JP2006118899A - Particle image analytical system, computer program for displaying particle image, and recording medium - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、粒子画像分析システム、粒子画像表示用コンピュータプログラムおよび記録媒体に関し、特に、撮像された粒子画像に対して画像処理を施すための画像処理部を備えた粒子画像分析システム、粒子画像表示用コンピュータプログラムおよび記録媒体に関する。 The present invention relates to a particle image analysis system, a particle image display computer program, and a recording medium, and in particular, a particle image analysis system including an image processing unit for performing image processing on a captured particle image, and a particle image display The present invention relates to a computer program and a recording medium.
従来、ファインセラミックス粒子や、顔料、化粧品パウダーなどの粉体(粒子)の品質を管理するための粒子画像分析システム(粒子画像分析装置)が知られている(たとえば、特許文献1参照)。 2. Description of the Related Art Conventionally, a particle image analysis system (particle image analyzer) for managing the quality of fine ceramic particles, pigments, cosmetic powders and other powders (particles) is known (see, for example, Patent Document 1).
上記特許文献1に開示された従来の粒子画像分析装置は、液体中の粒子を撮像するビデオカメラを備えた撮像部と、撮像部で撮像された粒子画像に画像処理を施すための画像処理部を含む画像処理装置とにより構成されている。また、上記特許文献1には、画像処理装置に保存した処理結果データ(画像データ)を、分析処理後にモニターテレビに一括表示することにより、粒子の形態や凝集状態を確認する技術が開示されている。
The conventional particle image analyzer disclosed in
しかしながら、上記特許文献1に開示された従来の粒子画像分析装置では、保存した処理結果データ(画像データ)を、分析処理後にモニターテレビに一括表示する機能を有する一方、撮像された粒子画像を撮像中にリアルタイムで表示画面に表示する機能については考慮されていなかった。このため、撮像中の粒子の流れをリアルタイムで観察するのが困難であった。
However, the conventional particle image analyzer disclosed in
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、撮像中の粒子の流れをリアルタイムで観察することが可能な粒子画像分析システムを提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object thereof is to provide a particle image analysis system capable of observing the flow of particles during imaging in real time.
上記目的を達成するために、この発明の第1の局面による粒子画像分析システムは、粒子画像処理装置と、粒子画像処理装置から送信された撮像画像を表示する画像データ分析装置とを備えた粒子画像分析システムであって、粒子画像処理装置は、粒子懸濁液の流れを形成するフローセルと、粒子懸濁液の粒子を含む流れの全体像を撮像する撮像部と、撮像された全体画像から抽出した粒子画像を含む部分画像と、少なくとも部分画像の位置情報を含む画像情報とを生成する画像処理部と、部分画像と画像情報とを画像データ分析装置に送信するための送信手段とを含み、画像データ分析装置は、部分画像と画像情報とを受信するための受信手段と、受信手段により受信された部分画像と画像情報とに基づいて、表示画面に、模擬全体画像を生成して表示するための画像生成手段とを含む。 In order to achieve the above object, a particle image analysis system according to a first aspect of the present invention includes a particle image processing device and an image data analysis device that displays a captured image transmitted from the particle image processing device. An image analysis system, wherein the particle image processing apparatus includes a flow cell that forms a flow of a particle suspension, an imaging unit that captures an entire image of the flow including the particles of the particle suspension, and an entire captured image. An image processing unit for generating a partial image including the extracted particle image, image information including at least partial image position information, and a transmission unit for transmitting the partial image and the image information to the image data analysis apparatus. The image data analysis device receives the simulated whole image on the display screen based on the receiving means for receiving the partial image and the image information, and the partial image and the image information received by the receiving means. And an image generating means for form the display.
この第1の局面による粒子画像分析システムでは、上記のように、撮像された全体画像から抽出した粒子画像を含む部分画像と、少なくとも部分画像の位置情報を含む画像情報とを、送信手段により画像データ分析装置に送信するとともに、画像データ分析装置により受信して表示することによって、撮像された全体画像のすべてを画像データ分析装置に送信して、画像データ分析装置により表示する場合に比べて、画像データ分析装置に送信するデータ量を大幅に減少させることができるので、送信時間を大幅に短縮することができる。これによって、粒子画像処理装置において撮像された粒子画像を撮像中にリアルタイムで画像データ分析装置において表示することができる。その結果、撮像中の粒子の流れをリアルタイムで観察することができる。また、送信手段により部分画像のみならず、部分画像の位置情報も送信することによって、模擬全体画像における部分画像の位置を容易に把握することができるので、画像データ分析装置側において、画像生成手段により模擬全体画像を容易に生成することができる。また、粒子画像処理装置が画像処理部を含むことによって、パーソナルコンピュータなどからなる画像データ分析装置が画像処理部を含む場合と異なり、パーソナルコンピュータの規格などが短期間に進化することに起因して、その進化したパーソナルコンピュータ(画像処理装置)に画像処理部(画像処理ボード)を取り付けることが困難になるという不都合が発生するのを防止することができる。 In the particle image analysis system according to the first aspect, as described above, the partial image including the particle image extracted from the captured whole image and the image information including at least the position information of the partial image are imaged by the transmission unit. Sending to the data analysis device and receiving and displaying it by the image data analysis device, sending all of the captured whole image to the image data analysis device, compared to the case of displaying by the image data analysis device, Since the amount of data transmitted to the image data analyzer can be greatly reduced, the transmission time can be greatly shortened. Thus, the particle image captured by the particle image processing apparatus can be displayed on the image data analysis apparatus in real time during the imaging. As a result, the flow of particles during imaging can be observed in real time. In addition, by transmitting not only the partial image but also the position information of the partial image by the transmission unit, the position of the partial image in the simulated whole image can be easily grasped. Thus, a simulated whole image can be easily generated. In addition, since the particle image processing apparatus includes the image processing unit, the standard of the personal computer evolves in a short time, unlike the case where the image data analysis apparatus including the personal computer includes the image processing unit. Further, it is possible to prevent the inconvenience that it is difficult to attach the image processing unit (image processing board) to the evolved personal computer (image processing apparatus).
上記第1の局面による粒子画像分析システムにおいて、好ましくは、粒子画像処理装置の画像処理部は、1フレーム内に粒子画像がある場合、1フレーム分の部分画像と画像情報とを1つの処理結果データとして生成する。このように構成すれば、1つの処理結果データが1フレーム分の部分画像と部分画像に対応する画像情報とを含むので、画像データ分析装置が1つの処理結果データを受信することにより、容易に、画像データ分析装置の画像生成手段によって1フレーム分の模擬全体画像を生成することができる。 In the particle image analysis system according to the first aspect, preferably, the image processing unit of the particle image processing apparatus outputs a partial image for one frame and image information as one processing result when there is a particle image in one frame. Generate as data. With this configuration, since one processing result data includes a partial image for one frame and image information corresponding to the partial image, the image data analyzer can easily receive one processing result data. The simulated whole image for one frame can be generated by the image generation means of the image data analysis apparatus.
この場合、好ましくは、画像情報は、処理結果データにおける部分画像の格納位置の情報を含む。このように構成すれば、画像情報により、処理結果データに部分画像が格納されていることを容易に認識することができる。 In this case, preferably, the image information includes information on the storage position of the partial image in the processing result data. If comprised in this way, it can recognize easily that the partial image is stored in the processing result data with image information.
上記粒子画像処理装置の画像処理部が処理結果データを生成する構成において、好ましくは、粒子画像処理装置の送信手段は、1フレーム分の処理結果データ毎に、順次、画像データ分析装置に送信する。このように構成すれば、画像処理部による全ての処理結果データの生成が終了するのを待たずに、1フレーム分の処理結果データの生成が終了すると、直ちに、送信手段によりその1フレーム分の処理結果データを画像データ分析装置に送信することができる。 In the configuration in which the image processing unit of the particle image processing apparatus generates the processing result data, preferably, the transmission unit of the particle image processing apparatus sequentially transmits the processing result data for one frame to the image data analysis apparatus. . According to this configuration, when the generation of the processing result data for one frame is completed without waiting for the generation of all the processing result data by the image processing unit, the transmission unit immediately transmits the data for the one frame. The processing result data can be transmitted to the image data analysis device.
上記粒子画像処理装置の画像処理部が処理結果データを生成する構成において、好ましくは、画像データ分析装置の画像生成手段は、表示画面に、受信手段により受信された1フレーム分の処理結果データ毎に、順次、模擬全体画像を生成して表示する。このように構成すれば、受信手段により1フレーム分の処理結果データを受信すると、直ちに、画像生成手段により表示画面に模擬全体画像を生成して表示することができる。これにより、画像データ分析装置において、1フレーム毎に、順次、粒子画像の表示を行うことができる。 In the configuration in which the image processing unit of the particle image processing device generates the processing result data, preferably, the image generation unit of the image data analysis device has, on the display screen, each processing result data for one frame received by the receiving unit. Then, a simulated whole image is generated and displayed sequentially. According to this structure, when the processing result data for one frame is received by the receiving unit, the simulated whole image can be generated and displayed on the display screen by the image generating unit. Thereby, in an image data analyzer, a particle image can be displayed sequentially for every frame.
