[go: up one dir, main page]

JP7005767B2 - Endoscopic image recognition device, endoscopic image learning device, endoscopic image learning method and program - Google Patents

Endoscopic image recognition device, endoscopic image learning device, endoscopic image learning method and program Download PDF

Info

Publication number
JP7005767B2
JP7005767B2 JP2020531187A JP2020531187A JP7005767B2 JP 7005767 B2 JP7005767 B2 JP 7005767B2 JP 2020531187 A JP2020531187 A JP 2020531187A JP 2020531187 A JP2020531187 A JP 2020531187A JP 7005767 B2 JP7005767 B2 JP 7005767B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
image
learning
wavelength band
light
endoscopic image
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2020531187A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPWO2020017213A1 (en
Inventor
稔宏 臼田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fujifilm Corp
Original Assignee
Fujifilm Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fujifilm Corp filed Critical Fujifilm Corp
Publication of JPWO2020017213A1 publication Critical patent/JPWO2020017213A1/en
Application granted granted Critical
Publication of JP7005767B2 publication Critical patent/JP7005767B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B1/00Instruments for performing medical examinations of the interior of cavities or tubes of the body by visual or photographical inspection, e.g. endoscopes; Illuminating arrangements therefor
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B1/00Instruments for performing medical examinations of the interior of cavities or tubes of the body by visual or photographical inspection, e.g. endoscopes; Illuminating arrangements therefor
    • A61B1/04Instruments for performing medical examinations of the interior of cavities or tubes of the body by visual or photographical inspection, e.g. endoscopes; Illuminating arrangements therefor combined with photographic or television appliances
    • A61B1/045Control thereof
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING OR CALCULATING; COUNTING
    • G06TIMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T7/00Image analysis

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Surgery (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • Radiology & Medical Imaging (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Heart & Thoracic Surgery (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Computer Vision & Pattern Recognition (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Endoscopes (AREA)
  • Image Analysis (AREA)
  • Image Processing (AREA)

Description

本発明は内視鏡画像認識装置、内視鏡画像学習装置、内視鏡画像学習方法及びプログラムに係り、特に画像認識用の学習モデルを学習する技術に関する。 The present invention relates to an endoscopic image recognition device, an endoscopic image learning device, an endoscopic image learning method and a program, and particularly relates to a technique for learning a learning model for image recognition.

内視鏡検査では、通常光だけでなく、特殊な波長バランスを用いて発光させた特殊光を用いて観察することで、病変の鑑別及び検出の精度向上、病変の見落としの低減が期待されている。 In endoscopy, it is expected that not only normal light but also special light emitted using a special wavelength balance will be used to improve the accuracy of lesion discrimination and detection and reduce the oversight of lesions. There is.

一方、内視鏡画像上の病変をコンピュータによって画像認識する技術が知られている。特に、機械学習によって作成された画像認識器を用いることで、精度の高い診断が可能となる。このような画像認識器を用いた画像認識技術においても、特殊光を用いた内視鏡画像について、認識精度の向上が期待される。 On the other hand, a technique of recognizing a lesion on an endoscopic image by a computer is known. In particular, by using an image recognizer created by machine learning, highly accurate diagnosis becomes possible. Even in the image recognition technology using such an image recognizer, it is expected that the recognition accuracy of the endoscopic image using special light will be improved.

機械学習によって作成される画像認識器の精度は、学習に用いられた画像データに大きく依存する。このため、様々な光源で撮影された内視鏡画像を大量に収集する必要がある。しかしながら、実際の現場では、通常白色光での検査が行われ、特殊光は、検査目的等に応じて選択的に利用されるため、特殊光で撮影された画像を収集することは困難であった。したがって、特殊光画像の認識精度向上のためには、機械学習に適した特殊光画像を生成して学習データとすることが必要となる。 The accuracy of the image recognizer created by machine learning largely depends on the image data used for learning. Therefore, it is necessary to collect a large amount of endoscopic images taken by various light sources. However, in the actual field, inspection is usually performed with white light, and special light is selectively used according to the purpose of inspection, etc., so it is difficult to collect images taken with special light. rice field. Therefore, in order to improve the recognition accuracy of the special light image, it is necessary to generate a special light image suitable for machine learning and use it as learning data.

特許文献1には、内視鏡第一観察画像と内視鏡第二観察画像の分光推定画像をそれぞれ生成するにあたり、内視鏡第一観察画像に対しては所定の波長セットに応じて第一分光推定画像を生成し、内視鏡第二観察画像に対しては第一光源からの照射光のスペクトルを近似的に生成する近似波長セットを設定し、設定された近似波長セットに応じて第二分光推定画像を生成する技術が開示されている。 In Patent Document 1, in generating the spectroscopic estimation images of the endoscope first observation image and the endoscope second observation image, respectively, the endoscopic first observation image is described according to a predetermined wavelength set. One spectroscopic estimation image is generated, and for the second observation image of the endoscope, an approximate wavelength set that approximately generates the spectrum of the irradiation light from the first light source is set, and according to the set approximate wavelength set. A technique for generating a second spectroscopic estimation image is disclosed.

また、特許文献2には、パーツ画像に対してアフィン変形を行い、変形画像を作成する技術が記載されている。 Further, Patent Document 2 describes a technique for creating a deformed image by performing affine deformation on a part image.

さらに、特許文献3には、低解像度画像と高解像度画像との複数の組み合わせを学習し、それに基づく推論を行って解像度変換を行う技術が記載されている。 Further, Patent Document 3 describes a technique of learning a plurality of combinations of a low-resolution image and a high-resolution image, performing inference based on the combination, and performing resolution conversion.

特開2011-194082号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2011-194882 特開2012-043151号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2012-043151 特開2018-005841号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2018-005841

しかしながら、特許文献1~3に記載の技術は、ユーザに提示する画像の視認性を向上させるのが狙いである。また、特許文献1、2に記載の画像変換方法は、いわゆる人手で設計された変換方法であり、白色光画像から特殊光画像等の波長帯域光の変換といった、複雑な変換を忠実に再現するのは容易ではない。したがって、機械学習に適した画像を生成することはできず、画像認識用の学習モデルの学習を適切に行うことができなかった。 However, the techniques described in Patent Documents 1 to 3 aim to improve the visibility of the image presented to the user. Further, the image conversion method described in Patent Documents 1 and 2 is a so-called manually designed conversion method, and faithfully reproduces a complicated conversion such as conversion of wavelength band light such as a white light image to a special light image. Is not easy. Therefore, it was not possible to generate an image suitable for machine learning, and it was not possible to properly train a learning model for image recognition.

本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、内視鏡画像を認識する画像認識用の学習モデルの学習を適切に行う内視鏡画像認識装置、内視鏡画像学習装置、内視鏡画像学習方法及びプログラムを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and is an endoscopic image recognition device, an endoscopic image learning device, and an endoscopy that appropriately learns a learning model for image recognition that recognizes an endoscopic image. It is an object of the present invention to provide a mirror image learning method and a program.

上記目的を達成するために内視鏡画像学習装置の一の態様は、第1の波長帯域光の内視鏡画像を生成モデルによって生成する画像生成部と、画像生成部で生成された内視鏡画像を用いて画像認識用の学習モデルの学習を行う機械学習部と、を備える内視鏡画像学習装置である。 In order to achieve the above object, one aspect of the endoscopic image learning device is an image generation unit that generates an endoscopic image of first wavelength band light by a generation model, and an internal vision generated by the image generation unit. It is an endoscopic image learning device including a machine learning unit that learns a learning model for image recognition using a mirror image.

本態様によれば、第1の波長帯域光の内視鏡画像を生成モデルによって生成し、生成された内視鏡画像を用いて画像認識用の学習モデルの学習を行うようにしたので、内視鏡画像を認識する画像認識用の学習モデルの学習を適切に行うことができる。 According to this aspect, an endoscopic image of the first wavelength band light is generated by a generation model, and the generated endoscopic image is used to train a learning model for image recognition. It is possible to appropriately train a learning model for image recognition that recognizes an endoscopic image.

画像生成部は、第1の波長帯域光とは異なる第2の波長帯域光で撮影された第2の内視鏡画像を入力とし、第2の内視鏡画像を第1の波長帯域光の第1の内視鏡画像に変換することが好ましい。これにより、第1の波長帯域光の第1の内視鏡画像を適切に生成することができる。 The image generation unit receives a second endoscope image taken with a second wavelength band light different from the first wavelength band light as an input, and uses the second endoscope image as the first wavelength band light. It is preferable to convert it into a first endoscopic image. Thereby, the first endoscopic image of the first wavelength band light can be appropriately generated.

第1の波長帯域光は特殊光であり、第2の波長帯域光は白色光であることが好ましい。これにより、データ数の多い白色光画像からデータ数の少ない特殊光画像を生成することができる。 It is preferable that the first wavelength band light is special light and the second wavelength band light is white light. This makes it possible to generate a special light image with a small number of data from a white light image with a large number of data.

第1の内視鏡画像と第2の内視鏡画像とは、画像認識の正解を示す正解データが共通であることが好ましい。これにより、新たに正解データを作成することなく使用することができる。 It is preferable that the first endoscope image and the second endoscope image have the same correct answer data indicating the correct answer of the image recognition. As a result, it can be used without creating new correct answer data.

第1の内視鏡画像の画像認識の正解を示す正解データは、第2の内視鏡画像の正解を示す正解データを用いて生成した正解データであってもよい。このような正解データを用いても、学習モデルの学習を適切に行うことができる。 The correct answer data indicating the correct answer of the image recognition of the first endoscope image may be the correct answer data generated by using the correct answer data indicating the correct answer of the second endoscope image. Even if such correct answer data is used, the learning model can be appropriately trained.

学習モデルは、入力された内視鏡画像から病変領域を検出することが好ましい。これにより、入力された内視鏡画像から病変領域を適切に検出することができる。 The learning model preferably detects the lesion area from the input endoscopic image. This makes it possible to appropriately detect the lesion area from the input endoscopic image.

学習モデルは、病変領域が良性及び悪性のいずれかを分類することが好ましい。これにより、病変領域が良性及び悪性のいずれかを適切に分類することができる。 The learning model preferably classifies the lesion area as either benign or malignant. This makes it possible to appropriately classify whether the lesion area is benign or malignant.

生成モデルは、第1の波長帯域光で撮影された内視鏡画像と第2の内視鏡画像とを用いた学習により得られた生成モデルであることが好ましい。これにより、第1の波長帯域光の内視鏡画像を適切に生成することができる。 The generative model is preferably a generative model obtained by learning using the endoscopic image taken with the first wavelength band light and the second endoscopic image. This makes it possible to appropriately generate an endoscopic image of the first wavelength band light.

生成モデルは、畳み込みニューラルネットワークを用いて学習されることが好ましい。これにより、第1の波長帯域光の内視鏡画像を適切に生成することができる。 The generative model is preferably trained using a convolutional neural network. This makes it possible to appropriately generate an endoscopic image of the first wavelength band light.

生成モデルは、GAN(Generative Adversarial Networks)であることが好ましい。これにより、第1の波長帯域光の内視鏡画像を適切に生成することができる。 The generative model is preferably GAN (Generative Adversarial Networks). This makes it possible to appropriately generate an endoscopic image of the first wavelength band light.

