(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ヘモグロビンの吸光特性が互いに異なる３つの波長帯域に対応する第１色画像信号、第２色画像信号、及び第３色画像信号を取得する画像信号取得部と、
前記第３色画像信号に対する前記第１色画像信号の比である第１信号比と、前記第３色画像信号に対する前記第２色画像信号の比である第２信号比とを画素毎に算出する信号比算出部と、
前記第１信号比及び前記第２信号比を用いて血管の太さ及び深さを算出する血管情報算出部と、
前記第１信号比及び前記第２信号比で表される信号比空間内での画素分布によって、前記血管情報算出部が前記血管の太さ及び深さを算出するための算出プログラムを設定する算出プログラム設定部と、
を備える画像処理装置。
【請求項２】
前記第１信号比及び前記第２信号比で表される信号比空間内に定められ、前記第１信号比及び前記第２信号比を血管の太さ及び深さと対応付けるための血管情報座標の原点を、前記第１色画像信号、前記第２色画像信号、及び前記第３色画像信号を用いて設定する原点設定部と、
前記信号比空間内の画素分布を用いて前記血管情報座標の軸方向を設定する軸方向設定部と、
を備え、
前記算出プログラム設定部は、前記原点及び前記軸方向が設定された前記血管情報座標を用いることで前記算出プログラムを設定する請求項１に記載の画像処理装置。
【請求項３】
前記原点設定部は、前記第１色画像信号、前記第２色画像信号、及び前記第３色画像信号の画素値の中央値、最頻値、または平均値を用いて前記原点を設定する請求項２に記載の画像処理装置。
【請求項４】
前記第１色画像信号、前記第２色画像信号、及び前記第３色画像信号に基づいて、前記血管を抽出した第１色血管画像信号、第２色血管画像信号、及び第３色血管画像信号を出力し、且つ前記血管以外を抽出した第１色非血管画像信号、第２色非血管画像信号、及び第３色非血管画像信号を出力する血管非血管抽出部を備え、
前記信号比算出部は、前記第３色血管画像信号に対する前記第１色血管画像信号の比を、前記第１信号比として求め、前記第３色血管画像信号に対する前記第２色血管画像信号の比を、前記第２信号比として求め、
前記原点設定部は、前記第１色非血管画像信号、前記第２色非血管画像信号、及び前記第３色非血管画像信号の画素値の中央値、最頻値、または平均値を用いて前記原点を設定する請求項２に記載の画像処理装置。
【請求項５】
前記軸方向設定部は、前記信号比空間内の画素分布を主成分分析または独立成分分析することによって前記軸方向を設定する請求項２〜４のいずれか１項に記載の画像処理装置。
【請求項６】
前記血管情報算出部は、前記軸方向の成分を画像化することにより、特定の太さ及び特定の深さの前記血管を抽出した血管抽出画像を生成する血管抽出画像生成部を備える請求項２〜５のいずれか１項に記載の画像処理装置。
【請求項７】
前記軸方向設定部は、第１軸方向と第２軸方向の２種類の前記軸方向を設定し、
前記血管抽出画像生成部は、前記第１軸方向の成分を画像化した第１血管抽出画像と、前記第２軸方向の成分を画像化した第２血管抽出画像とを生成する請求項６に記載の画像処理装置。
【請求項８】
前記算出プログラム設定部は、前記第１信号比及び前記第２信号比と、前記血管の太さ及び深さとを対応付けるルックアップテーブルを複数有し、前記信号比空間内での画素分布によって前記ルックアップテーブルを切り替えることで前記算出プログラムを設定する請求項１に記載の画像処理装置。
【請求項９】
前記第１色画像信号、前記第２色画像信号、及び前記第３色画像信号に基づいて、前記血管以外を抽出した第１色非血管画像信号、第２色非血管画像信号、及び第３色非血管画像信号を出力する非血管抽出部を備え、
前記算出プログラム設定部は、前記第１色非血管画像信号、前記第２色非血管画像信号、及び前記第３色非血管画像信号の画素値の中央値、最頻値、または平均値に対応する前記信号比空間内の座標に基づいて、前記ルックアップテーブルを切り替える請求項８に記載の画像処理装置。
【請求項１０】
前記算出プログラム設定部は、前記第１信号比及び前記第２信号比と、前記血管の太さ及び深さとを対応付けるルックアップテーブルを前記信号比空間内での画素分布を用いて算出し、算出した前記ルックアップテーブルによって前記算出プログラムを設定する請求項１に記載の画像処理装置。
【請求項１１】
前記第１色画像信号、前記第２色画像信号、及び前記第３色画像信号に基づいて、前記血管を抽出した第１色血管画像信号、第２色血管画像信号、及び第３色血管画像信号を出力する血管抽出部を備え、
前記信号比算出部は、前記第３色血管画像信号に対する前記第１色血管画像信号の比を、前記第１信号比として求め、前記第３色血管画像信号に対する前記第２色血管画像信号の比を、前記第２信号比として求める請求項１０に記載の画像処理装置。
【請求項１２】
前記算出プログラム設定部は、前記信号比空間内での画素分布をクラスタ解析することによって前記算出プログラムを設定する請求項１に記載の画像処理装置。
【請求項１３】
前記第１色画像信号、前記第２色画像信号、及び前記第３色画像信号に基づいて、前記血管を抽出した第１色血管画像信号、第２色血管画像信号、及び第３色血管画像信号を出力し、且つ前記血管以外を抽出した第１色非血管画像信号、第２色非血管画像信号、及び第３色非血管画像信号を出力する血管非血管抽出部を備え、
前記信号比算出部は、前記第３色血管画像信号に対する前記第１色血管画像信号の比を、前記第１信号比として求め、前記第３色血管画像信号に対する前記第２色血管画像信号の比を、前記第２信号比として求め、
前記算出プログラム設定部は、前記第１色非血管画像信号、前記第２色非血管画像信号、及び前記第３色非血管画像信号の画素値の中央値、最頻値、または平均値に対応する前記信号比空間内の座標に基づいて、前記クラスタ解析する請求項１２に記載の画像処理装置。
【請求項１４】
前記信号比算出部は、前記第１信号比及び前記第２信号比に加えて、さらに前記第１色画像信号に対する前記第２色画像信号の比である第３信号比を算出し、
前記血管情報算出部は、前記第１信号比、前記第２信号比及び前記第３信号比を用いることで、前記血管の太さと、前記血管の深さと、観察対象に付着する粘液の濃度と、を算出する請求項１〜１３のいずれか１項に記載の画像処理装置。
【請求項１５】
ヘモグロビンの吸光特性が互いに異なる３つの波長帯域を含む照明光を発する光源と、
前記照明光が照射された観察対象を撮像する撮像センサと、
前記撮像センサで撮像して得た前記３つの波長帯域に対応する第１色画像信号、第２色画像信号、及び第３色画像信号を取得する画像信号取得部と、
前記第３色画像信号に対する前記第１色画像信号の比である第１信号比と、前記第３色画像信号に対する前記第２色画像信号の比である第２信号比とを画素毎に算出する信号比算出部と、
前記第１信号比及び前記第２信号比を用いて血管の太さ及び深さを算出する血管情報算出部と、
前記第１信号比及び前記第２信号比で表される信号比空間内での画素分布によって、前記血管情報算出部が前記血管の太さ及び深さを算出するための算出プログラムを設定する算出プログラム設定部と、
を備える内視鏡システム。
【請求項１６】
画像信号取得部が、ヘモグロビンの吸光特性が互いに異なる３つの波長帯域に対応する第１色画像信号、第２色画像信号、及び第３色画像信号を取得するステップと、
信号比算出部が、前記第３色画像信号に対する前記第１色画像信号の比である第１信号比と、前記第３色画像信号に対する前記第２色画像信号の比である第２信号比とを画素毎に算出するステップと、
血管情報算出部が、前記第１信号比及び前記第２信号比を用いて血管の太さ及び深さを算出するステップと、
算出プログラム設定部が、前記第１信号比及び前記第２信号比で表される信号比空間内での画素分布によって、前記血管情報算出部が前記血管の太さ及び深さを算出するための算出プログラムを設定するステップと、
を備える画像処理装置の作動方法。
【請求項１７】
光源が、ヘモグロビンの吸光特性が互いに異なる３つの波長帯域を含む照明光を発するステップと、
撮像センサが、前記照明光が照射された観察対象を撮像するステップと、
画像信号取得部が、前記撮像センサで撮像して得た前記３つの波長帯域に対応する第１色画像信号、第２色画像信号、及び第３色画像信号を取得するステップと、
信号比算出部が、前記第３色画像信号に対する前記第１色画像信号の比である第１信号比と、前記第３色画像信号に対する前記第２色画像信号の比である第２信号比とを画素毎に算出するステップと、
血管情報算出部が、前記第１信号比及び前記第２信号比を用いて血管の太さ及び深さを算出するステップと、
算出プログラム設定部が、前記第１信号比及び前記第２信号比で表される信号比空間内での画素分布によって、前記血管情報算出部が前記血管の太さ及び深さを算出するための算出プログラムを設定するステップと、
を備える内視鏡システムの作動方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、観察対象を撮像して得た画像から血管の太さ及び深さを取得する画像処理装置、内視鏡システム、画像処理装置の作動方法、及び内視鏡システムの作動方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
医療現場において、光源装置、内視鏡、プロセッサ装置を備える内視鏡システムを用いた診断が広く行われている。光源装置は、観察対象を照明するための照明光を発する。内視鏡は、照明光で照明された観察対象を撮像センサで撮像して画像信号を出力する。プロセッサ装置は、内視鏡から送信された画像信号から観察対象の画像を生成してモニタに表示させる。
【０００３】
