(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光干渉断層撮像装置により撮像された撮像対象の所定の位置に対応する複数の断層画像を合成することにより合成断層画像を生成する生成手段と、
前記合成断層画像の画質が所定範囲内か否かを判定する判定手段と、
前記判定手段により前記所定範囲内か否かの判定結果に応じて、前記光干渉断層撮像装置に対し前記所定の位置の撮像の許否を制御する制御手段とを有し、
前記生成手段は、前記制御に応じて得られた断層画像を前記合成断層画像と合成し新たな合成断層画像を生成することを特徴とする画像処理装置。
【請求項２】
前記制御手段は、前記判定手段により前記所定範囲内でないと判定された場合に前記光干渉断層撮像装置に対し前記所定の位置を撮像する制御を行う
ことを特徴とする請求項１に記載の画像処理装置。
【請求項３】
前記制御手段は、前記判定手段により前記所定範囲内であると判定された場合に前記光干渉断層撮像装置に対し前記所定の位置の撮像を許可しない制御を行う
ことを特徴とする請求項１に記載の画像処理装置。
【請求項４】
前記制御手段は、光干渉断層撮像装置に繰り返し前記所定の位置の撮像をさせるとともに、前記生成手段に対して該撮像された断層画像を合成させる制御を行い、該合成で得られた合成断層画像の画質が前記判定手段により所定範囲内であると判定された場合には撮像の継続を許可しない制御を行う
ことを特徴とする請求項１に記載の画像処理装置。
【請求項５】
前記生成手段が前記合成の対象とする断層画像の位置合わせをする位置合わせ手段を更に有することを特徴とする請求項１に記載の画像処理装置。
【請求項６】
前記生成手段は前記位置合わせの結果、位置ずれが小さい断層画像ほど重み付けを大きくして合成することを特徴とする請求項５に記載の画像処理装置。
【請求項７】
前記撮影対象が網膜である場合に、前記断層画像から硝子体より下の領域または脈絡膜より上の領域の少なくともいずれかを抽出する抽出手段を更に有し、
前記位置合わせ手段は、前記抽出された領域の断層画像を用いて位置合わせをすることを特徴とする請求項５に記載の画像処理装置。
【請求項８】
前記判定手段は、前記合成断層画像のノイズを示す値と鮮鋭度を示す値を算出し、前記ノイズを示す値と前記鮮鋭度を示す値が夫々所定範囲内か否かを判定する
ことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の画像処理装置。
【請求項９】
前記合成断層画像のヒストグラムにおけるノイズ成分のピークの位置と信号成分のピークの位置との距離を該合成断層画像の前記画質を示す値として算出する算出手段を更に有することを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の画像処理装置。
【請求項１０】
前記合成断層画像のヒストグラムの歪度を該合成断層画像の前記画質を示す値として算出する算出手段を更に有することを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の画像処理装置。
【請求項１１】
前記光干渉断層撮像装置は、複数の測定光の光束を撮影対象に同時に入射させ、該入射させた測定光の撮影対象からの戻り光に基づいて断層画像を生成する光干渉断層撮像装置であり、
前記生成手段は、前記測定光の光束の夫々に対応する部分画像毎に部分合成画像を生成し、
前記判定手段は、前記部分合成画像毎に算出された画質を示す値の差が所定範囲内であるか否かを判定する
ことを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の画像処理装置。
【請求項１２】
前記判定手段は、前記測定光の夫々に対応する部分画像の夫々を位置合わせして合成した部分断層画像について、画質を示す値が所定範囲か否かを判定する
ことを特徴とする請求項１１に記載の画像処理装置。
【請求項１３】
前記光干渉断層撮像装置は、撮像対象の所定の位置を繰り返し撮像して断層画像を逐次形成する光干渉断層撮像装置であり、
前記生成手段は、前記光干渉断層撮像装置による撮像と並行して前記形成された断層画像を逐次取得し、該断層画像と既に生成された合成断層画像とを合成して新たな合成断層画像を逐次生成し、
前記制御手段は、前記算出された画質が所定範囲内となった場合に前記光干渉断層撮像装置による前記撮像を停止する制御を行うこと、
を有することを特徴とする請求項１に記載の画像処理装置。
【請求項１４】
光干渉断層撮像装置の制御方法であって、
光干渉断層撮像装置により撮像された撮像対象の所定の位置に対応する複数の断層画像を合成することにより合成断層画像を生成する生成ステップと、
前記合成断層画像の画質が所定範囲内か否かを判定する判定ステップと、
前記判定手段により前記所定範囲内か否かの判定結果に応じて、前記光干渉断層撮像装置に対し前記所定の位置の撮像の許否を制御する制御ステップとを有し、
前記生成ステップは、前記制御に応じて得られた断層画像を前記合成断層画像と合成し新たな合成断層画像を生成すること、
を有することを特徴とする制御方法。
【請求項１５】
低コヒーレンス光を発する光源と、
前記光源から発せられた光を撮像対象に向かう測定光と参照物体に向かう参照光に分割するとともに、前記撮像対象を経由した前記測定光と前記参照物体を経由した前記参照光との干渉光を生成する干渉光生成手段と、
前記測定光の前記撮像対象における入射位置を順次変更して前記網膜を走査するための走査光学系と、
前記干渉光生成手段により生成された干渉光に基づいて前記走査された撮像対象の断層画像を形成する画像形成手段と、
前記撮像対象の所定の位置に対応する複数の断層画像を合成することにより合成断層画像を生成する生成手段と、
前記合成断層画像の画質が所定範囲内か否かを判定する判定手段と、
前記判定手段により前記所定範囲内か否かの判定結果に応じて、前記光源と前記走査光学系と前記画像形成手段を制御して前記所定の位置の撮像の許否を制御する制御手段とを有し、
