JP2001155159A - 微小物体計数装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 微小物体を撮影した動画像から微小物体の数
を数え、及び移動率を計算する。 【構成】 図１に示すように、微小物体計数装置１は微
小物体撮影部２、全微小物体数表示器３、微小物体移動
率表示器４、電源ボタン部５、計数開始ボタン部６、及
びスピーカー部７を有している。また図２に示すよう
に、微小物体計数装置１は内部にコンピュータシステム
８を持ち、撮像素子２３、全微小物体数表示器３、微小
物体移動率表示器４、電源ボタン５１、計数開始ボタン
６１、スピーカー７１、及びバッテリー９と電線で接続
されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術の分野】本発明は、画像中の移動微
小物体及び全微小物体の位置及び大きさを検出して微小
物体の数を数え、及び微小物体の移動率を計算する微小
物体計数装置に関し、詳しくは、ビデオカメラなどで撮
影された二値画像、濃淡画像、三原色波長、可視光波
長、赤外線波長、紫外線波長、その他全ての電磁波のう
ち任意の帯域から構成される動画像中の移動微小物体及
び全微小物体のエッジ情報から、移動微小物体及び全微
小物体の位置及び大きさを検出して微小物体の数を数
え、及び微小物体の移動率を計算するものに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、微生物、細胞及び結晶など直
径１０ミリメートル以下の微小物体の数を数えるための
装置が多数開発されてきた。これらの装置は微小物体の
数を数えるために、微小物体の映像を顕微鏡で拡大し、
この映像を電荷結合素子（ＣＣＤ）カメラ、赤外線カメ
ラ及びＸ線カメラなどで撮影して画像を生成し、この画
像から微小物体を検出し、微小物体の種類を分類する。
顕微鏡の構造は一般には正立であるが、倒立したものも
ある（例えば特許第２７１２５９０号参照）。画像から
微小物体を検出して分類するため主な方法として、微小
物体の色を検知する方法、微小物体の一部又は全部を染
色する方法（例えば特許第２６８０９３１号参照）、光
学フィルターなど光学的な処理を介して、微小物体の色
を背景や他の種類の微小物体の色と異なるようする方法
（例えば特表平１１−５００６４８参照）、及び微小物
体の大きさ及び形を解析する方法（例えば特開平６−３
１１９６７及び特開平９−１９６９１４参照）が挙げら
れる。微小物体の色を検知するためには、元々その微小
物体が適当な色彩を帯びている必要がある。したがって
赤血球ならば、計数方法は赤色を検知することで赤血球
の数を数えることができるが、アメーバーや精子のよう
に透明に近い細胞であれば、その細胞の色を検知するこ
とは困難となる。そこで微小物体の一部又は全部を染色
する方法が考えられるが、微小物体の一部又は全部を染
色するためには、染色法の知識が必要であったり、また
薬品の使用に慣れることが必要である。染色体を紫色に
染色する方法としてゴルジ染色法が一般的であるが、こ
の場合には計数方法が染色体を検知することになるの
で、計数方法が正確に微小物体の数を数えるためには１
つの細胞に含まれる複数の染色体を１つにまとめる必要
がある。そのため、この計数方法を用いた計数装置は多
量の計算量若しくはハードウェア量を必要とする。一方
で、光学フィルターなど光学的な処理を介して、微小物
体の色を背景や他の種類の微小物体の色と異なるようす
る方法が考えられる。しかしながら赤外線波長、紫外線
波長及び特定の可視光波長に反応する光学フィルター
か、若しくは光が微小物体を通過することにより生じる
光の干渉を検知する光学フィルターを用いた場合、この
計数方法を用いた計数装置は複雑で高額なものになって
しまう。そこで最後に、微小物体の大きさ及び形を解析
する方法が考えられる。この計数方法は特別な前処理や
機材を必要としない。しかしながら実際にこの計数方法
が正常に機能するためには、微小物体の正確で高品質な
画像を必要としたり、多量な画像データの複雑な計算を
高速に行うことができるコンピュータシステムが必要と
なる。特に計算量が必要となる処理は、画像中の微小物
体の領域を背景や他の微小物体の領域と区別する処理
と、この微小物体の領域を１点に縮退する処理である。
事前に微小物体の大きさ及び形が特定可能な場合には、
ハフ変換など用いることにより、画像中の微小物体の領
域を背景や他の微小物体の領域と区別して１点に縮退す
ることは可能である。しかしながらハフ変換は大域処理
であるため、本来多量の計算量が必要である。その上多
数の微小物体が不特定の位置に存在する際には、膨大な
位置探索処理を実行しなければならない。フーリエ変換
やアフィン変換など大域処理を行う他の方法も同様であ
る。ましてアメーバや白血球のように細胞の大きさ及び
形が時々刻々変化したり、精子のように動き回ったり形
を記述することが困難な場合には、コンピュータシステ
ムは膨大な計算量を高速に処理しなければならなくな
る。したがってこの計数方法を用いた計数装置も高額と
なってしまう。

【０００３】さて微小物体の大きさ及び形を解析する方
法を用いた計数装置は、高額のために医療機関や研究機
関など限られた場所でしか用いられてこなかった。しか
しながら実際には医療現場以外にも微小物体を分類した
り数を数える必要のない用途が多数存在する。例えば、
屋内に生息するダニや蚤などの微生物を数えたり、海水
や池の水に生息するミジンコやゾウリムシなどの微生物
を数えたり、シャーレの中の大腸菌の数を数えたり、成
長する結晶の数を数えるような場合である。前記計数装
置が高額であるために、このような作業において、人間
が顕微鏡で微小物体を数えているのが実情である。した
がって作業時間も長くなり、必然的に計数結果も正確で
なくなってしまう。この他に、特にダイオキシンの問題
が顕在してから、人間の精子の数だけでなく活動率、つ
まり移動している精子の割合も重要になってきている。
そこで微小物体の大きさ及び形を解析する方法を用いた
計数装置には、単に安価に微小物体の数を数えるだけで
なく、移動している微小物体と静止している微小物体を
区別することも求められている。

【０００４】これらのことを考慮すると、微小物体の大
きさ及び形を解析する方法が微小物体の色や撮影環境に
影響されないために微小物体のエッジ情報を用いること
ができる。なおエッジ情報はエッジがある（１）かエッ
ジがない（０）で表される。また微小物体の大きさ及び
形を解析する方法が微小物体を低解像度で撮影した画像
から近傍処理によって移動している微小物体と静止して
いる微小物体を区別し、さらに各々の微小物体の数を数
えることができれば、コンピュータシステムが必要とす
る計算量を低く抑えることができるので、特別な前処理
を必要としない安価で小型な計数装置を製造できると期
待される。このような画像処理に適した装置として本発
明者が開発した視覚装置がある（特願平１１−２５３６
３４参照）。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】そこで、請求項記載の
本発明は、卓上サイズの装置で、ＣＣＤ、フォトダイオ
ード及び赤外線撮像素子などの撮像素子を用いて移動微
小物体及び静止微小物体を撮影し、画像中の移動微小物
体及び静止微小物体のエッジ情報を用いて個々の微小物
体の位置及び大きさを検出することにより、移動微小物
体の数及び全微小物体の数を数え、全微小物体の数及び
移動率（全微小物体に対する移動微小物体の割合）を表
示することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、直径
１０ミリメートル以下の微小物体の数を数え、及び前記
微小物体の移動率を計算する微小物体計数装置であっ
て、対物レンズ、接眼レンズ、撮像素子及び鏡筒を用い
て前記微小物体を撮影する手段と、１〜１０個の第一の
７セグメント表示器を用いて前記微小物体の全部の数を
表示する手段と、１〜１０個の第二の７セグメント表示
器を用いて前記微小物体のうち移動しているものの割合
を表示する手段と、第一のボタンを用いて電力の供給を
制御する手段と、第二のボタンを用いて前記微小物体の
計数を制御する手段と、スピーカーを用いて前記微小物
体の前記計数の終了を知らせる手段と、コンピュータシ
ステムを用いて前記微小物体の前記数を数え、及び前記
微小物体の前記移動率を計算する画像処理を実行する手
段と、バッテリーを用いて前記撮像素子、前記第一の７
セグメント表示器、前記第二の７セグメント表示器及び
前記コンピュータシステムに前記電力を供給する手段
と、を有する微小物体計数装置である。本発明は微生
物、細胞及び結晶などの前記微小物体の映像を前記対物
レンズ及び前記接眼レンズを用いて拡大し、電荷結合素
子（ＣＣＤ）やフォトダイオードのような前記撮像素子
を用いて生成した画像に対して近傍処理からなる画像処
理をコンピュータシステムにおいて実行することで、前
記微小物体の前記数を数え、前記微小物体の前記移動率
を計算し、全微小物体表示部で前記数を表示し、及び移
動微小物体表示部で前記移動率を表示する。また本発明
は前記スピーカーを利用することで、前記微小物体の前
記数の計数、及び前記微小物体の前記移動率の計算が終
了したことを利用者に知らせることができる。したがっ
て本発明は卓上サイズで前記微小物体計数装置を実現す
ることができ、前記微小物体の前記計数に関する諸問題
が好適に解決される。

【０００７】請求項２の発明は、請求項１記載の微小物
体計数装置に対して、前記対物レンズ、前記接眼レンズ
及び前記撮像素子の配置を前記鏡筒で固定した、前記微
小物体を撮影する前記手段の上部に、前記微小物体を乗
せたプレパラートを乗せることにより、前記プレパラー
トを通して太陽光及び照明光を入射する微小物体計数装
置である。本発明は、製造段階で前記対物レンズ、前記
接眼レンズ及び前記撮像素子の配置を調整しておくこと
により、前記微小物体を乗せた前記プレパラートを交換
するだけで前記撮像素子が前記微小物体を撮影すること
ができる。また前記微小物体が前記対物レンズの上にあ
るので、前記微小物体の上方から前記太陽光及び前記照
明光を照射することができる。

【０００８】請求項３の発明は、請求項１記載の微小物
体計数装置に対して、前記撮像素子として赤外線受光素
子、紫外線受光素子又は電磁波受光素子を用いた微小物
体計数装置である。前記微小物体が背景と区別できない
ほど透明か、もしくは前記微小物体を溶かしている溶液
が濁っているなど、前記ＣＣＤ及び前記フォトダイオー
ドのような前記撮像素子で前記微小物体を撮影すること
が困難な場合、前記撮像素子の代りに赤外線に反応する
前記赤外線受光素子、紫外線に反応する前記紫外線受光
素子、又は特定の電磁波に反応する前記電磁波受光素子
を用いることにより、本発明は前記微小物体を数えるこ
とができる。

【０００９】請求項４の発明は、請求項１記載の微小物
体計数装置に対して、前記７セグメント表示器の代りに
液晶表示器又はＬＥＤアレイ表示器を用いた微小物体計
数装置である。前記７セグメント表示器では表示できる
文字及び記号の種類及び数が限られるが、前記液晶表示
器又は前記ＬＥＤアレイ表示器は表示できる前記文字及
び前記記号の前記種類及び前記数を増やすことができ
る。したがって本発明は、前記微小物体の前記数の計
数、及び前記微小物体の前記移動率の計算が終わるまで
の時間を表示したり、前記微小物体計数装置の使用手順
を表示することができるようになる。

【００１０】請求項５の発明は、動画像中の移動微小物
体に対して生成したエッジ情報を用いて移動微小物体領
域を区分する手段と、移動微小物体領域数を数える手段
と、前記動画像のフレーム画像中の全微小物体に対して
生成した前記エッジ情報を用いて全微小物体領域を区分
する手段と、全微小物体領域数を数える手段と、前記移
動微小物体領域数と前記全微小物体領域数から微小物体
領域移動率を計算する手段と、を特徴とする微小物体計
数装置である。本発明は前記移動微小物体及び前記全微
小物体の形や大きさに依存することなく、高速に前記移
動微小物体領域数及び前記全微小物体領域数を数えるこ
とができる。また色情報の分類などによって前記移動微
小物体領域及び前記全微小物体領域を抽出する場合に比
べて、前記エッジ情報は照明などの影響を受け難く、し
かも透明な前記移動微小物体及び前記全微小物体に対し
ても染色することなく、前記エッジ情報は屈折や反射を
利用することにより生成されるので、前記微小物体計数
装置の応用範囲は広い。したがって前記移動微小物体及
び前記全微小物体の計数に関する諸問題が好適に解決さ
れる。

