(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ｎを３以上の自然数とし、ｍを２以上の自然数とし、ｎ種類の色成分よりなる体腔内の生体組織のカラー画像を構成する各画素データをｎ種類よりも少ない、前記ｎ種類の色成分のうちのｍ種類の色成分であって、（ｎ−ｍ）種類の色成分を含まない色成分よりなる画素データに変換する変換手段と、
変換されたｍ種類の色成分よりなる画素データを所定の色成分補正係数を用いて補正する色成分補正手段と、
補正されたｍ種類の色成分よりなる画素データに基づいて対象疾患に関する評価結果を取得する取得手段と、
を備える、電子内視鏡用プロセッサ。
【請求項２】
ｎを３以上の自然数とし、ｍを２以上の自然数とし、ｎ種類の色成分よりなる体腔内の生体組織のカラー画像を構成する各画素データをｎ種類よりも少ないｍ種類の色成分よりなる画素データに変換する変換手段と、
変換されたｍ種類の色成分よりなる画素データに基づいて対象疾患に関する評価結果を取得する取得手段と、
取得された評価結果を所定の評価結果補正係数を用いて補正する評価結果補正手段と、
を備える、電子内視鏡用プロセッサ。
【請求項３】
前記ｍ種類の色成分よりなる変換された画素データを所定の色成分補正係数を用いて補正する色成分補正手段を更に備え、
前記取得手段は、前記色成分補正係数によって補正されたｍ種類の色成分よりなる画素データに基づいて対象疾患に関する評価結果を取得する、
請求項２に記載の電子内視鏡用プロセッサ。
【請求項４】
前記ｍ種類の色成分は、前記ｎ種類の色成分のうち、前記ｍ種類の色成分であり、（ｎ−ｍ）種類の色成分を含まない、請求項２または３に記載の電子内視鏡用プロセッサ。
【請求項５】
前記色成分補正係数は、前記ｍ種類の色成分よりなる画素データを補正する所定の補正マトリックス係数である、
請求項１または３に記載の電子内視鏡用プロセッサ。
【請求項６】
ｎを３以上の自然数とし、ｍを２以上の自然数とし、ｎ種類の色成分よりなる体腔内の生体組織のカラー画像を構成する各画素データをｎ種類よりも少ないｍ種類の色成分よりなる画素データに変換する変換手段と、
変換されたｍ種類の色成分よりなる画素データに基づいて対象疾患に関する評価結果を取得する取得手段と、
取得された評価結果を所定の評価結果補正係数を用いて補正する評価結果補正手段と、
を備え、
前記評価結果補正係数は、前記評価結果をアフィン変換するアフィン変換係数である、
電子内視鏡用プロセッサ。
【請求項７】
前記ｍ種類の色成分よりなる変換された画素データを所定の色成分補正係数を用いて補正する色成分補正手段を更に備え、
前記取得手段は、前記色成分補正係数によって補正されたｍ種類の色成分よりなる画素データに基づいて対象疾患に関する評価結果を取得する、
請求項６に記載の電子内視鏡用プロセッサ。
【請求項８】
ｎを３以上の自然数とし、ｍを２以上の自然数とし、ｎ種類の色成分よりなる体腔内の生体組織のカラー画像を構成する各画素データをｎ種類よりも少ないｍ種類の色成分よりなる画素データに変換する変換手段と、
変換されたｍ種類の色成分よりなる画素データを所定の色成分補正係数を用いて補正する色成分補正手段と、
補正されたｍ種類の色成分よりなる画素データに基づいて対象疾患に関する評価結果を取得する取得手段と、
を備え、
前記取得手段は、前記ｍ種類の色成分より定義される色空間内において、所定の基準点から見た前記対象疾患に関する基準方向を設定しており、前記カラー画像の各画素について、前記色空間における前記変換された画素データに対応する画素対応点の前記基準点から見た方向の、前記基準方向からのずれの程度に基づいて、前記対象疾患に関する評価結果を取得する、
電子内視鏡用プロセッサ。
【請求項９】
ｎを３以上の自然数とし、ｍを２以上の自然数とし、ｎ種類の色成分よりなる体腔内の生体組織のカラー画像を構成する各画素データをｎ種類よりも少ないｍ種類の色成分よりなる画素データに変換する変換手段と、
変換されたｍ種類の色成分よりなる画素データに基づいて対象疾患に関する評価結果を取得する取得手段と、
取得された評価結果を所定の評価結果補正係数を用いて補正する評価結果補正手段と、
を備え、
前記取得手段は、前記ｍ種類の色成分より定義される色空間内において、所定の基準点から見た前記対象疾患に関する基準方向を設定しており、前記カラー画像の各画素について、前記色空間における前記変換された画素データに対応する画素対応点の前記基準点から見た方向の、前記基準方向からのずれの程度に基づいて、前記対象疾患に関する評価結果を取得する、
電子内視鏡用プロセッサ。
【請求項１０】
前記取得手段は、前記ｍ種類の色成分より定義される色平面内において、所定の基準点を通る、前記対象疾患に関する基準軸を設定しており、各画素について、該基準点と該画素データに対応する画素対応点とを結ぶ線分と、該基準軸と、がなす角度に基づいて、該対象疾患に関する評価結果を取得する、
請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の電子内視鏡用プロセッサ。
【請求項１１】
前記基準軸を第１基準軸というとき、
前記取得手段は、前記色平面内において、前記基準点を通る、前記対象疾患が無い健常部位に関する第２基準軸を設定しており、
前記第１基準軸と前記第２基準軸の交差角度を最大角度として、前記角度を正規化して評価値を算出する、
請求項１０に記載の電子内視鏡用プロセッサ。
【請求項１２】
前記変換手段は、前記ｎ種類の色成分より定義される色空間における前記画素データを前記色平面に正射影する、
請求項１０または１１に記載の電子内視鏡用プロセッサ。
【請求項１３】
前記基準軸は、前記対象疾患について症状レベルが高くなるほど変換された前記画素対応点が収束する軸である、
請求項１０から請求項１２のいずれか一項に記載の電子内視鏡用プロセッサ。
【請求項１４】
前記色平面は、Ｒ成分の軸とＧ成分の軸を含む平面である、
請求項１０から請求項１３のいずれか一項に記載の電子内視鏡用プロセッサ。
【請求項１５】
前記変換された画素データのｍ種類の色成分のいずれも、波長帯域が互いに異なるように設定された色成分である、
請求項１から請求項１４のいずれか一項に記載の電子内視鏡用プロセッサ。
【請求項１６】
前記評価結果は、前記対象疾患に関する評価を示す値と、該対象疾患に関する評価を示すカラー画像の少なくとも一方を含む、
請求項１から請求項１５のいずれか一項に記載の電子内視鏡用プロセッサ。
【請求項１７】
請求項１から請求項１６のいずれか一項に記載の電子内視鏡用プロセッサと、
前記電子内視鏡用プロセッサにて求められた前記評価結果を表示画面に表示するように構成した表示装置と、
を備える、電子内視鏡システム。
【請求項１８】
前記電子内視鏡用プロセッサは、前記カラー画像の各画素の色を、各画素の前記評価結果として算出される評価値に応じた色に変換してカラーマップ画像を取得するカラーマップ画像取得手段と、
前記カラーマップ画像を前記表示装置の表示画面に表示させる表示手段と、を備え、
前記表示装置は、前記評価値の代表値と前記カラーマップ画像を同時に表示するように構成されている、
請求項１７に記載の電子内視鏡システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子内視鏡用プロセッサ及び電子内視鏡システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
人体内部の観察や治療に電子内視鏡システムが使用されている。電子内視鏡システムを使用した内視鏡観察では、病変部と正常な部位とを正確に識別する必要がある。病変部は、例えば血管新生などにより、正常な部位とは色調が異なる場合が多い。特許文献１には、内視鏡画像の色情報に基づいて病変部である可能性が高い部位を特定し、特定された部位を強調表示することによって内視鏡画像診断を支援する機能を備えた電子内視鏡システムが記載されている。【０００３】
上記のように内視鏡画像の色情報に基づいて病変部等を正確に特定するためには、少なくとも病変部等の特定に用いる色領域において正確な色情報を有する内視鏡画像を取得する必要がある。従来の電子内視鏡システムには、内視鏡画像の色情報を補正する機能として、ホワイトバランス補正機能が備えられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−１１５２４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ホワイトバランス補正は、無彩色軸上の一点（例えば白色）のみで色補正を行うものであるため、有彩色の誤差を補正することができない。そのため、色情報を補正する機能としてホワイトバランス補正機能のみを備えた従来の電子内視鏡システムでは、色情報の誤差が大きく、このことが病変部等を識別する精度を低いものにしていた。【０００６】
