JP2016107003A - 医用画像処理装置及びその作動方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ピロリ菌に未感染の場合と、ピロリ菌に感染している場合と、ピロリ菌の除菌が成功した場合と、それぞれを見分けることができる画像を生成する医用画像処理装置及びその作動方法を提供する。【解決手段】ＲＧＢ画像信号を入力する。Ｂ画像信号とＧ画像信号からＢ／Ｇ比を求め、Ｇ画像信号とＲ画像信号からＧ／Ｒ比を求める。Ｂ／Ｇ比、Ｇ／Ｒ比から形成される特徴空間において、観察対象である第１範囲（Ｂ）、第２範囲（Ｃ）、及び第３範囲（Ａ）のうち第２範囲（Ｃ）を通る第１基準線Ｌ１を含む一定の範囲Ｒ１ｘ内の角度に対して角度等倍処理を行い、範囲Ｒ１ｘの範囲外となる範囲Ｒ１ｙの角度に対して角度拡張又は収縮処理を行う。第２範囲を通り、且つ第１基準線Ｌ１と交差する第２基準線Ｌ２を含む一定の範囲Ｒ２ｘ内の動径に対して動径等倍処理を行い、範囲Ｒ２ｘの範囲外となる範囲Ｒ２ｙの動径に対して動径拡張又は収縮処理を行う。【選択図】図１２

Description

本発明は、被検体内の観察対象を撮像して得られた医用画像を表示するための医用画像処理装置及びその作動方法に関する。

近年の胃癌診断では、胃がんの発生はピロリ菌の有無と密接に関係していると言われていることから（１９９４年、世界保健機構（ＷＨＯ）がピロリ菌を発がん因子と認定）、ピロリ菌を除菌することで胃がんを減らすことが行われている。また、ピロリ菌の除菌が行われた場合には、ピロリ菌の除菌が成功したか否かを検査することも行われている。

ピロリ菌の感染、未感染の検査については、血液検査などの他、光源装置、内視鏡、プロセッサ装置を備える内視鏡システムを用いて行われる。内視鏡システムでは、内視鏡から観察対象に照明光を照射し、その照明光で照明中の観察対象を内視鏡の撮像素子で撮像して得られるＲＧＢ画像信号に基づいて、観察対象の画像をモニタ上に表示する。モニタ上の画像で、びまん性発赤が確認された場合は、ピロリ菌の存在する可能性が高く、癌を引き起こしやすい状態と診断される。

また、ピロリ菌の存在は、ＩＨｂ（ヘモグロビンインデックスといい、Ｇ画像信号とＲ画像信号のＧ／Ｒ比で表わされる。）と関連性があることも知られている（特許文献１参照）。この特許文献１では、ピロリ菌の除菌に成功したか否かの指標として、ＩＨｂを用いている。この特許文献１によれば、ＩＨｂが閾値「５９」よりも大きい場合には、ピロリ菌に感染したままで、ピロリ菌の除菌は成功していないと診断される一方で、ＩＨｂが閾値「５９」よりも小さい場合には、ピロリ菌の除菌が成功していると診断される。

特開２００３−２２００１９号公報

図２９に示すように、縦軸Ｂ／Ｇ比（Ｂ画像信号とＧ画像信号の比率）、横軸Ｇ／Ｒ比で形成される特徴空間においては、ピロリ菌に未感染の場合は「Ａ」の範囲で分布し、ピロリ菌に感染している場合は「Ｂ」の範囲で分布し、ピロリ菌の除菌が成功した場合は「Ｃ」の範囲で分布する。この特徴空間上では、「Ａ」と「Ｂ」と「Ｃ」に関してはそれぞれ混在することがあることから、ＩＨｂを示す横軸Ｇ／Ｒ比の値だけで、「Ａ」と「Ｂ」と「Ｃ」を見分けることは難しい場合がある。したがって、ＩＨｂに代わる方法で、ピロリ菌に感染している場合とピロリ菌の除菌が成功した場合とを見分けることができるように、画像表示することが求められていた。

本発明は、ピロリ菌に未感染の場合と、ピロリ菌に感染している場合と、ピロリ菌の除菌が成功した場合と、それぞれを見分けることができる画像を生成する医用画像処理装置及びその作動方法を提供することを目的とする。

本発明の医用画像処理装置は、第１カラー画像信号を入力処理する画像信号入力処理部と、第１カラー画像信号から複数の色情報を取得する色情報取得部と、複数の色情報で形成される特徴空間において、観察対象である第１範囲、第２範囲、及び第３範囲のうち第２範囲を通る第１基準線を含む一定の範囲Ｒ１ｘ内の角度を、角度変化率Ｗ１ｘに基づいて、等倍する角度等倍処理と、範囲Ｒ１ｘの範囲外となる範囲Ｒ１ｙ内の角度を、角度変化率Ｗ１ｘよりも大きい又は小さい角度変化率Ｗ１ｙで変化させる角度拡張又は収縮処理とを行う角度調整部と、第２範囲を通り、且つ第１基準線と交差する第２基準線を含む一定の範囲Ｒ２ｘ内の動径を、動径変化率Ｗ２ｘに基づいて、等倍する動径等倍処理と、範囲Ｒ２ｘの範囲外となる範囲Ｒ２ｙの動径を、前記動径変化率Ｗ２ｘよりも大きい又は小さい動径変化率Ｗ２ｙで変化させる動径拡張又は収縮処理とを行う動径調整部と、を備える。

角度変化率Ｗ１ｘ及び動径変化率Ｗ２ｘは１．０倍であることが好ましい。角度拡張又は収縮処理は、範囲Ｒ１ｙのうち第１基準線の一方側にある範囲の角度と他方側にある範囲の角度を、角度方向に対して、それぞれ第１基準線から離れるように変化させる。

第１基準線に対する角度をθとし、第１基準線に対して一方側の角度θをプラスの角度とし、第１基準線に対して他方側の角度θをマイナスの角度としたときに、範囲Ｒ１ｘは、角度θが、「０」よりも小さい「−θ１」から、「０」よりも大きい「＋θ２」までの範囲であり、範囲Ｒ１ｘにおいて、角度等倍処理前の角度θと角度等倍処理後の角度θとは等しく、範囲Ｒ１ｙは、角度θが、「−θ１」よりも小さい「−θ３」から、「−θ１」までの角度マイナス範囲と、「θ２」から、「θ２」よりも大きい「θ４」までの角度プラス範囲から構成され、角度マイナス範囲において、角度拡張又は収縮処理前の角度θは角度拡張又は収縮処理後の角度θよりも小さくなり、角度プラス範囲において、角度拡張又は収縮処理前の角度θは角度拡張又は収縮処理後の角度θよりも大きくなることが好ましい。

角度調整部は、角度θが「θ４」よりも大きい場合、又は、角度が「−θ３」よりも小さい場合には、角度変化率Ｗ１ｘに基づいて、角度θを等倍することが好ましい。

動径拡張又は収縮処理は、範囲Ｒ２ｙのうち第２基準線の一方側にある範囲の角度と他方側にある範囲の動径を、動径方向に対して、それぞれ第２基準線から離れるように変化させることが好ましい。

