(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
眼底ステレオ画像を入力する画像入力手段を有し、眼底ステレオ画像から眼底三次元形状を計測する眼底計測装置において、入力された眼底ステレオ画像の左画像と右画像に対して、縦視差を予め除去したときは、乳頭陥凹部を除くその周辺の縦方向の濃度情報を積分し、積分情報をさらに微分した微分情報に基づいて横視差のみを得、縦視差を予め除去しないときは、上記横視差を得るのに加えて、乳頭部を含めた画像の横方向の濃度情報を積分し、積分情報をさらに微分した微分情報に基づいて縦視差を得る視差測定手段と、該視差情報に基づいて前記眼底ステレオ画像から視差の影響を除去した左右ステレオ画像を抽出する左右画像抽出手段と、抽出された左右ステレオ画像から眼底各部の高さを求めて眼底三次元形状を生成する三次元形状生成手段と、を備えることを特徴とする眼底計測装置。
【請求項２】
眼底ステレオ画像から眼底三次元形状を計測する眼底三次元形状計測プログラムを記録した記録媒体において、前記眼底三次元形状計測プログラムは、眼底ステレオ画像の左画像と右画像に対して、乳頭陥凹部を除くその周辺の縦方向の濃度情報を積分し、積分情報をさらに微分した微分情報に基づいて横視差を得、縦視差が予め除去されていないときは上記横視差を得るのに加えて乳頭部を含めた画像の横方向の濃度情報を積分し、積分情報をさらに微分した微分情報に基づいて縦視差を得る視差測定ステップと、該視差情報に基づいて前記眼底ステレオ画像から視差の影響を除去した左右ステレオ画像を抽出する左右画像抽出ステップと、抽出された左右ステレオ画像から眼底各部の高さを求めて眼底三次元形状を生成する三次元形状生成ステップと、を備えることを特徴とする眼底三次元形状計測プログラムを記録した記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、眼底ステレオ画像から眼底三次元形状を計測する眼底計測装置及び眼底計測プログラムを記録した記録媒体に関する。
【０００２】
【従来技術】
視機能障害の一つとして知られる緑内障の診断として、眼底像による視神経乳頭部（以下、単に乳頭という）の観察が重要であるといわれている。近年では、立体眼底カメラで撮影した眼底ステレオ画像から眼底三次元形状を計測し、乳頭陥凹部（ｃｕｐ）や乳頭周辺部を定量的に解析する装置が提案されている。
【０００３】
眼底ステレオ画像から眼底の三次元情報を計測する手法は、一般的にステレオマッチング法として知られており、高さ情報を得るに当たっては左右画像の対応点を抽出することが重要である。この対応点抽出を精度良く行うためには、撮影眼の屈折異常などによる画像全体のずれ量（以下、視差という）を求め、左画像と右画像を対応させることが必要とされる。従来は、眼底の血管分岐点等の特徴点を基に視差を求めて左右画像を対応させていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、撮影された眼底ステレオ画像はコントラストが良くないことがあり、血管分岐点が不鮮明な場合には左右画像の対応精度が悪かったり、計測不能となることも少なくなかった。また、血管分岐点を基にした視差の測定は、２次元的な測定であるので処理時間が長くかかるという問題があった。
【０００５】
さらにまた、左右画像の対応点抽出においては、一方の画像の特定画素（特定領域）に対して、最も良く一致する画素（領域）を探すために他方の探索範囲内を細かく探索していたので全体的な処理時間が長いという問題があった。
【０００６】
本発明は上記問題点を鑑み、眼底ステレオ画像からの眼底三次元形状の計測を、短い処理時間で、精度良く行うことができる眼底計測装置及び眼底計測プログラムを記録した記録媒体を提供することを技術課題とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明は以下のような構成を備えることを特徴とする。
【０００８】