機械学習部は、畳み込みニューラルネットワークを用いて学習モデルの学習を行うことが好ましい。これにより、画像認識用の学習モデルの学習を適切に行うことができる。 It is preferable that the machine learning unit learns the learning model using a convolutional neural network. This makes it possible to appropriately learn the learning model for image recognition.

上記目的を達成するために内視鏡画像認識装置の一の態様は、第1の波長帯域光で撮影された内視鏡画像を取得する画像取得部と、上記の内視鏡画像学習装置によって学習された学習モデルを用いて取得した内視鏡画像の画像認識を行う画像認識部と、を備えた内視鏡画像認識装置である。 In order to achieve the above object, one aspect of the endoscopic image recognition device is an image acquisition unit that acquires an endoscopic image captured by a first wavelength band light, and the endoscopic image learning device described above. It is an endoscope image recognition device including an image recognition unit for image recognition of an endoscope image acquired by using a learned learning model.

本態様によれば、第1の波長帯域光で撮影された内視鏡画像を取得し、学習モデルを用いて取得した内視鏡画像の画像認識を行うようにしたので、内視鏡画像の画像認識を適切に行うことができる。 According to this aspect, since the endoscopic image taken by the first wavelength band light is acquired and the image recognition of the endoscopic image acquired by using the learning model is performed, the endoscopic image can be recognized. Image recognition can be performed appropriately.

上記目的を達成するために内視鏡画像学習方法の一の態様は、第1の波長帯域光の内視鏡画像を生成モデルによって生成する画像生成工程と、画像生成工程で生成された内視鏡画像を用いて画像認識用の学習モデルの学習を行う機械学習工程と、を備える内視鏡画像学習方法である。 In order to achieve the above object, one aspect of the endoscopic image learning method is an image generation step of generating an endoscopic image of a first wavelength band light by a generation model and an endoscopy generated in the image generation step. It is an endoscopic image learning method including a machine learning step of learning a learning model for image recognition using a mirror image.

本態様によれば、第1の波長帯域光の内視鏡画像を生成モデルによって生成し、生成された内視鏡画像を用いて画像認識用の学習モデルの学習を行うようにしたので、内視鏡画像を認識する画像認識用の学習モデルの学習を適切に行うことができる。 According to this aspect, an endoscopic image of the first wavelength band light is generated by a generation model, and the generated endoscopic image is used to train a learning model for image recognition. It is possible to appropriately train a learning model for image recognition that recognizes an endoscopic image.

上記目的を達成するためにコンピュータに実行させるためのプログラムの一の態様は、上記の内視鏡画像学習方法をコンピュータに実行させるためのプログラムである。 One aspect of the program for causing the computer to execute in order to achieve the above object is the program for causing the computer to execute the above-mentioned endoscopic image learning method.

本態様によれば、第1の波長帯域光の内視鏡画像を生成モデルによって生成し、生成された内視鏡画像を用いて画像認識用の学習モデルの学習を行うようにしたので、内視鏡画像を認識する画像認識用の学習モデルの学習を適切に行うことができる。 According to this aspect, an endoscopic image of the first wavelength band light is generated by a generation model, and the generated endoscopic image is used to train a learning model for image recognition. It is possible to appropriately train a learning model for image recognition that recognizes an endoscopic image.

本発明によれば、内視鏡画像を認識する画像認識用の学習モデルの学習を適切に行うことができる。 According to the present invention, it is possible to appropriately learn a learning model for image recognition that recognizes an endoscopic image.

図1は、内視鏡画像学習装置のハードウェア構成の一例を示すブロック図である。FIG. 1 is a block diagram showing an example of a hardware configuration of an endoscopic image learning device. 図2は、内視鏡画像学習装置の主要な機能を示す機能ブロック図である。FIG. 2 is a functional block diagram showing the main functions of the endoscopic image learning device. 図3は、機械学習部の主要な機能を示す機能ブロック図である。FIG. 3 is a functional block diagram showing the main functions of the machine learning unit. 図4は、画像生成部の主要な機能を示す機能ブロック図である。FIG. 4 is a functional block diagram showing the main functions of the image generation unit. 図5は、内視鏡画像学習方法の一例を示すフローチャートである。FIG. 5 is a flowchart showing an example of the endoscopic image learning method. 図6は、内視鏡画像学習装置の主要な機能を示す機能ブロック図である。FIG. 6 is a functional block diagram showing the main functions of the endoscopic image learning device. 図7は、画像生成部の主要な機能を示す機能ブロック図である。FIG. 7 is a functional block diagram showing the main functions of the image generation unit. 図8は、内視鏡システムを示す外観図である。FIG. 8 is an external view showing an endoscope system. 図9は、内視鏡システムの機能を示すブロック図である。FIG. 9 is a block diagram showing the function of the endoscope system. 図10は、光L1及び光L2の強度分布を示すグラフである。FIG. 10 is a graph showing the intensity distributions of light L1 and light L2.

以下、添付図面に従って本発明の好ましい実施形態について詳説する。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

<医療画像学習装置のハードウェア構成>
図1は、本発明に係る内視鏡画像学習装置のハードウェア構成の一例を示すブロック図である。
<Hardware configuration of medical image learning device>
FIG. 1 is a block diagram showing an example of a hardware configuration of the endoscopic image learning device according to the present invention.

内視鏡画像学習装置10は、パーソナルコンピュータ又はワークステーションによって構成される。内視鏡画像学習装置10は、主として通信部12と、第1データベース14と、第2データベース16と、操作部18と、CPU(Central Processing Unit)20と、RAM(Random Access Memory)22と、ROM(Read Only Memory)24と、表示部26とから構成されている。 The endoscopic image learning device 10 is composed of a personal computer or a workstation. The endoscope image learning device 10 mainly includes a communication unit 12, a first database 14, a second database 16, an operation unit 18, a CPU (Central Processing Unit) 20, a RAM (Random Access Memory) 22, and the RAM (Random Access Memory) 22. It is composed of a ROM (Read Only Memory) 24 and a display unit 26.

通信部12は、有線又は無線により外部装置との通信処理を行い、外部装置との間で情報のやり取りを行うインターフェースである。 The communication unit 12 is an interface that performs communication processing with an external device by wire or wirelessly and exchanges information with the external device.

第1データベース14は、通常光で撮影された複数の通常光画像14Aからなる通常光画像群と、各通常光画像14Aの正しい画像認識結果を示す正解データ14Bとからなる学習用の第1データセットを保存する大容量ストレージ装置である。第2データベース16は、特殊光で撮影された複数の特殊光画像16Aからなる特殊光画像群と、各特殊光画像16Aの正しい画像認識結果を示す正解データ16Bとからなる学習用の第2データセットを保存する大容量ストレージ装置である。 The first database 14 is a first data for learning including a normal light image group consisting of a plurality of normal light images 14A captured by normal light and correct answer data 14B showing correct image recognition results of each normal light image 14A. It is a large-capacity storage device that stores sets. The second database 16 is a second data for learning including a special light image group consisting of a plurality of special light images 16A captured by special light and correct answer data 16B showing correct image recognition results of each special light image 16A. It is a large-capacity storage device that stores sets.

ここで、通常光画像及び特殊光画像は、不図示の内視鏡装置によりそれぞれ異なる光源下で撮影されたカラー画像である。 Here, the normal light image and the special light image are color images taken under different light sources by an endoscope device (not shown).

通常光は、可視光の全ての波長帯域の光がほぼ均等に混ざった光(白色光)であり、通常光画像は、通常観察に使用される。したがって、通常光画像群は、比較的多く集めることができる。 Normal light is light (white light) in which light in all wavelength bands of visible light is mixed almost evenly, and normal light images are used for normal observation. Therefore, a relatively large number of normal optical image groups can be collected.

一方、特殊光は、1つの特定の波長帯域の光、又は複数の特定の波長帯域の光の組み合わせた、観察目的に応じた各種の波長帯域の光であり、白色の波長帯域よりも狭い帯域を有し、狭帯域観察(NBI(登録商標)、FICE(Flexible spectral imaging color enhancement、登録商標))に使用される。 On the other hand, special light is light in various wavelength bands according to the purpose of observation, which is a combination of light in one specific wavelength band or light in a plurality of specific wavelength bands, and is narrower than the white wavelength band. (NBI (registered trademark), FICE (Flexible spectral imaging color enhancement, registered trademark)).

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

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

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

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

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

このような特定の波長帯域を有する特殊光下で撮影された特殊光画像は病変が見にくいため、表面構造を観察したい等の観察目的に応じた場合にしか使用されず、データ数が多くない。 Since lesions are difficult to see in special light images taken under special light having such a specific wavelength band, they are used only for observation purposes such as observing the surface structure, and the number of data is not large.

本例では、第1データベース14に保存されている通常光画像群の第1データセットは、第2データベース16に保存されている特殊光画像群の第2データセットよりも多く準備されているものとする。 In this example, the first data set of the normal optical image group stored in the first database 14 is prepared more than the second data set of the special optical image group stored in the second database 16. And.

また、第1データベース14及び第2データベース16において、各通常光画像14A及び各特殊光画像16Aに関連付けて保存されている正解データ14B及び16Bは、例えば通常光画像及び特殊光画像内に写っている病変の種類、病変の位置を示したデータ、症例固有の識別情報等が考えられる。病変の分類においては、腫瘍性、非腫瘍性の2分類、NICE分類等が挙げられる。病変の位置を示すデータは、病変を囲む矩形の情報、又は病変を覆い隠すようなマスクデータ等が考えられる。 Further, in the first database 14 and the second database 16, the correct answer data 14B and 16B stored in association with each normal light image 14A and each special light image 16A are reflected in, for example, the normal light image and the special light image. The type of lesion, data showing the location of the lesion, case-specific identification information, etc. can be considered. The classification of lesions includes two classifications, neoplastic and non-neoplastic, and NICE classification. The data indicating the position of the lesion may be rectangular information surrounding the lesion, mask data that covers the lesion, or the like.

第1データベース14及び第2データベース16は、同一のストレージ装置であってもよい。また、第1データベース14及び第2データベース16は、内視鏡画像学習装置10の内部に備えるのではなく、内視鏡画像学習装置10の外部に設けてもよい。この場合、通信部12を介して外部のデータベースから学習用のデータセットを取得することができる。 The first database 14 and the second database 16 may be the same storage device. Further, the first database 14 and the second database 16 may be provided outside the endoscope image learning device 10 instead of being provided inside the endoscope image learning device 10. In this case, the data set for learning can be acquired from the external database via the communication unit 12.

操作部18は、内視鏡画像学習装置10に対する各種の操作入力を受け付ける入力インターフェースである。操作部18は、コンピュータに有線接続又は無線接続されるキーボード又はマウス等が用いられる。 The operation unit 18 is an input interface that receives various operation inputs to the endoscope image learning device 10. As the operation unit 18, a keyboard, a mouse, or the like that is wiredly or wirelessly connected to the computer is used.