【００１１】請求項６の発明は、動画像のフレーム画像
を取得する手段と、前記フレーム画像をデジタル画像と
して順次記憶する手段と、前記デジタル画像から移動微
小物体粗エッジ情報画像を生成する手段と、前記デジタ
ル画像を用いて前記移動微小物体粗エッジ情報画像を移
動微小物体形成エッジ情報画像に形成する手段と、前記
移動微小物体形成エッジ情報画像によって区分される移
動微小物体領域の位置及び大きさを検出する手段と、移
動微小物体領域数を数える手段と、前記移動微小物体領
域数と全微小物体領域数から微小物体領域移動率を計算
し保持する手段と、前記デジタル画像を振動させる手段
と、振動画像から全微小物体粗エッジ情報画像を生成す
る手段と、前記デジタル画像を用いて前記全微小物体粗
エッジ情報画像を全微小物体形成エッジ情報画像に形成
する手段と、前記全微小物体形成エッジ情報画像によっ
て区分される全微小物体領域の位置及び大きさを検出す
る手段と、前記全微小物体領域数を数える手段と、前記
全微小物体領域数を保持する手段と、を有する微小物体
計数装置である。本発明は前記移動微小物体領域数を数
える部分と前記全微小物体領域数を数える部分との間
で、前記デジタル画像から前記移動微小物体粗エッジ情
報画像を生成する前記手段と、前記振動画像から前記全
微小物体粗エッジ情報画像を生成する前記手段と、を共
有することができ、前記デジタル画像を用いて前記移動
微小物体粗エッジ情報画像を前記移動微小物体形成エッ
ジ情報画像に形成する前記手段と、前記デジタル画像を
用いて前記全微小物体粗エッジ情報画像を前記全微小物
体形成エッジ情報画像に形成する前記手段と、を共有す
ることができ、前記移動微小物体形成エッジ情報画像に
よって区分される前記移動微小物体領域の前記位置及び
前記大きさを検出する前記手段と、前記全微小物体形成
エッジ情報画像によって区分される前記全微小物体領域
の前記位置及び前記大きさを検出する前記手段と、を共
有することができ、前記移動微小物体領域数を数える前
記手段と、前記全微小物体領域数を数える前記手段と、
を共有することができ、前記微小物体領域移動率を保持
する前記手段と、前記全微小物体領域数を保持する前記
手段と、を共有することができる。もしハードウェア量
の制約があればこれらの前記手段を共有しても構わな
い。もちろん共有しなければ、それだけ計数時間を短く
することができる。

【００１２】請求項７の発明は、動画像中の移動微小物
体に対して生成したエッジ情報を用いて前記動画像の背
景から移動微小物体領域を分離する手段と、移動微小物
体領域数を数える手段と、前記動画像のフレーム画像中
の全微小物体に対して生成した前記エッジ情報を用いて
前記フレーム画像の背景から全微小物体領域を分離する
手段と、全微小物体領域数を数える手段と、前記移動微
小物体領域数と前記全微小物体領域数から微小物体領域
移動率を計算する手段と、を特徴とする微小物体計数装
置である。本発明は前記移動微小物体及び前記全微小物
体の形や大きさに依存することなく、高速に前記移動微
小物体領域数及び前記全微小物体領域数を数えることが
できる。また色情報の分類などによって前記移動微小物
体領域及び前記全微小物体領域を抽出する場合に比べ
て、前記エッジ情報によって前記背景から分離された前
記移動微小物体領域及び前記全微小物体領域は照明など
の影響を受け難く、前記移動微小物体及び前記全微小物
体が重なっていても前記移動微小物体領域及び前記全微
小物体領域は正確に分離される。しかも透明な前記移動
微小物体及び前記全微小物体に対しても染色することな
く、前記エッジ情報は屈折や反射を利用することにより
生成されるので、前記微小物体計数装置の応用範囲は広
い。したがって前記移動微小物体及び前記全微小物体の
計数に関する諸問題が好適に解決される。

【００１３】請求項８の発明は、動画像のフレーム画像
を取得する手段と、前記フレーム画像をデジタル画像と
して順次記憶する手段と、前記デジタル画像から移動微
小物体粗エッジ情報画像を生成する手段と、前記デジタ
ル画像を用いて前記移動微小物体粗エッジ情報画像を移
動微小物体形成エッジ情報画像に形成する手段と、前記
移動微小物体形成エッジ情報画像を用いて背景から移動
微小物体領域を分離する手段と、前記移動微小物体領域
の位置及び大きさを検出する手段と、移動微小物体領域
数を数える手段と、前記移動微小物体領域数と全微小物
体領域数から微小物体領域移動率を計算し保持する手段
と、前記デジタル画像を振動させる手段と、振動画像か
ら全微小物体粗エッジ情報画像を生成する手段と、前記
デジタル画像を用いて前記全微小物体粗エッジ情報画像
を全微小物体形成エッジ情報画像に形成する手段と、前
記全微小物体形成エッジ情報画像を用いて前記背景から
全微小物体領域を分離する手段と、前記全微小物体領域
の位置及び大きさを検出する手段と、前記全微小物体領
域数を数える手段と、前記全微小物体領域数を保持する
手段と、を有する微小物体計数装置である。本発明は、
前記移動微小物体領域数を数える部分と前記全微小物体
領域数を数える部分との間で、前記デジタル画像から前
記移動微小物体粗エッジ情報画像を生成する前記手段
と、前記振動画像から前記全微小物体粗エッジ情報画像
を生成する前記手段と、を共有することができ、前記デ
ジタル画像を用いて前記移動微小物体粗エッジ情報画像
を前記移動微小物体形成エッジ情報画像に形成する前記
手段と、前記デジタル画像を用いて前記全微小物体粗エ
ッジ情報画像を前記全微小物体形成エッジ情報画像に形
成する前記手段と、を共有することができ、前記移動微
小物体形成エッジ情報画像を用いて前記背景から前記移
動微小物体領域を分離する前記手段と、前記全微小物体
形成エッジ情報画像を用いて前記背景から前記全微小物
体領域を分離する前記手段と、を共有することができ、
前記移動微小物体領域の前記位置及び前記大きさを検出
する前記手段と、前記移動微小物体領域数を数える前記
手段と、前記全微小物体領域の前記位置及び前記大きさ
を検出する前記手段と、前記全微小物体領域数を数える
前記手段と、を共有することができ、前記移動微小物体
領域数を数える前記手段と、前記全微小物体領域数を数
える前記手段と、を共有することができ、前記微小物体
領域移動率を保持する前記手段と、前記全微小物体領域
数を保持する前記手段と、を共有することができる。も
しハードウェア量の制約があれば、前記微小物体計数装
置はこれらの前記手段を共有しても構わない。もちろん
これらの前記手段を共有しなければ、前記微小物体計数
装置はそれだけ計数時間を短くすることができる。

【００１４】請求項９の発明は、直径１０ミリメートル
以下の微小物体の数を数え、及び前記微小物体の移動率
を計算する外部コンピュータシステムに前記微小物体の
画像を送信する微小物体計数装置であって、対物レン
ズ、接眼レンズ、撮像素子及び鏡筒を用いて前記微小物
体を撮影する手段と、前記微小物体の前記数を数え、及
び前記微小物体の前記移動率を計算する画像処理を実行
する前記外部コンピュータシステムと通信するための手
段と、を有する微小物体計数装置である。本発明は、請
求項１及び３記載の微小物体計数装置において、パーソ
ナルコンピュータなど前記外部コンピュータシステムで
前記微小物体の前記数を数え、及び前記微小物体の前記
移動率を計算する前記画像処理を実行するようにしたも
のである。つまり前記外部コンピュータシステムと通信
するための手段は請求項１記載の前記微小物体計数装置
における前記コンピュータシステムに比べて簡単とな
り、しかも前記微小物体の前記数を数え、及び前記微小
物体の前記移動率を計算する前記画像処理を実行するソ
フトウェアを容易に更新することができる。また本発明
は前記外部コンピュータシステムの機能を利用すること
により、請求項１記載の微小物体計数装置から、前記微
小物体の全部の前記数を表示する前記手段と、前記微小
物体のうち移動しているものの前記割合を表示する前記
手段と、前記電力の前記供給を制御する前記手段と、前
記微小物体の前記計数を制御する前記手段と、前記微小
物体の前記計数の終了を知らせる前記手段と、前記電力
を供給する前記手段と、を削除することができる。した
がって本発明は前記微小物体計数装置を小型で安価にす
ることができる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の微小物体計数装置
１の実施形態を挙げ、図面を参照して説明する。

【００１６】微小物体計数装置１は移動微小物体１１の
数と全微小物体の数を同時に、しかも個別に数えること
により、移動微小物体１１の割合を求めるように動作す
る。図１に示すように、微小物体計数装置１は微小物体
撮影部２、全微小物体数表示器３、微小物体移動率表示
器４、電源ボタン部５、計数開始ボタン部６、及びスピ
ーカー部７を有している。微小物体撮影部２はプレパラ
ート上の微小物体を撮影して画像を生成するためのもの
である。微小物体を乗せたプレパラートを微小物体撮影
部２の上部に乗せることにより、微小物体撮影部２は反
射鏡を用いることなく太陽光又は照明光を入射すること
ができ、また微小物体撮影部２の焦点距離を一定に保つ
ことができる。さらに微小物体撮影部２には防水加工が
施されているので、利用者はプレパラートを取り除くこ
とにより簡単に掃除をすることができる。全微小物体数
表示器３は、微小物体撮影部２によって生成された画像
中の全ての微小物体の数を表示するためのものである。
微小物体移動率表示器４は微小物体撮影部２によって生
成された画像中を移動する微小物体の割合を表示するた
めのものである。電源ボタン部５は利用者が微小物体計
数装置１の電源を制御するためのものである。計数開始
ボタン部６は利用者が微小物体計数装置１の計数の開始
を制御するためのものである。スピーカー部７は微小物
体計数装置１が利用者に計数の終了を知らせるためのも
のである。微小物体を溶かした溶液が溢れて微小物体計
数装置１に溶液が侵入することを防ぐために、全微小物
体数表示器３、微小物体移動率表示器４、電源ボタン部
５、計数開始ボタン部６及びスピーカー部７には防水加
工が施されている。これにより利用者は微小物体計数装
置１を簡単に掃除することができる。微小物体計数装置
１は利用者が持ち運び可能な卓上サイズであり、単体で
動作をすることができる。

【００１７】図２に示すように、微小物体計数装置１は
内部にコンピュータシステム８を持ち、微小物体撮影部
２、全微小物体数表示器３、微小物体移動率表示器４、
電源ボタン部５、計数開始ボタン部６、スピーカー部７
及びバッテリー９と電線で接続されている。コンピュー
タシステム８には市販品を用いることができる。微小物
体撮影部２は対物レンズ２１、接眼レンズ２２、撮像素
子２３及び鏡筒２４から構成され、対物レンズ２１及び
接眼レンズ２２の焦点距離に応じて対物レンズ２１、接
眼レンズ２２及び撮像素子２３が適切な間隔で配列され
ている。対物レンズ２１と接眼レンズ２２を組み合わせ
た倍率が撮影対象となる微小物体の大きさに応じて適切
な値になるように設定する。対物レンズ２１及び接眼レ
ンズ２２には市販品を用いることができる。また対物レ
ンズ２１及び接眼レンズ２２が一体となった市販のマイ
クロビデオレンズを用いることもできる。撮像素子２３
には市販のＣＣＤ撮像素子、市販のフォトダイオード撮
像素子、市販の赤外線撮像素子、市販の紫外線撮像素
子、又は市販の特定帯域用電磁波撮像素子を用いること
ができる。電源ボタン部５及び計数開始ボタン部６は各
々電源ボタン５１と計数開始ボタン６１から構成され、
電源ボタン５１及び計数開始ボタン６１には市販のボタ
ン式トグルスイッチを用いることができる。全微小物体
数表示器３及び微小物体移動率表示器４は各々市販の７
セグメント表示器を１〜１０個並べたものか、市販の液
晶表示器か、又は市販のＬＥＤアレイ表示器である。バ
ッテリー９には市販の乾電池を用いることもできるし、
市販の充電式バッテリーを用いることもできる。

【００１８】利用者が電源ボタン５１を押して微小物体
計数装置１を起動した後、利用者が一定の手順に従い採
取した微小物体を微小物体撮影部２に置いて、計数開始
ボタン６１を押すと、微小物体計数装置１は微小物体撮
影部２に配置した移動微小物体１１及び静止微小物体１
２を撮影する。微小物体計数装置１が全微小物体の数と
移動微小物体１１の数を数え終わったとき、スピーカー
７１が計数終了を告げる音を鳴らすと同時に、全微小物
体の数と移動微小物体１１の割合を各々全微小物体数表
示器３と微小物体移動率表示器４に表示する。

【００１９】図３に示すように、微小物体計数装置１は
コンピュータシステム８に実装された移動微小物体計数
部１０１及び全微小物体計数部１０２を用いて移動微小
物体１１の数と全微小物体の数を数え、移動微小物体１
１の割合を計算する。全微小物体計数部１０２では、画
像取得手段１１１が撮像素子２３によって撮影されたフ
レーム画像１０を特定のフォーマットのデジタル画像２
１１に変換した後、画像記憶手段１１２がこのデジタル
画像２１１を記憶する。画像振動手段１１３は、エッジ
情報生成手段１１４が移動微小物体１１のみならず静止
微小物体１２のエッジ情報を生成できるようにデジタル
画像２１１を振動させる。エッジ情報生成手段１１４が
移動微小物体１１及び静止微小物体１２のエッジ情報を
生成し、エッジ情報形成手段１１５が移動微小物体１１
及び静止微小物体１２のエッジ情報をより的確で明瞭な
エッジ情報に形成する。位置／大きさ検出手段１１７が
移動微小物体１１及び静止微小物体１２のエッジ情報を
１画素に縮退し、移動微小物体１１及び静止微小物体１
２のエッジ情報がある画素数を求める。このとき縮退し
た画素の値が移動微小物体１１及び静止微小物体１２の
エッジ情報がある画素数となる。画素計数手段１１８が
縮退画素の値が一定の範囲にある縮退画素を選別し、選
別した縮退画素の数を数える。画素数保持手段１２０は
画素計数手段１１８が数えた画素数を全微小物体数表示
器３が受け取れるように一定期間保持する。これにより
全微小物体計数部１０２は移動微小物体１１と静止微小
物体１２の総数を数えることができる。

