JP2003009898A

JP2003009898A - 細胞の突起検出方法

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Publication number: JP2003009898A
Application number: JP2001204342A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Shiromizu; 博白水; Yuji Ishizu; 優司石津
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2001-07-05
Filing date: 2001-07-05
Publication date: 2003-01-14
Anticipated expiration: 2021-07-05
Also published as: JP3743316B2

Abstract

(57)【要約】【課題】細胞体の突起を精度良く抽出することを目的
とする。【解決手段】細胞の周囲をサーチして、エッジを検出
すると、これを突起として追跡する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、動植物の細胞画像
を画像処理することにより細胞の突起検出を行う細胞の
突起検出方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】バイオテクノロジーや医薬品開発の分野
では動植物細胞や微生物などに対する様々薬品や薬など
の物質の効果や影響、またはこれらの物質物質に対する
動植物細胞や微生物等の反応を確認する作業が行われ
る。例えば神経細胞の神経突起など逐次伸長する突起を
観察対象とする場合には、細胞突起の状態を経時的に追
跡して観察・記録し、データ化する作業が必要となる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、細胞の
突起の観察作業は研究者の目視観察に依存しており、観
察結果が研究者間でばらついたり、顕微鏡画像を長時間
観察することによる疲労により観察結果が変動するとい
う問題があった。一方、突起の状態を自動的に観察する
適切な手段は実現されていないというのが現状である。

【０００４】そこで本発明は、このような問題に鑑み、
細胞画像から細胞の突起を自動的に抽出することができ
る細胞の突起検出方法を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の細胞の突
起検出方法は、細胞本体の周囲をサーチして突起の根元
を検出する根元検出工程と、根元から突起の先端へ向か
って連続するエッジを検出するエッジ検出工程を含む。
これにより突起以外のエッジの無駄な検出を極力省いて
効率よく確実に突起のエッジを検出することができる。

【０００６】請求項２記載の細胞の突起検出方法は、細
胞本体の外周にサーチラインを設定し、このサーチライ
ン上を横切るエッジを検出することにより根元検出工程
を行うものである。これにより突起の根元を確実に検出
することができる。

【０００７】請求項３記載の細胞の突起検出方法は、サ
ーチラインを細胞本体のエッジから所定画素外側に設定
するものである。これにより突起以外のエッジの誤検出
を少なくすることができる。

【０００８】請求項４記載の細胞の突起検出方法は、エ
ッジ検出工程で検出したエッジの軌跡がサーチラインに
到達したらこのエッジ検出工程を終了して次の突起の根
元検出を行うものである。これにより１個の細胞の突起
を連続的に検出することができる。

【０００９】請求項５記載の細胞の突起検出方法は、細
胞画像から突起を除去した細胞本体の画像を生成する細
胞本体画像生成工程と、細胞本体画像から突起の根元を
検出するためのサーチラインを設定するサーチライン設
定工程と、細胞画像においてサーチラインに沿ってエッ
ジをサーチして突起の根元を検出する根元検出工程と、
根元から突起の先端へ向かって連続するエッジを検出す
るエッジ検出工程を含むものである。これにより細胞本
体の画像を手がかりに根元検出用のサーチラインを設定
して効率よく確実に検出突起のエッジを検出することが
できる。

【００１０】請求項６記載の細胞の突起検出方法は、細
胞画像を周波数変換して得られる低周波側の成分から細
胞本体画像を生成することにより、サーチラインを設定
するための手がかりとなる細胞本体の画像を容易に得る
ことができる。

【００１１】請求項７記載の細胞の突起検出方法は、細
胞本体画像の細胞本体のエッジを所定画素外側に拡大し
て得られるエッジをサーチラインとするものである。こ
れにより突起以外のエッジの誤検出を少なくすることが
できる。

【００１２】請求項８記載の細胞の突起検出方法は、細
胞本体のエッジから所定画素外側にサーチライン設定す
るものである。これにより突起以外のエッジの誤検出を
少なくすることができる。

【００１３】請求項９記載の細胞の突起検出方法は、エ
ッジ検出工程で検出したエッジの軌跡がサーチラインに
到達したらこのエッジ検出工程を終了して次の突起の根
元検出を行うものである。これにより１個の細胞の突起
を連続的に検出することができる。