第１基準線に対応する動径ｒを動径ｒｃとしたときに、範囲Ｒ２ｘは、動径ｒが、「ｒｃ」よりも小さい「ｒ１」から、「ｒｃ」よりも大きい「ｒ２」までの範囲であり、範囲Ｒ２ｘにおいて、動径等倍処理前の動径ｒと動径等倍処理後の動径ｒとは等しく、範囲Ｒ２ｙは、動径ｒが、「ｒ１」よりも小さい「ｒ３」から、「ｒ１」までの小動径範囲と、「ｒ２」から、「ｒ２」よりも大きい「ｒ４」までの大動径範囲から構成され、小動径範囲において、動径拡張又は収縮処理前の動径ｒは動径拡張又は収縮処理後の動径ｒよりも小さくなり、大動径範囲において、動径拡張又は収縮処理前の動径ｒは動径拡張又は収縮処理後の動径ｒよりも大きくなることが好ましい。

動径調整部は、動径ｒが「ｒ４」よりも大きい場合、又は、動径ｒが「ｒ３」よりも小さい場合には、動径変化率Ｗ２ｘに基づいて、動径ｒを等倍するが好ましい。

第１基準線に対して一方側に第１範囲があり、他方側に第３範囲があることが好ましい。第２基準線に対して一方側に第１範囲があり、他方側に第３範囲があることが好ましい。

第１カラー画像信号は３色の画像信号であり、複数の色情報は、３色の画像信号のうち２色の画像信号間の第１信号比と、第１信号比と異なる２色の画像信号間の第２信号比であり、特徴空間は前記第１信号比と第２信号比で形成される信号比空間であることが好ましい。

特徴空間は、複数の色情報である色差信号Ｃｒ、Ｃｂで形成されるＣｂＣｒ空間、又は、複数の色情報であるＣＩＥ Ｌａｂ空間の色味の要素ａ^＊、ｂ^＊で形成されるａｂ空間のいずれかであることが好ましい。

角度等倍処理、角度拡張又は収縮処理、動径等倍処理、及び動径拡張又は収縮処理によって、第２範囲は、Ｈ（色相）と彩度（Ｓ）からなるＨＳ空間における位置を維持し、第１範囲と第３範囲は、ＨＳ空間において、色相方向と彩度方法に対してそれぞれ異なる方向に移動することが好ましい。

角度等倍処理、角度拡張又は収縮処理、動径等倍処理、及び動径拡張又は収縮処理を行った後の複数の色情報を第２カラー画像信号に変換するカラー画像信号変換部と、第１カラー画像信号から得られる第１明るさ情報及び第２カラー画像信号から得られる第２明るさ情報から、第２カラー画像信号の画素値を調整する明るさ調整部とを有することが好ましい。

本発明の医用画像処理装置の作動方法は、画像信号入力処理部が、第１カラー画像信号を入力処理するステップと、色情報取得部が、第１カラー画像信号から複数の色情報を取得するステップと、角度調整部が、複数の色情報で形成される特徴空間において、観察対象である第１範囲、第２範囲、及び第３範囲のうち第２範囲を通る第１基準線を含む一定の範囲Ｒ１ｘ内の角度を、角度変化率Ｗ１ｘに基づいて、等倍する角度等倍処理と、範囲Ｒ１ｘの範囲外となる範囲Ｒ１ｙ内の角度を、角度変化率Ｗ１ｘよりも大きい又は小さい角度変化率Ｗ１ｙで変化させる角度拡張又は収縮処理とを行うステップと、動径調整部が、第２範囲を通り、且つ第１基準線と交差する第２基準線を含む一定の範囲Ｒ２ｘ内の動径を、動径変化率Ｗ２ｘに基づいて、等倍する動径等倍処理と、範囲Ｒ２ｘの範囲外となる範囲Ｒ２ｙ内の動径を、動径変化率Ｗ２ｘよりも大きい又は小さい動径変化率Ｗ２ｙで変化させる動径拡張又は収縮処理とを行うステップと、を備える。

本発明によれば、ピロリ菌に未感染の場合と、ピロリ菌に感染している場合と、ピロリ菌の除菌が成功した場合と、それぞれを見分けることができる画像を生成することができる。

第１Ａ実施形態の内視鏡システムの外観図である。 第１Ａ実施形態の内視鏡システムの機能を示すブロック図である。 紫色光Ｖ、青色光Ｂ、緑色光Ｇ、及び赤色光Ｒの発光スペクトルを示すグラフである。 特徴空間が信号比空間である場合の特殊画像処理部の機能を示すブロック図である。 角度θの調整方法を示す説明図である。 角度θと角度変化率との関係を示すグラフである。 角度θと角度Ｅθとの関係を示すグラフである。 （Ａ）は信号比空間用の角度等倍処理及び角度拡張又は収縮処理前の状態を示し、（Ｂ）が信号比空間用の角度等倍処理及び角度拡張又は収縮処理後の状態を示す説明図である。 動径ｒの調整方法を示す説明図である。 動径ｒと動径変化率との関係を示すグラフである。 動径ｒと動径Ｅｒとの関係を示すグラフである。 （Ａ）は信号比空間用の動径等倍処理及び動径拡張又は収縮処理前の状態を示し、（Ｂ）が信号比空間用の動径等倍処理及び動径拡張又は収縮処理後の状態を示す説明図である。 特殊観察モードを用いて観察対象の観察を行う一連の流れを示すフローチャートである。 ＨＳ空間における角度等倍処理、角度拡張又は収縮処理、動径等倍処理、及び動径拡張又は収縮処理の前後の第１範囲、第２範囲、第３範囲の分布を示す説明図である。 特徴空間がＣｂＣｒ空間である場合の特殊画像処理部の機能を示すブロック図である。 特徴空間（ＣｂＣｒ空間）における第１範囲（Ｂ）、第２範囲（Ｃ）、第３範囲（Ａ）の分布を示す説明図である。 ＣｂＣｒ空間用の角度等倍処理及び角度拡張又は収縮処理を行う前と後の第１範囲（Ｂ）、第２範囲（Ｃ）、第３範囲（Ａ）の分布を示す説明図である。 ＣｂＣｒ空間用の動径等倍処理及び動径拡張又は収縮処理を行う前と後の第１範囲（Ｂ）、第２範囲（Ｃ）、第３範囲（Ａ）の分布を示す説明図である。 （Ａ）はａｂ空間用の角度等倍処理及び角度拡張又は収縮処理前の状態を示し、（Ｂ）がａｂ空間用の角度等倍処理及び角度拡張又は収縮処理後の状態を示す説明図である。 （Ａ）はａｂ空間用の動径等倍処理及び動径拡張又は収縮処理前の状態を示し、（Ｂ）がａｂ空間用の動径等倍処理及び動径拡張又は収縮処理後の状態を示す説明図である。 第２実施形態の内視鏡システムの機能を示すブロック図である。 白色光の発光スペクトルを示すグラフである。 特殊光の発光スペクトルを示すグラフである。 第３実施形態の内視鏡システムの機能を示すブロック図である。 回転フィルタを示す平面図である。 第４実施形態のカプセル内視鏡システムの機能を示す図である。 図３とは異なる紫色光Ｖ、青色光Ｂ、緑色光Ｇ、及び赤色光Ｒの発光スペクトルを示すグラフである。 二次元ＬＵＴを用いる場合の特殊画像処理部の機能を示すブロック図である。 特徴空間（縦軸Ｂ／Ｇ比、横軸Ｇ／Ｒ比）上で、ピロリ菌に未感染の場合の座標の分布（Ａ）、ピロリ菌に感染している場合の分布（Ｂ）、ピロリ菌の除菌が成功した場合の座標の分布（Ｃ）を示す説明図である。