前記生成手段は、前記制御に応じて得られた断層画像を前記合成断層画像と合成し新たな合成断層画像を生成することを特徴とする光干渉断層撮像システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は光干渉断層撮像装置により得られた網膜の断層画像の画像処理を行う画像処理装置、光干渉断層撮像装置の制御方法及び光干渉断層撮像システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、光干渉断層計（ＯＣＴ：Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｃｏｈｅｒｅｎｃｅ  Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ）の原理を用いた光干渉断層撮像装置が実用化されている。光干渉断層計では、撮影対象の所定位置に入射させた測定光の反射または散乱光と参照物体を経由した参照光との干渉光から、測定光を入射させた位置の深度方向の構造を画像化する。これを利用して、光干渉断層撮像装置では被検眼を固定した上で測定光の入射位置を変えて網膜を走査して二次元や三次元の断層画像が得られる。これにより撮影対象の内部構造を観察することができる。
【０００３】
この光干渉断層撮像装置により得られた断層画像におけるＳＮ比を向上させるために、複数の画像を加算平均して画質のよい断層画像を生成する技術がある。例えば特許文献１には、予め撮影された網膜の断層画像を複数合成して高画質な静止画を生成する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−２３７２３８号公報
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】高木幹雄他監修  新編  画像解析ハンドブック  東京大学出版会
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
被検眼の網膜を撮影する際には固視灯により被検眼を固定するため、撮影時間はできるだけ短いことが撮影負担の面から好ましい。しかしながら特許文献１に記載の技術は予め撮影された複数の断層画像から選択して合成する技術であり、目的とする画質に対して不要な撮影を行っている可能性がある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明はかかる課題を解決するためになされたものであり、光干渉断層撮像装置により撮像された撮像対象の所定の位置に対応する複数の断層画像を合成することにより合成断層画像を生成する生成手段と、前記合成断層画像の画質が所定範囲内か否かを判定する判定手段と、前記判定手段により前記所定範囲内か否かの判定結果に応じて、前記光干渉断層撮像装置に対し前記所定の位置の撮像の許否を制御する制御手段とを有し、前記生成手段は、前記制御に応じて得られた断層画像を前記合成断層画像と合成し新たな合成断層画像を生成することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
かかる構成を有する本発明によれば、画質に応じて適宜撮影の指示を行い撮影された画像を合成して新たな断層画像を生成するため、被検者に不要な撮影負担をかけることなく、所望の画質の画像を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】光干渉断層撮像システム１００の構成を示す図である。
【図２】生成部１０４の構成を示す図である。
【図３】生成部１０４による画像の加算平均の処理を示す図である。
【図４】ＯＣＴ装置１０１の構成を示す図である。
【図５】ＯＣＴ装置が行うＡスキャン及びＢスキャンを説明する図である。
【図６】画像処理装置１０２の処理の流れを示すフローチャートである。
【図７】光干渉断層撮像システム７００の構成を示す図である。
【図８】画像処理装置７０２の処理の流れを示すフローチャートである。
【図９】位置合わせ部２０２の位置合わせ処理に用いるテンプレート領域を説明する図である。
【図１０】画質を示す値として算出される歪度を示す図である。
【図１１】合成される画像の数と合成された画像の画質を示す値との関係を示すグラフ図である。
【図１２】マルチビーム型のＯＣＴ撮影装置における複数の測定光の光束のそれぞれによって走査される網膜の領域を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、適宜図面を参照しながら本発明の実施例を具体的に説明する。
【実施例１】
【００１１】
本発明に係る光干渉断層撮像システムの構成を図１（ａ）に従い説明する。光干渉断層撮像システム１００は、撮影対象の断層像を撮像する光干渉断層撮像装置（以下、ＯＣＴ装置１０１）と、ＯＣＴ装置１０１で撮像された画像の加算処理や撮影指示を行う画像処理装置１０２を有し、それらは互いに接続されている。
【００１２】
画像処理装置１０２はＯＣＴ装置１０１から画像を取得する画像取得部１０３、断層画像から合成画像を生成する生成部１０４、画像の画質を示す値を算出する算出部１０５、判定部１０６、再撮影の許否を制御する制御部１０７、記憶部１０８、出力部１０９を有する。画像処理装置１０２は例えば電子計算機であり、上述の各部に対応する専用の回路を内部に有している。
【００１３】
画像取得部１０３はＯＣＴ装置１０１と通信可能に接続されており、ＯＣＴ装置１０１で撮像された撮像対象の断層画像を取得する。画像取得部１０３で取得される断層画像は、本実施例においては網膜表面における所定の二点間を走査して得られた二次元の断層画像である。
【００１４】
