(57)【要約】【課題】被写体毎に異なる、蛍光画像の信号強度と参照光画像の信号強度との比率に応じて、特定領域とその他の領域を判別するための閾値を設定することができる蛍光観察装置を提供する。【解決手段】照明光および励起光を発生する光源装置１７と、励起光の照射によって蛍光画像を生成する蛍光画像生成部３０と、照明光の照射によって白色光画像を生成する白色光画像生成部２９と、蛍光画像における各画素の信号強度を、白色光画像における各画素の信号強度で除算して、補正蛍光画像を生成する蛍光画像補正部３１と、補正蛍光画像の特徴量を抽出する特徴量取得部３３と、特徴量取得部３３により抽出された特徴量の履歴を用いて、補正蛍光画像の特定領域を特定する閾値を決定する閾値設定部３８と、この閾値に基づいて補正蛍光画像の特定領域と他の領域とを判別する擬似カラー画像生成部３７とを備える蛍光観察装置１を採用する。【選択図】図１
2011194164.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被写体に照射する照明光および励起光を発生する光源部と、
該光源部からの励起光の照射によって前記被写体において発生した蛍光を撮影して蛍光画像を生成する蛍光画像生成部と、
前記光源部からの照明光の照射によって前記被写体から戻る戻り光を撮影して戻り光画像を生成する戻り光画像生成部と、
前記蛍光画像生成部により生成された蛍光画像における各画素の信号強度を、前記戻り光画像生成部により生成された戻り光画像における各画素の信号強度で除算して、補正蛍光画像を生成する画像補正部と、
該画像補正部により生成された補正蛍光画像の特徴量を抽出する特徴量抽出部と、
該特徴量抽出部により抽出された特徴量の履歴を用いて、前記補正蛍光画像の特定領域を他の領域と判別するための閾値を決定する閾値決定部と、
該閾値決定部により決定された閾値に基づいて、前記補正蛍光画像の特定領域と他の領域とを判別する判別部とを備える蛍光観察装置。
【請求項２】
前記特徴量抽出部は、前記補正蛍光画像の信号強度の最大値を前記特徴量として抽出する請求項１に記載の蛍光観察装置。
【請求項３】
前記特徴量抽出部は、前記補正蛍光画像の各画素における信号強度の累積値が所定値となった際の信号強度を前記特徴量として抽出する請求項１に記載の蛍光観察装置。
【請求項４】
前記特徴量抽出部により抽出された特徴量の時間変化を記録する特徴量記録部と、
該特徴量記録部に記録された特徴量の時間変化を表示する特徴量表示部と、
該特徴量表示部に表示された特徴量の時間変化において基準とする信号強度を入力する信号強度入力部とを備え、
前記閾値決定部が、前記信号強度入力部に入力された信号強度を前記閾値として決定する請求項１から請求項３のいずれかに記載の蛍光観察装置。
【請求項５】
前記特徴量抽出部により抽出された特徴量の時間変化を記録する特徴量記録部と、
前記閾値を設定するタイミングを指示する閾値設定指示部とを備え、
前記閾値決定部が、前記閾値設定指示部からの指示が入力されたときに、前記特徴量記録部に記録された前記特徴量の時間変化に基づいて前記閾値を決定する請求項１から請求項３のいずれかに記載の蛍光観察装置。
【請求項６】
前記特徴量抽出部により抽出された特徴量の時間変化を記録する特徴量記録部を備え、
前記閾値決定部は、前記特徴量記録部に前記特徴量が所定時間記録されたときに、前記特徴量記録部に記録された特徴量の時間変化に基づいて前記閾値を決定する請求項１から請求項３のいずれかに記載の蛍光観察装置。
【請求項７】
前記閾値決定部は、前記特徴量記録部に記録された前記特徴量の時間変化から特徴量の信号強度のヒストグラムを生成し、該ヒストグラムのピークの数が１つの場合にはヒストグラムの最大の信号強度を前記閾値として決定し、ピークの数が２つ以上の場合には最も大きい信号強度であるピークと最も小さい信号強度であるピークの間の信号強度を前記閾値として決定する請求項５または請求項６に記載の蛍光観察装置。
【請求項８】
前記閾値決定部は、前記ヒストグラムに２つのピークが表れたときに、これらピークの間の信号強度を前記閾値として決定する請求項７に記載の蛍光観察装置。
【請求項９】
前記戻り光画像生成部により取得された戻り光画像の各画素の信号強度を検出し、信号強度が飽和している画素数が所定の画素数以上の場合にエラー判定を行うエラー判定部を備える請求項１から請求項８のいずれかに記載の蛍光観察装置。
【請求項１０】
前記画像補正部により生成された補正蛍光画像の各画素の信号強度を検出し、信号強度が飽和している画素数が所定の画素数以上の場合にエラー判定を行うエラー判定部を備える請求項１から請求項８のいずれかに記載の蛍光観察装置。
【請求項１１】
前記エラー判定部がエラー判定を行った場合に、前記特徴量抽出部が前記特徴量の抽出を中止する請求項９または請求項１０に記載の蛍光観察装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蛍光観察装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、蛍光薬剤を用いて病変領域を診断する蛍光観察装置において、観察距離によって照射光の強度が変化するため、蛍光画像の信号強度を参照光画像の信号強度で除算して、蛍光画像を補正する方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
また、自家蛍光を観察する内視鏡装置において、蛍光画像の信号強度と参照光画像の信号強度との比率が所定の閾値以上の画素のみ蛍光画像に表示することで、病変領域の位置を見つけ易く表示する方法が知られている（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開昭６２−２４７２３２号公報
