(57)【要約】【課題】眼底の分光画像から、眼底にわずかな変化をもつ病変部があっても、その位置を正確に特定することができるようにする。【解決手段】スリットの長手方向に垂直なライン位置での眼底のスリット像の分光データが、各ラインごとに取得され、この各ラインでのスリット像の分光データから各画素（Ｐｉ、Ｑｊ）ごとの分光データが求められる。各画素での分光データは、病変（Ａ）の分光データと比較され、それにほぼ一致又は近い分光データを有する画素像の位置が特定され、その位置が眼底像とともにモニタ４０に表示される。このような構成では、見落としがちなわずかな変化をもつ病変部も検出できるようになり、早期発見や正確な診断が可能となる。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被写体の分光データを取得して分光解析する分光画像解析方法であって、
被写体の分光画像を取り込んで被写体の各画素ごとに画素像の分光データを求め、
被写体の各画素像の分光データを、参照画素像の分光データと比較し、
比較結果に基づき参照画素像の分光データにほぼ一致又は近い分光データを有する画素像の位置を特定することを特徴とする分光画像解析方法。
【請求項２】
前記画素像の分光データは、スリットの長手方向に垂直なライン位置での被写体のスリット像の分光データを、各ラインごとに取得し、各ラインを所定数の画素に分割し、取得された各ラインでのスリット像の分光データから各画素ごとに求められることを特徴とする請求項１に記載の分光画像解析方法。
【請求項３】
前記比較が、分光データのうち特徴となる分光特性を有する特徴点のデータを比較することにより行われることを特徴とする請求項１又は２に記載の分光画像解析方法。
【請求項４】
前記比較が、画素像の分光データと、参照画素像の分光データの相関を求めることにより行われることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の分光画像解析方法。
【請求項５】
前記特徴点が、分光波形の変曲点、あるいは予め指定された分光波形上の点であることを特徴とする請求項３又は４に記載の分光画像解析方法。
【請求項６】
前記参照画素像の分光データは、予め用意された分光データであるか、あるいは前記求められた画素像の分光データから選択された分光データであることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の分光画像解析方法。
【請求項７】
前記特定された位置が、比較結果に従い、明るさもしくは特定の色を割り付けて被写体の画像とともにモニタに表示されることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の分光画像解析方法。
【請求項８】
被写体の分光データを取得して分光解析する分光画像解析装置であって、
被写体の分光画像を取り込んで被写体の各画素ごとに画素像の分光データを求める演算手段と、
被写体の各画素像の分光データと、参照画素像の分光データを比較する比較手段と、
比較結果に基づき参照画素像の分光データにほぼ一致又は近い分光データを有する画素像の位置を特定する特定手段と、
を有することを特徴とする分光画像解析装置。
【請求項９】
スリットの長手方向に垂直なライン位置での被写体のスリット像の分光データを取り込んで、取り込んだスリット像の分光データを各ラインごとに記憶する記憶手段が設けられ、前記演算手段は、前記記憶手段に記憶されている各ラインでのスリット像の分光データを読み込んで、各ラインを所定数の画素に分割し、各画素ごとに画素像の分光データを求めることを特徴とする請求項８に記載の分光画像解析装置。
【請求項１０】
前記比較手段は、分光データのうち特徴となる分光特性を有する特徴点のデータの比較を行うことを特徴とする請求項８又は９に記載の分光画像解析装置。
【請求項１１】
前記比較手段は、画素像の分光データと、参照画素像の分光データの相関値を演算して比較を行うことを特徴とする請求項８から１０のいずれか１項に記載の分光画像解析装置。