生成部１０４は、画像取得部１０３にて撮影された断層画像と、既に生成部１０４にて生成された合成画像を元データとして、これら画像を位置合わせし、画素毎に加算平均して合成した新たな断層画像を生成する。これにより、ランダムノイズを低減した断層画像を得ることができる。ここで生成部１０４が合成の対象とする断層画像は、撮像対象の所定の位置に対応する断層画像とする。固視微動や装置の制約上厳密に同一位置の断層画像を合成することとならない場合もあるが、ＯＣＴ装置１０１により同一の位置を撮像したものとして撮影装置より得られた断層画像を複数合成する処理を行う。固視微動等によるズレ量が推定できる場合には、そのズレ量を補正した断層画像を用いてもよい。生成された画像は、内部のメモリに記憶され、次回の合成画像の生成に用いられる。生成部１０４の詳細については後述する。
【００１５】
算出部１０５は、撮影された断層画像や生成部１０４にて生成された合成画像を解析して、その画質を示す値を算出する。画質を示す値としてはＳＮ比などが採用される。算出された値は記憶部１０８に記憶される。ＯＣＴ装置１０１から１枚目の断層画像が送信された場合には、その断層画像について画質を示す値を算出し、判定部１０６へとその画質を示す値を入力する。２枚目以降の断層画像が入力された場合には、生成部１０４にて合成された断層画像の画質を示す値を算出する。例えば、算出部１０５は合成後の断層画像から次式によってＳＮ比を計算し、画質指標Ｍとして出力する。
Ｍ  ＝  Ｓ／Ｎ      …  （式１）
ここでＳは画像における信号成分の強度を表す値であり、重ね合わせＢスキャン像に含まれる画素の最大値、最大値と最小値の差、または異なる２つの領域の平均値の差など被写体を現す信号成分の強度を示す数値であれば何でも良い。また、Ｎはノイズ成分の強度を現す値であり、被写体が写っていない領域の標準偏差、二乗平均平方根などを用いることができる。撮影対象が人眼の網膜である場合は、例えば神経線維層と神経節細胞層の組み合わせなど、診断に用いられる領域を選択することが好ましい。これらの領域は算出部１０５が重ね合わせＢスキャン像を画像解析して自動的に設定しても良いし、予め所望の層が存在する可能性の高い領域を装置校正時に設定しておくようにしても良い。
【００１６】
判定部１０６は、画像取得部１０３が取得した断層画像または生成部１０４が生成した断層画像の画質を示す値が所定範囲に含まれるか否かを判定する。この所定範囲は、例えば診断に用いる画像として必要な画質の範囲を示す値である。この判定された画質を示す値がこの所定範囲内であれば、画質が基準を満たすものとして、その画質の画像を出力部１０９が出力する。所定範囲外であれば、画像の画質が基準を満たしていないものとして制御部１０７にその旨の情報を入力する。この画質の所定範囲を示す情報は記憶部１０８に記憶されており、適宜判定部１０６により参照される。
【００１７】
制御部１０７は、判定結果に応じてＯＣＴ装置１０１に対して撮像の許否を制御する。判定部１０６により画質が必要な基準を満たさないと判定された場合には、その断層画像に写された所定の位置と同一の位置を撮影する旨の指示情報をＯＣＴ装置１０１に対して送信する。ＯＣＴ装置１０１はその指示を受けて被検眼の網膜を再撮影し、指定された部位の断層像を画像処理装置１０２に送信する。一方で、判定部１０６により画質が所定範囲内であると判定された場合にＯＣＴ装置１０１に対し撮像を許可しない旨の信号を送信する。
【００１８】
記憶部１０８は、画質の基準となる範囲を示す値を保持する。例えば、この値は、画質を示す値についての所定の閾値であり、かかる閾値以上であれば画質の基準を満たし、未満であれば基準を満たさないとする。この範囲を示す値は、予め定められていても、ユーザが入力することで規定することとしてもよい。出力部１０９は、受け取った断層画像を不図示の表示部やプリンタへと出力する。
【００１９】
これにより、撮影された断層画像の画質が基準に満たない場合には同一の部位を再撮影する指示を行い、撮影された画像を合成してノイズが低減された断層画像を得る事ができる。また、適宜画質を算出し、基準を満たすか否かを判定するため、不要な撮影を行うことがなく、被検者の撮影負担を軽減することができる。
【００２０】
次に、生成部１０４の詳細について図２に基づき説明する。生成部１０４は、メモリ２０１と、位置合わせ部２０２と、画素値計算部２０３を有している。メモリ２０１には、画像取得部１０３が取得した断層画像と、記憶部１０８に保持されている合成された断層画像とを記憶する。これら断層画像は、同一人の網膜の同一位置に対応する断層画像である。
【００２１】
位置合わせ部２０２はメモリ２０１に記憶された合成対象とする複数の断層画像の位置合わせを順次行い、被写体の同一位置に対応する画素から新たな画素の値を計算し、重ね合わせＢスキャン像を生成して出力する。ここでいう位置合わせの処理とは、複数の画像について最も一致度が高い相対位置関係を決定する処理である。同一の位置を撮影した断層画像であっても、固視微動等の影響による画像の歪み等により、厳密に位置が合わないことがあるため、最も類似性の高い画素の位置を求めることで対応する座標値を計算できる。座標値の求め方は画像の位置合わせ方法として公知の方法を用いることができ、例えば非特許文献１に記載されているようなテンプレートマッチング法を用いることができる。
【００２２】
画素値計算部２０３は、被写体の同一位置に対応する画素から新たな画素の値を加算平均し、合成された断層画像を生成して出力する。ここでいう加算平均は、単純な相加平均に加えて、各画像に重み付けをして平均を取る加重平均をも含む。この画素値計算部２０３が行う合成処理を図３に基づき説明する。図３は、ｔ番目からｔ＋２番目まで３枚の断層画像がメモリ２０１に記憶された時の重ね合わせ処理を示す図であり、合成の対象となる断層画像がＢＳ（ｔ）、ＢＳ（ｔ＋１）、ＢＳ（ｔ＋２）で表され、合成後の画像がＢＳＬで表されている。
【００２３】
合成後の断層画像ＢＳＬにおいて、位置（ｉ、ｊ）の画素値ＢＳＬ（ｉ、ｊ）は、各断層画像ＢＳ（ｔ）において被写体の同一位置に対応する画素ＢＳ（ｔ、ｉ、ｊ）、ＢＳ（ｔ＋１、ｉ１、ｊ１）、ＢＳ（ｔ＋２、ｉ２、ｊ２）から次式により計算される。ここで、ＢＳ（ｔ）のみＮ枚の断層画像を合成して得られた断層画像であり、ＢＳ（ｔ＋１）とＢＳ（ｔ＋２）は撮像装置により形成され、画像取得部１０３が取得した画像とする。ＢＳＬ（ｉ、ｊ）＝（Ｎ＊ＢＳ（ｔ、ｉ、ｊ）＋ＢＳ（ｔ＋１、ｉ１、ｊ１）＋ＢＳ（ｔ＋２、ｉ２、ｊ２））／（Ｎ＋２）      …  （式２）