【００１４】上記構成の発明によれば細胞の突起を細胞
画像から自動的に抽出することができる。

【００１５】

【発明の実施の形態】次に本発明の一実施の形態を図面
を参照して説明する。図１は本発明の一実施の形態の画
像処理装置の構成を示すブロック図、図２は本発明の一
実施の形態の細胞画像の画像処理方法のメインフローを
示すフローチャート、図３は本発明の一実施の形態の細
胞画像の画像処理方法における二値化処理のフローチャ
ート、図４は本発明の一実施の形態の細胞画像の画像処
理方法におけるサーチライン設定処理のフローチャー
ト、図５は本発明の一実施の形態の細胞画像の画像処理
方法における突起検出処理のフローチャート、図６は本
発明の一実施の形態の細胞画像の画像処理方法における
突起判定処理のフローチャート、図７は本発明の一実施
の形態の細胞画像を示す画像図、図８、図９は本発明の
一実施の形態の細胞画像の画像処理方法における二値化
処理の説明図、図１０は本発明の一実施の形態の細胞画
像の画像処理方法におけるサーチライン設定処理の説明
図、図１１、図１２、図１３は本発明の一実施の形態の
細胞画像の画像処理方法における突起検出処理の説明
図、図１４は本発明の一実施の形態の細胞画像の画像処
理方法における突起判定処理の説明図である。

【００１６】まず図１を参照して細胞画像の画像処理装
置の構成を説明する。図１において位置決めステージ１
上には、観察対象の細胞を収容するマイクロタイタープ
レート２が載置されている。マイクロタイタープレート
２は多数のウェル２ａを備えており、ウェル２ａ内に
は、観察対象の動植物の細胞を含む試料３が収容されて
いる。位置決めステージ１の下方には顕微観察を行う光
学系４が配設されており、光学系４の下方にはカメラ５
が配置されている。位置決めステージ１の上方に配設さ
れた照明装置６を点灯してウェル２ａを照明した状態
で、光学系４を介してカメラ５によってウェル２ａ内の
試料３中の動植物の細胞を撮像することにより、カメラ
５は細胞画像（図７参照）を取得する。

【００１７】カメラ５は画像処理部１０と接続されてお
り、画像処理部１０は以下に説明する各部より構成され
る。画像記憶部１１は、カメラ５によって取得された細
胞画像（原画像）データを記憶する。二値化処理部１２
は、突起抽出データ取得のための形状抽出対象となる探
査用画像を原画像より生成する。二値化画像記憶部１３
は、生成された二値化画像を記憶する。

【００１８】細胞本体検出処理部１４は、原画像データ
を周波数変換することにより、細胞画像中の突起を消去
した細胞本体画像を検出する。サーチライン設定処理部
１５は、細胞本体画像に基づいて、細胞本体画像の周囲
に突起検出用のサーチラインを設定する。サーチライン
記憶部１６は、設定されたサーチラインの位置情報を記
憶する。突起情報記憶部１８は、突起検出処理において
サーチラインを横切るエッジとして検出された突出部分
についての突起情報を記憶する。突起判定処理部１９
は、記憶された突出部分が、検出目的に合致した突起に
該当するか否かを判定する。

【００１９】画像処理部１０を構成するハードウェアと
しては、パーソナルコンピュータのようにコンピュータ
プログラムによって作動する汎用的な処理装置が用いら
れる。本実施の形態ではこのような処理装置に、画像処
理部１０として機能させるためのコンピュータプログラ
ム及び二値化処理部１２、細胞本体検出処理部１４、サ
ーチライン設定処理部１５、突起検出処理部１７、突起
判定処理部１９の機能を実現させるためのプログラムを
インストールして細胞画像の処理装置を構成している。

【００２０】次に細胞画像の画像処理方法について、各
図を参照して説明する。この画像処理方法は、神経細胞
などの細胞本体から外側に突出する突起を、画像処理手
法によって細胞画像から抽出するものである。ここで
は、観察対象の細胞を撮像して得られた細胞画像（図７
参照）中の細胞本体２４ａの周囲をサーチして突起２４
ｂの根本を検出し、この根本から先端へ向かって連続す
るエッジを検出する方法が用いられる。

【００２１】まず図２のフローチャートに沿って画像処
理方法のメインフローについて説明する。図２のフロー
チャートは、画像処理部１０の機能を実現するための処
理プログラムである。ここでは、上記処理の概要につい
て述べ、詳細な説明を要するステップについては個別に
後述する。図２において、取得された細胞画像（原画
像）の二値化処理が行われる（ＳＴ１）。次に細胞本体
２４ａの外周に突起の根本を検出するためのサーチライ
ンを設定するサーチライン設定処理が行われる（ＳＴ
２）。

