JP2018023478A - Fundus image processing device - Google Patents
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Abstract
【課題】計測者の主観や計測箇所によるバラツキの問題を解消しながら、血流幅比率を客観的に計測することが可能な眼底画像処理装置を提供する。【解決手段】計測用図形を表示する表示手段20、眼底画像に重ねて配置された計測用図形に基づき、計測用図形の平行な2辺を計測範囲として設定する計測範囲設定手段40、計測範囲として設定された辺をサンプリングして得られた各サンプルに対応する輝度値の配列である輝度配列を作成し、輝度配列を用いて微分輝度値の配列である微分配列を作成し、微分配列に対して最大値をとる最大サンプルと最小値をとる最小サンプルを探索し、最大サンプルを基に第2最大サンプルを探索するとともに最小サンプルを基に第2最小サンプルを探索し、最大サンプルと最小サンプルを基に血流領域の2端点を特定し、第2最大サンプルと第2最小サンプルを基に血柱反射領域の2境界点を特定する血流領域端点特定手段50を有する。【選択図】図2Provided is a fundus image processing apparatus capable of objectively measuring a blood flow width ratio while solving a problem of variation due to a subject's subjectivity and measurement location. A display means for displaying a measurement graphic, a measurement range setting means for setting two parallel sides of the measurement graphic as a measurement range based on the measurement graphic arranged on the fundus image, a measurement range Create a luminance array that is an array of luminance values corresponding to each sample obtained by sampling the sides set as, create a differential array that is an array of differential luminance values using the luminance array, The maximum sample having the maximum value and the minimum sample having the minimum value are searched, the second maximum sample is searched based on the maximum sample, the second minimum sample is searched based on the minimum sample, and the maximum sample and the minimum sample are searched. The blood flow region end point specifying means 50 for specifying the two end points of the blood flow region based on the second and the two boundary points of the blood column reflection region based on the second maximum sample and the second minimum sample. [Selection] Figure 2
Description
本発明は、眼底画像の処理技術に関し、特に、動脈硬化や高血圧の指標の1つである血柱反射幅等の血流幅に関する情報を、眼底画像を処理することにより解析するための技術に関する。 The present invention relates to a fundus image processing technique, and more particularly to a technique for analyzing information on a blood flow width such as a blood column reflex width, which is one of indices of arteriosclerosis and hypertension, by processing the fundus image. .
生活習慣病として代表的な高血圧・脂質異常症・糖尿病・動脈硬化などいわゆるメタボリックシンドロームにおいて、血圧・脂質・血糖は簡便に計測でき自己検診も可能である。しかし、動脈硬化の計測(通称:血管年齢検査)については、現状ではPWV検査(脈波伝播速度)、ABI検査(足関節上腕血圧比)、頚動脈エコー検査など、検査設備を備えた循環器専門のクリニックでないと計測ができない。これに対して、眼科クリニックが保有する眼底カメラを用いて眼底血管口径を計測することにより、高血圧や動脈硬化を簡便に計測する手法も知られている。眼底は人体の中で唯一血管を直接観察できる箇所であり、眼底動脈の硬化が全身の動脈と同様に進行すると仮定すれば、眼底写真の撮影により動脈硬化の計測が可能になる。眼底カメラは小型化・低価格化が進み、海外では既にスマートフォンでも撮影できる特殊なレンズが販売されており、眼底写真の自己撮影のインフラも整いつつある。 In so-called metabolic syndrome such as hypertension, dyslipidemia, diabetes and arteriosclerosis, which are typical lifestyle-related diseases, blood pressure, lipid and blood glucose can be easily measured and self-examination is possible. However, at present, arteriosclerosis measurement (commonly known as blood vessel age test) is specialized in circulatory organs equipped with testing equipment such as PWV test (pulse wave velocity), ABI test (ankle brachial blood pressure ratio), and carotid echocardiography. Measurement is not possible if it is not a clinic. On the other hand, a technique for simply measuring hypertension and arteriosclerosis by measuring the fundus blood vessel diameter using a fundus camera owned by an ophthalmology clinic is also known. The fundus is the only place in the human body where blood vessels can be directly observed. If it is assumed that hardening of the fundus artery proceeds in the same manner as the arteries throughout the body, it is possible to measure arteriosclerosis by taking fundus photographs. Fundus cameras are becoming smaller and less expensive, and overseas, special lenses that can be photographed with smartphones are already being sold, and infrastructure for self-photographing of fundus photographs is being prepared.
眼底写真を用いた高血圧や動脈硬化の計測手法として、Scheie分類が提案されており、動静脈径比、動静脈交叉部の静脈径比、動脈の血柱反射比の3者が主要な計測項目であり、これらに対応した計測支援手法も提案されている(特許文献1参照)。また、動静脈径比の計測を完全自動で行う手法も提案されている(特許文献2参照)。 Scheie classification has been proposed as a method for measuring hypertension and arteriosclerosis using fundus photographs. The main measurement items are the arteriovenous diameter ratio, the arteriovenous intersection ratio, and the arterial reflex ratio. A measurement support method corresponding to these has also been proposed (see Patent Document 1). In addition, a method of fully automatically measuring the arteriovenous diameter ratio has been proposed (see Patent Document 2).
特許文献1に記載の技術では、血管幅の計測について、ユーザにより円形で指示された中心から、隣接画素との画素値の差が大きい箇所を境界とみなし、最近傍の境界点までの距離をもとに、血管の半径を算出している。しかし、眼底の病態により血管境界がぼけている場合、境界点を特定できず、血管幅が小さ目に計測される問題がある。特許文献2に記載の技術では、動脈と静脈では輝度に差があり(背景に比べ双方とも輝度が低いが、静脈は動脈より顕著に低い)、同一のしきい値で二値化して血管抽出すると、動脈幅は小さ目に静脈幅は大き目になる。そのため、動静脈径比が正しく計測できない。また、動静脈判別を自動で行う手法を提案し、誤判定箇所を血管の連続性により自動修正する機能も提案されているが、血管の分岐箇所では連続性の判定も誤る可能性がある。 In the technique described in Patent Document 1, regarding the measurement of the blood vessel width, a point where the difference in pixel value from the adjacent pixel is large is regarded as a boundary from the center instructed in a circle by the user, and the distance to the nearest boundary point is calculated. Based on this, the radius of the blood vessel is calculated. However, when the blood vessel boundary is blurred due to the condition of the fundus, there is a problem that the boundary point cannot be specified and the blood vessel width is measured to be small. In the technique described in Patent Document 2, there is a difference in brightness between an artery and a vein (both brightness is lower than the background, but the vein is significantly lower than the artery), and binarization is performed with the same threshold value to extract blood vessels. Then, the artery width is small and the vein width is large. Therefore, the arteriovenous diameter ratio cannot be measured correctly. Also, a method of automatically performing arteriovenous discrimination has been proposed and a function of automatically correcting an erroneous determination location based on the continuity of a blood vessel has been proposed.
上記のような問題により、現状では眼科医が眼底写真の上にゲージを当てて目視で計測する手法が一般的である。そのため、動静脈径比は1/2、1/3といった大まかな数値になり、進行度を定量的に比較できないという問題がある。一方、読み取り精度を上げても、計測者の主観によるバラツキ、計測箇所によるバラツキが多くなり、多くの計測箇所をサンプリングする必要があるが、眼科医の作業負荷が大きく現実的ではない。また、血流幅比率としては、動脈と静脈の間での動静脈径比だけでなく、動脈における血柱反射幅比を求めたいという要望もある。血柱反射とは血管壁の硬化に起因して、血管の中央部が血流反射に比べて色鮮やかに反射する現象で、血柱反射幅の増加は動脈硬化をストレートに反映する(一方、動静脈径比は動脈硬化に基づく高血圧を反映し、動脈硬化に起因しない高血圧も含まれるため、これだけで動脈硬化を判定することはできない)。動脈硬化が進むにつれて血流幅における血柱反射幅の占める割合が広くなるとともに、フルカラーで撮影すると血柱反射部は明るい赤色から銅・金色に変化する。 Due to the problems as described above, at present, a method in which an ophthalmologist applies a gauge on a fundus photograph and visually measures it is common. Therefore, the arteriovenous diameter ratio is a rough value such as 1/2 or 1/3, and there is a problem that the degree of progress cannot be compared quantitatively. On the other hand, even if the reading accuracy is increased, the variation due to the subjectivity of the measurer and the variation due to the measurement location increase, and it is necessary to sample a large number of measurement locations, but the workload of the ophthalmologist is large and not realistic. In addition, as the blood flow width ratio, there is a demand to obtain not only the arteriovenous diameter ratio between the artery and vein but also the blood column reflection width ratio in the artery. The blood column reflex is a phenomenon in which the central part of the blood vessel reflects more vividly than the blood flow reflex due to the hardening of the blood vessel wall, and the increase in the reflex width directly reflects arteriosclerosis (while, The arteriovenous diameter ratio reflects hypertension based on arteriosclerosis and includes hypertension not caused by arteriosclerosis, so it is not possible to determine arteriosclerosis alone. As arteriosclerosis progresses, the proportion of the blood column reflection width in the blood flow width becomes wider, and the blood column reflection portion changes from bright red to copper / gold when photographed in full color.
そこで、本発明は、計測者の主観や計測箇所によるバラツキの問題を解消しながら、血柱反射幅比を客観的に計測することが可能な眼底画像処理装置を提供することを課題とする。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a fundus image processing apparatus capable of objectively measuring the blood column reflection width ratio while solving the problem of variation due to the subjectivity of the measurer and the measurement location.
上記課題を解決するため、本発明第1の態様では、
眼底画像に対して処理を行う装置であって、
前記眼底画像と、外形が台形である計測用図形を表示する表示手段と、
外部からの指示に基づき、眼底画像に重ねて配置された前記計測用図形に基づき、当該計測用図形の平行な2辺の少なくとも一方の辺を計測範囲として設定する計測範囲設定手段と、
前記計測範囲として設定された辺をサンプリングし、サンプリングにより得られた各サンプルに対応する輝度値の配列である1次元の輝度配列を作成し、
前記輝度配列を用いて隣接するサンプルの輝度値との差分値を用いて微分輝度値の配列である微分配列を作成し、
前記微分配列に対して最大値をとる最大サンプルと最小値をとる最小サンプルを探索し、
前記微分配列に対して前記最大サンプルから中点までの範囲で最小値をとる第2最小サンプルを探索するとともに、前記最小サンプルから中点までの範囲で最大値をとる第2最大サンプルを探索し、
前記最大サンプルと前記最小サンプルを基に血流領域の2端点を特定し、前記第2最大サンプルと前記第2最小サンプルを基に血柱反射領域の2境界点を特定する血流領域端点特定手段と、
を有することを特徴とする眼底画像処理装置を提供する。
ここで、計測用図形の外形は台形であるが、台形とは少なくとも対向する一組の辺が平行であることを意味し、4頂点が直角になる長方形を含む意味である。
In order to solve the above problems, in the first aspect of the present invention,
An apparatus for processing a fundus image,
Display means for displaying the fundus image and a measurement graphic having a trapezoidal outer shape;
Based on an instruction from the outside, a measurement range setting unit that sets at least one side of two parallel sides of the measurement graphic as a measurement range based on the measurement graphic arranged to overlap the fundus image;
Sampling the sides set as the measurement range, creating a one-dimensional luminance array that is an array of luminance values corresponding to each sample obtained by sampling,
Create a differential array that is an array of differential luminance values using the difference value with the luminance value of the adjacent sample using the luminance array,
Search for the maximum sample taking the maximum value and the minimum sample taking the minimum value for the differential array,
A second minimum sample having a minimum value in the range from the maximum sample to the midpoint is searched for the differential array, and a second maximum sample having a maximum value in the range from the minimum sample to the midpoint is searched. ,
Identifying two end points of the blood flow region based on the maximum sample and the minimum sample, and specifying two boundary points of the blood column reflection region based on the second maximum sample and the second minimum sample Means,
There is provided a fundus image processing apparatus characterized by comprising:
Here, the outer shape of the measurement figure is a trapezoid, but the trapezoid means that at least a pair of opposing sides are parallel and includes a rectangle whose four vertices are perpendicular.
本発明第1の態様によれば、外部からの指示に基づき、眼底画像に重ねて配置された計測用図形に基づき、計測用図形の平行な2辺の少なくとも一方の辺を計測範囲として設定し、計測用範囲として設定された辺をサンプリングし、サンプリングにより得られた各サンプルに対応する輝度値の配列である1次元の輝度配列を作成し、輝度配列を用いて隣接するサンプルの輝度値との差分値を用いて微分輝度値の配列である微分配列を作成し、微分配列に対して最大値をとる最大サンプルと最小値をとる最小サンプルを探索し、微分配列に対して最大サンプルから中点までの範囲で最小値をとる第2最小サンプルを探索するとともに、最小サンプルから中点までの範囲で最大値をとる第2最大サンプルを探索し、最大サンプルと最小サンプルを基に血流領域の2端点を特定し、第2最大サンプルと第2最小サンプルを基に血柱反射領域の2境界点を特定するようにしたので、血流領域内において輝度値が小さくなる領域付近を境界点として特定することができ、計測者の主観の問題を解消しながら、血流幅を測定するための血流領域、血柱反射領域を的確に特定することが可能となる。特に、計測用図形の平行な2辺の双方を計測範囲として設定した場合には、計測用図形の平行な2辺の各々に基づいて、2箇所の血流領域の2端点および血柱反射領域の2境界点を同時に特定することができるため、2箇所の計測値の平均値を求めることにより、計測箇所によるバラツキを軽減することができる。また、血流領域を特定するために、2次元方向に処理を行うことなく、1次元の配列を用いて処理を行うため、少ない処理負荷で血流領域の2端点、血柱反射領域の2端点を特定することが可能となる。 According to the first aspect of the present invention, based on an instruction from the outside, at least one side of two parallel sides of the measurement graphic is set as a measurement range based on the measurement graphic arranged to overlap the fundus image. Sampling a side set as a measurement range, creating a one-dimensional luminance array that is an array of luminance values corresponding to each sample obtained by sampling, and using the luminance array, Create a differential array that is an array of differential luminance values using the difference values of, search for the maximum sample that takes the maximum value and the minimum sample that takes the minimum value for the differential array, and medium to maximum for the differential array The second minimum sample having the minimum value in the range up to the point is searched, the second maximum sample having the maximum value in the range from the minimum sample to the midpoint is searched, and the maximum sample and the minimum sample are determined. Since the two end points of the blood flow region are specified and the two boundary points of the blood column reflection region are specified based on the second maximum sample and the second minimum sample, the luminance value is small in the blood flow region. The vicinity can be specified as a boundary point, and the blood flow region and the blood column reflection region for measuring the blood flow width can be accurately specified while solving the subjectivity problem of the measurer. In particular, when both of the two parallel sides of the measurement graphic are set as the measurement range, the two end points of the two blood flow regions and the blood column reflection region are based on each of the two parallel sides of the measurement graphic. Since the two boundary points can be specified at the same time, it is possible to reduce variations due to the measurement points by obtaining the average value of the two measurement values. In addition, in order to specify the blood flow region, processing is performed using a one-dimensional array without performing processing in a two-dimensional direction. The end point can be specified.
また、本発明第2の態様では、計測用図形に基づいて特定された2つの血柱反射領域の2境界点間の距離と、計測用図形に基づいて特定された2つの血流領域の2端点間の距離との比率に基づいて、血柱反射幅比を算出する血柱反射幅比算出手段を更に有することを特徴とする。 In the second aspect of the present invention, the distance between the two boundary points of the two blood column reflection regions specified based on the measurement graphic and the two blood flow regions specified based on the measurement graphic are 2. It further has a blood column reflection width ratio calculating means for calculating a blood column reflection width ratio based on the ratio to the distance between the end points.
本発明第2の態様によれば、計測用図形に基づいて特定された2つの血柱反射領域の2境界点間の距離と、計測用図形に基づいて特定された2つの血流領域の2端点間の距離との比率に基づいて、血柱反射幅比を算出するようにしたので、血柱反射幅比を的確に算出することが可能となる。 According to the second aspect of the present invention, the distance between the two boundary points of the two blood column reflection regions identified based on the measurement graphic and the two blood flow regions identified based on the measurement graphic are 2. Since the blood column reflection width ratio is calculated based on the ratio to the distance between the end points, the blood column reflection width ratio can be accurately calculated.
また、本発明第3の態様では、外部からの指定に基づいて、前記眼底画像の指定された領域をトリミングし、当該領域が所定の画素数になるように前記眼底画像の拡大処理を行う画像拡大手段を更に備えることを特徴とする。 Further, in the third aspect of the present invention, an image for trimming a designated area of the fundus image based on designation from the outside and performing enlargement processing of the fundus image so that the area has a predetermined number of pixels. The image processing apparatus further includes an enlargement unit.