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

また、操作部１２ｂには、アングルノブ１２ｅの他、モード切替ＳＷ１３ａが設けられている。モード切替ＳＷ１３ａは、通常観察モードと、特殊観察モードとの２種類のモード間の切り替え操作に用いられる。通常観察モードは、通常画像をモニタ１８上に表示するモードである。特殊観察モードは、ピロリ菌に感染していない場合と、ピロリ菌に感染している場合と、ピロリ菌の除菌が成功した場合のいずれに該当するかを診断することに用いられ、特殊画像をモニタ１８上に表示するモードである。

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

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

図３に示すように、V-LED２０ａは、中心波長４０５±１０nm、波長範囲３８０〜４２０nmの紫色光Ｖを発生する。B-LED２０ｂは、中心波長４６０±１０nm、波長範囲４２０〜５００nmの青色光Ｂを発生する。G-LED２０ｃは、波長範囲が４８０〜６００nmに及ぶ緑色光Ｇを発生する。R-LED２０ｄは、中心波長６２０〜６３０nmで、波長範囲が６００〜６５０nmに及ぶ赤色光Ｒを発生する。

光源制御部２１は、通常観察モード及び特殊観察モードのいずれの観察モードにおいても、V-LED２０ａ、B-LED２０ｂ、G-LED２０ｃ、R-LED２０ｄを点灯する。したがって、紫色光Ｖ、青色光Ｂ、緑色光Ｇ、及び赤色光Ｒの４色の光が混色した光が、観察対象に照射される。また、光源制御部２１では、紫色光Ｖ、青色光Ｂ、緑色光Ｇ、赤色光Ｒ間の光量比は、通常観察モードと特殊観察モードとでそれぞれ異なるように設定する。通常観察モード時には、光量比がＶｃ、Ｂｃ、Ｇｃ、Ｒｃとなるように、各ＬＥＤ２０ａ〜２０ｄを制御する。特殊観察モード時には、光量比がＶｓ、Ｂｓ、Ｇｓ、Ｒｓとなるように、各ＬＥＤ２０ａ〜２０ｄを制御する。

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

特殊画像処理部６４は、ＲＧＢの画像信号に基づいて、ピロリ菌に感染していない場合の観察対象の色と、ピロリ菌に感染している場合の観察対象の色と、ピロリ菌に感染したもののピロリ菌の除菌が成功した場合の観察対象の色とについて、それぞれの色の違いを強調した特殊画像を生成する。特殊画像処理部６４の詳細については後述する。この特殊画像処理部６４で生成された特殊画像のＲＧＢ画像信号は、映像信号生成部６６に入力される。

映像信号生成部６６は、通常画像処理部６２又は特殊画像処理部６４から入力されたＲＧＢ画像信号を、モニタ１８で表示可能な画像として表示するための映像信号に変換する。この映像信号に基づいて、モニタ１８は、通常画像又は特殊画像を表示する。

特殊画像処理部６４は、図４に示すように、逆ガンマ変換部７０と、Ｌｏｇ変換部７１と、信号比算出部７２と、極座標変換部７３と、角度調整部７４と、動径調整部７５と、直交座標変換部７６と、ＲＧＢ変換部７７と、構造強調部７８と、逆Ｌｏｇ変換部７９と、ガンマ変換部８０とを備えている。また、特殊画像処理部６４は、ＲＧＢ変換部７７と構造強調部７８との間に、明るさ調整部８１を備えている。

逆ガンマ変換部７０は、入力されたＲＧＢ３チャンネルのデジタル画像信号に対して逆ガンマ変換を施す。この逆ガンマ変換後のＲＧＢ画像信号は、検体からの反射率に対してリニアな反射率リニアＲＧＢ信号であるため、ＲＧＢ画像信号のうち、検体の各種生体情報に関連する信号が占める割合が多くなる。なお、反射率リニアＲ画像信号を第１Ｒ画像信号とし、反射率リニアＧ画像信号を第１Ｇ画像信号とし、反射率リニアＢ画像信号を第１Ｂ画像信号とする。

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

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

極座標変換部７３は、信号比算出部７２で求めたＢ／Ｇ比、Ｇ／Ｒ比を、動径ｒと角度θに変換する。この極座標変換部７３において、動径ｒと角度θへの変換は、全ての画素について行う。角度調整部７４は、B／G比、G／R比で形成される信号比空間において、ピロリ菌に感染した場合の動径ｒと角度θが分布する第１範囲と、ピロリ菌に感染したもののピロリ菌の除菌が成功した場合の動径ｒと角度θとが分布する第２範囲と、ピロリ菌に感染していない場合の動径ｒと角度θとが分布する第３範囲とについて、角度θを調整する処理を行うことによって、第１範囲と第２範囲の差及び第２範囲と第３範囲の差をそれぞれ大きくする。この角度調整部７４における角度θを調整する処理については、後述する。動径調整部７５は、第１範囲、第２範囲、第３範囲について、動径ｒを調整する処理を行うことによって、第１範囲と第２範囲の差及び第２範囲と第３範囲の差をそれぞれ大きくする。この動径調整部７５における動径ｒを調整する処理については、後述する。

直交座標変換部７６では、角度調整部７４及び動径調整部７５を経た動径ｒ、角度θを、直交座標に変換する。これにより、角度θ及び動径ｒ調整済みのＢ／Ｇ比、Ｇ／Ｒ比に変換される。ＲＧＢ変換部７６（本発明の「カラー画像信号変換部」に対応する）では、第１ＲＧＢ画像信号のうち少なくともいずれか１つの画像信号を用いて、角度θ及び動径ｒ調整済みのＢ／Ｇ比、Ｇ／Ｒ比を、ＲＧＢ画像信号に変換する。例えば、ＲＧＢ変換部７６は、第１ＲＧＢ画像信号のうちＧ画像信号と、角度θ及び動径ｒ調整済みのＢ／Ｇ比とに基づく演算を行うことにより、Ｂ／Ｇ比を第２Ｂ画像信号に変換する。また、ＲＧＢ変換部７６は、第１ＲＧＢ画像信号のうちＧ画像信号と、角度θ及び動径ｒ調整済みＧ／Ｒ比に基づく演算を行うことにより、Ｇ／Ｒ比を第２Ｒ画像信号に変換する。また、ＲＧＢ変換部７６は、第１Ｇ画像信号については、特別な変換を施すことなく、第２Ｇ画像信号として出力する。