（１）  被検眼の頭部を支持し被検眼の位置を安定させる支持手段と、検者がジョイスティックを操作することにより固定台上を移動可能に載置される移動基台と、該同一の回転軸を中心として互いに回転可能に移動基台に取付けられたスリット照明光学系及びスリット観察系と、被検眼の観察条件を設定する条件設定手段と、を持つ細隙灯顕微鏡において、前記スリット観察系は、被検眼の観察部位を光電撮像素子に結像させる結像光学系を有し、前記スリット観察系による撮影像を映出するディスプレイを前記移動基台上の、スリット照明光学系及びスリット観察系の前記回転軸を中心とする回転から解離された位置であって、ジョイスティックを操作する検者の正面に設けた、ことを特徴とする。
【０００９】
（２）  眼底ステレオ画像から眼底三次元形状を計測する眼底三次元形状計測プログラムを記録した記録媒体において、前記眼底三次元形状計測プログラムは、眼底ステレオ画像の左画像と右画像に対して、乳頭陥凹部を除くその周辺の縦方向の濃度情報を積分し、積分情報をさらに微分した微分情報に基づいて横視差を得、縦視差が予め除去されていないときは上記横視差を得るのに加えて乳頭部を含めた画像の横方向の濃度情報を積分し、積分情報をさらに微分した微分情報に基づいて縦視差を得る視差測定ステップと、該視差情報に基づいて前記眼底ステレオ画像から視差の影響を除去した左右ステレオ画像を抽出する左右画像抽出ステップと、抽出された左右ステレオ画像から眼底各部の高さを求めて眼底三次元形状を生成する三次元形状生成ステップと、を備えることを特徴とする。
【００１６】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態について、以下に図面に基づいて説明する。図１は本実施形態である眼底計測装置の概略構成図である。
【００１７】
眼底計測装置１は、演算解析部２、キーボードやマウス等の指示入力部３、眼底画像や計測結果等を表示するディスプレイ４、印刷出力するプリンタ５、画像入力部としての画像読取装置７を備える。画像読取装置７は立体眼底カメラ６で撮影された左右一対の眼底ステレオ画像を読み取り、演算解析部２に入力する。計測装置１としては市販のパーソナルコンピュータ及び周辺機器が利用できる。
【００１８】
立体眼底カメラ６は、眼底で反射した光束を二孔絞りにより２つの光束に分け、左右一対の眼底ステレオ画像を得る。立体眼底カメラ６はスライドフィルムに撮影するものや、ＣＣＤカメラにより撮影するタイプのものがある。前者の場合、立体眼底カメラ６により撮影された眼底ステレオ画像は画像読取装置７によりディジタル画像データに変換され、演算解析部２に入力される。後者の場合、眼底画像は静止画像として眼底カメラ６のメモリ等に記憶された後、直接あるいはフロッピーディスク等の記録媒体を介して演算解析部２に入力することもできる。
【００１９】
図２は演算解析部２による眼底三次元形状の計測の手順を示すフローチャート図である。以下、眼底三次元形状の計測について説明する。
【００２０】
ステレオ眼底カメラ６により撮影された被検眼の眼底像は、左画像PhL、右画像PhRが左右並んだ状態で（図３参照）撮影され、眼底ステレオ写真１０として得られる。眼底ステレオ写真１０には、撮影日等のコメントが記されるコメントエリア１１が設けられている。
【００２１】
まず、眼底ステレオ写真１０を画像読取装置７により読み込む。画像読取装置７により読み込まれた眼底ステレオ写真１０はディジタル画像データに変換され、演算解析部２にステレオ画像ファイルとして入力される。ディジタル化されたステレオ画像データ２０は、各点の濃度（輝度）が数値化された画素の集合により構成されており、例えば、０〜２５５の２５６段階で数値化される。操作者は、指示入力部３を操作して眼底三次元形状の計測プログラムを実行するように演算解析部２に指示する。演算解析部２では以下のステップで眼底ステレオ画像から眼底三次元形状が計測される。
【００２２】
STEP１では、画像部分とそれ以外の部分を分離、認識するための背景分離処理を行う。具体的には、図４に示すように、入力された画像データのＸＹ方向（横方向と縦方向）のそれぞれについて濃度値の積分処理を行った後、得られた積分値に対して閾値SLを設け、この閾値SLより高い濃度値の部分を画像部分として認識する。閾値SLは予め設定しておくことも可能であるが、本実施形態では積分値の最大値と最小値から、次式により得られる幾何値を閾値SLとして各積分値データごとに独立して設定している。
