JP2016125913A - Image acquisition device and control method of image acquisition device - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a technology that efficiently implements a recovery when a failure occurs in a part of tile images in an image acquisition device dividing a subject into a plurality of areas to photograph the subject, and allows a subject image of a wide field of view and a high image quality to be acquired.SOLUTION: An image acquisition device is configured to execute: a first action in which a picture is taken by imaging means a plurality of times as changing a position of a field of view with respect to a subject, and thereby acquires a plurality of tile images corresponding to a plurality of areas of the subject; a second action in which the plurality of tile images acquired by the first action is inspected, and a determination is made whether a necessary re-shooting image necessary for re-shooting is present; and a third action in which, when it is determined in the second action that the necessary re-shooting image is present, a field of view is aligned with the area corresponding to the necessary re-shooting image, and re-shooting is implemented by the imaging means, and thereby the tile image instead of the necessary re-shooting image is acquired.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本発明は、被写体を複数の領域に分けて撮像する技術に関する。   The present invention relates to a technique for imaging a subject by dividing it into a plurality of regions.

近年、医療分野においてバーチャルスライドシステムと呼ばれる病理診断支援システムが注目されている。バーチャルスライドシステムとは、被写体(病理検体を固定したスライドなど)をバーチャルスライドスキャナと呼ばれる高倍率の撮像装置によって撮像することで被写体像をデジタル化し、その画像をディスプレイで観察できるようにしたシステムである。このシステムを使用することにより、従来の光学顕微鏡では実現し得なかった遠隔診断や自動診断などの新しい診断方法を提供することができる。病理診断の際には、検体(染色された生体組織など)の観察領域全域の高精細な画像が必要となる。そのため、バーチャルスライドシステムには、広い視野で高画質な画像取得を行うことが求められている。   In recent years, a pathological diagnosis support system called a virtual slide system has attracted attention in the medical field. A virtual slide system is a system that digitizes a subject image by imaging a subject (such as a slide with a pathological specimen fixed) with a high-magnification imaging device called a virtual slide scanner, and allows the image to be observed on a display. is there. By using this system, it is possible to provide a new diagnostic method such as remote diagnosis and automatic diagnosis that could not be realized with a conventional optical microscope. For pathological diagnosis, a high-definition image of the entire observation region of a specimen (stained biological tissue or the like) is required. Therefore, the virtual slide system is required to acquire a high-quality image with a wide field of view.

一般的なスライド(プレパラートとも呼ばれる)は、最大で26mm×76mmの大きさがある。検体が存在している範囲はその中の一部であり、かつスライドには識別用のラベル(例えばバーコード)が15mm〜20mm程度の長さで貼付られているため、実際に必要な撮像範囲は最大で26mm×60mm程度と考えられる。これに対し、バーチャルスライドスキャナの対物レンズの視野サイズは、概ね1mm×1mm程度であり、スライドに比べて極めて小さい。したがって、検体全体の画像を得るためには、スライドを保持するステージか鏡筒光学系の何れか(もしくは双方)を移動し、検体に対する視野の位置(撮像位置)を変えながら撮像を行う必要がある。具体的な方法としては、ラインセンサにより撮像範囲を連続的にスキャンする方式と、撮像範囲を四角形の複数の単位領域(タイルと呼ぶ)に分割し、エリアセンサにより各タイルを順に撮像する方式とがある(特許文献1参照)。前者はスキャン方式、後者はタイリング方式又はステップ&リピート方式と呼ばれる。タイリング方式はスキャン方式よりも高画質かつ高精細な画像を得ることができるという利点がある。   A typical slide (also called a preparation) has a maximum size of 26 mm × 76 mm. The range in which the sample exists is a part of the range, and an identification label (for example, a barcode) is pasted on the slide with a length of about 15 mm to 20 mm. Is considered to be about 26 mm × 60 mm at the maximum. On the other hand, the visual field size of the objective lens of the virtual slide scanner is approximately 1 mm × 1 mm, which is extremely small compared to the slide. Therefore, in order to obtain an image of the entire specimen, it is necessary to perform imaging while moving either the stage holding the slide or the lens barrel optical system (or both) and changing the position (imaging position) of the visual field relative to the specimen. is there. As a specific method, a method in which an imaging range is continuously scanned by a line sensor, a method in which the imaging range is divided into a plurality of rectangular unit areas (called tiles), and each tile is sequentially imaged by an area sensor, (See Patent Document 1). The former is called a scanning method, and the latter is called a tiling method or a step & repeat method. The tiling method has an advantage that a high-quality and high-definition image can be obtained as compared with the scan method.

特開2013−83925号公報JP2013-83925A 特開2010−147691号公報JP 2010-147691 特開2013−050594号公報JP 2013-050594 A

タイリング方式において、一回の撮像で1mm×1mmのタイルを撮像できるとした場合、26mm×60mmの範囲の画像を取得するためには、少なくとも26×60個のタイルに分けて撮像する必要がある。タイル画像の総数は1560枚となる。このとき、すべてのタイルについて良好な画像が取得できれば良いが、なんらかの原因で、1乃至複数の不良画像が発生してしまうことがある。不良画像とは、例えば、焦点位置、露出、倍率のうち少なくともいずれか一つの要素が適正でない画像をいう。   In the tiling method, if it is possible to capture a 1 mm × 1 mm tile with a single image capture, it is necessary to divide the image into at least 26 × 60 tiles in order to obtain an image in the range of 26 mm × 60 mm. is there. The total number of tile images is 1560. At this time, it is only necessary to obtain good images for all the tiles, but one or a plurality of defective images may be generated for some reason. A defective image refers to an image in which at least one of the focus position, exposure, and magnification is not appropriate.

このような不良画像の発生には、いくつかの要因が考えられる。装置環境の要因(熱、振動、電気ノイズなど)や、プログラムの不具合(焦点や露出の判定エラー、人為的設定ミスなど)、さらには装置の異常(位置制御のエラー、機械的エラーなど)などである。あるいは、検体の凹凸や厚みのばらつき、検体を覆うカバーグラスのうねりなど、被写体
側の原因で不良が発生することもある。これらの要因による画像の不良は、多くは焦点の消失、露出の不良、倍率の変化に集約される。
Several factors can be considered for the occurrence of such a defective image. Factors in the device environment (heat, vibration, electrical noise, etc.), program defects (focal point and exposure judgment errors, human setting errors, etc.), and device abnormalities (position control errors, mechanical errors, etc.) It is. Alternatively, a defect may occur due to the subject side, such as unevenness of the specimen, variation in thickness, and undulation of the cover glass covering the specimen. Image defects due to these factors are mostly concentrated in loss of focus, exposure failure, and change in magnification.

あるスライドから取得したタイル画像群の中に不良画像が1つでも含まれていた場合、当該スライドの再撮像が必要となる。病理検査(病理診断)に使われるスライドでは、検体のどこに病変などの重要部分が存在するか分からないため、たとえ一部のタイルでも画質の低下や不良があると正確な検査・診断に支障があるからである。   When even one defective image is included in the tile image group acquired from a certain slide, it is necessary to re-image the slide. Since slides used for pathological examination (pathological diagnosis) do not know where important parts such as lesions exist in the specimen, even if some tiles have poor image quality or defectiveness, accurate examination and diagnosis are hindered. Because there is.

そのため、従来は、全てのタイル画像を取得した後にそれらをつなぎ合わせた画像を表示し、オペレータが不良の有無及び再撮像の要否を判断するという手法が採られている(特許文献2)。しかしながら、この従来手法は、オペレータの目視検査及び判断に頼っているため、作業負荷が大きく、検査に多大な時間が必要となる。しかもオペレータによる判断のばらつきや、人的ミス(不良の見逃し)が発生するおそれもある。   For this reason, conventionally, after acquiring all the tile images, an image obtained by connecting the tile images is displayed, and an operator determines whether there is a defect and whether re-imaging is necessary (Patent Document 2). However, since this conventional method relies on the visual inspection and judgment of the operator, the work load is large and a long time is required for the inspection. In addition, there is a possibility that variations in judgments by operators and human errors (missing defects) may occur.

バーチャルスライドスキャナは、撮像処理をウォークアウェイスタイル(装置にスライドを仕掛けたら、しばらくの間オペレータは装置を離れ、全処理終了後に戻ってくる様式)で行うことが期待されている。また、病理検査の現場では、多数のスライドを連続的にバッチ処理する、という使われ方も想定される。このような観点からも、オペレータの介在を極力無くすことが望まれる。   The virtual slide scanner is expected to perform an imaging process in a walk-away style (a style in which an operator leaves the apparatus for a while and returns after the completion of all processes when a slide is set on the apparatus). In the pathological examination site, it is also assumed that many slides are batch processed continuously. From this point of view, it is desirable to eliminate operator intervention as much as possible.

なお、特許文献3には、パノラマ画像に意図しない物体が写りこんだ場合に、その物体が除去されたことを確認した後に、当該部分の再撮影を行う、という発明が開示されている。この発明は、複数の画像から大きな画像を生成する際に意図しない不良が含まれていた場合の回復手法という点で、本発明と課題が類似するかもしれない。しかしながら、特許文献3の発明は本発明と技術分野が異なるし、特許文献3で採用された解決手段をバーチャルスライドスキャナに転用することはできない。   Patent Document 3 discloses an invention in which, when an unintended object appears in a panoramic image, the part is re-photographed after confirming that the object has been removed. The present invention may have a similar problem to the present invention in that it is a recovery method when an unintended defect is included when generating a large image from a plurality of images. However, the invention of Patent Document 3 is different from the present invention in the technical field, and the solution adopted in Patent Document 3 cannot be diverted to a virtual slide scanner.

本発明は上記実情に鑑みなされたものであって、被写体を複数の領域に分けて撮像する画像取得装置において、一部のタイル画像に不良が発生した場合の回復を効率的に行い、広視野かつ高画質の被写体画像を取得可能な技術を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and in an image acquisition device that captures an image of a subject divided into a plurality of regions, recovery is efficiently performed when a defect occurs in some tile images, and a wide field of view is achieved. An object of the present invention is to provide a technique capable of acquiring a high-quality subject image.

本発明の第1態様は、被写体を保持するステージと、前記被写体よりも小さい視野をもつ撮像手段と、前記ステージ及び前記撮像手段を制御する制御手段と、前記撮像手段で得られた画像が入力される画像処理手段と、を有し、前記制御手段が、前記ステージと前記撮像手段の少なくとも一方を移動することで前記被写体に対する前記視野の位置を変えながら、前記撮像手段による撮像を複数回行うことによって、前記被写体の複数の領域に対応する複数のタイル画像を取得する、第1の動作と、前記画像処理手段が、前記第1の動作で取得された前記複数のタイル画像を検査し、撮り直しの必要な要再撮像画像があるか否かを判定する、第2の動作と、前記第2の動作で要再撮像画像があると判定された場合に、前記制御手段が、前記ステージと前記撮像手段の少なくとも一方を移動して前記要再撮像画像に対応する領域に前記視野を合せて、前記撮像手段による再撮像を行うことによって、前記要再撮像画像の代わりのタイル画像を取得する、第3の動作と、を実行することを特徴とする画像取得装置を提供する。   According to a first aspect of the present invention, a stage for holding a subject, an imaging unit having a field of view smaller than the subject, a control unit for controlling the stage and the imaging unit, and an image obtained by the imaging unit are input. And the control means performs imaging by the imaging means a plurality of times while changing the position of the visual field relative to the subject by moving at least one of the stage and the imaging means. A first operation for acquiring a plurality of tile images corresponding to a plurality of regions of the subject, and the image processing means inspects the plurality of tile images acquired in the first operation; In the second operation for determining whether or not there is a re-captured image that needs to be retaken, and when it is determined that there is a re-captured image in the second operation, the control means The tile image instead of the re-captured image is obtained by moving at least one of the image capturing unit and the image capturing unit to align the field of view with the area corresponding to the re-captured image and performing re-imaging by the imaging unit. An image acquisition apparatus characterized by executing a third operation to acquire is provided.

