JP3585331B2 - 眼底立体画像の解析方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、眼底立体画像から視神経乳頭部の検出解析を行う眼底立体形状画像の解析方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
視機能障害の一つに緑内障がある。緑内障の検査としては、眼底像による視神経乳頭部（以下、単に乳頭という）の観察が重要であるといわれている。近年、画像解析技術の進歩により、乳頭を定量的に計測することが可能になってきた。解析結果としては、同時立体眼底カメラによる乳頭の立体像から、いわゆるカップと呼ばれる乳頭陥凹の縁とディスクと呼ばれる乳頭縁との距離比であるＣ／Ｄ比、カップ縁内の面積、カップの深度、カップ容積等のパラメ−タを算出する。
【０００３】
これらのパラメ−タ算出の基礎となるカップの縁の検出は、従来、ディスクを基準面にして、そこから任意の深さ（例えば１５０μｍ）下がった部位をカップの縁として検出していた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、患者眼の中にはディスク部全体が傾いていることが少なくないので、上記のような検出方法ではカップの縁が検出できないケースが生じるという問題があった。
【０００５】
また、オペレータがディスク部の３点を指定し、これにより定まる傾斜平面を基準面として解析することにより、上記問題を回避することもできるが、これはオペレータ毎に検出されるカップのデ−タが異なり、また、同じオペレータでも解析する度にデ−タが異なったり、解析結果の信頼性及び再現性に乏しいというという問題がある。
【０００６】
本発明は、上記従来技術の問題点に鑑み、傾斜した眼底においても信頼性の高い解析結果が得られ、また、再現性の良い眼底立体形状画像の解析方法を提供することを技術課題とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明は以下のような構成を備えることを特徴とする。
【０００８】
（１） 眼底立体画像から視神経乳頭部の検出解析を行う眼底立体画像の解析方法において、眼底立体画像におけるディスクラインを指定する第１段階と、指定されたディスクラインにより定まるディスク領域での最低点を求める第２段階と、該最低点を中心にして所定の検出角度毎にディスク断面を求める第３段階と、各ディスク断面毎にその経線の両端のそれぞれ最高点を求める第４段階と、該両最高点から所定深さだけ下がったレベルをカップ点とする第５段階と、該第５段階による各ディスク断面ごとのカップ点を順次結ぶことによりカップ縁とする第６段階と、を備えることを特徴とする。
【０００９】
（２） （１）の眼底立体形状画像の解析方法において、前記第２段階は、前記第１段階で指定されたディスクラインにより定まるディスク領域での第１の仮の中心位置を求める段階と、該第１の仮の中心位置を中心にして所定の検出角度毎に第１のディスク断面を求める段階と、該第１の各ディスク断面毎に断面最低点を求める段階と、該第１の各ディスク断面毎に求められた断面最低点の中からディスク領域での最低点を決定する段階と、を備えることを特徴とする。
【００１０】
（３） （１）の眼底立体形状画像の解析方法において、前記第５段階は、前記最高点から所定深さだけ下がったレベルが複数あるときは前記第２段階で求めた最低点に近い点をカップ点とすることを特徴とする。
【００１１】
（４） （１）の眼底立体形状画像の解析方法は、さらに前記第４段階の最高点を比較して最も高い位置を基準位置にとり、基準位置を含む水平面にカップ縁により形成されたカップ曲面を投影してできたカップ平面を得る段階を持つことを特徴とする。
【００１２】
（５） （１）の眼底立体形状画像の解析方法は、さらに乳頭パラメ−タを演算する段階を有することを特徴とする。
【００１５】
【実施例】
