JP5771598B2 - 内視鏡装置 - Google Patents
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Description
本発明は、被検体の画像を取得する画像取得部と、該画像取得部により取得された現在画像を保存する画像保存部と、前記画像取得部により取得された現在画像から、処置具が存在する処置具領域を抽出する処置具領域抽出部と、前記画像保存部に保存された保存画像と前記画像取得部により取得された現在画像との位置合わせを行う画像位置合わせ部と、前記画像保存部に保存された保存画像から、前記処置具領域に対応する領域を抽出する処置具対応領域抽出部と、該処置具対応領域抽出部により抽出された領域の画像と前記画像取得部により取得された現在画像とを合成する画像合成部とを備える内視鏡装置を採用する。
このようにすることで、合成した画像に処置具領域の位置情報を重ねて表示することができ、処置具の位置および2つの画像が合成された領域の位置を、ユーザが容易に把握することができる。
このようにすることで、処置具の裏側の生体部分をユーザが目視で把握できるとともに、合成された画像に処置具の位置が輪郭で表示されるので、生検対象部位と処置具との位置関係を容易に把握することができる。
このようにすることで、処置具の裏側の生体部分をユーザが目視で把握できるとともに、合成された画像に処置具の位置を半透明化して表示することができる。これにより、処置具の形状など立体的な情報も表示することができ、処置具の位置や向きが把握しやすく、生検をより正確に行うことができる。
このようにすることで、特徴点検出部により、例えば、現在画像および保存画像における共通の特徴点を検出し、画像位置合わせ部により、これら特徴点の位置を合わせるように、現在画像と保存画像との位置合わせを行うことができる。これにより、現在画像と保存画像との位置合わせの精度を向上させることができる。
このようにすることで、処置具検出部が処置具を検出した場合に、処置具領域抽出部により、画像取得部により取得された現在画像から処置具領域が抽出される。これにより、処置具が検出されない場合において、処置具対応領域抽出部や画像合成部による処理を停止させることができ、装置全体としての処理量を低減して、スムーズな内視鏡観察を行うことができる。
処置具と生体組織とは色が異なるので、色の違いを利用して処置具が画像内に入ってきたかを検出することができる。これにより、画像内の色の分布を検出するだけで、処置具の有無を容易に検出することができる。
このようにすることで、合成に用いられる保存画像を所定周期毎に更新することができ、できるだけ時間差の少ない画像を用いて処置具に隠れた場所の生体情報を表示することができる。また、処置具の位置を検出する必要がないので、装置全体としての処理量を低減して、スムーズな内視鏡観察を行うことができる。
このようにすることで、保存画像の大きさが現在画像の大きさと異なる場合にも、保存画像を拡大または縮小して処置具領域に対応する領域を抽出し、画像取得部により取得された現在画像と合成することができる。
本発明の第1の実施形態に係る内視鏡装置1について図面を参照して以下に説明する。
図1に示すように、本実施形態に係る内視鏡装置1は、被検体の画像を取得する内視鏡10と、内視鏡10に照明光を射出する光源装置20と、内視鏡10により取得された画像を処理するコントロールユニット30と、コントロールユニット30により処理された画像を表示するモニタ25とを備えている。
内視鏡10(把持部12の基端部)とコントロールユニット30とは、ライトガイドケーブル15を介して、内視鏡10により取得された画像データを伝送する画像伝送ケーブル16により接続されている。
画像伝送ケーブル16とコントロールユニット30とは、接続コネクタ18を介して接続されている。
コントロールユニット30とモニタ25とは、コントロールユニット30により処理された画像データを伝送するモニタケーブル19により接続されている。
図2に示すように、光源装置20の内部には、キセノンランプ(Xeランプ)21と、リレーレンズ22とが設置されている。Xeランプ21から発せられた光は、リレーレンズ22を介して内視鏡10内のライトガイドケーブル15により導光され、内視鏡10の先端部に配置された照明光学系23によって被検体Aへ照射される。これにより生じた被検体Aからの反射光は、内視鏡10の先端部に配置された撮像光学系24に入射する。