本発明の第2態様は、被写体を保持するステージと、前記被写体よりも小さい視野をもつ撮像手段と、を有する画像取得装置の制御方法であって、前記ステージと前記撮像手段の少なくとも一方を移動することで前記被写体に対する前記視野の位置を変えながら、前記撮像手段による撮像を複数回行うことによって、前記被写体の複数の領域に対応する複数のタイル画像を取得する、第1のステップと、前記第1のステップで取得された前記複
数のタイル画像を検査し、撮り直しの必要な要再撮像画像があるか否かを判定する、第2のステップと、前記第2のステップで要再撮像画像があると判定された場合に、前記ステージと前記撮像手段の少なくとも一方を移動して前記要再撮像画像に対応する領域に前記視野を合せて、前記撮像手段による再撮像を行うことによって、前記要再撮像画像の代わりのタイル画像を取得する、第3のステップと、を含むことを特徴とする画像取得装置の制御方法を提供する。
According to a second aspect of the present invention, there is provided a control method for an image acquisition apparatus having a stage for holding a subject and an imaging unit having a field of view smaller than the subject, wherein at least one of the stage and the imaging unit is moved. A plurality of tile images corresponding to a plurality of regions of the subject are obtained by performing imaging by the imaging means a plurality of times while changing the position of the field of view with respect to the subject, and The plurality of tile images acquired in the first step are inspected, and it is determined whether or not there is a re-captured image that needs to be retaken. A second step and a re-capture required in the second step If it is determined that there is an image, move at least one of the stage and the imaging unit to align the field of view with an area corresponding to the re-captured image, and That by performing re-imaging, to obtain a replacement tile images of the main re-captured image, a control method of the image acquisition apparatus characterized by comprising a third step, the.

本発明の第3態様は、第2態様に係る画像取得装置の制御方法の各ステップを画像取得装置に実行させるためのプログラムを提供する。   According to a third aspect of the present invention, there is provided a program for causing an image acquisition device to execute each step of the control method for the image acquisition device according to the second aspect.

本発明によれば、被写体を複数の領域に分けて撮像する画像取得装置において、一部のタイル画像に不良が発生した場合の回復を効率的に行い、広視野かつ高画質の被写体画像を取得することができる。   According to the present invention, in an image acquisition device that captures an image of a subject divided into a plurality of regions, recovery is efficiently performed when a defect occurs in some tile images, and a wide-field and high-quality subject image is acquired. can do.

バーチャルスライドスキャナの構成を模式的に示す図。The figure which shows the structure of a virtual slide scanner typically. バーチャルスライドスキャナの動作を示すフローチャート。The flowchart which shows operation | movement of a virtual slide scanner. スライドのタイリング撮影を説明する図。The figure explaining the tiling photography of a slide. タイリング撮影の処理を示すフローチャート。The flowchart which shows the process of tiling photography. Tenengrad関数による評価値cをプロットしたグラフの一例。An example of the graph which plotted the evaluation value c by Tenengrad function. 画像判定部の処理を示すフローチャート。The flowchart which shows the process of an image determination part. 第2及び第3実施形態の再撮像の処理を示すフローチャート。10 is a flowchart illustrating re-imaging processing according to the second and third embodiments. 第4実施形態の再撮像の処理を示すフローチャート。The flowchart which shows the process of the re-imaging of 4th Embodiment.

本発明は、被写体を複数の単位領域(タイル)に分けて撮像し、各タイルに対応する画像(タイル画像)をつなぎ合わせて被写体の全体画像を生成する機能をもつ画像取得装置に関するものである。以下の実施形態では、病理検体のスライド(プレパラートとも呼ぶ)のデジタル画像を取得するバーチャルスライドスキャナ(デジタル顕微鏡)に対し、本発明を適用した例を説明する。   The present invention relates to an image acquisition device having a function of capturing an image of a subject divided into a plurality of unit areas (tiles) and generating an entire image of the subject by connecting images corresponding to the tiles (tile images). . In the following embodiments, an example in which the present invention is applied to a virtual slide scanner (digital microscope) that acquires a digital image of a slide (also referred to as a preparation) of a pathological specimen will be described.

前述のとおり、複数のタイルを撮像する際に、偶発的な事由により、一部のタイルで意図しない不良画像が取得されることがある。そこで本実施形態の画像取得装置では、タイル画像の取得(第1の動作)、不良画像(要再撮像画像)の判定(第2の動作)、及び、再撮像(第3の動作)を以下の手順により実行する。第1の動作では、被写体を保持するステージ及び/又は撮像ユニットを移動することで、被写体に対する撮像ユニットの視野の位置を変えながら、撮像を複数回行い、複数のタイル画像を取得する。そして、第2の動作では、画像処理によって、第1の動作で取得された複数のタイル画像を検査し、不良画像(撮り直しの必要な要再撮像画像)があるか否かを自動判定する。要再撮像画像があると判定された場合には、第3の動作として、要再撮像画像の位置に視野を合せて再撮像を行い、要再撮像画像の代わりのタイル画像を取得する。画像取得装置が、この第1から第3の一連の動作を自動で実行することにより、一部のタイル画像に不良が発生した場合の回復を効率的に行い、広視野かつ高画質の被写体画像を高速に取得することができる。   As described above, when capturing a plurality of tiles, an unintended defective image may be acquired for some tiles due to an accidental reason. Therefore, in the image acquisition apparatus of the present embodiment, tile image acquisition (first operation), determination of a defective image (re-captured image required) (second operation), and re-imaging (third operation) are as follows. Follow the steps in In the first operation, by moving the stage and / or the imaging unit that holds the subject, the imaging unit performs imaging a plurality of times while changing the position of the field of view of the imaging unit with respect to the subject, and acquires a plurality of tile images. In the second operation, a plurality of tile images acquired in the first operation are inspected by image processing, and it is automatically determined whether or not there is a defective image (re-captured image that needs to be retaken). . When it is determined that there is a re-captured image, as a third operation, re-imaging is performed by matching the field of view with the position of the re-captured image, and a tile image instead of the re-captured image is acquired. The image acquisition device automatically executes the first to third series of operations, thereby efficiently recovering when a defect occurs in a part of the tile image, and has a wide-field and high-quality subject image. Can be acquired at high speed.

ここで、第1の動作、第2の動作、及び、第3の動作は、被写体であるスライドをステージ上に保持したまま(つまり、第1の動作の後、ステージ上のスライドを載せ替えることなく)実行するとよい。言い換えると、複数のスライドを連続処理する際は、あるスライドに対する第1から第3の動作が完了した後、ステージ上のスライドを入れ替え、次のスライドに対する第1から第3の動作を実行する、というシーケンスを採るとよい。ステ
ージへのスライドの固定は、通常、ステージ上の位置決め部にスライドの角を突き当てることにより行われるが、その場合の位置決め精度は10から50ミクロンとあまり高くない。したがって、第1の動作と第3の動作の間でスライドの載せ替えがあると、第1の動作で得たタイル画像と第3の動作で得たタイル画像の間の位置ずれが大きく、タイル画像同士のつなぎ合わせができない可能性があるからである。
Here, in the first operation, the second operation, and the third operation, the slide that is the subject is held on the stage (that is, the slide on the stage is replaced after the first operation). Not) In other words, when continuously processing a plurality of slides, after the first to third operations for a certain slide are completed, the slide on the stage is replaced, and the first to third operations for the next slide are executed. It is good to take the sequence. The slide is usually fixed to the stage by abutting the corner of the slide on the positioning portion on the stage, but the positioning accuracy in that case is not so high as 10 to 50 microns. Therefore, if there is a slide change between the first operation and the third operation, the displacement between the tile image obtained by the first operation and the tile image obtained by the third operation is large, and the tile This is because there is a possibility that the images cannot be joined together.

第3の動作において再撮像を行う際、第1の動作のときと同じ撮像条件で撮り直してもよいし、第1の動作のときと異なる撮像条件で撮り直してもよい。以下に述べる第1実施形態は同じ撮像条件で再撮像を行う例であり、第2実施形態は露出を変えて再撮像を行う例であり、第3実施形態は光軸方向の焦点位置を変えて再撮像を行う例である。   When re-imaging is performed in the third operation, re-shooting may be performed under the same imaging conditions as in the first operation, or re-shooting may be performed under imaging conditions different from those in the first operation. The first embodiment described below is an example in which re-imaging is performed under the same imaging conditions, the second embodiment is an example in which re-imaging is performed by changing the exposure, and the third embodiment is a method in which the focal position in the optical axis direction is changed. This is an example of performing re-imaging.

<第1実施形態>
(バーチャルスライドスキャナの構成)
図1は、本発明の画像取得装置の一実施形態に係るバーチャルスライドスキャナの構成を模式的に示したものである。
<First Embodiment>
(Configuration of virtual slide scanner)
FIG. 1 schematically shows a configuration of a virtual slide scanner according to an embodiment of an image acquisition apparatus of the present invention.

バーチャルスライドスキャナは、ステージ上に載置されたスライドの像を光学系によって拡大し、撮像素子でデジタル画像に変換し、コンピュータにより画像処理を施し、得られた画像データを格納する装置である。本実施形態のバーチャルスライドスキャナは、ステージ1、光学系3、撮像センサ4、ワークステーション(コンピュータ)5、画像サーバ(記憶装置)6、制御部7、照明ユニット8を有して構成される。バーチャルスライドスキャナは、複数のスライド2を収容するスライド収容部、スライド収容部からステージ1へのスライド2の受け渡しを行う搬入装置を備えていてもよい。   A virtual slide scanner is an apparatus that magnifies an image of a slide placed on a stage by an optical system, converts the image into a digital image by an imaging device, performs image processing by a computer, and stores the obtained image data. The virtual slide scanner of this embodiment includes a stage 1, an optical system 3, an image sensor 4, a workstation (computer) 5, an image server (storage device) 6, a control unit 7, and an illumination unit 8. The virtual slide scanner may include a slide storage unit that stores a plurality of slides 2 and a loading device that transfers the slide 2 from the slide storage unit to the stage 1.

ステージ1は、被写体であるスライド2を保持する部材である。本実施形態では、ステージ1の上面にスライド2を配置し固定する。ステージ1は、xyzの3軸方向の移動が可能である(x,yはステージ面に平行な方向、zはステージ面に垂直で且つ光軸に平行な方向)。   The stage 1 is a member that holds a slide 2 that is a subject. In the present embodiment, the slide 2 is arranged and fixed on the upper surface of the stage 1. The stage 1 can move in three axes of xyz (x and y are directions parallel to the stage surface, and z is a direction perpendicular to the stage surface and parallel to the optical axis).

