(57)【要約】【課題】被検体内に導入された観察装置が撮像する体内画像に対し、画像表示装置における内部処理が可能な特徴を付与することができる観察システムを提供する。【解決手段】被検体内に導入されて撮像を行って画像情報を取得し、該画像情報を無線送信するカプセル型内視鏡２と、無線送信された画像情報を受信する受信装置３と、受信装置が受信した画像情報を入力し、画像情報に対応する画像を表示する画像表示装置５とを備え、カプセル型内視鏡２は、被検体内を照明する複数の光源２２ａ〜２２ｄを有する照明部２２と、光源を全て点灯した状態で撮像を行う第１のモードと、光源の一部を消灯した状態で撮像を行う第２のモードとを切り替える制御部２３と、画像情報が取得された際のモードを該画像情報と関連付けるモード情報付加部２５を有する。【選択図】図２
2013063179.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検体内に導入されて該被検体内を撮像することにより画像情報を取得し、該画像情報を無線送信する観察装置と、
該観察装置から無線送信された前記画像情報を受信する受信装置と、
該受信装置が受信した前記画像情報を入力し、該画像情報に対応する画像を表示する画像表示装置と、
を備える観察システムにおいて、
前記観察装置は、
前記被検体内を照明する複数の光源を有する照明部と、
前記複数の光源の全てを点灯した状態で撮像を行う第１のモードと、前記複数の光源の一部を消灯した状態で撮像を行う第２のモードとを切り替える制御を行う制御部と、
前記第１のモード又は前記第２のモードで撮像を行うことにより、前記被検体内の画像情報を取得する画像情報取得部と、
を有し、
前記第１のモードと前記第２のモードとの内、前記画像情報が取得された際のモードを該画像情報と関連付けるモード関連付け部をさらに備えることを特徴とする観察システム。
【請求項２】
前記画像表示装置は、前記第２のモードと関連付けられた画像情報に対応する複数の画像を用いて、照度差ステレオ法により前記画像内の距離情報を取得することを特徴とする請求項１に記載の観察システム。
【請求項３】
前記画像表示装置は、前記第２のモードと関連付けられた画像情報に対応する複数の画像に基づいて、前記複数の画像間における類似度判定を行う類似度判定部を有することを特徴とする請求項１又は２に記載の観察システム。
【請求項４】
前記画像表示装置は、
前記画像情報を記憶する記憶部と、
前記記憶部に記憶された前記画像情報の内、前記第１のモードと関連付けられた画像情報に対応する画像を抽出して画面に表示させる表示制御部と、
を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の観察システム。
【請求項５】
前記画像表示装置は、
前記画像情報を記憶する記憶部と、
前記記憶部に記憶された前記画像情報の内、前記第２のモードと関連付けられた画像情報に対応する画像を抽出して画面に表示させる表示制御部と、
を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の観察システム。
【請求項６】
前記画像表示装置は、
前記画像情報を記憶する記憶部と、
当該画像表示装置に対する情報の入力を受け付ける操作入力部と、
前記操作入力部によって受け付けられた情報に従って、前記記憶部に記憶された前記画像情報の内、前記第１のモードと関連付けられた画像情報に対応する画像を抽出して表示する第１の表示モードと、前記第２のモードと関連付けられた画像情報に対応する画像を抽出して表示する第２の表示モードとの内のいずれかで、抽出した前記画像を画面に表示させる表示制御部と、
を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の観察システム。
【請求項７】
前記表示制御部は、前記第２のモードと関連付けられた画像情報に対応する画像を画面に表示する場合、前記観察装置が撮像を行った際に消灯していた光源に対応する側が画面の下側となるように制御を行うことを特徴とする請求項５又は６に記載の観察システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被検体内に導入されて撮像を行う観察装置が取得した画像を表示する観察システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、内視鏡の分野においては、飲み込み型の観察装置（カプセル型内視鏡）が開発されている。カプセル型内視鏡は、被検体（患者）の口から被検体内に導入され、被検体から自然排出されるまでの間、管腔（消化管）内を蠕動運動により移動しながら、自身に備えられた照明手段により被検体内を照明しつつ順次撮像を行う。この間、カプセル型内視鏡が撮像を行うことにより生成された画像データは無線通信により順次送信され、被検体外に設けられた受信装置によって受信されて受信装置内に設けられたメモリに蓄積される。この画像データは、検査終了後、ワークステーション等の画像表示装置に転送され、所定の画像処理が施されて体内画像としてディスプレイに表示される。ユーザ（医師等）は、ディスプレイに表示された画像を観察して異常所見のあるものを選び出す。このような作業は、読影と呼ばれる。
【０００３】
通常、このような観察装置によって撮像される画像群は、約６万枚（およそ８時間分）にも上るため、これらをすべて読影するのは大変な時間がかかり、ユーザの負担も大きい。そのため、ユーザによる読影作業を支援するための種々の機能の開発も行われている（例えば、特許文献１〜３を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−１７８１８０号公報
【特許文献２】特開２００４−３２１６０５号公報
【特許文献３】特開２００６−６８４８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、観察装置によって撮像された体内画像は、臓器（食道、胃、小腸、大腸等）や病変の種類（出血、潰瘍等）に応じた色の変化はあるものの、それ以外の特徴に乏しい。このため、画像データを取り込んだ画像表示装置において、体内画像の色以外の特徴に基づいて、読影作業支援のための内部処理を実行することが困難であった。