鉗子領域抽出部36は、リアルタイム画像について、鉗子検出部33と同様に、色の違いを利用して鉗子13の輪郭を抽出する。つまり、鉗子領域抽出部36は、鉗子13と生体の色の違いから、鉗子13と生体部分の境界を判別することで鉗子領域(処置具領域)の輪郭抽出を行う。
なお、本実施形態では、位置合わせをした後に画像の処理を行って鉗子裏の表示を行っているが、鉗子裏の生体情報を最終的に表示できれば良い。したがって、例えば、鉗子領域を抽出し、画像を処理した後にリアルタイム画像と保存画像との位置合わせを行うという順番でも良い。
ステップS3において鉗子13が画像内にない場合には、リアルタイム画像がモニタ25にそのまま表示される(ステップS10)。
次に、画像内特徴マーカー認識部34により、読み出された保存画像およびリアルタイム画像において、周辺より輝度が高い点や、色が異なる点などを利用して特徴マーカーが設定される(ステップS5)。
次に、鉗子領域抽出部36により、リアルタイム画像において、鉗子13と生体の色の違いから、鉗子13の輪郭および鉗子領域が抽出される(ステップS7)。この鉗子領域は、保存画像から切り抜き作業を行うときにも使用される。
次に、本発明の第2の実施形態に係る内視鏡装置2について、図5から図7を用いて説明する。
図5は実施形態に係る内視鏡装置2の機能ブロック図であり、コントロールユニット30内の処理以外は第1の実施形態に係る内視鏡装置1と同様の構成である。
ここで、第1の実施形態に係る内視鏡装置1では、合成画像を作成するために使用する保存画像を決定して保持したら、その後のリアルタイム画像の鉗子領域は、その保持した保存画像を使用して作成される。そのため、鉗子13が画像内に出現している時間が長くなるほど、保持した保存画像の情報はリアルタイム画像よりも時間的に古いものになってしまう。そこで、鉗子13の有無に関わらず、照明影響により生体部の見え方が変化した場合や、患部の状態が刻々と変わる場合には、保持した保存画像が古い情報のため、現在見ているリアルタイムの画像との不一致が生じる。この場合には、違いが大きくなった2つの画像を合成することとなるため、不自然でみづらい画像を表示することとなる。
そして、合成された画像をモニタ25に送ることで、鉗子領域を示す輪郭の内部に生体の画像がはめ込まれた合成画像が画面に表示される。
ステップS13において鉗子13が画像内にない場合には、リアルタイム画像がモニタ25に表示される(ステップS25)。
次に、画像内特徴マーカー認識部34により、読み出された保存画像およびリアルタイム画像において、周辺より輝度が高い点や、色が異なる点などを利用して特徴マーカーが設定される(ステップS15)。
次に、保存画像の書き換え判断部42により、その計算結果を基に、保存画像とリアルタイム画像のそれぞれについて、特徴マーカーと鉗子13との距離が基準値(例えば10ピクセル)以上であるか否かが判断される(ステップS17)。
一方、特徴マーカーと鉗子13との距離が基準値以上の場合には、保存画像の更新を行うという指示を出し、画像位置合わせ部35により、設定された特徴マーカーを基に、保存画像とリアルタイム画像との位置合わせが行われる(ステップS18)。
次に、保存画像からは鉗子領域に対応する部分を切り取り、その切り取った生体情報をリアルタイム画像の生体情報を残した画像にはめ込む(ステップS21)。このように合成した画像は新規の保存画像として画像保存メモリ部32に保存される。
次に、モニタ25の画面には、2つの画像を合成した境界部分を、鉗子13の輪郭として表示する(ステップS22)。
このようにすることで、表示用画像合成部43によって合成に用いられる保存画像を所定周期毎に更新することができ、できるだけ時間差の少ない画像を用いて鉗子13に隠れた場所の生体情報を表示することができる。また、鉗子13の位置を検出する必要がないので、装置全体としての処理量を低減して、スムーズな内視鏡観察を行うことができる。
次に、本発明の第3の実施形態に係る内視鏡装置3について、図8から図12を用いて説明する。
図8は実施形態に係る内視鏡装置3の機能ブロック図であり、コントロールユニット30内の処理以外は第1の実施形態に係る内視鏡装置1と同様の構成である。