本発明第3の態様によれば、外部からの指定に基づいて、眼底画像の指定された領域をトリミングし、その領域が所定の画素数になるように拡大処理を行い、拡大された眼底画像に対して計測範囲を設定するようにしたので、画素数の単位で算出される動脈と動脈内血柱反射の2種類の血流の幅が大きな整数値になり、これらの比率である血柱反射幅比を算出する際に、整数値どうしの割り算による丸め誤差を小さくすることが可能となる。 According to the third aspect of the present invention, based on designation from the outside, the designated region of the fundus image is trimmed, the enlargement process is performed so that the region has a predetermined number of pixels, and the enlarged fundus image Since the measurement range is set for the two blood flow widths of the artery and the intra-arterial reflex, which are calculated in units of the number of pixels, a large integer value is obtained. When calculating the reflection width ratio, it is possible to reduce a rounding error due to division of integer values.
また、本発明第4の態様では、前記血流領域端点特定手段は、
輝度配列を作成する際、前記眼底画像がRGBの各成分が所定の階調をもつカラー画像の場合、前記眼底画像に対して、G成分の階調値とB成分の階調値を反転した値との積の平方根によりグレースケール画像に変換し、更にネガポジ反転した階調値を前記輝度値として与えることを特徴とする。
In the fourth aspect of the present invention, the blood flow region end point specifying means includes:
When creating the luminance array, if the fundus image is a color image in which each component of RGB has a predetermined gradation, the gradation value of the G component and the gradation value of the B component are inverted with respect to the fundus image. The grayscale image is converted into a grayscale image by the square root of the product with the value, and a negative / positive-inverted gradation value is given as the luminance value.
本発明第4の態様によれば、輝度配列を作成する際、眼底画像がRGBの各成分が所定の階調をもつカラー画像の場合、眼底画像に対して、G成分の階調値とB成分の階調値を反転した値との積の平方根によりグレースケール画像に変換し、更にネガポジ反転した階調値を輝度値として与えるようにしたので、血流領域の背景に対するコントラストを向上させ、血流領域の端点を精度よく特定することが可能となる。 According to the fourth aspect of the present invention, when the luminance array is created, when the fundus image is a color image in which each component of RGB has a predetermined gradation, the gradation value of the G component and B Converted to a grayscale image by the square root of the product with the inverted value of the tone value of the component, and further given the tone value as a negative-positive inverted value as the luminance value, thus improving the contrast to the background of the blood flow region, It is possible to accurately identify the end points of the blood flow region.
また、本発明第5の態様では、前記計測用図形は、前記台形の平行な2辺の中点を結ぶ基準線を備えることを特徴とする。 In the fifth aspect of the present invention, the measurement graphic includes a reference line connecting midpoints of two parallel sides of the trapezoid.
本発明第5の態様によれば、計測用図形は、台形の平行な2辺の中点を結ぶ基準線を備えるようにしたので、利用者が計測用図形を血管走行に沿って設定する操作を容易にするとともに、設定される計測用図形の平行な2辺が血管走行方向と直交し、2箇所の血流領域の2端点を基に血流幅を高精度に計測することが可能となる。 According to the fifth aspect of the present invention, since the measurement graphic is provided with a reference line connecting the midpoints of two parallel sides of the trapezoid, an operation for the user to set the measurement graphic along the blood vessel running In addition, the two parallel sides of the set measurement graphic are orthogonal to the blood vessel traveling direction, and the blood flow width can be measured with high accuracy based on the two end points of the two blood flow regions. Become.
また、本発明第6の態様では、前記血流領域端点特定手段は、
輝度配列を作成する際、
前記計測用図形の平行な2辺のいずれかの辺をサンプリングし、前記辺に直交する2方向に各サンプルを所定の距離だけ移動させた点を2箇所特定し、特定された2点における輝度値を用いて前記各サンプルに対応する輝度値を補正することを特徴とする。
In the sixth aspect of the present invention, the blood flow region end point specifying means includes:
When creating a luminance array,
Sample one of two parallel sides of the measurement graphic, specify two points where each sample is moved by a predetermined distance in two directions orthogonal to the side, and brightness at the two specified points The luminance value corresponding to each sample is corrected using the value.
本発明第6の態様によれば、輝度配列を作成する際、計測用図形の平行な2辺のいずれかの辺をサンプリングし、辺に直交する2方向に各サンプルを所定の距離だけ移動させた点を2箇所特定し、特定された2点における輝度値を用いて当該サンプルに対応する輝度値を補正するようにしたので、計測用図形の平行な2辺のいずれかのサンプルにスポット的な輝度ムラがあったとしても、その影響を緩和し、正しい計測を行うことが可能となる。 According to the sixth aspect of the present invention, when creating the luminance array, one of the two parallel sides of the measurement graphic is sampled, and each sample is moved by a predetermined distance in two directions orthogonal to the side. 2 points are specified, and the luminance value corresponding to the sample is corrected using the luminance values at the two specified points, so that it is spot-like on one of the two parallel sides of the measurement figure. Even if there is an uneven brightness, the influence can be mitigated and correct measurement can be performed.
また、本発明第7の態様では、
前記血流領域端点特定手段は、
前記最大サンプル(imax)より微分輝度値が小さく第1所定値(Hmax)より微分輝度値が大きい極大点(ip)から見て先頭(i=0)のサンプル寄りで第1所定値より小さい微分輝度値をとるサンプルを前記血流領域の第1の端点(i1)として特定し、
前記最小サンプル(imin)より微分輝度値が大きく第1所定値より小さい第2所定値(Hmin)より微分輝度値が小さい極小点(in)から見て末尾(i=s)のサンプル寄りで第2所定値より大きい微分輝度値をとるサンプルを前記血流領域の第2の端点(i4)として特定し、
前記第2最大サンプル(imax2)より微分輝度値が小さく第3所定値(Hmax2)より微分輝度値が大きい極大点(ip2)から見て先頭のサンプル寄りで第3所定値より小さい微分輝度値をとるサンプルを前記血柱反射領域の第1の境界点(i3)として特定し、
前記第2最小サンプル(imin2)より微分輝度値が大きく第3所定値より小さい第4所定値(Hmin2)より微分輝度値が小さい極小点(in2)から見て末尾のサンプル寄りで第4所定値より大きい微分輝度値をとるサンプルを前記血柱反射領域の第2の境界点(i2)として特定することを特徴とする。
In the seventh aspect of the present invention,
The blood flow region end point specifying means includes:
When the differential brightness value is smaller than the maximum sample (imax) and larger than the first predetermined value (H max ), the maximum brightness (i p ) is closer to the first sample (i = 0) than the first predetermined value. A sample having a small differential luminance value is identified as the first end point (i1) of the blood flow region;
Samples near the end as viewed from the minimum sample (imin) from the differential luminance value is greater the first predetermined value smaller than the second predetermined value (H min) than the differential luminance value is smaller minimum point (i n) (i = s ) A sample having a differential luminance value greater than a second predetermined value is identified as the second end point (i4) of the blood flow region,
A differential luminance value that is smaller than the third predetermined value and closer to the first sample when viewed from the maximum point (i p2 ) that has a differential luminance value smaller than the second maximum sample (imax2) and larger than the third predetermined value (H max2 ). A sample having a value is identified as the first boundary point (i3) of the blood column reflection region;
The second minimum sample (imin2) from the differential luminance value is larger third predetermined value smaller than the fourth predetermined value (H min2) than the differential luminance value is smaller minimum point (i n2) fourth at the end of the sample toward viewed from A sample having a differential luminance value larger than a predetermined value is specified as the second boundary point (i2) of the blood column reflection region.
本発明第7の態様によれば、最大サンプル(imax)より微分輝度値が小さく第1所定値(Hmax)より微分輝度値が大きい極大点(ip)から見て先頭(i=0)のサンプル寄りで第1所定値より小さい微分輝度値をとるサンプルを血流領域の第1の端点として特定し、最小サンプル(imin)より微分輝度値が大きく第1所定値より小さい第2所定値(Hmin)より微分輝度値が小さい極小点(in)から見て末尾(i=s)のサンプル寄りで第2所定値(Hmin)より大きい微分輝度値をとるサンプルを血流領域の第2の端点として特定し、第2最大サンプル(imax2)より微分輝度値が小さく第3所定値(Hmax2)より微分輝度値が大きい極大点(ip2)から見て先頭のサンプル寄りで第3所定値より小さい微分輝度値をとるサンプルを血柱反射領域の第1の境界点(i3)として特定し、第2最小サンプル(imin2)より微分輝度値が大きく第3所定値より小さい第4所定値(Hmin2)より微分輝度値が小さい極小点(in2)から見て末尾のサンプル寄りで第4所定値より大きい微分輝度値をとるサンプルを血柱反射領域の第2の境界点(i2)として特定するようにしたので、計測範囲に含まれる血管の血流領域、血柱反射領域を的確に特定することが可能となる。 According to the seventh aspect of the present invention, the top (i = 0) when viewed from the maximum point (i p ) where the differential luminance value is smaller than the maximum sample (imax) and larger than the first predetermined value (H max ). A sample having a differential luminance value closer to the first sample than the first predetermined value is specified as the first end point of the blood flow region, and a second predetermined value having a differential luminance value larger than the minimum sample (imin) and smaller than the first predetermined value. (H min) than the differential luminance value is smaller minimum point as viewed from (i n) the second predetermined value in the sample near the end (i = s) (H min ) is greater than the sample taking the derivative luminance value of the blood flow region It is specified as the second end point, and is closer to the first sample when viewed from the maximum point (i p2 ) having a differential luminance value smaller than the second maximum sample (imax2) and larger than the third predetermined value (H max2 ). 3 Take a differential luminance value smaller than a predetermined value The sample is specified as the first boundary point (i3) of the blood column reflection region, and the differential luminance value is greater than the fourth predetermined value (H min2 ) having a differential luminance value larger than the second minimum sample (imin2) and smaller than the third predetermined value. Since the sample having a differential luminance value larger than the fourth predetermined value near the last sample when viewed from the minimum point (i n2 ) where is small is specified as the second boundary point (i2) of the blood column reflection region, It is possible to accurately specify the blood flow region and the blood column reflection region of the blood vessel included in the measurement range.
また、本発明第8の態様では、前記表示手段は、前記平行な2辺の各々に特定された前記血流領域の4端点を頂点とする台形と、前記平行な2辺の各々に特定された前記血柱反射領域の4境界点を頂点とする台形を合成した図形を、前記眼底画像に重ねて表示することを特徴とする。 In the eighth aspect of the present invention, the display means is specified for each of the parallel two sides and a trapezoid whose apex is the four end points of the blood flow region specified for each of the two parallel sides. In addition, a figure obtained by combining trapezoids having apexes at the four boundary points of the blood column reflection region is superimposed on the fundus image and displayed.
本発明第8の態様によれば、平行な2辺の各々に特定された血流領域の4端点を頂点とする台形と、平行な2辺の各々に特定された血柱反射領域の4境界点を頂点とする台形を合成した図形を、眼底画像に重ねて表示するようにしたので、計測用図形が血管の血流領域および血柱反射領域を適切に指示しているかを視覚的に確認することが可能となる。 According to the eighth aspect of the present invention, a trapezoid whose apex is the four end points of the blood flow region specified on each of the two parallel sides and the four boundaries of the blood column reflection region specified on each of the two parallel sides A figure composed of a trapezoid with a vertex at a point is displayed overlaid on the fundus image, so it is possible to visually check whether the measurement figure properly indicates the blood flow area and blood column reflection area of the blood vessel. It becomes possible to do.
また、本発明第9の態様では、コンピュータを、上記眼底画像処理装置として機能させるためのプログラムを提供する。コンピュータとしては、同一の筐体に内蔵される画像入力装置で撮影された眼底画像に対して画像処理をするものも含まれる。 According to a ninth aspect of the present invention, there is provided a program for causing a computer to function as the fundus image processing apparatus. The computer includes a computer that performs image processing on a fundus image captured by an image input device built in the same housing.
本発明第9の態様によれば、プログラムを組み込むことにより、眼底画像処理装置を汎用のコンピュータにより実現することが可能となる。タブレットやスマートフォンなどの携帯型コンピュータに、アプリと呼ばれるプログラムを組み込んだ場合には、内蔵されるカメラで撮影された眼底画像に対して画像処理を実現でき、眼底画像入力装置および眼底画像処理装置の双方の機能を単一のコンピュータにより実現することが可能となる。 According to the ninth aspect of the present invention, the fundus image processing apparatus can be realized by a general-purpose computer by incorporating a program. When a program called an application is installed in a portable computer such as a tablet or a smartphone, image processing can be performed on the fundus image captured by the built-in camera, and the fundus image input device and the fundus image processing device Both functions can be realized by a single computer.
また、本発明第10の態様では、
眼底画像に含まれる血管の血流領域を特定する際に、計測用図形を表示する表示装置であって、
外部からの指示に基づき、外形が台形であり、平行な2辺の中点を結ぶ基準線を備える計測用図形を表示し、
外部からの指示に基づき配置された計測用図形の平行な2辺それぞれを計測範囲として設定し、設定された計測範囲の2辺に基づいて血流領域の2端点と血柱反射領域の2境界点を各々特定し、特定された血流領域の4端点を4頂点とする台形と、特定された前記血柱反射領域の4境界点を頂点とする台形を合成した図形を、前記計測用図形に代えて表示することを特徴とする計測用図形表示装置を提供する。
In the tenth aspect of the present invention,
A display device for displaying a measurement graphic when specifying a blood flow region of a blood vessel included in a fundus image,
Based on an instruction from the outside, the external shape is a trapezoid, and a measurement figure with a reference line connecting the midpoints of two parallel sides is displayed.
Two parallel sides of the graphic for measurement arranged based on an instruction from the outside are set as measurement ranges, and two boundaries of the blood flow region and two boundaries of the blood column reflection region are set based on the two sides of the set measurement range. A figure obtained by combining a trapezoid having four apexes with four end points of the specified blood flow region and a trapezoid having four apex points with the four boundary points of the specified blood column reflection region is identified. A graphic display device for measurement, which is characterized by displaying instead of the above, is provided.
本発明第10の態様によれば、眼底画像に含まれる血管の血流領域を特定する際に、外部からの指示に基づき、外形が台形であり、平行な2辺の中点を結ぶ基準線を備える計測用図形を表示し、外部からの指示に基づき配置された計測用図形の平行な2辺それぞれを計測範囲として設定し、設定された計測範囲の2辺に基づいて血流領域の2端点と血柱反射領域の2境界点を各々特定し、特定された血流領域の4端点を4頂点とする台形と、特定された血柱反射領域の4境界点を頂点とする台形を合成した図形を、計測用図形に代えて表示するようにしたので、計測用図形がいわゆる計測ゲージのように、変形して血流領域を計測したかのような印象を与えるとともに、血流領域における血流幅と血柱反射領域における血柱反射幅を直感的に把握し易くなる。 According to the tenth aspect of the present invention, when the blood flow region of the blood vessel included in the fundus image is specified, the reference line connecting the midpoints of the two parallel sides having an outer shape based on an instruction from the outside A measurement graphic having a measurement area is displayed, two parallel sides of the measurement graphic arranged based on an instruction from the outside are set as measurement ranges, and 2 of the blood flow region is set based on the two sides of the set measurement ranges. Identify two boundary points between the end point and the blood column reflection region, and combine a trapezoid with the four end points of the specified blood flow region as the four vertices and a trapezoid with the four boundary points in the specified blood column reflection region as the vertices Since the figure to be displayed is displayed in place of the figure for measurement, the measurement figure is deformed like a so-called measurement gauge and gives an impression that the blood flow area has been measured. Intuitively determine blood flow width and blood column reflection width in the blood column reflection region Grip Shi easily.
本発明によれば、計測者の主観や計測箇所によるバラツキの問題を解消しながら、血柱反射幅比を客観的に計測することが可能となる。 According to the present invention, it is possible to objectively measure the blood column reflection width ratio while solving the problem of variation due to the subjectivity of the measurer and the measurement location.
以下、本発明の好適な実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
<1.装置構成>
図1は、本発明の一実施形態に係る眼底画像処理装置のハードウェア構成図である。本実施形態に係る眼底画像処理装置100は、タブレットやスマートフォンなどカメラや無線通信機能を備えた携帯型の汎用のコンピュータで実現することができる。本実施形態に係る眼底画像処理装置100は、図1に示すように、CPU(Central Processing Unit)1と、コンピュータのメインメモリであるRAM(Random Access Memory)2と、CPU1が実行するプログラムやデータを記憶するためのフラッシュメモリ等の大容量の記憶装置3と、後述する計測用図形の移動・変形を行ったり操作メニューを指示したりするためのタッチパネル入力I/F(インターフェース)4と、無線通信等により外部の眼底カメラから画像入力したり、解析結果を外部のサーバーコンピュータやプリンターに出力するためのデータ入出力I/F(インターフェース)5と、画像データ等を表示するための液晶ディスプレイ、有機ELディスプレイ等の表示デバイスである表示部6と本体内蔵のカメラ(眼底部を撮影するための光源とマクロレンズを装着して眼底カメラとしても使用できる)である画像入力部7と、を備え、互いにバスを介して接続されている。もちろん、同等の機能をもつものであれば、据置型の汎用のコンピュータで実現することもできる。
DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the invention will be described in detail with reference to the drawings.
