CN102802505A - 图像处理设备、控制方法和光学相干断层成像系统 - Google Patents

Abstract

在图像处理设备中，判断光学相干断层成像设备所拍摄的与摄像对象的预定位置相对应的断层图像的图像质量是否在预定范围内，根据图像质量是否在预定范围内的判断来向光学相干断层成像设备发出是否许可进行预定位置的摄像的指示，并且通过对根据指示所获得的断层图像和判断了图像质量的断层图像进行合成来生成新的断层图像。

Description

图像处理设备、控制方法和光学相干断层成像系统

技术领域

本发明涉及对光学相干断层成像设备所获取到的视网膜的断层图像进行图像处理的图像处理设备、光学相干断层成像设备的控制方法和光学相干断层成像系统。

背景技术

近年来，使用光学相干断层成像(OCT)的原理的光学相干断层成像设备已经得到实际应用。在OCT中，基于在摄像对象的预定位置处所入射的测量光的反射或散射光与经由参考物体所接收到的参考光的干涉光，对测量光入射的位置的深度方向的构造进行图像化。利用该原理，在光学相干断层成像设备中，可以通过固定被检眼并且改变测量光的入射位置而扫描视网膜，来获得二维断层图像或三维断层图像。利用该处理，可以观察到摄像对象的内部构造。

为了提高光学相干断层成像设备所获取到的断层图像中的信噪(S/N)比，提供了用于对多个图像进行相加平均处理并生成图像质量良好的断层图像的技术。例如，专利文献1论述了用于对预先拍摄的视网膜的多个断层图像进行合成并生成高质量静止图像的技术。

引用文献列表

专利文献

专利文献1：日本特开2008-237238

非专利文献

高木干雄等人主编的新编图像分析手册 东京大学出版社

发明内容

技术问题

在拍摄被检眼的视网膜的图像时，通过使用固视灯来固定被检眼。因此，优选地，缩短摄像时间以减轻摄像负担。然而，在专利文献1所论述的技术中，从预先拍摄的断层图像中选择并合成断层图像。因此，针对要获得的图像质量，可能进行了不必要的摄像。

用于解决问题的方案

根据本发明的一方面，提供一种图像处理设备，包括：判断单元，用于判断光学相干断层成像设备所拍摄的与摄像对象的预定位置相对应的断层图像的图像质量是否在预定范围内；控制单元，用于响应于所述判断单元的判断，对所述光学相干断层成像设备控制是否许可进行所述预定位置的摄像；以及生成单元，用于通过对包括根据所述控制所获得的断层图像的所述预定位置的多个断层图像进行合成，来生成新的断层图像。

发明的有益效果

根据具有这种构造的本发明，根据图像质量，按照需要发出摄像指示，对所拍摄图像进行合成，并且生成新的断层图像。因此，可以减轻被检者的不必要的负担，并且可以获得期望图像质量的图像。

通过以下参考附图对典型实施例的详细说明，本发明的其它特征和方面将变得明显。

附图说明

包含在说明书中并构成说明书一部分的附图示出了本发明的典型实施例、特征和方面，并与说明书一起用于说明本发明的原理。

图1是示出光学相干断层成像系统100的结构的框图。

图2是示出生成单元104的结构的框图。

图3示出生成单元104对图像所进行的相加平均的处理。

图4示出OCT设备101的结构。

图5A示出OCT设备所进行的A扫描和B扫描。

图5B示出OCT设备所进行的A扫描和B扫描。

图5C示出OCT设备所进行的A扫描和B扫描。

图6是示出图像处理设备102所进行的处理的流程的流程图。

图7是示出光学相干断层成像系统700的结构的框图。

图8是示出图像处理设备702所进行的处理的流程的流程图。

图9示出对准单元202所进行的对准处理所使用的模板区域。

图10A示出作为表示图像质量的值而计算出的失真度。

图10B示出作为表示图像质量的值而计算出的失真度。

图10C示出作为表示图像质量的值而计算出的失真度。

图11A是示出要合成的图像的数量和表示合成图像的图像质量的值之间的关系的图。

图11B是示出要合成的图像的数量和表示合成图像的图像质量的值之间的关系的图。

图11C是示出要合成的图像的数量和表示合成图像的图像质量的值之间的关系的图。

图12示出由多光束型OCT设备中的测量光的各光束进行扫描的视网膜的区域。

具体实施方式

以下将参考附图详细说明本发明的各种典型实施例、特征和方面。以下将参考附图说明本发明的典型实施例。

示例1

参考图1说明根据本发明典型实施例的光学相干断层成像系统的结构。光学相干断层成像系统100包括：光学相干断层成像设备(以下称为OCT设备101)，用于拍摄摄像对象的断层图像；以及图像处理设备102，用于对O CT设备101所拍摄的图像进行相加处理并发出摄像指示。OCT设备101和图像处理设备102相互连接。

图像处理设备102包括：图像获取单元103，用于从OCT设备101获取图像；生成单元104，用于从断层图像生成合成图像；计算单元105，用于计算表示图像的图像质量的值；判断单元106；控制单元107，用于控制是否许可重新摄像；存储单元108；以及输出单元109。图像处理设备102例如是电子计算机，并且具有与上述各单元相对应的专用内部电路。

图像获取单元103与OCT设备101通信连接。图像获取单元103获取OCT设备101所拍摄的摄像对象的断层图像。在本典型实施例中，图像获取单元103所获取到的断层图像是通过在视网膜表面上的预定的两个位置之间进行扫描所获得的二维断层图像。

生成单元104以图像获取单元103所拍摄的断层图像和已通过生成单元104所生成的合成图像作为原始数据，通过对准图像、对各像素进行相加平均处理并且合成图像，来生成新的断层图像。通过该处理，可以获得随机噪声得以降低的断层图像。作为生成单元104的合成对象的断层图像是与摄像对象的预定位置相对应的断层图像。

由于无意识眼动和设备的限制，可能无法获得严格地在同一位置进行合成的断层图像。然而，生成单元104对摄像设备所获取到的多个断层图像进行合成处理的前提是OCT设备101拍摄到同一位置的断层图像。如果可以估计出由于无意识眼动等所引起的偏移量，则可以使用校正了该偏移量的断层图像。所生成的图像被存储在内部存储器中并且用于下次的合成图像的生成。以下详细说明生成单元104。