本発明は上記の事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、内視鏡画像の色成分に基づいて病変部等を識別する場合の識別精度を向上させるのに好適な電子内視鏡用プロセッサ及び電子内視鏡システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一実施形態に係る電子内視鏡用プロセッサは、ｎを３以上の自然数とし、ｍを２以上の自然数とし、ｎ種類の色成分よりなる体腔内の生体組織のカラー画像を構成する各画素データをｎ種類よりも少ない、前記ｎ種類の色成分のうちのｍ種類の色成分であって、（ｎ−ｍ）種類の色成分を含まない色成分よりなる画素データに変換する変換手段と、
変換されたｍ種類の色成分よりなる画素データを所定の色成分補正係数を用いて補正する色成分補正手段と、
補正されたｍ種類の色成分よりなる画素データに基づいて対象疾患に関する評価結果を取得する取得手段と、
を備える。
【０００８】
また、本発明の一実施形態に係る電子内視鏡用プロセッサは、ｎ（ｎ≧３）種類の色成分よりなる体腔内の生体組織のカラー画像を構成する各画素データをｎ種類よりも少ないｍ（ｍ≧２）種類の色成分よりなる画素データに変換する変換手段と、変換されたｍ種類の色成分よりなる画素データに基づいて対象疾患に関する評価結果を取得する取得手段と、取得された評価結果を所定の評価結果補正係数を用いて補正する評価結果補正手段とを備える。【０００９】
すなわち、本発明の一実施形態に係る電子内視鏡用プロセッサは、
ｎ（ｎ≧３）種類の色成分よりなる体腔内の生体組織のカラー画像を構成する各画素データをｎ種類よりも少ないｍ（ｍ≧２）種類の色成分よりなる画素データに変換する変換手段と、
変換された前記ｍ種類の色成分よりなる画素データに基づいて対象疾患に関する評価結果を取得する取得手段と、
前記変換手段により変換された前記ｍ種類の色成分よりなる画素データを所定の色成分補正係数を用いて補正する色成分補正手段、及び、前記取得手段で取得された評価結果を所定の評価結果補正係数を用いて補正する評価結果補正手段の少なくとも一方の補正手段と、
を備えることが好ましい。【００１０】
この構成において、一実施形態によれば、電子内視鏡用プロセッサは、ｍ種類の色成分よりなる画素データを所定の色成分補正係数を用いて補正する色成分補正手段を更に備えることが好ましい。また、この場合、一実施形態によれば、取得手段は、色成分補正係数によって補正されたｍ種類の色成分よりなる画素データに基づいて対象疾患に関する評価結果を取得することが好ましい。【００１１】
また、本発明の一実施形態によれば、色成分補正係数は、例えば、ｍ種類の色成分よりなる画素データを補正する所定の補正マトリックス係数であることが好ましい。【００１２】
また、本発明の一実施形態に係る電子内視鏡用プロセッサは、ｎを３以上の自然数とし、ｍを２以上の自然数とし、ｎ種類の色成分よりなる体腔内の生体組織のカラー画像を構成する各画素データをｎ種類よりも少ないｍ種類の色成分よりなる画素データに変換する変換手段と、
変換されたｍ種類の色成分よりなる画素データに基づいて対象疾患に関する評価結果を取得する取得手段と、
取得された評価結果を所定の評価結果補正係数を用いて補正する評価結果補正手段と、
を備え、
前記評価結果補正係数は、前記評価結果をアフィン変換するアフィン変換係数である。
その際、本発明の一実施形態によれば、前記ｍ種類の色成分よりなる変換された画素データを所定の色成分補正係数を用いて補正する色成分補正手段を更に備え、
前記取得手段は、前記色成分補正係数によって補正されたｍ種類の色成分よりなる画素データに基づいて対象疾患に関する評価結果を取得する、ことが好ましい。
【００１３】
また、本発明の一実施形態によれば、前記ｍ種類の色成分は、前記ｎ種類の色成分のうち、前記ｍ種類の色成分であり、（ｎ−ｍ）種類の色成分を含まないことが好ましい。
【００１４】
また、本発明の一実施形態に係る電子内視鏡用プロセッサは、ｎを３以上の自然数とし、ｍを２以上の自然数とし、ｎ種類の色成分よりなる体腔内の生体組織のカラー画像を構成する各画素データをｎ種類よりも少ないｍ種類の色成分よりなる画素データに変換する変換手段と、
変換されたｍ種類の色成分よりなる画素データを所定の色成分補正係数を用いて補正する色成分補正手段と、
補正されたｍ種類の色成分よりなる画素データに基づいて対象疾患に関する評価結果を取得する取得手段と、
を備え、
前記取得手段は、前記ｍ種類の色成分より定義される色空間内において、所定の基準点から見た前記対象疾患に関する基準方向を設定しており、前記カラー画像の各画素について、前記色空間における前記変換された画素データに対応する画素対応点の前記基準点から見た方向の、前記基準方向からのずれの程度に基づいて、前記対象疾患に関する評価結果を取得する。
また、本発明の一実施形態に係る電子内視鏡用プロセッサは、ｎを３以上の自然数とし、ｍを２以上の自然数とし、ｎ種類の色成分よりなる体腔内の生体組織のカラー画像を構成する各画素データをｎ種類よりも少ないｍ種類の色成分よりなる画素データに変換する変換手段と、
変換されたｍ種類の色成分よりなる画素データに基づいて対象疾患に関する評価結果を取得する取得手段と、
取得された評価結果を所定の評価結果補正係数を用いて補正する評価結果補正手段と、
を備え、
前記取得手段は、前記ｍ種類の色成分より定義される色空間内において、所定の基準点から見た前記対象疾患に関する基準方向を設定しており、前記カラー画像の各画素について、前記色空間における前記変換された画素データに対応する画素対応点の前記基準点から見た方向の、前記基準方向からのずれの程度に基づいて、前記対象疾患に関する評価結果を取得する。
【００１５】
また、本発明の一実施形態によれば、取得手段は、ｍ種類の色成分より定義される色平面内において、所定の基準点を通る、対象疾患に関する基準軸を設定しており、各画素について、該基準点と該画素データに対応する画素対応点とを結ぶ線分と、該基準軸と、がなす角度に基づいて、該対象疾患に関する評価結果を取得することが好ましい。【００１６】
また、本発明の一実施形態によれば、前記基準軸を第１基準軸というとき、
前記取得手段は、前記色平面内において、前記基準点を通る、前記対象疾患が無い健常部位に関する第２基準軸を設定しており、
前記第１基準軸と前記第２基準軸の交差角度を最大角度として、前記角度θを正規化して評価値を算出する、ことが好ましい。【００１７】
また、本発明の一実施形態によれば、変換手段は、ｎ種類の色成分より定義される色空間における各画素データを色平面に正射影することが好ましい。【００１８】
また、本発明の一実施形態によれば、基準軸は、例えば、対象疾患について症状レベルの最も高い炎症部位を示す軸であることが好ましい。いいかえると、前記基準軸は、前記対象疾患について症状レベルが高くなるほど変換された前記画素対応点が収束する軸であることが好ましい。【００１９】
また、本発明の一実施形態によれば、色平面は、例えば、Ｒ成分の軸とＧ成分の軸を含む平面であることが好ましい。【００２０】
また、本発明の一実施形態によれば、前記変換された画素データのｍ種類の色成分のいずれも、波長帯域が互いに異なるように設定された色成分である、ことが好ましい。【００２１】
また、本発明の一実施形態によれば、評価結果は、例えば、対象疾患に関する評価を示す値と、該対象疾患に関する評価を示すカラー画像の少なくとも一方を含むことが好ましい。【００２２】
また、本発明の一実施形態に係る電子内視鏡システムは、上記の電子内視鏡用プロセッサと、対象疾患と関連する少なくとも２以上の指標を撮影することによって得られる少なくとも２種類以上の実撮影データに基づいて色成分補正係数を算出する色成分補正係数算出手段を備える。【００２３】
また、本発明の一実施形態に係る電子内視鏡システムは、上記の電子内視鏡用プロセッサと、複数の指標の各々を撮影することによって各指標の評価結果を取得し、取得された各指標の評価結果を用いて評価結果補正係数を算出する評価結果補正係数算出手段を備える。【００２４】
