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 PDFInfo
- 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
Links
Images
Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B1/00—Instruments 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
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B1/00—Instruments 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
- A61B1/04—Instruments 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
- A61B1/045—Control thereof
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING OR CALCULATING; COUNTING
- G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
- G06T7/00—Image 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
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.
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
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.
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
<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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
〔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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
<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
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
(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
<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
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
32A ...
Claims (13)
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 .
請求項1から9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.
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 .
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)
| 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)
| 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 |
-
2019
- 2019-06-17 WO PCT/JP2019/023884 patent/WO2020017213A1/en not_active Ceased
- 2019-06-17 JP JP2020531187A patent/JP7005767B2/en active Active
Patent Citations (5)
| 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 |