医用图像处理装置及其工作方法以及内窥镜系统与流程

本发明涉及一种生成对正常部与病变部的颜色差异进行强调的图像的医用图像处理装置及其工作方法以及内窥镜系统。

背景技术：

在医疗领域中，广泛地利用具备光源装置、内窥镜及处理器装置的内窥镜系统来进行诊断等。该内窥镜系统中，从内窥镜向观察对象照射照明光，根据在该照明光下利用内窥镜的摄像元件拍摄照明中的观察对象而获得的图像信号，将观察对象的图像显示在显示器上。医生一边观察显示在显示器的图像，一边检测有无病变部。

在此，对于从粘膜表面突起较大的病变部等形状和大小与正常部大为不同的病变部，能够轻松地进行检测。然而，对于形状和大小与正常部相比几乎没有变化的病变部，则以与正常部的颜色差异线索进行检测。该情况下，当病变部没有很大发转而与正常部没有多大颜色差异时，极难进行检测。

因此，在专利文献1中，对于血液量(血红蛋白指数)偏离基准值的部分进行进一步使所述血液量偏离基准值的处理，从而使得正常部与病变部的色差变得明显。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利3228627号公报

技术实现要素：

发明要解决的技术课题

关于病变部中胃癌的病变部，已知是在胃的粘膜发生萎缩而使得胃的粘膜逐渐褪色。因此，粘膜发生萎缩的萎缩部相对于未发生萎缩的正常部会产生颜色差异。利用内窥镜来观察与该正常部的颜色差异，由此诊断是否存在胃癌(具有由认证NPO法人日本胃癌预测/诊断/治疗研究机构推荐的ABC检查)。

在此，在萎缩高度发展的情况(例如，在ABC检查中属于C组或D组的情况)下，正常部与萎缩部的颜色差异明显，因此能够轻松地检测萎缩部。然而，萎缩正在发展的情况(例如，在ABC检查中属于B组或C组的情况)下，萎缩部与正常部的色差很小，因此仅以颜色差异很难检测萎缩部。因此，要求即便在如萎缩正在发展时那样萎缩部与正常部的色差很小的情况下，也能够通过对正常部与萎缩部的色差进行强调而轻松地检测萎缩部。

另外，考虑通过专利文献1的方法来对萎缩部与正常部的色差进行强调。然而，萎缩部的颜色除了血液量还受到血液量以外的要素的影响，因此以专利文献1的方法很难对萎缩部与正常部的色差进行强调。

本发明的目的在于，提供一种生成对胃粘膜萎缩的萎缩部等异常部与正常部的色差进行强调的图像的医用图像处理装置及其工作方法以及内窥镜系统。

用于解决技术课题的手段

本发明的医用图像处理装置具备：图像信号输入处理部，进行第1彩色图像信号的输入处理；信号比计算部，计算第1彩色图像信号中2种颜色的图像信号之间的第1信号比和与第1信号比不同的2种颜色的图像信号之间的第2信号比；及第1移动处理部，在由第1信号比和第2信号比形成的特征空间中进行第1处理和第2处理，所述第1处理以将分布有被检体内的观察对象的第1范围、第2范围及第3范围中第2范围的坐标移动到在特征空间内规定的基准范围的方式进行处理；所述第2处理以不移动第2范围而移动第1范围的坐标和第3范围的坐标中的至少一个坐标的方式进行处理。

优选第1处理在特征空间中变更第2范围的坐标的矢径，以使第2范围的坐标移动到基准范围。优选第2处理在特征空间中变更第1范围的坐标的角度和第3范围的坐标的角度，以使第1范围的坐标与第3范围的坐标以彼此分离的方式移动。优选基准范围包含特征空间的原点且不包含第1范围及第3范围的范围。

优选所述医用图像处理装置具备第2移动处理部，进行第1处理和第3处理，所述第1处理在特征空间中以将第2范围的坐标移动到在特征空间内规定的基准范围的方式进行处理，所述第3处理在特征空间中以在维持第1范围的坐标的状态下移动第3范围的方式进行处理。优选在第3处理移动第3范围的坐标，以使根据第1及第3处理后的第1信号比及第2信号比获得的第2特殊图像的色相发生变化。

优选所述医用图像处理装置具有彩色图像信号转换部，将第1及第2处理后的第1信号比及第2信号比转换成第2彩色图像信号，或将第1及第3处理后的第1信号比及第2信号比转换成第2彩色图像信号；及亮度调整部，根据由第1彩色图像信号获得的第1亮度信息及由第2彩色图像信号获得的第2亮度信息，调整第2彩色图像信号的像素值。

优选在特征空间中，第1彩色图像信号中至少1种颜色的图像信号为窄频带信号时的第1范围与第2范围的差大于第1彩色图像信号均为宽频带信号时的第1范围与第2范围的差，或第1彩色图像信号中至少1种颜色的图像信号为窄频带信号时的第1范围与第3范围的差大于第1彩色图像信号均为宽频带信号时的第1范围与第3范围的差。

优选第1信号比与血管深度具有相关性，第2信号比与血液量具有相关性。优选第1信号比为B/G比，第2信号比为G/R比。

本发明的内窥镜系统，其具备：上述记载的本发明的医用图像处理装置；及显示部，显示根据第1及第2处理后的第1及第2信号比获得的第1特殊图像和根据第1及第3处理后的第1信号比及第2信号比获得的第2特殊图像。

本发明的内窥镜系统的工作方法，其具有如下步骤：图像信号输入处理部进行第1彩色图像信号的输入处理；信号比计算部计算第1彩色图像信号中2种颜色的图像信号之间的第1信号比和与第1信号比不同的2种颜色的图像信号之间的第2信号比；及第1移动处理部在由第1信号比和第2信号比形成的特征空间中进行第1处理和第2处理，所述第1处理以将分布有被检体内的观察对象的第1范围、第2范围及第3范围中的第2范围的坐标移动到在特征空间内规定的基准范围的方式进行处理，所述第2处理以不移动第2范围而移动第1范围的坐标和第3范围的坐标中的至少一个坐标的方式进行处理

