(57)【要約】【課題】  眼底画像に撮影されている血管を効率よく抽出し、精度高く解析する画像解析装置と画像解析プログラムを提供する。【解決手段】  画像解析装置は、予め解析に適した血管が備えている特性条件を特定して記憶している特性記憶部を備えている。特性記憶部に記憶されている特性条件と、画像から抽出された血管の特性とを比較して、条件を満たす解析に適した血管の画像のみを用いて、血管の解析を行う。【選択図】  図１
2008022929.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
眼底画像に撮影されている血管の解析を行う画像解析装置であって、
解析に適した血管の特性条件を記憶する特性記憶部と、
前記眼底画像の中の血管を抽出する血管抽出手段と、
血管抽出手段が抽出した血管の特性と、特性記憶部に記憶されている血管の特性条件を比較して、解析に適した血管を選択する解析対象血管選択手段とを含んでおり、
前記解析対象血管選択手段によって選択された血管の画像を用いて解析を行うことを特徴とする画像解析装置。
【請求項２】
請求項１の画像解析装置であって、
眼底画像の中の視神経乳頭部に相当する位置を検出する視神経乳頭位置検出手段と、
血管抽出手段が抽出した血管の径を解析する血管径解析手段と、
を更に含んでおり、
特性記憶部が記憶している血管の特性条件が、視神経乳頭部から血管が延びる方向についての条件と、血管の径についての条件であって、
解析対象血管選択手段は、前記視神経乳頭位置検出手段の検出結果を用いて、血管抽出手段の抽出した血管が視神経乳頭部から延びる方向を計算し、前記特性記憶部の記憶する血管が延びる方向についての条件との比較を行うと共に、前記血管径解析手段の解析した血管の径と、特性記憶部の記憶する血管の径の条件との比較を行い、前記血管が延びる方向の比較結果と、前記血管の径の比較結果とを用いて、解析に適した血管を選択することを特徴とする画像解析装置。
【請求項３】
請求項１又は２の画像解析装置であって、
血管抽出手段が抽出した血管の長さを解析する血管長解析手段を更に含んでおり、
特性記憶部が記憶している血管の特性条件が、血管の長さの条件であって、
解析対象血管選択手段は、前記血管長解析手段の解析した血管の長さと、前記特性記憶部の記憶する血管の長さの条件との比較を行い、その比較結果を用いて、解析に適した血管を選択することを特徴とする画像解析装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれかの画像解析装置であって、
特性記憶部が、右眼と左眼のいずれか一方を解析対象とした血管の特性条件を記憶しており、
眼底画像が右眼と左眼のどちらを撮影した画像であるかを判定し、特性記憶部に血管の特性条件が記憶されていない側の眼底画像であると判定した場合に、眼底画像を左右反転させる画像左右反転処理手段を更に含んでおり、
解析対象血管選択手段は、前記画像左右反転処理手段が眼底画像を左右反転される処理を行った場合には、反転処理後の画像を用いて解析に適した血管を選択することを特徴とする画像解析装置。
【請求項５】
血管の解析の内容が、動静脈口径比の算出であることを特徴とする請求項1乃至４のいずれか１項に記載の画像解析装置。
【請求項６】
眼底画像に撮影されている血管の解析を行う画像解析プログラムであって、
解析に適した血管の特性条件を記憶する手順と、
前記眼底画像の中の血管を抽出する手順と、
抽出した血管の特性と、記憶されている血管の特性条件とを比較して、解析に適した血管を選択する手順と、
選択された血管の画像を用いて解析を行う手順をコンピュータに実行させるための画像解析プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、眼底画像に撮影されている血管を効率よく抽出し、精度高く解析する画像解析装置と画像解析プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
健康状態や疾病の有無を解析するために、眼底画像に撮影されている血管の解析が有効であることが知られている。例えば、血管の交叉部の状態を解析することで、動脈硬化性変化の解析を行うことが可能であるし、眼底の動脈と静脈の太さの比率、即ち動静脈口径比を算出することで、高血圧性変化の有無を推定することが可能である。従来最も広く行われている眼底画像の解析法は、医師等の解析の熟練者による、手作業による解析である。しかし、検診等で得られた大量の眼底画像を解析するような場合には、手作業の解析では時間がかかりすぎるため、より効率のよい解析方法が求められてきた。
【０００３】