【０００６】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、被検体内に導入された観察装置が撮像する体内画像に対し、画像表示装置における内部処理が可能な特徴を付与することができる観察システム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】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る観察システムは、被検体内に導入されて該被検体内を撮像することにより画像情報を取得し、該画像情報を無線送信する観察装置と、該観察装置から無線送信された前記画像情報を受信する受信装置と、該受信装置が受信した前記画像情報を入力し、該画像情報に対応する画像を表示する画像表示装置とを備える観察システムにおいて、前記観察装置は、前記被検体内を照明する複数の光源を有する照明部と、前記複数の光源の全てを点灯した状態で撮像を行う第１のモードと、前記複数の光源の一部を消灯した状態で撮像を行う第２のモードとを切り替える制御を行う制御部と、前記第１のモード又は前記第２のモードで撮像を行うことにより、前記被検体内の画像情報を取得する画像情報取得部とを有し、前記第１のモードと前記第２のモードとの内、前記画像情報が取得された際のモードを該画像情報と関連付けるモード関連付け部をさらに備えることを特徴とする。
【０００８】
上記観察システムにおいて、前記画像表示装置は、前記第２のモードと関連付けられた画像情報に対応する複数の画像を用いて、照度差ステレオ法により前記画像内の距離情報を取得することを特徴とする。
【０００９】
上記観察システムにおいて、前記画像表示装置は、前記第２のモードと関連付けられた画像情報に対応する複数の画像に基づいて、前記複数の画像間における類似度判定を行う類似度判定部を有することを特徴とする。
【００１０】
上記観察システムにおいて、前記画像表示装置は、前記画像情報を記憶する記憶部と、前記記憶部に記憶された前記画像情報の内、前記第１のモードと関連付けられた画像情報に対応する画像を抽出して画面に表示させる表示制御部とを有することを特徴とする。
【００１１】
上記観察システムにおいて、前記画像表示装置は、前記画像情報を記憶する記憶部と、前記記憶部に記憶された前記画像情報の内、前記第２のモードと関連付けられた画像情報に対応する画像を抽出して画面に表示させる表示制御部とを有することを特徴とする。
【００１２】
上記観察システムにおいて、前記画像表示装置は、前記画像情報を記憶する記憶部と、当該画像表示装置に対する情報の入力を受け付ける操作入力部と、前記操作入力部によって受け付けられた情報に従って、前記記憶部に記憶された前記画像情報の内、前記第１のモードと関連付けられた画像情報に対応する画像を抽出して表示する第１の表示モードと、前記第２のモードと関連付けられた画像情報に対応する画像を抽出して表示する第２の表示モードとの内のいずれかで、抽出した前記画像を画面に表示させる表示制御部とを有することを特徴とする。
【００１３】
上記観察システムにおいて、前記表示制御部は、前記第２のモードと関連付けられた画像情報に対応する画像を画面に表示する場合、前記観察装置が撮像を行った際に消灯していた光源に対応する側が画面の下側となるように制御を行うことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、複数の光源の全てを点灯した状態で撮像を行う第１のモードと、複数の光源の一部を消灯した状態で撮像を行う第２のモードとによって撮像を行うことにより画像情報を取得し、該画像情報に対して、第１のモードと第２のモードとの内、該画像情報が取得された際のモードを関連付けるので、各体内画像に対して画像表示装置において内部処理を実行可能な特徴を付与することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１は、本発明の実施の形態１に係る観察システムの概略構成例を示す模式図である。
【図２】図２は、図１に示すカプセル型内視鏡を示す斜視図である。
【図３】図３は、図１に示すカプセル型内視鏡を撮像方向から見た上面図である。
【図４】図４は、図１に示すカプセル型内視鏡の概略構成を示すブロック図である。
【図５】図５は、図１に示す受信装置の概略構成を示すブロック図である。
【図６】図６は、図１に示す画像表示装置の概略構成を示すブロック図である。
【図７】図７は、図１に示す画像表示装置の動作を示すフローチャートである。
【図８Ａ】図８Ａは、通常撮像モードにより撮像された体内画像の一例を示す模式図である。
【図８Ｂ】図８Ｂは、照度差撮像モードにより撮像された体内画像の一例を示す模式図である。
【図８Ｃ】図８Ｃは、照度差撮像モードにより撮像された体内画像の一例を示す模式図である。
【図９】図９は、照度差ステレオ法の原理を説明する図である。
【図１０】図１０は、実施の形態１における読影画面の表示例を示す模式図である。
【図１１】図１１は、実施の形態２に係る観察システムが備えるカプセル型内視鏡及び受信装置の概略構成を示すブロック図である。
【図１２】図１２は、実施の形態３に係る観察システムが備える画像表示装置の概略構成を示すブロック図である。
【図１３】図１３は、実施の形態３に係る観察システムの動作を示すフローチャートである。
【図１４】図１４は、実施の形態３において取得される体内画像の例を示す模式図である。
【図１５】図１５は、実施の形態４に係る観察システムが備える画像表示装置の概略構成を示すブロック図である。
【図１６】図１６は、実施の形態４において取得される体内画像の例を示す模式図である。
