(57)【要約】【課題】しわと重なる血管部分を抽出することが可能な血管位置提示装置および血管位置提示方法を提供する。【解決手段】血管位置提示装置１００は、血管領域抽出部１０２と、しわ領域抽出部１０３と、血管領域確定部１０４とを備えている。血管領域抽出部１０２は、近赤外光画像において周辺画素よりも相対的に輝度値が小さい画素位置を血管候補領域として抽出する。しわ領域抽出部１０３は、しわ領域の形状を示すしわ検出パターンに基づいて、血管候補領域に含まれるしわ領域を抽出する。血管領域確定部１０４は、血管候補領域からしわ領域を取り除いた領域としわ領域との境界に位置する境界画素をしわ領域において血管方向に沿って膨張させた領域と、血管候補領域からしわ領域を取り除いた領域とを血管領域として確定する。【選択図】図１
2009172064.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
近赤外光を生体領域に照射し、反射光又は透過光の近赤外波長成分を撮像した近赤外光画像に対して、周辺画素よりも相対的に輝度値が小さい画素位置を血管候補領域として抽出する血管領域抽出手段と、
しわ領域の形状を示すしわ検出パターンに基づいて、前記血管候補領域に含まれるしわ領域を抽出するしわ領域抽出手段と、
前記血管候補領域から前記しわ領域を取り除いた領域と前記しわ領域との境界に位置する境界画素を前記しわ領域において血管の走行方向に沿って膨張させた領域と、前記血管候補領域から前記しわ領域を取り除いた領域と、を血管領域として確定する血管領域確定手段と、
を備えている、血管位置提示装置。
【請求項２】
前記血管領域確定手段は、
前記血管候補領域から前記しわ領域を取り除いた第１の血管検出領域と前記しわ領域との境界に位置する１つまたは１つ以上が連結する境界画素を１つのグループとして検出する境界検出手段と、
前記しわ領域において、前記境界画素を前記血管の走行方向に沿って膨張させた膨張領域と他のグループに属する前記境界画素を膨張させた膨張領域とを結合させる膨張結合手段と、
前記膨張領域どうしの結合状態が所定の条件を満たしている場合に、前記膨張領域に接する前記第１の血管検出領域どうしを対応付ける結合評価手段と、
前記対応付けされた前記第１の血管検出領域どうしを結んだ第２の血管検出領域と、前記第１の血管検出領域と、を血管領域として確定する血管確定手段と、
を有している、
請求項１に記載の血管位置提示装置。
【請求項３】
前記膨張結合手段は、前記しわ領域において前記血管の走行方向における両側から１画素幅ずつ交互に前記しわ領域の内側に向かって膨張させ、同一グループで構成される前記膨張領域の幅が扇状に広がるように膨張させる、
請求項２に記載の血管位置提示装置。
【請求項４】
前記膨張結合手段は、前記境界画素を膨張させる方向を、前記境界画素に接する前記第１の血管検出領域の走行方向に応じて調節する、
請求項３に記載の血管位置提示装置。
【請求項５】
前記結合評価手段は、前記しわ領域を挟んで互いに対向する位置の前記境界画素から膨張させた前記膨張領域が一対一で結合するとき、前記第１の血管検出領域どうしを結合する、
請求項２に記載の血管位置提示装置。
【請求項６】
前記血管確定手段は、対応付けされた前記第１の血管検出領域に接する前記境界画素の両端どうしを直線で結び、その両端を結ぶ２直線と前記２直線で囲まれる領域とを第２の血管検出領域として求める、
請求項３記載の血管位置提示装置。
【請求項７】
前記血管領域確定手段において確定された前記血管領域に基づいて、前記近赤外光画像において前記血管領域を強調した画像を作成する強調画像作成手段をさらに備えている、
請求項１から６のいずれか１項に記載の血管位置提示装置。
【請求項８】
前記しわ領域抽出手段は、
前記近赤外光画像に撮影されている前記生体領域の形状に基づき、前記しわ領域の一部の形状を示すしわ検出パターンを１つ以上作成するしわ検出パターン作成手段と、
前記血管候補領域に１つ以上の前記しわ検出パターンを重ね合わせ、前記しわ検出パターンと一致する画素位置をしわ領域として検出するしわ検出手段と、
を有している、
請求項１から７のいずれか１項に記載の血管位置提示装置。
【請求項９】
前記しわ検出パターン作成手段は、前記生体領域の方向に対し交差する方向に沿ったライン状の形状とし、前記ラインの太さおよび長さは、前記生体領域の幅に比例させて前記しわ検出パターンを作成する、
請求項８に記載の血管位置提示装置。
【請求項１０】
前記しわ検出パターン作成手段は、前記生体領域の方向に交差する方向の第１しわ検出パターンと、前記第１しわ検出パターンの中心位置を支点とし、時計回りおよび反時計回りにそれぞれ同じ角度で回転させた第２しわ検出パターンと、を作成する、
請求項８または９に記載の血管位置提示装置。
【請求項１１】
前記しわ検出手段は、前記血管候補領域に前記しわ検出パターンを重ね合わせ、前記しわ検出パターンと完全に一致する前記血管候補領域を第１のしわ検出領域として検出し、検出した前記第１のしわ検出領域の周辺の前記血管候補領域において、再度前記しわ検出パターンを重ね合わせ、所定の画素数以上一致している場合、前記しわ検出パターンに重なる前記血管候補領域を第２のしわ検出領域として検出し、前記第１および第２のしわ検出領域から成る領域を前記近赤外光画像における前記しわ領域とする、
請求項８に記載の血管位置提示装置。
【請求項１２】
前記しわ検出手段は、前記第１のしわ検出領域あるいは前記第２のしわ検出領域において画素が連結している連結領域毎に面積を求め、前記連結領域の面積が所定値以下の場合、前記連結領域を前記第１のしわ検出領域あるいは前記第２のしわ検出領域から除く、
請求項１１に記載の血管位置提示装置。
【請求項１３】
前記強調画像作成手段は、前記血管領域における前記第１の血管検出領域と前記第２の血管検出領域とを区別可能に強調する、
請求項７に記載の血管位置提示装置。
【請求項１４】
前記強調画像作成手段は、前記第２の血管検出領域を強調する際、前記第２の血管検出領域に接する前記境界画素と、前記境界画素と対応付けされていない他のグループに属する前記境界画素との距離に応じて強調の強さを変更する、
請求項１３に記載の血管位置提示装置。
【請求項１５】
前記近赤外光画像に撮影されている前記生体領域の方向が水平又は垂直方向に向くように、前記近赤外光画像を回転させる画像回転手段をさらに備え、
前記血管領域抽出手段は、回転させた前記近赤外光画像から前記血管候補領域を抽出し、前記しわ領域抽出手段は、回転させた前記近赤外光画像から前記しわ領域を抽出する、
請求項１から１４のいずれか１項に記載の血管位置提示装置。
【請求項１６】
近赤外光を生体領域に照射し、反射光又は透過光の近赤外波長成分を撮像した近赤外光画像に対して、周辺画素よりも相対的に輝度値が小さい画素位置を血管候補領域として抽出する血管領域抽出工程と、
しわ領域の形状を示すしわ検出パターンに基づいて、前記血管候補領域に含まれるしわ領域を抽出するしわ領域抽出工程と、
前記血管候補領域から前記しわ領域を取り除いた領域と前記しわ領域との境界に位置する境界画素を前記しわ領域において血管の走行方向に沿って膨張させた領域と、前記血管候補領域から前記しわ領域を取り除いた領域と、を血管領域として確定する血管領域確定工程と、
を備えている血管位置提示方法。
【請求項１７】
前記血管領域確定工程は、
前記血管候補領域から前記しわ領域を取り除いた第１の血管検出領域と前記しわ領域との境界に位置する１つまたは１つ以上が連結する境界画素を１つのグループとして検出する境界検出工程と、
前記しわ領域において、前記境界画素を前記血管の走行方向に沿って膨張させた膨張領域と他のグループに属する前記境界画素を膨張させた膨張領域とを結合させる膨張結合工程と、
前記膨張領域どうしの結合状態が所定の条件を満たしている場合に、前記膨張領域に接する前記第１の血管検出領域どうしを対応付ける結合評価工程と、
前記対応付けされた前記第１の血管検出領域どうしを結んだ第２の血管検出領域と、前記第１の血管検出領域と、を血管領域として確定する血管確定工程と、
を有している、請求項１６に記載の血管位置提示方法。
【請求項１８】
前記しわ領域抽出工程は、
前記近赤外光画像に撮影されている前記生体領域の形状に基づき、前記しわ領域の一部の形状を示すしわ検出パターンを１つ以上作成するしわ検出パターン作成工程と、
前記血管候補領域に１つ以上の前記しわ検出パターンを重ね合わせ、前記しわ検出パターンと一致する画素位置をしわ領域として検出するしわ検出工程と、
を有している、請求項１６または１７に記載の血管位置提示方法。
【請求項１９】
前記血管領域確定工程において確定された前記血管領域に基づいて、前記近赤外光画像において前記血管領域を強調した画像を作成する強調画像作成工程をさらに備えている、
請求項１６から１８のいずれか１項に記載の血管位置提示方法。
【請求項２０】
前記近赤外光画像に撮影されている前記生体領域の方向が水平又は垂直方向に向くように、前記近赤外光画像を回転させる画像回転工程をさらに備え、
前記血管領域抽出工程は、回転させた前記近赤外光画像から前記血管候補領域を抽出し、前記しわ領域抽出工程は、回転させた前記近赤外光画像から前記しわ領域を抽出する、
請求項１６から１９のいずれか１項に記載の血管位置提示方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光を用いて生体情報を取得する装置の技術に関するものであり、特に、生体の血管位置を画像で取得し血管位置を強調して提示する血管位置提示装置および血管位置提示方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、生体の血管位置を画像で取得する装置として、近赤外光を用いたものがある。これは、血液中のヘモグロビンが近赤外光を吸収する性質を利用したものであり、生体に近赤外波長の光を照射し、生体からの反射光もしくは透過光を近赤外感度の高い白黒ＣＣＤカメラで撮像している。撮像した画像においては、血管が存在する領域だけ反射もしくは透過が少なくなり、画像上で暗く映し出される。従って、暗く映し出された領域を画像処理により抽出することで血管領域を特定することができる。
【０００３】
また、さらに、血管位置を、汚れ、しわ等の影響なく精度良く検出するための装置も提案されている。（例えば、特許文献１参照）
