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JP7542585B2 - Image processing device, endoscope system, and method of operating the image processing device - Google Patents
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Image processing device, endoscope system, and method of operating the image processing device Download PDF

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Description

本発明は画像処理装置、内視鏡システム及び画像処理装置の作動方法に係り、特に内視鏡検査において医師の支援に利用可能な技術に関する。 The present invention relates to an image processing device, an endoscope system, and a method for operating the image processing device, and in particular to technology that can be used to assist doctors in endoscopic examinations.

医療分野においては、内視鏡装置を用いた検査が行われている。近年においては、画像解析によって内視鏡画像に含まれる病変の位置や病変の種類の認識を行い、認識結果を報知することで検査を支援することが知られている。 In the medical field, examinations are performed using endoscopic devices. In recent years, it has become known to support examinations by using image analysis to recognize the location and type of lesions contained in endoscopic images and reporting the recognition results.

認識のための画像解析においては、深層学習(Deep Learning)をはじめとする画像の機械学習が広く使用されている。 In image analysis for recognition, machine learning techniques for images, including deep learning, are widely used.

特許文献1には、時系列に沿って撮影された細胞の複数の画像を取得する取得部と、取得された複数の画像に対して、所定の1以上の評価項目の各々に関して、時系列に沿った評価値を付与する付与部と、付与された時系列に沿った評価値の時間変化に基づいて、細胞を評価する評価部とを具備する情報処理装置が提案されている。ここで、評価部は、時系列に沿って撮影された細胞の複数の画像に対して、機械学習アルゴリズムにしたがって時系列に沿った評価値を付与し、付与した評価値の時間変化に基づいて観察対象となる細胞を評価している。これにより、細胞の時系列的な評価を総合的に鑑みた評価を可能にしている。 Patent Document 1 proposes an information processing device that includes an acquisition unit that acquires multiple images of cells captured in chronological order, an assignment unit that assigns evaluation values in chronological order to the multiple acquired images for each of one or more predetermined evaluation items, and an evaluation unit that evaluates the cells based on the change over time in the assigned evaluation values in chronological order. Here, the evaluation unit assigns evaluation values in chronological order to the multiple images of cells captured in chronological order according to a machine learning algorithm, and evaluates the cells being observed based on the change over time in the assigned evaluation values. This enables evaluation that takes into account the chronological evaluation of the cells in a comprehensive manner.

また、特許文献2には、動画中のデータ列である時系列入力データを取得し、時系列入力データにおける一の時点の入力データに対応する複数の入力値を、時系列入力データに対応する学習済みのモデル(ボルツマンマシンを構成するモデル)が有する複数のノードに供給し、時系列入力データにおける予測対象時点より前の入力データ系列と、モデルにおける入力データ系列中の入力データに対応する複数の入力値のそれぞれと複数のノードのそれぞれとの間の重みパラメータとに基づいて、入力データ系列が発生した条件下において予測対象時点に対応する各入力値となる条件付確率を算出し、予測対象時点に対応する各入力値の条件付確率に基づいて、時系列入力データが発生した条件の下で次の入力データが予め定められた値となる条件付確率を算出する処理装置が提案されている。 Patent Literature 2 also proposes a processing device that acquires time-series input data, which is a data sequence in a video, supplies multiple input values corresponding to input data at a certain time in the time-series input data to multiple nodes of a trained model (a model constituting a Boltzmann machine) corresponding to the time-series input data, calculates the conditional probability of each input value corresponding to the prediction target time under the conditions in which the input data series occurred based on the input data series prior to the prediction target time in the time-series input data and weight parameters between each of the multiple input values corresponding to the input data in the input data series in the model and each of the multiple nodes, and calculates the conditional probability that the next input data will be a predetermined value under the conditions in which the time-series input data occurred based on the conditional probability of each input value corresponding to the prediction target time.

この処理装置は、一例として時系列に並ぶT-1個の画像データに基づき、次の時刻に配列される1つの画像データを予測して、合計T個の画像を含む動画を生成することができる。 As an example, this processing device can predict one image data item to be arranged at the next time based on T-1 image data items arranged in a chronological order, and generate a video containing a total of T images.

特開2018-22216号公報JP 2018-22216 A 特開2016-71697号公報JP 2016-71697 A

特許文献1に記載の情報処理装置は、時系列に沿って撮像された複数の画像により、撮像対象である細胞(受精卵)の培養過程における種々の変化等を評価するものであり、複数の画像は、同じ撮像条件で撮像されたものである。同じ撮像条件で撮像しなければ、取得した複数の画像から受精卵の変化を評価することができないからである。即ち、複数の画像は、異なる観察光を用いて順次取得された画像ではない。 The information processing device described in Patent Document 1 evaluates various changes during the culture process of a cell (fertilized egg) that is the subject of the imaging process using multiple images captured in chronological order, and the multiple images are captured under the same imaging conditions. This is because if the images are not captured under the same imaging conditions, it is not possible to evaluate changes in the fertilized egg from the multiple images obtained. In other words, the multiple images are not captured sequentially using different observation light.

特許文献2に記載の処理装置は、時系列入力データを入力する学習済みモデルにより、次の時刻の画像データの予測を可能にするものであり、時系列入力データは、同じ撮像条件で撮像されたものである。同じ撮像条件で撮像しなければ、入力する時系列入力データから次の時刻の画像データを予測することができないからである。即ち、時系列入力データは、異なる観察光を用いて順次取得された入力データではない。 The processing device described in Patent Document 2 makes it possible to predict image data for the next time using a trained model that inputs time-series input data, and the time-series input data is captured under the same imaging conditions. This is because image data for the next time cannot be predicted from the input time-series input data unless the data is captured under the same imaging conditions. In other words, the time-series input data is not input data that is acquired sequentially using different observation lights.

また、特許文献1、2に記載の発明は、いずれも経時変化する対象(細胞、将来の動画)を予測するために時系列の複数の画像を入力しており、認識器での認識精度を向上させる目的で複数の画像を入力するものではない。 In addition, the inventions described in Patent Documents 1 and 2 both input multiple images in a time series to predict objects (cells, future videos) that change over time, but do not input multiple images for the purpose of improving the recognition accuracy of a recognizer.

本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、複数の画像を元に認識精度の向上を図ることができ、かつ良好な観察用画像及び認識結果を提示することができる画像処理装置、内視鏡システム及び画像処理装置の作動方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in consideration of these circumstances, and aims to provide an image processing device, an endoscope system, and an operating method of an image processing device that can improve recognition accuracy based on multiple images and present good observation images and recognition results.

上記目的を達成するために本発明の一の態様に係る画像処理装置は、複数の異なる観察光を用いて順次取得された複数の画像からなる画像セットを受け付け、画像セットに対する認識結果を出力する認識器と、複数の画像の一部もしくは複数の画像を用いて算出された観察用画像及び認識結果を表示部に表示させる表示制御部と、を備える。 In order to achieve the above object, an image processing device according to one aspect of the present invention includes a recognizer that receives an image set consisting of a plurality of images acquired sequentially using a plurality of different observation lights and outputs a recognition result for the image set, and a display control unit that displays an observation image and the recognition result calculated using a part of the plurality of images or the plurality of images on a display unit.

本発明の一の態様によれば、複数の異なる観察光を用いて順次取得された画像セットを入力し、その画像セットに対する認識結果を取得するため、1つの観察光により取得された1つの画像を元に、その画像の認識を行う場合に比べて認識精度を向上させることができる。また、複数の画像から得られる観察用画像とともに、認識結果を表示部に表示させることで、認識結果を適切に提示することができる。 According to one aspect of the present invention, a set of images acquired sequentially using multiple different observation lights is input, and recognition results for the image set are obtained, thereby improving recognition accuracy compared to when an image is recognized based on a single image acquired using a single observation light. In addition, the recognition results can be appropriately presented by displaying the recognition results on the display unit together with the observation image obtained from the multiple images.

本発明の他の態様に係る画像処理装置において、認識器は、学習用の複数の画像と正解データとをセットにして学習した学習済みモデルを有し、認識用の複数の画像を受け付ける毎に学習済みモデルに基づいて認識結果を出力することが好ましい。 In an image processing device according to another aspect of the present invention, it is preferable that the recognizer has a trained model trained on a set of multiple images for training and correct answer data, and outputs a recognition result based on the trained model each time multiple images for recognition are received.

本発明の更に他の態様に係る画像処理装置において、学習済みモデルは、畳み込みニューラルネットワークで構成されることが好ましい。畳み込みニューラルネットワークは、画像に対する認識に優れている。 In an image processing device according to yet another aspect of the present invention, the trained model is preferably configured as a convolutional neural network. Convolutional neural networks excel at recognizing images.

本発明の更に他の態様に係る画像処理装置において、複数の画像は、第1内視鏡画像及び第1内視鏡画像とは異なる観察光を用いて取得された第2内視鏡画像を含むことが好ましい。内視鏡検査では、複数の異なる観察光を用いて複数の画像を取得する場合があり、この場合の内視鏡検査に適用することができる。 In an image processing device according to yet another aspect of the present invention, it is preferable that the multiple images include a first endoscopic image and a second endoscopic image acquired using an observation light different from that of the first endoscopic image. In an endoscopic examination, multiple images may be acquired using multiple different observation lights, and the present invention can be applied to such an endoscopic examination.

本発明の更に他の態様に係る画像処理装置において、第1内視鏡画像は、通常光で撮像された通常光画像であり、第2内視鏡画像は、特殊光で撮像された特殊光画像であることが好ましい。一般に、通常光画像は観察用画像として使用され、特殊光画像は表面構造を観察したい場合に使用される。 In an image processing device according to yet another aspect of the present invention, it is preferable that the first endoscopic image is a normal light image captured with normal light, and the second endoscopic image is a special light image captured with special light. In general, the normal light image is used as an observation image, and the special light image is used when it is desired to observe a surface structure.

本発明の更に他の態様に係る画像処理装置において、特殊光画像は、2以上の異なる特殊光により撮像された2以上の特殊光画像を含む。観察したい表面構造の深さが異なる場合等の観察目的に応じて、2以上の特殊光画像が撮像され得る。 In an image processing device according to yet another aspect of the present invention, the special light image includes two or more special light images captured using two or more different special lights. Two or more special light images can be captured depending on the observation purpose, such as when the depth of the surface structure to be observed is different.

本発明の更に他の態様に係る画像処理装置において、第1内視鏡画像は、第1特殊光で撮像された第1特殊光画像であり、第2内視鏡画像は、第1特殊光とは異なる第2特殊光で撮像された第2特殊光画像である。即ち、複数の内視鏡画像には、通常光画像が含まれない場合もある。 In an image processing device according to yet another aspect of the present invention, the first endoscopic image is a first special light image captured with a first special light, and the second endoscopic image is a second special light image captured with a second special light different from the first special light. In other words, the multiple endoscopic images may not include a normal light image.

本発明の更に他の態様に係る画像処理装置において、表示制御部は、複数の画像の一部もしくは複数の画像を用いて算出された観察用画像を、動画として表示部に表示させることが好ましい。これにより、動画として表示される観察用画像及び認識結果を見ながらリアルタイムに検査が可能になる。 In an image processing device according to yet another aspect of the present invention, it is preferable that the display control unit causes the display unit to display, as a moving image, an observation image calculated using a part of the multiple images or the multiple images. This makes it possible to carry out inspection in real time while viewing the observation image and the recognition result displayed as a moving image.

本発明の更に他の態様に係る画像処理装置において、認識器は、複数の画像に含まれる注目領域を認識し、表示制御部は、認識された注目領域を示す指標を、表示部に表示された画像上に重畳して表示させることが好ましい。これにより、観察用画像内の注目領域の見落としがないように検査の支援を行うことができる。 In an image processing device according to yet another aspect of the present invention, it is preferable that the recognizer recognizes an area of interest contained in the multiple images, and the display control unit displays an indicator indicating the recognized area of interest superimposed on the image displayed on the display unit. This makes it possible to support the inspection so that an area of interest in the observation image is not overlooked.

