特許 6473909 画像変換装置、画像変換方法、及び画像変換プログラム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】6473909

(24)【登録日】2019年2月8日

(45)【発行日】2019年2月27日

(54)【発明の名称】画像変換装置、画像変換方法、及び画像変換プログラム

(51)【国際特許分類】

   G06T 1/00 20060101AFI20190218BHJP

   H04N 1/60 20060101ALI20190218BHJP

【ＦＩ】

   G06T1/00 510

   H04N1/60

【請求項の数】12

【全頁数】18

(21)【出願番号】特願2018-8839(P2018-8839)

(22)【出願日】2018年1月23日

【審査請求日】2018年8月23日

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】000222118

【氏名又は名称】東洋インキＳＣホールディングス株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】711004436

【氏名又は名称】東洋インキ株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】599002043

【氏名又は名称】学校法人 名城大学

(74)【代理人】

【識別番号】100083806

【弁理士】

【氏名又は名称】三好 秀和

(74)【代理人】

【識別番号】100101247

【弁理士】

【氏名又は名称】高橋 俊一

(74)【代理人】

【識別番号】100095500

【弁理士】

【氏名又は名称】伊藤 正和

(72)【発明者】

【氏名】塚田 敦史

(72)【発明者】

【氏名】池田 卓美

【審査官】 山田 辰美

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００２−２２４０４１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１０−００３２５１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１７−０３３３５６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−１５６９８３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−０２５７６１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０６Ｔ １／００

Ｈ０４Ｎ １／６０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

晴眼者の水晶体への入射光におけるＲ，Ｇ，Ｂの各色の分光透過率を１００％としたときの白内障者の水晶体への入射光における前記各色の分光透過率を保持しており、入力された原画像データを構成するＲ，Ｇ，Ｂの各色信号に前記各色の分光透過率を乗算することにより、白内障者の水晶体の分光透過率による影響を作用させた分光透過率影響画像データを生成する分光透過率影響演算部と、
白内障者の水晶体に光が入射したときの散乱光強度から晴眼者の水晶体に光が入射したときの散乱光強度を減算した相対散乱光強度を、前記散乱光強度がとり得る最大値で除算した値を散乱光寄与度とし、白色画像データを構成するＲ，Ｇ，Ｂの各色信号に前記散乱光寄与度を乗算することにより、白内障者の水晶体への入射光の散乱による影響を作用させた散乱光影響画像データを生成する散乱光影響演算部と、
前記分光透過率影響画像データに１から前記散乱光寄与度を減算した減算値を乗算した乗算値と、前記散乱光影響画像データとを加算することにより、前記原画像データによる原画像を白内障者が見る色に相当する画像を再現した変換画像データを生成する加算部と、
を備えることを特徴とする画像変換装置。

【請求項2】

前記分光透過率影響演算部は、
晴眼者及び白内障者の水晶体の可視光波長領域における分光透過率を示す水晶体分光透過率データに基づいて、晴眼者の水晶体への入射光の分光透過率を１００％としたときの白内障者の水晶体への入射光の相対的な分光透過率である水晶体相対分光透過率データを算出する相対分光透過率算出部と、
前記水晶体相対分光透過率データに基づいて、前記各色の分光透過率を算出するＲＧＢ光透過率算出部と、
前記原画像データを構成するＲ，Ｇ，Ｂの各色信号に、前記ＲＧＢ光透過率算出部で算出された前記各色の分光透過率を乗算して、前記分光透過率影響画像データを生成する第１の色信号演算部と、
を備えることを特徴とする請求項１に記載の画像変換装置。

【請求項3】

前記散乱光影響演算部は、
可視光波長領域における水晶体の平均分光透過率と前記散乱光強度との関係を示す水晶体散乱光強度データに基づいて晴眼者及び白内障者の散乱光強度を算出し、白内障者の散乱光強度から晴眼者の散乱光強度を減算して前記相対散乱光強度を算出する相対散乱光強度算出部と、
前記相対散乱光強度を前記散乱光強度がとり得る最大値で除算して前記散乱光寄与度を算出する散乱光寄与度算出部と、
白色画像データを構成するＲ，Ｇ，Ｂの各色信号に前記散乱光寄与度を乗算して、前記散乱光影響画像データを生成する第２の色信号演算部と、
を備えることを特徴とする請求項１または２に記載の画像変換装置。

【請求項4】

前記分光透過率影響演算部は、白内障の程度が異なる複数の白内障者のそれぞれに対応した分光透過率影響画像データを生成し、
前記散乱光影響演算部は、前記複数の白内障者のそれぞれに対応した散乱光影響画像データを生成し、
前記加算部は、前記複数の白内障者のそれぞれに対応した変換画像データを生成する
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の画像変換装置。

【請求項5】

入力された原画像データを構成するＲ，Ｇ，Ｂの各色信号に、晴眼者の水晶体への入射光におけるＲ，Ｇ，Ｂの各色の分光透過率を１００％としたときの白内障者の水晶体への入射光における前記各色の分光透過率を乗算することにより、白内障者の水晶体の分光透過率による影響を作用させた分光透過率影響画像データを生成し、
白内障者の水晶体に光が入射したときの散乱光強度から晴眼者の水晶体に光が入射したときの散乱光強度を減算した相対散乱光強度を、前記散乱光強度がとり得る最大値で除算した値を散乱光寄与度とし、白色画像データを構成するＲ，Ｇ，Ｂの各色信号に前記散乱光寄与度を乗算することにより、白内障者の水晶体への入射光の散乱による影響を作用させた散乱光影響画像データを生成し、
前記分光透過率影響画像データに１から前記散乱光寄与度を減算した減算値を乗算した乗算値と、前記散乱光影響画像データとを加算することにより、前記原画像データによる原画像を白内障者が見る色に相当する画像を再現した変換画像データを生成する
ことを特徴とする画像変換方法。