図１４は、特許文献１で開示された人の静脈パターンを精度良く検出する静脈パターン検出装置を示すブロック構成図である。
【０００４】
まず、指１１に対し、爪の有る側面から近赤外光を照射する光源のＬＥＤ１２−１と、爪の有る側面とは反対側の側面から可視光を照射する光源のＬＥＤ１２−２及びＬＥＤ１２−３を点灯し、近赤外光を透過させ可視光を反射する鏡であるダイクロイックミラー１３−１と反射鏡１４−１とを用いて、指１１を透過した近赤外光と指１１で反射された可視光を分離し、レンズ１５により結像し、ＣＣＤ撮像装置１６−１により近赤外映像と可視光映像を得る。
【０００５】
次に、制御装置１７により近赤外映像と可視光映像とを用いて静脈パターン抽出の画像処理を行う。まず、得られた近赤外映像と可視光映像とは、１枚の映像データに入っているため、指の表面上の同じ点を写している近赤外映像と可視光映像との点の対応を取る。これは、微分処理により、それぞれの指の映像の輪郭線を抽出し、二つの輪郭線の一方を平行移動と回転させることにより他方に重ね合わせ、このときの平行移動量と回転角度を利用することで近赤外映像と可視光映像の画素を対応させる。そして、次に、近赤外映像の画素の信号強度を対応する可視光映像の画素の信号強度で割り算する処理を行い、近赤外映像の画素強度に対して正規化補正を行う。このように正規化補正を行った画像では、静脈部分においては、近赤外映像では静脈による吸光により信号強度は小さな値となる。一方、可視光画像では吸光がないため信号強度は小さな値になることはなく、正規化補正後の値は小さな値となる。また、静脈が映っていない部分は、指の汚れやしわ等が含まれ、汚れが無い場合は、吸光が無いため両者とも同じ様な明るさになっており、また、汚れがある場合は、汚れによる吸光で強度が減衰するため、静脈が映っていない部分の画素の明るさは近赤外映像と可視光映像のどちらか一方だけが極端に暗くなるということはない。その結果、静脈が映っていない部分の正規化補正後の画素信号強度は、汚れがある場合も無い場合もほぼ同じ値となる。従って、正規化補正は、静脈部分の信号強度を小さな値に保つのに対し、静脈部分以外の信号強度をほぼ同じ値に変換することになるため画像上では静脈部分が強調される。そして、この正規化補正を行った画像をさらに２値化処理することにより精度良く静脈パターンを抽出している。
【特許文献１】特開平１１−２０３４５２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、しわ領域は正規化補正後の２値化処理により取り除かれるので、しわの影響なく血管のみを確実に抽出し強調表示することが可能となるが、しわと重なる血管部分を抽出することは不可能であった。穿刺の際には、血管の走行が重要になるため、しわに分断されずに全ての血管位置を表示することが望ましい。
【０００７】
本発明は、上記従来の課題を解決するもので、しわと重なる血管部分を抽出することが可能な血管位置提示装置および血管位置提示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】
【０００８】
第１の発明に係る血管位置提示装置は、血管領域抽出手段と、しわ領域抽出手段と、血管領域確定手段とを備えている。血管領域抽出手段は、近赤外光を生体領域に照射し、反射光又は透過光の近赤外波長成分を撮像した近赤外光画像に対して、周辺画素よりも相対的に輝度値が小さい画素位置を血管候補領域として抽出する。しわ領域抽出手段は、しわ領域の形状を示すしわ検出パターンに基づいて、血管候補領域に含まれるしわ領域を抽出する。血管領域確定手段は、血管候補領域からしわ領域を取り除いた領域としわ領域との境界に位置する境界画素をしわ領域において血管の走行方向に沿って膨張させた領域と、血管候補領域からしわ領域を取り除いた領域とを血管領域として確定する。
【０００９】
ここでは、血管領域抽出手段が、輝度値に基づいて血管候補領域を抽出し、しわ検出手段が、しわ検出パターンに基づいてしわ領域を抽出し、血管領域確定手段が、近赤外光画像における血管領域を確定する。
【００１０】
従来、血管位置を、汚れ、しわ等の影響なく精度良く検出するために、近赤外映像と可視光映像とを用いて抽出を行っている。具体的には、可視光映像によってしわや汚れ等の領域を抽出し、近赤外映像から得られるしわや汚れ等の領域を含んだ血管領域からしわや汚れ等の領域を取り除き、血管の位置を抽出している。ところが、しわや汚れ等の領域を近赤外映像から得られるしわや汚れ等の領域を含んだ血管領域から一律に取り除いているので、しわ領域と重なる血管を抽出することは不可能である。
【００１１】
そこで、本発明の血管提示装置においては、輝度値に基づいて血管候補領域を抽出する血管領域抽出手段と、しわ検出パターンに基づいてしわ領域を検出するしわ領域抽出手段と、しわ領域と重なる血管候補領域において血管領域を抽出し、近赤外光画像における血管領域を確定する血管領域確定手段とを備えている。そして、血管領域確定手段は、しわ等と重ならない血管に対しては、血管候補領域からしわ領域を取り除いた領域を血管領域として確定する。また、血管領域確定手段は、しわ等と重なる血管に対しては、血管候補領域からしわ領域を取り除いた領域としわ領域との境界に位置する境界画素をしわ領域において血管方向に沿って膨張させた領域を血管領域として確定する。
これにより、しわ等と重ならない血管の位置だけでなく、しわ等と重なる部分に位置する血管の位置も精度よく抽出することが可能となる。
【００１２】
第２の発明に係る血管位置提示装置は、第１の発明に係る血管位置提示装置であって、血管領域確定手段は、境界検出手段と、膨張結合手段と、結合評価手段と、血管確定手段とを有している。境界検出手段は、血管候補領域からしわ領域を取り除いた第１の血管検出領域としわ領域との境界に位置する１つまたは１つ以上が連結する境界画素を１つのグループとして検出する。膨張結合手段は、しわ領域において、境界画素を血管の走行方向に沿って膨張させた膨張領域と他のグループに属する境界画素を膨張させた膨張領域とを結合させる。結合評価手段は、膨張領域どうしの結合状態が所定の条件を満たしている場合に、膨張領域に接する第１の血管検出領域どうしを対応付ける。血管確定手段は、対応付けされた第１の血管検出領域どうしを結んだ第２の血管検出領域と、第１の血管検出領域とを血管領域として確定する。
【００１３】
ここでは、血管領域確定手段が、例えば、境界検出手段と、膨張結合手段と、結合評価手段と、血管確定手段とを有している。
これにより、しわ領域と重なる血管の位置を精度よく抽出することが可能となる。
【００１４】
第３の発明に係る血管位置提示装置は、第２の発明に係る血管位置提示装置であって、膨張結合手段は、しわ領域において血管の走行方向における両側から１画素幅ずつ交互にしわ領域の内側に向かって膨張させ、同一グループで構成される膨張領域の幅が扇状に広がるように膨張させる。
【００１５】
ここでは、膨張結合手段が、境界画素の膨張方法として、例えば、しわ領域において血管の走行方向における両側から１画素幅ずつしわ領域の内側に向かって互いに膨張させ、また、同一グループで構成される膨張領域の幅が扇状に広がるように膨張させている。
【００１６】
これにより、しわ直下の生体内に存在する見えない血管が走行するであろう画素位置に対して画素を膨張させることができるので、しわ領域と重なる血管の位置を精度よく抽出することが可能となる。
【００１７】
第４の発明に係る血管位置提示装置は、第３の発明に係る血管位置提示装置であって、膨張結合手段は、境界画素を膨張させる方向を、境界画素に接する第１の血管検出領域の走行方向に応じて調節する。
【００１８】
ここでは、膨張結合手段が、例えば、連結する境界画素の中点とそこから所定の距離はなれた第１の血管検出領域の中心線上の点の２点を結ぶ直線から求められる傾きに基づいて、境界画素を膨張させる方向を調節している。
これにより、血管が走行するであろう画素位置を精度よく抽出することが可能となる。
【００１９】
第５の発明に係る血管位置提示装置は、第２の発明に係る血管位置提示装置であって、結合評価手段は、しわ領域を挟んで互いに対向する位置の境界画素から膨張させた膨張領域が一対一で結合するとき、第１の血管検出領域どうしを結合する。
【００２０】
ここでは、結合評価手段が、膨張領域どうしの結合状態が所定の条件を満たしているとき、すなわち、しわ領域を挟んで互いに対向する位置の境界画素から膨張させた膨張領域が一対一で結合するとき、第１の血管検出領域どうしを結合する。
これにより、血管位置と膨張領域との整合性を高めることが可能となる。
【００２１】
第６の発明に係る血管位置提示装置は、第３の発明に係る血管位置提示装置であって、血管確定手段は、対応付けされた第１の血管検出領域に接する境界画素の両端どうしを直線で結び、その両端を結ぶ２直線と２直線で囲まれる領域とを第２の血管検出領域として求める。
【００２２】
ここでは、血管確定手段が、膨張領域から第２の血管検出領域を抽出するために、例えば、対応付けされた第１の血管検出領域に接する境界画素の両端どうしを直線で結び、その両端を結ぶ２直線と２直線で囲まれる領域とを第２の血管検出領域としている。
これにより、しわ領域と重なる血管位置を第２の血管検出領域として抽出することが可能となる。
【００２３】
第７の発明に係る血管位置提示装置は、第１から第６の発明のいずれか１つに係る血管位置提示装置であって、血管領域確定手段において確定された血管領域に基づいて、近赤外光画像において血管領域を強調した画像を作成する強調画像作成手段をさらに備えている。
【００２４】
ここでは、強調画像作成手段が、近赤外光画像において血管領域が強調された画像を作成する。
これにより、血管領域確定手段によって確定された領域を、ユーザに対して見易い状態で提示することが可能となる。
【００２５】
第８の発明に係る血管位置提示装置は、第１から第７の発明のいずれか１つに係る血管位置提示装置であって、しわ領域抽出手段は、しわ検出パターン作成手段と、しわ検出手段とを有している。しわ検出パターン作成手段は、近赤外光画像に撮影されている生体領域の形状に基づき、しわ領域の一部の形状を示すしわ検出パターンを１つ以上作成する。しわ検出手段は、血管候補領域に１つ以上のしわ検出パターンを重ね合わせ、しわ検出パターンと一致する画素位置をしわ領域として検出する。