CPU20は、ROM24又は不図示のハードディスク装置等に記憶された各種のプログラムを読み出し、各種の処理を実行する。RAM22は、CPU20の作業領域として使用される。また、RAM22は、読み出されたプログラム及び各種のデータを一時的に記憶する記憶部として用いられる。 The CPU 20 reads various programs stored in the ROM 24 or a hard disk device (not shown) and executes various processes. The RAM 22 is used as a work area of the CPU 20. Further, the RAM 22 is used as a storage unit for temporarily storing the read program and various data.

表示部26は、内視鏡画像学習装置10の必要な情報が表示される出力インターフェースである。表示部26は、コンピュータに接続可能な液晶モニタ等の各種モニタが用いられる。 The display unit 26 is an output interface on which necessary information of the endoscope image learning device 10 is displayed. As the display unit 26, various monitors such as a liquid crystal monitor that can be connected to a computer are used.

内視鏡画像学習装置10は、操作部18からの指示入力により、CPU20がROM24又はハードディスク装置等に記憶されている内視鏡画像学習プログラムを読み出し、内視鏡画像学習プログラムを実行する。これにより、後述するように生成モデルによる内視鏡画像の生成、及び内視鏡画像を用いた学習モデルの学習を行う。 In the endoscope image learning device 10, the CPU 20 reads out the endoscope image learning program stored in the ROM 24 or the hard disk device or the like in response to an instruction input from the operation unit 18, and executes the endoscope image learning program. As a result, as will be described later, the endoscopic image is generated by the generated model, and the learning model using the endoscopic image is learned.

<第1の実施形態>
〔内視鏡画像学習装置〕
図2は、第1の実施形態に係る内視鏡画像学習装置10の主要な機能を示す機能ブロック図である。内視鏡画像学習装置10は、機械学習部30と画像生成部40とを備えている。
<First Embodiment>
[Endoscopic image learning device]
FIG. 2 is a functional block diagram showing the main functions of the endoscope image learning device 10 according to the first embodiment. The endoscope image learning device 10 includes a machine learning unit 30 and an image generation unit 40.

機械学習部30は、多数の学習用画像を用いて学習される。機械学習部30は、第1データベース14に保存された通常光画像14A及び正解データ14Bのデータセットと、第2データベース16に保存された特殊光画像16A及び正解データ16Bのデータセットとを用いて学習することにより、画像認識用の学習モデルを生成する。機械学習部30は、学習モデルの一つである畳み込みニューラルネットワーク(CNN:Convolution Neural Network)を構築する。 The machine learning unit 30 is learned using a large number of learning images. The machine learning unit 30 uses the data set of the normal optical image 14A and the correct answer data 14B stored in the first database 14 and the data set of the special optical image 16A and the correct answer data 16B stored in the second database 16. By training, a learning model for image recognition is generated. The machine learning unit 30 constructs a convolutional neural network (CNN), which is one of the learning models.

図3は、機械学習部30の主要な機能を示す機能ブロック図である。機械学習部30は、主としてCNN32と、誤差算出部34と、パラメータ更新部36とから構成される。 FIG. 3 is a functional block diagram showing the main functions of the machine learning unit 30. The machine learning unit 30 is mainly composed of a CNN 32, an error calculation unit 34, and a parameter update unit 36.

CNN32は、内視鏡画像に写っている病変の種類を画像認識する認識器である。CNN32は、複数のレイヤー構造を有し、複数の重みパラメータを保持している。CNN32は、重みパラメータが初期値から最適値に更新されることで、未学習モデルから学習済みモデルに変化しうる。 The CNN 32 is a recognizer that recognizes the type of lesion shown in the endoscopic image. The CNN 32 has a plurality of layer structures and holds a plurality of weight parameters. The CNN 32 can change from an unlearned model to a trained model by updating the weight parameter from the initial value to the optimum value.

このCNN32は、入力層32Aと、中間層32Bと、出力層32Cとを備える。入力層32A、中間層32B、及び出力層32Cは、それぞれ複数の「ノード」が「エッジ」で結ばれる構造となっている。 The CNN 32 includes an input layer 32A, an intermediate layer 32B, and an output layer 32C. The input layer 32A, the intermediate layer 32B, and the output layer 32C each have a structure in which a plurality of "nodes" are connected by "edges".

入力層32Aには、学習対象である通常光画像14A及び特殊光画像16Aが入力される。 The normal light image 14A and the special light image 16A to be learned are input to the input layer 32A.

中間層32Bは、入力層から入力した画像から特徴を抽出する層である。中間層32Bは、畳み込み層とプーリング層とを1セットとする複数セットと、全結合層とを有する。畳み込み層は、前の層で近くにあるノードに対してフィルタを使用した畳み込み演算を行い、特徴マップを取得する。プーリング層は、畳み込み層から出力された特徴マップを縮小して新たな特徴マップとする。全結合層は、直前の層(ここではプーリング層)のノードの全てを結合する。畳み込み層は、画像からのエッジ抽出等の特徴抽出の役割を担い、プーリング層は抽出された特徴が、平行移動等による影響を受けないようにロバスト性を与える役割を担う。なお、中間層32Bには、畳み込み層とプーリング層とを1セットとする場合に限らず、畳み込み層が連続する場合、及び正規化層も含まれる。 The intermediate layer 32B is a layer for extracting features from an image input from an input layer. The intermediate layer 32B has a plurality of sets including a convolution layer and a pooling layer as one set, and a fully connected layer. The convolution layer performs a convolution operation using a filter on a node near the node in the previous layer, and acquires a feature map. The pooling layer reduces the feature map output from the convolution layer to a new feature map. The fully connected layer joins all the nodes of the immediately preceding layer (here, the pooling layer). The convolution layer plays a role of feature extraction such as edge extraction from an image, and the pooling layer plays a role of imparting robustness so that the extracted features are not affected by translation or the like. The intermediate layer 32B is not limited to the case where the convolution layer and the pooling layer are set as one set, but also includes the case where the convolution layers are continuous and the normalization layer.

出力層32Cは、中間層32Bにより抽出された特徴に基づき内視鏡画像に写っている病変(病変領域の一例)を検出する認識結果を出力する層である。また、検出した病変が良性及び悪性のいずれかを分類する認識結果を出力してもよいし、病変の種類を分類する認識結果を出力してもよい。 The output layer 32C is a layer that outputs a recognition result for detecting a lesion (an example of a lesion region) reflected in an endoscopic image based on the features extracted by the intermediate layer 32B. Further, the recognition result for classifying the detected lesion as benign or malignant may be output, or the recognition result for classifying the type of lesion may be output.

学習済みのCNN32は、病変の種類を分類する場合、例えば内視鏡画像を「腫瘍性」、「非腫瘍性」、「その他」の3つのカテゴリに分類し、認識結果は「腫瘍性」、「非腫瘍性」、「その他」に対応する3つのスコアとして出力する。3つのスコアの合計は100%である。 When classifying the types of lesions, the learned CNN32 classifies endoscopic images into three categories, for example, "neoplastic", "non-neoplastic", and "other", and the recognition result is "neoplastic". It is output as three scores corresponding to "non-neoplastic" and "other". The total of the three scores is 100%.

学習前のCNN32の各畳み込み層に適用されるフィルタの係数、オフセット値、及び全結合層における次の層との接続の重みは、任意の初期値がセットされる。 Arbitrary initial values are set for the coefficient of the filter applied to each convolution layer of the CNN 32 before training, the offset value, and the weight of the connection with the next layer in the fully connected layer.

誤差算出部34は、CNN32の出力層32Cから出力される認識結果と、入力画像に対する正解データとを取得し、両者間の誤差を算出する。誤差の算出方法は、例えばソフトマックスクロスエントロピー、又は最小二乗誤差(MSE:Mean Squared Error)等が考えられる。 The error calculation unit 34 acquires the recognition result output from the output layer 32C of the CNN 32 and the correct answer data for the input image, and calculates the error between the two. As a method of calculating the error, for example, soft max cross entropy, least squared error (MSE: Mean Squared Error), or the like can be considered.

パラメータ更新部36は、誤差算出部34により算出された誤差を元に、誤差逆伝播法によりCNN32の重みパラメータを調整する。 The parameter update unit 36 adjusts the weight parameter of the CNN 32 by the error back propagation method based on the error calculated by the error calculation unit 34.

このパラメータの調整処理を繰り返し行い、CNN32の出力と正解データとの差が小さくなるまで繰り返し学習を行う。 This parameter adjustment process is repeated, and repeated learning is performed until the difference between the output of CNN32 and the correct answer data becomes small.

機械学習部30は、第1データベース14に保存された通常光画像群及び第2データベース16に保存された特殊光画像群の全てのデータセットを使用し、CNN32の各パラメータを最適化する。即ち、機械学習部30は、畳み込みニューラルネットワークを用いて学習モデルの学習を行う。 The machine learning unit 30 uses all the data sets of the normal optical image group stored in the first database 14 and the special optical image group stored in the second database 16 to optimize each parameter of the CNN 32. That is, the machine learning unit 30 learns the learning model using the convolutional neural network.

機械学習部30の学習は、全てのデータセットのうち一定の数のデータセットを抽出し、抽出したデータセットによって学習のバッチ処理を行い、これを繰り返すミニバッチ法を用いてもよい。 For learning of the machine learning unit 30, a mini-batch method may be used in which a certain number of data sets are extracted from all the data sets, batch processing of learning is performed by the extracted data sets, and this is repeated.

機械学習部30は、実現したい認識処理によっては正解データを用いなくてもよい。また、機械学習部30は、エッジ抽出等のあらかじめ設計したアルゴリズムで特徴を抽出し、その情報を用いてサポートベクターマシン等で学習してもよい。 The machine learning unit 30 does not have to use correct answer data depending on the recognition process to be realized. Further, the machine learning unit 30 may extract features by an algorithm designed in advance such as edge extraction, and may use the information to learn by a support vector machine or the like.

画像生成部40は、特殊光画像を生成モデルによって生成する。生成モデルでは、あるクラスCに対するデータxの条件付き分布p(x|C)をモデル化したものである。ここでは、クラスが光源の種類、データが画像に相当する。この生成モデルを用いれば、あるクラスに属する擬似的なデータを生成することが可能である。 The image generation unit 40 generates a special optical image by a generation model. In the generative model, the conditional distribution p (x | C) of the data x for a certain class C is modeled. Here, the class corresponds to the type of light source, and the data corresponds to the image. Using this generative model, it is possible to generate pseudo data belonging to a certain class.

生成モデルの例としては、変分自己符号化器(VAE:Variational Auto Encorder)及び敵対的生成ネットワーク(GAN:Generative Adversarial Networks)等が知られている。 As an example of the generative model, a variational self-encoder (VAE: Variational Auto Encorder), a hostile generation network (GAN: Generative Adversarial Networks), and the like are known.

本例の画像生成部40は、生成モデルとしてGANを構築する。GANは、データを作り出す「Generator」と、データを識別する「Discriminator」を交互に学習することで形成される生成モデルである。 The image generation unit 40 of this example constructs a GAN as a generation model. GAN is a generative model formed by alternately learning a "Generator" that creates data and a "Discriminator" that identifies data.

図4は、画像生成部40の主要な機能を示す機能ブロック図である。画像生成部40は、主として生成器42と、識別器44とから構成される。 FIG. 4 is a functional block diagram showing the main functions of the image generation unit 40. The image generation unit 40 is mainly composed of a generator 42 and a discriminator 44.