【請求項１２】
前記特徴点が、分光波形の変曲点、あるいは予め指定された分光波形上の点であることを特徴とする請求項１０又は１１に記載の分光画像解析装置。
【請求項１３】
前記参照画素像の分光データは、予め用意された分光データであるか、あるいは前記求められた画素像の分光データから選択された分光データであることを特徴とする請求項８から１２のいずれか１項に記載の分光画像解析装置。
【請求項１４】
前記特定された位置を、相関値の大きさに従い、明るさもしくは特定の色を割り付けて被写体の画像とともに表示するモニタが設けられることを特徴とする請求項８から１３のいずれか１項に記載の分光画像解析装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、分光画像解析方法及び装置、更に詳細には、被検眼眼底などの被写体の分光画像を取得して分光解析する分光画像解析方法及びその装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から被検者の診断方法として、患部をカラー撮影して病変のある部分を検出しその部分を表示することにより診断を行うことが行われている。例えば、被検者の眼底を撮影し、眼底撮影画像から特定の色成分だけを抽出して画像診断することが行われている。しかし、そのためには、画像読影法と呼ばれる特殊な読影術を身に付ける必要があった。
【０００３】
そこで、被写体の分光画像を取得して分光画像を解析することが行われている（特許文献１、特許文献２）。しかしながら、これらの文献に記載のものは、被写体の温度分布を求めたり（特許文献１）、病変部の分光パターンを表示するもので（特許文献２）、分光画像から病変部の位置を正確に特定することができないという欠点がある。
【０００４】
また、特許文献３から、眼球内のスリット像の分光画像を、複数スリット位置ごとに記録することができる眼底カメラが知られている。この眼底カメラから得られた画像は、各画素ごとに分光情報を有しているので、波長の特有な変化を評価することができるが、異変部を特定するには、画像読影法と同様な技術が必要となる、という欠点がある。
【特許文献１】特開２００３−１６６８８０号公報
【特許文献２】特開昭６１−３３６３９号公報
【特許文献３】特開２００２−２２４０４１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の課題は、上述した従来の問題点を解決するためになされたもので、被写体の分光画像を解析し、被写体にわずかな変化をもつ異変部があっても、その位置を正確に特定することができるようにすることである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明（請求項１）は、
被写体の分光データを取得して分光解析する分光画像解析方法であって、
被写体の分光画像を取り込んで被写体の各画素ごとに画素像の分光データを求め、
被写体の各画素像の分光データを、参照画素像の分光データと比較し、
比較結果に基づき参照画素像の分光データにほぼ一致又は近い分光データを有する画素像の位置を特定することを特徴とする。
【０００７】
また、本発明（請求項８）は、
被写体の分光データを取得して分光解析する分光画像解析装置であって、
被写体の分光画像を取り込んで被写体の各画素ごとに画素像の分光データを求める演算手段と、
被写体の各画素像の分光データと、参照画素像の分光データを比較する比較手段と、
比較結果に基づき参照画素像の分光データにほぼ一致又は近い分光データを有する画素像の位置を特定する特定手段とを有することを特徴とする。
【０００８】
本発明では、スリットの長手方向に垂直なライン位置での被写体のスリット像の分光データを取り込んで、取り込んだスリット像の分光データを各ラインごとに記憶する記憶手段が設けられ、演算手段は、記憶手段に記憶されている各ラインでのスリット像の分光データを読み込んで、各ラインを所定数の画素に分割し、各画素ごとに画素像の分光データを求める。