<1. Device configuration>
FIG. 1 is a hardware configuration diagram of a fundus image processing apparatus according to an embodiment of the present invention. The fundus image processing apparatus 100 according to the present embodiment can be realized by a portable general-purpose computer having a camera and a wireless communication function such as a tablet or a smartphone. As shown in FIG. 1, the fundus image processing apparatus 100 according to the present embodiment includes a CPU (Central Processing Unit) 1, a RAM (Random Access Memory) 2 that is a main memory of a computer, and programs and data executed by the CPU 1. A large-capacity storage device 3 such as a flash memory for storing data, a touch panel input I / F (interface) 4 for moving / deforming a measurement figure, which will be described later, and instructing an operation menu, and wireless A data input / output I / F (interface) 5 for inputting images from an external fundus camera via communication or the like, and outputting analysis results to an external server computer or printer, and a liquid crystal display for displaying image data, etc. A display unit 6 that is a display device such as an organic EL display and a built-in camera (for photographing the fundus) And an image input unit 7 that can be used as a fundus camera by mounting a light source and a macro lens, and are connected to each other via a bus. Of course, any computer having a similar function can be realized by a stationary general-purpose computer.
図2は、本実施形態に係る眼底画像処理装置の構成を示す機能ブロック図である。図2において、10は指示入力手段、20は表示手段、30は画像拡大手段、40は計測範囲設定手段、50は血流領域端点特定手段、60は血柱反射幅比算出手段、70は眼底画像記憶手段、80は情報記憶手段である。 FIG. 2 is a functional block diagram illustrating a configuration of the fundus image processing apparatus according to the present embodiment. In FIG. 2, 10 is an instruction input means, 20 is a display means, 30 is an image enlargement means, 40 is a measurement range setting means, 50 is a blood flow region end point specifying means, 60 is a blood column reflection width ratio calculation means, and 70 is a fundus oculi. Image storage means 80 is an information storage means.
指示入力手段10は、外部からの指示入力を各手段に伝えるものであり、タッチパネル入力I/F(インターフェース)4とCPU1により実現される。表示手段20は、記憶手段に記憶された情報や各手段により処理された情報を表示するためのものであり、表示部6とCPU1により実現される。画像拡大手段30は、眼底画像記憶手段70から読み込まれた眼底画像のうち設定された解析範囲をトリミングし、所定の画素数になるように拡大処理を行う。これは、計測対象である動脈の血流幅が静脈に比べて狭い上、血流幅内の微小な血柱反射幅の計測を行う必要があるためで、これらの計測が画素単位に行われるが、原画の画素数のままでは値が小さ過ぎて、血柱反射幅を血流幅で割り算を行うと、丸め誤差により高血圧や動脈硬化の度合を判定するのに十分な精度が得られないためである。計測範囲設定手段40は、眼底画像の動脈を含む範囲に配置された計測用図形に基づき、計測用図形の平行な2辺の少なくとも一方の辺を計測範囲として設定する。血流領域端点特定手段50は、計測範囲から血流に相当する領域である血流領域の2端点を特定する。尚、単一の計測用図形から平行な2辺に基づき1次元の血流領域である計測範囲は同時に最大2箇所特定される。 The instruction input means 10 transmits an instruction input from the outside to each means, and is realized by a touch panel input I / F (interface) 4 and the CPU 1. The display unit 20 is for displaying information stored in the storage unit and information processed by each unit, and is realized by the display unit 6 and the CPU 1. The image enlarging means 30 trims the set analysis range in the fundus image read from the fundus image storage means 70, and performs enlarging processing so as to obtain a predetermined number of pixels. This is because the blood flow width of the artery to be measured is narrower than that of the vein, and it is necessary to measure a minute blood column reflection width within the blood flow width, and these measurements are performed in pixel units. However, the value is too small if the number of pixels in the original image is kept, and dividing the blood column reflection width by the blood flow width does not provide sufficient accuracy to determine the degree of hypertension or arteriosclerosis due to rounding error. It is. The measurement range setting means 40 sets at least one side of two parallel sides of the measurement graphic as the measurement range based on the measurement graphic arranged in the range including the artery of the fundus image. The blood flow region end point specifying means 50 specifies the two end points of the blood flow region, which is a region corresponding to the blood flow, from the measurement range. Note that a maximum of two measurement ranges, which are one-dimensional blood flow regions, are specified simultaneously based on two parallel sides from a single measurement graphic.
血柱反射幅比算出手段60は、計測用図形に基づいて特定された2つの血柱反射領域の2境界点間の距離と、計測用図形に基づいて特定された2つの血流領域の2端点間の距離との比率に基づいて、血柱反射幅比を算出する。実際には、動脈に対応する計測範囲からは、計測用図形の平行な2辺の各々が計測範囲に対応して、各々2箇所の血流領域、血柱反射領域が特定され2つの距離が算出されるので、各々2つの距離の総和値どうしの比率に基づいて、血柱反射幅比を算出する。ここで、1次元の血流領域の2端点、血柱反射領域の2境界点を算出するのに、2次元の計測用図形を用いて1次元の計測範囲を設定する理由は、血流領域が計測対象の血管の走行方向と直交するようにさせるためで、1次元の直線により画面上で指定することにより計測範囲を設定すると、血流領域が計測対象の血管の走行方向と斜めになりがちになるためである。 The blood column reflection width ratio calculating means 60 calculates the distance between the two boundary points of the two blood column reflection areas specified based on the measurement graphic and the two blood flow areas specified based on the measurement graphic. The blood column reflection width ratio is calculated based on the ratio with the distance between the end points. Actually, from the measurement range corresponding to the artery, each of two parallel sides of the measurement graphic corresponds to the measurement range, and two blood flow regions and blood column reflection regions are specified, and the two distances are determined. Since it is calculated, the blood column reflection width ratio is calculated based on the ratio between the total values of the two distances. Here, in order to calculate the two end points of the one-dimensional blood flow region and the two boundary points of the blood column reflection region, the reason for setting the one-dimensional measurement range using the two-dimensional measurement graphic is as follows. When the measurement range is set by specifying on the screen with a one-dimensional straight line, the blood flow region becomes oblique to the traveling direction of the blood vessel to be measured. Because it tends to be.
「血柱反射幅比」は血流幅比率の一種で血流幅の一部の光学的な反射特性が異なる領域の割合である。動脈や血流の中に「血柱」という物理的に異なる組織が存在する訳ではなく、動脈硬化により血管壁が厚くなることにより、血流幅の反射特性が部分的に明るく変化して柱のように見える現象で、血柱反射幅の境界は血流幅の境界のように明瞭でない。動脈硬化が進むと血流幅全体が血柱反射を示し、眼底カメラの白色光源による反射光は鮮やかな銅色や金色になる。なお、本発明において「血流」領域を特定し、「血流」幅比率を算出しているのは、血管の幅が透明であることから、血管壁の特定、血管幅比率の算出が難しいためである。しかし、動脈硬化により一般に血管壁は厚くなり、血流幅は狭くなるが、血管の幅はあまり変化しない。そのため、むしろ血管幅比率を算出するよりも血流領域を特定し、血流幅比率を算出する方法の方が、高血圧や動脈硬化の度合を判定するのには有用である。ただし、「血管」「血管幅」という用語を用いた方が直感的に理解し易い場合もあるので、以下では、「血管」「血管幅」という用語も併用している。 The “blood column reflection width ratio” is a kind of blood flow width ratio, and is a ratio of a region where a part of the blood flow width has different optical reflection characteristics. There is no physically different tissue called “blood column” in the artery or blood flow, and the blood vessel wall becomes thicker due to arteriosclerosis, so that the reflection characteristic of the blood flow width changes partially brightly. The boundary of the blood column reflection width is not as clear as the boundary of the blood flow width. As arteriosclerosis progresses, the entire blood flow width shows blood column reflection, and the reflected light from the white light source of the fundus camera becomes a vivid copper or gold color. In the present invention, the “blood flow” region is specified and the “blood flow” width ratio is calculated because the blood vessel width is transparent, which makes it difficult to specify the blood vessel wall and calculate the blood vessel width ratio. Because. However, arteriosclerosis generally makes the blood vessel wall thicker and the blood flow width narrower, but the blood vessel width does not change much. Therefore, rather than calculating the blood vessel width ratio, the method of specifying the blood flow region and calculating the blood flow width ratio is more useful for determining the degree of hypertension or arteriosclerosis. However, in some cases, the terms “blood vessel” and “blood vessel width” are easier to understand intuitively. Therefore, the terms “blood vessel” and “blood vessel width” are also used below.
画像拡大手段30、計測範囲設定手段40、血流領域端点特定手段50、血柱反射幅比算出手段60は、CPU1が、記憶装置3に記憶されているプログラムを実行することにより実現される。眼底画像記憶手段70は、データ入出力I/F5または画像入力部7により可視光または赤外線・光源方式の眼底カメラを用いてフルカラー(可視光の場合)・モノクロ(赤外光の場合)で撮影された、血流領域の抽出対象となるフルカラー眼底画像を記憶した記憶手段であり、記憶装置3により実現される。尚、赤外線光源方式の眼底カメラで撮影された眼底画像は、通常モノクロで撮影されるが、RGBに同一の値をもたせたフルカラー画像として記憶装置3には記憶される。また、赤外線光源方式の眼底カメラは、コンピュータとは外付けになり、データ入力I/F5を介して記憶装置3に取り込まれる形態になるが、可視光光源方式の眼底カメラは、コンピュータに内蔵する画像入力部7に眼底撮影用の光源とマクロレンズを装着して眼底カメラとして使用することもできる。眼底画像処理装置にフルカラーの眼底画像を読み込ませて、そのまま処理を行う場合は、RAM2が眼底画像記憶手段70としての役割を果たす。フルカラーの眼底画像とは、RGBの3成分により記録された画像データであり、被験者の眼底が撮影されたものである。本実施形態では、RGB各色8ビット256階調で記録されたものを用いている。情報記憶手段80は、血流領域端点特定手段50により特定された血流領域端点の情報、血柱反射幅比算出手段60により算出された血流幅、血流幅比率等を記憶する記憶手段であり、記憶装置3により実現される。 The image enlarging means 30, the measurement range setting means 40, the blood flow region end point specifying means 50, and the blood column reflection width ratio calculating means 60 are realized by the CPU 1 executing a program stored in the storage device 3. The fundus image storage means 70 shoots in full color (in the case of visible light) or monochrome (in the case of infrared light) using a visible light or infrared / light source type fundus camera by the data input / output I / F 5 or the image input unit 7. The storage unit 3 stores the full-color fundus image to be extracted from the blood flow region. Note that a fundus image captured by an infrared light source type fundus camera is normally captured in monochrome, but is stored in the storage device 3 as a full-color image having the same value of RGB. In addition, the infrared light source type fundus camera is externally attached to the computer and is taken into the storage device 3 via the data input I / F 5. However, the visible light source type fundus camera is incorporated in the computer. It is also possible to use the fundus camera by attaching a light source and a macro lens for fundus photography to the image input unit 7. When the fundus image processing apparatus reads a full-color fundus image and performs the processing as it is, the RAM 2 serves as the fundus image storage unit 70. A full-color fundus image is image data recorded with three RGB components, and is obtained by photographing the fundus of a subject. In the present embodiment, RGB recorded with 8-bit 256 gradations for each color is used. The information storage unit 80 stores information on the blood flow region end point specified by the blood flow region end point specifying unit 50, the blood flow width calculated by the blood column reflection width ratio calculating unit 60, the blood flow width ratio, and the like. And is realized by the storage device 3.
図2に示した各構成手段は、現実には図1に示したように、コンピュータおよびその周辺機器等のハードウェアに専用のプログラムを搭載することにより実現される。すなわち、コンピュータが、専用のプログラムに従って各手段の内容を実行することになる。コンピュータに内蔵するカメラに眼底撮影用の光源やマクロレンズを装着すれば眼底カメラの機能を代替でき(現状、日本国内では認可されていないが)、眼底撮影から眼底画像処理まで一貫して単一の携帯型コンピュータで実現できる。なお、本明細書において、コンピュータとは、CPU等の演算処理部を有し、データ処理が可能な装置を意味し、カメラや無線通信機能を備えたタブレット・スマートフォン等の携帯型端末だけでなく、パーソナルコンピュータ等の汎用のコンピュータも含む概念である。 Each component shown in FIG. 2 is actually realized by installing a dedicated program in hardware such as a computer and its peripheral devices as shown in FIG. That is, the computer executes the contents of each means according to a dedicated program. If the camera built in the computer is equipped with a light source or macro lens for fundus photography, the function of the fundus camera can be replaced (currently not approved in Japan), and it is consistently single from fundus photography to fundus image processing. It can be realized with a portable computer. Note that in this specification, a computer means an apparatus having an arithmetic processing unit such as a CPU and capable of data processing, and is not limited to a portable terminal such as a tablet or smartphone having a camera or a wireless communication function. The concept also includes general-purpose computers such as personal computers.
図1に示した記憶装置3には、CPU1を動作させ、コンピュータを、眼底画像処理装置として機能させるための専用のプログラムが実装されている。この専用のプログラムを実行することにより、CPU1は、画像拡大手段30、計測範囲設定手段40、血流領域端点特定手段50、血柱反射幅比算出手段60としての機能、および指示入力手段10、表示手段20の一部としての機能を実現することになる。また、記憶装置3は、眼底画像記憶手段70、情報記憶手段80として機能するだけでなく、眼底画像処理装置としての処理に必要な様々なデータを記憶する。 A dedicated program for operating the CPU 1 and causing the computer to function as a fundus image processing apparatus is installed in the storage device 3 illustrated in FIG. By executing this dedicated program, the CPU 1 functions as an image enlarging means 30, a measurement range setting means 40, a blood flow region end point specifying means 50, a blood column reflection width ratio calculating means 60, and an instruction input means 10, A function as a part of the display means 20 is realized. The storage device 3 not only functions as the fundus image storage unit 70 and the information storage unit 80 but also stores various data necessary for processing as the fundus image processing device.
<2.処理動作>
<2.1.前処理>
まず、処理対象とする眼底画像を撮影または用意する。血管計測を目的とした眼底画像としては、赤外線光源により撮影されるグレースケール(モノクロ)画像(眼底血管造影像)であることが理想である。しかし、撮影機器が高額なため、本実施形態では普及している可視光光源により撮影されるカラー画像を処理対象とする。グレースケール(モノクロ)画像の場合もフルカラー画像の形式に統一される。可視光光源で撮影されるカラー画像も、後述するように後にグレースケール画像に変換するが、色の特徴を活用した方が、血流領域を高精度に抽出できるためである。カラー画像としては、R,G,B各成分少なくとも8ビット256階調以上のフルカラー画像が好ましい。フルカラーの眼底画像としては、デジタル方式の眼底カメラによりフルカラーで撮影した画像ファイルがあれば、そのまま使用できる。アナログ方式の眼底カメラにより写真媒体に記録された過去のものであれば、保管されていたアナログのモノクロまたはカラーのネガ・ポジフィルム、印画紙、インスタント写真等をスキャナによりフルカラーで読み取る等してデジタルの眼底画像ファイルを取得する。この時、たとえ原画がモノクロであっても、フルカラーで読み取る。最近では、可視光・光源方式のデジタル眼底カメラを用いてフルカラーで撮影することにより眼底画像がデジタルファイルの形式で得られる。取得した眼底画像は、眼底画像処理装置の眼底画像記憶手段70に記憶させる。本実施形態では、眼底画像としてR,G,B各成分8ビット256階調のフルカラー画像を用意する。
<2. Processing action>
<2.1. Pretreatment>
First, a fundus image to be processed is taken or prepared. Ideally, the fundus image for the purpose of blood vessel measurement is a gray scale (monochrome) image (fundus angiographic image) captured by an infrared light source. However, since the photographing apparatus is expensive, in this embodiment, a color image photographed with a popular visible light source is set as a processing target. A gray scale (monochrome) image is also unified into a full color image format. A color image photographed with a visible light source is also converted into a gray scale image later, as will be described later. This is because a blood flow region can be extracted with high accuracy by utilizing color features. The color image is preferably a full color image having at least 8 bits and 256 gradations or more for each of the R, G, and B components. As a full-color fundus image, if there is an image file taken in full color by a digital fundus camera, it can be used as it is. For past records recorded on photographic media using an analog fundus camera, the stored analog monochrome or color negative / positive film, photographic paper, instant photo, etc. are read in full color with a scanner, etc. Get the fundus image file. At this time, even if the original image is monochrome, it is read in full color. Recently, a fundus image is obtained in the form of a digital file by photographing in full color using a digital fundus camera of a visible light source. The acquired fundus image is stored in the fundus image storage unit 70 of the fundus image processing apparatus. In the present embodiment, a full-color image having 8 bits and 256 gradations for each of the R, G, and B components is prepared as a fundus image.