解析の熟練者の負荷を減じ、より効率的に解析を行うための種々の試みが従来から開示されている。特許文献１には、血管の特性解析の一例として、動静脈口径比を定量的に算出するための計測方法が開示されている。特許文献１の計測方法は、視神経乳頭部から同心円内の領域に撮影されている全ての血管を抽出し、相対的な血管間距離の短い血管を対にして、複数の血管対を選択している。そして対となっている血管間の輝度データの差から、その血管が動脈であるか静脈であるかを判定して、動静脈口径比を計測している。
【０００４】
しかし、眼底の血管はほとんどが視神経乳頭部から延びており、特許文献１の技術を適用した場合には、眼底画像内のほとんど全ての血管の解析が行われる。このため、特許文献１の血管の計測方法では、血管の解析に非常に時間を要するという問題が発生していた。特に、検診等で得られた大量の眼底写真を計測対象として、効率よく血管の特性を解析することは困難であった。
【０００５】
又、特許文献１の計測方法においては、視神経乳頭部から黄斑部へ向かう方向に伸びる径の細い血管も一様に抽出されて、計測に用いられていた。このような径の細い血管は、画像の輝度データの解析による動脈か静脈かの判定が行いにくいために、判定を誤る可能性があり、この判定を誤ることで動静脈口径比の計測結果が不正確になる恐れが潜在していた。
【特許文献１】特開平１０−２４３９２４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来は、眼底画像に撮影されている血管を、実質的に全て抽出して解析していた。そのため、解析に非常に時間を要しており、解析の効率を上げることが困難であった。また、本来解析に適さない血管の画像を用いて特性値の算出を行う恐れがあり、得られる解析結果の精度が十分なものではない場合があった。
【０００７】
本発明は上記の課題を解決するためになされたものであって、眼底画像に撮影されている血管の中から、解析に適した血管を選択して解析を進め、迅速に、効率よく解析を実施できる画像解析装置を提供するものである。同時に、解析に適さない血管を解析から除外することで、解析の精度を向上させた画像解析装置を提供するものである。
【０００８】
更に本発明は、眼底画像に撮影されている血管の中から解析に適した血管を選択して解析することで、効率的に精度高く解析を行う画像解析プログラムを提供することを課題としてなされたものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
請求項１の発明は、眼底画像に撮影されている血管の解析を行う画像解析装置に関する。本発明の画像解析装置は、解析に適した血管の特性条件を記憶する特性記憶部と、眼底画像の中の血管を抽出する血管抽出手段と、血管抽出手段が抽出した血管の特性と、特性記憶部に記憶されている血管の特性条件を比較して、解析に適した血管を選択する解析対象血管選択手段とを含んでおり、解析対象血管選択手段によって選択された血管の画像を用いて解析を行うことを特徴とする。
【００１０】
発明者らは、多くの眼底画像を解析して検討した結果、解析に適した血管には共通するする一定の特性条件があることを見いだした。その知見に基づいて、発明者らは、解析に適した血管の特性条件を特性記憶部に記憶している画像解析装置を発明した。そして、眼底画像から抽出した血管の特性と、特性記憶部に記憶した血管の特性条件とを比較し、特性条件を満たした血管のみを解析することで、効率よくしかも高精度に血管を解析できることを確認した。
【００１１】
請求項２の発明は、画像解析装置に関する。本発明の画像解析装置は、眼底画像の中の解析に適した血管の特性条件を記憶する特性記憶部と、眼底画像の中の血管を抽出する血管抽出手段に加えて、更に眼底画像から視神経乳頭部に相当する位置を検出する視神経乳頭位置検出手段と、血管抽出手段が抽出した血管の径を解析する血管径解析手段とを含んでいる。この特性記憶部が記憶している血管の特性条件は、視神経乳頭から血管が延びる方向についての条件と、血管の径についての条件である。眼底画像からは、血管径解析手段が血管の径を解析しており、解析対象血管選択手段が、視神経乳頭位置検出手段の検出結果を用いて、血管抽出手段の抽出した血管が視神経乳頭から延びる方向を計算している。そして、解析対象血管選択手段は、血管が延びる方向と、血管の径についての算出結果と、特性記憶部が記憶している条件との比較を行う。そして、これらの比較結果を用いて、解析に適した血管を選択することを特徴とする。
【００１２】
本発明の画像解析装置は、解析に適した血管の条件として、視神経乳頭から血管が延びる方向についての条件と、血管の径についての条件を設定して記憶しておき、抽出した血管の特性と比較することで、眼底画像の中の血管を評価している。視神経乳頭部から延びる方向と、血管の径の両方の条件を満たす血管のみを解析することにより、解析に適した血管を適切に抽出し、効率よく解析することができる。
