專利名稱：熒光內(nèi)窺鏡裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及熒光內(nèi)窺鏡裝置。
背景技術(shù)：
以往，已知如下熒光內(nèi)窺鏡裝置:在通過旋轉(zhuǎn)濾光器對(duì)熒光物質(zhì)激勵(lì)用的波段的光和通常觀察用的波段的光進(jìn)行切換的同時(shí)進(jìn)行照射，由此取得觀察對(duì)象的熒光圖像和反射光圖像，在適當(dāng)?shù)牧炼认掠^察 雙方的圖像(例如，參照專利文獻(xiàn)I)。該熒光內(nèi)窺鏡裝置根據(jù)是否進(jìn)行熒光觀察來變更液晶的光圈和曝光時(shí)間，將由CCD攝像并被信號(hào)變換后的圖像數(shù)據(jù)乘以預(yù)先設(shè)定的系數(shù)，將相乘的結(jié)果與幀存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)的到I幀前為止的累積圖像數(shù)據(jù)相加，存儲(chǔ)在幀存儲(chǔ)器中并輸出?，F(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)1:日本特開2005-261974號(hào)公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明要解決的問題然而，專利文獻(xiàn)I的熒光內(nèi)窺鏡裝置存在以下不良情況:由于總是將所取得的圖像數(shù)據(jù)與過去的累計(jì)圖像數(shù)據(jù)相加，因此不能充分地防止模糊。即，在獲得了較亮的熒光圖像的情況下，在將其相加而取得的圖像數(shù)據(jù)中較亮的熒光圖像的影響存在較大殘留，因此，當(dāng)被攝體移動(dòng)時(shí)產(chǎn)生模糊，不能得到清晰的熒光圖像。本發(fā)明正是鑒于上述情況而完成的，其目的在于，提供能夠在減少熒光圖像中的噪聲量的同時(shí)防止發(fā)生熒光圖像中的模糊的熒光內(nèi)窺鏡裝置。用于解決問題的手段為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供以下手段。本發(fā)明的一個(gè)方式提供一種熒光內(nèi)窺鏡裝置，其具有:照明部，其對(duì)被攝體照射激勵(lì)光和照明光；熒光攝像部，其拍攝通過照射來自該照明部的激勵(lì)光而在所述被攝體中產(chǎn)生的熒光，取得熒光圖像；存儲(chǔ)部，其存儲(chǔ)由該熒光攝像部取得的熒光圖像；返回光攝像部，其拍攝通過照射來自所述照明部的照明光而從所述被攝體返回的返回光，取得返回光圖像；圖像信息提取部，其從由該返回光攝像部取得的返回光圖像中提取表示照射到被攝體的照明光的強(qiáng)度的圖像信息；累計(jì)張數(shù)設(shè)定部，其根據(jù)由該圖像信息提取部提取的圖像信息設(shè)定累計(jì)張數(shù)，照明光的強(qiáng)度越高則將累計(jì)張數(shù)設(shè)定得越少；以及平均圖像生成部，其對(duì)由該累計(jì)張數(shù)設(shè)定部設(shè)定的累計(jì)張數(shù)那么多的、存儲(chǔ)在所述存儲(chǔ)部中的熒光圖像進(jìn)行平均，生成平均圖像。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方式，通過熒光攝像部拍攝當(dāng)從照明部發(fā)出的激勵(lì)光照射到被攝體時(shí)包含在被攝體內(nèi)的熒光物質(zhì)被激勵(lì)而產(chǎn)生的熒光，取得熒光圖像。然后，通過存儲(chǔ)部依次存儲(chǔ)所取得的熒光圖像。
此外，通過返回光攝像部拍攝當(dāng)從照明部發(fā)出的照明光照射到被攝體時(shí)從被攝體返回的返回光，取得返回光圖像。然后，通過圖像信息提取部從所取得的返回光圖像中提取表示照射到被攝體的照明光的強(qiáng)度的圖像信息。由于是從同一照明部向同一被攝體照射激勵(lì)光和照明光，因此，照射到被攝體的照明光的強(qiáng)度與激勵(lì)光的強(qiáng)度是對(duì)應(yīng)的。即，當(dāng)照射到被攝體的照明光的強(qiáng)度高時(shí)激勵(lì)光的強(qiáng)度也強(qiáng)，當(dāng)照明光的強(qiáng)度低時(shí)激勵(lì)光的強(qiáng)度也弱。因此，通過圖像信息提取部從返回光圖像中提取表示照射到被攝體的照明光的強(qiáng)度的圖像信息，由此，能夠在通過熒光攝像部取得了熒光圖像時(shí)，推測(cè)照射到被攝體的激勵(lì)光的強(qiáng)度。并且，對(duì)存儲(chǔ)在存儲(chǔ)部中的累計(jì)張數(shù)那么多的熒光圖像進(jìn)行累計(jì)并進(jìn)行平均，由此生成平均圖像，其中所述累計(jì)張數(shù)是由累計(jì)張數(shù)設(shè)定部根據(jù)所提取的圖像信息設(shè)定的。該情況下，照明光的強(qiáng)度越高，越減少計(jì)算平均圖像時(shí)的熒光圖像的累計(jì)張數(shù)，因此，以較少的累計(jì)張數(shù)累計(jì)噪聲少的明亮的熒光圖像，能夠降低由于累計(jì)張數(shù)多而引起的模糊。另一方面，當(dāng)照明光的強(qiáng)度低時(shí)，使累計(jì)張數(shù)增加，因此，以較多的累計(jì)張數(shù)，對(duì)即使較多地進(jìn)行累計(jì)模糊也不易醒目的較暗熒光圖像進(jìn)行累計(jì)，能夠充分地減少所取得的平均圖像中包含的噪聲。