本発明の更に他の態様に係る画像処理装置において、認識器は、複数の画像に含まれる注目領域を認識し、表示制御部は、注目領域の有無を表す情報を表示部に表示された画像と重ならないように表示させることが好ましい。これにより、観察用画像内に注目領域が存在することを報知することができ、また、表示部に表示される情報により観察画像の観察が阻害されないようにすることができる。 In an image processing device according to yet another aspect of the present invention, it is preferable that the recognizer recognizes an area of interest contained in a plurality of images, and the display control unit displays information indicating the presence or absence of an area of interest so as not to overlap with the image displayed on the display unit. This makes it possible to notify the user that an area of interest exists in the image for observation, and also makes it possible to prevent the information displayed on the display unit from impeding the observation of the observation image.

本発明の更に他の態様に係る画像処理装置において、認識器は、複数の画像に基づいて病変に関する鑑別を実行して鑑別結果を出力し、表示制御部は、鑑別結果を表示部に表示させることが好ましい。これにより、認識器による鑑別結果を参考にしながら観察用画像の目視による検査が可能になる。 In an image processing device according to yet another aspect of the present invention, it is preferable that the recognizer performs lesion discrimination based on the multiple images and outputs the discrimination results, and the display control unit displays the discrimination results on the display unit. This makes it possible to visually inspect the observation images while referring to the discrimination results by the recognizer.

本発明の更に他の態様に係る内視鏡システムは、第1観察光と第1観察光と異なる第2観察光とを順次発生する光源装置と、第1観察光と第2観察光により順次照明された観察対象を順次撮像することにより複数の画像を撮像する内視鏡スコープと、表示部と、上記の画像処理装置と、を備え、認識器は、内視鏡スコープが撮像する複数の画像からなる画像セットを受け付ける。 An endoscope system according to yet another aspect of the present invention includes a light source device that sequentially generates a first observation light and a second observation light different from the first observation light, an endoscope scope that captures multiple images by sequentially capturing images of an observation target that is sequentially illuminated by the first observation light and the second observation light, a display unit, and the above-mentioned image processing device, and a recognizer that receives an image set consisting of the multiple images captured by the endoscope scope.

本発明の更に他の態様に係る内視鏡システムにおいて、内視鏡スコープが撮像する複数の画像を受け付け、複数の画像の画像処理を行う内視鏡プロセッサを備え、認識器は、内視鏡プロセッサによる画像処理後の複数の画像を受け付けることが好ましい。内視鏡プロセッサは、内視鏡スコープが撮像する複数の画像を画像処理する機能を備えており、認識器は、画像処理後の複数の画像を用いて病変領域の検出・鑑別を行うことができる。尚、認識器は、内視鏡プロセッサとは別体のものでもよいし、内視鏡プロセッサに内蔵されたものでもよい。 In an endoscope system according to yet another aspect of the present invention, it is preferable that the endoscope system includes an endoscope processor that receives multiple images captured by the endoscope scope and performs image processing on the multiple images, and the recognizer receives the multiple images after image processing by the endoscope processor. The endoscope processor has a function of performing image processing on the multiple images captured by the endoscope scope, and the recognizer can detect and identify diseased areas using the multiple images after image processing. The recognizer may be separate from the endoscope processor, or may be built into the endoscope processor.

本発明の更に他の態様に係る画像処理方法は、複数の異なる観察光を用いて取得された複数の画像からなる画像セットを受け付ける第1ステップと、認識器が、画像セットに対する認識結果を出力する第2ステップと、表示制御部が、複数の画像の一部もしくは複数の画像を用いて算出された観察用画像及び認識結果を表示部に表示させる第3ステップと、を含み、第1ステップから第3ステップの処理を繰り返し実行する。 An image processing method according to yet another aspect of the present invention includes a first step of receiving an image set consisting of a plurality of images acquired using a plurality of different observation lights, a second step of a recognizer outputting a recognition result for the image set, and a third step of a display control unit causing a display unit to display an observation image and the recognition result calculated using a portion of the plurality of images or the plurality of images, and repeatedly executes the processing from the first step to the third step.

本発明の更に他の態様に係る画像処理方法において、第2ステップは、学習用の画像セットと正解データとにより学習した学習済みモデルを有する認識器が、認識用の画像セットを受け付ける毎に学習済みモデルに基づいて認識結果を出力することが好ましい。 In an image processing method according to yet another aspect of the present invention, the second step preferably comprises a recognizer having a trained model trained from a training image set and ground truth data, which outputs a recognition result based on the trained model each time the recognizer receives an image set for recognition.

本発明の更に他の態様に係る画像処理方法において、学習済みモデルは、畳み込みニューラルネットワークで構成されることが好ましい。 In an image processing method according to yet another aspect of the present invention, it is preferable that the trained model is composed of a convolutional neural network.

本発明の更に他の態様に係る画像処理方法において、複数の画像は、第1内視鏡画像及び第1内視鏡画像とは異なる観察光を用いて取得された第2内視鏡画像を含むことが好ましい。 In an image processing method according to yet another aspect of the present invention, it is preferable that the multiple images include a first endoscopic image and a second endoscopic image acquired using an observation light different from that of the first endoscopic image.

本発明の更に他の態様に係る画像処理方法において、第1内視鏡画像は、通常光で撮像された通常光画像であり、第2内視鏡画像は、特殊光で撮像された特殊光画像であることが好ましい。 In an image processing method according to yet another aspect of the present invention, it is preferable that the first endoscopic image is a normal light image captured with normal light, and the second endoscopic image is a special light image captured with special light.

本発明によれば、複数の異なる観察光を用いて順次取得された複数の画像からなる画像セットを元に、画像セットに対する認識を行うため、認識精度を向上させることができる。また、複数の画像から得られる観察用画像ととともに、認識結果を表示部に表示させることで、認識結果を適切に提示することができる。 According to the present invention, recognition of an image set is performed based on an image set consisting of a plurality of images acquired sequentially using a plurality of different observation lights, so that recognition accuracy can be improved. In addition, the recognition result can be appropriately presented by displaying the recognition result on the display unit together with the observation image obtained from the plurality of images.

図1は、本発明に係る内視鏡システム10の外観を示す斜視図である。FIG. 1 is a perspective view showing the appearance of an endoscope system 10 according to the present invention. 図2は、内視鏡システム10の電気的構成を示すブロック図である。FIG. 2 is a block diagram showing the electrical configuration of the endoscope system 10. As shown in FIG. 図3は、主としてマルチフレーム撮影モードで撮像されるマルチフレーム画像と画像セットの一例を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing an example of a multi-frame image and an image set captured primarily in the multi-frame shooting mode. 図4は、認識器15を構成する学習モデルの一つである畳み込みニューラルネットワークの代表的な構成例を示す模式図である。FIG. 4 is a schematic diagram showing a typical example of the configuration of a convolutional neural network, which is one of the learning models constituting the recognizer 15. 図5は、図4に示したCNN15の中間層15Bの構成例を示す模式図である。FIG. 5 is a schematic diagram showing an example of the configuration of the intermediate layer 15B of the CNN 15 shown in FIG. 図6は、本発明に係る内視鏡システム10の作用を説明するために用いた主要構成を示すブロック図である。FIG. 6 is a block diagram showing the main configuration used to explain the operation of the endoscope system 10 according to the present invention. 図7は、面順次で撮像されるR画像、G画像、B画像、及びV画像と画像セットの一例を示す図である。FIG. 7 is a diagram showing an example of an R image, a G image, a B image, and a V image captured frame-sequentially and an image set. 図8は、本発明に係る画像処理方法の実施形態を示すフローチャートである。FIG. 8 is a flow chart showing an embodiment of an image processing method according to the present invention.

以下、添付図面に従って本発明に係る画像処理装置、内視鏡システム及び画像処理装置の作動方法の好ましい実施形態について説明する。 Below, preferred embodiments of the image processing device, endoscope system, and method of operating the image processing device according to the present invention will be described with reference to the attached drawings.

[内視鏡システムの全体構成]
図1は、本発明に係る内視鏡システム10の外観を示す斜視図である。
[Overall configuration of endoscope system]
FIG. 1 is a perspective view showing the appearance of an endoscope system 10 according to the present invention.

図1に示すように内視鏡システム10は、主として被検体内の観察対象を撮像する内視鏡スコープ(ここでは軟性内視鏡)11と、光源装置12と、内視鏡プロセッサ13と、液晶モニタ等の表示部(表示器)14と、認識器15とから構成されている。 As shown in FIG. 1, the endoscope system 10 mainly comprises an endoscope scope (here, a flexible endoscope) 11 that captures images of an object to be observed inside a subject, a light source device 12, an endoscope processor 13, a display unit (display device) 14 such as an LCD monitor, and a recognition device 15.

光源装置12は、通常光画像の撮像用の白色光、特殊光画像の撮像用の特定の波長帯域の光等の各種の観察光を内視鏡スコープ11へ供給する。 The light source device 12 supplies various types of observation light to the endoscope 11, such as white light for capturing normal light images and light in a specific wavelength band for capturing special light images.

内視鏡プロセッサ13は、内視鏡スコープ11により得られた画像信号に基づいて表示用/記録用の通常光画像、特殊光画像、又は観察用画像の画像データを生成する画像処理機能、光源装置12を制御する機能、通常画像又は観察用画像、及び認識器15による認識結果を表示器14に表示させる機能等を有する。尚、認識器15の詳細は後述するが、内視鏡プロセッサ13を内視鏡画像を受け付け、内視鏡画像に対する注目領域(病変、手術痕、処置痕、処置具など)の位置検出や病変の種類の鑑別等の認識を行う部分である。 The endoscope processor 13 has an image processing function for generating image data of a normal light image, a special light image, or an observation image for display/recording based on the image signal obtained by the endoscope scope 11, a function for controlling the light source device 12, and a function for displaying the normal image or the observation image and the recognition result by the recognizer 15 on the display 14. The recognizer 15 will be described in detail later, but it is the part that receives the endoscopic image from the endoscope processor 13 and recognizes the position detection of the area of interest in the endoscopic image (lesion, surgical scar, treatment scar, treatment tool, etc.) and the differentiation of the type of lesion, etc.

表示器14は、内視鏡プロセッサ13から入力される表示用の画像データに基づき通常画像、特殊光画像又は観察用画像、及び認識器15による認識結果を表示する。 The display 14 displays a normal image, a special light image or an observation image based on the display image data input from the endoscope processor 13, and the recognition results by the recognizer 15.

内視鏡スコープ11は、被検体内に挿入される可撓性の挿入部16と、挿入部16の基端部に連設され、内視鏡スコープ11の把持及び挿入部16の操作に用いられる手元操作部17と、手元操作部17を光源装置12及び内視鏡プロセッサ13に接続するユニバーサルコード18と、を備えている。 The endoscope 11 is equipped with a flexible insertion section 16 that is inserted into the subject, a handheld operation section 17 that is connected to the base end of the insertion section 16 and is used to grasp the endoscope 11 and operate the insertion section 16, and a universal cord 18 that connects the handheld operation section 17 to the light source device 12 and the endoscope processor 13.

挿入部16の先端部である挿入部先端部16aには、照明レンズ42、対物レンズ44、撮像素子45などが内蔵されている(図2参照)。挿入部先端部16aの後端には、湾曲自在な湾曲部16bが連設されている。また、湾曲部16bの後端には、可撓性を有する可撓管部16cが連設されている。 The distal end 16a of the insertion section 16 contains an illumination lens 42, an objective lens 44, an image sensor 45, and the like (see FIG. 2). A freely bendable curved section 16b is connected to the rear end of the insertion section distal end 16a. A flexible tube section 16c having flexibility is connected to the rear end of the curved section 16b.