【００１３】
請求項３の発明は、画像解析装置に関する。本発明の画像解析装置は、血管抽出手段が抽出した血管の長さを解析する血管長解析手段を更に含んでいる。又、特性記憶部が記憶している血管の特性条件は、血管の長さの条件である。解析対象血管選択手段は、血管長解析手段の解析した血管の長さと、特性記憶部の記憶する血管の長さの条件との比較を行い、その比較結果を用いて解析に適した血管を選択する。
【００１４】
本発明の画像解析装置は、解析する血管が延びる長さの条件を設定し、条件を満たす血管の解析を行うことにより、更に解析に適した血管を適切に抽出し、効率よく解析することができる。
【００１５】
請求項４の発明は、画像解析装置に関する。本発明の画像解析装置は、特性記憶部が、右眼と左眼のいずれか一方を解析対象とした血管の特性条件を記憶している。又、眼底画像が右眼と左眼のどちらを撮影した画像であるかを判定し、特性記憶部に血管の特性条件が記憶されていない側の眼底画像であると判定した場合に、眼底画像を左右反転させる画像左右反転処理手段を更に含んでいる。そして、解析対象血管選択手段は、前記画像左右反転処理手段が眼底画像を左右反転される処理を行った場合には、反転処理後の画像を用いて解析に適した血管を選択する。
【００１６】
発明者らの検討の結果、右眼と左眼の眼底画像の血管の特性条件は、ほぼ左右対称であることが明らかとなった。この知見に基づいて、本発明の画像解析装置の特性記憶部は、右眼と左眼のいずれか一方を解析対象とした血管の特性条件を記憶している。そして、本発明の画像解析装置の画像左右反転処理手段が、特性記憶部に血管の特性条件が記憶されていない側の眼底画像を左右反転させることにより、解析対象血管選択手段は、特性記憶部が特性条件を記憶していない側の眼の眼底画像についても、反転処理後の画像を用いることによって、解析に適した血管を選択することができる。
【００１７】
請求項５の発明の画像解析装置は、血管の解析の内容が、動静脈口径比の算出であることを特徴とする。動静脈口径比を算出する血管の画像解析では、血管の色調の違いで動脈と静脈を識別し、それぞれの血管径を算出する必要がある。動脈と静脈の識別が可能な血管を選択するための特性条件を設定し、その条件を満たす血管のみを選択することで、解析精度を向上させることができる。
【００１８】
請求項６の発明は、眼底画像に撮影されている血管の解析を行う画像解析プログラムに関する。本発明の画像解析プログラムは、解析に適した血管の特性条件を記憶する手順と、眼底画像の中の血管を抽出する手順と、抽出した血管の特性と、記憶されている血管の特性条件とを比較して、解析に適した血管を選択する手順と、選択された血管の画像を用いて解析を行う手順をコンピュータに実行させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の画像解析装置は、予め解析に適した血管が備えている特性条件を特定して記憶している特性記憶部を備えている。特性記憶部に記憶されている特性条件と、画像から抽出された血管の特性とを比較して、条件を満たす解析に適した血管のみを解析することにより、従来よりも効率よく迅速に血管の解析を行うことができる。
【００２０】
更に、本発明の画像解析装置及び画像解析プログラムは、解析に適した血管のみを解析することができるために、解析精度を向上させることができる。
【実施例】
【００２１】
以下に、本発明の画像解析装置を、眼底画像に撮影されている血管の動静脈口径比の解析装置に適用した実施例を、図面を参照しつつ詳細に説明する。
【００２２】
（実施例１）  本実施例の画像解析装置のブロック構成図を、図８に示す。画像解析装置１３は、眼底画像の中の血管を抽出する血管抽出処理部２１と、血管抽出処理部２１が抽出した血管の長さを算出する血管長解析処理部２２と、血管抽出処理部２１が抽出した血管の中から解析に適した血管を選択する解析対象血管選択処理部２３と、解析対象血管選択処理部２３によって選択された血管の画像を用いて動静脈口径比の算出を行う動静脈口径比算出処理部２４を含んでいる。本実施例におけるこれらの処理部２１〜２４は、コンピュータ１４の内部記憶手段１５に、ＣＰＵ（中央演算装置）１７で実行可能な形式のプログラムとして記憶されており、順次実行されて画像解析が行われる。コンピュータ１４は、内部記憶手段１５とＣＰＵ１７の他、入出力部１６とメインメモリ１８、あるいは図示されない撮影手段を備えた、通常のパーソナルコンピュータ又はワークステーションを適用することができる。
【００２３】