在上述方式中，也可以是，所述圖像提取部提取所述返回光圖像內(nèi)的多個(gè)像素的平均灰度值作為所述圖像信息。當(dāng)返回光圖像內(nèi)的 多個(gè)像素的平均灰度值較低時(shí)，是照明部與被攝體的距離較遠(yuǎn)的情況，因此，照射到被攝體的激勵(lì)光的強(qiáng)度也較低。即使被攝體內(nèi)存在熒光物質(zhì)，由于在該情況下取得的熒光圖像為包含較多噪聲的較暗的熒光圖像，因此，通過較多地設(shè)定累計(jì)張數(shù)能夠提高噪聲降低效果，得到清晰的圖像。另一方面，當(dāng)返回光圖像內(nèi)的多個(gè)像素的平均灰度值較高時(shí)，是照明部與被攝體的距離較近的情況，因此，照射到被攝體的激勵(lì)光的強(qiáng)度也較強(qiáng)。如果在被攝體內(nèi)存在熒光物質(zhì)，則在該情況下所取得的熒光圖像為噪聲較少的明亮的熒光圖像，因此，通過較少地設(shè)定累計(jì)張數(shù)能夠減少模糊，能夠節(jié)約運(yùn)算所需的處理和時(shí)間。此外，在上述方式中，也可以是，所述圖像提取部提取特征線的延伸長(zhǎng)度，作為所述圖像信息，其中所述特征線表示所述返回光圖像中的相鄰像素的灰度值變?yōu)槌^規(guī)定閾值的部位。表示返回光圖像中相鄰像素的灰度值變?yōu)槌^規(guī)定閾值的部位的特征線示出了被攝體的形狀變化，特別是起伏。當(dāng)特征線的延伸長(zhǎng)度較長(zhǎng)時(shí)，是將照明部朝向可以更多地觀察到被攝體的起伏的方向(例如，在被攝體是體腔的情況下，為沿著體腔表面的方向)的狀態(tài)。因此，在視野范圍內(nèi)存在較多距離照明部較遠(yuǎn)的區(qū)域，照射到被攝體的激勵(lì)光的強(qiáng)度也變低。因此，即使存在熒光物質(zhì)也成為較暗的熒光圖像，因此通過較多地設(shè)定累計(jì)張數(shù)能夠提高噪聲降低效果，得到清晰的圖像。另一方面，當(dāng)特征線的延伸長(zhǎng)度較短時(shí)，是將照明部朝向更少地觀察到被攝體的起伏的方向(例如，在被攝體是體腔的情況下，為朝向體腔壁面的方向)的狀態(tài)。因此，在視野范圍內(nèi)不存在距離照明部較遠(yuǎn)的區(qū)域，照射到被攝體的激勵(lì)光的強(qiáng)度也變高。因此，如果存在熒光物質(zhì)則可以得到噪聲較少的明亮的熒光圖像，因此通過較少地設(shè)定累計(jì)張數(shù)能夠減少模糊。此外，通過較少地設(shè)定累計(jì)張數(shù)，能夠節(jié)約運(yùn)算所需的處理和時(shí)間。
此外，在上述方式中，也可以是，所述圖像信息提取部提取沿著橫穿所述返回光圖像的直線的灰度值分布作為所述圖像信息。此外，在上述方式中，也可以是，所述圖像信息提取部對(duì)沿著橫穿所述返回光圖像的多個(gè)直線的灰度值分布進(jìn)行平均而提取為所述圖像信息。通常，當(dāng)使照明部與平坦的被攝體相對(duì)時(shí)，返回光圖像的中心附近的灰度值最高。因此，當(dāng)成為返回光圖像的中心附近的灰度值變低的灰度值分布時(shí)，是將照明部朝向中央部分較遠(yuǎn)的被攝體，例如在被攝體是體腔的情況下是朝向沿著體腔表面的方向的狀態(tài)，由于從照明部到被攝體較遠(yuǎn)因而返回光圖像變暗，因此照射到被攝體的激勵(lì)光的強(qiáng)度也變低。該情況下通過較多地設(shè)定累計(jì)張數(shù)，能夠提高噪聲降低效果，得到清晰的圖像。另一方面，當(dāng)成為返回光圖像的中心附近的灰度值變高的灰度值分布時(shí)，例如在被攝體是體腔的情況下，是照明部朝向面向體腔壁面的方向的狀態(tài)，由于從照明部到被攝體較近因而返回光圖像變亮，因 此照射到被攝體的激勵(lì)光的強(qiáng)度也變高。該情況下，通過較少地設(shè)定累計(jì)張數(shù)，能夠減少模糊。此外，通過較少地設(shè)定累計(jì)張數(shù)，能夠節(jié)約運(yùn)算所需的處理和時(shí)間。該情況下，通過對(duì)沿著多個(gè)直線的灰度值分布進(jìn)行平均，根據(jù)返回光圖像上的更大范圍的平均的灰度值分布，能夠更準(zhǔn)確地判定照明部的方向。此外，在上述方式中，也可以是，具有變化量計(jì)算部，該變化量計(jì)算部計(jì)算由所述熒光攝像部取得的一個(gè)熒光圖像與在該一個(gè)熒光圖像之前取得的其他熒光圖像之間的變化量，所述存儲(chǔ)部將所述一個(gè)熒光圖像與權(quán)重系數(shù)相乘并進(jìn)行存儲(chǔ)，其中所述變化量計(jì)算部計(jì)算出的變化量越小則所述權(quán)重系數(shù)越大。由此，當(dāng)相對(duì)于過去的熒光圖像的變化量較小時(shí)，通過將較大的權(quán)重系數(shù)與所取得的熒光圖像相乘，能夠提高在平均圖像內(nèi)的貢獻(xiàn)度，提高噪聲降低效果。另一方面，當(dāng)變化量較大時(shí)，通過乘以較小的權(quán)重系數(shù)，能夠降低在平均圖像內(nèi)的貢獻(xiàn)度，減少模糊。 此外，在上述方式中，也可以是，所述變化量計(jì)算部計(jì)算所述一個(gè)熒光圖像與所述其他熒光圖像的差分圖像的灰度值的合計(jì)作為變化量。當(dāng)兩張熒光圖像之間的每個(gè)同一像素的灰度值之差的合計(jì)較小時(shí)，是照明部與被攝體之間的距離沒有大幅變化的狀態(tài)。因此，通過增大權(quán)重系數(shù)能夠提高在平均圖像內(nèi)的貢獻(xiàn)度，得到清晰的圖像，并且提高噪聲降低效果。