【図１７】図１７は、実施の形態５における読影画面の表示例を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下に、本発明の実施の形態に係る観察システムについて、図面を参照しながら説明する。なお、以下の説明においては、一例として、被検体の体内に導入されて管腔（消化管）内を撮像する観察装置によって取得された画像（以下、体内画像という）を表示する画像表示装置を例示するが、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。また、以下の説明において、各図は本発明の内容を理解でき得る程度に形状、大きさ、及び位置関係を概略的に示してあるに過ぎない。従って、本発明は各図で例示された形状、大きさ、及び位置関係のみに限定されるものではない。
【００１７】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係る観察システムの概略構成例を示す模式図である。図１に示す観察システム１は、被検体１０内に導入されて撮像を行うことにより被検体１０内に関する画像情報である画像データを取得し、該画像データを無線送信する観察装置としてのカプセル型内視鏡２と、カプセル型内視鏡２から無線送信された画像データを、アンテナユニット３０を介して受信する受信装置３と、クレードル４を介して受信装置３から転送された画像データを入力し、該画像データに対応する画像を表示する画像表示装置５とを備える。アンテナユニット３０は、被検体１０の体外表面上の所定位置（例えば、カプセル型内視鏡２が通過する被検体１０内の各臓器に対応した位置）に配置された複数の各受信アンテナ３０ａ〜３０ｈを含む。これらの受信アンテナ３０ａ〜３０ｈは、例えばループアンテナを用いて実現される。
【００１８】
図２は、カプセル型内視鏡２を示す斜視図である。図３は、カプセル型内視鏡２を撮像方向から見た上面図である。図４は、カプセル型内視鏡２の概略構成を示すブロック図である。
【００１９】
図２〜図４に示すように、カプセル型内視鏡２は、被検体１０の管腔内に導入可能なカプセル型筐体２０と、カプセル型筐体２０の一方の端部方向（図２においては左側）を撮像して撮像信号を出力する撮像部２１と、被検体１０内を照明する照明部２２と、カプセル型内視鏡２の各部を制御すると共に、撮像時の撮像モードを制御する制御部２３と、撮像部２１から出力された撮像信号に対して所定の信号処理を施すことにより画像情報を生成する信号処理部２４と、信号処理部２４によって生成された画像情報と撮像時における撮像モードとを関連付けるモード関連付け部としてのモード情報付加部２５と、メモリ２６と、信号処理部２４が生成した画像情報を無線送信する送信部２７及び送信アンテナ２８と、これらの各部に電源を供給するバッテリ２９とを有する。上記撮像部２１〜送信アンテナ２８は、図示しない回路基板に搭載されてカプセル型内視鏡２に内蔵される。
【００２０】
カプセル型筐体２０は、一方の端が半球状のドーム形状を有し、他方の端が開口した略円筒形状又は半楕円球状を有する容器２０ａと、容器２０ａの開口に嵌められることで容器２０ａ内を液密に封止する半球形状の光学ドーム２０ｂとからなり、全体として被検体１０が飲み込める程度の大きさを有する。この内、少なくとも光学ドーム２０ｂは、透明な材料により形成される。
【００２１】
撮像部２１は、例えば、受光面に結像された光学像から被検体内画像の画像データを生成するＣＣＤやＣＭＯＳ等の撮像素子２１ａと、撮像素子２１ａを駆動する撮像駆動回路２１ｂと、撮像素子２１ａの受光面側に配設された対物レンズ等の光学系２１ｃとを含む。撮像駆動回路２１ｂは、制御部２３の制御の下で動作し、定期的（例えば、１秒間に２コマ）に被検体１０内の画像を表す撮像信号を生成して信号処理部２４に入力する。
【００２２】
照明部２２は、撮像部２１の周囲に設けられた複数（実施の形態１においては４つ）の光源２２ａ〜２２ｄと、これらの光源２２ａ〜２２ｄを駆動する照明駆動回路２２ｅとを含む。各光源２２ａ〜２２ｄは、例えばＬＥＤ（Light  Emitting  Diode）等の照明素子により実現される。照明駆動回路２２ｅは、制御部２３の制御の下で動作し、撮像部２１における撮像タイミングと同期して、所定の点灯パターンで各光源２２ａ〜２２ｄを点灯させる。
【００２３】
これらの撮像部２１及び照明部２２は、図２に示すように、撮像方向及び照明方向が光学ドーム２０ｂを介してカプセル型内視鏡２の外側を向くように配置されている。これにより、被検体１０内部を照明部２２によって照明しつつ、撮像部２１によって撮像することが可能となる。
【００２４】
制御部２３は、カプセル型内視鏡２の各部の動作を制御する。
また、制御部２３は、全ての光源２２ａ〜２２ｄを点灯させ、被検体１０内を満遍なく照明した状態で撮像を行う通常撮像モードと、光源２２ａ〜２２ｄの一部を消灯させ、被検体１０内の一部に陰影を付加した状態で撮像を行う照度差撮像モードとを所定のサイクルで実行するよう、撮像部２１及び照明部２２を制御する。なお、通常撮像モードは、画像表示装置５における画面表示に供する画像を撮像するための撮像モードである。一方、照度差撮像モードは、画像表示装置５における内部処理に供する画像を撮像するための撮像モードである。
【００２５】
信号処理部２４は、撮像部２１から出力された撮像信号をＡ／Ｄ変換することによりデジタルの画像情報（画像データ）を生成し、該画像データに対してさらに所定の信号処理を施す。
【００２６】
モード情報付加部２５は、信号処理部２４において生成された画像データに対し、当該画像データの撮像時における撮像モードを表す撮像モード情報を付加する。これにより、撮像時の撮像モードと画像データとが関連付けられる。
【００２７】
メモリ２６は、制御部２３及び信号処理部２４が実行する各種プログラムを記憶する。また、メモリ２６は、信号処理部２４において信号処理を施された画像データ等を一時的に記憶する。
【００２８】
送信部２７及び送信アンテナ２８は、メモリ２６に記憶された画像データを、撮像モード情報や当該カプセル型内視鏡２の識別情報等を含む関連情報と共に無線信号に重畳して外部に送信する。
バッテリ２９は、カプセル型内視鏡２内の各部に電力を供給する。なお、バッテリ２９には、ボタン電池等の一次電池又は二次電池から供給された電力を昇圧等する電源回路が含まれているものとする。
