JP5597049B2 - 画像処理装置、画像処理方法、および画像処理プログラム - Google Patents

Description

本発明は、管腔内を撮像した管腔内画像から暗部領域を抽出する画像処理装置、画像処理方法、および画像処理プログラムに関するものである。

従来から、患者等の被検者の体内に導入されて体内管腔内を観察する医用観察装置として、内視鏡が広く普及している。また、近年では、カプセル型の筐体内部に撮像装置やこの撮像装置によって撮像された画像データを体外に無線送信する通信装置等を備えた飲み込み型の内視鏡（カプセル内視鏡）が開発されている。これらの医用観察装置によって撮像された体内管腔内の画像（管腔内画像）の観察・診断は、多くの経験を必要とするため、医師による診断を補助する医療診断支援機能が望まれている。この機能を実現する画像認識技術の１つとして、管腔内画像から病変等の異常部を自動的に検出することで、重点的に診断すべき画像を示す技術が提案されている。

ところで、管腔内画像には、例えば管腔の奥側に代表される、光があまり届いていない場所が映った領域（暗部領域）のように、観察・診断に不要な領域が含まれる。したがって、前述の異常部検出のためには、前処理として、このような観察・診断に不要な領域を抽出する処理を行い、粘膜等の注目すべき領域を特定する技術が重要となる。例えば、特許文献１には、暗部等の不要領域に影響されずに画像内における病変粘膜等の特定の生体粘膜の存在を検出する技術が開示されている。この特許文献１では、各画素の色情報をもとに不要領域に該当する画素を除外した上で、特定の生体粘膜の存在を検出している。

特開２００６−１６６９３９号公報

上記したように、特許文献１の技術では、色情報をもとに暗部領域に該当する画素を除外している。しかしながら、暗部領域は、凝固血が映った領域等と色が類似しており、色情報ではこれらを判別することが困難である。このため、注目すべき領域を誤って不要領域として抽出してしまうという問題があった。

本発明は、上記に鑑み為されたものであって、暗部領域か否かを適正に判別し、暗部領域を精度良く抽出することができる画像処理装置、画像処理方法、および画像処理プログラムを提供することを目的とする。

上記した課題を解決し、目的を達成するための、本発明のある態様にかかる画像処理装置は、管腔内画像から暗部領域を抽出する画像処理装置であって、前記管腔内画像の各画素の画素値をもとに低輝度領域を検出する低輝度領域検出手段と、前記低輝度領域の周囲の画素値をもとに周囲特徴量を算出する周囲特徴量算出手段と、前記周囲特徴量をもとに、前記低輝度領域が暗部領域か否かを判別する暗部領域判別手段と、を備えることを特徴とする。ここで、周囲特徴量とは、低輝度領域の周囲の領域の特徴量のことをいう。

この態様にかかる画像処理装置によれば、管腔内画像の各画素の画素値をもとに低輝度領域を抽出することができる。そして、抽出した低輝度領域の周囲の画素値をもとに周囲特徴量を算出し、この周囲特徴量をもとに低輝度領域が暗部領域か否かを判別することができる。したがって、低輝度領域の周囲の画素値をもとに算出した周囲特徴量を用いることで低輝度領域の中から暗部領域と色が類似する暗部領域以外の領域を除外し、暗部領域を抽出することができる。したがって、暗部領域を適正に判別し、暗部領域を精度良く抽出することができるという効果を奏する。

また、本発明の別の態様にかかる画像処理方法は、管腔内画像から暗部領域を抽出する画像処理方法であって、前記管腔内画像の各画素の画素値をもとに低輝度領域を検出する低輝度領域検出工程と、前記低輝度領域の周囲の画素値をもとに周囲特徴量を算出する周囲特徴量算出工程と、前記周囲特徴量をもとに、前記低輝度領域が暗部領域か否かを判別する暗部領域判別工程と、を含むことを特徴とする。

また、本発明の別の態様にかかる画像処理プログラムは、管腔内画像から暗部領域を抽出する画像処理プログラムであって、コンピュータに、前記管腔内画像の各画素の画素値をもとに低輝度領域を検出する低輝度領域検出ステップと、前記低輝度領域の周囲の画素値をもとに周囲特徴量を算出する周囲特徴量算出ステップと、前記周囲特徴量をもとに、前記低輝度領域が暗部領域か否かを判別する暗部領域判別ステップと、を実行させることを特徴とする。

本発明によれば、暗部領域か否かを適正に判別し、暗部領域を精度良く抽出することができるという効果を奏する。

図１は、実施の形態１の画像処理装置の機能構成を説明するブロック図である。 図２は、管腔内画像の模式図である。 図３は、管腔内画像内の画素値の変化を説明する図である。 図４は、実施の形態１の画像処理装置１が行う処理手順を示す全体フローチャートである。 図５は、実施の形態１における初期領域補正処理の詳細な処理手順を示すフローチャートである。 図６は、実施の形態１における集中度算出処理の詳細な処理手順を示すフローチャートである。 図７は、実施の形態１における外部方向ベクトルを説明する図である。 図８は、実施の形態１における算出範囲限定処理の詳細な処理手順を示すフローチャートである。 図９は、膨張処理によって低輝度領域を拡張する様子を示す図である。 図１０は、低輝度領域の周囲プロファイルを説明する図である。 図１１は、勾配ベクトルを算出するか否かを判定する処理を説明する図である。 図１２は、実施の形態１における周囲平滑化処理の詳細な処理手順を示すフローチャートである。 図１３は、変形例１における画像処理装置の演算部の構成を示す図である。 図１４は、変形例１における外部方向ベクトルを説明する図である。 図１５は、変形例２における画像処理装置の演算部の構成を示す図である。 図１６は、変形例２における算出範囲限定処理の詳細な処理手順を示すフローチャートである。 図１７は、近傍輪郭画素方向ベクトルを説明する図である。 図１８は、変形例３における画像処理装置の演算部の構成を示す図である。 図１９は、変形例３における算出範囲限定処理の詳細な処理手順を示すフローチャートである。 図２０は、実施の形態２の画像処理装置の機能構成を説明するブロック図である。 図２１は、暗部領域およびその対向周囲部における画素値変化を示す図である。 図２２は、暗部領域以外の黒色領域およびその対向周囲部における画素値変化を示す図である。 図２３は、実施の形態２の画像処理装置が行う処理手順を示す全体フローチャートである。 図２４は、実施の形態２における連続性算出処理の詳細な処理手順を示すフローチャートである。 図２５は、実施の形態３の画像処理装置の機能構成を説明するブロック図である。 図２６は、実施の形態３の画像処理装置が行う処理手順を示す全体フローチャートである。 図２７は、実施の形態３における溝判別情報算出処理の詳細な処理手順を示すフローチャートである。 図２８は、変形例４における画像処理装置の演算部の構成を示す図である。 図２９は、変形例４における溝判別情報算出処理の詳細な処理手順を示すフローチャートである。 図３０は、変形例５における画像処理装置の演算部の構成を示す図である。 図３１は、変形例５における溝判別情報算出処理の詳細な処理手順を示すフローチャートである。 図３２は、本発明を適用したコンピューターシステムの構成を示すシステム構成図である。 図３３は、図３２のコンピューターシステムを構成する本体部の構成を示すブロック図である。

以下、図面を参照し、本発明の好適な実施の形態について説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。また、各図面の記載において、同一部分には同一の符号を付して示している。

ここで、本実施の形態の画像処理装置は、例えば内視鏡やカプセル内視鏡等の医用観察装置が被検者の体内の消化管等の管腔内を撮像した画像（管腔内画像）を処理するものであり、具体的には、粘膜等の注目すべき領域を特定し、例えば病変領域や出血領域等の異常部領域を抽出する際の前処理として、管腔内画像から暗部領域を抽出する処理を行うものである。管腔内画像は、前述のように消化管等の管腔内を医用観察装置によって撮像した画像であるが、管腔の奥側は医用観察装置からの距離が遠く、照明光が届きにくいために暗い領域として現れる。暗部領域とは、この管腔の奥側が映った暗い領域のことをいう。この暗部領域は、注目すべき領域とはならず、観察・診断に不要な領域である。なお、本実施の形態において、医用観察装置によって撮像される管腔内画像は、例えば、各画素においてＲ（赤），Ｇ（緑），Ｂ（青）の各色成分に対する画素レベル（画素値）を持つカラー画像である。

（実施の形態１）
先ず、実施の形態１の画像処理装置の構成について説明する。図１は、実施の形態１の画像処理装置１の機能構成を説明するブロック図である。実施の形態１の画像処理装置１は、図１に示すように、画像取得部１１と、入力部１２と、表示部１３と、記録部１４と、演算部１５と、画像処理装置１全体の動作を制御する制御部３０とを備える。

画像取得部１１は、医用観察装置によって撮像された管腔内画像の画像データを取得するためのものであり、この画像取得部１１によって取得された画像データは記録部１４に記録され、演算部１５によって処理された後、必要に応じて適宜表示部１３に表示される。画像取得部１１は、例えば医用観察装置がカプセル内視鏡の場合等のように医用観察装置との間の画像データの受け渡しに可搬型の記録媒体が使用される場合であれば、この記録媒体を着脱自在に装着して保存された管腔内画像の画像データを読み出すリーダ装置で構成される。また、医用観察装置によって撮像された管腔内画像の画像データを保存しておくサーバを適所に設置し、このサーバから取得する構成の場合には、画像取得部１１を、サーバと接続するための通信装置等で構成する。そして、この画像取得部１１を介してサーバとデータ通信を行い、管腔内画像の画像データを取得する。また、この他、内視鏡等の医用観察装置からの画像信号をケーブルを介して入力するインターフェース装置等で構成してもよい。

入力部１２は、例えばキーボードやマウス、タッチパネル、各種スイッチ等によって実現されるものであり、入力信号を制御部３０に出力する。表示部１３は、ＬＣＤやＥＬディスプレイ等の表示装置によって実現されるものであり、制御部３０の制御のもと、管腔内画像を含む各種画面を表示する。

記録部１４は、更新記録可能なフラッシュメモリ等のＲＯＭやＲＡＭといった各種ＩＣメモリ、内蔵或いはデータ通信端子で接続されたハードディスク、ＣＤ−ＲＯＭ等の情報記録媒体およびその読取装置等によって実現されるものであり、画像処理装置１を動作させ、この画像処理装置１が備える種々の機能を実現するためのプログラムや、このプログラムの実行中に使用されるデータ等が記録される。例えば、記録部１４には、画像取得部１１によって取得された管腔内画像の画像データが記録される。また、記録部１４には、周囲特徴量の一例である勾配の集中度をもとに管腔内画像から暗部領域を抽出するための画像処理プログラム１４１が記録される。