发明效果

根据本发明，能够生成对胃粘膜萎缩的萎缩部等异常部与正常部的色差进行强调的图像。

附图说明

图1为第1实施方式的内窥镜系统的外观图。

图2为表示第1实施方式的内窥镜系统的功能的框图。

图3为表示紫色光V、蓝色光B、绿色光G及红色光R的发光光谱的曲线图。

图4为表示第1特殊图像处理部的功能的框图。

图5为表示第1处理的说明图。

图6为表示矢径r与矢径Er的关系的曲线图。

图7为表示通过第1处理获得的作用/效果的说明图。

图8A为表示第2处理的说明图。

图8B为表示角度变更范围R2内的角度θ的移动范围的曲线图。

图9为表示角度θ与第2处理后的角度Eθ的关系的曲线图。

图10为表示通过第2处理获得的作用/效果的说明图。

图11A为表示第3处理的说明图。

图11B为表示角度变更范围R3内的角度θ的移动范围的曲线图。

图12为表示角度θ与第3处理后的角度Eθ的关系的曲线图。

图13为表示通过第3处理获得的作用/效果的说明图。

图14为同时显示第1特殊图像和第2特殊图像的显示器的图像图。

图15为表示本发明的一系列流程的流程图。

图16为表示第2实施方式的内窥镜系统的功能的框图。

图17为表示白色光的发光光谱的曲线图。

图18为表示特殊光的发光光谱的曲线图。

图19为表示第3实施方式的内窥镜系统的功能的框图。

图20为表示旋转滤光器的俯视图。

图21为表示第4实施方式的胶囊内窥镜系统的功能的图。

图22为表示与图3不同的紫色光V、蓝色光B、绿色光G、红色光R的发光光谱的曲线图。

图23为表示使用二维LUT时的第1或第2特殊图像处理部的功能的框图。

图24为表示第1B图像信号为窄频带信号时特征空间上的第2范围及第3范围的位置和第1B图像信号为宽频带信号时特征空间上的第2范围及第3范围的位置的说明图。

具体实施方式

[第1实施方式]

如图1所示，第1实施方式的内窥镜系统10具有内窥镜12、光源装置14、处理器装置16、显示器18(显示部)及控制台19。内窥镜12与光源装置14光学连接且与处理器装置16电连接。内窥镜12具有插入到被检体内的插入部12a、设置于插入部12a的基端部分的操作部12b、设置于插入部12a的前端侧的弯曲部12c及前端部12d。通过操作部12b的弯角钮12e的操作，弯曲部12c进行弯曲动作。随着该弯曲动作，前端部12d朝向所期望的方向。

此外，操作部12b上除了弯角钮12e之外还设置有模式切换SW13a。模式切换SW13a用于切换通常观察模式、第1特殊观察模式、第2特殊观察模式、同时观察模式这四种模式之间的切换操作。通常观察模式为将通常图像显示在显示器18上的模式。第1特殊观察模式为用于观察因胃癌等病变而在胃粘膜发生萎缩的萎缩部与正常部的边界且将第1特殊图像显示在显示器18上的模式。第2特殊观察模式为用于观察萎缩部与正常部的颜色差异且将第2特殊图像显示在显示器18上的模式。同时观察模式为用于同时进行萎缩部与正常部的边界的观察和萎缩部与正常部的颜色差异的观察且将第1特殊图像和第2特殊图像同时显示在显示器18上的模式。

处理器装置16与显示器18及控制台19电连接。显示器18输出显示图像信息等。控制台19发挥接受功能设定等输入操作的UI(User Interface：用户接口)的功能。另外，在处理器装置16上也可以连接记录图像信息等的外置记录部(省略图示)。

如图2所示，光源装置14具备：光源控制部21，控制V-LED(Violet Light Emitting Diode)20a、B-LED(Blue Light Emitting Diode)20b、G-LED(Green Light Emitting Diode)20c、R-LED(Red Light Emitting Diode)20d这4种颜色的LED20a～20d的驱动；及光路耦合部23，耦合从4种颜色的LED20a～20d发出的4种颜色的光的光路。通过光路耦合部23耦合的光经由插通于插入部12a内的光导41及照明透镜45照射到被检体内。另外，也可以代替LED使用LD(Laser Diode)。

如图3所示，V-LED20a发出中心波长405±10nm、波长范围380～420nm的紫色光V。B-LED20b发出中心波长460±10nm、波长范围420～500nm的蓝色光B。G-LED20c发出波长范围遍及480～600nm的绿色光G。R-LED20d发出中心波长620～630nm且波长范围遍及600～650nm的红色光R。另外，各LED20a～20d中，中心波长与峰值波长可以相同也可以不同。

光源控制部21在通常观察模式、第1特殊观察模式、第2特殊观察模式及同时观察模式中的任意观察模式下均点亮V-LED20a、B-LED20b、G-LED20c及R-LED20d。因此，紫色光V、蓝色光B、绿色光G及红色光R这4种颜色的光的颜色混在一起的光照射到观察对象。此外，光源控制部21在通常观察模式时以紫色光V、蓝色光B、绿色光G、红色光R之间的光量比为Vc:Bc:Gc:Rc的方式控制各LED20a～20d。另一方面，光源控制部21在第1特殊观察模式、第2特殊观察模式及同时观察模式下以紫色光V、蓝色光B、绿色光G、红色光R之间的光量比为Vs:Bs:Gs:Rs的方式控制各LED20a～20d。

如图2所示，光导41内置于内窥镜12及通用塞绳(连接内窥镜12与光源装置14及处理器装置16的塞绳)内，且将通过光路耦合部23耦合的光传播至内窥镜12的前端部12d。另外，作为光导41能够使用多模光纤。作为一例能够使用纤芯直径105μm、包层直径125μm及包含成为外皮的保护层在内的直径为φ0.3～0.5mm的细径的光缆。