また、本発明の一実施形態に係る電子内視鏡システムは、上記の電子内視鏡用プロセッサと、該電子内視鏡用プロセッサにて求められた評価結果を表示画面に表示するように構成された表示装置と、を備える。【００２５】
また、本発明の一実施形態によれば、前記電子内視鏡用プロセッサは、前記カラー画像の各画素の色を、各画素の前記評価結果として算出される評価値に応じた色に変換してカラーマップ画像を取得する取得手段と、前記カラーマップ画像を前記表示装置の表示画面に表示させる表示手段と、を備え、前記表示装置、例えばモニタは、前記評価値の代表値と前記カラーマップ画像を同時に表示するように構成されている、ことが好ましい。【００２６】
また、本発明の一実施形態によれば、色相及び彩度は、色成分から除かれる。
【発明の効果】
【００２７】
上述の電子内視鏡用プロセッサ及び電子内視鏡システムによれば、内視鏡画像の色成分に基づいて病変部等を識別する場合の識別精度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の一実施形態に係る電子内視鏡システムの構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の一実施形態において特殊モード時に実行される特殊画像生成処理のフローチャートを示す図である。
【図３】本発明の一実施形態において画素対応点がプロットされるＲＧ平面を示す図である。
【図４】ＲＧ平面内に設定される基準軸について説明する図である。
【図５】本発明の一実施形態において特殊モード時にモニタの表示画面に表示される表示画面例を示す図である。
【図６】本発明の一実施形態においてキャリブレーションモード時に実行されるキャリフレーション処理のフローチャートを示す図である。
【図７】本発明の一実施形態に係るキャリブレーション用治具の概略構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。以下においては、本発明の一実施形態として電子内視鏡システムを例に取り説明する。
【００３０】
図１は、本発明の一実施形態に係る電子内視鏡システム１の構成を示すブロック図である。図１に示されるように、電子内視鏡システム１は、医療用に特化されたシステムであり、電子スコープ１００、プロセッサ２００及びモニタ３００を備えている。
【００３１】
プロセッサ２００は、システムコントローラ２０２及びタイミングコントローラ２０４を備えている。システムコントローラ２０２は、メモリ２２２に記憶された各種プログラムを実行し、電子内視鏡システム１全体を統合的に制御する。また、システムコントローラ２０２は、操作パネル２１８に接続されている。システムコントローラ２０２は、操作パネル２１８より入力される術者からの指示に応じて、電子内視鏡システム１の各動作及び各動作のためのパラメータを変更する。術者による入力指示には、例えば電子内視鏡システム１の動作モードの切替指示がある。本実施形態では、動作モードとして、通常モード、特殊モード及びキャリブレーションモードがある。タイミングコントローラ２０４は、各部の動作のタイミングを調整するクロックパルスを電子内視鏡システム１内の各回路に出力する。
【００３２】
ランプ２０８は、ランプ電源イグナイタ２０６による始動後、白色光Ｌを射出する。ランプ２０８は、例えば、キセノンランプ、ハロゲンランプ、水銀ランプ、メタルハライドランプ等の高輝度ランプである。ランプ２０８より射出された白色光Ｌは、集光レンズ２１０によって集光されつつ絞り２１２を介して適正な光量に制限される。なお、ランプ２０８は、ＬＤ（Laser Diode）やＬＥＤ（Light Emitting Diode）等の半導体発光素子に置き換えてもよい。半導体発光素子に関しては、他の光源と比較して、低消費電力、発熱量が小さい等の特徴があるため、消費電力や発熱量を抑えつつ明るい画像を取得できるというメリットがある。明るい画像が取得できることは、後述する炎症評価値の精度を向上させることにつながる。半導体発光素子は、プロセッサ２００に限らず、電子スコープ１００に内蔵されてもよい。一例として、半導体発光素子は、電子スコープ１００の先端部内に備えられてもよい。
【００３３】
絞り２１２には、図示省略されたアームやギヤ等の伝達機構を介してモータ２１４が機械的に連結している。モータ２１４は例えばＤＣモータであり、ドライバ２１６のドライブ制御下で駆動する。絞り２１２は、モニタ３００の表示画面に表示される映像を適正な明るさにするため、モータ２１４により動作され開度が変えられる。ランプ２０８より照射された白色光Ｌの光量は、絞り２１２の開度に応じて制限される。適正とされる映像の明るさの基準は、術者による操作パネル２１８の輝度調節操作に応じて設定変更される。なお、ドライバ２１６を制御して輝度調整を行う調光回路は周知の回路であり、本明細書においては省略することとする。
【００３４】
絞り２１２を通過した白色光Ｌは、ＬＣＢ（Light Carrying Bundle）１０２の入射端面に集光されてＬＣＢ１０２内に入射される。入射端面よりＬＣＢ１０２内に入射された白色光Ｌは、ＬＣＢ１０２内を伝播する。
【００３５】
ＬＣＢ１０２内を伝播した白色光Ｌは、電子スコープ１００の先端に配置されたＬＣＢ１０２の射出端面より射出され、配光レンズ１０４を介して生体組織を照射する。白色光Ｌにより照射された生体組織からの戻り光は、対物レンズ１０６を介して固体撮像素子１０８の受光面上で光学像を結ぶ。
【００３６】
固体撮像素子１０８は、補色市松フィルタを搭載した単板式カラーＣＣＤ（Charge-Coupled Device）イメージセンサである。固体撮像素子１０８は、受光面上の各画素で結像した光学像を光量に応じた電荷として蓄積して、イエローＹｅ、シアンＣｙ、グリーンＧ、マゼンタＭｇの画素データを生成して出力する。なお、固体撮像素子１０８は、ＣＣＤイメージセンサに限らず、ＣＭＯＳ（Complementary Meta1 Oxide Semiconductor）イメージセンサやその他の種類の撮像装置に置き換えられてもよい。
【００３７】
また、固体撮像素子１０８は、原色系フィルタ（ベイヤ配列フィルタ）を搭載したものであってもよい。原色系（ＲＧＢ）フィルタは、補色系フィルタと比較して発色性が良い。そのため、原色系フィルタを搭載した撮像素子によるＲＧＢ形式の画像信号を後述の炎症評価値の算出に使用すると、評価精度を向上させることができる。また、原色系フィルタを使用することにより、炎症評価値計算の処理において信号の変換を行う必要がない。そのため、炎症評価値計算の処理負荷を抑えることが可能となる。
【００３８】
電子スコープ１００の接続部内には、ドライバ信号処理回路１１２が備えられている。ドライバ信号処理回路１１２には、白色光Ｌにより照射された生体組織を撮像した各画素の画素データが固体撮像素子１０８よりフレーム周期で入力される。ドライバ信号処理回路１１２は、固体撮像素子１０８より入力される画素データをプロセッサ２００の信号処理回路２２０に出力する。なお、以降の説明において「フレーム」は「フィールド」に置き替えてもよい。本実施形態において、フレーム周期、フィールド周期はそれぞれ、１／３０秒、１／６０秒である。
【００３９】
ドライバ信号処理回路１１２はまた、メモリ１１４にアクセスして電子スコープ１００の固有情報を読み出す。メモリ１１４に記録される電子スコープ１００の固有情報には、例えば、固体撮像素子１０８の画素数や感度、動作可能なフレームレート、型番等が含まれる。ドライバ信号処理回路１１２は、メモリ１１４より読み出された固有情報をシステムコントローラ２０２に出力する。
【００４０】
システムコントローラ２０２は、電子スコープ１００の固有情報に基づいて各種演算を行い、制御信号を生成する。システムコントローラ２０２は、生成された制御信号を用いて、プロセッサ２００に接続されている電子スコープに適した処理がなされるようにプロセッサ２００内の各種回路の動作やタイミングを制御する。
【００４１】
タイミングコントローラ２０４は、システムコントローラ２０２によるタイミング制御に従って、ドライバ信号処理回路１１２にクロックパルスを供給する。ドライバ信号処理回路１１２は、タイミングコントローラ２０４から供給されるクロックパルスに従って、固体撮像素子１０８をプロセッサ２００側で処理される映像のフレームレートに同期したタイミングで駆動制御する。