更に、画像解析装置１３は、動静脈口径比の解析に適した血管の特性条件を記憶している特性記憶部としての機能を備えた解析対象血管データベース２５を、内部記憶手段１５に記憶している。本実施例の解析対象血管位置データベース２５には、多数の眼底画像を解析して得られた、解析に適した眼底の血管の位置、形状、及び色調に関する数値データと、その血管が動脈か静脈かという識別結果等が、右眼と左眼のそれぞれについて記憶されている。これに加えて、本実施例の解析対象血管データベース２５には、解析に適した血管の特性条件として、左右いずれの眼の血管にも適用が可能な、血管長の条件が数値で記憶されている。
【００２４】
解析に適した血管の特性条件を特定するために、多数の眼底画像を解析し検討した結果、迅速に解析が可能で、且つ従来の手作業による解析と同等以上の精度の動静脈口径比の算出結果を得るには、太い動静脈（以下、主幹動静脈とも称する）を解析することが有効であることが明らかとなった。眼底の主幹動静脈は、上方鼻側、上方耳側、下方鼻側、下方耳側の方向へ主幹動静脈と呼ばれる太い動静脈が１本ずつ対になって計８本走行しているが、中でも、耳側に延びる４本の主幹動静脈を解析することが迅速且つ精度の高い解析に有効であることが明らかとなった。
【００２５】
更に検討を行った結果、これらの解析に適した耳側に延びる上下２対の主幹動静脈は、他の血管よりも長く延びていることが明らかとなった。そこで、本実施例の解析対象血管データベース２５は、耳側に延びる上下２対の計４本の主幹動静脈の特性条件として、解析に適した血管の長さの条件を、３ミリメートル以上の長さであると規定し、解析に適した血管の特性条件として記憶している。  
【００２６】
以下、本実施例の画像解析装置１３によって実行される、眼底画像に撮影された血管の動静脈口径比の解析の処理の内容を、図１のフロー図に従って説明する。これまで述べてきたように、画像解析装置１３の解析対象血管位置データベース２５には、解析に適した血管の特性条件として、血管の長さの条件が記憶されている（ステップＳ２）。
【００２７】
次に、ステップＳ４で、眼底画像１が入力される。眼底画像１は、画像解析装置１３に備えられている撮影部による撮影で得られる他、任意の撮影装置で撮影された眼底画像１を外部から入力して利用することができる。
【００２８】
本実施例で解析される眼底画像１は、黄斑部がほぼ画像の中央に来るように調整された状態で撮影されている。又、画像には、撮影された眼が右眼か左眼かを識別する識別情報が記録されている。
【００２９】
解析される眼底画像１は、カラーのデジタル画像であって、各画素毎の、画素の位置に対応する２次元の座標データと、色調の情報である画素値データが含まれている。もし、アナログで撮影された眼底画像を外部から入力して解析する場合は、予め画像に２次元の座標系を設定してデジタル処理を施し、座標値データと、座標値に対応する画像の画素値データとを得て解析を進めることができる。
【００３０】
画像解析装置１３の血管抽出処理部２１は、眼底画像１に撮影されている抽出可能な全ての血管４を１本ずつ抽出する（ステップＳ６）。個々の血管４の抽出は、眼底画像１に対して、血管部に固有の画素値を有する領域と、血管部以外の画素値を有する領域を識別することで行われる。複数の血管４が重なって撮影されている場合には、複数の血管４が交叉しているのか、１本の血管４が分岐しているのかを識別するために、交叉部の血管４の画素値を再度詳細に参照して、色調が同一もしくは非常に類似している場合には、１本の血管が分岐しているものと見なす。あるいは、血管４の走行状態をその微分値を元に数値化し、交叉部で血管４がなめらかに連なっている場合は血管４が分岐している状態、血管４が鋭角で交叉している場合は複数の血管の交叉している状態とみなすことができる。血管４の抽出が行われた眼底画像１を、図４に示す。
【００３１】
画素値の解析によって眼底画像１から識別可能な血管４が全て抽出されると、血管長解析処理部２２は、抽出された全ての血管４を画像上でトレースして、その長さを算出する。解析対象血管選択処理部２３は、長さの算出された全ての血管について、解析対象血管データベース２５に記憶されている解析に適した血管の長さの条件値との比較を行う（ステップＳ８）。そして、長さの条件値以上の長さを有する血管を、解析対象血管として選択する（ステップＳ１０）。解析対象血管として選択された血管は、主幹動静脈である可能性が非常に高く、解析に適した特性を備えている。解析対象血管が決定されると、動静脈口径比算出処理部２４が、解析対象血管の画素値と血管径の特徴量を更に詳細に解析し、血管が動脈であるのか静脈であるのかを識別し、得られた動脈と静脈の血管の太さの比から、動静脈口径比を算出し（ステップＳ１２）、処理を終了する。
【００３２】