内窥镜12的前端部12d具有照明光学系统30a和拍摄光学系统30b。照明光学系统30a具有照明透镜45，来自光导41的光经由该照明透镜45照射到观察对象。拍摄光学系统30b具有物镜46、摄像传感器48。来自观察对象的反射光经由物镜46入射到摄像传感器48。由此，观察对象的反射像成像于摄像传感器48。

摄像传感器48为彩色的摄像传感器，拍摄被检体的反射像并输出图像信号。该摄像传感器48优选为CCD(Charge Coupled Device)摄像传感器或CMOS(Complementary Metal-Oxide Semiconductor)摄像传感器等。在本发明中使用的摄像传感器48为用于获得R(红)、G(绿)及B(蓝)这3种颜色的RGB图像信号的彩色的摄像传感器，即为具备设置有R滤色器的R像素、设置有G滤色器的G像素、设置有B滤色器的B像素的所谓RGB摄像传感器。

另外，作为摄像传感器48可以是具备C(蓝色)、M(品红色)、Y(黄色)及G(绿色)的补色滤色器的所谓补色摄像传感器来代替RGB的彩色的摄像传感器。使用补色摄像传感器时，输出CMYG这4种颜色的图像信号，因此需要通过补色-原色颜色转换来将CMYG这4种颜色的图像信号转换成RGB这3种颜色的图像信号。此外，摄像传感器48可以是未设置滤色器的单色摄像传感器。此时，光源控制部21需要以分时段点亮蓝色光B、绿色光G、红色光R，并在摄像信号的处理中施加同步处理。

从摄像传感器48输出的图像信号被发送到CDS/AGC电路50。CDS/AGC电路50对模拟信号即图像信号进行相关双采样(CDS(Correlated Double Sampling))和自动增益控制(AGC(Auto Gain Control))。经过CDS/AGC电路50的图像信号通过A/D转换器(A/D(Analog/Digital)Converter)52被转换成数字图像信号。经A/D转换的数字图像信号被输入到处理器装置16。

处理器装置16具备接收部53、DSP(Digital Signal Processor)56、噪声去除部58、图像处理切换部60、通常图像处理部62、特殊图像处理部64及视频信号生成部66。接收部53接收来自内窥镜12的数字的RGB图像信号。R图像信号与从摄像传感器48的R像素输出的信号对应，G图像信号与从摄像传感器48的G像素输出的信号对应，B图像信号与从摄像传感器48的B像素输出的信号对应。

DSP56对接收到的图像信号实施缺陷校正处理、偏移处理、增益校正处理、线性矩阵处理、伽马转换处理、去马赛克处理等各种信号处理。在缺陷校正处理中，摄像传感器48的缺陷像素的信号得到校正。在偏移处理中，从已实施缺陷校正处理的RGB图像信号中除去暗电流成分，并设定准确的零电位。在增益校正处理中，在偏移处理后的RGB图像信号上乘以特定的增益，从而修整信号电平。在增益校正处理后的RGB图像信号上实施用于提高颜色再现性的线性矩阵处理。之后，通过伽马转换处理修整亮度和彩度。在线性矩阵处理后的RGB图像信号上实施去马赛克处理(也称为各向同性处理、同步处理)，从而在各像素中不足的颜色的信号通过插值而生成。通过该去马赛克处理，使得所有像素都具有RGB各种颜色的信号。

噪声去除部58对已被DSP56实施伽马校正等的RGB图像信号实施噪声去除处理(例如移动平均法、中值滤波法等)，由此从RGB图像信号中去除噪声。噪声被去除的RGB图像信号被发送到图像处理切换部60。另外，本发明的“图像信号输入处理部”与包括接收部53、DSP56及噪声去除部58的结构相对应。

就图像处理切换部60而言，当通过模式切换SW13a被设定为通常观察模式时，将RGB图像信号发送到通常图像处理部62，当被设定为第1特殊观察模式、第2特殊观察模式、同时观察模式时，将RGB图像信号发送到特殊图像处理部64。

通常图像处理部62对RGB图像信号进行颜色转换处理、色彩强调处理、结构强调处理。在颜色转换处理中，对数字的RGB图像信号进行3×3的矩阵处理、灰度转换处理、三维LUT处理等，并转换成颜色转换处理完毕的RGB图像信号。接着，对颜色转换处理完毕的RGB图像信号实施各种色彩强调处理。对该色彩强调处理完毕的RGB图像信号进行空间频率强调等结构强调处理。被施以结构强调处理的RGB图像信号作为通常图像的RGB图像信号而从通常图像处理部62被输入到视频信号生成部66。

特殊图像处理部64在被设定为第1特殊观察模式、第2特殊观察模式或同时观察模式时工作。该特殊图像处理部64具备：生成第1特殊图像的第1特殊图像处理部64a；生成第2特殊图像的第2特殊图像处理部64b；及生成用于同时显示第1特殊图像和第2特殊图像的同时显示用特殊图像的同时显示用图像处理部64c。但是，第1特殊图像处理部64a不生成第2特殊图像。此外，第2特殊图像处理部64b不生成第1特殊图像。关于这些第1特殊图像处理部64a、第2特殊图像处理部64b、同时显示用图像处理部64c的详细内容进行后述。在特殊图像处理部64生成的第1特殊图像、第2特殊图像、同时显示用特殊图像的RGB图像信号被输入到视频信号生成部66。

视频信号生成部66将从通常图像处理部62或特殊图像处理部64输入的RGB图像信号转换成用于显示为能够在显示器18显示的图像的视频信号。显示器18根据该视频信号分别显示通常图像、第1特殊图像或第2特殊图像，或者同时显示第1特殊图像和第2特殊图像。

如图4所示，第1特殊图像处理部64a具备逆伽马转换部70、Log转换部71、信号比计算部72、极坐标转换部73、矢径扩展/压缩部74、角度扩展/压缩部75、直角坐标转换部76、RGB转换部77、结构强调部78、逆Log转换部79及伽马转换部80。此外，第1特殊图像处理部64a在RGB转换部77与结构强调部78之间具备亮度调整部81。另外，本发明的“第1移动处理部”与包括第1特殊图像处理部64a中的矢径扩展/压缩部74和角度扩展/压缩部75的结构相对应。