ここで、第1の実施形態では、鉗子13が内視鏡10の先端から出てくると、照明光の分布に影響が出るため画像に影響が生じる。つまり、鉗子13によって観察部位に対して照明光が遮断されたり、散乱が起こることによって、鉗子13の陰になって暗くなる部分と、鉗子13によって生じた散乱光が強くあたることで明るくなる部分が生じる。そのため、鉗子13があるときと無いときで、観察対象の見え方に違いが出てしまう。また、鉗子13が存在することによって明るくなりすぎてしまい、飽和状態となる領域も生じる。この領域に関してはその形態情報が失われてしまう。そこで、本実施形態においては、鉗子13の出現による照明光の遮断や散乱光の影響を少なくする。
ステップS33において鉗子13が画像内にない場合には、リアルタイム画像がモニタ25に表示される(ステップS45)。
次に、画像内特徴マーカー認識部34により、読み出された保存画像およびリアルタイム画像において、周辺より輝度が高い点や、色が異なる点などを利用して特徴マーカーが設定される(ステップS35)。また、画像位置合わせ部35により、設定された特徴マーカーを基に、保存画像とリアルタイム画像との位置合わせが行われる。
そして、保存画像から鉗子領域に対応する部分を切り取り、その切り取った生体情報をリアルタイム画像の生体情報を残した画像にはめ込む(ステップS40)。また、モニタ25の画面では、2つの画像を合成した境界部分は鉗子13の輪郭になるので、輪郭表示も行う。
なお、本実施形態では、リアルタイム画像において保存画像による置き換えをおこなったが、保存した分割した領域ごとに求めたヒストグラムから求められる代表値、例えば平均値、などで分割した領域全体を置き換えても良い。
次に、本発明の第4の実施形態に係る内視鏡装置4について、図13から図16を用いて説明する。
図13は実施形態に係る内視鏡装置4の機能ブロック図であり、コントロールユニット30内の処理以外は第1の実施形態に係る内視鏡装置1と同様の構成である。
ここで、第1〜第3の実施形態では、内視鏡10の先端が動くと、保存画像で対応すべき範囲を含んでいないために、鉗子13の裏が表示できなくなる。例えば、第2の実施形態では、保存画像の更新を行っているが、これは、リアルタイム画像と保存画像の視野が同じで、比較できるような場合に適応可能である。しかし、鉗子13の先端が大きく動くと、保存画像の領域外の部分に鉗子13が存在するため、鉗子13の部分にはめ込む生体情報が提供できず、鉗子裏の表示ができないという不都合があった。
画像拡大部67は、図14(e)に示すように、拡大率設定部66により設定された拡大率に基づいて、検索によって得られた保存画像の拡大を行う。拡大された画像は、画像位置合わせ部35に送られる。
ここから先の画像処理は前述の第1の実施形態と同様であるため省略する。
ステップS53において鉗子13が画像内にない場合には、リアルタイム画像がモニタ25に表示される(ステップS66)。
次に、画像内特徴マーカー認識部34により、読み出された保存画像およびリアルタイム画像において、周辺より輝度が高い点や、色が異なる点などを利用して特徴マーカーが2点設定される(ステップS55)。
次に、特徴マーカーを基に、拡大した保存画像とリアルタイム画像の位置合わせを行う(ステップS60)。
そして、リアルタイム画像から鉗子領域を切り抜き、残りの生体部分を残すとともに、保存画像から切り取った生体情報をリアルタイム画像の生体情報を残した画像にはめ込む(ステップS63)。また、モニタ25表示用の画面では、合成した2つの画像の境界部分は鉗子13の輪郭になるので、輪郭表示も行う。
例えば、各実施形態において、鉗子裏に隠れている生体部分の情報を表示するために、鉗子13の輪郭を表示することとしたが、鉗子13の裏に隠れている生体部分の情報が見えるような表示であればどのような表示方法でも良く、例えば、鉗子13を半透明表示として生体部分の画像を重ねあわせることとしてもよい。
10 内視鏡
20 光源装置
24 撮像光学系
25 モニタ
27 カラーCCD
30 コントロールユニット
31 画像生成部(画像取得部)
32 画像保存メモリ部(画像保存部)
33 鉗子検出部(処置具検出部)
34 画像内特徴マーカー認識部(特徴点検出部)
35 画像位置合わせ部
36 鉗子領域抽出部(処置具領域抽出部、処置具対応領域抽出部)
37 鉗子領域画像処理部(画像処理部)
38 画像合成部
41 特徴マーカーと鉗子間距離計算部(処置具位置検出部)
42 保存画像の書き換え判断部(移動量算出部)
43 表示用画像合成部
44 保存用画像合成部
51 領域分割部
52 領域ごとのヒストグラム生成部(階調値解析部、階調値検出部)
53 対応領域ごとのヒストグラム比較部
54 対応領域ごとの調整部(階調値調整部)
55 鉗子とサチレーション領域抽出部