本実施例の画像解析装置１３の解析対象血管位置データベース２５には、多数の眼底画像の解析結果から把握された、解析に適した血管の特性条件として、血管４の長さの条件が記憶されている。画像解析装置１３の解析対象血管選択処理部２３は、眼底画像１から抽出された血管４の長さと、特性条件として記憶されている長さの条件値とを比較し、条件値以上の長さの血管４を解析対象血管として選択する。そして、解析対象血管のみを解析して、動静脈口径比を算出する。このようにした選択された解析対象血管は、解析に適した主幹動静脈である可能性が非常に高く、効率よく、より短い解析時間で、動静脈口径比の解析を行うことができる。しかも、本実施例の画像解析装置１３は、解析に適した特性を有する血管のみ抽出することができるため、その血管を用いた動静脈口径比の値は非常に正確である。
【００３３】
（実施例２）  本実施例の画像解析装置は、眼底画像の中の血管を抽出する血管抽出処理部と、血管抽出処理部が抽出した血管の中から解析に適した血管を選択する解析対象血管選択処理部と、解析対象血管選択処理部によって選択された血管の画像を用いて動静脈口径比の算出を行う動静脈口径比算出処理部を含んでいる。又、本実施例の画像解析装置は、眼底画像の中の視神経乳頭部に相当する位置を検出する視神経乳頭位置検出処理部と、眼底画像の中の黄斑部に相当する位置を検出する黄斑部位置検出処理部と、血管抽出処理部が抽出した血管の径を解析する血管径解析処理部とを含んでいる。本実施例におけるこれらの処理部は、実施例１と同様に、コンピュータの内部記憶手段に、ＣＰＵ（中央演算装置）で実行可能な形式のプログラムとして記憶されており、順次実行されて画像解析が行われる。
【００３４】
更に、本実施例の画像解析装置は、解析に適した血管として、上方耳側と下方耳側に延びる２対の主幹動静脈に関する種々のデータを記憶した解析対象血管位置データベースを備えている。これらのデータは、右眼に関するデータと左眼に関するデータに別々に分類されて記憶されている。これらのデータに加えて、本実施例の解析対象血管位置データベースは、それぞれの目の上方耳側と下方耳側に延びる２対の主幹動静脈の、血管径と、視神経乳頭部から延びる方向とを、解析に適した血管を選択する特性条件として、それぞれの眼について記憶している。解析対象血管位置データベースもまた、コンピュータの内部記憶手段に記憶されている。
【００３５】
解析に適した血管を選択する特性条件として、血管径と、視神経乳頭部から延びる方向の特性条件を特定するために、多数の右眼の眼底画像を解析し特性を検討した結果を、図５に示す。この図は、多数の血管を解析して、その血管が視神経乳頭から延びる角度を横軸にとり、血管の平均径を縦軸にとってその関係を示したグラフである。図５において、○印で示された血管は、迅速に解析が可能で、且つ従来の手作業による解析と同等以上の精度の動静脈口径比を得られる主幹動静脈であり、×印で示された血管は、解析時に誤差が大きく、且つ結果を得る処理に時間のかかる他の血管である。尚、図５の横軸に示されている角度は、図６（ａ）に示すように、視神経乳頭部２の中心と黄斑部１２の中心を通る基準線８と、血管４の接線１０とのなす角度を画像の右側から計測した角度θであって、上方の角度を正の角度とし、下方向の角度を負の角度と定めている。
【００３６】
図６（ａ）に示す計測方法によって、図５に示すように、多くの右眼の血管の解析と検討の結果、動静脈口径比の解析に適した主幹動静脈は、視神経乳頭部２を中心として、基準線８に対して上方５５度〜１３０度、又は下方５５度〜１３０度の方向に延びていることが特定された。又、解析に適した血管の平均径即ち太さの平均値は、１５マイクロメートル以上であることが明らかとなった。
【００３７】
左眼に関しても、図６（ｂ）に示すように、同様に眼底画像１に基準線８を設定して、血管の延びる方向θと血管の径についての解析と検討を行った結果、動静脈口径比の解析に適した主幹動静脈は、視神経乳頭部２を中心として、基準線８に対して上方５０度〜１２５度、又は下方５０度〜１２５度に延びており、且つ解析に適した血管の平均径が１５マイクロメートル以上であることが明らかとなった。
【００３８】
これらの解析と検討の結果に基づき、本実施例の解析対象血管位置データベースは、右眼における眼底画像の解析に適した血管の条件を、視神経乳頭部から延びる方向が、基準線８に対する鼻側からの角度が上方５５度〜１３０度若しくは下方５５度〜１３０度であって、且つ血管の平均径は、１５マイクロメートル以上であると規定し、解析に適した血管の特性条件として記憶している。又、左眼における眼底画像の解析に適した血管の条件については、視神経乳頭部から延びる方向が、基準線８に対して上方５０度〜１２５度若しくは下方５０度〜１２５度であって、且つ血管の平均径は、１５マイクロメートル以上であると規定し、解析に適した血管の特性条件として記憶している。
【００３９】