【００４２】
［通常モード時の動作］
通常モード時のプロセッサ２００での信号処理動作を説明する。
【００４３】
プロセッサ２００に備えられる信号処理回路２２０は、プリプロセス回路２２０Ａ、プロセス回路２２０Ｂ、出力回路２２０Ｃ、補正回路２２０Ｄ、スコアリング回路２２０Ｅ、及びマッピング回路２２０Ｆを有している。
【００４４】
プリプロセス回路２２０Ａは、ドライバ信号処理回路１１２よりフレーム周期で入力されるＲＡＷ形式の画素データにデモザイク処理を施してＲＧＢ形式の画素データに変換し、カラーマトリックス処理、ホワイトバランス調整、Ｈｕｅゲイン調整等を施してプロセス回路２２０Ｂに出力する。
【００４５】
プロセス回路２２０Ｂは、プリプロセス回路２２０Ａより入力される画素データにエンハンス処理、カンマ補正等を施して通常のカラー画像データを生成し、出力回路２２０Ｃに出力する。
【００４６】
出力回路２２０Ｃは、プロセス回路２２０Ｂより入力されるカラー画像データに対してＹ／Ｃ分離、色差補正等の処理を施して所定のビデオフォーマット信号に変換する。変換されたビデオフォーマット信号は、モニタ３００に出力される。これにより、生体組織の通常のカラー画像がモニタ３００の表示画面に表示される。
【００４７】
［特殊モード時の動作］
次に、特殊モード時のプロセッサ２００での信号処理動作を説明する。図２に、特殊モード時に実行される特殊画像生成処理のフローチャートを示す。図２の特殊画像生成処理は、電子内視鏡システム１の動作モードが特殊モードに切り替えられた時点で開始される。
【００４８】
［図２のＳ１１（現フレームの画素データの入力）］
本処理ステップＳ１１では、現フレームの各画素の画素データがプリプロセス回路２２０Ａに入力される。各画素の画素データは、プリプロセス回路２２０Ａによる信号処理後、プロセス回路２２０Ｂ及び補正回路２２０Ｄに入力される。
【００４９】
［図２のＳ１２（ＲＧ平面への正射影）］
図３に、補正回路２２０Ｄの動作を概念的に説明するための図であって、互いに直交するＲ軸とＧ軸とによって定義されるＲＧ平面を示す。なお、Ｒ軸は、Ｒ成分（Ｒの画素値）の軸であり、Ｇ軸は、Ｇ成分（Ｇの画素値）の軸である。
【００５０】
本処理ステップＳ１２では、ＲＧＢ３原色で定義されるＲＧＢ色空間の各画素の画素データ（３種類の色成分よりなる三次元の画素データ）がＲＧの画素データ（２種類の色成分よりなる二次元の画素データ）に変換される。概念的には、図３に示されるように、ＲＧＢ色空間の各画素の画素データが、Ｒ、Ｇの画素値に応じてＲＧ平面内（より詳細には、Ｒ＝０〜２５５、Ｇ＝０〜２５５の値を取るＲＧ平面内の区画）にプロットされる。以下、説明の便宜上、ＲＧＢ色空間の各画素の画素データの点及びＲＧ平面内にプロットされた画素データの点を「画素対応点」と記す。なお、図３においては、図面を明瞭化する便宜上、全ての画素の画素対応点を示すのではなく一部の画素の画素対応点のみ示している。
【００５１】
なお、本発明において、色成分は、色空間（色平面も含む。）を構成するものである。また、色相及び彩度は、「色成分」から除かれる。
【００５２】
このように、本処理ステップＳ１２では、ＲＧＢ色空間の各画素データ（三次元データ）がＲＧ平面に正射影され、各画素データに対応するＲＧＢ色空間内の点からＲＧ平面に下された垂線の足が各画素対応点（二次元データ）となる。
【００５３】
なお、本処理ステップＳ１２にて実行される、ＲＧＢ色空間の各画素の画素データをＲＧ平面の画素データに変換（正射影）する動作は、変換手段により行われる。一実施形態によれば、図２に示す補正回路２２０Ｄが変換手段の機能を担うことが好ましい。
【００５４】
［図２のＳ１３（基準軸の設定）］
本処理ステップＳ１３では、補正回路２２０Ｄにより、胃炎等の対象疾患の炎症強度を計算するために必要なＲＧ平面内の基準軸が設定される。図４に、基準軸の説明を補助する図を示す。
【００５５】
撮影対象となる患者の体腔内の生体組織は、ヘモグロビン色素等の影響によりＲ成分が他の成分（Ｇ成分及びＢ成分）に対して支配的であり、典型的には、炎症が強いほど赤味（Ｒ成分）が他の色味（Ｇ成分及びＢ成分）に対して強くなる。しかし、体腔内の生体組織の撮影画像は、明るさに影響する撮影条件（例えば白色光Ｌの当たり具合）に応じて色味が変化する。例示的には、白色光Ｌの届かない陰影部分は黒（無彩色であり、例えば、Ｒ、Ｇ、Ｂがゼロ又はゼロに近い値）となり、白色光Ｌが強く当たって正反射する部分は白（無彩色であり、例えば、Ｒ、Ｇ、Ｂが２５５又は２５５に近い値）となる。すなわち、炎症が起こっている同じ異常部位を撮影した場合であっても、白色光Ｌが強く当たるほどその異常部位画像の画素値が大きくなる。そのため、白色光Ｌの当たり具合によっては、画素値が炎症の強さと相関の無い値を取ることがある。
【００５６】
一般に、炎症が起こっていない体腔内の正常部位は十分な粘膜で覆われている。これに対し、炎症が起こっている体腔内の異常部位は十分な粘膜で覆われていない。具体的には、血管が拡張すると共に血管から血液・体液が漏出するため、相対的に粘膜が薄くなり血液の色が目に映り易くなる。粘膜は、基本的には白基調ではあるが、色味としては若干黄味がかっており、その濃淡（粘膜の厚み）によって画像上に写る色味（黄色の色味）が変化する。従って、粘膜の濃淡も炎症の強さを評価する評価用判定基準の一つになるものと考えられる。
【００５７】
そこで、本処理ステップＳ１３では、図４に示されるように、ＲＧ平面内において、（５０，０）及び（２５５，７６）を通る直線が基準軸の１つとして設定されると共に、（０，０）及び（２５５，１９２）を通る直線が基準軸の１つとして設定される。説明の便宜上、前者の基準軸を「ヘモグロビン変化軸ＡＸ１」と記し、後者の基準軸を「粘膜変化軸ＡＸ２」と記す。
【００５８】
図４に示されるプロットは、本発明者が体腔内の生体組織の多数のサンプル画像を解析した結果得たものである。解析に用いられるサンプル画像には、症状レベルの最も高い炎症画像例（最も重症なレベルの炎症画像例）や、症状レベルの最も低い炎症画像例（実質的に正常部位あるいは健常部位であるとみなされる画像例）など、各段階の炎症画像例が含まれる。なお、図４の例では、図面を明瞭化する便宜上、解析の結果得られたプロットを一部だけ示している。解析の結果実際に得られたプロットは、図４に示されるプロットの数よりも遥かに多い。
【００５９】
上述したように、炎症が強い異常部位ほどＲ成分が他の成分（Ｇ成分及びＢ成分）に対して強くなる。そのため、プロットが分布する領域と分布しない領域との境界線であって、Ｇ軸よりもＲ軸に近い方の境界線上の軸、図４の例では、（５０，０）及び（２５５，７６）を通る境界線上の軸が、症状レベルの最も高い病変部（症状レベルの最も高い炎症部位（異常部位））と相関の高い軸として設定される。この軸がヘモグロビン変化軸ＡＸ１である。ヘモグロビン変化軸ＡＸ１には、様々な撮影条件、例えば白色光Ｌの当たり具合が種々異なる条件で撮影された症状レベルの最も高い炎症部位に対応するプロットが重畳される。
【００６０】
一方、炎症の程度が小さく正常部位に近いほどＧ成分（又はＢ成分）がＲ成分に対して強くなる。そのため、プロットが分布する領域と分布しない領域との境界線であって、Ｒ軸よりもＧ軸に近い方の境界線上の軸、図４の例では、（０，０）及び（２５５，１９２）を通る境界線上の軸が、症状レベルの最も低い病変部（症状レベルの最も低い炎症部位（異常部位）であって、実質的に正常部位、いいかえると健常部位であるとみなされるもの）と相関の高い軸として設定される。この軸が粘膜変化軸ＡＸ２である。粘膜変化軸ＡＸ２には、様々な撮影条件、例えば白色光Ｌの当たり具合が種々異なる条件で撮影された症状レベルの最も低い炎症部位、いいかえると実質的に正常部位とみなされる部位に対応するプロットが重畳される。
【００６１】
補足すると、対象疾患について症状レベルの最も高い炎症部位は、出血を伴う。一方、症状レベルの最も低い炎症部位は、実質正常部位であるから、十分な粘膜で覆われている。そのため、図４に示されるＲＧ平面内のプロットは、血液（ヘモグロビン色素）と最も相関の高い軸と、粘膜の色味と最も相関の高い軸に挟まれた領域内に分布すると捉えることができる。そのため、プロットが分布する領域と分布しない領域との境界線のうち、Ｒ軸に近い（Ｒ成分が強い）方の境界線が、症状レベルの最も高い炎症部位を示す軸、すなわちヘモグロビン変化軸ＡＸ１に相当し、Ｇ軸に近い（Ｇ成分が強い）方の境界線が、症状レベルの最も低い炎症部位を示す軸、すなわち粘膜変化軸ＡＸ２に相当する。