56 鉗子とサチレーション領域画像処理部
65 画像内特徴マーカー探索部(特徴点検索部)
66 拡大率設定部
67 画像拡大部
A 被検体
B 患部
Claims (15)
- 被検体の画像を取得する画像取得部と、
該画像取得部により取得された現在画像を保存する画像保存部と、
前記画像取得部により取得された現在画像から、処置具が存在する処置具領域を抽出する処置具領域抽出部と、
前記画像保存部に保存された保存画像と前記画像取得部により取得された現在画像との位置合わせを行う画像位置合わせ部と、
前記画像保存部に保存された保存画像から、前記処置具領域に対応する領域を抽出する処置具対応領域抽出部と、
該処置具対応領域抽出部により抽出された領域の画像と前記画像取得部により取得された現在画像とを合成する画像合成部とを備える内視鏡装置。 - 前記画像取得部により取得された現在画像から、前記処置具領域抽出部により抽出された処置具領域を除去した画像を生成する画像処理部を備え、
前記画像合成部が、前記処置具対応領域抽出部により抽出された領域の画像と前記画像処理部により生成された画像とを合成する請求項1に記載の内視鏡装置。 - 前記画像合成部が、合成した画像に前記処置具領域の位置情報を重畳する請求項1に記載の内視鏡装置。
- 前記画像合成部が、前記処置具領域の位置情報として処置具の輪郭を重畳する請求項3に記載の内視鏡装置。
- 前記画像合成部が、前記処置具領域の位置情報として処置具を半透明化して重畳する請求項3に記載の内視鏡装置。
- 前記現在画像および前記保存画像の特徴点を検出する特徴点検出部を備え、
前記画像位置合わせ部が、前記特徴点検出部により検出された特徴点を用いて前記現在画像と前記保存画像との位置合わせを行う請求項1に記載の内視鏡装置。 - 前記現在画像において処置具の有無を検出する処置具検出部を備え、
前記処置具領域抽出部が、前記処置具検出部が処置具を検出した場合に、前記現在画像から前記処置具領域を抽出する請求項1に記載の内視鏡装置。 - 前記処置具検出部が、前記現在画像内の色情報から処置具を検出する請求項7に記載の内視鏡装置。
- 前記現在画像において処置具の位置を検出する処置具位置検出部と、
該処置具位置検出部により検出された処置具の位置に基づいて、処理具の移動量を算出する移動量算出部とを備え、
前記画像保存部が、前記移動量算出部により算出された移動量が所定距離以上の場合に、保存する画像を更新する請求項1に記載の内視鏡装置。 - 前記画像保存部が、所定周期毎に保存する画像を更新する請求項1に記載の内視鏡装置。
- 前記現在画像および前記保存画像を複数の領域に分割する領域分割部と、
前記現在画像および前記保存画像について、前記領域分割部により分割された領域の階調値のヒストグラムを算出する階調値解析部と、
該階調値解析部により算出された前記現在画像のヒストグラムを、前記保存画像のヒストグラムと重なる領域が増加する方向に、各領域の階調値を調整する階調値調整部とを備える請求項1に記載の内視鏡装置。 - 前記現在画像および前記保存画像を複数の領域に分割する領域分割部と、
前記現在画像および前記保存画像について、前記領域分割部により分割された領域の階調値を検出する階調値検出部とを備え、
前記画像合成部が、前記現在画像において階調値が飽和した飽和領域が存在する場合に、該飽和領域の画像を前記保存画像に置き換える請求項1に記載の内視鏡装置。 - 前記現在画像の特徴点を検出する特徴点検出部と、
該特徴点検出部により検出された特徴点を、前記画像保存部に保存された複数の保存画像から検索する特徴点検索部とを備え、
前記処置具対応領域抽出部が、前記特徴点検索部により特徴点が検索された保存画像から、前記処置具領域に対応する領域を抽出する請求項1に記載の内視鏡装置。 - 前記処置具対応領域抽出部が、前記保存画像を拡大または縮小し、拡大または縮小された保存画像から前記処置具領域に対応する領域を抽出する請求項1に記載の内視鏡装置。
- 前記現在画像および前記保存画像の特徴点を複数検出する特徴点検出部と、
前記現在画像および前記保存画像における、前記特徴点検出部により検出された複数の特徴点間の距離から、前記現在画像に対する前記保存画像の拡大率を設定する拡大率設定部とを備え、
前記処置具対応領域抽出部が、前記拡大率設定部により設定された拡大率で前記保存画像を拡大または縮小する請求項14に記載の内視鏡装置。
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