手元操作部17には、アングルノブ21、操作ボタン22、及び鉗子入口23などが設けられている。アングルノブ21は、湾曲部16bの湾曲方向及び湾曲量を調整する際に回転操作される。操作ボタン22は、送気・送水や吸引等の各種の操作に用いられる。鉗子入口23は、挿入部16内の鉗子チャンネルに連通している。また、手元操作部17には、各種の設定を行う内視鏡操作部46(図2参照)等が設けられている。 The handheld operation unit 17 is provided with an angle knob 21, an operation button 22, a forceps inlet 23, and the like. The angle knob 21 is rotated to adjust the bending direction and amount of bending of the bending portion 16b. The operation button 22 is used for various operations such as air supply, water supply, and suction. The forceps inlet 23 is connected to the forceps channel in the insertion section 16. The handheld operation unit 17 is also provided with an endoscope operation unit 46 (see FIG. 2) for performing various settings, and the like.

ユニバーサルコード18には、送気・送水チャンネル、信号ケーブル、及びライトガイドなどが組み込まれている。ユニバーサルコード18の先端部には、光源装置12に接続されるコネクタ部25aと、内視鏡プロセッサ13に接続されるコネクタ部25bとが設けられている。これにより、コネクタ部25aを介して光源装置12から内視鏡スコープ11に観察光が供給され、コネクタ部25bを介して内視鏡スコープ11により得られた画像信号が内視鏡プロセッサ13に入力される。 The universal cord 18 incorporates air and water supply channels, signal cables, and light guides. At the tip of the universal cord 18, a connector portion 25a that is connected to the light source device 12 and a connector portion 25b that is connected to the endoscope processor 13 are provided. As a result, observation light is supplied from the light source device 12 to the endoscope scope 11 via the connector portion 25a, and an image signal obtained by the endoscope scope 11 is input to the endoscope processor 13 via the connector portion 25b.

尚、光源装置12には、電源ボタン、光源を点灯させる点灯ボタン、及び明るさ調節ボタン等の光源操作部12aが設けられ、また、内視鏡プロセッサ13には、電源ボタン、図示しないマウス等のポインティングデバイスからの入力を受け付ける入力部を含むプロセッサ操作部13aが設けられている。本例の内視鏡プロセッサ13と光源装置12とは別体型のものであるが、内視鏡プロセッサは、光源装置内蔵型ものでもよい。 The light source device 12 is provided with a light source operation section 12a including a power button, a light button for turning on the light source, and a brightness adjustment button, and the endoscope processor 13 is provided with a processor operation section 13a including a power button and an input section for receiving input from a pointing device such as a mouse (not shown). In this example, the endoscope processor 13 and the light source device 12 are separate, but the endoscope processor may be built into the light source device.

[内視鏡システムの電気的構成]
図2は、内視鏡システム10の電気的構成を示すブロック図である。
[Electrical configuration of the endoscope system]
FIG. 2 is a block diagram showing the electrical configuration of the endoscope system 10. As shown in FIG.

図2に示すように内視鏡スコープ11は、大別してライトガイド40と、照明レンズ42と、対物レンズ44と、撮像素子45と、内視鏡操作部46と、内視鏡制御部47と、ROM(Read Only Memory)48とを有している。 As shown in FIG. 2, the endoscope 11 has, broadly speaking, a light guide 40, an illumination lens 42, an objective lens 44, an image sensor 45, an endoscope operation unit 46, an endoscope control unit 47, and a ROM (Read Only Memory) 48.

ライトガイド40は、大口径光ファイバ、バンドルファイバなどが用いられる。ライトガイド40は、その入射端がコネクタ部25aを介して光源装置12に挿入されており、その出射端が挿入部16を通って挿入部先端部16a内に設けられた照明レンズ42に対向している。光源装置12からライトガイド40に供給された照明光は、照明レンズ42を通して観察対象に照射される。そして、観察対象で反射及び/又は散乱した照明光は、対物レンズ44に入射する。 The light guide 40 may be a large-diameter optical fiber, a bundle fiber, or the like. The light guide 40 has an input end inserted into the light source device 12 via the connector portion 25a, and an output end passing through the insertion portion 16 and facing an illumination lens 42 provided in the tip portion 16a of the insertion portion. The illumination light supplied from the light source device 12 to the light guide 40 is irradiated onto the observation object through the illumination lens 42. The illumination light reflected and/or scattered by the observation object is then incident on the objective lens 44.

対物レンズ44は、入射した照明光の反射光又は散乱光(即ち、観察対象の光学像)を撮像素子45の撮像面に結像させる。 The objective lens 44 forms an image of the reflected or scattered light of the incident illumination light (i.e., an optical image of the object being observed) on the imaging surface of the imaging element 45.

撮像素子45は、CMOS(complementary metal oxide semiconductor)型又はCCD(charge coupled device)型の撮像素子であり、対物レンズ44よりも奥側の位置で対物レンズ44に相対的に位置決め固定されている。撮像素子45の撮像面には、光学像を光電変換する複数の光電変換素子(フォトダイオード)により構成される複数の画素が2次元配列されている。また、本例の撮像素子45の複数の画素の入射面側には、画素毎に赤(R)、緑(G)、青(B)のカラーフィルタが配置され、これによりR画素、G画素、B画素が構成されている。尚、RGBのカラーフィルタのフィルタ配列は、ベイヤ配列が一般的であるが、これに限らない。 The imaging element 45 is a CMOS (complementary metal oxide semiconductor) type or CCD (charge coupled device) type imaging element, and is positioned and fixed relative to the objective lens 44 at a position behind the objective lens 44. A plurality of pixels, each composed of a plurality of photoelectric conversion elements (photodiodes) that photoelectrically convert an optical image, are two-dimensionally arranged on the imaging surface of the imaging element 45. In addition, red (R), green (G), and blue (B) color filters are arranged for each pixel on the incident surface side of the plurality of pixels of the imaging element 45 in this example, thereby forming R pixels, G pixels, and B pixels. The filter arrangement of the RGB color filters is generally a Bayer arrangement, but is not limited to this.

撮像素子45は、対物レンズ44により結像される光学像を電気的な画像信号に変換して内視鏡プロセッサ13に出力する。 The imaging element 45 converts the optical image formed by the objective lens 44 into an electrical image signal and outputs it to the endoscope processor 13.

尚、撮像素子45がCMOS型である場合には、A/D(Analog/Digital)変換器が内蔵されており、撮像素子45から内視鏡プロセッサ13に対してデジタルの画像信号が直接出力される。また、撮像素子45がCCD型である場合には、撮像素子45から出力される画像信号は、図示しないA/D変換器等でデジタルな画像信号に変換された後、内視鏡プロセッサ13に出力される。 When the imaging element 45 is a CMOS type, an A/D (Analog/Digital) converter is built in, and a digital image signal is directly output from the imaging element 45 to the endoscope processor 13. When the imaging element 45 is a CCD type, the image signal output from the imaging element 45 is converted into a digital image signal by an A/D converter (not shown) and then output to the endoscope processor 13.

内視鏡操作部46は、図示しない静止画撮像ボタン、通常光画像撮影モード、特殊光画像撮影モード、及びマルチフレーム撮影モードのうちのいずれかの撮影モードを設定する撮影モード設定部を有している。尚、撮影モード設定部は、内視鏡プロセッサ13のプロセッサ操作部13aに設けられていてもよい。 The endoscope operation unit 46 has a still image capture button (not shown), and an imaging mode setting unit that sets one of the imaging modes: normal light image capture mode, special light image capture mode, and multi-frame imaging mode. The imaging mode setting unit may be provided in the processor operation unit 13a of the endoscope processor 13.

内視鏡制御部47は、内視鏡操作部46での操作に応じてROM48等から読み出した各種プログラムやデータを逐次実行し、主として撮像素子45の駆動を制御する。例えば、通常光画像撮影モードの場合、内視鏡制御部47は、撮像素子45のR画素、G画素及びB画素の信号を読み出すように撮像素子45を制御し、特殊光画像撮影モード又はマルチフレーム撮影モードであって、特定の特殊光画像を取得するために観察光としてV-LED32aから紫色光が発光される場合、又はB-LED32bから青色光が発光される場合には、これらの紫色光、青色色光の波長帯域に分光感度を有する撮像素子45のB画素の信号のみを読み出し、あるいはR画素、G画素及びB画素の3つの色画素のうちのいずれか1つの色画素、又は2つの色画素を読み出すように撮像素子45を制御する。 The endoscope control unit 47 sequentially executes various programs and data read from the ROM 48 etc. in response to the operation of the endoscope operation unit 46, and mainly controls the operation of the image sensor 45. For example, in the normal light image shooting mode, the endoscope control unit 47 controls the image sensor 45 to read signals of the R pixel, G pixel, and B pixel of the image sensor 45, and in the special light image shooting mode or multi-frame shooting mode, when purple light is emitted from the V-LED 32a or blue light is emitted from the B-LED 32b as observation light to obtain a specific special light image, the endoscope control unit 47 controls the image sensor 45 to read only the signal of the B pixel of the image sensor 45 that has spectral sensitivity in the wavelength band of the purple light or blue light, or to read one or two of the three color pixels of the R pixel, G pixel, and B pixel.

また、内視鏡制御部47は、内視鏡プロセッサ13のプロセッサ制御部61との間で通信を行い、内視鏡操作部46での操作情報及びROM48に記憶されている内視鏡スコープ11の種類を識別するための識別情報等を内視鏡プロセッサ13に送信する。 The endoscope control unit 47 also communicates with the processor control unit 61 of the endoscope processor 13, and transmits to the endoscope processor 13 operation information from the endoscope operation unit 46 and identification information for identifying the type of endoscope scope 11 stored in the ROM 48.

光源装置12は、光源制御部31及び光源ユニット32を有している。光源制御部31は、光源ユニット32の制御と、内視鏡プロセッサ13のプロセッサ制御部61との間で通信を行い、各種情報の遣り取りを行う。 The light source device 12 has a light source control unit 31 and a light source unit 32. The light source control unit 31 controls the light source unit 32 and communicates with the processor control unit 61 of the endoscope processor 13 to exchange various information.

光源ユニット32は、例えば複数の半導体光源を有している。本実施形態では、光源ユニット32は、V-LED(Violet Light Emitting Diode)32a、B-LED(Blue Light Emitting Diode)32b、G-LED(Green Light Emitting Diode)32c、及びR-LED(Red Light Emitting Diode)32dの4色のLEDを有する。V-LED32a、B-LED32b、G-LED32c、及びR-LED32dは、例えば、410nm、450nm、530nm、615nmにそれぞれピーク波長を持つ観察光であり、紫色(V)光、青色(B)光、緑色(G)光、及び赤色(R)光を発光する半導体光源である。 The light source unit 32 has, for example, a plurality of semiconductor light sources. In this embodiment, the light source unit 32 has four color LEDs: a V-LED (Violet Light Emitting Diode) 32a, a B-LED (Blue Light Emitting Diode) 32b, a G-LED (Green Light Emitting Diode) 32c, and an R-LED (Red Light Emitting Diode) 32d. The V-LED 32a, B-LED 32b, G-LED 32c, and R-LED 32d are semiconductor light sources that emit violet (V) light, blue (B) light, green (G) light, and red (R) light, which are observation light having peak wavelengths of, for example, 410 nm, 450 nm, 530 nm, and 615 nm, respectively.

