JPH04200433A - 内視鏡画像処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は内視鏡画像に対し、空間周波数の低周波帯域を
強調するフィルタリング処理を行う内視鏡画像処理装置
に関する。

［従来技術］ 近年、細長の挿入部を体腔内に挿入する事によって、切
開を必要とする事無く、体腔内の患部等を観察したり、
必要に応じ処置具を用いて治療処置のできる内視鏡が広
く用いられるようになった。

上記内視鏡には、イメージガイドを像伝送手段に用いた
光学式の内視鏡（ファイバースコープ）の他に、最近Ｃ
ＣＤ等の固体撮像手段を用いた電子式の内視鏡（以下、
電子内視鏡又はスコープ）が実用化されるようになった
。

また、ファイバースコープの接眼部にＣＣＤ等の固体撮
像手段を用いた撮像カメラを接続してモニタでカラー表
示できるようにしたものもある。

さらに、最近ではこの様な内視鏡から得られる映像信号
に対し、様々な処理を施す事により、人間の認識を補助
し、誇断能を向上させる試みが成されている。

［発明が解決しようとする問題点］ ところで、内視鏡による生体観察に関する新しい試みの
中に、撮像素子が長波長領域に対しても感度を有するこ
とを利用して、赤外及び可視光長波長領域の照診光をラ
イトガイドより照射しく以下、長波長光と記す、）、体
内を画像化することが行われている。長波長光は臓器表
面に吸収されにくいという特徴を持つため、中、短波長
領域の光による粘膜表面からの観察て′は見ることので
きない粘膜内の匍管、厚いは、粘膜内の血液の集中状態
の観察に有効であるといわれており、診断に対して有効
な新しい情報を与えるものとの期悄がもたれている。

しかし５なかｔｌ、長波長光による撮像画像は、−般の
内視鏡画像と比較してかなり不鮮明なものである。そこ
で、肝検査薬として知られるＴＣＧ−（インドシアニン
グリーン）が近赤外領域において強い吸収特性を持つこ
とに名目し、これを造影剤として利用して画像のコント
ラスＩ〜をｈ、げる等の工夫がなされているか、これで
も未だ充分な効果を土、げる二どかて′きなか−）な。

これに対し、従来試みられてきたような強調手法を適用
し、：１ンＩ−ラス１への改善を行おうとしても結果は
良好でない。

例えば、公知の手法であるヒス１グラム平坦化を用いた
場合、画像におｉつる主要な輝度変化は、対象の形状に
依存づる明るさａ）変化であるため、この人きい明暗変
化を強調する。二とになり、不鮮明な淡い変化の認諾に
は必ずしも０献しない。

又、−゛殻的な強調手法として公知である、画像におけ
る高周波成分の強調、あるいはアンシャープマスキング
等の手法を用いると、（色亨間（、二対する強調処理と
しては米国特許４８１．９０７７号あるいは特開平］−
１３８８７７号等に開示さｆｒ−ている。）むしろ粘膜
表面の模様を強調する結果となるため、粘膜内の観察に
は良好でなか−）な。

このため、コントラスト不足を補い、より診断を容易な
らしめる画像処理手法と装ｆ７め開光が望まれていた。

本発明は士、述した点にかんかみてなさｉまたものて、
コンｌ−ラスト不足を補い、診断し、易い内視鏡画像を
得ることのできる内視鏡画像処理装置を析−供づ゛るこ
とを目的とする。

１問題点を解決する手段及び作用コ 本発明では長波長領域の光を用いて撮像した内視鏡画像
に対し、て、空ｍ１周波数にお（つる低周波帯域を強調
するフィルタを設定するフィルタ設定手段と、該フィル
タ設定手段を用いて強調処理を施ず強調処理手段とを設
けることにより、粘膜内等を診断するのに適した内視鏡
処理画像を提供できるようにしている。

１：実施例”： 以下、図面を参照して本発明の詳細な説明する。

第１図ないし第６図は本発明の１実施例に係り。

第１図は内視鏡装置の構成を示すブロック図、第２図は
バンドパスフィルタを示す説明図、第３図は内視鏡装置
の全体を示す側面図、第４図は画像処理装置の構成を示
すブロック図、第５図は画像処理装置の動作を説明する
ための）Ｉ７−ヂヤート、第６図はフィルタリングを行
うのに用いる重み付は関数を示す説明図である。