演算部１５は、ＣＰＵ等のハードウェアによって実現され、管腔内画像を処理して暗部領域を抽出するための種々の演算処理を行う。この演算部１５は、低輝度領域検出手段としての低輝度領域検出部１５１と、周囲特徴量算出手段としての周囲特徴量算出部１６と、暗部領域判別手段としての暗部領域判別部２４とを含む。

低輝度領域検出部１５１は、管腔内画像の各画素の画素値をもとに、管腔内画像から低輝度領域を検出する。この低輝度領域検出部１５１は、初期領域検出手段としての初期領域検出部１５２と、領域補正手段としての領域補正部１５３とを備える。初期領域検出部１５２は、各画素の色情報に基づく管腔内画像の色特徴量をもとに初期領域を検出する。領域補正部１５３は、初期領域の周囲（詳細には外周囲）における色特徴量をもとに初期領域を補正する機能部であり、領域拡張手段としての領域拡張部１５４と、輪郭平滑化手段としての領域平滑化部１５５とを備える。領域拡張部１５４は、初期領域と隣接する隣接領域のうち、その色特徴量が初期領域の色特徴量と類似する隣接領域を初期領域と統合することで初期領域を拡張する。領域平滑化部１５５は、領域拡張部１５４が初期領域を拡張することで作成した低輝度領域の輪郭を滑らかに修正する。

周囲特徴量算出部１６は、低輝度領域の周囲の画素値をもとに、低輝度領域の周囲特徴量を算出する機能部であり、周囲特徴量の一例である勾配の集中度を算出する集中度算出手段および内積算出手段としての集中度算出部１７を備える。勾配の集中度は、低輝度領域の周囲における勾配の方向（勾配ベクトル）がどの程度低輝度領域の方を向いているかを表す値である。この集中度算出部１７は、外部方向ベクトル算出手段および法線ベクトル算出手段としての外部方向ベクトル算出部１８と、勾配ベクトル算出手段としての勾配ベクトル算出部１９とを備える。

外部方向ベクトル算出部１８は、低輝度領域から外部方向（低輝度領域の輪郭外側）へ向かうベクトル（外部方向ベクトル；外部方向ベクトルは単位ベクトルとする。）を算出する。一方、勾配ベクトル算出部１９は、外部方向ベクトルをもとに、低輝度領域の外部方向の領域すなわち低輝度領域の周囲における勾配ベクトル（勾配ベクトルは単位ベクトルとする。）を算出する。この勾配ベクトル算出部１９は、算出範囲限定手段としての算出範囲限定部２０と、周囲平滑化手段としての周囲平滑化部２１とを備える。算出範囲限定部２０は、低輝度領域の周囲に存在する急峻な勾配の有無をもとに勾配ベクトルの算出範囲を限定する機能部であり、プロファイル算出手段としてのプロファイル算出部２０１と、極小部検出手段としての極小部検出部２０２とを備える。プロファイル算出部２０１は、低輝度領域の周囲において低輝度領域の輪郭と平行に設定される外延輪郭線上の画素値を取得し、外延輪郭線に沿った画素値変化を表す周囲プロファイルを算出する。極小部検出部２０２は、周囲プロファイルが表す画素値変化の極小部を検出する。周囲平滑化部２１は、低輝度領域の周囲をその周波数成分をもとに平滑化する機能部であり、周波数特徴量算出手段としての周波数特徴量算出部２１１と、高周波成分除去手段としての高周波成分除去部２１２とを備える。周波数特徴量算出部２１１は、低輝度領域の周囲における極大周波数を周波数特徴量として算出する。高周波成分除去部２１２は、周波数特徴量をもとに低輝度領域の周囲における高周波成分を除去する。

以上のように構成される集中度算出部１７は、外部方向ベクトル算出部１８によって算出された外部方向ベクトルと、勾配ベクトル算出部１９によって算出された勾配ベクトルとの内積を求め、この内積をもとに勾配の集中度を算出する。

暗部領域判別部２４は、周囲特徴量算出部１６が低輝度領域の周囲特徴量として算出した勾配の集中度をもとに、低輝度領域が暗部領域か否かを判別する。

制御部３０は、ＣＰＵ等のハードウェアによって実現される。この制御部３０は、画像取得部１１によって取得された画像データや入力部１２から入力される入力信号、記録部１４に記録されるプログラムやデータ等をもとに画像処理装置１を構成する各部への指示やデータの転送等を行い、画像処理装置１全体の動作を統括的に制御する。

先ず、実施の形態１における暗部領域の抽出原理について説明する。図２は、管腔内画像の模式図である。また、図３は、管腔内画像内の画素値の変化を説明する図であり、図２中に破線で示すラインＬ１１上の画素値の変化曲線Ｌ１２を示している。医用観察装置が管腔の奥側を向いた状態で撮像した管腔内画像には、図２に示すように、管腔の奥が暗部領域５１として映る。この暗部領域５１は、管腔内画像において黒色の領域として現れる。例えば、図２に示す管腔内画像では、暗部領域５１およびこの暗部領域５１とは別の黒色領域５２を示している。また、この管腔内画像には、例えば消化管内壁の粘膜構造の折りたたみやうねりによって発生する溝５３が映る。

ところで、前述のように、暗部領域は、管腔内画像の黒色領域であるが、管腔内画像には、暗部領域以外にも例えば凝固血等の領域が暗部領域と類似する黒色の領域として現れる。この凝固血等の領域は、暗部領域とは異なり、観察・診断時に注目すべき領域となる。例えば、図２において、暗部領域５１とは別の黒色領域５２が凝固血等の領域であったとする。

ここで、暗部領域は、管腔内において撮影面に対して遠方の領域であるため、その周囲における画素値の変化が暗部領域の方へ傾いているという特徴がある。例えば、図３に示す画素値の変化曲線Ｌ１２に示すように、図２の暗部領域５１の周囲の領域５１１，５１２では、それぞれ図３中に矢印Ａ１１，Ａ１２に示すようにその画素値が暗部領域５１の方向に向かって減少しており、暗部領域５１の周囲では、その全域で画素値の変化が暗部領域５１の方へ傾いている。これに対し、凝固血等の領域である黒色領域５２の場合、黒色領域５２の周囲の例えば図２中に向かって左側の領域５２１では、図３中に矢印Ａ１３に示すようにその画素値が黒色領域５２の方向に向かって減少しているものの、右側の領域５２２では、矢印Ａ１４に示すようにその画素値が黒色領域５２とは反対の方向に向かって減少している。すなわち、黒色領域５２の右側の領域５２２では、この黒色領域５２よりも右側に存在する暗部領域５１に向かって画素値が減少している。そこで、実施の形態１では、先ず、管腔内画像から暗部領域の候補となる低輝度領域を検出する。そして、検出した低輝度領域の周囲における画素値の変化、より詳細には画素値の変化が傾く方向に着目することで、検出した低輝度領域が暗部領域か否かを判別して暗部領域を抽出する。

次に、実施の形態１の画像処理装置１が行う具体的な処理手順について説明する。図４は、実施の形態１の画像処理装置１が行う処理手順を示す全体フローチャートである。ここで説明する処理は、演算部１５が記録部１４に記録された画像処理プログラム１４１を実行することにより実現される。

図４に示すように、先ず演算部１５は、処理対象の管腔内画像を取得する（ステップａ１）。ここでの処理によって、演算部１５は、画像取得部１１によって取得され、記録部１４に記録された処理対象の管腔内画像を読み出して取得する。

続いて、低輝度領域検出部１５１において、初期領域検出部１５２が、管腔内画像の色特徴量をもとに、初期領域を検出する（ステップａ３）。具体的な処理手順としては先ず、管腔内画像のエッジ強度を算出する。例えばソーベル（Sobel）フィルタ等を用いた１次微分処理やラプラシアン（Laplacian）等を用いた２次微分処理等、公知のエッジ抽出技術を用いて画素毎にエッジ強度を算出する。ここで、管腔内画像に映る血管や出血部位等の構成成分であるヘモグロビンは、短波長帯の光を多く吸光する特性を持つ。このようなヘモグロビンの短波長帯での吸光特性のため、波長成分の多くが短波長帯で構成されるＧ（緑）成分やＢ（青）成分は、ヘモグロビンの吸光によって輝度値が下がる。一方、波長成分の多くが長波長帯で構成されるＲ成分の値（Ｒ値）は、吸光が少なく、ほとんどの光を反射するため、このＲ値からは、生体組織の表面構造を最も反映した情報を得ることができる。このため、生体組織の表面構造によって形成される生体組織の輪郭を得るために、Ｒ成分の画像（各画素の画素値をＲ値とした画像）を作成し、このＲ成分画像をもとに各画素のエッジ強度を算出するようにしてもよい。

次いで、各画素のエッジ強度をもとに管腔内画像を領域分割する。この領域分割の手法は、特に限定されるものではなく、公知の手法を適宜用いる。例えば、国際公開公報ＷＯ２００６／０８０２３９号に開示されている手法を用いることができる。手順を簡単に説明すると、先ず、エッジ強度画像に対し、必要に応じてノイズ除去を目的とした平滑化を行う。その後、平滑化したエッジ強度画像の各画素における画素値の勾配方向を求める。このとき、勾配方向は、近傍画素との画素値の差が最小（負の値が最大）となる方向とする。次に、各画素が画素値の勾配方向に沿って到達する極値画素を求め、近接する極値画素に到達した各画素が同一の領域となるように画像を分割する。また、他の分割の手法として、公知の分水嶺（watershed）アルゴリズムを用いることとしてもよい。分水嶺アルゴリズムは、画像の画素値情報を高度とみなした地形において水を満たしていく際に、異なるくぼみに溜まる水の間で境界ができるように画像を分割する手法である。このため、エッジ強度画像に対し、適当な平滑化を行った後で分水嶺アルゴリズムを実行することによって、エッジ強度に基づく領域分割が可能である。

次いで、分割した領域（分割領域）毎に色特徴量の一例である平均輝度を算出する。具体的には、分割領域内の画素毎にその色情報（Ｒ値，Ｇ値，Ｂ値）から輝度値を算出し、算出した分割領域内の画素毎の輝度値の平均値を平均輝度として算出する。次いで、分割領域の中から、平均輝度が所定の閾値以下である領域を抽出してラベリングする。ラベリング処理の詳細内容については公知技術を適用すればよい。このとき、抽出した領域の中に互いに隣接している領域があれば、これら隣接している領域が結果的に統合されて１つの領域となる。そして、以上のように抽出し、適宜統合して得た各領域のそれぞれを初期領域として検出する。