【００２６】
ここでは、しわ領域抽出手段が、例えば、検出パターン作成手段と、しわ検出手段とを有している。
これにより、血管候補領域に含まれるしわ領域を精度よく抽出することが可能となる。
【００２７】
第９の発明に係る血管位置提示装置は、第８の発明に係る血管位置提示装置であって、しわ検出パターン作成手段は、生体領域の方向に対し交差する方向に沿ったライン状の形状とし、ラインの太さおよび長さは、生体領域の幅に比例させてしわ検出パターンを作成する。
【００２８】
ここでは、しわ検出パターン作成手段が、生体領域（例えば、腕）の方向（例えば、腕方向）に対して、交差する方向（例えば、直交する方向）に沿ったライン状の形状としてしわを特定し、ラインの太さおよび長さは、生体領域（例えば、腕）の幅に比例させてしわ検出パターンを作成する。
これにより、使用者の個体に合わせたそれぞれのしわ検出パターンを作成することができるので、しわ部分を検出する精度を高めることができる。
【００２９】
第１０の発明に係る血管位置提示装置は、第８または第９の発明に係る血管位置提示装置であって、しわ検出パターン作成手段は、生体領域の方向に交差する方向の第１しわ検出パターンと、第１しわ検出パターンの中心位置を支点とし、時計回りおよび反時計回りにそれぞれ同じ角度で回転させた第２しわ検出パターンとを作成する。
【００３０】
ここでは、しわ検出パターン作成手段が、第１しわ検出パターンと、第２しわ検出パターンとを作成する。
これにより、撮影方向、あるいは、生体の撮影状態によって、しわの撮像角度が変わる近赤外画像に対して、しわを検出する精度を高めることが可能となる。
【００３１】
第１１の発明に係る血管位置提示装置は、第８の発明に係る血管位置提示装置であって、しわ検出手段は、血管候補領域にしわ検出パターンを重ね合わせ、しわ検出パターンと完全に一致する血管候補領域を第１のしわ検出領域として検出し、検出した第１のしわ検出領域の周辺の血管候補領域において、再度しわ検出パターンを重ね合わせ、所定の画素数以上一致している場合、しわ検出パターンに重なる血管候補領域を第２のしわ検出領域として検出し、第１および第２のしわ検出領域から成る領域を近赤外光画像におけるしわ領域とする。
【００３２】
ここでは、しわ検出手段が、しわ検出パターンと完全に一致する血管候補領域を第１のしわ検出領域として検出する。そして、しわ検出手段は、第１のしわ検出領域の周辺における画素に対してもしわ検出パターンを重ね合わせ、所定の画素以上一致する血管候補領域を第２のしわ検出領域として検出する。
これにより、しわ検出パターンと完全に一致しない入り組んだ形状となるエッジ付近のしわ領域も、少ない数のしわ検出パターンで、抽出することが可能となる。
【００３３】
第１２の発明に係る血管位置提示装置は、第１１の発明に係る血管位置提示装置であって、しわ検出手段は、第１のしわ検出領域あるいは第２のしわ検出領域において画素が連結している連結領域毎に面積を求め、連結領域の面積が所定値以下の場合、連結領域を第１のしわ検出領域あるいは第２のしわ検出領域から除く。
【００３４】
ここでは、しわ検出手段が、第１のしわ検出領域あるいは第２のしわ検出領域において、連結領域の面積が所定値以下の場合、連結領域を第１のしわ検出領域あるいは第２のしわ検出領域から除く。
これにより、細かい血管やノイズ等をしわ領域と誤抽出することを防ぐことが可能となる。
【００３５】
第１３の発明に係る血管位置提示装置は、第２の発明に係る血管位置提示装置であって、強調画像作成手段は、血管領域における第１の血管検出領域と第２の血管検出領域とを区別可能に強調する。
【００３６】
ここでは、強調画像作成手段が、第１の血管検出領域と第２の血管検出領域とを区別可能なように、例えば、色分けして強調する。
これにより、確実に血管位置である第１の血管検出領域と、推測した血管位置である第２の血管検出領域とを区別して使用者に知らせることが可能となる。
【００３７】
第１４の発明に係る血管位置提示装置は、第１３の発明に係る血管位置提示装置であって、強調画像作成手段は、第２の血管検出領域を強調する際、第２の血管検出領域に接する境界画素と、境界画素と対応付けされていない他のグループに属する境界画素との距離に応じて強調の強さを変更する。
【００３８】
ここでは、強調画像作成手段が、第２の血管検出領域を強調する際、他のグループに属する境界画素との距離に応じて強調の強さを変更し、例えば、距離が近づくほど強調を弱める。
これにより、推測した血管位置である第２の血管検出領域において、実際に血管が存在する確実さに応じて強調する強さを変更することが可能となる。
【００３９】
第１５の発明に係る血管位置提示装置は、第１から第１４の発明のいずれか１つに係る血管位置提示装置であって、近赤外光画像に撮影されている生体領域の方向が水平又は垂直方向に向くように、近赤外光画像を回転させる画像回転手段をさらに備えている。そして、血管領域抽出手段は、回転させた近赤外光画像から血管候補領域を抽出し、しわ領域抽出手段は、回転させた近赤外光画像からしわ領域を抽出する。
【００４０】
ここでは、近赤外光画像に撮影されている生体領域の方向を変えるための画像回転手段を備えている。
これにより、生体がどの方向に向いていても、パラメータを変更することなく同一の処理で、近赤外光画像の血管領域を得ることが可能となる。
【００４１】
第１６の発明に係る血管位置提示方法は、血管領域抽出工程と、しわ領域抽出工程と、血管領域確定工程とを備えている。血管領域抽出工程は、近赤外光を生体領域に照射し、反射光又は透過光の近赤外波長成分を撮像した近赤外光画像に対して、周辺画素よりも相対的に輝度値が小さい画素位置を血管候補領域として抽出する。しわ領域抽出工程は、しわ領域の形状を示すしわ検出パターンに基づいて、血管候補領域に含まれるしわ領域を抽出する。血管領域確定工程は、血管候補領域からしわ領域を取り除いた領域としわ領域との境界に位置する境界画素をしわ領域において血管の走行方向に沿って膨張させた領域と、血管候補領域からしわ領域を取り除いた領域とを血管領域として確定する。
【００４２】
ここでは、血管領域抽出工程において、輝度値に基づいて血管候補領域を抽出し、しわ検出工程において、しわ検出パターンに基づいてしわ領域を抽出し、血管領域確定工程において、近赤外光画像における血管領域を確定する。
【００４３】
従来、血管位置を、汚れ、しわ等の影響なく精度良く検出するために、近赤外映像と可視光映像とを用いて抽出を行っている。具体的には、可視光映像によってしわや汚れ等の領域を抽出し、近赤外映像から得られるしわや汚れ等の領域を含んだ血管領域からしわや汚れ等の領域を取り除き、血管の位置を抽出している。ところが、しわや汚れ等の領域を近赤外映像から得られるしわや汚れ等の領域を含んだ血管領域から一律に取り除いているので、しわ領域と重なる血管を抽出することは不可能である。
【００４４】
そこで、本発明の血管位置提示方法においては、輝度値に基づいて血管候補領域を抽出する血管領域抽出工程と、しわ検出パターンに基づいてしわ領域を検出するしわ領域抽出工程と、しわ領域と重なる血管候補領域において血管領域を抽出し、近赤外光画像における血管領域を確定する血管領域確定工程とを備えている。そして、血管領域確定工程において、しわ等と重ならない血管に対しては、血管候補領域からしわ領域を取り除いた領域を血管領域として確定する。また、血管領域確定工程において、しわ等と重なる血管に対しては、血管候補領域からしわ領域を取り除いた領域としわ領域との境界に位置する境界画素をしわ領域において血管方向に沿って膨張させた領域を血管領域として確定する。
これにより、しわ等と重ならない血管の位置だけでなく、しわ等と重なる部分に位置する血管の位置も精度よく抽出することが可能となる。
【００４５】
第１７の発明に係る血管位置提示方法は、第１６の発明に係る血管位置提示方法であって、血管領域確定工程は、境界検出工程と、膨張結合工程と、結合評価工程と、血管確定工程とを有している。境界検出工程は、血管候補領域からしわ領域を取り除いた第１の血管検出領域としわ領域との境界に位置する１つまたは１つ以上が連結する境界画素を１つのグループとして検出する。膨張結合工程は、しわ領域において、境界画素を血管の走行方向に沿って膨張させた膨張領域と他のグループに属する境界画素を膨張させた膨張領域とを結合させる。結合評価工程は、膨張領域どうしの結合状態が所定の条件を満たしている場合に、膨張領域に接する第１の血管検出領域どうしを対応付ける。血管確定工程は、対応付けされた第１の血管検出領域どうしを結んだ第２の血管検出領域と、第１の血管検出領域とを血管領域として確定する。
【００４６】
ここでは、血管領域確定工程が、例えば、境界検出工程と、膨張結合工程と、結合評価工程と、血管確定工程とを有している。
これにより、しわ領域と重なる血管の位置を精度よく抽出することが可能となる。
【００４７】
第１８の発明に係る血管位置提示方法は、第１６または第１７の発明に係る血管位置提示方法であって、しわ領域抽出工程は、しわ検出パターン作成工程と、しわ検出工程とを有している。しわ検出パターン作成工程は、近赤外光画像に撮影されている生体領域の形状に基づき、しわ領域の一部の形状を示すしわ検出パターンを１つ以上作成する。しわ検出工程は、血管候補領域に１つ以上のしわ検出パターンを重ね合わせ、しわ検出パターンと一致する画素位置をしわ領域として検出する。
【００４８】
ここでは、しわ領域抽出工程が、例えば、しわ検出パターン作成工程と、しわ検出工程とを有している。
これにより、血管候補領域に含まれるしわ領域を精度よく抽出することが可能となる。
【００４９】
第１９の発明に係る血管位置提示方法は、第１６から第１８の発明のいずれか１つに係る血管位置提示方法であって、血管領域確定工程において確定された血管領域に基づいて、近赤外光画像において血管領域を強調した画像を作成する強調画像作成工程をさらに備えている。
【００５０】
ここでは、強調画像作成工程で、近赤外光画像において血管領域が強調された画像を作成する。
これにより、血管領域確定工程によって確定された領域を、ユーザに対して見易い状態で提示することが可能となる。
【００５１】