【００２９】
図５は、受信装置３の概略構成を示すブロック図である。
図５に示すように、受信装置３は、カプセル型内視鏡２から無線送信された画像データ及び関連情報を、アンテナユニット３０を介して受信する受信部３１と、受信部３１が受信した画像データに所定の信号処理を施す信号処理部３２と、信号処理を施された画像データ及びその関連情報や、信号処理部３２や制御部３７が実行する各種プログラム等を記憶するメモリ３３と、インタフェース（Ｉ／Ｆ）部３４と、受信装置３に対する各種操作指示等の情報の入力を受け付ける操作入力部３５と、各種情報を報知又は表示する表示部３６と、これらの各部の動作を制御する制御部３７と、受信装置３内の各部に電力を供給するバッテリ３８とを備える。上記インタフェース部３４は、メモリ３３に記憶された画像データを、クレードル４を介して画像表示装置５に送信する。
【００３０】
図６は、画像表示装置５の概略構成を示すブロック図である。
図６に示すように、画像表示装置５は、画像表示装置５は、クレードル４を介して転送される画像データの入力を受け付けるインタフェース（Ｉ／Ｆ）部５１と、画像表示装置５に対する各種情報の入力を受け付ける操作入力部５２と、一時記憶部５３と、画像処理部５４と、記憶部５５と、算出部５６と、表示制御部５７と、表示部５８と、これらの各部を制御する制御部５９とを備える。
【００３１】
操作入力部５２は、例えばキーボードやマウス、タッチパネル、各種スイッチ等の入力デバイスによって実現される。操作入力部５２は、これらの入力デバイスに対する操作に応じた信号の入力を受け付けて制御部５９に入力する。
【００３２】
一時記憶部５３は、ＤＲＡＭやＳＲＡＭ等の揮発性メモリによって実現され、受信装置３からインタフェース部５１を介して入力された画像データやその関連情報を一時的に記憶する。或いは、一時記憶部５３の代わりに、ＨＤＤ（ハードディスクドライブ）、ＭＯ（光磁気ディスク）、ＣＤ−Ｒ、ＤＶＤ−Ｒ等の記録媒体及び該記録媒体を駆動する駆動装置を設け、インタフェース部５１から入力された画像データを上記記録媒体に一旦記憶させても良い。
【００３３】
画像処理部５４は、一時記憶部５３に記憶された画像データに対して、ホワイトバランス処理、デモザイキング、色変換、濃度変換（ガンマ変換等）、平滑化（ノイズ除去等）、鮮鋭化（エッジ強調等）等の各種画像処理を施すことにより、表示用の画像データを生成する。
【００３４】
記憶部５５は、画像表示装置５において実行される種々の処理プログラムの他、画像処理部５４によって画像処理を施された画像データ及びその関連情報や、後述する算出部５６によって算出された種々のデータ等を記憶する。記憶部５５は、例えば、フラッシュメモリ、ＲＡＭ、ＲＯＭ等の半導体メモリや、ＨＤＤ（ハードディスクドライブ）、ＭＯ（光磁気ディスク）、ＣＤ−Ｒ、ＤＶＤ−Ｒ等の記録媒体及び該記録媒体を駆動する駆動装置等によって実現される。
【００３５】
算出部５６は、記憶部５５に記憶された画像データの内、照度差撮像モードと関連付けられた画像データに対応する体内画像を用いて、体内画像内の距離情報を算出する。ここで、距離情報には、体内画像内における画面と撮像対象との距離（奥行き）や、奥行きに応じた画面と平行な面内における座標値や、この座標値及び奥行きに基づいて算出される撮像対象上の２点間の距離（撮像対象のサイズ）といった情報が含まれる。
【００３６】
表示制御部５７は、画像処理部５４において画像処理を施された体内画像を含む読影画面や、その他種々の情報を所定の形式で表示するよう表示部５８を制御する。
表示部５８は、ＣＲＴディスプレイや液晶ディスプレイ等によって実現され、表示制御部５７の制御の下で、読影画面や種々の情報を表示する。
【００３７】
次に、図７を参照しながら、観察システム１の動作について説明する。図７は、観察システム１の動作を示すフローチャートである。
まず、ステップＳ１００において、カプセル型内視鏡２が被検体１０内に導入されると、カプセル型内視鏡２は被検体１０内の撮像を行う。この際、制御部２３は、撮像部２１及び照明部２２に対し、通常撮像モードと照度差撮像モードとを組み合わせた１つの撮像サイクルを繰り返し実行させる。実施の形態１においては、一例として、通常撮像モード（全点灯）→照度差撮像モード１（光源２２ａを消灯し、光源２２ｂ〜２２ｄを点灯）→照度差撮像モード２（光源２２ｄを消灯し、光源２２ａ、２２ｂ、２２ｃを点灯）という撮像サイクルを実行する。撮像によって得られた画像データは、モード情報付加部２５によって付加された撮像モード情報を含む関連情報と共に受信装置３に送信され、所定の信号処理を施されてメモリ３３に記憶される。なお、撮像モード情報としては、通常撮像モード及び各種照度差撮像モードに対応するフラグであっても良い。
【００３８】
ステップＳ１０１において、受信装置３がクレードル４に装着されると、メモリ３３に記憶された画像データ及び関連情報が画像表示装置５に転送される。画像表示装置５は、これらの画像データ及び関連情報を一時記憶部５３に記憶させる。
【００３９】
ステップＳ１０２において、画像処理部５４は、一時記憶部５３に記憶された画像データに対して所定の画像処理を施す。図８Ａ〜図８Ｃは、この画像処理後の画像データに対応する体内画像の一例を示す模式図である。図８Ａに示す体内画像Ａ１は、通常撮像モードで撮像されたものであり、構造物１１ａ、１２ａが写されている。図８Ｂに示す体内画像Ｂ１は、照度差撮像モード１で撮像されたものであり、光源２２ａを消灯して撮像したために、画面に向かって構造物１１ａ、１２ａの左側に陰影１１ｂ、１２ｂが現れている。図８Ｃに示す体内画像Ｃ１は、照度差撮像モード２で撮像されたものであり、光源２２ｄを消灯して撮像したために、画面に向かって構造物１１ａ、１２ａの上側に陰影１１ｃ、１２ｃが現れている。
【００４０】
ステップＳ１０３において、記憶部５５は、上記画像処理を施された画像データを記憶する。
ステップＳ１０４において、算出部５６は、記憶部５５に記憶された画像データの内から、１つの撮像サイクルごとに画像データを抽出し、抽出した画像データに対応する体内画像を用いて、照度差ステレオ法により体内画像内の３次元的な形状を算出し、さらに、この形状に基づいて体内画像の距離情報を算出する。