光源制御部31は、撮影モード設定部により設定される撮影モードに応じて、光源ユニット32の4つのLEDの点灯や消灯、点灯時の発光量等を、LED毎に個別に制御する。通常光画像撮影モードの場合、光源制御部31は、V-LED32a、B-LED32b、G-LED32c、及びR-LED32dを全て点灯させる。このため、通常光画像撮影モードでは、V光、B光、G光、及びR光を含む白色光が観察光として用いられる。 The light source control unit 31 individually controls the turning on and off of the four LEDs of the light source unit 32, the amount of light emitted when turned on, etc., for each LED according to the shooting mode set by the shooting mode setting unit. In the normal light image shooting mode, the light source control unit 31 turns on all of the V-LED 32a, B-LED 32b, G-LED 32c, and R-LED 32d. Therefore, in the normal light image shooting mode, white light including V light, B light, G light, and R light is used as the observation light.

一方、特殊光画像撮影モードの場合、光源制御部31は、V-LED32a、B-LED32b、G-LED32c、及びR-LED32dのうちのいずれか1つの光源、又は適宜組み合わせた複数の光源を点灯させ、又は複数の光源を点灯させる場合に各光源の発光量(光量比)を制御し、これにより被検体の深度の異なる複数の層の画像の撮像を可能にする。 On the other hand, in the special light image capture mode, the light source control unit 31 turns on one of the V-LED 32a, B-LED 32b, G-LED 32c, and R-LED 32d light sources, or an appropriate combination of multiple light sources, or when multiple light sources are turned on, controls the light emission amount (light amount ratio) of each light source, thereby making it possible to capture images of multiple layers at different depths of the subject.

また、マルチフレーム撮影モードは、通常光画像と1以上の特殊光画像とをフレーム毎に切り換えて撮影し、又は2以上の特殊光画像をフレーム毎に切り換えて撮影する撮影モードであり、マルチフレーム撮影モードの場合、光源制御部31は、フレーム毎に異なる観察光を光源ユニット32から発光させる。 The multi-frame shooting mode is a shooting mode in which a normal light image and one or more special light images are switched for each frame, or two or more special light images are switched for each frame. In the multi-frame shooting mode, the light source control unit 31 causes the light source unit 32 to emit a different observation light for each frame.

各LED32a~32dが発する各色の光は、ダイクロイックミラーやレンズ等で形成される光路結合部、及び絞り機構(図示せず)を介して内視鏡スコープ11内に挿通されたライトガイド40に入射される。 The light of each color emitted by each LED 32a to 32d is incident on a light guide 40 inserted into the endoscope 11 via an optical path combination section formed by a dichroic mirror, lens, etc., and an aperture mechanism (not shown).

尚、光源装置12の観察光は、白色光(白色の波長帯域の光又は複数の波長帯域の光)、或いは1又は複数の特定の波長帯域にピークを有する光(特殊光)、或いはこれらの組み合わせなど、観察目的に応じた各種の波長帯域の光が選択される。 The observation light from the light source device 12 is selected from various wavelength bands according to the observation purpose, such as white light (light in a white wavelength band or light in multiple wavelength bands), light having a peak in one or multiple specific wavelength bands (special light), or a combination of these.

特定の波長帯域の第1例は、例えば可視域の青色帯域又は緑色帯域である。この第1例の波長帯域は、390nm以上450nm以下又は530nm以上550nm以下の波長帯域を含み、且つ第1例の光は、390nm以上450nm以下又は530nm以上550nm以下の波長帯域内にピーク波長を有する。 A first example of a specific wavelength band is, for example, the blue band or the green band in the visible range. This first example wavelength band includes a wavelength band of 390 nm to 450 nm or 530 nm to 550 nm, and the light of the first example has a peak wavelength within the wavelength band of 390 nm to 450 nm or 530 nm to 550 nm.

特定の波長帯域の第2例は、例えば可視域の赤色帯域である。この第2例の波長帯域は、585nm以上615nm以下又は610nm以上730nm以下の波長帯域を含み、且つ第2例の光は、585nm以上615nm以下又は610nm以上730nm以下の波長帯域内にピーク波長を有する。 A second example of a specific wavelength band is, for example, the red band in the visible range. The wavelength band of this second example includes a wavelength band of 585 nm to 615 nm or 610 nm to 730 nm, and the light of the second example has a peak wavelength within the wavelength band of 585 nm to 615 nm or 610 nm to 730 nm.

特定の波長帯域の第3例は、酸化ヘモグロビンと還元ヘモグロビンとで吸光係数が異なる波長帯域を含み、且つ第3例の光は、酸化ヘモグロビンと還元ヘモグロビンとで吸光係数が異なる波長帯域にピーク波長を有する。この第3例の波長帯域は、400±10nm、440±10nm、470±10nm、又は600nm以上750nm以下の波長帯域を含み、且つ第3例の光は、上記400±10nm、440±10nm、470±10nm、又は600nm以上750nm以下の波長帯域にピーク波長を有する。 A third example of the specific wavelength band includes a wavelength band in which the absorption coefficients of oxygenated hemoglobin and reduced hemoglobin are different, and the light of the third example has a peak wavelength in the wavelength band in which the absorption coefficients of oxygenated hemoglobin and reduced hemoglobin are different. The wavelength band of this third example includes a wavelength band of 400±10 nm, 440±10 nm, 470±10 nm, or a wavelength band of 600 nm or more and 750 nm or less, and the light of the third example has a peak wavelength in the above-mentioned wavelength band of 400±10 nm, 440±10 nm, 470±10 nm, or a wavelength band of 600 nm or more and 750 nm or less.

特定の波長帯域の第4例は、生体内の蛍光物質が発する蛍光の観察(蛍光観察)に用いられ且つこの蛍光物質を励起させる励起光の波長帯域(390nmから470nm)である。 A fourth example of a specific wavelength band is the wavelength band (390 nm to 470 nm) of excitation light used to observe the fluorescence emitted by fluorescent substances in living organisms (fluorescence observation) and to excite these fluorescent substances.

特定の波長帯域の第5例は、赤外光の波長帯域である。この第5例の波長帯域は、790nm以上820nm以下又は905nm以上970nm以下の波長帯域を含み、且つ第5例の光は、790nm以上820nm以下又は905nm以上970nm以下の波長帯域にピーク波長を有する。 A fifth example of a specific wavelength band is a wavelength band of infrared light. This fifth example wavelength band includes a wavelength band of 790 nm to 820 nm or 905 nm to 970 nm, and the fifth example light has a peak wavelength in the wavelength band of 790 nm to 820 nm or 905 nm to 970 nm.

内視鏡プロセッサ13は、プロセッサ操作部13a、プロセッサ制御部61、ROM62、デジタル信号処理回路(DSP:Digital Signal Processor)63、画像処理部65、表示制御部66、及び記憶部67等を有している。 The endoscope processor 13 includes a processor operation unit 13a, a processor control unit 61, a ROM 62, a digital signal processing circuit (DSP: Digital Signal Processor) 63, an image processing unit 65, a display control unit 66, and a memory unit 67.

プロセッサ操作部13aは、電源ボタン、マウスにより表示器14の画面上で指示される座標位置及びクリック(実行指示)等の入力を受け付ける入力部等を含む。 The processor operation unit 13a includes a power button, an input unit that accepts inputs such as a coordinate position indicated on the screen of the display 14 by a mouse, and clicks (execution instructions).

プロセッサ制御部61は、プロセッサ操作部13aでの操作情報、及び内視鏡制御部47を介して受信した内視鏡操作部46での操作情報に応じてROM62から必要なプログラムやデータを読み出し、逐次処理することで内視鏡プロセッサ13の各部を制御するとともに、光源装置12を制御する。尚、プロセッサ制御部61は、図示しないインターフェースを介して接続されたキーボード等の他の外部機器から必要な指示入力を受け付けるようにしてもよい。 The processor control unit 61 reads out necessary programs and data from the ROM 62 in response to operation information from the processor operation unit 13a and operation information from the endoscope operation unit 46 received via the endoscope control unit 47, and processes them sequentially to control each part of the endoscope processor 13 and to control the light source device 12. The processor control unit 61 may also receive necessary instruction inputs from other external devices, such as a keyboard connected via an interface (not shown).

内視鏡スコープ11(撮像素子45)から出力される動画の各フレームの画像データを取得する画像取得部の一形態として機能するDSP63は、プロセッサ制御部61の制御の下、内視鏡スコープ11から入力される動画の1フレーム分の画像データに対し、欠陥補正処理、オフセット処理、ホワイトバランス補正、ガンマ補正、及びデモザイク処理(「同時化処理」ともいう)等の各種の信号処理を行い、1フレーム分の画像データを生成する。 The DSP 63, which functions as one form of image acquisition unit that acquires image data for each frame of the video output from the endoscope 11 (image sensor 45), performs various signal processing such as defect correction, offset processing, white balance correction, gamma correction, and demosaic processing (also called "synchronization processing") on the image data for one frame of the video input from the endoscope 11 under the control of the processor control unit 61, to generate image data for one frame.

画像処理部65は、DSP63から画像データを入力し、入力した画像データに対して、必要に応じて色変換処理、色彩強調処理、及び構造強調処理等の画像処理を施し、観察対象が写った内視鏡画像を示す画像データを生成する。色変換処理は、画像データに対して3×3のマトリックス処理、階調変換処理、及び3次元ルックアップテーブル処理などにより色の変換を行う処理である。色彩強調処理は、色変換処理済みの画像データに対して、例えば血管と粘膜との色味に差をつける方向に色彩を強調する処理である。構造強調処理は、例えば血管やピットパターン等の観察対象に含まれる特定の組織や構造を強調する処理であり、色彩強調処理後の画像データに対して行う。 The image processing unit 65 inputs image data from the DSP 63, and performs image processing such as color conversion, color enhancement, and structure enhancement on the input image data as necessary to generate image data showing an endoscopic image showing the observation target. Color conversion is a process in which the image data is converted into colors using 3x3 matrix processing, tone conversion, and 3D lookup table processing. Color enhancement is a process in which the image data that has already been color converted is enhanced in a direction that creates a difference in color between blood vessels and mucous membranes, for example. Structure enhancement is a process in which specific tissues and structures contained in the observation target, such as blood vessels and pit patterns, are emphasized, and is performed on the image data after color enhancement.

画像処理部65により処理された動画の各フレームの画像データは、静止画又は動画の撮影指示があると、撮影指示された静止画又は動画として記憶部67に記録される。 When an instruction is given to capture a still image or video, the image data for each frame of the video processed by the image processing unit 65 is recorded in the memory unit 67 as the still image or video that has been instructed to be captured.

表示制御部66は、画像処理部65から入力する画像データに基づいて通常光画像又は特殊光画像を表示器14に表示させるための表示用データを生成し、生成した表示用データを表示器14に出力し、表示器14に表示画像(内視鏡スコープ11により撮像された動画等)を表示させる。 The display control unit 66 generates display data for displaying a normal light image or a special light image on the display unit 14 based on image data input from the image processing unit 65, outputs the generated display data to the display unit 14, and causes the display unit 14 to display a display image (such as a video captured by the endoscope scope 11).

マルチフレーム撮影モードの場合、異なる観察光を用いて順次取得された複数の画像をそのまま順次表示すると、見え方が変化してチラつくため、表示制御部66は、複数の画像のうちの何れかの画像(一部の画像)を表示器14に表示させ、または画像処理部65により複数の画像を用いて算出された観察用画像を表示器14に表示させる。 In the multi-frame shooting mode, if multiple images acquired sequentially using different observation lights are displayed sequentially as is, the appearance will change and flicker, so the display control unit 66 displays one of the multiple images (a part of an image) on the display 14, or displays an observation image calculated by the image processing unit 65 using the multiple images on the display 14.

また、表示制御部66は、認識器15から画像処理部65を介して入力する認識結果、又は認識器15から入力する認識結果を表示器14に表示させる。 The display control unit 66 also causes the display unit 14 to display the recognition results input from the recognizer 15 via the image processing unit 65, or the recognition results input from the recognizer 15.