【００２２】そして二値化処理により得られた二値化画
像（探査用画像）においてサーチラインＳＬに該当する
位置（画素）に沿って突起抽出が行われる（図１１参
照）。すなわち、サーチラインに沿って輝度の変化を確
認することによりサーチライン上を横切る突起の根本の
エッジを検出し、このエッジを起点として突起の輪郭を
検出する。

【００２３】図１１に示すように探査用画像を構成する
格子配列の各画素Ａには、位置情報を示すラベルｉが付
されている。すなわち、ラベルｉを指定することによ
り、その画素を注目画素とし、またラベルｉの値で左上
端に位置する画素Ａ［０］から右下端に位置するＡ［Ｓ
ＩＺＥ−１］まで、各画素の位置を特定することができ
る。上述のサーチライン検出のための画像処理において
は、処理の対象となる注目画素Ａ［ｉ］を各画素位置に
移動させながら所定の処理ステップが反復実行される。

【００２４】このため、（ＳＴ２）以後のメインフロー
においては、まず探査用画像の画像サイズ入力が行わ
れ、探査用画像の画素数（ＳＩＺＥ）を画像サイズとし
て入力し（ＳＴ３）、ラベルｉを０とする（ＳＴ４）こ
とにより、最初の画素Ａ［０］から順次各画素について
以下の処理ステップが行われる。

【００２５】まず対象となる当該注目画素Ａ［ｉ］はサ
ーチラインに該当するか否かを判断し（ＳＴ５）、サー
チラインに該当すると判断されたならば、さらに当該サ
ーチラインは未だ以降の処理の対象となっていない未検
出のサーチラインであるか否かを判断し（ＳＴ６）、未
検出のサーチラインであれば、突起抽出を行う対象とな
るサーチラインが検出されたと判断して、突起検出処理
（ＳＴ７）を行う。

【００２６】この（ＳＴ５）〜（ＳＴ７）のサーチライ
ン検出処理（及び検出されたサーチラインについて行わ
れる突起検出処理）は、探査用画像の全ての画素が注目
画素とされ、所要処理ステップが完了するまで反復され
る。すなわち、ラベルｉをｉ＋１に置き換え（ＳＴ
８）、ここでｉが画像サイズとして入力された画素数
（ＳＩＺＥ）に到達したか否かを判断し、到達していな
ければ（ＳＴ５）に戻ってサーチライン検出処理を反復
する。

【００２７】そして、ラベルｉが画素数（ＳＩＺＥ）に
到達している場合には、全画素を注目画素としたサーチ
ライン検出処理及び検出されたサーチラインについて行
われる突起検出処理が完了したと判断し、突起判定処理
（ＳＴ１０）に移行する。ここでは（ＳＴ７）にて検出
された突起が検出目的に該当する突起であるか否かを判
定する。そして突起判定の後、細胞画像の画像処理を終
了する。

【００２８】以上が細胞画像の画像処理方法のメインフ
ローであり、以下個別処理の詳細について説明する。ま
ず図８，図９を参照して、二値化処理について図３のフ
ローチャートに沿って説明する。この二値化処理は、透
過照明によって細胞を撮像して得られた細胞画像（原画
像）から、形状抽出のための探査用画像を生成するもの
であり、後述するように同一対象画像内において、二値
化対象画素に応じてしきい値を変動させる動的二値化処
理が用いられる。

【００２９】次に二値化処理の対象となる原画像につい
て説明する。図７に示すように原画像では、各種のノイ
ズ成分を含む背景部分２２の中に細胞２４の画像が現れ
ている。細胞２４は、細胞本体２４ａとこの細胞本体か
ら突出する突起２４ｂより成る。

【００３０】この原画像においては、細胞本体２４ａの
周囲には輪状の高輝度部分２３が現出している。このよ
うな高輝度部分は、照明装置６からの透過照明光によっ
てカメラ５で細胞を撮像する場合に、照明光が細胞本体
２４ａの近傍を通過する際に回折することによって生じ
るものである。そしてこのような本来存在しない高輝度
部分を含む画像をそのまま動的二値化処理の対象とする
と、形状抽出用として適切な二値化画像を得ることがで
きない場合が生じるため、本実施の形態に示す二値化処
理においては、以下に説明する前処理を施した画像を動
的二値化処理の対象とするようにしている。