生成器42は「Generator」に相当し、識別器44は「Discriminator」に相当する。生成器42は、ノイズzを入力とし、特殊光生成画像である画像x1を生成する。識別器44は、生成された画像x1と学習用画像x0として用意した特殊光画像16Aとを入力とし、入力された画像が、生成データか学習データかを分類する。 The generator 42 corresponds to the "Generator" and the discriminator 44 corresponds to the "Discriminator". The generator 42 takes noise z as an input and generates an image x1 which is a special light generation image. The classifier 44 inputs the generated image x1 and the special optical image 16A prepared as the learning image x0, and classifies whether the input image is the generated data or the learning data.

生成器42及び識別器44は、畳み込みニューラルネットワークを用いて学習される。 The generator 42 and the classifier 44 are trained using a convolutional neural network.

識別器44の学習は、機械学習部30と同様の流れで学習する。具体的には、画像を入力とし、入力された画像が生成器42の生成した画像か、又はリアルな内視鏡画像であるかの分類を行う。 The learning of the classifier 44 is performed in the same flow as that of the machine learning unit 30. Specifically, an image is input, and whether the input image is an image generated by the generator 42 or a realistic endoscopic image is classified.

一方、生成器42の学習は、ノイズzを入力とし、一般のCNNを逆に辿るような形で画像の形までデータを変換する。生成器42の学習では、画像のサイズを大きくしていく「fractionally-strided convolution」のようなアップサンプリング手法を用いる。 On the other hand, in the learning of the generator 42, the noise z is used as an input, and the data is converted into the shape of an image by tracing the general CNN in the reverse direction. In the learning of the generator 42, an upsampling method such as "fractionally-strided convolution" that increases the size of the image is used.

学習が進行すると、生成器42と識別器44とは精度を高めあい、生成器42は識別器44に識別されない、より本物の特殊光画像に近い特殊光生成画像(第1の波長帯域光の内視鏡画像の一例)を生成できるようになる。この学習によって獲得された生成器42が生成モデルである。 As the learning progresses, the generator 42 and the classifier 44 improve their accuracy, and the generator 42 is not discriminated by the classifier 44, and is a special light generation image closer to a real special light image (of the first wavelength band light). It will be possible to generate an example of an endoscopic image). The generator 42 acquired by this learning is a generative model.

〔内視鏡画像学習方法〕
図5は、内視鏡画像学習装置10による内視鏡画像学習方法の一例を示すフローチャートである。内視鏡画像学習方法は、画像生成工程S1と、機械学習工程S2とを有している。
[Endoscopic image learning method]
FIG. 5 is a flowchart showing an example of an endoscope image learning method by the endoscope image learning device 10. The endoscopic image learning method includes an image generation step S1 and a machine learning step S2.

画像生成工程S1では、特殊光画像と同等の特殊光生成画像を画像生成部40の生成モデルによって生成する。例えば、100枚の特殊光画像を生成する。 In the image generation step S1, a special light generation image equivalent to the special light image is generated by the generation model of the image generation unit 40. For example, 100 special light images are generated.

機械学習工程S2では、画像生成工程S1で生成された特殊光画像を用いて機械学習部30の学習モデルの学習を行う。ここでは、100枚の特殊光画像を用いて学習を行う。 In the machine learning step S2, the learning model of the machine learning unit 30 is learned using the special optical image generated in the image generation step S1. Here, learning is performed using 100 special optical images.

以上により、特殊光画像を生成モデルによって生成することで、データ数の少ない特殊光画像を水増しして収集することができる。また、この生成した特殊光画像を用いて内視鏡画像認識用の学習モデルを学習させることで、データ数の少ない特殊光画像について適切に学習させることができる。したがって、特殊光画像による画像認識の性能を向上させることができる。 As described above, by generating the special light image by the generation model, the special light image with a small number of data can be inflated and collected. Further, by learning a learning model for endoscopic image recognition using the generated special light image, it is possible to appropriately learn a special light image having a small number of data. Therefore, it is possible to improve the performance of image recognition by a special optical image.

<第2の実施形態>
〔内視鏡画像学習装置〕
第2の実施形態に係る内視鏡画像学習装置のハードウェア構成は、図1に示すブロック図と同様である。
<Second embodiment>
[Endoscopic image learning device]
The hardware configuration of the endoscopic image learning device according to the second embodiment is the same as the block diagram shown in FIG.

図6は、第2の実施形態に係る内視鏡画像学習装置50の主要な機能を示す機能ブロック図である。なお、図2に示すブロック図と共通する部分には同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。 FIG. 6 is a functional block diagram showing the main functions of the endoscope image learning device 50 according to the second embodiment. The same reference numerals are given to the parts common to the block diagram shown in FIG. 2, and detailed description thereof will be omitted.

内視鏡画像学習装置50は、画像生成部60を備えている。画像生成部60は、第1データベース14、及び第2データベース16と接続されている。 The endoscope image learning device 50 includes an image generation unit 60. The image generation unit 60 is connected to the first database 14 and the second database 16.

第2の実施形態では、生成モデルを画像変換に応用したモデルを画像生成部として利用する。画像生成部60は、生成モデルとしてCycleGANを構築する。CycleGANでは、あるクラスC1とクラスC2の間の変換を求める。CycleGANでは、2つのクラスに対し、「Generator」と「Discriminator」を用意したネットワークを用いる。クラスC1の「Generator」は、クラスC2の画像をクラスC1の画像に変換する分布を学習する。クラスC1の「Discriminator」は本物のクラスC1の画像と変換後の画像を見分ける。クラスC2の「Generator」と「Discriminator」は、その逆を行う。 In the second embodiment, a model obtained by applying the generated model to image conversion is used as an image generation unit. The image generation unit 60 constructs a CycleGAN as a generation model. In CycleGAN, the conversion between a certain class C1 and class C2 is obtained. CycleGAN uses a network that prepares "Generator" and "Discriminator" for two classes. The "Generator" of class C1 learns a distribution that converts an image of class C2 into an image of class C1. The class C1 "Discriminator" distinguishes between a real class C1 image and a converted image. Class C2 "Generator" and "Discriminator" do the opposite.

CycleGANの学習においても、CNNを用いることが主流である。「Discriminator」の学習は通常のGANと同様であり、「Generator」は入力及び出力に画像を用いて、適切な変換を学習させる。 Also in the learning of CycleGAN, it is mainstream to use CNN. The learning of "Discriminator" is the same as that of normal GAN, and "Generator" uses images for input and output to learn appropriate conversion.

図7は、画像生成部60の主要な機能を示す機能ブロック図である。画像生成部60は、主として第1生成器62と、第1識別器64と、第2生成器66と、第2識別器68とから構成される。 FIG. 7 is a functional block diagram showing the main functions of the image generation unit 60. The image generation unit 60 is mainly composed of a first generator 62, a first classifier 64, a second generator 66, and a second classifier 68.

第1生成器62はクラスC1の「Generator」に相当し、第1識別器64はクラスC1の「Discriminator」に相当する。また、第2生成器66はクラスC2の「Generator」に相当し、第2識別器68はクラスC2の「Discriminator」に相当する。 The first generator 62 corresponds to a class C1 “Generator” and the first classifier 64 corresponds to a class C1 “Discriminator”. Further, the second generator 66 corresponds to the "Generator" of the class C2, and the second classifier 68 corresponds to the "Discriminator" of the class C2.

第1生成器62は、特殊光画像16Aである画像x02を入力とし、画像x02を通常光画像に変換した通常光変換画像である画像x11を生成する。第1識別器64は、生成された画像x11と学習用画像x01として用意した通常光画像14Aとを入力とし、入力された画像が、生成データか学習データかを分類する。 The first generator 62 takes an image x02, which is a special light image 16A, as an input, and generates an image x11, which is a normal light conversion image obtained by converting the image x02 into a normal light image. The first classifier 64 inputs the generated image x11 and the normal optical image 14A prepared as the learning image x01, and classifies whether the input image is the generated data or the learning data.

また、第2生成器66は、通常光画像14Aである画像x01(第2の波長帯域光で撮影された第2の内視鏡画像の一例)を入力とし、画像x01を特殊光画像に変換した特殊光変換画像である画像x12(第1の波長帯域光の第1の内視鏡画像の一例)を生成する。第2識別器68は、生成された画像x12と学習用画像x02として用意した特殊光画像16Aとを入力とし、入力された画像が、生成データか学習データかを分類する。 Further, the second generator 66 takes an image x01 (an example of a second endoscope image taken with the second wavelength band light) which is a normal optical image 14A as an input, and converts the image x01 into a special optical image. An image x12 (an example of a first endoscope image of a first wavelength band light) which is a special light conversion image is generated. The second classifier 68 inputs the generated image x12 and the special optical image 16A prepared as the learning image x02, and classifies whether the input image is the generated data or the learning data.

さらに、第1生成器62は、第2生成器66が生成した特殊光変換画像である画像x12を入力とし、画像x12の通常光変換画像である画像x21を生成する。第1識別器64は、生成された画像x21と学習用画像x01とを入力とし、入力された画像が、生成データか学習データかを分類する。 Further, the first generator 62 takes an image x12, which is a special light conversion image generated by the second generator 66, as an input, and generates an image x21, which is a normal light conversion image of the image x12. The first classifier 64 inputs the generated image x21 and the learning image x01, and classifies whether the input image is the generated data or the learning data.

同様に、第2生成器66は、第1生成器62が生成した通常光変換画像である画像x11を入力とし、画像x11の特殊光変換画像である画像x22を生成する。第2識別器68は、生成された画像x22と学習用画像x02とを入力とし、入力された画像が、生成データか学習データかを分類する。 Similarly, the second generator 66 takes an image x11, which is a normal light conversion image generated by the first generator 62, as an input, and generates an image x22, which is a special light conversion image of the image x11. The second classifier 68 takes the generated image x22 and the learning image x02 as inputs, and classifies whether the input image is the generated data or the learning data.

この学習によって獲得された第2生成器66が生成モデルである。このように、通常光画像14Aと特殊光画像16Aとを用いた学習により得られた第2生成器66によれば、白色光画像から第2識別器68に識別されない特殊光画像の変換を行うということができる。内視鏡画像学習方法については、第1の実施形態と同様である。 The second generator 66 acquired by this learning is a generative model. As described above, according to the second generator 66 obtained by learning using the normal light image 14A and the special light image 16A, the white light image is converted into the special light image not identified by the second classifier 68. It can be said. The endoscopic image learning method is the same as that of the first embodiment.

第2の実施形態の生成モデルによれば、変換前の通常光画像14Aの構図のまま色味だけを変換することが可能である。生成モデルの作成に用いた多数の画像から、統計的に最適な変換方法を学習するため、より自然な画像生成が期待できる。 According to the generative model of the second embodiment, it is possible to convert only the color tone with the composition of the normal light image 14A before conversion. Since the statistically optimal conversion method is learned from the large number of images used to create the generative model, more natural image generation can be expected.

特許文献1に記載の技術では、RGB(Red Green Blue)の画素値に3×3の行列演算を行っており、表現力が比較的小さい。本実施形態では、生成モデルとしてGANを使用したため、大きなパラメータによる非線形演算により、変換の表現力が比較的大きい。 In the technique described in Patent Document 1, a 3 × 3 matrix operation is performed on RGB (Red Green Blue) pixel values, and the expressive power is relatively small. In this embodiment, since GAN is used as the generative model, the expressive power of the conversion is relatively large due to the non-linear operation with large parameters.