以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。図１は本実施例の装置のブロック構成図である。解析装置１は演算・解析部２、指示入力部であるキ−ボ−ド３とマウス４、眼底画像や解析結果等を表示するディスプレイ５、プリンタ６を備える。演算・解析部２は市販のパソナルコンピュータが使用できる。他の構成品も市販のものが使用できる。７は立体眼底カメラであり、眼底で反射した照明光束を二孔絞りにより２つの光束に分け、左右一対のステレオ画像を得る。立体眼底カメラ７により撮影された眼底のステレオ画像は、画像読取装置８により画像デ−タに変換され、演算・解析部１に入力される。立体眼底カメラ７はスライドフィルムに撮影するタイプのものや、ＣＣＤカメラにより撮影するタイプのものでも良い。後者のタイプの場合、眼底画像は静止画像として画像記憶手段に記録された後、直接あるいはフロッピ等の記録媒体を介して演算・解析部１に入力される。
【００１６】
次に、演算・解析部２による眼底画像の解析について説明する（図２〜図５参照）。まず、立体眼底カメラ７によリ撮影した眼底の一対のステレオ画像デ−タを演算・解析部１に入力する。演算・解析部１は、入力されたステレオ画像デ−タに対して視差、結像倍率、収差等の歪みによる補正を加え、補正されたステレオ画像デ−タにステレオ・マッチングの処理を施し、これに基づいて眼底の三次元データを得る。ステレオ・マッチング処理については、特開平８−５６７号公報（発明の名称：眼底計測装置）によるものを使用できる。
【００１７】
続いて、ディスク外周線を指定する。眼底の三次元データに基づき鳥瞰図（又は三角網）による眼底の三次元画像と、正面から見たときの平面画像はディスプレイ５に表示され、オペレータは表示された眼底の三次元画像又は平面画像にディスク領域を指定する。ディスク領域の指定は次のようにする。ディスプレイ５上の三次元画像及び平面画像上には、ディスク外周線を指定するためのポインタが表示されるので、マウス４の操作によりポインタを移動し、クリックすることによりディスク外周線のポイントを多数指定していく（好ましくは１０点程か、それ以上）。
【００１８】
ディスク外周線の指定ができたら、オペレータはマウスにより、演算・解析部２にカップ解析処理の実行を指令する。演算・解析部１は、まずカップの検出を行う。カップの検出は図３のフロ−チャ−トにしたがって行われる。
【００１９】
指定されたポイントを４次スプライン曲線により滑らかなラインとなるように結び、そのラインをディスプレイ５上の平面画像に重ねて描く。指定されたポイントをスプライン曲線で描くことにより、ディスク外周線を極めて現実のものに近似した形状で決定できる。また、歪な形状のディスク外周であっても、これに対応できる。演算・解析部１は、その内側をディスク領域とし、その重心位置を求める（以上ＳＴＥＰ１ ）。重心位置はディスク領域内の最低点位置を求めるための仮の中心位置となる。
【００２０】
演算・解析部１は、ＳＴＥＰ１ で求めた重心位置を中心として、所定の検出角度ごと（例えば、１度ごと）のディスク断面を求め（ＳＴＥＰ２ ）、各ディスク断面ごとの最低点（最深点）を求める（ＳＴＥＰ３ ）。ＳＴＥＰ３ による各ディスク断面ごとの最低点の中から、さらにＭｉｎｉｍｕｍ の最低点とディスク領域中でのその位置を求め（ＳＴＥＰ４ ）、ＳＴＥＰ４ で求めた最低点位置を中心として、所定の検出角度（例えば、１度）ごとのディスク断面を再び求める（ＳＴＥＰ５ ）。更に、各ディスク断面における最低点を求める（ＳＴＥＰ６ ）。この最低点はディスク領域内での真の最低点に近似しており、これを基準点にして解析を行う。これにより領域内のすべての点の高さを求め、これを比較することにより最低点を求める処理から解放され、簡易かつ迅速な処理を行うことができる。
【００２１】