ここで、ｉ、ｉ１、ｉ２およびｊ、ｊ１、ｊ２は各断層画像に描出された被写体の同一部分に対応する水平方向および垂直方向の座標値である。
【００２４】
そして、合成された断層画像をメモリ２０１に保持するとともに、記憶部１０８にも送信し、記憶させる。このようにメモリ２０１に常に合成された断層画像を保持することで、合成後の断層画像ＢＳＬを更新するようにすれば、メモリ２０１の必要な容量を抑えることができる。またこの場合には、新たに撮像された断層画像の取得と合成処理を並行に処理するようにすることが、全体の処理時間を短くする上で好ましい。
【００２５】
また、重ね合わせＢスキャン像ＢＳＬの画素は（式２）に示す平均化処理に限定される必要はなく、特許文献１に開示されるように中央値を用いるか、あるいは重み付け平均処理を行ってもよい。例えば、位置合わせ処理部で位置合わせされた複数の画像の中で基準となる画像を設定し、その画像の各画素の位置を基準位置として、この基準位置に対してズレ量が大きい画像または画素ほど重み付けを小さくして加算平均処理を行ってもよい。これにより、基準となる画像から大きくずれた画像が合成後の画像に与える影響は小さくなるため、画像のエッジのボケを低減することができる。これらの、Ｂスキャンの記憶方法や重ね合わせＢスキャン像の画素の計算方法は、いずれも本発明の範囲を逸脱することなく変形して実施することができる。
【００２６】
次に、ＯＣＴ装置１０１の構成を図４に従い詳細に説明する。本実施例におけるＯＣＴ装置１０１はいわゆるフーリエドメイン型の光干渉断層撮像装置である。ＯＣＴ装置１０１は操作者により不図示の操作部にて入力された操作情報に応じて、被検眼の撮影を行い、得られた画像を画像処理装置１０２へと送信する。
【００２７】
光源４０１は光を射出し、ビームスプリッタ４０２はその光を測定光４１１と参照光４１２とに分割する。測定光４１１は、観察対象である眼４０５を経由した戻り光４１３となって戻される。ここで戻り光４１３は、眼４０５における測定光の反射光及び散乱光を含む概念である。
【００２８】
ビームスプリッタ４０２はまた、戻り光４１３と参照光４１２を合波し干渉光４１４を生成する干渉光生成手段として機能する。回折格子４０７はこの干渉光を分光し、レンズ４０６により一次元センサ４０９上に結像される。一次元センサ４０９の各画素回路は受光した光量に応じた電気信号を出力する。画像形成部４１０は一次元センサ内の位置つまり干渉光の波数でフーリエ変換し、眼４０５の断層画像を得る。ここでビームスプリッタは光ファイバカプラー等であってもよい。
【００２９】
次に、光源４０１の周辺について説明する。光源４０１は代表的な低コヒーレント光源であるＳＬＤ（Ｓｕｐｅｒ  Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｔ  Ｄｉｏｄｅ）である。波長は８３０ｎｍ、バンド幅５０ｎｍである。このバンド幅は、得られる断層画像の光軸方向の分解能に影響するため、重要なパラメーターである。また、光源の種類は、ここではＳＬＤを選択したが、低コヒーレント光が射出できればよく、ＡＳＥ（Ａｍｐｌｉｆｉｅｄ  Ｓｐｏｎｔａｎｅｏｕｓ  Ｅｍｉｓｓｉｏｎ）等も用いることができる。また、波長は眼を測定することを鑑みると、近赤外光が適する。さらに波長は、得られる断層像の横方向の分解能に影響するため、なるべく短波長であることが望ましく、ここでは８３０ｎｍとする。観察対象の測定部位によっては他の波長を選んでもよい。
【００３０】
参照光４１２の光路について説明する。ビームスプリッタ４０２によって分割された参照光４１２は、参照物体であるミラー４０６により反射され、ビームスプリッタ４０２に戻る。この光路長は測定光４１１と同じ長さにすることにより、参照光と測定光を干渉させることができる。
【００３１】
次に、測定光４１１の光路について説明する。ビームスプリッタ４０２によって分割された測定光４１１は、ＸＹスキャナ４０３のミラーに入射する。ＸＹスキャナ４０３は入射した測定光４１１を眼４０５へと向けるとともに、その方向を順次変更することで眼４０５の網膜上を光軸に垂直な方向に二次元的にラスタースキャンする走査光学系として機能する。ＸＹスキャナ４０３は簡単のため一つのミラーとして記したが、実際にはＸスキャン用ミラーとＹスキャン用ミラーとの２枚のミラーが近接して配置されている。また、測定光１２４の中心はＸＹスキャナ４０３のミラーの回転中心と一致するように調整されている。レンズ４０４は網膜上に測定光４１１を集光する。これらの光学系により、測定光４１１は眼４０５に入射すると、眼４０５の網膜からの反射や散乱により戻り光４１２となる。なお、網膜のある点に測定光を入射させて一次元の画像を生成することをＡスキャンと呼び、この一次元の画像をＡスキャン画像という。また、このＡスキャンを網膜表面における所定の線上に沿って所定の間隔で行い二次元の画像を生成する操作をＢスキャンと呼び、この二次元画像をＢスキャン画像と呼ぶ。Ｂスキャンにより、測定光の入射位置が所定の間隔で順次変更される各位置の複数のＡスキャン画像が得られ、この複数のＡスキャン画像に補間処理等を施して二次元のＢスキャン画像が得られることとなる。
【００３２】
また、通常ＯＣＴ装置では撮像位置をモニタするために、不図示の走査型レーザー検眼鏡または、眼底像を二次元で撮像する光学系を持っている。
【００３３】
次に分光系について説明する。前記の様に干渉光４１４は回折格子４０７により分光されるが、この分光は光源の中心波長、バンド幅と同じ波長条件で分光を行う。また、干渉光を測定する一次元センサは一般的にＣＣＤ型やＣＭＯＳ型があるが、どちらを用いても同様の結果が得られる。
【００３４】
以上のＯＣＴ装置１０１において、ＸＹスキャナ４０３を動かさずに測定を行うと、フーリエ変換の出力からは、図５（ａ）のＡスキャンが得られる。Ａスキャン終了ごとに、スキャナをＸ方向に解像度分動かすことを続けると、図５（ａ）のＢスキャンを得る事ができる。同様にＢスキャン終了ごとにＹ方向にスキャンを行うと網膜の三次元像を得る事ができる。