表示制御部66は、認識器15により注目領域が検出された場合、その注目領域を示す指標を、表示器14に表示された画像上に重畳して表示させる。例えば、表示画像における注目領域の色を変えるなどの強調表示や、マーカの表示、バウンディングボックスの表示が、指標として考えられる。 When the recognition unit 15 detects an area of interest, the display control unit 66 displays an indicator indicating the area of interest by superimposing it on the image displayed on the display unit 14. For example, possible indicators include highlighting the area of interest in the displayed image by changing its color, displaying a marker, or displaying a bounding box.

また、表示制御部66は、認識器15による注目領域の検出結果に基づいて、注目領域の有無を表す情報を表示器14に表示された画像と重ならないように表示させることができる。注目領域の有無を表す情報は、例えば、内視鏡画像の枠の色を、注目領域が検出された場合と注目領域が検出されない場合とで変えたり、「注目領域有り!」のテキストを内視鏡画像とは異なる表示領域に表示させる態様が考えられる。 The display control unit 66 can also display information indicating the presence or absence of an area of interest based on the result of the detection of the area of interest by the recognizer 15 so as not to overlap with the image displayed on the display unit 14. Possible forms of the information indicating the presence or absence of an area of interest include, for example, changing the color of the frame of the endoscopic image depending on whether an area of interest is detected or not, or displaying the text "Area of interest present!" in a display area different from the endoscopic image.

また、表示制御部66は、認識器15により病変に関する鑑別が実行された場合、その鑑別結果を表示器14に表示させる。鑑別結果の表示方法は、例えば、表示器14の表示画像上に検出結果を表すテキストの表示などが考えられる。テキストの表示は、表示画像上でなくてもよく、表示画像との対応関係が分かりさえすれば、特に限定されない。 When the recognizer 15 performs a lesion discrimination, the display control unit 66 causes the display unit 14 to display the discrimination result. The discrimination result can be displayed, for example, by displaying text indicating the detection result on the display image of the display unit 14. The text does not have to be displayed on the display image, and is not particularly limited as long as the correspondence with the display image is clear.

[認識器15]
次に、本発明に係る認識器15について説明する。
[Recognizer 15]
Next, the recognizer 15 according to the present invention will be described.

認識器15は、内視鏡プロセッサ13による画像処理後の画像を受け付けるが、まず、認識器15が受け付ける認識用の画像について説明する。 The recognizer 15 accepts images after image processing by the endoscope processor 13, but first we will explain the images for recognition that the recognizer 15 accepts.

本例の認識器15は、マルチフレーム撮影モードが設定される場合に適用される。 The recognizer 15 in this example is applied when the multi-frame shooting mode is set.

マルチフレーム撮影モードが設定されると、光源装置12は、紫色光、青色光、緑色光、及び赤色光を含む白色光と、V-LED32a、B-LED32b、G-LED32c、及びR-LED32dの点灯が制御された1又は複数の特定の波長帯域の光(特殊光)とを順次発生し、内視鏡プロセッサ13は、内視鏡スコープ11から白色光下の画像(通常光画像)と特殊光下の画像(特殊光画像)とを順次に取得する。 When the multi-frame shooting mode is set, the light source device 12 sequentially generates white light including purple light, blue light, green light, and red light, and light of one or more specific wavelength bands (special light) in which the illumination of the V-LED 32a, B-LED 32b, G-LED 32c, and R-LED 32d is controlled, and the endoscope processor 13 sequentially acquires an image under white light (normal light image) and an image under special light (special light image) from the endoscope scope 11.

本例のマルチフレーム撮影モードでは、図3に示すように第1内視鏡画像である通常光画像(WL(White Light)画像)と、第2内視鏡画像である2種類の特殊光画像(BLI(Blue Light Imaging or Blue LASER Imaging)画像)、LCI(Linked Color Imaging)画像)とを、フレーム毎に順次切り換えて繰り返し取得する。 In the multi-frame shooting mode of this example, as shown in FIG. 3, a normal light image (WL (White Light) image) which is the first endoscopic image, and two types of special light images (BLI (Blue Light Imaging or Blue LASER Imaging) image and LCI (Linked Color Imaging) image) which are the second endoscopic images are repeatedly acquired by sequentially switching between them for each frame.

ここで、BLI画像及びLCI画像は、それぞれBLI用の観察光、及びLCI用の観察光で撮像された画像である。 Here, the BLI image and the LCI image are images captured using observation light for BLI and observation light for LCI, respectively.

BLI用の観察光は、表層血管での吸収率が高いV光の比率が高く、中層血管での吸収率が高いG光の比率を抑えた観察光であり、被検体の粘膜表層の血管や構造の強調に適した画像(BLI画像)の生成に適している。 The observation light used for BLI has a high ratio of V light, which has a high absorption rate in superficial blood vessels, and a low ratio of G light, which has a high absorption rate in mid-layer blood vessels, making it suitable for generating images (BLI images) that highlight the blood vessels and structures in the mucosal surface of the subject.

また、LCI用の観察光は、V光の比率がWL用の観察光に比べて高く、WL用の観察光と比べて微細な色調変化を捉えるのに適した観察光であり、LCI画像は、R成分の信号も利用して粘膜付近の色を中心に、赤味を帯びている色はより赤く、白っぽい色はより白くなるような色強調処理が行われた画像である。 In addition, the observation light for LCI has a higher ratio of V light than the observation light for WL, and is more suitable for capturing subtle changes in color tone than the observation light for WL. The LCI image is an image that has undergone color enhancement processing, using the R component signal as well, to make reddish colors redder and whitish colors whiter, focusing on the colors near the mucous membrane.

認識器15は、内視鏡プロセッサ13にて順次取得された複数の画像(本例では、WL画像、BLI画像及びLCI画像)からなる画像セットSaを、認識用の画像として受け付ける。 The recognizer 15 accepts an image set Sa consisting of multiple images (in this example, a WL image, a BLI image, and an LCI image) acquired sequentially by the endoscope processor 13 as images for recognition.

WL画像、BLI画像及びLCI画像は、それぞれカラー画像であるため、R画像、G画像及びB画像(3つの色チャンネル)を有している。したがって、認識器15が入力する画像セットSaは、チャンネル数が9(=3×3)の画像となる。 The WL image, BLI image, and LCI image are each color images, and therefore have an R image, a G image, and a B image (three color channels). Therefore, the image set Sa input to the recognizer 15 is an image with 9 channels (= 3 x 3).

また、認識器15は、画像セットSaを順次入力するが、画像セットSaは、時系列順の連続する3つのフレーム(WL画像、BLI画像及びLCI画像)から構成されるため、各画像セットSaを入力する時間間隔は、マルチフレーム撮影モードで撮像される各フレームの3フレーム分の時間に相当する。即ち、認識器15が受け付ける時刻tの画像セットSaと、1つ前の時刻tn-1の画像セットSaとの時間間隔は、マルチフレーム撮影モードで撮像される各フレームの3フレーム分の時間に相当する。 The recognizer 15 sequentially inputs the image sets Sa, but since the image set Sa is composed of three consecutive frames (WL image, BLI image, and LCI image) in chronological order, the time interval for inputting each image set Sa corresponds to the time for three frames captured in the multi-frame shooting mode. In other words, the time interval between the image set Sa at time t n received by the recognizer 15 and the image set Sa at the previous time t n-1 corresponds to the time for three frames captured in the multi-frame shooting mode.

図4は、認識器15を構成する学習モデルの一つである畳み込みニューラルネットワーク(CNN:Convolutional Neural Network)の代表的な構成例を示す模式図である。 Figure 4 is a schematic diagram showing a typical example of the configuration of a convolutional neural network (CNN), which is one of the learning models that constitute the recognizer 15.

CNN15は、例えば、内視鏡画像に写っている注目領域(病変、手術痕、処置痕、処置具など)の位置検出や病変の種類を鑑別する学習モデルであり、複数のレイヤー構造を有し、複数の重みパラメータを保持している。CNN15は、重みパラメータが最適値に設定されることで、学習済みモデルとなり認識器として機能する。 CNN15 is a learning model that, for example, detects the position of areas of interest (lesions, surgical scars, treatment scars, treatment tools, etc.) in endoscopic images and distinguishes the type of lesion, and has a multiple layer structure and holds multiple weight parameters. CNN15 becomes a trained model and functions as a recognizer by setting the weight parameters to optimal values.

図4に示すようにCNN15は、入力層15Aと、複数の畳み込み層及び複数のプーリング層を有する中間層15Bと、出力層15Cとを備え、各層は複数の「ノード」が「エッジ」で結ばれる構造となっている。 As shown in FIG. 4, CNN 15 includes an input layer 15A, an intermediate layer 15B having multiple convolutional layers and multiple pooling layers, and an output layer 15C, and each layer has a structure in which multiple "nodes" are connected by "edges."

本例のCNN15は、内視鏡画像に写っている注目領域の位置を認識するセグメンテーションを行う学習モデルであり、CNNの一種である全層畳み込みネットワーク(FCN:Fully Convolution Network)が適用され、内視鏡画像に写っている注目領域の位置を画素レベルで把握できるものである。 The CNN 15 in this example is a learning model that performs segmentation to recognize the position of an area of interest in an endoscopic image, and applies a full convolutional network (FCN), a type of CNN, to it, making it possible to grasp the position of an area of interest in an endoscopic image at the pixel level.

入力層15Aには、認識用の画像セットSa(図3)が入力される。 The image set Sa for recognition (Figure 3) is input to the input layer 15A.

中間層15Bは、入力層15Aから入力した画像セットSaから特徴を抽出する部分である。中間層15Bにおける畳み込み層は、画像セットSaや前の層で近くにあるノードにフィルタ処理し(フィルタを使用した畳み込み演算を行い)、「特徴マップ」を取得する。プーリング層は、畳み込み層から出力された特徴マップを縮小(又は拡大)して新たな特徴マップとする。「畳み込み層」は、画像からのエッジ抽出等の特徴抽出の役割を担い、「プーリング層」は抽出された特徴が、平行移動などによる影響を受けないようにロバスト性を与える役割を担う。尚、中間層15Bには、畳み込み層とプーリング層とを1セットとする場合に限らず、畳み込み層が連続する場合や正規化層も含まれ得る。 The intermediate layer 15B is a part that extracts features from the image set Sa input from the input layer 15A. The convolutional layer in the intermediate layer 15B filters the image set Sa or nearby nodes in the previous layer (performing a convolution operation using a filter) to obtain a "feature map." The pooling layer shrinks (or enlarges) the feature map output from the convolutional layer to create a new feature map. The "convolutional layer" is responsible for extracting features such as edge extraction from an image, and the "pooling layer" is responsible for providing robustness to the extracted features so that they are not affected by parallel movement, etc. Note that the intermediate layer 15B is not limited to cases where a convolutional layer and a pooling layer are one set, but may also include cases where convolutional layers are consecutive or a normalization layer.

出力層15Cは、中間層15Bにより抽出された特徴に基づき内視鏡画像に写っている注目領域の位置検出や病変の種類を分類(鑑別)する認識結果を出力する部分である。 The output layer 15C is a part that outputs the recognition results that detect the position of the area of interest in the endoscopic image and classify (differentiate) the type of lesion based on the features extracted by the intermediate layer 15B.

また、このCNN15は、学習用の画像セットSaと画像セットSaに対する正解データとの多数のセットにより学習されたものであり、CNN15の各畳み込み層に適用されるフィルタの係数やオフセット値が、学習用のデータセットにより最適値に設定されている。ここで、正解データとは、内視鏡画像(本例では、画像セットSaの少なくとも1つの画像)に対して医師が指定した注目領域や鑑別結果であることが好ましい。 This CNN 15 is trained using a large number of sets of training image sets Sa and correct answer data for the image sets Sa, and the filter coefficients and offset values applied to each convolutional layer of the CNN 15 are set to optimal values using the training data sets. Here, the correct answer data is preferably a region of interest or a discrimination result designated by a doctor for an endoscopic image (in this example, at least one image in the image set Sa).