このように得られた各ディスク断面における最低点と両側のディスクポイント（ディスク断面の両端）間での２つの最高点を各々求め（ＳＴＥＰ７ ）、求めた各々の最高点から所定距離（例えば１５０μｍ）下がったレベルを各々のカップレベルとする（ＳＴＥＰ８ 図４参照）。
【００２２】
ＳＴＥＰ６ で求めた最低点から左右方向にそれぞれカップレベルの点を検索し、カップレベルに達した点の数を見（ＳＴＥＰ９ ）、最低点からの左右方向のそれぞれについて、カップレベルに達した点が一つのときは、これをカップ点とする（ＳＴＥＰ１０）。カップレベルに達した点が複数あるときは、最低点に最も近い点をカップ点とする（ＳＴＥＰ１１ 図５参照）。各断面で求めたカップ点を結んでカップ縁を得る（ＳＴＥＰ１２）。
【００２３】
以上のような方法により、ディスク面が傾いたとしていてもカップ縁を精度良く検出し、再現性も向上することができる。
【００２４】
続いて、演算・解析部１はカップの算出デ−タに基づき、各種の乳頭パラメ−タを演算して算出する。本実施例では乳頭パラメ−タ算出に際して、図６に示すように、カップ縁の最高点を基準位置にとり、基準位置を含む水平面（基準面）にカップ縁により形成されたカップ曲面を投影してできたカップ平面Ｓを得る。このカップ平面Ｓの外周線をカップ縁デ−タとして算出に用いる。
【００２５】
乳頭パラメ−タは、例えば、ディスク縁とカップ縁の距離比（Ｃ／Ｄ Ｒａｔｉｏ ）、カップ縁内の平面積（Ｃｕｐ Ａｒｅａ）、カップとディスクの面積比（Ｃ／Ｄ Ａｒｅａ Ｒａｔｉｏ）、カップの深さ（Ｍａｘ Ｃｕｐ Ｄｅｐｔｈ ）、カップ容積（Ｃｕｐ Ｖｏｌｕｍｅ）等を算出する。なお、カップの深さやカップ容積のパラメ−タも、カップ平面Ｓに準じてシフトした補正処理を加えて算出する。算出された乳頭パラメ−タは、ディスプレイ５上に表示されるとともに、保存記録される。
【００２６】
以上のようにして得られる乳頭パラメ−タにより視神経乳頭部を定量的に把握することができ、これを緑内障の診断に役立てることができる。
【００２７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、オペレータ間の誤差や繰り返し解析によるバラツキを少なくして、信頼性の高い解析結果が得られる。また、解析結果の再現性を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例の装置のブロック構成図である。
【図２】眼底画像解析全体のフローチャ−トを示す図である。
【図３】カップ検出のフローチャ−トを示す図である。
【図４】ディスク断面におけるカップレベルを定めるステップを説明する図である
【図５】カップレベルに達した点が複数あるときのカップ点の定め方を説明する図である。
【図６】カップ平面Ｓを得る方法を説明する図である。
【符号の説明】
２ 演算・解析部
３ キ−ボ−ド
４ マウス
５ ディスプレイ
７ 立体眼底カメラ
８ 画像読取装置
【発明の属する技術分野】
本発明は、眼底立体画像から視神経乳頭部の検出解析を行う眼底立体形状画像の解析方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
視機能障害の一つに緑内障がある。緑内障の検査としては、眼底像による視神経乳頭部（以下、単に乳頭という）の観察が重要であるといわれている。近年、画像解析技術の進歩により、乳頭を定量的に計測することが可能になってきた。解析結果としては、同時立体眼底カメラによる乳頭の立体像から、いわゆるカップと呼ばれる乳頭陥凹の縁とディスクと呼ばれる乳頭縁との距離比であるＣ／Ｄ比、カップ縁内の面積、カップの深度、カップ容積等のパラメ−タを算出する。
【０００３】
これらのパラメ−タ算出の基礎となるカップの縁の検出は、従来、ディスクを基準面にして、そこから任意の深さ（例えば１５０μｍ）下がった部位をカップの縁として検出していた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、患者眼の中にはディスク部全体が傾いていることが少なくないので、上記のような検出方法ではカップの縁が検出できないケースが生じるという問題があった。