【００３５】
このとき、Ｙ方向スキャンの移動量を細かく行うと図５（ｂ）で示す様な精細な三次元像、Ｙ方向スキャンの移動量を大きく行うと図５（ｃ）で示す様なＹ方向に粗い三次元像（以下、粗い三次元像）を得ることができる。
【００３６】
次に図６に示すフローチャートに従い実施例１に係る画像処理装置１０２の処理の流れを説明する。
【００３７】
まずステップＳ６０１にて、画像取得部１０３は先述の図３に示すような被検眼における所定の位置のＢスキャン画像を１枚取得する。画像取得部１０３はＯＣＴ装置が所定の二次元の撮影領域を走査して形成される複数の断層画像を取得し、その中から所定の位置のＢスキャン画像を取得する。その他のＢスキャン画像は記憶部１０８に記憶しておく。
【００３８】
ここで先述の所定の位置のＢスキャン画像が１枚目の画像である場合には、生成部１０４が合成するための複数の画像が存在しないため、取得部１０３は取得したＢスキャン画像を算出部１０５へと送る（ステップＳ６０２でＮｏ）。なお、取得部１０３が生成部１０４に対してＢスキャン画像を送信し、生成部１０４がそのＢスキャン画像に対して何ら処理を施さず算出部１０５に送信することとしてもよい。２枚目以降の画像である場合には（ステップＳ６０２でＹｅｓ）、取得部１０３はＢスキャン画像を生成部１０４へと送る。
【００３９】
ステップＳ６０３にて、生成部１０４は入力したＢスキャン像を内部のメモリ２０１に記憶する。ここで、生成部１０４のメモリ２０１には既に生成された合成後のＢスキャン画像が保持されており、この合成後の画像と新たに入力されたＢスキャン画像とを合成する処理を行う。先述の通り生成部１０４はメモリ２０１に記憶した複数のＢスキャン像間の位置合わせを順次行い、被写体の同一位置に対応する画素から新たな画素の値を計算し、重ね合わせＢスキャン像を生成して出力する。生成されたＢスキャン画像で既に生成されたＢスキャン画像を更新し、メモリ２０１に格納される。この格納された合成後のＢスキャン画像は次の新たなＢスキャン画像が入力される際に生成部１０４により合成されることとなる。また、生成部１０４は算出部１０５へと出力する。
【００４０】
ステップＳ６０４にて、画像取得部１０３または生成部１０４が出力したＢスキャン像の画質を示す指標値Ｍを算出部１０５が算出する。
【００４１】
ステップＳ６０５にて、判定部１０６は入力した画質指標Ｍが規定された所定の範囲を超えるかどうかを判定する。指標Ｍが所定範囲内であると判定部１０６が判定した場合には（ステップＳ６０６でＹｅｓ）、出力部１０９は生成部１０４のメモリ２０１に記憶された画質が所定範囲内と判定された画像を出力し、不図示の表示部に表示する。
【００４２】
判定部１０６が指標Ｍは所定範囲外であると判定した場合（ステップＳ６０６でＮｏ）、制御部１０７はその旨の情報を受信し、ＯＣＴ装置１０１に対して再撮影を行う旨の指示を行う（ステップＳ６０７）。ＯＣＴ装置１０１はこの指示に応じて被検眼の網膜を撮像する。ステップＳ６０１に進み、画像取得部１０３は先述の所定の位置のＢスキャン画像を取得する。その後ステップＳ６０３にて生成部１０４は制御部１０７による再撮影指示に応じて得られた断層画像と判定部１０６で画質が判定された断層画像とを合成する。
【００４３】
これにより所定の位置の断層画像を逐次合成して診断上の基準を満たす画質の合成画像を得るのに必要な断層画像の枚数を不図示の制御部が決定する。他のＢスキャン画像に対しても同じ枚数の断層画像を合成する処理を生成部１０４で行い、網膜の三次元構造を明らかにする複数のＢスキャン画像を取得することができる。画質の判定とそれに応じた撮影指示を適宜行う処理は、合成画像の生成処理及び画質を示す値の算出処理が網膜の撮影領域を走査し画像を形成する処理に対して十分に早い場合に特に有効である。
【００４４】
このように画質指標が所定範囲外である時に再撮影を指示して合成画像を生成し、画質が所定範囲内となったところで再撮影の指示を止め、その時点での合成後のＢスキャン画像が生成部１０４のメモリ２０１から出力部１０９により出力する。これにより不必要な撮像を回避することができ、被検者の負担を軽減しつつ高画質な断層画像を得ることができる。特にＯＣＴ装置により撮像された網膜の画像は、固視微動や測定光路中の硝子体や水晶体等の影響など、被検者によってノイズの量が異なっている。そのため、一律で合成する画像の数を決める場合に比べてより適切な撮影枚数とすることができ、被験者の負担軽減と画質向上を両立することができる。
【００４５】
本実施例では１枚目の断層画像を生成部１０４による合成画像の生成処理に用いたが、別の例では、１枚目の断層画像は合成画像の生成に用いない。例えば、撮影の位置合わせのためのプレスキャン撮影を行った後に本撮影を行う場合、プレスキャン撮影により得られた断層画像を画像処理装置１０２が取得し画質評価値を算出する。この際、プレスキャン画像に写っている本撮影の撮影領域の画質を判定することとする。ここで画質の評価のみに用いる断層画像は、必ずしも本撮影の撮影領域全体の画質を評価せずともよく、代表位置の画質を評価する。係る制御を行うことにより、プレスキャン撮影の断層画像を用いて効率的に適切な重ね合わせ画像を得ることができる。
【実施例２】
【００４６】
第二の実施例に係る光干渉断層撮像システム７００では、ＯＣＴ装置７０１は被検眼の網膜を繰り返し撮影し、画像取得部７０３は繰り返し形成された断層画像を逐次取得する。生成部７０５は逐次合成画像を生成して更新し、その画質が所定範囲内となったところで制御部７０８がＯＣＴ装置７０１に対して撮影の停止指示を行うというものである。ここでＯＣＴ撮影装置７０１は予め制御部７０８からの指示に応じて撮像を繰り返すことするが、制御部７０８からの指示によらず撮像を繰り返すこととしてもよい。
【００４７】
以下、図７に基づいて光干渉断層撮像システム７００の構成を説明するが、実施例１と同一の名称が付された部位は特に説明のない限り同様の機能を有することとし、重複する説明は省略する。