GANでは畳み込み演算を行うため、単に画素値を線形変換するのではなく、周囲の画素の情報も使用して変換することができる。 Since GAN performs a convolution operation, it is possible to convert not only the pixel value by linear conversion but also by using the information of surrounding pixels.

また、通常光画像14Aと特殊光変換画像とでは、病変の画像情報の位置が変化しないため、特殊光変換画像の画像認識の正解を示す正解データは正解データ14Bを共通に使用することができる。したがって、病変が写った大量の特殊光画像を撮影して収集し、正解データの色塗り及び学習という工程を経るよりも、効率的に学習モデルの開発をすることができる。なお、特殊光変換画像の画像認識の正解を示す正解データは、通常光画像14Aの正解データを用いて生成した正解データであってもよい。 Further, since the position of the image information of the lesion does not change between the normal light image 14A and the special light conversion image, the correct answer data 14B can be commonly used as the correct answer data indicating the correct answer of the image recognition of the special light conversion image. .. Therefore, it is possible to efficiently develop a learning model rather than taking and collecting a large number of special optical images showing lesions and going through the steps of coloring and learning the correct answer data. The correct answer data indicating the correct answer of the image recognition of the special optical conversion image may be the correct answer data generated by using the correct answer data of the normal optical image 14A.

さらに、新しい特殊光での撮影を行う内視鏡システムがリリースされた際も、生成モデルさえ作成すれば、過去の正解付きデータを再利用して学習データを作成することができる。 Furthermore, even when an endoscope system that shoots with new special light is released, it is possible to create learning data by reusing past data with correct answers as long as a generative model is created.

<第3の実施形態>
内視鏡画像学習装置を適用した内視鏡システムについて説明する。
<Third embodiment>
An endoscope system to which an endoscope image learning device is applied will be described.

〔内視鏡システムの構成〕
図8は、第3の実施形態に係る内視鏡システム100を示す外観図である。図8に示すように、内視鏡システム100は、内視鏡112と、光源装置114と、プロセッサ装置116と、表示部118と、入力部120とを備えている。
[Configuration of endoscope system]
FIG. 8 is an external view showing the endoscope system 100 according to the third embodiment. As shown in FIG. 8, the endoscope system 100 includes an endoscope 112, a light source device 114, a processor device 116, a display unit 118, and an input unit 120.

内視鏡112は、被験者の肛門から挿入され、直腸及び大腸等を観察するために用いられる下部内視鏡である。内視鏡112は、光源装置114と光学的に接続される。また、内視鏡112は、プロセッサ装置116と電気的に接続される。 The endoscope 112 is a lower endoscope inserted through the anus of a subject and used for observing the rectum, the large intestine, and the like. The endoscope 112 is optically connected to the light source device 114. Further, the endoscope 112 is electrically connected to the processor device 116.

内視鏡112は、被験者の体腔内に挿入される挿入部112Aと、挿入部112Aの基端部分に設けられた操作部112Bと、挿入部112Aの先端側に設けられた湾曲部112Cと、先端部112Dとを有している。 The endoscope 112 includes an insertion portion 112A inserted into the body cavity of the subject, an operation portion 112B provided at the base end portion of the insertion portion 112A, and a bending portion 112C provided on the distal end side of the insertion portion 112A. It has a tip portion 112D.

操作部112Bには、アングルノブ112Eと、モード切替スイッチ113とが設けられている。 The operation unit 112B is provided with an angle knob 112E and a mode changeover switch 113.

アングルノブ112Eを操作することにより、湾曲部112Cが湾曲動作する。この湾曲動作によって先端部112Dが所望の方向に向けられる。 By operating the angle knob 112E, the curved portion 112C bends. This bending motion directs the tip 112D in a desired direction.

モード切替スイッチ113は、観察モードの切り替え操作に用いられる。内視鏡システム100は、照射光の波長パターンがそれぞれ異なる複数の観察モードを有している。医師は、モード切替スイッチ113を操作することにより、所望の観察モードに設定することができる。内視鏡システム100は、波長パターンと画像処理との組み合わせによって、設定された観察モードに応じた画像を生成して表示部118に表示する。 The mode changeover switch 113 is used for the observation mode changeover operation. The endoscope system 100 has a plurality of observation modes in which the wavelength patterns of the irradiation light are different from each other. The doctor can set the desired observation mode by operating the mode changeover switch 113. The endoscope system 100 generates an image according to the set observation mode by the combination of the wavelength pattern and the image processing, and displays it on the display unit 118.

また、操作部112Bには、不図示の取得指示入力部が設けられている。取得指示入力部は、医師が静止画の取得指示を入力するためのインターフェースである。取得指示入力部は、静止画の取得指示を受け付ける。取得指示入力部において受け付けた静止画の取得指示は、プロセッサ装置116に入力される。 Further, the operation unit 112B is provided with an acquisition instruction input unit (not shown). The acquisition instruction input unit is an interface for a doctor to input an acquisition instruction for a still image. The acquisition instruction input unit receives an acquisition instruction for a still image. The acquisition instruction of the still image received by the acquisition instruction input unit is input to the processor device 116.

プロセッサ装置116は、表示部118及び入力部120と電気的に接続される。表示部118は、観察対象の画像及び観察対象の画像に関連する情報等を出力表示する表示デバイスである。入力部120は、内視鏡システム100の機能設定及び各種指示等の入力操作を受け付けるユーザインターフェースとして機能する。 The processor device 116 is electrically connected to the display unit 118 and the input unit 120. The display unit 118 is a display device that outputs and displays an image to be observed and information related to the image to be observed. The input unit 120 functions as a user interface that accepts input operations such as function settings of the endoscope system 100 and various instructions.

図9は、内視鏡システム100の機能を示すブロック図である。図9に示すように、光源装置114は、第1レーザ光源122Aと、第2レーザ光源122Bと、光源制御部124とを備えている。 FIG. 9 is a block diagram showing the functions of the endoscope system 100. As shown in FIG. 9, the light source device 114 includes a first laser light source 122A, a second laser light source 122B, and a light source control unit 124.

第1レーザ光源122Aは、中心波長445nmの青色レーザ光源である。第2レーザ光源122Bは、中心波長405nmの紫色レーザ光源である。第1レーザ光源122A及び第2レーザ光源122Bとして、レーザダイオードを用いることができる。第1レーザ光源122A及び第2レーザ光源122Bの発光は、光源制御部124により個別に制御される。第1レーザ光源122Aと第2レーザ光源122Bとの発光強度比は変更自在になっている。 The first laser light source 122A is a blue laser light source having a center wavelength of 445 nm. The second laser light source 122B is a purple laser light source having a center wavelength of 405 nm. A laser diode can be used as the first laser light source 122A and the second laser light source 122B. The light emission of the first laser light source 122A and the second laser light source 122B is individually controlled by the light source control unit 124. The emission intensity ratio between the first laser light source 122A and the second laser light source 122B can be freely changed.

また、図9に示すように、内視鏡112は、光ファイバ128Aと、光ファイバ128Bと、蛍光体130と、拡散部材132と、撮像レンズ134と、撮像素子136と、アナログデジタル変換部138とを備えている。 Further, as shown in FIG. 9, the endoscope 112 includes an optical fiber 128A, an optical fiber 128B, a phosphor 130, a diffusion member 132, an image pickup lens 134, an image pickup element 136, and an analog-to-digital conversion unit 138. And have.

第1レーザ光源122Aと、第2レーザ光源122Bと、光ファイバ128Aと、光ファイバ128Bと、蛍光体130と、拡散部材132とによって、照射部が構成される。 The irradiation unit is composed of the first laser light source 122A, the second laser light source 122B, the optical fiber 128A, the optical fiber 128B, the phosphor 130, and the diffusion member 132.

第1レーザ光源122Aから出射されるレーザ光は、光ファイバ128Aによって、内視鏡112の先端部112Dに配置された蛍光体130に照射される。蛍光体130は、第1レーザ光源122Aからの青色レーザ光の一部を吸収して緑色~黄色に励起発光する複数種の蛍光体を含んで構成される。これにより、蛍光体130から出射する光は、第1レーザ光源122Aからの青色レーザ光を励起光とする緑色~黄色の励起光L11と、蛍光体130に吸収されずに透過した青色のレーザ光L12とが合わされて、白色(疑似白色)の光L1となる。 The laser light emitted from the first laser light source 122A is irradiated to the phosphor 130 arranged at the tip portion 112D of the endoscope 112 by the optical fiber 128A. The phosphor 130 includes a plurality of types of phosphors that absorb a part of the blue laser light from the first laser light source 122A and excite and emit light from green to yellow. As a result, the light emitted from the phosphor 130 is the green to yellow excitation light L11 using the blue laser light from the first laser light source 122A as the excitation light, and the blue laser light transmitted without being absorbed by the phosphor 130. Combined with L12, it becomes white (pseudo-white) light L1.

なお、ここで言う白色光とは、厳密に可視光の全ての波長成分を含むものに限らない。例えば、R、G、B等、特定の波長帯域の光を含むものであればよく、緑色から赤色にかけての波長成分を含む光、又は青色から緑色にかけての波長成分を含む光等も広義に含むものとする。 It should be noted that the white light referred to here is not limited to that strictly includes all wavelength components of visible light. For example, it may be any light containing a specific wavelength band such as R, G, B, etc., and broadly includes light containing a wavelength component from green to red, light containing a wavelength component from blue to green, and the like. It shall be muted.

一方、第2レーザ光源122Bから出射されるレーザ光は、光ファイバ128Bによって、内視鏡112の先端部112Dに配置された拡散部材132に照射される。拡散部材132は、透光性を有する樹脂材料等を用いることができる。拡散部材132から出射する光は、照射領域内において光量が均一化された狭帯域波長の光L2となる。 On the other hand, the laser light emitted from the second laser light source 122B is irradiated to the diffusion member 132 arranged at the tip portion 112D of the endoscope 112 by the optical fiber 128B. As the diffusion member 132, a translucent resin material or the like can be used. The light emitted from the diffusing member 132 becomes light L2 having a narrow band wavelength in which the amount of light is uniform in the irradiation region.

図10は、光L1及び光L2の強度分布を示すグラフである。光源制御部124は、第1レーザ光源122Aと第2レーザ光源122Bとの光量比を変更する。これにより、光L1と光L2との光量比が変更され、光L1と光L2との合成光である照射光L0の波長パターンが変更される。したがって、観察モードに応じて異なる波長パターンの照射光L0を照射することができる。 FIG. 10 is a graph showing the intensity distributions of light L1 and light L2. The light source control unit 124 changes the light amount ratio between the first laser light source 122A and the second laser light source 122B. As a result, the light amount ratio between the light L1 and the light L2 is changed, and the wavelength pattern of the irradiation light L0, which is the combined light of the light L1 and the light L2, is changed. Therefore, it is possible to irradiate the irradiation light L0 having a different wavelength pattern depending on the observation mode.