【００３１】図３のフローチャートは、二値化処理部１
２の機能を実現するための二値化プログラムを示してい
る。まず図８（ａ）に示すように二値化対象の全画素の
輝度の分布を求める（ＳＴ１１）。図８（ａ）は輝度の
分布を示すためのヒストグラムであり、横軸に輝度、縦
軸には度数（画素数）をとっている。次いで輝度の分布
から輝度の平均値Ｍを求めるとともに、高輝度検出用の
しきい値ＴＨを設定し（ＳＴ１２）、輝度値Ｂがこのし
きい値ＴＨを超える範囲ＨＢに対応する画素を、高輝度
部分として抽出する（ＳＴ１３）。このしきい値ＴＨの
設定方法としては、しきい値を超える画素の全画素に対
する割合が所定の値を超えるような値に設定する方法
等、様々な手法が適用できる。透過照明にて得られた細
胞画像において、光の回折によって細胞本体の周囲に生
じた高輝度部分を検出する。これにより、図７に示す原
画像中の高輝度部分２３が画素単位で特定される。

【００３２】そして特定された高輝度部分２３の輝度の
値を、（ＳＴ１２）で求めた平均値Ｍと置換する（ＳＴ
１４）。すなわち高輝度部分の輝度の値を所定の値に置
換してこれらの高輝度部分を消去する。これにより、図
８（ｂ）に示すように原画像のうち高輝度部分２３の輝
度を平均値Ｍで置き換えて平均輝度部２３’とした前処
理画像が生成される。この後、このようにして得られた
前処理画像を対象として、動的二値化処理によって全画
素を二値化処理し、得られた二値化画像を二値化画像記
憶部１３に記憶させる（ＳＴ１５）。

【００３３】ここで動的二値化処理について説明する。
この動的二値化処理においては、図８（ｃ）に示すよう
に、二値化対象画素Ａ［ｊ］の周囲に複数の画素Ａを含
む参照範囲Ｚを設定し、この参照範囲Ｚ内の画素Ａの輝
度の値に基づいて、二値化対象画素Ａ［ｊ］の二値化し
きい値を設定する。ここでは、参照範囲Ｚ内の画素Ａの
輝度の平均値を二値化しきい値として用いている。そし
て二値化対象画素Ａ［ｊ］の輝度を二値化しきい値と比
較することにより、二値化対象画素Ａ［ｊ］の輝度値
は、「１」または「０」のいずれかに置き換えられる。

【００３４】これにより、図９（ａ）に示すように、背
景画像を明部（輝度値「１」）とし、細胞本体２４ａ、
突起２４ｂを暗部（輝度値「０」）とする二値化画像を
得る。この原画像の二値化において前述のような動的二
値化処理を用いることにより、同一の画像内において領
域によって輝度値の分布に偏りがある場合にあっても、
画像内の全ての領域について正しい形状抽出結果を与え
る探査用画像を生成することができる。

【００３５】ここで、この動的二値化処理において、原
画像中の高輝度部分を消去する前処理の意義について説
明する。図９（ｂ）は、同様の細胞画像を対象として、
このような前処理を行わない従来の動的二値化処理によ
って得られた二値化画像を参照のために示したものであ
る。この場合においても、細胞本体２４ａの周囲には透
過照明光の回折によって高輝度部分２３が輪状に現れて
いる。

【００３６】そしてこの高輝度部分２３の外側近傍の画
素を動的二値化処理の対象とする場合において、この範
囲にノイズなどにより輝度値が幾分周囲よりも低い部分
（グレーゾーン）が存在する場合には、以下に説明する
不具合が生じる。すなわち二値化しきい値を設定するた
めに参照範囲Ｚ内の複数画素の輝度値の平均値を求める
と、高輝度部分２３が参照範囲Ｚ内に含まれていること
から、平均値は高輝度部分２３が存在しない場合と比較
して高輝度側に偏る。この結果、設定された二値化しき
い値が上述のグレーゾーンの輝度値よりも高くなる場合
が発生する。

【００３７】そしてこのような場合には、グレーゾーン
を二値化対象画素とした動的二値化処理においては、本
来ならば輝度値「１」に区分されるべき場合にあって
も、二値化しきい値が高輝度側に偏って設定されている
ことから、当該画素は輝度値「０」に区分される。この
ため、高輝度部分２３の近傍にグレーゾーンが存在する
場合には、二値化画像では本来存在しない暗部２５とし
て現れ、形状抽出においてこのような暗部２５は突起２
４ｂと誤認されやすいことから、突起検出精度を低下さ
せることとなっていた。