この場合、好ましくは、画像データ分析装置の画像生成手段は、表示画面に背景を表示した後、模擬全体画像を表示する。このように構成すれば、表示画面の背景を調節することにより、模擬全体画像を実際に撮像された全体画像とほぼ一致するように、表示画面に表示することができる。また、表示画面の背景を調節することにより、模擬全体画像における部分画像を強調させるように表示画面に表示することもできる。 In this case, it is preferable that the image generation means of the image data analysis apparatus displays a simulated whole image after displaying the background on the display screen. With this configuration, by adjusting the background of the display screen, the simulated entire image can be displayed on the display screen so as to substantially match the actually captured entire image. Further, by adjusting the background of the display screen, it is possible to display on the display screen so as to emphasize the partial image in the entire simulated image.
上記画像処理部が処理結果データを生成する構成において、好ましくは、1フレーム分の1つの処理結果データは、少なくとも、1つの部分画像に対応する画像情報を有する粒子データを含む。このように構成すれば、撮像された1フレーム分の全体画像に少なくとも1つの粒子が含まれていた場合に、少なくとも1つの粒子に対応する粒子データを1つの処理結果データとして画像データ分析装置に送信することができる。 In the configuration in which the image processing unit generates the processing result data, preferably, one processing result data for one frame includes at least particle data having image information corresponding to one partial image. According to this configuration, when at least one particle is included in the entire captured image of one frame, particle data corresponding to at least one particle is stored as one processing result data in the image data analysis apparatus. Can be sent.
上記第1の局面による粒子画像分析システムにおいて、好ましくは、粒子画像処理装置の撮像部により粒子を含む流れの撮像領域の全体像を撮像しながら、画像データ分析装置の画像生成手段により表示画面に模擬全体画像を表示する。このように構成すれば、粒子画像処理装置の撮像部により撮像中の粒子の流れを、リアルタイムで画像データ分析装置の表示画面で観察することができる。 In the particle image analysis system according to the first aspect, the image generation unit of the image data analysis device preferably displays the entire image of the imaging region of the flow including the particles on the display screen while the imaging unit of the particle image processing device captures the entire image of the flow. Display a simulated whole image. If comprised in this way, the flow of the particle under imaging by the imaging part of a particle image processing apparatus can be observed on the display screen of an image data analyzer in real time.
上記第1の局面による粒子画像分析システムにおいて、好ましくは、部分画像の位置情報は、XY直交座標における、部分画像の最小X座標値、最大X座標値、最小Y座標値および最大Y座標値を含む。このように構成すれば、全体画像における粒子画像を含む部分画像の位置を正確に認識することができる。 In the particle image analysis system according to the first aspect, preferably, the position information of the partial image is a minimum X coordinate value, a maximum X coordinate value, a minimum Y coordinate value, and a maximum Y coordinate value of the partial image in XY orthogonal coordinates. Including. If comprised in this way, the position of the partial image containing the particle image in a whole image can be recognized correctly.
この発明の第2の局面による粒子画像表示用コンピュータプログラムは、粒子懸濁液の流れを形成するフローセルと、粒子懸濁液の粒子を含む流れの全体像を撮像する撮像部と、撮像された全体画像から抽出した粒子画像を含む部分画像と少なくとも部分画像の位置情報を含む画像情報とを生成する画像処理部と、部分画像と画像情報とを画像データ分析装置に送信する送信手段とを含む粒子画像処理装置と、粒子画像処理装置から送信された撮像画像を表示するとともに、コンピュータを含む画像データ分析装置とを備えた粒子画像分析システムにおける、画像データ分析装置のコンピュータを、粒子画像処理装置から部分画像と画像情報とを受信する受信手段と、受信手段により受信された部分画像と画像情報とに基づいて、表示画面に、模擬全体画像を生成して表示するための画像生成手段として機能させる。 A particle image display computer program according to a second aspect of the present invention is obtained by imaging a flow cell that forms a flow of a particle suspension, an imaging unit that captures an overall image of the flow including particles of the particle suspension, and An image processing unit that generates a partial image including the particle image extracted from the entire image and image information including at least position information of the partial image, and a transmission unit that transmits the partial image and the image information to the image data analysis apparatus. A particle image processing apparatus comprising: a particle image processing apparatus; and a captured image transmitted from the particle image processing apparatus. The particle image analysis apparatus includes: Receiving means for receiving the partial image and the image information from the display means, and the display screen based on the partial image and the image information received by the receiving means. To generate a simulated entire image to function as an image generating means for displaying.
この第2の局面による粒子画像表示用コンピュータプログラムでは、上記のように、撮像された全体画像から抽出した粒子画像を含む部分画像と、少なくとも部分画像の位置情報を含む画像情報とを画像データ分析装置により受信して表示する受信手段としてコンピュータを機能させることによって、撮像された全体画像のすべてを画像データ分析装置により受信して表示する場合に比べて、画像データ分析装置により受信するデータ量を大幅に減少させることができるので、受信時間を大幅に短縮することができる。これによって、粒子画像処理装置において撮像された粒子画像を撮像中に画像データ分析装置においてリアルタイムで表示することができる。その結果、撮像中の粒子の流れをリアルタイムで観察することができる。また、受信手段により、部分画像のみならず、部分画像の位置情報も画像データ分析装置に受信することによって、画像データ分析装置において全体画像における部分画像の位置を容易に把握することができるので、模擬全体画像を容易に生成することができる。 In the computer program for particle image display according to the second aspect, as described above, the image data analysis is performed on the partial image including the particle image extracted from the entire captured image and the image information including at least the position information of the partial image. The amount of data received by the image data analysis device can be reduced by causing the computer to function as reception means that receives and displays the image data, as compared to the case where all of the captured whole image is received and displayed by the image data analysis device. Since it can be greatly reduced, the reception time can be greatly shortened. Thus, the particle image captured by the particle image processing apparatus can be displayed in real time by the image data analysis apparatus during imaging. As a result, the flow of particles during imaging can be observed in real time. Further, by receiving not only the partial image but also the positional information of the partial image by the image data analyzing device by the receiving means, the image data analyzing device can easily grasp the position of the partial image in the entire image, A simulated whole image can be easily generated.
上記粒子画像表示用コンピュータプログラムにおいて、好ましくは、受信手段は、部分画像と画像情報とを含む処理結果データを、粒子画像処理装置から、1フレーム分の処理結果データ毎に、順次、受信し、画像生成手段は、1フレーム分の処理結果データ毎に、順次、模擬全体画像を生成して表示画面に表示する。このように構成すれば、受信手段により1フレーム分の処理結果データを受信すると、直ちに、画像生成手段により表示画面に模擬全体画像を生成して表示することができる。これにより、画像データ分析装置において、1フレーム毎に、順次、粒子画像の表示を行うことができる。 In the particle image display computer program, preferably, the receiving means sequentially receives the processing result data including the partial image and the image information for each frame of processing result data from the particle image processing device, The image generation means sequentially generates a simulated entire image for each frame of processing result data and displays it on the display screen. According to this structure, when the processing result data for one frame is received by the receiving unit, the simulated whole image can be generated and displayed on the display screen by the image generating unit. Thereby, in an image data analyzer, a particle image can be displayed sequentially for every frame.
この場合、上記第2の局面による粒子画像表示用コンピュータプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体を用いるのが好ましい。 In this case, it is preferable to use a computer-readable recording medium in which the particle image display computer program according to the second aspect is recorded.
この発明の第3の局面による粒子画像分析システムは、粒子画像処置装置と、粒子画像処理装置から送信された撮像画像を解析する画像データ分析装置とを備えた粒子画像分析システムであって、粒子画像処理装置は、粒子懸濁液の流れを形成するフローセルと、粒子懸濁液の粒子を含む流れの全体像を撮像する撮像部と、撮像された全体画像から抽出された粒子画像を含む部分画像を生成する画像処理部と、部分画像を画像データ分析装置に送信するための送信手段とを含み、画像データ分析装置は、部分画像を受信するための受信手段と、部分画像に基づいて、粒子画像の解析パラメータを抽出するための画像解析手段とを含む。 A particle image analysis system according to a third aspect of the present invention is a particle image analysis system including a particle image treatment device and an image data analysis device that analyzes a captured image transmitted from the particle image processing device. The image processing apparatus includes a flow cell that forms a flow of a particle suspension, an imaging unit that captures an entire image of the flow including particles of the particle suspension, and a portion that includes a particle image extracted from the captured entire image An image processing unit for generating an image, and a transmission unit for transmitting the partial image to the image data analysis device, the image data analysis device based on the partial image, a reception unit for receiving the partial image, Image analysis means for extracting analysis parameters of the particle image.