近年では、特許文献１に示すように、観察対象を撮像して得た画像信号から血管の太さと深さなどの血管に関する情報を数値で表した血管情報を求め、この血管情報を、観察対象の画像とともにモニタに表示することによって、診断能を向上させることが行われてきている。具体的には、特許文献１では、互いに異なる３つの波長帯域の照明光に対応する第１〜第３画像信号を取得し、第１及び第３画像信号間の第１輝度比と第２及び第３画像信号間の第２輝度比とを求め、第１及び第２輝度比と血管の太さ及び深さとに関して予め定められた相関関係を用いることによって、求めた第１及び第２輝度比に対応する血管の太さ及び深さを取得している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−２００５３１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、血管情報は、観察部位によって数値が異なったり、観察部位が同じであっても患者によって数値が異なったりすることが多い。上記特許文献１のように予め定められた相関関係を用いて血管情報を取得する場合には、観察部位や患者が変わると正確に取得することが難しいことがある。したがって、観察部位や患者が変わった場合でも、観察部位や患者に応じた正確な血管情報を取得し、ドクターに提供することが求められている。
【０００６】
本発明は、観察部位や患者が変わった場合であっても、血管の太さ及び深さを正確に取得できる画像処理装置、内視鏡システム、画像処理装置の作動方法、及び内視鏡システムの作動方法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、本発明の画像処理装置は、ヘモグロビンの吸光特性が互いに異なる３つの波長帯域に対応する第１色画像信号、第２色画像信号、及び第３色画像信号を取得する画像信号取得部と、第３色画像信号に対する第１色画像信号の比である第１信号比と、第３色画像信号に対する第２色画像信号の比である第２信号比とを画素毎に算出する信号比算出部と、第１信号比及び第２信号比を用いて血管の太さ及び深さを算出する血管情報算出部と、第１信号比及び第２信号比で表される信号比空間内での画素分布によって、血管情報算出部が血管の太さ及び深さを算出するための算出プログラムを設定する算出プログラム設定部と、を備える。
【０００８】
本発明の内視鏡システムは、ヘモグロビンの吸光特性が互いに異なる３つの波長帯域を含む照明光を発する光源と、照明光が照射された観察対象を撮像する撮像センサと、撮像センサで撮像して得た３つの波長帯域に対応する第１色画像信号、第２色画像信号、及び第３色画像信号を取得する画像信号取得部と、第３色画像信号に対する第１色画像信号の比である第１信号比と、第３色画像信号に対する第２色画像信号の比である第２信号比とを画素毎に算出する信号比算出部と、第１信号比及び第２信号比を用いて血管の太さ及び深さを算出する血管情報算出部と、第１信号比及び第２信号比で表される信号比空間内での画素分布によって、血管情報算出部が血管の太さ及び深さを算出するための算出プログラムを設定する算出プログラム設定部と、を備える。
【０００９】
本発明の画像処理装置の作動方法は、画像信号取得部が、ヘモグロビンの吸光特性が互いに異なる３つの波長帯域に対応する第１色画像信号、第２色画像信号、及び第３色画像信号を取得するステップと、信号比算出部が、第３色画像信号に対する第１色画像信号の比である第１信号比と、第３色画像信号に対する第２色画像信号の比である第２信号比とを画素毎に算出するステップと、血管情報算出部が、第１信号比及び第２信号比を用いて血管の太さ及び深さを算出するステップと、算出プログラム設定部が、第１信号比及び第２信号比で表される信号比空間内での画素分布によって、血管情報算出部が血管の太さ及び深さを算出するための算出プログラムを設定するステップと、を備える。
【００１０】
本発明の内視鏡システムの作動方法は、光源が、ヘモグロビンの吸光特性が互いに異なる３つの波長帯域を含む照明光を発するステップと、撮像センサが、照明光が照射された観察対象を撮像するステップと、画像信号取得部が、撮像センサで撮像して得た３つの波長帯域に対応する第１色画像信号、第２色画像信号、及び第３色画像信号を取得するステップと、信号比算出部が、第３色画像信号に対する第１色画像信号の比である第１信号比と、第３色画像信号に対する第２色画像信号の比である第２信号比とを画素毎に算出するステップと、血管情報算出部が、第１信号比及び第２信号比を用いて血管の太さ及び深さを算出するステップと、算出プログラム設定部が、第１信号比及び第２信号比で表される信号比空間内での画素分布によって、血管情報算出部が血管の太さ及び深さを算出するための算出プログラムを設定するステップと、を備える。
【００１１】
第１信号比及び第２信号比で表される信号比空間内に定められ、第１信号比及び第２信号比を血管の太さ及び深さと対応付けるための血管情報座標の原点を、第１色画像信号、第２色画像信号、及び第３色画像信号を用いて設定する原点設定部と、信号比空間内の画素分布を用いて血管情報座標の軸方向を設定する軸方向設定部と、を備え、算出プログラム設定部は、原点及び軸方向が設定された血管情報座標を用いることで算出プログラムを設定することが好ましい。
【００１２】
原点設定部は、第１色画像信号、第２色画像信号、及び第３色画像信号の画素値の中央値、最頻値、または平均値を用いて原点を設定することが好ましい。
【００１３】
第１色画像信号、第２色画像信号、及び第３色画像信号に基づいて、血管を抽出した第１色血管画像信号、第２色血管画像信号、及び第３色血管画像信号を出力し、且つ血管以外を抽出した第１色非血管画像信号、第２色非血管画像信号、及び第３色非血管画像信号を出力する血管非血管抽出部を備え、信号比算出部は、第３色血管画像信号に対する第１色血管画像信号の比を、第１信号比として求め、第３色血管画像信号に対する第２色血管画像信号の比を、第２信号比として求め、原点設定部は、第１色非血管画像信号、第２色非血管画像信号、及び第３色非血管画像信号の画素値の中央値、最頻値、または平均値を用いて原点を設定することが好ましい。
【００１４】
軸方向設定部は、信号比空間内の画素分布を主成分分析または独立成分分析することによって軸方向を設定することが好ましい。
【００１５】
血管情報算出部は、軸方向の成分を画像化することにより、特定の太さ及び特定の深さの血管を抽出した血管抽出画像を生成する血管抽出画像生成部を備えることが好ましい。
【００１６】
軸方向設定部は、第１軸方向と第２軸方向の２種類の軸方向を設定し、血管抽出画像生成部は、第１軸方向の成分を画像化した第１血管抽出画像と、第２軸方向の成分を画像化した第２血管抽出画像とを生成することが好ましい。
【００１７】
算出プログラム設定部は、第１信号比及び第２信号比と、血管の太さ及び深さとを対応付けるルックアップテーブルを複数有し、信号比空間内での画素分布によってルックアップテーブルを切り替えることで算出プログラムを設定することが好ましい。
【００１８】
第１色画像信号、第２色画像信号、及び第３色画像信号に基づいて、血管以外を抽出した第１色非血管画像信号、第２色非血管画像信号、及び第３色非血管画像信号を出力する非血管抽出部を備え、算出プログラム設定部は、第１色非血管画像信号、第２色非血管画像信号、及び第３色非血管画像信号の画素値の中央値、最頻値、または平均値に対応する信号比空間内の座標に基づいて、ルックアップテーブルを切り替えることが好ましい。
【００１９】
算出プログラム設定部は、第１信号比及び第２信号比と、血管の太さ及び深さとを対応付けるルックアップテーブルを信号比空間内での画素分布を用いて算出し、算出したルックアップテーブルによって算出プログラムを設定することが好ましい。
【００２０】
第１色画像信号、第２色画像信号、及び第３色画像信号に基づいて、血管を抽出した第１色血管画像信号、第２色血管画像信号、及び第３色血管画像信号を出力する血管抽出部を備え、信号比算出部は、第３色血管画像信号に対する第１色血管画像信号の比を、第１信号比として求め、第３色血管画像信号に対する第２色血管画像信号の比を、第２信号比として求めることが好ましい。
【００２１】
算出プログラム設定部は、信号比空間内での画素分布をクラスタ解析することによって算出プログラムを設定することが好ましい。
【００２２】
第１色画像信号、第２色画像信号、及び第３色画像信号に基づいて、血管を抽出した第１色血管画像信号、第２色血管画像信号、及び第３色血管画像信号を出力し、且つ血管以外を抽出した第１色非血管画像信号、第２色非血管画像信号、及び第３色非血管画像信号を出力する血管非血管抽出部を備え、信号比算出部は、第３色血管画像信号に対する第１色血管画像信号の比を、第１信号比として求め、第３色血管画像信号に対する第２色血管画像信号の比を、第２信号比として求め、算出プログラム設定部は、第１色非血管画像信号、第２色非血管画像信号、及び第３色非血管画像信号の画素値の中央値、最頻値、または平均値に対応する信号比空間内の座標に基づいて、クラスタ解析することが好ましい。
【００２３】
信号比算出部は、第１信号比及び第２信号比に加えて、さらに第１色画像信号に対する第２色画像信号の比である第３信号比を算出し、血管情報算出部は、第１信号比、第２信号比及び第３信号比を用いることで、血管の太さと、血管の深さと、観察対象に付着する粘液の濃度と、を算出することが好ましい。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、互いに異なる３つの波長帯域に対応する第１色〜第３色画像信号を取得し、第３色画像信号に対する第１色画像信号の比である第１信号比と、第３色画像信号に対する第２色画像信号の比である第２信号比とを画素毎に求め、これら第１信号比と第２信号比とで表される信号比空間内での画素分布によって、血管の太さ及び深さを算出するための算出プログラムを設定するため、観察部位や患者に応じて、血管の太さ及び深さを正確に取得できる画像処理装置、内視鏡システム、画像処理装置の作動方法、及び内視鏡システムの作動方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】内視鏡システムの外観図である。
【図２】内視鏡システムの機能を示すブロック図である。
【図３】紫色光、青色光、緑色光、及び赤色光の分光スペクトルを示すグラフである。
【図４】カラーフィルタの分光特性を示すグラフである。
