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(qiáng)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(duì)象照射照明光，基于由內(nèi)窺鏡的攝像 元件對(duì)利用該照明光照明中的觀察對(duì)象進(jìn)行拍攝而獲得的圖像信號(hào)，將觀察對(duì)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(cè)有無病變部。
[0003] 這里，針對(duì)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(cè)。然而，針對(duì)形狀、大小與正常部幾乎相同的病變部，要大費(fèi)周 折地檢測(cè)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(shí)，檢測(cè)變得非常困難。
[0004] 為此，在日本專利3228627號(hào)公報(bào)中，針對(duì)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(duì)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ΝΡ0法人、日本 胃癌預(yù)測(cè)、診斷、治療研究機(jī)構(gòu)推薦的ABC診查）。
[0006] 這里，在萎縮高度地發(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(cè)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(cè)萎縮部。因此，要求即便在如萎縮正在發(fā)展那樣萎縮部與正 常部的色差微小的情況下，也強(qiáng)調(diào)正常部與萎縮部的色差以使萎縮部的檢測(cè)變得容易。
[0007] 需要說明的是，可以考慮通過日本專利3228627號(hào)公報(bào)的方法來強(qiáng)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(hào)公報(bào)的方法中，難以強(qiáng)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(qiáng)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] 本發(fā)明的醫(yī)用圖像處理裝置具備圖像信號(hào)輸入處理部、顏色信息獲取部以及顏色 信息轉(zhuǎn)換部。圖像信號(hào)輸入處理部對(duì)第一彩色圖像信號(hào)進(jìn)行輸入處理。顏色信息獲取部從 第一彩色圖像信號(hào)中獲取多個(gè)第一顏色信息。顏色信息轉(zhuǎn)換部對(duì)多個(gè)第一顏色信息實(shí)施顏 色信息轉(zhuǎn)換處理，將其轉(zhuǎn)換為多個(gè)第二顏色信息。顏色信息轉(zhuǎn)換處理使由多個(gè)第二顏色信 息形成的第二特征空間中的第一觀察范圍與分布在不同于第一觀察范圍的位置處的第二 觀察范圍之差D12y大于由多個(gè)第一顏色信息形成的第一特征空間中的第一觀察范圍與第 二觀察范圍之差D12x，并且使第二特征空間中的第一觀察范圍與分布在不同于第一以及第 二觀察范圍的位置處的第三觀察范圍之差D13y大于第一特征空間中的第一觀察范圍與第 三觀察范圍之差D13x。
[0010] 顏色信息轉(zhuǎn)換部?jī)?yōu)選具有進(jìn)行第一顏色信息轉(zhuǎn)換處理作為顏色信息轉(zhuǎn)換處理的 第一顏色信息轉(zhuǎn)換部，所述第一顏色信息轉(zhuǎn)換處理使第二特征空間中的第一觀察范圍與第 一特征空間中的第一觀察范圍的彩度以及色相中的至少一個(gè)不同。優(yōu)選第一顏色信息轉(zhuǎn)換 處理前的差D12x為彩度之差，第一顏色信息轉(zhuǎn)換處理前的差D13x為色相之差，第一顏色信 息轉(zhuǎn)換處理后的差D12y為彩度以及色相之差，第一顏色信息轉(zhuǎn)換處理后的差D13y為色相 之差。顏色信息轉(zhuǎn)換部?jī)?yōu)選具有進(jìn)行第二顏色信息轉(zhuǎn)換處理作為顏色信息轉(zhuǎn)換處理的第二 顏色信息轉(zhuǎn)換部，所述第二顏色信息轉(zhuǎn)換處理使第二特征空間中的第一觀察范圍與第一特 征空間中的第一觀察范圍的彩度以及色相相同。優(yōu)選第二顏色信息轉(zhuǎn)換處理前的差D12x 為彩度之差，第二顏色信息轉(zhuǎn)換處理前的差D13x為色相之差，第二顏色信息轉(zhuǎn)換處理后的 差D12y為彩度之差，第二顏色信息轉(zhuǎn)換處理后的差D13y為色相之差。