明るさ調整部８１は、第１ＲＧＢ画像信号と第２ＲＧＢ画像信号とを用いて、第２ＲＧＢ画像信号の画素値を調整する。明るさ調整部８１で、第２ＲＧＢ画像信号の画素値を調整するのは、以下の理由による。角度調整部７４及び動径調整部７５で色領域を変更する処理が施された後の第２ＲＧＢ画像信号は、第１ＲＧＢ画像信号と明るさが大きく変わってしまう可能性がある。そこで、明るさ調整部８１で第２ＲＧＢ画像信号の画素値を調整することによって、明るさ調整後の第２ＲＧＢ画像信号が第１ＲＧＢ画像信号と同じ明るさになるようにする。

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

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

角度調整部７４で行われる角度θを調整する処理について、以下説明する。図５に示すように、B／G比、G／R比で形成される特徴空間を示す信号比空間では、観察対象である第１範囲（「B」と表記）、第２範囲（「C」と表記）、及び第３範囲（「A」と表記）のが、それぞれ第１象限に分布している。第２範囲の重心位置CPには第１基準線L１が通っている。この第１基準線L１に対して、横軸G／R比のプラス側に第１範囲が位置しており、反対側の横軸G／R比のマイナス側に第３範囲が位置している。なお、第２範囲の重心位置CPは、第２範囲内のB／G比、G／R比から算出される。また、第１基準線Ｌ１は、第２範囲を通っていればよく、第２範囲の重心位置ＣＰを必ずしも通る必要はない。

角度調整部７４では、第１基準線L１を含む一定の範囲R１ｘ内の角度θについて、角度変化率W１ｘに基づいて、等倍する信号比空間用の角度等倍処理を行う。ここで、角度θは、第１基準線Ｌ１に対するなす角度で定義される。角度θは、第１基準線Ｌ１から時計回り方向はプラスの角度として定義され、反時計回り方向はマイナスの角度として定義される。範囲R１ｘは、角度θが、「０」よりも小さい「‐θ１」から、「０」よりも大きい「＋θ２」までの範囲で構成されている。また、角度調整部７４は、範囲R１ｘの範囲外となる範囲R１ｙ内の角度θについては、角度変化率W１ｘよりも大きい又は小さい角度変化率W１ｙで変化させる角度拡張又は収縮処理を行う。範囲R１ｙは、「−θ１」よりも小さい「−θ３」から、「−θ１」までの角度マイナス範囲と、「＋θ２」から、「＋θ２」よりも大きい「＋θ４」までの角度プラス範囲とで構成されている。

図６に示すように、信号比空間用の角度等倍処理を行う範囲R１ｘ内では、角度変化率W１ｘを１．０倍に設定することで、角度θを処理の前後で変化させない。一方、角度拡張又は収縮処理を行う範囲R１ｙ内では、１．０倍よりも大きい又は小さい角度変化率W１ｙに設定することで、角度θを角度拡張又は収縮処理によって大きくする。また、範囲R１ｙのうち角度プラス範囲においては、角度変化率W１ｙは角度θが「＋θ２」の場合に、１．０倍よりも大きく、且つ一番大きく設定されており、角度θが大きくなるほど、角度変化率W１ｙが小さくなるように設定されている。そして、所定の角度θを上回った時に、角度変化率Ｗ１ｙが１．０倍よりも小さくなるように設定されている。一方、範囲R１ｙのうち角度マイナス範囲においては、角度変化率W１ｙは角度θが「−θ２」の場合に、１．０倍よりも大きく、且つ一番大きく設定されており、角度θが小さくなるほど、角度変化率W１ｙが小さくなるように設定されている。そして、所定の角度θを下回った時に、角度変化率Ｗ１ｙが１．０倍よりも小さくなるように設定されている。なお、角度θが「θ４」よりも大きい場合、又は、角度θが「−θ３」よりも小さい場合には、角度変化率は１．０倍に設定されている。

以上のような信号比空間用の角度等倍処理及び角度拡張又は収縮処理を行うことによって、図７に示すように、範囲R１ｘ内の角度θについては、等倍された角度Ｅθに変更される（Ｅθ＝θ）。また、角度θが「θ４」よりも大きい場合、又は、角度θが「−θ３」よりも小さい場合にも、角度θは、等倍された角度Ｅθに変更される（Ｅθ＝θ）。これに対して、範囲R１ｙのうち角度プラス範囲の角度θについては、角度θよりも大きいプラスの角度Ｅθに変更される（Ｅθ≧θ）。一方、範囲R１ｙのうち角度マイナス範囲の角度θについては、角度θよりも小さいマイナスの角度Ｅθに変更される（Ｅθ≦θ）。

このような角度変更を行うことによって、以下のような作用及び効果が得られる。図８（Ａ）に示すように、信号比空間用の角度等倍処理及び角度拡張又は収縮処理前には、第１範囲（Ｂ）と、第２範囲（Ｃ）と、第３範囲（A）とはそれぞれ近づいているが、信号比空間用の角度等倍処理及び角度拡張又は収縮処理後には、図８（Ｂ）に示すように、第２範囲（C）は信号比空間上での位置を維持した状態で、第１基準線Ｌ１を境に、第１範囲（Ｂ）の座標の大部分が時計回り方向に移動する一方で、第１範囲（A）の座標の大部分が反時計回り方向に移動する。これにより、第１範囲（Ｂ）、第２範囲（Ｃ）、第３範囲（A）について、それぞれの範囲の色相の差が大きくなる。

このように第１範囲（Ｂ）と第２範囲（Ｃ）と第３範囲（A）についてそれぞれの範囲の色相の差を大きくして得られる特殊画像においては、ピロリ菌に感染した場合の観察対象の色と、ピロリ菌に感染したもののピロリ菌の除菌に成功した場合の観察対象の色と、ピロリ菌に感染していない場合の観察対象の色について、それぞれの色の違いを明確に表示することができる。

動径調整部７５で行われる動径ｒを調整する処理について、以下説明する。角度等倍処理及び角度拡張又は収縮処理後の信号比空間においては、図９に示すように、第１範囲、第２範囲、第３範囲（「A」と表記）が、角度方向に対してそれぞれ離れて分布している。第２範囲の重心位置CPには、第１基準線L１と交差するように、第２基準線L２が通っている。この第２基準線L２に対して、外側に第１範囲が位置しており、内側に第３範囲が位置している。なお、第２基準線Ｌ２は、第２範囲を通っていればよく、第２範囲の重心位置ＣＰを必ずしも通る必要はない。

動径調整部７５では、第２基準線L２を含む一定の範囲R２ｘ内の動径ｒについて、動径変化率W２ｘに基づいて、等倍する信号比空間用の動径等倍処理を行う。範囲R２ｘは、動径ｒが、第２基準線L2に対応する動径である「ｒｃ」よりも小さい「ｒ１」から、「ｒｃ」よりも大きい「ｒ２」までの範囲で構成されている。また、動径調整部７５では、範囲R２ｘの範囲外となる範囲R２ｙ内の角度θについて、動径変化率W２ｘよりも大きい動径変化率W２ｙで変化させる動径拡張又は収縮処理を行う。範囲R２ｙは、「ｒ１」よりも小さい「ｒ３」から、「ｒ１」までの小動径範囲と、「ｒ２」から、「ｒ２」よりも大きい「ｒ４」までの大動径範囲とで構成されている。

