圖像處理裝置和內(nèi)窺鏡裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于內(nèi)窺鏡診斷的圖像處理裝置和設(shè)置有圖像處理裝置的醫(yī)用內(nèi)窺鏡裝置，更具體地，涉及一種具有基于彩色內(nèi)窺鏡圖像的色彩信息而獲得并顯示病變部分信息的功能的裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]一般而言，病變部分會(huì)顯示出與正常的粘膜組織不同的顏色。由于彩色內(nèi)窺鏡裝置性能的提升，已經(jīng)可以對(duì)顏色輕微不同于正常組織顏色的病變部分進(jìn)行鑒別。然而，為了可以基于內(nèi)窺鏡圖像上顏色的輕微差別而精確地從正常組織中鑒別出病變部分，操作者需要在專業(yè)人員的指導(dǎo)下進(jìn)行長(zhǎng)期的訓(xùn)練。并且，即使對(duì)于經(jīng)過訓(xùn)練的操作者，也不能輕易地基于顏色上的輕微差別而鑒別出病變部分，所以需要細(xì)致認(rèn)真地工作。因此提出了具有如下功能的電子內(nèi)窺鏡裝置:對(duì)于使用白光得到的內(nèi)窺鏡圖像數(shù)據(jù)，可以進(jìn)行用于突出顏色上差別的色彩轉(zhuǎn)換處理，從而輕易地鑒別出血管或病變部分，例如，日本專利臨時(shí)出版物第2009-106424A號(hào)(在下文中稱作專利文獻(xiàn)I)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]可以說專利文獻(xiàn)I中描述的電子內(nèi)窺鏡所產(chǎn)生的圖像在與正常內(nèi)窺鏡圖像的比較中很容易鑒別出病變部分等。然而，在正常黏膜和病變部分等的邊界上的顏色改變是連續(xù)的，并且依據(jù)疾病的類型，正常粘膜和病變部分的顏色差別變得非常小。因此，即使在使用專利文獻(xiàn)I所描述的電子內(nèi)窺鏡裝置時(shí)，也無法解決難以鑒別病變部分等的問題。并且，即使在使用專利文獻(xiàn)I所描述的電子內(nèi)窺鏡裝置時(shí)，是否為病變部分的判斷最終也交付于操作者的專業(yè)技能，而操作者的專業(yè)技能取決于操作者的經(jīng)驗(yàn)或知識(shí)，所以無法得到具有客觀性和再現(xiàn)性(這不取決于操作者的技能)的診斷結(jié)果。
[0004]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案，提供了圖像處理裝置，其包括圖像獲取裝置、色彩空間(色空間)轉(zhuǎn)換裝置、病變像素判斷裝置、病變像素計(jì)數(shù)裝置、病變指數(shù)計(jì)算裝置以及病變指數(shù)顯示裝置；所述圖像獲取裝置獲取彩色內(nèi)窺鏡圖像數(shù)據(jù)；所述色彩空間轉(zhuǎn)換裝置將彩色內(nèi)窺鏡圖像數(shù)據(jù)的色彩空間轉(zhuǎn)換至基于色調(diào)(色相)、飽和度(彩度)和強(qiáng)度(輝度)的HSI色彩空間，或基于色調(diào)、飽和度和明度的HSV色彩空間；所述病變像素判斷裝置對(duì)于每個(gè)組成彩色內(nèi)窺鏡圖像的像素，基于色調(diào)和飽和度而判斷每個(gè)像素是否為病變部分；所述病變像素計(jì)數(shù)裝置對(duì)病變像素?cái)?shù)量進(jìn)行計(jì)數(shù)，所述病變像素?cái)?shù)量為判斷為病變部分的像素的數(shù)量；所述病變指數(shù)計(jì)算裝置基于病變像素的數(shù)量而計(jì)算病變指數(shù)；所述病變指數(shù)顯示裝置顯示病變指數(shù)。
[0005]利用該配置，由于是在病變部分和正常部分之間出現(xiàn)明顯差異的HSV色彩空間中對(duì)病變部分做出判斷，所以可以對(duì)病變部分和正常部分做出準(zhǔn)確的判斷。另外，通過顯示病變指數(shù)，獲得了拍攝在內(nèi)窺鏡圖像上的病變部分的客觀且定量的信息，因此可以進(jìn)行具有高準(zhǔn)確性和再現(xiàn)性的診斷。
[0006]在上述圖像處理裝置中，圖像處理裝置可以進(jìn)一步包括有效像素判斷裝置和有效像素計(jì)數(shù)裝置；所述有效像素判斷裝置對(duì)于組成彩色內(nèi)窺鏡圖像的每個(gè)像素，通過判斷像素值是否在預(yù)定的范圍內(nèi)而判斷每個(gè)像素是否有效；所述有效像素計(jì)數(shù)裝置對(duì)有效像素?cái)?shù)量進(jìn)行計(jì)數(shù)，所述有效像素?cái)?shù)量為通過有效像素判斷裝置而判斷為有效的像素的數(shù)量，其中病變像素判斷裝置可以對(duì)判斷為有效的像素，判斷每個(gè)像素是否為病變部分，并且病變指數(shù)顯示裝置可以計(jì)算病變指數(shù)，所述病變指數(shù)為病變像素?cái)?shù)量占有效像素?cái)?shù)量的比例。