以上のようにしてステップａ３の処理を行った結果、初期領域が検出されなければ（ステップａ５：Ｎｏ）、本処理を終える。初期領域が検出されないということは、平均輝度が所定の閾値以下である領域が存在しないということであり、ステップａ１で取得した管腔内画像に暗部領域の候補となるような領域が含まれないと判定できる。一方、初期領域が検出された場合には（ステップａ５：Ｙｅｓ）、続いて領域補正部１５３が初期領域補正処理を実行し、ステップａ３で検出した初期領域を補正することで低輝度領域を検出する（ステップａ７）。図５は、実施の形態１における初期領域補正処理の詳細な処理手順を示すフローチャートである。

初期領域補正処理では、図５に示すように、初期領域毎にループＢの処理を実行する（ステップｂ１〜ステップｂ１５）。具体的には、ループＢでは、先ず、領域補正部１５３の領域拡張部１５４が、処理対象の初期領域の平均色を算出する（ステップｂ３）。ここでは、例えば、初期領域内の各画素のＲ値，Ｇ値，Ｂ値からＬ^*ａ^*ｂ^*値を算出する。そして、算出した画素毎のＬ^*ａ^*ｂ^*値の平均値である平均Ｌ^*ａ^*ｂ^*値（Ｌ^* _s，ａ^* _s，ｂ^* _s）を算出し、処理対象の初期領域の平均色とする。

その後、領域拡張部１５４は、処理対象の初期領域と隣接領域との色差を算出して最小色差を選出し（ステップｂ５）、算出した隣接領域との最小色差が所定の閾値未満である間（ステップｂ７：Ｙｅｓ）、ステップｂ９〜ステップｂ５の処理を繰り返し行う。

具体的には、処理対象の初期領域について最初に行うステップｂ５の処理では、図４のステップａ３で初期領域を検出する際に行った領域分割の結果をもとに、処理対象の初期領域と隣接している分割領域を隣接領域として特定する。次いで、特定した隣接領域毎に、処理対象の初期領域との色差ΔＥを次式（１）に従って算出する。Ｌ^* _i，ａ^* _i，ｂ^* _iは、隣接領域の平均Ｌ^*ａ^*ｂ^*値、すなわち、隣接領域内の各画素のＲ値，Ｇ値，Ｂ値から算出したＬ^*ａ^*ｂ^*値の平均値を表す。そして、次式（１）に従って算出した隣接領域それぞれとの色差ΔＥのうち、最も小さい値を最小色差として選出する。

続いて、領域拡張部１５４は、ステップｂ５で算出した最小色差を閾値処理する。そして、領域拡張部１５４は、例えば、最小色差が予め設定される閾値未満の場合には（ステップｂ７：Ｙｅｓ）、この最小色差を色差ΔＥとして持つ隣接領域を処理対象の初期領域と統合し、処理対象の初期領域を補正する（ステップｂ９）。その後、領域拡張部１５４は、補正後の領域の平均色（平均Ｌ^*ａ^*ｂ^*値）をステップｂ３と同様の手順で算出する（ステップｂ１１）。

以上のようにして補正後の領域の平均色を算出した後、２回目以降に行うステップｂ５の処理では、領域拡張部１５４は、補正後の領域と隣接領域との色差を算出して最小色差を選出する。すなわち、先ず、図４のステップａ３で初期領域を検出する際に行った領域分割の結果をもとに、ステップｂ９で統合して補正した補正後の領域と隣接している分割領域を隣接領域として特定する。次いで、特定した隣接領域毎に、補正後の領域との色差ΔＥを算出し、最小色差を選出する。このとき、ステップｂ１１で算出した補正後の領域の平均Ｌ^*ａ^*ｂ^*値をＬ^* _S，ａ^* _S，ｂ^* _Sとし、隣接領域の平均Ｌ^*ａ^*ｂ^*値をＬ^* _i，ａ^* _i，ｂ^* _iとして、上記した式（１）に従って色差ΔＥを算出する。そして、ステップｂ５で算出した最小色差が所定の閾値未満であれば（ステップｂ７：Ｙｅｓ）、領域拡張部１５４は、この最小色差を色差ΔＥとして持つ隣接領域を補正後の領域にさらに統合し（ステップｂ９）、その後同様の処理を繰り返す。

一方、ステップｂ７において隣接領域との最小色差が所定の閾値以上と判定した場合には（ステップｂ７：Ｎｏ）、ステップｂ１３に移行する。そして、ステップｂ１３では、領域平滑化部１５５が補正後の領域の輪郭線の平滑化を行い、その輪郭を滑らかに修正する。具体的な処理手順としては先ず、補正後の領域の輪郭画素を抽出する。次いで、抽出した輪郭画素を順次処理対象とし、各輪郭画素の座標を近傍の輪郭画素の座標との平均座標で置き換える処理を行う。例えば、処理対象の輪郭画素と隣接する両隣の２つの輪郭画素の座標の平均座標を算出する。そして、処理対象の輪郭画素の座標を算出した平均座標で置き換える。

以上のようにして初期領域を補正し、輪郭を修正したならば、得られた領域を低輝度領域として、処理対象の初期領域についてのループＢの処理を終える。そして、ループＢの処理を全ての初期領域について実行したならば、初期領域補正処理を終えて図４のステップａ７にリターンする。

なお、初期領域をもとに低輝度領域を検出する方法は、図５の初期領域補正処理に限定されるものではない。例えば、公知の動的輪郭法を用いて低輝度領域検出することとしてもよい。動的輪郭法は、画像内のエッジ（輪郭）を閉曲線として抽出する方法であり、初期閉曲線の形状を変形させながら、閉曲線の連続性や滑らかさ、閉曲線上でのエッジ強度に基づくエネルギー和が最も安定するような閉曲線を抽出するものである。この動的輪郭法を用い、初期領域の輪郭線を初期閉曲線とし、その形状を変形させていくことで低輝度領域を検出することとしてもよい。

以上のようにして初期領域補正処理を終えたならば、図４に示すように、続いて、低輝度領域毎にループＡの処理を実行する（ステップａ９〜ステップａ１５）。このループＡでは、先ず、集中度算出部１７が集中度算出処理を実行し、処理対象の低輝度領域について勾配の集中度を算出する（ステップａ１１）。上記したように、暗部領域の周囲では、その全域で画素値の変化が暗部領域の方へ傾く（暗部領域に向かって画素値が小さくなる）という特徴を有している。したがって、処理対象の低輝度領域が暗部領域であれば、その輪郭外側における勾配ベクトルは、その向きが全体的に低輝度領域の外部方向ベクトルと逆向きに得られることとなる。そこで、ここでは、輪郭画素毎に外部方向ベクトルおよび勾配ベクトルを算出し、これらの内積を算出することで、勾配の集中度を算出する。

図６は、実施の形態１における集中度算出処理の詳細な処理手順を示すフローチャートである。集中度算出処理では、図６に示すように、先ず、外部方向ベクトル算出部１８が、輪郭画素毎に、低輝度領域から外部方向へ向かう外部方向ベクトルを算出する（ステップｃ１）。ここでは、例えば、低輝度領域の輪郭の法線方向のベクトル（法線ベクトル）を外部方向ベクトルとして算出する。図７は、実施の形態１における外部方向ベクトルを説明する図であり、低輝度領域Ｅ２の輪郭線上の２つの画素Ｐ２１，Ｐ２２を基点（始点）とする法線ベクトルＶ２１，Ｖ２２を示している。具体的な処理手順としては、低輝度領域の輪郭を構成する画素（輪郭画素）を抽出し、輪郭画素毎に低輝度領域の輪郭に対する法線ベクトルを算出する。

続いて、勾配ベクトル算出部１９において、算出範囲限定部２０が算出範囲限定処理を実行し、ステップｃ１で算出した各外部方向ベクトルについて対応する勾配ベクトルを算出するか否かを判定する（ステップｃ３）。上記したように、管腔内画像には、消化管内壁の粘膜構造によって形成される溝が映り、このような溝は、暗部領域の周囲にも存在し得る。ここで、暗部領域の周囲において溝が存在する箇所では、勾配ベクトルが暗部領域の方を向かずに溝の方に向いてしまう。このため、溝が存在する箇所の勾配ベクトルを含めて勾配の集中度を算出すると、その算出精度が低下してしまう。そこで、ステップｃ３の算出範囲限定処理では、処理対象の低輝度領域の外側に溝が存在するか否かによって勾配ベクトルを算出する範囲を限定する。具体的には、低輝度領域の周囲において勾配が急峻な箇所を溝位置として検出する。そして、外部方向ベクトルの先に溝が存在する場合には、対応する勾配ベクトルを算出しないようにする。

図８は、実施の形態１における算出範囲限定処理の詳細な処理手順を示すフローチャートである。算出範囲限定処理では、図８に示すように、先ず、算出範囲限定部２０は、低輝度領域を膨張処理し、低輝度領域を拡張させて外周囲に膨張領域を作成する（ステップｄ１）。図９は、膨張処理によって低輝度領域Ｅ２を拡張する様子を示す図である。低輝度領域Ｅ２の膨張は、公知の膨張処理を適用することで実現でき、図８のステップｄ１では、図９に示すように、低輝度領域Ｅ２から膨張領域Ｅ３を生成する。

続いて、図８に示すように、プロファイル算出部２０１が、作成した膨張領域の輪郭画素（外延輪郭画素）の画素値を順に取得して周囲プロファイルを算出する（ステップｄ３）。図１０は、図９に示す低輝度領域Ｅ２の周囲プロファイルを説明する図であり、横軸を図９に示す膨張領域Ｅ３の輪郭線（外延輪郭線）Ｌ３１上の画素位置とし、縦軸を該当する各画素の画素値として、外延輪郭線Ｌ３１に沿った画素値の変化曲線Ｌ３２を示している。ステップｄ３で算出する周囲プロファイルは、図９において変化曲線Ｌ３２として示した外延輪郭線Ｌ３１に沿った外延輪郭画素の画素値変化に相当する。

続いて、図８に示すように、極小部検出部２０２が、周囲プロファイルの極小値を算出することで極小部を検出し、極小近傍範囲を設定する（ステップｄ５）。例えば、図１０に示す周囲プロファイルであれば、変化曲線Ｌ３２の極小値を算出し、極小部Ｐ３を検出する。そして、この極小部Ｐ３を含む近傍範囲を溝が存在する箇所と判定し、この極小部Ｐ３を中心とした所定の範囲を極小近傍範囲Ｒ３として設定する。極小近傍範囲Ｒ３とする範囲については、予め設定しておけばよい。