<2.2.処理概要>
次に、図1、図2に示した眼底画像処理装置の処理動作について説明する。図3は、本発明の一実施形態に係る眼底画像処理装置の処理概要を示すフローチャートである。まず、画像拡大手段30が、解析範囲の設定を行う(ステップS100)。具体的には、まず、眼底画像を表示部6に表示させ、利用者に対して解析範囲の指定を促す。利用者が、指示入力手段10であるタッチパネル入力I/F4を介して眼底画像内の所定の範囲を指定すると、画像拡大手段30は、指定された範囲を解析範囲として設定する。所定の範囲の指定は、例えば、利用者がタッチパネル等を用いて、眼底画像上に表示される長方形に対してドラッグ操作等を行って解析範囲を特定することにより行うことができる。このときの眼底画像の表示例を図4に示す。図4の例では、横1280画素×縦1024画素の眼底画像に、横46画素×縦49画素の解析範囲が設定された状態を示している。解析範囲は、後に設定される複数の計測範囲全てを含む範囲として設定される。すなわち、計測範囲は、設定された解析範囲の中で設定されることになる。
<2.2. Process Overview>
Next, the processing operation of the fundus image processing apparatus shown in FIGS. 1 and 2 will be described. FIG. 3 is a flowchart showing an outline of processing of the fundus image processing apparatus according to the embodiment of the present invention. First, the image enlarging means 30 sets an analysis range (step S100). Specifically, first, the fundus image is displayed on the display unit 6 to prompt the user to specify the analysis range. When the user designates a predetermined range in the fundus image via the touch panel input I / F 4 that is the instruction input means 10, the image enlargement means 30 sets the designated range as the analysis range. The predetermined range can be specified by, for example, a user performing a drag operation or the like on the rectangle displayed on the fundus image using the touch panel or the like to specify the analysis range. A display example of the fundus image at this time is shown in FIG. The example of FIG. 4 shows a state in which an analysis range of 46 pixels wide by 49 pixels high is set in a fundus image of 1280 pixels wide × 1024 pixels high. The analysis range is set as a range including all of a plurality of measurement ranges set later. That is, the measurement range is set within the set analysis range.
解析範囲が設定されたら、画像拡大手段30が、設定された解析範囲をトリミングし、トリミングした部分の拡大処理を行う(ステップS200)。具体的には、解析範囲の眼底画像の画素数を増加させる。この時、見かけ上は解像度が上がるが、拡大処理に特殊な補間を加えて解像度そのものを向上させる必要はない。処理対象とする画像の画素数は、動脈の血流幅内の血柱反射幅が数十画素程度になるように設定することが好ましい。横1280画素×縦1024画素の画像に眼底全体が収まるような場合には、血流幅内の血柱反射幅が1画素未満となる場合があり、そのままでは、解析を行うことができない。そのため、元の眼底画像が横1280画素×縦1024画素である場合、縦横ともに600%〜900%拡大する。ここでは、事前に拡大率を900%に設定している。本実施形態では解像度を上げる必要はないので、拡大処理を行うためには、増加させた画素に適当な画素値を与えればよく、高度な補間手法を用いる必要はない。そのため、本実施形態では、公知のバイリニアー法を用いている。 When the analysis range is set, the image enlarging means 30 trims the set analysis range and performs an enlargement process on the trimmed portion (step S200). Specifically, the number of pixels of the fundus image in the analysis range is increased. At this time, although the resolution is apparently increased, it is not necessary to add special interpolation to the enlargement process to improve the resolution itself. The number of pixels of the image to be processed is preferably set so that the blood column reflection width within the blood flow width of the artery is about several tens of pixels. When the entire fundus occupies an image of horizontal 1280 pixels × vertical 1024 pixels, the blood column reflection width within the blood flow width may be less than one pixel, and analysis cannot be performed as it is. Therefore, when the original fundus image is 1280 horizontal pixels × 1024 vertical pixels, the image is enlarged by 600% to 900% in both vertical and horizontal directions. Here, the enlargement ratio is set to 900% in advance. In the present embodiment, since it is not necessary to increase the resolution, an appropriate pixel value may be given to the increased pixels in order to perform the enlargement process, and it is not necessary to use an advanced interpolation method. Therefore, in this embodiment, a known bilinear method is used.
解析範囲のトリミングと拡大処理が行われたら、計測範囲の設定を行う(ステップS300)。この際、まず、計測範囲設定手段40は、利用者に対して計測範囲の指定を促す。具体的には、拡大した解析範囲の画像に重ねて、外形が台形(長方形、正方形も含む意味)状の計測用図形を配置した表示を行う。この計測用図形は、利用者から見ると、計測ゲージのような印象を与える図形である。計測用図形が表示されたら、利用者は、指示入力手段10により計測用図形を縦横に変倍、移動、回転させて、その平行な2辺が計測対象の血管幅をまたがるように配置する。 When the analysis range is trimmed and enlarged, the measurement range is set (step S300). At this time, first, the measurement range setting means 40 prompts the user to specify the measurement range. Specifically, display is performed in which measurement figures having an outer shape of a trapezoid (meaning including rectangles and squares) are arranged on the enlarged analysis range image. The measurement graphic is a graphic that gives an impression like a measurement gauge when viewed from the user. When the measurement graphic is displayed, the user scales, moves, and rotates the measurement graphic vertically and horizontally by the instruction input unit 10 and arranges the parallel two sides across the blood vessel width to be measured.
図5に表示部6に表示される計測用図形を示す。計測用図形は、図5に示すように頂点11、頂点12、頂点21、頂点22の4頂点からなる長方形となっている。頂点11と頂点12を結ぶ線分の中点を始点、頂点21と頂点22を結ぶ線分の中点を終点と呼ぶことにし、始点と中点を結ぶ線分を基準線KHとする。また、始点を中点とする線分を始点辺SH、終点を中点とする線分を終点辺EHとする。 FIG. 5 shows a measurement graphic displayed on the display unit 6. As shown in FIG. 5, the measurement graphic is a rectangle composed of four vertices of a vertex 11, a vertex 12, a vertex 21, and a vertex 22. The midpoint of the line segment connecting the vertices 11 and 12 is called the start point, the midpoint of the line segment connecting the vertices 21 and 22 is called the end point, and the line segment connecting the start point and the midpoint is the reference line KH. Further, a line segment having the start point as the midpoint is set as the start point side SH, and a line segment having the end point as the midpoint is set as the end point side EH.
計測用図形の6点のいずれかを、指示入力手段10により選択すると、その点が移動可能な状態になり、指定位置で再度操作指示を行うと固定化される。計測用図形の上を選択すると、計測用図形全体が移動可能な状態になる。計測用図形の始点または終点を選択した場合は、長さの伸縮と回転が可能となる。図6(a)の例では、○で囲った終点を選択した場合を示している。終点を選択した場合、図6(a)の上図に示すように、右方向への操作指示により、右方向に計測用図形全体の長さの伸縮を行う。また、終点を選択した場合、図6(a)の下図に示すように、上下方向への操作指示により、始点を中心として計測用図形全体の回転を行う。図6(a)において、×を付した点は固定されて動かない点を示している。図6(a)は、終点を選択した場合を示しているが、始点を選択した場合も同様に、伸縮・回転が可能である。図6(a)の例では、終点を選択した場合について説明したが、始点を選択した場合にも、同様に長さの伸縮と回転が可能となる。 When one of the six points on the measurement graphic is selected by the instruction input means 10, the point becomes movable, and is fixed when an operation instruction is given again at the designated position. When the top of the measurement graphic is selected, the entire measurement graphic is movable. When the start point or end point of the measurement figure is selected, the length can be expanded and contracted and rotated. In the example of FIG. 6A, a case where an end point surrounded by a circle is selected is shown. When the end point is selected, as shown in the upper diagram of FIG. 6A, the length of the entire measurement figure is expanded or contracted in the right direction by an operation instruction in the right direction. When the end point is selected, as shown in the lower diagram of FIG. 6A, the entire measurement figure is rotated around the start point by an operation instruction in the vertical direction. In FIG. 6A, the points marked with x indicate points that are fixed and do not move. FIG. 6A shows the case where the end point is selected, but it is possible to expand / contract / rotate similarly when the start point is selected. In the example of FIG. 6A, the case where the end point is selected has been described. However, even when the start point is selected, the length can be expanded and contracted in the same manner.
計測用図形の頂点11または頂点12を選択した場合、すなわち、始点辺SHの両端のいずれかを選択した場合は、図6(b)に示すように、上下方向への操作指示により、幅の一括伸縮を行う。計測用図形の頂点21または頂点22を選択した場合、すなわち、終点辺EHの両端のいずれかを選択した場合は、図6(c)に示すように、上下方向への操作指示により、内側の長方形のみの幅の伸縮を行う。計測用図形の頂点21または頂点22を選択した場合は、それまで、1つの長方形であった計測用図形の内部にもう1つ幅の狭い長方形が出現したような態様となる。幅の狭い長方形は、1組の平行な2辺が、外形となる長方形の始点辺、終点辺と重なっているため、基準辺KHに平行な2辺が出現しただけのようにも見える。なお、終点辺EHのみの幅の伸縮を行う。図6(b)(c)においても、×を付した点は固定されて動かない点を示している。この操作は、計測用図形を手動で血管幅に合わせて計測できるようにするために設けた機能で、計測結果に操作者の主観が入るため、使用しないことも多い。 When the vertex 11 or the vertex 12 of the measurement figure is selected, that is, when either one of both ends of the start point side SH is selected, the width is set by an operation instruction in the vertical direction as shown in FIG. Perform bulk expansion and contraction. When the vertex 21 or the vertex 22 of the measurement figure is selected, that is, when either one of both ends of the end point side EH is selected, as shown in FIG. Scale the width of the rectangle only. When the vertex 21 or the vertex 22 of the measurement graphic is selected, a mode is such that another narrow rectangle appears inside the measurement graphic that has been a single rectangle. A narrow rectangle has a pair of two parallel sides that overlap the start and end sides of the outer rectangle, so it appears that only two sides parallel to the reference side KH have appeared. Note that the width of only the end point side EH is expanded or contracted. In FIGS. 6B and 6C, the points marked with x indicate points that are fixed and do not move. This operation is a function provided so that the measurement graphic can be manually measured according to the blood vessel width, and is often not used because the subjectivity of the operator is included in the measurement result.
図5に示したような初期状態のまま、はじめに、利用者は、計測用図形全体を計測対象の血管の位置に移動させる。そして、基準線KHを計測対象の血管走行の中心線(血管幅の中心を走行方向に結んだ仮想的な曲線)に概ね合わせるように、計測用図形全体の回転を行う。この時、計測用図形に含まれる中心線がほぼ直線になり、基準線KHとほぼ一致するように、計測用図形全体の長さの伸縮も併せて行う。最後に、頂点11と頂点21を結ぶ辺と頂点12と頂点22を結ぶ辺が、計測対象の血管の外側に十分はみ出るように、幅の一括伸縮を行う。この時、計測用図形の内部には計測対象の血流領域のみが含まれていることが望ましいが、計測用図形の内部に非計測対象の血流領域が多少含まれていても計測に支障ない。そうすると、始点辺SHと終点辺EHが血管とほぼ直角に交差する位置に配置される。血流は直線状であるわけではなく、曲線状となっていることが普通である。このため、「ほぼ直角」としているのは、厳密な90度のみを意味するのではなく、血流幅を適切に計測することが可能な程度の角度を含むためである。 In the initial state as shown in FIG. 5, first, the user moves the entire measurement graphic to the position of the blood vessel to be measured. Then, the entire measurement graphic is rotated so that the reference line KH is approximately aligned with the center line of the blood vessel traveling to be measured (virtual curve connecting the center of the blood vessel width in the traveling direction). At this time, the length of the entire measurement graphic is also expanded and contracted so that the center line included in the measurement graphic is substantially a straight line and substantially coincides with the reference line KH. Finally, the width is expanded and contracted so that the side connecting the vertex 11 and the vertex 21 and the side connecting the vertex 12 and the vertex 22 protrude sufficiently outside the blood vessel to be measured. At this time, it is desirable that only the blood flow region to be measured is included in the measurement graphic. However, even if some blood flow regions to be measured are included in the measurement graphic, the measurement is hindered. Absent. Then, the start point side SH and the end point side EH are arranged at a position where the blood vessel intersects the blood vessel substantially at a right angle. The blood flow is usually not a straight line but a curved line. For this reason, “substantially a right angle” is not meant to be strictly 90 degrees, but includes an angle that allows the blood flow width to be appropriately measured.
眼底画像内の解析範囲の所定の位置に計測用図形を配置すると、計測範囲設定手段40は、指定された計測用図形に基づき、計測用図形の平行な2辺それぞれを1次元の計測範囲として設定する。このときの解析範囲と計測用図形の表示例を図7(a)に示す。図7(a)の例では、900%拡大した解析範囲である横414画素×縦441画素の眼底画像に、外形が長方形状の計測用図形が配置された状態を示している。後述するように、計測は、始点辺SH、終点辺EHの2辺上およびその近傍における画素を用いて行われる。したがって、2次元の計測用図形を配置することによって、計測用図形の始点辺SH、終点辺EHが1次元の計測範囲として設定されることになる。1次元の計測範囲を設定するために、画面上で1次元の線分で指定すると、血管と直交する計測範囲を適切に設定できない。これに対して、対向する辺が平行である2次元の計測用図形を画面上で配置して指定することにより、血管と直交する計測範囲を適切に設定することができる。本実施形態では、1つの計測用図形の平行な2辺をそれぞれ計測範囲として設定する。ただし、平行な2辺のうち、どちらか1辺のみを計測範囲として設定することも可能である。血柱反射幅比の計測の場合には、1辺だけであっても計測は可能であるが、血管の幅や傾きが常に一定であるわけでなないことから、平行な2辺を計測範囲とする方がより正確な計測を行うことができる。 When the measurement graphic is arranged at a predetermined position of the analysis range in the fundus image, the measurement range setting means 40 sets each of two parallel sides of the measurement graphic as a one-dimensional measurement range based on the designated measurement graphic. Set. A display example of the analysis range and the measurement graphic at this time is shown in FIG. In the example of FIG. 7A, a measurement figure having a rectangular outer shape is arranged on a fundus image of 414 pixels wide × 441 pixels vertical, which is an analysis range enlarged by 900%. As will be described later, the measurement is performed using pixels on two sides of the start point side SH and the end point side EH and in the vicinity thereof. Therefore, by arranging a two-dimensional measurement graphic, the start point side SH and the end point side EH of the measurement graphic are set as a one-dimensional measurement range. If a one-dimensional line segment is specified on the screen to set a one-dimensional measurement range, the measurement range orthogonal to the blood vessel cannot be set appropriately. On the other hand, the measurement range orthogonal to the blood vessel can be appropriately set by arranging and designating a two-dimensional measurement graphic having opposite sides parallel to each other on the screen. In this embodiment, two parallel sides of one measurement figure are set as measurement ranges. However, only one of the two parallel sides can be set as the measurement range. In the case of measuring the blood column reflection width ratio, measurement is possible even with only one side, but since the width and inclination of the blood vessel are not always constant, two parallel sides are measured. It is possible to perform more accurate measurement.
計測範囲が設定されたら、計測範囲設定手段40は、計測範囲設定画面を表示させ、利用者に対して計測範囲が動脈か静脈かのいずれかの選択指示を促す。図7(b)に計測範囲設定画面の一例を示す。計測範囲設定手段40は、利用者に対して複数の計測用図形に基づく計測範囲の指定、配置された各計測用図形に対して動脈か静脈か動脈・血柱反射のいずれかの選択指示を促し、計測範囲の解析条件を設定する。したがって、1つの計測用図形に対応する2つの計測範囲については、同一の設定が行われる。血柱反射幅比を求める場合は、計測範囲の設定として、少なくとも動脈に対応する箇所に1つ以上設定されるように行う。 When the measurement range is set, the measurement range setting means 40 displays a measurement range setting screen and prompts the user to select whether the measurement range is an artery or a vein. FIG. 7B shows an example of the measurement range setting screen. The measurement range setting means 40 instructs the user to specify a measurement range based on a plurality of measurement figures and to select either an artery, a vein, or an artery / blood column reflection for each of the measurement figures arranged. Prompt and set the analysis conditions for the measurement range. Therefore, the same setting is performed for two measurement ranges corresponding to one measurement graphic. When determining the blood column reflection width ratio, the measurement range is set so that at least one is set at a location corresponding to the artery.
図7(b)に示した計測範囲設定画面では、計測範囲が動脈・血柱反射であるか否かの選択指示だけでなく、計測範囲の解析条件について様々な指定を行うことができるようになっているが、動脈・血柱反射であるか否かの指定は必須となっている。 In the measurement range setting screen shown in FIG. 7B, not only a selection instruction as to whether or not the measurement range is an artery / blood column reflex but also various analysis conditions for the measurement range can be specified. However, it is indispensable to specify whether or not it is an artery / blood column reflex.
