JP2003076981A - 画像データ取得方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 画像データ取得方法および装置において、異
なる撮像条件で撮像しても受光強度の定量的な比較を正
確に行なうことができるようにする。 【解決手段】 ＣＣＤ撮像手段１０により複数のビニン
グモードによって撮像して得た画像データの各ビニング
モード間のリニアリティを、補正手段２１によってルッ
クアップテーブル２１を参照して補正する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、画像データ取得方
法および装置に関し、詳しくは、複数のビニングモード
を有する画像データ取得方法および装置に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】従来より、複数のビニングモードを有す
るＣＣＤ撮像装置が知られており、例えば、生化学分析
の分野においては、蛍光試薬等の標識マーカーを用いて
処理したタンパク質を電気泳動させ、電極の方向に向か
って並ぶ多数の帯（バンド）からなる電気泳動パターン
が形成された試料を作成し、この試料に励起光を照射す
ることにより発生する微弱な蛍光を撮像して得られた画
像データに基づき上記電気泳動パターンを表す画像を作
成してタンパク質の分析を行なう装置が知られている。

【０００３】このような装置に使用されるＣＣＤ撮像装
置は上記励起光の照射によって電気泳動パターンの各バ
ンドから発生する微弱な蛍光の強度情報を正確に検出す
るために高感度であることが要求され、ＣＣＤ撮像装置
の感度を向上させるビニングモードを設定してこの要求
される感度に応じてビニングする画素数を変更し画像デ
ータを取得している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記画
像データを得る際にビニングモードを変更すると、同一
試料内の同じ領域から得られたそれぞれの画像データに
よって示される蛍光の強度が一致しないことがある。上
記のように撮像したときの受光強度が等しいのに画像デ
ータの値が一致しないという現象が生じるのは、各ビニ
ングモードにおいて得られた画像データ間のリニアリテ
ィが十分に補償されていないことが主な原因であり、互
いに異なる撮像条件で撮像して得られた画像データであ
っても、これらの画像データの値を正確に比較したいと
いう要請がある。

【０００５】本発明は、上記事情に鑑みてなされたもの
であり、異なる撮像条件で撮像しても受光強度の定量的
な比較を正確に行なうことができる画像データ取得方法
および装置を提供することを目的とするものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明の画像データ取得
方法は、複数のビニングモードを有するＣＣＤ撮像手段
により撮像して画像データを得る画像データ取得方法に
おいて、この画像データの複数のビニングモードの各ビ
ニングモード間のリニアリティを補正することを特徴と
するものである。

【０００７】本発明の画像データ取得装置は、複数のビ
ニングモードを有するＣＣＤ撮像手段と、このＣＣＤ撮
像手段により得られた画像データを補正して補正画像デ
ータを得る補正手段とを備えた画像データ取得装置であ
って、補正手段が、前記画像データの複数のビニングモ
ードの各ビニングモード間のリニアリティを補正するル
ックアップテーブルを備え、このルックアップテーブル
に基づき画像データを補正することを特徴とするもので
ある。

【０００８】前記ルックアップテーブルは、複数のビニ
ングモード中の同一のビニングモードにおける受光光量
に対する画像データ値のリニアリティをも補正するもの
とすることが望ましい。

【０００９】なお、各ビニングモード間のリニアリティ
とは、各ビニングモードにおいて得られた画像データ値
がビニング画素数に比例する性質を意味するものであ
る。このビニングモード間のリニアリティが補償される
と、各ビニングモードによって設定されるビニング画素
数とビニングする複数の画素から得られる画像データ値
とが比例する。

【００１０】また、同一のビニングモードにおける受光
光量に対する画像データ値のリニアリティとは、同一の
ビニングモードにおいて得られる画像データ値がこれら
の画像データ値を得る画素によって受光される受光光量
に比例する性質を意味するものである。この受光光量に
対する画像データ値のリニアリティが補償されると、同
一のビニングモードにおいて、ビニングする複数の画素
が受光する受光光量とこれらの画素から得られる画像デ
ータ値とが比例する。

【００１１】

【発明の効果】本発明の画像データ取得方法および装置
によれば、複数のビニングモードにより撮像して得た画
像データの各ビニングモード間のリニアリティを補正す
るようにしたので、異なるビニングモードで撮像しても
各ビニングモード間における受光強度の定量的な比較を
より正確に行なうことができる。