[0011] 優(yōu)選第一彩色圖像信號(hào)為三種顏色的圖像信號(hào)，多個(gè)第一顏色信息為三種顏色的 圖像信號(hào)中的兩種顏色的圖像信號(hào)間的第一信號(hào)比Mx、以及與第一信號(hào)比Mx不同的兩種 顏色的圖像信號(hào)間的第一信號(hào)比Nx，顏色信息轉(zhuǎn)換部通過顏色信息轉(zhuǎn)換處理，將第一信號(hào) 比Mx以及第一信號(hào)比Nx轉(zhuǎn)換為作為多個(gè)第二顏色信息的第二信號(hào)比My以及第二信號(hào)比 Ny〇
[0012] 優(yōu)選多個(gè)第一顏色信息為第一色差信號(hào)Cr_x、Cb_x，顏色信息轉(zhuǎn)換部通過顏色信 息轉(zhuǎn)換處理，將第一色差信號(hào)Cr_x、Cb_x轉(zhuǎn)換為作為多個(gè)第二顏色信息的第二色差信號(hào) Cr_y、Cb_y。優(yōu)選多個(gè)第一顏色信息為表示CIELab空間的色調(diào)的第一要素a*_x、b*_x，顏 色信息轉(zhuǎn)換部通過顏色信息轉(zhuǎn)換處理，將第一要素a*_x、b*_x轉(zhuǎn)換為作為多個(gè)第二顏色信 息的第二要素a*_y、b*_y。優(yōu)選多個(gè)第一顏色信息為第一色相H_x和第一彩度S_x，顏色信 息轉(zhuǎn)換部通過顏色信息轉(zhuǎn)換處理，將第一色相H_x和第一彩度S_x轉(zhuǎn)換為作為多個(gè)第二顏 色信息的第二色相H_y和第二彩度S_y。
[0013] 優(yōu)選醫(yī)用圖像處理裝置具有：彩色圖像信號(hào)轉(zhuǎn)換部，其將多個(gè)第二顏色信息轉(zhuǎn)換 為第二彩色圖像信號(hào)；和明亮度調(diào)整部，其根據(jù)由第一彩色圖像信號(hào)獲得的第一明亮度信 息以及由第二彩色圖像信號(hào)獲得的第二明亮度信息來調(diào)整第二彩色圖像信號(hào)的像素值。
[0014] 優(yōu)選第一彩色圖像信號(hào)為三種顏色的圖像信號(hào)，該三種顏色的圖像信號(hào)中的至少 一種顏色的圖像信號(hào)為窄頻帶信號(hào)時(shí)的第一特征空間上的第一觀察范圍與第二觀察范圍 之差D12n大于圖像信號(hào)全部為寬頻帶信號(hào)時(shí)的第一特征空間上的第一觀察范圍與第二觀 察范圍之差D12b，或者該三種顏色的圖像信號(hào)中的至少一種顏色的圖像信號(hào)為窄頻帶信號(hào) 時(shí)的第一特征空間上的第一觀察范圍與第三觀察范圍之差D13n大于圖像信號(hào)全部為寬頻 帶信號(hào)時(shí)的第一特征空間上的第一觀察范圍與第三觀察范圍之差D13b。
[0015] 優(yōu)選本發(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，其顯示基于通過第一顏色信息轉(zhuǎn)換處理獲得的多個(gè)第二顏色信息的第一特殊圖像、以 及基于通過第二顏色信息轉(zhuǎn)換處理獲得的多個(gè)第二顏色信息的第二特殊圖像。
[0016] 本發(fā)明的內(nèi)窺鏡系統(tǒng)的工作方法具備輸入處理步驟、顏色信息取得步驟以及轉(zhuǎn)換 步驟。在輸入處理步驟中，圖像信號(hào)輸入處理部對(duì)第一彩色圖像信號(hào)進(jìn)行輸入處理。在顏 色信息取得步驟中，顏色信息獲取部從第一彩色圖像信號(hào)中獲取多個(gè)第一顏色信息。在轉(zhuǎn) 換步驟中，顏色信息轉(zhuǎn)換部對(duì)多個(gè)第一顏色信息實(shí)施顏色信息轉(zhuǎn)換處理而將其轉(zhuǎn)換為多個(gè) 第二顏色信息。顏色信息轉(zhuǎn)換處理使由多個(gè)第二顏色信息形成的第二特征空間中的第一觀 察范圍與分布在不同于第一觀察范圍的位置處的第二觀察范圍之差D12y大于由多個(gè)第一 顏色信息形成的第一特征空間中的第一觀察范圍與第二觀察范圍之差D12x，并且使第二特 征空間中的第一觀察范圍與分布在不同于第一以及第二觀察范圍的位置處的第三觀察范 圍之差D13y大于第一特征空間中的第一觀察范圍與第三觀察范圍之差D13x。