【請求項6】

晴眼者及び白内障者の水晶体の可視光波長領域における分光透過率を示す水晶体分光透過率データに基づいて、晴眼者の水晶体への入射光の分光透過率を１００％に換算し、
前記水晶体分光透過率データに基づいて、１００％に換算された晴眼者の水晶体への入射光の分光透過率を基準とした白内障者の水晶体への入射光の相対的な分光透過率である相対分光透過率を算出し、
前記相対分光透過率に基づいて前記各色の分光透過率を算出し、
前記原画像データを構成するＲ，Ｇ，Ｂの各色信号に、前記各色の分光透過率を乗算して、前記分光透過率影響画像データを生成する
ことを特徴とする請求項５に記載の画像変換方法。

【請求項7】

前記水晶体分光透過率データに基づいて、可視光波長領域における晴眼者及び白内障者の水晶体の平均分光透過率を算出し、
前記平均分光透過率と前記散乱光強度との関係を示す水晶体散乱光強度データに基づいて、可視光波長領域における晴眼者及び白内障者の水晶体の散乱光強度を算出し、
白内障者の散乱光強度から晴眼者の散乱光強度を減算して前記相対散乱光強度を算出し、
前記相対散乱光強度を前記散乱光強度がとり得る最大値で除算して前記散乱光寄与度を算出し、
白色画像データを構成するＲ，Ｇ，Ｂの各色信号に前記散乱光寄与度を乗算して、前記散乱光影響画像データを生成する
ことを特徴とする請求項６に記載の画像変換方法。

【請求項8】

白内障の程度が異なる複数の白内障者のそれぞれに対応した分光透過率影響画像データを生成し、
前記複数の白内障者のそれぞれに対応した散乱光影響画像データを生成し、
前記複数の白内障者のうちのいずれか程度を指定する白内障程度指定信号に応じて、指定された程度の白内障者に対応した変換画像データを生成する
ことを特徴とする請求項５〜７のいずれか１項に記載の画像変換方法。

【請求項9】

コンピュータに、
入力された原画像データを構成するＲ，Ｇ，Ｂの各色信号に、晴眼者の水晶体への入射光におけるＲ，Ｇ，Ｂの各色の分光透過率を１００％としたときの白内障者の水晶体への入射光における前記各色の分光透過率を乗算することにより、白内障者の水晶体の分光透過率による影響を作用させた分光透過率影響画像データを生成するステップと、
白内障者の水晶体に光が入射したときの散乱光強度から晴眼者の水晶体に光が入射したときの散乱光強度を減算した相対散乱光強度を、前記散乱光強度がとり得る最大値で除算した値を散乱光寄与度とし、白色画像データを構成するＲ，Ｇ，Ｂの各色信号に前記散乱光寄与度を乗算することにより、白内障者の水晶体への入射光の散乱による影響を作用させた散乱光影響画像データを生成するステップと、
前記分光透過率影響画像データに１から前記散乱光寄与度を減算した減算値を乗算した乗算値と、前記散乱光影響画像データとを加算することにより、前記原画像データによる原画像を白内障者が見る色に相当する画像を再現した変換画像データを生成するステップと、
を実行させることを特徴とする画像変換プログラム。

【請求項10】

コンピュータに、
晴眼者及び白内障者の水晶体の可視光波長領域における分光透過率を示す水晶体分光透過率データに基づいて、晴眼者の水晶体への入射光の分光透過率を１００％に換算するステップと、
前記水晶体分光透過率データに基づいて、１００％に換算された晴眼者の水晶体への入射光の分光透過率を基準とした白内障者の水晶体への入射光の相対的な分光透過率である相対分光透過率を算出するステップと、
前記相対分光透過率に基づいて前記各色の分光透過率を算出するステップと、
前記原画像データを構成するＲ，Ｇ，Ｂの各色信号に、前記各色の分光透過率を乗算して、前記分光透過率影響画像データを生成するステップと、
を実行させることを特徴とする請求項９に記載の画像変換プログラム。

【請求項11】

コンピュータに、
前記水晶体分光透過率データに基づいて、可視光波長領域における晴眼者及び白内障者の水晶体の平均分光透過率を算出するステップと、
前記平均分光透過率と前記散乱光強度との関係を示す水晶体散乱光強度データに基づいて、可視光波長領域における晴眼者及び白内障者の水晶体の散乱光強度を算出するステップと、
白内障者の散乱光強度から晴眼者の散乱光強度を減算して前記相対散乱光強度を算出するステップと、
前記相対散乱光強度を前記散乱光強度がとり得る最大値で除算して前記散乱光寄与度を算出するステップと、
白色画像データを構成するＲ，Ｇ，Ｂの各色信号に前記散乱光寄与度を乗算して、前記散乱光影響画像データを生成するステップと、
を実行させることを特徴とする請求項１０に記載の画像変換プログラム。

【請求項12】

コンピュータに、
白内障の程度が異なる複数の白内障者のそれぞれに対応した分光透過率影響画像データを生成するステップと、
前記複数の白内障者のそれぞれに対応した散乱光影響画像データを生成するステップと、
前記複数の白内障者のうちのいずれか程度を指定する白内障程度指定信号に応じて、指定された程度の白内障者に対応した変換画像データを生成するステップと、
を実行させることを特徴とする請求項９〜１１のいずれか１項に記載の画像変換プログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、所定の色で表現された画像データを、白内障者が見る色に相当する画像データに変換することができる画像変換装置、画像変換方法、及び画像変換プログラムに関する。

【背景技術】

【0002】

人の眼球における水晶体はたんぱく質で組織されており、加齢その他の要因によりたんぱく質が変性して混濁することがある。水晶体の混濁が進行する疾患は白内障と称される。水晶体のたんぱく質が混濁すると、水晶体を透過する光の割合（分光透過率）は人が色を認識できる可視光波長領域で一様に減衰するのではなく、短波長域で大きく減衰する。このため、白内障者は青色の色知覚が低下することから、原理的には、所定の色の画像を、黄色を帯びた状態で視認することになる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開平７−６５２０３号公報