【発明の効果】
【０００９】
本発明では、被写体の分光画像から被写体の各画素ごとに画素像の分光データを求め、その各画素像の分光データと、参照画素像の分光データの比較結果に基づいて、参照画素像の分光データにほぼ一致又は近い分光データを有する画素像の位置を特定するようにしているので、被写体の異変部（病変部）の位置を、画素単位で特定することができ、正確な診断が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明の分光画像解析装置は、被写体の分光画像から病変部など特異な部分の位置を特定するのもので、被写体として被検眼の眼底を例にして説明するので、分光画像を取得するのに、眼底カメラが用いられる。しかし、本発明は、被写体が眼底だけに限定されるものではなく、他の被写体の分光画像の解析にも適用できるものである。
【００１１】
以下、図面に示す実施例に基づいて本発明を詳細に説明する。
【実施例】
【００１２】
図１に示す眼底カメラでは、ハロゲンランプなどの光源１から発せられた光は、コンデンサーレンズ２、ストロボ３、リング状照明を形成するためのリングスリット４、レンズ５、対物レンズ９の反射を除去するための黒点ガラス６、リレーレンズ７を通過し、中心に穴の開いた穴あき全反射ミラー８で反射されてから対物レンズ９を経て、被検眼１０の瞳より眼底１０ａに入射し、眼底を照明する。
【００１３】
眼底１０ａからの反射光は再び被検眼の瞳から対物レンズ９を介して受光され、穴あき全反射ミラー８の穴を通過してその背後に配置された撮影絞り１４で絞られ、フォーカスレンズ１５、結像レンズ１６を通過して、回転ミラー１７に入射する。回転ミラー１７で反射された光は、眼底と共役な位置に配置されたマスク１８を通過した後、ミラー１９で反射され、レンズ２０を通過して観察用の赤外ＣＣＤ２１に入射する。赤外ＣＣＤ２１は、観察光学系において眼底と共役な位置に配置されるので、検者は、この赤外ＣＣＤで結像された眼底像をモニタ４０を介して観察でき、アライメントや合焦操作を行うことができる。なお、この観察モードのときは、赤外を透過し、可視光をカットするフィルタ１’を照明光路に挿入し、無散瞳で赤外ＣＣＤ２１による観察ができるようにする。
【００１４】
分光画像を取得する時には、ミラー１９が光路から離脱され、光源１で照明された眼底像は、マスク１８で一旦結像された後、レンズ２２を通過して、紙面に垂直な方向に延びるスリット２３の位置に再結像される。そして、スリット像となった眼底像は、レンズ２４、分光素子２５、レンズ２６からなる分光光学系を介して白黒ＣＣＤなどから構成される撮像素子２７に入射する。
【００１５】
分光素子２５は、上記特許文献３に記載されたプリズム・グレーティング・プリズム（ＰＧＰ）と同様な構成であり、スリット２３によりスリット像となった眼底像は、スリットの長手方向と垂直方向に所定の波長帯域幅に渡って分光されるので、撮像素子２７は、眼底のスリット像の分光画像を、撮影することができる。
【００１６】
また、回転ミラー１７は、例えばステッピングモータなどで構成される回転ミラー駆動機構２８により軸１７ａを中心に所定ステップづつ回転されるので、その回転に応じてスリット２３に結像される眼底像のライン位置が変化し、回転ミラーの位置に応じて、眼底の各ライン位置でのスリット像の分光データが撮影される。
【００１７】
撮像素子２７で撮像された各ライン位置での眼底のスリット像の分光データは、分光画像解析装置３０に入力され、回転ミラー駆動機構２８から得られる眼底のライン位置に同期してスリット像分光データメモリ（記憶手段）３２にラインごとに記憶される。分光画像解析装置３０のＣＰＵ３１は、スリット像分光データメモリ３２に記憶されている眼底のスリット像の分光データを読み込み、各ラインを所定数の画素に分割して、各画素ごとに画素像の分光データを演算する（演算手段）。これら求められた各ラインでの画素ごとの分光データは、画素ごとに画素像分光データメモリ（記憶手段）３３に記憶される。
