記血管の血中ヘモグロビンの酸素飽和度を算出するステップとを備えていることを特徴とする画像処理装置の作動方法。 Method of operating an image processing apparatus for processing an image wavelength band is obtained by different at least first and second imaging electronic endoscope observation site where illumination light including vascular sequentially irradiated within the subject of In
First and second image acquisition means corresponding to the first and second illumination lights from a plurality of imaging signals output by the electronic endoscope according to the irradiation timing of the first and second illumination lights. and Luz step to obtain the second spectral image,
Preprocessing means, in accordance with the difference in the contrast of the blood vessels in the first and second spectral image, and row mortar step pretreatment for aligning said first and second spectral image,
Enhancement processing means, after the pretreatment, is subjected to emphasizing emphasis processing the shape of the blood vessel in each of the first and second spectral image, corresponding to each of said first and second spectral image position and Luz steps to generate an image for a laminated,
Based on the first and second alignment images, the first and second spectral images are aligned so that the positions of the blood vessels in the first and second spectral images overlap. and Luz steps to run the alignment of each other,
Oxygen saturation calculation means, said alignment is based on the are executed first and second spectral image, and a Luz step to calculate the oxygen saturation in blood hemoglobin in the blood vessel A method for operating an image processing apparatus .
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