醫(yī)用圖像處理裝置及其工作方法、以及內(nèi)窺鏡系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種生成強調(diào)了正常部與病變部的顏色差異的圖像的醫(yī)用圖像處理 裝置及其工作方法、以及內(nèi)窺鏡系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 在醫(yī)療領(lǐng)域中，使用了具備光源裝置、內(nèi)窺鏡以及處理器裝置的內(nèi)窺鏡系統(tǒng)的診 斷被廣泛采用。在該內(nèi)窺鏡系統(tǒng)中，從內(nèi)窺鏡向觀察對象照射照明光，基于由內(nèi)窺鏡的攝像 元件對利用該照明光照明中的觀察對象進(jìn)行拍攝而獲得的圖像信號，將觀察對象的圖像顯 示在監(jiān)視器上。醫(yī)生一邊觀看在監(jiān)視器中顯示的圖像一邊檢測有無病變部。
[0003] 這里，針對從粘膜表面大幅突起的病變部等形狀、大小與正常部較大程度不同的 病變部，能夠容易地進(jìn)行檢測。然而，針對形狀、大小與正常部幾乎相同的病變部，要大費周 折地檢測與正常部的顏色差異。在該情況下，在病變部并沒有太大發(fā)展且與正常部幾乎不 存在顏色差異時，檢測變得非常困難。
[0004] 為此，在日本專利3228627號公報中，針對血液量（血紅蛋白指數(shù)）偏離基準(zhǔn)值的 部分，進(jìn)行使之進(jìn)一步偏離基準(zhǔn)值的處理，從而使正常部和病變部的色差變得明確。
[0005] 在病變部中，關(guān)于胃癌，已知有在胃粘膜中產(chǎn)生萎縮而使胃粘膜以退色調(diào)變化的 情況。因此，在粘膜中產(chǎn)生了萎縮的萎縮部相對于未產(chǎn)生萎縮的正常部產(chǎn)生顏色差異。通 過利用內(nèi)窺鏡觀察該與正常部的顏色差異來診斷是否患有胃癌（具有認(rèn)定NPO法人、日本 胃癌預(yù)測、診斷、治療研究機構(gòu)推薦的ABC診查）。
[0006] 這里，在萎縮高度發(fā)展的情況（例如，在ABC診查中包含于C組、D組的情況）下， 正常部與萎縮部的顏色差異明確，因而能夠容易地檢測萎縮部。然而，在萎縮正在發(fā)展的情 況（例如，在ABC診查中包含于B組、C組的情況）下，萎縮部與正常部的色差微小，因而難 以僅通過顏色差異來檢測萎縮部。因此，要求即便如萎縮正在發(fā)展那樣萎縮部與正常部的 色差微小的情況下，也強調(diào)正常部與萎縮部的色差以使萎縮部的檢測變得容易。
[0007] 需要說明的是，可以考慮通過日本專利3228627號公報的方法來強調(diào)萎縮部與正 常部的色差。然而，由于萎縮部的顏色不僅受血液量的影響，也受血液量以外的要素的影 響，因此在日本專利3228627號公報的方法中，難以強調(diào)萎縮部與正常部的色差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 本發(fā)明的目的在于，提供醫(yī)用圖像處理裝置及其工作方法、以及內(nèi)窺鏡系統(tǒng)，用于 生成強調(diào)了胃粘膜萎縮后的萎縮部等異常部與正常部的色差的圖像。