【図５】血管深さ−コントラスト空間を示すグラフである。
【図６】信号比空間を示すグラフである。
【図７】実施形態１−１の算出プログラム設定部の機能を示すブロック図である。
【図８】実施形態１−１の信号比空間内の画素分布を示すグラフである。
【図９】実施形態１−１の血管情報座標における原点の設定について説明するグラフである。
【図１０】実施形態１−１の血管情報座標の第１軸及び第２軸の方向の設定について説明するグラフである。
【図１１】実施形態１−１の血管情報の算出を説明する説明図である。
【図１２】実施形態１−１の第１血管抽出画像の模式図である。
【図１３】実施形態１−１の第２血管抽出画像の模式図である。
【図１４】実施形態１−２の算出プログラム設定部の機能を示すブロック図である。
【図１５】実施形態１−２のルックアップテーブルの選択について説明する説明図である。
【図１６】実施形態１−２の血管情報の算出を説明する説明図である。
【図１７】実施形態１−３の算出プログラム設定部の機能を示すブロック図である。
【図１８】実施形態１−３の信号比空間内の画素分布を示すグラフである。
【図１９】実施形態１−３のクラスタ解析による画素の分類を説明するグラフである。
【図２０】実施形態１−３の粘膜が属するクラスタの特定について説明するグラフである。
【図２１】実施形態１−３の粘膜表面から深くかつ太い血管に対応する画素が属するクラスタ、及び粘膜表面から浅くかつ細い血管に対応する画素が属するクラスタの特定について説明するグラフである。
【図２２】実施形態１−３の血管情報の算出について説明するグラフである。
【図２３】内視鏡システムの作用を示すフローチャートである。
【図２４】実施形態１−４の粘液の濃度の算出について説明するグラフである。
【図２５】実施形態１−５の特殊画像処理部の機能を示すブロック図である。
【図２６】実施形態１−６の撮像センサの構成を示す図である。
【図２７】実施形態１−７の複数フレームの画像信号の取得について説明する図である。
【図２８】複数フレームの画像信号の平均値の算出について説明するブロック図である。
【図２９】第２実施形態の内視鏡システムの機能を示すブロック図である。
【図３０】白色光の発光スペクトルを示すグラフである。
【図３１】特殊光の発光スペクトルを示すグラフである。
【図３２】第３実施形態の内視鏡システムの機能を示すブロック図である。
【図３３】回転フィルタを示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
［第１実施形態］
図１において、内視鏡システム１０は、内視鏡１２と、光源装置１４と、プロセッサ装置１６と、モニタ１８と、コンソール１９とを有する。内視鏡１２は、光源装置１４と光学的に接続されるとともに、プロセッサ装置１６と電気的に接続される。内視鏡１２は、観察対象の体内に挿入される挿入部１２ａと、挿入部１２ａの基端部分に設けられた操作部１２ｂと、挿入部１２ａの先端側に設けられた湾曲部１２ｃ及び先端部１２ｄとを有している。湾曲部１２ｃは、操作部１２ｂのアングルノブ１２ｅを操作することにより湾曲動作する。先端部１２ｄは、湾曲部１２ｃの湾曲動作によって所望の方向に向けられる。
【００２７】
また、操作部１２ｂには、アングルノブ１２ｅの他、モード切替ＳＷ（モード切替スイッチ）１２ｆが設けられている。モード切替ＳＷ１２ｆは、観察モードの切り替え操作に用いられる。内視鏡システム１０は、観察モードとして通常モードと特殊モードとを有している。通常モードは、照明光に白色光を用いて観察対象を撮像して得た自然な色合いの画像（以下、通常画像という）をモニタ１８に表示する。特殊モードは、観察対象に含まれる血管の太さ及び深さに関する血管情報を取得し、この血管情報に基づいた画像（以下、特殊画像という）をモニタ１８に表示する。
【００２８】
プロセッサ装置１６は、モニタ１８及びコンソール１９と電気的に接続される。モニタ１８は、観察対象の画像や、観察対象の画像に付帯する情報などを出力表示する。コンソール１９は、機能設定などの入力操作を受け付けるユーザインタフェースとして機能する。なお、プロセッサ装置１６には、画像や画像情報などを記録する外付けの記録部（図示省略）を接続してもよい。
【００２９】
図２において、光源装置１４は、光源２０と、光源２０を制御する光源制御部２１とを備えている。光源２０は、例えば、複数の半導体光源を有し、これらをそれぞれ点灯または消灯し、点灯する場合には各半導体光源の発光量を制御することにより、観察対象を照明するための照明光を発する。本実施形態では、光源２０は、Ｖ−ＬＥＤ（Violet Light Emitting Diode）２０ａ、Ｂ−ＬＥＤ（Blue Light Emitting Diode）２０ｂ、Ｇ−ＬＥＤ（Green Light Emitting Diode）２０ｃ、及びＲ−ＬＥＤ（Red Light Emitting Diode）２０ｄの４色のＬＥＤを有する。
【００３０】
図３において、Ｖ−ＬＥＤ２０ａは、中心波長４０５ｎｍ、波長帯域３８０ｎｍ〜４２０ｎｍの紫色光Ｖを発する紫色半導体光源である。Ｂ−ＬＥＤ２０ｂは、中心波長４６０ｎｍ、波長帯域４２０ｎｍ〜５００ｎｍの青色光Ｂを発する青色半導体光源である。Ｇ−ＬＥＤ２０ｃは、波長帯域が４８０ｎｍ〜６００ｎｍに及ぶ緑色光Ｇを発する緑色半導体光源である。Ｒ−ＬＥＤ２０ｄは、中心波長６５０ｎｍ、波長帯域が６３０ｎｍ〜６７０ｎｍに及び赤色光Ｒを発する赤色半導体光源である。
【００３１】
なお、Ｖ−ＬＥＤ２０ａとＢ−ＬＥＤ２０ｂの中心波長は、±５ｎｍから±１０ｎｍ程度の幅を有する。中心波長とは波長帯域のほぼ中心の波長であり、分光スペクトルの形状によっては、分光スペクトルのピークに対応する波長（以下、ピーク波長という）と中心波長とが一致するとは限らない。内視鏡システム１０で用いる紫色光Ｖは、中心波長とピーク波長が異なっていてもよく、中心波長とピーク波長がほぼ一致していてもよい。本実施形態の紫色光Ｖの中心波長とピーク波長はほぼ一致している。同様に、内視鏡システム１０で用いる青色光Ｂは、中心波長とピーク波長が異なっていてもよく、中心波長とピーク波長がほぼ一致していてもよい。本実施形態の青色光Ｂの中心波長とピーク波長はほぼ一致している。赤色光Ｒについても同様である。
【００３２】
光源制御部２１は、各ＬＥＤ２０ａ〜２０ｄに対して独立に制御信号を入力することによって、各ＬＥＤ２０ａ〜２０ｄの点灯や消灯、点灯時の発光量などを独立に制御する。本実施形態では、通常モード及び特殊モードのどちらの観察モードでも、光源制御部２１は、Ｖ−ＬＥＤ２０ａ、Ｂ−ＬＥＤ２０ｂ、Ｇ−ＬＥＤ２０ｃ、及びＲ−ＬＥＤ２０ｄを全て点灯させる。このため、紫色光Ｖ、青色光Ｂ、緑色光Ｇ、及び赤色光Ｒを含む白色光が、通常モード及び特殊モードの照明光として用いられる。なお、本実施形態では、通常モード及び特殊モードで用いる照明光は同じ分光スペクトルを有するが、通常モードと特殊モードとで、紫色光Ｖ、青色光Ｂ、緑色光Ｇ、及び赤色光Ｒの発光量等を変えることにより、互いに異なる分光スペクトルの照明光を用いても良い。
【００３３】
各ＬＥＤ２０ａ〜２０ｄが発する各色の光は、ミラーやレンズなどで構成される光路結合部２３を介して、挿入部１２ａ内に挿通されたライトガイド２５に入射される。ライトガイド２５は、内視鏡１２及びユニバーサルコード（内視鏡１２と、光源装置１４及びプロセッサ装置１６を接続するコード）に内蔵されている。ライトガイド２５は、光源２０が発した照明光を、内視鏡１２の先端部１２ｄまで伝搬する。
【００３４】
内視鏡１２の先端部１２ｄには、照明光学系３０ａと撮像光学系３０ｂが設けられている。照明光学系３０ａは照明レンズ３２を有しており、ライトガイド２５によって伝搬された照明光は、照明レンズ３２を介して観察対象に照射される。撮像光学系３０ｂは、対物レンズ４２、撮像センサ４４を有している。照明光を照射したことによる観察対象からの反射光、散乱光、及び蛍光などの各種の光は、対物レンズ４２を介して撮像センサ４４に入射する。これにより、撮像センサ４４に観察対象の像が結像される。
【００３５】
撮像センサ４４は、照明光で照明された観察対象を撮像するカラー撮像センサである。撮像センサ４４の各画素には、図４に示すＢ（青色）カラーフィルタ、Ｇ（緑色）カラーフィルタ、Ｒ（赤色）カラーフィルタのいずれかが設けられている。このため、撮像センサ４４は、Ｂカラーフィルタが設けられたＢ画素（青色画素）で紫色から青色の光を受光し、Ｇカラーフィルタが設けられたＧ画素（緑色画素）で緑色の光を受光し、Ｒカラーフィルタが設けられたＲ画素（赤色画素）で赤色の光を受光する。そして、撮像センサ４４は、Ｂ画素からＢ画像信号を出力し、Ｇ画素からＧ画像信号を出力し、Ｒ画素からＲ画像信号を出力する。
【００３６】
撮像センサ４４としては、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）撮像センサやＣＭＯＳ（Complementary Metal-Oxide Semiconductor）撮像センサを利用可能である。また、原色の撮像センサ４４の代わりに、Ｃ（シアン）、Ｍ（マゼンタ）、Ｙ（イエロー）及びＧ（グリーン）の補色フィルタを備えた補色撮像センサを用いても良い。補色撮像センサを用いる場合には、ＣＭＹＧの４色の画像信号が出力されるので、補色−原色色変換によって、ＣＭＹＧの４色の画像信号をＲＧＢの３色の画像信号に変換することにより、撮像センサ４４と同様のＲＧＢ各色の画像信号を得ることができる。また、撮像センサ４４の代わりに、カラーフィルタを設けていないモノクロの撮像センサを用いても良い。
【００３７】
ＣＤＳ／ＡＧＣ（Correlated Double Sampling／Automatic Gain Control）回路４６は、撮像センサ４４から得られるアナログの画像信号に相関二重サンプリング（ＣＤＳ）や自動利得制御（ＡＧＣ）を行う。ＣＤＳ／ＡＧＣ回路４６を経た画像信号は、Ａ／Ｄ（Analog／Digital）コンバータ４８により、デジタルの画像信号に変換される。Ａ／Ｄ変換後のデジタル画像信号がプロセッサ装置１６に送信される。