この第3の局面による粒子画像分析システムでは、上記のように、撮像された全体画像から抽出した粒子画像を含む部分画像を、送信手段により画像データ分析装置に送信するとともに、画像データ分析装置により受信して解析することによって、撮像された全体画像のすべてを画像データ分析装置に送信して、画像データ分析装置により解析する場合に比べて、画像データ分析装置に送信するデータ量を減少させることができるので、送信時間を大幅に減少させることができる。これによって、粒子画像処理装置において撮像された粒子画像を撮像中にリアルタイムで画像データ分析装置において解析することができる。その結果、測定開始から測定結果が出力されるまでの時間を大幅に短縮することができる。また、粒子画像処理装置が画像処理部を含むことによって、パーソナルコンピュータなどからなる画像データ分析装置が画像処理部を含む場合と異なり、パーソナルコンピュータの規格などが短時間に進化することに起因して、その進化したパーソナルコンピュータ(画像処理装置)に画像処理部(画像処理ボード)を取り付けることが困難になるという不都合が発生するのを防止することができる。 In the particle image analysis system according to the third aspect, as described above, the partial image including the particle image extracted from the entire captured image is transmitted to the image data analysis device by the transmission unit, and the image data analysis device By receiving and analyzing, all the captured whole images are transmitted to the image data analysis device, and the amount of data transmitted to the image data analysis device is reduced as compared with the case of analyzing by the image data analysis device. Therefore, the transmission time can be greatly reduced. Thus, the particle image captured by the particle image processing apparatus can be analyzed in real time by the image data analysis apparatus during imaging. As a result, the time from the start of measurement until the measurement result is output can be greatly shortened. In addition, when the particle image processing apparatus includes the image processing unit, the image data analysis apparatus including a personal computer or the like includes an image processing unit. Further, it is possible to prevent the inconvenience that it is difficult to attach the image processing unit (image processing board) to the evolved personal computer (image processing apparatus).
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は、本発明の一実施形態による粒子画像分析システムの全体構成を示した斜視図であり、図2は、図1に示した一実施形態による粒子画像分析システムの概略図である。図3および図4は、図2に示した一実施形態による粒子画像分析システムの粒子画像処理装置における撮像部の構成を示した図である。図5は、図1に示した一実施形態による粒子画像分析システムの粒子画像処理装置の構成を示したブロック図である。まず、図1、図2および図5を参照して、本発明の一実施形態による粒子画像分析システム100の全体構成について説明する。この粒子画像分析システム100は、ファインセラミックス粒子や、顔料、化粧品パウダーなどの粉体(粒子)の品質を管理するために用いられる。また、この粒子画像分析システム100は、図1および図2に示すように、粒子画像処理装置1と、粒子画像処理装置1に電気信号線(本実施形態では、USB(Universal Serial Bus)2.0ケーブル)3を用いて電気的に接続される画像データ分析装置2とにより構成されている。
FIG. 1 is a perspective view showing an overall configuration of a particle image analysis system according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a schematic diagram of the particle image analysis system according to the embodiment shown in FIG. 3 and 4 are diagrams showing the configuration of the imaging unit in the particle image processing apparatus of the particle image analysis system according to the embodiment shown in FIG. FIG. 5 is a block diagram showing the configuration of the particle image processing apparatus of the particle image analysis system according to the embodiment shown in FIG. First, an overall configuration of a particle
粒子画像処理装置1は、液体中の粒子を撮像し、撮像された粒子画像に画像処理を施すために設けられている。この粒子画像処理装置1により撮像される粒子としては、たとえば、ファインセラミックス粒子、顔料、化粧品パウダーなどの粉体(粒子)が挙げられる。また、画像データ分析装置2は、粒子画像処理装置1により画像処理された粒子画像のデータを記憶および分析することにより、粒子の大きさや形状などを自動的に算出して表示するために設けられている。
The particle
ここで、本実施形態では、粒子画像処理装置1は、図1、図2および図5に示すように、粒子懸濁液の流れを撮像する撮像部1aと、全体画像から部分画像(粒子画像)の切り出し処理などを行う画像処理基板1bと、粒子画像処理装置1の制御を行うCPU基板1cとを備えている。
Here, in the present embodiment, as shown in FIGS. 1, 2, and 5, the particle
撮像部1aは、図2および図3に示すように、試料液容器11と、透明な石英製のシースフローセル12と、光源としてのストロボランプ13と、CCDカメラ14と、シース液容器15と、シリンジポンプ16、17および18(図3参照)と、駆動機構部19および20(図3参照)と、排出液容器21とを含んでいる。
2 and 3, the
試料液容器11は、上部が開放された漏斗形状を有しており、内部に試料液(粒子懸濁液)を貯留することが可能なように構成されている。試料液容器11とシースフローセル12との間の流路31には、図3に示すように、バルブ41が設けられている。また、試料液容器11には、試料液容器11内に貯留された試料液(粒子懸濁液)を攪拌するための攪拌装置22が取り付けられている。
The sample
シースフローセル12は、粒子懸濁液の流れを、粒子懸濁液の両側を流れるシース液の流れで挟み込むことにより、偏平な流れに変換する機能を有している。このシースフローセル12は、図2および図4に示すように、外面の中央位置近傍に縦長形状の凹部12aを有している。シースフローセル12内を流れる粒子懸濁液は、シースフローセル12の凹部12aを介してCCDカメラ14により撮像されるように構成されている。シースフローセル12は、図3に示すように、流路32を介して、シリンジポンプ16に接続されている。また、シースフローセル12は、流路33および34を介して、シリンジポンプ18に接続されている。また、シースフローセル12は、流路33および35を介して、排出液容器21に接続されている。流路32および33には、それぞれ、バルブ42および43が設けられている。また、流路34および35には、それぞれ、バルブ44および45が設けられている。
The
シース液容器15は、内部にシース液を貯留することが可能なように構成されている。このシース液容器15は、流路36および37を介して、シリンジポンプ16および17に接続されている。流路36および37には、それぞれ、バルブ46および47が設けられている。シリンジポンプ17は、流路38を介して、シリンジポンプ18に接続されている。
The sheath
駆動機構部19は、2つのシリンジポンプ16および18を連動して駆動させるために設けられている。この駆動機構部19は、ステッピングモータ19aと、ステッピングモータ19aの回転運動を直線運動に変換してシリンジポンプ16および18に伝達する駆動伝達部19bとを含んでいる。また、駆動機構部20は、シリンジポンプ17を駆動させるために設けられている。この駆動機構部20は、ステッピングモータ20aと、ステッピングモータ20aの回転運動を直線運動に変換してシリンジポンプ17に伝達する駆動伝達部20bとを含んでいる。
The
また、シースフローセル12とCCDカメラ14との間には、ストロボランプ13により照射された粒子懸濁液中の粒子の光像を拡大するための対物レンズ23が設けられている。この対物レンズ23は、異なる拡大倍率を有する他の対物レンズ23と交換可能なように構成されている。これにより、測定可能な粒径の範囲を広くしている。すなわち、対物レンズ23の倍率を大きくすれば、CCDカメラ14による撮像エリアが小さくなる一方、小さな粒子をより大きく撮像することが可能である。また、対物レンズ23の倍率を小さくすれば、CCDカメラ14による撮像エリアが大きくなるので、大きな粒子を撮像するのに適している。
In addition, an
次に、図2および図5を参照して、画像処理基板1bの構成について説明する。画像処理基板1bは、図5に示すように、CPU51と、ROM52と、メインメモリ53と、画像処理プロセッサ54と、フレームバッファ55と、フィルタテスト用メモリ56と、バックグラウンド補正データ用メモリ57と、プライムコードデータ格納用メモリ58と、頂点データ格納用メモリ59と、結果データ格納用メモリ60と、画像入力インタフェース61と、USBインタフェース62とにより構成されている。CPU51、ROM52、メインメモリ53および画像処理プロセッサ54は、互いにデータの送受信が可能なようにバス(BUS)により接続されている。また、画像処理プロセッサ54は、フレームバッファ55、フィルタテスト用メモリ56、バックグラウンド補正データ用メモリ57、プライムコードデータ格納用メモリ58、頂点データ格納用メモリ59、結果データ格納用メモリ60および画像入力インタフェース61と、それぞれ、個別のバス(BUS)により接続されている。これにより、画像処理プロセッサ54から、フレームバッファ55、フィルタテスト用メモリ56、バックグラウンド補正データ用メモリ57、プライムコードデータ格納用メモリ58、頂点データ格納用メモリ59および結果データ格納用メモリ60へ、それぞれ、データの読み出し、および書き込みが可能になるとともに、画像入力インタフェース61から画像処理プロセッサ54へデータの入力が可能になる。このような画像処理基板1bのCPU51は、PCIバスを介してUSBインタフェース62に接続されている。USBインタフェース62は、図示しないUSB/RS−232c変換器を介してCPU基板1cに接続されている。