【０００５】
また、オペレータがディスク部の３点を指定し、これにより定まる傾斜平面を基準面として解析することにより、上記問題を回避することもできるが、これはオペレータ毎に検出されるカップのデ−タが異なり、また、同じオペレータでも解析する度にデ−タが異なったり、解析結果の信頼性及び再現性に乏しいというという問題がある。
【０００６】
本発明は、上記従来技術の問題点に鑑み、傾斜した眼底においても信頼性の高い解析結果が得られ、また、再現性の良い眼底立体形状画像の解析方法を提供することを技術課題とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明は以下のような構成を備えることを特徴とする。
【０００８】
（１） 眼底立体画像から視神経乳頭部の検出解析を行う眼底立体画像の解析方法において、眼底立体画像におけるディスクラインを指定する第１段階と、指定されたディスクラインにより定まるディスク領域での最低点を求める第２段階と、該最低点を中心にして所定の検出角度毎にディスク断面を求める第３段階と、各ディスク断面毎にその経線の両端のそれぞれ最高点を求める第４段階と、該両最高点から所定深さだけ下がったレベルをカップ点とする第５段階と、該第５段階による各ディスク断面ごとのカップ点を順次結ぶことによりカップ縁とする第６段階と、を備えることを特徴とする。
【０００９】
（２） （１）の眼底立体形状画像の解析方法において、前記第２段階は、前記第１段階で指定されたディスクラインにより定まるディスク領域での第１の仮の中心位置を求める段階と、該第１の仮の中心位置を中心にして所定の検出角度毎に第１のディスク断面を求める段階と、該第１の各ディスク断面毎に断面最低点を求める段階と、該第１の各ディスク断面毎に求められた断面最低点の中からディスク領域での最低点を決定する段階と、を備えることを特徴とする。
【００１０】
（３） （１）の眼底立体形状画像の解析方法において、前記第５段階は、前記最高点から所定深さだけ下がったレベルが複数あるときは前記第２段階で求めた最低点に近い点をカップ点とすることを特徴とする。
【００１１】
（４） （１）の眼底立体形状画像の解析方法は、さらに前記第４段階の最高点を比較して最も高い位置を基準位置にとり、基準位置を含む水平面にカップ縁により形成されたカップ曲面を投影してできたカップ平面を得る段階を持つことを特徴とする。
【００１２】
（５） （１）の眼底立体形状画像の解析方法は、さらに乳頭パラメ−タを演算する段階を有することを特徴とする。
【００１５】
【実施例】
以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。図１は本実施例の装置のブロック構成図である。解析装置１は演算・解析部２、指示入力部であるキ−ボ−ド３とマウス４、眼底画像や解析結果等を表示するディスプレイ５、プリンタ６を備える。演算・解析部２は市販のパソナルコンピュータが使用できる。他の構成品も市販のものが使用できる。７は立体眼底カメラであり、眼底で反射した照明光束を二孔絞りにより２つの光束に分け、左右一対のステレオ画像を得る。立体眼底カメラ７により撮影された眼底のステレオ画像は、画像読取装置８により画像デ−タに変換され、演算・解析部１に入力される。立体眼底カメラ７はスライドフィルムに撮影するタイプのものや、ＣＣＤカメラにより撮影するタイプのものでも良い。後者のタイプの場合、眼底画像は静止画像として画像記憶手段に記録された後、直接あるいはフロッピ等の記録媒体を介して演算・解析部１に入力される。
【００１６】