【００３８】
プロセッサ装置１６は、画像信号受信部５０と、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）５２と、ノイズ除去部５４と、画像処理切替部５６と、通常画像処理部５８と、特殊画像処理部６０と、映像信号生成部６２とを備えている。画像信号受信部５０は、ＣＤＳ／ＡＧＣ回路４６及びＡ／Ｄコンバータ４８を介して、撮像センサ４４からデジタル画像信号を受信する。
【００３９】
ＤＳＰ５２は、画像信号受信部５０が受信した画像信号に対して、欠陥補正処理、オフセット処理、ゲイン補正処理、リニアマトリクス処理、ガンマ変換処理、デモザイク処理などの各種信号処理を施す。欠陥補正処理では、撮像センサ４４の欠陥画素の信号が補正される。オフセット処理では、欠陥補正処理が施された画像信号から暗電流成分が除かれ、正確な零レベルが設定される。ゲイン補正処理では、オフセット処理後の画像信号に特定のゲインを乗じることにより信号レベルが整えられる。
【００４０】
ゲイン補正処理後の画像信号には、色再現性を高めるためのリニアマトリクス処理が施される。リニアマトリクス処理後の画像信号は、ガンマ変換処理によって明るさや彩度が整えられる。ガンマ変換処理後の画像信号には、デモザイク処理（等方化処理、または同時化処理ともいう）が施され、各画素で不足した色の信号が補間によって生成される。このデモザイク処理によって、全画素がＲＧＢ各色の信号を有するようになる。ノイズ除去部５４は、ＤＳＰ５２でデモザイク処理などが施された画像信号に対してノイズ除去処理（例えば移動平均法やメディアンフィルタ法などによる）を施すことによってノイズを除去する。ノイズが除去された画像信号は、画像処理切替部５６に送信される。
【００４１】
画像処理切替部５６は、モード切替ＳＷ１２ｆの操作によって通常モードにセットされている場合には、画像信号を通常画像処理部５８に送信し、特殊モードにセットされている場合には、画像信号を特殊画像処理部６０に送信する。
【００４２】
通常画像処理部５８は、画像処理切替部５６から受信した画像信号に対して色変換処理、色彩強調処理、及び構造強調処理を行うことによって、通常画像信号を生成する。色変換処理では、画像信号に対して３×３のマトリクス処理、階調変換処理、及び３次元ルックアップテーブル処理などにより色変換処理を行う。色彩強調処理は、色変換処理済みの画像信号に対して行われる。構造強調処理は、例えば、血管やピットパターン（腺管）などの観察対象の構造を強調する処理であり、色彩強調処理後の画像信号に対して行われる。通常画像処理部５８は、生成した通常画像信号を、映像信号生成部６２に送信する。
【００４３】
特殊画像処理部６０は、画像処理切替部５６から受信した画像信号を用いて観察対象に含まれる血管の血管情報を求め、その血管情報に基づいた特殊画像を生成する。特殊画像処理部６０には、画像信号取得部７０と、信号比算出部７２と、算出プログラム設定部７４と、血管情報算出部７６と、画像生成部７８とが設けられている（図２参照）。
【００４４】
画像信号取得部７０は、画像処理切替部５６から、ヘモグロビンの吸光特性が互いに異なる３つの波長帯域に対応する画像信号であるＢ画像信号、Ｇ画像信号、及びＲ画像信号を取得する。
【００４５】
Ｂ画像信号は、Ｂ画像信号、Ｇ画像信号、及びＲ画像信号の中で、血液に含まれるヘモグロビンによる吸光量が最も大きい第１の波長帯域（波長４００ｎｍ〜４２０ｎｍを含む波長帯域）に対応する画像信号であり、本発明の第１色画像信号に対応する。Ｇ画像信号は、Ｂ画像信号、Ｇ画像信号、及びＲ画像信号の中で、ヘモグロビンによる吸光量が中程度の第２の波長帯域（波長５４０ｎｍ付近を含む波長帯域）に対応する画像信号であり、本発明の第２色画像信号に対応する。Ｒ画像信号は、Ｂ画像信号、Ｇ画像信号、及びＲ画像信号の中で、ヘモグロビンによる吸光量が最も小さい第３の波長帯域（波長６５０ｎｍ以上を含む波長帯域）に対応する画像信号であり、本発明の第３色画像信号に対応する。このため、Ｂ画像信号には、血管や粘膜に関する情報が多く含まれ、Ｒ画像信号には、血管に関する情報はほとんど含まれず粘膜に関する情報が多く含まれている。また、Ｇ画像信号には、血管や粘膜に関する情報が中程度に含まれている。画像信号取得部７０は、取得したＢ画像信号、Ｇ画像信号、及びＲ画像信号を、信号比算出部７２と画像生成部７８に送信する。
【００４６】
信号比算出部７２は、画像信号取得部７０から受信したＢ画像信号、Ｇ画像信号、及びＲ画像信号間の信号比を算出する。具体的には、信号比算出部７２は、Ｒ画像信号に対するＢ画像信号の比である第１信号比Ｂ／Ｒと、Ｒ画像信号に対するＧ画像信号の比である第２信号比Ｇ／Ｒとを画素毎に算出する。信号比算出部７２は、求めた第１信号比Ｂ／Ｒ及び第２信号比Ｇ／Ｒを、算出プログラム設定部７４と血管情報算出部７６に送信する。
【００４７】
ここで、Ｂ画像信号及びＧ画像信号には、血管と粘膜の情報が含まれているが、照明光を観察対象に照射する角度などによって照度のムラが生じている場合がある。照度ムラは、画像内で白く写って血管の情報などを潰してしまうため、内視鏡観察においては診断の妨げとなる。このため、本実施形態では、血管に関する情報がほとんど無いＲ画像信号を用いて、Ｂ画像信号及びＧ画像信号を規格化した第１信号比Ｂ／Ｒ及び第２信号比Ｇ／Ｒを算出することで、照度ムラが除去され、かつ血管に関する情報が残された信号比を算出している。
【００４８】
図５は、縦軸が粘膜に対する血管のコントラストで表され、横軸が粘膜表面からの血管の深さで表される血管深さ−コントラスト空間８０である。この血管深さ−コントラスト空間８０において、第１信号比Ｂ／Ｒの変化は直線８１で表され、第２信号比Ｇ／Ｒの変化は直線８２で表されている。この第１信号比Ｂ／Ｒと第２信号比Ｇ／Ｒの違いは、紫色光Ｖ及び青色光Ｂと、緑色光Ｇの深達度の違いによるものであり、粘膜表面を基準として浅い位置にある血管は、第１信号比Ｂ／Ｒが第２信号比Ｇ／Ｒよりも大きくなる。一方で、深い位置にある血管は、第２信号比Ｇ／Ｒが第１信号比Ｂ／Ｒよりも大きくなる。なお、血管深さ−コントラスト空間８０の原点は、粘膜に対応する。
【００４９】
上記血管深さ−コントラスト空間８０を、図６に示すように、縦軸が第１信号比Ｂ／Ｒで表され、横軸が第２信号比Ｇ／Ｒで表される信号比空間８４に変換した場合、変換後の信号比空間８４においては、粘膜は、例えば、第１象限の点８６に移る。また、様々な太さ及び深さの血管に対応する画素は、信号比空間８４では、粘膜を表す点８６から略左方向に延びた第１軸Ｓ１と、粘膜を表す点８６から略左下方向に延びた第２軸Ｓ２との間に分布する。そして、信号比空間８４では、血管に対応する画素は、血管の深さに応じて第１軸Ｓ１と第２軸Ｓ２との間に分布し、深い血管に対応する画素ほど第１軸Ｓ１の近くに分布し、浅い血管に対応する画素ほど第２軸Ｓ２の近くに分布する。第１軸Ｓ１及び第２軸Ｓ２は、信号比空間内に分布している各画素に対応する血管の、粘膜表面からの深さを表している。信号比空間内の画素分布のうち、第１軸Ｓ１に最も近い画素は最も深い血管に対応し、第２軸Ｓ２に最も近い画素は最も浅い血管に対応している。第１軸Ｓ１と第２軸Ｓ２との間に分布している画素は、第１軸Ｓ１に近いほど深い血管を表し、第２軸Ｓ２に近いほど浅い血管を表している。さらに、信号比空間８４では、粘膜を表す点８６からの距離Ｌａは、血管の太さ（すなわち血液量）に比例する。具体的には、粘膜を表す点８６との距離Ｌａが大きくなるほど、太い血管を表し、粘膜を表す点８６との距離Ｌａが小さいほど細い血管を表す。なお、信号比空間８４において、粘膜を表す点８６の位置については、観察部位や患者によって変化する。また、第１軸Ｓ１及び第２軸Ｓ２の方向も観察部位や患者によって変化する。しかし、粘膜を表す点８６と、第１軸Ｓ１及び第２軸Ｓ２とが定まれば、これらと、血管の深さ及び太さの相関関係は上記の通りであり、観察部位や患者によらずほぼ不変である。以下、信号比空間８４内に設定される第１軸Ｓ１及び第２軸Ｓ２からなる座標系を血管情報座標という。粘膜を表す点８６が血管情報座標の原点である。
【００５０】
算出プログラム設定部７４は、信号比算出部７２から受信した第１信号比Ｂ／Ｒ及び第２信号比Ｇ／Ｒで表される信号比空間８４内での画素分布に応じて、後述する血管情報算出部７６で観察対象の血管情報である血管の太さ及び深さを算出するための算出プログラムを設定する。ここで、上述したように粘膜に対応する第１信号比Ｂ／Ｒ及び第２信号比Ｇ／Ｒの値が観察部位や患者によって異なることが多いため、本発明では、算出プログラム設定部７４は、観察部位や患者に応じて算出した第１信号比Ｂ／Ｒ及び第２信号比Ｇ／Ｒから信号比空間８４の粘膜を表す点８６（血管情報座標の原点）を正しく設定することによって、血管情報を正確に取得することができる算出プログラムを設定する。算出プログラム設定部７４による算出プログラムの設定については後述する。
【００５１】
血管情報算出部７６は、算出プログラム設定部７４で設定された算出プログラムに従って、第１信号比Ｂ／Ｒ及び第２信号比Ｇ／Ｒから、血管情報として、血管の太さ及び深さを算出する。血管情報算出部７６は、算出した血管の太さ及び深さの情報を、画像生成部７８に送信する。
【００５２】
画像生成部７８は、画像信号取得部７０から受信した画像信号と、血管情報算出部７６から受信した血管の太さ及び深さの情報とに基づいて特殊画像信号を生成する。具体的には、画像生成部７８は、画像信号に対して、色変換処理、色彩強調処理、及び構造強調処理を行い、ベース画像信号を生成する。画像生成部７８は、このベース画像信号に対して、血管の太さや深さに基づく情報をオーバーラップ処理することにより、特殊画像信号を生成する。例えば、画像生成部７８は、ベース画像信号に対して、血管の太さが一定値以上の領域に色づけ処理を行うことによって、血管の太さが一定値以上の領域を疑似カラーで表示させる特殊画像信号を生成する。また、ベース画像信号に対して、血管の深さが一定値以上の領域に色づけ処理を行うことによって、血管の深さが一定値以上の領域を疑似カラーで表示させる特殊画像信号を生成しても良い。