Next, the configuration of the
CPU51は、ROM52に記憶されているコンピュータプログラムと、メインメモリ53にロードされたコンピュータプログラムとを実行する機能を有している。ROM52は、マスクROM、PROM、EPROM、EEPROMなどにより構成されている。このROM52には、CPU51により実行されるコンピュータプログラムや、コンピュータプログラムに用いるデータなどが記録されている。メインメモリ53は、SRAMまたはDRAMなどにより構成されている。このメインメモリ53は、ROM52に記録されているコンピュータプログラムの読み出しに用いられるとともに、コンピュータプログラムをCPU51が実行する際のCPU51の作業領域として使用される。
The
画像処理プロセッサ54は、FPGA(Field Programmable Gate Array)やASIC(Application Specific Integrated Circuit)などにより構成されている。この画像処理プロセッサ54は、メディアンフィルタ処理回路、ラプラシアンフィルタ処理回路、2値化処理回路、エッジトレース処理回路、重なりチェック処理回路、結果データ作成回路などの画像処理を実行可能なハードウェアを備える画像処理専用のプロセッサである。フレームバッファ55、フィルタテスト用メモリ56、バックグラウンド補正データ用メモリ57、プライムコードデータ格納用メモリ58、頂点データ格納用メモリ59および結果データ格納用メモリ60は、それぞれ、SRAMやDRAMなどにより構成されている。これらのフレームバッファ55、フィルタテスト用メモリ56、バックグラウンド補正データ用メモリ57、プライムコードデータ格納用メモリ58、頂点データ格納用メモリ59および結果データ格納用メモリ60は、画像処理プロセッサ54が画像処理を実行する際のデータの格納用として使用される。
The
画像入力インタフェース61は、A/D変換器を含むビデオデジタイズ回路(図示せず)を備えている。この画像入力インタフェース61は、図2に示すように、ビデオ信号ケーブル4によってCCDカメラ14に電気的に接続されている。これにより、CCDカメラ14から入力されたビデオ信号は、画像入力インタフェース61(図5参照)でA/D変換される。そして、デジタル化された画像データ(粒子画像)は、フレームバッファ55に格納されるように構成されている。USBインタフェース62は、CPU基板1cと図示しないUSB/RS−232c変換器を介して接続されている。また、USBインタフェース62は、電気信号線(USB2.0ケーブル)3によって画像データ分析装置2に接続されている。CPU基板1cは、CPU、ROMおよびRAMなどにより構成されており、粒子画像処理装置1を制御する機能を有している。
The
画像データ分析装置2は、図1および図2に示すように、画像表示部2aと、CPU、ROM、RAMおよびハードディスクなどを備えた装置本体としての画像データ処理部2bと、キーボードなどの入力装置2cとを含むパーソナルコンピュータ(PC)により構成されている。画像データ処理部2bのハードディスクには、粒子画像処理装置1と通信することにより粒子画像処理装置1での処理結果に基づいて画像データの解析処理および統計処理を行うためのアプリケーションプログラムがインストールされている。このアプリケーションプログラムは、画像データ処理部2bのCPUにより実行されるように構成されている。
As shown in FIGS. 1 and 2, the image
図6は、図1に示した一実施形態による粒子画像分析システムの画像処理動作を説明するための概略図である。次に、図1〜図4および図6を参照して、本発明の一実施形態による粒子画像分析システム100の動作について説明する。
FIG. 6 is a schematic diagram for explaining an image processing operation of the particle image analysis system according to the embodiment shown in FIG. Next, an operation of the particle
まず、図1〜図3に示した粒子画像処理装置1の撮像部1aによる粒子の撮像を開始する前に、シース液容器15に収容されたシース液による流体経路の洗浄が行われる。具体的には、図3に示すように、シリンジポンプ16を、ピストンがシリンダから引き出された状態(吐出動作可能状態)にするとともに、シリンジポンプ17および18を、ピストンがシリンダ内へ押し込まれた状態(吸引動作可能状態)にする。この状態を初期状態とする。また、初期状態では、すべてのバルブ41〜47が閉じられた状態(遮断状態)になっている。
First, before the imaging of the particles by the
次に、上記した初期状態から、バルブ42、43、45および46が開放される。このとき、シース液容器15には予め陽圧が印加されているので、シース液容器15内に収容されているシース液は、バルブ46、シリンジポンプ16、バルブ42、シースフローセル12、バルブ43およびバルブ45を通過して排出液容器21内へ排出される。これにより、シース液容器15から、バルブ46、シリンジポンプ16、バルブ42、シースフローセル12、バルブ43およびバルブ45を介して排出液容器21へ至る流体経路がシース液により洗浄される。そして、バルブ42、43、45および46が再度閉じられる。これにより、シース液がシリンジポンプ16に充填される。
Next, the
次に、バルブ44、45および47が開放される。これにより、シース液容器15内に収容されているシース液は、バルブ47、シリンジポンプ17、シリンジポンプ18、バルブ44およびバルブ45を通過して排出液容器21内へ排出される。これにより、シース液容器15から、バルブ47、シリンジポンプ17、シリンジポンプ18、バルブ44およびバルブ45を介して排出液容器21へ至る流体経路がシース液により洗浄される。そして、バルブ44、45および47が再度閉じられる。
Next,
次に、本実施形態では、バックグラウンド補正データを生成するためのバックグラウンド補正用画像の撮像が行われる。具体的には、シースフローセル12にシース液のみを供給した状態で、ストロボランプ13からパルス光を照射し、CCDカメラ14により撮像する。すなわち、バルブ42〜44が開放され、駆動機構部19のステッピングモータ19aが駆動される。これにより、シリンジポンプ16が流量Qのシース液の吐出動作を行うとともに、シリンジポンプ18が流量Qのシース液の吸引動作を行う。これによって、シースフローセル12に、シリンジポンプ16から流量Qのシース液が流入する。このとき、バルブ41が遮断状態にあるので、試料液容器11内の試料液(粒子懸濁液)がシースフローセル12に流入することはない。そして、シースフローセル12内をシース液が上方から下方に向かって流れる。そして、流量Qのシース液が、シースフローセル12から排出されて、シリンジポンプ18に吸引される。
Next, in the present embodiment, imaging of a background correction image for generating background correction data is performed. Specifically, in a state where only the sheath liquid is supplied to the
このとき、シースフローセル12内のシース液の流れに対して、ストロボランプ13からパルス光を1/60秒毎に周期的に照射する。これによって、粒子がシースフローセル12内を通過していない状態の1/60秒毎の静止画像(バックグラウンド補正用画像)が、対物レンズ23を介してCCDカメラ14により撮像される。そして、粒子が写っていない状態の複数のバックグラウンド補正用画像を画像処理基板1bに取り込む。これにより、図6に示すように、1つのバックグラウンド補正データを生成する。そして、画像処理基板1bでは、バックグラウンド補正データをバックグラウンド補正データ用メモリ57(図5参照)に格納するとともに、電気信号線(USB2.0ケーブル)3を介して画像データ分析装置2の画像データ処理部2bに送信する。そして、画像データ分析装置2側では、受信したバックグラウンド補正データを画像データ処理部2b内のメモリに保存する。なお、このバックグラウンド補正データを生成する処理は、粒子の撮像開始前に1回だけ実行される。
At this time, pulsed light is periodically irradiated from the
次に、撮像部1a(図2参照)による粒子の撮像が開始される。具体的には、図3に示すバルブ41〜44が開放され、駆動機構部19および20のステッピングモータ19aおよび20aが駆動される。これにより、シリンジポンプ16が流量Qのシース液の吐出動作を行うとともに、シリンジポンプ18および17が流量Qおよび流量Qsの吸引動作を行う。これによって、シースフローセル12に、シリンジポンプ16から流量Qのシース液が流入するとともに、試料液容器11から流量Qsの試料液(粒子懸濁液)が流入する。そして、試料液(粒子懸濁液)は、図4に示すように、シース液に両側を挟み込まれることにより流体力学的に偏平に絞られた状態で、シースフローセル12内を上方から下方に向かって流れる。そして、試料液(粒子懸濁液)とシース液とが混合された流量(Q+Qs)の混合液が、シースフローセル12から排出されて、図3に示すシリンジポンプ18および17に吸引される。
Next, imaging of particles by the
このとき、シースフローセル12内で偏平に絞られた粒子懸濁液の流れに対して、ストロボランプ13からパルス光を1/60秒毎に周期的に照射する。このストロボランプ13からのパルス光の照射は、60秒間行われる。これによって、合計3600枚の粒子の静止画像が対物レンズ23を介してCCDカメラ14により撮像される。
At this time, the pulsed light is periodically emitted from the
なお、半透明状の粒子を撮像する場合には、装置内に染色液を収容する染色液ボトルと、粒子を染色液で染色するための反応チャンバとを設けることにより、撮像前の粒子に対して適当な染色を施すのが好ましい。また、粒子の特性(粒径や比重)に応じて粒子を懸濁する溶媒を選択するのが好ましい。また、粒子懸濁液の特性(たとえば、溶媒の粘度や比重など)に応じて、シース液の粘度や比重を変更することが好ましい。これにより、容易に、粒子懸濁液の流れを偏平に絞り込むことが可能である。 When imaging translucent particles, a staining solution bottle that contains staining solution in the apparatus and a reaction chamber for staining the particles with the staining solution are provided to the particles before imaging. It is preferable to perform appropriate dyeing. Further, it is preferable to select a solvent for suspending the particles according to the characteristics (particle size and specific gravity) of the particles. Further, it is preferable to change the viscosity and specific gravity of the sheath liquid according to the characteristics of the particle suspension (for example, the viscosity and specific gravity of the solvent). Thereby, it is possible to easily narrow the flow of the particle suspension to be flat.