【００４１】
ここで、通常撮像モードにおいては、カプセル型内視鏡２の視界全域を満遍なく照明するため、体内画像内には陰影がほとんど現れない。それに対して、照度差撮像モードにおいては、一部の光源を消灯して撮像するため、消灯した光源の位置に応じた陰影が体内画像に付加される。そこで、ステップＳ１０４においては、１つの撮像サイクルに対応する体内画像群、即ち、カプセル型内視鏡２の位置変化が少なく、視野がほぼ等しい対象に対して互いに異なる陰影が付加された体内画像群に対し、照度差ステレオ法を適用することにより、体内画像内の距離情報を求める。
【００４２】
ここで、照度差ステレオ法の原理を簡単に説明する。図９に示すように、撮像対象１３の表面の画素Ｐにおける法線ベクトルをｎとし、互い異なる方向から撮像対象１３を照明する照明光Ｌ1、Ｌ2、Ｌ3に対応するベクトルを光源ベクトルｓ1、ｓ2、ｓ3とする。また、撮像対象１３に対し、照明光Ｌ1、Ｌ2、Ｌ3をそれぞれ照射したときの画素Ｐの輝度値をｘ1、ｘ2、ｘ3とすると、輝度値ｘ1、ｘ2、ｘ3を要素とするベクトルＸは、次式（１）によって表される。
Ｘ＝ｎＳ  …（１）
式（１）において、行列Ｓは、光源ベクトルｓ1、ｓ2、ｓ3を列ベクトルとする行列である。また、各光源ベクトルｓ1、ｓ2、ｓ3の方向及び強度は、各体内画像と関連情報（撮像モード情報）から取得される。
【００４３】
そこで、行列Ｓの逆行列Ｓ-1が既知であれば、法線ベクトルｎは、次式（２）により求めることができる。
ｎ＝ＸＳ-1  …（２）
このような法線ベクトルｎの算出を、体内画像内の全画素に関して行い、さらに、得られた法線ベクトルｎを空間方向に積分することにより、体内画像内の撮像対象の形状情報を取得することができる。
【００４４】
算出部５６は、通常撮像モード、照度差撮像モード１、及び照度差撮像モード２でそれぞれ撮像された体内画像から、これらの体内画像間で対応する画素における画素値（輝度値）を抽出し、各撮像モードにおける照明方向及び照明強度から上記行列Ｓ及びその逆行列Ｓ-1を取得し、式（２）に基づいて画像内の３次元的な形状を推定する演算を行う。
【００４５】
算出部５６は、さらに、この３次元的な形状から、体内画像内の撮像対象上の各点における奥行きや、奥行きに応じた画面と平行な各面内における座標値を算出する。
【００４６】
ステップＳ１０５において、記憶部５５は、ステップＳ１０４において算出された距離情報を、演算対象である撮像サイクルに含まれる各体内画像の画像データと関連付けて記憶する。
【００４７】
さらに、ステップＳ１０６において、表示制御部５７は、記憶部５５に記憶された画像データの内、通常撮像モードと関連付けられた画像データを順次抽出して読影画面を生成し、表示部５８に表示させる。
【００４８】
図１０は、ステップＳ１０６において表示される読影画面の表示例を示す模式図である。図１０に示す読影画面Ｄ１は、検査日時、患者ＩＤ、患者氏名等を含む検査情報を表示する検査情報表示欄Ｄ１１と、通常撮像モードで撮像された一連の画像が表示される主表示領域Ｄ１２と、主表示領域Ｄ１２における画像の再生をユーザが制御するための再生操作ボタン群Ｄ１３とを含む。
【００４９】
表示制御部５７は、このような読影画面Ｄ１上において、マウス等を用いたポインタ操作がなされた場合に、ポインタ操作に応じて操作入力部５２が受け付けた入力信号に従って、表示制御を行う。例えば、再生操作ボタン群Ｄ１３内のいずれかのボタンを選択する操作（例えば、いずれかのボタンにカーソルを合わせてクリックする操作）がなされると、主表示領域Ｄ１２において、選択されたボタンに応じた再生動作（再生、逆再生、停止、早送り等）が実行される。
【００５０】
また、主表示領域Ｄ１２内の体内画像上で、位置を選択する操作（例えば、カーソルＤ１４を合わせてクリックする操作）がなされると、表示制御部５７は、当該体内画像と関連付けられた距離情報を記憶部５５から取得し、この距離情報から、選択された位置における奥行きを抽出する。そして、表示制御部５７は、抽出した奥行きの値が表示された奥行き表示欄Ｄ１５を主表示領域Ｄ１２上に表示するよう表示部５８を制御する。なお、一旦表示された奥行き表示欄Ｄ１５は、主表示領域Ｄ１２に表示中の体内画像が切り換えられるまで表示し続けていても良い（例えば、奥行き表示欄Ｄ１６参照）。ユーザは、このようにして複数箇所における奥行きを表示させることにより、体内画像内における奥行き方向の距離（例えば、ポリープの高さ等）を把握することが可能となる。
【００５１】
また、主表示領域Ｄ１２内の体内画像上で、互いに異なる２点を選択する操作（例えば、カーソルＤ１４で第１の点から第２の点までドラッグする操作）がなされると、表示制御部５７は、当該体内画像と関連付けられた距離情報を記憶部５５から取得し、この距離情報から、選択された２点間の距離を抽出する。そして、当該距離が表示されたサイズ表示欄Ｄ１７を主表示領域Ｄ１２上に表示するよう表示部５８を制御する。これにより、ユーザは、体内画像内の所望の撮像対象のサイズ（例えば、管腔の径やポリープの大きさ）を把握することが可能となる。
【００５２】
以上説明したように、実施の形態１においては、通常撮像モード及び照度差撮像モードで被検体１０内を撮像すると共に、撮像により得られた画像データを対応する撮像モードと関連付ける。このため、通常の体内画像に加えて、陰影が付加された体内画像を取得することができる。従って、陰影が付加された体内画像を用いた演算処理により、撮像対象との距離（奥行き）や撮像対象のサイズといった種々の距離情報を取得することが可能となる。
【００５３】
また、実施の形態１によれば、通常撮像モードで撮像された体内画像のみを読影画面に表示するので、ユーザにとっては、一般的な観察システムと同様に、自然な感覚で体内画像を観察することが可能となる。
【００５４】
（変形例１−１）
通常撮像モードと照度差撮像モードとを組み合わせた撮像サイクルとしては、１つの撮像サイクルで、互いに異なる陰影が付加された複数の体内画像を取得することができれば、実施の形態１において説明したものに限定されない。以下、撮像サイクルを例示する。