次に、演算・解析部２による眼底画像の解析について説明する（図２〜図５参照）。まず、立体眼底カメラ７によリ撮影した眼底の一対のステレオ画像デ−タを演算・解析部１に入力する。演算・解析部１は、入力されたステレオ画像デ−タに対して視差、結像倍率、収差等の歪みによる補正を加え、補正されたステレオ画像デ−タにステレオ・マッチングの処理を施し、これに基づいて眼底の三次元データを得る。ステレオ・マッチング処理については、特開平８−５６７号公報（発明の名称：眼底計測装置）によるものを使用できる。
【００１７】
続いて、ディスク外周線を指定する。眼底の三次元データに基づき鳥瞰図（又は三角網）による眼底の三次元画像と、正面から見たときの平面画像はディスプレイ５に表示され、オペレータは表示された眼底の三次元画像又は平面画像にディスク領域を指定する。ディスク領域の指定は次のようにする。ディスプレイ５上の三次元画像及び平面画像上には、ディスク外周線を指定するためのポインタが表示されるので、マウス４の操作によりポインタを移動し、クリックすることによりディスク外周線のポイントを多数指定していく（好ましくは１０点程か、それ以上）。
【００１８】
ディスク外周線の指定ができたら、オペレータはマウスにより、演算・解析部２にカップ解析処理の実行を指令する。演算・解析部１は、まずカップの検出を行う。カップの検出は図３のフロ−チャ−トにしたがって行われる。
【００１９】
指定されたポイントを４次スプライン曲線により滑らかなラインとなるように結び、そのラインをディスプレイ５上の平面画像に重ねて描く。指定されたポイントをスプライン曲線で描くことにより、ディスク外周線を極めて現実のものに近似した形状で決定できる。また、歪な形状のディスク外周であっても、これに対応できる。演算・解析部１は、その内側をディスク領域とし、その重心位置を求める（以上ＳＴＥＰ１ ）。重心位置はディスク領域内の最低点位置を求めるための仮の中心位置となる。
【００２０】
演算・解析部１は、ＳＴＥＰ１ で求めた重心位置を中心として、所定の検出角度ごと（例えば、１度ごと）のディスク断面を求め（ＳＴＥＰ２ ）、各ディスク断面ごとの最低点（最深点）を求める（ＳＴＥＰ３ ）。ＳＴＥＰ３ による各ディスク断面ごとの最低点の中から、さらにＭｉｎｉｍｕｍ の最低点とディスク領域中でのその位置を求め（ＳＴＥＰ４ ）、ＳＴＥＰ４ で求めた最低点位置を中心として、所定の検出角度（例えば、１度）ごとのディスク断面を再び求める（ＳＴＥＰ５ ）。更に、各ディスク断面における最低点を求める（ＳＴＥＰ６ ）。この最低点はディスク領域内での真の最低点に近似しており、これを基準点にして解析を行う。これにより領域内のすべての点の高さを求め、これを比較することにより最低点を求める処理から解放され、簡易かつ迅速な処理を行うことができる。
【００２１】
このように得られた各ディスク断面における最低点と両側のディスクポイント（ディスク断面の両端）間での２つの最高点を各々求め（ＳＴＥＰ７ ）、求めた各々の最高点から所定距離（例えば１５０μｍ）下がったレベルを各々のカップレベルとする（ＳＴＥＰ８ 図４参照）。
【００２２】
ＳＴＥＰ６ で求めた最低点から左右方向にそれぞれカップレベルの点を検索し、カップレベルに達した点の数を見（ＳＴＥＰ９ ）、最低点からの左右方向のそれぞれについて、カップレベルに達した点が一つのときは、これをカップ点とする（ＳＴＥＰ１０）。カップレベルに達した点が複数あるときは、最低点に最も近い点をカップ点とする（ＳＴＥＰ１１ 図５参照）。各断面で求めたカップ点を結んでカップ縁を得る（ＳＴＥＰ１２）。
【００２３】
以上のような方法により、ディスク面が傾いたとしていてもカップ縁を精度良く検出し、再現性も向上することができる。
【００２４】
続いて、演算・解析部１はカップの算出デ−タに基づき、各種の乳頭パラメ−タを演算して算出する。本実施例では乳頭パラメ−タ算出に際して、図６に示すように、カップ縁の最高点を基準位置にとり、基準位置を含む水平面（基準面）にカップ縁により形成されたカップ曲面を投影してできたカップ平面Ｓを得る。このカップ平面Ｓの外周線をカップ縁デ−タとして算出に用いる。
【００２５】