【００２０】移動微小物体計数部１０１では、画像取得
手段１１１が撮像素子２３によって撮影されたフレーム
画像１０を特定のフォーマットのデジタル画像２１１に
変換した後、画像記憶手段１１２がこのデジタル画像２
１１を記憶する。エッジ情報生成手段１１４が移動微小
物体１１のエッジ情報を生成し、エッジ情報形成手段１
１５が移動微小物体１１のエッジ情報をより的確で明瞭
なエッジ情報に形成する。位置／大きさ検出手段１１７
が移動微小物体１１のエッジ情報を１画素に縮退し、移
動微小物体１１のエッジ情報がある画素数を求める。こ
のとき縮退した画素の値が移動微小物体１１のエッジ情
報がある画素数となる。画素計数手段１１８が縮退画素
の値が一定の範囲にある縮退画素を選別し、選別した縮
退画素の数を数える。画素割合保持手段１１９は、画素
計数手段１１８が数えた画素数を全微小物体計数部１０
２の画素計数手段１１８が数えた画素数で割ることによ
り移動微小物体１１の割合を計算し、微小物体移動率表
示器４がこの割合を受け取れるように必要な数値フォー
マットに変換した後一定期間保持する。これにより移動
微小物体計数部１０１は移動微小物体１１の割合を計算
することができる。移動微小物体計数部１０１及び全微
小物体計数部１０２は互いに画像取得手段１１１及び画
像記憶手段１１２を共有することができる。

【００２１】図４に示すように、微小物体計数装置１は
コンピュータシステム８に実装された移動微小物体計数
部１０１及び全微小物体計数部１０２を用いて移動微小
物体１１の数と全微小物体の数を数え、移動微小物体１
１の割合を計算する。全微小物体計数部１０２では、画
像取得手段１１１が撮像素子２３によって撮影されたフ
レーム画像１０を特定のフォーマットのデジタル画像２
１１に変換した後、画像記憶手段１１２がこのデジタル
画像２１１を記憶する。画像振動手段１１３は、エッジ
情報生成手段１１４が移動微小物体１１のみならず静止
微小物体１２のエッジ情報を生成できるようにデジタル
画像２１１を振動させる。エッジ情報生成手段１１４が
移動微小物体１１及び静止微小物体１２のエッジ情報を
生成し、エッジ情報形成手段１１５が移動微小物体１１
及び静止微小物体１２のエッジ情報をより的確で明瞭な
エッジ情報に形成する。物体／背景分離手段１１６が移
動微小物体１１及び静止微小物体１２の領域を背景から
分離する。位置／大きさ検出手段１１７が移動微小物体
１１及び静止微小物体１２の領域を１画素に縮退し、移
動微小物体１１及び静止微小物体１２の領域に含まれる
画素数を求める。このとき縮退した画素の値が移動微小
物体１１及び静止微小物体１２の領域に含まれる画素数
となる。画素計数手段１１８が縮退画素の値が一定の範
囲にある縮退画素を選別し、選別した縮退画素の数を数
える。画素数保持手段１２０は画素計数手段１１８が数
えた画素数を全微小物体数表示器３が受け取れるように
一定期間保持する。これにより全微小物体計数部１０２
は移動微小物体１１と静止微小物体１２の総数を数える
ことができる。

【００２２】移動微小物体計数部１０１では、画像取得
手段１１１が撮像素子２３によって撮影されたフレーム
画像１０を特定のフォーマットのデジタル画像２１１に
変換した後、画像記憶手段１１２がこのデジタル画像２
１１を記憶する。エッジ情報生成手段１１４が移動微小
物体１１のエッジ情報を生成し、エッジ情報形成手段１
１５が移動微小物体１１のエッジ情報をより的確で明瞭
なエッジ情報に形成する。物体／背景分離手段１１６が
移動微小物体１１の領域を背景から分離する。位置／大
きさ検出手段１１７が移動微小物体１１の領域を１画素
に縮退し、移動微小物体１１の領域に含まれる画素数を
求める。このとき縮退した画素の値が移動微小物体１１
の領域に含まれる画素数となる。画素計数手段１１８が
縮退画素の値が一定の範囲にある縮退画素を選別し、選
別した縮退画素の数を数える。画素割合保持手段１１９
は、画素計数手段１１８が数えた画素数を全微小物体計
数部１０２の画素計数手段１１８が数えた画素数で割る
ことにより移動微小物体１１の割合を計算し、微小物体
移動率表示器４がこの割合を受け取れるように必要な数
値フォーマットに変換した後一定期間保持する。これに
より移動微小物体計数部１０１は移動微小物体１１の数
を数えることができる。移動微小物体計数部１０１及び
全微小物体計数部１０２は互いに画像取得手段１１１及
び画像記憶手段１１２を共有することができる。

【００２３】さて、請求項５から請求項８までに記載さ
れた微小物体計数装置１で用いられている画像記憶手段
１１２、画像振動手段１１３、エッジ情報生成手段１１
４、エッジ情報形成手段１１５、物体／背景分離手段１
１６、及び位置／大きさ検出手段１１７は配列演算ユニ
ット２０１から構成されるデータ処理装置２０２を用い
ることにより実装することができる。そこで以下では、
配列演算ユニット２０１を利用したデータ処理装置２０
２の実施形態を挙げ、図面を参照して請求項５から請求
項８までに記載された微小物体計数装置１を説明する。

【００２４】まず配列演算ユニット２０１は、入力画像
の１つの画素とその近傍画素を用いることにより、出力
画像の１つの画素を生成する。そこで図５に示したよう
に、配列演算ユニット２０１を入力画像のサイズに合わ
せて格子状に配列したデータ処理装置２０２を用いるこ
とにより、データ処理装置２０２は入力画像から出力画
像を生成することができる。なお図５において、配列演
算ユニット２０１をＡＯＵと略記する。次に配列演算ユ
ニット２０１は専用ハードウェアによって実装されても
良いし、汎用コンピュータ上でソフトウェアによって実
装することもできる。つまり入力画像から出力画像を生
成することができれば、実装手段は制限されない。した
がって配列演算ユニット２０１のアルゴリズムを示すこ
とにより、データ処理装置２０２の画像処理を示すこと
ができる。そこで配列演算ユニット２０１のアルゴリズ
ムを示すために、図３及び４で示された画像記憶手段１
１２、画像振動手段１１３、エッジ情報生成手段１１
４、エッジ情報形成手段１１５、物体／背景分離手段１
１６、及び位置／大きさ検出手段１１７で用いる数式に
ついて説明する。

【００２５】幅ｗ、高さｈ、帯域数ｂの任意の２ⁿ階調
画像をｘ、ｙ、ｗとすると、ｘ、ｙ、ｗは各々位置ｐ
（ｉ，ｊ，ｋ）の帯域画素値ｘ_ijk、ｙ_ijk、ｗ_ijkを用
いて数式１、２及び３のように表される。なおアンダー
ラインの付された文字はベクトルを示す。またｎは非負
の整数、ｗ、ｈ、ｂ、ｉ、ｊ、ｋは自然数である。

【００２６】

【数１】

【００２７】

【数２】

【００２８】

【数３】

【００２９】まず前記画像の各帯域画素値に対する点処
理に関する関数について以下で説明する。

【００３０】画像ｘを二値画像に変換する場合、数式４
に従って帯域画素値を二値化する。

【００３１】

【数４】

【００３２】画像ｘを帯域最大値画像に変換する場合、
数式５に従ってｉ行ｊ列の画素の各帯域の値のうち最大
値を選択する。なお前記帯域最大値画像は単帯域画像と
なるので、便宜上帯域数１の前記画像として取り扱うこ
とにする。したがって関数Ｂ _ij1（ｘ）の第３添字は１
となっている。

【００３３】

【数５】

【００３４】画像ｘが二値画像であるとして、画像ｘを
反転させる場合、数式６に従って計算する。

【００３５】

【数６】

【００３６】画像ｘの位置ｐ（ｉ，ｊ，ｋ）における対
数変換は数式７に従って行われる。ここでｅはオフセッ
トであり、自然対数関数が出力する値が有効範囲に入る
ようにするために使われるので、一般にｅ＝１で十分で
ある。この対数化により帯域画素値同士の除算を減算に
することができる。また画像ｘが２ⁿ階調のデジタル画
像２１１であるとすると、帯域数に関わらず２ⁿ個の要
素を含むルックアップテーブルをメモリ上に持つなら
ば、毎回自然対数関数を計算する必要もなく、標準的な
対数表を持つ必要もなくなる。

【００３７】

【数７】

【００３８】さて、画像の位置ｐ（ｉ，ｊ，ｋ）におけ
るｑ近傍の位置の集合Ｐ_ijk（ｑ）は数式８によって表
される。ただしｑは４、８、２４、４８、８０、１２
０、（２ｒ＋１）²−１と続く数列であり、ｒは自然数
である。なお画像サイズをはみ出した位置が集合Ｐ_ijk
（ｑ）に含まれる場合には、特に指定がない限り位置ｐ
（ｉ，ｊ，ｋ）を代用するものとする。またこれ以外の
ときは、指定に従い、画素値が０に相当し、しかも画像
に含まれない架空の位置を代用する。これにより辺縁処
理は自動的に行われる。したがって集合Ｐ_ijk（ｑ）の
要素の数Ｎ_ijkは常にｑとなる。

【００３９】

【数８】

【００４０】そこで次に画像の各帯域画素値に対する最
大８近傍の近傍処理に関する関数及びオペレータについ
て以下で説明する。

【００４１】画像ｘの位置ｐ（ｉ，ｊ，ｋ）における振
動は数式９に従って行われる。ここで位置ｐ（ｉ，ｊ，
ｋ）のｑ近傍の中から１つの位置だけを選択する方法に
よって画像単位で振動させるか画素単位で振動させるか
を決定することができる。もし画像ｘの全ての位置にお
いて、全く同じ方法によりｑ近傍の中から１つを選択す
れば、画像ｘは画像単位で振動する。一方で画像ｘの各
々の位置において、疑似乱数などを用いてランダムにｑ
近傍の中から１つを選択すれば、画像ｘは画素単位で振
動する。

【００４２】

【数９】

【００４３】画像ｘの位置ｐ（ｉ，ｊ，ｋ）における平
滑化は数式１０に従って行われる。ただしｉｎｔ（ｖ）
は実数ｖの小数点以下切り捨てを意味するものとする。
もし画像ｘの帯域画素値が整数値であるならば、ハード
ウェアの実装時にＮ_ijk＝４のときｘ_lmkの総和に対して
右シフト命令を２回、Ｎ_ijk＝８のときｘ_lmkの総和に対
して右シフト命令を３回実行するような回路に変更する
ことにより、除算を実行する回路を省くことができる。

【００４４】

【数１０】

【００４５】ラプラシアンの計算であるが、これは数式
１１に示すように単なる２階差分オペレータである。８
近傍の方がノイズの微妙な変化を捉えてゼロ点およびゼ
ロ交差が多くなり、本発明には向いている。ただしＮ
_ijkが４か８であるので、もしハードウェアの実装時に
Ｎ_ijk＝４のときｘ_ijkに対して左シフト命令を２回、Ｎ
_ijk＝８のときｘ_ijkに対して左シフト命令を３回実行す
るような回路に変更することにより、実数の乗算を実行
する回路を省くことができる。

【００４６】

【数１１】

【００４７】ラプラシアンによって求められた値からゼ
ロ点を見付ける方法として、従来は正から負に変化する
画素を見付けていたが、本発明では数式１２に従い、負
から正にゼロ交差する画素の他に、負からゼロやゼロか
ら正などゼロ点が経由したり、ゼロが継続する画素を見
付けるようにする。本発明では、数式１２が見付けたゼ
ロ点はエッジのある場所ではなく、ノイズのある場所、
つまりエッジのない場所になる。また数式１２により実
数値の二値化も同時に行っている。

【００４８】

【数１２】

【００４９】画像ｘが任意の二値画像であるとして、画
像ｘのうち孔が空いている画素を埋める場合には、数式
１３に従い計算する。ここでｆは埋めるべき孔の大きさ
を表すパラメータであり、一般にはｆ＝１で十分であ
る。なお４近傍の場合にはその性質上対角線を検知する
ことができないので、極力８近傍にした方がよい。

【００５０】

【数１３】

【００５１】画像ｘが任意の二値画像であるとして、画
像ｘのうち孤立点ないし孤立孔を削除する場合には、数
式１４に従い計算する。なお４近傍の場合にはその性質
上対角線を検知することができないので、極力８近傍に
した方がよい。