【特許文献2】特開２００２−２７８５３７号公報

【非特許文献】

【0004】

【非特許文献1】Nishimoto, Sasaki, In vivo Light Scattering Intensity in the Lens versus in vitro Spectral Transmission in the Nuclear Region, 1995, Ophthalmic Research, Vol. 27, No. 1, p.1-11

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、白内障者が実際に認識する色は、短波長域における分光透過率の減衰に基づいて計算されるほどには黄色を帯びていないことが知られている。白内障者が実際に認識する色が計算されるほどに黄色を帯びないのは、大脳が色の変化を補正して色の変化の程度を減じているからであると推測される。

【0006】

また、白内障者が視認する色を再現するには、水晶体の混濁に起因する分光透過率の減少だけではなく、水晶体の混濁に起因して入射光が水晶体で散乱することによる色彩への影響を考慮する必要がある。特許文献１及び２は、分光透過率の減衰を考慮して白内障者が見る色の状態を再現することを提案しているものの、大脳による色の変化の補正、及び、入射光の散乱による色彩への影響を考慮していないため、白内障者が見る色に相当する画像を再現することはできない。

【0007】

本発明は、所定の色で表現された画像データを白内障者が見る色に相当する画像データに変換して、白内障者が見る色に相当する画像を再現することができる画像変換装置、画像変換方法、及び画像変換プログラムを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明は、晴眼者の水晶体への入射光におけるＲ，Ｇ，Ｂの各色の分光透過率を１００％としたときの白内障者の水晶体への入射光における前記各色の分光透過率を保持しており、入力された原画像データを構成するＲ，Ｇ，Ｂの各色信号に前記各色の分光透過率を乗算することにより、白内障者の水晶体の分光透過率による影響を作用させた分光透過率影響画像データを生成する分光透過率影響演算部と、白内障者の水晶体に光が入射したときの散乱光強度から晴眼者の水晶体に光が入射したときの散乱光強度を減算した相対散乱光強度を、前記散乱光強度がとり得る最大値で除算した値を散乱光寄与度とし、白色画像データを構成するＲ，Ｇ，Ｂの各色信号に前記散乱光寄与度を乗算することにより、白内障者の水晶体への入射光の散乱による影響を作用させた散乱光影響画像データを生成する散乱光影響演算部と、前記分光透過率影響画像データに１から前記散乱光寄与度を減算した減算値を乗算した乗算値と、前記散乱光影響画像データとを加算することにより、前記原画像データによる原画像を白内障者が見る色に相当する画像を再現した変換画像データを生成する加算部とを備えることを特徴とする画像変換装置を提供する。

【0009】

本発明は、入力された原画像データを構成するＲ，Ｇ，Ｂの各色信号に、晴眼者の水晶体への入射光におけるＲ，Ｇ，Ｂの各色の分光透過率を１００％としたときの白内障者の水晶体への入射光における前記各色の分光透過率を乗算することにより、白内障者の水晶体の分光透過率による影響を作用させた分光透過率影響画像データを生成し、白内障者の水晶体に光が入射したときの散乱光強度から晴眼者の水晶体に光が入射したときの散乱光強度を減算した相対散乱光強度を、前記散乱光強度がとり得る最大値で除算した値を散乱光寄与度とし、白色画像データを構成するＲ，Ｇ，Ｂの各色信号に前記散乱光寄与度を乗算することにより、白内障者の水晶体への入射光の散乱による影響を作用させた散乱光影響画像データを生成し、前記分光透過率影響画像データに１から前記散乱光寄与度を減算した減算値を乗算した乗算値と、前記散乱光影響画像データとを加算することにより、前記原画像データによる原画像を白内障者が見る色に相当する画像を再現した変換画像データを生成することを特徴とする画像変換方法を提供する。

【0010】

本発明は、コンピュータに、入力された原画像データを構成するＲ，Ｇ，Ｂの各色信号に、晴眼者の水晶体への入射光におけるＲ，Ｇ，Ｂの各色の分光透過率を１００％としたときの白内障者の水晶体への入射光における前記各色の分光透過率を乗算することにより、白内障者の水晶体の分光透過率による影響を作用させた分光透過率影響画像データを生成するステップと、白内障者の水晶体に光が入射したときの散乱光強度から晴眼者の水晶体に光が入射したときの散乱光強度を減算した相対散乱光強度を、前記散乱光強度がとり得る最大値で除算した値を散乱光寄与度とし、白色画像データを構成するＲ，Ｇ，Ｂの各色信号に前記散乱光寄与度を乗算することにより、白内障者の水晶体への入射光の散乱による影響を作用させた散乱光影響画像データを生成するステップと、前記分光透過率影響画像データに１から前記散乱光寄与度を減算した減算値を乗算した乗算値と、前記散乱光影響画像データとを加算することにより、前記原画像データによる原画像を白内障者が見る色に相当する画像を再現した変換画像データを生成するステップとを実行させることを特徴とする画像変換プログラムを提供する。

【発明の効果】

【0011】

本発明の画像変換装置、画像変換方法、及び画像変換プログラムによれば、所定の色で表現された画像データを白内障者が見る色に相当する画像データに変換して、白内障者が見る色に相当する画像を再現することができる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】一実施形態の画像変換装置を示すブロック図である。