【特許文献２】特開２００５−２１５８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、蛍光薬剤の代謝能には個人差があり、また患者や部位毎に組織の色は異なる。そのため、病変領域と正常領域における、蛍光画像の信号強度と参照光画像の信号強度との比率は、被写体毎に異なる。したがって、病変領域である特定領域と他の領域を、蛍光画像の信号強度と参照光画像の信号強度との比率によって判別しようとした場合、被写体毎に判別するための閾値を設定する必要がある。
【０００６】
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、被写体毎に異なる、蛍光画像の信号強度と参照光画像の信号強度との比率に応じて、特定領域とその他の領域を判別するための閾値を設定することができる蛍光観察装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明は以下の手段を採用する。
本発明は、被写体に照射する照明光および励起光を発生する光源部と、該光源部からの励起光の照射によって前記被写体において発生した蛍光を撮影して蛍光画像を生成する蛍光画像生成部と、前記光源部からの照明光の照射によって前記被写体から戻る戻り光を撮影して戻り光画像を生成する戻り光画像生成部と、前記蛍光画像生成部により生成された蛍光画像における各画素の信号強度を、前記戻り光画像生成部により生成された戻り光画像における各画素の信号強度で除算して、補正蛍光画像を生成する画像補正部と、該画像補正部により生成された補正蛍光画像の特徴量を抽出する特徴量抽出部と、該特徴量抽出部により抽出された特徴量の履歴を用いて、前記補正蛍光画像の特定領域を他の領域と判別するための閾値を決定する閾値決定部と、該閾値決定部により決定された閾値に基づいて、前記補正蛍光画像の特定領域を他の領域とを判別する判別部とを備える蛍光観察装置を採用する。
【０００８】
本発明によれば、光源部からの照明光および励起光が被写体に照射され、戻り光画像生成部により照明光の戻り光から戻り光画像が生成されるとともに、蛍光画像生成部により励起光が被写体に照射されて発生した蛍光から蛍光画像が生成される。そして、画像補正部により、蛍光画像における各画素の信号強度が、戻り光画像における各画素の信号強度で除算されて補正蛍光画像が生成され、特徴量抽出部により補正蛍光画像の特徴量が抽出される。この特徴量の履歴を用いて、閾値決定部により、補正蛍光画像の特定領域を判別するための閾値が決定され、この閾値に基づいて判別部により特定領域とその他の領域とが判別される。
【０００９】
ここで、特定領域とは補正蛍光画像内において信号強度がその周囲より高い領域である。例えば被写体が病変部のある組織であって、病変部に蓄積されやすい蛍光薬剤が投与されたとする。すると、被写体の一部に蛍光薬剤が集積するので、励起光によりその部分から蛍光が強く発生する。そして、その部分は、補正蛍光画像内において信号強度が高くなる。特定領域とは、このように補正蛍光画像内において信号強度が他の領域より高い領域のことである。
【００１０】
蛍光薬剤の代謝能には個人差があり、また患者や部位毎に組織の色は異なる。そのため、特定領域における蛍光画像の信号強度と戻り光画像の信号強度との比率と、他の領域における蛍光画像の信号強度と戻り光画像の信号強度との比率は、被写体毎に異なる。本発明によれば、補正蛍光画像の特徴量に基づいて、特定領域と他の領域とを判別するための閾値が決定されるので、被写体に応じて該閾値を変更することができる。そして、被写体に応じた特定領域と他の領域との判別を行うことができる。これにより、例えば病変部等の特定領域の検査精度を向上することができる。
【００１１】
上記発明において、前記特徴量抽出部は、前記補正蛍光画像の信号強度の最大値を前記特徴量として抽出することとしてもよい。
このようにすることで、補正蛍光画像から特徴量を容易に抽出することができ、特徴量抽出部による処理を簡略化することができる。
【００１２】
上記発明において、前記特徴量抽出部は、前記補正蛍光画像の各画素における信号強度の累積値が所定値となった際の信号強度を前記特徴量として抽出することとしてもよい。
このようにすることで、画像の状態に応じて補正蛍光画像から抽出する特徴量を変化させることができる。例えば、補正蛍光画像の各画素における信号強度の累積値が、９８％となった際の信号強度を特徴量として抽出することで、ノイズ等による異常値を除外して、特定領域と他の領域とを判別するための閾値を決定することができる。
【００１３】
上記発明において、前記特徴量抽出部により抽出された特徴量の時間変化を記録する特徴量記録部と、該特徴量記録部に記録された特徴量の時間変化を表示する特徴量表示部と、該特徴量表示部に表示された特徴量の時間変化において基準とする信号強度を入力する信号強度入力部とを備え、前記閾値決定部が、前記信号強度入力部に入力された信号強度を前記閾値として決定することとしてもよい。
このようにすることで、ユーザが、特徴量表示部に表示された特徴量の時間変化を見ながら信号強度入力部に基準とする信号強度を入力することができ、特定領域と他の領域とを判別する閾値を任意に決定することができる。
【００１４】
上記発明において、前記特徴量抽出部により抽出された特徴量の時間変化を記録する特徴量記録部と、前記閾値を設定するタイミングを指示する閾値設定指示部とを備え、前記閾値決定部が、前記閾値設定指示部からの指示が入力されたときに、前記特徴量記録部に記録された前記特徴量の時間変化に基づいて前記閾値を決定することとしてもよい。