本実施例に係る内視鏡装置は、第３図に示すように、電
子内視鏡１を備えている。この電子内視鏡１は、細長で
例えば可撓性の挿入部２を有し、この挿入部２の後端に
大径の操作部３が連設されている。前記操作部３の後端
部からは側方に可撓性のユニバーサル−１−ド４が延設
され、このユニバー１１ルコード４の先端部にコネクタ
５が設けられている。前記電子内視鏡〕は、前記コネク
タ５を介して、光源装置及びｆ、、−″ｊ処理回路か内
蔵さｈたビデオプロセッサ６に接続さノ１．るようにな
っている。さらに、前記ヒテオプＤセッサ６には、モニ
タ７か接続されるようにな−〕でいる。

前記挿入部２の先端Ｕ＋　Ｃ＝は、硬セの先端部９及び
この先端部９に隣接する後り側に湾曲ｉＩ■能な湾曲部
１０が順次設けろｔしている。また、前記操作部３に設
けられた湾曲操作ノブ１１を回動操作することによ−）
で、前記湾曲部１０を左右方向あるいは上下方向に湾曲
できるようになっている。また、１１ｉｆ記操作部３に
は、前記挿入部２内（こ設（Ｊられた処置具チャンネル
に連通ずる挿入［１２が設けられている。

第１図に示すように、電子内視鏡１の挿入部２内には、
照明光を伝速するライ１ヘガイド１４が挿通されている
。このライ１ヘガイド１４の先端面は、挿入部２の先端
部９に配置さｔｌ、この先端部９がら照明光を出射でき
るようになっている。また、前記ライトガイド１４の入
射端側は、ユニバーサルコード４内を挿通されてコネク
タ５に接続されている。また、前記先端部９には、対物
レンズ系１５が設けられ、この対物レンズ系１５の結像
位置に、固体撮像素子１６が配設されている。この固体
撮像素子１６は、可視領域を陰め紫外領域から赤外領域
に至る広い波長域で感度を有している。

前記固体撮像素子１６には、信号線２６．２７が接続さ
れ、これら信号線２６．２７は、前記挿入部２及びユニ
バーサルコード４内に挿通されて前記コネクタ５に接続
されている。

一方、ビデオプロセッサ６内には、紫外光から赤外光に
至る広帯域の光を発光するランプ２１が設けられている
。このランプ２１としては、一般的なキセノンランプや
ストロボランプ等を用いることかてきる。前記キセノン
ランプやストロボランプは、可視光のみならず紫外光及
び赤外光を大量に発光する。このランプ２１は、電源２
２によって電力が供給されるようになっている。前記ラ
ンプ２１の前方には、モータ２３によって回転駆動され
る回転フィルタ５０が配設されている。この回転フィル
タ５０には、通常観察用の赤（Ｒ）１緑（Ｇ）、青（Ｂ
）の各波長領域の光を透過するフィルタが、周方向に沿
って配列されている。

また、前記モータ２３は、モータドライバ２５によって
′回転か制御されて駆動されるようになっている。

又、前記回転フィルタ５０とライトガイド１４の入射端
面との間の照明光路上にはパン１〜パスフイルタ５１が
配設されている。このバンドパスフィルタ５１には第２
図に示すように赤外光カットフィルタ５１ａ及び８０５
ｎｍバンドパスフィルタ５１ｂを有する。

即ち、赤外光カットフィルタ５１ａは赤外光帯域を除く
帯域を透過する。

一方、８０５ｎｍバンドパスフィルタ５１ｂは、８０５
ｎｍを中心とする狭帯域を透過する。

前記バンドパスフィルタ５１はフィルタ切換装置５５に
よって制御される切換器５２によっていずれかのフィル
タ５１ａ又は５１．　ｂに切り換えられるようになって
いる。

又、前記フィルタ切換装置５５は、切換回路４３からの
制御信号のよって制御されるようになっている。そして
、前記切換回路４３によって、観察波長を選択すること
により、前記バンドパスフィルタ５１の各フィルタ５１
ａ及び５１ｂのうち、前記切換回路４３で選択した観察
波長に対応するフィルタが照明光路上に介装されるよう
に切換器５２が切換えられ、前記バンドパスフィルタ５
１の位置が変更されるようになっている。

前記回転フィルタ５０を透過し、Ｒ，Ｇ、Ｂの各波長領
域の光に時系列的に分離された光は、更に、バンドパス
フィルタ５１の選択されたフィルタを透過し、前記ライ
トガイド１４の入射端に入射され、このライトガイド１
４を介して先端部９に導かれ、この先端部９から出射さ
れて、観察部位を照明するようになっている。