計測範囲の設定が行われたら、次に、血流領域端点特定手段50が、計測範囲設定画面を利用して入力された内容に従って、血流領域端点、血柱反射領域の境界点の特定を行う(ステップS400)。具体的には、計測範囲である始点辺SH、終点辺EHを用いて血流領域の端点、血柱反射領域の境界点の特定を行う。 Once the measurement range is set, the blood flow region end point specifying means 50 next specifies the blood flow region end point and the boundary point of the blood column reflection region according to the contents input using the measurement range setting screen. This is performed (step S400). Specifically, the end point of the blood flow region and the boundary point of the blood column reflection region are specified using the start point side SH and the end point side EH, which are measurement ranges.
図8は、ステップS400における血流領域の端点の特定の処理を示すフローチャートである。まず、血流領域端点特定手段50は、計測範囲である始点辺SH、終点辺EHの2辺に対応する計測用図形の情報を取得する(ステップS410)。具体的には、まず、計測用図形の始点の座標(Xo1,Yo1)と終点の座標(Xo2,Yo2)、始点辺SHの頂点(Xo11,Yo11)と(Xo12,Yo12)、終点辺EHの頂点(Xo21,Yo21)と(Xo22,Yo22)を取得するとともに、始点辺SHまたは終点辺EHのいずれか大きい方の長さの1/2を計測用図形の幅Wとして取得する。始点の座標(Xo1,Yo1)と終点の座標(Xo2,Yo2)、始点辺SHの頂点(Xo11,Yo11)と(Xo12,Yo12)、終点辺EHの頂点(Xo21,Yo21)と(Xo22,Yo22)は、眼底画像の画素の位置を特定するものである。図9(a)は、眼底画像の血管上に配置された計測用図形と各点の座標値を示す図である。図9(a)に示すように、計測用図形は、長方形内部に始点辺SHの中点と終点辺EHの中点を結ぶ線分を備えた形状となっている。長方形内部の線分は基準線KHであり、利用者が、眼底画像に計測用図形を配置する際の目安となるもので、実際の計測処理には使用しない。 FIG. 8 is a flowchart showing the specific processing of the end point of the blood flow region in step S400. First, the blood flow region end point specifying means 50 acquires information on the measurement figure corresponding to the two sides of the start point side SH and the end point side EH that are the measurement range (step S410). Specifically, first, the coordinates of the starting point (Xo1, Yo1) and the coordinates of the end point (Xo2, Yo2), the vertices (Xo11, Yo11) and (Xo12, Yo12) of the starting point side SH, and the end point side EH are measured. The vertices (Xo21, Yo21) and (Xo22, Yo22) are acquired, and ½ of the larger length of the start point side SH or the end point side EH is acquired as the width W of the graphic for measurement. Start point coordinates (Xo1, Yo1) and end point coordinates (Xo2, Yo2), start point side SH vertices (Xo11, Yo11) and (Xo12, Yo12), end point side EH vertices (Xo21, Yo21) and (Xo22, Yo22) ) Specifies the pixel position of the fundus image. FIG. 9A is a diagram illustrating the measurement graphic arranged on the blood vessel of the fundus image and the coordinate values of each point. As shown in FIG. 9A, the measurement graphic has a shape having a line segment connecting the midpoint of the start point side SH and the midpoint of the end point side EH inside the rectangle. A line segment inside the rectangle is a reference line KH, which is a guideline for the user to place a measurement graphic on the fundus image, and is not used for actual measurement processing.
上述のように始点側の2頂点(Xo11,Yo11)、(Xo12,Yo12)を結んで得られる線分が始点辺SH、終点側の2頂点(Xo21,Yo21)、(Xo22,Yo22)を結んで得られる線分が終点辺EHである。そして、以下のステップS420〜ステップS470の処理を始点辺SH、終点辺EHそれぞれについて実行する。 As described above, the line segment obtained by connecting the two vertices (Xo11, Yo11) and (Xo12, Yo12) on the start point side connects the start point side SH and the two vertices (Xo21, Yo21), (Xo22, Yo22) on the end point side. The line segment obtained in is the end point side EH. Then, the following steps S420 to S470 are executed for each of the start point side SH and the end point side EH.
はじめに、輝度配列を作成する(ステップS420)。具体的には、まず、血管と交差して配置された辺(始点辺SHまたは終点辺EH)をサンプリングする。すなわち、血管と交差して配置された辺(始点辺SHまたは終点辺EH)の一方の頂点の座標を(Xs,Ys)、辺の他方の頂点の座標を(Xe,Ye)とし、各辺に所定の間隔でi=0,・・・,sのs+1個のサンプル(X(i),Y(i))を設定する。具体的には、処理対象の辺が始点辺SHの場合、Xs=Xo11、Ys=Yo11、Xe=Xo12、Ye=Yo12となり、処理対象の辺が終点辺EHの場合、Xs=Xo21、Ys=Yo21、Xe=Xo22、Ye=Yo22となる。各サンプルの座標(X(i),Y(i))は、Dx=Xe−Xs、Dy=Ye−Ysとして、X(i)=Dx・i/s+Xs、Y(i)=Dy・i/s+Ysで定義される。これにより、1次元の座標配列(X(i),Y(i))(i=0,・・・,s)が作成される。続いて、各サンプルに対応する画素の輝度値を取得し、s+1個の輝度値からなる1次元の輝度配列G(i)(i=0,・・・,s)を得る。この際、より正確性を高めるため、辺に対して直交方向の両側に各サンプルから1.5画素分移動させた点を設定する。1.5画素分とするのは、辺が最大45°傾いた場合であっても、1画素以上異なる画素の輝度値を取得するためである。移動させる長さは、1.5画素に限らず、1.5画素以上であれば、適宜設定することができる。図10は、始点辺SHまたは終点辺EHと1.5画素分移動させた画素の関係を示す図である。 First, a luminance array is created (step S420). Specifically, first, a side (a start point side SH or an end point side EH) arranged to intersect with a blood vessel is sampled. That is, the coordinates of one vertex of the side (starting point side SH or end point side EH) arranged intersecting the blood vessel is (Xs, Ys), the coordinate of the other vertex of the side is (Xe, Ye), and each side S + 1 samples (X (i), Y (i)) of i = 0,..., S are set at predetermined intervals. Specifically, when the processing target side is the start point side SH, Xs = Xo11, Ys = Yo11, Xe = Xo12, Ye = Yo12, and when the processing target side is the end point side EH, Xs = Xo21, Ys = Yo21, Xe = Xo22, Ye = Yo22. The coordinates (X (i), Y (i)) of each sample are Dx = Xe−Xs, Dy = Ye−Ys, and X (i) = Dx · i / s + Xs, Y (i) = Dy · i / It is defined by s + Ys. Thus, a one-dimensional coordinate array (X (i), Y (i)) (i = 0,..., S) is created. Subsequently, the luminance value of the pixel corresponding to each sample is acquired, and a one-dimensional luminance array G (i) (i = 0,..., S) composed of s + 1 luminance values is obtained. At this time, in order to further improve accuracy, a point moved by 1.5 pixels from each sample is set on both sides in the orthogonal direction with respect to the side. The reason for 1.5 pixels is that even if the sides are inclined at a maximum of 45 °, the luminance values of pixels different by one or more pixels are acquired. The length to be moved is not limited to 1.5 pixels, and can be set as appropriate as long as it is 1.5 pixels or more. FIG. 10 is a diagram illustrating the relationship between the start point side SH or the end point side EH and the pixel moved by 1.5 pixels.
図10において、中央の線分は、始点辺SHまたは終点辺EHであり、(Xs,Ys)から(Xe,Ye)までs+1個のサンプル(X(i),Y(i))が設定されている。また、破線で囲った網掛け部分は、血流領域を示している。そして、各サンプル(X(i),Y(i))について、始点辺SHまたは終点辺EHに直交する方向に1.5画素分移動させた位置に点(Xl,Yl)、(Xr,Yr)を設定する。各サンプル(X(i),Y(i))について、点(Xl,Yl)、(Xr,Yr)を設定することにより、始点辺SHまたは終点辺EHから1.5画素分移動した2本の線分上の点の輝度値が始点辺SHまたは終点辺EHのサンプルの輝度値に反映される。このように、始点辺SHまたは終点辺EHから1.5画素分だけ移動させたサンプルの輝度値を反映させるのは、始点辺SHまたは終点辺EHだけであると、始点辺SHまたは終点辺EHのサンプルにスポット的な輝度ムラがあると、その影響により、正しい測定ができないためである。このような点(Xl,Yl)、(Xr,Yr)は、以下の〔数式1〕に従った処理を実行することにより算出する。 In FIG. 10, the central line segment is the start point side SH or the end point side EH, and s + 1 samples (X (i), Y (i)) are set from (Xs, Ys) to (Xe, Ye). ing. A shaded portion surrounded by a broken line indicates a blood flow region. Then, for each sample (X (i), Y (i)), the points (Xl, Yl), (Xr, Yr) are moved to the positions moved by 1.5 pixels in the direction orthogonal to the start point side SH or the end point side EH. ) Is set. For each sample (X (i), Y (i)), two points moved by 1.5 pixels from the start point side SH or end point side EH by setting the points (Xl, Yl), (Xr, Yr) The luminance value of the point on the line segment is reflected on the luminance value of the sample of the start point side SH or the end point side EH. Thus, if only the start point side SH or the end point side EH reflects the luminance value of the sample moved by 1.5 pixels from the start point side SH or the end point side EH, the start point side SH or the end point side EH is reflected. This is because if the sample has spot-like luminance unevenness, correct measurement cannot be performed due to the influence. Such points (Xl, Yl) and (Xr, Yr) are calculated by executing processing according to the following [Equation 1].
〔数式1〕
Xl=−Dy・1.5+X(i)
Yl=Dx・1.5+Y(i)
Xr=Dy・1.5+X(i)
Yr=−Dx・1.5+Y(i)
[Formula 1]
Xl = −Dy · 1.5 + X (i)
Yl = Dx · 1.5 + Y (i)
Xr = Dy · 1.5 + X (i)
Yr = −Dx · 1.5 + Y (i)
そして、(X(i),Y(i))(Xl,Yl)、(Xr,Yr)の輝度値を平均化したものを、各サンプル(X(i),Y(i))の輝度値とする。すなわち、特定された2点(Xl,Yl)、(Xr,Yr)における輝度値を用いて各サンプル(X(i),Y(i))に対応する輝度値を補正する。眼底画像がフルカラー画像である場合、輝度値を取得するためにグレースケールに変換する必要がある。本実施形態では、以下のようにして、対象の画素をグレースケール変換する。 Then, the luminance value of each sample (X (i), Y (i)) is obtained by averaging the luminance values of (X (i), Y (i)) (Xl, Yl), (Xr, Yr). And That is, the luminance value corresponding to each sample (X (i), Y (i)) is corrected using the luminance value at the two specified points (Xl, Yl) and (Xr, Yr). When the fundus image is a full-color image, it is necessary to convert to a gray scale in order to obtain a luminance value. In the present embodiment, gray scale conversion is performed on the target pixel as follows.
フルカラーの眼底画像は、各色8ビット256階調の画像データである。したがって、x方向の画素数Xg、y方向の画素数Ygの眼底画像は、色成分を示す変数c=0(Red),1(Green),2(Blue)とすると、Image(x,y,c)=0〜255(x=0,・・・,Xg−1;y=0,・・・,Yg−1;c=0,1,2)と定義される。 A full-color fundus image is 8-bit 256-gradation image data for each color. Therefore, the fundus image having the number of pixels in the x direction Xg and the number of pixels in the y direction Yg is assumed to be Image (x, y, c) = 0 to 255 (x = 0,..., Xg-1; y = 0,..., Yg-1; c = 0, 1, 2).
グレースケールの画像への変換の際、フルカラーの眼底画像Image(x,y,c)に対してGreen成分のみを使用する、即ち、Gr(x,y)=Image(x,y,1)により変換する方法が最良であることが知られている。理由は、眼底カメラで使用されている3原色フィルタではGreen成分に比べRedとBlue成分の解像度が低く、これらの分色画像では血管の輪郭が不鮮明になりがちなためである。しかし、本発明者は、多くの眼底カメラ画像を分析した結果、Green成分は照明光が十分にあたっている中央付近では鮮明であるが、照明光が弱い周辺部ではGreen成分よりむしろBlue成分の方が鮮明であり、更にBlue成分はGreen成分と異なり、血管部の輝度が周囲に比べて高くなるという反転現象を見出した(眼底画像全般に血管部の輝度は周囲に比べて低くなる)。そこで、本実施形態では、以下の〔数式2〕に従った処理を実行することによりグレースケール変換する手法を提案する。ただし、〔数式2〕は全てのフルカラーの眼底画像に適用になるわけではなく、従来から言われているGr(x,y)=Image(x,y,1)により変換する方法の方が適切な眼底画像も少なからず存在するため、これらは与えられた眼底画像ごとに適宜選択する必要がある。血流領域端点特定手段50は、以下の〔数式2〕に従った処理を実行することによりグレースケール変換する。 When converting to a grayscale image, only the Green component is used for the full-color fundus image Image (x, y, c), ie, Gr (x, y) = Image (x, y, 1) It is known that the method of conversion is the best. The reason is that the resolution of the Red and Blue components is lower than that of the Green component in the three primary color filters used in the fundus camera, and the outline of the blood vessel tends to be unclear in these color separation images. However, as a result of analysis of many fundus camera images, the present inventor found that the Green component was clear near the center where the illumination light hits sufficiently, but the Blue component rather than the Green component in the periphery where the illumination light was weak. In contrast to the Green component, the inversion phenomenon was found in which the brightness of the blood vessel part was higher than that of the surroundings (the brightness of the blood vessel part was lower than that of the surroundings in the entire fundus image). Therefore, in the present embodiment, a method of performing gray scale conversion by executing processing according to the following [Equation 2] is proposed. However, [Equation 2] is not applied to all full-color fundus images, and the conventional method of converting by Gr (x, y) = Image (x, y, 1) is more appropriate. Since there are not a few fundus images, it is necessary to select these appropriately for each given fundus image. The blood flow region end point specifying means 50 performs grayscale conversion by executing processing according to the following [Equation 2].
〔数式2〕
Gr(x,y)=[Image(x,y,1)・(255−Image(x,y,2))]1/2
[Formula 2]
Gr (x, y) = [Image (x, y, 1). (255-Image (x, y, 2))] 1/2
上記〔数式2〕において、Image(x,y,1)は、フルカラーの眼底画像のうち、G(グリーン、緑)の成分を示し、Image(x,y,2)は、フルカラーの眼底画像のうち、B(ブルー、青)の成分を示している。したがって、上記〔数式2〕においては、各画素のG成分と、B成分をネガポジ反転したものの相乗平均値(積の平方根)を求め、グレースケール形式の画像Gr(x,y)を得ている。 In the above [Equation 2], Image (x, y, 1) represents a G (green, green) component of the full-color fundus image, and Image (x, y, 2) represents the full-color fundus image. Among these, the component of B (blue, blue) is shown. Therefore, in the above [Equation 2], a gray scale image Gr (x, y) is obtained by obtaining a geometric mean value (square root of the product) of the negative and positive inversion of the G component and B component of each pixel. .
さらに、血流領域端点特定手段50は、グレースケール形式の画像Gr(x,y)に対して、以下の〔数式3〕に従った処理を実行することによりネガポジ反転してグレースケールの眼底画像Gray(x,y)を得る。 Further, the blood flow region end point specifying unit 50 performs a process according to the following [Equation 3] on the grayscale image Gr (x, y), thereby performing negative / positive reversal to obtain a grayscale fundus image. Gray (x, y) is obtained.
〔数式3〕
Gray(x,y)=255−Gr(x,y)
[Formula 3]
Gray (x, y) = 255-Gr (x, y)
上記〔数式3〕に従った処理を実行して、ネガポジ反転することにより、周囲に比べ輝度が低い血流領域の画素値が高い状態に変換される。ここで、ネガポジ反転とは、元の画素値(階調値)の大きいもの程小さい値に変換する処理を意味する。 By executing the processing according to the above [Equation 3] and performing negative / positive inversion, the pixel value of the blood flow region having a lower luminance than the surroundings is converted to a high state. Here, the negative / positive inversion means a process of converting a smaller value as the original pixel value (gradation value) is larger.
本実施形態においては、グレースケール化するのは、(Xl,Yl)、(Xr,Yr)に対応する画素のみで良い。以上のようにして、グレースケール化により(X(i),Y(i))(Xl,Yl)、(Xr,Yr)の輝度値が得られたら、以下の〔数式4〕に従った処理を実行することにより輝度配列G(i)を算出する。 In the present embodiment, only the pixels corresponding to (Xl, Yl) and (Xr, Yr) may be grayscaled. When luminance values of (X (i), Y (i)) (Xl, Yl), (Xr, Yr) are obtained by gray scale conversion as described above, processing according to the following [Equation 4] To calculate the luminance array G (i).