図9の説明に戻り、撮像レンズ134と、撮像素子136と、アナログデジタル変換部138とによって、撮影部(カメラ)が構成される。撮影部は、内視鏡112の先端部112Dに配置される。 Returning to the description of FIG. 9, the imaging unit (camera) is configured by the image pickup lens 134, the image pickup element 136, and the analog-to-digital conversion unit 138. The photographing unit is arranged at the tip portion 112D of the endoscope 112.

撮像レンズ134は、入射した光を撮像素子136に結像させる。撮像素子136は、受光した光に応じたアナログ信号を生成する。撮像素子136としては、CCD(Charge Coupled Device)型イメージセンサ、又はCMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)型イメージセンサが用いられる。撮像素子136から出力されるアナログ信号は、アナログデジタル変換部138によりデジタル信号に変換され、プロセッサ装置116に入力される。 The image pickup lens 134 forms an image of the incident light on the image pickup element 136. The image sensor 136 generates an analog signal according to the received light. As the image pickup device 136, a CCD (Charge Coupled Device) type image sensor or a CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) type image sensor is used. The analog signal output from the image pickup element 136 is converted into a digital signal by the analog-to-digital conversion unit 138 and input to the processor device 116.

また、プロセッサ装置116は、撮影制御部140と、画像処理部142と、画像取得部144と、画像認識部146とを備えている。 Further, the processor device 116 includes a shooting control unit 140, an image processing unit 142, an image acquisition unit 144, and an image recognition unit 146.

撮影制御部140は、光源装置114の光源制御部124と、内視鏡112の撮像素子136及びアナログデジタル変換部138と、プロセッサ装置116の画像処理部142とを制御することで、内視鏡システム100による動画及び静止画の撮影を統括制御する。 The photographing control unit 140 controls the light source control unit 124 of the light source device 114, the image pickup element 136 and the analog-digital conversion unit 138 of the endoscope 112, and the image processing unit 142 of the processor device 116 to control the endoscope. It controls the shooting of moving images and still images by the system 100.

画像処理部142は、内視鏡112のアナログデジタル変換部138から入力されたデジタル信号に画像処理を施し、画像を示す画像データ(以下、画像と表記する)を生成する。画像処理部142は、撮影時の照射光の波長パターンに応じた画像処理を施す。 The image processing unit 142 performs image processing on the digital signal input from the analog-digital conversion unit 138 of the endoscope 112 to generate image data (hereinafter referred to as an image) indicating an image. The image processing unit 142 performs image processing according to the wavelength pattern of the irradiation light at the time of shooting.

画像取得部144は、画像処理部142が生成した画像を取得する。即ち、画像取得部144は、被験者の体腔内(生体内の一例)を一定のフレームレートで時系列的に撮影した複数の画像を順次取得する。なお、画像取得部144は、入力部120から入力された画像、又は記憶部162に記憶された画像を取得してもよい。また、不図示のネットワークに接続されたサーバ等の外部装置から画像を取得してもよい。これらの場合の画像も、時系列的に撮影した複数の画像であることが好ましい。 The image acquisition unit 144 acquires the image generated by the image processing unit 142. That is, the image acquisition unit 144 sequentially acquires a plurality of images taken in time series of the inside of the body cavity of the subject (an example in the living body) at a constant frame rate. The image acquisition unit 144 may acquire an image input from the input unit 120 or an image stored in the storage unit 162. Further, the image may be acquired from an external device such as a server connected to a network (not shown). The images in these cases are also preferably a plurality of images taken in time series.

画像認識部146(内視鏡画像認識装置の一例)は、内視鏡画像学習装置10によって学習された学習モデルを用いて、画像取得部144が取得した画像の画像認識を行う。本実施形態では、画像取得部144が取得した画像から病変を検出する。ここでの病変とは、病気が原因のものに限定されず、外観上正常な状態とは異なる状態の領域を含んでいる。病変としては、例えば、ポリープ、癌、大腸憩室、炎症、EMR(Endoscopic Mucosal Resection)瘢痕又はESD(Endoscopic Submucosal Dissection)瘢痕等の治療痕、クリップ箇所、出血点、穿孔、及び血管異型性等が挙げられる。 The image recognition unit 146 (an example of the endoscope image recognition device) performs image recognition of the image acquired by the image acquisition unit 144 by using the learning model learned by the endoscope image learning device 10. In the present embodiment, the lesion is detected from the image acquired by the image acquisition unit 144. The lesion here is not limited to the one caused by the disease, and includes a region of a state different from the normal state in appearance. Examples of lesions include treatment scars such as polyps, cancer, colon diverticulum, inflammation, EMR (Endoscopic Mucosal Resection) scars or ESD (Endoscopic Submucosal Dissection) scars, clip sites, bleeding points, perforations, and vascular atypia. Will be.

表示制御部158は、画像処理部142によって生成された画像を表示部118に表示させる。また、画像認識部146によって検出された病変を認識可能に画像に重畳表示してもよい。 The display control unit 158 causes the display unit 118 to display the image generated by the image processing unit 142. Further, the lesion detected by the image recognition unit 146 may be superposed on the image so as to be recognizable.

記憶制御部160は、画像処理部142によって生成された画像を記憶部162に記憶させる。例えば、静止画の取得指示に従って撮影された画像及び画像を撮影した際の照射光L0の波長パターンの情報等を記憶部162に記憶させる。 The storage control unit 160 stores the image generated by the image processing unit 142 in the storage unit 162. For example, the storage unit 162 stores the image taken according to the acquisition instruction of the still image and the information of the wavelength pattern of the irradiation light L0 when the image is taken.

記憶部162は、例えばハードディスク等のストレージ装置である。なお、記憶部162は、プロセッサ装置116に内蔵されたものに限定されない。例えば、プロセッサ装置116に接続される不図示の外部記憶装置であってもよい。外部記憶装置は、不図示のネットワークを介して接続されていてもよい。 The storage unit 162 is a storage device such as a hard disk. The storage unit 162 is not limited to the one built in the processor device 116. For example, it may be an external storage device (not shown) connected to the processor device 116. The external storage device may be connected via a network (not shown).

このように構成された内視鏡システム100は、通常は一定のフレームレートで動画撮影を行い、撮影した画像を表示部118に表示する。また、撮影された動画から、病変を検出し、検出した病変を認識可能に動画に重畳して表示部118に表示する。 The endoscope system 100 configured in this way normally shoots a moving image at a constant frame rate, and displays the shot image on the display unit 118. In addition, a lesion is detected from the captured moving image, and the detected lesion is recognizable and superimposed on the moving image and displayed on the display unit 118.

内視鏡システム100によれば、内視鏡画像学習装置10によって学習された学習モデルを用いた画像認識部146によって内視鏡画像の画像認識を行うので、特殊光画像の画像認識を適切に行うことができる。 According to the endoscope system 100, the image recognition of the endoscope image is performed by the image recognition unit 146 using the learning model learned by the endoscope image learning device 10, so that the image recognition of the special optical image can be appropriately performed. It can be carried out.

<付記>
上述した態様及び例に加えて、以下に記載の構成も本発明の範囲に含まれる。
<Additional Notes>
In addition to the embodiments and examples described above, the configurations described below are also included within the scope of the invention.

(付記1)
医療画像解析処理部は、医療画像(内視鏡画像)の画素の特徴量に基づいて、注目すべき領域である注目領域を検出し、
医療画像解析結果取得部は、医療画像解析処理部の解析結果を取得する医療画像処理装置。
(Appendix 1)
The medical image analysis processing unit detects a region of interest, which is a region of interest, based on the feature amount of pixels of a medical image (endoscopic image).
The medical image analysis result acquisition unit is a medical image processing device that acquires the analysis results of the medical image analysis processing unit.

(付記2)
医療画像解析処理部は、医療画像の画素の特徴量に基づいて、注目すべき対象の有無を検出し、
医療画像解析結果取得部は、医療画像解析処理部の解析結果を取得する医療画像処理装置。
(Appendix 2)
The medical image analysis processing unit detects the presence or absence of a noteworthy object based on the feature amount of the pixel of the medical image.
The medical image analysis result acquisition unit is a medical image processing device that acquires the analysis results of the medical image analysis processing unit.

(付記3)
医療画像解析結果取得部は、
医療画像の解析結果を記録する記録装置から取得し、
解析結果は、医療画像に含まれる注目すべき領域である注目領域と、注目すべき対象の有無のいずれか、もしくは両方である医療画像処理装置。
(Appendix 3)
The medical image analysis result acquisition department
Obtained from a recording device that records the analysis results of medical images,
The analysis result is a medical image processing apparatus that is either or both of a notable area included in a medical image and a notable object.

(付記4)
医療画像は、白色帯域の光、または白色帯域の光として複数の波長帯域の光を照射して得た通常光画像である医療画像処理装置。
(Appendix 4)
A medical image is a medical image processing device that is a normal optical image obtained by irradiating light in a white band or light in a plurality of wavelength bands as light in the white band.

(付記5)
医療画像は、特定の波長帯域の光を照射して得た画像であり、
特定の波長帯域は、白色の波長帯域よりも狭い帯域である医療画像処理装置。
(Appendix 5)
A medical image is an image obtained by irradiating light in a specific wavelength band.
A medical image processing device in which a specific wavelength band is narrower than the white wavelength band.

(付記6)
特定の波長帯域は、可視域の青色もしくは、緑色帯域である医療画像処理装置。
(Appendix 6)
A medical image processing device in which a specific wavelength band is a blue or green band in the visible range.

(付記7)
特定の波長帯域は、390nm以上450nm以下または530nm以上550nm以下の波長帯域を含み、かつ、特定の波長帯域の光は、390nm以上450nm以下または530nm以上550nm以下の波長帯域内にピーク波長を有する医療画像処理装置。
(Appendix 7)
The specific wavelength band includes a wavelength band of 390 nm or more and 450 nm or less or 530 nm or more and 550 nm or less, and the light of the specific wavelength band has a peak wavelength in the wavelength band of 390 nm or more and 450 nm or less or 530 nm or more and 550 nm or less. Image processing device.

(付記8)
特定の波長帯域は、可視域の赤色帯域である医療画像処理装置。
(Appendix 8)
A specific wavelength band is a medical image processing device that is a red band in the visible range.

(付記9)
特定の波長帯域は、585nm以上615nm以下または610nm以上730nm以下の波長帯域を含み、かつ、特定の波長帯域の光は、585nm以上615nm以下または610nm以上730nm以下の波長帯域内にピーク波長を有する医療画像処理装置。
(Appendix 9)
The specific wavelength band includes a wavelength band of 585 nm or more and 615 nm or less or 610 nm or more and 730 nm or less, and the light of the specific wavelength band has a peak wavelength in the wavelength band of 585 nm or more and 615 nm or less or 610 nm or more and 730 nm or less. Image processing device.

(付記10)
特定の波長帯域は、酸化ヘモグロビンと還元ヘモグロビンとで吸光係数が異なる波長帯域を含み、かつ、特定の波長帯域の光は、酸化ヘモグロビンと還元ヘモグロビンとで吸光係数が異なる波長帯域にピーク波長を有する医療画像処理装置。
(Appendix 10)
The specific wavelength band includes a wavelength band in which the absorption coefficient differs between the oxidized hemoglobin and the reduced hemoglobin, and the light in the specific wavelength band has a peak wavelength in the wavelength band in which the absorption coefficient differs between the oxidized hemoglobin and the reduced hemoglobin. Medical image processing equipment.