【００６２】
［図２のＳ１４（画素データの補正）］
補正回路２２０Ｄ内のメモリやメモリ２２２等の記憶媒体には、後述のキャリブレーションモード時に算出された補正マトリックス係数が保存されている。本処理ステップＳ１４では、同一の病変部を異なる電子内視鏡システムで撮影したときのスコア値のばらつき、言い換えると、電子スコープの個体差を抑えるため、補正回路２２０Ｄにより、各画素の画素対応点てある画素データ（Ｒ，Ｇ)が補正マトリックス係数を用いて補正される。
【００６３】
・補正マトリックス例
0006591688.tif 000002
Ｒｎｅｗ      ：補正後の画素データ（Ｒ成分）
Ｇｎｅｗ      ：補正後の画素データ（Ｇ成分）
Ｍ００〜Ｍ１１：補正マトリックス係数
Ｒ          ：補正前の画素データ（Ｒ成分）
Ｇ          ：補正前の画素データ（Ｇ成分）
【００６４】
なお、本処理ステップＳ１４にて実行される、各画素の画素対応点を補正マトリックス係数を用いて補正する動作は、色成分補正手段により行われる。一実施形態によれば、図２に示す補正回路２２０Ｄが色成分補正手段の機能を担うことが好ましい。
【００６５】
［図２のＳ１５（角度の算出）］
本処理ステップＳ１５では、スコアリング回路２２０Ｅにより、処理ステップＳ１４（画素データの補正）にて補正された、現フレームの全ての画素の画素データ（Ｒｎｅｗ，Ｇｎｅｗ）について、炎症強度を計算するための角度が算出される。具体的には、本処理ステップＳ１５では、各画素について、ヘモグロビン変化軸ＡＸ１と粘膜変化軸ＡＸ２との交点である基準点Ｏ’と画素対応点（Ｒｎｅｗ，Ｇｎｅｗ）とを結ぶ線分Ｌと、ヘモグロビン変化軸ＡＸ１とがなす角度θ（図３参照）が算出される。なお、基準点Ｏ’は、座標（−１５０，−７５）に位置する。
【００６６】
［図２のＳ１６（正規化処理）］
体腔内の生体組織の撮影画像の明るさが白色光Ｌの当たり具合によって変化すると、撮影画像の色味は、個人差、撮影箇所、炎症の状態等の影響があるものの、ＲＧ平面内において、概ね、症状レベルの最も高い炎症部位ではヘモグロビン変化軸ＡＸ１上に沿って変化し、症状レベルの最も低い炎症部位、すなわち健常部位では粘膜変化軸ＡＸ２上に沿って変化する。また、中間の症状レベルの炎症部位の撮影画像の色味も同じ傾向で変化するものと推定される。すなわち、炎症部位に対応する画素対応点は、白色光Ｌの当たり具合によって変化すると、基準点Ｏ’を起点とした方位角方向にシフトする。言い換えると、炎症部位に対応する画素対応点は、白色光Ｌの当たり具合によって変化すると、角度θが一定のまま移動して基準点Ｏ’との距離が変わる。これは、角度θが撮影画像の明るさの変化に実質的に影響を受けないパラメータであることを意味する。
【００６７】
角度θが小さいほどＲ成分がＧ成分に対して強くなり、炎症部位の症状レベルが高いことを示す。また、角度θが大きいほどＧ成分がＲ成分に対して強くなり、炎症部位の症状レベルが低いことを示す。
【００６８】
そこで、本処理ステップＳ１６では、スコアリング回路２２０Ｅにより、角度θがゼロであるときに値２５５となり、角度θがθＭＡＸであるときに値ゼロとなるように、現フレームの全ての画素について角度θが正規化される。なお、θＭＡＸは、ヘモグロビン変化軸ＡＸ１と粘膜変化軸ＡＸ２とがなす角度と等しい。これにより、０〜２５５の範囲に収まる炎症強度の情報、すなわち８ｂｉｔの情報が得られる。
【００６９】
［図２のＳ１７（炎症評価値の計算）］
本処理ステップＳ１７では、スコアリング回路２２０Ｅにより、現フレームの全ての画素の炎症強度を平均化した平均値，又は全ての画素の炎症強度の積算値が撮影画像全体の暫定的な炎症評価値として計算される。
【００７０】
なお、本処理ステップＳ１７にて実行される、炎症評価値を計算する動作は、取得手段により行われる。一実施形態によれば、図２に示すスコアリング回路２２０Ｅが取得手段の機能を担うことが好ましい。
【００７１】
［図２のＳ１８（炎症評価値の確定）］
補正回路２２０Ｄ内のメモリあるいはメモリ２２２等の記憶媒体には、後述のキャリブレーションモード時に算出されたアフィン変換係数α、βが保存されている。本処理ステップＳ１８では、同一の病変部を異なる電子内視鏡システムで撮影したときのスコア値のばらつき、言い換えると、電子スコープの個体差を抑えるため、処理ステップＳ１７（炎症評価値の計算）にて計算された暫定的な炎症評価値が、次式に示されるように、アフィン変換係数α及びβを用いてアフィン変換されて確定値となる。また、本処理ステップＳ１８では、確定値に変換された炎症評価値の表示データ（表示データ例：Ｓｃｏｒｅ：○○）が生成される。
【００７２】
・アフィン変換例
Ｈ  ＝  αＨ’十  β
Ｈ  ：炎症評価値（確定値）
Ｈ’：炎症評価値（暫定値）
【００７３】
アフィン変換係数α及びβの算出方法を例示する。アフィン変換係数α及びβを算出する際、複数のサンプル画像について暫定的な炎症評価値（以下、説明の便宜上「サンプル炎症評価値」と記す。）が計算される。計算された各値のうち、最も高いサンプル炎症評価値を第一の特定値、例えば炎症評価値の最大値に変換し、かつ最も低いサンプル炎症評価値を第一の特定値よりも低い第二の特定値、例えば炎症評価値の最小値に変換する係数セット（傾きα、切片β）がアフィン変換係数として求められる。
【００７４】
なお、アフィン変換係数α、βには、種々のものが考えられる。例示的には、計算された全てのサンプル炎症評価値の平均値を特定値に変換する係数セットや、各サンプル炎症評価値と所定の目標値との誤差の総和を最も小さくする係数セットをアフィン変換係数α、βとしてもよい。
【００７５】
なお、本処理ステップＳ１８にて実行される、炎症評価値をアフィン変換係数α及びβを用いてアフィン変換する動作は、評価結果補正手段により行われる。一実施形態によれば、図２に示すスコアリング回路２２０Ｅが評価結果補正手段の機能を担うことが好ましい。
【００７６】
［図２のＳ１９（カラーマップ画像上での表示色の決定）］
本実施形態では、炎症強度に応じた表示色で撮影画像をモザイク化したカラーマップ画像を表示することができる。カラーマップ画像を表示可能とするため、炎症強度の値と所定の表示色とを対応付けたテーブルがスコアリング回路２２０Ｅの所定の記憶領域に記憶されている。このテーブルでは、例えば、値５刻みで異なる表示色が対応付けられている。例示的には、炎症強度の値が０〜５の範囲では黄色が対応付けられており、該値が５増える毎に色相環での色の並び順に従って異なる表示色が対応付けられており、該値が２５０〜２５５の範囲では赤色が対応付けられている。
【００７７】
本処理ステップＳ１９では、マッピング回路２２０Ｆにより、現フレームの各画素の、カラーマップ画像上での表示色が、上記テーブルに基づいて、Ｓ１７（炎症評価値の計算）にて得た炎症強度の値に応じた色に決定される。
【００７８】
［図２のＳ２０（カラーマップ画像データの生成）］
本処理ステップＳ２０では、マッピング回路２２０Ｆにより、現フレームの各画素の色データが、処理ステップＳ１９（カラーマップ画像上での表示色の決定）にて決定された表示色のデータに変換され、変換された表示色で表示される画素よりなるカラーマップ画像データが生成される。
【００７９】
なお、本処理ステップＳ２０にて実行される、カラーマップ画像データを生成する動作は、取得手段により行われる。一実施形態によれば、図２に示すマッピング回路２２０Ｆがカラーマップ画像の取得手段の機能を担うことが好ましい。
【００８０】
［図２のＳ２１（オーバレイ処理）］
本処理ステップＳ２１では、出力回路２２０Ｃにより、プロセス回路２２０Ｂより入力される通常のカラー画像データに基づく通常のカラー画像と、処理ステップＳ２０（カラーマップ画像データの生成）にて生成されたカラーマップ画像データに基づくカラーマップ画像とをオーバレイさせる割合を係数として、前者の画像データ（通常のカラー画像データ）と後者の画像データ（カラーマップ画像データ）とが加算される。
【００８１】
なお、係数の設定は、ユーザ操作により適宜設定変更することが可能である。例えば、通常のカラー画像の方を濃く表示したい場合は、カラー画像データの係数が高く設定され、カラーマップ画像の方を濃く表示したい場合は、カラーマップ画像データの係数が高く設定される。
【００８２】
［図２のＳ２２（終了判定）］