【００５２】

【数１４】

【００５３】画像ｘが任意の二値画像であるとして、画
像ｘのうち線幅が１である画素を検知するために、４近
傍画素を用いて数式１５に従い計算する。

【００５４】

【数１５】

【００５５】２つの画像ｘ、ｙが任意の二値画像であ
り、画像ｙが画像ｘのうち線幅が１である画素を検知し
た画像であるとすると、画像ｘのうち線幅が１である画
素の線幅を拡張するために、４近傍画素を用いて数式１
６に従い計算する。

【００５６】

【数１６】

【００５７】そこで数式１５の線幅検知と数式１６の線
幅拡張を用いると、数式１７に従い二値画像の線幅補完
を簡単に記述することができる。

【００５８】

【数１７】

【００５９】次に画像の各帯域画素値に対する近傍処理
に関する関数及びオペレータについて以下で説明する。

【００６０】２つの画像ｘ、ｙがある場合、これらの画
像の最大値画像は数式１８に従って計算される。

【００６１】

【数１８】

【００６２】２つの画像ｘ、ｙがある場合、これらの画
像の差分は数式１９に従って計算される。

【００６３】

【数１９】

【００６４】ここで数式１１のラプラシアンと数式１９
の差分を用いると、数式２０に従い画像の鮮鋭化を簡単
に記述することができる。

【００６５】

【数２０】

【００６６】２つの画像ｘ、ｙがあり、画像ｘとｙが二
値画像である場合、数式２１に従い、画像ｘを基に画像
ｙを整形することができる。

【００６７】

【数２１】

【００６８】さて本発明では、画素の位置や移動量など
も画像データのように扱うことで処理を単純にしてい
る。これを位置の画像化と呼ぶ。以下では画像化に関す
る幾つかの関数及びオペレータについて説明する。

【００６９】まず位置ｐ（ｌ，ｍ，ｏ）のｌ、ｍ、ｏ各
々の値を画像データとして帯域画素値に変換するオペレ
ータを＃とし、変換された帯域画素値を＃ｐ（ｌ，ｍ，
ｏ）とする。次に帯域画素値が位置ｐ（ｉ，ｊ，ｋ）か
ら位置ｐ（ｉ＋ｌ，ｊ＋ｍ，ｋ＋ｏ）へ移動する場合を
考える。このとき帯域画素値の移動量は位置ｐ（ｌ，
ｍ，ｏ）として表されるものとする。つまり移動量はあ
る位置からのベクトルと見なすことができる。最後に帯
域画素値から位置を取り出すオペレータを＃^-1とする。
したがって＃^-1＃ｐ（ｌ，ｍ，ｏ）＝ｐ（ｌ，ｍ，ｏ）
となる。

【００７０】画像ｘがあり、画像ｘが単帯域二値画像で
ある場合、画像ｘの位置ｐ（ｉ，ｊ，１）における重心
位置への移動量は数式２２に従い計算される。なお、本
来重心を計算する際には除算を行う必要があるが、８近
傍内への移動量を計算する際に除算は相殺されてしまう
ので、数式２２では除算が省かれている。

【００７１】

【数２２】

【００７２】移動量ｐ（ｉ，ｊ，ｋ）から、数式２３及
び２４に従い８近傍内への移動量を計算し、移動量画像
に画像化することができる。なお数式２４は、画像の離
散化により数式２３では対応しきれない場合にのみ利用
する。

【００７３】

【数２３】

【００７４】

【数２４】

【００７５】したがって数式２２、２３及び２４を用い
ると、数式２５及び２６に従い、単帯域二値画像ｘの重
心方向への移動量画像の帯域画素値を簡単に記述するこ
とができる。なお移動量画像の帯域数は１となる。

【００７６】

【数２５】

【００７７】

【数２６】

【００７８】２つの画像ｘ、ｙがあり、画像ｙが移動量
画像である場合、数式２７に従い、画像ｙで指し示され
た移動位置に画像ｘの帯域画素値を移動した後、同じ帯
域画素に移動した帯域画素値の合計を濃淡画像にするこ
とができる。

【００７９】

【数２７】

【００８０】そこで数式４、２５、２６及び２７を用い
ることにより、数式２８又は数式２９に従い、単帯域濃
淡画像ｘを近傍の重心方向に移動した後、同じ帯域画素
に移動した帯域画素値の合計を簡単に記述することがで
きる。

【００８１】

【数２８】

【００８２】

【数２９】

【００８３】そこで数式１から数式２９までを用いるこ
とにより、図３及び４で示された画像記憶手段１１２、
画像振動手段１１３、エッジ情報生成手段１１４、エッ
ジ情報形成手段１１５、物体／背景分離手段１１６、及
び位置／大きさ検出手段１１７を実装するデータ処理装
置２０２の全ての配列演算ユニット２０１のアルゴリズ
ムを記述することができる。以下では、データ処理装置
２０２中の任意の配列演算ユニット２０１のアルゴリズ
ムを用いて、画像記憶手段１１２、画像振動手段１１
３、エッジ情報生成手段１１４、エッジ情報形成手段１
１５、及び位置／大きさ検出手段１１７を説明する。

【００８４】データ処理装置２０２によって実現される
画像記憶手段１１２（図３及び４参照）がデジタル画像
２１１を記憶するために、格子状に配列された配列演算
ユニット２０１は同期して並列に動作する。格子上ｉ行
ｊ列に配置された配列演算ユニット２０１をＡＯＵ_ijと
すると、ＡＯＵ_ijのアルゴリズムは図６のようになる。

【００８５】ステップ１２０１で、ＡＯＵ_ijを格子上の
ｉ行ｊ列に配置する。これは論理的であれ物理的であ
れ、ＡＯＵ_ijの近傍を決定するために必要である。

【００８６】ステップ１２０２で、ＡＯＵ_ijの近傍や変
数の初期値を設定する。

【００８７】ステップ１２０３で、順次入力されるデジ
タル画像２１１が無くなったかどうか判断する。もしデ
ジタル画像２１１が無ければ（ステップ１２０３：ＹＥ
Ｓ）、アルゴリズムを終了する。もしデジタル画像２１
１があれば（ステップ１２０３：ＮＯ）、ステップ１２
０４に移行する。ただし特定の画像サイズのみに対して
配列演算ユニット２０１を実装する場合には、無限ルー
プにしても良い。

【００８８】ステップ１２０４で、デジタル画像２１１
が準備されるまで入力待ちをする。

【００８９】ステップ１２０５で、デジタル画像２１１
のｉ行ｊ列の画素を帯域数分入力する。このためＡＯＵ
_ijは少なくとも帯域数分の画像データを記憶するメモリ
を必要とする。

【００９０】ステップ１２０６で、入力待ちの間出力で
きるように、デジタル画像２１１のｉ行ｊ列の画素を記
憶する。

【００９１】ステップ１２０７で、デジタル画像２１１
の帯域画素値を出力する。その後ステップ１２０３に戻
る。

【００９２】これにより、配列演算ユニット２０１から
構成されるデータ処理装置２０２を用いて、画像記憶手
段１１２はデジタル画像２１１を記憶することができ
る。

【００９３】データ処理装置２０２によって実現される
画像振動手段１１３（図３及び４参照）がデジタル画像
２１１を振動させるために、格子状に配列された配列演
算ユニット２０１は同期して並列に動作する。格子上ｉ
行ｊ列に配置された配列演算ユニット２０１をＡＯＵ_ij
とすると、ＡＯＵ_ijのアルゴリズムは図７のようにな
る。

【００９４】ステップ１３０１で、ＡＯＵ_ijを格子上の
ｉ行ｊ列に配置する。これは論理的であれ物理的であ
れ、ＡＯＵ_ijの近傍を決定するために必要である。

【００９５】ステップ１３０２で、ＡＯＵ_ijの近傍や変
数の初期値を設定する。

【００９６】ステップ１３０３で、順次入力されるデジ
タル画像２１１が無くなったかどうか判断する。もしデ
ジタル画像２１１が無ければ（ステップ１３０３：ＹＥ
Ｓ）、アルゴリズムを終了する。もしデジタル画像２１
１があれば（ステップ１３０３：ＮＯ）、ステップ１３
０４に移行する。ただし特定の画像サイズのみに対して
配列演算ユニット２０１を実装する場合には、無限ルー
プにしても良い。

【００９７】ステップ１３０４で、デジタル画像２１１
のｉ行ｊ列の画素を帯域数分入力する。このためＡＯＵ
_ijは少なくとも帯域数分の画像データを記憶するメモリ
を必要とする。

【００９８】ステップ１３０５で、関数Ξ_ijk（ｘ）に
従いデジタル画像２１１のｉ行ｊ列の画素を近傍画素の
１つに移動させる。

【００９９】ステップ１３０６で、デジタル画像２１１
の帯域画素値を出力する。その後ステップ１３０３に戻
る。

【０１００】これにより、配列演算ユニット２０１から
構成されるデータ処理装置２０２を用いて、画像振動手
段１１３はデジタル画像２１１を振動させることができ
る。

【０１０１】データ処理装置２０２によって実現される
エッジ情報生成手段１１４（図３及び４参照）がデジタ
ル画像２１１から粗エッジ情報画像２１３を生成するた
めに、格子状に配列された配列演算ユニット２０１は同
期して並列に動作する。格子上ｉ行ｊ列に配置された配
列演算ユニット２０１をＡＯＵ_ijとすると、エッジ情報
生成手段１１４に対するＡＯＵ_ijのアルゴリズムは図８
のようになる。

【０１０２】ステップ１４０１で、ＡＯＵ_ijを格子上の
ｉ行ｊ列に配置する。これは論理的であれ物理的であ
れ、ＡＯＵ_ijの近傍を決定するために必要である。

【０１０３】ステップ１４０２で、ＡＯＵ_ijの近傍や変
数の初期値を設定する。近傍の設定においては、前記各
関数で使う近傍サイズｑを個別に４か８に決めても良い
し、全部を４か８に統一しても良い。本発明のエッジ情
報生成手段１１４が生成する粗エッジ情報２１２の正確
さを上げるためには近傍サイズｑを全て８に設定するこ
とが望ましい。しかしながら粗エッジ情報２１２を生成
するための計算時間の制約や、デジタル画像２１１の帯
域数などにより、エッジ情報生成手段１１４は必要に応
じて適宜近傍サイズを変えることで対処することができ
る。

【０１０４】ステップ１４０３で、デジタル画像２１１
が終了したかどうか判断する。もしデジタル画像２１１
が無ければ（ステップ１４０３：ＹＥＳ）、アルゴリズ
ムを終了する。もしデジタル画像２１１があれば（ステ
ップ１４０３：ＮＯ）、アルゴリズムを終了する。ただ
し特定の帯域数と画像サイズに対して配列演算ユニット
２０１を実装する場合には、無限ループにしても良い。

【０１０５】ステップ１４０４で、デジタル画像２１１
のｉ行ｊ列の画素を帯域数分入力する。これは、ＡＯＵ
_ijがデジタル画像２１１のｉ行ｊ列の画素を一括して処
理するためである。このためＡＯＵ_ijは少なくとも帯域
数分の画像データを記憶するメモリを必要とする。

【０１０６】ステップ１４０５で、ＡＯＵ_ijが近傍の配
列演算ユニット２０１と通信することにより、入力した
デジタル画像２１１の各帯域画素値に対して関数Ｓ_ijk
（ｘ）に従い平滑化を行う。平滑化された帯域画素値は
平滑化画像の帯域画素値として扱われる。ここで関数Ｓ
_ijk（ｘ）は必要に応じて数回繰り返しても良い。一般
的なカラー画像の場合、この回数は２回で十分である。

【０１０７】ステップ１４０６で、平滑化画像の各帯域
画素値に対して関数Ｌ_ijk（ｘ）に従い対数変換を行
う。対数変換された帯域画素値は対数変換画像の帯域画
素値として扱われる。

【０１０８】ステップ１４０７で、ＡＯＵ_ijが近傍の配
列演算ユニット２０１と通信することにより、対数変換
画像の各帯域画素値に対して関数Ｅ_ijk（ｘ）に従い鮮
鋭化を行う。鮮鋭化された帯域画素値は鮮鋭化画像の帯
域画素値として扱われる。

【０１０９】ステップ１４０８で、鮮鋭化画像の各帯域
画素値に対して関数Ｄ_ijk（ｘ，ｙ）に従い１入力前鮮
鋭化画像の各帯域画素値を引く。差分を計算された帯域
画素値は時間差分画像の帯域画素値として扱われる。

【０１１０】ステップ１４０９で、１入力前鮮鋭化画像
の各帯域画素値を鮮鋭化画像の対応する各帯域画素値で
置き換える。

【０１１１】ステップ１４１０で、ＡＯＵ_ijが近傍の配
列演算ユニット２０１と通信することにより、時間差分
画像の各帯域画素値に対してオペレータ∇² _ijk ｘに従い
ラプラシアンの計算を行う。ラプラシアンを計算された
帯域画素値は時間差分ラプラシアン画像の帯域画素値と
して扱われる。

【０１１２】ステップ１４１１で、ＡＯＵ_ijが近傍の配
列演算ユニット２０１と通信することにより、時間差分
ラプラシアン画像の各帯域画素値に対して関数Ｚ
_ijk（ｘ）に従いゼロ点を抽出する。ゼロ点を抽出され
た帯域画素値は時間差分ゼロ点画像の帯域画素値として
扱われる。

