JP2015055622A - 多波長画像計測における雑音処型理画像表示装置 - Google Patents

多波長画像計測における雑音処型理画像表示装置 Download PDF

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Abstract

【課題】異なる波長の強度比から物理量を算出し、得られたレシオ画像をディスプレイに表示する多波長画像計測において、Ｓ／Ｎの高い領域と低い領域に対して、統計学的に意味のある画像処理が可能なディスプレイ装置を提供する。
【解決手段】画像センサーによるレシオ画像計測において、その測定結果をディスプレイに表示する際、画素毎の測定値のＳ／Ｎ比の二乗和の平方根をＳ／Ｎ指標として定義し、これを媒介変数としてディスプレイ上での表示輝度に重みをかける事により、高Ｓ／Ｎ領域と低Ｓ／Ｎ領域を統計学的に意味のある定量的な判別を行い科学的に測定対象物の解析を可能とする。
【選択図】図２

Description

本発明は画像計測装置に関するものである
リモートセンシングによる可視化技術は、古くは写真乾板を用いていた時代の天文学研究まで遡るが、ＣＣＤやＣＭＯＳなどのイメージセンサーが登場し、現在ではセンサーの高性能化や小型化が進み、その応用範囲は理工学分野に留まらず医学、農学、土木建築など多種多様な分野で発展を遂げている。
一般に、二次元センサーを用いた画像計測によるリモートセンシングでは、紫外線からＸ線に及ぶ広い波長帯において、対象物の物理的な性質を反映する波長を選択し、その発光・反射・吸収・散乱などによる単波長のセンサーへの入射強度情報を用いる事でこれを可視化する方法と、異なる複数の波長におけるセンサーへの入射強度の関数によって物理情報を推定する方法に分けることができる。
後者の分光学的なアプローチでは、天文学においては恒星の色と明るさを元にその温度と大きさを推定するＨＲ図による分類などが挙げられるが、現在では燃焼場の化学発光による診断、アーク溶接などの輝線観測を用いたプラズマ診断、材料分析においてはレーザー励起による励起光などの多波長観測による特定物質の可視化、医療分野でも同様にマーキングを行った特定物資の励起光観測による可視化、農業分野では葉緑素やヘモグロビンなどの吸収帯を利用した植生指数や農作物の鮮度の評価などにも応用され、異なる波長における強度比と測定対象の物理情報を関係付ける事で可視化を行う。
／出願番号：特願平３−３３５０８８／出願日：平成３年（１９９１）１２月１８日／公開番号：特開平５−１６４６８７／公開日：平成５年（１９９３）６月２９日／出願人：浜松ホトニクス株式会社／発明者：神谷 清、内山 茂、大石 英資、杉山 範和、水口 義則、平野 雅彦／発明の名称：レシオイメージング装置 ／出願番号：特願平９−５０６１１４／出願日：平成８年７月１８日／公開番号：国際特許公開ＷＯ９７／０４４１８／国際公開日：平成９年２月６日／出願人：モルフォメトリックス テクノロジーズ インク／発明者：ラズ，ライアン，エス／発明の名称：画像解析用の多スペクトル分割 ／出願番号：特願２００３−４６４２５／出願日：２００３年２月２４日／公開番号：特開２００４−２５７７６９／公開日：２００４年９月１６日／出願人：ＮＥＣ三栄株式会社 外１名／発明者：高橋 琢哉 外４名／発明の名称：多色赤外線撮像装置及び赤外エネルギーデータ処理方法 ／出願番号：特願２００４−２３９２２８／出願日：平成１６年８月１９日／公開番号：特開２００６−５８１０５／公開日：平成１８年３月２日／出願人：独立行政法人理化学研究所／発明者：宮脇 敦史、深野 天／発明の名称：レシオイメージング装置
二次元センサーを用いた画像計測において、異なる複数の波長におけるセンサーへの入射強度の関数によって物理情報を推定する方法の中で、除算２つの異なる波長の強度比を元にしたレシオイメージングを行う場合、除算の際に波長の信号・雑音比が相殺される事で、ディスプレイ装置にいいて雑音成分による強度比と信号成分による強度比の区別が付かなくなるという問題がある。
これは除算によって得られた値が同じ１という値だとしても、除算の過程が１／１であったのか１００／１００であったのかによって、そこに含まれる情報に大きな違いがある事に例えることができる。
このような値が混在した強度比で構成された画像情報を疑似カラーを用いてディスプレイ上に表示した場合、有意なデータ領域と雑音が作り出した無意味なデータ領域を区別する事は非常に困難となってしまう。
また、無意味な雑音データと区別するために、単にディスプレイ装置のコントラストを調整する方法もあるが、その場合統計的に意味のあるデータ処理ではないために測定対象の物理的解析を行うためには問題が生じてしまう。
図１に記した手順により、画像センサーによるレシオ画像計測において、その測定結果をディスプレイに表示する際、画素毎の測定値のＳ／Ｎ比を媒介変数とした画像処理によって、高Ｓ／Ｎ領域と低Ｓ／Ｎ領域を明確に判別するため、ディスプレイ上の疑似カラー表示においてレシオ値を表示色（カラーディスプレイ装置におけるＲ、Ｇ、Ｂ、の３色の比率に基づく発光色）に、Ｓ／Ｎ指標を表示輝度（カラーディスプレイ装置における発光輝度）に関連づける事でこれらの識別を可能にする。
複数の波長を検出可能な２次元画像センサーから得られた異なる２種類の波長における信号強度分布及び雑音分布情報を取得し、画素毎のＳ／Ｎ比を波長毎に算出する。波長毎に得られたＳ／Ｎ比の２乗和の平方根を重みＷ（＝Ｓ／Ｎ指標）として数式１のように定義する。ここで、Ｓ［１］及びＳ［２］はそれぞれの波長の信号強度、Ｎ［１］及びＮ［２］は雑音強度を表す。
ディスプレイにレシオ値を表示する疑似カラースケールの表示輝度に対して、算出・定義したＳ／Ｎ指標を重みとして掛け合わせる事で、ディスプレイ上で相対的に高Ｓ／Ｎ領域を強調して表示する事が可能となる。
多波長画像計測において異なる波長の強度比から物理量を算出し、得られたレシオ画像をディスプレイ上に疑似カラー表示する場合、Ｓ／Ｎの高い領域と低い領域のディスプレイ上での区別は困難であり、興味ある測定領域の判別は極めて困難であったが、本発明によって、単にディスプレイ装置のコントラストを調整するのではなく、図２の様に画素毎のＳ／Ｎ比を用いて統計学的に意味のある定量的な方法を用いて興味ある領域を強調してディスプレイ上に表示する事が可能となる。
画像処理の手順 画像処理の効果

Claims (1)

  1. レシオ画像をディスプレイ装置に疑似カラー表示する場合に、多波長画像検出器から異なる２つの波長の画像を取得し、波長毎のＳＮ比の二乗和の平方根を算出してこれをＳ／Ｎ指標として定義し、ディスプレイ装置での表示輝度値にＳ／Ｎ指標で重みを積算して表示する事により、単にコントラストを調整するのではなく、統計学的に意味のある定量的な計算に基づいて高Ｓ／Ｎ領域を強調してディスプレイ装置に表示する事を可能とする。
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