光学系3は、鏡筒内に対物レンズ、結像レンズ、絞りなどが配置された撮像光学系である。光学系3の視野は約1mm×1mmであり、被写界深度は約0.5ミクロンである。なお、RGBの三板式の撮像センサ4を用いる場合には、光学系3の中にダイクロイックプリズムなどのビームスプリッタが設けられる。   The optical system 3 is an imaging optical system in which an objective lens, an imaging lens, a diaphragm, and the like are arranged in a lens barrel. The field of view of the optical system 3 is about 1 mm × 1 mm, and the depth of field is about 0.5 microns. When an RGB three-plate image sensor 4 is used, a beam splitter such as a dichroic prism is provided in the optical system 3.

撮像センサ4は、エリアセンサ(2次元のイメージセンサ)であり、CCD又はCMOSセンサにより構成される。照明ユニット8によってスライド2が照射されると、その透過光が光学系3に入射する。光学系3を通った光は、撮像センサ4でデジタル画像に変換され、そのデータがワークステーション5に入力される。   The imaging sensor 4 is an area sensor (two-dimensional image sensor) and is configured by a CCD or CMOS sensor. When the slide 2 is irradiated by the illumination unit 8, the transmitted light enters the optical system 3. The light passing through the optical system 3 is converted into a digital image by the imaging sensor 4, and the data is input to the workstation 5.

ワークステーション5は、得られた画像データをハンドリングする各種の機能を有する画像処理ユニットである。例えば、ワークステーション5は、画像に色情報を付与する機能、画像をつなぎ合わせる機能、再撮像が必要な不良画像かどうかを判定する機能、画像を圧縮する機能などを有している。これらの機能は、ワークステーション5の記憶装置に格納されたプログラムをCPUが読み込み、実行することで実現される。なお、ワークステーション5の機能のうちの一部をASICやFPGAなどの回路や画像処理プロセッサで構成してもよい。ワークステーション5により処理された画像データは、画像サーバ6などに格納される。   The workstation 5 is an image processing unit having various functions for handling the obtained image data. For example, the workstation 5 has a function of giving color information to images, a function of stitching images, a function of determining whether a defective image needs re-imaging, a function of compressing an image, and the like. These functions are realized by the CPU reading and executing a program stored in the storage device of the workstation 5. Note that some of the functions of the workstation 5 may be configured by a circuit such as an ASIC or FPGA or an image processing processor. The image data processed by the workstation 5 is stored in the image server 6 or the like.

制御部7は、ステージ1、照明ユニット、光学系3、撮像センサ4を制御するコントローラである。制御部7は、例えば、ステージ1のxy位置の制御(視野の移動)、ステー
ジ1のz位置の制御(焦点位置の移動)、照明光の点灯、光量調整、光学系3の露出(絞り)及び倍率、撮像センサ4の画像取込を制御する機能を有している。本実施形態では、ワークステーション5と制御部7を別々の装置で構成したが、制御部7の機能をワークステーション5のプログラムで実現してもよい。
The control unit 7 is a controller that controls the stage 1, the illumination unit, the optical system 3, and the imaging sensor 4. For example, the control unit 7 controls the xy position of the stage 1 (moving the visual field), controls the z position of the stage 1 (moving the focal position), turns on the illumination light, adjusts the light amount, and exposes the optical system 3 (aperture). And the function of controlling the magnification and the image capture of the image sensor 4. In the present embodiment, the workstation 5 and the control unit 7 are configured as separate devices, but the function of the control unit 7 may be realized by a program of the workstation 5.

(バーチャルスライドスキャナの動作)
図2のフローチャートに沿って、本実施形態のバーチャルスライドスキャナの動作について説明する。
(Virtual slide scanner operation)
The operation of the virtual slide scanner of this embodiment will be described along the flowchart of FIG.

ステップS20において、ステージ1上に撮像対象となるスライド2が配置される。オペレータがステージ1上にスライド2を載せてもよいし、スライド収容部から搬入装置によって自動で搬入してもよい。   In step S20, the slide 2 to be imaged is placed on the stage 1. An operator may place the slide 2 on the stage 1, or may automatically carry it in from the slide housing portion by a carry-in device.

ステップS21では、制御部7が、ステージ1、光学系3、及び、撮像センサ4を制御し、スライド2のタイリング撮影を行う。タイリング撮影とは被写体を複数の単位領域(タイル)に分割して撮影する手法をいう。図3(A)は、スライド2上の検体30とタイリング撮影の様子を示す模式図である。図3(A)に示すように、光学系3の視野31は検体30に比べて非常に小さく、検体30の全体を一度で撮像することはできない。したがって、検体30を包含する範囲(撮像範囲32)を光学系3の視野31よりも小さい複数のタイル33に分け、各々のタイル33を順に撮像する。図3(A)では視野31内にあるタイル33(撮像位置にあるタイル33)のみ太線で示している。なお図示の便宜から図3(A)では32個のタイル33に分けた例を示しているが、実際の装置では数百以上のタイルに分けて撮像が行われる。   In step S <b> 21, the control unit 7 controls the stage 1, the optical system 3, and the imaging sensor 4 to perform tiling photography of the slide 2. Tiling photography is a technique for photographing a subject by dividing it into a plurality of unit areas (tiles). FIG. 3A is a schematic diagram showing the specimen 30 on the slide 2 and tiling photography. As shown in FIG. 3A, the visual field 31 of the optical system 3 is very small compared to the specimen 30, and the entire specimen 30 cannot be imaged at once. Therefore, the range including the specimen 30 (imaging range 32) is divided into a plurality of tiles 33 smaller than the field of view 31 of the optical system 3, and each tile 33 is imaged in order. In FIG. 3A, only the tile 33 in the field of view 31 (the tile 33 at the imaging position) is indicated by a thick line. For convenience of illustration, FIG. 3A shows an example in which the tiles are divided into 32 tiles 33. However, in an actual apparatus, imaging is performed by dividing into several hundred or more tiles.

図4は、第1実施形態のタイリング撮影(ステップS21)の詳細フローである。まず、ステップS40において、制御部7が、撮像対象のスライド2の撮像範囲21の情報を読み込む。撮像範囲21の情報は、例えば、図3(A)に示す32個のタイル33のxy座標値のリストの形式で与えられる。次に、ステップS41において、制御部7が、撮像条件(焦点位置、露出、倍率、光量など)を読み込み、ステージ1のz位置、光学系3の絞りや対物レンズの倍率、照明ユニットの光量などを設定する。焦点位置(z位置)、露出(絞り)、倍率、光量などの設定値は、制御部7に予め設定されている値を用いてもよいし、オペレータによって指定された値を用いてもよい。本実施形態では、すべてのタイル33を同じ条件で撮像するものとする。   FIG. 4 is a detailed flow of tiling photography (step S21) of the first embodiment. First, in step S40, the control unit 7 reads information on the imaging range 21 of the slide 2 to be imaged. The information of the imaging range 21 is given, for example, in the form of a list of xy coordinate values of 32 tiles 33 shown in FIG. Next, in step S41, the control unit 7 reads the imaging conditions (focal position, exposure, magnification, light amount, etc.), the z position of the stage 1, the magnification of the aperture or objective lens of the optical system 3, the light amount of the illumination unit, etc. Set. As the setting values such as the focal position (z position), exposure (aperture), magnification, and light amount, values set in advance in the control unit 7 may be used, or values specified by the operator may be used. In the present embodiment, it is assumed that all tiles 33 are imaged under the same conditions.

ステップS42において、制御部7は、ステージ1のxy位置を制御し、最初のタイル33を光学系3の視野31(撮像位置)に合わせる。図3(A)の例では、左上のタイル33が最初のタイル33に選ばれる。なお、視野31(撮像位置)の移動は、ステージ1側でなく、撮像系(光学系3と撮像センサ4)側、もしくは、ステージ1と撮像系の両方を移動してもよい。そして、ステップS43において、制御部7は、撮像センサ4によってデジタル画像を取り込み、視野31内のタイル33に対応する画像データを取得する。後述するつなぎ合わせ処理のときにタイル画像同士の位置合わせを容易にするため、タイル33よりもやや大きいエリアの画像をタイル画像として取得するとよい。このタイル画像データはワークステーション5に伝送され、属性情報(例えば、タイル33のxy座標及び撮像条件の情報)と共に記憶装置に格納される(ステップS44)。未撮像のタイル33が残っている場合には(ステップS45;NO)、制御部7は、次のタイル33の位置に視野31を移動し(ステップS42)、撮像を行う(ステップS43)。図3(B)の矢印の順番に従って32個のタイル33の撮像が完了すると(ステップS45;YES))、タイリング撮影処理から抜け、図2のステップS22に移行する。   In step S <b> 42, the control unit 7 controls the xy position of the stage 1 and matches the first tile 33 with the field of view 31 (imaging position) of the optical system 3. In the example of FIG. 3A, the upper left tile 33 is selected as the first tile 33. The field of view 31 (imaging position) may be moved not on the stage 1 side but on the imaging system (optical system 3 and imaging sensor 4) side, or both the stage 1 and imaging system. In step S <b> 43, the control unit 7 captures a digital image by the imaging sensor 4 and acquires image data corresponding to the tile 33 in the field of view 31. In order to facilitate alignment of tile images during a joining process described later, an image of an area slightly larger than the tile 33 may be acquired as a tile image. The tile image data is transmitted to the workstation 5 and stored in the storage device together with the attribute information (for example, the xy coordinates of the tile 33 and the imaging condition information) (step S44). When an unimaged tile 33 remains (step S45; NO), the control unit 7 moves the field of view 31 to the position of the next tile 33 (step S42) and performs imaging (step S43). When the imaging of the 32 tiles 33 is completed according to the order of the arrows in FIG. 3B (step S45; YES), the tiling photographing process is terminated and the process proceeds to step S22 in FIG.

ステップS22では、ワークステーション5が、32枚のタイル画像のそれぞれを検査
し、不良画像の有無を判定する。例えば、一定の焦点位置で検体30内の同じ深さ(z位置)を撮像している最中に、外乱(振動や衝撃)がステージ1もしくは鏡筒に加わると、その時撮像したタイル画像に焦点位置のずれや振動によるぼけが生じる可能性がある。そのようなタイル画像は、つなぎ合わせには適さないので、不良画像と判定すべきである。また、一定の露出で検体30を撮像している最中に、鏡筒内に迷光が入り込むなどして、設定された露出とは異なる露出で撮像が行われる可能性がある。周囲のタイル画像と露出が違っていると、つなぎ合わせたときに明るさのむらが現れたり、タイル同士の境界に疑似輪郭(アーチファクト)が現れる可能性がある。また、オーバー露出又はアンダー露出になると、高輝度領域や低輝度領域において階調情報が失われる可能性もある。本実施形態では、このように他のタイル33と異なる撮像条件で撮像されたタイル画像が不良画像と判定される。以下、ワークステーション5のこの機能を「画像判定部」と称す。画像判定部の処理の詳細については後述する。
In step S22, the workstation 5 inspects each of the 32 tile images and determines the presence or absence of a defective image. For example, when a disturbance (vibration or impact) is applied to the stage 1 or the lens barrel while imaging the same depth (z position) in the specimen 30 at a fixed focal position, the focus is applied to the tile image captured at that time. There may be blurring due to displacement or vibration. Such tile images are not suitable for stitching and should be determined as defective images. In addition, during imaging of the specimen 30 with a constant exposure, there is a possibility that imaging is performed with an exposure different from the set exposure due to stray light entering the lens barrel. If the exposure is different from the surrounding tile image, uneven brightness may appear when the tile images are joined together, or a pseudo contour (artifact) may appear at the boundary between tiles. In addition, when overexposure or underexposure occurs, tone information may be lost in a high luminance region or a low luminance region. In the present embodiment, the tile image captured under the imaging conditions different from those of the other tiles 33 is determined as a defective image. Hereinafter, this function of the workstation 5 is referred to as an “image determination unit”. Details of the processing of the image determination unit will be described later.