第２０の発明に係る血管位置提示方法は、第１６から第１９の発明のいずれか１つに係る血管位置提示方法であって、近赤外光画像に撮影されている生体領域の方向が水平又は垂直方向に向くように、近赤外光画像を回転させる画像回転工程をさらに備えている。そして、血管領域抽出工程は、回転させた近赤外光画像から血管候補領域を抽出し、しわ領域抽出工程は、回転させた近赤外光画像からしわ領域を抽出する。
【００５２】
ここでは、近赤外光画像に撮影されている生体領域の方向を変えるための画像回転工程を備えている。
これにより、生体がどの方向に向いていても、パラメータを変更することなく同一の処理で、近赤外光画像の血管領域を得ることが可能となる。
【発明の効果】
【００５３】
本発明に係る血管位置提示装置によれば、しわ等と重ならない血管の位置だけでなく、しわ等と重なる部分に位置する血管の位置も精度よく抽出することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５４】
以下に、本発明の血管位置提示装置に係る実施の形態を図面とともに詳細に説明する。
［実施の形態１］
本発明の実施の形態１として、ＬＥＤ光源から近赤外光を腕の前肘部に対し上部から照射し、腕からの反射光を近赤外光波長のみを透過する光学フィルタを通して、近赤外波長の感度が高い白黒のＣＣＤカメラで撮像し、デジタル化した近赤外光画像を取得する場合を例として説明を行う。この近赤外光画像は、１画素を８ｂｉｔで表し、画素値は輝度を示す濃淡画像とする。このようにして撮像された近赤外光画像においては、血液中のヘモグロビンは近赤外光を吸収する性質をもっているため、血管が存在する領域だけ反射光が少なくなり、血管が存在する画素の輝度値は小さくなる。
【００５５】
図１は、本発明の実施の形態１における血管位置提示装置１００の要部概略構成を示すブロック図である。
血管位置提示装置１００は、例えば、コンピュータにより形成され、血管領域抽出部（血管領域抽出手段）１０２、しわ領域抽出部（しわ領域抽出手段）１０３、血管領域確定部（血管領域確定手段）１０４および強調画像作成部（強調画像作成手段）１０５を含んで構成される。しわ領域抽出部１０３は、しわ検出パターン作成部（しわ検出パターン作成手段）１０３１と、しわ検出部（しわ検出手段）１０３２とを含んでいる。血管領域確定部１０４は、境界検出部（境界検出手段）１０４１、膨張結合部（膨張結合手段）１０４２、結合評価部（結合評価手段）１０４３および血管確定部（血管確定手段）１０４４を含んでいる。
【００５６】
血管位置提示装置１００に入力される近赤外光画像１０１は、例えば、近赤外光を生体に対し上部から照射し、その反射光を、近赤外波長のみを透過する光学フィルタを通して白黒ＣＣＤカメラで撮像し、デジタル化した画像である。本実施の形態１の説明においては、近赤外光画像１０１として、腕が画像に対して水平方向に存在し、血管の走行方向も水平方向である画像を用いる。血管位置提示装置１００は、この近赤外光画像１０１に含まれる血管位置を強調した強調画像１０６を出力する。
【００５７】
血管領域抽出部１０２は、近赤外光画像１０１において、周辺画素よりも相対的に輝度値が小さくなっている画素位置を血管候補領域として抽出し、抽出した血管候補領域画像を示す血管候補領域画像を、しわ領域抽出部１０３と血管領域確定部１０４とに出力する。
【００５８】
しわ領域抽出部１０３は、血管領域抽出部１０２から出力された血管候補領域画像に示す血管候補領域において、血管候補領域に含まれるしわ領域の形状を示すしわ検出パターンを用いて、血管候補領域に含まれるしわ領域を抽出し、抽出したしわ領域を示すしわ領域画像を血管領域確定部１０４に出力する。
【００５９】
具体的には、しわ領域抽出部１０３に含まれるしわ検出パターン作成部１０３１が、近赤外光画像１０１に撮影されている生体領域の形状に基づき、しわ領域の一部の形状を示すしわ検出パターンを１つ以上作成し、作成したしわ検出パターンをしわ検出部１０３２に出力する。
【００６０】
しわ検出部１０３２は、しわ検出パターン作成部１０３１から出力されるしわ検出パターンを、血管領域抽出部１０２から出力される血管候補領域画像に示す血管候補領域に重ね合わせ、しわ検出パターンと一致する血管候補領域の画素位置をしわ領域として検出し、検出したしわ領域を示すしわ領域画像を血管領域確定部１０４に出力する。
【００６１】
血管領域確定部１０４は、血管領域抽出部１０２から出力される血管候補領域画像と、しわ領域抽出部１０３から出力されるしわ領域画像とを用いて、血管候補領域からしわ領域を取り除く。そして、血管領域確定部１０４は、血管候補領域からしわ領域を取り除いた領域において、しわ領域と交わる境界画素を血管の走行方向に膨張させ、所定の条件で結合させる。そして、血管領域確定部１０４は、近赤外光画像１０１における血管領域を確定し、確定した血管領域を示す血管領域画像を強調画像作成部１０５に出力する。
【００６２】
具体的には、血管領域確定部１０４に含まれる境界検出部１０４１は、血管領域抽出部１０２から出力される血管候補領域画像と、しわ領域抽出部１０３から出力されるしわ領域画像を用いて、血管候補領域からしわ領域を取り除いた領域を第１の血管検出領域とし、第１の血管検出領域としわ領域とが交わる境界画素を、境界画素に接している第１の血管検出領域毎にグループ分けして検出し、検出した境界画素を示す境界画素画像を膨張結合部１０４２と血管確定部１０４４とに出力する。
【００６３】
膨張結合部１０４２は、血管領域抽出部１０２から出力される血管候補領域画像と、しわ領域抽出部１０３から出力されるしわ領域画像と、境界検出部１０４１から出力される境界画素画像とを用いて、しわ領域内で、グループ毎に境界画素を血管の走行方向に膨張させ、他のグループに属する境界画素から膨張させた膨張領域と結合させ、結合させた膨張領域を示す膨張領域画像を結合評価部１０４３に出力する。
【００６４】
結合評価部１０４３は、膨張結合部１０４２から出力される膨張領域画像に示す膨張領域の結合状態を評価し、所定の条件を満たしている場合、結合している膨張領域に接する第１の血管検出領域どうしを対応付け、この対応付けを示す対応テーブルを血管確定部１０４４に出力する。
【００６５】
血管確定部１０４４は、血管領域抽出部１０２から出力される血管候補領域画像、しわ領域抽出部１０３から出力されるしわ領域画像、境界検出部１０４１から出力される境界画素画像、結合評価部１０４３から出力される対応テーブルを用いて、対応付けされた第１の血管検出領域どうしを結ぶ領域を第２の血管検出領域として求め、第１と第２の血管検出領域から成る領域を血管領域として確定し、確定した血管領域を示す血管領域画像を強調画像作成部１０５に出力する。
強調画像作成部１０５は、血管領域確定部１０４から出力される血管領域画像を用いて、近赤外光画像１０１の血管領域を強調し、強調画像１０６として出力する。
【００６６】
次に、以上のように構成された本発明の実施の形態１の血管位置提示装置１００の動作について、図２から図１０を用いて詳細に説明する。
【００６７】
図２は、本発明の実施の形態１における血管位置提示装置１００が行う処理を示すフローチャートである。図２のフローチャートは、ステップＳ１０１ないしステップＳ１０４からなり、ステップＳ１０１は、血管領域抽出工程の一例を、ステップＳ１０２１とステップＳ１０２２からなるステップＳ１０２は、しわ領域抽出工程の一例を、ステップＳ１０３１からステップＳ１０３４で構成されるステップＳ１０３は、血管領域確定工程の一例を、ステップＳ１０４は、強調画像作成工程の一例を、それぞれ示す。
【００６８】
まず、血管領域抽出部１０２において、入力された近赤外光画像１０１に対して、相対的に周辺画素よりも輝度値が小さくなっている画素位置を血管候補領域として抽出する（ステップＳ１０１）。なお、近赤外光画像１０１と同サイズの画像メモリを用意しておき、抽出された血管候補領域の位置情報は、血管候補領域に対応する画素値を１、その他の画素値を０とすることで画像データ（血管候補領域画像）として記憶しておく。
【００６９】
以下、血管領域抽出処理について説明する。図３は、本発明の実施の形態１における血管領域抽出処理の原理を説明する図である。図３（ａ）は近赤外光画像１０１の一部を拡大し、説明のため９０度回転させた近赤外光画像３００であり、図３（ｂ）は図３（ａ）における近赤外光画像３００の破線矢印で示す水平ライン上のＬ１−Ｌ２間の輝度値を示す輝度グラフである。
【００７０】
血管領域抽出処理は、図３（ａ）に示すように近赤外光画像３００において、血管領域抽出部１０２が、所定の注目範囲３０３を抜き出す。そして、血管領域抽出部１０２は、抜き出した画素の輝度値に基づき血管３０１であるかどうかの判定に用いる輝度閾値ＴＨ１を算出する。そして、血管領域抽出部１０２は、算出した輝度閾値ＴＨ１と注目範囲３０３の中心に位置する注目画素の輝度値とを比較し、注目画素の輝度値が輝度閾値ＴＨ１よりも小さい場合、注目画素を血管位置として抽出する。図３（ｂ）では、注目範囲３０３の中心に位置するＬ１−Ｌ２上の注目画素Ｃ１の輝度値が輝度閾値ＴＨ１よりも小さいので、注目画素Ｃ１は、血管領域抽出部１０２によって血管３０１として抽出される。
【００７１】
なお、本実施の形態においては、注目範囲３０３は正方形とし、１辺の長さは、例えば、入力される近赤外光画像において想定される血管像の太さの最大径の２倍の画素数を設定しておき、輝度閾値ＴＨ１は注目範囲３０３内の画素の輝度値のうち値の大きいほうから注目範囲３０３の画素数の半分を抜き出し、抜き出した画素の輝度平均値を算出し、算出した輝度平均値を０．８倍した値とする。このように輝度閾値ＴＨ１を算出することで、血管位置と皮膚位置とを分離する閾値を算出することができ、さらに、任意の方向の血管を抽出することができる。なお、ここで用いた数値は一例であり、注目範囲３０３の一辺の長さは、血管３０１と皮膚３０２とが必ず含まれるような画素距離を設定すればよい。また、輝度平均値に用いる画素の個数は、注目範囲３０３内において必ず皮膚３０２の画素となる個数分を設定することで皮膚画素の輝度平均値を求め、輝度閾値ＴＨ１は、算出した皮膚画素の輝度平均値を元に皮膚画素の輝度値よりも小さくなる値を設定すればよい。
【００７２】