计算单元105对所拍摄的断层图像和生成单元104所生成的合成图像进行分析，并且计算表示图像质量的值。作为表示图像质量的值，可以采用S/N比等。将所计算出的值存储在存储单元108中。在从OCT设备101发送第一个断层图像的情况下，计算单元105计算表示断层图像的图像质量的值，并且将表示图像质量的值输入至判断单元106。

在输入第二个断层图像或第二个断层图像之后的断层图像的情况下，计算单元105计算表示生成单元104所合成的断层图像的图像质量的值。例如，计算单元105根据以下数学表达式(1)，从合成后的断层图像来计算S/N比，并且作为图像质量指标M输出。

M=S/N...    数学表达式(1)

在该数学表达式中，S是表示图像中的信号成分的强度的值。该值可以是任意数值，诸如重叠的B扫描图像中所包含的像素的最大值、最大值和最小值之间的差、或者两个不同区域的平均值之间的差等，只要该值表示了表现被摄体的信号成分的强度即可。N是表示噪声成分的强度的值。N可以是没有形成被摄体的图像的区域的标准偏差或均方根。

如果摄像对象是人眼的视网膜，则优选地，选择例如神经纤维层和神经节细胞层的组合作为要用于诊断的区域。可以通过分析重叠的B扫描图像来使图像指标计算单元3自动设置这类区域。可选地，可以在调整设备时预先设置期望层的存在可能性较高的区域。

判断单元106判断表示图像获取单元103所获取到的断层图像或生成单元104所生成的断层图像的图像质量的值是否在预定范围内。该预定范围例如是表示用于诊断的图像所需的图像质量的范围的值。

如果所判断出的表示图像质量的值在预定范围内，则判断为图像质量满足标准。输出单元109输出该图像质量的图像。如果该值在预定范围外，则判断为图像的图像质量不满足标准。然后，将表示不满足图像的图像质量标准的信息输入至控制单元107。表示图像质量的预定范围的信息被存储在存储单元108中，并且根据需要由判断单元106进行参考。

控制单元107基于判断结果，控制是否许可OCT设备101进行摄像。如果判断单元106判断为图像质量不满足必要的标准，则控制单元107将用于对与拍摄断层图像的预定位置相同的位置的图像进行拍摄的指示信息发送至OCT设备101。

响应于该指示，OCT设备101重新拍摄被检眼的视网膜的图像，并且将指定部位的断层图像发送至图像处理设备102。如果判断单元106判断为图像质量在预定范围内，则控制单元107将不许可摄像的信号发送至OCT设备101。

存储单元108存储表示该范围的值作为图像质量的标准。例如，该值是针对表示图像质量的值的预定阈值；如果该值等于或大于阈值，则满足图像质量的标准，以及如果该值小于阈值，则不满足标准。表示该范围的值可以预先确定或根据用户的输入来定义。输出单元109将所接收到的断层图像输出至显示单元(未示出)或打印机(未示出)。

通过上述处理，如果所拍摄的断层图像的图像质量不满足标准，则可以发出用于重新拍摄同一区域的图像的指示，并且合成所拍摄图像。因此，可以获得噪声得以降低的断层图像。此外，根据需要计算图像质量并且判断是否满足标准。因此，不进行不必要的摄像，并且可以减轻被检者的摄像负担。

现在，参考图2详细说明生成单元104。生成单元104包括存储器201、对准单元202和像素值计算单元203。存储器201存储图像获取单元103所拍摄的断层图像和存储单元108中所存储的合成后的断层图像。断层图像与同一人的视网膜的同一位置相对应。

对准单元202顺次进行存储器201中所存储的要合成的断层图像的对准。然后，对准单元202根据与被摄体的同一位置相对应的像素来计算新像素的值，生成重叠的B扫描图像，并且输出该重叠的B扫描图像。对准处理是用于确定针对多个图像具有最高匹配度的相对位置关系的处理。

即使拍摄到同一位置的断层图像，由于无意识眼动等所引起的图像的偏移，位置也可能并未严格对准。因此，通过计算具有最高相似度的像素的位置，可以计算出相应的坐标值。

作为用于计算坐标值的方法，可以采用已知的用于对准图像的方法。例如，可以采用非专利文献1中所述的模板匹配方法。

像素值计算单元203根据与被摄体的同一位置相对应的像素对新像素的值进行相加平均处理，生成合成后的断层图像，并且输出该合成后的断层图像。在本发明的典型实施例中，相加平均处理不仅包括简单的算术平均，还包括用于对各图像进行加权并计算平均值的加权平均。参考图3说明像素值计算单元203所进行的合成处理。

图3示出将第t至t+2的三个断层图像存储在存储器201时所进行的重叠处理。要合成的断层图像被表示为BS(t)、BS(t+1)和BS(t+2)。合成后的图像被表示为BSL。

在合成后的断层图像BSL中，根据以下数学表达式(2)，从各断层图像BS(t)中与被摄体的同一位置相对应的像素BS(t,i,j)、BS(t+1,i1,j1)和BS(t+2,i2,j2)来计算位置(i,j)的像素值BSL(i,j)。在该数学表达式中，BS(t)仅是通过对n张断层图像进行合成所获得的断层图像。BS(t+1)和BS(t+2)是通过摄像设备所形成的，并且通过图像获取单元103进行获取。

BSL(i,j)=(N*BS(t,i,j)+BS(t+1,i1,j1)+BS(t+2,i2,j2))/(N+2)...数学表达式(2)

其中，i、i1和i2以及j、j1和j2是与各断层图像中所创建的被摄体的同一部分相对应的水平方向和垂直方向的坐标值。

将合成后的断层图像存储在存储器201中，并且还将该图像发送至存储单元108并进行存储。通过总是将该合成后的断层图像存储在存储器201中来更新合成后的断层图像BSL，可以降低存储器201的所需容量。在该情况下，为了缩短整个处理时间，优选同时进行新拍摄的断层图像的获取以及合成处理。

对于重叠的B扫描图像BSL的像素，并非总是需要进行数学表达式2所示的平均处理。可以使用专利文献1中所论述的中间值或者可以进行加权平均处理。例如，可以从对准处理单元中对准后的多个图像中设置作为基准的图像，并且可以将该图像中的各像素的位置设置为基准位置。随着图像或像素相对于基准位置的偏移量变大，可以减小权重并且可以进行相加平均处理。