另一方面，當(dāng)在兩張熒光圖像之間的同一位置上的每個(gè)像素的灰度值之差的合計(jì)較大時(shí)，是照明部與被攝體之間的距離發(fā)生了大幅變化的狀態(tài)。因此，通過減小權(quán)重系數(shù)能夠減小在平均圖像內(nèi)的貢獻(xiàn)度，減少模糊。此外，在上述方式中，也可以是，所述變化量計(jì)算部計(jì)算所述一個(gè)熒光圖像的特征線的延伸長(zhǎng)度與所述其他熒光圖像間的特征線的延伸長(zhǎng)度之差作為變化量。當(dāng)兩張熒光圖像間的特征線的延伸長(zhǎng)度之差較小時(shí)，是被攝體沒有大幅移動(dòng)的狀態(tài)，熒光圖像之間的狀態(tài)變化較小。因此，通過增大權(quán)重系數(shù)，能夠提高在平均圖像內(nèi)的貢獻(xiàn)度，提高噪聲降低效果。另一方面，當(dāng)兩張熒光圖像之間的特征線的延伸長(zhǎng)度之差較大時(shí)，是被攝體發(fā)生了大幅移動(dòng)的狀態(tài)，熒光圖像之間的狀態(tài)變化較大。因此，通過減小權(quán)重系數(shù)能夠減小平均圖像內(nèi)的貢獻(xiàn)度，減少模糊。此外，在上述方式中，也可以是，當(dāng)所述一個(gè)熒光圖像與所述其他熒光圖像之間的差分圖像的灰度值的合計(jì)為閾值以下時(shí)，所述變化量計(jì)算部計(jì)算所述一個(gè)熒光圖像之間的特征線與所述其他熒光圖像的特征線之差作為變化量。當(dāng)所述一個(gè)熒光圖像與所述其他熒光圖像之間的差分圖像的灰度值的合計(jì)為閾值以下時(shí)，是在所述兩張熒光圖像間被攝體沒有大幅移動(dòng)的狀態(tài)。此外，根據(jù)該狀態(tài)下的兩張差分圖像中的特征線之間的移動(dòng)量計(jì)算權(quán)重系數(shù)，由此能夠高精度地判斷圖像之間的狀態(tài)，計(jì)算更適當(dāng)?shù)臋?quán)重系數(shù)。發(fā)明的效果根據(jù)本發(fā)明，具有如下效果:能夠在減少熒光圖像中的噪聲量的同時(shí)防止發(fā)生熒光圖像中的模糊。


圖1是示出本發(fā)明的第I實(shí)施方式的熒光內(nèi)窺鏡裝置的總體結(jié)構(gòu)圖。圖2是示出用于在圖1的熒光內(nèi)窺鏡裝置中設(shè)定累計(jì)張數(shù)的單調(diào)遞增函數(shù)的一例的圖，在該單調(diào)遞增函數(shù)中，平均灰度值越大則累計(jì)張數(shù)越少。圖3是示出圖1的熒光 內(nèi)窺鏡裝置具有的濾光器轉(zhuǎn)臺(tái)(Filter turret)的分光透射特性的圖。圖4是示出圖1的熒光內(nèi)窺鏡裝置的圖像處理部的圖。圖5是示出本發(fā)明的第2實(shí)施方式的熒光內(nèi)窺鏡裝置的圖像處理部的圖。
具體實(shí)施例方式下面參照附圖對(duì)本發(fā)明的第I實(shí)施方式的熒光內(nèi)窺鏡裝置I進(jìn)行說明。如圖1所示，本實(shí)施方式的熒光內(nèi)窺鏡裝置具有:插入體內(nèi)的細(xì)長(zhǎng)的插入部2 ;光源(照明部)3 ;照明單元(照明部)4，其將來自該光源3的激勵(lì)光和照明光從插入部2的前端朝向被攝體A照射；攝像單元5，其設(shè)于插入部2的前端，取得作為被攝體A的活體組織的圖像信息；處理器6，其配置于插入部2的基端側(cè)，處理由攝像單元5取得的圖像信息；以及監(jiān)視器24，其顯示由該處理器6處理后的圖像G。光源3具有:氙燈7，其射出包含激勵(lì)光和照明光的波段(400 740nm)的光；濾光器轉(zhuǎn)臺(tái)8，其設(shè)于該氙燈7的照明光路上，具有限制透射波長(zhǎng)的多個(gè)濾光器8a 8d ;以及耦合透鏡9，其會(huì)聚由各濾光器8a 8d分離出的激勵(lì)光和照明光。濾光器轉(zhuǎn)臺(tái)8由電動(dòng)機(jī)10驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)，該電動(dòng)機(jī)10被后述的定時(shí)控制部11控制成固定的旋轉(zhuǎn)速度。濾光器轉(zhuǎn)臺(tái)8具有沿周向排列的R濾光器8a、G濾光器8b、B濾光器8c以及IR濾光器8d這4個(gè)濾光器8a 8d。通過使該濾光器轉(zhuǎn)臺(tái)8繞中心的旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn),在返回光觀察時(shí)在光路上配置R濾光器8a、G濾光器Sb或者B濾光器Sc，在熒光觀察時(shí)，在光路上配置IR濾光器8d。在圖3中不出R濾光器8a、G濾光器8b、B濾光器8c以及IR濾光器8d這幾個(gè)濾光器的透射特性。R濾光器8a、G濾光器Sb、B濾光器Sc分別透射紅色、綠色、藍(lán)色的波長(zhǎng)成分，IR濾光器8d具有透射激勵(lì)光成分的特性。