逆伽马转换部70对所输入的RGB图像信号实施逆伽马转换。经过该逆伽马转换后的RGB图像信号是相对于从检体反射的反射率为线性的反射率线性RGB信号，因此，RGB图像信号中与检体的各种生物信息相关的信号所占的比例较多。另外，将反射率线性R图像信号设为第1R图像信号，将反射率线性G图像信号设为第1G图像信号，将反射率线性B图像信号设为第1B图像信号。

Log转换部71将第1RGB图像信号(与本发明的“第1彩色图像信号”相对应)分别进行Log转换。由此，可获得Log转换完毕的R图像信号(logR)、Log转换完毕的G图像信号(logG)、Log转换完毕的B图像信号(logB)。信号比计算部72根据Log转换完毕的G图像信号和B图像信号进行差分处理(logG-logB＝logG/B＝-log(B/G))，从而计算B/G比。在此，“B/G比”表示省略了-log(B/G)中的“-log”。此外，根据Log转换完毕的R图像信号和G图像信号进行差分处理(logR-logG＝logR/G＝-log(G/R))，从而计算G/R比。关于G/R比，与B/G比相同，表示省略了-log(G/R)中的“-log”。

另外，B/G比、G/R比根据B图像信号、G图像信号、R图像信号中位于相同位置的像素的像素值求出。此外，B/G比、G/R比按每个像素求出。此外，B/G比与血管深度(从粘膜表面到特定的血管所在的位置为止的距离)具有相关性，因此若血管深度不同，则B/G比也随之变动。此外，G/R比与血液量(血红蛋白指数)具有相关性，因此若血液量具有变动，则G/R比也随之变动。

极坐标转换部73将由信号比计算部72求出的B/G比、G/R比转换成矢径r和角度θ。在该极坐标转换部73中，对所有像素进行向矢径r和角度θ的转换。矢径扩展/压缩部74根据由极坐标转换部73进行的转换完毕的矢径r和角度θ进行扩展/压缩矢径r的第1处理。角度扩展/压缩部75根据由矢径扩展/压缩部74进行的第1处理完毕的矢径r和角度θ进行扩展/压缩角度θ的第2处理。对于这些第1及第2处理的详细内容进行后述。

直角坐标转换部76中，将由角度扩展/压缩部75进行的第2处理完毕的角度扩展/压缩完毕的矢径r、角度θ转换成直角坐标。由此再次转换成B/G比、G/R比。RGB转换部77(与本发明的“彩色图像信号转换部”相对应)中，利用第1RGB图像信号中的至少任意一个图像信号将经过直角坐标转换部76的B/G比、G/R比转换成第2RGB图像信号(与本发明的“第2彩色图像信号”相对应)。例如，RGB转换部77根据第1RGB图像信号中的G图像信号和B/G比进行运算，从而将B/G比转换成第2B图像信号。此外，RGB转换部77根据第1RGB图像信号中的G图像信号和G/R比进行运算，从而将G/R比转换成第2R图像信号。此外，RGB转换部77对第1G图像信号不实施特别的转换而作为第2G图像信号输出。

亮度调整部81利用第1RGB图像信号和第2RGB图像信号调整第2RGB图像信号的像素值。亮度调整部81中调整第2RGB图像信号的像素值的理由如下。矢径扩展/压缩部74及角度扩展/压缩部75中通过对颜色区域进行扩展/压缩的处理而获得的第2RGB图像信号与第1RGB图像信号相比亮度可能会发生很大变化。因此，通过在亮度调整部81调整第2RGB图像信号的像素值，使得亮度调整后的第2RGB图像信号与第1RGB图像信号的亮度相同。

亮度调整部81具备：根据第1RGB图像信号求出第1亮度信息Yin的第1亮度信息计算部81a；及根据第2RGB图像信号求出第2亮度信息Yout的第2亮度信息计算部81b。第1亮度信息计算部81a按照“kr×第1R图像信号的像素值+kg×第1G图像信号的像素值+kb×第1B图像信号的像素值”的运算式，计算第1亮度信息Yin。第2亮度信息计算部81b中，也与第1亮度信息计算部81a同样按照与上述相同的运算式计算第2亮度信息Yout。若求出第1亮度信息Yin和第2亮度信息Yout，则亮度调整部81通过根据下式(E1)～(E3)进行的运算，调整第2RGB图像信号的像素值。

(E1)：R^*＝第2R图像信号的像素值×Yin/Yout

(E2)：G^*＝第2G图像信号的像素值×Yin/Yout

(E3)：B^*＝第2B图像信号的像素值×Yin/Yout

另外，“R^*”表示亮度调整后的第2R图像信号，“G^*”表示亮度调整后的第2G图像信号，“B^*”表示亮度调整后的第2B图像信号。此外，“kr”、“kg”、“kb”为“0”～“1”范围内的任意常数。

结构强调部78中，对由亮度调整部81进行的亮度调整后的第2RGB图像信号实施结构强调处理。作为结构强调处理，利用频率滤波等。逆Log转换部79对经过结构强调部78的第2RGB图像信号实施逆Log转换。由此，可获得具有真数的像素值的第2RGB图像信号。伽马转换部80对经过逆Log转换部79的第2RGB图像信号实施伽马转换。由此，可获得具有适于显示器18等输出设备的灰度的第2RGB图像信号。经过伽马转换部80的RGB图像信号作为第1特殊图像的RGB图像信号被发送到同时显示用图像处理部64c或视频信号生成部66。

关于由矢径扩展/压缩部74进行的第1处理的内容，以下利用图5所示的由纵轴为B/G比且横轴为G/R比形成的二维颜色空间即特征空间进行说明。第1处理中，在特征空间变更位于矢径变更范围R1内的坐标P1的矢径r，不变更矢径变更范围R1外的坐标的矢径。矢径变更范围R1中，矢径r在“rA”到“rB”的范围内，且角度θ在“θA”到“θB”的范围内(rA＜rB，θA＜θB)。该矢径变更范围R1为包括因萎缩性胃炎萎缩的萎缩粘膜所分布的第2范围的区域，且被设定为不包含正常粘膜所分布的第1范围和存在于因萎缩性胃炎萎缩的萎缩粘膜下且与萎缩一起透视的深层血管所分布的第3范围。