【００５５】
撮像サイクル１：通常撮像モード（全点灯）→照度差撮像モード３（光源２２ｂを消灯）→照度差撮像モード４（光源２２ｃを消灯）
撮像サイクル２：通常撮像モード（全点灯）→照度差撮像モード１（光源２２ａを消灯）→通常撮像モード（全点灯）→照度差撮像モード２（光源２２ｄを消灯）
撮像サイクル３：通常撮像モード（全点灯）→通常撮像モード（全点灯）→照度差撮像モード１（光源２２ａを消灯）→照度差撮像モード２（光源２２ｄを消灯）
撮像サイクル４：通常撮像モード（全点灯）→照度差撮像モード１（光源２２ａを消灯）→照度差撮像モード３（光源２２ｂを消灯）→照度差撮像モード４（光源２２ｃを消灯）
撮像サイクル５：通常撮像モード（全点灯）→照度差撮像モード１（光源２２ａを消灯）→照度差撮像モード３（光源２２ｂを消灯）→照度差撮像モード４（光源２２ｃを消灯）→照度差撮像モード２（光源２２ｄを消灯）
【００５６】
なお、撮像サイクル４、５の場合、通常撮像モードで取得された体内画像は画面表示のためにのみ使用し、照度差撮像モードで取得された体内画像のみを用いて照度差ステレオ法の演算を行うこととしても良い。
【００５７】
（変形例１−２）
照明部２２における複数の光源の数及び配置は、通常撮像モードにおいて被検体１０内を満遍なく照明することができ、且つ、照度差撮像モードにおいて複数のパターンの陰影を体内画像に付加することができれば、図３に示す例に限定されない。
【００５８】
（変形例１−３）
実施の形態１においては、照度差撮像モードではいずれかの光源を完全に消灯することにより体内画像に陰影を付加することとしたが、いずれかの光源の照度を減じることとしても良い。この場合も、照度を減じた光源の位置に応じた照明分布を形成することができるので、照度差ステレオ法による距離情報の取得が可能となる。
【００５９】
（変形例１−４）
実施の形態１においては、１つの撮像サイクルの内、通常撮像モードで撮像した体内画像のみを読影画面に表示する。そのため、１つの撮像サイクルにおける照度差撮像モードの回数に応じて、ユーザが閲覧可能な体内画像の撮像フレームレート（見かけ上の撮像フレームレート）が低減してしまう。例えば、実施の形態１の場合、見かけ上の撮像フレームレートは、実際の撮像フレームレートの１／３となる。このような撮像フレームレートの低減の避けるために、カプセル型内視鏡２における実際の撮像フレームレートを、一般的な観察装置における撮像フレームレートよりも高く設定しても良い。例えば、一般的な観察装置の撮像フレームレートが２フレーム／秒である場合、カプセル型内視鏡２における実際の撮像フレームレートを６フレーム／秒に設定すれば、一般的な観察装置と遜色ない撮像フレームレートを実現することができる。
【００６０】
（実施の形態２）
次に、本発明の実施の形態２について説明する。
実施の形態２に係る観察システムの全体構成は図１に示すものと同様であり、カプセル型内視鏡２及び受信装置３の一部の構成が実施の形態１と異なる。具体的には、実施の形態２においては、カプセル型内視鏡において生成された画像データに対し、受信装置側においてモード情報を付加する。
【００６１】
図１１は、実施の形態２におけるカプセル型内視鏡及び受信装置の概略構成を示すブロック図である。図１１に示すように、カプセル型内視鏡２’は、図４に示すカプセル型内視鏡２からモード情報付加部２５が削除された構成を有する。一方、受信装置３’は、図５に示す受信装置３に対し、制御部３７の下で動作するモード関連付け部としてのモード情報付加部３９をさらに有する。
【００６２】
実施の形態２において、受信装置３’のメモリ３３は、カプセル型内視鏡２が実行可能な複数種類の撮像サイクルに関する情報（１つの撮像サイクルにおける通常撮像モード及び照度差撮像モードの順序、照度差撮像モードの種類等の情報）を記憶している。受信装置３’がカプセル型内視鏡２からの無線信号の受信を開始すると、制御部３７は、無線信号に含まれるカプセル型内視鏡２の識別情報を抽出し、モード情報付加部３９に入力する。モード情報付加部３９は、カプセル型内視鏡２の識別情報に基づいて、メモリ３３から、当該カプセル型内視鏡２に対応する撮像サイクルに関する情報を取得する。
【００６３】
さらに、モード情報付加部３９は、カプセル型内視鏡２における撮像タイミングと同期した間隔で、取得した撮像サイクルに従って撮像モード情報を順次生成し、受信部３１がカプセル型内視鏡２から受信した画像データに付加する。なお、この撮像モード情報は、通常撮像モード及び各種照度差撮像モードに対応するフラグであっても良い。
【００６４】
ここで、モード情報付加部３９は、カプセル型内視鏡２における撮像タイミングと同期した間隔で撮像モード情報を生成するため、受信部３１が所定の時間内に新たな画像データを受信しない場合には、その間に撮像モード情報を更新してしまう。これにより、仮にカプセル型内視鏡２からの無線信号に対する受信感度が低下し、受信部３１が画像データの受信に失敗した場合であっても、撮像モードのずれを生じさせることなく、画像データと撮像モードとを正確に関連づけることができる。
【００６５】
（変形例２−１）
次に、実施の形態２の変形例２−１について説明する。
実施の形態２においては、受信装置において撮像モード情報を画像データに付加したが、この動作を画像表示装置側で行っても良い。この場合、画像表示装置側にカプセル型内視鏡２が実行可能な撮像サイクルに関する情報を記憶させ、受信装置から画像表示装置への画像データの転送が開始された後、画像データが入力される毎に、撮像サイクルに従って撮像モード情報を順次画像データに付加すれば良い。
【００６６】
（実施の形態３）
次に、本発明の実施の形態３について説明する。
図１２は、実施の形態３に係る観察システムが備える画像表示装置の概略構成を示すブロック図である。図１２に示すように、画像表示装置６は、図１に示す算出部５６の代わりに、類似度判定部６０を有する。類似度判定部６０は、記憶部５５に記憶された画像データの内、照度差撮像モードと関連付けられた画像データに対応する画像に基づいて、類似度判定を行う。