以上のように極小近傍範囲を設定したならば、図８に示すように、続いて算出範囲限定部２０が、極小近傍範囲の両端画素を極小両端画素とし、この極小両端画素の座標を取得する（ステップｄ７）。そして、算出範囲限定部２０は、図６のステップｃ１で低輝度領域の輪郭画素のそれぞれについて算出した外部方向ベクトル毎に、その基点から極小両端画素のそれぞれへと向かうベクトル（極小端方向ベクトル）を求め、これらと外部方向ベクトルとの外積をもとに対応する勾配ベクトルを算出するか否かを判定する（ステップｄ９）。

図１１は、輪郭画素Ｐ２３，Ｐ２４のそれぞれを基点とする法線ベクトルである外部方向ベクトルＶ２３，Ｖ２４について、対応する勾配ベクトルを算出するか否かを判定する処理を説明する図である。図１１では、図１０に示す極小近傍範囲Ｒ３を示している。正確には、図１０の極小近傍範囲Ｒ３に対応する図９の外延輪郭線Ｌ３１上の範囲を、極小近傍範囲Ｒ３として示している。

後段の図６のステップｃ９では、外部方向ベクトルの基点からその外部方向ベクトルの向きに所定の距離離れた画素（外部方向画素）を基点として勾配ベクトルを算出する。そこで、ここでは、外部方向画素が極小近傍範囲内となる勾配ベクトルは算出しないようにする。具体的には、外部方向ベクトルが極小近傍範囲内を向いていれば、対応する勾配ベクトルの基点とする外部方向画素は、極小近傍範囲内すなわち溝位置に設定されることとなるので、このような外部方向ベクトルについては対応する勾配ベクトルを算出しない。

例えば先ず、図１１に示すように、極小近傍範囲Ｒ３の両端の画素を極小両端画素Ｐ４１，Ｐ４２とし、その座標を取得する。そして、外部方向ベクトル毎にその基点から極小両端画素Ｐ４１，Ｐ４２へ向かう極小端方向ベクトルを求め、外部方向ベクトルとの外積を算出する。

例えば、外部方向ベクトルＶ２３に着目すれば、その基点である輪郭画素Ｐ２３から極小両端画素Ｐ４１への極小端方向ベクトルＶ４１１と、外部方向ベクトルＶ２３との外積（Ｖ４１１×Ｖ２３）を算出するとともに、外部方向ベクトルＶ２３と、輪郭画素Ｐ２３から極小両端画素Ｐ４２への極小端方向ベクトルＶ４２１との外積（Ｖ２３×Ｖ４２１）を算出する。ここで、外部方向ベクトルＶ２３は極小近傍範囲Ｒ３内を向いているため、得られる外積の符号は一致する。このように、外積の符号が一致する場合には、対応する勾配ベクトルは算出しないと判定する。

一方、外部方向ベクトルＶ２４に着目すれば、その基点である外部方向ベクトルＶ２３の場合と同様に、輪郭画素Ｐ２４から極小両端画素Ｐ４１への極小端方向ベクトルＶ４１２と、外部方向ベクトルＶ２４との外積（Ｖ４１２×Ｖ２４）を算出するとともに、外部方向ベクトルＶ２４と、輪郭画素Ｐ２４から極小両端画素Ｐ４２への極小端方向ベクトルＶ４２２との外積（Ｖ２４×Ｖ４２２）を算出する。この場合には、外部方向ベクトルＶ２４は極小近傍範囲Ｒ３内を向いていないため、得られる外積の符号は一致しない。このように外積の符号が一致しない場合には、対応する勾配ベクトルを算出すると判定する。

なお、ここでは、外積の符号の一致／不一致をもとに対応する勾配ベクトルの算出を行うか否かを判定することとしたが、これに限定されるものではなく、外部方向ベクトルが極小近傍範囲内を向いているかどうかがわかればよい。例えば、外部方向ベクトルを２つの極小端方向ベクトルによって表したときの各極小端方向ベクトルの係数の符号の一致／不一致をもとに判定してもよい。例えば、図１１の外部方向ベクトルＶ２３をその極小端方向ベクトルＶ４１１，Ｖ４２１で表すと、各極小端方向ベクトルＶ４１１，Ｖ４２１の係数の符号は一致する。このような場合には、対応する勾配ベクトルを算出しないと判定する。一方、外部方向ベクトルＶ２４をその極小端方向ベクトルＶ４１２，Ｖ４２２で表すと、各極小端方向ベクトルＶ４１２，Ｖ４２２の係数の符号は一致しない。このような場合には、対応する勾配ベクトルを算出すると判定する。

以上のようにして処理対象の低輝度領域の輪郭画素を基点とする全ての外部方向ベクトルについて対応する勾配ベクトルを算出するか否かを判定したならば、算出範囲限定処理を終えて図６のステップｃ３にリターンする。

そして、算出範囲限定処理を終えたならば、続いて、算出範囲内の外部方向ベクトル、すなわち、ステップｃ３の算出範囲限定処理において対応する勾配ベクトルを算出すると判定した外部方向ベクトル毎にループＣの処理を実行する（ステップｃ５〜ステップｃ１１）。このループＣでは、先ず、周囲平滑化部２１が周囲平滑化処理を実行し、処理対象の外部方向ベクトルについて対応する勾配ベクトルを算出する際に参照する参照画素範囲を平滑化する（ステップｃ７）。管腔内画像に映る消化管内壁の粘膜は、絨毛等によって表面に凹凸が多いため、適切な勾配ベクトルが得られない場合がある。ステップｃ７で行う周囲平滑化処理は、勾配ベクトルを算出する際に参照する画素範囲（参照画素範囲）内における前述のような絨毛による形状の凹凸を整えるために行う。ここでは、例えば、参照画素範囲内の周波数成分を取得することで平滑化を行う。

図１２は、実施の形態１における周囲平滑化処理の詳細な処理手順を示すフローチャートである。周囲平滑化処理では、図１２に示すように、先ず、領域平滑化部１５５が、処理対象の外部方向ベクトルの基点からその外部方向ベクトルの向きに所定の距離離れた画素を外部方向画素とし、この外部方向画素を含む所定サイズの矩形領域を参照画素範囲として設定する（ステップｅ１）。参照画素範囲とする矩形領域のサイズは、予め設定しておけばよく、適宜のサイズとしてよい。

続いて、周波数特徴量算出部２１１が、周波数特徴量を算出する（ステップｅ３）。具体的には、周波数特徴量算出部２１１は、ステップｅ３の処理として、先ず、参照画素範囲をフーリエ変換して周波数空間に変換し、参照画素範囲内の周波数成分を取得する。そして、取得した周波数成分のヒストグラムを作成し、極大となる周波数（極大周波数）を参照画素範囲内において支配的な周波数として算出し、周波数特徴量とする。

そして、高周波成分除去部２１２が、ステップｅ３で算出した周波数特徴量をもとに参照画素範囲に対して公知のローパスフィルタ処理を行い、参照画素範囲内の高周波成分を除去する（ステップｅ５）。その後、図６のステップｃ７にリターンし、ステップｃ９に移行する。

なお、ステップｅ５の処理は、ローパスフィルタ処理に限定されるものではなく、絨毛等に起因する形状の凹凸を整えることができればよい。例えば、公知のモルフォロジ処理（参考：コロナ社，モルフォロジー，小畑秀文著）を行うこととしてもよい。ここで、モルフォロジ処理には、オープニング（Opening）処理とクロージング（Closing）処理とがあり、Opening処理は、画素値を高度とみなした３次元空間において、対象画像の画素値で構成される立体面に対して、構造要素と呼ばれる基準図形を下方向より接触させて移動させた際に構造要素の外周の最大値が通過する軌跡を得る処理である。一方、Closing処理は、同様の３次元空間において対象画像の画素値で構成される立体面に対し、構造要素を上方向より接触させて移動させた際に構造要素の外周の最小値が通過する軌跡を得る処理である。ここでは、例えば、周波数特徴量（極大周波数）に応じたサイズの構造要素を用いてモルフォロジ処理を行うことで、参照画素範囲内の高周波成分を除去する。周波数特徴量に応じた構造要素のサイズＳは、例えば次式（２）に従って決定する。ここで、ｆは、極大周波数を表し、Ｗは、上記した参照画素範囲とする矩形領域の幅を表す。また、αは、任意の定数である。
Ｓ＝α×Ｗ／ｆ ・・・（２）

続く図６のステップｃ９では、勾配ベクトル算出部１９が、処理対象の外部方向ベクトルに対応する勾配ベクトルを算出する。ここでいう勾配ベクトルは、外部方向画素を基点としたベクトルであって、参照画素範囲内において最も画素値が小さい画素の方向を指すベクトルである。勾配ベクトルの算出自体は、公知技術を用いて行えばよい。例えば、外部方向画素について参照画素範囲内をｘ方向に沿ってソーベルフィルタを適用するとともに、参照画素範囲内をｙ方向に沿ってソーベルフィルタを適用することで、勾配方向ベクトルを算出する。

そして、以上説明したループＣの処理を算出範囲内の外部方向ベクトル全てについて実行し、このループＣの処理を終えたならば、続いて集中度算出部１７が、算出範囲内の外部方向ベクトル（単位ベクトル）毎に、対応する勾配ベクトル（単位ベクトル）との内積を算出する（ステップｃ１３）。そして、集中度算出部１７は、算出範囲内の外部方向ベクトル毎に算出した内積の平均値を算出し、“−１”を乗じた値を勾配の集中度とする（ステップｃ１５）。その後、図４のステップａ１１にリターンし、ステップａ１３に移行する。

そして、ステップａ１３では、暗部領域判別部２４が、ステップａ１１で算出した勾配の集中度をもとに、処理対象の低輝度領域が暗部領域であるか否かを判別する。具体的には、暗部領域判別部２４は、勾配の集中度が予め設定される閾値以上の場合に、処理対象の低輝度領域を暗部領域と判別する。このようにして暗部領域であるか否かを判別したならば、処理対象の低輝度領域についてのループＡの処理を終える。そして、以上説明したループＡの処理を全ての低輝度領域について実行する。

以上説明したように、実施の形態１では、先ず管腔内画像の各画素の画素値をもとに低輝度領域を検出することとした。そして、検出した低輝度領域のそれぞれについて周囲の画素値をもとに周囲特徴量を算出することとした。具体的には、暗部領域の周囲では画素値の変化が暗部領域の方へ傾く（暗部領域に向かって画素値が小さくなる）という暗部領域の特徴に基づき、周囲特徴量として勾配の集中度を算出することとした。そして、この周囲特徴量をもとに各暗部候補領域が暗部領域か否かを判別して暗部領域を抽出することとした。この実施の形態１によれば、低輝度領域のうち、暗部領域と色が類似する凝固血等の領域といった暗部領域以外の領域を除外して暗部領域を抽出することができる。したがって、暗部領域を適正に判別し、暗部領域を精度良く抽出することができるという効果を奏する。