このようにすることで、ユーザが閾値設定指示部に入力するタイミングで、特定領域と他の領域とを判別するための閾値を自動的に決定することができる。
【００１５】
上記発明において、前記特徴量抽出部により抽出された特徴量の時間変化を記録する特徴量記録部を備え、前記閾値決定部は、前記特徴量記録部に前記特徴量が所定時間記録されたときに、前記特徴量記録部に記録された特徴量の時間変化に基づいて前記閾値を決定することとしてもよい。
このようにすることで、特徴量が特徴量記録部に所定時間記録されたときに、特定領域と他の領域とを判別するための閾値を自動的に決定することができる。
【００１６】
上記発明において、前記閾値決定部は、前記特徴量記録部に記録された前記特徴量の時間変化から特徴量の信号強度のヒストグラムを生成し、該ヒストグラムのピークの数が１つの場合にはヒストグラムの最大の信号強度を前記閾値として決定し、ピークの数が２つ以上の場合には最も大きい信号強度であるピークと最も小さい信号強度であるピークの間の信号強度を前記閾値として決定することとしてもよい。
【００１７】
このようにすることで、特徴量記録部に記録された特徴量の時間変化から特徴量の信号強度のヒストグラムを作成し、該ヒストグラムにおいて、ピークの数が１つの場合には、特定領域が観察されていないと判断することができ、このヒストグラムの最大の信号強度を、特定領域と他の領域とを判別するための閾値として決定することができる。また、ヒストグラムのピーク数が２つ以上の場合には、特定領域と他の領域の両方が観察されていると判断することができ、最も大きい信号強度であるピークと最も小さい信号強度であるピークの間の信号強度を特定領域と他の領域とを判別するための閾値として決定することで、被写体に応じた特定領域とその他の領域の判別を行うことができる。これにより、例えば病変部等の特定領域の検査精度を向上することができる。
【００１８】
上記発明において、前記閾値決定部は、前記ヒストグラムに２つのピークが表れたときに、これらピークの間の信号強度を前記閾値として決定することとしてもよい。
このようにすることで、各画素における信号強度のヒストグラムに２つのピークが表れたときに、これらピークの間の信号強度を特定領域と他の領域とを判別する閾値として自動的に決定することができる。
【００１９】
上記発明において、前記戻り光画像生成部により取得された戻り光画像の各画素の信号強度を検出し、信号強度が飽和している画素数が所定の画素数以上の場合にエラー判定を行うエラー判定部を備えることとしてもよい。
【００２０】
例えば本発明の蛍光観察装置を内視鏡に採用した場合、内視鏡の先端部が組織の壁にぶつかってしまった時には、戻り光画像のほとんど全ての画素は飽和し、補正蛍光画像は異常に低い値になる。したがって、エラー判定部により、戻り光画像の信号強度が飽和している画素数が所定の画素数以上の場合にエラー判定を行うことで、異常な状態であることをユーザが認識することができる。
【００２１】
上記発明において、前記画像補正部により生成された補正蛍光画像の各画素の信号強度を検出し、信号強度が飽和している画素数が所定の画素数以上の場合にエラー判定を行うエラー判定部を備えることとしてもよい。
【００２２】
例えば本発明の蛍光観察装置を内視鏡に採用した場合、内視鏡を早いスピードで動かしてしまった時には、戻り光画像と蛍光画像の露光時間が異なるため、各画像にずれが生じ、蛍光画像にはあるが、戻り光画像はない画素が生じてしまう。この場合、補正蛍光画像は、０割算が行なわれることなり、異常に明るい点が発生する。したがって、エラー判定部により、補正蛍光画像の信号強度が飽和している画素数が所定の画素数以上の場合にエラー判定を行うことで、異常な状態であることをユーザが認識することができる。
【００２３】
上記発明において、前記エラー判定部がエラー判定を行った場合に、前記特徴量抽出部が前記特徴量の抽出を中止することとしてもよい。
このようにすることで、異常な状態での観察を防止することができ、観察精度を向上することができる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、被写体が異なっても、蛍光画像の信号強度と参照光画像の信号強度との比率に応じて、特定領域と他の領域を判別するための閾値を設定することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る蛍光観察装置の機能ブロック図である。
【図２】図１の励起光透過フィルタの透過率特性を示すグラフである。
【図３】図１の励起光カットフィルタの透過率特性を示すグラフである。
【図４】画像に特定領域がない場合の補正蛍光画像の各画素における信号強度のヒストグラムである。
【図５】画像に特定領域がある場合の補正蛍光画像の各画素における信号強度のヒストグラムである。
【図６】特徴量の時間変化を示すグラフである。
【図７】閾値の決定方法を説明する図であり、（ａ）は設定された番号で選択する場合、（ｂ）はトグルで選択する場合、（ｃ）は直接入力する場合、（ｄ）は自動分割された番号を選択する場合である。
【図８】本発明の第２の実施形態に係る蛍光観察装置の機能ブロック図である。
【図９】特定領域がない場合の特徴量の信号強度を示すグラフであり、（ａ）は時間変化、（ｂ）はヒストグラムである。
【図１０】特定領域がある場合の特徴量の信号強度を示すグラフであり、（ａ）は時間変化、（ｂ）はヒストグラムである。
【図１１】閾値を自動的に決定する方法を説明するフローチャートである。
【図１２】第１の変形例に係る蛍光観察装置の機能ブロック図である。
【図１３】第２の変形例に係る蛍光観察装置の機能ブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