【００１８】
また、眼底の病変あるいは異変のある部分の画素像の分光データが予め測定され、種々の病変部の画素像の分光データが、病変ごとに参照画素像の分光データとして分光画像解析装置３０の病変ライブラリ（メモリ）３４に登録される。ＣＰＵ３１は、画素像分光データメモリ３３に記憶されている各画素像の分光データを順次読み出し、病変ライブラリ３４に記憶されている病変の分光データと比較し（比較手段）、比較結果に基づき参照画素像の分光データにほぼ一致又は近い分光データを有する画素像の位置を特定する（位置特定手段）。
【００１９】
また、分光画像解析装置３０には、モニタ４０が接続され、特定された病変部の位置が、明るさもしくは所定の色を割り付けて眼底の画像とともに表示される。
【００２０】
このような構成において、被検眼に対してアライメントや合焦動作が終了すると、撮影準備完了となるので、シャッタボタン（不図示）を操作する。これにより、ミラー１９が光路から離脱し、光源１で照明された眼底像がスリット２３に結像される。最初、回転ミラー１７の位置は、図２に示すように、眼底の最上部のライン位置Ｐ１でのスリット像が撮影されるように位置決めされるので、スリット２３には、ラインＰ１での眼底スリット像が結像される。分光素子２５は、スリット像を波長λ１〜λｋにスペクトル分解するので、撮像素子２７は、図２の中央上部に示されたように、ラインＰ１のスリット像の波長λ１〜λｋでのスペクトル強度を分光画像（分光波形）として撮像する。この分光画像は、Ａ／Ｄ変換されて、分光画像解析装置３０のスリット像分光データメモリ３２に回転ミラー駆動機構２８からの信号に同期してラインＰ１での分光データとして記憶される。
【００２１】
回転ミラー１７は、所定量づつ回転されるので、ラインＰ２．．．．．Ｐｎでの眼底スリット像の分光データが順次撮影され、各ラインでのスリット像の分光データが、回転ミラーの各位置ごとに、すなわち各ラインごとにメモリ３２に記憶される。このラインＰ２、．．．．．Ｐｎでのスリット像の分光データが図２の中央に図示されている。なお、各ラインＰ１．．．．．Ｐｎの幅は、そのラインのスリット２３での像幅が、スリット２３のスリット幅と等しくなるように選ばれるので、回転ミラー２７は、スリット幅に応じた量だけステップ的に回転され、眼底の全領域がスリット幅に応じたライン幅で隙間なく走査されることになる。
【００２２】
このようにして、各ライン位置での眼底スリット像の分光画像が取り込まれると、分光画像処理装置のＣＰＵ３１は、スリット像分光データメモリ３２から、ラインＰ１でのスリット像の分光データを読み出し、そのラインを所定数の画素Ｑ１、Ｑ２、．．．．．Ｑｍ（例えばｍ＝７６８）に分割し、各画素ごとに画素像の分光データを求める。このようにして求められたラインＰ１での画素像の分光データが、各画素（Ｐ１、Ｑ１）、．．．．．（Ｐ１、Ｑｍ）の分光波形として図２の右上に図示されいる。
【００２３】
ＣＰＵ３１は、続いて、ラインＰ２、．．．．．Ｐｎでのスリット像の分光データを順次読み出し、同様に、各ラインを画素Ｑ１、Ｑ２、．．．．．Ｑｍに分割し、各画素ごとに画素像の分光データを求める。このようにして求められた各ラインでの画素像の分光データが、図２の右側に図示されおり、これらの分光データは、画素（Ｐｉ、Ｑｊ）（ｉ＝１、．．．．．ｎ；Ｑ＝１、．．．．．ｍ）ごとに画素像分光データメモリ３３に記憶される。
【００２４】
ここで、画素Ｑの画素数ｍを、撮像素子２７のライン方向の有効画素数と同じにし、また、分光波長λの数（ｋ）を撮像素子のライン方向と直交する方向の有効画素数と同じにすると、最高分解能の分光データが得られるが、データ量が膨大になる場合には、適当に圧縮することができる。例えば、ラインを撮像素子のライン方向の複数個（例えば、２個）の画素に対応する大きさの画素に分割し、撮像素子のライン方向と直交する方向の複数個（例えば、２個）の画素での各波長のスペクトル強度の平均値を、その波長の平均値のスペクトル強度とすることにより、データ量を圧縮することができる。