【００３８】これに対し、本実施の形態に示す細胞画像
の画像処理においては、前述のように原画像中の高輝度
部分２３を予め消去した前処理画像を動的二値化処理の
対象としていることから、上述の高輝度部分２３の存在
に起因する二値化処理上の誤差を生じることなく、正し
い形状抽出を行うことができる。

【００３９】次に図１０を参照して、サーチライン設定
処理について図４のフローチャートに沿って説明する。
図４のフローチャートは、サーチライン設定処理部１５
の機能を実現するためのサーチライン設定プログラムを
示している。まず図１０（ａ）に示すように、原画像よ
り突起２４ｂを消去し細胞本体２４ａのみとした画像
（細胞本体画像）を細胞本体検出処理部１４より入手す
る（ＳＴ２１）。この細胞本体画像は、細胞本体検出処
理部１４にて生成され、原画像中の細胞画像をウェーブ
レット変換によって周波数変換して得られる低周波側の
成分から細胞本体画像が生成される。なお、周波数変換
としては、ウェーブレット変換以外にもアダマール変換
や離散コサイン変換（ＤＣＴ）、フーリエ変換等を使用
したものを用いてもよい。

【００４０】そしてこの細胞本体画像から突起の根本を
検出するためのサーチラインＳＬが設定される。すなわ
ち図１０（ｂ）に示すように、この細胞本体画像におい
て細胞本体２４ａを数画素太らせた画像（細胞本体２４
ａ’の画像）を生成して、サーチライン記憶部１６に格
納し（ＳＴ２２）、メインフローに戻る。そしてここで
求められた拡大された細胞本体２４ａ’の外側のエッジ
が、サーチラインＳＬとして設定される。すなわち細胞
本体画像の細胞本体２４ａのエッジを所定画素外側に拡
大して得られる細胞本体のエッジが突起の根本を検出す
るためのサーチラインＳＬとして設定される。

【００４１】なお、ここでサーチラインＳＬを求める処
理として、図１０（ｃ）に示すように細胞本体画像にお
いて細胞本体２４ａのエッジの数画素外側に直接サーチ
ラインＳＬを設定し、これをサーチライン記憶部１６に
格納するようにしてもよい（ＳＴ２２’）。すなわちこ
の場合にはサーチラインＳＬは、細胞本体画像の細胞本
体２４ａのエッジから、根本検出のサーチのために適切
な距離に相当する所定画素だけ外側に設定される。

【００４２】次に図１１、図１２、図１３を参照して、
突起検出処理について図５のフローチャートに沿って説
明する。図５のフローチャートは、突起検出処理部１７
の機能を実現するための突起検出処理プログラムを示し
ている。この突起検出処理は、図１１に示すように二値
化処理によって求められた二値化画像（探査用画像）に
おいて、サーチラインＳＬに該当する位置（画素）に沿
ってエッジをサーチして突起の根本を検出し、検出され
た根本から突起の先端へ向かって連続するエッジを検出
するものである。これらの処理は、サーチラインＳＬに
該当する位置（画素）に沿って注目画素を移動させなが
ら行われる。そして以下に示すステップが注目画素に対
して適用される。

【００４３】図５においてまず画素Ａ［ｉ］（図１２参
照）を注目画素とする（ＳＴ３１）。次いで注目画素Ａ
［ｉ］の輝度を検出する（ＳＴ３２）。そしてこの注目
画素Ａ［ｉ］が根本条件に合致しているか否かを判断す
る（ＳＴ３３）。根本検出条件とは、サーチラインＳＬ
上で注目画素を移動させて突起を検出する過程におい
て、当該注目画素が細胞本体から外側に突出する突起の
根本のエッジに到達したか否かを判定するための条件で
あり、具体的には図１２（ａ）に示す点Ｐ１から点Ｐ２
に注目画素が移動した場合のように、現在の注目画素
（点Ｐ２）の輝度値「１」であり、かつサーチラインＳ
Ｌ上の１つ手前の注目画素（点Ｐ１）の輝度値が「０」
となる場合、現在の注目画素（点Ｐ２）を根本検出条件
に合致するものとする。