以上のようにして暗部領域が抽出された管腔内画像に対しては、例えば病変領域や出血領域等の異常部領域を抽出する処理等が実施され、適宜表示部１３に表示されて医師等のユーザに提示される。具体的には、管腔内画像は、例えば異常部領域を他の領域と識別可能に表した画像として表示部１３に表示される。あるいは、異常部領域を含む管腔内画像が、診断すべき画像として表示部１３に表示される。このとき、実施の形態１を適用することで抽出した暗部領域を除外して注目すべき領域を特定し、この注目すべき領域の中から異常部領域を抽出することができるので、高精度な異常部検出が実現できる。

（変形例１）
なお、実施の形態１では、図７を参照して説明したように、低輝度領域の輪郭に対する法線ベクトルを外部方向ベクトルとして算出することとしたが、外部方向ベクトルは、低輝度領域から外部方向へ向かうベクトルであればよく、実施の形態１で説明した法線ベクトルに限定されるものではない。

図１３は、変形例１における画像処理装置の演算部１５ａの構成を示す図である。なお、変形例１の画像処理装置は、図１に示した実施の形態１の画像処理装置１において演算部１５を図１３に示す演算部１５ａに置き換えた構成で実現できる。また、図１３において、実施の形態１と同様の構成には、同一の符号を付している。図１３に示すように、変形例１は、周囲特徴量算出部１６ａが備える集中度算出部１７ａにおいて、外部方向ベクトル算出部１８ａが実施の形態１と異なるものであり、外部方向ベクトル算出部１８ａは、低輝度領域の重心から放射方向へ向かう放射方向ベクトルを外部方向ベクトルとして算出する。この外部方向ベクトル算出部１８ａは、低輝度領域の重心を算出する重心算出手段としての重心算出部１８１ａと、重心から放射方向へ向かうベクトルを放射方向ベクトルとして算出する放射ベクトル算出手段としての放射ベクトル算出部１８２ａとを備える。

この場合には、図６のステップｃ１で説明した処理に換えて、先ず、重心算出部１８１ａが低輝度領域の重心を算出し、その後、放射ベクトル算出部１８２ａが輪郭画素毎に放射方向ベクトルを算出する。図１４は、変形例１における外部方向ベクトルを説明する図であり、図１１に示した輪郭画素Ｐ２３，Ｐ２４について算出される放射方向ベクトルＶ５１，Ｖ５２を示している。変形例１では、低輝度領域Ｅ２の重心Ｐ５を基点とし、輪郭画素Ｐ２３を通る放射方向ベクトルＶ５１を輪郭画素Ｐ２３の外部方向ベクトルとして算出する。同様に、輪郭画素Ｐ２４を通る放射方向ベクトルＶ５２を輪郭画素Ｐ２４の外部方向ベクトルとして算出する。実際の処理では、輪郭画素毎に、低輝度領域の重心を基点とし、該当する輪郭画素を通る放射方向ベクトルを外部方向ベクトルとして算出する。

また、勾配ベクトルの算出範囲を限定する方法は、実施の形態１で説明した方法に限定されない。例えば、変形例２や変形例３のようにしてもよい。

（変形例２）
図１５は、変形例２における画像処理装置の演算部１５ｂの構成を示す図である。なお、変形例２の画像処理装置は、図１に示した実施の形態１の画像処理装置１において演算部１５を図１５に示す演算部１５ｂに置き換えた構成で実現できる。また、図１５において、実施の形態１と同様の構成には、同一の符号を付している。図１５に示すように、変形例２は、演算部１５ｂの周囲特徴量算出部１６ｂが備える集中度算出部１７ｂにおいて、勾配ベクトル算出部１９ｂの算出範囲限定部２０ｂが実施の形態１と異なるものであり、算出範囲限定部２０ｂは、内積算出手段としての内積算出部２０３ｂと、内積判別手段としての内積判別部２０４ｂとを備える。内積算出部２０３ｂは、低輝度領域の輪郭画素毎に、輪郭画素を基点とし、この基点とする輪郭画素を挟んで両サイドに存在する他の輪郭画素のそれぞれへ向かうベクトル（近傍輪郭画素方向ベクトル）の内積を算出する。内積判別部２０４ｂは、低輝度領域の輪郭画素毎に算出した近傍輪郭画素方向ベクトルの内積の大きさをもとに、低輝度領域の周囲における急峻な勾配の有無を判別する。

図１６は、変形例２における算出範囲限定処理の詳細な処理手順を示すフローチャートである。変形例２では、実施の形態１において図６のステップｃ３の処理として説明した図８の算出範囲限定処理にかえて、図１６に示す算出範囲限定処理を実行する。そして、この算出範囲限定処理では、図１６に示すように、先ず、内積算出部２０３ｂは、低輝度領域の輪郭画素毎に近傍輪郭画素方向ベクトルの内積を算出する（ステップｆ１）。

図１７は、輪郭画素Ｐ２３を基点とする近傍輪郭画素方向ベクトルＶ６１，Ｖ６２を説明する図である。図１７に示す輪郭画素Ｐ２３に着目して図１６のステップｆ１の処理手順を説明すると、先ず、低輝度領域Ｅ２の輪郭線上において、輪郭画素Ｐ２３を挟んで両サイドにおいて所定の距離離れた位置に存在する２つの輪郭画素を近傍輪郭画素Ｐ６１，Ｐ６２とし、その座標を取得する。そして、輪郭画素Ｐ２３を基点とし、選択した近傍輪郭画素Ｐ６１，Ｐ６２のそれぞれへ向かう近傍輪郭画素方向ベクトルＶ６１，Ｖ６２の内積（Ｖ６１・Ｖ６２）を算出する。このように算出される近傍輪郭画素方向ベクトルの内積の値は、近傍輪郭画素方向ベクトルの成す角度が小さいほど大きな値として得られる。

このように内積の値が大きな値として得られる（近傍輪郭画素方向ベクトルの成す角度が小さい）輪郭線上の位置は、図１７に示すように、輪郭線が外側に向けて突出（凸）している位置となる。多くの場合、管腔内画像における暗部領域の境界は、周囲に存在する粘膜領域の境界でもある。ここで、暗部領域が外側に向けて突出している（凸）ということは、粘膜領域の境界（輪郭）は、内側に大きく窪んでいる（凹）こととなるが、粘膜は、構造上、その表面が窪んだ形状を有することは稀である。このため、暗部領域の輪郭が外側に向けて突出している場合、その外側は、異なる粘膜の境界付近、すなわち溝の近傍であると想定できる。そこで、変形例２では、近傍輪郭画素方向ベクトルの内積の値をもとに勾配ベクトルの算出の有無を判定する。

続いて、内積判別部２０４ｂが、内積の値を判別し、所定値以上となる輪郭範囲を設定する（ステップｆ３）。そして、算出範囲限定部２０ｂが、基点である輪郭画素が設定した輪郭範囲内にあるか否かをもとに、各外部方向ベクトルに対応する勾配ベクトルを算出するか否かを判定する（ステップｆ５）。具体的には、設定した輪郭範囲の外周側には勾配が急峻な箇所（溝位置）が存在すると想定できるので、輪郭範囲内の輪郭画素を基点とする外部方向ベクトルに対応する勾配ベクトルを算出しないようにする。この変形例２によれば、溝が存在する箇所を基点とした勾配ベクトルの算出を防止し、勾配の集中度の算出精度の低下を抑制できる。

（変形例３）
図１８は、変形例３における画像処理装置の演算部１５ｃの構成を示す図である。なお、変形例３の画像処理装置は、図１に示した実施の形態１の画像処理装置１において演算部１５を図１８に示す演算部１５ｃに置き換えた構成で実現できる。また、図１８において、実施の形態１と同様の構成には、同一の符号を付している。図１８に示すように、変形例３は、演算部１５ｃの周囲特徴量算出部１６ｃが備える集中度算出部１７ｃにおいて、勾配ベクトル算出部１９ｃの算出範囲限定部２０ｃが実施の形態１と異なるものであり、算出範囲限定部２０ｃは、低輝度領域の周囲におけるエッジ強度を算出するエッジ強度算出手段としてのエッジ強度算出部２０５ｃと、エッジ強度をもとに低輝度領域の周囲に存在する急峻な勾配の有無を判別するエッジ強度判別手段としてのエッジ強度判別部２０６ｃとを備える。

図１９は、変形例３における算出範囲限定処理の詳細な処理手順を示すフローチャートである。変形例３では、実施の形態１において図６のステップｃ３の処理として説明した図８の算出範囲限定処理にかえて、図１９に示す算出範囲限定処理を実行する。そして、この変形例３の算出範囲限定処理では、図１９に示すように、先ず、エッジ強度算出部２０５ｃが、低輝度領域を膨張処理し、低輝度領域を拡張させて外周囲に膨張領域を作成する（ステップｇ１）。ここでの処理は、図８のステップｄ１と同様の処理で実現できる。そして、エッジ強度算出部２０５ｃは、作成した低輝度領域の膨張処理内の画素毎にエッジ強度を算出する（ステップｇ３）。エッジ強度の算出は、図４のステップａ３の処理手順で説明した方法と同様の方法で行うことができる。また、このステップａ３で算出した各画素のエッジ強度を記録部１４（図１を参照）に保存しておくこととすれば、図１９のステップｇ３の処理は不要であり、ステップｇ１で作成した膨張領域内の画素についてのエッジ強度を記録部１４から読み出す構成としてもよい。

続いて、エッジ強度判別部２０６ｃが、エッジ強度が予め設定される所定値以上である膨張領域内の画素を抽出し、抽出した画素群を高エッジ領域として設定することで、低輝度領域の膨張領域に存在する急峻な勾配（すなわち溝位置）の有無を判別する（ステップｇ５）。そして、算出範囲限定部２０ｃは、各輪郭画素の外部方向ベクトル毎に、その先に存在する画素が高エッジ領域に属するか否かをもとに、勾配ベクトルを算出するか否かを判定する（ステップｇ７）。外部方向ベクトルの先に存在する画素が高エッジ領域に属するということは、外部方向ベクトルの先に溝が存在しており、勾配ベクトルの基点とする外部方向画素が溝の領域に設定されてしまう可能性が高い。このため、ステップｇ５では、外部方向ベクトルの先に存在する画素が高エッジ領域に属する場合には、対応する勾配ベクトルを算出しないこととする。この変形例３によっても、溝が存在する箇所を基点とした勾配ベクトルの算出を防止し、勾配の集中度の算出精度の低下を抑制できる。