【００５３】
映像信号生成部６２は、通常画像処理部５８または特殊画像処理部６０から受信した画像信号を、モニタ１８で表示可能な画像として表示するための映像信号に変換し、モニタ１８に順次出力する。これにより、モニタ１８は、映像信号生成部６２が通常画像処理部５８から通常画像信号を受信した場合は通常画像を表示し、映像信号生成部６２が特殊画像処理部６０から特殊画像信号を受信した場合は特殊画像を表示する。
【００５４】
次に、算出プログラム設定部７４における算出プログラムの設定について、以下の実施形態１−１、実施形態１−２、及び実施形態１−３によって具体的に説明する。
【００５５】
［実施形態１−１］
本発明の実施形態１−１では、算出プログラム設定部７４は、第１信号比Ｂ／Ｒ及び第２信号比Ｇ／Ｒで表される信号比空間８４内において、第１信号比Ｂ／Ｒ及び第２信号比Ｇ／Ｒを血管の太さ及び深さと対応付けるための血管情報座標を設定し、この血管情報座標を用いて、血管情報を算出するための算出プログラムを設定する。
【００５６】
図７に示すように、算出プログラム設定部７４は、原点設定部１０２と、軸方向設定部１０４とを備える。原点設定部１０２は、血管情報座標の原点を設定する。具体的には、原点設定部１０２は、Ｂ画像信号、Ｇ画像信号、及びＲ画像信号の画素値の中央値、最頻値、または平均値を用いて血管情報座標の原点を設定する。観察対象には血管が含まれているが、多くの観察対象では大部分の画素が粘膜を表す画素であることから、画素値の中央値、最頻値、または平均値等を算出すると、その値は、概ね粘膜の画素値とほぼ同じ値になる。例えば、Ｂ画像信号の全画素の画素値を平均した平均値Ｂａｖｅは、Ｂ画像信号における粘膜の画素値に概ね近い値になる。同様に、Ｇ画像信号の全画素の画素値を平均した平均値Ｇａｖｅは、Ｇ画像信号における粘膜の画素値に概ね近い値になり、Ｒ画像信号の全画素の画素値を平均した平均値Ｒａｖｅは、ほぼＲ画像信号における粘膜の画素値である。
【００５７】
したがって、例えば、図８に示すように、信号比空間１０５において、画素分布１０６が得られた場合、各画像信号の平均値Ｂａｖｅ，Ｇａｖｅ，及びＲａｖｅを用いて第１信号比Ｂａｖｅ／Ｒａｖｅ及び第２信号比Ｇａｖｅ／Ｒａｖｅを算出する。そして、図９に示すように、原点設定部１０２は、求めた第１信号比Ｂａｖｅ／Ｒａｖｅ、及び第２信号比Ｇａｖｅ／Ｒａｖｅに対応する点１０７を、血管情報座標の原点に設定する。
【００５８】
軸方向設定部１０４は、血管情報座標の第１軸Ｓ１及び第２軸Ｓ２の方向を設定する。具体的には、図１０に示すように、軸方向設定部１０４は、信号比空間内の画素分布１０６がガウス分布に従うか否かを判定し、ガウス分布に従う場合は、画素分布１０６を主成分分析することによって第１軸Ｓ１及び第２軸Ｓ２の方向を設定する。また、軸方向設定部１０４は、信号比空間内の画素分布１０６がガウス分布に従わない場合は、画素分布１０６を独立成分分析することによって第１軸Ｓ１及び第２軸Ｓ２の方向を設定する。このように、原点設定部１０２が設定する点１０７（血管情報座標の原点）と、軸方向設定部１０４が設定する第１軸Ｓ１及び第２軸Ｓ２とによって、観察部位や患者に応じて血管情報座標１０８が設定される。主成分分析及び独立成分分析は、いずれも多変量解析の手法の一種である。主成分分析とは、信号比空間内の画素分布がガウス分布に従う場合において、画素分布から、血管の深さを表す第１軸Ｓ１及び第２軸Ｓ２の方向を導き出す演算手法である。独立成分分析とは、信号比空間内の画素分布がガウス分布に従わない場合において、画素分布から、第１軸Ｓ１及び第２軸Ｓ２の方向を導き出す演算手法である。
【００５９】
血管情報算出部７６は、原点設定部１０２が設定する点１０７（血管情報座標の原点）、軸方向設定部１０４が設定する第１軸方向、及び第２軸方向により得られる血管情報座標１０８を用いて、血管情報を算出する。例えば、図１１に示すように、血管情報算出部７６は、信号比空間１０５の任意の座標（Ｘ１，Ｙ１）を、血管情報座標１０８の座標（Ｘ２，Ｙ２）に変換する。血管情報座標１０８では、点１０７（血管情報座標の原点）からの距離が血管の太さであり、第１軸Ｓ１（または第２軸Ｓ２）からの角度が血管の深さに対応するので、血管情報算出部７６は、血管情報座標１０８内での座標（Ｘ２，Ｙ２）に基づいて、信号比空間１０５の任意の座標（Ｘ１，Ｙ１）が表す血管の太さ及び深さを算出する。
【００６０】
なお、画像生成部７８は、軸方向の成分を画像化することにより、特定の太さ及び特定の深さの血管を抽出した血管抽出画像を生成することができる。具体的には、画像生成部７８は、信号比空間１０５の画素分布１０６を、血管情報座標１０８の第１軸Ｓ１に射影した画像（第２軸Ｓ２成分を零にした画像）を生成することによって、図１２に示すように、第１軸方向の成分を画像化した第１血管抽出画像１０９を生成することができる。第１血管抽出画像１０９では、粘膜表面から深くかつ太い血管１０９ａと、粘膜表面から深くかつ細い血管１０９ｂとが写されている。また、画像生成部７８は、信号比空間１０５の画素分布１０６を、血管情報座標１０８の第２軸Ｓ２に射影した画像（第１軸Ｓ１成分を零にした画像）を生成することによって、図１３に示すように、第２軸方向の成分を画像化した第２血管抽出画像１１０を生成することができる。第２血管抽出画像１１０では、粘膜表面から浅くかつ細い血管１１０ａが写されている。図１３では、浅くかつ細い血管のみを表しているが、観察対象に含まれていれば、浅くかつ太い血管も第２血管抽出画像１１０に写し出される。画像生成部７８は、本発明の血管抽出画像生成部に対応する。
【００６１】
［実施形態１−２］
本発明の実施形態１−２では、算出プログラム設定部７４は、第１信号比Ｂ／Ｒ及び第２信号比Ｇ／Ｒと血管の太さ及び深さとを対応付けるルックアップテーブルを複数有し、信号比空間内での画素分布によって求められる粘膜に基づいて、ルックアップテーブルを切り替えることで算出プログラムを設定する。
【００６２】
図１４に示すように、算出プログラム設定部７４は、選択基準値算出部１１２と、ルックアップテーブル選択部１１４とを備える。
【００６３】
選択基準値算出部１１２は、上記実施形態１−１の原点設定部１０２と同様に、Ｂ画像信号、Ｇ画像信号、及びＲ画像信号の画素値の中央値、最頻値、または平均値を用いて、ルックアップテーブル選択部１１４がルックアップテーブルを選択するための選択基準とする「粘膜を表す第１信号比及び第２信号比」（例えば、第１信号比Ｂａｖｅ／Ｒａｖｅ及び第２信号比Ｇａｖｅ／Ｒａｖｅ）を算出する。
【００６４】
ルックアップテーブル選択部１１４は、図１５に示すように、第１ルックアップテーブル１１５ａ、第２ルックアップテーブル１１５ｂ、及び第３ルックアップテーブル１１５ｃ等、第１信号比Ｂ／Ｒ及び第２信号比Ｇ／Ｒの値に血管の太さ及び深さを対応付けた２次元のルックアップテーブルを複数記憶しており、これら複数のルックアップテーブルから、血管の太さ及び深さの算出に用いる１つのルックアップテーブルを選択する。第１〜第３ルックアップテーブル１１５ａ〜１１５ｃ等は、モデル式やシミュレーションで予め求められる。
【００６５】
第１ルックアップテーブル１１５ａには、予め定められた粘膜の座標１１６から左斜め下に離れるように３つの曲線１１６ａ〜１１６ｃが描かれる。曲線１１６ａは、血液量が多い血管、すなわち太い血管の深さが変化した場合の軌跡を示している。曲線１１６ｂは、血液量が中程度の血管、すなわち太さが中程度の血管の深さが変化した場合の軌跡を示している。曲線１１６ｃは、血液量が少ない血管、すなわち細い血管の深さが変化した場合の軌跡を示している。また、曲線１１６ａ〜１１６ｃは、粘膜と定められた座標１１６から左斜め下に離れるほど血管の深さが浅くなることを示している。図１５の第１ルックアップテーブル１１５ａは、説明の便宜上、３つの曲線１１６ａ〜１１６ｃを描いているが、これらは一例であり、これら各曲線１１６ａ〜１１６ｃの間にもデータ点はある。以下の第２ルックアップテーブル１１５ｂ及び第３ルックアップテーブル１１５ｃも同様である。
【００６６】
第２ルックアップテーブル１１５ｂには、予め定められた粘膜の座標１１７から左斜め下に離れるように３つの曲線１１７ａ〜１１７ｃが描かれる。粘膜と定められた座標１１７は、第１ルックアップテーブル１１５ａの粘膜と定められた座標１１６とは異なる座標に設定されている。曲線１１７ａは、太い血管の深さが変化した場合の軌跡を示している。曲線１１７ｂは、太さが中程度の血管の深さが変化した場合の軌跡を示している。曲線１１７ｃは、細い血管の深さが変化した場合の軌跡を示している。また、曲線１１７ａ〜１１７ｃは、粘膜と定められた座標１１７から左斜め下に離れるほど血管の深さが浅くなることを示している。
【００６７】
第３ルックアップテーブル１１５ｃには、予め定められた粘膜の座標１１８から左斜め下に離れるように３つの曲線１１８ａ〜１１８ｃが描かれる。粘膜と定められた座標１１８は、第１ルックアップテーブル１１５ａの粘膜と定められた座標１１６、及び第２ルックアップテーブル１１５ｂの粘膜と定められた座標１１７とは異なる座標に設定されている。曲線１１８ａは、太い血管の深さが変化した場合の軌跡を示している。曲線１１８ｂは、太さが中程度の血管の深さが変化した場合の軌跡を示している。曲線１１８ｃは、細い血管の深さが変化した場合の軌跡を示している。また、曲線１１８ａ〜１１８ｃは、粘膜と定められた座標１１８から左斜め下に離れるほど血管の深さが浅くなることを示している。
【００６８】
ルックアップテーブル選択部１１４は、選択基準値算出部１１２が算出した第１信号比及び第２信号比に対応する粘膜を表す座標１１９に応じて、第１〜第３ルックアップテーブル１１５ａ〜１１５ｃの中から、血管情報を算出するために用いるルックアップテーブルを選択する。具体的には、ルックアップテーブル選択部１１４は、選択基準値算出部１１２で算出された粘膜を表す座標１１９と、第１〜第３ルックアップテーブル１１５ａ〜１１５ｃの各粘膜と定められた座標１１６〜１１８とを比較し、選択基準値算出部１１２で算出された粘膜を表す座標１１９に最も近い座標が設定されているルックアップテーブルを選択する。例えば、図１５では、ルックアップテーブル選択部１１４は、選択基準値算出部１１２が算出した粘膜を表す座標１１９に対して最も近い座標である、粘膜と定められた座標１１８が設定されている第３ルックアップテーブル１１５ｃを選択する。