［第１の実施形態］
本発明の第１の実施形態に係る蛍光観察装置１について、図面を参照して以下に説明する。ここでは、本実施形態に係る蛍光観察装置１を内視鏡装置に適用した例について説明する。
図１に示すように、蛍光観察装置１は、内視鏡１０と、光源装置（光源部）１７と、画像演算部２０と、モニタ（特徴量表示部）４３とを備えている。
【００２７】
内視鏡１０は、体腔内に挿入される細長い挿入部を有しており、その内部にはライトガイドファイバ１３が設けられている。ライトガイドファイバ１３は、一端が内視鏡１０の先端まで延び、他端が光源装置１７に接続されている。これにより、光源装置１７から射出された光が、内視鏡１０の先端まで導かれて、体腔内の被検体Ａ（被写体）に照射されるようになっている。
【００２８】
内視鏡１０と画像演算部２０とは、画像伝送ケーブル１６によって接続されている。また、画像演算部２０とモニタ４３とは、モニタケーブル４５によって接続されている。これにより、内視鏡１０で取得した画像データは、画像伝送ケーブル１６を伝わって画像演算部２０に送られる。送られてきた画像データは、画像演算部２０内で画像処理が施された後、モニタケーブル４５によってモニタ４３に伝送され、モニタ画面上に表示される。
【００２９】
画像演算部２０には、観察モード入力部４１および閾値入力部（信号強度入力部）４２が接続されている。観察モード入力部４１および閾値入力部４２に入力された情報は、画像演算部２０に送られ、画像演算部２０において内視鏡１０により取得した画像データに対して処理作業が行われる。
【００３０】
次に、本実施形態の蛍光観察装置１の詳細な構成およびモニタ画面の表示を説明する。
図１に示すように、光源装置１７の内部には、キセノンランプ（Ｘｅランプ）２１と、波長選択フィルタ２２とが設置されている。Ｘｅランプ２１は、白色光および励起光を発生する。Ｘｅランプ２１から発せられた光は、波長選択フィルタ２２を通過することで、設定された波長域のみの白色光と励起光が通過する。具体的には、図２に示すように、波長選択フィルタ２２は、４００ｎｍ〜７５０ｎｍの波長域の光を透過させ、その他の波長域の光を反射するようになっている。
【００３１】
また、図１に示すように、内視鏡１０の内部には、ライトガイドファイバ１３と、白色光用カラーＣＣＤ２３と、スプリッタ２４と、照明光学系２５と、撮像光学系２６と、励起光カットフィルタ２７と、蛍光用モノクロＣＣＤ２８とが設けられている。
【００３２】
光源装置１７から射出された白色光および励起光は、内視鏡１０内のライトガイドファイバ１３により導かれ、内視鏡１０の先端に配置された照明光学系２５によって被検体Ａへ照射される。白色光が被検体Ａに照射されることによって、被検体Ａからの反射光が内視鏡１０先端に配置された撮像光学系２６に入射する。また、励起光が被検体Ａに照射されることによって、被検体Ａ上において蛍光が発生し、該蛍光が撮像光学系２６に入射する。
【００３３】
スプリッタ２４は、被検体Ａからの反射光を透過させる一方、被検体Ａにおいて発生した蛍光を反射するようになっている。このような特性を有することで、スプリッタ２４は、撮像光学系２６に入射した反射光と蛍光とを分離する。このとき蛍光の波長は、励起光の波長よりも長波長側にシフトしているため、励起光の波長よりも長波長側の光を反射するスプリッタを使用する。
【００３４】
励起光カットフィルタ２７は、蛍光から励起光（反射光）を取り除くためのフィルタである。具体的には、図３に示すように、スプリッタ２４は、７６５ｎｍ〜８５０ｎｍの波長域の光を透過させ、その他の波長域の光を反射するようになっている。
【００３５】
励起光カットフィルタ２７を通過させることで、蛍光は励起光（反射光）と完全に分離され、分離された蛍光は蛍光用モノクロＣＣＤ２８により検出される。分離された蛍光は微弱であるため、蛍光用モノクロＣＣＤ２８は白色光用カラーＣＣＤ２３よりも高感度のものを用いる。この蛍光用モノクロＣＣＤ２８によって検出された蛍光画像データは、画像伝送ケーブル１６ｂを介して画像演算部２０内の蛍光画像生成部３０に送られる。
【００３６】
一方、スプリッタ２４を透過した被検体Ａからの反射光は、白色光用カラーＣＣＤ２３により検出される。白色光用カラーＣＣＤ２３によって検出された白色光画像データは、画像伝送ケーブル１６ａを介して画像演算部２０内の白色光画像生成部（戻り光画像生成部）２９に送られる。
【００３７】
図１に示すように、画像演算部２０は、白色光画像生成部２９と、蛍光画像生成部３０と、蛍光画像補正部（画像補正部）３１と、エラー画像判定部（エラー判定部）３２と、特徴量取得部３３と、グラフ作成部（特徴量記録部）３４と、画像合成部３５と、表示画像選択部３６と、擬似カラー画像生成部（判別部）３７と、閾値設定部（閾値決定部）３８とを機能として備えている。また、観察モード入力部４１は表示画像選択部３６に、閾値入力部４１は閾値設定部３８にそれぞれ接続されている。
【００３８】
白色光画像生成部２９は、白色光用カラーＣＣＤ２３によって検出された白色光画像データから白色光画像を生成するようになっている。白色光画像生成部２９は、生成した白色光画像をエラー画像判定部３２、画像合成部３５、表示画像選択部３６に送信するようになっている。
【００３９】
蛍光画像生成部３０は、蛍光用モノクロＣＣＤ２８によって検出された蛍光画像データから蛍光画像を生成するようになっている。蛍光画像生成部３０は、生成した蛍光画像を蛍光画像補正部３１に送信するようになっている。
【００４０】