閾値SL＝［｛（最大値）−（最小値）｝／４］＋（最小値）
【００２３】
Ｘ方向の積分値ItX及びＹ方向の積分値ItYに対する閾値SLとの各交点の座標をX1、X2、X3、X4、Y1、Y2とすると、X1、X2、Y1、Y2により区分けされる矩形が左眼底画像IMLとなり、X3、X4、Y1、Y2により区分けされる矩形が右眼底画像IMRとなる。
【００２４】
STEP２では、撮影眼の屈折力等による視差（画像ずれ）を測定する。背景分離によって得られた左右画像には、ステレオ眼底カメラ６の撮影光学系の影響による縦視差、撮影眼の屈折異常などによる横視差が生じる。三次元形状の計測に当たっては、その計算式のパラメータを補正する必要があるため、予め視差を測定しておく。また、後述するSTEP5での対応点抽出前に縦横の視差が分かれば、対応点探索の初期値に視差０の点を設定でき（視差分をシフトして対応点探索を行える）、さらに画像周辺部の対応点が存在しない部分を対応点抽出から除外できる。視差の測定は次のように行う。
【００２５】
まず、STEP１で認識した左右画像IML、IMRの濃度情報に対して、それぞれＸＹ方向に積分処理を行い積分値を求める。この際、横視差の測定は乳頭部の影響を受けないようにするため、画像中央部（乳頭陥凹部）を除いた周辺分布を基に行う。具体的には左右画像IML、IMRの上側１／３と下側１／３の領域のみを積分処理し、積分値を求める。一方、縦視差（Ｘ方向積分）の測定は乳頭部を基準にするため、これを含めて積分処理を行う。
【００２６】
それぞれの積分値が求まったら、各積分値に対して微分処理を行い微分値を求める。図５に示すように、左右画像IML、IMRの微分値をそれぞれDfXL、DfXR、DfYL、DfYRとする。
【００２７】
ＸＹ方向の微分値DfXL、DfXR、DfYL、DfYRを求めたら、これらの波形からそれぞれ縦・横方向の微分値同士の最大相互相関値をとり、この最大相互相関値に基づいて縦方向及び横方向の視差（画像ずれ量）を得る（一般的に、相互相関係数法として知られている）。視差の測定で着目するのは照度分布や眼底の反射率に支配される大域的な構造でなく、血管等に由来する構造であるので、このような微分値の波形を用いることにより、コントラストが悪い眼底画像であっても血管等の特徴構造を精度良く捉えることができる。また、縦・横視差をそれぞれ独立に測定するので、２次元的に視差を求める場合に比べて計算量を抑えて処理時間を短縮できる。
【００２８】
STEP３では、以降のSTEP５の対応点抽出処理で使用する左右画像領域を切り出す処理を行う。具体的には、STEP２により得られた縦方向及び横方向の視差（画像ずれ量）に基づいて左画像IMLあるいは右画像IMRのみにしか撮影されていない部分を除外し、以降の対応点抽出処理に使用する左画像領域IML′及び右画像領域IMR′が対応するように切り出す。このように視差の影響を除去した左右画像を切り出すことにより、対応点抽出を容易にすることができる。
【００２９】
STEP４では、切り出した左右画像IML′、IMR′に重畳するノイズを低減するため、メディアン・フィルタ（中間値フィルタ）等のノイズ除去フィルタによりノイズ除去処理を行う。
【００３０】
STEP５では、切り出し処理を行った左右画像IML′、IMR′に対して、順次解像度を落とした複数の左右画像（以下、これを多重解像度像という）を作成し、これから対応点抽出処理を行う。
【００３１】
まず、切り出した左右画像IML′、IMR′に対して、解像度を落とした左右画像をそれぞれ作成する。例えば、切り出した左右画像IML′、IMR′の解像度に対して、１ラインの解像度が半分の左右画像IM1/4、その半分の解像度の画像IM1/16、さらにその半分の解像度の画像IM1/64、さらにまたその半分の解像度の画像IM1/256というようにである（図６参照）。
【００３２】