通过该处理，相对于基准图像极大偏移的图像对合成图像的影响有所减小。因此，可以降低图像的边缘的模糊。可以在没有背离本发明的范围的情况下修改和应用上述的B扫描的存储方法和重叠的B扫描图像的像素的计算方法。

接着参考图4详细说明OCT设备101的结构。根据本典型实施例的OCT设备101是所谓的傅立叶域光学相干断层成像设备。OCT设备101根据操作者在操作单元(未示出)中所输入的操作信息来进行被检眼的摄像，并且将所获取到的图像发送至图像处理设备102。

光源114发射光。分束器115将光分割成测量光124和参考光125。测量光124通过作为观察对象的眼118并且作为返回光126返回。返回光126包括测量光针对眼118的反射光和散射光。

分束器115还用作用于将返回光126和参考光125进行混合并生成干涉光127的干涉光生成单元。衍射光栅120分割干涉光，并且由透镜121在一维传感器122上形成图像。

一维传感器122中的各像素电路输出与所接收到的光量相对应的电信号。图像形成单元123利用一维传感器中的位置、即干涉光的波数来进行傅立叶变换，并且获取眼118的断层图像。分束器可以是光纤耦合器等。

接着详细说明光源114。光源114是作为典型的低相干光源的超发光二极管(SLD)。其波长是830nm，并且带宽是50nm。该带宽对所获取的断层图像的光轴方向上的分辨率有影响，因此是重要的参数。

作为光源，在本典型实施例中，选择SLD。然而，可以使用任何光源，只要可以发射低相干光即可，例如可以采用放大自发辐射(ASE)。针对波长，由于眼是测量对象，因而优选红外光。此外，由于波长对所获取的断层图像的水平方向上的分辨率有影响，因而优选尽可能采用短的波长。在典型实施例中，采用830nm的波长。根据观察对象的测量部位，可以使用其它波长。

接着说明参考光125的光路。由分束器115分割得到的参考光125被作为参考物体的镜119所反射，并且返回至分束器115。通过将光路长度设置为与测量光124相同的长度，参考光和测量光可以相互干涉。

接着说明测量光124的光路。由分束器115分割得到的测量光124入射至XY扫描器116的镜。该XY扫描器用作通过将入射的测量光124转向眼118并顺次改变方向而沿着与光轴垂直的方向在眼118的视网膜上二维地进行光栅扫描的扫描光学系统。

为了简化，XY扫描器116被描述为一个镜。然而实际上，X扫描镜和Y扫描镜这两个镜紧密配置在一起。调整测量光124的中心，以使该中心与XY扫描器116的镜的转动中心相对应。

透镜117使测量光124在视网膜上聚光。利用上述光学系统，在测量光124入射至眼118的情况下，由于来自眼118的视网膜的反射和散射，因而测量光124变成返回光126。将通过使测量光入射在视网膜上的某一位置来生成一维图像这一过程称为A扫描。将该一维图像称为A扫描图像。

将在视网膜的表面上沿着预定线路以预定间隔进行A扫描并生成二维图像的操作称为B扫描。将该二维图像称为B扫描图像。利用B扫描，可以获得以预定间隔顺次改变的测量光的各入射位置处的多个A扫描图像。通过对A扫描图像进行插值处理等，可以获得二维B扫描图像。

通常，为了监视摄像位置，OCT设备包括扫描激光检眼镜(未示出)或用于拍摄二维眼底图像的光学系统。

接着说明分光系统。如上所述，干涉光127被衍射光栅120分割。在与光源的中心波长和带宽相同的波长条件下进行分光。用于测量干涉光的一维传感器通常具有电荷耦合装置(CCD)型和互补金属氧化物半导体(CMOS)型。CCD型或CMOS型都可以提供相同的结果。

在上述OCT设备101中，如果在不移动XY扫描器403的情况下进行测量，则根据傅立叶变换的输出，可以获得图5A中的A扫描。通过在每次A扫描完成时将扫描器沿着X方向继续移动分辨率的量，可以获得图5A中的B扫描。同样，通过在每次B扫描完成时沿着Y方向继续进行扫描，可以获得视网膜的三维图像。

在该操作中，如果Y方向上的扫描的移动量小，则可以获得如图5B所示的图像那样的精细的三维图像。如果Y方向上的扫描的移动量大，则可以获得如图5C所示的图像那样的粗糙的三维图像(以下称为粗糙三维图像)。

参考图6的流程图说明根据第一典型实施例的图像处理设备102的流程。

在步骤S601中，图像获取单元103获取如图3所示的上述图像那样的被检眼中预定位置处的一个B扫描图像。图像获取单元103获取OCT设备通过扫描预定二维摄像区域所形成的多个断层图像。根据这些断层图像来获得预定位置处的B扫描图像。将其它B扫描图像存储在存储单元108中。

在步骤S602中，如果上述的预定位置处的B扫描图像是第一个图像(步骤S602中为“否”)，则不存在要通过生成单元104合成的多个图像。然后，图像获取单元103将所获取到的B扫描图像发送至计算单元105。另外，图像获取单元103可以将B扫描图像发送至生成单元104，并且生成单元104可以在不对B扫描图像进行任何处理的情况下将该B扫描图像发送至计算单元105。如果B扫描图像是第二个图像或第二个图像之后的图像(步骤S602中为“是”)，则图像获取单元103将B扫描图像发送至生成单元104。

在步骤S603中，生成单元104将所输入的B扫描图像存储在内部存储器201中。在生成单元104的存储器201中，存储已生成的合成后的B扫描图像。然后，进行用于对合成后的图像和新输入的B扫描图像进行合成的处理。

如上所述，生成单元104顺次进行存储器201中所存储的B扫描图像的对准。然后，生成单元104根据与被摄体的同一位置相对应的像素来计算新像素的值，生成重叠的B扫描图像，并输出该重叠的B扫描图像。利用所生成的B扫描图像来更新已生成的B扫描图像，并且将该图像存储在存储器201中。