蛍光画像補正部３１は、蛍光画像生成部３０により生成された蛍光画像における各画素の輝度値を、白色光画像生成部２９により生成された白色光画像において蛍光画像の各画素に対応する各画素の輝度値で除算することで、補正蛍光画像を生成するようになっている。蛍光画像補正部３１は、生成した補正蛍光画像をエラー画像判定部３２に送信するようになっている。
【００４１】
エラー画像判定部３２は、白色光画像生成部２９により取得された白色光画像の各画素の信号強度を検出し、信号強度が飽和している画素数が所定の画素数以上の場合にエラー判定を行うようになっている。また、エラー画像判定部３２は、エラー判定を行った場合には、特徴量取得部３３および擬似カラー画像生成部３７に対して、蛍光画像補正部３１により生成された補正蛍光画像を送信しない。
【００４２】
特徴量取得部３３は、蛍光画像補正部３１により生成された補正蛍光画像の特徴量を抽出するようになっている。具体的には、特徴量取得部３３は、図４に示すように、補正蛍光画像の各画素における信号強度のヒストグラムを作成し、このヒストグラムにおいて補正蛍光画像の信号強度の最大値（図４における点Ｐ１）を特徴量として抽出する。
このようにすることで、補正蛍光画像から特徴量を容易に抽出することができ、特徴量取得部３３による処理を簡略化できる。
【００４３】
なお、特徴量取得部３３は、補正蛍光画像の各画素における信号強度のヒストグラムにおいて、補正蛍光画像の各画素における信号強度の累積値が所定値（図４における点Ｐ２）となった際の信号強度を特徴量として抽出することとしてもよい。
このようにすることで、画像の状態等に応じて補正蛍光画像から抽出する特徴量を変化させることができる。例えば、補正蛍光画像の各画素における信号強度の累積値が、９８％となった際の信号強度を特徴量として抽出することで、ノイズ等による異常値を除外して、特徴量より信号強度が大きい領域である特定領域と他の領域とを判別する閾値を決定することができる。
【００４４】
ここで、観察している被検体Ａに特定領域が無い場合、図４に示すように、補正蛍光画像のヒストグラムにおいて、信号強度が低いところに大きなピークが１つだけ現れる。一方、観察視野内に特定領域がある場合、信号強度が高い領域が蛍光画像内に存在するために、図５に示すように、信号強度が低いところに現れるピーク以外にピークが新しく現れる。
【００４５】
グラフ作成部３４は、内部に図示しないメモリ（図示略）を有しており、該メモリに特徴量取得部３３により抽出された特徴量の信号強度と、その検出時間とが対応付けられて保存されるようになっている。これにより、グラフ作成部３４は、図６に示すように、特徴量取得部３３により抽出された特徴量の時間変化をグラフ化し、このグラフをモニタ４３に表示する画像として表示画像選択部３６に送るようになっている。
【００４６】
図６に示す特徴量の時間変化のグラフにおいて、観察領域に特定領域がない場合には、グラフの値は略一定となる。一方、観察領域に特定領域がある場合には、信号強度が高い領域が補正蛍光画像内に存在するために、グラフにピークが現れる。
【００４７】
閾値入力部４２は、グラフ作成部３４により作成され、モニタ４３に表示された特徴量の時間変化のグラフにおいて、特定領域判別の基準となる信号強度（閾値）をユーザに入力させるようになっている。具体的には、閾値入力部４２は、図７（ａ）に示すように、特徴量の時間変化のグラフにおいて、特徴量の信号強度（縦軸）を離散的に番号で表示させ、ユーザがいずれかの番号を選択することで、特定領域判別の基準となる信号強度を入力させるようになっている。
【００４８】
なお、閾値入力部４２は、図７（ｂ）に示すように、特徴量の時間変化のグラフにおいて、縦軸に表示されたトグルをユーザがマウス等を用いて上下させることで、特定領域判別の基準となる信号強度を入力させることとしてもよい。
【００４９】
また、閾値入力部４２は、図７（ｃ）に示すように、特徴量の時間変化のグラフにおいて、ユーザがキーボード等を用いて特定領域判別の基準となる信号強度（閾値）を直接入力させることとしてもよい。
【００５０】
また、閾値入力部４２は、図７（ｄ）に示すように、特徴量の時間変化のグラフにおいて、信号強度の最大値と最小値との間を予め設定されたステップ数に自動分割して表示させ、ユーザがいずれかの番号を選択することで、特定領域判別の基準となる信号強度を入力させることとしてもよい。
【００５１】
閾値設定部３８は、閾値入力部４２に入力された信号強度を、特定領域と他の領域を判別するための閾値として決定し、該閾値を擬似カラー画像生成部３７に送信するようになっている。
【００５２】
擬似カラー画像生成部３７は、エラー画像判定部３２から送信された補正蛍光画像において、各画素の信号強度と閾値設定部３８により決定された閾値との差異によって、各画素に色を割り当てる（擬似カラー化）。具体的には、閾値設定部３８により決定された閾値よりも大きな信号強度を有する画素について、信号強度の高い順に、赤、緑、青を割り当てる。また、閾値設定部３８により決定された閾値以下の信号強度を有する画素には０（黒）を割り当てる。
【００５３】
画像合成部３５は、白色光画像生成部２９により生成された白色光画像と、擬似カラー画像生成部３７により擬似カラー化された補正蛍光画像とを合成し、合成画像を生成するようになっている。具体的には、画像合成部３５は、擬似カラー化された補正蛍光画像において、０（黒）が割り当てられた画素については白色光画像を、０以外の画素については擬似カラー化された補正蛍光画像を、合成画像の画素とするようになっている。
【００５４】