また、粒子懸濁液の流れの偏平な面をCCDカメラ14で撮像することにより、撮像される粒子の重心と、CCDカメラ14の撮像面との距離を実質的に一定にすることが可能である。これにより、粒子の大きさに関わらず常にピントの合った粒子像を得ることが可能である。
Further, by imaging the flat surface of the particle suspension flow with the
そして、CCDカメラ14によって撮像された静止画像(粒子画像)は、ビデオ信号ケーブル4を介してビデオ信号として画像処理基板1b(図5参照)へ出力される。画像処理基板1bの画像入力インタフェース61では、CCDカメラ14(図2参照)からのビデオ信号をA/D変換することにより、デジタル化された画像データを生成する。図5に示す画像入力インタフェース61が出力した画像データは、転送されてフレームバッファ55に格納される。そして、フレームバッファ55に格納されたフレームデータに対して、図6に示すように、画像処理基板1bによる画像データからの部分画像(粒子画像)の切り出し処理と、画像データ処理部2bへの画像処理結果データの送信とが行われる。この場合、まず、画像処理基板1bの画像処理プロセッサ54(図5参照)による以下のような画像処理が実行される。
The still image (particle image) captured by the
図7は、図5に示した一実施形態による粒子画像処理装置の画像処理プロセッサの処理手順を示したフローチャートである。図8〜図14は、図5に示した一実施形態による粒子画像処理装置の画像処理プロセッサの処理方法を説明するための図である。図5〜図14を参照して、画像処理プロセッサ54による画像処理としては、ステップS1において、画像処理プロセッサ54は、フレームバッファ55に格納された粒子画像(画像データ)に対してノイズ除去処理を実行する。すなわち、画像処理プロセッサ54には、上記したように、メディアンフィルタ処理回路が設けられている。このメディアンフィルタ処理回路によるメディアンフィルタ処理を施すことによって、粒子画像中のゴミなどのノイズが除去される。このメディアンフィルタ処理は、注目画素およびその近傍の8画素を含む計9画素について、各々の輝度値(画素値)を数値の大きい(または、小さい)順に並べて、9画素の画素値のメディアン(中間値)を注目画素の画素値とする処理である。
FIG. 7 is a flowchart showing a processing procedure of the image processor of the particle image processing apparatus according to the embodiment shown in FIG. 8 to 14 are diagrams for explaining the processing method of the image processor of the particle image processing apparatus according to the embodiment shown in FIG. 5 to 14, as image processing by the
次に、ステップS2において、画像処理プロセッサ54は、粒子懸濁液の流れに対する照射光の強度むらを補正するためのバックグラウンド補正処理を実行する。すなわち、画像処理プロセッサ54には、上記したように、ラプラシアンフィルタ処理回路が設けられている。バックグラウンド補正処理では、ラプラシアンフィルタ処理回路によって、予め取得されてバックグラウンド補正データ用メモリ57に格納されているバックグラウンド補正データと、メディアンフィルタ処理後の粒子画像との比較演算を行い、粒子画像から大部分の背景画像を除去した補正画像を生成する。
Next, in step S <b> 2, the
次に、ステップS3において、画像処理プロセッサ54は、輪郭強調処理を実行する。この輪郭強調処理においては、ラプラシアンフィルタ処理回路によるラプラシアンフィルタ処理が行われる。このラプラシアンフィルタ処理は、注目画素およびその近傍の8画素を含む計9画素について、各々の輝度値と、対応する所定の係数とを掛け合わせ、その乗算結果の和を注目画素の画素値とする処理である。図8に示すように、本実施形態においては、注目画素X(i,j)に対応する係数を「2」とし、注目画素と上下左右方向で隣接する4つの画素X(i,j−1)、X(i,j+1)、X(i−1,j)、および、X(i+1,j)に対応する係数を「−1/4」とし、注目画素と斜め方向で隣接する4つの画素X(i−1,j−1)、X(i+1,j−1)、X(i+1,j+1)、および、X(i−1,j+1)に対応する係数を「0」としている。そして、以下の式(1)によって、ラプラシアンフィルタ処理後の注目画素の画素値Y(i,j)を算出する。なお、以下の式(1)による演算の結果が255よりも大きい場合には255を出力し、式(1)による演算の結果が負の数となる場合には0を出力する。
Y(i,j) = 2×X(i,j)−0.25×(X(i,j−1)+X(i−1,j)+X(i,j+1)+X(i+1,j))+0.5 ・・・(1)
Next, in step S3, the
Y (i, j) = 2 × X (i, j) −0.25 × (X (i, j−1) + X (i−1, j) + X (i, j + 1) + X (i + 1, j)) +0.5 (1)
次に、ステップS4において、画像処理プロセッサ54は、輪郭強調処理が施された後のデータに基づいて、2値化のスレッシュホールドレベル(2値化閾値)を設定する。すなわち、画像処理プロセッサ54のラプラシアンフィルタ回路には、2値化閾値設定処理を実行する輝度ヒストグラマ部が設けられている。まず、画像処理プロセッサ54は、ラプラシアンフィルタ処理後の画像データから輝度ヒストグラムを作成し、この輝度ヒストグラムに対して所定のスムージング処理を行う。そして、スムージング処理後の輝度ヒストグラムから最頻度輝度値を求めた後、この最頻度輝度値を用いて以下の式(2)によって2値化閾値を算出する。
2値化閾値 = 最頻度輝度値 × A + B ・・・(2)
なお、上記式(2)において、AおよびBは、設定可能なパラメータであり、本実施形態では、AおよびBのデフォルト値(既定値)は、それぞれ、「90%」および「0」である。
Next, in step S <b> 4, the
Binarization threshold = most frequent luminance value × A + B (2)
In the above formula (2), A and B are settable parameters, and in this embodiment, the default values (default values) of A and B are “90%” and “0”, respectively. .
次に、ステップS5において、画像処理プロセッサ54は、2値化閾値設定処理で設定したスレッシュホールドレベル(2値化閾値)で、ラプラシアンフィルタ処理後の画像に対して2値化処理を行う。そして、ステップS6において、2値化処理が施された画像の各画素に対して、プライムコードおよび多重点情報を取得する。すなわち、画像処理プロセッサ54には、2値化処理回路が設けられている。この2値化処理回路によって、2値化処理およびプライムコード・多重点情報取得処理が実行される。なお、プライムコードとは、注目画素およびその近傍の8つの画素を含む計9画素について求められる2値化コードであり、以下のように定義される。プライムコードデータ格納用メモリ58は、図9に示すように、1ワード(11bit)中にプライムコード格納領域58aおよび多重点数格納領域58bの2つの領域を含んでいる。プライムコード格納領域58aは、図9中のbit0〜bit7で示す8bitの領域であり、多重点数領域58bは、図9中のbit8〜bit10で示す3bitの領域である。次に、プライムコードの定義について説明する。図10に示すように、2値化処理された画像データのP0〜P8の9画素について、P1〜P3の画素値が0になっており、P0およびP4〜P8の画素値が1となっている。なお、P0〜P8の9画素に各々対応する輝度値が2値化閾値以上の場合には、P0〜P8の画素値が1となり、P0〜P8の9画素に各々対応する輝度値が2値化閾値未満の場合には、P0〜P8の画素値が0となる。この場合のプライムコードを説明する。注目画素P8以外の8つの画素P0〜P7は、プライムコード格納領域58aのbit0〜bit7に各々対応している。つまり、プライムコード格納領域58aは、下位ビット(bit0)から上位ビット(bit7)へ向けて、8つの画素P0〜P7の画素値が各々格納されるように構成されている。これにより、プライムコードは、2進数表記では11110001となり、16進数表記ではF1となる。なお、注目画素P8の画素値は、プライムコードには含まれない。
Next, in step S5, the
また、注目画素とその近傍の8画素とによって構成される領域が、粒子像の境界の一部である場合、すなわち、プライムコードが2進数表記で00000000以外の場合には、多重点情報が求められる。多重点とは、後述するエッジトレースの際に何回通過する可能性があるかを示すコードであり、予めルックアップテーブル(図示せず)に全てのパターンに対応する多重点情報が記憶されている。そして、このルックアップテーブルを参照することによって多重点数が求められる。図11を参照して、P2およびP5〜P8の4画素の画素値が1であり、P0、P1、P3およびP4の4画素の画素値が0である場合には、図11中の矢印AおよびBで示すように、エッジトレースの際に注目画素P8を2回通過する可能性がある。したがって、注目画素P8は2重点となり、多重点数は2となる。この多重点数は、多重点数格納領域58bに格納される。
In addition, when the region constituted by the pixel of interest and the 8 pixels in the vicinity thereof is a part of the boundary of the particle image, that is, when the prime code is other than 00000000 in binary notation, the multipoint information is obtained. It is done. The multi-point is a code indicating how many times there is a possibility of passing during the edge trace described later, and multi-point information corresponding to all patterns is stored in advance in a lookup table (not shown). Yes. Then, the number of multiple points is obtained by referring to this lookup table. Referring to FIG. 11, when the pixel values of the four pixels P2 and P5 to P8 are 1, and the pixel values of the four pixels P0, P1, P3, and P4 are 0, the arrow A in FIG. As indicated by B and B, there is a possibility of passing through the pixel of interest P8 twice during edge tracing. Accordingly, the pixel of interest P8 has two priority points, and the number of multiple points is two. This multiple point number is stored in the multiple point
次に、ステップS7において、画像処理プロセッサ54は、頂点データを作成する。この頂点データ作成処理も、上記した2値化処理およびプライムコード・多重点情報取得処理と同様、画像処理プロセッサ54に設けられた2値化処理回路によって実行される。頂点データとは、後述するエッジトレースを開始する予定の座標を示すデータである。注目画素およびその近傍の8画素を含む計9画素の領域が、以下の3つの条件(条件(1)〜条件(3))をすべて満たす場合にのみ頂点であると判断される。
条件(1)・・・注目画素P8の画素値が1である。
条件(2)・・・注目画素P8の上方の3画素(P1〜P3)、および、注目画素P8の左隣の1画素(P4)の画素値が0である。
条件(3)・・・注目画素P8の右隣の1画素(P0)、および、注目画素P8の下方の3画素(P5〜P7)のうち少なくとも1つの画素の画素値が1である。
画像処理プロセッサ54は、全画素の中から頂点に該当する画素を検索し、作成した頂点データ(頂点の位置を示す座標データ)を頂点データ格納用メモリ59に格納する。
Next, in step S7, the
Condition (1)... The pixel value of the target pixel P8 is 1.