所存储的合成后的B扫描图像将在输入下一新的B扫描图像时通过生成单元104进行合成。生成单元104将合成后的图像输出至计算单元105。

在步骤S604中，计算单元105计算表示从图像获取单元103或生成单元104所输出的B扫描图像的图像质量的指标值M。

在步骤S605中，判断单元106判断所输入的图像质量指标M是否超过预定范围。如果判断单元106判断为指标M在预定范围内(步骤S605中为“是”)，则输出单元109输出生成单元104的存储器201中所存储的图像质量被判断为在预定范围内的图像，并且在显示单元(未示出)上显示该图像。

如果判断单元106判断为指标M在预定范围外(步骤S605中为“否”)，则在步骤S607中，控制单元107接收与该判断有关的信息，并且指示OCT设备101再次进行摄像。响应于该指示，OCT设备101拍摄被检眼的视网膜的图像。

在步骤S601中，图像获取单元103获取上述的预定位置处的B扫描图像。在步骤S603中，生成单元104将根据控制单元107的再拍摄指示所获得的断层图像与判断单元106判断了图像质量的断层图像进行合成。

通过该处理，顺次合成预定位置处的断层图像。然后，控制单元(未示出)确定用于获得图像质量满足诊断标准的合成图像所需的断层图像的张数。对于其它B扫描图像，生成单元104对相同张数的断层图像进行合成处理，并且可以获得用于使视网膜的三维构造清晰的多个B扫描图像。

在合成图像的生成处理和表示图像质量的值的计算处理充分快于用于扫描视网膜的摄像区域并形成图像的处理的情况下，进行图像质量的判断和根据需要发出与该判断相对应的摄像指示的处理尤为有效。

如上所述，如果图像质量指标在预定范围外，则指示再摄像以生成合成图像，并且当图像质量指标变成处于预定范围内时，停止再摄像的指示。利用输出单元109从生成单元104的存储器201输出此时的合成后的B扫描图像。

通过处理，防止了不必要的摄像，并且可以在减轻被检者的负担的同时获得高质量的断层图像。特别地，根据被检者的不同，OCT设备所拍摄的视网膜的图像由于无意识眼动以及测量光路中的玻璃体和晶状体等的影响而具有不同的噪声量。然而，与统一确定要合成的图像数量的情况相比，可以确定更合适的拍摄张数。因此，可以实现被检者负担的减轻和图像质量的提高这两者。

在本典型实施例中，在生成单元104生成合成图像的处理中使用第一个断层图像。然而，在另一典型实施例中，在合成图像的生成中不使用第一个断层图像。例如，如果在进行摄像的对准用的预扫描摄像之后进行主摄像，则图像处理设备102获取通过预扫描摄像所获得的断层图像，并且计算图像质量评价值。

在该处理中，判断预扫描图像中包含的主摄像时的摄像区域的图像质量。对于仅用于评价图像质量的断层图像而言，并不总是要评价主摄像时的整个摄像区域的图像质量，而是要评价代表位置处的图像质量。通过进行上述控制，利用预扫描摄像的断层图像，可以高效地获得适当的重叠图像。

示例2

在根据第二典型实施例的光学相干断层成像系统700中，OCT设备701重复拍摄被检眼的视网膜的图像，并且图像获取单元703顺次获取重复形成的断层图像。生成单元705顺次生成并更新合成图像。在图像质量变成处于预定范围内时，控制单元708向OCT设备701发出用于停止摄像的指示。OCT设备701响应预先来自控制单元708的指示来重复摄像。然而，OCT设备701可以在无需来自控制单元708的指示的情况下重复摄像。

以下参考图7说明光学相干断层成像系统700的构造。针对与第一典型实施例的组件具有相同名称的组件，如果没有特别提到，则提供相同的功能，并且省略重复的说明。

与第一典型实施例中一样，OCT设备701是所谓的傅立叶域光学相干断层成像设备。然而，OCT设备701的不同之处在于：OCT设备701根据来自图像处理设备702的摄像指示来重复拍摄视网膜的图像以顺次形成断层图像。

图像获取单元703与图像的形成相对应地顺次获取OCT设备701中所拍摄的断层图像。图像获取单元703将所获取到的图像发送至存储单元704，并且指示存储单元704存储图像。

生成单元705在OCT设备进行摄像的同时从存储单元704顺次获取图像，将图像与已合成的图像进行合成，并且生成合成后的图像。生成单元705在将所生成的图像存储在内部存储器的情况下将所生成的图像输出至计算单元706和输出单元709。然后，生成单元705再次从存储单元704获取图像，并且进行图像生成。如上所述，生成单元705进行顺次生成处理。

如果控制单元708接收到判断单元707所获得的表示合成图像的质量在预定范围内的判断结果，则指示OCT设备701不许可继续进行摄像。与该处理同时，或者代替该处理，控制单元708可以停止存储OCT设备701所生成的图像，停止将图像发送至图像处理设备702，或停止使用图像处理设备702获取图像，或者可以进行对被检者的检查完成的通知。

通过该处理，可以防止不必要的摄像并且可以减轻被检者的摄像负担。在扫描视网膜的摄像区域并形成图像的处理快于合成图像的生成处理和表示图像质量的值的计算处理的情况下，根据本典型实施例的处理是有效的。

除了上述以外，控制单元708对图像处理设备702中的各单元进行整体控制。输出单元709根据需要在显示单元710上显示生成单元705所生成的合成图像。通过该处理，顺次更新要显示在显示单元710上的断层图像。因此，要显示的图像随时间的经过而变成清晰的图像。

参考图8的流程图说明根据第二典型实施例的图像处理设备702的处理流程。省略了与第一典型实施例相重复的说明。图像获取单元703接收来自OCT设备701的图像并且将图像存储在存储单元704中。在该状况下，在步骤S801中，生成单元705从存储单元704获取一个B扫描图像。

在步骤S802中，控制单元708判断图像获取单元703所获取到的图像是否是第二个图像或第二个图像之后的图像。如果该图像是第一个图像(步骤S802中为“否”)，则处理进入步骤S801，并且生成单元705从存储单元704获取第二个B扫描图像。如果该图像是第二个B扫描图像或第二个B扫描图像之后的图像(步骤S802中为“是”)，则在步骤S803中，控制单元708将多个图像输入至生成单元705。然后，生成单元705进行用于生成合成图像的处理。

在步骤S804中，将所生成的合成图像输出至输出单元709。在步骤S805中，显示单元710显示合成图像。在步骤S804中生成单元705将合成图像输出至输出单元之后，生成单元705再次从存储单元704获取B扫描图像。通过上述处理，生成单元705顺次生成合成图像，并且更新存储在内部存储器中的合成图像。