[0007]利用該配置，通過從判斷目標(biāo)中排除無效像素(例如，具有低精確度的像素值的像素，比如極高的像素值或極低的像素值)，可以對(duì)病變部分進(jìn)行更準(zhǔn)確的鑒別。
[0008]在上述的圖像處理裝置中，病變像素判斷裝置對(duì)于多種病變類型中的每一種，可以判斷組成彩色內(nèi)窺鏡圖像的每個(gè)像素是否為病變部分，病變像素計(jì)數(shù)裝置對(duì)于多種病變類型中的每一種，可以對(duì)病變像素?cái)?shù)量進(jìn)行計(jì)數(shù)，病變指數(shù)計(jì)算裝置對(duì)于多種病變類型中的每一種，可以計(jì)算病變指數(shù)，病變指數(shù)顯示裝置可以顯示多種病變類型中的至少一種的病變指數(shù)。
[0009]利用該配置，顯示對(duì)于每一種病變類型的病變指數(shù)，操作者可以獲得關(guān)于病人狀態(tài)的詳細(xì)信息，所以可以進(jìn)行更準(zhǔn)確的診斷。
[0010]在上述的圖像處理裝置中，圖像處理裝置可以進(jìn)一步包括總病變指數(shù)計(jì)算裝置，其計(jì)算總病變指數(shù)，所述總病變指數(shù)為多個(gè)類型病變的病變指數(shù)之和，其中，病變指數(shù)顯示裝置可以顯示總病變指數(shù)。
[0011]利用該配置，由于操作者可以獲取客觀完整的顯示出各種難以診斷的病變類型的關(guān)于疾病的信息，所以可以輕松地進(jìn)行適當(dāng)?shù)卦\斷。
[0012]在上述圖像處理裝置中，病變像素計(jì)數(shù)裝置可以對(duì)病變像素?cái)?shù)量進(jìn)行計(jì)數(shù)，所述病變像素?cái)?shù)量為判斷為多種病變類型中的一種病變部分像素的像素?cái)?shù)量。
[0013]利用該配置，即使對(duì)于通過圖像分析難以鑒別的多種類型的疾病，也可以提供關(guān)于疾病狀態(tài)的準(zhǔn)確信息。
[0014]在上述圖像處理裝置中，圖像處理裝置可以進(jìn)一步包括色調(diào)增強(qiáng)裝置，其將非線性增益應(yīng)用至像素值而執(zhí)行色調(diào)增強(qiáng)過程，從而對(duì)于判斷為病變部分的像素，擴(kuò)大接近像素值的區(qū)域邊界的動(dòng)態(tài)范圍，其中病變像素判斷裝置可以在色調(diào)增強(qiáng)過程后基于像素值而做出判斷。
[0015]利用該配置，擴(kuò)大了在病變部分上接近判斷的邊界(閾值)的動(dòng)態(tài)范圍，可以對(duì)病變部分進(jìn)行更精確的判斷。
[0016]在上述圖像處理裝置中，在RGB色彩空間中經(jīng)過色調(diào)增強(qiáng)過程后，彩色內(nèi)窺鏡圖像數(shù)據(jù)可以轉(zhuǎn)換至HSI色彩空間或HSV色彩空間。
[0017]在上述圖像處理裝置中，色調(diào)增強(qiáng)裝置可以在將不同的增益曲線分別應(yīng)用至各自原色R、G和B的強(qiáng)度值時(shí)執(zhí)行色調(diào)增強(qiáng)過程。
[0018]利用該配置，可以通過具有高自由度的色調(diào)增強(qiáng)過程而對(duì)病變部分進(jìn)行更準(zhǔn)確的判斷。
[0019]在上述圖像處理裝置中，圖像處理裝置可以進(jìn)一步包括疊加裝置和疊加圖像顯示裝置，所述疊加裝置執(zhí)行改變由病變像素判斷裝置判斷為病變部分的像素顏色的疊加過程，所述疊加圖像顯示裝置顯示通過使彩色內(nèi)窺鏡圖像經(jīng)過疊加過程而獲得的疊加圖像。
[0020]利用該配置，明確地顯示了在疊加圖像上判斷為病變部分的部分，可以避免忽視病變部分并且進(jìn)行更準(zhǔn)確的診斷。
[0021]在上述圖像處理裝置中，疊加圖像顯示裝置可以同時(shí)顯示彩色內(nèi)窺鏡圖像和疊加圖像。
[0022]利用該配置，通過比較疊加圖像，很容易對(duì)拍攝在彩色內(nèi)窺鏡圖像上的病變部分進(jìn)行鑒別。
[0023]在上述圖像處理裝置中，疊加裝置可以將對(duì)應(yīng)于病變類型的預(yù)定的值加在判斷為病變部分像素的像素的像素值上。
[0024]利用該配置，根據(jù)其顏色而顯示不同類型的病變部分，可以憑直覺準(zhǔn)確地識(shí)別出疾病狀態(tài)的更詳細(xì)的信息。
[0025]在上述圖像處理裝置中，圖像處理裝置可以進(jìn)一步包括圖像捕捉位置獲取裝置和報(bào)告顯示裝置；所述圖像捕捉位置獲取裝置獲取捕捉彩色內(nèi)窺鏡圖像的位置的信息；所述報(bào)告顯示裝置利用表、曲線圖和示意圖中的至少一個(gè)，顯示多個(gè)彩色內(nèi)窺鏡圖像捕捉的位置與在此位置上捕捉的彩色內(nèi)窺鏡圖像的病變指數(shù)之間的關(guān)系。