如图6所示，第1处理中，矢径r在“rp”到“rB”的范围内，进行以矢径变化率大于“1”的矢径变化率Vx变更矢径r的扩展处理，矢径r在“rA”到“rp”的范围内，进行以矢径变化率小于“1”的矢径变化率Vy变更矢径r的压缩处理。通过进行这些扩展及压缩处理，矢径变更范围R1内的矢径r被变更为小于矢径r的矢径Er。另外，当矢径变化率为“1”时，即便进行变更矢径r的处理，矢径r的大小也不变。另一方面，第1处理中，对于矢径变更范围R1的坐标的角度θ不进行变更。

在此，矢径变化率以表示矢径r与矢径Er建立关系的线CV1的切线的“直线L1”的斜率表示，在“rp”到“rB”的范围内直线L1的斜率大于“1”，而在“rA”到“rp”内直线L1的斜率小于“1”。相对于此，矢径变更范围R1外的矢径r被转换成与矢径r的大小不变的矢径Er(恒等转换)。此外，在矢径变更范围R1之外，直线L1的斜率为“1”。

如图7(A)所示，在第1处理之前，第1范围(图7中标记为“第1”)、第2范围(图7中标记为“第2”)及第3范围(图7中标记为“第3”)分别靠近，但第1处理之后，如图7(B)所示，在第1范围与第3范围的坐标维持原样的状态下仅将第2范围的坐标移动到包括原点的基准范围。基准范围为不包括第1处理后的第1及第3范围的低彩度的范围。

第2处理中，如图8A所示，在由纵轴为B/G比且横轴为G/R比形成的特征空间中，变更在角度变更范围R2内的坐标P2的角度θ，另一方面，对于角度变更范围R2外的坐标不进行角度θ的变更。角度变更范围R2被设定为包括第1范围和第3范围。另外，第2处理中，对于角度变更范围R2的坐标的矢径r不进行变更。

角度变更范围R2中，第1中心线CL1被设定在第1范围与第3范围之间。第1中心线CL1的角度为θc，角度变更范围R2中，在第2处理中使角度θc以下的角度θ向顺时针方向A1旋转，而使角度θc以上的角度θ向逆时针方向A2旋转。另外，优选通过第2处理使角度变更范围R2的坐标在从第1中心线CL1±90度的范围(在特征空间中，将“正”的横轴设为0°且将角度表示为0°至360°时，为“270°+θc”至“θc+90°”的范围P(参考图8B))内移动。另外，角度变化率为“1”时，即便进行变更角度θ的处理，角度θ的大小也不变。

通过进行以上的第2处理，如图9所示，在角度变更范围R2内，角度θc以下的角度θ被变更为小于角度θ的角度Eθ，另一方面，角度θc以上的角度θ变更为大于角度θ的角度Eθ。此时，对于包括第1中心线CL1的一定范围R2x的角度θ，进行以角度变化率大于“1”的角度变化率Wx变更的扩展处理，对于超过范围R2x的范围R2y的角度θ，进行以角度变化率小于“1”的角度变化率Wy变更的压缩处理。

在此，角度变化率以表示角度θ与角度Eθ建立关系的线CV2的切线的“直线L2”的斜率表示，在范围R2x内直线L2的斜率大于“1”，而在范围R2y内直线L2的斜率小于“1”。相对于此，角度变更范围R2外的角度θ被转换成与角度θ的大小不变的角度Eθ(恒等转换)。此外，在角度变更范围R2之外，直线L2的斜率为“1”。

如图10(A)所示，在第2处理之前，第1范围(图10中标记为“第1”)和第3范围(图10中标记为“第3”)与第2范围(图10中标记为“第2”)分离，但第1范围与第3范围彼此靠近。在第2处理之后，如图10(B)所示，在第2范围的坐标维持在基准范围的状态下，第1范围的坐标的大部分向特征空间的第2象限移动，另一方面，第3范围的坐标的大部分向特征空间的第4象限移动。由此，第1范围、第2范围及第3范围的坐标完全分离。该第2处理之后获得的第1特殊图像清楚地显示萎缩粘膜或萎缩粘膜下因萎缩而透视的深层血管等所在的萎缩部与正常粘膜所在的正常部的边界。

第2特殊图像处理部64b具备与第1特殊图像处理部64a相同的结构。第2特殊图像处理部64b中，在角度扩展/压缩部75进行的处理与在第1特殊图像处理部64a进行的第2处理不同。除此之外，进行相同的处理。另外，本发明的“第2移动处理部”与包括第2特殊图像处理部64b中的矢径扩展/压缩部74和角度扩展/压缩部75的结构相对应。

第2特殊图像处理部64b的角度扩展/压缩部75中，根据第1处理后的矢径r和角度θ，通过角度θ的变更，进行在维持第1范围的坐标的状态下移动第3范围的坐标的第3处理。第3处理中，如图11A所示，在由纵轴为B/G比且横轴为G/R比形成的特征空间中，变更在角度变更范围R3内的坐标P3的角度θ，另一方面，对于角度变更范围R3外的坐标不进行角度θ的变更。角度变更范围R3被设定为包括第3范围并且不包括第1范围。另外，第3处理中，对于角度变更范围R3的坐标的矢径r不进行变更。

在角度变更范围R3中，第2中心线CL2被设定在第1范围与第3范围之间。第2中心线CL2的角度为θd，角度变更范围R3中，使角度θd以下的角度θ向顺时针方向A1旋转。此外，优选通过第3处理使角度变更范围R3的坐标在从第2中心线CL2-90度的范围(在特征空间中，将“正”的横轴设为0°且将角度表示为0°至360°时，为“270°+θd”至“θd”的范围Q(参考图11B))内移动。另外，角度变化率为“1”时，即便进行变更角度θ的处理，角度θ的大小也不变。