いずれかのタイル画像が不良と判定された場合(ステップS23;YES)、画像判定部は、不良と判定されたタイルの再撮像要求を制御部7に送る(ステップS24)。このとき、画像判定部は不良と判定されたタイル画像の属性情報を参照し、再撮像を行うタイルのxy座標と不良の原因となった撮像条件の情報を制御部7に引き渡す。ただし、本実施形態のように同じ撮像条件で再撮像する場合には、撮像条件の情報は省略しても構わない。図3(C)の例では、ハッチングで示した二つのタイル33Aの画像が不良と判定されたものとする。   If any tile image is determined to be defective (step S23; YES), the image determination unit sends a re-imaging request for the tile determined to be defective to the control unit 7 (step S24). At this time, the image determination unit refers to the attribute information of the tile image determined to be defective, and passes the xy coordinates of the tile to be re-imaged and the information on the imaging condition causing the failure to the control unit 7. However, when re-imaging is performed under the same imaging condition as in the present embodiment, information on the imaging condition may be omitted. In the example of FIG. 3C, it is assumed that the image of the two tiles 33A indicated by hatching is determined to be defective.

ステップS25では、制御部7は、再撮像要求を受けた1乃至複数の不良タイル33Aのそれぞれについて、ステップS42〜S43と同じように撮像処理を行い、新たなタイル画像を取得する。図3(C)の例では、二つの不良タイル33Aの再撮像が行われる。再取得されたタイル画像はワークステーション5へと送られ、不良画像に代えて、記憶装置に格納される(ステップS26)。その後、ステップS22に戻り、再び画像判定部によるタイル画像の検査を行う。ステップS22〜S26の処理を、不良画像が無くなるまで繰り返すことで、スライド2の全てのタイルについて良好な画像を取得することができる。   In step S25, the control unit 7 performs an imaging process on each of the one or more defective tiles 33A that has received the re-imaging request in the same manner as in steps S42 to S43, and acquires a new tile image. In the example of FIG. 3C, re-imaging of the two defective tiles 33A is performed. The re-acquired tile image is sent to the workstation 5 and stored in the storage device instead of the defective image (step S26). Thereafter, the process returns to step S22, and the tile image is inspected again by the image determination unit. By repeating the processes in steps S22 to S26 until there is no defective image, it is possible to acquire good images for all the tiles on the slide 2.

その後、ワークステーション5は、取得した全てのタイル画像をつなぎ合わせ(スティッチング処理という)、検体23の全体画像を生成し記憶装置に格納する(ステップS27)。以上で一つのスライド2に対する画像取得処理が終了する。つづけて他のスライド2も処理する場合には、ステップS20に戻り、ステージ1上のスライド2を載せ替え、ステップS21以降の処理を繰り返す。   Thereafter, the workstation 5 joins all the acquired tile images (referred to as stitching processing), generates an entire image of the specimen 23, and stores it in the storage device (step S27). Thus, the image acquisition process for one slide 2 is completed. If another slide 2 is to be processed, the process returns to step S20, the slide 2 on the stage 1 is replaced, and the processes after step S21 are repeated.

本実施形態のようなタイリング方式の撮像を行う場合に、偶発的な事由により、一部のタイルで撮像が失敗し、意図しない不良画像が取得されてしまうことがある。もし、病変部が不良画像のタイルに含まれていたりすると、取得した画像が使い物にならず、適切な診断を行うことができない。そこで本実施形態では、ワークステーション5の画像判定部によりタイル画像を検査し、不良画像の有無を判定する。そして、制御部7により、不良画像と判定されたタイル33を撮り直し、つなぎ合わせのために適切な画像を再取得する。図2に示すように、不良画像がなくなるまでこのループを繰り返すことにより、検体30の撮像範囲32の全てのタイル33について良好なタイル画像を得ることができる。   When tiling imaging is performed as in the present embodiment, imaging may fail on some tiles due to accidental reasons, and an unintended defective image may be acquired. If a lesioned part is included in a tile of a defective image, the acquired image is not usable and an appropriate diagnosis cannot be performed. Therefore, in this embodiment, the tile image is inspected by the image determination unit of the workstation 5 to determine the presence or absence of a defective image. Then, the control unit 7 retakes the tile 33 determined to be a defective image, and re-acquires an appropriate image for stitching. As shown in FIG. 2, by repeating this loop until there is no defective image, good tile images can be obtained for all the tiles 33 in the imaging range 32 of the specimen 30.

本実施形態では、ステップS21の処理が「第1の動作」「第1のステップ」に対応し、ステップS22の処理が「第2の動作」「第2のステップ」に対応し、ステップS24〜S26の処理が「第3の動作」「第3のステップ」に対応する。ステップS21の処理(第1の動作;第1のステップ)とステップS22の処理(第2の動作;第2のステップ)は、シーケンシャルに実行してもよいし、並列に実行してもよい。例えば、ステップS
21の処理の途中であっても、不良画像判定に必要なデータがワークステーション5に揃った段階でステップS22の処理を開始し、タイル画像取得と不良画像判定を並列処理すれば、全体の処理時間の短縮を図ることができる。
In the present embodiment, the process of step S21 corresponds to “first operation” and “first step”, and the process of step S22 corresponds to “second operation” and “second step”. The process of S26 corresponds to “third operation” and “third step”. The process of Step S21 (first operation; first step) and the process of Step S22 (second operation; second step) may be performed sequentially or in parallel. For example, step S
Even during the process 21, the process of step S <b> 22 is started when the data necessary for the defective image determination is gathered in the workstation 5, and the tile image acquisition and the defective image determination are processed in parallel. Time can be shortened.

ところで、このような処理を行う場合に、1タイル毎に撮像・不良画像判定・(必要なら)再撮像を行い、良好なタイル画像が得られたら次のタイルの処理に移行する、というシーケンスを採ることもできる。しかしながら、このようなシーケンスを採った場合は、ステップ移動を行うステージ1への負荷が大きくなり、全体の処理時間(スループット)が悪化する可能性がある。ステップ移動を行うステージ1には、(光学系の事情が許せば)できるだけ連続的に移動する動きが、もっとも早く、また精度を維持して撮像を行うことができるシーケンスとなる。したがって、本実施形態のように、全てのタイルを連続的に撮像した後に、不良の見つかったタイルのみ再撮像を行うというシーケンスの方が、全体のスループットを向上できるという利点がある。なお、全てのタイルをいくつかのグループに分け、グループ毎に連続撮像・不良画像判定・再撮像を行うというシーケンスも好ましい。例えば、図3(A)の例であれば、4行×8列の32個のタイルを行ごとの4つのグループ又は列ごとの8つのグループに分けて処理するとよい。同じ行(y位置)のタイルのみ、又は、同じ列(x位置)のタイルのみで構成されるグループの単位で処理を行うことで、ステージ1のステップ移動をx方向又はy方向の一方向に限定できるので、スループットと位置精度の向上を図ることができる。   By the way, when such processing is performed, a sequence is performed in which imaging, defective image determination, and re-imaging (if necessary) are performed for each tile, and when a good tile image is obtained, the process proceeds to processing of the next tile. It can also be taken. However, when such a sequence is adopted, the load on the stage 1 that performs step movement increases, and the overall processing time (throughput) may deteriorate. The stage 1 that performs the step movement is a sequence that can move continuously as fast as possible (if the circumstances of the optical system permit), and can perform imaging while maintaining accuracy. Therefore, as in the present embodiment, the sequence in which all tiles are continuously imaged and then only the tiles in which defects are found is re-imaged has the advantage that the overall throughput can be improved. A sequence in which all tiles are divided into several groups and continuous imaging / defective image determination / re-imaging is performed for each group is also preferable. For example, in the example of FIG. 3A, 32 tiles of 4 rows × 8 columns may be divided into 4 groups for each row or 8 groups for each column. By performing processing in units of groups consisting only of tiles in the same row (y position) or only tiles in the same column (x position), the step movement of stage 1 is made in one direction in the x direction or the y direction. Since it can be limited, throughput and positional accuracy can be improved.

本実施形態では、図2のフローに示すように、1つのスライド2をステージ1上に保持したまま、連続撮像(S21)・不良画像判定(S22)・再撮像(S24〜S26)を実行し、スライド2の入れ替えは再撮像が完了した後に行う。もし連続撮像の後でスライド2をステージ1から一旦取り外してしまうと、再撮像時にステージ1上の同じ位置にスライド2を固定することがきわめて難しく、連続撮像時と再撮像時の間でタイルのxy位置にずれが生じるからである。タイルの位置ずれがあると不良タイルのみを再撮像することはできなくなり、スライド2の全てのタイルを再撮像する必要が生じてしまう。これに対し、本実施形態のようなシーケンスを採ることで、不良タイルのみを選択的に再撮像することが可能となり、スライド2の全タイルを再撮像するのに比べて、大幅に時間短縮を図ることができる。   In the present embodiment, as shown in the flow of FIG. 2, continuous imaging (S21), defective image determination (S22), and re-imaging (S24 to S26) are performed while one slide 2 is held on the stage 1. The slide 2 is replaced after the re-imaging is completed. If the slide 2 is once removed from the stage 1 after continuous imaging, it is very difficult to fix the slide 2 at the same position on the stage 1 at the time of re-imaging, and the xy position of the tile between the continuous imaging and the re-imaging. This is because there is a gap between the two. If there is a displacement of the tiles, it is not possible to re-image only the defective tiles, and it becomes necessary to re-image all the tiles on the slide 2. On the other hand, by adopting the sequence as in this embodiment, it becomes possible to selectively re-image only defective tiles, and the time can be greatly reduced compared to re-imaging all the tiles on the slide 2. Can be planned.

(画像判定部の処理)
次に、ワークステーション5の画像判定部の処理の詳細について説明する。
(Processing of image judgment unit)
Next, details of the processing of the image determination unit of the workstation 5 will be described.

画像判定部は、適正でない撮像条件で撮像されたタイル画像を不良画像と判定する。具体的には、画像判定部は、複数のタイル画像のそれぞれから画像特徴を抽出し、隣接するタイル画像のあいだの画像特徴の連続性を評価することによって、不良画像か否かを判定することができる。適正な撮像条件が維持されていれば、隣接するタイル間では画像特徴はほぼ同じになるか、連続的に(滑らかに)変化するはずだからである。逆に、隣接するタイル間で画像特徴の差もしくは変化率が明らかに大きい(不連続な)場合は、いずれかのタイルが適正でない撮像条件で撮像されたとみなすことができる。   The image determination unit determines that a tile image captured under inappropriate imaging conditions is a defective image. Specifically, the image determination unit determines whether or not the image is a defective image by extracting image features from each of the plurality of tile images and evaluating the continuity of the image features between adjacent tile images. Can do. This is because, if the proper imaging conditions are maintained, the image features should be substantially the same between adjacent tiles or change continuously (smoothly). On the other hand, when the difference or change rate of the image feature between adjacent tiles is clearly large (discontinuous), it can be considered that any tile is imaged under an inappropriate imaging condition.