【００４４】そして根本検出条件に合致しているなら
ば、当該注目画素Ａ［ｉ］を突起のエッジとして突起情
報記憶部１８に記憶させる。また（ＳＴ３３）にて根本
検出条件に合致していない場合には、サーチラインＳＬ
に沿って注目画素を１つだけ移動する（ＳＴ３９）。そ
して突起の根本が検出されたならば、この注目画素に連
続する突起のエッジを検出する（ＳＴ３５）。すなわち
図１２（ｂ）に示すように突起２４ｂの根本として検出
された注目画素（矢印（イ））を起点として、突起２４
ｂの輪郭であるエッジを連続して検出するエッジ追跡が
行われる。ここでは、図１３に示すように注目画素Ａ
［ｉ］の廻りを時計回りにサーチし、輝度値が「０」→
「１」となる画素を見いだすことにより、エッジに該当
する画素を検出する。図１３においてＷが新たなエッジ
として検出される。

【００４５】このエッジ検出の過程において、検出対象
とする突起２４ｂの輪郭が全て追跡されたか否かを確認
する目的で、以下のステップが実行される。すなわちエ
ッジが検出される度に、検出されたエッジはサーチライ
ンＳＬに該当するか否かを判断する（ＳＴ３６）。エッ
ジ追跡が未だ完了しておらず注目画素がエッジ上の矢印
（ロ）の位置にあって、サーチラインＳＬに該当しない
ならば、検出した当該エッジの画素を次の処理の対象と
なる注目画素とし（ＳＴ３７）、（ＳＴ３４）に戻る。
そして以降のステップを反復し、エッジ追跡を継続して
行う。このようにして（ＳＴ３４）〜（ＳＴ３７）のス
テップを反復することにより、突起２４ｂの根本から先
端に向かって連続するエッジが検出される。

【００４６】また（ＳＴ３６）において注目画素がサー
チラインＳＬに該当するならば、すなわちエッジとサー
チラインＳＬの交点を示す矢印（ハ）に注目画素が戻っ
たならば、注目画素を根本検出条件に合致した最新の画
素（矢印（イ））に戻す（ＳＴ３８）。そしてこの後サ
ーチラインＳＬに沿って注目画素を１つだけ移動させて
（ＳＴ３９）、新たな突起の根本検出を行う。すなわち
エッジ検出工程で検出したエッジの軌跡が、突起２４ｂ
の縁を周回して細胞本体２４ａ側に向かって戻り、サー
チラインＳＬに到達したならば、エッジ検出工程を終了
して根本検出工程を再開する。

【００４７】そしてサーチラインＳＬに沿って順次移動
させた注目画素が、画素Ａ［ｉ］であるか否か、すなわ
ちサーチラインＳＬ上の起点に戻ったか否かを判定し、
戻っていなければ（ＳＴ３２）に戻って同一サーチライ
ンＳＬ上で新たな突起を検出するためのステップを反復
する。また起点に戻ったならば、当該サーチラインＳＬ
についての突起検出処理を終了しメインフローに戻る。

【００４８】上記説明したように、この細胞画像の画像
処理におけるエッジ検出工程は、細胞本体２４ａからス
タートして細胞本体２４ａから離れ、再び細胞本体２４
ａに戻る連続したエッジを検出するものである。そして
細胞本体２４ａからスタートして再び細胞本体２４ａに
戻る形態の１つとして、ここでは細胞本体の外側に設定
されたサーチラインＳＬからスタートしてサーチライン
ＳＬに戻る形態となっている。

【００４９】次に図１４を参照して、突起判定処理につ
いて図６のフローチャートに沿って説明する。ここで
は、突起検出処理において検出された突起が、検出目的
に該当する突起であるか否かが判定される。まず突起２
４ｂの連続するエッジのデータを抽出し（ＳＴ４１）、
連続するエッジの軌跡は所定距離内で隣接しているか否
かを判断する（ＳＴ４２）。

【００５０】すなわち図１４に示すように、突起２４ｂ
の縁に沿ったエッジが連続して検出された軌跡のうち、
細胞本体２４ａから遠ざかる方向の往路の軌跡と細胞本
体２４ａ側に向かって戻る復路の軌跡との間の距離Ｄが
所定距離以内であって隣接していると判断されたなら
ば、当該エッジは検出目的に該当する突起であると判定
する。そしてさらに未判定のエッジがあるか否かを判断
し（ＳＴ４４）、未判定のエッジがある場合には、（Ｓ
Ｔ４１）に戻って、当該エッジについて同様の突起判定
処理を行う。また未判定のエッジが存在しないならば、
メインフローに戻る。