なお、画像表示装置６以外の観察システム全体の構成、並びにカプセル型内視鏡２及び受信装置３の構成については、実施の形態１において説明したものと同様である。
【００６７】
図１３は、実施の形態３に係る観察システムの動作を示すフローチャートである。
まず、ステップＳ２００において、カプセル型内視鏡２が被検体１０内に導入されると、カプセル型内視鏡２は被検体１０内の撮像を行う。この際、制御部２３は、撮像部２１及び照明部２２に対し、１回の通常撮像モードと１回の照度差撮像モードとを少なくとも含む撮像サイクルを繰り返し実行させる。実施の形態３においては、一例として、通常撮像モード（全点灯）→照度差撮像モード１（光源２２ａを消灯）という撮像サイクルを実行する。
【００６８】
続くステップＳ２０１〜Ｓ２０３は、図７に示すステップＳ１０１〜Ｓ１０３に対応している。
図１４は、記憶部５５に順次記憶された画像データに対応する体内画像の例を示す模式図である。記憶部５５には、通常撮像モードで撮像された画像データ（体内画像Ａ１、Ａ２、…に対応）と、照度差撮像モード１で撮像された画像データ（体内画像Ｂ１、Ｂ２、…に対応）とが交互に入力され、所定の記憶領域に記憶される。
【００６９】
ステップＳ２０４において、類似度判定部６０は、記憶部５５に記憶された画像データの内から、照度差撮像モード１で撮像された画像データを時系列に抽出し、抽出した画像データに対応する体内画像に対し、隣接する体内画像間における類似度を判定する処理を実行する。例えば、図１４の場合、体内画像Ｂ１とＢ２、体内画像Ｂ２とＢ３、…における類似度判定処理が順次実行される。具体的な処理としては、類似度判定部６０は、パターンマッチング処理等の公知技術によって取得される相互相関係数や差分値等を算出し、これらの値が所定の閾値よりも高い画像同士を類似画像として判定する。
【００７０】
ステップＳ２０５において、記憶部５５は、ステップＳ２０４における類似度判定結果を類似度情報として、対応する体内画像の画像データと関連付けて記憶する。この際、通常撮像モードで撮像された体内画像Ａ１、Ａ２、…の画像データに対しても、同じ撮像サイクルに含まれる照度差撮像モードの体内画像Ｂ１、Ｂ２、…の類似度情報が関連付けられる。
なお、記憶部５５は、ステップＳ２０４において算出した相互相関係数や差分値といった値自体を類似度情報として記憶しても良い。
【００７１】
ステップＳ２０６において、表示制御部５７は、記憶部５５に記憶された画像データの内、通常撮像モードと関連付けられた画像データを、類似度情報に基づいて抽出し、読影画面を生成して表示部５８に表示させる。この際、表示制御部５７は、類似度が所定の閾値よりも小さい画像データのみを抽出する。それにより、隣接する体内画像と類似する体内画像を間引いて画面表示することができる。
【００７２】
以上説明したように、実施の形態３によれば、陰影という特徴が付加された体内画像を用いて類似度判定を行うので、類似度判定の精度を向上させることができる。従って、このような類似度判定の結果に基づいて、通常撮像モードで撮像された体内画像を間引き表示することにより、ユーザの読影効率を向上させることが可能となる。
【００７３】
（変形例３−１）
１回の通常撮像モードと１回の照度差撮像モードとを少なくとも含む撮像サイクルとしては、実施の形態３において説明したものに限定されない。例えば、実施の形態１で例示した撮像サイクルと同様に、１つの撮像サイクルに２種類の照度差撮像モードを含んでも良い。この場合、照度差撮像モードの種類ごとに類似度判定を行っても良い。それにより、互いに異なる種類の陰影がそれぞれ付加された体内画像群を用いて類似度判定を行うことになるので、類似度判定の精度をさらに向上させることができる。また、通常撮像モード→通常撮像モード→照度差撮像モードというように、１つの撮像サイクルに２回の通常撮像モードを含んでも良い。この場合、ユーザが閲覧可能な体内画像の見かけ上の撮像フレームレートを高くすることができる。
【００７４】
（変形例３−２）
類似度判定処理により算出された相互相関係数や差分値といった値自体を類似度情報として記憶する場合、読影画面に表示される体内画像の間引きレートを変更可能な構成とすることもできる。例えば、制御部５９が、操作入力部５２から入力された信号に従って類似度の閾値を設定し、表示制御部５７が、設定された閾値よりも類似度の値が低い画像データのみを抽出して表示部５８に表示させる構成とする。この場合、ユーザは、操作入力部５２に対する入力操作により、所望の間引きレートで体内画像を表示させることができる。
【００７５】
（実施の形態４）
次に、本発明の実施の形態４について説明する。
図１５は、実施の形態４に係る観察システムが備える画像表示装置の概略構成を示すブロック図である。図１５に示すように、画像表示装置７は、図１に示す画像表示装置５に対して、図１２に示す類似度判定部６０を付加した構成を有する。なお、図１５に示す算出部５６及び類似度判定部６０の動作は、実施の形態１及び３においてそれぞれ説明したものと同様である。また、画像表示装置７以外の観察システム全体の構成、並びにカプセル型内視鏡２及び受信装置３の構成については、実施の形態１において説明したものと同様である。
【００７６】
実施の形態４において、カプセル型内視鏡２は、実施の形態１で例示したものと同様に、通常撮像モードと２種類の照度差撮像モードとを少なくとも１回ずつ含む撮像サイクルで被検体１０内を撮像する。それにより、例えば、通常撮像モード→照度差撮像モード１→照度差撮像モード２という撮像サイクルの場合、図１６に示すように、通常撮像モードの体内画像Ａ１、Ａ２、…、照度差撮像モード１の体内画像Ｂ１、Ｂ２、…、及び照度差撮像モード２の体内画像Ｃ１、Ｃ２、…が生成される。
【００７７】
これらの一例の体内画像群に対し、算出部５６は、１つの撮像サイクルごとに体内画像（Ａ１、Ｂ１、Ｃ１）、（Ａ２、Ｂ２、Ｃ２）、…を抽出し、照度差ステレオ法によって体内画像の距離情報を算出する。
【００７８】