【０１１３】ステップ１４１２で、時間差分ラプラシア
ン画像の各帯域画素値に対して関数Ｂ_{ij 1}（ｘ）に従い
各帯域画素値のうち最大値を検出する。検出された最大
値帯域画素値は最大値時間差分ゼロ点画像の帯域画素値
として扱われる。なお便宜上帯域数は１である。

【０１１４】ステップ１４１３で、ＡＯＵ_ijが近傍の配
列演算ユニット２０１と通信することにより、鮮鋭化画
像の各帯域画素値に対してオペレータ∇² _ijk ｘに従いラ
プラシアンの計算を行う。ラプラシアンを計算された帯
域画素値はラプラシアン画像の帯域画素値として扱われ
る。

【０１１５】ステップ１４１４で、ＡＯＵ_ijが近傍の配
列演算ユニット２０１と通信することにより、ラプラシ
アン画像の各帯域画素値に対して関数Ｚ_ijk（ｘ）に従
いゼロ点を抽出する。ゼロ点を抽出された帯域画素値は
ゼロ点画像の帯域画素値として扱われる。

【０１１６】ステップ１４１５で、ラプラシアン画像の
各帯域画素値に対して関数Ｂ_{ij 1}（ｘ）に従い各帯域画
素値のうち最大値を検出する。検出された最大帯域画素
値は最大値ゼロ点画像の帯域画素値として扱われる。な
お便宜上帯域数は１である。

【０１１７】ステップ１４１６で、ラプラシアン画像の
各帯域画素値と時間差分ラプラシアン画像の各帯域画素
値に対して関数Ｍ_ijk（ｘ，ｙ）に従い各々の画像の同
じ位置にある帯域画素値のうち最大値を検出する。検出
された最大帯域画素値は混成ゼロ点画像の帯域画素値と
して扱われる。なお便宜上帯域数は１である。

【０１１８】ステップ１４１７で、ＡＯＵ_ijが近傍の配
列演算ユニット２０１と通信することにより、混成ゼロ
点画像の帯域画素値に対して関数Ｆ_ijk（ｘ）に従い孔
を除去する。孔を除去された帯域画素値は孔除去混成ゼ
ロ点画像の帯域画素値として扱われる。なお便宜上帯域
数は１である。ここで関数Ｆ_ijk（ｘ）は必要に応じて
数回繰り返しても良い。一般的なカラー画像の場合、こ
の回数は１回で十分である。

【０１１９】ステップ１４１８で、ＡＯＵ_ijが近傍の配
列演算ユニット２０１と通信することにより、孔除去混
成ゼロ点画像の帯域画素値に対して関数Ａ_ijk（ｘ）に
従い孤立点および孤立孔を除去する。孤立点および孤立
孔を除去された帯域画素値はノイズ除去混成ゼロ点画像
の帯域画素値として扱われる。なお便宜上帯域数は１で
ある。

【０１２０】ステップ１４１９で、ノイズ除去混成ゼロ
点画像の帯域画素値に対して関数Ｉ _ijk（ｘ）に従い０
と１を反転させる。反転された帯域画素値は粗エッジ情
報画像２１３の帯域画素値として扱われる。

【０１２１】ステップ１４２０で、粗エッジ情報画像２
１３の帯域画素値を出力する。その後ステップ１４０３
に戻る。

【０１２２】これにより、配列演算ユニット２０１から
構成されるデータ処理装置２０２を用いて、エッジ情報
生成手段１１４はデジタル画像２１１から粗エッジ情報
画像２１３を生成することができる。

【０１２３】図９に示すように、データ処理装置２０２
によって実現されるエッジ情報形成手段１１５（図３及
び４参照）が、粗エッジ情報２１２から構成される粗エ
ッジ情報画像２１３、及びデジタル画像２１１から、形
成エッジ情報２１４から構成される形成エッジ情報画像
２１５を生成するために、格子状に配列された配列演算
ユニット２０１は同期して並列に動作する。格子上ｉ行
ｊ列に配置された配列演算ユニット２０１をＡＯＵ_ijと
すると、ＡＯＵ_ijのアルゴリズムは図１０のようにな
る。

【０１２４】ステップ１５０１で、ＡＯＵ_ijを格子上の
ｉ行ｊ列に配置する。これは論理的であれ物理的であ
れ、ＡＯＵ_ijの近傍を決定するために必要である。

【０１２５】ステップ１５０２で、ＡＯＵ_ijの近傍や変
数の初期値を設定する。近傍の設定においては、前記各
関数で使う近傍サイズｑを個別に４か８に決めても良い
し、全部を４か８に統一しても良い。本発明のエッジ情
報形成手段１１５が形成した形成エッジ情報２１４の正
確さを上げるためには近傍サイズｑを全て８に設定する
ことが望ましい。しかしながら粗エッジ情報２１２を形
成するための計算時間の制約や、入力されるデジタル画
像２１１の帯域数などにより、エッジ情報形成手段１１
５は必要に応じて適宜近傍サイズを変えることで対処す
ることができる。

【０１２６】ステップ１５０３で、順次入力されるデジ
タル画像２１１又は粗エッジ情報画像２１３が無くなっ
たかどうか判断する。もしデジタル画像２１１若しくは
粗エッジ情報画像２１３のいずれかが無ければ（ステッ
プ１５０３：ＹＥＳ）、アルゴリズムを終了する。もし
デジタル画像２１１若しくは粗エッジ情報画像２１３の
いずれかがあれば（ステップ１５０３：ＮＯ）、ステッ
プ１５０４に移行する。ただし特定の帯域数と画像サイ
ズに対して配列演算ユニット２０１を実装する場合に
は、無限ループにしても良い。

【０１２７】ステップ１５０４で、デジタル画像２１１
及び粗エッジ情報画像２１３のｉ行ｊ列の画素を帯域数
分入力する。これは、ＡＯＵ_ijがデジタル画像２１１及
び粗エッジ情報画像２１３のｉ行ｊ列の画素を一括して
処理するためである。このためＡＯＵ_ijは少なくとも帯
域数分の画像データを記憶するメモリを必要とする。

【０１２８】ステップ１５０５で、デジタル画像２１１
のｉ行ｊ列の画素と粗エッジ情報画像２１３のｉ行ｊ列
の画素を分離する。これは、ＡＯＵ_ijがデジタル画像２
１１のｉ行ｊ列の画素と粗エッジ情報画像２１３のｉ行
ｊ列の画素を各々独立した画像の画素として処理するた
めである。もしデジタル画像２１１のｉ行ｊ列の画素と
粗エッジ情報画像２１３のｉ行ｊ列の画素が初めから分
離されて入力されていれば、特に何もしない。

【０１２９】ステップ１５０６で、ＡＯＵ_ijが近傍の配
列演算ユニット２０１と通信することにより、入力した
デジタル画像２１１の各帯域画素値に対して関数Ｓ_ijk
（ｘ）に従い平滑化を行う。平滑化された帯域画素値は
平滑化画像の帯域画素値として扱われる。ここで関数Ｓ
_ijk（ｘ）は必要に応じて数回繰り返しても良い。一般
的なカラー画像の場合、この回数は２回で十分である。

【０１３０】ステップ１５０７で、平滑化画像の各帯域
画素に対して関数Ｌ_ijk（ｘ）に従い対数変換を行う。
対数変換された帯域画素値は対数変換画像の帯域画素値
として扱われる。

【０１３１】ステップ１５０８で、ＡＯＵ_ijが近傍の配
列演算ユニット２０１と通信することにより、対数変換
画像の各帯域画素値に対して関数Ｅ_ijk（ｘ）に従い鮮
鋭化を行う。鮮鋭化された帯域画素値は鮮鋭化画像の帯
域画素値として扱われる。

【０１３２】ステップ１５０９で、ＡＯＵ_ijが近傍の配
列演算ユニット２０１と通信することにより、鮮鋭化画
像の各帯域画素値に対してオペレータ∇² _ijk ｘに従いラ
プラシアンの計算を行う。ラプラシアンを計算された帯
域画素値はラプラシアン画像の帯域画素値として扱われ
る。

【０１３３】ステップ１５１０で、ＡＯＵ_ijが近傍の配
列演算ユニット２０１と通信することにより、ラプラシ
アン画像の各帯域画素値に対して関数Ｚ_ijk（ｘ）に従
いゼロ点を抽出する。ゼロ点を抽出された帯域画素値は
ゼロ点画像の帯域画素値として扱われる。

【０１３４】ステップ１５１１で、ゼロ点画像の各帯域
画素値に対して関数Ｂ_{ij 1}（ｘ）に従い各帯域画素値の
うち最大値を検出する。検出された最大帯域画素値は最
大値ゼロ点画像の帯域画素値として扱われる。なお便宜
上帯域数は１である。

【０１３５】ステップ１５１２で、最大値ゼロ点画像の
帯域画素値に対して関数Ｉ_ijk（ｘ）に従い０と１を反
転させる。反転された帯域画素値は基礎エッジ情報画像
の帯域画素値として扱われる。

【０１３６】ステップ１５１３で、入力した粗エッジ情
報画像２１３の帯域画素値は初め整形粗エッジ情報画像
の帯域画素値として扱われ、ＡＯＵ_ijが近傍の配列演算
ユニット２０１と通信することにより、基礎エッジ情報
画像の帯域画素値を用いて、整形粗エッジ情報画像の帯
域画素値に対して関数Ｑ_ijk（ｘ，ｙ）に従い整形を行
う。整形された帯域画素値は再び整形粗エッジ情報画像
の帯域画素値として扱われる。ここで関数Ｑ_ijk（ｘ，
ｙ）は本来整形粗エッジ情報画像の帯域画素値が変化し
なくなるまで繰り返される。ただし計算時間の制約、入
力される粗エッジ情報画像２１３の品質、形成される形
成エッジ情報画像２１５に求められる品質などにより、
整形処理は適当な繰り返し回数で計算を打ち切った方が
良い。

【０１３７】ステップ１５１４で、ＡＯＵ_ijが近傍の配
列演算ユニット２０１と通信することにより、整形粗エ
ッジ情報画像の帯域画素値に対して関数Ｃ_ijk（ｘ）に
従い線幅補完を行う。補完された帯域画素値は形成エッ
ジ情報画像２１５の帯域画素値として扱われる。

【０１３８】ステップ１５１５で、形成エッジ情報画像
２１５の帯域画素値を出力する。その後ステップ１５０
３に戻る。

【０１３９】これにより、配列演算ユニット２０１から
構成されるデータ処理装置２０２を用いて、エッジ情報
形成手段１１５は粗エッジ情報画像２１３を形成エッジ
情報画像２１５に形成することができる。

【０１４０】ここで粗エッジ情報画像２１３から形成エ
ッジ情報画像２１５への形成とは、ある場面を撮影した
低解像度のデジタル画像２１１から生成されたエッジ情
報から、同じ場面を撮影した高解像度のデジタル画像２
１１から生成されるべきエッジ情報を推定することであ
ると見なすことができる。そこで自然数ｎに対して、図
１１に示すように、デジタル画像２１１の解像度を１／
ｎに低くした低解像度デジタル画像２１６から、エッジ
情報生成手段１１４を用いて低解像度粗エッジ情報画像
２１７を生成した場合、低解像度粗エッジ情報画像２１
７をｎ倍拡大することにより粗エッジ情報画像２１３を
生成することができる。ただしデジタル画像２１１の解
像度を１／ｎにするためには、水平及び垂直方向に対し
て単純にデジタル画像２１１の連続するｎ個のうち１個
を抽出すれば良い。また低解像度粗エッジ情報画像２１
７をｎ倍拡大するためには、水平及び垂直方向に対して
単純に低解像度粗エッジ情報画像２１７の連続する画素
の間に帯域画素値が０である画素をｎ−１個埋めれば良
い。このときｎがあまり大きくなければ、低解像度粗エ
ッジ情報画像２１７を拡大した粗エッジ情報画像２１３
を、エッジ情報形成手段１１５を実現するデータ処理装
置２０２が形成した形成エッジ情報画像２１５と、デジ
タル画像２１１から生成した粗エッジ情報画像２１３
を、エッジ情報形成手段１１５を実現するデータ処理装
置２０２が形成した形成エッジ情報画像２１５とは、ほ
とんど同じものになる。この理由は、エッジ情報形成手
段１１５がデジタル画像２１１を用いて内部で生成した
エッジ情報のうちどのエッジ情報を利用するのか参考に
するために、エッジ情報形成手段１１５が粗エッジ情報
画像２１３を用いているだけだからである。したがって
低解像度粗エッジ情報画像２１７を拡大した粗エッジ情
報画像２１３をエッジ情報形成手段１１５に入力した場
合、低解像度デジタル画像２１６から低解像度粗エッジ
情報画像２１７を生成するエッジ情報生成手段１１４を
実現するデータ処理装置２０２は計算量又はハードウェ
ア量を低減することができる。

【０１４１】図１２に示すように、データ処理装置２０
２によって実現される位置／大きさ検出手段１１７（図
３及び４参照）が形成エッジ情報２１４を画素とする形
成エッジ情報画像２１５から重複情報２３１を画素とす
る重複情報画像２３２を生成するために、格子状に配列
された配列演算ユニット２０１は同期して並列に動作す
る。格子上ｉ行ｊ列に配置された配列演算ユニット２０
１をＡＯＵ_ijとすると、ＡＯＵ_ijのアルゴリズムは図１
３のようになる。