血管領域抽出部１０２は、この一連の処理を近赤外光画像１０１全体に対し、画像上部から各水平ライン毎に、画像の左側から順に１画素ずつずらしながら注目範囲３０３の画素を抜きだし、注目範囲３０３の中心に位置する注目画素が算出した輝度閾値ＴＨ１よりも小さくなっている画素位置を、血管候補領域として順次抽出していく。ただし、注目範囲３０３を抜き出す画素位置は、背景（近赤外光画像１０１の腕以外の領域）を除く領域のみとする。
【００７３】
なお、ここで用いた血管領域抽出処理は、一例であり、他の手法により、相対的に周辺画素よりも輝度値が小さくなっている画素位置を血管候補領域として抽出してもよい。
そして、こうして抽出した血管候補領域を示す血管候補領域画像をしわ領域抽出部１０３と血管領域確定部１０４に出力する。
【００７４】
次に、しわ領域抽出部１０３において、血管領域抽出部から出力された血管候補領域画像に示す血管候補領域に含まれているしわ領域を抽出する（ステップＳ１０２）。
図４（ａ）は、近赤外光画像１０１の一例であり、図４（ｂ）は、近赤外光画像１０１に対して抽出した血管候補領域を示す血管候補領域画像である。図４（ａ）に示す近赤外光画像１０１では、腕４０３に血管４０１としわ４０２とが撮影されている。しかしながら、血管４０１としわ４０２とは、周辺の皮膚に比べ暗くなっているため、図４（ｂ）に示す血管候補領域画像４００では、共に血管候補領域４０４として抽出されている。そこで、しわ領域抽出部１０３では、血管領域抽出部１０２から出力される血管候補領域画像に示す血管候補領域における血管としわを区別するため、血管候補領域に含まれるしわ領域の一部の形状を示すしわ検出パターンを作成し（ステップＳ１０２１：しわ検出パターン作成工程）、作成したしわ検出パターンを用いて、血管候補領域に含まれるしわ領域を検出する（ステップＳ１０２２：しわ検出工程）。
【００７５】
以下、ステップＳ１０２におけるしわ領域抽出処理をより詳細に説明する。まず、しわ検出パターン作成部１０３１が、近赤外光画像１０１に撮影されている生体領域の形状に基づき、しわ領域の一部の形状を示すしわ検出パターンを１つ以上作成する（ステップＳ１０２１）。なお、しわ検出パターンは、画像データとし、作成したしわ検出パターンに対応する画素値を１、その他の画素値を０とすることで記憶しておく。
【００７６】
まず、図４（ａ）に示す近赤外光画像１０１における生体領域である腕領域を抽出する。近赤外光画像１０１において、腕領域以外の背景領域は、腕と異なり光源からの光を反射しないため画像中では最も暗く映っている。これは、腕上にある血管像やしわ像よりも遥かに暗い。従って、腕領域と背景領域を区別する輝度閾値ＴＨ２を算出し、輝度閾値ＴＨ２以上の輝度値を持つ画素位置を抽出することで腕領域を抽出することができる。なお、ここで用いる輝度閾値ＴＨ２は、事前に腕が存在しない状態の近赤外光画像を撮影し、その近赤外光画像における画素の最大輝度値よりも大きな値を設定しておけばよい。
【００７７】
そして、抽出した腕領域における腕の幅を算出する。腕の幅は、図４（ａ）に示す近赤外光画像１０１では、腕領域の垂直方向の幅となり、腕の方向に対して垂直に１ラインずつ、腕の方向にずらしながら各ラインの腕領域の幅を求め、求めた腕領域の幅を、値の大きさ順に並び替え、大きいほうから３３％、小さいほうから３３％の個数を除く値を平均することで算出する。
【００７８】
次に、算出した腕の幅を用いて、しわ検出パターンを作成する。腕の前肘部のしわは、図４（ａ）に示すように腕の方向に対し、必ず垂直方向（腕と交差する方向）にあるため、しわ検出パターンは、腕領域に対し垂直方向のライン状の形状とし、ラインの太さと長さは算出した腕の幅に比例させて作成する。
【００７９】
図５は、図４（ａ）に示す近赤外光画像１０１に対して、しわ検出パターン作成部１０３１が作成するしわ検出パターンの一例を示す図である。図中の斜線部がしわ検出パターンである。図５（ａ）は、腕領域に対し垂直なしわ検出パターンであり、しわ検出パターンの長さ５０１は、腕の幅を１／１０とした整数値とし、しわ検出パターンの幅５０２は、しわ検出パターンの長さを１／５とした整数値に１を加えた値とすることで作成する。
【００８０】
また、しわは、直線ではなく腕の丸みのため緩やかにカーブして撮影されるので、図５（ａ）に示す腕領域に対し垂直なしわ検出パターンの中心位置を支点とし、時計回りおよび反時計回りに同じ角度で回転させたしわ検出パターンも作成する。図５（ｂ）は、図５（ａ）のしわ検出パターンを時計回りに回転させたしわ検出パターンであり、図５（ｃ）は、図５（ａ）のしわ検出パターンを反時計回りに回転させたしわ検出パターンである。
こうして、作成したしわ検出パターンをしわ検出部１０３２に出力する。なお、ここで示すしわ検出パターンや数値は、一例であり、対象となる生体部位やカメラレンズの歪み等に応じて設定すればよい。
【００８１】
また、説明において、近赤外光画像１０１では腕方向を水平方向としているが、水平方向の固定で無い場合は、腕領域の方向を算出し、腕領域の方向に垂直になるように、図５に示すしわ検出パターンを回転させて設定してもよい。腕領域の方向は、近赤外光画像の垂直方向に１ラインずつ、水平方向にずらしながら腕領域の中点を求め、求めた中点を結ぶ近似直線の傾きを求めることで算出することができる。
【００８２】
次に、しわ検出部１０３２は、しわ検出パターン作成部１０３１から出力されるしわ検出パターンを用いて、血管候補領域に１つ以上のしわ検出パターンを重ね合わせ、しわ検出パターンと一致する血管候補領域の画素位置をしわ領域として検出する（ステップＳ１０２２）。なお、近赤外光画像１０１と同サイズの画像メモリを用意しておき、検出されたしわ領域の位置情報は、しわ領域に対応する画素値を１、その他の画素値を０とすることで画像データ（しわ領域画像）として記憶しておく。
【００８３】
しわ領域の検出は、しわ検出パターンを血管候補領域に重ね合わせ、検出する処理を２回繰り返して行う。まず、１回目は、図６（ａ）に示すように、血管候補領域画像４００全体に対し、しわ検出パターンがはみ出さない範囲で、しわ検出パターンを重ね合わせる位置６０１を画像上部から各水平ライン毎に、画像の左側から順に１画素ずつずらしていく。そして、各位置において、全てのしわ検出パターンを重ね合わせ、重ね合わせたしわ検出パターンと完全に一致する血管候補領域を第１のしわ検出領域として検出する。
【００８４】
次に、２回目は、１回目と同様に、血管候補領域画像４００に対し、しわ検出パターンを重ね合わせる位置６０１をずらして行き、１回目に検出した第１のしわ検出領域の周辺の画素位置において、しわ検出パターンを重ね合わせ、重ね合わせたしわ検出パターンと血管候補領域とが所定の画素数以上一致している場合、しわ検出パターンに重なる血管候補領域を第２のしわ検出領域として検出する。そして、第１および第２のしわ検出領域から成る領域をしわ領域として抽出し、抽出したしわ領域を示すしわ領域画像を作成する。
【００８５】
なお、第１のしわ検出領域の周辺の画素位置は、血管候補領域画像４００にしわ検出パターンを重ねた際、しわ検出パターンに対応する位置に１画素以上第１のしわ検出領域が存在する画素位置とし、また、判定に用いる所定の画素数は、しわ領域パターンの画素数の８０％とする。このように、しわ領域を抽出することにより、しわ検出パターンと完全に一致しない、入り組んだ形状となるエッジ付近のしわ領域も、少ない数のしわ検出パターンで、抽出することが可能となる。
【００８６】
また、抽出したしわ領域において、画素が連結している連結領域毎に面積を求め、求めた面積が所定値以下の場合、その連結領域をしわ領域から除くようにしてもよい。こうすることで、細かい血管やノイズ等をしわ領域と誤抽出することを防ぐ。なお、連結領域の面積は、しわ領域画像に対して一般的なラベリング処理を行い、連結領域毎にラベルを付け、各連結領域において同一のラベルが付いている画素をカウントすることで求めることができる。また、面積と比較する所定値は、一例として血管候補領域の面積の５％の画素数で設定するものとする。そして、面積が所定値以下のラベルを持つ画素に対応するしわ領域画像の画素値を０に書き換える。
【００８７】
図６（ｂ）は、図４（ｂ）に示す血管候補領域画像４００から抽出したしわ領域６０２を示すしわ領域画像６００である。こうして抽出したしわ領域を示すしわ領域画像を血管領域確定部１０４に出力する。
【００８８】
次に、血管領域確定部１０４において、血管領域抽出部１０２から出力される血管候補領域画像に示す血管候補領域と、しわ領域抽出部１０３から出力されるしわ領域画像に示すしわ領域とを用いて、血管候補領域からしわ領域を取り除いた領域において、しわ領域と交わる境界画素を血管の走行方向に膨張させ、所定の条件で結合させることにより、しわ領域に重なる血管領域を推測し、しわ領域に重なる血管領域も含む近赤外光画像１０１における全ての血管領域を確定する（ステップＳ１０３）。
【００８９】
具体的には、境界検出部１０４１にて、血管候補領域からしわ領域を取り除いた領域を第１の血管検出領域とし、第１の血管検出領域としわ領域とが交わる境界画素を、境界画素に接している第１の血管検出領域毎にグループ分けして検出し（ステップＳ１０３１：境界検出工程）、膨張結合部１０４２では、しわ領域内で、グループ毎に境界画素を血管の走行方向に膨張させ、他のグループに属する境界画素から膨張させた膨張領域と結合させ（ステップＳ１０３２：膨張結合工程）、結合評価部１０４３において、膨張領域の結合状態を評価し、所定の条件を満たしている場合、結合している膨張領域に接する第１の血管検出領域どうしを対応付けし（ステップＳ１０３３：結合評価工程）、最後に、血管確定部１０４４で、対応付けされた第１の血管検出領域どうしを結ぶ領域を、しわと重なっている血管である第２の血管検出領域として求め、第１および第２の血管検出領域から成る領域を血管領域として確定する（ステップＳ１０３４：血管確定工程）。
【００９０】