(付記11)
特定の波長帯域は、400±10nm、440±10nm、470±10nm、または、600nm以上750nm以下の波長帯域を含み、かつ、特定の波長帯域の光は、400±10nm、440±10nm、470±10nm、または、600nm以上750nm以下の波長帯域にピーク波長を有する医療画像処理装置。
(Appendix 11)
The specific wavelength band includes a wavelength band of 400 ± 10 nm, 440 ± 10 nm, 470 ± 10 nm, or 600 nm or more and 750 nm or less, and light in the specific wavelength band is 400 ± 10 nm, 440 ± 10 nm, 470 ±. A medical image processing apparatus having a peak wavelength in a wavelength band of 10 nm or 600 nm or more and 750 nm or less.

(付記12)
医療画像は生体内を写した生体内画像であり、
生体内画像は、生体内の蛍光物質が発する蛍光の情報を有する医療画像処理装置。
(Appendix 12)
A medical image is an in-vivo image that shows the inside of a living body.
An in-vivo image is a medical image processing device that has information on fluorescence emitted by a fluorescent substance in the living body.

(付記13)
蛍光は、ピークが390nm以上470nm以下である励起光を生体内に照射して得る医療画像処理装置。
(Appendix 13)
Fluorescence is a medical image processing device obtained by irradiating a living body with excitation light having a peak of 390 nm or more and 470 nm or less.

(付記14)
医療画像は生体内を写した生体内画像であり、
特定の波長帯域は、赤外光の波長帯域である医療画像処理装置。
(Appendix 14)
A medical image is an in-vivo image that shows the inside of a living body.
A specific wavelength band is a medical image processing device that is a wavelength band of infrared light.

(付記15)
特定の波長帯域は、790nm以上820nm以下または905nm以上970nm以下の波長帯域を含み、かつ、特定の波長帯域の光は、790nm以上820nm以下または905nm以上970nm以下の波長帯域にピーク波長を有する医療画像処理装置。
(Appendix 15)
The specific wavelength band includes a wavelength band of 790 nm or more and 820 nm or less or 905 nm or more and 970 nm or less, and the light of the specific wavelength band has a peak wavelength in the wavelength band of 790 nm or more and 820 nm or less or 905 nm or more and 970 nm or less. Processing equipment.

(付記16)
医療画像取得部は、白色帯域の光、または白色帯域の光として複数の波長帯域の光を照射して得る通常光画像に基づいて、特定の波長帯域の情報を有する特殊光画像を取得する特殊光画像取得部を備え、
医療画像は特殊光画像である医療画像処理装置。
(Appendix 16)
The medical image acquisition unit acquires a special optical image having information in a specific wavelength band based on a normal light image obtained by irradiating light in a white band or light in a plurality of wavelength bands as light in the white band. Equipped with an optical image acquisition unit
Medical images are medical image processing devices that are special optical images.

(付記17)
特定の波長帯域の信号は、通常光画像に含まれるRGB(Red Green Blue)あるいはCMY(Cyan, Magenta, Yellow)の色情報に基づく演算により得る医療画像処理装置。
(Appendix 17)
A medical image processing device that obtains a signal in a specific wavelength band by calculation based on RGB (Red Green Blue) or CMY (Cyan, Magenta, Yellow) color information normally included in an optical image.

(付記18)
白色帯域の光、または白色帯域の光として複数の波長帯域の光を照射して得る通常光画像と、特定の波長帯域の光を照射して得る特殊光画像との少なくとも一方に基づく演算によって、特徴量画像を生成する特徴量画像生成部を備え、
医療画像は特徴量画像である医療画像処理装置。
(Appendix 18)
By calculation based on at least one of a normal light image obtained by irradiating light in a white band or light in a plurality of wavelength bands as light in a white band and a special light image obtained by irradiating light in a specific wavelength band. Equipped with a feature amount image generation unit that generates feature amount images,
A medical image is a medical image processing device that is a feature image.

(付記19)
付記1から18のいずれか1つに記載の医療画像処理装置と、
白色の波長帯域の光、または、特定の波長帯域の光の少なくともいずれかを照射して画像を取得する内視鏡と、
を備える内視鏡装置。
(Appendix 19)
The medical image processing apparatus according to any one of Supplementary note 1 to 18.
An endoscope that irradiates at least one of light in a white wavelength band or light in a specific wavelength band to acquire an image, and
Endoscope device equipped with.

(付記20)
付記1から18のいずれか1つに記載の医療画像処理装置を備える診断支援装置。
(Appendix 20)
A diagnostic support device including the medical image processing device according to any one of Supplementary note 1 to 18.

(付記21)
付記1から18のいずれか1つに記載の医療画像処理装置を備える医療業務支援装置。
(Appendix 21)
A medical business support device including the medical image processing device according to any one of Supplementary note 1 to 18.

<その他>
上記の内視鏡画像学習方法は、各工程をコンピュータに実現させるためのプログラムとして構成し、このプログラムを記憶したCD-ROM(Compact Disk-Read Only Memory)等の非一時的な記録媒体を構成することも可能である。
<Others>
The above-mentioned endoscopic image learning method is configured as a program for realizing each process on a computer, and a non-temporary recording medium such as a CD-ROM (Compact Disk-Read Only Memory) in which this program is stored is configured. It is also possible to do.

ここまで説明した実施形態において、例えば、内視鏡画像学習装置10及び内視鏡画像学習装置50の各種の処理を実行する処理部(processing unit)のハードウェア的な構造は、次に示すような各種のプロセッサ(processor)である。各種のプロセッサには、ソフトウェア(プログラム)を実行して各種の処理部として機能する汎用的なプロセッサであるCPU(Central Processing Unit)、画像処理に特化したプロセッサであるGPU(Graphics Processing Unit)、FPGA(Field Programmable Gate Array)等の製造後に回路構成を変更可能なプロセッサであるプログラマブルロジックデバイス(Programmable Logic Device:PLD)、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)等の特定の処理を実行させるために専用に設計された回路構成を有するプロセッサである専用電気回路等が含まれる。 In the embodiments described so far, for example, the hardware structure of the processing unit that executes various processes of the endoscope image learning device 10 and the endoscope image learning device 50 is as shown below. Various processors. The various processors include a CPU (Central Processing Unit), which is a general-purpose processor that executes software (programs) and functions as various processing units, and a GPU (Graphics Processing Unit), which is a processor specialized in image processing. Dedicated to execute specific processing such as programmable logic device (PLD), ASIC (Application Specific Integrated Circuit), which is a processor whose circuit configuration can be changed after manufacturing FPGA (Field Programmable Gate Array), etc. A dedicated electric circuit or the like, which is a processor having a designed circuit configuration, is included.

1つの処理部は、これら各種のプロセッサのうちの1つで構成されていてもよいし、同種又は異種の2つ以上のプロセッサ(例えば、複数のFPGA、或いはCPUとFPGAの組み合わせ、又はCPUとGPUの組み合わせ)で構成されてもよい。また、複数の処理部を1つのプロセッサで構成してもよい。複数の処理部を1つのプロセッサで構成する例としては、第1に、サーバ及びクライアント等のコンピュータに代表されるように、1つ以上のCPUとソフトウェアの組合せで1つのプロセッサを構成し、このプロセッサが複数の処理部として機能する形態がある。第2に、システムオンチップ(System On Chip:SoC)等に代表されるように、複数の処理部を含むシステム全体の機能を1つのIC(Integrated Circuit)チップで実現するプロセッサを使用する形態がある。このように、各種の処理部は、ハードウェア的な構造として、各種のプロセッサを1つ以上用いて構成される。 One processing unit may be composed of one of these various processors, or may be composed of two or more processors of the same type or different types (for example, a plurality of FPGAs, or a combination of a CPU and an FPGA, or a CPU and a processing unit. It may be composed of a combination of GPUs). Further, a plurality of processing units may be configured by one processor. As an example of configuring a plurality of processing units with one processor, first, one processor is configured by a combination of one or more CPUs and software, as represented by a computer such as a server and a client. There is a form in which the processor functions as a plurality of processing units. Secondly, as typified by System On Chip (SoC), there is a form of using a processor that realizes the functions of the entire system including a plurality of processing units with one IC (Integrated Circuit) chip. be. As described above, the various processing units are configured by using one or more various processors as a hardware-like structure.

さらに、これらの各種のプロセッサのハードウェア的な構造は、より具体的には、半導体素子等の回路素子を組み合わせた電気回路(circuitry)である。 Further, the hardware-like structure of these various processors is, more specifically, an electric circuit (circuitry) in which circuit elements such as semiconductor elements are combined.

本発明の技術的範囲は、上記の実施形態に記載の範囲には限定されない。各実施形態における構成等は、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、各実施形態間で適宜組み合わせることができる。 The technical scope of the present invention is not limited to the scope described in the above embodiments. The configurations and the like in each embodiment can be appropriately combined between the embodiments without departing from the spirit of the present invention.

10…内視鏡画像学習装置
12…通信部
14…第1データベース
14A…通常光画像
14B…正解データ
16…第2データベース
16A…特殊光画像
16B…正解データ
18…操作部
26…表示部
30…機械学習部
32…CNN
32A…入力層
32B…中間層
32C…出力層
34…誤差算出部
36…パラメータ更新部
40…画像生成部
42…生成器
44…識別器
50…内視鏡画像学習装置
60…画像生成部
62…第1生成器
64…第1識別器
66…第2生成器
68…第2識別器
100…内視鏡システム
112…内視鏡
112A…挿入部
112B…操作部
112C…湾曲部
112D…先端部
112E…アングルノブ
113…モード切替スイッチ
114…光源装置
116…プロセッサ装置
118…表示部
120…入力部
122A…第1レーザ光源
122B…第2レーザ光源
124…光源制御部
128A…光ファイバ
128B…光ファイバ
130…蛍光体
132…拡散部材
134…撮像レンズ
136…撮像素子
138…アナログデジタル変換部
140…撮影制御部
142…画像処理部
144…画像取得部
146…画像認識部
158…表示制御部
160…記憶制御部
162…記憶部
10 ... Endoscopic image learning device 12 ... Communication unit 14 ... First database 14A ... Normal optical image 14B ... Correct data 16 ... Second database 16A ... Special optical image 16B ... Correct data 18 ... Operation unit 26 ... Display unit 30 ... Machine learning department 32 ... CNN
32A ... Input layer 32B ... Intermediate layer 32C ... Output layer 34 ... Error calculation unit 36 ... Parameter update unit 40 ... Image generation unit 42 ... Generator 44 ... Discriminator 50 ... Endoscopic image learning device 60 ... Image generation unit 62 ... 1st generator 64 ... 1st classifier 66 ... 2nd generator 68 ... 2nd classifier 100 ... Endoscope system 112 ... Endoscope 112A ... Insertion part 112B ... Operation part 112C ... Curved part 112D ... Tip part 112E ... Angle knob 113 ... Mode changeover switch 114 ... Light source device 116 ... Processor device 118 ... Display unit 120 ... Input unit 122A ... First laser light source 122B ... Second laser light source 124 ... Light source control unit 128A ... Optical fiber 128B ... Optical fiber 130 ... Phosphor 132 ... Diffusing member 134 ... Image pickup lens 136 ... Image pickup element 138 ... Analog digital conversion unit 140 ... Imaging control unit 142 ... Image processing unit 144 ... Image acquisition unit 146 ... Image recognition unit 158 ... Display control unit 160 ... Storage control Part 162 ... Memory part