図１０に示すように、信号比空間用の動径等倍処理を行う範囲R２ｘ内では、動径変化率W２ｘを１．０倍に設定することで、動径ｒを処理の前後で変化させない。一方、動径拡張又は収縮処理を行う範囲R２ｙ内では、１．０倍よりも大きい動径変化率W２ｙに設定することで、動径ｒを動径拡張又は収縮処理によって大きくする。また、範囲R２ｙのうち小動径範囲においては、動径変化率W２ｙは、動径ｒが「ｒｂ」の場合に、１．０倍よりも大きく、且つ一番大きく設定されており、動径ｒが小さくなるほど、動径変化率W２ｙが小さくなるように設定されている。そして、所定の動径ｒを下回った時に、動径変化率Ｗ２ｙが１．０倍よりも小さくなるように設定されている。一方、範囲R２ｙのうち大動径範囲においては、動径変化率W２ｙは、動径ｒが「ｒ２」の場合に、１．０倍よりも大きく、且つ一番大きく設定されており、動径ｒが大きくなるほど、動径変化率W２ｙが小さくなるように設定されている。そして、所定の動径ｒを上回った時に、動径変化率Ｗ２ｙが１．０倍よりも小さくなるように設定されている。なお、動径ｒが「ｒ４」よりも大きい場合、又は、動径ｒが「ｒ３」よりも小さい場合には、動径変化率は１．０倍に設定されている。

以上のような信号比空間用の動径等倍処理及び動径拡張又は収縮処理を行うことによって、図１１に示すように、範囲R２ｘ内の動径ｒについては、等倍された動径Ｅｒに変更される（Ｅｒ＝ｒ）。また、動径ｒが「ｒ４」よりも大きい場合、又は、動径ｒが「ｒ３」よりも小さい場合にも、動径ｒは、等倍された動径Ｅｒに変更される（Ｅｒ＝ｒ）。これに対して、範囲R２ｙのうち小動径範囲の動径ｒについては、動径ｒよりも小さい動径Eｒに変更される（Ｅｒ≦ｒ）。一方、範囲R２ｙのうち大動径範囲の動径ｒについては、動径ｒよりも大きい動径Eｒに変更される（Ｅｒ≧ｒ）。

このような動径変更を行うことによって、以下のような作用及び効果が得られる。図１２（A）に示すように、信号比空間用の動径等倍処理及び動径拡張又は収縮処理前には、第１範囲（Ｂ）と、第２範囲（Ｃ）と、第３範囲（A）とは、それぞれ角度方向には離れているものの、動径方向には近づいている。これに対して、信号比空間用の角度等倍処理及び角度拡張又は収縮処理後には、図１２（Ｂ）に示すように、第２範囲（C）は信号比空間上での位置を維持した状態で、第１範囲（Ｂ）の座標の大部分が第２基準線L２に対して外側に離れるように移動する一方で、第３範囲（A）の座標の大部分が、第２基準線L２に対して内側に離れるようにして移動する。これにより、第１範囲（Ｂ）、第２範囲（Ｃ）、第３範囲（A）について、それぞれの範囲の彩度の差が大きくなる。

このように第１範囲（Ｂ）と第２範囲（Ｃ）と第３範囲（A）については、それぞれ色相の差だけでなく、彩度の差も大きくなることから、特殊画像上では、ピロリ菌に感染した場合の観察対象の色と、ピロリ菌に感染したもののピロリ菌の除菌に成功した場合の観察対象の色と、ピロリ菌に感染していない場合の観察対象の色について、それぞれの色の違いを更に明確に表示される。

次に、特殊観察モードを用いて観察対象の観察を行う一連の流れについて、図１３のフローチャートに沿って説明する。まず、通常観察モードにセットし、内視鏡１２の挿入部１２ａを検体内に挿入する。挿入部１２ａの先端部１２ｄが胃に到達したら、モード切替ＳＷ１３ａを操作して、通常観察モードから特殊観察モードに切り替える。

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

次に、角度調整部７４が、第２範囲の重心位置ＣＰを通る第１基準線Ｌ１から一定の範囲Ｒ１ｘ内の角度を等倍する角度等倍処理と、範囲Ｒ１ｘを超える範囲Ｒ１ｙの角度を拡張又は収縮する角度拡張又は収縮処理とを行う。これら角度等倍処理及び角度拡張又は収縮処理により、信号比空間上で第２範囲の位置を維持した状態で、第１範囲が第１基準線Ｌ１から時計回り方向に離れるように回転移動し、第３範囲が第１基準線Ｌ１から反時計回り方向に離れるように回転移動する。これにより、第１範囲、第２範囲、第３範囲について、それぞれの範囲の色相差が大きくなる。

角度調整が終了すると、次に、動径調整部７５が、第２範囲の重心位置ＣＰを通り、且つ第１基準線Ｌ１と交差する第２基準線Ｌ２から一定の範囲Ｒ２ｘの動径等倍処理と、範囲Ｒ２ｘを超える範囲Ｒ２ｙの動径を拡張又は収縮する動径拡張又は収縮処理とを行う。これら動径等倍処理及び動径拡張又は収縮処理により、信号比空間上での第２範囲の位置を維持した状態で、第１範囲が第２基準線Ｌ２に対して外側方向に移動し、第３範囲が第２基準線Ｌ２に対して内側方向に移動する。

以上の角度調整及び動径調整により、図１４に示すように、Ｈ（色相）、Ｓ（彩度）からなるＨＳ空間において、第２範囲（Ｃ）の位置は維持した状態で、第１範囲（Ｂ）と第３範囲（Ｃ）とが、彩度方向と色相方向に対してそれぞれ異なる方向に移動する。したがって、第１範囲、第２範囲、第３範囲については、それぞれの範囲の色相差だけでなく、彩度差が大きくなる。このように第１〜第３範囲の色相差及び彩度差が付いた動径ｒ、角度θに基づいて、特殊画像を生成する。生成された特殊画像は、モニタ１８に表示される。なお、図１４において、点線の範囲は角度調整及び動径調整前の範囲を、実線の範囲は角度調整及び動径調整後の範囲を示している。

［第１Ｂ実施形態］
上記第１Ａ実施形態では、信号比算出部７２で第１ＲＧＢ画像信号からＢ／Ｇ比、Ｇ／Ｒ比を求め、これらＢ／Ｇ比、Ｇ／Ｒ比から形成される特徴空間において角度等倍処理、角度拡張又は収縮処理、動径等倍処理、及び動径拡張又は収縮処理を行っているが、第１Ｂ実施形態では、色情報として色差信号Ｃｒ、Ｃｂを求め、色差信号Ｃｒ、Ｃｂから形成される特徴空間において角度等倍処理、角度拡張又は収縮処理、動径等倍処理、及び動径拡張又は収縮処理を行う。