以下、本実施例の画像解析装置によって実行される、眼底画像に撮影された血管の動静脈口径比の解析の処理の内容を、図２のフロー図に従って説明する。これまで述べてきたように、本実施例の画像解析装置の解析対象血管位置データベースには、解析に適した血管の特性条件として、血管が視神経乳頭部から延びる方向の条件と、血管の径の条件が記憶されている（ステップＳ２２）。
【００４０】
次に、ステップＳ２４で、眼底画像１が入力される。眼底画像１は、画像解析装置に備えられている撮影部による撮影で得られる他、任意の撮影装置で撮影された眼底画像１を外部から入力して利用することができる。画像には、撮影された眼が右眼か左眼かを識別する識別情報が記録されており、入力と同時に、この情報によって右眼か左眼かが識別される。
【００４１】
ステップＳ２６で、本実施例の画像解析装置の視神経乳頭位置検出処理部は、眼底画像１の画素値を解析して、画像に撮影されている視神経乳頭部２を検出する。視神経乳頭部２は、血管と同様に固有の画素値を有しており、またその形状はほぼ円形をしているので、眼底画像から容易に識別することができる。眼底の血管のほとんどは、視神経乳頭部２から延びて網膜を走行するため、視神経乳頭部の位置は、血管の位置を把握する上で重要な情報となる。
【００４２】
ステップＳ２８で、本実施例の画像解析装置の黄斑部位置検出処理部は、眼底画像１の画素値を解析して、画像に撮影されている黄斑部１２の位置を検出する。黄斑部１２は、画像内では周囲と比較して輝度が低く、色が濃くなるため、眼底画像の中で比較的容易に識別することができる。視神経乳頭部２と黄斑部１２が検出されると、画像解析装置は、眼底画像１に、検出した視神経乳頭部２の中心と黄斑部１２の中心を結ぶ基準線８を設定する。
【００４３】
画像解析装置の血管抽出処理部は、眼底画像１に撮影されている識別可能な全ての血管４の抽出を行う（ステップＳ３０）。血管４の抽出は、眼底画像１に対して、血管部に固有の画素値を有する領域と、血管部以外の画素値を有する領域を識別することで行われる。
【００４４】
画素値の解析によって眼底画像１から識別可能な血管４が全て抽出されると、血管径解析処理部は、抽出された血管を全てトレースし、血管の径の平均値を算出する。また、解析対象血管決定処理部は、抽出された全ての血管４の、基準線８に対する角度を算出する。そして解析対象血管決定処理部は、解析対象血管データベースの対応する眼の側の特性条件から、血管の方向の条件を取り出して、角度の算出結果と特性条件とを比較する。更に解析対象血管決定処理部は、解析対象血管データベースの対応する眼の側の特性条件から、血管の径の条件を取り出して、血管径解析処理部が算出した血管の径と、特性条件とを比較する（ステップＳ３２）。
【００４５】
解析している眼底画像が右眼の場合、解析対象血管決定処理部は、解析対象血管データベースが記憶している特性条件に従って、視神経乳頭部から延びる方向が、基準線８に対して上方５５度〜１３０度若しくは下方５５度〜１３０度であって、且つ血管の平均径が、１５マイクロメートル以上の血管を、解析対象血管として選択する。左眼を解析している場合においては、上方５０度〜１２５度若しくは下方５０度〜１２５度であって、且つ血管の平均径が、１５マイクロメートルである血管を、解析対象血管として選択する（ステップＳ３４）。解析対象血管が決定されると、動静脈口径比算出処理部が、解析対象血管の画素値と血管径の特徴量を更に詳細に解析し、血管が動脈であるのか静脈であるのかを識別する。そして、得られた動脈と静脈の血管の太さの比から、動静脈口径比を算出し（ステップＳ３６）、処理を終了する。
【００４６】
本実施例の画像解析装置は、解析に適した血管の特性条件として、血管が視神経乳頭部から延びる方向の条件と、血管の径の平均値の条件の２つを評価している。血管が視神経乳頭部から延びる方向の値には、眼底画像の中の、視神経乳頭の中心と黄斑部を結ぶ直線と、血管の接線とのなす角を用いているので、解析の作業が容易であり、且つ得られる値は非常に正確である。このような血管の方向の条件に加えて、血管の太さにも条件を設定してより太い血管を選択することにより、より確実に解析に適した主幹動静脈を選択して、動静脈口径比を算出する。このようにした主幹動静脈を解析対象血管として選択して解析を行うことで、効率よく、より短い解析時間で、血管の解析を行うことができる。しかも、この画像解析装置は、解析に適した特性を有する血管のみ抽出することができるため、その血管を用いた動静脈口径比の値は非常に正確である。
【００４７】