Condition (2): Pixel values of three pixels (P1 to P3) above the target pixel P8 and one pixel (P4) adjacent to the left of the target pixel P8 are zero.
Condition (3): The pixel value of at least one of the one pixel (P0) right adjacent to the target pixel P8 and the three pixels (P5 to P7) below the target pixel P8 is 1.
The
次に、ステップS8において、画像処理プロセッサ54は、エッジトレース処理を実行する。画像処理プロセッサ54には、上記したように、エッジトレース処理回路が設けられており、エッジトレース処理回路によりエッジトレース処理が実行される。このエッジトレース処理では、まず、頂点データからエッジトレースを開始する座標を特定し、この座標からプライムコードと、予め記憶されている進行方向を決定するためのコードとに基づいて、粒子像のエッジトレースを行う。そして、画像処理プロセッサ54は、エッジトレースの際に、各粒子像の面積値、直行カウント数、斜行カウント数、コーナカウント数および位置を算出する。ここで、粒子像の面積値とは、粒子像を構成する画素の総数、すなわち、エッジで囲まれた領域の内側に含まれる画素の総数をいう。また、直行カウント数とは、粒子像の3画素以上のエッジ画素が上下方向または左右方向に直線状に並ぶ場合に、その直線区間の両端のエッジ画素を除いたエッジ画素の総数をいう。すなわち、直行カウント数は、粒子像のエッジのうち、上下方向または左右方向へ延びた直線成分を構成するエッジ画素の総数のことである。また、斜行カウント数とは、粒子像の3画素以上のエッジ画素が斜め方向に直線状に並ぶ場合に、その斜め方向の直線区間の両端のエッジ画素を除いたエッジ画素の総数をいう。すなわち、斜行カウント数は、粒子像のエッジのうち、斜め方向へ延びた直線成分を構成するエッジ画素の総数のことである。また、コーナカウント数とは、粒子像のエッジ画素のうち、隣り合う複数のエッジ画素がそれぞれ異なる方向で接する(たとえば、一方のエッジ画素とは上方で隣り合い、他方のエッジ画素とは左方で隣り合う場合など)エッジ画素の総数をいう。すなわち、コーナカウント数は、粒子像のエッジのうち、コーナを構成するエッジ画素の総数のことである。また、粒子像の位置は、本実施形態では、粒子像の右端、左端、上端および下端の座標により決定される。画像処理プロセッサ54は、上記した算出結果のデータを、画像処理プロセッサ54に内蔵されている内部メモリ(図示せず)に格納する。
Next, in step S8, the
次に、ステップS9において、画像処理プロセッサ54は、粒子の重なりチェック処理を実行する。画像処理プロセッサ54には、上記したように、重なりチェック回路が設けられており、この重なりチェック回路によって、重なりチェック処理が実行される。この粒子の重なりチェック処理においては、まず、画像処理プロセッサ54が、上記したエッジトレース処理による粒子像の解析結果に基づいて、1つの粒子像(外側粒子像)の中に他の粒子像(内側粒子像)が包含されているか否かを判別する。そして、外側粒子像の中に内側粒子像が存在する場合には、内側粒子像を後述する結果データ作成処理における部分画像の切り出し対象から除外する。次に、内側粒子像が存在するか否かの判別原理について説明する。まず、図12に示すように、2つの粒子像G1およびG2を選択し、一方の粒子像G1のX座標の最大値G1XMAXおよび最小値G1XMINと、Y座標の最大値G1YMAXおよび最小値G1YMINとを特定する。次に、他方の粒子像G2のX座標の最大値G2XMAXおよび最小値G2XMINと、Y座標の最大値G2YMAXおよび最小値G2YMINとを特定する。そして、以下の4つの条件(条件(4)〜条件(7))を全て満たす場合に、粒子像G1は、粒子像G2を包含していると判別されて、内側粒子像が存在すると判別される。
条件(4)・・・粒子像G1のX座標の最大値G1XMAXが、粒子像G2のX座標の最大値G2XMAXよりも大きい。
条件(5)・・・粒子像G1のX座標の最小値G1XMINが、粒子像G2のX座標の最小値G2XMINよりも小さい。
条件(6)・・・粒子像G1のY座標の最大値G1YMAXが、粒子像G2のY座標の最大値G2YMAXよりも大きい。
条件(7)・・・粒子像G1のY座標の最小値G1YMINが、粒子像G2のY座標の最小値G2YMINよりも小さい。
上記した重なりチェック処理の結果データは、画像処理プロセッサ54の内部メモリ(図示せず)に格納される。
Next, in step S9, the
Condition (4) the maximum value G1 XMAX of the X-coordinate of ... particle image G1 is larger than the maximum value G2 XMAX of the X coordinate of the particle image G2.
Condition (5): The X-coordinate minimum value G1 XMIN of the particle image G1 is smaller than the X-coordinate minimum value G2 XMIN of the particle image G2.
Maximum value G1 YMAX of the Y coordinate of the condition (6) ... particle image G1 is larger than the maximum value G2 YMAX of the Y coordinate of the particle image G2.
Condition (7) ... minimum value G1 YMIN of Y coordinate particle image G1 is smaller than the minimum value G2 YMIN the Y coordinate of the particle image G2.