【図2】図１における分光透過率影響演算部１の具体的な構成例を示すブロック図である。

【図3】図１における散乱光影響演算部２の具体的な構成例を示すブロック図である。

【図4】晴眼者と各程度の白内障者の水晶体の分光透過率を示す特性図である。

【図5】晴眼者の水晶体の分光透過率を１００％としたときの各程度の白内障者の水晶体の相対的な分光透過率を示す特性図である。

【図6】ＣＩＥ１９３１ ＲＧＢ等色関数を示す特性図である。

【図7】晴眼者の水晶体の分光透過率を１００％としたときの各程度の白内障者のＲ，Ｇ，Ｂの透過率を表形式で示す図である。

【図8】図４に示す分光透過率から得られる晴眼者と各程度の白内障者のＲ，Ｇ，Ｂの透過率を表形式で示す図である。

【図9】平均分光透過率と散乱光強度との関係を示す特性図である。

【図10】図４に示す分光透過率に基づいて平均分光透過率を求める方法の一例を示す図である。

【図11】図９に示す特性図から得られる晴眼者と各程度の白内障者の水晶体の散乱光強度と相対散乱光強度とを表形式で示す図である。

【図12】一実施形態の画像変換装置、画像変換方法、または画像変換プログラムによって画像データを変換する前の原画像の一例を示す図である。

【図13】図１２に示す原画像に、晴眼者の水晶体の分光透過率による影響を作用させた模擬画像を示す図である。

【図14】図１２に示す原画像を、一実施形態の画像変換装置、画像変換方法、または画像変換プログラムによって変換した模擬画像を示す図である。

【図15】図１２に示す原画像に、分光透過率による影響のみを作用させた模擬画像を示す図である。

【図16】図１２に示す原画像に、晴眼者の散乱光強度のみを原画像に作用させた模擬画像を示す図である。

【図17】一実施形態の画像変換装置、画像変換方法、または画像変換プログラムによって画像データを変換する前後の彩度を比較する図である。

【図18】一実施形態の画像変換プログラムを実行するコンピュータの構成例を示すブロック図である。

【図19】一実施形態の画像変換装置の動作、一実施形態の画像変換方法及び画像変換プログラムで実行される処理を示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0013】

以下、一実施形態の画像変換装置、画像変換方法、及び画像変換プログラムについて、添付図面を参照して説明する。

【0014】

図１に示すように、一実施形態の画像変換装置は、分光透過率影響演算部１、散乱光影響演算部２、加算部３、操作部４を備える。分光透過率影響演算部１には、所定の色で表現された画像を示す原画像データＤｉｎと、後述する医学データと、白内障の程度を選択するための白内障程度指定信号とが入力される。白内障程度指定信号には、白内障を患っていない晴眼者を指定する信号を含んでもよい。ここでは、原画像データＤｉｎは８ビットのデジタル信号であるとする。

【0015】

原画像データＤｉｎは、Ｒ（赤），Ｇ（緑），Ｂ（青）の３原色の色信号によって構成される。分光透過率影響演算部１は、医学データに基づいて、白内障程度指定信号によって選択された白内障の程度に応じて、原画像データＤｉｎに水晶体の分光透過率による影響を作用させた分光透過率影響画像データを生成する。

【0016】

散乱光影響演算部２には、後述する医学データと、白内障程度指定信号とが入力される。散乱光影響演算部２は、医学データに基づいて、白内障程度指定信号によって選択された白内障の程度に応じて散乱光影響画像データを生成して、加算部３に供給する。また、散乱光影響演算部２は、後述する散乱光寄与度ｓを生成して、加算部３に供給する。

【0017】

加算部３は、分光透過率影響演算部１より出力された分光透過率影響画像データと、散乱光影響演算部２より出力された散乱光影響画像データとを加算することにより変換画像データＤｏｕｔを生成して出力する。加算部３は、分光透過率影響画像データと散乱光影響画像データとを加算するときに散乱光寄与度ｓを用いる。

【0018】

変換画像データＤｏｕｔは、原画像データＤｉｎを白内障の程度に応じて白内障者が見る色に相当する状態に変換した画像データである。図示していない表示部によって変換画像データＤｏｕｔを表示すれば、白内障者が見る色に相当する画像を再現することができる。なお、白内障者が見る色に相当する画像の再現とは、白内障者が見る色を完全に再現することに限定されず、白内障者が見る色に近似する色を再現することを含む。

【0019】

図２は、分光透過率影響演算部１の具体的な構成例を示している。分光透過率影響演算部１は、相対分光透過率算出部１１、ＲＧＢ光透過率算出部１２、色信号演算部１３を備える。相対分光透過率算出部１１には、医学データとして、図４に示す水晶体分光透過率データが入力される。図４に示すように、水晶体分光透過率データは、人が色を認識できる可視光波長領域である波長３８０ｎｍ〜７８０ｎｍにおける晴眼者と各程度の白内障者の水晶体の分光透過率を示す。図４に示す水晶体分光透過率データは非特許文献１に記載されている。

【0020】

図４において、実線は晴眼者、一点鎖線は軽度の白内障者、破線は中度の白内障者、点線は重度の白内障者の分光透過率の特性を示している。ここでは一例として、白内障の程度を軽度、中度、重度の３つに分けているが、白内障の程度を互いに程度が異なる２つまたは４つ以上の任意の複数に分けてもよく、白内障の程度分け方は任意である。さらには、白内障の程度をいずれか１つのみとすることもできる。

【0021】

相対分光透過率算出部１１は、図４に示す各程度の白内障者の分光透過率を晴眼者の分光透過率を１００％とした分光透過率に変換して、図５に示す、白内障者の水晶体への入射光の相対的な分光透過率である水晶体相対分光透過率データを生成する。

【0022】

ＲＧＢ光透過率算出部１２には、相対分光透過率算出部１１によって生成された水晶体相対分光透過率データと、白内障程度指定信号とが入力される。ＲＧＢ光透過率算出部１２は、図５に示す水晶体相対分光透過率データに基づき、Ｒ，Ｇ，Ｂの光透過率を算出する。