（実施の形態２）
先ず、実施の形態２の画像処理装置の構成について説明する。図２０は、実施の形態２の画像処理装置１ｄの機能構成を説明するブロック図である。なお、実施の形態１で説明した構成と同一の構成については、同一の符号を付する。実施の形態２の画像処理装置１ｄは、図２０に示すように、画像取得部１１と、入力部１２と、表示部１３と、記録部１４ｄと、演算部１５ｄと、画像処理装置１ｄ全体の動作を制御する制御部３０とを備える。

記録部１４ｄには、周囲特徴量の一例である対向周囲部間の画素値変化の連続性を表す周囲連続性をもとに管腔内画像から暗部領域を検出するための画像処理プログラム１４１ｄが記録される。ここで、対向周囲部とは、低輝度領域に隣接し、互いに対向する部分のことをいう。

また、演算部１５ｄは、低輝度領域検出部１５１と、周囲特徴量算出部１６ｄと、暗部領域判別部２４ｄとを含む。そして、実施の形態２において、周囲特徴量算出部１６ｄは、低輝度領域の周囲の画素値をもとに、低輝度領域の周囲特徴量を算出する機能部であり、周囲連続性を算出する連続性算出手段としての連続性算出部２２ｄを備える。この連続性算出部２２ｄは、関数近似手段としての関数近似部２２１ｄと、差分算出手段としての差分算出部２２２ｄとを備える。関数近似部２２１ｄは、低輝度領域を挟んで互いに対向する２つの対向周囲部内の画素値をもとに、各対向周囲部のそれぞれを面の関数式で近似する。差分算出部２２２ｄは、近似した２つの対向周囲部の関数式をもとに同一座標における各関数式の値の差分を算出する。また、暗部領域判別部２４ｄは、周囲特徴量算出部１６ｄが低輝度領域の周囲特徴量として算出した周囲連続性をもとに、低輝度領域が暗部領域か否かを判別する。

ここで、実施の形態２における暗部領域の抽出原理について説明する。図２１は、暗部領域およびこの暗部領域を挟んで互いに対向する対向周囲部における画素値変化Ｇ７を示す図であり、図２２は、暗部領域とは別の例えば凝固血等の黒色領域およびこの黒色領域を挟んで互いに対向する対向周囲部における画素値変化Ｇ８を示す図である。詳細には、図２１および図２２は、暗部領域およびその対向周囲部、または黒色領域およびその対向周囲部における画素値を高度として表した画素値分布の所定方向断面における画素値変化Ｇ７，Ｇ８を示している。

実施の形態１でも説明したが、低輝度領域が暗部領域の場合、その周囲の全域で画素値の変化が暗部領域の方へ傾くという特徴を有するため、低輝度領域を挟んだ対向周囲部間の画素値変化には連続性がない。このように連続性がない対向周囲部内の画素値をもとに対向周囲部における曲面形状を近似した関数式をそれぞれ求めると、図２１に示すように、それぞれの近似曲面Ｐ７１，Ｐ７２における同一座標の画素値の差分値Ｄ７は大きくなる。

これに対し、低輝度領域が凝固血等の黒色領域の場合、その周囲の画素値は全体として暗部領域の方向に傾くため、対向周囲部間の画素値変化に連続性があるという特徴を有する。例えば、実施の形態１で参照した図２，図３に示す例では、黒色領域５２の周囲の領域５２１，５２２における画素値の変化はともに矢印Ａ１３，Ａ１４が示す右下に向かって傾いている。このように連続性がある対向周囲部内の画素値をもとに対向周囲部における曲面形状を近似した関数式をそれぞれ求めると、図２２に示すように、それぞれの近似曲面Ｐ８１，Ｐ８２における同一座標の画素値の差分値Ｄ８は小さくなる。そこで、実施の形態２では、先ず、管腔内画像から暗部領域の候補となる低輝度領域を検出する。そして、検出した対向周囲部間の画素値変化の連続性に着目することで、検出した低輝度領域が暗部領域か否かを判別して暗部領域を抽出する。

次に、実施の形態２の画像処理装置１ｄが行う具体的な処理手順について説明する。図２３は、実施の形態２の画像処理装置１ｄが行う処理手順を示す全体フローチャートである。なお、ここで説明する処理は、演算部１５ｄが記録部１４ｄに記録された画像処理プログラム１４１ｄを実行することにより実現される。また、図２３において、実施の形態１と同一の処理工程には、同一の符号を付する。

図２３に示すように、実施の形態２では、ステップａ７で領域補正部１５３が初期領域補正処理を実行し、低輝度領域を検出した後に、低輝度領域毎にループＤの処理を実行する（ステップｈ９〜ステップｈ１５）。このループＤでは、先ず、連続性算出部２２ｄが連続性算出処理を実行し、処理対象の低輝度領域について周囲連続性を算出する（ステップｈ１１）。

図２４は、実施の形態２における連続性算出処理の詳細な処理手順を示すフローチャートである。連続性算出処理では、図２４に示すように、先ず、関数近似部２２１ｄが、低輝度領域の主軸を挟んで両側に２つの対向周囲部を設定する（ステップｉ１）。これは、低輝度領域に対し、公知の膨張処理をＮ₁回（Ｎ₁は所定値）行った結果と、Ｎ₂回（Ｎ₂は所定値であり、Ｎ₁以下）行った結果との差分により残る画素を、領域の形状特徴量である主軸（参考：ＣＧ−ＡＲＴＳ協会：ＣＧ−ＡＲＴＳ協会，ディジタル画像処理，１８３Ｐ，主軸）により２分することで設定できる。

そして、関数近似部２２１ｄは、設定した２つの対向周囲部毎に、対向周囲部内の画素値をもとに近似曲面の関数式を算出する（ステップｉ３）。本例では、近似曲面の関数式として、次式（３）に示す２次関数を用いる。ここでｘ，ｙは対向周囲部内の画素の座標、ｚはその画素値である。なお、次式（３）の関数式の各係数ａ〜ｆは、最小二乗法により得られる。

その後、差分算出部２２２ｄが、対向周囲部毎に算出した近似曲面の関数式の差分を算出する（ステップｉ５）。例えば先ず、各対向周囲部それぞれについて算出した２つの近似曲面の関数式毎に、低輝度領域内の画素値をそれぞれ算出する。続いて、２つの関数式毎に算出した低輝度領域内の同一座標における画素値の差分の絶対値を算出し、各対向周囲部の画素数で正規化する。その後、このように正規化した差分の絶対値を周囲連続性の値とする。この周囲連続性の値が小さければ各対向周囲部間の画素値変化に連続性があり、逆に値が大きければ連続性はないと判別できる。その後、図２３のステップｈ１１にリターンし、ステップｈ１３に移行する。

そして、ステップｈ１３では、暗部領域判別部２４ｄが、ステップｈ１１で算出した周囲連続性の値をもとに、処理対象の低輝度領域が暗部領域であるか否かを判別する。具体的には、暗部領域判別部２４ｄは、低輝度領域の周囲連続性の値が予め設定される閾値以上の場合に、処理対象の低輝度領域を暗部領域と判別する。このようにして暗部領域であるか否かを判別したならば、処理対象の低輝度領域についてのループＤの処理を終える。そして、以上説明したループＤの処理を全ての低輝度領域について実行する。

以上説明したように、実施の形態２では、先ず管腔内画像の各画素の画素値をもとに低輝度領域を検出することとした。そして、検出した低輝度領域のそれぞれについて周囲の画素値をもとに周囲特徴量を算出することとした。具体的には、暗部領域の周囲では画素値の変化が連続しないという暗部領域の特徴に基づき、周囲特徴量として低輝度領域の対向周囲部間の画素値変化の連続性を表す周囲連続性を算出することとした。そして、この周囲特徴量をもとに各暗部候補領域が暗部領域か否かを判別して暗部領域を抽出することとした。この実施の形態２によれば、実施の形態１と同様の効果を奏することができ、暗部領域を適正に判別し、暗部領域を精度良く抽出することができる。

（実施の形態３）
先ず、実施の形態３の画像処理装置の構成について説明する。図２５は、実施の形態３の画像処理装置１ｅの機能構成を説明するブロック図である。なお、実施の形態１で説明した構成と同一の構成については、同一の符号を付する。実施の形態３の画像処理装置１ｅは、図２５に示すように、画像取得部１１と、入力部１２と、表示部１３と、記録部１４ｅと、演算部１５ｅと、画像処理装置１ｅ全体の動作を制御する制御部３０とを備える。

記録部１４ｅには、周囲特徴量の一例である溝判別情報をもとに管腔内画像から暗部領域を検出するための画像処理プログラム１４１ｅが記録される。ここで、溝判別情報とは、低輝度領域の周囲に溝が存在するか否かを判別するための情報のことをいう。

また、演算部１５ｅは、低輝度領域検出部１５１と、周囲特徴量算出部１６ｅと、暗部領域判別部２４ｅとを含む。そして、実施の形態３の周囲特徴量算出部１６ｅは、低輝度領域の周囲の画素値をもとに、低輝度領域の周囲特徴量を算出する機能部であり、溝判別情報を算出する溝判別情報算出手段としての溝判別情報算出部２３ｅを備える。この溝判別情報算出部２３ｅは、プロファイル算出手段としてのプロファイル算出部２３１ｅと、変化量算出手段としての変化量算出部２３２ｅとを備える。プロファイル算出部２３１ｅは、低輝度領域の周囲において低輝度領域の輪郭と平行に設定される外延輪郭線上の画素値を取得し、外延輪郭線に沿った画素値変化を表す周囲プロファイルを算出する。変化量算出部２３２ｅは、周囲プロファイルをもとに隣接する外延輪郭画素間の画素値の変化量を算出する。

小腸の内部を撮像した管腔内画像では、粘膜表面のしわが暗部領域の周囲において溝として映った画像が得られ易い。そこで、実施の形態３では、先ず、管腔内画像から暗部領域の候補となる低輝度領域を検出する。そして、検出した低輝度領域の周囲に存在する溝の有無に着目することで、検出した低輝度領域が暗部領域か否かを判別して暗部領域を抽出する。

次に、実施の形態３の画像処理装置１ｅが行う具体的な処理手順について説明する。図２６は、実施の形態３の画像処理装置１ｅが行う処理手順を示す全体フローチャートである。なお、ここで説明する処理は、演算部１５ｅが記録部１４ｅに記録された画像処理プログラム１４１ｅを実行することにより実現される。また、図２６において、実施の形態１と同一の処理工程には、同一の符号を付する。