【００６９】
血管情報算出部７６は、ルックアップテーブル選択部１１４で選択されたルックアップテーブルを用いて、血管の太さ及び深さを算出する。例えば、図１６に示すように、血管情報算出部７６は、ルックアップテーブル選択部１１４で第３ルックアップテーブル１１５ｃが選択された場合には、任意の第１信号比Ｂ／Ｒ及び第２信号比Ｇ／Ｒに対応するＸ３及びＹ３の画素が表す血管は、曲線１１８ｃによってその深さ及び太さが算出される。
【００７０】
なお、上記実施形態１−２では、算出プログラム設定部７４は、モデル式やシミュレーションによって求めた複数のルックアップテーブルを予め記憶し、この中から選択したルックアップテーブルによって算出プログラムを設定しているが、信号比空間内で画素分布が得られるごとに、得られた画素分布を用いてルックアップテーブルを算出し、算出したルックアップテーブルによって算出プログラムを設定しても良い。これにより、ルックアップテーブル内の粘膜を表す座標が正確に設定されるため、血管の太さ及び深さをより正確に求めることができる。
【００７１】
［実施形態１−３］
本発明の実施形態１−３では、算出プログラム設定部７４は、信号比空間内での画素分布をクラスタ解析することによって、血管情報を算出するための算出プログラムを設定する。図１７に示すように、算出プログラム設定部７４は、クラスタ解析部１２２と、画素分布特定部１２４とを備える。
【００７２】
クラスタ解析部１２２は、信号比空間１０５内の画素分布をクラスタ解析することによって、信号比空間１０５内に分布している画素を、特定の類似性を有するクラスタに分類する。例えば、図１８に示すように、信号比空間１０５において画素分布１２６が得られた場合、クラスタ解析部１２２は、画素分布１２６をクラスタ解析することによって、図１９に示すように、各画素を第１〜第３クラスタ１２７〜１２９に分類する。
【００７３】
画素分布特定部１２４は、クラスタ解析部１２２で分類された第１〜第３クラスタ１２７〜１２９のうち、粘膜が属するクラスタを特定する。具体的には、画素分布特定部１２４は、上記実施形態１−１の原点設定部１０２と同様に、Ｂ画像信号、Ｇ画像信号、及びＲ画像信号の画素値の中央値、最頻値、または平均値を用いて、粘膜を表す第１信号比及び第２信号比を算出する。そして、第１〜第３クラスタ１２７〜１２９から、粘膜を表す第１信号比及び第２信号比を有する座標１３０が属するクラスタを特定する。例えば、図２０に示すように、画素分布特定部１２４は、粘膜を表す第１信号比Ｂａｖｅ／Ｒａｖｅ及び第２信号比Ｇａｖｅ／Ｒａｖｅを求め、この値を有する粘膜を表す座標１３０が属する第１クラスタ１２７を、粘膜が属するクラスタであると特定する。
【００７４】
図２１に示すように、粘膜が属するクラスタが第１クラスタ１２７に特定されると、粘膜が属する第１クラスタ１２７を基準として、略左方向にある第２クラスタ１２８は、粘膜表面から深くかつ太い血管に対応する画素が属するクラスタであり、略左下方向にある第３クラスタ１２９は、粘膜表面から浅くかつ細い血管に対応する画素が属するクラスタであると特定できる。ここで、粘膜を表す座標１３０との距離が大きくなるほど、太い血管に対応する画素が分布する。また、粘膜を表す座標１３０を基点として時計回りの方向に向かうほど、深い血管に対応する画素が分布し、粘膜を表す座標１３０を基点として反時計回りの方向に向かうほど、浅い血管に対応する画素が分布する。例えば、第３クラスタ１２９の中でも、第２クラスタ１２８に近くなるほど深い血管に対応する画素が分布し、第２クラスタ１２８の中でも、第３クラスタ１２９に近くなるほど浅い血管に対応する画素が分布する。なお、クラスタ解析によって、粘膜表面から深くかつ細い血管に対応する画素の画素分布や、粘膜表面から浅くかつ太い血管に対応する画素の画素分布などが特定される場合もある。
【００７５】
血管情報算出部７６は、画素分布特定部１２４で血管の太さ及び深さによって分類されたクラスタのうち、粘膜を含むクラスタに属する画素については血管情報を算出せずに、血管が属するクラスタについてだけ、血管情報を算出する。例えば、血管情報算出部７６は、図２２に示すように、信号比空間１０５において、任意の第１信号比Ｂ／Ｒ及び第２信号比Ｇ／Ｒに対応するＸ４及びＹ４の画素は、第２クラスタ１２８、すなわち粘膜表面から深くかつ太い血管に対応する画素分布に含まれているため、血管情報算出部７６は、特定した座標（Ｘ４，Ｙ４）に対応する血管の太さ及び深さを求める。
【００７６】
次に、本実施形態の内視鏡システム１０の作用を図２３のフローチャートに沿って説明する。まず、特殊モードにセットされた場合（Ｓ１１）に、画像信号取得部７０は、特殊モードにおいて観察対象を撮像して得られたＢ画像信号、Ｇ画像信号、及びＲ画像信号を取得する（Ｓ１２）。信号比算出部７２は、Ｂ画像信号、Ｇ画像信号、及びＲ画像信号間の信号比である第１信号比Ｂ／Ｒ及び第２信号比Ｇ／Ｒを算出する（Ｓ１３）。算出プログラム設定部７４は、第１信号比Ｂ／Ｒ及び第２信号比Ｇ／Ｒで表される信号比空間内での画素分布に応じて、観察対象の血管情報である血管の太さ及び深さを算出するための算出プログラムを設定する（Ｓ１４）。具体的には、主成分分析または独立成分分析を用いて設定される血管情報座標を用いて血管の太さ及び深さを算出する場合には、粘膜を表す血管情報座標の原点を設定する。ルックアップテーブルを用いる場合には、ルックアップテーブルの選択基準となる粘膜を表す座標を設定する。クラスタ解析を用いる場合には、粘膜を表す座標が属するクラスタを設定する。いずれにしても、観察部位や患者に応じて変わる粘膜を表す点（座標）を正確に設定する。血管情報算出部７６は、設定された算出プログラムに従って、第１信号比Ｂ／Ｒ及び第２信号比Ｇ／Ｒから、観察対象の血管情報である血管の太さ及び深さを算出する（Ｓ１５）。
【００７７】
以上のように、本発明は、ヘモグロビンの吸光特性が互いに異なるＢ画像信号、Ｇ画像信号、及びＲ画像信号を取得し、これらの比である第１信号比Ｂ／Ｒ及び第２信号比Ｇ／Ｒで表される信号比空間内での画素分布によって、血管の太さ及び深さを算出するための算出プログラムを設定し、設定された算出プログラムに従って血管の太さ及び深さを算出するため、観察部位や患者が変わった場合でも、観察部位や患者に応じて血管の太さ及び深さを正確に取得できる。
【００７８】
なお、上記実施形態では、血管情報として、血管の深さ及び太さを算出しているが、血管の深さ及び太さに加え、さらに観察対象に付着する粘液の濃度を算出しても良い。例えば、観察対象が下部消化管の粘膜である場合、ビリルビンやステルコビリン等の黄色（あるいは黄褐色）の色素を含む粘液等が粘膜に付着していることがあるため、ビリルビン等の黄色色素の濃度（あるいは量）を算出する。黄色色素の濃度は、Ｂ画像信号に対するＧ画像信号の比である第３信号比Ｇ／Ｂから求められる。その算出方法を、以下の実施形態１−４で説明する。
【００７９】
［実施形態１−４］
本発明の実施形態１−４では、信号比算出部７２は、第１信号比Ｂ／Ｒ及び第２信号比Ｇ／Ｒに加えて、さらに第３信号比Ｇ／Ｂを算出する。算出プログラム設定部７４は、図２４に示すように、第１信号比Ｂ／Ｒ、第２信号比Ｇ／Ｒ、第３信号比Ｇ／Ｂで表される３次元の信号比空間１４０内での画素分布１４２に応じて、観察対象の血管情報である血管の太さ、血管の深さ、及び粘液の濃度を算出するための算出プログラムを設定する。血管情報算出部７６は、算出プログラムに従って、第１信号比Ｂ／Ｒ、第２信号比Ｇ／Ｒ、及び第３信号比Ｇ／Ｂを用いることで、血管の太さと、血管の深さと、粘液の濃度とを算出する。
【００８０】
なお、上記実施形態では、血管と粘膜の情報が含まれているＢ画像信号、Ｇ画像信号、及びＲ画像信号を用いて算出プログラムの設定を行っているが、ＢＧＲの画像信号から血管を抽出したＢＧＲの血管画像信号と、ＢＧＲの画像信号から血管以外を抽出したＢＧＲの非血管画像信号との少なくともいずれかを用いて算出プログラムの設定を行っても良い。その算出プログラムの設定について、以下の実施形態１−５で具体的に説明する。
【００８１】
［実施形態１−５］
図２５において、本発明の実施形態１−５では、特殊画像処理部１５０には、特殊画像処理部６０の各構成に加えて、血管非血管抽出部１５２が新たに設けられる。血管非血管抽出部１５２は、画像信号取得部７０からＢ画像信号、Ｇ画像信号、及びＲ画像信号を受信し、これらＢＧＲの各画像信号に対して血管抽出処理を施すことによって、血管を抽出した血管画像信号を生成する。画像信号取得部７０から受信したＢＧＲの各画像信号においては、血管の画素はその周辺の画素よりも画素値が小さくなっている。このため、血管非血管抽出部１５２は、ＢＧＲの各画像信号に対してブラックハットフィルタ処理を施すことで、画素値が周辺の画素よりも小さい血管の画素のみを抽出したＢ血管画像信号、Ｇ血管画像信号、及びＲ血管画像信号を生成する。ブラックハットフィルタ処理は、ノイズを除きつつ、近隣の画素と比較して画素値が小さい画素を抽出するモルフォロジー処理（モフォロジー処理とも言う）である。なお、Ｂ血管画像信号は、本発明の第１色血管画像信号に対応し、Ｇ血管画像信号は、本発明の第２色血管画像信号に対応し、Ｒ血管画像信号は、本発明の第３色血管画像信号に対応する。
【００８２】