乳頭パラメ−タは、例えば、ディスク縁とカップ縁の距離比（Ｃ／Ｄ Ｒａｔｉｏ ）、カップ縁内の平面積（Ｃｕｐ Ａｒｅａ）、カップとディスクの面積比（Ｃ／Ｄ Ａｒｅａ Ｒａｔｉｏ）、カップの深さ（Ｍａｘ Ｃｕｐ Ｄｅｐｔｈ ）、カップ容積（Ｃｕｐ Ｖｏｌｕｍｅ）等を算出する。なお、カップの深さやカップ容積のパラメ−タも、カップ平面Ｓに準じてシフトした補正処理を加えて算出する。算出された乳頭パラメ−タは、ディスプレイ５上に表示されるとともに、保存記録される。
【００２６】
以上のようにして得られる乳頭パラメ−タにより視神経乳頭部を定量的に把握することができ、これを緑内障の診断に役立てることができる。
【００２７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、オペレータ間の誤差や繰り返し解析によるバラツキを少なくして、信頼性の高い解析結果が得られる。また、解析結果の再現性を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例の装置のブロック構成図である。
【図２】眼底画像解析全体のフローチャ−トを示す図である。
【図３】カップ検出のフローチャ−トを示す図である。
【図４】ディスク断面におけるカップレベルを定めるステップを説明する図である
【図５】カップレベルに達した点が複数あるときのカップ点の定め方を説明する図である。
【図６】カップ平面Ｓを得る方法を説明する図である。
【符号の説明】
２ 演算・解析部
３ キ−ボ−ド
４ マウス
５ ディスプレイ
７ 立体眼底カメラ
８ 画像読取装置
Claims (5)
- 眼底立体画像から視神経乳頭部の検出解析を行う眼底立体画像の解析方法において、眼底立体画像におけるディスクラインを指定する第１段階と、指定されたディスクラインにより定まるディスク領域での最低点を求める第２段階と、該最低点を中心にして所定の検出角度毎にディスク断面を求める第３段階と、各ディスク断面毎にその経線の両端のそれぞれ最高点を求める第４段階と、該両最高点から所定深さだけ下がったレベルをカップ点とする第５段階と、該第５段階による各ディスク断面ごとのカップ点を順次結ぶことによりカップ縁とする第６段階と、を備えることを特徴とする眼底立体形状画像の解析方法。
- 請求項１の眼底立体形状画像の解析方法において、前記第２段階は、前記第１階で指定されたディスクラインにより定まるディスク領域での第１の仮の中心位置を求める段階と、該第１の仮の中心位置を中心にして所定の検出角度毎に第１のディスク断面を求める段階と、該第１の各ディスク断面毎に断面最低点を求める段階と、該第１の各ディスク断面毎に求められた断面最低点の中からディスク領域での最低点を決定する段階と、該最低点の位置を第２の中心位置として所定の検出角度毎に第２のディスク断面を求める段階と、を備えることを特徴とする眼底立体画像の解析方法。
- 請求項１の眼底立体形状画像の解析方法において、前記第５段階は、前記最高点から所定深さだけ下がったレベルが複数あるときは前記第４段階の最低点に近い点をカップ点とすることを特徴とする眼底立体形状画像の解析方法。
- 請求項１の眼底立体形状画像の解析方法は、さらに前記第４段階の最高点を比較して最も高い位置を基準位置にとり、基準位置を含む水平面にカップ縁により形成されたカップ曲面を投影してできたカップ平面を得る段階を持つことを特徴とする眼底立体形状画像の解析方法。
- 請求項１の眼底立体形状画像の解析方法は、さらに乳頭パラメ−タを演算する段階を有することを特徴とする眼底立体形状画像の解析方法。
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| JP33907896A JP3585331B2 (ja) | 1996-12-03 | 1996-12-03 | 眼底立体画像の解析方法 |
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