第１Ｂ実施形態では、図１５に示す特殊画像処理部９２が用いられる。特殊画像処理部９２は、特殊画像処理部６４と異なり、Ｌｏｇ変換部７１、信号比算出部７２、逆Ｌｏｇ変換部７９を備えていない。その代わりに、特殊画像処理部９２は、逆ガンマ変換部７０と極座標変換部７３との間に、輝度・色差信号変換部８５を備えている。それ以外の構成については、特殊画像処理部９２は特殊画像処理部６４と同様である。

輝度・色差信号変換部８５（本発明の「色情報取得部」に対応する）は、第１ＲＧＢ画像信号を輝度信号Ｙと色差信号Ｃｒ、Ｃｂに変換する。色差信号Ｃｒ、Ｃｂへの変換には周知の変換式が用いられる。色差信号Ｃｒ、Ｃｂについては極座標変換部７３に送られる。輝度信号ＹについてはＲＧＢ変換部７７と明るさ調整部８１に送られる。ＲＧＢ変換部７７では、直交座標変換部７６を経た色差信号Ｃｒ、Ｃｂと輝度信号Ｙを、第２ＲＧＢ画像信号に変換する。明るさ調整部８１では、第１明るさ情報Ｙｉｎとして輝度信号Ｙを用いるとともに、第２明るさ情報Ｙｏｕｔとして第２明るさ情報算出部８１ｂで求めた第２明るさ情報を用いて、第２ＲＧＢ画像信号の画素値の調整を行う。なお、第２明るさ情報Ｙｏｕｔの算出方法と第２ＲＧＢ画像信号の画素値の調整方法については、上記特殊画像処理部６４の場合と同じである。

特殊画像処理部９２では、縦軸が色差信号Ｃｒ、横軸が色差信号Ｃｂで形成される特徴空間（ＣｂＣｒ空間）上でＣｂＣｒ空間用の角度等倍処理、角度拡張又は収縮処理、動径等倍処理、及び動径拡張又は収縮処理を行う。ＣｂＣｒ空間上では、図１６に示すように、第１〜第３範囲（Ｂ、Ｃ、Ａ）はいずれもＣｂＣｒ空間の第２象限に分布しており、第３範囲（Ａ）が縦軸Ｃｒに一番近い位置に分布し、その次に縦軸Ｃｒに近い位置に第２範囲（Ｃ）が分布し、縦軸Ｃｒから一番遠い位置に第１範囲（Ｂ）が分布する。

ＣｂＣｒ空間用の角度等倍処理及び角度拡張又は収縮処理は、図１７に示すように、角度調整部７４により行われ、信号比空間用の角度等倍処理及び角度拡張又は収縮処理とほぼ同様である。したがって、第２範囲の重心位置CPを通る第１基準線Ｌ１から一定の範囲R１ｘ内の角度が等倍されるとともに、範囲R１ｘを超える範囲R１ｙの角度が大きく拡張又は収縮される。これにより、第２範囲（C）におけるCbCr空間上での位置を維持した状態で、第１範囲（Ｂ）が第１基準線L１から反時計回り方向に離れるように移動するとともに、第３範囲（A）が第１基準線Ｌ１から時計回り方向に離れるように移動する。これにより、第１範囲（Ｂ）、第２範囲（Ｃ）、第３範囲（A）について、それぞれ色相の差が大きくなる。なお、図１７において、点線の範囲はＣｂＣｒ空間用の角度拡張又は収縮処理前の範囲を、実線の範囲はＣｂＣｒ空間用の角度拡張又は収縮処理後の範囲を示している。この「実線の範囲」、「点線の範囲」の表記は、下記図１８においても同様である。

ＣｂＣｒ空間用の動径等倍処理及び動径拡張又は収縮処理は、図１８に示すように、動径調整部７５により行われ、信号比空間用の動径等倍処理及び動径拡張又は収縮処理とほぼ同様である。したがって、第２範囲の重心位置CPを通り、且つ第１基準線L１と交差する第２基準線L２から一定の範囲R１ｘ内の動径が等倍されるとともに、範囲R１ｘを超える範囲R１ｙの動径が大きく拡張又は収縮される。これにより、第２範囲（C）におけるCbCr空間上での位置を維持した状態で、第１範囲（Ｂ）が第２基準線L２に対して外側に離れるように移動するとともに、第３範囲（A）が第２基準線L２に対して内側に離れるように移動する。これにより、第１範囲（Ｂ）、第２範囲（Ｃ）、第３範囲（A）について、それぞれ色相の差と彩度の差が大きくなる。

［第１Ｃ実施形態］
第１Ｃ実施形態では、第１ＲＧＢ画像信号をＬａｂ変換部（本発明の「色情報取得部」に対応する）でＬａｂ変換してａ^＊、ｂ^＊（色情報であるＣＩＥ Ｌａｂ空間の色味の要素ａ^＊、ｂ^＊を表す。以下同様）を取得し、これらａ^＊、ｂ^＊から形成される特徴空間（ａｂ空間）において、角度等倍処理、角度拡張又は収縮処理、動径等倍処理、動径拡張又は収縮処理を行う。なお、ＣＩＥ Ｌａｂとは、CIE（国際照明委員会）が定める表色系のことをいう。

第１Ｃ実施形態では、図１９（A）に示すように、第１範囲（B）、第２範囲（C）、第３範囲（A）は、信号比空間の場合と同様に、aｂ空間の第１象限に分布する。そして、ａｂ空間用の角度等倍処理及び角度拡張又は収縮処理を行うことにより、図１９（B）に示すように、第２範囲は信号比空間上での位置を維持した状態で、第１基準線Ｌ１を境に、第１範囲（Ｂ）の座標の大部分が時計回り方向に移動する一方で、第２範囲（Ｃ）の座標の大部分が反時計回り方向に移動する。

また、図２０（Ａ）は、角度等倍処理及び角度拡張又は収縮処理後のａｂ空間における、第１範囲（B）、第２範囲（C）、第３範囲（A）の分布を示している。このａｂ空間に対して、ａｂ空間用の動径等倍処理及び動径拡張又は収縮処理を行うことにより、図２０（B）に示すように、第２範囲は信号比空間上での位置を維持した状態で、第１範囲（Ｂ）の座標の大部分が第２基準線L２に対して外側に離れるように移動する一方で、第３範囲（A）の座標の大部分が、第２基準線L２に対して内側に離れるようにして移動する。なお、ａｂ空間用の動径等倍処理及び動径拡張又は収縮処理後に得られる第２ＲＧＢ画像信号に対しては、明るさ調整部８１で、画素値の調整を行うことが好ましい。

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

図２１に示すように、第２実施形態の内視鏡システム１００では、光源装置１４において、４色のＬＥＤ２０ａ〜２０ｄの代わりに、中心波長４４５±１０ｎｍの青色レーザ光を発する青色レーザ光源（図２１では「４４５ＬＤ」と表記）１０４と、中心波長４０５±１０ｎｍの青紫色レーザ光を発する青紫色レーザ光源（図２１では「４０５ＬＤ」と表記）１０６とが設けられている。これら各光源１０４、１０６の半導体発光素子からの発光は、光源制御部１０８により個別に制御されており、青色レーザ光源１０４の出射光と、青紫色レーザ光源１０６の出射光の光量比は変更自在になっている。