【0023】

ＲＧＢ光透過率算出部１２は、図６に示すＣＩＥ１９３１ ＲＧＢ等色関数に基づき、Ｒ，Ｇ，Ｂの刺激値が最大値となる波長をＲ，Ｇ，Ｂの波長とする。図６におけるｒバー、ｇバー、ｂバーはＲ，Ｇ，Ｂの刺激値を示す。ＲＧＢ光透過率算出部１２は、図５に示す水晶体相対分光透過率データにおけるＲ，Ｇ，Ｂの波長における光透過率を算出する。

【0024】

図７に示すように、ＲＧＢ光透過率算出部１２は、白内障程度指定信号によって晴眼者が指定されれば、Ｒ，Ｇ，Ｂの光透過率ＴＲ，ＴＧ，ＴＢとして、全て１００％を出力する。ＲＧＢ光透過率算出部１２は、軽度の白内障者が指定されれば、光透過率ＴＲとして９６．１１％、光透過率ＴＧとして８７．１４％、光透過率ＴＢとして６２．７６％を出力する。

【0025】

ＲＧＢ光透過率算出部１２は、中度の白内障者が指定されれば、光透過率ＴＲとして８０．９３％、光透過率ＴＧとして７４．５９％、光透過率ＴＢとして６３．８１％を出力する。ＲＧＢ光透過率算出部１２は、重度の白内障者が指定されれば、光透過率ＴＲとして６３．６６％、光透過率ＴＧとして５５．１１％、光透過率ＴＢとして３９．３０％を出力する。

【0026】

ところで、図４に示すように、晴眼者であってもの水晶体の分光透過率は１００％ではない。従って、原理的には、図４に示す水晶体分光透過率データに基づき、晴眼者、軽度の白内障者、中度の白内障者、重度の白内障者それぞれの光透過率ＴＲ，ＴＧ，ＴＢは図８に示すとおりとなる。しかしながら、実際には、晴眼者は、光透過率ＴＲの８３．９３％、光透過率ＴＧの７７．６３％、光透過率ＴＢの５９．５５％で画像を視認している状態を、透過率１００％で画像を視認している状態であると認識する。

【0027】

そこで、図７に示すように、ＲＧＢ光透過率算出部１２は、晴眼者の光透過率ＴＲ，ＴＧ，ＴＢを１００％としたときの各程度の白内障者の光透過率ＴＲ，ＴＧ，ＴＢを算出することにより、白内障者が実際に各色を認識するときに作用する光透過率を得ることができる。

【0028】

図２に戻り、色信号演算部１３は、原画像データＤｉｎに、図７に示す指定された白内障者の程度に対応する光透過率ＴＲ，ＴＧ，ＴＢを乗算して、分光透過率影響画像データを生成する。白内障程度指定信号によって晴眼者が指定されれば、原画像データＤｉｎがそのまま分光透過率影響画像データとして出力される。白内障程度指定信号によっていずれかの程度の白内障者が指定されれば、原画像データＤｉｎに図７に示す光透過率ＴＲ，ＴＧ，ＴＢが乗算されて、Ｒ，Ｇ，Ｂの各色の値が低減された分光透過率影響画像データが出力される。

【0029】

図２に示す分光透過率影響演算部１は、図４に示す水晶体分光透過率データに基づいて図７に示す各程度の白内障者の光透過率ＴＲ，ＴＧ，ＴＢを算出し、原画像データＤｉｎに光透過率ＴＲ，ＴＧ，ＴＢを乗算して分光透過率影響画像データを生成するよう構成している。分光透過率影響演算部１は、単に、予め算出した各程度の白内障者の光透過率ＴＲ，ＴＧ，ＴＢを保持して、原画像データＤｉｎに光透過率ＴＲ，ＴＧ，ＴＢを乗算して分光透過率影響画像データを生成する構成であっても構わない。

【0030】

図３は、散乱光影響演算部２の具体的な構成例を示している。散乱光影響演算部２は、相対散乱光強度算出部２１、散乱光寄与度算出部２２、色信号演算部２３を備える。相対散乱光強度算出部２１は、平均分光透過率算出部２１１、散乱光強度算出部２１２、相対散乱光強度変換部２１３を有する。

【0031】

平均分光透過率算出部２１１には、白内障程度指定信号と、医学データとして、図４に示す水晶体分光透過率データとが入力される。散乱光強度算出部２１２には、医学データとして、図９に示す、水晶体の平均分光透過率と散乱光強度との関係を示す水晶体散乱光強度データが入力される。散乱光強度は８ビットで０〜２５５の値であり、図９では５０〜２５０の範囲を示している。図９に示す水晶体散乱光強度データは非特許文献１に記載されている。

【0032】

散乱光強度算出部２１２には、散乱光強度をｘ、平均分光透過率をｙとしたとき、水晶体散乱光強度データに相当するｙ＝−０．２６３１ｘ＋１０４なる計算式が入力されればよい。なお、相関係数の二乗（決定係数）Ｒ^２は０．６５１０５を示す。

【0033】

平均分光透過率算出部２１１は、入力された水晶体分光透過率データに基づいて、例えば次のようにして各程度の白内障者の平均分光透過率を算出する。平均分光透過率算出部２１１は、各程度の白内障者の平均分光透過率に加えて、晴眼者の平均分光透過率を算出してもよい。

【0034】

図１０に示すように、平均分光透過率算出部２１１は、例えば波長１ｎｍの微小波長間隔ごとに分光透過率を求める。図１０では一点鎖線にて示す軽度の白内障者の分光透過率曲線を例にして、波長１ｎｍ間隔の分光透過率Ｔａ及びＴｂが求められた状態を示している。波長１ｎｍ間隔の分光透過率Ｔａ及びＴｂは、近似的に台形の面積となる。