図5は、図4に示したCNN15の中間層15Bの構成例を示す模式図である。 Figure 5 is a schematic diagram showing an example configuration of the intermediate layer 15B of the CNN 15 shown in Figure 4.

注目領域の最初(1番目)の畳み込み層では、認識用の画像セットSaと、フィルタFとの畳み込み演算が行われる。ここで、画像セットSaは、縦がH、横がWの画像サイズを有するN枚(Nチャンネル)の画像である。本例では、図3に示したように画像セットSaは、9チャンネルの画像である。 In the first (first) convolution layer of the region of interest, a convolution operation is performed between the image set Sa for recognition and the filter F1 . Here, the image set Sa is N images (N channels) having an image size of H vertically and W horizontally. In this example, as shown in FIG. 3, the image set Sa is a 9-channel image.

この画像セットSaと畳み込み演算されるフィルタFは、画像セットSがNチャンネル(N枚)であるため、例えばサイズ5のフィルタの場合、フィルタサイズは、5×5×Nのフィルタになる。 The filter F1 to be convoluted with this image set Sa has N channels (N images), so in the case of a filter of size 5, for example, the filter size is 5×5×N.

このフィルタFを用いた畳み込み演算により、1つのフィルタFに対して1チャンネル(1枚)の「特徴マップ」が生成される。図5に示す例では、M個のフィルタFを使用することで、Mチャンネルの「特徴マップ」が生成される。 A convolution operation using this filter F 1 generates a one-channel (one-sheet) "feature map" for one filter F 1. In the example shown in Fig. 5, M filters F 1 are used to generate M-channel "feature maps."

2番目の畳み込み層で使用されるフィルタFは、例えばサイズ3のフィルタの場合、フィルタサイズは、3×3×Mのフィルタになる。 If the filter F1 used in the second convolutional layer is, for example, a filter of size 3, then the filter size will be a 3×3×M filter.

n番目の畳み込み層における「特徴マップ」のサイズが、2番目の畳み込み層における「特徴マップ」のサイズよりも小さくなっているのは、前段までの畳み込み層によりダウンスケーリングされているからである。 The size of the "feature map" in the nth convolutional layer is smaller than the size of the "feature map" in the second convolutional layer because it has been downscaled by the previous convolutional layers.

中間層15Bの前半部分の畳み込み層は特徴量の抽出を担い、後半部分の畳み込み層は対象物(注目領域)のセグメンテーションを担う。尚、後半部分の畳み込み層では、アップスケーリングされ、最後の畳み込み層では、入力した画像セットSaと同じサイズの1枚の「特徴マップ」が得られる。CNN15の出力層15C(図4)は、中間層15Bから得られる「特徴マップ」により、画像セットSaの画像に写っている注目領域の位置を画素レベルで把握する。即ち、内視鏡画像の画素毎に注目領域に属するか否かを検出し、その検出結果を出力することができる。 The convolutional layers in the first half of the intermediate layer 15B are responsible for extracting features, while the convolutional layers in the second half are responsible for segmenting the object (area of interest). The convolutional layers in the second half perform upscaling, and the final convolutional layer obtains a "feature map" of the same size as the input image set Sa. The output layer 15C (Figure 4) of CNN 15 uses the "feature map" obtained from the intermediate layer 15B to grasp the position of the area of interest in the images of image set Sa at the pixel level. In other words, it is possible to detect whether each pixel of the endoscopic image belongs to the area of interest or not, and output the detection result.

本実施形態によれば、WL画像、BLI画像及びLCI画像のうちのいずれか1つ(1種類)の画像により認識する場合に比べて、マルチフレーム撮影モードで順次取得される複数の画像(WL画像、BLI画像及びLCI画像の画像セット)を用いて認識するため、認識精度を向上させることができる。 According to this embodiment, since recognition is performed using multiple images (a set of WL images, BLI images, and LCI images) acquired sequentially in multi-frame shooting mode, recognition accuracy can be improved compared to when recognition is performed using one (one type) of image among WL images, BLI images, and LCI images.

また、本例のCNN15は、内視鏡画像に写っている注目領域の位置を認識するものであるが、本発明に係る認識器(CNN)は、これに限らず、病変に関する鑑別を実行して鑑別結果を出力するものでもよい。例えば、認識器は、内視鏡画像を「腫瘍性」、「非腫瘍性」、「その他」の3つのカテゴリに分類し、鑑別結果として「腫瘍性」、「非腫瘍性」及び「その他」に対応する3つのスコア(3つのスコアの合計は100%)として出力したり、3つのスコアから明確に分類できる場合には、分類結果を出力するものでもよい。また、このような鑑別結果を出力するCNNの場合、全層畳み込みネットワーク(FCN)の代わりに、中間層の最後の1層又は複数の層として全結合層を有するものが好ましい。 Although the CNN 15 in this example recognizes the position of the region of interest in the endoscopic image, the recognizer (CNN) according to the present invention is not limited to this, and may perform lesion discrimination and output the discrimination result. For example, the recognizer may classify the endoscopic image into three categories, "neoplastic", "non-neoplastic", and "other", and output three scores (the sum of the three scores is 100%) corresponding to "neoplastic", "non-neoplastic", and "other" as the discrimination result, or output the classification result if a clear classification can be made from the three scores. In addition, in the case of a CNN that outputs such a discrimination result, it is preferable to have a fully connected layer as the last layer or layers of the intermediate layer instead of a full-layer convolutional network (FCN).

[内視鏡システムの作用]
図6は、本発明に係る内視鏡システム10の作用を説明するために用いた主要構成を示すブロック図である。
[Operation of the endoscope system]
FIG. 6 is a block diagram showing the main configuration used to explain the operation of the endoscope system 10 according to the present invention.

光源ユニット32のV-LED32a、B-LED32b、G-LED32c、及びR-LED32dからは、それぞれ異なるピーク波長をもつ観察光(V光、B光、G光、及びR光)が、ライトガイド40を介して被検体20に照射される。V光、B光、G光、及びR光は、それぞれ被検体20の深度の異なる複数の層に到達するため、これらの観察光により被検体20の深度の異なる画像の撮像が可能である。 From the V-LED 32a, B-LED 32b, G-LED 32c, and R-LED 32d of the light source unit 32, observation light (V light, B light, G light, and R light) having different peak wavelengths is irradiated onto the subject 20 via the light guide 40. Since the V light, B light, G light, and R light each reach multiple layers at different depths of the subject 20, it is possible to capture images of the subject 20 at different depths using these observation lights.

尚、図3で説明したようにマルチフレーム撮影モードでは、複数の異なる観察光(例えば、WL用の第1観察光、BLI用の第2観察光、及びLCI用の第3観察光)によりWL画像、BLI画像及びLCI画像が順次取得されるが、WL用、BLI用、及びLCI用の観察光は、前述したようにV光、B光、G光、及びR光の光量比が異なるものである。 As explained in FIG. 3, in the multi-frame shooting mode, WL images, BLI images, and LCI images are acquired sequentially using multiple different observation lights (e.g., a first observation light for WL, a second observation light for BLI, and a third observation light for LCI), but the observation lights for WL, BLI, and LCI have different light intensity ratios of V light, B light, G light, and R light, as mentioned above.

内視鏡スコープ11では、複数の異なる観察光の照射によりWL画像、BLI画像及びLCI画像が順次繰り返し撮像される。WL画像、BLI画像及びLCI画像は、それぞれカラー画像であるため、内視鏡プロセッサ13では、RGBの3チャンネルのWL画像、BLI画像及びLCI画像が生成される。 In the endoscope scope 11, WL images, BLI images, and LCI images are captured in sequence and repeatedly by irradiating multiple different observation lights. Since the WL images, BLI images, and LCI images are each color images, the endoscope processor 13 generates WL images, BLI images, and LCI images in three channels of RGB.

認識器15は、WL画像、BLI画像及びLCI画像からなる画像セットSa(合計、9チャンネルの画像)を認識用の画像として受け付ける。 The recognizer 15 accepts an image set Sa consisting of a WL image, a BLI image, and an LCI image (a total of nine channel images) as images for recognition.

認識器15は、内視鏡画像に写っている注目領域(本例では、病変領域)の位置を検出し、病変領域を示す位置情報(認識結果)を内視鏡プロセッサ13に出力する。 The recognizer 15 detects the position of the area of interest (in this example, the lesion area) in the endoscopic image, and outputs position information (recognition result) indicating the lesion area to the endoscope processor 13.

内視鏡プロセッサ13の画像処理部65は、内視鏡スコープ11から入力する画像信号からWL画像、BLI画像及びLCI画像を生成するとともに、観察用画像を生成する。観察用画像は、複数の画像の一部(例えば、WL画像、BLI画像及びLCI画像のうちのWL画像)を観察用画像としてもよいし、複数の画像を用いて算出された画像(WL画像、BLI画像及びLCI画像の2以上の画像を合成した画像)を観察用画像としてもよい。尚、異なる観察光を用いて順次取得された複数の画像をそのまま観察用画像として順次表示すると、見え方が変化してチラつくため、観察用画像は、1種類の画像であることが好ましい。 The image processing unit 65 of the endoscope processor 13 generates a WL image, a BLI image, and an LCI image from the image signal input from the endoscope scope 11, and also generates an observation image. The observation image may be a part of a plurality of images (for example, the WL image of the WL image, the BLI image, and the LCI image), or may be an image calculated using a plurality of images (an image obtained by synthesizing two or more images of the WL image, the BLI image, and the LCI image). Note that if a plurality of images obtained in sequence using different observation lights are displayed in sequence as observation images, the appearance will change and flicker, so it is preferable that the observation image is one type of image.

表示制御部66は、画像処理部65から観察用画像を入力し、認識器15から病変領域を示す位置情報を入力し、これらの観察用画像及び認識結果を表示器14に表示させる。 The display control unit 66 inputs the observation image from the image processing unit 65 and the position information indicating the lesion area from the recognition unit 15, and displays the observation image and the recognition result on the display unit 14.

本例では、表示制御部66は、観察用画像26を表示器14に表示させるとともに、認識された注目領域(病変領域)を強調する強調処理を施す。表示制御部66による強調処理は、表示器14に表示された観察用画像26上に、病変領域を示す指標28を重畳して表示させることで、病変領域を強調表示させる。ここで、指標28の表示は、病変領域の色を変えるなどの強調表示や病変領域の輪郭を示す境界線の表示の他、病変領域を示すマーカの表示、バウンディングボックスの表示が考えられる。 In this example, the display control unit 66 displays the observation image 26 on the display 14 and performs an emphasis process to emphasize the recognized area of interest (lesion area). The emphasis process by the display control unit 66 highlights the lesion area by superimposing an indicator 28 indicating the lesion area on the observation image 26 displayed on the display 14. Here, the display of the indicator 28 may be a highlighting display such as changing the color of the lesion area, a display of a boundary line showing the outline of the lesion area, a display of a marker indicating the lesion area, or a display of a bounding box.

このように、表示器14に表示される観察用画像26上に注目領域を示す指標28を重畳表示することで、注目領域の見落としがないように検査の支援を行うことができる。 In this way, by superimposing an indicator 28 indicating the area of interest on the observation image 26 displayed on the display 14, it is possible to assist in the examination so that the area of interest is not overlooked.

尚、本例の認識器15は、内視鏡画像に写っている注目領域の位置を認識するものであるが、これに限らず、病変に関する鑑別を実行して鑑別結果を出力するものでもよい。鑑別結果の表示方法は、例えば、表示器14の画像上に鑑別結果を表すテキストを表示する方法が考えられる。テキストの表示位置は、画像上でなくてもよく、画像との対応関係が分かりさえすれば、画像とは異なるウインドウでもよく、特に限定されない。 In this example, the recognizer 15 recognizes the position of the region of interest in the endoscopic image, but is not limited to this and may also perform a lesion discrimination and output the discrimination result. One possible method for displaying the discrimination result is to display text indicating the discrimination result on the image on the display 14. The display position of the text does not have to be on the image, and may be a window different from the image as long as the correspondence with the image is clear, and is not particularly limited.