本処理ステップＳ２２では、電子内視鏡システム１の動作モードが特殊モードとは別のモードに切り替えられたか否かが判定される。別のモードに切り替えられていないと判定される場合（Ｓ２２：ＮＯ）、図２の特殊画像生成処理は、処理ステップＳ１１（現フレームの画素データの入力）に戻る。一方、別のモードに切り替えられたと判定される場合（Ｓ２２：ＹＥＳ）、図２の特殊画像生成処理は終了する。
【００８３】
［画面表示例］
出力回路２２０Ｃは、図２の処理ステップＳ２１（オーバレイ処理）にて加算処理された画像データに基づいて通常のカラー画像とカラーマップ画像とのオーバレイ画像の表示データを生成すると共にモニタ３００の表示画面の周辺領域（画像表示領域の周囲）をマスクするマスキング処理を行い、更に、マスキング処理により生成されるマスク領域に炎症評価値を重畳した、モニタ表示用の画面データを生成する。出力回路２２０Ｃは、生成されたモニタ表示用の画面データを所定のビデオフォーマット信号に変換して、モニタ３００に出力する。
【００８４】
図５に、特殊モード時の画面表示例を示す。図５に例示されるように、モニタ３００の表示画面には、その中央領域に体腔内の撮影画像（通常画像とカラーマップ画像とがオーバレイ表示されたオーバレイ画像）が表示されると共に画像表示領域の周囲がマスキングされた画面が表示される。また、マスク領域には、炎症評価値（スコア）が表示される。
【００８５】
なお、特殊モード時の撮影画像の表示形態は、通常のカラー画像とカラーマップ画像とをオーバレイ表示したものに限らない。例えば、通常のカラー画像とカラーマップ画像を一画面内に並べて表示したり、カラーマップ画像のみを表示したりする表示形態が挙げられる。前者の場合、通常のカラー画像とカラーマップ画像の両方を同一のサイズで表示してもよいし、通常のカラー画像とカラーマップ画像の一方をメイン画像として表示すると共に他方をメイン画像より小さいサブ画像として表示してもよい。
【００８６】
出力回路２２０Ｃにより実行される、炎症評価値やカラーマップ画像を含む画像をモニタ３００の表示画面に表示させる動作は、表示手段により行われる。一実施形態によれば、図２に示す出力回路２２０Ｃが表示手段の機能を担うことが好ましい。
【００８７】
このように、実施形態によれば、トーン強調処理等の非線形な計算処理や複雑な色空間変換処理等を行うことなく単純な計算処理を行うだけで、精度の高い炎症評価値やカラーマップ画像が求まる。すなわち、炎症評価値の計算やカラーマップ画像の生成に必要なハードウェアリソースが大幅に抑えられる。
【００８８】
また、実施形態によれば、体腔内の撮影画像の明るさに影響する撮影条件、例えば照射光の当たり具合等によって炎症評価値やカラーマップ画像が実質的に変動しない。そのため、術者は、例えば病変部等を高い精度で識別することができ、より客観的で正確な診断を行うことが可能となる。
【００８９】
［キャリブレーションモード時の動作］
次に、キャリブレーションモード時の電子内視鏡システム１の動作について説明する。キャリブレーションモード時に実行されるキャリブレーション処理では、対象疾患に関連する特定の色を補正対象としたキャリブレーションが行われる。
【００９０】
図６に、キャリブレーションモード時に実行されるキャリブレーション処理のフローチャートを示す。図６のキャリブレーション処理は、例えば、工場出荷時やメンテナンス時等のタイミングで実行されるものであり、電子内視鏡システム１の動作モードがキャリブレーションモードに切り替えられた時点で開始される。
【００９１】
なお、キャリブレーション処理の実行に先立ち、作業者による準備作業が行われる。具体的には、作業者は、ホワイトバランス専用治具や、ホワイトバランス専用治具と同じ仕様の白板、グレーカード等を用いて電子内視鏡システム１のホワイトバランスを調整する
【００９２】
作業者は、ホワイトバランスの調整が完了すると、電子内視鏡システム１をキャリブレーション用治具にセットすると共に、プロセッサ２００に接続された、電子内視鏡システム用の端末（ＰＣ）上で、キャリブレーション用ソフトウェアを起動させる。
【００９３】
作業者は、次いで、電子スコープ１００による撮影画像の輝度調整を行う。例示的には、作業者は、輝度調整用の被写体を撮影したときの撮影画像の輝度値が目標輝度値に収まるように、絞り２１２の開度をマニュアル調整する。なお、撮影画像の輝度値は、キャリブレーション用ソフトウェア上で確認することができる。
【００９４】
図７に、本実施形態に係るキャリブレーション用治具４００の概略構成を示す。図７に示されるように、キャリブレーション用治具４００は、測定箱４０２を備えている。測定箱４０２には、導入口４０２ａが形成されている。
【００９５】
作業者は、電子スコープ１００の先端部を導入口４０２ａを介して測定箱４０２内の所定位置まで挿入する。電子スコープ１００の先端部が測定箱４０２内に挿入されることにより、導入口４０２ａが実質的に塞がれる。これにより、測定箱４０２内に外光が入らず、測定箱４０２は暗箱として機能する。キャリブレーション処理時に外光の影響を受けないため、キャリブレーションの精度が向上する。
【００９６】
測定箱４０２内には、導入口４０２ａと対向する位置、言い換えると、電子スコープ１００の先端面（配光レンズや対物レンズ等の配置面）と正対する位置に一対の指標（特定色見本）４０４Ａ、４０４Ｂがセットされている。指標（特定色見本）は、対象疾患に関連する特定の色を模した色指標であり、対象疾患に応じて適宜交換することが可能となっている。
【００９７】
指標（特定色見本）４０４Ａは、例えば、対象疾患について症状レベルが最も高いときの生体組織の色である第一の色を模した指標である。本実施形態において、指標４０４Ａは、ＲＧ平面内のヘモグロビン変化軸ＡＸ１上の所定点（後述の補正目標点ＰＴ１）に対応する色が塗布された板状部材である。
【００９８】
指標（特定色見本）４０４Ｂは、例えば、健常である生体組織の色である第二の色を模した指標である。実施形態において、指標４０４Ｂは、ＲＧ平面内の粘膜変化軸ＡＸ２上の所定点（後述の補正目標点ＰＴ２）に対応する色が塗布された板状部材である。
【００９９】
［図６のＳ３１（指標の撮影）］
作業者は、モニタ３００の表示画面に表示される撮影画像を視認しながら、指標４０４Ａ及び４０４Ｂが電子スコープ１の画角に収まるように、測定箱４０２内における電子スコープ１００の先端部の位置を調整する。本処理ステップＳ３１では、作業者による操作入力に従い、画角内に収められた指標４０４Ａ及び４０Ｂが電子スコープ１００によって撮影され、その撮影画像データがプロセッサ２００に入力される。なお、指標４０４Ａ、４０４Ｂは、別々に撮影されてもよい。作業者は、キャリブレーション用治具４００を使用することにより、指標４０４Ａと指標４０４Ｂを同一の条件で撮影することができる。
【０１００】
［図６のＳ３２（実撮影データ点Ｐの算出）］
作業者による操作入力に従い又は指定枚数（ここでは一枚）の撮影後自動的に、本処理ステップＳ３２の実行が開始される。
【０１０１】
本処理ステップＳ３２では、キャリブレーション用ソフトウェアにより、処理ステップＳ３１（指標の撮影）にて撮影された撮影画像データから、指標４０４Ａ、４０４Ｂの実測値として実撮影データ点ＰＤ１、ＰＤ２が算出される。例示的には、撮影画像から抽出された指標４０４Ａの画像の中央領域の画素（例えば２００×２００画素）の平均値が実撮影データ点ＰＤ１として算出され、撮影画像から抽出された指標４０４Ｂの画像の中央領域の画素（例えば２００×２００画素）の平均値が実撮影データ点ＰＤ２として算出される。
【０１０２】
［図６のＳ３３（ＲＧ平面への実撮影データ点の正射影）］
本処理ステップＳ３３では、キャリブレーション用ソフトウェアにより、ＲＧＢ色空間の実撮影データ点ＰＤ１(ＲＤ１,ＧＤ１,ＢＤ１)、実撮影データ点ＰＤ２(ＲＤ２,ＧＤ２,ＢＤ２)が、それぞれ、対象疾患と関連付けられたＲＧ平面に正射影されて、実撮影データ点ＰＤ１(ＲＤ１,ＧＤ１)、実撮影データ点ＰＤ２(ＲＤ２,ＧＤ２)に変換される。
【０１０３】
［図６のＳ３４（補正マトリックス係数の算出）］
本処理ステップＳ３４では、キャリブレーション用ソフトウェアにより、補正マトリックス係数が算出される。補正マトリックス係数は、次式に示されるように、実測値、すなわち、実撮影データ点ＰＤ１(ＲＤ１,ＧＤ１)、実撮影データ点ＰＤ２(ＲＤ２,ＧＤ２)を、目標値、すなわち補正目標点ＰＴ１(ＲＴ１,ＧＴ１)、補正目標点ＰＴ２(ＲＴ２,ＧＴ２)に補正する係数である。なお、補正目標点ＰＴ１(ＲＴ１,ＧＴ１)は、指標４０４Ａが模す、ヘモグロビン変化軸ＡＸ１上の色に対応し、補正目標点ＰＴ２(ＲＴ２,ＧＴ２)は、指標４０４Ｂが模す、粘膜変化軸ＡＸ２上の色に対応する。