〔数式4〕
G(i)=[Gray(X(i),Y(i))+Gray(Xl,Yl)+Gray(Xr,Yr)]/3
[Formula 4]
G (i) = [Gray (X (i), Y (i)) + Gray (X1, Yl) + Gray (Xr, Yr)] / 3
上述のように、各サンプルは、計算の便宜上、始点辺SHまたは終点辺EHの両端の間にs+1個設定したものである。また、始点辺SHまたは終点辺EHは、画素の配列であるxy軸とは傾いて設定されることもあるが、サンプルの座標値は整数値に近似されるため、そのまま対応する画素の輝度値を取得できる。 As described above, each sample has s + 1 set between both ends of the start point side SH or the end point side EH for convenience of calculation. Further, although the start point side SH or the end point side EH may be set to be inclined with respect to the xy axis that is the pixel array, the sample coordinate value is approximated to an integer value, and thus the luminance value of the corresponding pixel as it is. Can be obtained.
各サンプルiについて輝度値を取得して、輝度配列G(i)が得られたら、次に、輝度配列G(i)を用いて微分輝度値の配列に変換した微分配列D(i)を算出する(ステップS430)。具体的には、以下の〔数式5〕に従った処理を実行することにより微分配列D(i)を算出する。ただし、i<3またはi>s−2の場合、D(i)=0とする。 When the luminance value is obtained for each sample i and the luminance array G (i) is obtained, the differential array D (i) converted into the differential luminance value array using the luminance array G (i) is then calculated. (Step S430). Specifically, the differential array D (i) is calculated by executing processing according to the following [Equation 5]. However, when i <3 or i> s−2, D (i) = 0.
〔数式5〕
D(i)=G(i)+G(i+1)+G(i+2)−G(i−1)−G(i−2)−G(i−3)
[Formula 5]
D (i) = G (i) + G (i + 1) + G (i + 2) −G (i−1) −G (i−2) −G (i−3)
上記〔数式5〕では、サンプルiに隣接するサンプルi+1、サンプルi−1を含み、サンプルi,i+1,i+2,i−1,i−2,i−3の計6個のサンプルを用いてサンプルiにおける微分輝度値D(i)を算出しているが、より多くのサンプルを用いて微分輝度値D(i)を算出するようにしてもよい。また、上記〔数式5〕においては、隣接するサンプルとの加算値+G(i+1)や、差分値−G(i−1)を用いている。 In the above [Formula 5], samples i + 1 and i-1 adjacent to the sample i are included, and samples i, i + 1, i + 2, i-1, i-2, i-3 are used as a total of six samples. Although the differential luminance value D (i) at i is calculated, the differential luminance value D (i) may be calculated using more samples. In the above [Equation 5], the addition value + G (i + 1) with the adjacent sample and the difference value −G (i−1) are used.
微分配列D(i)が得られたら、次に、血流領域端点特定手段50は、微分配列D(i)の最大値、最小値を特定する(ステップS440)。具体的には、以下の〔数式6〕に従った処理を実行することにより微分配列D(i)の最大値Dmaxおよび最小値Dminを算出する。 Once the differential array D (i) is obtained, the blood flow region end point specifying means 50 next specifies the maximum value and the minimum value of the differential array D (i) (step S440). Specifically, the maximum value D max and the minimum value D min of the differential array D (i) are calculated by executing processing according to the following [Equation 6].
〔数式6〕
Dmax=MAXi=0,S/2D(i)=D(imax)
Dmin=MINi=S/2,SD(i)=D(imin)
[Formula 6]
D max = MAX i = 0, S / 2 D (i) = D (i max )
D min = MIN i = S / 2, S D (i) = D (i min )
上記〔数式6〕において、第1式の“MAXi=0,S/2”は、添え字のi=0からi=s/2までの各サンプルiにおけるD(i)の最大値”を求めることを示している。また、上記〔数式6〕において、第2式の“MINi=S/2,S”は、添え字のi=s/2からi=sまでの各サンプルiにおけるD(i)の最小値”を求めることを示している。最大値Dmaxをとるサンプルimaxが最大サンプル、最小値Dminをとるサンプルiminが最小サンプルとして特定される。 In the above [Expression 6], “MAX i = 0, S / 2 ” in the first expression represents the maximum value of D (i) in each sample i from the subscript i = 0 to i = s / 2. Also, in the above [Formula 6], “MIN i = S / 2, S ” in the second formula represents the subscript i = s / 2 to i = s in each sample i. The minimum value of D (i) ”is obtained. The sample imax taking the maximum value Dmax is specified as the maximum sample, and the sample imin taking the minimum value Dmin is specified as the minimum sample.
ここで、計測範囲の眼底画像と輝度値、微分輝度値の関係を図11に示す。図11において、横軸は、サンプルiを示している。図11の上段は、計測範囲の眼底画像であり、網掛けした部分は血流領域内の血柱反射領域以外の部分を示している。網掛けした部分に挟まれた中央の部分は血柱反射領域である。すなわち、図11の例では、1本の血管を含む範囲に計測範囲が設定された場合を示している。図11の中段は、輝度値G(i)であり、血柱反射領域を除いた血流領域の中央ほど輝度値が高いことを示している。図11の下段は、輝度値G(i)の微分値である微分輝度値D(i)である。ステップS440においては、微分輝度値の最大値Dmaxおよび最小値Dminが算出される。血柱反射幅比を測定するためには、血流領域内における血柱反射領域の境界を特定する必要がある。このためには、血流領域内において輝度値が小さくなる領域を特定する必要がある。輝度値が小さくなる領域の2つの境界位置は、微分輝度値が最大値Dmaxに次いで大きい第2最大値、微分輝度値が最小値Dminに次いで小さい第2最小値をとる位置付近であると考えられる。即ち、i=0からi=sの順に、微分輝度値が最大値Dmaxをとる位置近辺が血流領域の開始位置となり、続いて微分輝度値が第2最小値をとる位置近辺が血柱反射領域の開始位置となり、続いて微分輝度値が第2最大値をとる位置近辺が血柱反射領域の終了位置となり、最後に微分輝度値が最小値Dminをとる位置近辺が血流領域の終了位置となる。 Here, the relationship between the fundus image in the measurement range, the luminance value, and the differential luminance value is shown in FIG. In FIG. 11, the horizontal axis represents the sample i. The upper part of FIG. 11 is a fundus image of the measurement range, and the shaded portion indicates a portion other than the blood column reflection region in the blood flow region. The central part between the shaded parts is the blood column reflection region. That is, the example of FIG. 11 shows a case where the measurement range is set to a range including one blood vessel. The middle part of FIG. 11 shows the luminance value G (i), which indicates that the luminance value is higher toward the center of the blood flow region excluding the blood column reflection region. The lower part of FIG. 11 is a differential luminance value D (i) that is a differential value of the luminance value G (i). In step S440, the maximum value Dmax and the minimum value Dmin of the differential luminance value are calculated. In order to measure the blood column reflection width ratio, it is necessary to specify the boundary of the blood column reflection region in the blood flow region. For this purpose, it is necessary to specify a region where the luminance value is small in the blood flow region. The two boundary positions of the region where the luminance value is small are near the position where the differential luminance value takes the second maximum value which is the second largest after the maximum value Dmax , and the second minimum value where the differential luminance value is the second smallest value after the minimum value Dmin it is conceivable that. That is, in the order of i = 0 to i = s, the vicinity of the position where the differential luminance value has the maximum value Dmax is the start position of the blood flow region, and the vicinity of the position where the differential luminance value has the second minimum value is the blood column. The start position of the reflection area, the vicinity of the position where the differential luminance value takes the second maximum value is the end position of the blood column reflection area, and finally the vicinity of the position where the differential luminance value takes the minimum value D min is the blood flow area. End position.
ステップS440において微分配列D(i)の最大値Dmaxおよび最小値Dminが得られたら、次に、微分配列D(i)の最大値Dmaxおよび最小値Dminよりもサンプル中央値s/2寄りの第2最大値Dmax2、第2最小値Dmin2を特定する(ステップS450)。具体的には、以下の〔数式7〕に従った処理を実行することにより第2最大値Dmax2、第2最小値Dmin2を探索する。 Once the maximum value D max and the minimum value D min of the differential array D (i) are obtained in step S440, the sample median value s / is then determined from the maximum value D max and the minimum value D min of the differential array D (i). A second maximum value D max2 and a second minimum value D min2 closer to 2 are specified (step S450). Specifically, the second maximum value D max2 and the second minimum value D min2 are searched by executing processing according to the following [Equation 7].
〔数式7〕
Dmin2=MINi=imax+1,S/2D(i)=D(imin2)
Dmax2=MAXi=S/2,imin-1D(i)=D(imax2)
[Formula 7]
D min2 = MIN i = imax + 1, S / 2 D (i) = D (i min2 )
D max2 = MAX i = S / 2, imin-1 D (i) = D (i max2 )
上記〔数式7〕において、第1式の“MINi=imax+1,S/2”は、添え字のi=imax+1からi=s/2までの各サンプルiにおけるD(i)の第2最小値”を求めることを示している。すなわち、最大サンプルimaxから中点s/2までの範囲における最小値を第2最小値として求める。なお、最大サンプルimaxにおいて最小値をとらないことは当然であるので、探索自体は、隣のサンプルであるimax+1から開始している。また、上記〔数式7〕において、第2式の“MAXi=S/2,imin-1”は、添え字のi=s/2からi=imin−1までの各サンプルiにおけるD(i)の第2最大値”を求めることを示している。すなわち、中点s/2から最小サンプルiminまでの範囲における最大値を第2最大値として求める。なお、最小サンプルiminにおいて最大値をとらないことは当然であるので、探索自体は、隣のサンプルであるimin−1までで終了している。第2最大値Dmax2をとるサンプルimax2が第2最大サンプル、第2最小値Dmin2をとるサンプルimin2が第2最小サンプルとして特定される。 In the above [Expression 7], “MIN i = imax + 1, S / 2 ” in the first expression is the second of D (i) in each sample i from the subscript i = imax + 1 to i = s / 2. In other words, the minimum value in the range from the maximum sample imax to the midpoint s / 2 is determined as the second minimum value. Of course, the minimum value is not taken in the maximum sample imax. Therefore, the search itself starts from the next sample imax + 1, and in the above [Expression 7], “MAX i = S / 2, imin−1 ” in the second expression is the subscript. It shows that “the second maximum value of D (i) in each sample i from i = s / 2 to i = imin−1” is obtained. That is, the maximum value in the range from the midpoint s / 2 to the minimum sample imin is obtained as the second maximum value. In addition, since it is natural that the maximum value is not taken in the minimum sample imin, the search itself has been completed up to imin−1 which is the adjacent sample. Sample imax2 taking the second maximum value D max2 second maximum sample, the sample imin2 taking the second minimum value D min2 is specified as the second minimum sample.
ステップS440において微分配列D(i)の最大値Dmaxおよび最小値Dminが得られたら、血流領域端点特定手段50は、血流領域の2端点を特定する(ステップS460)。ステップS460の処理は、ステップS450の処理が終わらない段階で、ステップS450の処理と並行して行うこともできる。具体的には、以下の〔数式8〕に従った処理を実行することにより血流領域の2端点を特定する。 When the maximum value D max and the minimum value D min of the differential array D (i) are obtained in step S440, the blood flow region end point specifying means 50 specifies the two end points of the blood flow region (step S460). The process of step S460 can be performed in parallel with the process of step S450 at a stage where the process of step S450 is not completed. Specifically, the two end points of the blood flow region are specified by executing processing according to the following [Equation 8].
〔数式8〕
Hmax=Dmax・α
i=s/2からi=0の順に、D(ip)≧D(ip+1)かつD(ip)≧D(ip−1)かつD(ip)≧Hmaxを満たす極大値D(ip)を探索し、i1<ipでD(i1)<Hmaxを満たすサンプルi1を血流領域の第1の端点として特定
Hmin=Dmin・α
i=s/2からi=sの順に、D(in)≦D(in+1)かつD(in)≦D(in−1)かつD(in)≦Hminを満たす極小値D(in)を探索し、i4>inでD(i4)>Hminを満たすサンプルi4を血流領域の第2の端点として特定
[Formula 8]
H max = D max · α
Maximums satisfying D (i p ) ≧ D (i p +1) and D (i p ) ≧ D (i p −1) and D (i p ) ≧ H max in the order from i = s / 2 to i = 0. searching the value D (i p), i1 < i p with D (i1) <identify samples i1 satisfying H max as a first end point of the blood flow region H min = D min · α
Minimums satisfying D (i n ) ≦ D (i n +1), D (i n ) ≦ D (i n −1) and D (i n ) ≦ H min in the order from i = s / 2 to i = s. searching the value D (i n), identifying the sample i4 satisfying D (i4)> H min at i4> i n a second end point of the blood flow region
上記〔数式8〕において、i=s/2からi=0の順に極大値を探索し、i=s/2からi=sの順に極小値を探索することは、中点付近のサンプルから先頭または末尾のサンプル側に探索して血流領域の2端点を特定することを示している。また、上記〔数式8〕において、αは0以上1以下の実数値である。本実施形態では、α=0.8に設定してある。係数αを用いることにより、第1所定値Hmax、第2所定値Hminが定まる。図11の下段において、D(i1)、D(i4)で示す矢印の大きさが微分輝度値であり、これらの微分輝度値D(i1)、D(i4)をとるサンプルi1、i4が血流領域の2端点となる。 In the above [Expression 8], searching for local maximum values in the order of i = s / 2 to i = 0 and searching for local minimum values in the order of i = s / 2 to i = s starts from the sample near the midpoint. Alternatively, the search is performed on the last sample side to indicate the two end points of the blood flow region. In the above [Equation 8], α is a real value from 0 to 1. In the present embodiment, α is set to 0.8. By using the coefficient α, the first predetermined value H max and the second predetermined value H min are determined. In the lower part of FIG. 11, the magnitudes of the arrows indicated by D (i1) and D (i4) are differential luminance values, and samples i1 and i4 taking these differential luminance values D (i1) and D (i4) are blood. Two end points of the flow region.
結局、ステップS460においては、血流領域端点特定手段50は、最大サンプルより微分輝度値が小さく第1所定値Hmaxより微分輝度値が大きい極大点から見て先頭(i=0)のサンプル寄りで第1所定値Hmaxより小さい微分輝度値をとるサンプルを血流領域の第1の端点として特定し、最小サンプルより微分輝度値が大きく第1所定値Hmaxより小さい第2所定値Hminより微分輝度値が小さい極小点から見て末尾(i=s)のサンプル寄りで第2所定値Hminより大きい微分輝度値をとるサンプルを血流領域の第2の端点として特定する処理を行っている。 After all, in step S460, the blood flow region endpoint identification unit 50, the sample side of the head (i = 0) as seen from the maximum point is large differential luminance value than the first predetermined value H max small differential luminance value than the maximum sample The sample having the differential luminance value smaller than the first predetermined value H max is specified as the first end point of the blood flow region, and the second predetermined value H min having a differential luminance value larger than the minimum sample and smaller than the first predetermined value H max . A process is performed in which a sample having a differential luminance value larger than the second predetermined value Hmin near the sample at the end (i = s) as viewed from the minimum point having a smaller differential luminance value is specified as the second end point of the blood flow region. ing.
ステップS450において微分配列D(i)の第2最大値Dmax2および第2最小値Dmin2が得られ、ステップS460において血流領域の2端点が特定されたら、次に、血流領域端点特定手段50は、血柱反射領域の2境界点を特定する(ステップS470)。具体的には、以下の〔数式9〕に従った処理を実行することにより血柱反射領域の2境界点を特定する。 When the second maximum value D max2 and the second minimum value D min2 of the differential array D (i) are obtained in step S450, and the two end points of the blood flow region are specified in step S460, then the blood flow region end point specifying means 50 identifies two boundary points of the blood column reflection region (step S470). Specifically, two boundary points of the blood column reflection region are specified by executing processing according to the following [Equation 9].