画像特徴としては、撮像条件の違いの影響が現れるものであれば、いかなる画像特徴を用いることができる。例えば、光軸方向の焦点位置が変わると、検体に対する合焦の度合が変化する。したがって、画像のコントラスト値、エッジ強度、高周波成分の強度などの、合焦度合を表す画像特徴(合焦評価値)を、焦点位置の不良判定に用いることができる。また、露出が変わると、画像全体の明るさ(明度分布)が変化する。したがって、階調情報が失われた画素(白飛び、黒つぶれ)の割合、画像の輝度(明度)ヒストグラムなどの、露出の適正を評価する画像特徴(露出評価値)を、露出の不良判定に用いることができる。   As the image feature, any image feature can be used as long as the influence of the difference in imaging conditions appears. For example, when the focal position in the optical axis direction changes, the degree of focusing on the specimen changes. Therefore, image features (focus evaluation value) representing the degree of focus, such as the contrast value of the image, the edge strength, and the strength of the high-frequency component, can be used for determining the focus position defect. When the exposure changes, the brightness (brightness distribution) of the entire image changes. Therefore, image features (exposure evaluation values) that evaluate the appropriateness of exposure, such as the percentage of pixels (out-of-white and black-out) in which gradation information has been lost, and the brightness (brightness) histogram of the image, are used for determining defective exposure. Can be used.

(1)焦点位置
光軸方向の焦点位置の不良判定の一例を説明する。ここでは、最初に、コントラスト値による合焦判定の一般的手法を説明した後、それを応用した焦点位置の不良判定について説明する。
(1) Focus position An example of defect determination of the focus position in the optical axis direction will be described. Here, after first describing a general method for determining a focus based on a contrast value, a description will be given of defect determination of a focal position to which the method is applied.

〈コントラスト値による合焦判定〉
合焦を判定するには、画像のコントラスト値の大小を評価するという手法が一般的である。この手法は、焦点の合った画像ほどコントラストが高いという考え方に基づくものである。コントラスト評価の関数としては、例えばTenenbaum Gradient方式、Vollath-5方
式、Brenner Gradient方式、Auto Correlation方式、Normalized Variance方式、Normalized sum of squared intensity方式、Contrast方式、Entropy方式、Intensity方式などがある。ここではTenenbaum Gradient方式について説明する。Tenenbaum Gradient方式(Tenengrad)は、Sobel法を用いた評価関数である。Sobel法は、画素の平滑化のために中央
に重み付け平均化を行う手法であり、微分と平滑化を行った後にSobelフィルタと呼ばれ
る重み付け行列を得る。Tenenbaum Gradient方式の関数は以下のように表される。Tenengrad評価値FTenengradは、画像の合焦の度合を示す合焦評価値である。

Figure 2016125913

ここで、S(x,y)とS(x,y)はSobel法により積分された合成画素であ
る。 <Focus determination by contrast value>
To determine the in-focus state, a method of evaluating the magnitude of the contrast value of an image is common. This method is based on the idea that a focused image has a higher contrast. Examples of contrast evaluation functions include the Tenenbaum Gradient method, the Vollath-5 method, the Brenner Gradient method, the Auto Correlation method, the Normalized Variance method, the Normalized sum of squared intensity method, the Contrast method, the Entropy method, and the Intensity method. Here, the Tenenbaum Gradient method will be described. The Tenenbaum Gradient method (Tenengrad) is an evaluation function using the Sobel method. The Sobel method is a technique of performing weighted averaging in the center for pixel smoothing, and obtains a weighting matrix called a Sobel filter after differentiation and smoothing. The function of Tenenbaum Gradient method is expressed as follows. Tenengrad evaluation value F Tenengrad is a focus evaluation value indicating the degree of focus of an image.
Figure 2016125913

Here, S x (x, y) 2 and S y (x, y) 2 are synthesized pixels integrated by the Sobel method.

この合焦評価値は、検体内の合焦位置(最もピントが合う光軸方向の焦点位置)の探索に利用される。例えば、バーチャルスライドスキャナのステージ1のz駆動系を制御し、例えば0.5ミクロン毎に焦点位置を変えながら画像を取得する。検体の厚さは概ね4〜8ミクロン程度であるため、9枚〜17枚程度の画像が得られる。ここで取得した画像ごとに、合焦評価値を得る。横軸にz方向(高さ方向)の座標値をとり、縦軸に合焦評価値をプロットすると、略対称な凸形状のグラフが得られる。このグラフから合焦評価値が最大となるz位置を求めることで、合焦位置を特定することができる。   This focus evaluation value is used for searching for a focus position in the specimen (a focus position in the optical axis direction that is in focus). For example, the z drive system of the stage 1 of the virtual slide scanner is controlled to acquire an image while changing the focal position every 0.5 microns, for example. Since the thickness of the specimen is about 4 to 8 microns, about 9 to 17 images can be obtained. A focus evaluation value is obtained for each acquired image. When the coordinate value in the z direction (height direction) is taken on the horizontal axis and the focus evaluation value is plotted on the vertical axis, a substantially symmetric convex graph is obtained. The in-focus position can be specified by obtaining the z position at which the in-focus evaluation value is maximized from this graph.

図5は、Tenengrad関数による評価値cをプロットしたグラフの一例である。ここでは
RGBの3つの撮像系からの出力を別々にプロットしているが、RGB重ね合わせ画像からの出力を評価しても良い。例えばRに着目してみると、ピーク値は+0.5ミクロン付近にある。これにより、この撮像位置(xy位置)では基準値から+0.5ミクロン付近に光軸方向(z方向)の焦点位置を合せて撮像することで、最もピントの合った画像を取得できることが分かる。ここではTenenbaum Gradient方式の説明を行ったが、他の関数を用いても、合焦度合の評価や合焦位置の探索を行うことが可能である。
FIG. 5 is an example of a graph in which the evaluation value c by the Tenengrad function is plotted. Here, the outputs from the three RGB imaging systems are plotted separately, but the output from the RGB superimposed image may be evaluated. For example, when attention is paid to R, the peak value is around +0.5 microns. As a result, it can be seen that the most focused image can be acquired by imaging with the focal position in the optical axis direction (z direction) in the vicinity of +0.5 microns from the reference value at this imaging position (xy position). Although the description of the Tenenbaum Gradient method has been described here, it is possible to evaluate the degree of focus and search for the focus position using other functions.

〈焦点位置の不良判定〉
次に、画像判定部が、合焦評価値を利用してタイル画像の焦点位置が適正か否かを判定する方法について説明する。図6は、画像判定部の処理を示すフローチャートである。
<Failure determination for focal position>
Next, a method in which the image determination unit determines whether the focus position of the tile image is appropriate using the focus evaluation value will be described. FIG. 6 is a flowchart showing the processing of the image determination unit.

まず画像判定部は、複数のタイル画像のそれぞれについて、合焦評価値を計算する(ステップS60)。本実施形態では、合焦評価値としてTenenbaum Gradient評価値を利用する。次に、画像判定部は、不良判定の対象とするタイル画像(注目タイル画像と呼ぶ)を1つ選び(ステップS61)、注目タイル画像に隣接するタイル画像(隣接タイル画像と呼ぶ)を選択する(ステップS62)。隣接タイル画像は1枚でもよいし、2枚(左右又
は上下)でもよいし、4枚(上下左右)でもよいし、8枚(注目タイルを中心とする8近傍)でもよい。ただし、すでに不良画像と判定されたタイル画像は隣接タイル画像から除外する。そして、画像判定部は、注目タイル画像の合焦評価値と隣接タイル画像の合焦評価値の間の連続性を評価する(ステップS63)。
First, the image determination unit calculates a focus evaluation value for each of the plurality of tile images (step S60). In this embodiment, a Tenenbaum Gradient evaluation value is used as the focus evaluation value. Next, the image determination unit selects one tile image (referred to as a target tile image) to be subjected to defect determination (step S61), and selects a tile image adjacent to the target tile image (referred to as an adjacent tile image). (Step S62). The number of adjacent tile images may be one, two (left and right or top and bottom), four (top and bottom, left and right), or eight (near eight around the target tile). However, tile images that have already been determined to be defective images are excluded from adjacent tile images. Then, the image determination unit evaluates continuity between the focus evaluation value of the target tile image and the focus evaluation value of the adjacent tile image (step S63).

連続性の評価は、注目タイル画像と隣接タイル画像の間の合焦評価値の差(もしくは変化率)が所定値(閾値)より大きいか否かで評価することができる。複数枚の隣接タイル画像を用いる場合は、合焦評価値の差(もしくは変化率)の平均又は最大値を評価に利用すればよい。判断基準となる閾値は、検体や染色の種類、合焦評価値の種類、撮像系の解像度などに依存する。例えば、一般的に病理検体で用いられているHE染色の画像で考えると、20%前後の評価値の減少があった場合には、不良画像と判定すべきである。   The continuity can be evaluated based on whether or not the difference (or rate of change) in the focus evaluation value between the target tile image and the adjacent tile image is greater than a predetermined value (threshold value). When using a plurality of adjacent tile images, an average or maximum value of the difference (or change rate) of the focus evaluation values may be used for the evaluation. The threshold value serving as a judgment criterion depends on the type of specimen or staining, the type of focus evaluation value, the resolution of the imaging system, and the like. For example, considering an HE-stained image generally used for pathological specimens, if there is a decrease in evaluation value of about 20%, it should be determined as a defective image.

ここで、バーチャルスライドスキャナのモード選択や設定変更により閾値を変更できるようにしておくとよい。例えば、バーチャルスライドスキャナの撮像モードとして、標準・高速(スループット重視)・高品質(画質重視)を用意しておき、標準モードが選ばれたら閾値を20%、高速モードが選ばれたら閾値を50%、高品質モードが選ばれたら閾値を5%とする。あるいは、設定画面上でユーザが直接閾値を指定できるようにする。また、合焦評価の方法(アルゴリズム、関数や合焦評価値の種類、合焦評価に用いる画素の数や範囲など)をモード選択や設定変更により変更できるようにしてもよい。これにより、ユーザビリティの向上を図ることができる。   Here, it is preferable that the threshold value can be changed by selecting the mode of the virtual slide scanner or changing the setting. For example, standard, high speed (emphasis on throughput) and high quality (emphasis on image quality) are prepared as imaging modes of the virtual slide scanner. When the standard mode is selected, the threshold is 20%, and when the high speed mode is selected, the threshold is 50. %, If the high quality mode is selected, the threshold is set to 5%. Alternatively, the user can directly specify the threshold value on the setting screen. Further, the focus evaluation method (algorithm, type of function or focus evaluation value, number of pixels used for focus evaluation, range, etc.) may be changed by mode selection or setting change. Thereby, usability can be improved.