（実施例３）  本実施例の画像解析装置は、眼底画像の中の血管を抽出する血管抽出処理部と、血管抽出処理部が抽出した血管の中から解析に適した血管を選択する解析対象血管選択処理部と、解析対象血管選択処理部によって選択された血管の画像を用いて動静脈口径比の算出を行う動静脈口径比算出処理部を含んでいる。又、本実施例の画像解析装置は、眼底画像の中の視神経乳頭部に相当する位置を検出する視神経乳頭位置検出処理部と、眼底画像の中の黄斑部に相当する位置を検出する黄斑部位置検出処理部と、血管抽出処理部が抽出した血管の径を解析する血管径解析処理部と、血管抽出処理部が抽出した血管の長さを解析する血管長解析処理部と、解析する眼底画像の画像左右反転処理部とを含んでいる。本実施例におけるこれらの処理部は、実施例１及び実施例２と同様に、コンピュータの内部記憶手段に、ＣＰＵ（中央演算装置）で実行可能な形式のプログラムとして記憶されており、順次実行されて画像解析が行われる。
【００４８】
更に、本実施例の画像解析装置は、右眼の解析に適した血管のデータとして、右眼の眼底の上方耳側と下方耳側に延びる２対の主幹動静脈に関するデータを記憶した解析対象血管位置データベースを備えている。解析対象血管位置データベースもまた、コンピュータの内部記憶手段に記憶されている。本実施例の解析対象血管位置データベースが記憶する血管の特性条件は、右眼の眼底の血管が、視神経乳頭部から延びる方向の条件と、血管長の条件と、血管径の条件である。今回、解析対象血管位置データベースを構築するに当たって多くの眼底の血管を予備的に解析したところ、右眼と左眼の血管の位置は、ほぼ左右対称となっていることが明らかとなった。この結果に基づいて、左眼の眼底画像を左右反転させることによって、右眼の解析に適した血管の特性条件を、左眼の眼底画像の解析に適用することが可能であることが確認された。
【００４９】
右眼の解析に適した特性条件は、多数の右眼の眼底画像を解析し検討した結果求められており、視神経乳頭部から延びる方向θが５５度〜１３０度、長さが３ミリメートル以上であって、且つ血管の平均径が１５マイクロメートル以上と特定されており、解析対象血管位置データベースに記憶されている。
【００５０】
以下、第３実施例の画像解析装置によって実行される、眼底画像に撮影された血管の動静脈口径比の解析の処理の内容を、図３のフロー図に従って説明する。これまで述べてきたように、本実施例の画像解析装置の解析対象血管位置データベースには、解析に適した血管の特性条件として、血管が視神経乳頭部から延びる方向の条件と、血管の長さの条件と、血管の径の条件が記憶されている（ステップＳ４２）。
【００５１】
次に、ステップＳ４４で、眼底画像１が入力される。眼底画像１は、画像解析装置に備えられている撮影部による撮影で得られる他、任意の撮影装置で撮影された眼底画像１を外部から入力して利用することができる。画像には、撮影された眼が右眼か左眼かを識別する識別情報が記録されている。
【００５２】
画像左右反転処理部は、画像に記憶されている識別情報によって、眼底画像１が左右どちらの眼を撮影した画像であるかを認識し、画像の左右反転の必要性を判断する（ステップＳ４６）。そして、眼底画像が左眼の画像であると判定した場合には、ステップＳ４８で、画像を左右反転させる。画像反転処理部が判定を行った左眼の画像の一例を図７（ａ）に示し、左右反転処理後の左眼の画像を図７（ｂ）に示す。画像の左右反転処理は、画素毎の画素値データの配列を左右逆順となるように並べ替えることで行われる。
【００５３】
ステップＳ５０で、視神経乳頭位置検出処理部は、眼底画像１の画素値を解析して、画像に撮影されている視神経乳頭部２を検出する。また、黄斑部位置検出処理部は、眼底画像１の画素値を解析して、画像に撮影されている黄斑部１２の位置を検出する。視神経乳頭部２と黄斑部１２は、画像内でそれぞれ固有の画素値と形状を有しているので、眼底画像から容易に識別することができる。視神経乳頭部２と黄斑部１２の検出時に、視神経乳頭位置検出処理部と黄斑部位置検出処理部は、解析する画像が右眼を撮影した眼底画像である場合は、撮影されて入力されたままの画像を用いて検出を行う。解析する画像が左眼を撮影した眼底画像である場合は、反転処理後の画像に対して検出を行う。
【００５４】
画像解析装置は、眼底画像１に、検出した視神経乳頭部２の中心と黄斑部１２の中心を結ぶ基準線８を設定する。そして、基準線が設定された眼底画像１に対して、画像解析装置の血管抽出処理部が血管の抽出処理を行う（ステップＳ５２）。
【００５５】
血管の抽出は、眼底画像１に対して、血管部に固有の画素値を有する領域と、血管部以外の画素値を有する領域を識別することで行われる。画素値の解析によって眼底画像１から識別可能な血管が全て抽出されると、血管長解析処理部は、抽出された血管を全てトレースし、血管の長さを算出する。又、血管径解析処理部は、血管の最も太い部分の径を算出する。更に、解析対象血管決定処理部は、抽出された全ての血管の、基準線８に対する角度を算出する。
【００５６】
解析対象血管決定処理部は、算出された血管の長さの値と、解析対象血管データベースに記憶されている長さの特性条件とを比較する。同様に、解析対象血管決定処理部は、血管の径と基準線に対する角度についても、解析対象血管データベースに記憶されている解析条件との比較を行う（ステップＳ５４）。