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

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

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

ここで、通常観察モードにおいては、主として青色レーザ光が蛍光体１１０に入射するため、図２２に示すような、青色レーザ光、及び青色レーザ光により蛍光体１１０から励起発光する蛍光を合波した白色光が、観察対象に照射される。一方、特殊観察モードにおいては、青紫色レーザ光と青色レーザ光の両方が蛍光体１１０に入射するため、図２３に示すような、青紫色レーザ光、青色レーザ光、及び青色レーザ光により蛍光体１１０から励起発光する蛍光を合波した特殊光が、検体内に照射される。

なお、蛍光体１１０は、青色レーザ光の一部を吸収して、緑色〜黄色に励起発光する複数種の蛍光体（例えばＹＡＧ系蛍光体、或いはＢＡＭ（ＢａＭｇＡｌ_１０Ｏ_１７）等の蛍光体）を含んで構成されるものを使用することが好ましい。本構成例のように、半導体発光素子を蛍光体１１０の励起光源として用いれば、高い発光効率で高強度の白色光が得られ、白色光の強度を容易に調整できる上に、白色光の色温度、色度の変化を小さく抑えることができる。

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

図２４に示すように、第３実施形態の内視鏡システム２００では、光源装置１４において、４色のＬＥＤ２０ａ〜２０ｄに代えて、広帯域光源２０２、回転フィルタ２０４、フィルタ切替部２０５が設けられている。また、撮像光学系３０ｂには、カラーの撮像センサ４８の代わりに、カラーフィルタが設けられていないモノクロの撮像センサ２０６が設けられている。

広帯域光源２０２はキセノンランプ、白色ＬＥＤなどであり、波長域が青色から赤色に及ぶ白色光を発する。回転フィルタ２０４は、内側に設けられた通常観察モード用フィルタ２０８と、外側に設けられた特殊観察モード用フィルタ２０９とを備えている（図２５参照）。フィルタ切替部２０５は、回転フィルタ２０４を径方向に移動させるものであり、モード切替ＳＷ１３ａにより通常観察モードにセットされたときに、回転フィルタ２０４の通常観察モード用フィルタ２０８を白色光の光路に挿入し、特殊観察モードにセットされたときに、回転フィルタ２０４の特殊観察モード用フィルタ２０９を白色光の光路に挿入する。

図２５に示すように、通常観察モード用フィルタ２０８には、周方向に沿って、白色光のうち青色光を透過させるＢフィルタ２０８ａ、白色光のうち緑色光を透過させるＧフィルタ２０８ｂ、白色光のうち赤色光を透過させるＲフィルタ２０８ｃが設けられている。したがって、通常観察モード時には、回転フィルタ２０４が回転することで、青色光、緑色光、赤色光が交互に観察対象に照射される。

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

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

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

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

図２６に示すように、第４実施形態のカプセル内視鏡システム３００は、カプセル内視鏡３０２と、送受信アンテナ３０４と、カプセル用受信装置３０６と、プロセッサ装置１６と、モニタ１８を備えている。カプセル内視鏡３０２は、ＬＥＤ３０２ａと、撮像センサ３０２ｂと、画像処理部３０２ｃと、送信アンテナ３０２ｄとを備えている。なお、プロセッサ装置１６は第１実施形態と同様であるが、第４実施形態では、通常観察モード又は特殊観察モードに切り替えるためのモード切替ＳＷ３０８が新たに設けられている。

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

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

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

なお、上記実施形態では、図３に示すような発光スペクトルを有する４色の光を用いたが、発光スペクトルはこれに限られない。例えば、図２７に示すように、緑色光G及び赤色光Rについては、図３と同様のスペクトルを有する一方で、紫色光Ｖｓについては、中心波長４１０〜４２０nmで、図３の紫色光Ｖよりもやや長波長側に波長範囲を有する光にしてもよい。また、青色光Ｂｓについては、中心波長４４５〜４６０nmで、図３の青色光Ｂよりもやや短波長側に波長範囲を有する光にしてもよい。

なお、上記実施形態では、Ｂ／Ｇ比、Ｇ／Ｒ比を極座標変換で動径ｒ、角度θに変換し、変換後の動径ｒ、角度θに基づいて角度等倍処理、角度拡張又は収縮処理、動径等倍処理、及び動径拡張又は収縮処理を行い、その後に、再度、Ｂ／Ｇ比、Ｇ／Ｒ比に戻したが、図２８に示すように、二次元ＬＵＴ４００を用いて、Ｂ／Ｇ比、Ｇ／Ｒ比から、極座標変換等することなく、直接、角度等倍処理、角度拡張又は収縮処理、動径等倍処理、及び動径拡張又は収縮処理済みのＢ／Ｇ比、Ｇ／Ｒ比に変換してもよい。

なお、二次元ＬＵＴ４００には、Ｂ／Ｇ比、Ｇ／Ｒ比と、このＢ／Ｇ比、Ｇ／Ｒ比に基づく角度等倍処理、角度拡張又は収縮処理、動径等倍処理、及び動径拡張又は収縮処理を行って得られる角度等倍処理、角度拡張又は収縮処理、動径等倍処理、及び動径拡張又は収縮処理済みのＢ／Ｇ比、Ｇ／Ｒ比とが対応付けて記憶されている。また、逆ガンマ変換部７０から出力された第１ＲＧＢ画像信号は二次元ＬＵＴ４００及びＲＧＢ変換部７６に入力される。

なお、上記実施形態では、角度等倍処理及び角度拡張又は収縮処理を行った後に、動径等倍処理及び動径拡張又は収縮処理を行っているが、これとは反対に、まず、動径等倍処理及び動径拡張又は収縮処理を行い、その後に、角度等倍処理及び角度拡張又は収縮処理を行うようにしてもよい。

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

１６ プロセッサ装置（医用画像処理装置）
７２ 信号比算出部（色情報取得部）
７４ 角度調整部
７５ 動径調整部
７７ ＲＧＢ変換部（カラー画像信号変換部）
８１ 明るさ調整部
８５ 輝度・色差信号変換部（色情報取得部）

Claims (15)