この照明光による観察部位からの戻り光は、対物レンズ
系１５によって、固体撮像素子１６上に結像され、光電
変換されるようになっている。この固体撮像素子１６に
は、前記信号線２６を介して、前記ビデオプロセッサ６
内のドライブ回ＦＲ１３１からの駆動パルスが印加され
、この駆動パルスによって読み出し、転送が行われるよ
うになっている。この固体撮像素子１６から読み出され
た映像信号は、前記信号線２７を介して、前記ビデオプ
ロセッサ６内または電子内視鏡１内に設けられたプリア
ンプ３２に入力されるようになっている。

このプリアンプ３２て増幅された映像信号は、プロセス
回路３３に入力され、γ補正及びホワイトバランス等の
信号処理を施され、Ａ　、″Ｄコンバータ３４によって
、デジタル信号に変換されるようになっている。このデ
ジタルの映像信号は、セレクＩ・回路３５によって、例
えば赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）各色に対応するメモ
リ（１）３６ａ。

メモリ（２）３６ｂ、メモリ＜３）３６ｃに選択的に記
憶されるようになっている。前記メモリ（１）３６ａ、
メモリ（２）３６ｂ、メモリ（３）３６ｃは、同時に読
み出され、Ｄ／Ａコンバータ３７によって、アナログ信
号に変換され、Ｒ，Ｇ。

Ｂ　（Ｈ号として、出力されるようになっている。

そして、前記Ｒ，Ｇ、Ｂ信号は、入出力インターフェー
ス３８を介してカラーモニタ７に入力され、二のカラー
モニタ７によって、観察部位がカラー表示されるように
なっている。

また、前記ビデオプロセッサ６内には、システノ、全体
のタイミングを作るタイミンクジェネレータ４２か設（
′）られ、このタイミングジェネレータ・−１２によ一
゛）て、モータドライバ２５、ドライブ回路３１、セレ
クト回路３５等の各回路間の同期が取らｔｌている。

本実施例では、切換回路４３にて、フィルタ切換装置ら
５を制御し、バ）ドパスフィルタ５１の各フィルタ５１
　ａ　”　５　ｌ　ｂのどちらか１つを選択的に照明光
路上に介装すると、この選択されたフィルタによって、
前記回転フィルタ５０を透過した光の波長領域が更に制
限される。

又、本実施例では、前記メモリ（１〜３）３６ａ〜３６
ｃの出力端は、画像処理装置１０４に接続さねている。

また、前記画像処理装置１０４には、入出力インターフ
ゴース］−０５を介し、て、モニタ１０６が接続され、
このモニタ１０６に、前記画像処理装置］０４による演
算処理結果が表示されるようになっている。

前記画像処理装置　１０４は、第４図に示すような構成
になっている。

すなわち、画像処理装置］０４は、ＣＰ（−＋１２１、
情報入力装置］２２、ＲＡ　Ｍかｔ）なる主記憶装Ｗ１
２３、画像入力インターフェース１２５及び表示インタ
ーフェース１２８を備え、これらは、バスによって互い
に接続されている４、前記情報入力装置１２２は、Ａ−
ボードＭであり、電子内視鏡１の種別等のデータを入力
できるようにな−）でいる。前記画像入力インターフェ
ース１２５は、メモリ（１）３６ａ、メモリ（２）３６
ｂ、メモリ（３）３６ｃに接続され、これらからの画像
データの受信を行うようになっている。また、前記表示
インターフェース１２８は、入Ｌ（ｉカイシタ−フェー
ス１０５に接続され、モニタ１０６に入力する画像デー
タを送るようになっている。

本実施例では、電子内視鏡１て得た対象部位グ〕画像に
２１シ、画像処理装置１０・１で処理を行い、モニタ１
０６に処理結果を出力する。

とニイ）で、赤外線吸収色素であるＴ　ＣＧ　（Ｔ　ｒ
Ｉ（ｏ　ｃ　ｖ　ａ　ｎ　ｉ　ｎ　ｅ　　ｇ　ｒ　ｅ　
ｅ　ｎ、イン）゛シアニングリーーーーーーン）を混入
した血液は、８０５　ｎ　ｍの波長を持つ赤外光にり＝
ｔ　して最大吸収を示す性質を存する４、そこで、例え
ば静脈注射により前記Ｉ　Ｃ（ｊを混入し、前記８０５
　ｎｍの波長域の画像によって、粘膜内の血管走行状態
が観察可能になる。