【００５７】
解析対象血管決定処理部は、ステップＳ５４の比較によって、視神経乳頭部から延びる方向θが５５度〜１３０度、長さが３ミリメートル以上であって、且つ血管の平均径が１５マイクロメートル以上の血管を、解析対象血管として選択する（ステップＳ５６）。解析対象血管が決定されると、動静脈口径比算出処理部が、解析対象血管の画素値と血管径の特徴量を更に詳細に解析し、血管が動脈であるのか静脈であるのかを識別する。そして、得られた動脈と静脈の血管の太さの比から、動静脈口径比を算出し（ステップＳ５８）、処理を終了する。
【００５８】
本実施例の画像解析装置は、解析対象血管位置データベースに、右眼に関するデータと特性条件を記憶している。このデータは、左右反転させた左眼の画像に対しても適用が可能である。本実施例の解析対象血管位置データベースは、右眼に関するデータだけを記憶しているので、左右それぞれを対象としたデータを記憶している場合と較べると、データベースの構造が単純化され、データベースへのアクセスを高速化することができる。
【００５９】
本実施例の画像解析装置は、解析に適した血管の特性条件として、血管が視神経乳頭部から延びる方向の条件と、血管の径に加えて、血管の長さの条件を評価している。これら３つの条件に適合した血管を選択することで、より確実に解析に適した主幹動静脈を選択して、動静脈口径比を算出することができる。主幹動静脈を確実に解析対象血管として選択して解析を行うことで、効率よく、より短い解析時間で、血管の解析を行うことができる。しかも、この画像解析装置は、解析に適した特性を有する血管のみ抽出することができるため、その血管を用いた動静脈口径比の値は非常に正確である。
【００６０】
尚、本実施例においては、右眼の血管の位置と特性条件に関する数値データを蓄積した解析対象血管位置データベースを備えた画像解析装置について詳細な説明を行ったが、左眼の数値データと特性条件とを蓄積した解析対象血管位置データベースを備えた画像解析装置を構成できることは、本実施例の説明から明らかである。
【００６１】
以上、実施例において本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。例えば、解析対象血管位置データベースに、右眼を測定して得られた血管の特性条件を記憶して、両目に対して適用する実施例について詳細に説明したが、この実施例には、片目のみを測定して得られた特性条件だけではなく、右眼と左眼の眼底の血管の特性をそれぞれ測定し、右眼と左眼の左右対称性を考慮してその測定結果を統合した特性条件も適用可能である。
【００６２】
実施例における画像解析装置の構成は、プログラムの形式でコンピュータに記憶させる以外に、それぞれの処理部をモジュール化し、コンピュータの外部装置として個々に構成することができる。また、各実施例に挙げられた解析対象血管位置データベースのデータの構成と、そこに記憶する特性条件は任意に組み合わせることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】実施例１の画像解析装置が実行する血管の解析の処理の内容を示すフロー図である。
【図２】実施例２の画像解析装置が実行する血管の解析の処理の内容を示すフロー図である。
【図３】実施例３の画像解析装置が実行する血管の解析の処理の内容を示すフロー図である。
【図４】血管部４の抽出が行われた眼底画像１を示す図である。
【図５】解析に適した血管と、解析に適しない血管の、視神経乳頭から延びる角度と血管径の関係を示したグラフ。
【図６】眼底画像１の血管部４が視神経乳頭２から延びる角度θを示す図である。
【図７】左右反転処理前と左右反転処理後の左眼の眼底画像を示す図である。
【図８】実施例１の画像解析装置の構成を模式的に示すブロック構成図。
【符号の説明】
【００６４】
１  眼底画像
２  視神経乳頭部
４  血管
８  基準線
１０  血管の接線
１２  黄斑部
１３  画像解析装置
１４  コンピュータ
１５  内部記憶手段
１６  入出力部
１７  ＣＰＵ
１８  メインメモリ
２１  血管抽出処理部
２２  血管長解析処理部
２３  解析対象血管選択処理部
２４  動静脈口径比算出処理部
２５  解析対象血管位置データベース
【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８】
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【図７】
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