【００１２】すなわち、例えば、電気泳動パターンが形
成された試料をビニング条件を変更して撮像したとき
に、撮像したそれぞれの電気泳動パターン中のバンドの
濃度を定量的に比較することができる。より具体的に
は、試料中の蛍光の発生強度が等しいバンドを、ビニン
グ数４のビニングモードで撮像して取得した４画素分の
受光強度を示す画像データ値がビニング数２のビニング
モードで撮像して取得した２画素分の受光強度を示す画
像データ値の２倍の値となるようにビニングモード間の
リニアリティを補正することができ、これにより異なる
ビニングモードで撮像しても、得られた画像データに基
づいて各ビニングモード間における受光強度の定量的な
比較をより正確に行なうことができる。

【００１３】また、複数のビニングモード中の同一のビ
ニングモードにおける受光光量に対する画像データ値の
リニアリティをも補正するようにすれば、これらの画像
データにより受光強度の定量的な比較をさらに正確に行
なうことができる。すなわち、例えば、電気泳動パター
ンが形成された試料中の同一強度で蛍光を発する領域を
露光時間を変更して撮像したときでも、単位露光時間当
り（例えば１秒当り）の受光光量、すなわち受光強度が
等しければ１画素当りの画像データ値が等しくなるよう
に補正することができ、異なる露光時間で撮像しても、
得られた画像データによって受光強度の定量的な比較を
正確に行なうことができる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の具体的な実施の形
態について、図面を用いて説明する。図１は、本発明の
画像データ取得装置の実施の形態の概略構成を示すブロ
ック図、図２は露光時間と中間補正画像データ値との関
係を示す図、図３はビニング画素数と中間補正画像デー
タ値との関係を示す図、図４は露光時間とビニング画素
数と中間補正画像データ値との関係を示す図、図５は露
光時間とビニング画素数と補正画像データ値との関係を
示す図、図６はルックアップテーブルを作成する装置構
成を示す図である。

【００１５】本発明の実施の形態による画像データ取得
装置１００は、複数のビニングモードを有するＣＣＤ撮
像手段１０と、ＣＣＤ撮像手段１０により得られた画像
データを補正して補正画像データを得る補正手段２０と
を備えている。この補正手段２０は、ＣＣＤ撮像手段１
０の複数のビニングモードにより得られた画像データの
各ビニングモード間のリニアリティを補正するルックア
ップテーブル２１を有しており、上記ルックアップテー
ブル２１は、複数のビニングモード中の同一のビニング
モードにおける受光光量に対する画像データ値のリニア
リティをも補正するものである。

【００１６】次に上記実施の形態における作用について
説明する。

【００１７】ＣＣＤ撮像手段１０をＮ画素をビニングす
るビニングモードかつ露光時間がＴ秒の撮像条件に設定
した後、電気泳動パターンが形成された試料１に図示し
ていない励起光源から励起光を照射してこの試料１から
蛍光を発生させ、この蛍光が発生している試料１をＣＣ
Ｄ撮像手段１０によって撮像して画像データを取得す
る。

【００１８】上記の撮像条件によって撮像され取得され
たＮ画素分の受光光量を示す画像データは補正手段２０
に入力され一旦画像データバッファ２２に記憶される。
リニアリティ補正部２３は、データバッファ２２から上
記画像データを入力すると共に、ＣＣＤ撮像手段１０か
らビニングする画素数（ビニング画素数）Ｎおよび露光
時間Ｔの情報を得、上記画像データの画像データ値Ｇと
ビニング画素数Ｎとを引数としてルックアップテーブル
２１を参照してこの画像データのリニアリティを補正し
たＮ画素分の受光光量を示す中間補正画像データ値Ｗを
得、さらにこの中間補正画像データ値Ｗを単位画素当り
かつ単位時間当りの受光光量、すなわち１画素毎の受光
強度を示す値に換算した補正画像データ値Ｖ（Ｖ＝Ｗ／
Ｎ／Ｔ）を得る。

【００１９】より詳細に説明すると、ビニングされたＮ
画素分の受光光量を示す中間補正画像データ値Ｗは、画
像データ値Ｇとビニング画素数Ｎとを引数としルックア
ップテーブル２１を参照してＷ＝Ｌｏｏｋ（Ｎ、Ｇ）の
関係によって求められ、１画素当りの受光強度を示す補
正画像データ値ＶはＶ＝Ｗ／Ｎ／Ｔ＝Ｌｏｏｋ（Ｎ、
Ｇ）／Ｎ／Ｔの関係により求められる。例えばビニング
画素数Ｎのビニングモードによって撮像され取得された
画像データ値Ｇが、ＣＣＤ撮像手段の受光画素の配列中
のアドレス（Ｘ１，Ｙ１）、（Ｘ２，Ｙ２）、・・・
（ＸＮ，ＹＮ）のＮ個の画素をビニングして得られた値
とすると、画素（Ｘ１，Ｙ１）、（Ｘ２，Ｙ２）、・・
・（ＸＮ，ＹＮ）にはそれぞれ補正画像データ値として
等しい値Ｖが割り当てられる。