一方、類似度判定部６０は、同じ種類の照度差撮像モードの画像同士を抽出して類似度判定を行う。この際、類似度判定部６０は、１種類の照度差撮像モードの体内画像群（例えば、体内画像Ｂ１、Ｂ２、…）のみを用いて類似判定を行っても良いし、２種類の照度差撮像モードの体内画像群（体内画像Ｂ１、Ｂ２、…、及び体内画像Ｃ１、Ｃ２、…）をそれぞれ用いて類似度判定を行っても良い。後者の場合、互いに異なる種類の陰影がそれぞれ付加された体内画像を用いて類似度判定を行うことになるので、判定精度を向上させることができる。なお、対応する体内画像間（例えば、体内画像Ｂ１とＢ２、及び体内画像Ｃ１とＣ２）で異なる判定結果が取得された場合には、類似度の値が低い方（判定が厳しい方）の結果を採用すると良い。
【００７９】
以上説明した実施の形態４によれば、一連の体内画像群を用いて、照度差ステレオ法による距離情報の取得と、類似度判定との両方を同時に実行することが可能となる。
【００８０】
（実施の形態５）
次に、本発明の実施の形態５について説明する。
上記実施の形態１〜４においては、通常撮像モードで撮像された体内画像のみを読影画面に表示することとした。しかしながら、照度差撮像モードで撮像された体内画像を読影画面に表示しても良い。この場合、照度差撮像モードが同種の一連の体内画像を抽出して表示すると良い。これらの体内画像には同じ向きの陰影が付加されているため、体内画像を連続的に表示（動画表示）した際の画面のチラツキが少なくすることができるからである。
【００８１】
図１７は、照度差撮像モードの体内画像が表示された読影画面の例を示す模式図である。図１７に示すように、読影画面Ｄ２の主表示領域Ｄ１２に、照度差撮像モードで撮像された体内画像Ｄ２１を配置する場合、照明部２２（図３参照）の複数の光源２２ａ〜２２ｄの内、消灯している光源に対応する体内画像の辺が読影画面Ｄ２の下側となるように体内画像Ｄ２１の向きを決定すると良い。ここで、一般的に、ユーザは撮像対象に対して上方向から光を照射した画像（即ち、下側に陰影が写る画像）を見慣れているため、上述したように体内画像Ｄ２１を配置すると、画像Ｄ２１内の構造物１１ａ、１２ａの下側に陰影１１ｄ、１２ｄが写るようになり、ユーザにとっての違和感が少なくなって好ましい。
【００８２】
この場合、カプセル型内視鏡２に設けられた撮像素子２１ａの向きと、読影画面Ｄ２に表示する体内画像Ｄ２１の向きとの関係を予め固定し、照度差撮像モードにおいては、体内画像Ｄ２１の下辺に対応する撮像素子２１ａの辺に近接する光源を消灯するようにしても良い。或いは、画像表示装置５〜７側において、各体内画像と関連付けられた撮像モードに基づいて、撮像時に消灯していた光源に対応する辺が下辺となるように、体内画像Ｄ２１を回転して表示するようにしても良い。
【００８３】
（変形例５−１）
実施の形態５の変形例として、通常撮像モードで撮像された体内画像のみを表示する表示モードと、照度差撮像モードで撮像された体内画像のみを表示する表示モードとを切り換えられるようにしても良い。例えば図１７に示すように、読影画面Ｄ２に表示モード切替ボタンＤ２２を設け、表示モード切替ボタンＤ２２がクリックされる毎に、主表示領域Ｄ１２内の画像が、通常撮像モードで撮像された体内画像と照度差撮像モードで撮像された画像とで交互に切り換えられるようにする。
この場合、ユーザは、通常の体内画像の表示中に、随時、陰影が付加された体内画像を表示させることができるので、注目した体内画像をさらに詳しく観察することが可能となる。
【００８４】
以上説明した実施の形態は、本発明を実施するための例にすぎず、本発明はこれらに限定されるものではない。また、本発明は、各実施の形態や変形例に開示されている複数の構成要素を適宜組み合わせることによって、種々の発明を形成できる。本発明は、仕様等に応じて種々変形することが可能であり、更に本発明の範囲内において、他の様々な実施の形態が可能であることは、上記記載から自明である。
【符号の説明】
【００８５】
１  観察システム
２  カプセル型内視鏡
３  受信装置
４  クレードル
５〜７  画像表示装置
１０  被検体
２０  カプセル型筐体
２０ａ  容器
２０ｂ  光学ドーム
２１ｃ  光学系
２１  撮像部
２１ａ  撮像素子
２１ｂ  撮像駆動回路
２２  照明部
２２ａ〜２２ｄ  光源
２２ｅ  照明駆動回路
２３  制御部
２４  信号処理部
２５  モード情報付加部
２６  メモリ
２７  送信部
２８  送信アンテナ
２９  バッテリ
３０  アンテナユニット
３０ａ〜３０ｈ  受信アンテナ
３１  受信部
３２  信号処理部
３３  メモリ
３４  インタフェース（Ｉ／Ｆ）部
３５  操作入力部
３６  表示部
３７  制御部
３８  バッテリ
３９  モード情報付加部
５１  インタフェース（Ｉ／Ｆ）部
５２  操作入力部
５３  一時記憶部
５４  画像処理部
５５  記憶部
５６  算出部
５７  表示制御部
５８  表示部
５９  制御部
６０  類似度判定部
【図１】
2013063179.tif 000003
【図２】
2013063179.tif 000004
【図３】
2013063179.tif 000005
【図４】
2013063179.tif 000006
【図５】
2013063179.tif 000007
【図６】
2013063179.tif 000008
【図７】
2013063179.tif 000009
【図８Ａ】
2013063179.tif 000010
【図８Ｂ】
2013063179.tif 000011
【図８Ｃ】
2013063179.tif 000012
【図９】
2013063179.tif 000013
【図１０】
2013063179.tif 000014
【図１１】
2013063179.tif 000015
【図１２】
2013063179.tif 000016
【図１３】
2013063179.tif 000017
【図１４】
2013063179.tif 000018
【図１５】
2013063179.tif 000019
【図１６】
2013063179.tif 000020
【図１７】
2013063179.tif 000021