[マルチフレーム撮影の他の実施形態]
撮像素子45(カラー撮像素子)の代わりに、カラーフィルタを有さないモノクロの撮像素子を備えた内視鏡スコープによりカラーの内視鏡画像を取得する場合、異なる色の観察光により被検体を順次照明し、観察光毎に画像を撮像する(面順次で撮像する)。
[Another embodiment of multi-frame photography]
When color endoscopic images are obtained using an endoscope equipped with a monochrome imaging element without a color filter instead of the imaging element 45 (color imaging element), the subject is illuminated sequentially with observation light of different colors, and an image is captured for each observation light (images are captured in frame sequence).

例えば、光源ユニット32から異なる色の観察光(R光、G光、B光、及びV光)を順次発光することで、モノクロの撮像素子によりR光、G光、B光、及びV光に対応した色のR画像、G画像、B画像、及びV画像が面順次で撮像される。 For example, by sequentially emitting observation light of different colors (R light, G light, B light, and V light) from the light source unit 32, R images, G images, B images, and V images of colors corresponding to the R light, G light, B light, and V light are captured in frame sequence by the monochrome imaging element.

図7は、面順次で撮像されるR画像、G画像、B画像、及びV画像と画像セットの一例を示す図である。 Figure 7 shows an example of an R image, a G image, a B image, and a V image captured frame-sequentially, and an image set.

内視鏡プロセッサ13は、複数の異なる観察光(R光、G光、B光、及びV光)を用いて順次取得された複数の画像(R画像、G画像、B画像、及びV画像)に基づいてWL画像、BLI画像及びLCI画像等の観察用画像を生成することができる。これらの観察用画像は、R画像、G画像、B画像、及びV画像の合成比率を調整することで生成することができる。 The endoscope processor 13 can generate observation images such as WL images, BLI images, and LCI images based on a plurality of images (R image, G image, B image, and V image) acquired sequentially using a plurality of different observation lights (R light, G light, B light, and V light). These observation images can be generated by adjusting the composition ratio of the R image, G image, B image, and V image.

また、R画像、G画像、B画像、及びV画像のうち少なくとも2つの画像を予め設定された係数を掛けて合成(四則演算)した画像を、画像セットに含めても良い。例えば、中心波長410nmの画像(V画像)を中心波長450nmの画像(B画像)で各画素を除算して得られる画像や、中心波長410nmの画像(V画像)を中心波長450nmの画像(B画像)で各画素を乗算して得られる画像を用いても良い。 Also, an image obtained by multiplying at least two of the R, G, B, and V images by a preset coefficient and synthesizing them (by performing arithmetic operations) may be included in the image set. For example, an image obtained by dividing each pixel of an image with a central wavelength of 410 nm (V image) by an image with a central wavelength of 450 nm (B image), or an image obtained by multiplying each pixel of an image with a central wavelength of 410 nm (V image) by an image with a central wavelength of 450 nm (B image) may be used.

認識器15は、内視鏡プロセッサ13により生成されたWL画像、BLI画像及びLCI画像を画像セットSbとして受け付け、内視鏡画像に対する認識結果を内視鏡プロセッサ13に返すことができる。 The recognizer 15 can accept the WL image, BLI image, and LCI image generated by the endoscope processor 13 as an image set Sb, and return the recognition results for the endoscopic image to the endoscope processor 13.

本例の認識器15は、WL画像、BLI画像及びLCI画像からなる画像セットSa(合計、9チャンネルの画像)を認識用の画像として受け付けるが、これに限らず、例えば、上記のR画像、G画像、B画像、及びV画像からなる画像セットを受け付け、内視鏡画像に対する認識結果を出力するものでもよい。 The recognizer 15 in this example accepts an image set Sa consisting of a WL image, a BLI image, and an LCI image (a total of nine channel images) as images for recognition, but is not limited to this. For example, the recognizer 15 may accept an image set consisting of the above-mentioned R image, G image, B image, and V image, and output the recognition result for the endoscopic image.

[画像処理方法]
図8は、本発明に係る画像処理方法の実施形態を示すフローチャートであり、図2に示した内視鏡システム10の各部の処理手順に関して示している。
[Image processing method]
FIG. 8 is a flowchart showing an embodiment of an image processing method according to the present invention, showing the processing procedures of each part of the endoscope system 10 shown in FIG.

図8において、マルチフレーム撮影モードが設定され、内視鏡スコープ11は、複数の異なる観察光を用いたマルチフレーム画像を順次撮像する(ステップS10)。 In FIG. 8, the multi-frame shooting mode is set, and the endoscope 11 sequentially captures multi-frame images using multiple different observation lights (step S10).

内視鏡プロセッサ13は、内視鏡スコープ11により撮像されたマルチフレーム画像を構成する画像セットを取得する(ステップS12、第1ステップ)。 The endoscope processor 13 acquires a set of images constituting a multiframe image captured by the endoscope scope 11 (step S12, first step).

画像セットは、内視鏡スコープ11により撮像されたWL用、BLI用、及びLCI用の観察光により撮像されたWL画像、BLI画像及びLCI画像、あるいは面順次で撮像されたR画像、G画像、B画像、及びV画像から生成されたWL画像、BLI画像及びLCI画像が考えられるが、特殊光画像は、BLI画像及びLCI画像の何れか1つの特殊光画像であってもよいし、他の特殊光で撮像された特殊光画像であってもよい。また、画像セットは、WL画像(通常光画像)を含まず、第1特殊光で撮像された第1特殊光画像及び第2特殊光で撮像された第2特殊光画像を含む2以上の特殊光画像であってもよい。要は、複数の異なる観察光を用いて順次取得された複数の画像からなる画像セットであればよく、如何なる画像セットでもよい。 The image set may be a WL image, a BLI image, and an LCI image captured by the endoscope scope 11 using WL, BLI, and LCI observation lights, or a WL image, a BLI image, and an LCI image generated from R, G, B, and V images captured in frame sequence, but the special light image may be one of the BLI and LCI images, or a special light image captured with another special light. The image set may not include a WL image (normal light image), and may be two or more special light images including a first special light image captured with a first special light and a second special light image captured with a second special light. In short, any image set may be used as long as it is an image set consisting of a plurality of images captured sequentially using a plurality of different observation lights.

内視鏡プロセッサ13の画像処理部65は、取得した画像セットに基づいて観察用画像を生成する(ステップS14)。観察用画像は、複数の画像の一部(例えば、WL画像、BLI画像及びLCI画像のうちのWL画像)もしくは複数の画像を用いて算出された画像である。 The image processing unit 65 of the endoscope processor 13 generates an image for observation based on the acquired image set (step S14). The image for observation is a part of the multiple images (for example, the WL image of the WL image, the BLI image, and the LCI image) or an image calculated using the multiple images.

一方、認識器15は、内視鏡プロセッサ13を介して受け付けた画像セットに基づいて内視鏡画像に写っている注目領域の位置検出や病変の種類の鑑別等を行い、認識結果を出力する(ステップS16、第2ステップ)。 On the other hand, the recognizer 15 performs operations such as detecting the position of the area of interest in the endoscopic image and differentiating the type of lesion based on the image set received via the endoscope processor 13, and outputs the recognition result (step S16, second step).

そして、表示制御部66は、生成された観察用画像と認識器15による認識結果とを、表示器14に表示させる(ステップS18、第3ステップ)。 Then, the display control unit 66 causes the display 14 to display the generated observation image and the recognition result by the recognizer 15 (step S18, third step).

続いて、マルチフレーム画像の撮像を終了するか否かが判別され(ステップS20)、マルチフレーム画像の撮像が継続される場合(「No」の場合)には、ステップS10に遷移し、ステップS10からステップS20の処理が繰り返し行われる。これにより、観察用画像が動画として表示され、また、認識器15の認識結果も連続的に表示される。 Next, it is determined whether or not to end the capture of the multi-frame image (step S20), and if the capture of the multi-frame image is to be continued (if "No"), the process transitions to step S10, and the processes from step S10 to step S20 are repeated. As a result, the observation image is displayed as a video, and the recognition results of the recognizer 15 are also displayed continuously.

マルチフレーム画像の撮像が終了する場合(「Yes」の場合)には、本処理を終了させる。 When multi-frame image capture is complete (if "Yes"), this process ends.

[その他]
本実施形態では、内視鏡スコープ11等を含む内視鏡システム10について説明したが、本発明は、内視鏡システム10に限らず、内視鏡プロセッサ13と認識器15とにより構成される画像処理装置でもよい。この場合、内視鏡プロセッサ13と認識器15とは一体化されたものでもよいし、別体のものでもよい。
[others]
In this embodiment, an endoscope system 10 including an endoscope scope 11 and the like has been described, but the present invention is not limited to the endoscope system 10 and may be an image processing device including an endoscope processor 13 and a recognizer 15. In this case, the endoscope processor 13 and the recognizer 15 may be integrated or separate.

また、異なる観察光は、4色のLEDから発光されるものに限らず、例えば、中心波長445nmの青色レーザ光を発する青色レーザダイオードと、中心波長405nmの青紫色レーザ光を発する青紫色レーザダイオードとを発光源とし、これらの青色レーザダイオード、及び青紫色レーザダイオードのレーザ光を、YAG(Yttrium Aluminum Garnet)系の蛍光体に照射して発光されるものでもよい。この蛍光体に青色レーザ光が照射されることで、蛍光体が励起され広帯域の蛍光が発せられ、また、一部の青色レーザ光は、そのまま蛍光体を透過する。青紫色レーザ光は、蛍光体を励起させることなく透過する。したがって、青色レーザ光と青紫色レーザ光との強度を調整することで、WL用の観察光、BLI用の観察光、及びLCI用の観察光を照射することができ、また、青紫色レーザ光のみを発光させると、中心波長が405nmの観察光を照射することができる。 The different observation lights are not limited to those emitted from four-color LEDs, but may be, for example, light sources that include a blue laser diode that emits blue laser light with a central wavelength of 445 nm and a blue-violet laser diode that emits blue-violet laser light with a central wavelength of 405 nm, and may be emitted by irradiating the laser light of these blue and blue-violet laser diodes on a YAG (Yttrium Aluminum Garnet) phosphor. When the blue laser light is irradiated on this phosphor, the phosphor is excited and a wide band of fluorescence is emitted, and some of the blue laser light passes through the phosphor as is. The blue-violet laser light passes through the phosphor without exciting it. Therefore, by adjusting the intensity of the blue laser light and the blue-violet laser light, it is possible to irradiate observation light for WL, observation light for BLI, and observation light for LCI, and by emitting only the blue-violet laser light, it is possible to irradiate observation light with a central wavelength of 405 nm.

また、本発明に係る観察用画像は動画に限らず、記憶部67等に記憶された静止画でもよく、認識器は静止画の画像セットに基づいて認識結果を出力するものでもよい。 In addition, the observation images according to the present invention are not limited to video images, but may be still images stored in the memory unit 67 or the like, and the recognizer may output recognition results based on an image set of still images.

更に、認識器は、CNNに限らず、例えばDBN(Deep Belief Network)、SVM(Support Vector Machine)などのCNN以外の機械学習モデルでもよい。 Furthermore, the recognizer is not limited to CNN, but may be a machine learning model other than CNN, such as DBN (Deep Belief Network) or SVM (Support Vector Machine).