【００２０】補正画像データの値Ｖ（Ｘ，Ｙ）は補正手
段２０から出力されると、プリンタ５０に入力され電気
泳動パターンを表す画像が出力される。なお、試料１等
によって反射してＣＣＤ撮像手段１０に向かう励起光等
の不要な光は、ＣＣＤ撮像手段１０に入射する前に、こ
のＣＣＤ撮像手段１０の入射側に配設された励起光カッ
トフィルタによって遮断され、試料１から発生する蛍光
のみがＣＣＤ撮像手段１０によって受光される。

【００２１】ここで、複数の互いに異なるビニングモー
ドによって取得される各補正画像データ間のリイニアリ
ティの補正、および同一のビニングモードにおける受光
光量に対する補正画像データのリニアリティの補正につ
いて説明する。

【００２２】試料から均一な発光強度で蛍光が発生して
いるとき（試料上の全ての領域において単位面積および
単位時間あたりの発光光量が等しい蛍光が発生してい
る）ときに、この試料を、ビニング画素数Ｎ＝２，４、
６および露光時間Ｔ＝１０秒、２０秒、３０秒の撮像条
件で撮像してリニアリティを補正して得られる中間補正
画像データ値ＷはＷ＝Ｌｏｏｋ（Ｎ、Ｇ）の関係によっ
て求められる。

【００２３】縦軸Ｚを中間補正画像データ値Ｗ、横軸を
露光時間Ｔとした図２のグラフに示すように、ビニング
画素数Ｎ＝２，４、６において、露光時間Ｔと中間補正
画像データ値Ｗとは比例し（図中の直線Ｌ１：Ｎ＝６、
Ｌ２：Ｎ＝４、Ｌ３：Ｎ＝２を参照）、露光時間Ｔの増
加に伴って中間補正画像データ値Ｗも増大するようにこ
の中間補正画像データ値Ｗは補正されている。また、同
一の露光時間、例えば露光時間Ｔ＝３０秒において各ビ
ニングモードによって得られた中間補正画像データ値
（図中の点Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３によって示される値）を比
較すると、これらの中間補正画像データ値はビニング画
素数に比例する。したがって、１画素当りの中間補正画
像データ値Ｗ′＝Ｗ／Ｎと露光時間Ｔとの関係はビニン
グ画素数に拘らず一致し、図２中の１つの直線ＬＡによ
って示される。

【００２４】また、縦軸を中間補正画像データ値Ｗ、横
軸をビニング画素数Ｎとした図３のグラフに示すよう
に、露光時間Ｔ＝３０秒、２０秒、１０秒において露光
時間Ｔと中間補正画像データ値Ｗとは比例し（図中の直
線Ｌ１０：Ｔ＝３０秒、Ｌ１１：Ｔ＝２０秒、Ｌ１２：
Ｔ＝１０秒を参照）、露光時間Ｔの増加に伴って中間補
正画像データ値Ｗも増大するようにこの中間補正画像デ
ータ値は補正されている。また、同一のビニング画素
数、例えばビニング画素数Ｎ＝４において各露光時間に
よって得られた中間補正画像データ値（図中の点Ｐ１
０、Ｐ１１、Ｐ１２によって示される値）を比較する
と、これらの補正画像データ値は露光時間に比例する。
したがって、単位露光時間当りの中間補正画像データ値
Ｗ″＝Ｗ／Ｔと露光時間Ｔとの関係は露光時間拘らず一
致し、図３中の１つの直線ＬＢによって示される。

【００２５】上記、均一な発光強度で蛍光が発生してい
る試料を撮像して得られた中間補正画像データ値Ｗとビ
ニング画素数Ｎと露光時間Ｔとの関係は、Ｚ軸を中間補
正画像データ値Ｗ、Ｘ軸をビニング画素数Ｎ、Ｙ軸を露
光時間とした図４のグラフに示すことができる。すなわ
ち、中間補正画像データ値Ｗはビニング画素数Ｎに比例
すると共に、露光時間Ｔにも比例するように補正され
る。