【００４８】
ＯＣＴ装置７０１は実施例１と同様にいわゆるフーリエドメイン型の光干渉断層撮像装置であるが、画像処理装置７０２からの撮影指示に応じて繰り返し網膜を撮像し断層画像を逐次形成する点が異なる。
【００４９】
画像取得部７０３はＯＣＴ装置７０１で撮像された断層画像を画像の形成に応じて逐次取得する。画像取得部７０３は取得された画像を記憶部７０４に送り記憶させる。
【００５０】
生成部７０５はＯＣＴ撮影装置による撮像と並行して記憶部７０４から画像を逐次取得し、既に合成された画像と合わせて合成後の画像を生成する。生成された画像を内部のメモリに記憶するとともに、算出部７０６と出力部７０９へと出力する。その後再び記憶部７０４から画像取得を行い、画像の生成を行う。このように逐次生成処理を行う。
【００５１】
制御部７０８は、判定部７０７による合成画像の画質が所定範囲内である旨の判定結果を受け取ると、ＯＣＴ装置７０１に対して撮像の継続を許可しない旨の指示を行う。これと同時にまたはこれに変えて、ＯＣＴ装置７０１により形成される画像の記憶または画像処理装置７０２への送信を停止させても、画像処理装置７０２による画像の取得を停止させても、あるいは被検者に対して検査が終了した旨の通知を行ってもよい。このようにすることで、不要な撮影を回避し、被験者の撮影負担を軽減することができる。また、本実施例に係る処理は、合成画像の生成処理及び画質を示す値の算出処理よりも網膜の撮影領域を走査し画像を形成する処理が速い場合に有効である。
【００５２】
その他、制御部７０８は画像処理装置７０２の各部を統合的に制御する。
【００５３】
出力部７０９は生成部７０５が生成した合成画像を適宜表示部７１０に表示させる。これにより表示部７１０に表示される断層画像は逐次更新される。これにより表示される画像が時間経過とともに鮮明な画像がとなっていくこととなる。
【００５４】
次に図８に示すフローチャートに従い実施例２に係る画像処理装置７０２の処理の流れを説明する。なお、実施例１と重複する説明については省略する。
【００５５】
画像取得部７０３は、ＯＣＴ装置７０１からの画像を適宜受け付け、記憶部７０４に格納する。この状況においてステップＳ８０１では、生成部７０５が記憶部７０４からＢスキャン画像を１枚取得する。
【００５６】
ステップＳ８０２において、制御部７０８は画像取得部７０３が取得した画像が２枚目以降であるか否かを判定して、１枚目である場合にはステップＳ８０１に進み、２枚目のＢスキャン画像を記憶部７０４から取得する。２枚目以降のＢスキャン画像である場合には、制御部７０８は生成部７０５へと複数の画像を入力させ、生成部７０５は合成画像の生成をする処理を行う（ステップＳ８０３）。生成された合成画像は出力部７０９へと出力され（ステップＳ８０４）、表示部７１０に表示させる（ステップＳ８０５）。ステップＳ８０４にて生成部７０５が出力部へ合成後の画像を出力した後、再び記憶部７０４からＢスキャン画像を取得する。このようにして、生成部７０５は逐次合成画像を生成して内部のメモリに記憶された合成画像を更新していく。
【００５７】
ステップＳ８０６において、算出部７０６が合成画像を取得し、ステップＳ８０７において算出部７０６は画像から画質を示す指標を算出する。算出部７０６はこの合成画像の取得と指標値の算出を逐次行うとともに、判定部７０７へと画質を示す値を出力する。
【００５８】
判定部７０７は、受け取った指標が規定された範囲内であるか否かを判定し（ステップＳ８０８）、範囲内であると判定された場合にはその旨の情報を制御部７０８が受け取る。制御部７０８はＯＣＴ装置７０１による撮像を許可しないまたは停止する旨の指示を送信するとともに、画像取得部７０３による画像の取得を停止する（ステップＳ８０９）。これにより、出力部７０９が出力し表示部７１０が表示するＢスキャン画像の更新が止まるとともに、生成部７０５の合成処理、算出部７０６の指標算出処理、判定部７０７の判定処理が停止する。
【００５９】
このように制御部７０８が合成画像の画質に応じてＯＣＴ装置７０１による撮像を停止させることにより、不要な画像の撮影を停止しつつ診断上必要な画質の断層画像を得る事ができるという効果がある。また、撮影が進行してＢスキャン像が取得される都度、その時点での合成後のＢスキャン像が表示されるため、撮影装置の操作者は目視で画像を確認することができる。
【実施例３】
【００６０】
第三の実施例では、複数画像を加算平均して合成画像を生成する処理の時間を短縮するために、網膜の深度方向の画像情報を減らし、複数の断層画像を位置合わせする処理を高速化する。
【００６１】
システム及び装置の構成について実施例１または２と同様の部分については説明を省略する。また説明の便宜のため、実施例１のシステム構成に基づいて説明するが、実施例２のシステムにも適用可能である。
【００６２】
生成部１０４の位置合わせ部２０２では、位置合わせを行う際、入力した断層像の画素を全て使わず、実質的に断層像を縮小した形で処理を行う。例えば図９に示すように元のＢスキャン像が横Ｗ画素、縦Ｈ画素であった場合、位置合わせ処理にはより小さい横Ｗ２、縦Ｈ２画素のＢスキャン像を用いる。
【００６３】
Ｗ２、Ｈ２は位置合わせの精度が確保できるサイズであればどのような値でもよいが、網膜の断層画像においては、網膜は深度方向に対して垂直に層が重なる構造をなしているため、位置合わせに有効な情報が網膜の深度方向に対して水平方向に乏しい。垂直方向の処理対象画素数を削減しても画像上の特徴は十分にあるため位置合わせ上の問題は少なく、処理速度の向上に資するため好ましい。そこで図９の例ではＷ＝Ｗ２とし、Ｈ２＜Ｈとするように画素を間引いている。
【００６４】
あるいは位置合わせのテンプレートマッチングに用いる領域を、図９の破線で示すようにＢスキャン像の一部に限定することで、実質的に処理対象画素数を削減しても良い。特に網膜の断層画像では図９に示すように硝子体あるいは脈絡膜の下に相当する部分は殆ど信号がないため、位置合わせに有効な情報が少なく、位置合わせに用いなくとも精度に影響はなく、またかえって処理時間の削減に貢献する。