照明單元4具有:光導(dǎo)纖維12，其配置在插入部2的長(zhǎng)度方向的幾乎全長(zhǎng)范圍內(nèi)，對(duì)由耦合透鏡9會(huì)聚的激勵(lì)光和照明光進(jìn)行引導(dǎo)；以及照明光學(xué)系統(tǒng)13，其設(shè)在插入部2的前端，使通過光導(dǎo)纖維12引導(dǎo)來的激勵(lì)光和照明光擴(kuò)散，朝向與插入部2的前端面2a相對(duì)的被攝體A照射。攝像單元5具有:物鏡14，其會(huì)聚從被攝體A的規(guī)定的觀察范圍返回的光；液晶光圈部15，其作為限制由該物鏡14會(huì)聚的返回光的光量的光圈單元；會(huì)聚透鏡16，其會(huì)聚由該液晶光圈部15限制后的返回光；激勵(lì)光截止濾光器17，其遮斷由該會(huì)聚透鏡16會(huì)聚的光中激勵(lì)波長(zhǎng)以上的光，透射熒光成分和返回光成分；以及如CCD那樣的攝像元件18，其對(duì)透射過該激勵(lì)光截止濾光器17的熒光和返回光進(jìn)行拍攝。液晶光圈部15具有如下性質(zhì):在施加電壓的狀態(tài)下不使光通過，在未施加電壓的狀態(tài)下透射光。處理器6具有對(duì)在攝像元件18中進(jìn)行了光電轉(zhuǎn)換后的圖像信號(hào)進(jìn)行放大的前置放大器19以及A/D轉(zhuǎn)換部21。將由A/D轉(zhuǎn)換部21進(jìn)行了 A/D轉(zhuǎn)換后的圖像信號(hào)作為返回光圖像信息SI和熒光圖像信息S2輸入到圖像處理部22，在該圖像處理部22中進(jìn)行圖像處理。在D/A轉(zhuǎn)換部23中，對(duì)在 圖像處理部22中進(jìn)行了圖像處理后的返回光圖像信息SI和平均熒光圖像信息S3進(jìn)行D/A轉(zhuǎn)換，并輸出到監(jiān)視器24。此外，該處理器6具有定時(shí)控制部11，該定時(shí)控制部11對(duì)濾光器轉(zhuǎn)臺(tái)8、數(shù)據(jù)緩存25以及液晶光圈部15進(jìn)行控制。定時(shí)控制部11同步地控制濾光器轉(zhuǎn)臺(tái)8的旋轉(zhuǎn)、向數(shù)據(jù)緩存的數(shù)據(jù)分配以及液晶光圈部的光圈大小。即，進(jìn)行控制，以使得能夠在光量大的返回光觀察時(shí)關(guān)閉液晶光圈部進(jìn)行減光，在光量小的熒光觀察時(shí)打開液晶光圈部而接收盡可能多的突光。如圖4所示，圖像處理部22具有:數(shù)據(jù)緩存25 (以下，稱作R用緩存25a、G用緩存25b、B用緩存25c、FL用緩存25d。)，其暫時(shí)存儲(chǔ)A/D轉(zhuǎn)換后的圖像信息S1、S2 ;圖像信息提取部26，其提取從R用緩存25a、G用緩存25b、B用緩存25c輸出的返回光圖像信息SI的平均灰度值S5 ;累計(jì)張數(shù)設(shè)定部27，其根據(jù)由圖像信息提取部26提取的平均灰度值S5設(shè)定熒光圖像的累計(jì)張數(shù)S6 ;存儲(chǔ)部28，其依次存儲(chǔ)從FL用緩存輸出的熒光圖像信息S2 ；以及平均圖像生成部29，其對(duì)存儲(chǔ)部28中存儲(chǔ)的累計(jì)張數(shù)S6那么多的熒光圖像信息S4進(jìn)行平均，生成平均熒光圖像信息S3。此外，圖像信息提取部26選擇從R用緩存25a、G用緩存25b、B用緩存25c中的任意一個(gè)輸出的返回光圖像信息SI，提取平均灰度值S5。在本實(shí)施方式中，圖像信息提取部26例如使用從R用數(shù)據(jù)緩存25a輸出的返回光圖像信息SI，來計(jì)算平均灰度值S5。在此，在本實(shí)施方式中，累計(jì)張數(shù)設(shè)定部27存儲(chǔ)有以下那樣的函數(shù):如圖2所示，圖像信息提取部26中計(jì)算出的平均灰度值S5越高，則將累計(jì)張數(shù)S6設(shè)定得越少。該函數(shù)是根據(jù)拍攝標(biāo)準(zhǔn)試樣等而得到的返回光圖像的平均灰度值S5與高精度地得到平均熒光圖像時(shí)的累計(jì)張數(shù)S6之間的關(guān)系而預(yù)先得到的。返回光圖像越亮激勵(lì)光的強(qiáng)度就越高，因此，為了減輕由于累計(jì)張數(shù)S6多而引起的模糊，如圖2所示，成為平均灰度值S5越高累計(jì)張數(shù)S6越少的單調(diào)遞減函數(shù)。此外，存儲(chǔ)部28是按照時(shí)間序列存儲(chǔ)從FL用緩存輸入來的熒光圖像信息S2的環(huán)形緩存。而且，存儲(chǔ)部28根據(jù)來自平均圖像生成部29的請(qǐng)求，基于由累計(jì)張數(shù)設(shè)定部27生成的累計(jì)張數(shù)S6，將累計(jì)張數(shù)S6那么多的熒光圖像信息S4輸出到平均圖像生成部29。
平均圖像生成部29將由累計(jì)張數(shù)設(shè)定部27設(shè)定的累計(jì)張數(shù)S6發(fā)送到存儲(chǔ)部28，請(qǐng)求輸出存儲(chǔ)在存儲(chǔ)部28中的熒光圖像信息中的、從最新的熒光圖像信息起追溯累計(jì)張數(shù)S6那么多的熒光圖像信息S4。然后，在平均圖像生成部29中，對(duì)根據(jù)要求從存儲(chǔ)部28取出的累計(jì)張數(shù)S6那么多的熒光圖像信息S4進(jìn)行累計(jì)，然后，除以累計(jì)張數(shù)S6，由此生成平均熒光圖像S3。下面對(duì)這樣構(gòu)成的本實(shí)施方式的熒光內(nèi)窺鏡裝置I的作用進(jìn)行說明。為了使用本實(shí)施方式的熒光內(nèi)窺鏡裝置I對(duì)作為被攝體A的體內(nèi)的活體組織進(jìn)行觀察，將插入部2插入到體內(nèi)，使插入部2的前端面2a與被攝體A相對(duì)。然后使光源3工作。從光源3發(fā)出的光透射過濾光器轉(zhuǎn)臺(tái)8的各濾光器8a 8d而成為激勵(lì)光或者照明光。