観察モード入力部４１は、複数の観察モードのうち、いずれの観察モードによる画像をモニタ４３に表示させるかをユーザに設定させるようになっている。ここで、複数の観察モードとは、例えば、白色光画像生成部２９により生成された白色光画像をそのままモニタ４３に表示させる観察モード（白色光画像観察モード）、画像合成部３５により生成された合成画像をモニタ４３に表示させる観察モード（合成画像観察モード）、および白色光画像および合成画像を同時に表示させる観察モード（２画像観察モード）である。
【００５５】
表示画像選択部３６は、観察モード入力部４１に設定された観察モードに基づいて、白色光画像および／または合成画像を選択し、選択した画像をモニタ４３に表示させるようになっている。また、表示画像選択部３６は、グラフ作成部３４により作成された特徴量の時間変化のグラフをモニタ４３に表示させるようになっている。
モニタ４３は、表示画像選択部３６により選択された画像およびグラフ作成部３４により作成された特徴量の時間変化のグラフを表示するようになっている。
【００５６】
上記構成を有する蛍光観察装置１の作用について以下に説明する。
まず、本実施形態の蛍光観察装置１を使用して被検体Ａの観察を始めると、光源装置１７からの光がライトガイドファイバ１３を介して被検体Ａに照射される。これにより、白色光画像生成部２９により被検体Ａの反射光から生成した白色光画像が取得されるとともに、蛍光画像生成部３０により被検体Ａから発せられた蛍光から生成した蛍光画像が取得される。
【００５７】
次に、補正蛍光画像補正部３１により、各画素について蛍光画像の輝度値を白色光画像の輝度値で除算することで補正蛍光画像が生成され、エラー画像判定部３２によりエラー判定が行われる。エラー判定が行われた場合には、白色光画像がそのままモニタ４３に表示される。
【００５８】
一方、エラー判定が行われない場合には、特徴量取得部３３により補正蛍光画像の特徴量が抽出され、グラフ作成部３４により特徴量の時間変化のグラフが作成される。作成された特徴量の時間変化のグラフは、モニタ４３に表示され、特定領域判別の基準となる信号強度を設定するために用いられる。
【００５９】
閾値入力部４２には、ユーザにより特定領域判別の基準となる信号強度が入力され、この信号強度が、正常組織と病変組織を判別するための閾値として決定される。
擬似カラー画像生成部３７では、予め設定された色の割り当ておよび閾値設定部３８により決定された閾値に基づいて、補正蛍光画像の擬似カラー化が行われる。
【００６０】
擬似カラー化された補正蛍光画像は、画像合成部３５により白色光画像と合成される。このように生成された合成画像は、観察モード入力部４１に設定された観察モードに応じて、モニタ４３に表示される。
【００６１】
以上のように、本実施形態に係る蛍光観察装置１によれば、蛍光画像の信号強度と白色光画像の信号強度との比率が所定の閾値以上の画素のみ蛍光画像に表示することができ、被検体Ａにおける特定領域の位置を見つけ易く表示することができる。
ここで、蛍光薬剤の代謝能には個人差があり、また患者や部位毎に組織の色は異なる。そのため、特定領域における蛍光画像の信号強度と白色光画像の信号強度との比率と、他の領域における蛍光画像の信号強度と白色光画像の信号強度との比率は、被写体毎に異なる。
【００６２】
これに対して、本実施形態に係る蛍光観察装置１によれば、蛍光画像を白色光画像で除算した補正蛍光画像の特徴量に基づいて、正常領域と病変領域とを判別するための閾値が決定されるので、患者に応じて閾値を変更することができる。そして、被写体に応じた特定領域と他の領域の判別を行うことができる。これにより、病変領域の検査精度を向上することができる。
【００６３】
また、閾値設定部３８が、閾値入力部４２に入力された信号強度を閾値として決定することで、ユーザは、モニタ４３に表示された特徴量の時間変化を見ながら閾値入力部４２に信号強度を入力することにより、任意に特定領域と他の領域とを判別する閾値を決定することができる。
【００６４】
また、内視鏡１０の先端部が組織の壁にぶつかってしまった時には、白色光画像のほとんど全ての画素は飽和し、補正蛍光画像は異常に低い値になる。したがって、エラー画像判定部３２により、白色光画像の信号強度が飽和している画素数が所定の画素数以上の場合にエラー判定を行うことで、異常な状態であることをユーザが認識することができる。
【００６５】
なお、エラー画像判定部３２は、蛍光画像補正部３１により生成された補正蛍光画像の各画素の信号強度を検出し、信号強度が飽和している画素数が所定の画素数以上の場合にエラー判定を行うこととしてもよい。
ここで、内視鏡を早いスピードで動かしてしまった時には、白色光画像と蛍光画像の露光時間が異なるため、各画像にずれが生じ、蛍光画像にはあるが、白色光画像はない画素が生じてしまう。この場合、補正蛍光画像は、０割算が行なわれることなり、異常に明るい点が発生する。したがって、エラー画像判定部３２により、補正蛍光画像の信号強度が飽和している画素数が所定の画素数以上の場合にエラー判定を行うことで、異常な状態であることをユーザが認識することができる。
【００６６】
さらに、エラー画像判定部３２がエラー判定を行った場合に、特徴量取得部３３が特徴量の抽出および擬似カラー画像生成部３７による擬似カラー化を中止し、モニタ４３に白色光画像をそのまま表示させることで、異常な状態での観察を防止することができ、観察精度を向上することができる。
【００６７】
［第２の実施形態］
次に、本発明の第２の実施形態に係る蛍光観察装置２について図面を参照して説明する。本実施形態の説明において、第１の実施形態に係る蛍光観察装置１と共通する点については説明を省略し、異なる点について主に説明する。
本実施形態に係る蛍光観察装置２が第１の実施形態に係る蛍光観察装置１と異なる点は、正常領域と病変領域とを判別するための閾値を自動的に設定する点である。
【００６８】