[0017] 發(fā)明效果
[0018] 根據(jù)本發(fā)明，能夠生成強(qiáng)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】
[0019] 圖1是第一實(shí)施方式的內(nèi)窺鏡系統(tǒng)的外觀圖。
[0020] 圖2是表示第一實(shí)施方式的內(nèi)窺鏡系統(tǒng)的功能的框圖。
[0021] 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。
[0022] 圖4是表示第一特殊圖像處理部的功能的框圖。
[0023] 圖5是表示信號(hào)比空間用的第一顏色信息轉(zhuǎn)換處理的說明圖。
[0024] 圖6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。
[0025] 圖7是表示ab空間用的第一顏色信息轉(zhuǎn)換處理的說明圖。
[0026] 圖8是表不第一處理的說明圖。
[0027] 圖9是表示矢徑r與矢徑Er之間的關(guān)系的曲線圖。
[0028] 圖10表示通過信號(hào)比空間用的第一處理得到的作用/效果的說明圖。
[0029] 圖11表示通過ab空間用的第一處理得到的作用/效果的說明圖。
[0030] 圖12是表示信號(hào)比空間用的第二處理的說明圖。
[0031] 圖13是表示角度變更范圍R2內(nèi)的角度Θ的移動(dòng)范圍的曲線圖。
[0032] 圖14是表示角度Θ與信號(hào)比空間用的第二處理后的角度ΕΘ之間的關(guān)系的曲線 圖。
[0033] 圖15表示通過信號(hào)比空間用的第二處理得到的作用/效果的說明圖。
[0034] 圖16表示通過ab空間用的第二處理得到的作用/效果的說明圖。
[0035] 圖17是表示第二特殊圖像處理部的功能的框圖。
[0036] 圖18是表示信號(hào)比空間用的第二顏色信息轉(zhuǎn)換處理的說明圖。
[0037] 圖19是表示ab空間用的第二顏色信息轉(zhuǎn)換處理的說明圖。
[0038] 圖20是表示信號(hào)比空間用的第三處理的說明圖。
[0039] 圖21是表示角度變更范圍R3內(nèi)的角度Θ的移動(dòng)范圍的曲線圖。
[0040] 圖22是表示角度Θ與信號(hào)比空間用的第三處理后的角度ΕΘ之間的關(guān)系的曲線 圖。
[0041] 圖23表示通過信號(hào)比空間用的第三處理得到的作用/效果的說明圖。
[0042] 圖24表示通過ab空間用的第三處理得到的作用/效果的說明圖。
[0043] 圖25是對(duì)第一特殊圖像和第二特殊圖像同時(shí)進(jìn)行顯示的監(jiān)視器的圖像圖。
[0044] 圖26是表示本發(fā)明的一系列流程的流程圖。
[0045] 圖27是表示具有CrCb空間用的第一顏色信息轉(zhuǎn)換部的第一特殊圖像處理部的功 能的框圖。
[0046] 圖28是表示CrCb空間用的第一顏色信息轉(zhuǎn)換處理的說明圖。
[0047] 圖29是表示具有CrCb空間用的第二顏色信息轉(zhuǎn)換部的第二特殊圖像處理部的功 能的框圖。
[0048] 圖30是表示CrCb空間用的第二顏色信息轉(zhuǎn)換處理的說明圖。
[0049] 圖31是表不CrCb空間用的第一處理的說明圖。
[0050] 圖32是表示CrCb空間用的第二處理的說明圖。
[0051] 圖33是表示CrCb空間用的第三處理的說明圖。
[0052] 圖34是表示具有HS空間用的第一顏色信息轉(zhuǎn)換部的第一特殊圖像處理部的功能 的框圖。
[0053] 圖35是表示HS空間用的第一顏色信息轉(zhuǎn)換處理的說明圖。