通过进行以上的第3处理，如图12所示，在角度变更范围R3内，角度θ被变更为小于角度θ的角度Eθ。此时，对于包括第2中心线CL2的一定范围R3x的角度θ，进行以角度变化率大于“1”的角度变化率Wx变更的扩展处理，对于超过范围R3x的范围R3y的角度θ，进行以角度变化率小于“1”的角度变化率Wy变更的压缩处理。

在此，角度变化率以表示角度θ与角度Eθ建立关系的线CV3的切线的“直线L3”的斜率表示，在范围R3x内直线L3的斜率大于“1”，而在范围R3y内直线L3的斜率小于“1”。相对于此，角度变更范围R3外的角度θ被转换成与角度θ的大小不变的角度Eθ(恒等转换)。此外，在角度变更范围R3外，直线L3的斜率为“1”。

如图13(A)所示，在第3处理之前，第1范围(图13中标记为“第1”)和第3范围(图13中标记为“第3”)与第2范围(图13中标记为“第2”)分离，但第1范围与第3范围彼此靠近。在第3处理之后，如图13(B)所示，在使第2范围的坐标维持基准范围并且不变更第1范围的坐标而维持的状态下，第3范围的坐标的大部分向特征空间的第4象限移动。该第3范围的坐标从第1象限向第4象限的移动相当于在第2特殊图像上维持彩度而改变色相的情况。由此，第1范围、第2范围及第3范围的坐标完全分离。

第3处理后获得的第2特殊图像维持正常部的颜色显示，另一方面，发生萎缩性胃炎的萎缩部中萎缩粘膜显示为褪色。此外，在第2特殊图像上能够通过使萎缩粘膜下因萎缩透视的深层血管的颜色从红色变成品红色等颜色来清晰地显示。因此，由于第2特殊图像以发生萎缩性胃炎时的本来的颜色显示，所以正常部与萎缩部的颜色差异变得明显。

同时显示用图像处理部64c根据由第1特殊图像处理部64a和第2特殊图像处理部64b生成的第1特殊图像和第2特殊图像，生成同时显示用特殊图像。显示器18如图14所示根据同时显示用特殊图像在一侧显示第1特殊图像，在另一侧显示第2特殊图像。第1特殊图像中正常部与萎缩部的边界极其清晰，因此是能够轻松地掌握萎缩部的位置等的图像，但由于正常部并非以本来的胃粘膜的颜色显示而是以假彩色显示，因此对于医生来讲成为不自然的图像。另一方面，第2特殊图像与第1特殊图像相比，由于正常部与萎缩部的边界在一定程度上较清晰并且正常部的颜色以本来的胃的颜色显示，因此对于医生来讲成为自然的图像。通过同时显示这两个第1特殊图像和第2特殊图像，既能够掌握正常部的颜色，又能够检测正常部与萎缩部的边界。

接着，按照图15的流程图对本发明的一系列流程进行说明。首先，设定为通常观察模式，并将内窥镜12的插入部12a插入到检体内。若插入部12a的前端部12d到达胃，则操作模式切换SW13a，从而从通常观察模式切换到第1、第2特殊观察模式。另外，当一边观察第1特殊图像和第2特殊图像这两个图像一边进行萎缩性胃炎的诊断时，切换为同时观察模式。

根据切换为第1、第2特殊观察模式之后获得的RGB图像信号，由信号比计算部72计算B/G比、G/R比。接着，将该计算出的B/G比、G/R比通过极坐标转换来转换成矢径r、角度θ。

接着，当设定为第1特殊观察模式时，在由B/G比、G/R比形成的特征空间中进行第1处理，所述第1处理在维持正常粘膜所分布的第1范围的坐标和存在于因萎缩性胃炎而萎缩的萎缩粘膜下且与萎缩一起透视的深层血管所分布的第3范围的坐标的状态下，进行将因萎缩性胃炎萎缩的萎缩粘膜所分布的第2范围移动到基准范围的处理。该第1处理之后，进行使第1范围的坐标与第3范围的坐标彼此分离的方式移动的第2处理。根据第1处理及第2处理之后的B/G比、G/R比，生成第1特殊图像。该第1特殊图像显示在显示器18。

另一方面，当设定为第2特殊观察模式时，在由B/G比、G/R比形成的特征空间中，进行与上述相同的第1处理。该第1处理之后，进行在维持第1范围的坐标的状态下移动第3范围的坐标的第3处理。根据第1处理及第3处理之后的B/G比、G/R比，生成第2特殊图像。该第2特殊图像显示在显示器18。

另外，同时观察模式不限于同时显示第1特殊图像和第2特殊图像，例如也可以同时显示第1特殊图像和通常图像。并且，也可以同时显示第2特殊图像和通常图像。此时，分别在通常图像处理部62和特殊图像处理部64生成显示图像，并经过视频信号生成部66显示在显示器18。

此外，同时观察模式下，也可以同时显示第1特殊图像和未进行第1～第3处理中的任意处理的第3特殊图像。该第3特殊图像由设置在特殊图像处理部64的第3特殊图像处理部(未图示)生成。此时的第3特殊图像处理部与第1特殊图像处理部64a、第2特殊图像处理部64b不同，且不具备第1～第3处理所需的极坐标转换部73、矢径扩展/压缩部74、角度扩展/压缩部75、直角坐标转换部76及RGB转换部77。除此之外，与第1特殊图像处理部64a、第2特殊图像处理部64b相同。另外，生成第3特殊图像时，优选将紫色光V的光强度设定得大于蓝色光B、绿色光G、红色光R的光强度而发出各种颜色的光。在这种发光条件下获得的第3特殊图像成为在维持图像总体明亮的状态的状态下表层血管被强调显示的图像。

[第2实施方式]