以下、ステップＳ１０３における血管領域確定処理をより詳細に説明する。まず、境界検出部１０４１が、血管領域抽出部１０２から出力される血管候補領域画像に示す血管候補領域と、しわ領域抽出部１０３から出力されるしわ領域画像に示すしわ領域とを用いて、血管候補領域からしわ領域を取り除いた領域を第１の血管検出領域とし、第１の血管検出領域としわ領域とが交わる境界画素を、境界画素に接している第１の血管検出領域毎にグループ分けして検出する（ステップＳ１０３１）。なお、血管候補領域画像と同サイズの画像メモリを用意しておき、検出した境界画素は、境界画素に対応する位置の画素値を０以外のグループを示す値とし、その他の画素値は０とすることで画像データ（境界画素画像）として記憶しておく。
【００９１】
図７（ａ）は、図４（ａ）に示す近赤外光画像１０１における第１の血管検出領域を示し、図７（ｂ）は、図７（ａ）における境界画素付近の一部を拡大した図である。また、図中の７０１は、第１の血管検出領域、７０２は、しわ領域、７０３および７０４は、境界画素を示す。
【００９２】
境界画素は、図７（ｂ）に示すように、第１の血管検出領域としわ領域とが接する画素位置を探索することで検出する。具体的には、血管候補領域画像４００としわ領域画像６００とにおいて、左上画素位置から１ラインごとに右下方向に向かって走査し、注目画素位置が、しわ領域であり、かつ、注目画素位置の隣の画素が血管候補領域である画素を境界画素として検出する。注目画素位置の隣の画素位置とは、血管の走行方向が水平方向の場合は左もしくは右の画素であり、垂直方向の場合は上もしくは下の画素である。図７（ａ）の場合は、血管の走行方向が水平方向なので、注目画素位置がしわ領域であり、かつ、注目画素位置の左もしくは右の隣画素が、血管候補領域である場合、境界画素として検出される。
【００９３】
次に、境界画素に接している第１の血管検出領域毎に境界画素をグループ分けするために、境界画素の連結を調べるラベリング処理を行う。この際、しわ領域の両側に存在する境界画素がどちら側に接しているかを区別するために、境界画素に付けるラベルは、しわ領域の上部もしくは左部にある境界画素には１から順に値を大きくした値とし、しわ領域の下部もしくは右部にある境界画素には１０１から順に値を大きくした値とする。このようにラベルを付けることにより、後段のステップでは、ラベルの１００の位を調べることにより、しわ領域のどちら側に接する境界画素であるかを判断することができる。なお、図７（ｂ）においては、血管の走行方向が水平方向なので、しわ領域の左部に位置する境界画素７０３の領域のグループには１のラベルが、しわ領域の右部に位置する境界画素７０４の領域のグループには１０１のラベルが付けられているものとする。
【００９４】
そして、このように付けられたラベルを画素値とし、第１の血管検出領域毎にグループ分けされた境界画素を示す境界画素画像を、膨張結合部１０４２と血管確定部１０４４に出力する。
【００９５】
次に、膨張結合部１０４２では、血管領域抽出部１０２から出力される血管候補領域画像に示す血管候補領域と、しわ領域抽出部１０３から出力されるしわ領域画像に示すしわ領域と、境界検出部１０４１から出力される境界画素画像に示す境界画素とを用いて、しわ領域内で、第１の血管検出領域のグループ毎に境界画素を血管の走行方向に膨張させ、他のグループに属する境界画素から膨張させた膨張領域と結合させる（ステップＳ１０３２）。なお、血管候補領域画像と同サイズの画像メモリを用意しておき、結合させた膨張領域は、膨張領域に対応する位置の画素値を０以外の膨張領域に属する境界画素と同じグループを示す値とし、その他の画素値を０とすることで画像データ（膨張領域画像）として記憶しておく。
【００９６】
具体的に境界画素を膨張させる処理は、しわ領域の両側で１画素幅ずつ交互に境界画素をしわ領域の内側に向かって膨張させることで行い、さらに、同一グループで構成される境界画素の領域の幅が扇状に広がるように膨張させることで行う。この膨張領域の広がりは、しわ直下の生体内に存在する見えない血管が走行するであろう画素位置を示している。
【００９７】
まず、境界画素画像において、しわ領域の最も両端に位置する境界画素位置を探索する。図７（ｂ）に示す境界画素画像では、しわ領域の最も左側に位置する境界画素位置と最も右側に位置する境界画素位置を探索する。そして、探索した両端の画素位置から交互に垂直方向に１ラインずつ、しわ領域の内側に向かって、境界画素を膨張させる。図８（ａ）は、境界画素を膨張させる順番を説明する図であり、８０１は、第１の血管検出領域を、８０２は、しわ領域を、８０３から８０６は、境界画素グループを示す。図８（ａ）において、境界画素の膨張は、まず、しわ領域の左側に位置する境界画素グループ８０３、境界画素グループ８０５、次いで、しわ領域の右側に位置する境界画素グループ８０４、境界画素グループ８０６の順に膨張させ、再度、境界画素グループ８０３に戻り同様の順で膨張させる。
【００９８】
また、境界画素の膨張は、図８（ｂ）に示すように注目画素から伸びる３つの矢印の方向に対して行い、膨張先の画素がしわ領域であり、かつ、他の境界画素のグループから作成した膨張領域で無い場合、膨張先の画素値に注目画素の画素値を書き込むことで行う。そして、全ての境界画素において、膨張不可能となるまで膨張処理を繰り返し行う。
【００９９】
図８（ｃ）は、図７（ｂ）に示す境界画素に対して膨張させた膨張領域を示す図である。図中の８０７と８０８とは、膨張領域を示し、膨張領域８０７は境界画素７０３と、膨張領域８０８は境界画素７０４と、同じ画素値となっている。これにより、膨張領域の画素値の１００の位を調べることで、しわ領域のどちらに接する境界画素から膨張させた膨張領域かを判断することが可能である。そして、こうして結合した膨張領域を示す膨張領域画像を結合評価部１０４３に出力する。
【０１００】
なお、説明では、図８（ｂ）に示すように、１ラインずつ境界画素を３つの矢印の方向に膨張させたが、数ライン毎に３つの矢印の方向に膨張させてもよい。これは、しわ領域の幅に応じて、幅が広いほど３つの矢印方向に膨張させる間隔を広くとるように設定すればよい。
【０１０１】
また、この境界画素を膨張させる方向を、膨張させる境界画素に接する第１の血管検出領域の走行方向に応じて調節してもよい。膨張領域の広がりは、血管が走行するであろう画素位置を示しているので、第１の血管検出領域の走行方向に応じて調節することで、精度を向上させることができる。これは、膨張させる境界画素に接する第１の血管検出領域の傾きに応じて調節を行う。傾きは、連結する境界画素の中点とそこから所定の距離はなれた第１の血管検出領域の中心線上の点の２点を結ぶ直線から求めることができる。そして、傾きを示す直線と図８（ｂ）に示す３つの矢印のうち真ん中の矢印が重なるようにして、境界画素を膨張させるようにする。これにより、境界画素が接する血管の走行方向に応じて境界画素を膨張させることが可能となる。
【０１０２】
次に、結合評価部１０４３は、膨張結合部１０４２から出力される膨張領域画像に示す膨張領域を用いて、膨張領域の結合状態を評価し、所定の条件を満たしている場合、結合している膨張領域に接する第１の血管検出領域どうしを対応付ける（ステップＳ１０３３）。なお、対応付けしたデータは、対応付けされた第１の血管検出領域に接する膨張領域の画素値を一対の対応データとし、対応付けされた個数分の対応データを格納する対応テーブルで記憶しておく。
【０１０３】
結合状態を評価する所定の条件は、評価する膨張領域が、しわ領域の反対側に接する境界画素から膨張させた膨張領域と一対一で結合しているものとする。
図９は、結合評価部１０４３が評価する結合した膨張領域を示す図である。図中の９０１は、しわ領域の左側に接する境界画素から膨張させた膨張領域、９０２は、しわ領域の右側に接する境界画素から膨張させた膨張領域、９０３は、第１の血管検出領域、９０４は、しわ領域を示す。
【０１０４】
図９（ａ）に示すように、しわ領域の両側の境界画素から膨張させた膨張領域が一対一で結合している場合は、条件を満たしていると判断する。ただし、図９（ｂ）のように、複数の膨張領域と結合している場合、図９（ｃ）のように、しわ領域の同じ側に接する境界画素から膨張させた膨張領域が結合している場合や、図９（ｄ）のように、どの膨張領域とも結合していない場合は、条件を満たしていないと判断する。
【０１０５】
具体的には、０で初期化されている対応テーブルを用いて、まず、膨張領域画像の全画素を探索し、画素値の１００の位が０となっているしわ領域の左側に接する境界画素から膨張させた膨張領域を見つけ、見つけた膨張領域の画素値を対応テーブルに書き込む。次に、膨張領域画像を走査し、対応テーブルに書き込んだ画素値を持つ膨張領域の各画素位置において、連結する８近傍画素の画素値を調べ、自身以外の膨張領域を示す画素値があった場合、その膨張領域の画素値を、対応テーブルの対応する位置に書き込む。ただし、書き込みは、書き込み位置の値が０の場合のみ行い、書き込もうとしている値以外の値が既に書き込まれていた場合は−１を書き込む。
【０１０６】
この一連の処理を行うことで、図９（ａ）に示す結合状態のみ満たす膨張領域を示す対応テーブルを作成することができる。対応テーブルを参照する際は、対応データの２つの膨張領域の画素値が共に０または−１でない値を調べることで、対応付けされた膨張領域を知ることができる。そして、こうして作成した対応テーブルを、血管確定部１０４４に出力する。
【０１０７】
次に、血管確定部１０４４は、血管領域抽出部１０２から出力される血管候補領域画像に示す血管候補領域と、しわ領域抽出部１０３から出力されるしわ領域画像に示すしわ領域と、境界検出部１０４１から出力される境界画素画像に示す境界画素と、結合評価部１０４３から出力される対応テーブルとを用いて、対応付けされた第１の血管検出領域どうしを結ぶ領域を、しわと重なっている血管である第２の血管検出領域として求め、第１と第２の血管検出領域から成る領域を血管領域として確定する（ステップＳ１０３４）。なお、血管候補領域画像と同サイズの画像メモリを用意しておき、確定した血管領域は、血管領域に対応する位置の画素値を０以外の血管領域を示す値とし、その他の画素値を０とすることで画像データ（血管領域画像）として記憶しておく。
【０１０８】
具体的には、対応付けされた第１の血管検出領域に接する境界画素の両端どうしを直線で結び、その両端を結ぶ２直線と、２直線で囲まれるしわ領域を第２の血管検出領域として求める。これは、対応テーブルの対応データに示す一対の画素値をもつ各境界画素の両端を直線で結ぶことで行う。図１０（ａ）は、図７（ｂ）の境界画素を示す図における第２の血管検出領域を説明する図であり、対応付けされた図７（ｂ）に示す境界画素７０３の領域のグループと境界画素７０４の領域のグループの両端の画素を、それぞれ直線１００１と直線１００２で結び、その２直線と、直線１００１と直線１００２とに囲まれるしわ領域１００３を第２の血管検出領域とする。