【００６５】
このように、予めＢスキャン像を２値化して硝子体より深い位置の領域を抽出し、その範囲のみを用いてテンプレートマッチングを行うことで余分な処理を削減し、処理速度を向上させることができる。また、脈絡膜より下の領域以外を抽出することとしても、硝子体より下側（前眼部から見て深い位置）の領域かつ脈絡膜より上側（前眼部から見て浅い位置）の領域を抽出することとしてもよい。この場合、位置合わせ部２０２は層抽出部を備え、この層抽出部がテンプレートマッチングに用いる領域を抽出する。
【００６６】
また、実施例１において本実施例に特徴的な位置合わせの処理を適用することにより、撮影指示の間隔を短くすることができるため、撮影時間を短縮することができる。また、実施例２において本実施例に特徴的な位置合わせの処理を適用することにより、処理に時間がかかる合成画像を生成する時間の間隔を短くすることができるため、画質の判定の間隔を短くすることができるため、不要な撮影を防ぐことに貢献する。
【実施例４】
【００６７】
第四の実施例では、画質を示す値を組み合わせて用いる。システム及び装置の構成について実施例１または２と同様の部分については説明を省略する。また説明の便宜のため、実施例１のシステム構成に基づいて説明するが、実施例２のシステムにも適用可能である。
【００６８】
算出部１０５は実施例１で説明したノイズ成分の大きさを示すＳＮ比と共に、画像の鮮鋭度を表す指標を計算する。鮮鋭度としては、断層画像の網膜層の各境界領域で勾配を計算し、その値の平均値、最大値などの統計量を用いることができる。
【００６９】
網膜層のＢスキャン像では先述の図９に示すように層構造が水平方向に延びる形で描出されるため、重ね合わせ処理の誤差によるぼけは垂直方向に現れる。この方向のエッジを解析するために、図９のＲで例示するように、網膜層と硝子体、脈絡膜との境界近傍で垂直方向の画素値の勾配を計算すればよい。
【００７０】
重ね合わせ枚数が増えるに従い、重ね合わせＢスキャン像のＳＮは向上するが、一方では残留する位置合わせ誤差により層構造の境界部分がぼけ、鮮鋭度が低下する。このように勾配を用いて鮮鋭度を評価することでぼけの増加を防止するための指標とすることができる。
【００７１】
またノイズ成分の大きさを示す値としても、種々の指標値を採用することができる。ここでＯＣＴにおいては断層像に含まれるノイズ成分の大きさが画質に対して支配的となるため、例えば画像のヒストグラムにおいて信号成分の強度のピークとノイズ成分の強度のピークとの距離を算出部１０５が算出することとしてもよい。
【００７２】
別の指標として、重ね合わせＢスキャン画像のヒストグラムの分布形状によって変化する数値を用いるようにしてもよい。このような数値としては、次式に示す歪度Ｋを用いることができる。
Ｋ  ＝  Σ（ｋ−μ）３・Ｐ（ｋ）／σ３      …  （式３）
ここで、Ｐ（ｋ）はヒストグラムのｋ番目の要素の値で、画素値がｋである画素の頻度を表し、μは画素平均値である。歪度Ｋはヒストグラムが非対称となるに従ってその値が大きくなる性質がある特徴量である。
【００７３】
前述したようにＯＣＴ断層画像はノイズ成分が支配的であり、重ね合わせ処理をしないＢスキャン像のヒストグラムは図１０（ａ）のような対称に近い形状となる。しかし、ノイズ成分はランダムであるため重ね合わせ処理を行うことによりキャンセルされて被写体の信号に対応する成分が相対的に強くなる。
【００７４】
眼底のＢスキャン像には網膜層が描出されているが、複数の画素値レベルが異なる層が混在しているため、画素値の分布形状は対称ではない。従って重ね合わせ処理の結果ノイズ成分がキャンセルされるとヒストグラムの形状は非対称な形状となる。図１０（ｂ）および図１０（ｃ）は重ね合わせ数が５、３０の場合を示すもので、重ね合わせ枚数が増えるに従って分布形状が非対称となっていく。
【００７５】
図１１はステップＳ６０５で説明した指標と重ね合わせ枚数の関係を表したもので、図１１（ａ）はＳ／Ｎ比、図１１（ｂ）はヒストグラムの歪度、図１１（ｃ）は標準偏差を示している。
【００７６】
画質指標としてＳ／Ｎ比を用いている場合は、２０枚以上重ね合わせ枚数を増やしても画質の改善はそれほど得られないため、例えばＳ／Ｎ比が０．８を超えたら撮像を停止する。ヒストグラムの歪度に関しても同様に予め閾値を設けておき、歪度がその値を超えたら撮像を停止する。
【００７７】
一方標準偏差はノイズ量に対応しており、この値が閾値を下回ったところで撮像を停止するようにすれば良い。これらの閾値は予め視覚評価実験等によって診断に必要な画質と指標との関係を求めて決定し、撮影前に記憶部１０８に記憶されているものとする。
【００７８】
また、このような合成される画像の数とその画質を示す値との対応関係を示すグラフ情報を記憶部１０８に有し、このグラフの勾配が所定の閾値以下となる枚数の画像を撮影するように設定してもよい。
【００７９】
また、被検者の特性やその他の撮影条件によって、撮影対象毎に画像１枚当たりのノイズが変動する場合も考えられる。このような場合に対応して、記憶部１０８に図１１に示す関係情報を記憶しておき、１枚目の画像の画質に応じて適切な重ね合わせ枚数を設定することとしてもよい。この場合、設定された枚数の撮影が実行されることとなる。
【００８０】
さらには、実施例１において、判定部１０６が入力された画質を示す値の履歴情報を記憶しておき、その画質の改善度合いが所定の閾値未満となった時点で撮像指示を止めて画像を出力するようにしてもよい。また、この場合に実施例２においてはＯＣＴ装置７０１に対して制御部７０８が撮像を停止する制御をしてもよい。このようにすることで、画像を加算処理しても画質の改善が少ない場合にはそこで撮影を打ち切ることで、不要な撮影を止め、撮影負担を軽減することができる。
【実施例５】
【００８１】
第五の実施例では、複数の測定光で網膜の異なる領域を同時に走査することが可能ないわゆるマルチビーム型のＯＣＴ装置に本発明を適用した例である。本発明は複数の測定光を有するＯＣＴにおいても適用することができる。本実施例では複数の測定光を有し、広範囲を高速で撮影可能な眼科撮影装置における本発明の適用例を説明する。