【０１０４】
0006591688.tif 000003
【０１０５】
上記の式から、補正マトリックス係数は、次式によって求まることが判る。
0006591688.tif 000004
【０１０６】
なお、本処理ステップＳ３４にて実行される、補正マトリックス係数を算出する動作は、色成分補正係数算出手段により行われる。一実施形態によれば、プロセッサ２００に接続された電子内視鏡システム用の端末（ＰＣ）におけるソフトウェアモジュールが、色成分補正係数算出手段の機能を担うことが好ましい。
【０１０７】
［図６のＳ３５（サンプル画像の撮影）］
本処理ステップＳ３５では、電子スコープ１を用いて複数のサンプル画像が撮影される。サンプル画像は、例示的には、測定箱４０２内にセットされた指標（指標４０４Ａや４０４Ｂ又はこれらとは別の指標等）の撮影画像であったり、キャリブレーション用治具４００とは別の手段を用いて撮影された指標の画像であったりする。
【０１０８】
［図６のＳ３６（サンプル炎症評価値の計算）］
本処理ステップＳ３６では、処理ステップＳ３５（サンプル画像の撮影）にて撮影された各サンプル画像についてサンプル炎症評価値が計算される。
【０１０９】
［図６のＳ３７（アフィン変換係数の算出）］
本処理ステップＳ３７では、処理ステップＳ３６（サンプル炎症評価値の計算）にて計算された各サンプル画像のサンプル炎症評価値を用いてアフィン変換係数α、βが算出される。なお、アフィン変換係数α、βの算出方法に関し、図２の処理ステップＳ１８（炎症評価値の確定）にて列記した何れの方法を採用してもよく、また、これら以外の方法を採用してもよい。
【０１１０】
なお、本処理ステップＳ３７にて実行される、アフィン変換係数α、βを算出する動作は、評価結果補正係数算出手段により行われる。一実施形態によれば、プロセッサ２００に接続された電子内視鏡システム用の端末（ＰＣ）におけるソフトウェアモジュールが、評価結果補正係数算出手段の機能を担うことが好ましい。
【０１１１】
［図６のＳ３８（係数の保存）］
本処理ステップＳ３８では、処理ステップＳ３４（補正マトリックス係数の算出）にて算出された補正マトリックス係数、及び処理ステップＳ３７（アフィン変換係数の算出）にて算出されたアフィン変換係数α、βがプロセッサ２００の補正回路２２０Ｄ内のメモリあるいはメモリ２２２等の記憶媒体に保存される。これにより、図６に示されるキャリプレーション処理が完了する。
【０１１２】
各電子内視鏡システムに対してキャリブレーション処理を実行することにより、対象疾患に関連する指標を各電子内視鏡システムで撮影したときに略同じ評価結果、即ち、同じ炎症評価値や同じカラーマップ画像が得られる。そのため、対象疾患を各電子内視鏡システムで実際に撮影した場合にも、評価結果のばらつきが抑えられることが判る。
【０１１３】
すなわち、実施形態によれば、補正対象を限定する、具体的には、対象疾患に関連する特定の色を補正対象とすることにより、対象疾患の評価を行う際に用いられる色データに残存する誤差、主に電子スコープ１００の光学部品の個体差によるばらつきによる誤差が良好に除去される。これにより、評価精度が向上する。
【０１１４】
また、別の実施形態によれば、補正マトリックス係数を用いて行う色補正する色成分は、ｎ種類の色成分から変換されたｍ種類の色成分のみであり、（ｎ−ｍ）種類の色成分を含まない。（ｎ−ｍ）種類の色成分については、炎症評価値に用いられないので、色補正をする必要がない。このように、炎症評価値に用いる色成分のみに限定して色補正をするので、補正マトリックス係数は、指標に基づいて精度よく作成することができる。
【０１１５】
なお、補正マトリックス係数による補正とアフィン変換係数による補正の両方の実施は必須ではない。一方の補正を実施することにより、対象疾患のある生体組織を各電子内視鏡システムで撮影したときの評価結果のばらつきが抑えられる効果が得られる。
【０１１６】
また、実施形態に係る電子内視鏡システムは、当技術分野における次のような効果及び課題の解決をもたらすものである。
【０１１７】
第１に、実施形態に係る電子内視鏡システムは、炎症性疾患を早期に発見するための診断補助となるということである。
【０１１８】
第２に、実施形態の構成によれば、視認し難い軽度炎症を術者が発見できるように、炎症程度を画面表示する、又は、炎症が生じている領域の画像を強調することができる。特に、軽度炎症は正常部との判別が難しいため、軽度炎症の評価に関して実施形態の構成によりもたらされる効果が顕著となる。
【０１１９】
第３に、実施形態の構成によれば、炎症度の評価として客観的な評価値を術者に提供することができるため、術者間の診断差を低減することができる。特に、経験の浅い術者に対して本実施形態の構成による客観的な評価値を提供できるメリットは大きい。
【０１２０】
第４に、実施形態の構成によれば、画像処理の負荷が軽減されることにより、炎症部を画像としてリアルタイムに表示することができる。そのため、診断精度を向上させることができる。
【０１２１】
第５に、実施形態の構成によれば、評価値計算の処理負荷が軽減されるため、遅滞なくカラーマップ画像（炎症度を示した画像）と通常画像とを並べて、又は、合成して表示することができる。そのため、検査時間の延長を伴うことなくカラーマップ画像を表示することが可能となり、ひいては、患者負担が増すことを回避することが可能となる。
【０１２２】
実施形態における観察の対象部位は、例えば、呼吸器等、消化器等である。呼吸器等は、例えば、肺、耳鼻咽喉である。消化器等は、例えば、大腸、小腸、胃、十二指腸、子宮等である。実施形態に係る電子内視鏡システムは、観察対象が大腸である場合に効果がより顕著になると考えられる。これは、具体的には、次のような理由による。
【０１２３】
大腸には炎症を基準として評価できる病があり、炎症している箇所を発見するメリットが他の器官と比較して大きいということである。特に、潰瘍性大腸炎に代表される炎症性腸疾患（ＩＢＤ）の評価用判定基準として、実施形態による炎症評価値は有効である。潰瘍性大腸炎は治療法が確立されていないため、本実施形態の構成の電子内視鏡システムの使用により早期に発見して進行を抑える効果は非常に大きい。
【０１２４】
大腸は、胃等と比較して細長い器官であり、得られる画像は奥行きがあり、奥ほど暗くなる。実施形態の構成によれば、画像内の明るさの変化に起因する評価値の変動を抑えることができる。従って、本実施形態に係る電子内視鏡システムを大腸の観察に適用すると、実施形態による効果が顕著となる。すなわち、実施形態に係る電子内視鏡システムは、呼吸器用電子内視鏡システム又は消化器用電子内視鏡システムであることが好ましく、大腸用電子内視鏡システムであることがより好ましい。
【０１２５】
また、軽度の炎症は一般に診断が難しいが、実施形態の構成によれば、例えば、炎症度を評価した結果を画面に表示することで、術者が軽度炎症を見逃すことを回避することができる。特に、軽度の炎症に関しては、その判断基準は明瞭なものではないため、術者間の個人差を大きくする要因となっている。この点に関しても、実施形態の構成によれば、客観的な評価値を術者に提供できるため、個人差による診断のばらつきを低減することができる。
【０１２６】
なお、実施形態の上記構成は、炎症度のみでなく、ガン、ポリープその他の色変化を伴う各種病変の評価値の算出に適用することができ、それらの場合においても、上述と同様の有利な効果をもたらすことができる。つまり、施形態の評価値は、色変化を伴う病変の評価値であることが好ましく、炎症度、ガン、ポリープの少なくとも何れかの評価値を含む。
【０１２７】
以上が本発明の例示的な実施形態の説明である。本発明の実施形態は、上記に説明したものに限定されず、本発明の技術的思想の範囲において様々な変形が可能である。例えば明細書中に例示的に明示される実施形態等又は自明な実施形態等を適宜組み合わせた内容も本願の実施形態に含まれる。
【０１２８】