すなわち、組織の透過度の高い赤外光をＬようすること
により、光が組織の深部まで到達することが可能となる
一方、８０５ｎｍの波長域の画像では、血管部及び血液
の集中状態部において陰影力情報が得られる。

しかしなかへ、赤外光による撮像画像は、一般に不鮮明
であり、主に凹凸等による陰影の情報と、ｉＣＧによる
赤外光の吸収をボす情報を含む、いわゆる空間周波数領
域上、の低周波成分から構成されている８又、高周波成
分として、何らかの要因によって画像に（＝１加された
ノイズが存在する。１５かし、これらの各情報成分を７
間周波数領域−１における周波数に関して分離すること
ができない。

そこで、画像処理装置１０４Ｃ７ｊ；いて、原画像に２
次元離散的フーリエ変換（ＤＦＴ＞と叶ばｈる処理を施
し、空間周波数領域において、Ｉ　ＣＧ　ｉｍよる吸収
を示す情報が相対的に多く存在すると「想される帯域を
強調し、高周波成分を減少させるようなフィルタリング
なる処理を適用することによって、より認識に適した画
像を９曇ることが可能であると考えちれる。そこでこの
実施例ては、前記画像処理装置１０４により、上記の処
理を１１う。

次に、この画像処理装置１０４の処理動作について説明
する。

この画像処理装置１０４は、第５図に示す強Ｊ１処理を
行う。

原画像としての例えば６画像に対して、ステップＳ１に
おける２次元離散的フーリエ変換を施し、実数項ａ　ｒ
　（ｔ）及び虚数項。１ｉ　（ｔ）を生成する６次いで
、ステ・ツブＳ２におけるフィルタリングがステップＳ
１における２次元離散的フーリエ変換によって生成され
るデータの実数項ａｒ（ｔ）及び虚数項ａ　ｉ　（ｔ）
に対する、後述する重み付は関数ｗ（ｔ）との乗算によ
ってこの乗算後の画像データの実数項ｂ　ｒ　（ｔ）及
び虚数項ｂ　ｉ　（ｔ）が生成される。

そして、このフィルタリングの終了後、ステップＳ３で
前記ステップＳ１の２次元離散的フーリエ変換の逆変換
、つまり２次元離散的フーリエ逆変換が施され、強調処
理結果の０画像が生成され、強調処理されたＧ各画像が
入出力インターフェース１０５を経てモニタ１０６に処
理結果画像を表示して原画像としての０画像に対しての
画像処理を終了する。

なお、この画像処理はＲ画像とかフィルタ５１ｂを通し
た波長域の長波長光で撮像した画像に対しても同様の処
理を行うことができる。

ところで、上記フィルタリングに使用する重み付は関数
ｗ（ｔ）を作成する処理は以下のように行う。いわゆる
光学的フーリエ変換では、画像の全体的な濃度値を法定
する直流成分が空間周波数平面上の中心に位置し、その
付近に空間周波数的にいうところの低周波成分が存在す
る。作成するフィルタは、中心からある距離だけ離れた
点を強調の最高点とし、その点を境界として低周波成分
及び高周波成分に対する重み付けの値を減少させるよう
なものとする。このような性質を持つ重み付は関数は種
々のものが考えられ、以下に示すフィルタはその一例で
ある。

空間周波数平面の中心０の座標を（ｕｏ、ｖＯ）、同平
面上の注目点Ｐの座標を（ｕ、ｖ）とするると、ｏＰの
距離ｔは ｔ＝　（（ｕ−ｕｏ）　２＋　（ｖ−ｖＯ）　２）　１
／２で表される。また、重み付けの値をＷとすると、Ｗ
はｔについての関数ｗ（ｔ）として表され、その値は０
≦ｗ（ｔ）≦αを満たす、αは重みの最大値である。こ
で作成するフィルタは、０を中心とし、ｗ（ｔ）の最大
値を与える点の集合からなる円の直径をｐとすると、０
≦ｔ　＜　ｐ／２及びｐ／２≦ｔのそれぞれの場合に対
して別個の関数から成るもので、０≦ｔ＜ｐ／２におい
てはＣＯＳ関数、ｐ／２≦ｔにおいては正規分布関数を
利用する。