【０１４２】ステップ１７０１で、ＡＯＵ_ijを格子上の
ｉ行ｊ列に配置する。これは論理的であれ物理的であ
れ、ＡＯＵ_ijの近傍を決定するために必要である。

【０１４３】ステップ１７０２で、ＡＯＵ_ijの近傍や変
数の初期値を設定する。近傍の設定においては、前記各
関数で使う近傍サイズｑを個別に決めても良いし、全部
を統一しても良い。本発明のデータ処理装置２０２が生
成した重複情報画像２３２の正確さを上げるためには近
傍サイズｑを全て大きな値に設定することが望ましい。
しかしながら物体の粗エッジ情報２１２の重心を計算す
るための計算時間の制約や、入力される形成エッジ情報
画像２１５のサイズなどにより、位置／大きさ検出手段
１１７は必要に応じて適宜近傍サイズを変えることで対
処することができる。

【０１４４】ステップ１７０３で、順次入力される形成
エッジ情報画像２１５が無くなったかどうか判断する。
もし形成エッジ情報画像２１５が無ければ（ステップ１
７０３：ＹＥＳ）、アルゴリズムを終了する。もし形成
エッジ情報画像２１５があれば（ステップ１７０３：Ｎ
Ｏ）、ステップ１７０４に移行する。ただし特定の画像
サイズのみに対して配列演算ユニット２０１を実装する
場合には、無限ループにしても良い。

【０１４５】ステップ１７０４で、形成エッジ情報画像
２１５のｉ行ｊ列の画素を１帯域分入力する。このため
ＡＯＵ_ijは少なくとも１帯域分の画像データを記憶する
メモリを必要とする。

【０１４６】ステップ１７０５で、形成エッジ情報画像
２１５の形成エッジ情報２１４を重複情報画像２３２の
重複情報２３１に変換する。重複情報２３１は１か０に
相当する帯域画素値となる。

【０１４７】ステップ１７０６で、ＡＯＵ_ijが近傍の配
列演算ユニット２０１と通信することにより、重複情報
画像２３２の各帯域画素値に対して関数Δ_ij1（ｘ）に
従い移動量を計算する。移動量を画像化した帯域画素値
は移動量画像の帯域画素値として扱われる。

【０１４８】ステップ１７０７で、ＡＯＵ_ijが近傍の配
列演算ユニット２０１と通信することにより、重複情報
画像２３２の各帯域画素値に対して関数Λ_ij1（ｘ）に
従い移動させる。移動した帯域画素値は新たに重複情報
画像２３２の帯域画素値として扱われる。

【０１４９】ステップ１７０８で、ステップ１７０５か
らステップ１７０７までの繰り返し回数を表す移動回数
が指定回数に達したかどうか判断する。もし移動回数が
指定回数に達していなければ（ステップ１７０８：Ｎ
Ｏ）、ステップ１７０５に戻る。もし移動回数が指定回
数に達していれば（ステップ１７０８：ＹＥＳ）、ステ
ップ１７０９に移行する。なおこの指定回数は形成エッ
ジ情報画像２１５のサイズや形成エッジ情報２１４が表
す物体のサイズ、さらには近傍のサイズｑにより決定さ
れる。利用目的に応じて適切なパラメータを設定すれ
ば、指定回数を大目に決定しても問題はないが、あまり
指定回数を多くしすぎると、位置及び大きさの検出に要
する時間が長くなる。

【０１５０】ステップ１７０９で、ＡＯＵ_ijが近傍の配
列演算ユニット２０１と通信することにより、重複情報
画像２３２の各帯域画素値に対して関数Δ’_ij1（ｘ）
に従い移動量を計算する。移動量を画像化した帯域画素
値は移動量画像の帯域画素値として扱われる。

【０１５１】ステップ１７１０で、ＡＯＵ_ijが近傍の配
列演算ユニット２０１と通信することにより、重複情報
画像２３２の各帯域画素値に対して関数Λ’_ij1（ｘ）
に従い移動させる。移動した帯域画素値は新たに重複情
報画像２３２の帯域画素値として扱われる。

【０１５２】ステップ１７１１で、重複情報画像２３２
の帯域画素値を出力する。その後ステップ１７０３に戻
る。

【０１５３】なお重複情報画像２３２の各重複情報２３
１はその位置を中心とした周辺にある形成エッジ情報２
１４の総数を表すので、結果的にその位置を中心とした
物体の大きさを意味することになる。

【０１５４】これにより、配列演算ユニット２０１から
構成されるデータ処理装置２０２を用いて、位置／大き
さ検出手段１１７は形成エッジ情報画像２１５から重複
情報画像２３２を生成することができる。

【０１５５】ここで図１３のアルゴリズムにおいて形成
エッジ情報２１４から構成される形成エッジ情報画像２
１５の代りに物体領域２４１を表す物体領域画像２４２
を用いると、図１４に示すように、データ処理装置２０
２によって実現される位置／大きさ検出手段１１７（図
３及び４参照）は物体領域２４１を表す物体領域画像２
４２からも重複情報２３１を表す重複情報画像２３２を
生成することができる。ただし物体領域画像２４２を用
いた場合、重複情報画像２３２の各重複情報２３１はそ
の位置を中心とした物体領域２４１の画素の総数を表す
ので、結果的にその位置を中心とした物体の面積を意味
することになる。したがって重複情報画像２３２から物
体の大きさを求める場合には重複情報２３１の平方根を
取るなど注意を要する。

【０１５６】ここまでは配列演算ユニット２０１から構
成されるデータ処理装置２０２を用いて、近傍処理のみ
からなる画像処理を行う方法について説明してきた。以
下では配列演算ユニット２０１から構成されるデータ処
理装置２０２を用いて、近傍処理のみで物体／背景分離
手段１１６（図４参照）を実現する微小物体計数装置１
について説明する。

【０１５７】まず非線形振動子は一般に引き込み現象を
起こす。この引き込み現象とは、リミットサイクルやア
トラクタなどのような周期的挙動において、異なる周期
を持つ非線形振動子が相互作用して簡単な定数比の周期
で振動するよう制約される現象である。このとき１つの
非線形振動子の振動を変化させると他の非線形振動子の
振動も合わせて変化するので、これらの非線形振動子は
同期している。しかも非線形振動子の相互作用を調整す
ることにより、お互いの振動の位相差を極力小さくさせ
たり大きくさせたりできる。そこでこの相互作用を操作
すると、非線形振動子の一群を、異なる位相を持つ複数
のグループに分割することができる。物体／背景分離手
段１１６はこのような非線形振動子の引き込み現象を利
用して、エッジ情報画像中のエッジ情報を境界とするよ
うに物体と背景を分離して、物体領域２４１を表す物体
領域画像２４２を生成する。なお、ここでは非線形振動
子としてファン・デル・ポールを用いた場合を例に説明
する。

【０１５８】まず、格子状に配列した非線形振動子から
構成される非線形振動子ネットワークにおいて、ｉ行ｊ
列にある非線形振動子をω_ijとすると、非線形振動子ω
_ijのｑ近傍にある非線形振動子の集合Ω_ij（ｑ）は数式
３０によって表される。ただしｑは４、８、２４、４
８、８０、１２０、（２ｒ＋１）²−１と続く数列であ
り、ｒは自然数である。なおネットワークサイズをはみ
出した非線形振動子が近傍集合Ω_ij（ｑ）に含まれる場
合には、非線形振動子ω_ijを代用するものとする。これ
により辺縁処理は自動的に行われる。したがって近傍集
合Ω_ij（ｑ）の要素の数は常にｑとなる。なおこのこと
から判る通り、非線形振動子ネットワークは単帯域画像
と同じ扱いになる。表現を簡単にするため、非線形振動
子ネットワークでは添字は幅方向と高さ方向の２つのみ
を使う。

【０１５９】

【数３０】

【０１６０】次に、非線形振動子はｑ_a近傍に含まれる
近傍集合Ω_ij（ｑ_a）にある非線形振動子との間で数式
３１に従い計算される結合値τ_ijklによって結合され
る。なお対数表を用いない場合には数式３２による近似
も可能である。またμ、νは適当な正の定数である。

【０１６１】

【数３１】

【０１６２】

【数３２】

【０１６３】非線形振動子ネットワークの全ての非線形
振動子が完全に同位相で同期した場合、プロセッサで計
算する限り、非線形振動子ω_ijは永久に同位相のまま動
作し続けてしまう。そこで外乱ρ_ijを与えればこのよう
な状態を回避することができる。外乱としては疑似乱数
を用いることもできるが、数式３３のような簡単な式で
求めても十分である。なおζ_ijはエッジ情報画像のｉ行
ｊ列のエッジ情報を表す。エッジが有ればエッジ情報は
１となり、エッジが無ければエッジ情報は０となる。ま
たκは適当な正の定数である。

【０１６４】

【数３３】

【０１６５】非線形振動子ω_ijが近傍集合Ω_ij（ｑ_a）
の非線形振動子ω_klと同期するために、数式３４に従い
近傍入力合計σ_ijを計算する。

【０１６６】

【数３４】

【０１６７】ファン・デル・ポール非線形振動子ω_ijを
構成する２つのパラメータφ_ijとψ _ijは数式３５及び３
６に従って計算される。なおγ、εは適当な正の定数で
ある。

【０１６８】

【数３５】

【０１６９】

【数３６】

【０１７０】非線形振動子を物体領域２４１と背景領域
に分離するためには全ての非線形振動子の位相のずれを
計算する必要があるが、単純に物体領域２４１と背景領
域の２つに分離するだけであるので、パラメータψ_ijが
しきい値θ以上か未満かで位相ずれを計算する。物体領
域２４１と背景領域を分離した結果を出力する出力λ _ij
は数式３７によって求められる。なおθは適当な正の定
数である。

【０１７１】

【数３７】

【０１７２】エッジ情報が物体と背景を分離するのに不
十分であった場合にはエッジ情報を補間しなければなら
ない。そのために非線形振動子ω_ijのｑ_b近傍にある非
線形振動子の集合Ω_ij（ｑ_b）中でいくつの非線形振動
子が位相ずれを起こしているか求める必要がある。そこ
で数式３８によって輪郭パラメータη_ijを計算する。

【０１７３】

【数３８】

【０１７４】この結果を基にエッジ情報の補間割合を示
す境界パラメータξ_ijを数式３９によって計算する。な
おα、β、η_min、η_maxは適当な正の定数である。

【０１７５】

【数３９】

【０１７６】ここでは非線形振動子としてファン・デル
・ポールの場合を説明したが、この他にブラッセレータ
のようなリミットサイクルで安定する非線形振動子や、
ローレンツアトラクタやレスラー方程式のアトラクタを
発生するカオス振動子など、引き込み現象を起こす任意
の非線形振動子でも動作可能である。その場合はパラメ
ータφ_ijとψ_ijを各々の非線形振動子のパラメータで置
き換えるなり追加すれば良い。その際に適当なパラメー
タに近傍入力合計σ_ijと外乱ρ_ijを加えるだけである。
但し、カオス振動子の場合には特に外乱ρ_ijを必要とし
ない。

【０１７７】数式３０から数式３９までを用いることに
より、物体／背景分離手段１１６（図４参照）を実装す
ることができるデータ処理装置２０２の全ての配列演算
ユニット２０１のアルゴリズムを記述することができ
る。以下では、データ処理装置２０２中の任意の配列演
算ユニット２０１のアルゴリズムを用いて、物体／背景
分離手段１１６に対応する微小物体計数装置１について
説明する。

【０１７８】図１５に示すように、データ処理装置２０
２によって実現される物体／背景分離手段１１６が、三
角形のエッジ情報２５１を用いて三角形の内側領域２５
２と三角形の外側領域２５３に分離するために、格子状
に配列された配列演算ユニット２０１は同期して並列に
動作する。格子上ｉ行ｊ列に配置された配列演算ユニッ
ト２０１をＡＯＵ_ijとすると、ＡＯＵ_ijのアルゴリズム
は図１６のようになる。

【０１７９】ステップ１６０１で、ＡＯＵ_ijを格子上の
ｉ行ｊ列に配置する。

【０１８０】ステップ１６０２で、数式３１及び３２に
基づいて近傍同士ω_ijとω_klを結合値τ_ijklで接続す
る。

【０１８１】ステップ１６０３で、非線形振動子のパラ
メータφ_ijとψ_ijに適当な初期値を設定する。

【０１８２】ステップ１６０４で、順次入力される形成
エッジ情報画像２１５が無くなったかどうか判断する。
もし形成エッジ情報画像２１５が無ければ（ステップ１
６０４：ＹＥＳ）、アルゴリズムを終了する。もし形成
エッジ情報画像２１５があれば（ステップ１６０４：Ｎ
Ｏ）、ステップ１６０５に移行する。ただし特定の帯域
数及び画像サイズのみに対して配列演算ユニット２０１
を実装する場合には、無限ループにしても良い。