図２６に示すように、実施の形態３では、ステップａ７で領域補正部１５３が初期領域補正処理を実行し、低輝度領域を検出した後に、低輝度領域毎にループＥの処理を実行する（ステップｉ９〜ステップｉ１５）。このループＥでは、先ず、溝判別情報算出部２３ｅが溝判別情報算出処理を実行し、処理対象の低輝度領域について溝判別情報を算出する（ステップｉ１１）。

図２７は、実施の形態３における溝判別情報算出処理の詳細な処理手順を示すフローチャートである。溝判別情報算出処理では、図２７に示すように、先ず、溝判別情報算出部２３ｅは、低輝度領域を膨張処理し、低輝度領域を拡張させて外周囲に膨張領域を作成する（ステップｋ１）。続いて、プロファイル算出部２３１ｅが、作成した膨張領域の輪郭画素（外延輪郭画素）の画素値を順に取得して周囲プロファイルを算出する（ステップｋ３）。その後、変化量算出部２３２ｅが、周囲プロファイルをもとに外延輪郭画素毎に微分値を求め、その最大値を算出して溝判別情報とする（ステップｋ５）。この周囲プロファイルの微分値の最大値の値が大きければ低輝度領域の周囲には溝が存在し、逆に値が小さければ溝が存在しないと判別できる。その後、図２６のステップｉ１１にリターンし、ステップｉ１３に移行する。

そして、ステップｉ１３では、暗部領域判別部２４ｅが、ステップｉ１１で算出した溝判別情報をもとに、処理対象の低輝度領域が暗部領域であるか否かを判別する。具体的には、暗部領域判別部２４ｅは、溝判別情報の値が予め設定される閾値以上の場合に、処理対象の低輝度領域を暗部領域と判別する。このようにして暗部領域であるか否かを判別したならば、処理対象の低輝度領域についてのループＥの処理を終える。そして、以上説明したループＥの処理を全ての低輝度領域について実行する。

以上説明したように、実施の形態３では、先ず管腔内画像の各画素の画素値をもとに低輝度領域を検出することとした。そして、検出した低輝度領域のそれぞれについて、周囲の画素値をもとに周囲特徴量の一例である溝判別情報を算出することとした。この実施の形態３は、暗部領域の周囲に溝が存在している管腔内画像を処理する場合を想定しており、低輝度領域の外延輪郭画素の画素値を順に取得することで算出した周囲プロファイルの微分値の最大値を溝判別情報として算出することとした。そして、この周囲特徴量である溝判別情報をもとに各暗部候補領域が暗部領域か否かを判別して暗部領域を抽出することとした。この実施の形態３によれば、実施の形態１と同様の効果を奏することができ、暗部領域を適正に判別し、暗部領域を精度良く抽出することができる。

なお、溝判別情報は、実施の形態３で説明した周囲プロファイルの微分値の最大値に限定されるものではなく、例えば、変形例４や変形例５のようにして算出してもよい。

（変形例４）
図２８は、変形例４における画像処理装置の演算部１５ｆの構成を示す図である。なお、変形例４の画像処理装置は、図２５に示した実施の形態３の画像処理装置１ｅにおいて演算部１５ｅを図２８に示す演算部１５ｆに置き換えた構成で実現できる。また、図２８において、実施の形態３と同様の構成には、同一の符号を付している。図２８に示すように、変形例４は、演算部１５ｆの周囲特徴量算出部１６ｆが備える溝判別情報算出部２３ｆが実施の形態３と異なるものであり、溝判別情報算出部２３ｆは、内積算出手段としての内積算出部２３３ｆを備える。内積算出部２３３ｆは、低輝度領域の輪郭画素毎に、輪郭画素を基点とし、この基点とする輪郭画素を挟んで両サイドに存在する他の輪郭画素のそれぞれへ向かう近傍輪郭画素方向ベクトルの内積を算出する。

図２９は、変形例４における溝判別情報算出処理の詳細な処理手順を示すフローチャートである。変形例４では、実施の形態３において図２６のステップｉ１１の処理として説明した図２７の溝判別情報算出処理にかえて、図２９に示す溝判別情報算出処理を実行する。そして、この溝判別情報算出処理では、図２９に示すように、先ず、内積算出部２３３ｆは、低輝度領域の輪郭画素毎に近傍輪郭画素方向ベクトルの内積を算出する（ステップｌ１）。ここでの処理は、図１６のステップｆ１と同様の処理で実現できる。

その後、溝判別情報算出部２３ｆが、ステップｌ１で輪郭画素毎に算出した近傍輪郭画素方向ベクトルの内積の最大値を算出し、溝判別情報とする（ステップｌ３）。実施の形態１の変形例２で説明したように、近傍輪郭画素方向ベクトルの内積の値が大きい輪郭画素が存在すれば、その外側には溝が存在すると判別できる。逆に値が小さければ溝が存在しないと判別できる。なお、この場合の暗部領域の判別は、実施の形態３と同様に、暗部領域判別部２４ｅは、溝判別情報の値が予め設定される閾値以上の場合に、処理対象の低輝度領域を暗部領域と判別する。

この変形例４によれば、実施の形態３と同様の効果を奏することができ、暗部領域を適正に判別し、暗部領域を精度良く抽出することができる。

（変形例５）
図３０は、変形例５における画像処理装置の演算部１５ｇの構成を示す図である。なお、変形例５の画像処理装置は、図２５に示した実施の形態３の画像処理装置１ｅにおいて演算部１５ｅを図３０に示す演算部１５ｇに置き換えた構成で実現できる。また、図３０において、実施の形態３と同様の構成には、同一の符号を付している。図３０に示すように、変形例５は、演算部１５ｇの周囲特徴量算出部１６ｇが備える溝判別情報算出部２３ｇが実施の形態３と異なるものであり、溝判別情報算出部２３ｇは、エッジ強度算出手段としてのエッジ強度算出部２３４ｇを備える。エッジ強度算出部２３４ｇは、低輝度領域の周囲におけるエッジ強度を算出する。

図３１は、変形例５における溝判別情報算出処理の詳細な処理手順を示すフローチャートである。変形例５では、実施の形態３において図２６のステップｉ１１の処理として説明した図２７の溝判別情報算出処理にかえて、図３１に示す溝判別情報算出処理を実行する。そして、この溝判別情報算出処理では、図３１に示すように、先ず、エッジ強度算出部２３４ｇが、低輝度領域を膨張処理し、低輝度領域を拡張させて外周囲に膨張領域を作成する（ステップｍ１）。ここでの処理は、図８のステップｄ１と同様の処理で実現できる。そして、エッジ強度算出部２３４ｇは、作成した低輝度領域の膨張領域内の画素毎にエッジ強度を算出する（ステップｍ３）。

その後、溝判別情報算出部２３ｇが、ステップｍ３で膨張領域内の画素毎に算出したエッジ強度の最大値を算出し、溝判別情報とする（ステップｍ５）。実施の形態１の変形例３で説明したように、膨張領域内にエッジ強度の値が大きい画素が存在すれば、その画素位置が溝位置である可能性が高く、逆に値が小さければ溝位置の可能性は低い。なお、この場合の暗部領域の判別は、実施の形態３と同様に、暗部領域判別部２４ｅは、溝判別情報の値が予め設定される閾値以上の場合に、処理対象の低輝度領域を暗部領域と判別する。

この変形例５においても、実施の形態３と同様の効果を奏することができ、暗部領域を適正に判別し、暗部領域を精度良く抽出することができる。

また、上記した実施の形態１の画像処理装置１、実施の形態２の画像処理装置１ｄ、および実施の形態３の画像処理装置１ｅは、予め用意されたプログラムをパソコンやワークステーション等のコンピュータシステムで実行することによって実現することができる。以下、各実施の形態１〜３で説明した画像処理装置１，１ｄ，１ｅと同様の機能を有し、画像処理プログラム１４１，１４１ｄ，１４１ｅを実行するコンピュータシステムについて説明する。

図３２は、本変形例におけるコンピューターシステム４００の構成を示すシステム構成図であり、図３３は、このコンピューターシステム４００を構成する本体部４１０の構成を示すブロック図である。図３２に示すように、コンピューターシステム４００は、本体部４１０と、本体部４１０からの指示によって表示画面４２１に画像等の情報を表示するためのディスプレイ４２０と、このコンピューターシステム４００に種々の情報を入力するためのキーボード４３０と、ディスプレイ４２０の表示画面４２１上の任意の位置を指定するためのマウス４４０とを備える。

また、このコンピューターシステム４００における本体部４１０は、図３２および図３３に示すように、ＣＰＵ４１１と、ＲＡＭ４１２と、ＲＯＭ４１３と、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）４１４と、ＣＤ−ＲＯＭ４６０を受け入れるＣＤ−ＲＯＭドライブ４１５と、ＵＳＢメモリ４７０を着脱可能に接続するＵＳＢポート４１６と、ディスプレイ４２０、キーボード４３０およびマウス４４０を接続するＩ／Ｏインターフェース４１７と、ローカルエリアネットワークまたは広域エリアネットワーク（ＬＡＮ／ＷＡＮ）Ｎ１に接続するためのＬＡＮインターフェース４１８とを備える。

さらに、このコンピューターシステム４００には、インターネット等の公衆回線Ｎ３に接続するためのモデム４５０が接続されるとともに、ＬＡＮインターフェース４１８およびローカルエリアネットワークまたは広域エリアネットワークＮ１を介して、他のコンピューターシステムであるパソコン（ＰＣ）４８１、サーバ４８２、プリンタ４８３等が接続される。

そして、このコンピューターシステム４００は、記録媒体に記録された画像処理プログラム（例えば実施の形態１の画像処理プログラム１４１や実施の形態２の画像処理プログラム１４１ｄ、実施の形態３の画像処理プログラム１４１ｅ）を読み出して実行することで画像処理装置（例えば実施の形態１の画像処理装置１や実施の形態２の画像処理装置１ｄ、実施の形態３の画像処理装置１ｅ）を実現する。ここで、記録媒体とは、ＣＤ−ＲＯＭ４６０やＵＳＢメモリ４７０の他、ＭＯディスクやＤＶＤディスク、フレキシブルディスク（ＦＤ）、光磁気ディスク、ＩＣカード等を含む「可搬用の物理媒体」、コンピューターシステム４００の内外に備えられるＨＤＤ４１４やＲＡＭ４１２、ＲＯＭ４１３等の「固定用の物理媒体」、モデム４５０を介して接続される公衆回線Ｎ３や、他のコンピューターシステムであるＰＣ４８１やサーバ４８２が接続されるローカルエリアネットワークまたは広域エリアネットワークＮ１等のように、プログラムの送信に際して短期にプログラムを記憶する「通信媒体」等、コンピューターシステム４００によって読み取り可能な画像処理プログラムを記録するあらゆる記録媒体を含む。