The result data of the overlap check process described above is stored in an internal memory (not shown) of the
次に、ステップS10において、画像処理プロセッサ54は、上記したステップS1〜S9における処理により特定した個々の粒子像を個別に含む部分画像を粒子画像から切り出すとともに、画像処理結果データを作成する。画像処理プロセッサ54には、上記したように、結果データ作成回路が設けられており、結果データ作成回路により結果データ作成処理が実行される。この結果データ作成処理により作成される部分画像は、粒子画像から、1つの粒子と、予め設定されている余白値によって決定される粒子の周囲の領域とを含む矩形領域を切り出した画像である。なお、本実施形態による矩形領域は、図13に示す粒子像の上端の座標(YMIN)、下端の座標(YMAX)、左端の座標(XMIN)および右端の座標(XMAX)により決定される領域R1よりも上下左右方向に各々3画素分ずつ広い領域R2のことをいう。
Next, in step S10, the
ここで、画像処理結果データは、図14に示すように、上記したステップS10における画像処理によって認識された全ての粒子像についての部分画像データ、粒子像の面積値(画素数)、直行カウント数、斜行カウント数およびコーナカウント数などのデータに加えて、粒子像を含む部分画像の位置のデータ(XMIN、XMAX、YMINおよびYMAX)や、画像データの格納位置のデータを含んでいる。この画像処理結果データは、1フレーム毎に生成される。なお、1フレームの画像処理結果データ(1フレームデータ)の大きさは、64キロバイトの固定長である。このため、1粒子データの大きさによって、1フレームデータの大きさが変化することはない。また、1フレームデータは、前フレームデータに上書きされて生成される。図14に示した1フレームデータでは、各々の1粒子データが非常に大きいため、4つの粒子データのみが埋め込まれている。1粒子データ長が小さい場合や、1粒子データの数が少ない場合には、1フレームデータの先頭からデータが埋め込まれていくので、1フレームデータの末尾に前フレームデータが残ることがある。しかしながら、転送先の画像データ処理部では、1粒子データ内に記憶されている1フレーム内の粒子総数によって、1フレームデータ内の1粒子データを認識するため、末尾に残った前フレームデータが認識されることはない。画像処理プロセッサ54は、結果データ作成処理によって作成した画像処理結果データを結果データ格納用メモリ60に格納する。このようにして、画像処理プロセッサ54による画像処理が終了する。なお、画像処理プロセッサ54は、以上のような一連の画像処理をパイプライン処理によって繰り返し実行し、1フレーム毎の部分画像を3600フレーム分について生成する。なお、1フレーム内に粒子画像が存在しない場合は、図14に示した1フレーム内の1粒子データの先頭データを上書きするとともに、ヘッダーとフッターとの間の粒子情報を「0」で埋める。
Here, as shown in FIG. 14, the image processing result data includes partial image data, area values (number of pixels) of particle images, and direct count numbers for all particle images recognized by the image processing in step S10 described above. In addition to the data such as the skew count number and the corner count number, the position data (XMIN, XMAX, YMIN and YMAX) of the partial image including the particle image and the data of the storage position of the image data are included. This image processing result data is generated for each frame. The size of one frame of image processing result data (one frame data) is a fixed length of 64 kilobytes. Therefore, the size of one frame data does not change depending on the size of one particle data. One frame data is generated by overwriting the previous frame data. In the 1-frame data shown in FIG. 14, since each 1-particle data is very large, only 4 particle data are embedded. When the length of one particle data is small or when the number of one particle data is small, the previous frame data may remain at the end of one frame data because the data is embedded from the beginning of the one frame data. However, since the transfer destination image data processing unit recognizes one particle data in one frame data based on the total number of particles in one frame stored in one particle data, the previous frame data remaining at the end is recognized. It will never be done. The
ここで、本実施形態では、結果データ格納用メモリ60に格納された画像処理結果データは、図6に示すように、1フレーム毎に順次、電気信号線(USB2.0ケーブル)3を介して画像データ分析装置2の画像データ処理部2bへ送信される。そして、画像データ処理部2bでは、受信した1フレーム分の画像処理結果データ毎に画像データ処理部2bのメモリ(図示せず)に保存する。この画像データ処理部2bのメモリに保存された画像処理結果データは、画像データ処理部2bの解析処理後にメモリから取り出して、画像表示部2aに表示することが可能である。
Here, in the present embodiment, the image processing result data stored in the result
また、本実施形態では、図6に示すように、画像データ分析装置2の画像データ処理部2bは、上記した画像処理結果データの保存動作に並行して、粒子画像処理装置1から順次受信した1フレーム分の画像処理結果データ毎に含まれる部分画像をリアルタイムで画像表示部2aに表示する。この部分画像の表示は、画像データ処理部2bの画像表示モジュール(図示せず)により実行される。図15は、図6に示した一実施形態による画像データ処理部の画像表示モジュールの動作手順を示したフローチャートである。図16は、図5に示した一実施形態による画像データ処理部の画像表示部に表示される模擬全体画像示した図である。以下、図15および図16を参照して、画像データ分析装置2の画像データ処理部2bによる部分画像の表示動作について説明する。なお、この画像データ分析装置2における部分画像の表示動作を行う前に、画像データ分析装置2を構成するパーソナルコンピュータに、予め、部分画像の表示動作を実行するためのプログラムが格納されたFDやCDなどの記録媒体からプログラムをインストールする必要がある。この部分画像の表示動作では、まず、ステップS11において、画像データ処理部2bが、1フレーム分の画像処理結果データ(部分画像および画像情報)を受信する。そして、ステップS12において、受信した1フレーム分の画像処理結果データ内に入っている粒子数を取得する。粒子数を取得することにより、1フレーム内の何個の部分画像を処理する必要があるかが認識される。
In the present embodiment, as shown in FIG. 6, the image
ここで、ステップS13において、画像データ処理部2bは、画像表示部2a(図16参照)の表示画面に背景色(本実施形態では、灰色)を描画する。そして、ステップS14において、画像処理結果データに含まれる部分画像の位置情報から1粒子の表示座標を取得する。そして、ステップS15において、1粒子の表示座標に基づいて、画像表示部2aの表示画面に1粒子を含む矩形状の部分画像を描画する。そして、ステップS16において、1フレーム分の画像処理結果データに含まれる1粒子を含む矩形状の部分画像を全て描画したか否かが判断される。そして、ステップS16において、1フレーム分の画像処理結果データに含まれる1粒子を含む矩形状の部分画像を全て描画していないと判断された場合には、ステップS14に戻り、画像処理結果データに含まれる部分画像の位置情報から他の1粒子を含む矩形状の部分画像の表示座標を取得する。一方、ステップS16において、1フレーム分の画像処理結果データに含まれる1粒子を含む矩形状の部分画像を全て描画したと判断された場合には、ステップS17に進む。そして、ステップS17において、全て(3600枚)のフレームについて画像処理結果データ(部分画像および画像情報)を受信したか否かが判断される。そして、ステップS17において、全て(3600枚)のフレームについて画像処理結果データ(部分画像および画像情報)を受信していないと判断された場合には、ステップS11に戻り、他の1フレーム分の画像処理結果データ(部分画像および画像情報)を受信する。一方、ステップS17において、全て(3600枚)のフレームについて画像処理結果データ(部分画像および画像情報)を受信したと判断された場合には、そのまま終了する。これにより、60秒間の粒子の撮像により得られた3600フレーム分の全体画像に対応する模擬全体画像の画像表示部2aへのリアルタイム表示が終了する。
Here, in step S13, the image
また、画像データ処理部2bのハードディスクには、粒子画像処理装置1での画像処理結果データに基づいて部分画像の解析処理(画像処理)および統計処理を行うためのアプリケーションプログラムがインストールされている。つまり、画像処理部2bは、解析処理および統計処理を実行可能なソフトウェアを備えている。これにより、図6に示したように、画像データ処理部2bでは、上記した画像処理結果データの保存動作と、模擬全体画像の画像表示部2aへのリアルタイム表示動作とに並行して、受信した部分画像に対して上記した画像処理基板1bの画像処理プロセッサ54と同様の画像処理を実行することにより、各粒子像の粒径(円相当径)や円形度などを算出する。この画像処理を行う際には、予め粒子画像処理装置1から送信されて画像データ処理部2bのメモリに記憶されているバックグラウンド補正データが使用される。なお、画像データ分析装置2の画像データ処理部2bでは、受信した部分画像に対して上記した画像処理基板1bの画像処理プロセッサ54とは異なる画像処理を実行することにより、各粒子像の粒径(円相当径)や円形度などを算出することも可能である。そして、解析処理の終了後に、部分画像を画像データ処理部2bのメモリから取り出して、画像表示部2aに、マトリックス状に並べて表示するとともに、選択されている部分画像の粒子の粒径および円形度を表示する。
In addition, an application program for performing partial image analysis processing (image processing) and statistical processing based on image processing result data in the particle
次に、画像データ処理装置2の画像データ処理部2bによる部分画像の解析処理の動作について説明する。前述したように、画像データ処理部2bのハードディスクには、部分画像の解析処理を行うためのアプリケーションプログラム(画像解析処理モジュール)がインストールされている。そして、この画像解析処理モジュールにより部分画像の解析処理が実行される。図17は、図6に示した一実施形態による画像データ処理部の画像解析処理モジュールの動作手順を示したフローチャートである。この部分画像の解析処理動作では、まず、図17に示したステップS21において、画像データ処理部2bが、1フレーム分の画像処理結果データ(部分画像を含む)を受信する。そして、ステップS22において、受信した1フレーム分の画像処理結果データ内に入っている粒子数を取得する。
Next, the operation of the partial image analysis processing by the image
ここで、ステップS23において、画像データ処理部2bは、画像データ格納位置(図14参照)に基づいて、1フレーム分の画像処理結果データから部分画像を抽出する。そして、ステップS24、S25、S26、S27およびS28において、ノイズ除去処理、バックグラウンド補正処理、2値化閾値設定処理、2値化処理およびエッジトレース処理の各処理を実行する。なお、ステップS24〜S28において実行される各処理は、それぞれ、図7に示した画像処理プロセッサの処理手順フロー中のステップS1、S2、S4、S5およびS8における各処理に対応する。また、画像処理プロセッサ54での処理がハードウェア処理されているのに対して、画像データ処理部2bでの処理は、ソフトウェア処理されている。
Here, in step S23, the image
次に、ステップS29において、1フレーム分の全ての部分画像が解析処理されたか否かが判断される。そして、ステップS29において、1フレーム分の全ての部分画像が解析処理されていないと判断された場合には、ステップS23に戻り、画像データ格納位置(図14参照)に基づいて、1フレーム分の画像処理結果データから他の部分画像を抽出する。一方、ステップS29において、1フレーム分の全ての部分画像が解析処理されたと判断された場合には、ステップS30に進む。ステップS30において、全て(3600枚)のフレームについて画像処理結果データを受信したか否かが判断される。そして、ステップS30において、全てのフレームについて画像処理結果データを受信していないと判断された場合には、ステップS21に戻り、他の1フレーム分の画像処理結果データを受信する。一方、ステップS30において、全てのフレームについて画像処理結果データを受信したと判断された場合には、そのまま終了する。これにより、60秒間の粒子の撮像により得られた3600フレーム分の部分画像に対応する粒子画像のリアルタイム画像解析処理が終了する。 Next, in step S29, it is determined whether or not all partial images for one frame have been analyzed. If it is determined in step S29 that all partial images for one frame have not been analyzed, the process returns to step S23, and one frame's worth is obtained based on the image data storage position (see FIG. 14). Another partial image is extracted from the image processing result data. On the other hand, if it is determined in step S29 that all partial images for one frame have been analyzed, the process proceeds to step S30. In step S30, it is determined whether image processing result data has been received for all (3600) frames. If it is determined in step S30 that image processing result data has not been received for all frames, the process returns to step S21, and image processing result data for another frame is received. On the other hand, if it is determined in step S30 that the image processing result data has been received for all the frames, the processing ends. Thereby, the real-time image analysis processing of the particle image corresponding to the partial image for 3600 frames obtained by imaging the particles for 60 seconds is completed.