[0026]利用該配置，可以輕易準(zhǔn)確而全方位地識(shí)別疾病。
[0027]在上述圖像處理裝置中，報(bào)告顯示裝置可以進(jìn)行打印和顯示。
[0028]在上述圖像處理裝置中，病變可以包括炎癥性腸病中的發(fā)炎和潰瘍。
[0029]利用該配置，由于病變指數(shù)變?yōu)檠装Y性疾病的嚴(yán)重性的適當(dāng)?shù)闹笖?shù)，所以可以對(duì)炎癥性疾病的嚴(yán)重性進(jìn)行更恰當(dāng)?shù)脑\斷。
[0030]另外，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案提供了一種內(nèi)窺鏡裝置，其包括上述的圖像處理裝置和內(nèi)窺鏡，所述內(nèi)窺鏡生成彩色內(nèi)窺鏡圖像數(shù)據(jù)并將所述彩色內(nèi)窺鏡圖像數(shù)據(jù)輸出至圖像處理裝置。
[0031]如上所述根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案，可以在病變部分和正常部分之間進(jìn)行準(zhǔn)確的鑒別。
【附圖說明】
[0032]圖1為顯示了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案的電子內(nèi)窺鏡裝置的常規(guī)配置的方框圖。
[0033]圖2為顯示了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案的圖像處理單元的常規(guī)配置的方框圖。
[0034]圖3為顯示了圖像存儲(chǔ)器224的存儲(chǔ)區(qū)域的常規(guī)配置的示意圖。
[0035]圖4為顯示了存儲(chǔ)器226的存儲(chǔ)區(qū)域的常規(guī)配置的示意圖。
[0036]圖5為顯示了通過圖像處理單元執(zhí)行過程的順序的流程圖。
[0037]圖6為用于TE過程的增益曲線的示例。
[0038]圖7為顯示了有效像素判斷過程的順序的流程圖。
[0039]圖8為顯示了病變判斷過程的順序的流程圖。
[0040]圖9為繪制于HS坐標(biāo)中的活組織圖像的像素值的散布圖。
[0041]圖10為顯示了疊加過程的順序的流程圖。
[0042]圖11為顯示了病變指數(shù)計(jì)算過程的流程圖。
[0043]圖12為由畫面顯示過程產(chǎn)生的顯示畫面的示例。
[0044]圖13為在報(bào)告輸出過程中打印的報(bào)告畫面。
【具體實(shí)施方式】
[0045]在下文中，將參考附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方案進(jìn)行詳細(xì)的解釋。
[0046]圖1為顯示了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案的電子內(nèi)窺鏡裝置I的常規(guī)配置的方框圖。如圖1所示，根據(jù)實(shí)施方案的電子內(nèi)窺鏡裝置I包括電子鏡(電子只3 —7°) 100、用于電子內(nèi)窺鏡的處理器200、監(jiān)視器300以及打印機(jī)400。
[0047]用于電子內(nèi)窺鏡的處理器200包括系統(tǒng)控制器202和時(shí)間控制器206。系統(tǒng)控制器202執(zhí)行存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器204中的各個(gè)程序，并且完全控制整個(gè)電子內(nèi)窺鏡裝置I。另外，系統(tǒng)控制器202根據(jù)用戶(操作者或輔助人員)輸入至操作面板208的命令而改變電子內(nèi)窺鏡裝置I的各個(gè)設(shè)定。時(shí)間控制器206將用于調(diào)整每個(gè)部分的工作時(shí)間的時(shí)鐘脈沖輸出至電子內(nèi)窺鏡裝置I中的各個(gè)電路。
[0048]另外，用于電子內(nèi)窺鏡的處理器200包括光源230，該光源230將為白色光束的照明光線供應(yīng)至電子鏡100的LCB(光導(dǎo)束(Light Carrying Bundle)) 102。光源230包括燈232、燈電源234、聚光透鏡236以及調(diào)光器控制裝置240。燈232為高亮度燈，其在由燈電源234供應(yīng)驅(qū)動(dòng)電力時(shí)發(fā)出照明光線，使用例如氙燈、金屬鹵素?zé)?、汞燈或鹵素?zé)簟?32發(fā)出的照明光線通過聚光透鏡236而匯聚，經(jīng)由調(diào)光器控制裝置240而被引導(dǎo)至LCB102。
[0049]調(diào)