すなわち、画像処理プログラムは、「可搬用の物理媒体」「固定用の物理媒体」「通信媒体」等の記録媒体にコンピューター読み取り可能に記録されるものであり、コンピューターシステム４００は、このような記録媒体から画像処理プログラムを読み出して実行することで画像処理装置を実現する。なお、画像処理プログラムは、コンピューターシステム４００によって実行されることに限定されるものではなく、他のコンピューターシステムであるＰＣ４８１やサーバ４８２が画像処理プログラムを実行する場合や、これらが協働して画像処理プログラムを実行するような場合にも、本発明を同様に適用することができる。

また、本発明は、上記した各実施の形態１〜３およびその変形例そのままに限定されるものではなく、各実施の形態や変形例に開示されている複数の構成要素を適宜組み合わせることによって、種々の発明を形成できる。例えば、各実施の形態や変形例に示される全構成要素からいくつかの構成要素を除外して形成してもよい。あるいは、異なる実施の形態や変形例に示した構成要素を適宜組み合わせて形成してもよい。

以上のように、本発明の画像処理装置、画像処理方法、および画像処理プログラムは、暗部領域か否かを適正に判別し、暗部領域を精度良く抽出するのに適している。

１，１ｄ，１ｅ 画像処理装置
１１ 画像取得部
１２ 入力部
１３ 表示部
１４，１４ｄ，１４ｅ 記録部
１４１，１４１ｄ，１４１ｅ 画像処理プログラム
１５，１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄ，１５ｅ，１５ｆ，１５ｇ 演算部
１５１ 低輝度領域検出部
１５２ 初期領域検出部
１５３ 領域補正部
１５４ 領域拡張部
１５５ 領域平滑化部
１６，１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１６ｄ，１６ｅ，１６ｆ，１６ｇ 周囲特徴量算出部
１７，１７ａ，１７ｂ，１７ｃ 集中度算出部
１８，１８ａ 外部方向ベクトル算出部
１８１ａ 重心算出部
１８２ａ 放射ベクトル算出部
１９，１９ｂ，１９ｃ 勾配ベクトル算出部
２０，２０ｂ，２０ｃ 算出範囲限定部
２０１ プロファイル算出部
２０２ 極小部検出部
２０３ｂ 内積算出部
２０４ｂ 内積判別部
２０５ｃ エッジ強度算出部
２０６ｃ エッジ強度判別部
２１ 周囲平滑化部
２１１ 周波数特徴量算出部
２１２ 高周波成分除去部
２４，２４ｄ，２４ｅ 暗部領域判別部
２２ｄ 連続性算出部
２２１ｄ 関数近似部
２２２ｄ 差分算出部
２３ｅ，２３ｆ，２３ｇ 溝判別情報算出部
２３１ｅ プロファイル算出部
２３２ｅ 変化量算出部
２３３ｆ 内積算出部
２３４ｇ エッジ強度算出部
３０ 制御部

Claims (21)

1. 管腔内画像から暗部領域を抽出する画像処理装置であって、
   前記管腔内画像の各画素の画素値をもとに低輝度領域を検出する低輝度領域検出手段と、
   前記低輝度領域の周囲に、該低輝度領域を拡張させた周囲領域を設定する設定手段と、
   前記低輝度領域に対して設定された前記周囲領域の画素値をもとに周囲特徴量を算出する周囲特徴量算出手段と、
   前記周囲特徴量をもとに、前記低輝度領域が暗部領域か否かを判別する暗部領域判別手段と、
   を備えることを特徴とする画像処理装置。
2. 前記周囲特徴量算出手段は、前記低輝度領域の周囲における勾配がどの程度前記低輝度領域の方を向いているかを示す値である勾配の集中度を前記周囲特徴量として算出する集中度算出手段を備えることを特徴とする請求項１に記載の画像処理装置。
3. 前記集中度算出手段は、
   前記低輝度領域から外部方向へ向かう外部方向ベクトルを算出する外部方向ベクトル算出手段と、
   前記低輝度領域の前記外部方向に存在する領域の勾配ベクトルを算出する勾配ベクトル算出手段と、
   前記外部方向ベクトルと前記勾配ベクトルとの内積を算出する内積算出手段と、
   を備えることを特徴とする請求項２に記載の画像処理装置。
4. 前記外部方向ベクトル算出手段は、前記低輝度領域の輪郭に対する法線ベクトルを算出する法線ベクトル算出手段を備え、前記法線ベクトルを前記外部方向ベクトルとすることを特徴とする請求項３に記載の画像処理装置。
5. 前記外部方向ベクトル算出手段は、
   前記低輝度領域の重心を算出する重心算出手段と、
   前記重心から放射方向へ向かう放射方向ベクトルを算出する放射ベクトル算出手段と、
   を備え、前記放射方向ベクトルを前記外部方向ベクトルとすることを特徴とする請求項３に記載の画像処理装置。
6. 前記勾配ベクトル算出手段は、前記低輝度領域の周囲における急峻な勾配の有無をもとに、前記勾配ベクトルを算出する範囲を限定する算出範囲限定手段を備えることを特徴とする請求項３に記載の画像処理装置。
7. 前記算出範囲限定手段は、
   前記低輝度領域の周囲において前記低輝度領域の輪郭と平行に設定される外延輪郭線上の画素値を取得し、前記外延輪郭線に沿った画素値変化を表す周囲プロファイルを算出するプロファイル算出手段と、
   前記画素値変化の極小部を検出する極小部検出手段と、
   を備えることを特徴とする請求項６に記載の画像処理装置。
8. 前記算出範囲限定手段は、
   前記低輝度領域の輪郭画素を基点とし、該基点の輪郭画素の両サイドに存在する他の輪郭画素のそれぞれへ向かうベクトルの内積を算出する内積算出手段と、
   前記内積の大きさをもとに、前記低輝度領域の周囲における急峻な勾配の有無を判別する内積判別手段と、
   を備えることを特徴とする請求項６に記載の画像処理装置。
9. 前記算出範囲限定手段は、
   前記低輝度領域の周囲におけるエッジ強度を算出するエッジ強度算出手段と、
   前記エッジ強度の大きさをもとに、前記低輝度領域の周囲における急峻な勾配の有無を判別するエッジ強度判別手段と、
   を備えることを特徴とする請求項６に記載の画像処理装置。
10. 前記勾配ベクトル算出手段は、前記低輝度領域の周囲における周波数特徴量をもとに、前記低輝度領域の周囲を平滑化する周囲平滑化手段を備えることを特徴とする請求項３に記載の画像処理装置。
11. 前記周囲平滑化手段は、
    前記低輝度領域の周囲において支配的な周波数成分をもとに、周波数特徴量を算出する周波数特徴量算出手段と、
    前記周波数特徴量をもとに、前記低輝度領域の周囲における高周波成分を除去する高周波成分除去手段と、
    を備えることを特徴とする請求項１０に記載の画像処理装置。
12. 前記高周波成分除去手段は、前記周波数特徴量に応じた大きさの構造要素を用いて前記低輝度領域の周囲に対してモルフォロジ処理を行うことを特徴とする請求項１１に記載の画像処理装置。
13. 前記高周波成分除去手段は、前記周波数特徴量をもとに前記低輝度領域の周囲に対してローパスフィルタ処理を行うことを特徴とする請求項１１に記載の画像処理装置。
14. 前記周囲特徴量算出手段は、前記低輝度領域の周囲において前記低輝度領域を挟んで互いに対向する部分である対向周囲部間の画素値変化の連続性を、前記周囲特徴量として算出する連続性算出手段を備えることを特徴とする請求項１に記載の画像処理装置。
15. 前記連続性算出手段は、
    前記対向周囲部毎に、対向周囲部内の画素値を面の関数式で近似する関数近似手段と、
    前記関数式を用いて前記低輝度領域内の同一座標における各関数式の値の差分を算出する差分算出手段と、
    を備えることを特徴とする請求項１４に記載の画像処理装置。
16. 前記周囲特徴量算出手段は、前記低輝度領域の周囲における急峻な勾配の有無を判別するための情報である溝判別情報を算出する溝判別情報算出手段を備えることを特徴とする請求項１に記載の画像処理装置。
17. 前記溝判別情報算出手段は、
    前記低輝度領域の周囲において前記低輝度領域の輪郭と平行に設定される外延輪郭線上の画素値を取得し、前記外延輪郭線に沿った画素値変化を表す周囲プロファイルを算出するプロファイル算出手段と、
    前記画素値変化をもとに、隣接する外延輪郭画素間の画素値の変化量を算出する変化量算出手段と、
    を備え、前記変化量を前記溝判別情報とすることを特徴とする請求項１６に記載の画像処理装置。
18. 前記溝判別情報算出手段は、前記低輝度領域の輪郭画素を基点とし、該基点の輪郭画素の両サイドに存在する他の輪郭画素のそれぞれへ向かうベクトルの内積を算出する内積算出手段を備え、前記内積の大きさを前記溝判別情報とすることを特徴とする請求項１６に記載の画像処理装置。
19. 前記低輝度領域検出手段は、前記管腔内画像を前記各画素の画素値に基づいて前記管腔内画像を複数の領域に分割することを特徴とする請求項１に記載の画像処理装置。
20. 管腔内画像から暗部領域を抽出する画像処理装置が実行する画像処理方法であって、
    前記管腔内画像の各画素の画素値をもとに低輝度領域を検出する低輝度領域検出工程と、
    前記低輝度領域の周囲に、該低輝度領域を拡張させた周囲領域を設定する設定工程と、
    前記低輝度領域に対して設定された前記周囲領域の画素値をもとに周囲特徴量を算出する周囲特徴量算出工程と、
    前記周囲特徴量をもとに、前記低輝度領域が暗部領域か否かを判別する暗部領域判別工程と、
    を含むことを特徴とする画像処理方法。
21. 管腔内画像から暗部領域を抽出するための画像処理プログラムであって、
    コンピュータに、
    前記管腔内画像の各画素の画素値をもとに低輝度領域を検出する低輝度領域検出ステップと、
    前記低輝度領域の周囲に、該低輝度領域を拡張させた周囲領域を設定する設定ステップと、
    前記低輝度領域に対して設定された前記周囲領域の画素値をもとに周囲特徴量を算出する周囲特徴量算出ステップと、
    前記周囲特徴量をもとに、前記低輝度領域が暗部領域か否かを判別する暗部領域判別ステップと、
    を実行させることを特徴とする画像処理プログラム。

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