本実施形態では、上記のように、撮像された全体画像から抽出した粒子画像を含む部分画像と、部分画像の位置情報を含む画像処理結果データとを、USBインタフェース62により画像データ分析装置2に1フレーム毎に、順次、送信するとともに、画像データ分析装置2の画像データ処理部2bにより1フレーム毎に、順次、受信して表示することによって、撮像された全体画像のすべてを画像データ分析装置2に送信して、画像データ処理部2bにより表示する場合に比べて、画像データ分析装置2に送信するデータ量を大幅に減少させることができるので、送信時間を大幅に短縮することができる。これによって、粒子画像処理装置1において撮像された粒子画像を撮像中にリアルタイムで画像データ分析装置2において表示することができる。その結果、撮像中の粒子の流れをリアルタイムで観察することができる。また、USBインタフェース62により部分画像のみならず、部分画像の位置情報も送信することによって、模擬全体画像における部分画像の位置を容易に把握することができるので、画像データ分析装置2側において、画像データ処理部2bの画像表示モジュールにより模擬全体画像を容易に生成することができる。
In the present embodiment, as described above, the partial image including the particle image extracted from the entire captured image and the image processing result data including the position information of the partial image are sent to the image
また、本実施形態では、上記のように、粒子画像処理装置1に画像処理基板1bを設置することによって、パーソナルコンピュータからなる画像データ分析装置2に画像処理基板1bを取り付ける場合と異なり、画像データ分析装置(パーソナルコンピュータ)2の規格などが短期間に進化することに起因して、その進化した画像データ分析装置(パーソナルコンピュータ)2に画像処理基板1bを取り付けることが困難になるという不都合が発生するのを防止することができる。
Further, in the present embodiment, unlike the case where the
また、本実施形態では、上記のように、画像処理結果データが画像データの格納位置のデータを含むことによって、容易に、画像処理結果データに部分画像データが格納されていることを認識することができる。 In the present embodiment, as described above, the image processing result data includes the data of the storage position of the image data, thereby easily recognizing that the partial image data is stored in the image processing result data. Can do.
また、本実施形態では、上記のように、部分画像の位置のデータが、部分画像の最小X座標値(XMIN)、最大X座標値(XMAX)、最小Y座標値(YMIN)および最大Y座標値(YMAX)を含むことによって、撮像された全体画像における粒子画像を含む部分画像の位置を正確に認識することができる。 In this embodiment, as described above, the partial image position data includes the minimum X coordinate value (XMIN), the maximum X coordinate value (XMAX), the minimum Y coordinate value (YMIN), and the maximum Y coordinate of the partial image. By including the value (YMAX), the position of the partial image including the particle image in the entire captured image can be accurately recognized.
なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。 The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is shown not by the above description of the embodiments but by the scope of claims for patent, and further includes all modifications within the meaning and scope equivalent to the scope of claims for patent.
たとえば、上記実施形態では、本発明を、ファインセラミックス粒子や、顔料、化粧品パウダーなどの粉体(粒子)の品質を管理するための粒子画像分析システムに適用する例について説明したが、本発明はこれに限らず、ファインセラミックス粒子や、顔料、化粧品パウダーなどの粉体(粒子)以外の粒子の品質を管理するための粒子画像分析システムに適用してもよい。 For example, in the above-described embodiment, an example in which the present invention is applied to a particle image analysis system for managing the quality of powder (particles) such as fine ceramic particles, pigments, and cosmetic powders has been described. However, the present invention is not limited to this, and the present invention may be applied to a particle image analysis system for managing the quality of fine ceramic particles, particles other than powders (particles) such as pigments and cosmetic powders.
また、上記実施形態では、画像表示部に灰色の背景色を描画する例について説明したが、本発明はこれに限らず、画像表示部に灰色以外の背景色を描画してもよい。このとき、部分画像の粒子像以外の領域の色と一致するように画像表示部の背景色を描画することにより、模擬全体画像を実際の全体画像に実質的に一致するように表示画面に表示することが可能になる。 Moreover, although the example which draws a gray background color on an image display part was demonstrated in the said embodiment, this invention is not restricted to this, You may draw background colors other than gray on an image display part. At this time, the simulated whole image is displayed on the display screen so as to substantially match the actual whole image by drawing the background color of the image display unit so as to match the color of the region other than the particle image of the partial image. It becomes possible to do.
1 粒子画像処理装置
1b 画像処理基板(画像処理部)
2 画像データ分析装置
2a 画像表示部(表示画面)
2b 画像データ処理部
12 シースフローセル(フローセル)
14 CCDカメラ(撮像部)
62 USBインタフェース(送信手段)
100 粒子画像分析システム
1 Particle
2
2b
14 CCD camera (imaging part)
62 USB interface (transmission means)
100 particle image analysis system
Claims (13)
前記粒子画像処理装置は、
粒子懸濁液の流れを形成するフローセルと、
前記粒子懸濁液の粒子を含む流れの全体像を撮像する撮像部と、
撮像された全体画像から抽出した粒子画像を含む部分画像と、少なくとも前記部分画像の位置情報を含む画像情報とを生成する画像処理部と、
前記部分画像と前記画像情報とを前記画像データ分析装置に送信するための送信手段とを含み、
前記画像データ分析装置は、
前記部分画像と前記画像情報とを受信するための受信手段と、
前記受信手段により受信された前記部分画像と前記画像情報とに基づいて、表示画面に、模擬全体画像を生成して表示するための画像生成手段とを含む、粒子画像分析システム。 A particle image analysis system comprising: a particle image processing device; and an image data analysis device that displays a captured image transmitted from the particle image processing device,
The particle image processing apparatus includes:
A flow cell forming a flow of particle suspension;
An imaging unit that captures an overall image of the flow including particles of the particle suspension;
An image processing unit that generates a partial image including a particle image extracted from the captured whole image and image information including at least position information of the partial image;
Transmission means for transmitting the partial image and the image information to the image data analysis device,
The image data analysis device comprises:
Receiving means for receiving the partial image and the image information;
A particle image analysis system comprising: image generation means for generating and displaying a simulated whole image on a display screen based on the partial image and the image information received by the reception means.
前記粒子画像処理装置から前記部分画像と前記画像情報とを受信する受信手段と、
前記受信手段により受信された前記部分画像と前記画像情報とに基づいて、表示画面に、模擬全体画像を生成して表示するための画像生成手段として機能させるための粒子画像表示用コンピュータプログラム。 A flow cell that forms a flow of a particle suspension; an imaging unit that captures an entire image of a flow including particles of the particle suspension; a partial image including a particle image extracted from the captured entire image; and at least the portion A particle image processing apparatus including: an image processing unit that generates image information including position information of an image; and a transmission unit that transmits the partial image and the image information to the image data analysis apparatus, and the particle image processing apparatus. A computer of the image data analysis device in a particle image analysis system including an image data analysis device including a computer and displaying a captured image transmitted from
Receiving means for receiving the partial image and the image information from the particle image processing device;
A particle image display computer program for functioning as image generation means for generating and displaying a simulated whole image on a display screen based on the partial image and the image information received by the reception means.
前記画像生成手段は、前記1フレーム分の処理結果データ毎に、順次、模擬全体画像を生成して前記表示画面に表示する、請求項10に記載の粒子画像表示用コンピュータプログラム。 The receiving means sequentially receives processing result data including the partial image and the image information for each processing result data for one frame from the particle image processing device,
The particle image display computer program according to claim 10, wherein the image generation unit sequentially generates a simulated whole image for each processing result data for one frame and displays it on the display screen.
前記粒子画像処理装置は、
粒子懸濁液の流れを形成するフローセルと、
前記粒子懸濁液の粒子を含む流れの全体像を撮像する撮像部と、
撮像された全体画像から抽出された粒子画像を含む部分画像を生成する画像処理部と、
前記部分画像を前記画像データ分析装置に送信するための送信手段とを含み、
前記画像データ分析装置は、
前記部分画像を受信するための受信手段と、
前記部分画像に基づいて、前記粒子画像の解析パラメータを抽出するための画像解析手段とを含む、粒子画像分析システム。 A particle image analysis system comprising a particle image treatment device and an image data analysis device that analyzes a captured image transmitted from the particle image processing device,
The particle image processing apparatus includes:
A flow cell forming a flow of particle suspension;
An imaging unit that captures an overall image of the flow including particles of the particle suspension;
An image processing unit that generates a partial image including a particle image extracted from the entire captured image;
Transmission means for transmitting the partial image to the image data analysis device,
The image data analysis device comprises:
Receiving means for receiving the partial image;
A particle image analysis system including image analysis means for extracting an analysis parameter of the particle image based on the partial image.
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