【0035】

平均分光透過率算出部２１１は、可視光波長領域の範囲で求めた波長１ｎｍ間隔の分光透過率Ｔａ及びＴｂを加算して、分光透過率Ｔａ及びＴｂを加算した範囲における最大波長と最小波長との差分で除算して、平均分光透過率を算出する。平均分光透過率算出部２１１は、波長３８０ｎｍ〜７８０ｎｍの全体での平均分光透過率を算出しなくてもよく、非特許文献１に記載のように、波長４００ｎｍ〜７００ｎｍの範囲の平均分光透過率を算出してもよい。

【0036】

平均分光透過率算出部２１１は、入力された白内障程度指定信号に従って、以上のように算出された晴眼者及び各程度の白内障者の平均分光透過率のうちのいずれかの平均分光透過率を散乱光強度算出部２１２に供給する。散乱光強度算出部２１２は、図９に示す水晶体散乱光強度データ（計算式）に従って、白内障程度指定信号で指定された晴眼者または白内障者の散乱光強度を算出して、相対散乱光強度変換部２１３に供給する。

【0037】

図１１に示すように、散乱光強度算出部２１２は、晴眼者が指定されれば散乱光強度を１１９と算出する。散乱光強度算出部２１２は、軽度の白内障者が指定されれば散乱光強度を１６４と算出し、中度の白内障者が指定されれば散乱光強度を１８９と算出し、重度の白内障者が指定されれば散乱光強度を２４５と算出する。

【0038】

相対散乱光強度変換部２１３は、晴眼者及び各程度の白内障者の散乱光強度から、晴眼者の散乱光強度である１１９を減算することにより、散乱光強度を相対散乱光強度に変換する。図１１に示すように、晴眼者、軽度の白内障者、中度の白内障者、重度の白内障者の相対散乱光強度はそれぞれ０、４５、７０、１２６となる。

【0039】

ここでは、図９に示す水晶体の平均分光透過率と散乱光強度との関係を示す水晶体散乱光強度データに基づいて、晴眼者、軽度の白内障者、中度の白内障者、重度の白内障者の散乱光強度を求めているが、散乱光強度の求め方はこれに限定されるものではない。図９とは異なる水晶体の分光透過率と散乱光強度との関係を示す水晶体散乱光強度データを用いて、晴眼者、軽度の白内障者、中度の白内障者、重度の白内障者の散乱光強度を求めても構わない。

【0040】

相対散乱光強度算出部２１は、以上のように算出した晴眼者または白内障者の相対散乱光強度のうち、白内障程度指定信号で指定された相対散乱光強度を散乱光寄与度算出部２２に供給する。散乱光寄与度算出部２２は、相対散乱光強度を、散乱光強度がとり得る最大値で除算して０〜１に正規化された散乱光寄与度ｓを生成し、散乱光寄与度ｓを色信号演算部２３に供給する。図９では散乱光強度を８ビットで表現しているため、散乱光寄与度算出部２２は相対散乱光強度を２５５で除算して散乱光寄与度ｓを生成する。

【0041】

散乱光寄与度ｓが０であれば、水晶体は完全に透明で視野に対して水晶体の混濁による影響は全くないと解釈できる。散乱光寄与度ｓが１であれば、水晶体は完全に不透明で視野の全体に対して水晶体の混濁が影響すると解釈できる。

【0042】

色信号演算部２３は、Ｒ，Ｇ，Ｂそれぞれを２５５とした白色画像データの色信号に散乱光寄与度ｓを乗算して、水晶体の混濁に起因して入射光が水晶体で散乱することによる影響を作用させた散乱光影響画像データを生成する。水晶体への入射光は、ミー散乱によって、可視光波長領域において波長に依存せずどの波長においてもほぼ均等に散乱する。よって、眼球の網膜に到達する散乱光は無彩色となる。よって、白色画像データを構成する各色信号に散乱光寄与度ｓを乗算することにより散乱光影響画像データを生成することができる。

【0043】

図３に示す散乱光影響演算部２は、水晶体分光透過率データ及び水晶体散乱光強度データに基づいて図１１に示す相対散乱光強度を算出し、さらに、散乱光寄与度ｓを算出するよう構成している。散乱光影響演算部２は、単に、予め算出した各程度の白内障者の散乱光寄与度ｓを保持して、白色画像データに散乱光寄与度ｓを乗算して散乱光影響画像データを生成する構成であっても構わない。

【0044】

さらには、散乱光影響演算部２は、単に、予め算出した各程度の白内障者に対応する散乱光影響画像データを保持して、白内障程度指定信号で指定された白内障者に対応する散乱光影響画像データを出力する構成であっても構わない。この場合、加算部３が散乱光寄与度ｓを保持すればよい。

【0045】

図１に戻り、加算部３は、分光透過率影響演算部１より供給された分光透過率影響画像データに（１−ｓ）を乗算する。分光透過率影響画像データに（１−ｓ）を乗算することにより、入射光の散乱による影響を作用させていない分光透過率影響画像データとすることができる。そして、加算部３は、（１−ｓ）を乗算した分光透過率影響画像データと、散乱光影響演算部２より供給された散乱光影響画像データとを加算して変換画像データＤｏｕｔを生成して出力する。

【0046】

原画像データＤｉｎのＲ，Ｇ，Ｂの各色信号をＤｉｎＲ，ＤｉｎＧ，ＤｉｎＢとする。分光透過率影響演算部１より出力される分光透過率影響画像データのＲ，Ｇ，Ｂの各色信号は、ＴＲ×ＤｉｎＲ，ＴＧ×ＤｉｎＧ，ＴＢ×ＤｉｎＢとなる。色信号演算部２３が散乱光寄与度ｓを乗算する白色画像データをＷとし、白色画像データＷのＲ，Ｇ，Ｂの各色信号をＷＲ，ＷＧ，ＷＢとする。散乱光影響演算部２より出力される散乱光影響画像データのＲ，Ｇ，Ｂの各色信号は、ｓ×ＷＲ，ｓ×ＷＧ，ｓ×ＷＢとなる。