多重解像度像の作成後、最初に最も解像度の低い左右画像IM1/256について対応点抽出を行う。このときの対応点抽出の方法は、例えば、左画像に特定画素とその周囲の画素で小領域（以下、ウィンドウという）ＷLを設定し、同一の大きさのウィンドウＷRを右画像の横方向に移動させて最も良く一致する場所を探索する。ウィンドウＷRを移動させる領域は全域でなくとも、対応点の存在が想定される幅分だけ行えば良い。また、縦方向については予め縦視差を除去しておくことにより探索を省くことができる。このようにして、まず画像IM1/256について対応点抽出を行うが、本来の画像IML′、IMR′に対して１／２５６の画素数しかないため、同じ領域を極めて短い処理時間で探索することができる。
【００３３】
続いて、次に解像度の低い画像IM1/64について対応点抽出を行う。このとき、画像IM1/256で得られた対応点位置情報をフィードバックさせる。すなわち、画像IM1/256と画像IM1/64の画素の位置関係は解像度の倍率から対応させることができるため、画像IM1/64での対応点抽出は、画像IM1/256により得られた対応点位置情報に基づいてウィンドウＷRが対応する対応領域を特定し、その対応領域と周辺部を含めた所定幅（対応点の存在が想定される幅）の領域内で探索を行う。
【００３４】
同様な方法により画像IM1/16、左右画像IM1/4、そして画像IML′、IMR′の本来の画像に対して対応点抽出を順次行っていく。このように解像度の高いものへと対応点位置情報を順次フィードバックし、狭い探索領域で対応点抽出を行っていくことにより、画像IML′、IMR′のみで探索をする場合に比べ、同じ領域をトータル的に短い時間で探索することができるようになる。
【００３５】
STEP６では、STEP５により抽出された対応点情報に基づいて高さ情報を算出して、三次元データの生成を行う。三次元データの生成には既知の共線条件式を用いることができ、STEP２で得られた視差情報から撮影眼の屈折力に影響する倍率を補正して実際の三次元データとする。この補正のための倍率は、予め視差（ずれ量）と補正倍率との関係のテーブルを記憶させておけば容易に得ることができる。
【００３６】
STEP７の内挿処理は、STEP６で生成された三次元データの補間を行い、格子座標上の高さデータとして情報の整理を行う。内挿処理を行うことにより滑らかな三次元図形、分かり易い等高線図、三次元鳥瞰図等を作成することができる。
【００３７】
以上のようにして眼底の三次元形状が計測できると、眼底の三次元図形及び正射投影図がディスプレイ４に表示される。さらに操作者が指示入力部３により視神経乳頭部解析のプログラムの実行を指令すると、演算解析部２は三次元形状データに基づいてその解析処理を行い、解析結果がディスプレイ４に表示される。
【００３８】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、眼底ステレオ画像からの眼底三次元形状の計測を、短い処理時間で、精度良く行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態である眼底計測装置の概略構成図である。
【図２】眼底三次元形状の計測の手順を示すフローチャート図である。
【図３】眼底ステレオ画像の配置例である。
【図４】背景分離処理を説明する説明図である。
【図５】縦・横視差の測定処理を説明する説明図である。
【図６】多重解像度像を用いた対応点抽出処理を説明する説明図である。
【符号の説明】
２  演算解析部
４  ディスプレイ
５  プリンタ
６  立体眼底カメラ
７  画像読取装置
IML、IMR 左右眼底画像
IML′、IMR′  抽出左右眼底画像
ItX、ItY 積分値分布
DfXL、DfXR、DfYL、DfYR  微分値分布
IM1/4、IM1/16、IM1/64、IM1/256 多重解像度像
ＷR、ＷL ウィンドウ
【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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