在步骤S806中，计算单元706获取合成图像。在步骤S807中，计算单元706根据图像来计算表示图像质量的指标。计算单元706在顺次进行合成图像的获取和指标值的计算的情况下将表示图像质量的值输出至判断单元707。

在步骤S808中，判断单元707判断所接收到的指标是否在预定范围内。如果判断为该指标在预定范围内(步骤S808中为“是”)，则控制单元708接收与该判断有关的信息。在步骤S809中，控制单元708在发送不许可或停止OCT设备701的摄像的指示的情况下，停止图像获取单元703的图像获取。

通过该处理，在停止输出单元709所输出并由显示单元710显示的B扫描图像的更新处理的情况下，停止生成单元705的合成处理、计算单元706的指标计算处理和判断单元707的判断处理。

如上所述，控制单元708根据合成图像的图像质量来停止OCT设备701的摄像。因此，可以在停止不必要的摄像的情况下获得具有诊断所需的图像质量的断层图像。此外，在每次随着摄像的进行而获取B扫描图像时，显示此时的合成后的B扫描图像。因此，摄像设备的操作者可以从视觉上检查图像。

示例3

在第三典型实施例中，为了缩短通过对多个图像进行相加平均处理来生成合成图像的处理时间，减少视网膜的深度方向的图像信息，并且使多个断层图像的对准处理高速化。

针对系统和设备的结构，省略了对与第一典型实施例或第二典型实施例相同的组件的说明。此外，为了简化，将基于根据第一典型实施例的系统结构来进行说明。然而，可以将第三典型实施例应用至根据第二典型实施例的系统。

在生成单元104的对准单元202中，当重叠处理单元2进行对准处理时，重叠处理单元2并未使用所输入的断层图像的所有像素，而是以断层图像的大小实质缩小的形式进行该处理。例如如图9所示，如果原始B扫描图像是H像素长和W像素宽，则在对准处理中使用大小为H2像素长和W2像素宽的较小的B扫描图像。

长度H2和宽度W2可以是任意值，只要可以确保对准的精度即可。然而，在视网膜的断层图像中，由于视网膜具有层在与深度方向垂直的方向上重叠的构造，因而对准用的有效信息相对于视网膜的深度方向而言在水平方向上较少。即使缩减了垂直方向的处理对象像素数，图像的特征也是足够的。因此，对准的问题很少，并且该缩减有助于提高处理速度，并且该缩减是优选的。在图9的例子中，将宽度定义为W=W2，并且间隔剔除像素以使高度为H2<H。

可选地，对准时的模板匹配所使用的区域可以限于如图9中由虚线所示的B扫描图像的一部分以实质缩减处理对象像素数。特别地，在视网膜的断层图像中，如图9所示，在与玻璃体或脉络膜的下方相对应的部分中，很少存在信号。因此，对准用的有效信息较少，并且如果该信息不用于对准，则不影响精度。相反，这有助于减少处理时间。

如上所述，通过预先对B扫描图像进行二值化、提取比玻璃体深的位置处的区域并且仅使用该区域进行模板匹配，可以减少额外的处理并且可以提高处理速度。此外，在要提取低于脉络膜的区域以外的区域的情况下，可以提取位于玻璃体下侧(从前眼部观察的较深位置)并且位于脉络膜上侧(从前眼部观察的较浅位置)的区域。在该情况下，对准单元202设置有层提取单元。层提取单元提取要用于模板匹配的区域。

通过对第一典型实施例应用作为本典型实施例的特征的对准处理，可以减少摄像指示的间隔。因此，可以缩短摄像时间。此外，通过对第二典型实施例应用作为本典型实施例的特征的对准处理，可以减少耗费时间的合成图像的生成间隔，并且可以减少图像质量判断的间隔。因此，可以防止不必要的摄像。

示例4

在第四典型实施例中，组合并使用表示图像质量的值。针对系统和设备的结构，省略了对与第一典型实施例或第二典型实施例相同的组件的说明。此外，为了简化，将基于根据第一典型实施例的系统结构来进行说明。然而，可以将第四典型实施例应用至根据第二典型实施例的系统。

计算单元105计算表示图像的锐度的指标以及表示第一典型实施例中所述的噪声成分的大小的S/N比。作为锐度，可以在断层图像的视网膜层的各边界区域中计算梯度，并且可以使用诸如所述值的平均值或最大值等的统计量。

在视网膜层的B扫描图像中，如图9所示，以在水平方向上延伸的形式来描绘层构造。然后，在垂直方向上表现由于重叠处理中的误差所引起的模糊。为了分析方向的边缘，如图9中的R所示，在视网膜层和玻璃体或脉络膜之间的边界的附近，可以计算垂直方向的像素值的梯度。

随着重叠张数的增大，重叠的B扫描图像的S/N比也增大。另一方面，由于残留的对准误差，因而层构造的边界区域变模糊，并且锐度降低。如上所述，梯度的使用和锐度的评价提供了用于防止模糊增加的指标。

作为表示噪声成分的大小的值，可以采用各种指标值。在OCT中，断层图像中所包含的噪声成分的大小对于图像质量而言起主导作用。因此，例如，在图像的直方图中，计算单元105可以计算信号成分的强度的峰值和噪声成分的强度的峰值之间的距离。

作为另一指标，可以使用根据重叠的B扫描图像的直方图的分布形状而变化的数值。针对这种数值，可以使用以下数学表达式(3)中所示的失真度K。

K=∑(k-m)³·P(ｋ)／σ³...  数学表达式(3)

其中，P(k)是直方图中的第k个成分的值，并且表示像素值为k的像素的频率，并且m是像素平均值。失真度K是值随着直方图变得非对称而增大的特征量。

如上所述，在OCT断层图像中，噪声成分起主导左右，并且未进行重叠处理的B扫描图像的直方图具有如图10A所示的接近对称的形状。然而，噪声成分是随机的，并且通过进行重叠处理，消除了噪声成分。然后，与被摄体的信号相对应的成分变得相对较强。

在眼底的B扫描图像中，描绘了视网膜层。然而，在该图像中，层具有不同的像素值水平。因此，像素值的分布形状并不对称。因此，作为重叠处理的结果，消除了噪声成分，并且直方图的形状变得非对称。图10B和图10C示出重叠张数分别是5和30的情况。随着重叠张数的增大，分布形状变得非对称。