〔数式9〕
Hmin2=Dmin2・α
i=i1+1からi=s/2の順に、D(in2)≦D(in2+1)かつD(in2)≦D(in2−1)かつD(in2)≦Hmin2を満たす極小値D(in2)を探索し、i2>in2でD(i2)>Hmin2を満たすサンプルi2を血柱反射領域の第1の境界点として特定
Hmax2=Dmax2・α
i=i4−1からi=s/2の順に、D(ip2)≧D(ip2+1)かつD(ip2)≧D(ip2−1)かつD(ip2)≧Hmax2を満たす極大値D(ip2)を探索し、i3<ip2でD(i3)<Hmax2を満たすサンプルi3を血柱反射領域の第2の境界点として特定
[Formula 9]
H min2 = D min2 · α
Minimums satisfying D (i n2 ) ≦ D (i n2 +1), D (in 2 ) ≦ D (in 2 −1) and D (in 2 ) ≦ H min2 in the order of i = i1 + 1 to i = s / 2. The value D (i n2 ) is searched, and the sample i2 that satisfies D (i2)> H min2 when i2> i n2 is specified as the first boundary point of the blood column reflection region H max2 = D max2 · α
In order from i = i4-1 to i = s / 2, D (i p2 ) ≧ D (i p2 +1) and D (i p2 ) ≧ D (i p2 −1) and D (i p2 ) ≧ H max2 The maximum value D (i p2 ) to be satisfied is searched, and the sample i3 that satisfies D (i3) <H max2 with i3 <i p2 is specified as the second boundary point of the blood column reflection region
上記〔数式9〕において、i=i1+1からi=s/2の順に極小値を探索し、i=i4−1からi=s/2の順に極大値を探索することは、特定された血流領域の第1の端点i1、血流領域の第2の端点i4からサンプル列の中点側に探索して血柱反射領域の2境界点を特定することを示している。また、上記〔数式9〕においても、上記〔数式8〕と同じく係数αを用いている。係数αを用いることにより、第3所定値Hmax2、第4所定値Hmin2が定まる。図11の下段において、D(i2)、D(i3)で示す矢印の大きさが微分輝度値であり、これらの微分輝度値D(i2)、D(i3)をとるサンプルi2、i3が血柱反射領域の2境界点となる。 In the above [Equation 9], searching for local minimum values in the order of i = i1 + 1 to i = s / 2, and searching for local maximum values in the order of i = i4-1 to i = s / 2 means that the specified blood flow This indicates that the search is performed from the first end point i1 of the region and the second end point i4 of the blood flow region to the midpoint side of the sample row, and two boundary points of the blood column reflection region are specified. Also, in the above [Equation 9], the coefficient α is used as in the above [Equation 8]. By using the coefficient α, the third predetermined value H max2 and the fourth predetermined value H min2 are determined. In the lower part of FIG. 11, the magnitudes of the arrows indicated by D (i2) and D (i3) are differential luminance values, and samples i2 and i3 taking these differential luminance values D (i2) and D (i3) are blood. Two boundary points of the column reflection region.
始点辺SHについて、ステップS420〜ステップS470の処理を終えたら、計測範囲を終点辺EHに変更して、同様に終点辺EHに対してステップS420〜ステップS470の処理を実行し、終点辺EHと交わる血流領域の2端点、血柱反射領域の2境界点を特定する。 When the process of step S420 to step S470 is completed for the start point side SH, the measurement range is changed to the end point side EH, and the process of step S420 to step S470 is similarly executed for the end point side EH. The two end points of the intersecting blood flow regions and the two boundary points of the blood column reflection region are specified.
図12は、両側の血管の一部が計測範囲に含まれる場合の輝度値、微分輝度値の関係を示す図である。図12の上段のように、3本の血管のうち、中央の血管が計測範囲に完全に含まれ、両側の血管の一部が計測範囲に含まれる場合、計測範囲の両端付近に最大値、最小値が出現することがある。しかし、上記〔数式6〕に示したように、ステップS440においては、最大値の探索範囲は、i=0からi=s/2までのサンプル(図12における左半分)であるため、サンプルi=s付近に出現する最大値は探索されない。同様に、最小値の探索範囲は、i=s/2からi=sまでのサンプル(図12における右半分)であるため、サンプルi=0付近に出現する最小値は探索されない。したがって、利用者が計測対象としたい血管以外の血管が計測範囲の両端付近に含まれた場合であっても、それらの影響を受けずに意図した中央の血管の血流領域の2端点、血柱反射領域の2境界点を特定することができる。 FIG. 12 is a diagram illustrating the relationship between the luminance value and the differential luminance value when a part of the blood vessels on both sides is included in the measurement range. As shown in the upper part of FIG. 12, when the central blood vessel among the three blood vessels is completely included in the measurement range and a part of the blood vessels on both sides is included in the measurement range, the maximum value near both ends of the measurement range, Minimum values may appear. However, as shown in [Formula 6] above, in step S440, the search range of the maximum value is a sample from i = 0 to i = s / 2 (the left half in FIG. 12). The maximum value appearing near = s is not searched. Similarly, since the search range of the minimum value is a sample from i = s / 2 to i = s (right half in FIG. 12), the minimum value that appears in the vicinity of sample i = 0 is not searched. Therefore, even when a blood vessel other than a blood vessel that the user wants to measure is included near both ends of the measurement range, the blood flow region 2 end point of the intended central blood vessel without being influenced by the blood vessel, blood Two boundary points of the column reflection region can be specified.
始点辺SH、終点辺EHの双方に対して血流領域の2端点、血柱反射領域の2境界点を特定してステップS400の処理を終えたら、次に、血柱反射幅比算出手段60が、血流幅比率の一種である血柱反射幅比の算出を行う(ステップS500)。具体的には、以下の〔数式10〕に従った処理を実行することにより血柱反射幅比を算出する。 When the two end points of the blood flow region and the two boundary points of the blood column reflection region are specified for both the start point side SH and the end point side EH and the process of step S400 is completed, the blood column reflection width ratio calculating unit 60 is then performed. However, the blood column reflection width ratio, which is a kind of blood flow width ratio, is calculated (step S500). Specifically, the blood column reflection width ratio is calculated by executing processing according to the following [Equation 10].
〔数式10〕
血柱反射幅比=(各計測用図形に基づいて算出される2つの血柱反射領域の2境界点間の距離の総和値)/(各計測用図形に基づいて算出される2つの血流領域の2端点間の距離の総和値)
[Formula 10]
Blood column reflection width ratio = (total value of distance between two boundary points of two blood column reflection areas calculated based on each measurement graphic) / (two blood flows calculated based on each measurement graphic) Sum of distances between two end points of the area)
上記〔数式10〕に示すように、血柱反射幅比は、(各計測用図形に基づいて算出される2つの血柱反射領域の2境界点間の距離の総和値)を(各計測用図形に基づいて算出される2つの血流領域の2端点間の距離の総和値)で除算することにより得られる。「2境界点間の距離」とは、同一の辺(計測範囲)に基づいて得られた境界点間の距離を意味し、「2端点間の距離」とは、同一の辺(計測範囲)に基づいて得られた端点間の距離を意味する。計測用図形が1つだけ配置された場合には、始点辺に基づく距離と終点辺の距離の2つの和が総和値となる。総和値を総和値で除算しているため、各距離の比を平均化しているとも言える。すなわち、計測用図形が1つだけ配置された場合、〔数式10〕によって、始点辺における距離と終点辺における距離の平均として血柱反射幅比が求められることになる。本発明では、始点辺または終点辺のみを用いて血柱反射幅比を算出することもできる。しかし、1つの辺だけでは、始点辺または終点辺のいずれかにスポット的な輝度ムラがあった場合、適正な血柱反射幅比が得られないおそれがある。そのため、スポット的な輝度ムラの影響を緩和し、適正な血柱反射幅比を得るため、始点辺側と終点辺側の平均を求めるようにしている。始点辺または終点辺のみを用いる場合であっても、複数の計測用図形が配置された場合には、それらの平均を求めることにより、スポット的な輝度ムラの影響を緩和することができる。血柱反射幅比算出手段60は、算出した血柱反射幅比を情報記憶手段80に記憶させる。並行して表示手段20が、算出された血柱反射幅比を表示する。 As shown in the above [Equation 10], the blood column reflection width ratio is (the total value of the distance between two boundary points of two blood column reflection regions calculated based on each measurement graphic) (for each measurement). It is obtained by dividing by the sum of the distances between the two end points of the two blood flow regions calculated based on the figure. “Distance between two boundary points” means a distance between boundary points obtained based on the same side (measurement range), and “Distance between two end points” means the same side (measurement range) Means the distance between the end points obtained based on. When only one measurement graphic is arranged, the sum of the two distances of the distance based on the start point side and the distance on the end point side is the total value. Since the total value is divided by the total value, it can be said that the ratio of each distance is averaged. That is, when only one measurement figure is arranged, the blood column reflection width ratio is obtained as an average of the distance at the start point side and the distance at the end point side by [Equation 10]. In the present invention, the blood column reflection width ratio can also be calculated using only the start point side or the end point side. However, with only one side, if there is spot-like luminance unevenness on either the start point side or the end point side, an appropriate blood column reflection width ratio may not be obtained. Therefore, in order to alleviate the influence of spot-like luminance unevenness and obtain an appropriate blood column reflection width ratio, an average of the start side and the end side is obtained. Even when only the start point or the end point is used, when a plurality of measurement figures are arranged, the influence of spot-like luminance unevenness can be reduced by obtaining an average of them. The blood column reflection width ratio calculating unit 60 stores the calculated blood column reflection width ratio in the information storage unit 80. In parallel, the display means 20 displays the calculated blood column reflection width ratio.
出された血柱反射幅比の算出を行ったら、次に、計測結果に基づく図形の表示を行う(ステップS600)。具体的には、始点辺に基づいて特定された血流領域の2端点、終点辺に基づいて特定された血流領域の2端点を結ぶ台形と、2対の2端点の中点どうしを結ぶ線分と、始点辺に基づいて特定された血柱反射領域の2境界点、終点辺に基づいて特定された血柱反射領域の2境界点を結ぶ台形からなる計測用図形を表示手段20に表示する。具体的には、まず、ステップS460にて特定された血流領域の2端点i1,i4を用いて、始点辺については、X11=X(i1),Y11=Y(i1),X14=X(i4),Y14=Y(i4)とし、終点辺については、X21=X(i1),Y21=Y(i1),X24=X(i4),Y24=Y(i4)として、血流領域端点に対応する4頂点を特定する。続いて、ステップS470にて特定された血柱反射領域の2境界点i2,i3を用いて、始点辺については、X12=X(i2),Y12=Y(i2),X13=X(i3),Y13=Y(i3)とし、終点辺については、X22=X(i2),Y22=Y(i2),X23=X(i3),Y23=Y(i3)として、血柱反射領域の境界点に対応する4頂点を特定する。 After the calculated blood column reflection width ratio is calculated, a graphic based on the measurement result is displayed (step S600). Specifically, a trapezoid connecting the two end points of the blood flow region specified based on the start point side and the two end points of the blood flow region specified based on the end point side is connected to the midpoint of the two pairs of two end points. A measuring figure consisting of a trapezoid connecting a line segment and two boundary points of the blood column reflection region specified based on the start point side and two boundary points of the blood column reflection region specified based on the end point side is displayed on the display means 20. indicate. Specifically, first, using the two end points i1 and i4 of the blood flow region specified in step S460, for the start point side, X11 = X (i1), Y11 = Y (i1), X14 = X ( i4), Y14 = Y (i4), and the end points are X21 = X (i1), Y21 = Y (i1), X24 = X (i4), Y24 = Y (i4) Identify the corresponding 4 vertices. Subsequently, using the two boundary points i2 and i3 of the blood column reflection region specified in step S470, X12 = X (i2), Y12 = Y (i2), X13 = X (i3) for the start point side. , Y13 = Y (i3), and the end points are X22 = X (i2), Y22 = Y (i2), X23 = X (i3), and Y23 = Y (i3). 4 vertices corresponding to are specified.
次に、表示手段20が、特定された血流領域の4端点(X11,Y11),(X14,Y14),(X21,Y21),(X24,Y24)と、特定された血柱反射領域の4境界点(X12,Y12),(X13,Y13),(X22,Y22),(X23,Y23)と、始点辺側の2端点の中点(X1,Y1)=((X11+X14)/2,(Y11+Y14)/2)、終点辺側の2端点の中点(X2,Y2)=((X21+X24)/2,(Y21+Y24)/2)を用いて、4端点にそれぞれ対応する4頂点を結ぶ台形と、始点辺側と終点辺側の中点を結ぶ線分と、4境界点にそれぞれ対応する4頂点を結ぶ台形を既に配置されている計測用図形に置き換えて表示する処理を行う。この結果、利用者には、表示された計測結果に基づく図形により、どの範囲が血流領域として特定されたか、どの範囲が血柱反射領域として特定されたかを把握することが可能となる。ところが、ステップS500において説明したように、血柱反射幅比の算出においては、単一の計測用図形の始点辺側と終点辺側の計測結果を平均化するようにしている。即ち、始点辺側と終点辺側の計算結果を双方の平均値に置換し、双方が同一になるように補正したことになるから、再表示する計測結果に基づく図形も、これと整合させて、台形から長方形に変換する処理も併せて行う。具体的には、始点辺側の端点(X11,Y11)と中点(X1,Y1)との距離と端点(X14,Y14)と中点(X1,Y1)との距離のいずれか大きい方をWO1とし、終点辺側の端点(X21,Y21)と中点(X2,Y2)との距離と端点(X24,Y24)と中点(X2,Y2)との距離のいずれか大きい方をWO2とすると、WO1およびWO2が平均値(WO1+WO2)/2=WOになるよう4つの端点を補正し、始点辺側の境界点(X12,Y12)と中点(X1,Y1)との距離と境界点(X13,Y13)と中点(X1,Y1)との距離のいずれか大きい方をWI1とし、終点辺側の境界点(X22,Y22)と中点(X2,Y2)との距離と境界点(X23,Y23)と中点(X2,Y2)との距離のいずれか大きい方をWI2とすると、WI1およびWI2が平均値(WI1+WI2)/2=WIになるよう4つの境界点を補正する。図9(b)にこのような補正を施して、特定された血流領域、血柱反射領域に合わせて表示された図形の一例を示す。網掛けした部分は重ねて表示される眼底画像の血流領域のうち血柱反射領域以外に対応する部分である。図9(b)に示した幅WIを幅WOで除したWI/WOが〔数式10〕で算出した血柱反射幅比に相当する。ステップS400により血流領域の2端点、血柱反射領域の2境界点が特定されると、上述のように、ステップS600において、2つの辺に対応して特定され長方形に補正された血流領域の各々2端点を結ぶ2辺を含む長方形と、始点辺側の2端点の中点と終点辺側の2端点の中点を結ぶ線分と、2つの辺に対応して特定され長方形に補正された血柱反射領域の各々2境界点を結ぶ2辺を含む長方形からなる図形が表示されることになる。 Next, the display means 20 includes the four end points (X11, Y11), (X14, Y14), (X21, Y21), (X24, Y24) of the specified blood flow region and the specified blood column reflection region. 4 boundary points (X12, Y12), (X13, Y13), (X22, Y22), (X23, Y23), and the midpoint (X1, Y1) of the two end points on the start side (= X11 + X14) / 2 (Y11 + Y14) / 2), the midpoint (X2, Y2) = ((X21 + X24) / 2, (Y21 + Y24) / 2) of the two end points on the end point side, and a trapezoid connecting four vertices corresponding to the four end points, respectively. Then, the line segment connecting the middle point on the start point side and the end point side and the trapezoid connecting the four vertices respectively corresponding to the four boundary points are replaced with the measurement graphic already arranged and displayed. As a result, the user can grasp which range is specified as a blood flow region and which range is specified as a blood column reflection region by a graphic based on the displayed measurement result. However, as described in step S500, in calculating the blood column reflection width ratio, the measurement results on the start and end sides of a single measurement graphic are averaged. In other words, the calculation results on the start and end sides are replaced with the average values of both, and corrected so that both are the same. The process of converting from trapezoid to rectangle is also performed. Specifically, the larger of the distance between the end point (X11, Y11) on the start point side and the midpoint (X1, Y1) and the distance between the end point (X14, Y14) and the midpoint (X1, Y1) is greater. Let WO1 be the distance between the end point (X21, Y21) on the end point side and the midpoint (X2, Y2) and the distance between the end point (X24, Y24) and the midpoint (X2, Y2), whichever is greater is WO2 Then, the four end points are corrected so that WO1 and WO2 are average values (WO1 + WO2) / 2 = WO, and the distance between the starting point side boundary point (X12, Y12) and the middle point (X1, Y1) and the boundary point WI1 is the greater of the distances between (X13, Y13) and the midpoint (X1, Y1), and the distance between the border point (X22, Y22) and the midpoint (X2, Y2) on the end side and the border point The greater of the distance between (X23, Y23) and the midpoint (X2, Y2) When WI2 towards corrects the four boundary points to WI1 and WI2 is the average value (WI1 + WI2) / 2 = WI. FIG. 9B shows an example of a figure displayed in accordance with the identified blood flow region and blood column reflection region after such correction. The shaded portion is a portion corresponding to a region other than the blood column reflection region in the blood flow region of the fundus image displayed in an overlapping manner. WI / WO obtained by dividing the width WI shown in FIG. 9B by the width WO corresponds to the blood column reflection width ratio calculated by [Formula 10]. When the two end points of the blood flow region and the two boundary points of the blood column reflection region are specified in step S400, as described above, the blood flow region specified corresponding to the two sides and corrected to the rectangle in step S600. A rectangle that includes two sides that connect the two end points, a line segment that connects the midpoint of the two end points on the start point side and the midpoint of the two end points on the end point side, and is corrected to a rectangle specified for the two sides A graphic consisting of a rectangle including two sides connecting the two boundary points of the blood column reflection region is displayed.