1. 第１カラー画像信号を入力処理する画像信号入力処理部と、
   前記第１カラー画像信号から複数の色情報を取得する色情報取得部と、
   前記複数の色情報で形成される特徴空間において、観察対象である第１範囲、第２範囲、及び第３範囲のうち前記第２範囲を通る第１基準線を含む一定の範囲Ｒ１ｘ内の角度を、角度変化率Ｗ１ｘに基づいて、等倍する角度等倍処理と、前記範囲Ｒ１ｘの範囲外となる範囲Ｒ１ｙ内の角度を、前記角度変化率Ｗ１ｘよりも大きい又は小さい角度変化率Ｗ１ｙで変化させる角度拡張又は収縮処理とを行う角度調整部と、
   前記第２範囲を通り、且つ前記第１基準線と交差する第２基準線を含む一定の範囲Ｒ２ｘ内の動径を、動径変化率Ｗ２ｘに基づいて、等倍する動径等倍処理と、前記範囲Ｒ２ｘの範囲外となる範囲Ｒ２ｙの動径を、前記動径変化率Ｗ２ｘよりも大きい又は小さい動径変化率Ｗ２ｙで変化させる動径拡張又は収縮処理とを行う動径調整部と、
   を備える医用画像処理装置。
2. 前記角度変化率Ｗ１ｘ及び前記動径変化率Ｗ２ｘは１．０倍である請求項１記載の医用画像処理装置。
3. 前記角度拡張又は収縮処理は、前記範囲Ｒ１ｙのうち前記第１基準線の一方側にある範囲の角度と他方側にある範囲の角度を、角度方向に対して、それぞれ前記第１基準線から離れるように変化させる請求項１または２記載の医用画像処理装置。
4. 前記第１基準線に対する角度をθとし、前記第１基準線に対して一方側の角度θをプラスの角度とし、前記第１基準線に対して他方側の角度θをマイナスの角度としたときに、
   前記範囲Ｒ１ｘは、角度θが、「０」よりも小さい「−θ１」から、「０」よりも大きい「＋θ２」までの範囲であり、前記範囲Ｒ１ｘにおいて、前記角度等倍処理前の角度θと前記角度等倍処理後の角度θとは等しく、
   前記範囲Ｒ１ｙは、角度θが、「−θ１」よりも小さい「−θ３」から、「−θ１」までの角度マイナス範囲と、「θ２」から、「θ２」よりも大きい「θ４」までの角度プラス範囲から構成され、前記角度マイナス範囲において、前記角度拡張又は収縮処理前の角度θは前記角度拡張又は収縮処理後の角度θよりも小さくなり、前記角度プラス範囲において、前記角度拡張又は収縮処理前の角度θは前記角度拡張又は収縮処理後の角度θよりも大きくなる請求項１ないし３いずれか１項記載の医用画像処理装置。
5. 前記角度調整部は、前記角度θが「θ４」よりも大きい場合、又は、前記角度が「−θ３」よりも小さい場合には、角度変化率Ｗ１ｘに基づいて、前記角度θを等倍する請求項４記載の医用画像処理装置。
6. 前記動径拡張又は収縮処理は、前記範囲Ｒ２ｙのうち前記第２基準線の一方側にある範囲の角度と他方側にある範囲の動径を、動径方向に対して、それぞれ前記第２基準線から離れるように変化させる請求項１ないし５いずれか１項記載の医用画像処理装置。
7. 前記第１基準線に対応する動径ｒを動径ｒｃとしたときに、
   前記範囲Ｒ２ｘは、動径ｒが、「ｒｃ」よりも小さい「ｒ１」から、「ｒｃ」よりも大きい「ｒ２」までの範囲であり、前記範囲Ｒ２ｘにおいて、前記動径等倍処理前の動径ｒと前記動径等倍処理後の動径ｒとは等しく、
   前記範囲Ｒ２ｙは、動径ｒが、「ｒ１」よりも小さい「ｒ３」から、「ｒ１」までの小動径範囲と、「ｒ２」から、「ｒ２」よりも大きい「ｒ４」までの大動径範囲から構成され、前記小動径範囲において、前記動径拡張又は収縮処理前の動径ｒは前記動径拡張又は収縮処理後の動径ｒよりも小さくなり、前記大動径範囲において、前記動径拡張又は収縮処理前の動径ｒは前記動径拡張又は収縮処理後の動径ｒよりも大きくなる請求項１ないし６いずれか１項記載の医用画像処理装置。
8. 前記動径調整部は、前記動径ｒが「ｒ４」よりも大きい場合、又は、前記動径ｒが「ｒ３」よりも小さい場合には、動径変化率Ｗ２ｘに基づいて、前記動径ｒを等倍する請求項７記載の医用画像処理装置。
9. 前記第１基準線に対して一方側に前記第１範囲があり、他方側に前記第３範囲がある請求項１ないし８いずれか１項記載の医用画像処理装置。
10. 前記第２基準線に対して一方側に前記第１範囲があり、他方側に前記第３範囲がある請求項１ないし９いずれか１項記載の医用画像処理装置。
11. 前記第１カラー画像信号は３色の画像信号であり、前記複数の色情報は、前記３色の画像信号のうち２色の画像信号間の第１信号比と、前記第１信号比と異なる２色の画像信号間の第２信号比であり、前記特徴空間は前記第１信号比と前記第２信号比で形成される信号比空間である請求項１ないし１０いずれか１項記載の医用画像処理装置。
12. 前記特徴空間は、前記複数の色情報である色差信号Ｃｒ、Ｃｂで形成されるＣｂＣｒ空間、又は、前記複数の色情報であるＣＩＥ Ｌａｂ空間の色味の要素ａ^＊、ｂ^＊で形成されるａｂ空間のいずれかである請求項１ないし１０いずれか１項記載の医用画像処理装置。
13. 前記角度等倍処理、前記角度拡張又は収縮処理、前記動径等倍処理、及び前記動径拡張又は収縮処理によって、前記第２範囲は、Ｈ（色相）と彩度（Ｓ）からなるＨＳ空間における位置を維持し、前記第１範囲と前記第３範囲は、前記ＨＳ空間において、色相方向と彩度方法に対してそれぞれ異なる方向に移動する請求項１ないし１２いずれか１項記載の医用画像処理装置。
14. 前記角度等倍処理、前記角度拡張又は収縮処理、前記動径等倍処理、及び前記動径拡張又は収縮処理を行った後の複数の色情報を第２カラー画像信号に変換するカラー画像信号変換部と、
    前記第１カラー画像信号から得られる第１明るさ情報及び前記第２カラー画像信号から得られる第２明るさ情報から、前記第２カラー画像信号の画素値を調整する明るさ調整部とを有する請求項１ないし１３いずれか１項記載の医用画像処理装置。
15. 画像信号入力処理部が、第１カラー画像信号を入力処理するステップと、
    色情報取得部が、前記第１カラー画像信号から複数の色情報を取得するステップと、
    角度調整部が、前記複数の色情報で形成される特徴空間において、観察対象である第１範囲、第２範囲、及び第３範囲のうち前記第２範囲を通る第１基準線を含む一定の範囲Ｒ１ｘ内の角度を、角度変化率Ｗ１ｘに基づいて、等倍する角度等倍処理と、前記範囲Ｒ１ｘの範囲外となる範囲Ｒ１ｙ内の角度を、前記角度変化率Ｗ１ｘよりも大きい又は小さい角度変化率Ｗ１ｙで変化させる角度拡張又は収縮処理とを行うステップと、
    動径調整部が、前記第２範囲を通り、且つ前記第１基準線と交差する第２基準線を含む一定の範囲Ｒ２ｘ内の動径を、動径変化率Ｗ２ｘに基づいて、等倍する動径等倍処理と、前記範囲Ｒ２ｘの範囲外となる範囲Ｒ２ｙ内の動径を、前記動径変化率Ｗ２ｘよりも大きい又は小さい動径変化率Ｗ２ｙで変化させる動径拡張又は収縮処理とを行うステップと、
    を備える医用画像処理装置の作動方法。

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