[0054] 圖36是表示具有HS空間用的第二顏色信息轉(zhuǎn)換部的第二特殊圖像處理部的功能 的框圖。
[0055] 圖37是表示HS空間用的第二顏色信息轉(zhuǎn)換處理的說明圖。
[0056] 圖38是表不HS空間用的第一處理的說明圖。
[0057] 圖39是表示HS空間用的第二處理的說明圖。
[0058] 圖40是表不HS空間用的第二處理的說明圖。
[0059] 圖41是表示第二實(shí)施方式的內(nèi)窺鏡系統(tǒng)的功能的框圖。
[0060] 圖42是表示白色光的發(fā)光光譜的曲線圖。
[0061] 圖43是表示特殊光的發(fā)光光譜的曲線圖。
[0062] 圖44是表示第三實(shí)施方式的內(nèi)窺鏡系統(tǒng)的功能的框圖。
[0063] 圖45是表不旋轉(zhuǎn)濾光器的俯視圖。
[0064] 圖46是表示第四實(shí)施方式的膠囊內(nèi)窺鏡系統(tǒng)的功能的圖。
[0065] 圖47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。
[0066] 圖48是表示第一B圖像信號(hào)為窄頻帶信號(hào)的情況下的第一信號(hào)比空間上的第二 觀察范圍以及第三觀察范圍的位置、和第一B圖像信號(hào)為寬頻帶信號(hào)的情況下的第一信號(hào) 比空間上的第二觀察范圍以及第三觀察范圍的位置的說明圖。
【具體實(shí)施方式】
[0067] [第一實(shí)施方式]
[0068] 如圖1所示，第一實(shí)施方式的內(nèi)窺鏡系統(tǒng)10具有內(nèi)窺鏡12、光源裝置14、處理器 裝置16、監(jiān)視器18 (顯示部）以及控制臺(tái)19。內(nèi)窺鏡12與光源裝置14光學(xué)連接，并且與 處理器裝置16電連接。內(nèi)窺鏡12具有：向被檢體內(nèi)插入的插入部12a、在插入部12a的基 端部分處設(shè)置的操作部12b、以及在插入部12a的前端側(cè)設(shè)置的彎曲部12c及前端部12d。 通過對(duì)操作部12b的角度旋鈕12e進(jìn)行操作而使彎曲部12c進(jìn)行彎曲動(dòng)作。伴隨著該彎曲 動(dòng)作，前端部12d朝向期望的方向。
[0069] 此外，在操作部12b中，除了角度旋鈕12e之外還設(shè)置有模式切換SW13a。模式切 換SW13a用于通常觀察模式、第一特殊觀察模式、第二特殊觀察模式、以及同時(shí)觀察模式這 四種模式間的切換操作。通常觀察模式是將通常圖像顯示在監(jiān)視器18上的模式。第一特 殊觀察模式是用于對(duì)由于胃癌等病變而在胃粘膜中產(chǎn)生萎縮的萎縮部與正常部的邊界進(jìn) 行觀察、且將第一特殊圖像顯示在監(jiān)視器18上的模式。第二特殊觀察模式是用于對(duì)萎縮部 與正常部的顏色差異進(jìn)行觀察、且將第二特殊圖像顯示在監(jiān)視器18上的模式。同時(shí)觀察模 式是用于同時(shí)進(jìn)行萎縮部與正常部的邊界的觀察以及萎縮部與正常部的顏色差異的觀察、 且將第一特殊圖像和第二特殊圖像同時(shí)顯示在監(jiān)視器18上的模式。
[0070] 處理器裝置16與監(jiān)視器18以及控制臺(tái)19電連接。監(jiān)視器18輸出顯示圖像信息 等。控制臺(tái)19作為受理功能設(shè)定等輸入操作的UI (User Interface:用戶界面）來發(fā)揮功 能。需要說明的是，在處理器裝置16上也可以連接記錄圖像信息等的外置的記錄部（省略 圖示）。
[0071]如圖2所示，光源裝置14具備：V-LED(Violet Light Emitting Diode ;紫色發(fā) 光二極管）20a、B-LED (Blue Light Emitting Diode;藍(lán)色發(fā)光二極管）20b、G-LED (Green Light Emitting Diode;綠色發(fā)光二極管）20c、R_LED(Red Light Emitting Diode;紅色發(fā) 光二極管）20d、對(duì)這四種顏色的LED20a~20d的驅(qū)動(dòng)進(jìn)行控制的光源控制部21、以及將由 四種顏色的LED20a~20d發(fā)出的四種顏色的光的光路耦合的光路耦合部23。由光路