【0047】

加算部３より出力される変換画像データＤｏｕｔのＲ，Ｇ，Ｂの各色信号をＤｏｕｔＲ，ＤｏｕｔＧ，ＤｏｕｔＢとする。変換画像データＤｏｕｔＲ，ＤｏｕｔＧ，ＤｏｕｔＢは、それぞれ、（１−ｓ）×ＴＲ×ＤｉｎＲ＋ｓ×ＷＲ，（１−ｓ）×ＴＧ×ＤｉｎＧ＋ｓ×ＷＧ，（１−ｓ）×ＴＢ×ＤｉｎＢ＋ｓ×ＷＢとなる。

【0048】

以上説明した本実施形態の画像変換装置が、原画像データＤｉｎに基づいて変換画像データＤｏｕｔをどのように生成するかを、図１２に示す画像が原画像である場合を例として説明する。原画像データＤｉｎが示す図１２の原画像は、白（Ｗ）の矩形の内部に、Ｒ，Ｇ，Ｂの矩形と、Ｃ（シアン），Ｍ（マゼンタ），Ｙ（イエロ）の矩形とを配置した画像である。Ｗ，Ｒ，Ｇ，Ｂ，Ｃ，Ｍ，Ｙには括弧書きにてそれぞれのＲ，Ｇ，Ｂの値を示している。

【0049】

前述のように、晴眼者であってもの水晶体の分光透過率は１００％ではないため、原理的には、晴眼者の水晶体の分光透過率による影響を図１２に示す原画像に作用させると、図１３に示す模擬画像のようになる。しかしながら、分光透過率影響演算部１においては図７に示すように晴眼者の水晶体の分光透過率を１００％としているので、晴眼者の水晶体の分光透過率による影響を図１２に示す原画像に作用させても、図１２に示す原画像そのままとなる。

【0050】

図１４は、中度の白内障者を例として、分光透過率及び散乱光強度の双方による影響を原画像に作用させることによって得られる変換画像データＤｏｕｔが示す模擬画像を示している。本実施形態の画像変換装置によれば、晴眼者の水晶体の分光透過率を１００％としたときの白内障者の水晶体の分光透過率による影響を原画像に作用させることにより、過度に黄色を帯びていない模擬画像を再現することができる。さらに、本実施形態の画像変換装置によれば、散乱光強度の影響を原画像に作用させることができるので、白内障者が見る色に相当する画像を再現することができる。

【0051】

参考として、図１５は、中度の白内障者を例として、分光透過率による影響のみを原画像に作用させることによって得られる模擬画像を示している。図１４と図１５とを比較すれば、散乱光強度が、白内障者が認識する画像の色に影響を与えていることが分かる。

【0052】

また、参考として、図１６は、晴眼者の散乱光強度（図１１に示す１１９）のみを原画像に作用させることによって得られる模擬画像を示している。実際には、晴眼者は、図１６に示すような白みを帯びた画像を認識しない。これは、網膜以降の視神経から大脳にかけての高度な情報処理によって散乱光強度の影響を生じさせないよう補償しているからと推測される。本実施形態の画像変換装置は、図１１に示すように、晴眼者の散乱光強度を０とした相対散乱光強度を用いることによって、晴眼者のみならず白内障者が見る色に相当する画像を再現することができる。

【0053】

図１７は、Ｒ，Ｇ，Ｂ，Ｃ，Ｍ，Ｙそれぞれの色における、変換前である原画像データＤｉｎの彩度、原画像データＤｉｎに相対分光透過率による影響のみを作用させたときの彩度、原画像データＤｉｎに相対分光透過率及び散乱光強度による影響を作用させたときの彩度を示している。図１７は、中度の白内障者が認識する彩度を例としている。本実施形態の画像変換装置によれば、原画像データＤｉｎに相対分光透過率及び散乱光強度による影響を作用させることによって、白内障者が見る色に相当する彩度を再現することができる。

【0054】

図１における分光透過率影響演算部１、散乱光影響演算部２、加算部３は回路等のハードウェアによって構成してもよいし、ソフトウェア（コンピュータプログラム）によって構成してもよい。ハードウェアとソフトウェアとを混在させて画像変換装置を構成してもよい。

【0055】

図１８に示すように、コンピュータ５０の中央処理装置５１（以下、ＣＰＵ５１）が本実施形態の画像変換プログラムを実行することによって、コンピュータ５０を画像変換装置として機能させることができる。記憶部５２には、画像変換プログラムが記憶されている。記憶部５２は、半導体メモリ、光ディスク、ハードディスク等の任意の非一時的な記憶媒体である。記憶部５２はＲＯＭであって、記憶部５２から読み出された画像変換プログラムが図示していないＲＡＭに展開されてＣＰＵ５１によって実行されてもよい。

【0056】

操作部４０は、コンピュータ５０に接続されたキーボードまたはマウスである。コンピュータ５０には、表示部６０が接続されている。

【0057】

図１８において、ＣＰＵ５１には、原画像データＤｉｎが入力される。医学データは、記憶部５２に予め記憶されていて記憶部５２から読み出されてＣＰＵ５１に供給されてもよいし、ＣＰＵ５１に直接供給されてもよい。操作部４０によって、いずれかの白内障の程度を選択する白内障程度指定信号をＣＰＵ５１に供給することによって、ＣＰＵ５１は原画像データＤｉｎを構成する色信号を白内障程度指定信号に応じて変換して変換画像データＤｏｕｔを生成する。

【0058】

ＣＰＵ５１は、変換画像データＤｏｕｔを表示部６０に供給する。よって、ユーザは、表示部６０に表示された画像によって、白内障者が見る色に相当する画像を認識することができる。

【0059】

図１９に示すフローチャートを用いて、図１〜図３のように構成される画像変換装置の動作、画像変換装置で実行される画像変換方法を改めて説明する。併せて、ＣＰＵ５１が画像変換プログラムに基づいて実行する処理を説明する。