ステップS63において、合焦評価値の差(もしくは変化率)が閾値より大きい場合には、画像判定部は、その注目タイル画像を不良画像と判定する(ステップS64)。一方、合焦評価値の差(もしくは変化率)が閾値以下の場合は、画像判定部は、その注目タイル画像の焦点位置が適正であると判定する(ステップS65)。以上の処理を全てのタイル画像に対し行うことで、焦点位置が適正でない不良画像(要再撮像画像)を抽出することができる。   If the difference (or rate of change) in the focus evaluation value is greater than the threshold value in step S63, the image determination unit determines that the target tile image is a defective image (step S64). On the other hand, when the difference (or rate of change) in the focus evaluation value is equal to or smaller than the threshold value, the image determination unit determines that the focal position of the target tile image is appropriate (step S65). By performing the above processing on all tile images, it is possible to extract a defective image (re-captured image) having an incorrect focal position.

(2)露出の判定
露出の適正を評価する露出評価値としては、階調情報が失われた画素(白飛び、黒つぶれ)の数もしくは割合、画像の輝度(明度)ヒストグラムの最頻値、平均値、もしくは中央値などを利用することができる。撮像センサ4からの信号、すなわち画像の画素値は、例えば8ビットであれば、0(黒)から255(白)までの値をとる。露出が適正な場合は0から255の範囲に画素値が分布するが、露出アンダーの場合は0値(黒つぶれ)の画素が増加したり輝度分布が全体的に0に近づき、露出オーバーの場合は255値(白飛び)の画素が増加したり輝度分布が全体的に255に近づく。したがって、画像判定部は、合焦評価値の場合と同様、各タイル画像の露出評価値を求め、注目タイル画像と隣接タイル画像との間の露出評価値の連続性を評価することで、不良判定を行うことができる。
(2) Judgment of exposure As an exposure evaluation value for evaluating the appropriateness of exposure, the number or ratio of pixels (out-of-white and black-out) where gradation information is lost, the mode value of the luminance (brightness) histogram of the image, An average value or a median value can be used. If the signal from the imaging sensor 4, that is, the pixel value of the image is, for example, 8 bits, it takes a value from 0 (black) to 255 (white). When exposure is appropriate, pixel values are distributed in the range of 0 to 255. When underexposure, the number of pixels with 0 value (blackout) increases or the luminance distribution approaches 0 overall, resulting in overexposure. The number of pixels with 255 values (out-of-white) increases or the luminance distribution approaches 255 as a whole. Therefore, as in the case of the focus evaluation value, the image determination unit obtains the exposure evaluation value of each tile image, and evaluates the continuity of the exposure evaluation value between the tile image of interest and the adjacent tile image, resulting in a defect. Judgment can be made.

連続性の評価は、注目タイル画像と隣接タイル画像の間の露出評価値の差(もしくは変化率)が所定値(閾値)より大きいか否かで評価することができる。複数枚の隣接タイル画像を用いる場合は、露出評価値の差(もしくは変化率)の平均又は最大値を評価に利用すればよい。判断基準となる閾値は、検体や染色の種類、露出評価値の種類、撮像系の解像度などに依存する。例えば、一般的に病理検体で用いられているHE染色の画像で考えると、20%前後の評価値の増加又は減少があった場合には、不良画像と判定すべきである。合焦評価値と同じように、バーチャルスライドスキャナのモード選択や設定変更により、露出評価の方法や閾値を変更できるようにしておくとよい。   The continuity can be evaluated based on whether or not the difference (or rate of change) in the exposure evaluation value between the target tile image and the adjacent tile image is greater than a predetermined value (threshold value). When using a plurality of adjacent tile images, the average or maximum value of the difference (or change rate) of the exposure evaluation values may be used for the evaluation. The threshold value serving as a judgment criterion depends on the type of specimen or staining, the type of exposure evaluation value, the resolution of the imaging system, and the like. For example, considering an HE-stained image generally used for pathological specimens, if an evaluation value increases or decreases by about 20%, it should be determined as a defective image. As with the focus evaluation value, it is preferable to be able to change the exposure evaluation method and the threshold value by selecting the mode of the virtual slide scanner and changing the setting.

以上述べた本実施形態の構成によれば、偶発的な事由により一部のタイルの撮像時に合焦不良や露出不良が発生した場合に、タイルの再撮像を自動的かつ効率的に行うことがで
きる。そして、ステージ1にスライド2を保持したまま不良判定及び再撮像を行うようにしたので、十分な位置精度(位置再現性)をもって不良の発生したタイルのみを再撮像することができる。したがって、広視野かつ高画質の被写体画像を高速に取得することのできる信頼性の高いバーチャルスライドスキャナを実現することができる。
According to the configuration of the present embodiment described above, tile re-imaging can be performed automatically and efficiently when an in-focus or exposure failure occurs during imaging of some tiles due to accidental reasons. it can. Since the defect determination and the re-imaging are performed while holding the slide 2 on the stage 1, only the tile where the defect has occurred can be re-imaged with sufficient positional accuracy (position reproducibility). Therefore, it is possible to realize a highly reliable virtual slide scanner that can acquire a wide-field and high-quality subject image at high speed.

<第2実施形態>
本発明の第2実施形態では、露出が適正でない不良画像(要再撮像画像)が検出された場合に、適正な露出に変更して再撮像を行う例を説明する。
Second Embodiment
In the second embodiment of the present invention, an example will be described in which re-imaging is performed by changing to an appropriate exposure when a defective image (re-captured image required) with an inappropriate exposure is detected.

病理検査や病理診断に用いられるスライドでは、検体全体が同じような細胞パターンで構成されているため、すべてのタイルを一定の露出条件で撮影するのが一般的である。しかしながら、検体の厚みにムラがあったり、検体にヨレがあったりした場合、同じ露出条件で撮影しているにもかかわらず、他のタイルに比べて明るい画像(露出オーバー)もしくは暗い画像(露出アンダー)が得られる可能性がある。あるいは、一定の露出条件ではなく、タイルごとに自動露出(Automatic Exposure:AE)を行って撮影した場合でも、
外乱(例えば迷光)の影響、又は、センサやプログラムのエラーにより、露出調整に失敗する可能性もある。これらのような露出不良が発生した場合には、不良画像が得られたときとは異なる露出条件で再撮像を行う必要がある。
In slides used for pathological examination and pathological diagnosis, since the entire specimen is composed of the same cell pattern, it is common to photograph all tiles under a constant exposure condition. However, if the thickness of the sample is uneven or the sample is uneven, the image is brighter (overexposed) or darker (exposed) than other tiles, even though the image was taken under the same exposure conditions. Under) may be obtained. Or even when shooting with automatic exposure (AE) for each tile instead of a fixed exposure condition,
There is also a possibility that the exposure adjustment may fail due to the influence of disturbance (for example, stray light) or a sensor or program error. When such an exposure failure occurs, it is necessary to perform re-imaging under an exposure condition different from that when a defective image is obtained.

図7に、第2実施形態の処理フローの一部を示す。図7のフローは、図2のステップS24及びS25の処理の詳細を示すものである。その他の処理については第1実施形態の処理と同様であるため、詳しい説明は割愛する。   FIG. 7 shows a part of the processing flow of the second embodiment. The flow in FIG. 7 shows the details of the processing in steps S24 and S25 in FIG. Since other processes are the same as those of the first embodiment, detailed description thereof is omitted.

露出不良のタイルが検出された場合(ステップS23;YES)、ワークステーション5は、当該タイルの適正な露出条件を推定する(ステップS70)。例えば、露出オーバーの場合には露出を下げ、露出アンダーの場合には露出を上げる。このとき、露出不良のタイルとその隣接タイルとの間の露出評価値の差に応じて、露出を増減する幅を調整するとよい。あるいは、複数の隣接タイル(左右のタイル、上下左右のタイルなど)の露出値から適正な露出値を推定してもよい。例えば、複数の隣接タイルの露出値の平均値、最頻値、中央値などを、適正露出値に選ぶことができる。   When a poorly exposed tile is detected (step S23; YES), the workstation 5 estimates an appropriate exposure condition for the tile (step S70). For example, the exposure is lowered when overexposed and the exposure is increased when underexposed. At this time, the width for increasing or decreasing the exposure may be adjusted according to the difference in the exposure evaluation value between the poorly exposed tile and the adjacent tile. Alternatively, an appropriate exposure value may be estimated from the exposure values of a plurality of adjacent tiles (left and right tiles, up and down, left and right tiles, etc.). For example, an average value, a mode value, a median value, etc., of exposure values of a plurality of adjacent tiles can be selected as appropriate exposure values.

次に、ワークステーション5は、制御部7に対しタイルの再撮像要求を送信する(ステップS71)。再撮像要求には、再撮像を行うタイルのxy座標値、ステップS70で決定した再撮像時の露出条件などの情報が含まれる。   Next, the workstation 5 transmits a tile re-imaging request to the control unit 7 (step S71). The re-imaging request includes information such as the xy coordinate value of the tile to be re-imaged and the exposure condition at the time of re-imaging determined in step S70.

制御部7は、再撮像要求に従って、ステージ1又は撮像系をxy方向に駆動し、再撮像を行うタイルを撮像位置(視野)に合わせる(ステップS72)。そして、制御部7は、再撮像時の露出条件に合わせて露出を調整する(ステップS73)。露出調整は、照明ユニット8の光量の調整、光学系3の絞りの調整、撮像センサ4の露出時間(電子シャッタのスピード)の調整などで行う。その後、変更後の露出条件によりタイルの再撮像を行う(ステップS74)。以後の処理は図2の処理(ステップS26〜)と同様である。   The control unit 7 drives the stage 1 or the imaging system in the xy direction in accordance with the re-imaging request, and adjusts the tile to be re-imaged to the imaging position (field of view) (step S72). And the control part 7 adjusts exposure according to the exposure conditions at the time of re-imaging (step S73). The exposure adjustment is performed by adjusting the light amount of the illumination unit 8, adjusting the aperture of the optical system 3, adjusting the exposure time (electronic shutter speed) of the image sensor 4, and the like. Thereafter, re-imaging of the tile is performed according to the changed exposure condition (step S74). Subsequent processing is the same as the processing in FIG.

以上述べた本実施形態の構成によれば、一部のタイルの撮像時に露出不良が発生した場合に、露出条件の調整及び再撮像を自動的かつ効率的に行うことができる。これにより、全タイルの画像品質(特に明るさ)を均一に保つことができ、タイル画像をつなぎ合わせたときに明るさのムラや疑似輪郭のない高画質の全体画像を得ることができる。また、タイル画像同士の明るさを合せることで、つなぎ合わせの精度を上げることも可能となる。   According to the configuration of the present embodiment described above, it is possible to automatically and efficiently adjust the exposure condition and perform re-imaging when an exposure failure occurs during imaging of some tiles. Thereby, the image quality (especially brightness) of all the tiles can be kept uniform, and when the tile images are joined together, a high-quality whole image without unevenness of brightness and pseudo contour can be obtained. In addition, by combining the brightness of tile images, it is possible to increase the accuracy of stitching.

<第3実施形態>
本発明の第3実施形態では、光軸方向の焦点位置が適正でない不良画像(要再撮像画像
)が検出された場合に、適正な焦点位置に変更して再撮像を行う例を説明する。
<Third Embodiment>
In the third embodiment of the present invention, an example will be described in which, when a defective image (re-captured image required) whose focus position in the optical axis direction is not appropriate is detected, re-imaging is performed by changing to a proper focus position.