作成するフィルタのＣＯＳ関数部において、その振幅を
Ａとする。ＣＯＳ関数部は正規分布関数部とｔ　＝　ｐ
／２において連続であり、ｗ（ｐ／２）−αであるもの
とする。また、１＝０で極小値をとらねばならない。こ
れらの条件を満たす関数として、式％式％ 式（ａ＞の関数はｔ　＝　ｐ／２において最大値α、１
−〇（空間周波数領域上の中心）において最小値α−２
Ａをとる。

一方、正規分布関数部は、ｔ＝ｐ／２において最大値α
をとり、ＣＯＳ関数部と連結する。このような関数にお
いて標準偏差をσとすると、式（ｂ）が得られる。

ｗ（ｔ）＝α・ｅｘｐ（−０，５（（ｔ−（ｐ／２））
／σ）２）（ｐ／２　≦ｔ）　　　　　（ｂ） 式（ｂ）においてσはσ＝　（ＣＴＲ−（ｐ／２））／
ｒ　　（ＣＴＲ：中心のＸ座標の値、ｒ、実数）で与え
られる。なお、ｐ＝ｏの場合は式（ｂ）のみを適用する
。

式（ａ）及び式（ｂ）において、α、Ａ、ｐ及びｒをパ
ラメータとすることにより強調の程度の異なるフィルタ
を得ることかできる。第６図は以上の条件により作成さ
れるフィルタの形状の例であり、（２＝４．Ａ＝１．５
　、ｐ＝６０．ｒ＝４が与えられている。ＩＣＧ利用に
よる赤外光画像に対して適用する場合には、例えばα−
４，Ａ＝１．５　、　ｐ＝１２、ｒ＝３を与えれば良い
。

上記フィルタを用いて、空間周波数領域における低周波
領域を強調するフィルタリング処理を行うことによって
、長波長光での撮像画像に対してノイズとなる高周波成
分を減少ないしは抑圧できるので、粘膜内の血管の走行
状態等をより鮮明にでき、診断し易い画像を得られるこ
とになる。したがって、内視鏡画像によって、診断する
場合、非常に有益な画像処理手段となる。

尚、以上述べた実施例における２次元離散的フーリエ変
換、フィルタリング、２次元離散的フーリエ逆変換の処
理部は、畳み込みによるマスク演算としても実現可能で
ある。

尚、フィルタリングを行う重み付は関数ｗ（ｔ）のパラ
メータの値等を順次変えて処理画像を順次表示又は記憶
し、術者は任意の処理画像、例えば注目する部位を最も
鮮明化てきる処理済画像を選択できるようにしても良い
。

本発明は、長波長光で撮影しｌ：画像に対し、低周波成
分を強調する画像処理装置であれば　フィルタの形状及
び係数か、１述の実施例て説明したものに限定されるも
のではない。又、本発明は、ＩＣＧ利用による８０５ｎ
ｍの赤外光画像のみに限定されるものではなく、可視光
波長領域光あるいは赤外領域光での画像に対しても連用
できる。

［発明の効果１ 以上説明したように本発明によれば、長波長光で撮影し
た画像に対し、空間周波数における低周波帯域を強調す
るフィルタリングによる画像処理を行うように１−でい
るので、その長波長光て撮影した画像に対してノイズと
なる高周波成分を抑圧ないしは低減化でき、診断に適！
−か内視鏡画像を提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第６図は本発明の１実施例（こ１系ｙ、）
第１図は内視鏡装置の構成を示すブロック図、第２図は
バンドパスフィルタを承す説明図、第７３［刺は内視鏡
装置の全体を示す側面図、第４Ｎは画像処理装置の構成
を示すブロックＩＡ、第５図は両ｆ象処理装置び）動作
を説明するための７０−チャ−１〜、第６図はフィルタ
リングを行うのに用いる重みイ・１け関数を示す説明図
である。 １　電子内視鏡　　　　　６　ビテオプロセッサ１６　
・固体撮像素子　　　５０・回転フィノ［夕５］　バン
ドバスフィ／Ｌり 】０４・画像処理装置 ｗ（１）　　重み付ζＪ関数 第２図 ３６ａ　　　　３６ｂ　　　　３６ｃ 第５図 第６図 ｉ！コブス゛ 平成３年　６月１２日

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 長波長領域の光を用いて撮像した内視鏡画像に対して、
   空間周波数における低周波帯域を強調するフィルタを設
   定するフィルタ設定手段と、該フィルタ設定手段を用い
   て強調処理を施す強調処理手段とを設けたことを特徴と
   する内視鏡画像処理装置。