图11A、11B和11C示出步骤S400中所述的指标和重叠张数之间的关系。图11A示出S/N比，图11B示出直方图的失真度，并且图11C示出标准偏差。

如果使用S/N比作为图像质量指标，则即使重叠张数超过20，也没有很大地改善图像质量。因此，例如，当S/N比超过0.8时，停止摄像。在直方图的失真度的情况下，同样地，预先设置阈值。当失真度超过阈值时，停止摄像。

另一方面，标准偏差与噪声量相对应。因此，当噪声量变得低于阈值时，停止摄像。通过利用视觉评价测试等计算诊断所需的图像质量和指标之间的关系来预先确定这些阈值，并在摄像之前将这些阈值存储在存储单元108中。

此外，可以将表示要合成的图像的数量和表示图像的图像质量的值之间的这种对应关系的图形信息存储在存储单元108中，并且可以拍摄一定张数的图像，其中对于这些图像，图形的梯度小于预定阈值。

由于被检者的特性或其它拍摄条件，因而每个图像的噪声可能针对各摄像对象而变化。为了应对这种情况，可以将图11A、11B和11C所示的关系信息存储在存储单元108中，并且可以根据第一个图像的图像质量来设置适当的重叠张数。在该情况下，要进行所设置的张数的摄像。

此外，在第一典型实施例中，判断单元106可以存储所输入的表示图像质量的值的历史信息。在图像质量的改善程度小于预定阈值时，可以停止摄像指示并且可以输出图像。

在该情况下，在第二典型实施例中，控制单元708可以对OCT设备701进行用于停止摄像的控制。通过该处理，如果即使对图像进行相加处理也没有很大地改善图像质量，则此时停止摄像。因此，不必要的摄像得以停止并且可以减轻摄像负担。

示例5

在第五典型实施例中，将本发明应用至可以利用多个测量光同时扫描视网膜上的不同区域的所谓的多光束OCT设备。还可以将本发明应用至具有多个测量光的OCT。在本典型实施例中，说明了将本发明应用于可以高速在较宽区域中进行摄像的眼科摄像设备的示例。

在本典型实施例中，如图12所示，断层图像获取单元1将单独的测量光的光束同时发射至通过将摄像范围分割成三个而形成的相对于深度方向的高度h分别为R1、R2和R3的区域，并且进行摄像。在各区域中，虚线示出作为重叠对象的B扫描的位置。可以同时获取利用三个位置的B扫描所获得的部分图像。由各测量光所扫描的区域可能部分重叠。

在图12中，图像获取单元103多次扫描由虚线所示的各区域，并且获取与各区域相对应的部分图像。可以同时或顺次在三个位置中进行该获取。在对象是眼底视网膜的情况下，存在由于眼球运动而引起的影响。因此，优选地，尽可能在短的时间段内获取图像，并且同时进行该获取。将所获取到的三个位置处的部分图像输出至生成单元104。

生成单元104分别针对各区域对所输入的各区域的部分图像进行对准处理，进行相加平均处理，生成部分图像，并且将图像输出至计算单元105。

计算单元105针对三个重叠的部分图像分别计算表示图像质量的指标。要计算的指标可以是上述典型实施例中的任意指标。例如，如果使用直方图的失真度，则计算单元105针对各重叠的B扫描图像计算三个失真度K1、K2和K3，并且将这些值输出至判断单元106。

通过针对与各测量光相对应的各图像进行对准并计算指标值，无需进行用于对准三个图像的处理。因此，可以缩短摄像时间。

生成单元104可以在进行所输入的三个B扫描图像的对准之后进行图像合成处理，并且计算指标。在该情况下，如图12所示，诸如黄斑1201或视神经乳头1202等的特征构造可以用于对准单元202所进行的对准，并且可以获得更清晰的图像。

判断单元106基于所输入的三个失真度的值来判断是否停止断层图像获取。例如，在三个失真度全部超过上述典型实施例中所述的阈值并且三个失真度之间的差处于不存在图像质量问题的水平的情况下，停止摄像操作。

是否许可摄像可以仅由差小于阈值这一事实来控制。如上所述，在多个区域中独立进行断层图像获取的情况下，通过进行控制以使得各区域超过预定水平并且区域之间的差变小，可以在所有摄像区域中维持图像质量。

根据上述典型实施例，按照需要根据图像质量发出摄像指示，对所拍摄图像进行相加平均处理，并且生成新的断层图像。因此，可以减轻被检者的不必要的摄像负担，并且可以获得期望图像质量的图像。

此外，顺次生成相加平均处理后的图像，并且当图像质量在预定范围内时，可以停止摄像。因此，可以减轻被检者的不必要的摄像负担，并且可以获得期望图像质量的图像。

在上述典型实施例中，在对准处理和合成处理中使用B扫描图像。然而，并不局限于此，可以利用A扫描图像单位或三维断层图像单位进行该处理。

此外，在第一典型实施例的控制单元107的摄像指示中，可以一次发出用于拍摄多个断层图像的指示。此外，在从根据本发明典型实施例的处理开始起的合成图像的数量较小的情况下，合成图像中的噪声量较大。因此，可以一次发出用于拍摄许多断层图像的指示，并且随着合成处理的进行，可以减少要拍摄的图像的数量。在该情况下，可以减少合成处理、指标计算处理和判断处理等的次数。

生成单元104将新拍摄的图像添加至合成图像并且进行合成处理。然而，可以在不使用已合成的图像的情况下通过顺次合成所拍摄图像来生成合成图像。

可以将根据上述典型实施例的光学相干断层成像系统中的OCT设备和图像处理设备的功能作为一个光学相干断层成像设备进行安装。

此外，可以通过使软件和硬件协作工作来实现图像处理设备102的功能。在该情况下，在包括中央处理单元(CPU)、只读存储器(ROM)和随机存取存储器(RAM)的控制单元107中，CPU将ROM中所存储的用于实现处理流程的程序装载至RAM中，并且CPU顺次执行程序中所述的指示。通过该操作，电子计算机中的硬件和软件协作工作，然后，实现本发明。此外，软件和硬件通过协作工作可以仅实现本发明的一部分。