病理検査や病理診断に用いられるスライドでは、検体又はカバーグラスの凹凸やうねりにより、タイルごとに合焦位置(最もピントがあう焦点位置)が異なる場合がある。したがって、スライド全体を一定の焦点位置で撮影すると、一部のタイルでボケた画像が得られる可能性がある。あるいは、一定の焦点位置ではなく、タイルごとに適応的に焦点位置を変えてタイリング撮影を行った場合でも、センサやプログラムのエラーにより、焦点合わせに失敗する可能性もある。これらのような合焦不良が発生した場合には、不良画像が得られたときとは異なる焦点位置で再撮像を行う必要がある。   In a slide used for pathological examination or pathological diagnosis, the focus position (focus position where the focus is most focused) may differ from tile to tile depending on the unevenness or undulation of the specimen or cover glass. Therefore, if the entire slide is photographed at a fixed focal position, an image blurred by some tiles may be obtained. Alternatively, even when tiling is performed by adaptively changing the focal position for each tile instead of a fixed focal position, there is a possibility that focusing may fail due to a sensor or program error. When such an in-focus failure occurs, it is necessary to perform re-imaging at a focal position different from when the defective image is obtained.

図7に、第3実施形態の処理フローの一部を示す。図7のフローは、図2のステップS24及びS25の処理の詳細を示すものである。その他の処理については第1実施形態の処理と同様であるため、詳しい説明は割愛する。   FIG. 7 shows a part of the processing flow of the third embodiment. The flow in FIG. 7 shows the details of the processing in steps S24 and S25 in FIG. Since other processes are the same as those of the first embodiment, detailed description thereof is omitted.

合焦不良のタイルが検出された場合(ステップS23;YES)、ワークステーション5は、当該タイルの適正な焦点位置を推定する(ステップS70)。例えば、焦点位置を所定の距離だけ移動させたものを適正焦点位置としてもよい。所定の距離は、例えば、光学系3の被写界深度と同じ程度に設定してもよいし、合焦不良画像のコントラスト値(Tenenbaum Gradient評価値など)の大きさや、隣接タイル画像とのコントラスト値の差に応じて変えてもよい。また、焦点位置の移動方向は、合焦不良の画像がいわゆる前ピンか後ピンかを推定し、前ピンの場合は下方向に、後ピンの場合は上方向に焦点位置を移動させるとよい。前ピンか後ピンかは、例えば、周囲のタイル画像を解析することで推定することができる。コントラスト値は、一般的なガウシアンカーブのように対照的なピークではなく、ある標本を例にとってみると、前ピンの場合のコントラスト値が、後ピンの場合よりも著しく低くなっている場合がある。したがって、隣接するタイル画像に比べて合焦不良画像のコントラスト値が著しく低い場合には、前ピンと判断し、コントラスト値がさして低くない場合(ただし、合焦画像と判定するにはコントラスト値が低い)には、後ピンと判定することができる。あるいは、タイルごとに適応的に焦点位置を変えてタイリング撮影を行った場合は、複数の隣接タイル(左右のタイル、上下左右のタイルなど)の焦点位置から適正な焦点位置を推定してもよい。例えば、複数の隣接タイルの焦点位置(Z座標)の平均値、最頻値、中央値などを、合焦不良のタイルの適正な焦点位置に選ぶことができる。   When a poorly focused tile is detected (step S23; YES), the workstation 5 estimates an appropriate focal position of the tile (step S70). For example, the focus position may be a focus position that is moved by a predetermined distance. For example, the predetermined distance may be set to the same depth as the depth of field of the optical system 3, the size of the contrast value of a poorly focused image (Tenenbaum Gradient evaluation value, etc.), or the contrast with an adjacent tile image. You may change according to the difference of a value. Also, the focal position movement direction is estimated based on whether the in-focus image is a so-called front pin or rear pin, and the focal position is moved downward in the case of the front pin and upward in the case of the rear pin. . Whether it is a front pin or a rear pin can be estimated by analyzing surrounding tile images, for example. The contrast value is not a contrasting peak as in a general Gaussian curve, and taking a sample as an example, the contrast value for the front pin may be significantly lower than for the rear pin . Therefore, if the contrast value of the in-focus image is significantly lower than that of the adjacent tile image, it is determined as a front pin, and if the contrast value is not so low (however, the contrast value is low to determine that it is an in-focus image) ) Can be determined as a rear pin. Alternatively, if tiling shooting is performed with adaptively changing the focus position for each tile, the proper focus position can be estimated from the focus positions of multiple adjacent tiles (left and right tiles, top and bottom tiles, etc.) Good. For example, an average value, a mode value, a median value, and the like of the focal positions (Z coordinates) of a plurality of adjacent tiles can be selected as appropriate focal positions of the in-focus tiles.

次に、ワークステーション5は、制御部7に対しタイルの再撮像要求を送信する(ステップS71)。再撮像要求には、再撮像を行うタイルのxy座標値、ステップS70で決定した再撮像時の焦点位置などの情報が含まれる。   Next, the workstation 5 transmits a tile re-imaging request to the control unit 7 (step S71). The re-imaging request includes information such as the xy coordinate value of the tile to be re-imaged and the focal position at the time of re-imaging determined in step S70.

制御部7は、再撮像要求に従って、ステージ1又は撮像系をxy方向に駆動し、再撮像を行うタイルを撮像位置(視野)に合わせる(ステップS72)。そして、制御部7は、再撮像時の焦点位置の条件に合わせて光軸方向の焦点位置を調整する(ステップS73)。その後、変更後の焦点位置によりタイルの再撮像を行う(ステップS74)。以後の処理は図2の処理(ステップS26〜)と同様である。   The control unit 7 drives the stage 1 or the imaging system in the xy direction in accordance with the re-imaging request, and adjusts the tile to be re-imaged to the imaging position (field of view) (step S72). And the control part 7 adjusts the focus position of an optical axis direction according to the conditions of the focus position at the time of re-imaging (step S73). Thereafter, re-imaging of the tile is performed based on the changed focal position (step S74). Subsequent processing is the same as the processing in FIG.

以上述べた本実施形態の構成によれば、一部のタイルの撮像時に合焦不良が発生した場合に、焦点位置の調整及び再撮像を自動的かつ効率的に行うことができる。これにより、全タイルの画像品質(特にシャープネス)を良好に保つことができ、タイル画像をつなぎ合わせたときに高画質の全体画像を得ることができる。また、各タイル画像のぼけを低減することで、つなぎ合わせの精度を上げることも可能となる。   According to the configuration of the present embodiment described above, it is possible to automatically and efficiently adjust the focus position and perform re-imaging when focusing failure occurs during imaging of some tiles. Thereby, the image quality (especially sharpness) of all tiles can be kept good, and a high-quality whole image can be obtained when the tile images are joined together. In addition, it is possible to increase the accuracy of stitching by reducing the blur of each tile image.

<第4実施形態>
上述した第2及び第3実施形態では、不良画像や隣接タイル画像の画像特徴に基づき適正な撮像条件を推定したが、第4実施形態では、自動焦点合わせや自動露出調整の機能を用いて、再撮像時の適正な撮像条件を決定する例を説明する。
<Fourth embodiment>
In the second and third embodiments described above, an appropriate imaging condition is estimated based on the image characteristics of the defective image and the adjacent tile image, but in the fourth embodiment, using the functions of automatic focusing and automatic exposure adjustment, An example of determining an appropriate imaging condition at the time of reimaging will be described.

図8に、第4実施形態の処理フローの一部を示す。図8のフローは、図2のステップS24及びS25の処理の詳細を示すものである。その他の処理については第1実施形態の処理と同様である。また、図8のなかで図7と同一の符号が付されたステップは第2又は第3実施形態の処理と同様である。   FIG. 8 shows a part of the processing flow of the fourth embodiment. The flow in FIG. 8 shows the details of the processing in steps S24 and S25 in FIG. Other processes are the same as those in the first embodiment. In FIG. 8, the steps denoted by the same reference numerals as those in FIG. 7 are the same as those in the second or third embodiment.

露出不良又は合焦不良のタイルが検出された場合(ステップS23;YES)、ワークステーション5は、当該タイルの適正な撮像条件を推定する(ステップS70)。撮像条件の推定に成功した場合は(ステップS80;YES)、第2又は第3実施形態と同様の処理(ステップS71〜S74)が行われる。   When a tile with poor exposure or poor focus is detected (step S23; YES), the workstation 5 estimates an appropriate imaging condition for the tile (step S70). When the imaging condition is successfully estimated (step S80; YES), the same processing (steps S71 to S74) as in the second or third embodiment is performed.

一方、撮像条件の推定に失敗した場合は(ステップS80;NO)、ステップS81の処理へ進む。推定に失敗するケースとしては、例えば、隣接タイルの画像が取得できない場合(例えば、撮像範囲の一番端のタイルの場合)、隣接タイルの画像も不良であった場合、周囲のタイルの画像特徴のばらつきが大きく推定精度が期待できない場合などがある。ステップS81では、ワークステーション5は、制御部7に対しタイルの再撮像要求を送信する(ステップS71)。再撮像要求には、再撮像を行うタイルのxy座標値などの情報が含まれる。また、適正でないと判定された撮像条件の種類の情報も含まれる。   On the other hand, when the estimation of the imaging condition has failed (step S80; NO), the process proceeds to step S81. Examples of cases where the estimation fails are, for example, when an image of an adjacent tile cannot be acquired (for example, in the case of the tile at the end of the imaging range), when an image of an adjacent tile is also defective, and image characteristics of surrounding tiles There is a case where the estimation accuracy cannot be expected due to a large variation in the number. In step S81, the workstation 5 transmits a tile re-imaging request to the control unit 7 (step S71). The re-imaging request includes information such as the xy coordinate value of the tile to be re-imaged. Information on the type of imaging condition determined to be inappropriate is also included.

制御部7は、再撮像要求に従って、ステージ1又は撮像系をxy方向に駆動し、再撮像を行うタイルを撮像位置(視野)に合わせる(ステップS82)。そして、制御部7は、当該タイルに対する適正な撮像条件の自動探索を行い、最適な撮像条件を決定する(ステップS83)。例えば、露出不良の場合には、自動露出調整によって最適な露出値を決定する。このとき露出計を利用して露出値を決定してもよいが、露出を変えながら当該タイルを複数回撮像し、それらの画像の露出評価値を比較することで最適な露出を決定してもよい。また、合焦不良の場合には、自動焦点合わせ(Auto-Focus)によって最適な焦点位置を決定する。自動焦点合わせにはアクティブ方式とパッシブ方式があるがいずれを用いてもよい。パッシブ方式の場合、焦点位置を変えながら当該タイルを複数回撮像し、それらの画像の合焦評価値を比較することで最適な焦点位置を決定すればよい。ステップS83において最適な撮像条件が決定されたら、以後の処理は前述の実施形態と同様である。   The control unit 7 drives the stage 1 or the imaging system in the xy direction in accordance with the re-imaging request, and adjusts the tile to be re-imaged to the imaging position (field of view) (step S82). And the control part 7 performs the automatic search of the appropriate imaging condition with respect to the said tile, and determines the optimal imaging condition (step S83). For example, in the case of poor exposure, an optimal exposure value is determined by automatic exposure adjustment. At this time, the exposure value may be determined using an exposure meter, but the optimum exposure may be determined by imaging the tile multiple times while changing the exposure and comparing the exposure evaluation values of those images. Good. In the case of poor focusing, an optimum focus position is determined by auto-focusing (Auto-Focus). There are an active method and a passive method for automatic focusing, either of which may be used. In the case of the passive method, the optimum focus position may be determined by imaging the tile a plurality of times while changing the focus position and comparing the focus evaluation values of these images. When the optimum imaging condition is determined in step S83, the subsequent processing is the same as in the above-described embodiment.