【0060】

図１９において、ステップＳ０にて、分光透過率影響演算部１に、原画像データＤｉｎと、医学データとして水晶体分光透過率データとを入力し、散乱光影響演算部２に、医学データとして水晶体分光透過率データ及び水晶体散乱光強度データを入力する。ＣＰＵ５１は、ステップＳ０にて、原画像データＤｉｎ、水晶体分光透過率データ、水晶体散乱光強度データを取り込む。

【0061】

相対分光透過率算出部１１は、ステップＳ１１にて、水晶体分光透過率データに基づき、晴眼者の分光透過率を可視光波長領域に渡って１００％とした値に換算し、ステップＳ１２にて、晴眼者の分光透過率を基準とした白内障者の分光透過率（相対分光透過率）を算出する。ＣＰＵ５１は、ステップＳ１１及びＳ１２と同等の処理を実行する。

【0062】

ＲＧＢ光透過率算出部１２は、ステップＳ１３にて、相対分光透過率に基づき、Ｒ，Ｇ，Ｂの光透過率Ｔ（ＴＲ，ＴＧ，ＴＢ）を算出する。色信号演算部１３は、ステップＳ１４にて、指定された白内障の程度に対応する光透過率Ｔを原画像データＤｉｎに乗算して、分光透過率影響画像データを生成する。ＣＰＵ５１は、ステップＳ１３及びＳ１４と同等の処理を実行する。

【0063】

相対散乱光強度算出部２１は、ステップＳ２１にて、水晶体分光透過率データに基づき、白内障の程度ごとに、可視光波長領域における分光透過率の平均値を算出する。相対散乱光強度算出部２１は、ステップＳ２２にて、水晶体散乱光強度データに基づき、白内障の程度ごとに散乱光強度を算出し、ステップＳ２３にて、白内障の程度ごとに、晴眼者の散乱光強度を基準とした相対散乱光強度を算出する。ＣＰＵ５１は、ステップＳ２１〜Ｓ２３と同等の処理を実行する。

【0064】

散乱光寄与度算出部２２は、ステップＳ２４にて、相対散乱光強度を散乱光強度がとり得る最大値で除算して散乱光寄与度sを算出する。色信号演算部２３は、ステップＳ２５にて、白色画像データＷに、指定された白内障の程度に対応する散乱光寄与度ｓを乗算して、散乱光影響画像データを生成する。ＣＰＵ５１は、ステップＳ２４及びＳ２５と同等の処理を実行する。

【0065】

図１９に示すように、ステップＳ１１〜Ｓ１４の処理と、ステップＳ２１〜Ｓ２５の処理は並行して実行される。

【0066】

加算部３は、ステップＳ３１にて、（１−ｓ）×Ｔ×Ｄｉｎ＋ｓ×Ｗなる計算式に基づき、ステップＳ１４にて得られた色信号とステップＳ２５にて得られた色信号とを加算する。（１−ｓ）×Ｔ×Ｄｉｎは、分光透過率影響画像データに、１から散乱光寄与度ｓを減算した減算値を乗算した乗算値であり、ｓ×Ｗは散乱光影響画像データである。ＣＰＵ５１は、ステップＳ３１と同等の処理を実行する。

【0067】

加算部３は、ステップＳ３２にて、ステップＳ３１で得られた色信号が、色信号がとり得る最大値（ここでは２５５）以下であるか否かを判定する。最大値以下でなければ（NO）、加算部３は、ステップＳ３３にて、色信号を最大値に制限して、処理をステップＳ３４に移行させる。ステップＳ３２にて色信号が最大値以下であれば（YES）、処理をステップＳ３４に移行させる。加算部３は、ステップＳ３４にて、変換画像データＤｏｕｔを出力して、処理を終了させる。ＣＰＵ５１は、ステップＳ３２〜Ｓ３４と同等の処理を実行する。

【0068】

以上のように、本実施形態の画像変換装置、画像変換方法、及び画像変換プログラムによれば、所定の色で表現された原画像データＤｉｎを白内障者が見る色に相当する画像データに変換した変換画像データＤｏｕｔを生成して、白内障者が見る色に相当する画像を再現することができる。

【0069】

本発明は以上説明した本実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能である。

【符号の説明】

【0070】

１ 分光透過率影響演算部
２ 散乱光影響演算部
３ 加算部
４，４０ 操作部
１１ 相対分光透過率算出部
１２ ＲＧＢ光透過率算出部
１３，２３ 色信号演算部
２１ 相対散乱光強度算出部
２２ 散乱光寄与度算出部
５０ コンピュータ
５１ 中央処理装置（ＣＰＵ）
５２ 記憶部
６０ 表示部
２１１ 平均分光透過率算出部
２１２ 散乱光強度算出部
２１３ 相対散乱光強度変換部

【要約】

【課題】白内障者が見る色に相当する画像を再現することができる画像変換装置を提供する。
【解決手段】分光透過率影響演算部１は、晴眼者の水晶体への入射光におけるＲ，Ｇ，Ｂの分光透過率を１００％としたときの白内障者の水晶体への入射光における各色の分光透過率を保持している。分光透過率影響演算部１は、原画像データＤｉｎを構成する各色信号に各色の分光透過率を乗算して、分光透過率影響画像データを生成する。散乱光影響演算部２は、白内障者の水晶体の散乱光強度から晴眼者の水晶体の散乱光強度を減算した相対散乱光強度を、散乱光強度がとり得る最大値で除算した値を散乱光寄与度とし、白色画像データの各色信号に散乱光寄与度を乗算して散乱光影響画像データを生成する。加算部３は、分光透過率影響画像データに１から散乱光寄与度を減算した減算値を乗算した乗算値と、散乱光影響画像データとを加算して変換画像データを生成する。
【選択図】図１

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】