図８に示すように、本実施形態に係る蛍光観察装置２において、画像演算部５０は、閾値算出部（閾値決定部）５１を備えており、自動閾値算出入力部（閾値設定指示部）５２に接続されている。
【００６９】
自動閾値算出入力部５２は、正常領域と病変領域とを判別するための閾値を設定するタイミングを指示するようになっている。
閾値算出部５１は、自動閾値算出入力部５２からの指示が入力されたときに、グラフ作成部３４に記録された特徴量の時間変化を読み出して、特定領域と他の領域とを判別するための閾値を算出するようになっている。
【００７０】
具体的には、閾値算出部５１は、図９（ａ）および図１０（ａ）に示すようなグラフ作成部３４に記録された特徴量の時間変化から、図９（ｂ）および図１０（ｂ）に示すように、各時間における特徴量の信号強度のヒストグラムを生成する。そして、閾値算出部５１は、図９（ｂ）および図１０（ｂ）に示すヒストグラムにおいてピークの数を検出するとともに、ピークとなる信号強度を閾値として決定する。
【００７１】
すなわち、図９（ａ）に示すように、特徴量の時間変化のグラフにおいて信号強度が略一定となる場合は、観察領域に特定領域が無い場合を示している。この場合には、図９（ｂ）に示すように、各時間における特徴量の信号強度のヒストグラムにおいてピークが１つだけ現れる。この場合には、閾値算出部５１は、このピーク時の信号強度を閾値として決定する。
【００７２】
一方、図１０（ａ）に示すように、特徴量の時間変化のグラフにおいて信号強度に大きな変化がある場合は、観察領域に特定領域が含まれている場合を示している。この場合には、図１０（ｂ）に示すように、各時間における特徴量の信号強度のヒストグラムにおいて、ピークが複数現れる。この場合には、閾値算出部５１は、これらピークの内、最も大きい信号強度であるピークと最も小さい信号強度であるピークの間の信号強度を閾値として決定する。
【００７３】
このようにして決定された閾値は、擬似カラー画像生成部３７に送信され、エラー画像判定部３２から送信された補正蛍光画像の擬似カラー化に用いられる。具体的には、閾値算出部５１により決定された閾値よりも大きな信号強度を有する画素については各色（例えば赤、緑、青）が割り当てられ、閾値設定部３８により決定された閾値以下の信号強度を有する画素には０（黒）が割り当てられる。
【００７４】
上記構成を有する蛍光観察装置２の作用について以下に説明する。
まず、本実施形態の蛍光観察装置２を使用して被検体Ａの観察を始めると、光源装置１７からの光がライトガイドファイバ１３を介して被検体Ａに照射される。これにより、白色光画像生成部２９により被検体Ａの反射光から生成した白色光画像が取得されるとともに、蛍光画像生成部３０により被検体Ａから発せられた蛍光から生成した蛍光画像が取得される。
【００７５】
次に、補正蛍光画像補正部３１により、各画素について蛍光画像の信号強度を白色光画像の信号強度で除算することで補正蛍光画像が生成され、エラー画像判定部３２によりエラー判定が行われる。エラー判定が行われた場合には、白色光画像がそのままモニタ４３に表示される。
【００７６】
一方、エラー判定が行われない場合には、特徴量取得部３３により補正蛍光画像の特徴量が抽出され、グラフ作成部３４により特徴量の時間変化のグラフが作成される。作成された特徴量の時間変化のグラフは、モニタ４３に表示される。なお、本実施形態では、以下に説明するように、特定領域と他の領域とを判別するための閾値は自動的に設定されるので、特徴量の時間変化のグラフを必ずしも表示させる必要はない。
【００７７】
以下に、閾値算出部５１による閾値設定方法について図１１に示すフローチャートを用いて説明する。
ユーザにより自動閾値算出入力部５２から閾値を設定するように指示が入力されると（ステップＳ１）、閾値算出部５１により、グラフ作成部３４に記録された特徴量の時間変化から、図９（ｂ）および図１０（ｂ）に示すように、各時間における特徴量の信号強度のヒストグラムが生成される（ステップＳ２）。
【００７８】
次に、閾値算出部５１により、上記のように生成されたヒストグラムにおいて、ピーク値をとる階調値（信号強度）が求められるとともに（ステップＳ３）、そのピークの数が判定される（ステップＳ４）。
【００７９】
ステップＳ４において、ピークの数が１つの場合には、このときの、最大の信号強度（階調値）が閾値として設定される（ステップＳ５）。一方、ピークの数が２つの場合には、これらピークの間の信号強度（例えば中間値）が閾値として設定される（ステップＳ６）。
【００８０】
上記のように閾値算出部５１により決定された閾値と予め設定された色の割り当てに基づいて、擬似カラー画像生成部３７により補正蛍光画像の擬似カラー化が行われる。
擬似カラー化された補正蛍光画像は、画像合成部３５により白色光画像と合成される。このように生成された合成画像は、観察モード入力部４１に設定された観察モードに応じて、モニタ４３に表示される。
【００８１】
以上のように、本実施形態に係る蛍光観察装置２によれば、ユーザが自動閾値算出入力部５２に入力するタイミングで、特定領域と他の領域とを判別するための閾値を設定することができる。また、閾値算出部５１が、グラフ作成部３４に記録された特徴量の時間変化を読み出して、各時間における特徴量の信号強度のヒストグラムを生成することで、自動的に特定領域と他の領域とを判別するための閾値を決定することができる。
【００８２】