Claims (13)

第1の波長帯域光の内視鏡画像を生成モデルによって生成する画像生成部と、
前記画像生成部で生成された内視鏡画像を用いて画像認識用の学習モデルの学習を行う機械学習部と、
を備え
前記画像生成部は、前記第1の波長帯域光とは異なる第2の波長帯域光で撮影された第2の内視鏡画像を入力とし、前記第2の内視鏡画像を前記第1の波長帯域光の第1の内視鏡画像に変換し、
前記第1の波長帯域光は特殊光であり、前記第2の波長帯域光は白色光である内視鏡画像学習装置。
An image generation unit that generates an endoscopic image of first wavelength band light by a generation model,
A machine learning unit that learns a learning model for image recognition using the endoscopic image generated by the image generation unit.
Equipped with
The image generation unit receives a second endoscope image taken with a second wavelength band light different from the first wavelength band light as an input, and uses the second endoscope image as the first. Converted to the first endoscopic image of wavelength band light,
The endoscopic image learning device in which the first wavelength band light is special light and the second wavelength band light is white light .
前記第1の内視鏡画像と前記第2の内視鏡画像とは、画像認識の正解を示す正解データが共通である請求項に記載の内視鏡画像学習装置。 The endoscope image learning device according to claim 1 , wherein the first endoscope image and the second endoscope image have common correct answer data indicating the correct answer of image recognition. 前記第1の内視鏡画像の画像認識の正解を示す正解データは、前記第2の内視鏡画像の正解を示す正解データを用いて生成した正解データである請求項に記載の内視鏡画像学習装置。 The endoscope according to claim 1 , wherein the correct answer data indicating the correct answer of the image recognition of the first endoscope image is the correct answer data generated by using the correct answer data indicating the correct answer of the second endoscope image. Mirror image learning device. 前記学習モデルは、入力された内視鏡画像から病変領域を検出する請求項1からのいずれか1項に記載の内視鏡画像学習装置。 The endoscopic image learning device according to any one of claims 1 to 3 , wherein the learning model detects a lesion region from an input endoscopic image. 前記学習モデルは、前記病変領域が良性及び悪性のいずれかを分類する請求項に記載の内視鏡画像学習装置。 The endoscopic image learning device according to claim 4 , wherein the learning model classifies whether the lesion region is benign or malignant. 前記生成モデルは、前記第1の波長帯域光で撮影された内視鏡画像と前記第2の内視鏡画像とを用いた学習により得られた生成モデルである請求項からのいずれか1項に記載の内視鏡画像学習装置。 The generated model is any one of claims 1 to 5 , which is a generated model obtained by learning using the endoscopic image taken with the first wavelength band light and the second endoscopic image. The endoscopic image learning device according to item 1. 前記生成モデルは、畳み込みニューラルネットワークを用いて学習される請求項1からのいずれか1項に記載の内視鏡画像学習装置。 The endoscopic image learning apparatus according to any one of claims 1 to 6 , wherein the generative model is trained using a convolutional neural network. 前記生成モデルは、GAN(Generative Adversarial Networks)である請求項に記載の内視鏡画像学習装置。 The endoscopic image learning device according to claim 7 , wherein the generative model is GAN (Generative Adversarial Networks). 機械学習部は、畳み込みニューラルネットワークを用いて前記学習モデルの学習を行う請求項1からのいずれか1項に記載の内視鏡画像学習装置。 The endoscopic image learning device according to any one of claims 1 to 8 , wherein the machine learning unit learns the learning model using a convolutional neural network. 前記第1の波長帯域光で撮影された内視鏡画像を取得する画像取得部と、
請求項1からのいずれか1項に記載の内視鏡画像学習装置によって学習された学習モデルを用いて前記取得した内視鏡画像の画像認識を行う画像認識部と、
を備えた内視鏡画像認識装置。
An image acquisition unit that acquires an endoscopic image taken with the first wavelength band light, and an image acquisition unit.
An image recognition unit that performs image recognition of the acquired endoscopic image using the learning model learned by the endoscopic image learning device according to any one of claims 1 to 9 .
Endoscopic image recognition device equipped with.
第1の波長帯域光の内視鏡画像を生成モデルによって生成する画像生成工程と、
前記画像生成工程で生成された内視鏡画像を用いて画像認識用の学習モデルの学習を行う機械学習工程と、
を備え
前記画像生成工程は、前記第1の波長帯域光とは異なる第2の波長帯域光で撮影された第2の内視鏡画像を入力とし、前記第2の内視鏡画像を前記第1の波長帯域光の第1の内視鏡画像に変換し、
前記第1の波長帯域光は特殊光であり、前記第2の波長帯域光は白色光である内視鏡画像学習方法。
An image generation step of generating an endoscopic image of first wavelength band light by a generation model,
A machine learning process for learning a learning model for image recognition using an endoscopic image generated in the image generation process, and a machine learning process.
Equipped with
In the image generation step, a second endoscope image taken with a second wavelength band light different from the first wavelength band light is input, and the second endoscope image is used as the first. Converted to the first endoscopic image of wavelength band light,
The endoscopic image learning method in which the first wavelength band light is special light and the second wavelength band light is white light .
請求項11に記載の内視鏡画像学習方法をコンピュータに実行させるためのプログラム。 A program for causing a computer to execute the endoscopic image learning method according to claim 11 . 非一時的かつコンピュータ読取可能な記録媒体であって、前記記録媒体に格納された指令がコンピュータによって読み取られた場合に請求項12に記載のプログラムをコンピュータに実行させる記録媒体。 A recording medium that is non-temporary and computer-readable and causes a computer to execute the program according to claim 12 when a command stored in the recording medium is read by the computer.
JP2020531187A 2018-07-20 2019-06-17 Endoscopic image recognition device, endoscopic image learning device, endoscopic image learning method and program Active JP7005767B2 (en)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2018136924 2018-07-20
JP2018136924 2018-07-20
PCT/JP2019/023884 WO2020017213A1 (en) 2018-07-20 2019-06-17 Endoscope image recognition apparatus, endoscope image learning apparatus, endoscope image learning method and program

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPWO2020017213A1 JPWO2020017213A1 (en) 2021-08-02
JP7005767B2 true JP7005767B2 (en) 2022-01-24

Family

ID=69165043

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2020531187A Active JP7005767B2 (en) 2018-07-20 2019-06-17 Endoscopic image recognition device, endoscopic image learning device, endoscopic image learning method and program

Country Status (2)

Country Link
JP (1) JP7005767B2 (en)
WO (1) WO2020017213A1 (en)

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US12213643B2 (en) * 2020-02-18 2025-02-04 Sony Olympus Medical Solutions Inc. Learning device and medical image processing device
WO2021229684A1 (en) * 2020-05-12 2021-11-18 オリンパス株式会社 Image processing system, endoscope system, image processing method, and learning method
WO2022210508A1 (en) * 2021-03-31 2022-10-06 富士フイルム株式会社 Processor device, medical image processing device, medical image processing system, and endoscopic system
WO2022245450A1 (en) 2021-05-17 2022-11-24 Stryker Corporation Medical imaging
JP7592165B2 (en) * 2021-07-05 2024-11-29 オリンパスメディカルシステムズ株式会社 ENDOSCOPE PROCESSOR, ENDOSCOPE DEVICE, AND METHOD FOR OPERATION OF ENDOSCOPE DEVICE - Patent application
WO2023044376A1 (en) * 2021-09-16 2023-03-23 Stryker Corporation Methods and systems for generating simulated intraoperative imaging data of a subject
JP7769330B2 (en) * 2021-09-22 2025-11-13 学校法人中部大学 Endoscopic image conversion device, endoscopy image conversion system, and endoscopy image conversion program
WO2023095208A1 (en) * 2021-11-24 2023-06-01 オリンパス株式会社 Endoscope insertion guide device, endoscope insertion guide method, endoscope information acquisition method, guide server device, and image inference model learning method
WO2025238887A1 (en) * 2024-05-14 2025-11-20 三菱電機株式会社 Image generation device, image generation method, and program

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010022464A (en) 2008-07-16 2010-02-04 Fujifilm Corp Method and apparatus for obtaining image
JP2013183912A (en) 2012-03-08 2013-09-19 Olympus Corp Image summarization device and program
WO2016117112A1 (en) 2015-01-23 2016-07-28 オリンパス株式会社 Image processing device, image processing method, and image processing program
WO2018020558A1 (en) 2016-07-25 2018-02-01 オリンパス株式会社 Image processing device, image processing method, and program
JP2018063504A (en) 2016-10-12 2018-04-19 株式会社リコー Generation model learning method, apparatus, and program

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010022464A (en) 2008-07-16 2010-02-04 Fujifilm Corp Method and apparatus for obtaining image
JP2013183912A (en) 2012-03-08 2013-09-19 Olympus Corp Image summarization device and program
WO2016117112A1 (en) 2015-01-23 2016-07-28 オリンパス株式会社 Image processing device, image processing method, and image processing program
WO2018020558A1 (en) 2016-07-25 2018-02-01 オリンパス株式会社 Image processing device, image processing method, and program
JP2018063504A (en) 2016-10-12 2018-04-19 株式会社リコー Generation model learning method, apparatus, and program

Also Published As

Publication number Publication date
WO2020017213A1 (en) 2020-01-23
JPWO2020017213A1 (en) 2021-08-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP7005767B2 (en) Endoscopic image recognition device, endoscopic image learning device, endoscopic image learning method and program
JP7526449B2 (en) Method for generating trained model, method for training endoscopic images, and program
JP7756621B2 (en) Endoscope system, operation method and program for medical image processing device, and recording medium
JP7278202B2 (en) Image learning device, image learning method, neural network, and image classification device
JP7650282B2 (en) Learning device, learning method, image processing device, endoscope system, and program
US11948080B2 (en) Image processing method and image processing apparatus
US12035879B2 (en) Medical image processing apparatus, endoscope system, and medical image processing method
CN112218570B (en) Image processing device, endoscope system, and image processing method
JP7308258B2 (en) Medical imaging device and method of operating medical imaging device
JP7187557B2 (en) MEDICAL IMAGE LEARNING APPARATUS, METHOD AND PROGRAM
WO2019167623A1 (en) Image processing apparatus, endoscope system, and image processing method
US12283367B2 (en) Medical image processing apparatus, medical image processing method, and program
WO2022228396A1 (en) Endoscope multispectral image processing system and processing and training method
JP6931425B2 (en) Medical image learning device, medical image learning method, and program
US20250194910A1 (en) Endoscope control device, method of changing wavelength characteristics of illumination light, and information storage medium
US12478437B2 (en) Medical image processing apparatus, medical image processing method, endoscope system, and medical image processing program
WO2021153471A1 (en) Medical image processing device, medical image processing method, and program

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20201217

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20210726

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20210901

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20211216

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20220105

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 7005767

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250