また、内視鏡プロセッサ13及び/又は認識器15のハードウェア的な構造は、次に示すような各種のプロセッサ(processor)である。各種のプロセッサには、ソフトウェア(プログラム)を実行して各種の制御部として機能する汎用的なプロセッサであるCPU(Central Processing Unit)、FPGA(Field Programmable Gate Array)などの製造後に回路構成を変更可能なプロセッサであるプログラマブルロジックデバイス(Programmable Logic Device:PLD)、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)などの特定の処理を実行させるために専用に設計された回路構成を有するプロセッサである専用電気回路などが含まれる。 The hardware structure of the endoscope processor 13 and/or the recognizer 15 is various processors as shown below. The various processors include a CPU (Central Processing Unit), which is a general-purpose processor that executes software (programs) and functions as various control units, a programmable logic device (PLD), such as an FPGA (Field Programmable Gate Array), which is a processor whose circuit configuration can be changed after manufacture, and a dedicated electrical circuit, such as an ASIC (Application Specific Integrated Circuit), which is a processor with a circuit configuration designed specifically to execute specific processing.

1つの処理部は、これら各種のプロセッサのうちの1つで構成されていてもよいし、同種又は異種の2つ以上のプロセッサ(例えば、複数のFPGA、あるいはCPUとFPGAの組み合わせ)で構成されてもよい。また、複数の制御部を1つのプロセッサで構成してもよい。複数の制御部を1つのプロセッサで構成する例としては、第1に、クライアントやサーバなどのコンピュータに代表されるように、1つ以上のCPUとソフトウェアの組合せで1つのプロセッサを構成し、このプロセッサが複数の制御部として機能する形態がある。第2に、システムオンチップ(System On Chip:SoC)などに代表されるように、複数の制御部を含むシステム全体の機能を1つのIC(Integrated Circuit)チップで実現するプロセッサを使用する形態がある。このように、各種の制御部は、ハードウェア的な構造として、上記各種のプロセッサを1つ以上用いて構成される。 A processing unit may be composed of one of these various processors, or may be composed of two or more processors of the same or different types (for example, multiple FPGAs, or a combination of a CPU and an FPGA). Multiple control units may also be composed of one processor. As an example of multiple control units being composed of one processor, first, as represented by computers such as clients and servers, there is a form in which one processor is composed of a combination of one or more CPUs and software, and this processor functions as multiple control units. Second, as represented by system on chip (SoC), there is a form in which a processor is used that realizes the functions of the entire system including multiple control units in a single IC (Integrated Circuit) chip. In this way, the various control units are composed of one or more of the above various processors as a hardware structure.

更に、本発明は上述した実施形態に限定されず、本発明の精神を逸脱しない範囲で種々の変形が可能であることは言うまでもない。 Furthermore, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications are possible without departing from the spirit of the present invention.

10 内視鏡システム
11 内視鏡スコープ
12 光源装置
12a 光源操作部
13 内視鏡プロセッサ
13a プロセッサ操作部
14 表示器
15 認識器(CNN)
15A 入力層
15B 中間層
15C 出力層
16 挿入部
16a 挿入部先端部
16b 湾曲部
16c 可撓管部
17 手元操作部
18 ユニバーサルコード
20 被検体
21 アングルノブ
22 操作ボタン
23 鉗子入口
25a コネクタ部
25b コネクタ部
26 観察用画像
28 指標
31 光源制御部
32 光源ユニット
32a V-LED
32b B-LED
32c G-LED
32d R-LED
40 ライトガイド
42 照明レンズ
44 対物レンズ
45 撮像素子
46 内視鏡操作部
47 内視鏡制御部
48,62 ROM
61 プロセッサ制御部
65 画像処理部
66 表示制御部
67 記憶部
F1 フィルタ
S 画像セット
S10 ステップ
S12 ステップ
S14 ステップ
S16 ステップ
S18 ステップ
S20 ステップ
10 Endoscope system 11 Endoscope scope 12 Light source device 12a Light source operation unit 13 Endoscope processor 13a Processor operation unit 14 Display 15 Recognizer (CNN)
15A Input layer 15B Intermediate layer 15C Output layer 16 Insertion section 16a Insertion section tip 16b Bending section 16c Flexible tube section 17 Hand operation section 18 Universal cord 20 Subject 21 Angle knob 22 Operation button 23 Forceps inlet 25a Connector section 25b Connector section 26 Observation image 28 Index 31 Light source control section 32 Light source unit 32a V-LED
32b B-LED
32c G-LED
32d R-LED
40 Light guide 42 Illumination lens 44 Objective lens 45 Image pickup element 46 Endoscope operation unit 47 Endoscope control unit 48, 62 ROM
61 Processor control unit 65 Image processing unit 66 Display control unit 67 Memory unit F1 Filter S Image set S10 Step S12 Step S14 Step S16 Step S18 Step S20 Step

Claims (10)

通常光と特殊光とを用いて取得された内視鏡画像である通常光画像と特殊光画像とからなる画像セットを受け付け、前記画像セットに対する認識結果を出力する1つの認識器と、
前記画像セットの一部の前記通常光画像又は前記特殊光画像からなる観察用画像と前記認識結果、もしくは前記画像セットを用いて算出された観察用画像と前記認識結果を表示部に表示させる表示制御部と、を備え、
前記画像セットは、前記通常光と前記特殊光とにより観察対象が照明され、前記通常光により撮像された前記通常光画像と、前記通常光と前記通常光との間の前記特殊光により撮像された前記特殊光画像とからなり、
前記認識器は、学習用の前記画像セットと、病変の位置を示す正解データとをセットにして学習した学習済みモデルを有し、認識用の前記画像セットを受け付ける毎に前記学習済みモデルに基づいて前記認識用の前記画像セットに含まれる病変の位置を示す前記認識結果を出力する、
画像処理装置。
a recognizer that receives an image set including a normal light image and a special light image, which are endoscopic images acquired using normal light and special light, and outputs a recognition result for the image set;
a display control unit that causes an observation image composed of the normal light image or the special light image that is a part of the image set and the recognition result, or an observation image calculated using the image set and the recognition result to be displayed on a display unit,
the image set includes a normal light image captured by illuminating an observation target with the normal light and the special light, and a special light image captured by illuminating the observation target with the normal light and the special light between the normal light and the special light,
The recognizer has a trained model trained with a set of the image set for learning and ground truth data indicating the position of a lesion, and outputs the recognition result indicating the position of a lesion included in the image set for recognition based on the trained model every time the image set for recognition is received.
Image processing device.
前記学習済みモデルは、畳み込みニューラルネットワークで構成される請求項1に記載の画像処理装置。 The image processing device according to claim 1, wherein the trained model is composed of a convolutional neural network. 前記特殊光画像は、2以上の異なる特殊光により撮像された2以上の特殊光画像を含む請求項1又は2に記載の画像処理装置。 The image processing device according to claim 1 or 2, wherein the special light image includes two or more special light images captured using two or more different special lights. 前記表示制御部は、前記観察用画像を、動画として前記表示部に表示させる請求項1から3のいずれか1項に記載の画像処理装置。 The image processing device according to any one of claims 1 to 3, wherein the display control unit causes the observation image to be displayed on the display unit as a video. 前記認識器は、前記認識用の前記画像セットに含まれる病変領域の位置を認識し、
前記表示制御部は、前記認識された前記病変領域を示す指標を、前記表示部に表示された前記観察用画像上に重畳して表示させる請求項1から4のいずれか1項に記載の画像処理装置。
The recognizer recognizes a location of a lesion area included in the image set for the recognition;
The image processing device according to claim 1 , wherein the display control unit causes an index indicating the recognized lesion area to be superimposed on the observation image displayed on the display unit.
前記認識器は、前記認識用の画像セットに含まれる病変領域の位置を認識し、
前記表示制御部は、前記病変領域の有無を表す情報を前記表示部に表示された前記観察用画像と重ならないように表示させる請求項1から4のいずれか1項に記載の画像処理装置。
The recognizer recognizes a location of a lesion area included in the image set for recognition;
The image processing device according to claim 1 , wherein the display control unit displays the information indicating the presence or absence of a lesion area so as not to overlap with the observation image displayed on the display unit.
前記通常光と前記特殊光とを順次発生する光源装置と、
前記通常光と前記特殊光とにより順次照明された観察対象を順次撮像することにより前記通常光画像と前記特殊光とを順次撮像する内視鏡スコープと、
前記表示部と、
請求項1からのいずれか1項に記載の画像処理装置と、を備え、
前記認識器は、前記内視鏡スコープが撮像する前記通常光画像と前記特殊光画像とからなる前記画像セットを受け付ける内視鏡システム。
a light source device that sequentially generates the normal light and the special light;
an endoscope that sequentially captures normal light images and special light images by sequentially capturing images of an observation target that is sequentially illuminated with the normal light and the special light;
The display unit;
The image processing device according to any one of claims 1 to 6 ,
The recognizer is an endoscope system that receives the image set consisting of the normal light image and the special light image captured by the endoscope scope.
前記内視鏡スコープが撮像する前記通常光画像と前記特殊光画像とを受け付け、前記通常光画像と前記特殊光画像との画像処理を行う内視鏡プロセッサを備え、
前記認識器は、前記内視鏡プロセッサによる画像処理後の前記通常光画像と前記特殊光画像とからなる前記画像セットを受け付ける請求項に記載の内視鏡システム。
an endoscope processor that receives the normal light image and the special light image captured by the endoscope and performs image processing of the normal light image and the special light image,
The endoscope system according to claim 7 , wherein the recognizer accepts the image set consisting of the normal light image and the special light image after image processing by the endoscope processor.
1つの認識器と表示制御部とを有する画像処理装置の作動方法であって、
前記認識器が、通常光と特殊光とを用いて取得された内視鏡画像である通常光画像と特殊光画像とからなる画像セットを受け付ける第1ステップと、
前記認識器が、前記画像セットに対する認識結果を出力する第2ステップと、
前記表示制御部が、認識用の前記画像セットを受け付け、前記画像セットの一部の前記通常光画像又は前記特殊光画像からなる観察用画像と前記認識結果、もしくは前記画像セットを用いて算出された観察用画像と前記認識結果を表示部に表示させる第3ステップと、を含み、
前記第1ステップから前記第3ステップの処理を繰り返し実行し、
前記画像セットは、前記通常光と前記特殊光とにより観察対象が照明され、前記通常光により撮像された前記通常光画像と、前記通常光と前記通常光との間の前記特殊光により撮像された前記特殊光画像とからなり、
前記第2ステップは、学習用の前記画像セットと、病変の位置を示す正解データとをセットにして学習した学習済みモデルを有し、認識用の前記画像セットを受け付ける毎に前記学習済みモデルに基づいて前記認識用の前記画像セットに含まれる病変の位置を示す前記認識結果を出力する、
画像処理装置の作動方法。
A method for operating an image processing device having one recognizer and a display control unit, comprising the steps of:
A first step in which the recognizer receives an image set including a normal light image and a special light image, which are endoscopic images acquired using normal light and special light;
a second step in which the recognizer outputs a recognition result for the set of images;
a third step in which the display control unit receives the image set for recognition, and causes a display unit to display an observation image consisting of the normal light image or the special light image that is a part of the image set and the recognition result, or an observation image calculated using the image set and the recognition result,
Repeating the processes from the first step to the third step;
the image set includes a normal light image captured by illuminating an observation target with the normal light and the special light, and a special light image captured by illuminating the observation target with the normal light and the special light between the normal light and the special light,
The second step has a trained model trained on the image set for learning and ground truth data indicating the position of a lesion as a set, and outputs the recognition result indicating the position of a lesion included in the image set for recognition based on the trained model every time the image set for recognition is received.
A method for operating an image processing device.
前記学習済みモデルは、畳み込みニューラルネットワークで構成される請求項に記載の画像処理装置の作動方法。 The method of claim 9 , wherein the trained model is composed of a convolutional neural network.
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