第2实施方式中，代替第1实施方式中所示的4种颜色的LED20a～20d，利用激光光源和荧光体来进行对观察对象的照明。除此之外，与第1实施方式相同。

如图16所示，第2实施方式的内窥镜系统100中，在光源装置14中，代替4种颜色的LED20a～20d而设置有发出中心波长445±10nm的蓝色激光的蓝色激光光源(图16中标记为“445LD”)104和发出中心波长405±10nm的蓝紫色激光的蓝紫色激光光源(图16中标记为“405LD”)106。从这些各光源104、106的半导体发光元件发出的光通过光源控制部108而受到个别控制，蓝色激光光源104的出射光和蓝紫色激光光源106的出射光的光量比变更自如。

通常观察模式下，光源控制部108驱动蓝色激光光源104。相对于此，第1或第2特殊观察模式或同时观察模式下，驱动蓝色激光光源104和蓝紫色激光光源106这两个光源，并且控制蓝色激光的发光强度使其大于蓝紫色激光的发光强度。从以上的各光源104、106出射的激光经由聚光透镜、光纤、合波器等光学部件(均未图示)入射到光导41。

另外，优选蓝色激光或蓝紫色激光的半宽度设为±10nm左右。此外，蓝色激光光源104及蓝紫色激光光源106能够利用大面积型InGaN系激光二极管，此外，也能够利用InGaNAs系激光二极管或GaNAs系激光二极管。此外，作为上述光源，可以采用使用发光二极管等发光体的结构。

照明光学系统30a中除了照明透镜45之外还设置有来自光导41的蓝色激光或蓝紫色激光入射的荧光体110。通过向荧光体110照射蓝色激光，从荧光体110发出荧光。此外，一部分蓝色激光直接透射荧光体110。蓝紫色激光不激发荧光体110即透射。从荧光体110出射的光经由照明透镜45照射到检体内。

在此，在通常观察模式下，主要是蓝色激光入射到荧光体110，因此如图17所示，将蓝色激光及通过蓝色激光从荧光体110激发发光的荧光进行合波的白色光被照射到观察对象。另一方面，在第1或第2特殊观察模式或同时观察模式下，蓝紫色激光和蓝色激光这两种激光入射到荧光体110，因此如图18所示，将蓝紫色激光、蓝色激光及通过蓝色激光从荧光体110激发发光的荧光进行合波的特殊光被照射到检体内。

另外，优选荧光体110使用由吸收一部分蓝色激光而激发发出绿色～黄色的光的多种荧光体(例如YAG系荧光体、或BAM(BaMgAl₁₀O₁₇)等荧光体)构成的结构。如本结构例，若将半导体发光元件用作荧光体110的激发光源，则可获得高发光效率且高强度的白色光，不仅能够轻松地调整白色光的强度，还能够将白色光的色温、色度的变化抑制得较小。

[第3实施方式]

第3实施方式中，代替第1实施方式中所示的4种颜色的LED20a～20d，使用疝气灯等宽频带光源和旋转滤光器来进行对观察对象的照明。此外，代替彩色的摄像传感器48用单色摄像传感器来进行对观察对象的拍摄。除此之外，与第1实施方式相同。

如图19所示，第3实施方式的内窥镜系统200中，在光源装置14中，代替4种颜色的LED20a～20d设置有宽频带光源202、旋转滤光器204及滤光器切换部205。此外，在拍摄光学系统30b上代替彩色摄像传感器48设置有未设置滤色器的单色摄像传感器206。

宽频带光源202为疝气灯、白色LED等，发出波长区域从蓝色遍及红色的白色光。旋转滤光器204具备设置于内侧的通常观察模式用滤光器208和设置于外侧的特殊观察模式用滤光器209(参考图20)。滤光器切换部205使旋转滤光器204向径向移动，当通过模式切换SW13a被设定为通常观察模式时，将旋转滤光器204的通常观察模式用滤光器208插入到白色光的光路上，当设定为第1或第2特殊观察模式时，将旋转滤光器204的特殊观察模式用滤光器209插入到白色光的光路上。

如图20所示，在通常观察模式用滤光器208上沿周向设置有使白色光中的蓝色光透射的B滤光器208a、使白色光中的绿色光透射的G滤光器208b、使白色光中的红色光透射的R滤光器208c。因此，在通常观察模式下，通过旋转滤光器204的旋转，蓝色光、绿色光、红色光交替照射到观察对象。

在特殊观察模式用滤光器209上沿周向设置有使白色光中特定波长的蓝色窄频带光透射的Bn滤光器209a、使白色光中的绿色光透射的G滤光器209b、使白色光中的红色光透射的R滤光器209c。因此，为特殊观察模式时，通过旋转滤光器204的旋转，使蓝色窄频带光、绿色光、红色光交替照射到观察对象。

在内窥镜系统200中，为通常观察模式时，每当有蓝色光、绿色光、红色光照射到观察对象时，利用单色摄像传感器206拍摄检体内部。由此，可获得RGB这三种颜色的图像信号。而且，根据这些RGB图像信号，利用与上述第1实施方式相同的方法生成通常图像。

另一方面，为第1或第2特殊观察模式或同时观察模式时，每当有蓝色窄频带光、绿色光、红色光照射到观察对象时，利用单色传感器206拍摄检体内部。由此，可获得Bn图像信号、G图像信号、R图像信号。根据这些Bn图像信号、G图像信号、R图像信号生成第1或第2特殊图像。生成第1或第2特殊图像时，使用Bn图像信号来代替B图像信号。除此之外，以与第1实施方式相同的方法生成第1或第2特殊图像。

[第4实施方式]

第4实施方式中，代替插入型的内窥镜12及光源装置14，使用吞服式的胶囊内窥镜来获取生成通常图像、第1或第2特殊图像所需的RGB图像信号。

如图21所示，第4实施方式的胶囊内窥镜系统300具备胶囊内窥镜302、收发天线304、胶囊用接收装置306、处理器装置16及显示器18。胶囊内窥镜302具备LED302a、摄像传感器302b、图像处理部302c及发送天线302d。另外，处理器装置16与第1实施方式相同，但在第4实施方式中，新设有用于切换为通常观察模式、第1特殊观察模式、第2特殊观察模式的模式切换SW308。