【００２６】したがって、中間補正画像データ値Ｗを画
素毎の受光強度を示す値である補正画像データ値Ｖ（Ｖ
＝Ｗ／Ｎ／Ｔ）に変更して、上記図４によって示される
関係を、Ｚ軸を補正画像データ値Ｖ、Ｘ軸をビニング画
素数Ｎ、Ｙ軸を露光時間として図５のグラフに示すと、
補正画像データ値Ｖは１つの値Ｐ０となる。すなわち、
均一な発光強度で蛍光が発生している試料を撮像する
と、ビニングモードおよび露光時間に拘らず補正画像デ
ータ値Ｖは同一の値となり、補正画像データ値Ｖは、１
画素当りかつ単位時間当りの受光光量である受光強度を
示す値に換算された値となる。これにより、異なる撮像
条件で撮像しても得られた画像データによって受光強度
の定量的な比較をより正確に行なうことができることが
わかる。

【００２７】なお、上記ルックアップテーブル２１を作
成するには、図６に示すように単位面積および単位時間
あたりに発生する光の光量が均一な２次元光源６０と、
２次元光源６０から発生した光の遮断および透過を制御
するシャッタ６１とを、ＣＣＤ撮像手段１０と２次元光
源６０との間にシャッタ６１が位置するようにそれぞれ
配置する。そして、ＣＣＤ撮像手段１０のビニングモー
ドを変更する毎に、シャッタ６１により各ビニングモー
ドにおける露光時間を変更して、ビニングモードおよび
露光時間をパラメータとして画像データ値を得、これら
の値を引数としてルックアップテーブルを参照して中間
補正画像データ値を得るに当り、複数のビニングモード
の各ビニングモード間のリニアリティが補正され、かつ
前記複数のビニングモード中の同一のビニングモードに
おける受光光量に対する画像データ値のリニアリティを
も補正されるように上記ルックアップテーブルを定め
る。

【００２８】なお、受光光量に対する画像データ値のリ
ニアリティが受光手段によって概略補償されている場合
等には、上記ルックアップテーブルは、必ずしも同一の
ビニングモードにおける受光光量に対する画像データ値
のリニアリティを補正する機能を有する必要はなく、複
数のビニングモードの各ビニングモード間のリニアリテ
ィを補正するだけでも上記受光強度の定量的な比較をよ
り正確に行なう効果を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態による画像データ取得装置
の概略構成を示すブロック図

【図２】露光時間と中間補正画像データ値との関係を示
す図

【図３】ビニング画素数と中間補正画像データ値との関
係を示す図

【図４】露光時間とビニング画素数と中間補正画像デー
タ値との関係を示す図

【図５】露光時間とビニング画素数と補正画像データ値
との関係を示す図

【図６】ルックアップテーブルを作成する装置構成を示
す図

【符号の説明】

１０ ＣＣＤ撮像手段 ２０ 補正手段 ２１ ルックアップテーブル １００ 画像データ取得装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2G043 AA01 BA16 CA03 DA02 EA01 EA19 FA01 GA08 GB28 HA11 LA03 MA12 NA01 NA12 NA13 5B047 AA30 AB02 BB04 BC06 BC11 CB22 DC06 DC09 5B057 AA07 CA08 CA12 CA16 CB08 CB12 CB16 CE11 CH01 CH07 5C024 AX17 CY44 GY01 HX18 HX59 5C072 AA01 BA04 CA02 CA09 DA13 EA08 FB18 RA15 UA01 VA01 XA10

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数のビニングモードを有するＣＣＤ撮
   像手段により撮像して画像データを得る画像データ取得
   方法において、 前記画像データの前記複数のビニングモードの各ビニン
   グモード間のリニアリティを補正することを特徴とする
   画像データ取得方法。
2. 【請求項２】 複数のビニングモードを有するＣＣＤ撮
   像手段と、該ＣＣＤ撮像手段により得られた画像データ
   を補正して補正画像データを得る補正手段とを備えた画
   像データ取得装置であって、 前記補正手段が、前記画像データの前記複数のビニング
   モードの各ビニングモード間のリニアリティを補正する
   ルックアップテーブルを備え、該ルックアップテーブル
   に基づき該画像データを補正するものであることを特徴
   とする画像データ取得装置。
3. 【請求項３】 前記ルックアップテーブルが、前記複数
   のビニングモード中の同一のビニングモードにおける受
   光光量に対する画像データ値のリニアリティをも補正す
   るものであることを特徴とする請求項２記載の画像デー
   タ取得装置。