この図形は、演算により特定された血流領域の4端点を結ぶ長方形と、始点辺側の2端点の中点と終点辺側の2端点の中点を結ぶ線分と、2つの辺に対応して特定された血柱反射領域の各々2端点を結ぶ2辺を含む長方形を表示したものである。しかし、計測処理は人間の感覚からすれば一瞬で終わるので、一重の長方形で与えられる計測用図形を配置した後、計測処理の実行を指示すると、瞬時に、血流領域、血柱反射領域ごとに分離した二重の長方形の計測用図形に変化したように見える。 This figure corresponds to the rectangle that connects the four endpoints of the blood flow area specified by the calculation, the line that connects the midpoint of the two end points on the start point side and the midpoint of the two end points on the end point side, and two sides A rectangle including two sides connecting the two end points of the blood column reflection area specified in this manner is displayed. However, the measurement process ends in an instant from the human sense, so after placing the measurement figure given by a single rectangle, when the execution of the measurement process is instructed, the blood flow area and the blood column reflection area are instantaneously It looks like it has changed to a double rectangular measurement figure.
ステップS500、S600の処理は、必ずしも行う必要はなく、また実行する場合にいずれを先に行っても良い。ステップS400により得られた血流領域の端点、血柱反射領域の境界点の情報を、血流領域端点特定手段50が情報記憶手段80に直接記憶させ、処理を終えるようにすることも可能である。 The processes in steps S500 and S600 are not necessarily performed, and any of them may be performed first. It is also possible for the blood flow region end point specifying means 50 to directly store the information of the end points of the blood flow region and the boundary points of the blood column reflection region obtained in step S400 in the information storage unit 80 and finish the processing. is there.
図13は、実際の眼底画像の解析範囲の動脈上に、処理後の図形を重ねて表示させた例を示す図である。図7(a)に示した状態で配置された計測用図形に対応して、図13に示したように、血流領域の幅、血柱反射領域の幅に合わせた図形が表示される。したがって、図7(a)に示した長方形の計測用図形が血流領域と血柱反射領域の各々にフィッティング(位置合わせ)されて、二重の長方形に分離・変形したように見えることもある。血柱反射が全く生じない正常な血管の場合(血柱反射幅比:0.0)や、血流領域全体が血柱反射を呈する重度の動脈硬化の場合(血柱反射幅比:1.0)では、長方形は血流領域にフィッティングされて二重に分離しない。従って、重度の動脈硬化の場合は計測不能になるが、血管の色が銅色や金色に変化するため、正常な血管との識別はできる。 FIG. 13 is a diagram illustrating an example in which a processed graphic is displayed superimposed on an artery in the analysis range of an actual fundus image. Corresponding to the measurement graphic arranged in the state shown in FIG. 7A, as shown in FIG. 13, a graphic corresponding to the width of the blood flow region and the width of the blood column reflection region is displayed. Accordingly, the rectangular measurement graphic shown in FIG. 7A may be fitted (positioned) to each of the blood flow region and the blood column reflection region, and may appear to be separated and deformed into a double rectangle. . In the case of a normal blood vessel in which no blood column reflex occurs at all (blood column reflex width ratio: 0.0), or in the case of severe arteriosclerosis in which the entire blood flow region exhibits a blood column reflex (respiratory column width ratio: 1. In 0), the rectangle is fitted to the blood flow region and does not separate twice. Therefore, in the case of severe arteriosclerosis, measurement is impossible, but since the color of the blood vessel changes to copper or gold, it can be distinguished from a normal blood vessel.
図14は、解析範囲内の動脈3箇所に計測用図形が配置された例を示す図である。このうち、図14(a)は、解析範囲の画像を示し、図14(b)は、複数の計測用図形に基づく血柱反射幅比(血流幅比率)の算出結果を示している。血柱反射幅比は、0.5以下が正常である。図14の例では、血柱反射幅比が0.23であるため正常となっている。 FIG. 14 is a diagram showing an example in which measurement figures are arranged at three locations in the analysis range. 14A shows an image of the analysis range, and FIG. 14B shows a calculation result of the blood column reflection width ratio (blood flow width ratio) based on a plurality of measurement figures. A blood column reflection width ratio of 0.5 or less is normal. In the example of FIG. 14, the blood column reflection width ratio is 0.23, which is normal.
図15は、解析範囲内の動脈3箇所に計測用図形が配置された例を示す図である。このうち、図15(a)は、眼底画像全体を示し、図15(b)は、解析範囲の画像を示し、図15(c)は、複数の計測用図形に基づく血柱反射幅比(血流幅比率)の算出結果を示している。図15の例では、血柱反射幅比が0.51であり、0.5を超えるため動脈硬化進行となっている。 FIG. 15 is a diagram illustrating an example in which measurement graphics are arranged at three locations in the analysis range. 15A shows the entire fundus image, FIG. 15B shows the image in the analysis range, and FIG. 15C shows the blood column reflection width ratio (based on a plurality of measurement figures). The calculation result of blood flow width ratio is shown. In the example of FIG. 15, the blood column reflection width ratio is 0.51 and exceeds 0.5, so that arteriosclerosis is progressing.
<3.計測用図形表示装置としての機能>
上記実施形態では、眼底画像処理装置について説明したが、眼底画像処理装置は、計測用図形を表示する表示装置である計測用図形表示装置としての機能も果たす。すなわち、眼底画像に含まれる血管の血流領域の端点を特定する際に、指示入力手段10からの指示に基づき、外形が台形(一態様として長方形を含む概念)であり、平行な2辺の中点を結ぶ基準線を備える計測用図形を表示手段20に表示する。そして、指示入力手段10からの指示に基づき、計測範囲設定手段40が、配置された計測用図形の平行な2辺それぞれを計測範囲として設定する。さらに、血流領域端点特定手段50が、設定された計測範囲の平行な2辺の各々に基づいて血流領域の2端点と血柱反射領域の2境界点を特定し、2辺に対して特定された血流領域の4端点を4頂点とする台形と、特定された血柱反射領域の4境界点を頂点とする台形を合成した図形を計測用図形に代えて表示手段20に表示する。すなわち、図1、図2に示した眼底画像処理装置を計測用図形表示装置として機能させることができる。この場合、計測用図形がいわゆる計測ゲージのように、変形して血流領域と血柱反射領域にフィッティングしたかのような印象を与えるとともに、血流領域における血流幅と血柱反射幅を直感的に把握し易くなる。上記実施形態では、計測用図形を長方形で与え、計測処理後に算出される図形の外形を台形から長方形に補正して表示するようにしたが、始点辺と終点辺が平行であれば、他の対向する辺同士は平行でなくてもよい。すなわち、長方形でない台形であってもよい。
<3. Functions as a graphic display device for measurement>
Although the fundus image processing apparatus has been described in the above embodiment, the fundus image processing apparatus also functions as a measurement graphic display device that is a display device that displays a measurement graphic. That is, when the end point of the blood flow region of the blood vessel included in the fundus image is specified, the outer shape is a trapezoid (concept including a rectangle as one aspect) based on an instruction from the instruction input unit 10, and two parallel sides A measurement graphic having a reference line connecting the midpoints is displayed on the display means 20. Then, based on an instruction from the instruction input unit 10, the measurement range setting unit 40 sets each of two parallel sides of the arranged measurement graphic as a measurement range. Further, the blood flow region end point specifying means 50 specifies the two end points of the blood flow region and the two boundary points of the blood column reflection region based on each of the two parallel sides of the set measurement range. A graphic obtained by combining a trapezoid having four apexes at the four end points of the identified blood flow region and a trapezoid having the four boundary points of the identified blood column reflection region as apexes is displayed on the display unit 20 instead of the measurement graphic. . That is, the fundus image processing apparatus shown in FIGS. 1 and 2 can function as a measurement graphic display apparatus. In this case, the measurement figure is deformed like a so-called measurement gauge and gives an impression as if fitting to the blood flow region and the blood column reflection region, and the blood flow width and the blood column reflection width in the blood flow region are It becomes easy to grasp intuitively. In the above embodiment, the measurement graphic is given as a rectangle, and the external shape of the graphic calculated after the measurement process is corrected from the trapezoid to the rectangle and displayed. However, if the start point side and the end point side are parallel, other shapes are displayed. The opposing sides may not be parallel. That is, it may be a trapezoid that is not rectangular.
<4.変形例等>
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されず、種々の変形が可能である。例えば、上記実施形態では、撮影により得られた眼底画像としてフルカラー画像を用いたが、赤外線光源のデジタル眼底カメラで撮影されるモノクロ画像も利用されつつあり、その場合は、眼底血管が鮮明に造影されるため、血流領域を特定する処理における二値化処理を単純な判別分析法で簡便に高精度に行うことができる。また、近年業務用のデジタルカメラの階調は10ビット以上に拡大しており、各色1024階調等のフルカラー画像を取得することも可能になっており、より階調数の多いカラー画像を用いてもよい。
<4. Modified example>
The preferred embodiments of the present invention have been described above. However, the present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications can be made. For example, in the above embodiment, a full-color image is used as a fundus image obtained by photographing. However, a monochrome image photographed by a digital fundus camera using an infrared light source is also being used, and in this case, the fundus blood vessel is clearly contrasted. Therefore, the binarization process in the process of specifying the blood flow region can be easily performed with high accuracy by a simple discriminant analysis method. In recent years, the gradation of commercial digital cameras has been expanded to 10 bits or more, and it is also possible to acquire full-color images such as 1024 gradations for each color, using color images with a larger number of gradations. May be.
1・・・CPU(Central Processing Unit)
2・・・RAM(Random Access Memory)
3・・・記憶装置
4・・・タッチパネル入力I/F
5・・・データ入出力I/F
6・・・表示部
7・・・画像入力部
10・・・指示入力手段
20・・・表示手段
30・・・画像拡大手段
40・・・計測範囲設定手段
50・・・血流領域端点特定手段
60・・・血柱反射幅比算出手段
70・・・眼底画像記憶手段
80・・・情報記憶手段
100・・・眼底画像処理装置
1 ... CPU (Central Processing Unit)
2 ... RAM (Random Access Memory)
3. Storage device 4. Touch panel input I / F
5. Data input / output I / F
DESCRIPTION OF SYMBOLS 6 ... Display part 7 ... Image input part 10 ... Instruction input means 20 ... Display means 30 ... Image expansion means 40 ... Measurement range setting means 50 ... Blood flow area | region end point specification Means 60: Blood column reflection width ratio calculating means 70 ... Fundus image storage means 80 ... Information storage means 100 ... Fundus image processing apparatus
Claims (10)
前記眼底画像と、外形が台形である計測用図形を表示する表示手段と、
外部からの指示に基づき、眼底画像に重ねて配置された前記計測用図形に基づき、当該計測用図形の平行な2辺の少なくとも一方の辺を計測範囲として設定する計測範囲設定手段と、
前記計測範囲として設定された辺をサンプリングし、サンプリングにより得られた各サンプルに対応する輝度値の配列である1次元の輝度配列を作成し、
前記輝度配列を用いて隣接するサンプルの輝度値との差分値を用いて微分輝度値の配列である微分配列を作成し、
前記微分配列に対して最大値をとる最大サンプルと最小値をとる最小サンプルを探索し、
前記微分配列に対して前記最大サンプルから中点までの範囲で最小値をとる第2最小サンプルを探索するとともに、前記最小サンプルから中点までの範囲で最大値をとる第2最大サンプルを探索し、
前記最大サンプルと前記最小サンプルを基に血流領域の2端点を特定し、前記第2最大サンプルと前記第2最小サンプルを基に血柱反射領域の2境界点を特定する血流領域端点特定手段と、
を有することを特徴とする眼底画像処理装置。 An apparatus for processing a fundus image,
Display means for displaying the fundus image and a measurement graphic having a trapezoidal outer shape;
Based on an instruction from the outside, a measurement range setting unit that sets at least one side of two parallel sides of the measurement graphic as a measurement range based on the measurement graphic arranged to overlap the fundus image;
Sampling the sides set as the measurement range, creating a one-dimensional luminance array that is an array of luminance values corresponding to each sample obtained by sampling,
Create a differential array that is an array of differential luminance values using the difference value with the luminance value of the adjacent sample using the luminance array,
Search for the maximum sample taking the maximum value and the minimum sample taking the minimum value for the differential array,
A second minimum sample having a minimum value in the range from the maximum sample to the midpoint is searched for the differential array, and a second maximum sample having a maximum value in the range from the minimum sample to the midpoint is searched. ,
Identifying two end points of the blood flow region based on the maximum sample and the minimum sample, and specifying two boundary points of the blood column reflection region based on the second maximum sample and the second minimum sample Means,
A fundus image processing apparatus comprising:
輝度配列を作成する際、前記眼底画像がRGBの各成分が所定の階調をもつカラー画像の場合、前記眼底画像に対して、G成分の階調値とB成分の階調値を反転した値との積の平方根によりグレースケール画像に変換し、更にネガポジ反転した階調値を前記輝度値として与えることを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の眼底画像処理装置。 The blood flow region end point specifying means includes:
When creating the luminance array, if the fundus image is a color image in which each component of RGB has a predetermined gradation, the gradation value of the G component and the gradation value of the B component are inverted with respect to the fundus image. The fundus image processing according to any one of claims 1 to 3, wherein the luminance value is converted to a grayscale image by a square root of a product of the values and further inverted as a negative value. apparatus.
輝度配列を作成する際、
前記計測用図形の平行な2辺のいずれかの辺をサンプリングし、前記辺に直交する2方向に各サンプルを所定の距離だけ移動させた点を2箇所特定し、特定された2点における輝度値を用いて前記各サンプルに対応する輝度値を補正することを特徴とする請求項1から請求項5のいずれか一項に記載の眼底画像処理装置。 The blood flow region end point specifying means includes:
When creating a luminance array,
Sample one of two parallel sides of the measurement graphic, specify two points where each sample is moved by a predetermined distance in two directions orthogonal to the side, and brightness at the two specified points The fundus image processing apparatus according to any one of claims 1 to 5, wherein a luminance value corresponding to each sample is corrected using a value.
前記最大サンプルより微分輝度値が小さく第1所定値より微分輝度値が大きい極大点から見て先頭のサンプル寄りで第1所定値より小さい微分輝度値をとるサンプルを前記血流領域の第1の端点として特定し、
前記最小サンプルより微分輝度値が大きく第1所定値より小さい第2所定値より微分輝度値が小さい極小点から見て末尾のサンプル寄りで第2所定値より大きい微分輝度値をとるサンプルを前記血流領域の第2の端点として特定し、
前記第2最大サンプルより微分輝度値が小さく第3所定値より微分輝度値が大きい極大点から見て先頭のサンプル寄りで第3所定値より小さい微分輝度値をとるサンプルを前記血柱反射領域の第1の境界点として特定し、前記第2最小サンプルより微分輝度値が大きく第3所定値より小さい第4所定値より微分輝度値が小さい極小点から見て末尾のサンプル寄りで第4所定値より大きい微分輝度値をとるサンプルを前記血柱反射領域の第2の境界点として特定することを特徴とする請求項1から請求項6のいずれか一項に記載の眼底画像処理装置。 The blood flow region end point specifying means includes:
A sample having a differential luminance value smaller than the first predetermined value near the first sample when viewed from the maximum point where the differential luminance value is smaller than the maximum sample and the differential luminance value is larger than the first predetermined value is the first blood flow region. Identified as an endpoint,
A blood sample having a differential luminance value larger than a second predetermined value near the last sample when viewed from a minimum point having a differential luminance value larger than the minimum sample and smaller than a second predetermined value smaller than a first predetermined value. Identified as the second endpoint of the flow region,
A sample having a differential luminance value smaller than the third predetermined value near the top sample as seen from the maximum point where the differential luminance value is smaller than the second maximum sample and the differential luminance value is larger than the third predetermined value is the blood column reflection region. A fourth predetermined value that is specified as a first boundary point and is closer to the last sample as viewed from a minimum point having a differential luminance value larger than the second minimum sample and smaller than a fourth predetermined value that is smaller than a third predetermined value. The fundus image processing apparatus according to any one of claims 1 to 6, wherein a sample having a larger differential luminance value is specified as the second boundary point of the blood column reflection region.
外部からの指示に基づき、外形が台形であり、平行な2辺の中点を結ぶ基準線を備える計測用図形を表示し、
外部からの指示に基づき配置された計測用図形の平行な2辺それぞれを計測範囲として設定し、設定された計測範囲の2辺に基づいて血流領域の2端点と血柱反射領域の2境界点を各々特定し、特定された血流領域の4端点を4頂点とする台形と、特定された前記血柱反射領域の4境界点を頂点とする台形を合成した図形を、前記計測用図形に代えて表示することを特徴とする計測用図形表示装置。 A display device for displaying a measurement graphic when specifying a blood flow region of a blood vessel included in a fundus image,
Based on an instruction from the outside, the external shape is a trapezoid, and a measurement figure with a reference line connecting the midpoints of two parallel sides is displayed.
Two parallel sides of the graphic for measurement arranged based on an instruction from the outside are set as measurement ranges, and two boundaries of the blood flow region and two boundaries of the blood column reflection region are set based on the two sides of the set measurement range. A figure obtained by combining a trapezoid having four apexes with four end points of the specified blood flow region and a trapezoid having four apex points with the four boundary points of the specified blood column reflection region is identified. A graphic display device for measurement, characterized by being displayed instead of.
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