即，由于各濾光器8a 8d具有圖3所示的透射率特性，因此，通過透射過R濾光器8a、G濾光器8b、B濾光器Sc而成為紅色、綠色、藍(lán)色的照明光，通過透射過IR濾光器8d而成為紅外區(qū)域的激勵(lì)光。然后，利用耦合透鏡9使成為照明光或者激勵(lì)光的光入射到光導(dǎo)纖維12。插入部前端2a的照明光學(xué)系統(tǒng)13使在光導(dǎo)纖維12內(nèi)引導(dǎo)并到達(dá)插入部2的前端的激勵(lì)光和照明光擴(kuò)散，照射到被攝體A。當(dāng)激勵(lì)光照射到被攝體A時(shí)，包含在被攝體A內(nèi)部的熒光物質(zhì)被激勵(lì)而發(fā)出熒光。另一方面，當(dāng)照明光照射到被攝體A時(shí)，所照射的照明光在被攝體A的表面被反射。熒光和照明光的返回光從被攝體A返回 插入部2的前端面2a，被物鏡14會(huì)聚。被物鏡14會(huì)聚的熒光和可見光在被液晶光圈部15限制后，被會(huì)聚透鏡16會(huì)聚，經(jīng)過激勵(lì)光截止濾光器17并被攝像元件18拍攝。因此，在攝像元件18中，根據(jù)濾光器轉(zhuǎn)臺(tái)8的位置接收到紅色、綠色、藍(lán)色的可見光或者紅外的突光之中的任意一種。攝像元件18被未圖示的攝像元件驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)而與濾光器轉(zhuǎn)臺(tái)8的旋轉(zhuǎn)同步，分別取得表示返回光圖像和熒光圖像的電信號(hào)。由攝像元件18取得的表示返回光圖像和熒光圖像的電信號(hào)被輸入到處理器6的前置放大器19并被放大后，圖像信號(hào)被輸入到A/D轉(zhuǎn)換部21，從模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)。數(shù)字化后的圖像信號(hào)根據(jù)其種類被輸入到圖像處理部22內(nèi)的R用緩存25a、G用緩存25b、B用緩存25c或者FL用緩存25d。數(shù)據(jù)緩存25基于來自定時(shí)控制部11的控制信號(hào)對(duì)信號(hào)進(jìn)行切換，在濾光器轉(zhuǎn)臺(tái)8的R濾光器8a插入時(shí)將信號(hào)輸入到R用緩存25a，在G濾光器8b插入時(shí)將信號(hào)輸入到G用緩存25b,在B濾光器8c插入時(shí)將信號(hào)輸入到B用緩存25c，在IR濾光器8d插入時(shí)將信號(hào)輸入FL用緩存25d。被輸入到R用緩存25a、G用緩存25b或者B用緩存25c的返回光圖像信息SI被發(fā)送到D/A轉(zhuǎn)換部23和圖像信息提取部26。在圖像信息提取部26中，使用從R用緩存25a輸出的返回光圖像信息SI’，對(duì)返回光圖像的全部像素處的灰度值進(jìn)行算術(shù)平均，計(jì)算平均灰度值S5并輸出到累計(jì)張數(shù)設(shè)定部27。在累計(jì)張數(shù)設(shè)定部27中，把從圖像信息提取部26輸入的平均灰度值S5代入預(yù)先存儲(chǔ)的函數(shù)，設(shè)定累計(jì)張數(shù)S6，輸出到存儲(chǔ)部28。在存儲(chǔ)部28中按照時(shí)間序列存儲(chǔ)被輸入到FL用緩存25d的熒光圖像信號(hào)S2。然后，將存儲(chǔ)在存儲(chǔ)部28中的、從累計(jì)張數(shù)設(shè)定部27輸入的累計(jì)張數(shù)S6那么多的熒光圖像信息S4輸出到平均圖像生成部29。
在平均圖像生成部29中，從存儲(chǔ)部28輸入累計(jì)張數(shù)S6那么多的熒光圖像信息S4，對(duì)這些熒光圖像信息S4進(jìn)行平均，將得到的平均熒光圖像信息S3輸出到D/A轉(zhuǎn)換部23。然后，在D/A轉(zhuǎn)換部23中輸入所生成的平均熒光圖像信息S3以及從R用緩存25a、G用緩存25b、B用緩存25c輸出的返回光圖像信息SI，并進(jìn)行D/A轉(zhuǎn)換，將返回光圖像Gl和平均熒光圖像G2輸出到監(jiān)視器24。當(dāng)在監(jiān)視器24中顯示時(shí)，可以如圖1所示將返回光圖像Gl與平均熒光圖像G2并列，也可以重疊。此外，返回光圖像Gl也可以是G用緩存25b或者B用緩存25c的返回光
圖像信息。該情況下，根據(jù)本實(shí)施方式的突光內(nèi)窺鏡裝置I，使用平均灰度值S5來設(shè)定突光圖像的累計(jì)張數(shù)S6，該平均灰度值S5是將返回光圖像的全部像素中的灰度值進(jìn)行算術(shù)平均后得到的。平均灰度值S5越高則將累計(jì)張數(shù)S6設(shè)定得越少，因此能夠減少由平均圖像生成部29生成的平均熒光圖像S3中的模糊。即，當(dāng)返回光圖像的平均灰度值S5較高時(shí)，是使照明部4與被攝體A靠近或相對(duì)的時(shí)候，照射到被攝體A的激勵(lì)光的強(qiáng)度也高。因此，當(dāng)返回光圖 像的平均灰度值S5較高時(shí)，通過較少地設(shè)定累計(jì)張數(shù)S6，能夠防止在多張的范圍內(nèi)累計(jì)灰度值較高且S/N比良好的熒光圖像信息S2，防止在平均熒光圖像S3中產(chǎn)生模糊。另一方面，當(dāng)返回光圖像的平均灰度值S5較低時(shí)，是照明部4與被攝體A的距離較遠(yuǎn)的時(shí)候，照射到被攝體A的激勵(lì)光的強(qiáng)度也低。因此，通過較多地設(shè)定累計(jì)張數(shù)S6，能夠較多地累計(jì)灰度值較低且S/N比低的熒光圖像信息S2，能夠降低噪聲。