尽管已经参考典型实施例说明了本发明，但是应该理解，本发明不限于所公开的典型实施例。所附权利要求书的范围符合最宽的解释，以包含所有这类修改、等同结构和功能。

本申请要求2010年3月2日提交的日本专利申请2010-045544和2011年1月7日提交的日本专利申请2011-002089的优先权，其全部内容通过引用包含于此。

附图标记列表

100：光学相干断层成像系统

101：OCT设备

102：图像处理设备

104：生成单元

105：计算单元

106：判断单元

107：控制单元

权利要求书(按照条约第19条的修改)

1.一种图像处理设备，包括：

判断单元，用于判断光学相干断层成像设备所拍摄的与摄像对象的预定位置相对应的断层图像的图像质量是否在预定范围内；

控制单元，用于响应于所述判断单元的判断，对所述光学相干断层成像设备控制是否许可进行所述预定位置的摄像；以及

生成单元，用于通过对包括根据所述控制所获得的断层图像的所述预定位置的多个断层图像进行合成，来生成新的断层图像。

2.根据权利要求1所述的图像处理设备，其中，在所述判断单元判断为图像质量在预定范围外的情况下，所述控制单元控制所述光学相干断层成像设备进行所述预定位置的摄像。

3.根据权利要求2所述的图像处理设备，其中，所述生成单元将所述判断单元判断了图像质量的断层图像与根据所述控制单元对摄像的许可所获得的断层图像进行合成。

4.根据权利要求1所述的图像处理设备，其中，在所述判断单元判断为图像质量在预定范围内的情况下，所述控制单元控制所述光学相干断层成像设备不许可进行所述预定位置的摄像。

5.根据权利要求1所述的图像处理设备，其中，所述判断单元判断所述生成单元所获得的断层图像的图像质量。

6.根据权利要求1所述的图像处理设备，其中，所述控制单元控制所述光学相干断层成像设备以重复进行所述预定位置的摄像，并且控制所述生成单元对所拍摄的断层图像进行合成，以及

在所述判断单元判断为合成处理所获得的新的断层图像的图像质量在预定范围内的情况下，所述控制单元控制所述光学相干断层成像设备不许可继续进行摄像。

7.根据权利要求1所述的图像处理设备，其中，所述生成单元包括对准单元，所述对准单元用于对准作为合成处理的对象的断层图像。

8.根据权利要求7所述的图像处理设备，其中，作为所述对准的结果，所述生成单元通过随着断层图像的位置偏移变小而增大该断层图像的权重，来进行断层图像的合成。

9.根据权利要求7所述的图像处理设备，其中，还包括提取单元，所述提取单元用于在所述摄像对象是视网膜的情况下，从断层图像提取玻璃体下方的区域和脉络膜上方的区域中的至少一个区域，

其中，所述对准单元使用所提取的区域中的断层图像来进行对准。

10.根据权利要求1至9中任一项所述的图像处理设备，其中，还包括计算单元，所述计算单元用于计算表示所述生成单元所获得的断层图像的图像质量的值。

11.根据权利要求10所述的图像处理设备，其中，所述计算单元计算表示断层图像的噪声的值和表示断层图像的锐度的值，以及

所述判断单元分别判断表示所述噪声的值和表示所述锐度的值各自是否在预定范围内。

12.根据权利要求10所述的图像处理设备，其中，所述计算单元计算断层图像的直方图中噪声成分的峰值位置和信号成分的峰值位置之间的距离作为表示该断层图像的图像质量的值。

13.根据权利要求10所述的图像处理设备，其中，所述计算单元计算断层图像的直方图的失真度作为表示该断层图像的图像质量的值。

14.根据权利要求1至13中任一项所述的图像处理设备，其中，所述光学相干断层成像设备使多个测量光的光束同时入射至摄像对象，并且基于所入射的测量光的来自摄像对象的返回光来生成断层图像，以及

所述判断单元判断针对与测量光的各光束相对应的各部分图像所计算出的表示图像质量的值之间的差是否在预定范围内。

15.根据权利要求1至14中任一项所述的图像处理设备，其中，所述光学相干断层成像设备使多个测量光的光束同时入射至摄像对象，并且基于所入射的测量光的来自摄像对象的返回光来生成断层图像，以及

所述判断单元针对通过对准和合成与各测量光相对应的各部分图像所形成的断层图像，判断表示图像质量的值是否在预定范围内。

16.根据权利要求1至15中任一项所述的图像处理设备，其中，所述光学相干断层成像设备重复进行摄像对象的预定位置的摄像并且顺次形成断层图像，

所述生成单元与所述光学相干断层成像设备的摄像并行地获取所形成的断层图像，并且将该断层图像与已生成的断层图像进行合成以顺次生成新的断层图像，以及

所述图像处理设备还包括：

控制单元，用于在所计算出的图像质量在预定范围内的情况下，控制所述光学相干断层成像设备停止摄像。

17.一种光学相干断层成像设备的控制方法，包括以下步骤：

判断步骤，用于判断所述光学相干断层成像设备所拍摄的与摄像对象的预定位置相对应的断层图像的图像质量是否在预定范围内；

控制步骤，用于根据所述判断步骤针对图像质量是否在预定范围内的判断，对是否许可所述光学相干断层成像设备进行所述预定位置的摄像进行控制；以及

生成步骤，用于通过对包括所述控制步骤所获得的断层图像的所述预定位置的多个断层图像进行合成，来生成新的断层图像。

18.一种光学相干断层成像系统，包括：

光源，用于发射低相干光；

干涉光生成单元，用于将从所述光源发射的光分割成向着摄像对象行进的测量光和向着参考物体行进的参考光，并且生成经由所述摄像对象所获得的测量光与经由所述参考物体所获得的参考光的干涉光；

扫描光学系统，用于通过顺次改变所述测量光在所述摄像对象中的入射位置来扫描所述摄像对象；

图像形成单元，用于基于所述干涉光生成单元所生成的干涉光来形成所扫描的摄像对象的断层图像；

判断单元，用于判断与所述摄像对象的预定位置相对应的断层图像的图像质量是否在预定范围内；

控制单元，用于根据所述判断单元针对图像质量是否在预定范围内的判断，控制所述光源、所述扫描光学系统和所述图像形成单元以对是否许可所述预定位置的摄像进行控制；以及

生成单元，用于通过对包括根据所述控制单元所进行的控制所获得的断层图像的所述预定位置的多个断层图像进行合成，来生成新的断层图像。

19.根据权利要求17所述的光学相干断层成像设备的控制方法，其中，还包括：

计算步骤，用于计算表示所述生成单元所获得的断层图像的图像质量的值。

20.根据权利要求18所述的光学相干断层成像系统，其中，还包括计算单元，所述计算单元用于计算表示所述生成单元所获得的断层图像的图像质量的值。

Claims (17)