【００５１】これに対し（ＳＴ４２）において、図１４
に示す細胞本体２４ａから外側へ幾分突出した凸部２４
ｃのように、軌跡形状が緩やかな弧状であり往路の軌跡
と復路の軌跡が離れているような場合には、すなわち連
続するエッジの軌跡が隣接していないならば、当該エッ
ジは検出目的に該当せずと判定して当該エッジのデータ
を突起情報記憶部１８から削除し（ＳＴ４３）、この後
（ＳＴ４４）に進む。

【００５２】すなわち、ここでは細胞本体から外側へ突
出した部分のエッジのうち、エッジの往復の軌跡が互い
に所定距離内で隣接したものを突起のエッジとする。こ
れにより、突起抽出処理において本来の検出目的に合致
する形状の突起のみを正しく抽出することができる。

【００５３】上記説明したように、細胞画像から神経突
起などの突起部分のみを検出する突起抽出処理におい
て、細胞本体の周囲のみを突起検出のための探査対象と
することにより、画像に含まれるノイズの影響を低減し
て、突起抽出を適切にかつ効率よく行うことができる。
また、探査用画像の生成において、動的二値化処理に先
立って撮像時に照明光の回折によって細胞本体の周囲に
生じた高輝度部分を検出し、検出した高輝度部分の輝度
の値を所定の値に置換してこれらの高輝度部分を消去す
る処理を行うようにしたので、高輝度部分の影響を排除
して正しい形状抽出を行うことができる。

【００５４】

【発明の効果】本発明によれば、細胞本体の周囲をサー
チして突起の根元を検出する根元検出工程と、根元から
突起の先端へ向かって連続するエッジを検出するエッジ
検出工程を含むので、細胞の突起を自動的に検出するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態の画像処理装置の構成を
示すブロック図

【図２】本発明の一実施の形態の細胞画像の画像処理方
法のメインフローを示すフローチャート

【図３】本発明の一実施の形態の細胞画像の画像処理方
法における二値化処理のフローチャート

【図４】本発明の一実施の形態の細胞画像の画像処理方
法におけるサーチライン設定処理のフローチャート

【図５】本発明の一実施の形態の細胞画像の画像処理方
法における突起検出処理のフローチャート

【図６】本発明の一実施の形態の細胞画像の画像処理方
法における突起判定処理のフローチャート

【図７】本発明の一実施の形態の細胞画像を示す画像図

【図８】本発明の一実施の形態の細胞画像の画像処理方
法における二値化処理の説明図

【図９】本発明の一実施の形態の細胞画像の画像処理方
法における二値化処理の説明図

【図１０】本発明の一実施の形態の細胞画像の画像処理
方法におけるサーチライン設定処理の説明図

【図１１】本発明の一実施の形態の細胞画像の画像処理
方法における突起検出処理の説明図

【図１２】本発明の一実施の形態の細胞画像の画像処理
方法における突起検出処理の説明図

【図１３】本発明の一実施の形態の細胞画像の画像処理
方法における突起検出処理の説明図

【図１４】本発明の一実施の形態の細胞画像の画像処理
方法における突起判定処理の説明図

【符号の説明】

２マイクロタイタープレート３試料５カメラ１０画像処理部１２二値化処理部１４細胞本体検出処理部１５サーチライン設定処理部１７突起検出処理部１９突起判定処理部２４細胞２４ａ細胞本体２４ｂ突起

フロントページの続きＦターム(参考） 2G045 CB01 FA11 4B063 QA18 QQ05 QQ08 QQ09 QS39 QS40 QX01 5B057 AA10 CA12 CA16 CB12 CB16 CH01 CH11 DA06 DB02 DC16 5L096 BA06 BA18 FA06 FA22 FA32