LED302a发出白色光，且在胶囊内窥镜302内设置有多个。在此，作为LED302a，优选使用具备蓝色光源和将来自该蓝色光源的光进行波长转换而发出荧光的荧光体的白色LED等。也可以代替LED使用LD(Laser Diode)。从LED302a发出的白色光对观察对象进行照明。

摄像传感器302b为彩色的摄像传感器，拍摄用白色光进行照明的观察对象，以输出RGB图像信号。在此，作为摄像传感器302b，优选使用CCD(Charge Coupled Device)摄像传感器或CMOS(Complementary Metal-Oxide Semiconductor)摄像传感器。从摄像传感器302b输出的RGB图像信号通过图像处理部302c被实施用于设定能够通过发送天线302d发送的信号的处理。经过图像处理部302c的RGB图像信号从发送天线302d以无线方式发送到收发天线304。

收发天线304贴在被检者的身体上，并接收来自发送天线302d的RGB图像信号。收发天线304将接收到的RGB图像信号以无线方式发送到胶囊用接收装置306。胶囊用接收装置306与处理器装置16的接收部53连接，且将来自收发天线304的RGB图像信号发送到接收部53。

另外，上述实施方式中，使用具有如图3所示的发光光谱的4种颜色的光，但发光光谱并不限于此。例如如图22所示，也可以是绿色光G及红色光R具有与图3相同的光谱，另一方面紫色光Vs具有中心波长410～420nm且在比图3的紫色光V稍微长的波长侧具有波长范围的光。此外，也可以是蓝色光Bs具有中心波长445～460nm且在比图3的蓝色光B稍微短的波长侧具有波长范围的光。

另外，上述实施方式中，将B/G比、G/R比通过极坐标转换来转换成矢径r、角度θ，并根据转换后的矢径r、角度θ进行第1及第2处理或第1处理及第3处理，之后，再次复原成B/G比、G/R比，但也可以如图23所示利用二维LUT400不根据B/G比、G/R比进行极坐标转换等而直接转换成第1或第2处理完毕的或第1及第3处理完毕的B/G比、G/R比。

另外，B/G比、G/R比与根据该B/G比、G/R比进行第1及第2处理(或第1处理及第3处理)而获得的第1及第2处理完毕(或第1处理及第3处理完毕)的B/G比、G/R比通过建立关联之后被存储在二维LUT400中。此外，从逆伽马转换部70输出的第1RGB图像信号被输入到二维LUT400。或者，也可以与上述实施方式同样地向RGB转换部77输入第1RGB图像信号。

另外，上述实施方式中，在第2处理中变更角度θ以使第1范围与第3范围彼此分离，但也可以用其他方法使第1范围与第3范围彼此分离。例如，也可以变更矢径r以使第1范围与第3范围彼此分离，此外，也可以变更矢径r和角度θ这两个以使第1范围与第3范围分离。此外，第3处理中也可以以维持第3范围的坐标而使第1范围的坐标移动的方式进行处理。

另外，上述实施方式中，根据第1RGB图像信号求出B/G比、G/R比，且由该求出的B/G比、G/R比形成特征空间，但第1B图像信号为从波长频带较窄的窄频带光(例如，半宽度为20nm的范围内的光)获得窄频带信号的情况与其为从波长频带较宽的宽频带光(例如，半宽度超过20nm的范围的光)获得的宽频带信号的情况相比，特征空间上的第1范围与第2范围的差及第1范围与第3范围的差变大。在此，作为窄频带光，包括第1实施方式的“紫色光V”、“蓝色光B”，包括第2实施方式的“蓝色激光”或“蓝紫色激光”，包括第3实施方式的“蓝色窄频带光”，包括第4实施方式的“蓝色光源的光”。

图24中，“Xn”表示第1B图像信号为窄频带信号时的第2范围，“Xb”表示第1B图像信号为宽频带信号时的第2范围。若对“Xn”与“Xb”进行比较，则“Xn”在特征空间上位于“Xb”的下方。此外，“Yn”表示第1B图像信号为窄频带信号时的第3范围，“Yb”表示第1B图像信号为宽频带信号时的第3范围。若对“Yn”与“Yb”进行比较，则“Yn”在特征空间上位于“Yb”的下方。

如图24所示，“Xn”的平均值AXn与第1范围的平均值AR1的差D12n大于“Xb”的平均值AXb与第1范围的平均值AR1的差D12b，“Yn”的平均值AYn与第1范围的平均值AR1的差D13n大于“Yb”的平均值AXb与第1范围AR1的差D13b。如上所述，如果是第1B图像信号为窄频带信号的情况，则第1范围与第2及第3范围的差在它们被施加扩展/压缩的处理之前就很大。通过对这种状态的第1～第3范围进行扩展/压缩的处理，能够更清晰得显示正常部与萎缩部的差异。

另外，通过将第1G图像信号设为窄频带信号，能够与上述同样将第1范围与第2范围的差及第1范围与第3范围的差设定得大于第1G图像信号为宽频带信号的情况。而且，并不限于如上述那样将第1B图像信号或第1G图像信号设为窄频带信号的情况，通过将第1RGB图像信号中的至少1种颜色的图像信号设为窄频带信号，从而能够将第1范围与第2范围的差及第1范围与第3范围的差设定得大于第1RGB图像信号均为宽频带信号的情况。此外，关于窄频带信号，如上所述除了从窄频带光获得的信号之外，还包括通过日本特开2003-93336号公报中记载的光谱估计(spectral estimation)处理获得的信号。

另外，本发明除了能够组装于如第1～第3实施方式的内窥镜系统或如第4实施方式的胶囊内窥镜系统的处理器装置之外，还能够应用于各种医用图像处理装置。

符号说明

10、100、200-内窥镜系统，16-处理器装置(医用图像处理装置)，72-信号比计算部，64a-第1特殊图像处理部，64b-第2特殊图像处理部，74-矢径扩展/压缩部，75-角度扩展/压缩部，77-RGB转换部(彩色图像信号转换部)，81-亮度调整部。