該情況下，即使累計(jì)較多的熒光圖像信息S2，由于各熒光圖像信息S2的灰度值較低，在平均熒光圖像S3內(nèi)殘留模糊的可能性也較低。S卩，根據(jù)本實(shí)施方式的熒光內(nèi)窺鏡裝置1，具有如下優(yōu)點(diǎn):無論是在返回光圖像的平均灰度值S5是低還是高時(shí)，都能夠得到噪聲較少且模糊較少的清晰的平均熒光圖像S3。另外，在本實(shí)施方式中，在設(shè)定累計(jì)張數(shù)S6時(shí)，在圖像信息提取部26中提取對(duì)返回光圖像的全部像素中的灰度值進(jìn)行算術(shù)平均后得到的平均灰度值S5，但是，也可以提取返回光圖像的相鄰像素的灰度值超過規(guī)定的閾值而變化的特征線的延伸長(zhǎng)度。關(guān)于特征線，例如可以計(jì)算像素值的變化的大小，估計(jì)2軸方向的梯度等來提取。由此，能夠作為連續(xù)的曲線而取得被攝體A的表面的凹凸的邊界，提取出圖像的結(jié)構(gòu)屬性。即，將由于被攝體A的形狀變化或被攝體A與照明部4的照射角度等而導(dǎo)致的、圖像的亮度超過規(guī)定的閾值而變化的部位提取為特征線，當(dāng)特征線的延伸長(zhǎng)度較長(zhǎng)時(shí)，是被攝體A的起伏存在較多的時(shí)候，是在被攝體A為體腔等情況下將照明部4朝向沿著體腔表面的方向的狀態(tài)。另一方面，當(dāng)特征線的延伸長(zhǎng)度較短時(shí)，是被攝體A的起伏較少的時(shí)候，是在被攝體A為體腔等的情況下將照明部4朝向面向體腔壁面的方向的狀態(tài)。此外，也可以是，在累計(jì)張數(shù)設(shè)定部27中使用由圖像信息提取部26提取的特征線的延伸長(zhǎng)度越長(zhǎng)則累計(jì)張數(shù)S6越多的函數(shù)，代替平均灰度值S5越高則累計(jì)張數(shù)S6越少的函數(shù)，來設(shè)定累計(jì)張數(shù)S6。由此，通過使用特征線的延伸長(zhǎng)度而確定的累計(jì)張數(shù)S6，能夠得到與使用平均灰度值S5的情況相同的效果。此外，在本實(shí)施方式中，在設(shè)定累計(jì)張數(shù)S6時(shí)，在圖像信息提取部26中提取了對(duì)返回光圖像的全部像素中的灰度值進(jìn)行算術(shù)平均后得到的平均灰度值S5，但也可以是提取沿著橫穿返回光圖像的直線的灰度值分布(profile)。對(duì)于沿著橫穿返回光圖像的直線的灰度值分布，例如當(dāng)將縱軸設(shè)為灰度值強(qiáng)度、橫軸設(shè)為位置信息來表示全部像素的灰度值時(shí)，能夠根據(jù)分布形狀求出照明部4與被攝體A的狀態(tài)。通常，當(dāng)使照明部4與平坦的被攝體A相對(duì)時(shí)，返回光圖像的中心附近的灰度值最高。因此，當(dāng)返回光圖像的中心附近的灰度值變低時(shí)，是在被攝體A為體腔等的情況下將照明部4朝向沿著體腔表面的方向的狀態(tài)，由于從照明部4到被攝體A較遠(yuǎn)，因此中央部分的返回光圖像變暗。另一方面，當(dāng)返回光圖像的中心附近的灰度值較高時(shí)，是在被攝體A為體腔等的情況下將照明部4朝向面向體腔壁面的方向的狀態(tài)，由于從照明部4到被攝體A較近，因此中心部分的返回光圖像變亮。

而且，也可以是，在累計(jì)張數(shù)設(shè)定部27中，使用函數(shù)來設(shè)定累計(jì)張數(shù)S6，該函數(shù)是當(dāng)由圖像信息提取部26提取的返回光圖像的中心附近的灰度值分布越低時(shí)累計(jì)張數(shù)S6越多的函數(shù)。在此，作為橫穿返回光圖像的直線，可以使用I條直線，也可以使用多條不同的直線。通過提取沿著多條直線的灰度值分布的平均值，能夠根據(jù)圖像上的更大范圍內(nèi)的平均灰度值分布來設(shè)定累計(jì)張數(shù)S6。此外，也可以針對(duì)全部的像素列對(duì)每個(gè)像素列的灰度值分布進(jìn)行平均。此外，在本實(shí)施方式中，在設(shè)定累計(jì)張數(shù)S6時(shí)，在圖像信息提取部26中提取了對(duì)返回光圖像的全部像素中的灰度值進(jìn)行算術(shù)平均后得到的平均灰度值S5，但也可以是，在提取了平均灰度值S5后，進(jìn)一步提取返回光圖像的灰度值不連續(xù)地變化的特征線的延伸長(zhǎng)度或者沿著橫穿返回光圖像的直線的灰度值分布，在累計(jì)張數(shù)設(shè)定部27中，根據(jù)是將照明部4朝向沿著體腔表面的方向的狀態(tài)還是將照明部4朝向面向體腔壁面的方向的狀態(tài)來設(shè)定累計(jì)張數(shù)S6。此外，在本實(shí)施方式中，在計(jì)算熒光圖像的累計(jì)張數(shù)S6時(shí)，示例了圖2所示的函數(shù)，但是也可以取而代之，使用其他任意的函數(shù)，只要是單調(diào)遞減函數(shù)即可。此外，可以預(yù)先存儲(chǔ)計(jì)算式作為函數(shù)，也可以預(yù)先存儲(chǔ)示出累計(jì)張數(shù)S6與平均灰度值S5之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系的映射來設(shè)定累計(jì)張數(shù)S6。此外，在本實(shí)施方式中，在圖像信息提取部26中提取返回光圖像的圖像信息時(shí)，也可以使用灰度值為閾值以下的像素提取圖像信息。由此，不考慮飽和的像素也行，能夠防止平均灰度值S5變高。此外，在本實(shí)施方式中，也可以是，在累計(jì)張數(shù)設(shè)定部27中，在使用函數(shù)求出熒光圖像的累計(jì)張數(shù)S6時(shí)，將函數(shù)的斜率設(shè)為n倍(n為自然數(shù))來調(diào)整累計(jì)張數(shù)S6。接著，下面對(duì)本發(fā)明的第2實(shí)施方式的熒光內(nèi)窺鏡裝置進(jìn)行說明。在本實(shí)施方式的說明中，對(duì)結(jié)構(gòu)與上述的第I實(shí)施方式的熒光內(nèi)窺鏡裝置I相同的部分標(biāo)注相同的標(biāo)號(hào)并省略說明。另外，如圖5所示，本實(shí)施方式的熒光觀察裝置在圖像處理部31中與第I實(shí)施方式的熒光觀察裝置I不同。