【０１０９】
そして、第１および第２の血管検出領域から成る領域を血管領域として確定し、確定した血管領域を示す血管領域画像を作成する。なお、血管領域画像は、第１の血管検出領域および第２の血管検出領域における画素値を異なる値として記憶しておく。例えば、第１の血管領域を１、第２の血管領域を２とする。図１０（ｂ）は、図４（ａ）に示す近赤外光画像１０１に対して作成した血管領域画像１０００である。図中の１００４は、第１の血管検出領域、１００５は、第２の血管検出領域を示す。こうして作成した血管領域画像を強調画像作成部１０５に出力する。
【０１１０】
なお、これまで、入力される近赤外光画像１０１において、しわが含まれる場合を説明してきたが、しわが無い場合は、血管領域確定部１０４に入力されるしわ領域画像は、しわ領域が無い全て０の画素値となるため、血管領域画像に示す血管領域は第１の血管検出領域のみで構成される。
【０１１１】
また、入力される近赤外光画像１０１においては、しわが１本存在する場合を説明してきたが、しわが複数本存在する場合は、画素が連結しているしわ領域毎にステップＳ１０３１からステップＳ１０３４の処理を繰り返し行い、最後に確定した全ての血管領域を合成することで近赤外光画像１０１における血管領域を確定すればよい。なお、画素の連結は、ラベリング処理を用いることで知ることができる。
【０１１２】
次に、強調画像作成部１０５において、血管領域確定部１０４から出力される血管領域画像に示す血管領域を用いて、近赤外光画像１０１における血管領域を強調した強調画像を作成する（ステップＳ１０４）。
【０１１３】
なお、作成する強調画像は、１画素がＲＧＢ各８ｂｉｔの輝度値を持つカラー画像とし、近赤外光画像の第１の血管検出領域と第２の血管検出領域とを色分けして強調する。一例として、第１の血管検出領域の画素は赤色成分を強調し、第２の血管検出領域の画素は青色成分を強調することで、区別する。
【０１１４】
各画素の強調処理は、第１および第２の血管検出領域を示す血管領域画像の各画素値を参照し、第１および第２の血管検出領域以外の画素は、ＲＧＢ値ともに近赤外光画像の輝度値をそれぞれ代入し、第１および第２の血管検出領域は、近赤外光画像の輝度値から強調する色成分の色情報を相対的に大きくすることで行う。具体的には、第１の血管検出領域の赤色成分を強調する場合は、Ｒ値は近赤外光画像の輝度値を、Ｇ値とＢ値は近赤外光画像の輝度値から所定の値を減算した値を代入することで行う。この際、近赤外光画像の輝度値から減算する所定の値が大きいほど、Ｒ値が相対的に大きくなるため、より強く強調されることとなる。この減算する値は、観察者が最も区別しやすい値を予め設定しておけばよい。なお、減算結果が負の場合は０を代入する。同様に、第２の血管検出領域の画素の青色成分を強調する場合はＢ値を相対的に大きくすればよい。このように強調画像を作成することで、確実に血管位置である第１の血管検出領域と、推測した血管位置である第２の血管検出領域を区別して観察者に知らせることが可能となる。こうして作成した強調画像を、強調画像１０６として血管位置提示装置１００から出力する。
【０１１５】
なお、説明では、第１および第２の血管検出領域を色分けして強調画像を作成したが、色分けせず同一の色で強調しても問題はない。
また、推測した血管位置である第２の血管検出領域において、確実さに応じて強調する強さを変更してもよい。これは、第２の血管検出領域に接する境界画素と、この境界画素と対応付けされていない他のグループに属する境界画素との距離に応じて強調の強さを変更することで行い、距離が近づくほど強調を弱めるようにする。距離が近づくほど、対応付けされている第１の血管検出領域以外の血管検出領域と結合している可能性が増加するためである。具体的には、ステップＳ１０３４において血管領域画像を作成する際、第２の血管検出領域に含まれる各境界画素位置において、境界画素から所定の範囲を調べ、その範囲内に、対応付けされていない他のグループに属する境界画素があるかどうかの判定を行い、無い場合は、その境界画素を含む第２の血管検出領域の画素値を２とし、ある場合は、画素値を３としておく。そして、血管領域画像の第２の血管検出領域を強調する際、画素値が２となっている画素は、Ｂ値を相対的に所定の値大きくし、画素値が３となっている画素は、Ｂ値を相対的に所定の値の半分大きくすることで、第２の血管検出領域の強調の強さを変更する。
【０１１６】
以上のステップＳ１０１からステップＳ１０４の一連の処理を行うことで、近赤外光画像における血管像としわ像を確実に区別し、しわ像と重なり見えない血管も含めた血管領域を抽出し、近赤外光画像の血管領域を強調した強調画像を得ることが可能となる。
なお、実施の形態１では、腕の前肘部を撮影した近赤外光画像を用いて説明を行ったが、腕部位に限ったものではなく、腕以外の部位、例えば、指等でも同様の効果を得ることが可能である。
【０１１７】
［実施の形態２］
図１１は、本発明の実施の形態２の血管位置提示装置の要部概略構成を示すブロック図である。図１１の血管位置提示装置１１００は、例えば、コンピュータ等により形成され、血管領域抽出部（血管領域抽出手段）１０２、しわ領域抽出部（しわ領域抽出手段）１０３、血管領域確定部（血管領域確定手段）１０４、画像回転部（画像回転手段）１１０１および強調画像作成部（強調画像作成手段）１１０２を含んで構成される。また、さらに、しわ領域抽出部１０３は、しわ検出パターン作成部（しわ検出パターン作成手段）１０３１としわ検出部（しわ検出手段）１０３２とを含み、血管領域確定部１０４は、境界検出部（境界検出手段）１０４１、膨張結合部（膨張結合手段）１０４２、結合評価部（結合評価手段）１０４３および血管確定部（血管確定手段）１０４４を含んで構成される。本実施形態の説明においては、図１に示す実施の形態１で説明した同じ構成のものについては同じ符号を付し、ここでは説明を省略する。
【０１１８】
図１に示す実施の形態１の血管位置提示装置１００の構成と異なる点は、画像回転部１１０１が新しく追加された点である。画像回転部１１０１は、入力される近赤外光画像１０１を、近赤外光画像１０１に撮影されている生体領域の方向が水平又は垂直方向に向くように回転させ、回転させた近赤外光画像を、血管領域抽出部１０２としわ領域抽出部１０３とに出力する。また、回転角度を強調画像作成部１１０２に出力する。そして、画像回転部１１０１から出力される回転させた近赤外光画像に対し、血管領域抽出部１０２は血管候補領域を抽出し、しわ領域抽出部１０３はしわ領域を抽出する。また、強調画像作成部１１０２は、血管領域確定部１０４から出力される回転させた近赤外光画像に対して確定した血管領域から、画像回転部１１０１から出力される回転角度を元に、近赤外光画像１０１における血管領域を特定し、近赤外光画像１０１の血管領域を強調した強調画像１０６を出力する。このように、回転させた近赤外光画像を用いることで、血管位置提示装置１１００に入力される近赤外光画像１０１において、生体がどの方向に向いていても、パラメータを変更することなく同一の処理で、近赤外光画像１０１の血管領域を強調した強調画像を得ることができる。
【０１１９】
次に、本発明の実施の形態２の血管位置提示装置１１００の動作について図１２を用いて詳細に説明する。図１２は、本発明の実施の形態２の血管位置提示装置１１００が行う処理を説明するためのフローチャートである。図１２のフローチャートは、ステップＳ２０１ないしステップＳ２０５からなり、ステップＳ２０１は、画像回転工程の一例を、ステップＳ２０２は、血管領域抽出工程の一例を、ステップＳ２０３１からステップＳ２０３２からなるステップＳ２０３は、しわ領域抽出工程の一例を、ステップＳ２０４１からステップＳ２０４４からなるステップＳ２０４は、血管領域確定工程の一例を、ステップＳ２０５は、強調画像作成工程の一例を、それぞれ示す。
【０１２０】
以下、実施の形態１と同様に、前肘部付近の腕を撮影した近赤外光画像に対して処理を行う場合を例としてフローチャートに従って詳細に説明する。ただし、近赤外光画像に撮影されている腕は、画像に対し水平方向ではなく傾いているものとする。
【０１２１】
まず、画像回転部１１０１において、入力された近赤外光画像１０１を、近赤外光画像１０１に撮影されている生体領域の方向が水平又は垂直方向に向くように回転させる（ステップＳ２０１）。
【０１２２】
図１３（ａ）は、傾いた腕が撮影された近赤外光画像１０１であり、腕４０３に血管４０１としわ４０２とが撮影されている。図１３（ａ）に示すような近赤外光画像１０１が入力されると、画像回転部１１０１は、まず、近赤外光画像１０１における生体領域である腕領域を抽出する。これは、実施の形態１のステップＳ１０２１と同様に、腕領域と背景領域を区別する輝度閾値ＴＨ２を用いて、腕領域を抽出する。そして、画像回転部１１０１は、近赤外光画像の垂直方向に１ラインずつ、水平方向にずらしながら腕領域の中点を求める。この際、垂直方向１ラインの上端および下端の画素が背景領域である１ラインで求めた中点のみ有効とする。もし、有効となる中点が全く得られなかった場合は、近赤外光画像の水平方向に１ラインずつ、垂直方向にずらしながら腕領域の中点を求め、水平方向１ラインの左端および右端の画素が背景領域である１ラインで求めた中点のみ有効とする。
【０１２３】
そして、有効な中点からなる近似直線の傾きを腕領域の方向とし、腕領域の方向を示す直線が、中点を垂直方向のラインで求めている場合は、画像の水平方向の直線と、中点を水平方向のラインで求めている場合は、画像の垂直方向の直線と、平行になるように近赤外光画像１０１を、画像の中心を支点として回転させる。図１３（ｂ）は、図１３（ａ）に示す近赤外光画像１０１に対する回転の処理を説明する図である。近赤外光画像１０１の垂直方向に１ラインずつ水平方向にずらしながら、有効範囲１３０１の腕領域における中点を求め、求めた中点からなる近似直線１３０２と画像の水平方向を示す直線１３０３との角度αを時計回りに近赤外光画像１０１を回転させる。