【０１８３】ステップ１６０５で、形成エッジ情報２１
４のζ_ijを入力する。

【０１８４】ステップ１６０６で、直前に入力した形成
エッジ情報２１４のζ_ijから数式３３に従って外乱ρ_ij
を計算する。

【０１８５】ステップ１６０７で、近傍集合Ω
_ij（ｑ_a）中の非線形振動子ω_klがある配列演算ユニッ
ト２０１のＡＯＵ_klからζ_kl、ξ_kl、ψ_klを入力して、
合計値σ_ijを数式３４に従って計算する。

【０１８６】ステップ１６０８で、非線形振動子のパラ
メータφ_ij、ψ_ijを数式３５及び３６に従って計算す
る。すなわち、これらの数式に示す微分方程式をルンゲ
・クッタ法で解く。

【０１８７】ステップ１６０９で、非線形振動子の出力
λ_ijを数式３７に従って計算する。ここで、ψ_ij≧θで
あればλ_ij＝１とし、それ以外であればλ_ij＝０とす
る。

【０１８８】ステップ１６１０で、近傍集合Ω
_ij（ｑ_b）中の非線形振動子ω_klがある配列演算ユニッ
ト２０１のＡＯＵ_klからλ_klを入力して、輪郭パラメー
タη_ijを数式３８に従って計算する。

【０１８９】ステップ１６１１で、境界パラメータξ_ij
を数式３９に従って計算する。即ち、この数式に示す微
分方程式を差分法若しくはルンゲ・クッタ法で解く。

【０１９０】ステップ１６１２で、ステップ１６０６か
らステップ１６１１までの繰り返し回数を表す分離回数
が指定回数に達したかどうか判断する。もし分離回数が
指定回数に達していなければ（ステップ１６１２：Ｎ
Ｏ）、ステップ１６０６に戻る。もし分離回数が指定回
数に達していれば（ステップ１６１２：ＹＥＳ）、ステ
ップ１６１３に移行する。

【０１９１】ステップ１６１３で、物体領域画像２４２
の帯域画素値となる非線形振動子の出力λ_ijを出力す
る。その後ステップ１６０４に戻る。

【０１９２】なおステップ１６１２での分離回数を求め
るには、次のような方法を用いることができる。物体／
背景分離手段１１６では、画像サイズが一定であれば非
線形振動子の初期状態に関わらずおおよそ全ての形成エ
ッジ情報２１４においてある一定時間で分離が終了する
ので、事前にこの時間を計っておいてステップ１６０６
からステップ１６１１までの繰り返し回数を求めておけ
ば良い。これは非線形振動子の初期状態が一定の範囲内
にあれば、引き込み現象により非線形振動子が同期する
までの時間はあまり大差がないからである。

【０１９３】このように非線形振動子を計算するだけ
で、三角形のエッジ情報２５１を用いて三角形の内側領
域２５２と三角形の外側領域２５３を分離することがで
きるのは、非線形振動子の性質である引き込み現象を利
用しているからである。つまり、２つの非線形振動子を
正の結合値で結合した場合は同位相になろうとし、負の
結合値で結合した場合は位相差が極力大きくなろうとす
る。この性質を用いると、格子状に並んだ非線形振動子
を近傍同士正の結合値で結合することで、直接結合して
いない非線形振動子同士が同位相になる。さらに形成エ
ッジ情報２１４を挟む画素の場所にある非線形振動子同
士を負の結合値で結合すると、エッジ情報の両側がお互
いに位相を極力ずらし合う。このようにすることで、全
ての非線形振動子を結合することもなく三角形のエッジ
情報２５１の内側と外側とで各々異なる位相集合ができ
る。したがって物体／背景分離手段１１６は図１５のよ
うな三角形の内側領域２５２と三角形の外側領域２５３
に分離する。このとき三角形の内側領域２５２と三角形
の外側領域２５３の位相差は９０度を越えて可能な限り
１８０度に近づき、三角形と背景領域が分離できる。

【０１９４】ここで重要なことは、本実施形態では、形
成エッジ情報２１４が得られる度に次に示すような方法
で結合値を擬似的に変更していることである。まず数式
３１及び３２で定めたように、非線形振動子ω_klを非線
形振動子ω_ijに結合するための結合値をτ_ijklとする
（ステップ１６０２参照）。形成エッジ情報２１４のう
ちζ_ijとζ_klは共に、エッジがある場合には１であり、
エッジがない場合には０である。ζ_ijとζ_klを入力した
ら（ステップ１６０５参照）、配列演算ユニット２０１
のＡＯＵ_klからＡＯＵ_ijにζ_klが転送され、ＡＯＵ_ijで
は結合値τ_ijkl（１−ζ_kl）を計算して結合値τ_ijklの
代用とする（ステップ１６０７参照）。この代用された
結合値τ_ijkl（１−ζ_kl）に対して境界パラメータξ_ij
が０から１までの倍率として作用する（ステップ１６０
７参照）。

【０１９５】図１７に示す通り、形成エッジ情報２１４
が破線状態の三角形のエッジ情報２５４となった場合に
は破線の補間をする必要がある。まず初めに破線状態の
三角形のエッジ情報２５４を用いてシステムを動作させ
る（ステップ１６０５参照）と、破線状態の三角形のエ
ッジ情報２５４の内側と外側で位相差がおよそ９０度を
越えるようになるが、三角形の内側と外側の境界部分は
不明確である。そこで各ＡＯＵ_ijが非線形振動子の出力
λ_ijを計算する（ステップ１６０９参照）。この出力λ
_ijが１の場合、近傍の非線形振動子のうちλ_klが１であ
る非線形振動子をω_klとすると、パラメータψ_ijとψ_kl
が共にθ以上となる。つまりλ_ijとλ_klはおよそ同位相
であり、θが正値であれば最悪でも位相差が９０度を越
えることはない。この位相差の最大値はθの値によって
決まり、λ_ijとλ_klが共に１となる範囲でθを大きくし
ていくと、この位相差は０度に近づいていく。したがっ
てλ_ijとλ_klと用いると、近傍の非線形振動子うちおよ
そ同位相であるものの数を表す輪郭パラメータη_ijは数
式３８に従って計算される（ステップ１６１０参照）。
続いてこの輪郭パラメータη_ijが近傍全体のうち、およ
そ半分であれば結合値の倍率である境界パラメータξ_ij
を数式３９に従って減少させ、それ以外であれば数式３
９に従って増加させる（ステップ１６１１参照）。例え
ば、８近傍の場合は３から５の間であれば数式３９に従
って境界パラメータを減少させるとよい。この過程を繰
り返し動作させ続けると、図１７に示す破線状態の三角
形のエッジ情報２５４が与えられた場合、破線三角形の
内側領域２５５と破線三角形の外側領域２５６に分離さ
れる。

【０１９６】図１８に示す通り、２つの三角形が重なり
あっている場合は、前方の三角形のエッジ情報２５７と
後方の三角形のエッジ情報２５８が得られる。このとき
前方三角形の内側領域２５９と後方三角形の内側領域２
６０と二重三角形の背景領域２６１の３つの領域の非線
形振動子の位相がお互いにずれることにより、３つの領
域に分離される。また図１９に示す通り、２つの重なっ
た円形のエッジ情報２６２が破線であっても、前方円形
の内側領域２６３と後方円形の内側領域２６４と二重円
の背景領域２６５の３つに分離される。

【０１９７】これにより、配列演算ユニット２０１から
構成されるデータ処理装置２０２を用いて、物体／背景
分離手段１１６は形成エッジ情報画像２１５の形成エッ
ジ情報２１４を境界として物体領域２４１と背景を分離
することができる。

【０１９８】ここまでは配列演算ユニット２０１から構
成されるデータ処理装置２０２を用いて、図３及び４で
示された画像記憶手段１１２、画像振動手段１１３、エ
ッジ情報生成手段１１４、エッジ情報形成手段１１５、
物体／背景分離手段１１６及び位置／大きさ検出手段１
１７について説明してきた。そこで以下では、図３及び
４で示された残りの画像取得手段１１１、画素計数手段
１１８、画素割合保持手段１１９、及び画素数保持手段
１２０について説明する。

【０１９９】画像取得手段１１１は動画像のフレーム画
像１０を取得して、デジタル画像２１１を生成する。画
像取得手段１１１が撮像素子２３からフレーム画像１０
を入力する際に、動画像がアナログ信号の場合は、一般
的なキャプチャーボードを用いることによりフレーム画
像１０をＡ／Ｄ変換によりデジタル信号に変換してデジ
タル画像２１１にする。なお特にＣＣＤなど撮像素子２
３の電圧又は電流を直接入力できるならば、Ａ／Ｄ変換
により適当なビット数のデジタル信号に変換するだけで
良い。動画像がデジタル信号の場合は、圧縮されていれ
ば展開し、圧縮されていなければそのまま入力する。こ
れにより動画像中任意のフレーム画像１０を切り出すこ
とができるので、このフレーム画像１０を切り出してデ
ジタル画像２１１にする。変換されたデジタル画像２１
１は適当なフォーマットに従いながら任意の画像サイズ
を有しているので、画像取得手段１１１は画素単位で画
像データを参照できるフォーマットに変換し、移動微小
物体計数部１０１及び全微小物体計数部１０２で必要と
する画像サイズ分を切り出し、デジタル画像２１１とし
て出力する。

【０２００】画素計数手段１１８は、位置／大きさ検出
手段１１７が出力した重複情報画像２３２のうち、ある
値以上の重複情報２３１が位置する画素の数を数える。
これにより画素計数手段１１８は一定以上の大きさの領
域の数を数えることができる。

【０２０１】画素数保持手段１２０は、全微小物体計数
部１０２の画素計数手段１１８から入力した全微小物体
の領域の数を表す画素数を、２の補数表現や浮動小数点
表現など出力先が必要とする形式に変換して、出力先が
受け取れるように一定期間保持する。

【０２０２】画素割合保持手段１１９は、移動微小物体
計数部１０１の画素計数手段１１８から入力した移動微
小物体１１の領域の数を表す画素数を、画素数を２の補
数表現や浮動小数点表現など出力先が必要とする形式に
変換して、出力先が受け取れるように一定期間保持す
る。

【０２０３】ここまでは、図３及び４で示された画像取
得手段１１１、画像記憶手段１１２、画像振動手段１１
３、エッジ情報生成手段１１４、エッジ情報形成手段１
１５、物体／背景分離手段１１６位置／大きさ検出手段
１１７、画素計数手段１１８、画素割合保持手段１１
９、及び画素数保持手段１２０について説明してきた。
これらの手段は、ソフトウェアによってコンピュータシ
ステム８に実装され得ることは勿論のこと、ハードウェ
アによって実装された配列演算ユニット２０１を格子状
に並べたデータ処理装置２０２によって実現され得る。

【０２０４】さて、微小物体撮影部２の撮像素子２３が
撮影したフレーム画像１０を外部コンピュータシステム
に送信するために、請求項９記載の微小物体計数装置１
はコンピュータシステム８の代りに通信システムを用い
る。この通信システムは、ＲＳ−２３２Ｃなどのシリア
ル通信回線、プリンター用などのパラレル通信回線、赤
外線通信回線、又はＵＳＢ回線を介して外部コンピュー
タシステムにフレーム画像１０を送信する機能を実現す
るものである。シリアル通信回線、パラレル通信回線、
赤外線通信回線、又はＵＳＢ回線の各々に対して、市販
のＩＣがこの通信システムに用いられる。またこの通信
システムをＰＣＭＣＩＡカードに実装することにより、
微小物体計数装置１は外部コンピュータシステムのメモ
リに直接フレーム画像１０を転送することもできる。こ
の場合も市販のＰＣＭＣＩＡ用ＩＣがこの通信システム
に用いられる。さらにこの通信システムがＮＴＳＣ方式
やＰＡＬ方式などのテレビ画像を送信する回路で実装さ
れれば、パーソナルコンピュータはＰＣＭＣＩＡ用又は
ＰＣＩ用の画像受信回路を用いることができる。なお外
部コンピュータシステムがこの通信システムに電力を供
給できる場合、微小物体計数装置１はバッテリー９を省
略することができる。

【０２０５】以上、本実施形態を説明したが、本発明は
上述の実施形態には限定されることはなく、当業者であ
れば種々なる態様を実施可能であり、本発明の技術的思
想を逸脱しない範囲において本発明の構成を適宜改変で
きることは当然であり、このような改変も、本発明の技
術的範囲に属するものである。

【０２０６】

【発明の効果】請求項１記載の発明によれば、卓上サイ
ズでしかも安価に微小物体計数装置１を製造することが
できる。そのため医療機関や研究機関以外でも微小物体
計数装置１を利用することができる。特に微小物体計数
装置１を持ち運ぶことができるため、利用者が自宅や職
場の他、海、河川、沼及び池など好きな場所で好きな時
に、ダニ、蚤、ミジンコ、ゾウリムシ、精子及び結晶な
どの微小物体の数を数え、及び微小物体の移動率を計算
することができる。またダイオキシン汚染などが心配な
人が微小物体計数装置１を使って動物や自分の精子を簡
単に検査することができるようになるので、早い時期に
必要な対応を取りやすくなる。

【０２０７】請求項２記載の発明によれば、微小物体と
撮像素子２３の間に障害物がないので、反射板を用いる
ことなく太陽光や照明光などを微小物体に照射するする
ことができる。照明を用いる場合にも照明の位置を自由
に設定することができる。またプレパラートを交換する
だけで撮影すべき微小物体を交換することができるの
で、微小物体計数装置１が汚れた場合にも簡単に掃除を
することができる。