[0009] 為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明的醫(yī)用圖像處理裝置具備圖像信號輸入處理部、顏色 信息獲取部以及第一移動處理部。圖像信號輸入處理部對第一彩色圖像信號進(jìn)行輸入處 理。顏色信息獲取部從第一彩色圖像信號中獲取多個顏色信息。第一移動處理部在由多個 顏色信息形成的特征空間中，使觀察對象所分布的第一觀察范圍、第二觀察范圍、以及第三 觀察范圍中的第二觀察范圍的坐標(biāo)移動至在特征空間內(nèi)確定的基準(zhǔn)范圍，在將從第二觀察 范圍移動后的坐標(biāo)維持在基準(zhǔn)范圍的狀態(tài)下，使第一觀察范圍的坐標(biāo)和第三觀察范圍的坐 標(biāo)中的至少一方移動。
[0010] 優(yōu)選特征空間是CbCr空間或ab空間中的任一個空間，其中，該CbCr空間由作為 多個顏色信息的色差信號Cr、Cb形成，該ab空間由作為多個顏色信息的CIE Lab空間的色 調(diào)的要素 a*、b*形成。優(yōu)選第一移動處理部在特征空間中，在維持第一觀察范圍以及第三 觀察范圍的坐標(biāo)的狀態(tài)下，對第二觀察范圍的坐標(biāo)的矢徑進(jìn)行變更而使第二觀察范圍的坐 標(biāo)移動至基準(zhǔn)范圍，并且在將從第二觀察范圍移動后的坐標(biāo)維持在基準(zhǔn)范圍的狀態(tài)下，對 第一觀察范圍的坐標(biāo)的角度和第三觀察范圍的坐標(biāo)的角度進(jìn)行變更而使第一觀察范圍的 坐標(biāo)和第三觀察范圍的坐標(biāo)移動。優(yōu)選基準(zhǔn)范圍是包含特征空間的原點且不包含第一觀察 范圍以及第三觀察范圍的范圍。
[0011] 優(yōu)選多個顏色信息是色相H和彩度S，特征空間是由色相H和彩度S形成的HS空 間。優(yōu)選第一移動處理部在HS空間中，在維持第一觀察范圍以及第三觀察范圍的坐標(biāo)的狀 態(tài)下，使第二觀察范圍的坐標(biāo)向彩度方向移動而使第二觀察范圍的坐標(biāo)移動至基準(zhǔn)范圍， 并且在將從第二觀察范圍移動后的坐標(biāo)維持在基準(zhǔn)范圍的狀態(tài)下，使第一觀察范圍的坐標(biāo) 和第三觀察范圍的坐標(biāo)向色相方向移動。優(yōu)選基準(zhǔn)范圍是包含HS空間的原點且不包含第 一觀察范圍以及第三觀察范圍的范圍。
[0012] 優(yōu)選醫(yī)用圖像處理裝置具備第二移動處理部。第二移動處理部在特征空間中，在 維持第一觀察范圍以及第三觀察范圍的坐標(biāo)的狀態(tài)下，使第二觀察范圍的坐標(biāo)移動至基準(zhǔn) 范圍，在維持第一觀察范圍的坐標(biāo)且將從第二觀察范圍移動后的坐標(biāo)維持在基準(zhǔn)范圍的狀 態(tài)下，使第三觀察范圍的坐標(biāo)移動。
[0013] 優(yōu)選特征空間是CbCr空間或者ab空間中的任一個空間，其中，該CbCr空間由作 為多個顏色信息的色差信號Cr、Cb形成，該ab空間由作為多個顏色信息的CIE Lab空間的 色調(diào)的要素 a*、b*形成。優(yōu)選第二移動處理部在特征空間中，在維持第一觀察范圍以及第 三觀察范圍的坐標(biāo)的狀態(tài)下，對第二觀察范圍的坐標(biāo)的矢徑進(jìn)行變更而使第二觀察范圍的 坐標(biāo)移動至基準(zhǔn)范圍，并且在維持第一觀察范圍的坐標(biāo)并將從第二觀察范圍移動后的坐標(biāo) 維持在基準(zhǔn)范圍的狀態(tài)下，對第三觀察范圍的坐標(biāo)的角度進(jìn)行變更而使第三觀察范圍的坐 標(biāo)移動。優(yōu)選基準(zhǔn)范圍是包含特征空間的原點且不包含第一觀察范圍以及第三觀察范圍的 范圍。