また、このヒストグラムにおいて、ピークの数が１つの場合には、特定領域が無い領域しか観察されていないと判断することができ、この最大の信号強度を、特定領域と他の領域とを判別するための閾値として決定することができる。また、ヒストグラムのピーク数が２つ以上の場合には、特定領域と他の領域の両方が観察されていると判断することができ、これらピークの内、最も大きい信号強度であるピークと最も小さい信号強度であるピークの間の信号強度を正常領域と病変領域とを判別するための閾値として決定することができる。そして、被写体に応じた特定領域と他の領域の判別を行うことができる。これにより病変領域の検査精度を向上することができる。
【００８３】
［第１の変形例］
次に、第２の実施形態に係る蛍光観察装置２の第１の変形例について説明する。
本変形例に係る蛍光観察装置３が第２の実施形態に係る蛍光観察装置２と異なる点は、グラフ作成部３４に記録されたデータ数に基づいて、特定領域と他の領域とを判別する閾値を設定するタイミングを判断する点である。
【００８４】
図１２に示すように、本変形例に係る蛍光観察装置３において、画像演算部６０は、データ数判定部６１を備えている。
データ数判定部６１は、グラフ作成部３４に記録された補正蛍光画像の特徴量のデータ数をカウントし、このデータ数が予め設定された所定値となった場合に、閾値算出部５１に対して、特定領域と他の領域とを判別するための閾値を設定するタイミングを指示するようになっている。
【００８５】
このようにすることで、補正蛍光画像の特徴量がグラフ作成部３４に所定値記録されたときに、特定領域と他の領域とを判別するための閾値を自動的に設定することができる。また、閾値算出部５１が、グラフ作成部３４に記録された特徴量の時間変化を読み出して、各時間における特徴量の信号強度のヒストグラムを生成することで、自動的に特定領域と他の領域とを判別する閾値を決定することができる。
【００８６】
なお、本変形例に係る蛍光観察装置３において、データ数判定部６１は、グラフ作成部３４による補正蛍光画像の特徴量の記録時間をカウントし、この記録時間が予め設定された所定時間となった場合に、閾値算出部５１に対して、特定領域と他の領域とを判別するための閾値を設定するタイミングを指示することとしてもよい。
【００８７】
［第２の変形例］
次に、第２の実施形態に係る蛍光観察装置２の第２の変形例について説明する。
本変形例に係る蛍光観察装置４が第２の実施形態に係る蛍光観察装置２と異なる点は、グラフ作成部３４により作成されたグラフに基づいて、特定領域と他の領域とを判別するための閾値を設定するタイミングを判断する点である。
【００８８】
図１３に示すように、本変形例に係る蛍光観察装置４において、画像演算部７０は、ピーク検出部７１を備えている。
ピーク検出部７１は、グラフ作成部３４により作成された特徴量の時間変化のグラフを読み出して、各時間における特徴量の信号強度のヒストグラムを生成し、このヒストグラムに２つのピークが表れた場合に、閾値算出部５１に対して、特定領域と他の領域とを判別するための閾値を設定するタイミングを指示するようになっている。
【００８９】
このようにすることで、各時間における特徴量の信号強度のヒストグラムに２つのピークが表れた場合、すなわち観察領域に病変領域が存在する場合に、特定領域と他の領域とを判別するための閾値を自動的に設定することができる。
【００９０】
以上、本発明の各実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。
例えば、各実施形態において、本発明に係る蛍光観察装置を内視鏡装置に適用した例を説明したが、顕微鏡装置等に適用することとしてもよい。
【００９１】
また、各実施形態において、照明光として白色光を用いた例を説明したが、白色光に限定されるものではなく、励起光の反射光などでもよい。
また、白色光画像生成部２９は、被検体Ａからの反射光から白色光画像を生成することとして説明したが、被検体Ａの自家蛍光等の戻り光から戻り光画像を生成することとしてもよい。
【００９２】
また、蛍光画像補正部３１は、蛍光画像における各画素の輝度値を白色光画像における各画素の輝度値で除算することとして説明したが、Ｒ、Ｇ、Ｂいずれかの成分について、蛍光画像における各画素の信号強度を白色光画像における各画素の信号強度で除算して補正蛍光画像を生成することとしてもよい。
【符号の説明】
【００９３】
１，２，３，４  蛍光観察装置
１０  内視鏡
１７  光源装置（光源部）
２０，５０，６０，７０  画像演算部
２９  白色光画像生成部（戻り光画像生成部）
３０  蛍光画像生成部
３１  蛍光画像補正部（画像補正部）
３２  エラー画像判定部（エラー判定部）
３３  特徴量取得部
３４  グラフ作成部（特徴量記録部）
３５  画像合成部
３６  表示画像選択部
３７  擬似カラー画像生成部（判別部）
３８  閾値設定部（閾値決定部）
４１  観察モード入力部
４２  閾値入力部（信号強度入力部）
４３  モニタ（特徴量表示部）
５１  閾値算出部（閾値決定部）
５２  自動閾値算出入力部（閾値設定指示部）
６１  データ数判定部
７１  ピーク検出部
Ａ  被検体
【図１】
2011194164.tif 000003
【図２】
2011194164.tif 000004
【図３】
2011194164.tif 000005
【図４】
2011194164.tif 000006
【図５】
2011194164.tif 000007
【図６】
2011194164.tif 000008
【図７】
2011194164.tif 000009
【図８】
2011194164.tif 000010
【図９】
2011194164.tif 000011
【図１０】
2011194164.tif 000012
【図１１】
2011194164.tif 000013
【図１２】
2011194164.tif 000014
【図１３】
2011194164.tif 000015