【００８２】
本実施例において、ＯＣＴ装置１０１は図１２に示すように撮影範囲を３分割した深さ方向に対する高さｈがそれぞれＲ１、Ｒ２、Ｒ３となる領域に対し、独立した複数の測定光の光束を撮影対象に同時に入射させて撮影する。各領域において破線は重ね合わせの対象となるＢスキャンの位置であり、３箇所のＢスキャンによる部分画像を同時に取得することができる。なお、各測定光が走査する領域は一部重複していてもよい。
【００８３】
画像取得部１０３は図１２において破線で示す各領域の夫々複数回走査して各領域に対応する部分画像を夫々複数取得する。取得は３箇所同時又は連続のいずれでもよいが、眼底網膜が対象の場合は眼球運動の影響があるため極力短い時間内に取得をすることが好ましいため、同時に行う。取得された３箇所の部分画像は生成部１０４に出力される。
【００８４】
生成部１０４は入力した各領域の複数の部分画像を各々領域毎に独立に位置合わせ処理し、加算平均して部分画像を生成して算出部１０５に出力する。
【００８５】
算出部１０５は３つの重ね合わせ部分画像毎に画質を表す指標を計算する。計算する指標は前述した実施例において説明したいずれでもよい。例えばヒストグラムの歪度を用いる場合は、各重ね合わせＢスキャン像で３つの歪度Ｋ１、Ｋ２、Ｋ３を計算して判定部１０６に出力する。
【００８６】
このように、各測定光に対応する画像毎に位置合わせをし、指標値を算出することにより、３枚の画像を位置合わせする処理を不要とし、撮影時間を短くすることができる。
【００８７】
なお、生成部１０４は入力された３つのＢスキャン画像の位置合わせを行った後に、画像の合成処理を行い、指標値を算出してもよい。この場合、図１２に示されるように黄斑１２０１や視神経乳頭部１２０２といった特徴的な構造を位置合わせ部２０２による位置合わせに利用できるため、より先鋭な画像を生成することができる。
【００８８】
判定部１０６は入力した３つの歪度の値から断層像取得を停止するかどうかを判断する。例えば、３つの歪度が全て前述した実施例で説明したように閾値を超え、かつ３つの歪度間の差が画質上問題のないレベルである場合に撮影動作を停止する。差が閾値以下となることのみをもって撮像の許否を制御することとしてもよい。このように複数の領域を独立して断層像取得する場合は、各々の領域が規定レベル以上で、かつ領域間の差が小さくなるように制御を行うことで、撮影領域全体に渡り画質を維持することができる。
【００８９】
上述の実施例によれば、画質に応じて適宜撮影の指示を行い撮影された画像を加算平均して新たな断層画像を生成するため、被検者に不要な撮影負担をかけることなく、所望の画質の画像を得ることができる。
【００９０】
また、加算平均された画像を逐次生成し、その画質が所定範囲内となった時に撮影を停止させることができるため、被験者に不要な撮影負担をかけることなく所望の画質の画像を得ることができる。
【００９１】
（その他の実施例）
その他、上述の実施例ではＢスキャン画像を位置合わせ及び合成処理に用いたが、これに限らず、Ａスキャン画像単位や三次元断層画像単位で行ってもよい。
【００９２】
また、実施例１の制御部１０７による撮影指示において、複数の断層画像を撮像する指示を一度に行ってもよい。さらには、本発明の処理を開始してから合成枚数の少ないうちは合成画像のノイズが多いため、多くの断層画像を撮影する指示を一度に行い、合成が進むにつれ一度に撮影を指示する数を少なくするようにしてもよい。この場合には、合成処理、指標の算出処理や判定処理の回数を少なくすることができる。
【００９３】
また、生成部１０４は合成画像に対して撮影された新たな画像を追加で合成したが、既に合成された画像を用いずに、撮影された画像から逐次合成することとしてもよい。
【００９４】
上述の実施例に係る光干渉断層撮像システムにおけるＯＣＴ装置及び画像処理装置の機能を、１つの光干渉断層撮像装置として実装しても、本発明の適用を妨げない。
【００９５】
また更には、画像処理装置１０２の機能をソフトウェアとハードウェアを協働させることにより実現してもよい。この場合、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭを有する制御部１０９にて、ＣＰＵがＲＯＭに記憶された図＊に示される処理の流れを実現するためのプログラムをＲＡＭに展開し、ＣＰＵが逐次プログラムに記載された命令を実行する。これにより電子計算機のハードウェアとソフトウェアが協働して本発明が実現されることとなる。なお、本発明の一部のみをソフトウェアとハードウェアの協働により実現するにしてもよい。
【００９６】
本発明は上記実施の形態に制限されるものではなく、本発明の精神及び範囲から離脱することなく、様々な変更及び変形が可能である。従って、本発明の範囲を公にするために以下の請求項を添付する。
【００９７】
本願は、２０１０年３月２日提出の日本国特許出願特願２０１０−４５５４４を基礎として優先権を主張するものであり、その記載内容の全てをここに援用する。
【符号の説明】
【００９８】
１００  光干渉断層撮像システム
１０１  ＯＣＴ装置
１０２  画像処理装置
１０４  生成部
１０５  算出部
１０６  判定部
１０７  制御部
【図１】
0005921068.tif 000002
【図２】
0005921068.tif 000003
【図３】
0005921068.tif 000004
【図４】
0005921068.tif 000005
【図５】
0005921068.tif 000006
【図６】
0005921068.tif 000007
【図７】
0005921068.tif 000008
【図８】
0005921068.tif 000009
【図９】
0005921068.tif 000010
【図１０】
0005921068.tif 000011
【図１１】
0005921068.tif 000012
【図１２】
0005921068.tif 000013