上記の実施形態では、作業者により、指標の１つとして、第一の色、例えば対象疾患について症状レベルが最も高いときの生体組織の色、を持つものが選択され、他の指標の１つとして、第二の色、例えば健常であるときの生体組織の色を持つものが選択されている。そのため、上記の実施形態では、色空間内において第一の色や第二の色、すなわち補正対象の色に距離が近い色ほど高い精度でキャリブレーションされている。言い換えると、色空間内において、補正対象から距離が遠い色、例えば水色のような、炎症ではあり得ない色ほどキャリブレーションの精度が低い。
【０１２９】
従って、作業者は、キャリブレーションモード時にキャリブレーション用治具にセットする指標について、電子内視鏡システム１を用いて特に高い精度でスコアリングしたい症状レベルに対応するものを選択するとよい。例えば、軽度炎症に対するスコアリング精度を向上させたい場合、作業者は、指標として、軽度の炎症が起こったときの生体組織の色を模したものを選択するとよい。
【０１３０】
なお、指標が細分化されて用意されるほど、術者がその中から適切な指標を選択することが難しい。そこで、システムコントローラ２０２は、接続された周辺機器（キーボード等）を介して、作業者による症状レベルを指定する操作を受け付けると、指定された症状レベルに対応する指標をモニタ３００の表示画面に表示したり音声再生で通知したりすることができる。これにより、術者は、複数の指標の中から適切な指標を確実に選択することができる。
【０１３１】
また、キャリブレーション処理を行うには、最低２つの指標が必要となる。言い換えると、３つ以上の指標を用いてキャリブレーション処理を行ってもよい。
【０１３２】
また、上記の実施形態では、補正マトリックス係数による補正、アフィン変換係数による補正及び炎症評価値の計算等の各処理が全てＲＧ平面上で行われているが、例えば補正マトリックス係数による補正など、一部の処理だけがＹＵＶ等の別の色空間上で行われてもよい。
【０１３３】
また、ユーザの設定に応じて色の変化を伴う画像処理、例えばＴＥ（Tone Enhancement）処理がプロセス回路２２０Ｂにて行われてもよい。色の変化を伴う画像処理を行う場合と、行わない場合とでは、補正マトリックス係数、アフィン変換係数の各種係数の適正値が異なる。そのため、補正回路２２０Ｄ内のメモリやメモリ２２２等の記憶媒体には、ＴＥ処理を行う場合に適した各種係数と、ＴＥ処理を行わない場合に適した各種係数が保存されていてもよい。ＴＥ処理を行う場合は、前者の各種係数を用いた補正が行われ、ＴＥ処理を行わない場合は、後者の各種係数を用いた補正が行われる。
【０１３４】
また、上記の実施形態では、ＲＧＢ色空間の画素データがＲＧ平面の画素データに変換され、変換された各画素データに含まれるＲ成分とＧ成分を用いて炎症評価値が計算されているが、別の実施形態では、ＲＧＢ色空間に代えて、CIE 1976 L*a*b*色空間、CIE LCh色空間、CIE 1976 L*u*v*色空間、ＨＳＢ色空間、ｓＲＧＢ色空間、ＣＭＫ色空間、ＣＭＹＫ色空間、ＣＭＹＧ色空間等の他の色空間（ｎ（ｎ≧３）種類の色成分より定義される色空間）の画素データをこれよりも低次の色空間（ｍ（ｎ＞ｍ≧２）種類の色成分より定義される色空間）の画素データに変換したものを用いることにより、それぞれの色空間に対応する、上記の実施形態とは別の対象疾患（胃の委縮や大腸腫瘍等）に関する評価値を計算することもできる。この場合、上記の実施形態とは異なる指標及び目標点を用いて補正マトリックス係数やアフィン変換係数が算出される。
【０１３５】
プロセッサ２００のメモリ２２２や補正回路２２０Ｄ内のメモリには、各種対象疾患に対応する複数種類の補正マトリックス係数及びアフィン変換係数が保存されてもよい。診断対象の疾患に応じて補正マトリックス係数及びアフィン変換係数が切り替わることにより、それぞれの対象疾患で安定した（個体差によるばらつきの少ない）評価値の計算が行われる。
【０１３６】
電子内視鏡システム１に使用される光源としては、様々なタイプの光源を用いることができる。他方、電子内視鏡システム１の観察目的等に依存して、光源のタイプを限定的なものとする形態もあり得る（例えば、光源のタイプとしてレーザを除く等）。ここで、補正マトリックス係数及びアフィン変換係数は、使用光源の分光特性によって最適値が変わる。従って、例えば、プロセッサ２００が複数種類の光源を備える場合、又は複数種類の外部光源を切り替えて使用する場合には、光源の種類毎の補正マトリックス係数及びアワイン変換係数がプロセッサ２００のメモリ２２２や補正回路２２０Ｄ内のメモリに保存されていてもよい。これにより、使用光源の分光特性による炎症評価値等のばらつきが抑えられる。
【０１３７】
また、上記の実施形態では、基準点Ｏ’と注目画素の画素対応点とを結ぶ線分Ｌと、ヘモグロビン変化軸ＡＸ１とがなす角度θを算出し、算出された角度θに基づいて炎症評価値を計算しているが、本発明はこれに限らない。例えば、線分Ｌと粘膜変化軸ＡＸ２とがなす角度を算出し、算出された角度に基づいて炎症評価値を計算してもよい。この場合、算出角度が小さいほどＧ成分がＲ成分に対して強くなり、炎症部位の重症度が低いことを示し、算出角度が大きいほどＲ成分がＧ成分に対して強くなり、炎症部位の重症度が高いことを示す。そのため、図２の処理ステップＳ１６（正規化処理）では、算出角度がゼロであるときに値がゼロとなり、算出角度がθＭＡＸであるときに値２５５となるように、炎症評価値を正規化する。
【０１３８】
また、上記の実施形態では、撮影画像の明るさによる炎症評価値への影響を極力抑えるため、ヘモグロビン変化軸ＡＸ１と粘膜変化軸ＡＸ２との交点が基準点Ｏ’として設定されているが、本発明はこれに限らない。例えば、粘膜変化軸ＡＸ２上に位置するＲＧ平面の原点（０，０）が基準点Ｏ’として設定されてもよい。この場合、最低限必要な基準軸が一軸（粘膜変化軸ＡＸ２）で足りるため、図２の特殊画像生成処理の負荷が軽くなり、処理速度が向上する。
【０１３９】
また、上記の実施形態では、ランプ電源イグナイタ２０６、ランプ２０８、集光レンズ２１０、絞り２１２、モータ２１４等を含む光源部が、プロセッサと一体に設けられているが、光源部はプロセッサとは別体の装置として設けられていてもよい。
【０１４０】
上記の実施形態において説明した通り、固体撮像素子１０８としてＣＣＤイメージセンサに代え、ＣＭＯＳイメージセンサが用いられてもよい。ＣＭＯＳイメージセンサの場合、一般に、ＣＣＤイメージセンサと比較して画像が全体的に暗くなる傾向にある。従って、上記の実施形態の構成による、画像の明るさによる評価値の変動を抑えることができるという有利な効果は、固体撮像素子としてＣＭＯＳイメージセンサが用いられ状況においてより顕著に表れる。
【０１４１】
診断を精度よく行うためには高精細な画像を得ることが好ましい。従って、診断の精度をより向上させる観点では、画像の解像度は、１００万画素以上であることが好ましく、２００万画素であることがより好ましく、８００万画素以上であることが更に好ましい。画像の解像度が高くなるほど全画素について上述の評価値計算を行うための処理負荷が重くなる。しかし、上記の実施形態の構成によれば、評価値計算の処理負荷を抑えることができるため、高精細な画像を処理する状況において実施形態の構成による有利な効果が顕著に表れる。
【０１４２】
また、上記の実施形態では、画像中の全ての画素を処理の対象としているが、例えば、極めて高輝度の画素及び極めて低輝度の画素等は、処理の対象から除外してもよい。具体的には、例えば、予め定められた基準輝度範囲の輝度をもつと判定された画素のみを評価値算出の対象とすることによって評価値の精度を向上させることができる。
【符号の説明】
【０１４３】
１  電子内視鏡システム
１００  電子スコープ
１０２  ＬＣＢ
１０４  配光レンズ
１０６  対物レンズ
１０８  固体撮像素子
１１２  ドライバ信号処理回路
１１４  メモリ
２００  プロセッサ
２０２  システムコントローラ
２０４  タイミングコントローラ
２０６  ランプ電源イグナイタ
２０８  ランプ
２１０  集光レンズ
２１２  絞り
２１４  モータ
２１６  ドライバ
２１８  操作パネル
２２０  信号処理回路
２２０Ａ  プリプロセス回路
２２０Ｂ  プロセス回路
２２０Ｃ  出力回路
２２０Ｄ  補正回路
２２０Ｅ  スコアリング回路
２２０Ｆ  マッピング回路
２２２  メモリ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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