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】細胞本体から突出する突起を細胞画像から
抽出する細胞画像処理方法であって、細胞本体の周囲をサーチして突起の根元を検出する根元
検出工程と、前記根元から突起の先端へ向かって連続するエッジを検
出するエッジ検出工程を含むことを特徴とする細胞の突
起検出方法。
【請求項２】前記根元検出工程は、細胞本体の外周にサ
ーチラインを設定し、このサーチライン上を横切るエッ
ジを検出することを特徴とする請求項１記載の細胞の突
起検出方法。
【請求項３】前記サーチラインは、細胞本体のエッジか
ら所定画素外側に設定することを特徴とする請求項２記
載の細胞の突起検出方法。
【請求項４】前記エッジ検出工程で検出したエッジの軌
跡が前記サーチラインに到達したらこのエッジ検出工程
を終了して前記根元検出工程を再開することを特徴とす
る請求項２記載の細胞の突起検出方法。
【請求項５】細胞本体から突出する突起を細胞画像から
抽出する細胞画像処理方法であって、細胞画像から突起を除去した細胞本体の画像を生成する
細胞本体画像生成工程と、前記細胞本体画像から突起の根元を検出するためのサー
チラインを設定するサーチライン設定工程と、細胞画像において前記サーチラインに沿ってエッジをサ
ーチして突起の根元を検出する根元検出工程と、前記根元から突起の先端へ向かって連続するエッジを検
出するエッジ検出工程を含むことを特徴とする細胞の突
起検出方法。
【請求項６】前記細胞本体画像生成工程は、前記細胞画
像を周波数変換して得られる低周波側の成分から細胞本
体画像を生成することを特徴とする請求項５記載の細胞
の突起検出方法。
【請求項７】前記サーチラインは、前記細胞本体画像の
細胞本体のエッジを所定画素外側に拡大して得られるエ
ッジであることを特徴とする請求項５記載の細胞の突起
検出方法。
【請求項８】前記サーチラインは、前記細胞本体画像の
細胞本体のエッジから所定画素外側に設定することを特
徴とする請求項５記載の細胞の突起検出方法。
【請求項９】前記エッジ検出工程で検出したエッジの軌
跡が前記サーチラインに到達したらこのエッジ検出工程
を終了して前記根元検出工程を再開することを特徴とす
る請求項５記載の細胞の突起検出方法。
【請求項１０】コンピュータプログラムによって作動す
る処理装置に、細胞本体から突出する突起を細胞画像か
ら抽出する処理を実現させるプログラムであって、細胞
本体の周囲をサーチして突起の根元を検出する根元検出
工程と、前記根元から突起の先端へ向かって連続するエッジを検
出するエッジ検出工程を含むことを特徴とする細胞の突
起検出を実現させるためのプログラム。
【請求項１１】前記根元検出工程は、細胞本体の外周に
サーチラインを設定し、このサーチライン上を横切るエ
ッジを検出することを特徴とする請求項１０記載の細胞
の突起検出を実現させるためのプログラム。
【請求項１２】前記サーチラインは、細胞本体のエッジ
から所定画素外側に設定することを特徴とする請求項１
１記載の細胞の突起検出を実現させるためのプログラ
ム。
【請求項１３】前記エッジ検出工程で検出したエッジの
軌跡が前記サーチラインに到達したらこのエッジ検出工
程を終了して前記根元検出工程を再開することを特徴と
する請求項１１記載の細胞の突起検出を実現させるため
のプログラム。
【請求項１４】細胞本体から突出する突起を細胞画像か
ら抽出する細胞画像処理方法であって、細胞画像から突起を除去した細胞本体の画像を生成する
細胞本体画像生成工程と、前記細胞本体画像から突起の根元を検出するためのサー
チラインを設定するサーチライン設定工程と、細胞画像において前記サーチラインに沿ってエッジをサ
ーチして突起の根元を検出する根元検出工程と、前記根元から突起の先端へ向かって連続するエッジを検
出するエッジ検出工程を含むことを特徴とする細胞の突
起検出を実現させるためのプログラム。
【請求項１５】前記細胞本体画像生成工程は、前記細胞
画像を周波数変換して得られる低周波側の成分から細胞
本体画像を生成することを特徴とする請求項１４記載の
細胞の突起検出を実現させるためのプログラム。
【請求項１６】前記サーチラインは、前記細胞本体画像
の細胞本体のエッジを所定画素外側に拡大して得られる
エッジであることを特徴とする請求項１４記載の細胞の
突起検出を実現させるためのプログラム。
【請求項１７】前記サーチラインは、前記細胞本体画像
の細胞本体のエッジから所定画素外側に設定することを
特徴とする請求項１４記載の細胞の突起検出を実現させ
るためのプログラム。
【請求項１８】前記エッジ検出工程で検出したエッジの
軌跡が前記サーチラインに到達したらこのエッジ検出工
程を終了して前記根元検出工程を再開することを特徴と
する請求項１４記載の細胞の突起検出を実現させるため
のプログラム。