[0014] 優(yōu)選多個顏色信息是色相H和彩度S，特征空間是由色相H和彩度S形成的HS空 間。優(yōu)選第二移動處理部在HS空間中，在維持第一觀察范圍以及第三觀察范圍的坐標(biāo)的狀 態(tài)下，使第二觀察范圍的坐標(biāo)向彩度方向移動而使第二觀察范圍的坐標(biāo)移動至基準(zhǔn)范圍， 并且在維持第一觀察范圍的坐標(biāo)且將從第二觀察范圍移動后的坐標(biāo)維持在基準(zhǔn)范圍的狀 態(tài)下，使第三觀察范圍的坐標(biāo)向色相方向移動。優(yōu)選基準(zhǔn)范圍是包含HS空間的原點且不包 含第一觀察范圍以及第三觀察范圍的范圍。
[0015] 優(yōu)選醫(yī)用圖像處理裝置具有彩色圖像信號轉(zhuǎn)換部和明亮度調(diào)整部。彩色圖像信號 轉(zhuǎn)換部將由第一移動處理部或第二移動處理部處理后的多個顏色信息轉(zhuǎn)換為第二彩色圖 像信號。明亮度調(diào)整部根據(jù)從第一彩色圖像信號獲得的第一明亮度信息以及從第二彩色圖 像信號獲得的第二明亮度信息，來調(diào)整第二彩色圖像信號的像素值。
[0016] 優(yōu)選第一彩色圖像信號為三種顏色的圖像信號，在特征空間中，第一彩色圖像信 號中的至少一種顏色的圖像信號為窄頻帶信號時的第一觀察范圍與第二觀察范圍之差大 于第一彩色圖像信號全部為寬頻帶信號時的第一觀察范圍與第二觀察范圍之差，或者第一 彩色圖像信號中的至少一種顏色的圖像信號為窄頻帶信號時的第一觀察范圍與第三觀察 范圍之差大于第一彩色圖像信號全部為寬頻帶信號時的第一觀察范圍與第三觀察范圍之 差。
[0017] 本發(fā)明的內(nèi)窺鏡系統(tǒng)具備上述記載的本發(fā)明的醫(yī)用圖像處理裝置和顯示部。顯示 部顯示第一特殊圖像和第二特殊圖像，其中，該第一特殊圖像是根據(jù)由第一移動處理部處 理后的多個顏色信息而獲得的，該第二特殊圖像是根據(jù)由第二移動處理部處理后的多個顏 色信息而獲得的。
[0018] 本發(fā)明的醫(yī)用圖像處理裝置的工作方法具備輸入處理步驟、顏色信息獲取步驟以 及移動處理步驟。在輸入處理步驟中，圖像信號輸入處理部對第一彩色圖像信號進(jìn)行輸入 處理。在顏色信息獲取步驟中，顏色信息獲取部從第一彩色圖像信號中獲取多個顏色信息。 在移動處理步驟中，第一移動處理部在由多個顏色信息形成的特征空間中，使觀察對象所 分布的第一觀察范圍、第二觀察范圍、以及第三觀察范圍中的第二范圍的坐標(biāo)移動至在特 征空間內(nèi)確定的基準(zhǔn)范圍，在將從第二范圍移動后的坐標(biāo)維持在基準(zhǔn)范圍的狀態(tài)下，使第 一觀察范圍的坐標(biāo)與第三觀察范圍的坐標(biāo)中的至少一方移動。
[0019] 發(fā)明效果
[0020] 根據(jù)本發(fā)明，能夠生成強調(diào)了胃粘膜萎縮后的萎縮部等異常部與正常部的色差的 圖像。
【附圖說明】
[0021] 圖1是第一實施方式的內(nèi)窺鏡系統(tǒng)的外觀圖。
[0022] 圖2是表示第一實施方式的內(nèi)窺鏡系統(tǒng)的功能的框圖。
[0023] 圖3是表示紫色光V、藍(lán)色光B、綠色光G以及紅色光R的發(fā)光光譜的曲線圖。
[0024] 圖4是表示第一特殊圖像處理部的功能的框圖。
[0025] 圖5是表不第一處理的說明圖。
[0026] 圖6是表示矢徑r與矢徑Er之間的關(guān)系的曲線圖。
[0027] 圖7是表示通過信號比空間用的第一處理所獲得的作用/效果的說明圖。