【０２０８】請求項３記載の発明によれば、外部から太
陽光や照明光を入射することが困難な場合や、照明光を
当てることにより微小物体が異常を来たす場合などに
も、微小物体の数を数え、及び微小物体の移動率を計算
することができる。また赤外線、紫外線又は適当な電磁
波に特異的に反応する微小物体を他の微小物体と分けて
数えたい場合にも、本発明は有効である。

【０２０９】請求項４記載の発明によれば、微小物体の
数の計数、及び微小物体の移動率の計算が終わるまでの
時間を表示したり、微小物体計数装置１の操作手順を表
示することができるようになる。特に利用者が微小物体
計数装置１を初めて使う際には、微小物体計数装置１が
現在の状態や次の操作手順を表示してくれると、利用者
は安心して微小物体計数装置１を利用することができ
る。したがって利用者は簡単に微小物体計数装置１を使
うことができるようになる。

【０２１０】請求項５、６、７及び８記載の発明によれ
ば、明度、彩度、色相などを用いて動画像中から移動微
小物体１１及び静止微小物体１２単体若しくはその一部
を一塊の移動微小物体領域及び静止微小物体領域として
切り出すことが困難である場合でも、本発明は前記微小
物体のうち移動微小物体１１の数と全微小物体の数を数
えることができる。例えば透明なアメーバのうち、ある
一定時間に移動したアメーバを生きていると見なして、
利用者が生きているアメーバと全てのアメーバを数える
場合を考える。動画像のうち一定時間離れた２つのフレ
ーム画像１０か、一定時間を置いて撮影された２つの静
止画像を用いることで、本発明は移動しているアメーバ
の数と全てのアメーバの数を数えることができる。同様
のことがミジンコなどの微生物、白血球や精子などの細
胞にも当てはまる。もちろんダニや藻のような色情報に
よって背景と容易に区別できる細胞に対しても本発明を
利用することができる。このように移動微小物体１１の
数と全微小物体の数を１つの装置で数えることができる
ので、微小物体の数を数え、及び微小物体の移動率を計
算する微小物体計数装置１を安価に実現することができ
る。その他に、動画像中に移動微小物体１１若しくは静
止微小物体１２が有るか無いかを判定するといった前処
理にも利用することができる。なお、背景から分離され
た微小物体領域を本発明から直接取り出して別の装置に
入力することで、移動微小物体１１若しくは静止微小物
体１２を認識する際の前処理にも利用することができ、
微小物体認識装置を安価に実現することもできる。

【０２１１】請求項９記載の発明によれば、利用者は請
求項１記載の微小物体計数装置１の機能の殆んどを利用
者が所有しているパーソナルコンピュータで実現するこ
とができる。したがって利用者は、本発明の微小物体計
数装置１によって求められた微小物体の数及び移動率を
容易に記憶及び加工することができるようになる。また
本発明は微小物体計数装置１を小型で安価に実現するこ
とができるので、利用者は複数の微小物体計数装置１を
パーソナルコンピュータに接続することにより、多種多
量の微小物体の数及び移動率を求めることができる。し
たがって利用者は短時間で効率的に微小物体の数及び移
動率を求めることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】微小物体計数装置の外観図である。

【図２】微小物体計数装置の構成図である。

【図３】エッジ情報から直接微小物体の数を数える移動
微小物体計数部及び全微小物体計数部のブロック図であ
る。

【図４】物体／背景分離手段を用いて微小物体の数を数
える移動微小物体計数部及び全微小物体計数部のブロッ
ク図である。

【図５】格子状に配置された配列演算ユニットのブロッ
ク図である。

【図６】本実施形態の画像記憶手段のアルゴリズムを示
すフローチャートである。

【図７】本実施形態の画像振動手段のアルゴリズムを示
すフローチャートである。

【図８】本実施形態のエッジ情報生成手段のアルゴリズ
ムを示すフローチャートである。

【図９】デジタル画像を用いて粗エッジ情報を形成エッ
ジ情報に形成する場合の説明図である。

【図１０】本実施形態のエッジ情報形成手段のアルゴリ
ズムを示すフローチャートである。

【図１１】低解像度デジタル画像から生成された低解像
度粗エッジ情報を形成エッジ情報に形成する場合の説明
図である。

【図１２】エッジ情報画像中の物体の位置及び大きさを
検出する場合の説明図である。

【図１３】本実施形態の位置／大きさ検出手段のアルゴ
リズムを示すフローチャートである。

【図１４】物体領域画像中の物体の位置及び大きさを検
出する場合の説明図である。

【図１５】三角形のエッジ情報が三角形の内側領域と外
側領域に分離する状態を示す説明図である。

【図１６】本実施形態の物体／背景分離手段のアルゴリ
ズムを示すフローチャートである。

【図１７】破線状態の三角形のエッジ情報が破線三角形
の内側領域と外側領域に分離する状態を示す説明図であ
る。

【図１８】三角形を２つ重ねたエッジ情報が２つの三角
形領域と背景領域に分離する状態を示す説明図である。

【図１９】２つの円形物体領域を重ねた時の破線状態の
エッジ情報が２つの円形領域と背景領域に分離した状態
を示す説明図である。

【符号の説明】

１ 微小物体計数装置 ２ 微小物体撮影部 ３ 全微小物体数表示器 ４ 微小物体移動率表示器 ５ 電源ボタン部 ６ 計数開始ボタン部 ７ スピーカー部 ８ コンピュータシステム ９ バッテリー １０ フレーム画像 １１ 移動微小物体 １２ 静止微小物体 ２１ 対物レンズ ２２ 接眼レンズ ２３ 撮像素子 ２４ 鏡筒 ５１ 電源ボタン ６１ 計数開始ボタン ７１ スピーカー １０１ 移動微小物体計数部 １０２ 全微小物体計数部 １１１ 画像取得手段 １１２ 画像記憶手段 １１３ 画像振動手段 １１４ エッジ情報生成手段 １１５ エッジ情報形成手段 １１６ 物体／背景分離手段 １１７ 位置／大きさ検出手段 １１８ 画素計数手段 １１９ 画素割合保持手段 １２０ 画素数保持手段 ２０１ 配列演算ユニット ２０２ データ処理装置 ２１１ デジタル画像 ２１２ 粗エッジ情報 ２１３ 粗エッジ情報画像 ２１４ 形成エッジ情報 ２１５ 形成エッジ情報画像 ２１６ 低解像度デジタル画像 ２１７ 低解像度粗エッジ情報画像 ２３１ 重複情報 ２３２ 重複情報画像 ２４１ 物体領域 ２４２ 物体領域画像 ２５１ 三角形のエッジ情報 ２５２ 三角形の内側領域 ２５３ 三角形の外側領域 ２５４ 破線状態の三角形のエッジ情報 ２５５ 破線三角形の内側領域 ２５６ 破線三角形の外側領域 ２５７ 前方の三角形のエッジ情報 ２５８ 後方の三角形のエッジ情報 ２５９ 前方三角形の内側領域 ２６０ 後方三角形の内側領域 ２６１ 二重三角形の背景領域 ２６２ ２つの重なった円形のエッジ情報 ２６３ 前方円形の内側領域 ２６４ 後方円形の内側領域 ２６５ 二重円の背景領域

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 直径１０ミリメートル以下の微小物体の
   数を数え、及び前記微小物体の移動率を計算する微小物
   体計数装置であって、 対物レンズ、接眼レンズ、撮像素子及び鏡筒を用いて前
   記微小物体を撮影する手段と、 １〜１０個の第一の７セグメント表示器を用いて前記微
   小物体の全部の数を表示する手段と、 １〜１０個の第二の７セグメント表示器を用いて前記微
   小物体のうち移動しているものの割合を表示する手段
   と、 第一のボタンを用いて電力の供給を制御する手段と、 第二のボタンを用いて前記微小物体の計数を制御する手
   段と、 スピーカーを用いて前記微小物体の前記計数の終了を知
   らせる手段と、 コンピュータシステムを用いて前記微小物体の前記数を
   数え、及び前記微小物体の前記移動率を計算する画像処
   理を実行する手段と、 バッテリーを用いて前記撮像素子、前記第一の７セグメ
   ント表示器、前記第二の７セグメント表示器及び前記コ
   ンピュータシステムに前記電力を供給する手段と、を有
   する微小物体計数装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載の微小物体計数装置に対し
   て、前記対物レンズ、前記接眼レンズ及び前記撮像素子
   の配置を前記鏡筒で固定した、前記微小物体を撮影する
   前記手段の上部に、前記微小物体を乗せたプレパラート
   を乗せることにより、前記プレパラートを通して太陽光
   及び照明光を入射する微小物体計数装置。
3. 【請求項３】 請求項１記載の微小物体計数装置に対し
   て、前記撮像素子として赤外線受光素子、紫外線受光素
   子又は電磁波受光素子を用いた微小物体計数装置。
4. 【請求項４】 請求項１記載の微小物体計数装置に対し
   て、前記７セグメント表示器の代りに液晶表示器又はＬ
   ＥＤアレイ表示器を用いた微小物体計数装置。
5. 【請求項５】 動画像中の移動微小物体に対して生成し
   たエッジ情報を用いて移動微小物体領域を区分する手段
   と、 移動微小物体領域数を数える手段と、 前記動画像のフレーム画像中の全微小物体に対して生成
   した前記エッジ情報を用いて全微小物体領域を区分する
   手段と、 全微小物体領域数を数える手段と、 前記移動微小物体領域数と前記全微小物体領域数から微
   小物体領域移動率を計算する手段と、を特徴とする微小
   物体計数装置。
6. 【請求項６】 動画像のフレーム画像を取得する手段
   と、 前記フレーム画像をデジタル画像として順次記憶する手
   段と、 前記デジタル画像から移動微小物体粗エッジ情報画像を
   生成する手段と、 前記デジタル画像を用いて前記移動微小物体粗エッジ情
   報画像を移動微小物体形成エッジ情報画像に形成する手
   段と、 前記移動微小物体形成エッジ情報画像によって区分され
   る移動微小物体領域の位置及び大きさを検出する手段
   と、 移動微小物体領域数を数える手段と、 前記移動微小物体領域数と全微小物体領域数から微小物
   体領域移動率を計算し保持する手段と、 前記デジタル画像を振動させる手段と、 振動画像から全微小物体粗エッジ情報画像を生成する手
   段と、 前記デジタル画像を用いて前記全微小物体粗エッジ情報
   画像を全微小物体形成エッジ情報画像に形成する手段
   と、 前記全微小物体形成エッジ情報画像によって区分される
   全微小物体領域の位置及び大きさを検出する手段と、 前記全微小物体領域数を数える手段と、 前記全微小物体領域数を保持する手段と、を有する微小
   物体計数装置。
7. 【請求項７】 動画像中の移動微小物体に対して生成し
   たエッジ情報を用いて前記動画像の背景から移動微小物
   体領域を分離する手段と、 移動微小物体領域数を数える手段と、 前記動画像のフレーム画像中の全微小物体に対して生成
   した前記エッジ情報を用いて前記フレーム画像の背景か
   ら全微小物体領域を分離する手段と、 全微小物体領域数を数える手段と、 前記移動微小物体領域数と前記全微小物体領域数から微
   小物体領域移動率を計算する手段と、を特徴とする微小
   物体計数装置。
8. 【請求項８】 動画像のフレーム画像を取得する手段
   と、 前記フレーム画像をデジタル画像として順次記憶する手
   段と、 前記デジタル画像から移動微小物体粗エッジ情報画像を
   生成する手段と、 前記デジタル画像を用いて前記移動微小物体粗エッジ情
   報画像を移動微小物体形成エッジ情報画像に形成する手
   段と、 前記移動微小物体形成エッジ情報画像を用いて背景から
   移動微小物体領域を分離する手段と、 前記移動微小物体領域の位置及び大きさを検出する手段
   と、 移動微小物体領域数を数える手段と、 前記移動微小物体領域数と全微小物体領域数から微小物
   体領域移動率を計算し保持する手段と、 前記デジタル画像を振動させる手段と、 振動画像から全微小物体粗エッジ情報画像を生成する手
   段と、 前記デジタル画像を用いて前記全微小物体粗エッジ情報
   画像を全微小物体形成エッジ情報画像に形成する手段
   と、 前記全微小物体形成エッジ情報画像を用いて前記背景か
   ら全微小物体領域を分離する手段と、 前記全微小物体領域の位置及び大きさを検出する手段
   と、 前記全微小物体領域数を数える手段と、 前記全微小物体領域数を保持する手段と、を有する微小
   物体計数装置。
9. 【請求項９】 直径１０ミリメートル以下の微小物体の
   数を数え、及び前記微小物体の移動率を計算する外部コ
   ンピュータシステムに前記微小物体の画像を送信する微
   小物体計数装置であって、 対物レンズ、接眼レンズ、撮像素子及び鏡筒を用いて前
   記微小物体を撮影する手段と、 前記微小物体の前記数を数え、及び前記微小物体の前記
   移動率を計算する画像処理を実行する前記外部コンピュ
   ータシステムと通信するための手段と、を有する微小物
   体計数装置。