以上述べた本実施形態の構成によれば、一部のタイルの撮像時に不良が発生した場合に、撮像条件の決定及び再撮像を自動的かつ効率的に行うことができる。特に、本実施形態では、画像から適正な撮像条件を推定できない場合でも、最適な撮像条件を自動で探索できるため、不良発生時の回復をより確実に行うことができる。ところで、本実施形態では、タイル画像の画像特徴から適正な撮像条件を推定する処理(ステップS70)と、最適な撮像条件を探索する処理(ステップS83)を組み合わせているが、後者の探索処理だけを実行する構成でもよい。ただし、一般に推定処理よりも探索処理の方が時間がかかるため、本実施形態のように推定処理が失敗した場合にのみ探索処理を行う構成とすることが好ましい。   According to the configuration of the present embodiment described above, it is possible to automatically and efficiently determine an imaging condition and perform re-imaging when a defect occurs during imaging of some tiles. In particular, in the present embodiment, even when an appropriate imaging condition cannot be estimated from an image, the optimum imaging condition can be automatically searched, so that recovery when a defect occurs can be performed more reliably. By the way, in the present embodiment, the process of estimating an appropriate imaging condition from the image characteristics of the tile image (step S70) and the process of searching for the optimal imaging condition (step S83) are combined, but only the latter search process. May be configured to execute. However, since the search process generally takes longer than the estimation process, it is preferable to perform the search process only when the estimation process fails as in the present embodiment.

1:ステージ
2:スライド
3:光学系
4:撮像センサ
5:ワークステーション
7:制御部
1: Stage 2: Slide 3: Optical system 4: Imaging sensor 5: Workstation 7: Control unit

Claims (15)

被写体を保持するステージと、
前記被写体よりも小さい視野をもつ撮像手段と、
前記ステージ及び前記撮像手段を制御する制御手段と、
前記撮像手段で得られた画像が入力される画像処理手段と、を有し、
前記制御手段が、前記ステージと前記撮像手段の少なくとも一方を移動することで前記被写体に対する前記視野の位置を変えながら、前記撮像手段による撮像を複数回行うことによって、前記被写体の複数の領域に対応する複数のタイル画像を取得する、第1の動作と、
前記画像処理手段が、前記第1の動作で取得された前記複数のタイル画像を検査し、撮り直しの必要な要再撮像画像があるか否かを判定する、第2の動作と、
前記第2の動作で要再撮像画像があると判定された場合に、前記制御手段が、前記ステージと前記撮像手段の少なくとも一方を移動して前記要再撮像画像に対応する領域に前記視野を合せて、前記撮像手段による再撮像を行うことによって、前記要再撮像画像の代わりのタイル画像を取得する、第3の動作と、
を実行することを特徴とする画像取得装置。
A stage to hold the subject,
Imaging means having a smaller field of view than the subject;
Control means for controlling the stage and the imaging means;
Image processing means for inputting an image obtained by the imaging means,
Corresponding to a plurality of regions of the subject by performing the imaging by the imaging unit a plurality of times while changing the position of the visual field with respect to the subject by moving at least one of the stage and the imaging unit. A first operation of acquiring a plurality of tile images to be performed;
A second operation in which the image processing means inspects the plurality of tile images acquired in the first operation and determines whether there is a re-captured image that needs to be retaken;
When it is determined in the second operation that there is a re-captured image, the control unit moves the stage and at least one of the imaging unit and places the field of view in a region corresponding to the re-captured image. In addition, a third operation of acquiring a tile image instead of the re-captured image by performing re-imaging by the imaging unit;
The image acquisition apparatus characterized by performing.
前記ステージに前記被写体を保持したまま、前記第1の動作、前記第2の動作、および、前記第3の動作を実行する
ことを特徴とする請求項1に記載の画像取得装置。
The image acquisition apparatus according to claim 1, wherein the first operation, the second operation, and the third operation are executed while the subject is held on the stage.
前記第3の動作において、前記制御手段は、前記第1の動作で前記要再撮像画像を取得したときとは撮像条件を変えて、再撮像を行う
ことを特徴とする請求項1又は2に記載の画像取得装置。
3. The method according to claim 1, wherein, in the third operation, the control unit performs re-imaging while changing an imaging condition from when the re-captured image is acquired in the first operation. The image acquisition device described.
前記第3の動作において、前記制御手段は、前記第1の動作で前記要再撮像画像を撮像したときとは光軸方向の焦点位置を変えて、再撮像を行う
ことを特徴とする請求項3に記載の画像取得装置。
The said control means WHEREIN: The said control means changes the focus position of an optical axis direction, and re-images, when the said re-capturing image required in the said 1st operation | movement is imaged. 4. The image acquisition device according to 3.
前記再撮像の焦点位置は、前記要再撮像画像に対応する領域に対し自動焦点合わせを行うことにより、決定される
ことを特徴とする請求項4に記載の画像取得装置。
The image acquisition apparatus according to claim 4, wherein the re-imaging focal position is determined by performing automatic focusing on a region corresponding to the re-captured image.
前記第3の動作において、前記制御手段は、前記第1の動作で前記要再撮像画像を撮像したときとは露出を変えて、再撮像を行う
ことを特徴とする請求項3〜5のうちいずれか1項に記載の画像取得装置。
In the third operation, the control means performs re-imaging with different exposure from when the re-captured image is captured in the first operation. The image acquisition device according to any one of the above.
前記再撮像の露出は、前記要再撮像画像に対応する領域に対し自動露出調整を行うことにより、決定される
ことを特徴とする請求項6に記載の画像取得装置。
The image acquisition apparatus according to claim 6, wherein the re-imaging exposure is determined by performing automatic exposure adjustment on an area corresponding to the re-captured image.
前記第3の動作において、前記制御手段は、前記第1の動作で前記要再撮像画像を取得したときと同じ撮像条件で、再撮像を行う
ことを特徴とする請求項1又は2に記載の画像取得装置。
The said 3rd operation | movement WHEREIN: The said control means performs a re-imaging on the same imaging conditions as when the said re-capturing image required in the said 1st operation | movement was acquired. Image acquisition device.
前記第2の動作において、前記画像処理手段は、前記複数のタイル画像のそれぞれから画像特徴を抽出し、隣接するタイル画像の間の画像特徴の連続性を評価することによって、要再撮像画像があるか否かを判定する
ことを特徴とする請求項1〜8のうちいずれか1項に記載の画像取得装置。
In the second operation, the image processing means extracts image features from each of the plurality of tile images, and evaluates the continuity of the image features between adjacent tile images, whereby a re-captured image is required. The image acquisition apparatus according to claim 1, wherein it is determined whether or not there is an image.
前記第2の動作において、前記画像処理手段は、合焦の度合を表す合焦評価値を前記複数のタイル画像のそれぞれについて求め、隣接タイル画像の合焦評価値と注目タイル画像の合焦評価値の間の差もしくは変化率が所定値より大きい場合に、前記注目タイル画像を要再撮像画像と判定する
ことを特徴とする請求項1〜9のうちいずれか1項に記載の画像取得装置。
In the second operation, the image processing means obtains a focus evaluation value representing a degree of focus for each of the plurality of tile images, and performs a focus evaluation value of an adjacent tile image and a focus evaluation of a target tile image. 10. The image acquisition device according to claim 1, wherein when the difference or change rate between the values is larger than a predetermined value, the tile image of interest is determined as a re-captured image. .
前記合焦評価値は、タイル画像のコントラスト値である
ことを特徴とする請求項10に記載の画像取得装置。
The image acquisition apparatus according to claim 10, wherein the focus evaluation value is a contrast value of a tile image.
前記第2の動作において、前記画像処理手段は、露出の適正を評価する露出評価値を前記複数のタイル画像のそれぞれについて求め、隣接タイル画像の露出評価値と注目タイル画像の露出評価値の間の差もしくは変化率が所定値より大きい場合に、前記注目タイル画像を要再撮像画像と判定する
ことを特徴とする請求項1〜11のうちいずれか1項に記載の画像取得装置。
In the second operation, the image processing unit obtains an exposure evaluation value for evaluating the appropriateness of exposure for each of the plurality of tile images, and between the exposure evaluation value of the adjacent tile image and the exposure evaluation value of the target tile image. The image acquisition apparatus according to any one of claims 1 to 11, wherein the tile image of interest is determined as a re-captured image when the difference or rate of change is greater than a predetermined value.
前記露出評価値は、階調情報が失われた画素の数もしくは割合、又は、ヒストグラムの最頻値、平均値、もしくは中央値である
ことを特徴とする請求項12に記載の画像取得装置。
The image acquisition apparatus according to claim 12, wherein the exposure evaluation value is the number or ratio of pixels in which gradation information is lost, or the mode value, average value, or median value of a histogram.
被写体を保持するステージと、前記被写体よりも小さい視野をもつ撮像手段と、を有する画像取得装置の制御方法であって、
前記ステージと前記撮像手段の少なくとも一方を移動することで前記被写体に対する前記視野の位置を変えながら、前記撮像手段による撮像を複数回行うことによって、前記被写体の複数の領域に対応する複数のタイル画像を取得する、第1のステップと、
前記第1のステップで取得された前記複数のタイル画像を検査し、撮り直しの必要な要再撮像画像があるか否かを判定する、第2のステップと、
前記第2のステップで要再撮像画像があると判定された場合に、前記ステージと前記撮像手段の少なくとも一方を移動して前記要再撮像画像に対応する領域に前記視野を合せて、前記撮像手段による再撮像を行うことによって、前記要再撮像画像の代わりのタイル画像を取得する、第3のステップと、
を含むことを特徴とする画像取得装置の制御方法。
A control method for an image acquisition apparatus, comprising: a stage for holding a subject; and an imaging unit having a field of view smaller than the subject,
A plurality of tile images corresponding to a plurality of regions of the subject by performing imaging by the imaging unit a plurality of times while changing the position of the field of view with respect to the subject by moving at least one of the stage and the imaging unit. Obtaining a first step;
Inspecting the plurality of tile images acquired in the first step and determining whether or not there is a re-captured image that needs to be retaken;
When it is determined in the second step that there is a re-captured image, the imaging is performed by moving at least one of the stage and the imaging unit and aligning the field of view with a region corresponding to the re-captured image. Obtaining a tile image instead of the re-captured image by performing re-capturing by means;
A control method for an image acquisition apparatus.
請求項14に記載の画像取得装置の制御方法の各ステップを画像取得装置に実行させるためのプログラム。   The program for making an image acquisition device perform each step of the control method of the image acquisition device of Claim 14.
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