如圖5所示，在FL用緩存25d與存儲(chǔ)部28之間具有變化量計(jì)算部32和圖像保存部33。變化量計(jì)算部32將從FL用緩存25d輸入的最新的熒光圖像信息S2輸出到圖像保存部33，并且，從圖像保存部33中取出過去保存的熒光圖像信息S7，計(jì)算與最新的熒光圖像信息S2的灰度值差分，從預(yù)先存儲(chǔ)的表中提取權(quán)重系數(shù)，將最新的熒光圖像信息S2與權(quán)重系數(shù)相乘。此外，變化量計(jì)算部32進(jìn)行設(shè)定，使得過去保存的熒光圖像信息S7與最新的熒光圖像信息S2之間的灰度值之差的合計(jì)越大則權(quán)重系數(shù)越小。S卩，當(dāng)差分圖像的灰度值之差較大時(shí)，被攝體A有較大的移動(dòng)，因此在進(jìn)行累計(jì)時(shí)產(chǎn)生模糊。因此，通過較小地設(shè)定權(quán)重系數(shù)，能夠減小在平均熒光圖像內(nèi)的貢獻(xiàn)度，減少模糊。另一方面，當(dāng)差分圖 像的灰度值之差較小時(shí)，被攝體A沒有較大的移動(dòng)，因此通過較大地設(shè)定權(quán)重系數(shù)，能夠提高在平均熒光圖像內(nèi)的貢獻(xiàn)度，使圖像清晰并提高噪聲降低效果。存儲(chǔ)部28取出由累計(jì)張數(shù)設(shè)定部27輸出的累計(jì)張數(shù)S6那么多的、乘以了所存儲(chǔ)的權(quán)重系數(shù)后的熒光圖像信息S8，將累計(jì)張數(shù)S6那么多的熒光圖像信息S4輸出到平均圖像生成部29。在圖像保存部33中預(yù)先存儲(chǔ)的表是根據(jù)差分圖像的灰度值之差與權(quán)重系數(shù)之間的關(guān)系而預(yù)先得到的。差分圖像的差越大時(shí)被攝體A移動(dòng)越大，因此，為了減輕由于平均熒光圖像的貢獻(xiàn)度大而引起的模糊，成為差分圖像的差越大則權(quán)重系數(shù)越小。根據(jù)這樣構(gòu)成的本實(shí)施方式的熒光內(nèi)窺鏡裝置，具有如下優(yōu)點(diǎn):無論是在被攝體A出現(xiàn)了大幅移動(dòng)時(shí)還是在沒有出現(xiàn)大幅移動(dòng)時(shí)，都可以得到噪聲少且模糊少的清晰的平均熒光圖像。另外，在本實(shí)施方式中，從圖像保存部33中取出過去保存的熒光圖像信息S7，計(jì)算與最新的熒光圖像信息S2之間的灰度值差分的合計(jì)，不過也可以是，計(jì)算過去的熒光圖像信息S7的特征線的延伸長(zhǎng)度與最新的熒光圖像信息S2的特征線的延伸長(zhǎng)度之差。S卩，當(dāng)差分圖像的特征線間的移動(dòng)量較少時(shí)，被攝體A沒有較大的移動(dòng)，因此通過增大權(quán)重系數(shù)，能夠提高在平均熒光圖像內(nèi)的貢獻(xiàn)度，降低噪聲。另一方面，當(dāng)差分圖像的特征線間的移動(dòng)量較多時(shí)，被攝體A有較大的移動(dòng)，因此通過減小權(quán)重系數(shù)，能夠減小在平均熒光圖像內(nèi)的貢獻(xiàn)度，減少模糊。此外，在本實(shí)施方式中，也可以是，當(dāng)過去的熒光圖像信息S7與最新的熒光圖像信息S2之間的差分圖像的灰度值的合計(jì)為閾值以下時(shí)，變化量計(jì)算部32計(jì)算熒光圖像間的特征線的移動(dòng)量，從預(yù)先存儲(chǔ)的表中提取權(quán)重系數(shù)并將最新的熒光圖像信息與權(quán)重系數(shù)相乘。由此，能夠?qū)⒃肼曒^多的圖像從累計(jì)對(duì)象中排除，計(jì)算出高精度的平均熒光圖像。此外，在本實(shí)施方式中，也可以是，當(dāng)權(quán)重系數(shù)為0時(shí)不與熒光圖像相乘，而將熒光圖像輸出到D/A轉(zhuǎn)換部。由此，在被攝體有較大的移動(dòng)等情況下，能夠防止累計(jì)平均熒光圖像時(shí)引起的模糊。此外，在本實(shí)施方式中，也可以在平均圖像生成部29中調(diào)整平均熒光圖像信息S3，使得在使用由平均圖像生成部29輸出的平均熒光圖像信息S3經(jīng)由D/A轉(zhuǎn)換部23生成平均熒光圖像G2時(shí)，生成的平均熒光圖像G2的灰度值成為m (m為自然數(shù))。由此，能夠統(tǒng)一所生成的平均熒光圖像G2的亮度，能夠進(jìn)行高精度的觀察。此外，在上述各實(shí)施方式中，在圖像信息提取部26中對(duì)來自R用緩存25a的返回光圖像信息SI’進(jìn)行了示例和說明，但不限于此，也可以應(yīng)用來自其他緩存的返回光圖像信
肩、O標(biāo)號(hào)說明A:被攝體S5:圖像信息(平均灰度值)1:熒光觀察裝置3:光源(照明部)4:照明單元 (照明部)18:攝像兀件(返回光攝像部、滅光攝像部)26:圖像信息提取部27:累計(jì)張數(shù)設(shè)定部28:存儲(chǔ)部29:平均圖像生成部32:變化量計(jì)算部