[0028] 圖8是表示通過特征空間為ab空間的情況下的第一處理所獲得的作用/效果的 說明圖。
[0029] 圖9是表示在特征空間為ab空間的情況下所使用的特殊圖像處理部的功能的框 圖。
[0030] 圖10是表示信號比空間用的第二處理的說明圖。
[0031] 圖11是表示角度變更范圍R2內(nèi)的角度Θ的移動范圍的曲線圖。
[0032] 圖12是表示角度Θ與信號比空間用的第二處理后的角度E Θ之間的關(guān)系的曲線 圖。
[0033] 圖13是表示通過信號比空間用的第二處理所獲得的作用/效果的說明圖。
[0034] 圖14是表示通過特征空間為ab空間的情況下的第二處理所獲得的作用/效果的 說明圖。
[0035] 圖15是表示信號比空間用的第三處理的說明圖。
[0036] 圖16是表示角度變更范圍R3內(nèi)的角度Θ的移動范圍的曲線圖。
[0037] 圖17是表示角度Θ與信號比空間用的第三處理后的角度E Θ之間的關(guān)系的曲線 圖。
[0038] 圖18是表示通過信號比空間用的第三處理所獲得的作用/效果的說明圖。
[0039] 圖19是表示通過特征空間為ab空間的情況下的第三處理所獲得的作用/效果的 說明圖。
[0040] 圖20是對第一特殊圖像和第二特殊圖像同時進(jìn)行顯示的監(jiān)視器的圖像圖。
[0041] 圖21是表示本發(fā)明的一系列流程的流程圖。
[0042] 圖22是表示在特征空間為Cr、Cb的情況下所使用的第一特殊圖像處理部的功能 的框圖。
[0043] 圖23是表示特征空間（縱軸：Cb、橫軸：Cr)中的第一觀察范圍、第二觀察范圍、以 及第三觀察范圍的位置關(guān)系的說明圖。
[0044] 圖24是表示特征空間為Cr、Cb時的第一處理的說明圖。
[0045] 圖25是表示特征空間為Cr、Cb時的第二處理的說明圖。
[0046] 圖26是表示特征空間為Cr、Cb時的第三處理的說明圖。
[0047] 圖27是表示在特征空間為H(色相）、S(彩度）的情況下所使用的第一特殊圖像 處理部的功能的框圖。
[0048] 圖28是表示特征空間（縱軸：彩度S、橫軸：色相H)中的第一觀察范圍、第二觀察 范圍、以及第三觀察范圍的位置關(guān)系的說明圖。
[0049] 圖29是表示特征空間為H(色相）、S(彩度）的情況下的第一處理的說明圖。
[0050] 圖30是表示特征空間為H(色相）、S(彩度）的情況下的第二處理的說明圖。
[0051] 圖31是表示特征空間為H(色相）、S(彩度）的情況下的第三處理的說明圖。
[0052] 圖32是表示第二實施方式的內(nèi)窺鏡系統(tǒng)的功能的框圖。
[0053] 圖33是表示白色光的發(fā)光光譜的曲線圖。
[0054] 圖34是表示特殊光的發(fā)光光譜的曲線圖。
[0055] 圖35是表示第三實施方式的內(nèi)窺鏡系統(tǒng)的功能的框圖。
[0056] 圖36是表不旋轉(zhuǎn)濾光器的俯視圖。
[0057] 圖37是表示第四實施方式的膠囊內(nèi)窺鏡系統(tǒng)的功能的圖。
[0058] 圖38是表示與圖3不同的紫色光V、藍(lán)色光B、綠色光G以及紅色光R的發(fā)光光譜 的曲線圖。
[0059] 圖39是表示使用二維LUT的情況下的第一或第二特殊圖像處理部的功能的框圖。
[0060] 圖40是表示第一 B圖像信號為窄頻帶信號的情況下的特征空間上的第二觀察范 圍以及第三觀察范圍的位置、和第一 B圖像信號為寬頻帶信號的情況下的特征空間上的第 二觀察范圍以及第三觀察范圍的位置