また、血管非血管抽出部１５２は、Ｂ画像信号、Ｇ画像信号、及びＲ画像信号から、血管以外の粘膜等を抽出した非血管画像信号を生成する。具体的には、血管非血管抽出部１５２は、Ｂ画像信号の画素値からＢ血管画像信号の画素値を差し引いてＢ非血管画像信号を生成する。Ｂ画像信号中の血管の画素値とＢ血管画像信号中の血管の画素値とがほぼ同じであることから、Ｂ非血管画像信号中の血管の画素値はほぼ零となっている。これに対して、Ｂ画像信号中の粘膜の画素値は血管の画素値よりも大きい一定値であり、Ｂ血管画像信号中の粘膜の画素値はほぼ零であることから、Ｂ非血管画像信号中の粘膜の画素値は一定値となっている。また、血管非血管抽出部１５２は、Ｇ画像信号の画素値からＧ血管画像信号の画素値を差し引いてＧ非血管画像信号を生成し、Ｒ画像信号の画素値からＲ血管画像信号の画素値を差し引いてＲ非血管画像信号を生成する。Ｂ非血管画像信号は、本発明の第１色非血管画像信号に対応し、Ｇ非血管画像信号は、本発明の第２色非血管画像信号に対応し、Ｒ非血管画像信号は、本発明の第３色非血管画像信号に対応する。血管非血管抽出部１５２は、生成したＢＧＲの血管画像信号を信号比算出部７２に送信し、生成したＢＧＲの非血管画像信号を算出プログラム設定部７４に送信する。
【００８３】
信号比算出部７２では、血管非血管抽出部１５２から受信したＢ血管画像信号、Ｇ血管画像信号、及びＲ血管画像信号間の信号比を算出する。信号比算出部７２は、上記第１実施形態と同様に、Ｒ血管画像信号に対するＢ血管画像信号の比である第１信号比Ｂ／Ｒと、Ｒ血管画像信号に対するＧ血管画像信号の比である第２信号比Ｇ／Ｒとを画素毎に算出する。
【００８４】
算出プログラム設定部７４では、ＢＧＲの血管画像信号から求められた第１信号比Ｂ／Ｒ及び第２信号比Ｇ／Ｒで表される信号比空間内での画素分布と、ＢＧＲの非血管画像信号とに基づいて、算出プログラムを設定する。算出プログラム設定部７４における算出プログラムの設定については、上記実施形態１−１、実施形態１−２、及び実施形態１−３を例に説明する。
【００８５】
実施形態１−１においては、原点設定部１０２では、Ｂ非血管画像信号、Ｇ非血管画像信号、及びＲ非血管画像信号の画素値の中央値、最頻値、または平均値を用いて血管情報座標の原点を設定する。例えば、原点設定部１０２は、各非血管画像信号の平均値Ｂａｖｅ，Ｇａｖｅ，及びＲａｖｅを用いて第１信号比Ｂａｖｅ／Ｒａｖｅ及び第２信号比Ｇａｖｅ／Ｒａｖｅを算出する。Ｂ非血管画像信号、Ｇ非血管画像信号、及びＲ非血管画像信号は、血管の情報が含まれていないため、Ｂ画像信号、Ｇ画像信号、及びＲ画像信号よりも粘膜の画素値をより正確に表している。このため、原点設定部１０２では、ＢＧＲの非血管画像信号から、粘膜に対応する第１信号比Ｂａｖｅ／Ｒａｖｅ及び第２信号比Ｇａｖｅ／Ｒａｖｅが正確に求められる。そして、原点設定部１０２は、求めた第１信号比Ｂａｖｅ／Ｒａｖｅ及び第２信号比Ｇａｖｅ／Ｒａｖｅの点を、血管情報座標の原点として設定する。
【００８６】
軸方向設定部１０４は、ＢＧＲの血管画像信号から求められた第１信号比Ｂ／Ｒ及び第２信号比Ｇ／Ｒで表される信号比空間内の画素分布を主成分分析、または独立成分分析することによって第１軸Ｓ１及び第２軸Ｓ２の方向を設定する。軸方向設定部１０４は、血管の情報のみが含まれているＢＧＲの血管画像信号を用いることにより、血管情報座標の第１軸Ｓ１及び第２軸Ｓ２の方向をより正しく設定する。なお、画像生成部７８では、設定した軸方向の成分を画像化することにより、血管抽出画像を生成しても良い。
【００８７】
実施形態１−２においては、選択基準値算出部１１２では、実施形態１−１の原点設定部１０２と同様に、Ｂ非血管画像信号、Ｇ非血管画像信号、及びＲ非血管画像信号の画素値の中央値、最頻値、または平均値を用いて、ルックアップテーブルを選択するための選択基準とする「粘膜を表す第１信号比及び第２信号比」（例えば、第１信号比Ｂａｖｅ／Ｒａｖｅ及び第２信号比Ｇａｖｅ／Ｒａｖｅ）を算出する。このように、粘膜を表す第１信号比Ｂａｖｅ／Ｒａｖｅ及び第２信号比Ｇａｖｅ／Ｒａｖｅが正確に求められるため、ルックアップテーブルの選択をより正確に行うことができる。この場合の血管非血管抽出部１５２は、本発明の非血管抽出部に対応する。
【００８８】
なお、Ｂ血管画像信号、Ｇ血管画像信号、及びＲ血管画像信号から求められる信号比空間内で画素分布が得られるごとに、得られた画素分布を用いてルックアップテーブルを算出しても良い。このように、血管の情報のみが含まれたＢ血管画像信号、Ｇ血管画像信号、及びＲ血管画像信号からルックアップテーブルを算出し、算出したルックアップテーブルを用いて算出プログラムを設定することによって、血管の太さ及び深さをより正確に求めることができる。この場合の血管非血管抽出部１５２は、本発明の血管抽出部に対応する。
【００８９】
実施形態１−３においては、クラスタ解析部１２２では、Ｂ血管画像信号、Ｇ血管画像信号、及びＲ血管画像信号から求められた信号比空間内に分布している画素を、特定の類似性を有するクラスタに分類する。ＢＧＲの血管画像信号は血管の情報のみが含まれているため、粘膜に対応する画素が属するクラスタは得られずに、血管に対応する画素が属するクラスタが得られる。
【００９０】
画素分布特定部１２４では、実施形態１−１の原点設定部１０２と同様に、Ｂ非血管画像信号、Ｇ非血管画像信号、及びＲ非血管画像信号の画素値の中央値、最頻値、または平均値を用いて、粘膜を表す第１信号比及び第２信号比（例えば、第１信号比Ｂａｖｅ／Ｒａｖｅ及び第２信号比Ｇａｖｅ／Ｒａｖｅ）を算出する。そして、画素分布特定部１２４は、粘膜を表す第１信号比Ｂａｖｅ／Ｒａｖｅ及び第２信号比Ｇａｖｅ／Ｒａｖｅを有する座標を基準として、分類されたクラスタが、どのような血管に対応する画素が属するクラスタであるかを特定する。
【００９１】
以上のように、ＢＧＲの画像信号から、血管の情報のみが含まれているＢＧＲの血管画像信号と、血管以外の情報が含まれているＢＧＲの非血管画像信号とを求め、ＢＧＲの血管画像信号から求められた第１信号比Ｂ／Ｒ及び第２信号比Ｇ／Ｒで表される信号比空間内での画素分布と、ＢＧＲの非血管画像信号とに基づいて算出プログラムを設定するので、血管の太さ及び深さをより正確に求めることができる。
【００９２】
なお、上記実施形態では、ヘモグロビンの吸光特性が互いに異なる３つの波長帯域に対応する画像信号であるＢ画像信号、Ｇ画像信号、及びＲ画像信号を用いて、算出プログラムを設定しているが、ヘモグロビンの吸光特性が互いに異なる４つ以上の波長帯域に対応する画像信号を用いて、算出プログラムを設定しても良い。その方法について、以下の実施形態１−６によって具体的に説明する。
【００９３】
［実施形態１−６］
本発明の実施形態１−６では、図２６に示すように、撮像センサ１７０は、撮像センサ４４のＢ画素、Ｇ画素、及びＲ画素に加え、Ｗ画素（白色画素）を備えている。Ｗ画素は、Ｗ（白色）カラーフィルタが設けられた画素である。Ｗカラーフィルタは、紫色光Ｖ、青色光Ｂ、緑色光Ｇ、及び赤色光Ｒを含む白色光を透過させる。したがって、Ｗ画素は、紫色から赤色の光を受光してＷ画像信号を出力する。画像信号取得部７０は、Ｂ画像信号、Ｇ画像信号、Ｒ画像信号、及びＷ画像信号を取得し、Ｂ画像信号、Ｇ画像信号、Ｒ画像信号、及びＷ画像信号を信号比算出部７２と画像生成部７８に送信する。なお、図２６に示す各カラーフィルタの配列は一例なので、各カラーフィルタの配列は自由に設定して良い。
【００９４】
信号比算出部７２は、画像信号取得部７０からＢ画像信号、Ｇ画像信号、Ｒ画像信号、及びＷ画像信号を受信し、第１信号比Ｂ／Ｒ及び第２信号比Ｇ／Ｒに加えて、さらにＷ画像信号と、Ｂ画像信号、Ｇ画像信号、及びＲ画像信号のいずれかの画像信号との第４信号比を算出する。例えば、信号比算出部７２は、第１信号比Ｂ／Ｒ及び第２信号比Ｇ／Ｒに加えて、Ｂ画像信号に対するＷ画像信号の比である第４信号比Ｗ／Ｂを算出する。算出プログラム設定部７４は、信号比算出部７２から受信した第１信号比Ｂ／Ｒ、第２信号比Ｇ／Ｒ、及び第４信号比Ｗ／Ｂで表される３次元の信号比空間内での画素分布に応じて算出プログラムを設定する。
【００９５】
なお、上記実施形態では、１フレームで得られたＢＧＲの画像信号を用いて、粘膜に対応する第１信号比Ｂ／Ｒ及び第２信号比Ｇ／Ｒの値を求めているが、複数フレームで得られたＢＧＲの画像信号を用いても良い。その方法について、以下の実施形態１−７によって、実施形態１−１の原点設定部１０２で粘膜に対応する第１信号比Ｂ／Ｒ及び第２信号比Ｇ／Ｒを求める例で説明を行う。
【００９６】
［実施形態１−７］
図２７に示すように、実施形態１−１の原点設定部１０２では、時刻ＴＮから前後２フレーム分、すなわち時刻ＴＮ−２〜ＴＮ＋２で５フレーム分のＢＧＲの画像信号を取得した場合に、この５フレーム分のＢ画像信号、Ｇ画像信号、及びＲ画像信号の画素値の中央値、最頻値、または平均値を求める。例えば、図２８に示すように、原点設定部１０２は、Ｂ１画像信号〜Ｂ５画像信号の画素値を平均した平均値Ｂａｖｅを求め、Ｇ１画像信号〜Ｇ５画像信号の画素値を平均した平均値Ｇａｖｅを求め、Ｒ１画像信号〜Ｒ５画像信号の画素値を平均した平均値Ｒａｖｅを求める。そして、原点設定部１０２は、求めた平均値Ｂａｖｅ、平均値Ｇａｖｅ、及び平均値Ｒａｖｅを用いて、粘膜に対応する第１信号比Ｂａｖｅ／Ｒａｖｅ、及び第２信号比Ｇａｖｅ／Ｒａｖｅを求める。なお、実施形態１−２の選択基準値算出部１１２、及び実施形態１−３の画素分布特定部１２４についても、実施形態１−１の原点設定部１０２と同様に、５フレーム分のＢ画像信号、Ｇ画像信号、及びＲ画像信号の画素値の中央値、最頻値、または平均値を用いて、粘膜に対応する第１信号比Ｂ／Ｒ及び第２信号比Ｇ／Ｒの値を求めても良い。
【００９７】
［第２実施形態］
第２実施形態では、上記第１実施形態で示した４色のＬＥＤ２０ａ〜２０ｄの代わりに、レーザ光源と蛍光体を用いて観察対象の照明を行う。それ以外については、第１実施形態と同様である。
【００９８】
図２９に示すように、第２実施形態の内視鏡システム２００では、光源装置１４において、４色のＬＥＤ２０ａ〜２０ｄの代わりに、中心波長４４５±１０ｎｍの青色レーザ光を発する青色レーザ光源（図２９では「４４５ＬＤ」と表記）２０４と、中心波長４０５±１０ｎｍの青紫色レーザ光を発する青紫色レーザ光源（図２９では「４０５ＬＤ」と表記）２０６とが設けられている。これら各光源２０４、２０６の半導体発光素子からの発光は、光源制御部２０８により個別に制御されており、青色レーザ光源２０４の出射光と、青紫色レーザ光源２０６の出射光の光量比は変更自在になっている。