權(quán)利要求
1.一種突光內(nèi)窺鏡裝置，其具有: 照明部，其對(duì)被攝體照射激勵(lì)光和照明光； 熒光攝像部，其拍攝通過照射來自該照明部的激勵(lì)光而在所述被攝體中產(chǎn)生的熒光，取得熒光圖像； 存儲(chǔ)部，其存儲(chǔ)由該熒光攝像部取得的熒光圖像； 返回光攝像部，其拍攝通過照射來自所述照明部的照明光而從所述被攝體返回的返回光，取得返回光圖像； 圖像信息提取部，其從由該返回光攝像部取得的返回光圖像中提取表示照射到被攝體的照明光的強(qiáng)度的圖像信息； 累計(jì)張數(shù)設(shè)定部，其根據(jù)由該圖像信息提取部提取的圖像信息設(shè)定累計(jì)張數(shù)，照明光的強(qiáng)度越高則將累計(jì)張數(shù)設(shè)定得越少；以及 平均圖像生成部，其對(duì)由該累計(jì)張數(shù)設(shè)定部設(shè)定的累計(jì)張數(shù)那么多的、存儲(chǔ)在所述存儲(chǔ)部中的熒光圖像進(jìn)行平均，生成平均圖像。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熒光內(nèi)窺鏡裝置，其中 所述圖像信息提取部提取所述返回光圖像內(nèi)的多個(gè)像素的平均灰度值作為所述圖像信息。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熒光內(nèi)窺鏡裝置，其中 所述圖像信息提取部提取特 征線的延伸長(zhǎng)度作為所述圖像信息，其中所述特征線表示所述返回光圖像的相鄰像素的灰度值超過規(guī)定的閾值而變化的部位。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熒光內(nèi)窺鏡裝置，其中 所述圖像信息提取部提取沿著橫穿所述返回光圖像的直線的灰度值分布作為所述圖像息。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熒光內(nèi)窺鏡裝置，其中 所述圖像信息提取部對(duì)沿著橫穿所述返回光圖像的多個(gè)直線的灰度值分布進(jìn)行平均后提取為所述圖像信息。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中的任意一項(xiàng)所述的熒光內(nèi)窺鏡裝置，其中 所述熒光內(nèi)窺鏡裝置還具有變化量計(jì)算部，該變化量計(jì)算部計(jì)算由所述熒光攝像部取得的一個(gè)熒光圖像與在該一個(gè)熒光圖像之前取得的其他熒光圖像之間的變化量， 所述存儲(chǔ)部將所述一個(gè)熒光圖像與權(quán)重系數(shù)相乘并進(jìn)行存儲(chǔ)，其中所述變化量計(jì)算部計(jì)算出的變化量越小則所述權(quán)重系數(shù)越大。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的熒光內(nèi)窺鏡裝置，其中 所述變化量計(jì)算部計(jì)算所述一個(gè)熒光圖像與所述其他熒光圖像的差分圖像的灰度值的合計(jì)作為變化量。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的熒光內(nèi)窺鏡裝置，其中 所述變化量計(jì)算部計(jì)算所述一個(gè)熒光圖像的特征線的延伸長(zhǎng)度與所述其他熒光圖像之間的特征線的延伸長(zhǎng)度之差作為變化量。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的熒光內(nèi)窺鏡裝置，其中 當(dāng)所述一個(gè)熒光圖像與所述其他熒光圖像之間的差分圖像的灰度值的合計(jì)為閾值以下時(shí)，所述變化量計(jì)算部計(jì)算所述一個(gè)熒光圖像的特征線與所述其他熒光圖像的特征線之差 作為變化量。
全文摘要
在減少熒光圖像中的噪聲量的同時(shí)防止發(fā)生熒光圖像中的模糊。提供了熒光內(nèi)窺鏡裝置(1)，其具有照明部(3)，其對(duì)被攝體(A)照射激勵(lì)光和照明光；熒光攝像部(18)，其拍攝通過照射來自照明部(3)的激勵(lì)光而在被攝體(A)中產(chǎn)生的熒光，取得熒光圖像；存儲(chǔ)部，其存儲(chǔ)所取得的熒光圖像；返回光攝像部(18)，其拍攝通過照射來自照明部(3)的照明光而從被攝體(A)返回的返回光，取得返回光圖像；圖像信息提取部，其從所取得的返回光圖像中提取表示照射到被攝體(A)的照明光的強(qiáng)度的圖像信息；累計(jì)張數(shù)設(shè)定部，其根據(jù)所提取的圖像信息設(shè)定累計(jì)張數(shù)，照明光的強(qiáng)度越高則將累計(jì)張數(shù)設(shè)定得越少；以及平均圖像生成部，其對(duì)所設(shè)定的累計(jì)張數(shù)那么多的、存儲(chǔ)在存儲(chǔ)部中的熒光圖像進(jìn)行平均，生成平均圖像。
文檔編號(hào)A61B1/04GK103220960SQ20118005574
公開日2013年7月24日 申請(qǐng)日期2011年10月13日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月26日
發(fā)明者中村一成, 三田村元裕 申請(qǐng)人:奧林巴斯株式會(huì)社