【０１２４】
なお、近赤外光画像１０１の回転は、一般的に良く用いられている２次元のアフィン変換を用いて行う。アフィン変換は、変換前の座標を（ｘ，ｙ）、変換後の座標を（ｘ’，ｙ’）、反時計回りの回転角度をθとした場合、次のように表される。
ｘ’＝ｘ×ｃｏｓθ＋ｙ×ｓｉｎθ
ｙ’＝−ｘ×ｓｉｎθ＋ｙ×ｃｏｓθ
【０１２５】
図１３（ｃ）は、図１３（ａ）に示す近赤外光画像１０１を時計回りに画像の中心を支点として角度α回転させた近赤外光画像１３００である。なお、近赤外光画像１０１に対応しない斜線領域１３０４の画素値は０とする。
そして、こうして回転させた近赤外光画像を血管領域抽出部１０２としわ領域抽出部１０３とに出力する。また、回転角度を強調画像作成部１１０２に出力する。
【０１２６】
次に、図２のステップＳ１０１と同様に、血管領域抽出部１０２において、画像回転部１１０１から出力される回転された近赤外光画像に対して、相対的に周辺画素よりも輝度値が小さくなっている画素位置を血管候補領域として抽出する（ステップＳ２０２）。なお、血管候補領域を抽出する処理は、図２のステップＳ１０１と同様のため説明を省略する。そして、抽出した血管候補領域を示す血管候補領域画像をしわ領域抽出部１０３と血管領域確定部１０４とに出力する。
【０１２７】
次に、図２のステップＳ１０２と同様に、しわ領域抽出部１０３において、血管領域抽出部から出力された血管候補領域画像に示す血管候補領域に含まれているしわ領域を抽出する（ステップＳ２０３）。
【０１２８】
具体的には、画像回転部１１０１から出力される回転させた近赤外光画像を用いて、しわ検出パターン作成部１０３１は、図２のステップＳ１０２１と同様に、血管候補領域に含まれるしわ領域の一部の形状を示すしわ検出パターンを作成し（ステップＳ２０３１：しわ検出パターン作成工程）、しわ検出部１０３２は、図２のステップＳ１０２２と同様に、作成したしわ検出パターンを用いて、血管候補領域に含まれるしわ領域を検出する（ステップＳ２０３２：しわ検出工程）。そして、検出したしわ領域を示すしわ領域画像を血管領域確定部１０４に出力する。
【０１２９】
次に、図２のステップＳ１０３と同様に、血管領域確定部１０４において、血管領域抽出部１０２から出力される血管候補領域画像に示す血管候補領域と、しわ領域抽出部１０３から出力されるしわ領域画像に示すしわ領域とを用いて、血管候補領域からしわ領域を取り除いた領域において、しわ領域と交わる境界画素を血管の走行方向に膨張させ、所定の条件で結合させることにより、しわ領域に重なる血管領域を推測し、しわ領域に重なる血管領域も含む回転させた近赤外光画像における全ての血管領域を確定する（ステップＳ２０４）。
【０１３０】
具体的には、図２のステップＳ１０３１と同様に、境界検出部１０４１にて、血管候補領域からしわ領域を取り除いた領域を第１の血管検出領域とし、第１の血管検出領域としわ領域が交わる境界画素を、境界画素に接している第１の血管検出領域毎にグループ分けして検出し（ステップＳ２０４１：境界検出工程）、図２のステップＳ１０３２と同様に、膨張結合部１０４２では、しわ領域内で、グループ毎に境界画素を血管の走行方向に膨張させ、他のグループに属する境界画素から膨張させた膨張領域と結合させ（ステップＳ２０４２：膨張結合工程）、図２のステップＳ１０３３と同様に、結合評価部１０４３において、膨張領域の結合状態を評価し、所定の条件を満たしている場合、結合している膨張領域に接する第１の血管検出領域どうしを対応付けし（ステップＳ２０４３：結合評価工程）、最後に、図２のステップＳ１０３４と同様に、血管確定部１０４４で、対応付けされた第１の血管検出領域どうしを結ぶ領域を、しわと重なっている第２の血管検出領域として求め、第１と第２の血管検出領域から成る領域を血管領域として確定する（ステップＳ２０４４：血管確定工程）。そして、確定した血管領域を示す血管領域画像を強調画像作成部１１０２に出力する。
【０１３１】
次に、強調画像作成部１１０２において、画像回転部１１０１から出力される近赤外光画像１０１を回転させた回転角度と、血管領域確定部１０４から出力される血管領域画像に示す血管領域を用いて、近赤外光画像１０１における血管領域を強調した強調画像を作成する（ステップＳ２０５）。
【０１３２】
なお、血管領域確定部１０４から出力される血管領域は、画像回転部１１０１にて回転させた近赤外光画像に対する血管領域であるため、まず、画像回転部１１０１から出力される回転角度を用いて、強調する近赤外光画像１０１に対応する画素位置に変換する。
【０１３３】
これは、画像回転部１１０１にて近赤外光画像１０１を回転させたのとは逆向きに、画像回転部１１０１から出力される回転角度で、血管領域確定部１０４から出力される血管領域画像を画像の中心を支点として回転させることで行う。なお、血管領域画像の回転は、ステップＳ２０１と同様に、２次元のアフィン変換を用いて行う。
【０１３４】
そして、近赤外光画像１０１に対応させた血管領域を用いて、図２のステップＳ１０４と同様に、近赤外光画像１０１の血管領域を強調させた強調画像を作成し、強調画像１０６として血管位置提示装置１１００から出力する。
【０１３５】
以上のステップＳ２０１からステップＳ２０５の一連の処理を行うことで、生体がどの方向に向いていても、パラメータを変更することなく同一の処理で、近赤外光画像における血管像としわ像とを確実に区別し、しわ像と重なり見えない血管も含めた血管領域を抽出し、近赤外光画像の血管領域を強調した強調画像を得ることが可能となる。
【０１３６】
なお、実施の形態２では、腕の前肘部を撮影した近赤外光画像を用いて説明を行ったが、実施の形態１と同様に、腕部位に限ったものではなく、腕以外の部位、例えば指等でも同様の効果を得ることが可能である。
【産業上の利用可能性】
【０１３７】
本発明にかかる血管位置提示装置及び血管位置提示方法によれば、近赤外光画像における血管領域としわ領域を確実に区別し、しわと重なり見えない血管も含めた血管領域も強調した画像を確実に得ることができるので、生体の血管位置を画像で取得する装置等として有用である。
【図面の簡単な説明】
【０１３８】
【図１】本発明の実施の形態１における血管位置提示装置のブロック図。
【図２】本発明の実施の形態１における血管位置提示方法を説明するフローチャート。
【図３】（ａ）、（ｂ）は、図１に含まれる血管領域抽出部が行う血管領域抽出処理を説明する図。
【図４】（ａ）、（ｂ）は、本発明の実施の形態１における近赤外光画像と血管候補領域画像とを示す図。
【図５】（ａ）〜（ｃ）は、図１に含まれるしわ検出パターン作成部が作成したしわ検出パターンを示す図。
【図６】（ａ）、（ｂ）は、図１に含まれるしわ検出部が行うしわ検出処理を説明する図。
【図７】（ａ）、（ｂ）は、図１に含まれる境界検出部が行う境界画素の検出処理を説明する図。
【図８】（ａ）〜（ｃ）は、図１に含まれる膨張結合部が行う境界画素の膨張処理を説明する図。
【図９】（ａ）〜（ｄ）は、図１に含まれる結合評価部が評価を行う結合した膨張領域を示す図。
【図１０】（ａ）、（ｂ）は、図１に含まれる血管確定部が行う血管領域の確定処理を説明する図。
【図１１】本発明の実施の形態２における血管位置提示装置のブロック図。
【図１２】本発明の実施の形態２における血管位置提示方法を説明するフローチャート。
【図１３】（ａ）〜（ｃ）は、図１１に含まれる画像回転部が行う近赤外光画像の回転処理を説明する図。
【図１４】従来の静脈パターン検出装置を示すブロック図。
【符号の説明】
【０１３９】
１００    血管位置提示装置
１０１    近赤外光画像
１０２    血管領域抽出部（血管領域抽出手段）
１０３    しわ領域抽出部（しわ領域抽出手段）
１０３１  しわ検出パターン作成部（しわ検出パターン作成手段）
１０３２  しわ検出部（しわ検出手段）
１０４    血管領域確定部（血管領域確定手段）
１０４１  境界検出部（境界検出手段）
１０４２  膨張結合部（膨張結合手段）
１０４３  結合評価部（結合評価手段）
１０４４  血管確定部（血管確定手段）
１０５    強調画像作成部（強調画像作成手段）
１０６    強調画像
３００    近赤外光画像
３０１    血管
３０２    皮膚
３０３    注目範囲
４００    血管候補領域画像
４０１    血管
４０２    しわ
４０３    腕
４０４    血管候補領域
５０１    しわ検出パターンの長さ
５０２    しわ検出パターンの幅
６００    しわ領域画像
６０１    しわ検出パターンを重ね合わせる位置
６０２    しわ領域
７０１    第１の血管検出領域
７０２    しわ領域
７０３，７０４  境界画素
８０１    第１の血管検出領域
８０２    しわ領域
８０３，８０４，８０５，８０６  境界画素グループ
８０７，８０８  膨張領域
９０１    しわ領域の左側に接する境界画素から膨張させた膨張領域
９０２    しわ領域の右側に接する境界画素から膨張させた膨張領域
９０３    第１の血管検出領域
９０４    しわ領域
１０００  血管領域画像
１００１，１００２  境界画素の両端を結ぶ直線
１００３  しわ領域
１００４  第１の血管検出領域
１００５  第２の血管検出領域
１１００  血管位置提示装置
１１０１  画像回転部（画像回転手段）
１１０２  強調画像作成部（強調画像作成手段）
１３００  近赤外光画像
１３０１  有効範囲
１３０２  近似直線
１３０３  画像の水平方向を示す直線
１３０４  近赤外光画像１０１に対応しない領域
１１      指
１２−１  近赤外光ＬＥＤ
１２−２、１２−３  可視光ＬＥＤ
１３−１  ダイクロイックミラー
１４−１  反射鏡
１５      レンズ
１６−１  ＣＣＤ撮像装置
１６−２  モニタ
１７      制御装置
１７−１  演算器
１８−１  データ入力装置
１８−２  メモリ
１８−３  データベース
１９−１、１９−２  インタフェース
ＴＨ１，ＴＨ２  輝度閾値
【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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