【００９９】
光源制御部２０８は、通常モードの場合には、青色レーザ光源２０４を駆動させる。これに対して、特殊モードの場合には、青色レーザ光源２０４と青紫色レーザ光源２０６の両方を駆動させるとともに、青色レーザ光の発光比率を青紫色レーザ光の発光比率よりも大きくなるように制御している。以上の各光源２０４、２０６から出射されるレーザ光は、集光レンズ、光ファイバ、合波器などの光学部材（いずれも図示せず）を介して、ライトガイド２５に入射する。
【０１００】
なお、青色レーザ光又は青紫色レーザ光の半値幅は±１０ｎｍ程度にすることが好ましい。また、青色レーザ光源２０４及び青紫色レーザ光源２０６は、ブロードエリア型のＩｎＧａＮ系レーザダイオードが利用でき、また、ＩｎＧａＮＡｓ系レーザダイオードやＧａＮＡｓ系レーザダイオードを用いることもできる。また、上記光源として、発光ダイオードなどの発光体を用いた構成としてもよい。
【０１０１】
照明光学系３０aには、照明レンズ３２の他に、ライトガイド２５からの青色レーザ光又は青紫色レーザ光が入射する蛍光体２１０が設けられている。蛍光体２１０は、青色レーザ光によって励起され、蛍光を発する。また、蛍光体２１０は、青紫色レーザ光によっても励起されるが、その場合には、青色レーザ光により発せられる蛍光よりも発光量が小さい蛍光を発する。青色レーザ光の一部は、蛍光体２１０を励起させることなく透過する。青紫色レーザ光は、蛍光体２１０を励起させることなくほぼ透過する。蛍光体２１０を出射した光は、照明レンズ３２を介して、観察対象の体内を照明する。
【０１０２】
ここで、通常モードにおいては、主として青色レーザ光が蛍光体２１０に入射するため、図３０に示すような、青色レーザ光、及び青色レーザ光により蛍光体２１０から励起発光する蛍光を合波した白色光によって観察対象が照明される。一方、特殊モードにおいては、青紫色レーザ光と青色レーザ光の両方が蛍光体２１０に入射するため、図３１に示すような、青紫色レーザ光、青色レーザ光、及び青色レーザ光により蛍光体２１０から励起発光する蛍光を合波した特殊光によって観察対象が照明される。
【０１０３】
なお、蛍光体２１０は、青色レーザ光の一部を吸収して、緑色〜黄色に励起発光する複数種の蛍光体（例えばＹＡＧ系蛍光体、或いはＢＡＭ（ＢａＭｇＡｌ１０Ｏ１７）などの蛍光体）を含んで構成されるものを使用することが好ましい。本構成例のように、半導体発光素子を蛍光体２１０の励起光源として用いれば、高い発光効率で高強度の白色光が得られ、白色光の強度を容易に調整できる上に、白色光の色温度、色度の変化を小さく抑えることができる。
【０１０４】
なお、第２実施形態では、特殊モードにおいて、青色レーザ光源２０４と青紫色レーザ光源２０６とを点灯させて青色レーザ光、青紫色レーザ光、及び蛍光を含む照明光に対応する１フレームの画像信号を取得しているが、青紫色レーザ光源２０６のみを点灯させて、青紫色レーザ光及び蛍光を含む照明光で照明中の観察対象を撮像するフレームを設けた２フレーム以上で画像信号を取得するようにしても良い。
【０１０５】
具体的には、光源制御部２０８は、青紫色レーザ光及び蛍光を含む照明光と、青色レーザ光及び蛍光を含む照明光とが切り替えられるように各光源の制御を行う。また、光源制御部２０８は、撮像センサ４４を制御する撮像制御部（図示せず）への同期信号の出力によって、照明光の発光タイミングと、撮像センサ４４により撮像が行われるフレームとの同期や、撮像センサ４４からの画像信号の出力の制御を行う。これにより、撮像センサ４４は、１フレーム毎に、各色の画素から、各照明光に応じたＢＧＲ各色の画像信号を出力する。
【０１０６】
表１に示すように、１フレーム目では、光源制御部２０８は、青紫色レーザ光源２０６を点灯させることによって、青紫色レーザ光と蛍光を含む照明光を用いて観察対象を照明する。撮像センサ４４は、Ｂ画素で青紫色レーザ光を受光してＢ１画像信号を出力し、Ｇ画素で蛍光に含まれる緑色光Ｇに対応した波長帯域の成分を受光してＧ１画像信号が出力し、Ｒ画素で蛍光に含まれる赤色光Ｒに対応した波長帯域の成分を受光してＲ１画像信号を出力する。
【０１０７】
【表１】
0006285383.tif 000002
【０１０８】
表２に示すように、２フレーム目では、光源制御部２０８は、青色レーザ光源２０４を点灯させることによって、青色レーザ光と蛍光を含む照明光を用いて観察対象を照明する。撮像センサ４４は、Ｂ画素で青色レーザ光を受光してＢ２画像信号を出力し、Ｇ画素で蛍光に含まれる緑色光Ｇに対応した波長帯域の成分を受光してＧ２画像信号を出力し、Ｒ画素で蛍光に含まれる赤色光Ｒに対応した波長帯域の成分を受光してＲ２画像信号を出力する。
【０１０９】
【表２】
0006285383.tif 000003
【０１１０】
信号比算出部７２は、画像信号取得部７０から受信した１フレーム目のＢ１画像信号、２フレーム目のＧ２画像信号及びＲ２画像信号を用いて、第１信号比Ｂ１／Ｒ２、及び第２信号比Ｇ２／Ｒ２を算出する。なお、Ｇ１画像信号及びＲ１画像信号については、発光量が小さい蛍光に基づいて得られることから、その他の画像信号と比べて観察対象の情報が少ない。これに対して、Ｂ１画像信号は、中心波長４０５ｎｍの青紫色レーザ光に対応する画像信号であり、粘膜からの距離が極めて小さい極表層血管の情報が多い。極表層血管は、ガンなどの病変部の診断に有効な情報である。したがって、青紫色レーザ光源２０６のみを点灯して得た１フレーム目のＢ１画像信号を用いて信号比を求めることによって、ガンなどの病変部の診断に有効な情報をドクターに提供することができる。なお、信号比算出部７２は、２フレーム目のＢ２画像信号、１フレーム目のＧ１画像信号及びＲ１画像信号を用いて、第１信号比Ｂ２／Ｒ１、及び第２信号比Ｇ１／Ｒ１を算出しても良い。Ｂ２画像信号は、中心波長４４５ｎｍの青色レーザ光に対応する画像信号であり、極表層血管よりも深い血管の情報を持っている。このように、診断の目的に応じて、第１信号比及び第２信号比を求めるための画像信号を変えても良い。
【０１１１】
［第３実施形態］
第３実施形態では、上記第１実施形態で示した４色のＬＥＤ２０ａ〜２０ｄの代わりに、キセノンランプなどの広帯域光源と回転フィルタを用いて観察対象の照明を行う。また、カラーの撮像センサ４４に代えて、モノクロの撮像センサで観察対象の撮像を行う。それ以外については、第１実施形態と同様である。
【０１１２】
図３２に示すように、第３実施形態の内視鏡システム３００では、光源装置１４において、４色のＬＥＤ２０ａ〜２０ｄに代えて、広帯域光源３０２、回転フィルタ３０４、フィルタ切替部３０５が設けられている。また、撮像光学系３０ｂには、カラーの撮像センサ４４の代わりに、カラーフィルタが設けられていないモノクロの撮像センサ３０６が設けられている。
【０１１３】
広帯域光源３０２はキセノンランプ、白色ＬＥＤなどであり、波長域が青色から赤色に及ぶ白色光を発する。回転フィルタ３０４は、内側に設けられた通常モード用フィルタ３０８と、外側に設けられた特殊モード用フィルタ３０９とを備えている（図３３参照）。フィルタ切替部３０５は、回転フィルタ３０４を径方向に移動させるものであり、モード切替ＳＷ１２ｆにより通常モードにセットされたときに、回転フィルタ３０４の通常モード用フィルタ３０８を白色光の光路に挿入し、特殊モードにセットされたときに、回転フィルタ３０４の特殊モード用フィルタ３０９を白色光の光路に挿入する。
【０１１４】
図３３に示すように、通常モード用フィルタ３０８には、周方向に沿って、白色光のうち青色光を透過させるＢフィルタ３０８ａ、白色光のうち緑色光を透過させるＧフィルタ３０８ｂ、白色光のうち赤色光を透過させるＲフィルタ３０８ｃが設けられている。したがって、通常モード時には、回転フィルタ３０４が回転することで、青色光、緑色光、赤色光が交互に観察対象に照射される。
【０１１５】
特殊モード用フィルタ３０９には、周方向に沿って、白色光のうち特定波長の青色狭帯域光を透過させるＢｎフィルタ３０９ａと、白色光のうち緑色光を透過させるＧフィルタ３０９ｂ、白色光のうち赤色光を透過させるＲフィルタ３０９ｃが設けられている。したがって、特殊モード時には、回転フィルタ３０４が回転することで、青色狭帯域光、緑色光、赤色光が交互に観察対象に照射される。
【０１１６】
内視鏡システム３００では、通常モード時には、青色光、緑色光、赤色光で観察対象が照明される毎にモノクロの撮像センサ３０６で観察対象を撮像する。これにより、ＲＧＢの３色の画像信号が得られる。そして、それらＲＧＢ色の画像信号に基づいて、上記第１実施形態と同様の方法で、通常画像が生成される。
【０１１７】
一方、特殊モード時には、青色狭帯域光、緑色光、赤色光で観察対象が照明される毎にモノクロの撮像センサ３０６で観察対象を撮像する。これにより、Ｂｎ画像信号と、Ｇ画像信号、Ｒ画像信号が得られる。これらＢｎ画像信号と、Ｇ画像信号、Ｒ画像信号に基づいて、特殊画像の生成が行われる。このように、特殊画像の生成には、Ｂ画像信号の代わりに、Ｂｎ画像信号が用いられる。それ以外については、第１実施形態と同様の方法で特殊画像の生成が行われる。
【符号の説明】
【０１１８】
１０，２００，３００  内視鏡システム
１２  内視鏡
１４  光源装置
１６  プロセッサ装置
４４，１７０  撮像センサ
６０，１５０  特殊画像処理部
７０  画像信号取得部
７２  信号比算出部
７４  算出プログラム設定部
７６  血管情報算出部
７８  画像生成部（血管抽出画像生成部）
１０２  原点設定部
１０４  軸方向設定部
１１２  選択基準値算出部
１１４  ルックアップテーブル選択部
１２２  クラスタ解析部
１２４  画素分布特定部
１５２  血管非血管抽出部（血管抽出部、非血管抽出部）
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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