1.一种图像处理设备，包括：

判断单元，用于判断光学相干断层成像设备所拍摄的与摄像对象的预定位置相对应的断层图像的图像质量是否在预定范围内；

控制单元，用于响应于所述判断单元的判断，对所述光学相干断层成像设备控制是否许可进行所述预定位置的摄像；以及

生成单元，用于通过对包括根据所述控制所获得的断层图像的所述预定位置的多个断层图像进行合成，来生成新的断层图像。

2.根据权利要求1所述的图像处理设备，其中，在所述判断单元判断为图像质量在预定范围外的情况下，所述控制单元控制所述光学相干断层成像设备进行所述预定位置的摄像。

3.根据权利要求2所述的图像处理设备，其中，所述生成单元将所述判断单元判断了图像质量的断层图像与根据所述控制单元对摄像的许可所获得的断层图像进行合成。

4.根据权利要求1所述的图像处理设备，其中，在所述判断单元判断为图像质量在预定范围内的情况下，所述控制单元控制所述光学相干断层成像设备不许可进行所述预定位置的摄像。

5.根据权利要求1所述的图像处理设备，其中，所述判断单元判断所述生成单元所获得的断层图像的图像质量。

6.根据权利要求1所述的图像处理设备，其中，所述控制单元控制所述光学相干断层成像设备以重复进行所述预定位置的摄像，并且控制所述生成单元对所拍摄的断层图像进行合成，以及

在所述判断单元判断为合成处理所获得的新的断层图像的图像质量在预定范围内的情况下，所述控制单元控制所述光学相干断层成像设备不许可继续进行摄像。

7.根据权利要求1所述的图像处理设备，其中，所述生成单元包括对准单元，所述对准单元用于对准作为合成处理的对象的断层图像。

8.根据权利要求7所述的图像处理设备，其中，作为所述对准的结果，所述生成单元通过随着断层图像的位置偏移变小而增大该断层图像的权重，来进行断层图像的合成。

9.根据权利要求7所述的图像处理设备，其中，还包括提取单元，所述提取单元用于在所述摄像对象是视网膜的情况下，从断层图像提取玻璃体下方的区域和脉络膜上方的区域中的至少一个区域，

其中，所述对准单元使用所提取的区域中的断层图像来进行对准。

10.根据权利要求1至9中任一项所述的图像处理设备，其中，所述判断单元计算表示断层图像的噪声的值和表示断层图像的锐度的值，并且分别判断表示所述噪声的值和表示所述锐度的值各自是否在预定范围内。

11.根据权利要求1至10中任一项所述的图像处理设备，其中，还包括计算单元，所述计算单元用于计算断层图像的直方图中噪声成分的峰值位置和信号成分的峰值位置之间的距离作为表示该断层图像的图像质量的值。

12.根据权利要求1至11中任一项所述的图像处理设备，其中，还包括计算单元，所述计算单元用于计算断层图像的直方图的失真度作为表示该断层图像的图像质量的值。

13.根据权利要求1至12中任一项所述的图像处理设备，其中，所述光学相干断层成像设备使多个测量光的光束同时入射至摄像对象，并且基于所入射的测量光的来自摄像对象的返回光来生成断层图像，以及

所述判断单元判断针对与测量光的各光束相对应的各部分图像所计算出的表示图像质量的值之间的差是否在预定范围内。

14.根据权利要求1至13中任一项所述的图像处理设备，其中，所述光学相干断层成像设备使多个测量光的光束同时入射至摄像对象，并且基于所入射的测量光的来自摄像对象的返回光来生成断层图像，以及

所述判断单元针对通过对准和合成与各测量光相对应的各部分图像所形成的断层图像，判断表示图像质量的值是否在预定范围内。

15.根据权利要求1至13中任一项所述的图像处理设备，其中，所述光学相干断层成像设备重复进行摄像对象的预定位置的摄像并且顺次形成断层图像，

所述生成单元与所述光学相干断层成像设备的摄像并行地获取所形成的断层图像，并且将该断层图像与已生成的断层图像进行合成以顺次生成新的断层图像，以及

所述图像处理设备还包括：

计算单元，用于计算所生成的合成图像的图像质量；以及

控制单元，用于在所计算出的图像质量在预定范围内的情况下，控制所述光学相干断层成像设备停止摄像。

16.一种光学相干断层成像设备的控制方法，包括以下步骤：

判断步骤，用于判断所述光学相干断层成像设备所拍摄的与摄像对象的预定位置相对应的断层图像的图像质量是否在预定范围内；

控制步骤，用于根据所述判断步骤针对图像质量是否在预定范围内的判断，对是否许可所述光学相干断层成像设备进行所述预定位置的摄像进行控制；以及

生成步骤，用于通过对包括所述控制步骤所获得的断层图像的所述预定位置的多个断层图像进行合成，来生成新的断层图像。

17.一种光学相干断层成像系统，包括：

光源，用于发射低相干光；

干涉光生成单元，用于将从所述光源发射的光分割成向着摄像对象行进的测量光和向着参考物体行进的参考光，并且生成经由所述摄像对象所获得的测量光与经由所述参考物体所获得的参考光的干涉光；

扫描光学系统，用于通过顺次改变所述测量光在所述摄像对象中的入射位置来扫描所述摄像对象；

图像形成单元，用于基于所述干涉光生成单元所生成的干涉光来形成所扫描的摄像对象的断层图像；

判断单元，用于判断与所述摄像对象的预定位置相对应的断层图像的图像质量是否在预定范围内；

控制单元，用于根据所述判断单元针对图像质量是否在预定范围内的判断，控制所述光源、所述扫描光学系统和所述图像形成单元以对是否许可所述预定位置的摄像进行控制；以及

生成单元，用于通过对包括根据所述控制单元所进行的控制所获得的断层图像的所述预定位置的多个断层图像进行合成，来生成新的断层图像。

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