【００２５】
続いて、分光画像処理装置のＣＰＵ３１は、画素像分光データメモリ３３に記憶されている各ラインでの各画素像の分光データを順次読み出し、病変ライブラリ３４に登録されている病変部の画素像の分光データと比較する。
【００２６】
この状態が図３に図示されており、例えば、眼底に病変Ａがある位置を知りたい場合には、病変ライブラリ３４に登録されている病変Ａの分光データが、参照画素像分光データとして読み出され、画素像分光データメモリ３３から読み出された各画素像（Ｐｉ、Ｑｊ）の分光データと順次比較される。
【００２７】
例えば、各波長λ１〜λｋでのスペクトル強度の差（あるいはその２乗）の平均値を求め、その値が所定値以下のときは、所定位置（Ｐｉ，Ｑｊ）にある画素像の分光データが、病変Ａの画素像の分光データにほぼ一致又は近い分光データと判断する。平均値を求めるとき、各波長で異なる重み係数を付した加重平均値を求めるようにしてもよく、病変に特有な波長領域では、その重み係数を大きくしておくと、良好な判定結果を得ることができる。また、分光データは、パターンとして現れるので、病変Ａの画素像の分光パターンをテンプレートとし、公知のテンプレートマッチングのアルゴリズムを用いて、各ラインでの各画素像の分光パターンと、病変Ａのテンプレートとのパターンマッチングを行い、その相関値を求めることにより両分光データの比較を行うようにしてもよい。
【００２８】
上記差の平均値が所定値以下、及び／又は相関値が所定値以上で、位置（Ｐｉ，Ｑｊ）にある画素像の分光データが、病変Ａの画素像の分光データにほぼ一致又は近い分光データと判断された場合は、画素位置（Ｐｉ，Ｑｊ）に病変があると判断し、その位置を特定して眼底像を表示するモニタ４０の対応する位置に表示する。その表示は、図３のモニタ４０で太目の実線で示したように、相関の大きさに従い明るさを変えて、あるいはその相関値に応じた特定の色で着色して行われるので、眼底の病変部が強調して画像化されることになる。従って、検者は、見落としがちなわずかな変化をもつ病変部も検出できるようになり、早期発見や正確な診断が可能となる。
【００２９】
なお、上記両分光データの比較は、分光データのうち特徴となる分光特性を有する特徴点のデータ、例えば、分光波形の変曲点、あるいは予め指定された分光波形上の点のデータを比較することにより行うことができる。
【００３０】
また、病変Ａだけでなく、他の種々の病変Ｂ、．．．．．Ｘに対しても、予めその病変に特有な分光データを測定しておき、病変ライブラリ３４に登録しておくことにより、他の病変Ｂ、．．．．．Ｘがある場合には、同様に、その位置を特定して対応した表示を行うことができる。また、参照画素像の分光データは、このように予め用意され登録されている分光データではなく、メモリ３３に記憶されている画素像の分光データから選択された分光データとすることもできる。
【００３１】
なお、撮像素子２７で眼底の分光画像を撮像するとき、可視光の光源１で眼底を照射するようにしたが、単色光、赤外光、あるいは所定の帯域幅の波長の光束で眼底を照明するようにしてもよい。その場合には、分光が所定波長領域だけで行われるので、演算量を減少させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】分解画像解析装置並びに分光画像を取得する撮像装置の構成を示した構成図である。
【図２】スリット像並びに画素像の分光データを示した説明図である。
【図３】眼底の病変部を特定し、その病変部を表示する過程を示した説明図である。
【符号の説明】
【００３３】
１０  被検眼
２５  分光素子
２７  撮像素子
３０  分光画像分析装置
３１  ＣＰＵ
３２  スリット像分光データメモリ
３３  画素像分光データメモリ
３４  病変ライブラリ
４０  モニタ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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