JP2015082095A - 画像処理装置、顕微鏡システム、画像処理方法およびプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】試料について３次元計測を行う際の計測位置を容易に指定可能とする画像処理装置を提供する。【解決手段】制御装置２は、顕微鏡１において対物レンズと試料３との間の距離を変えながら撮像された複数の画像と、各画像を撮像したときの対物レンズと試料との間の距離とを関連付けて記憶装置３１に記憶する。制御装置２は、記憶装置３１に記憶されている複数の画像のうち一つの画像を表示部３４に表示する。制御装置２は、操作者により操作可能な操作手段の操作に応じて画像を記憶装置３１から読み出して表示部３４に表示させる。制御装置２は表示部３４に複数の画像のうちのいずれかの画像が表示されている状態で試料３のサイズを計測するための複数の計測点を指定し、指定された複数の計測点に基づきサイズを決定する決定手段を有する。【選択図】図２

Description

本発明は、試料について３次元計測を行う際の計測対象箇所指定する技術に関する。

顕微鏡システムでは対物レンズと試料との間の距離を少しずつ変えながら試料を撮像して複数の画像を取得し、得られた複数の画像をスタックしていわゆるＺスタック画像が作成される（特許文献１）。

特開２０１３−０６１４３３号公報

Ｚスタック画像は試料の高さ方向の情報を有しているため、Ｚスタック画像から試料の３次元画像を構築することもできる。ところで、観察者は、３次元画像から試料の３次元構造の外形を視覚的に把握することができるが、さらに、試料の各部位のサイズ（長さ、面積、体積など）を３次元画像から計測したいと考えることがある。この場合に観察者は計測対象となる位置を指定しなければならない。しかし、３次元画像においては試料の各部位が複雑に交差していることがあるため、たとえ３次元画像を３Ｄ回転させたとしても正確に計測位置を指定することは困難であった。たとえば、計測位置を指定したい部位が他の部位によって隠されてしまっていたり、手前の部位に計測位置が指定されているのか奥の部位に計測位置が指定されているのかが分かりにくかったりする。

そこで、本発明は、試料について３次元計測を行う際の計測位置を容易に指定可能な技術を提供することを目的とする。

本発明は、たとえば、
顕微鏡において対物レンズと試料との間の距離を変えながら撮像された複数の画像と、各画像を撮像したときの前記対物レンズと前記試料との間の距離とを関連付けて記憶する記憶手段と、
前記記憶手段に記憶されている前記複数の画像のうち一つの画像を表示する画像表示手段と、
操作者により操作可能な操作手段と、
前記操作手段の操作に応じて前記複数の画像から前記画像表示手段に表示する画像を特定する特定手段と、
前記特定手段により特定された画像を前記記憶手段から読み出して前記画像表示手段に表示させる表示制御手段と、
前記画像表示手段に前記複数の画像のうちのいずれかの画像が表示されている状態で前記試料のサイズを計測するための複数の計測点を指定する指定手段と、
前記指定手段により指定された複数の計測点に基づき前記サイズを決定する決定手段と
を有することを特徴とする画像処理装置を提供する。

本発明によれば、試料について３次元計測を行う際の計測位置を容易に指定可能となる。

図１は顕微鏡システムの中核をなす顕微鏡の斜視図である。 図２は顕微鏡システムを構成する主要部を示すブロック図である。 図３はＺスタック画像の一例を示す図である。 図４はＺスタック画像から構築された３次元画像の一例である。 図５は計測位置を指定するユーザーインタフェースの一例を示す図である。 図６（Ａ）および図６（Ｂ）はレイヤー画像に計測位置を指定する様子を示す図である。 図７は３次元画像において複数の計測位置を線で結ぶことで計測対象部位を強調表示した図である。 図８は計測処理の工程を示すフローチャートである。 図９はユーザーインタフェースの他の例を示す図である。 図１０は３次元画像を利用した断面画像の作成方法を示す図である。 図１１は３次元画像を利用した断面画像の他の作成方法を示す図である。

以下に本発明の一実施形態を示す。以下で説明される個別の実施形態は、本発明の上位概念、中位概念および下位概念など種々の概念を理解するために役立つであろう。また、本発明の技術的範囲は、特許請求の範囲によって確定されるのであって、以下の個別の実施形態によって限定されるわけではない。

図１（Ａ）および図１（Ｂ）は顕微鏡システムの中核をなす顕微鏡１の斜視図である。図１（Ａ）が示すように顕微鏡１は、筐体自体を暗室として利用するため、ユーザーが暗室を用意する必要がない。ユーザー（操作者）は、上面カバー１９０を開けると、透過照明光学系５の下方に配置されたＸＹステージ６にアクセス可能となる。上面カバー１９０を閉じることで、暗室が形成される。ユーザーは前面カバー１９１を開けることでフィルタターレット１４に搭載されたフィルタキューブ（カラーフィルタなど）を交換できる。

図２は、顕微鏡システム１００を構成する主要部を示すブロック図である。顕微鏡１は図２に示す制御装置２によって制御される。制御装置２は、たとえば、制御プログラムをインストールされた情報処理装置（パーソナルコンピュータ：ＰＣ）である。つまりＰＣが顕微鏡１の制御装置２として機能する。このように顕微鏡システム１００は、顕微鏡１と制御装置２とを有している。

顕微鏡１は、試料３のモノクロ画像、カラー画像および蛍光画像を取得することができる顕微鏡であるが、このうち１つの画像のみを取得する顕微鏡であってもよい。ＸＹステージ６には試料３を保持するための容器ユニット７が固定される。試料３は標本、サンプル、検体またはワークと呼ばれることもある。容器ユニット７は、プレパラート、ディッシュまたはウェル等の容器とこの容器を支持するホルダとを有している。透過照明光源４が出力された照明光はコンデンサレンズなどを含む透過照明光学系５を介して試料３に照射される。透過照明光学系５には遮光用のメカシャッタが設けられていてもよい。透過照明光源４からの照明光は、試料３のモノクロ画像やカラー画像を取得する際に使用される。試料３について蛍光観察を実行する際は、蛍光落射照明光源８から励起光が出力される。励起光は、蛍光落射照明光学系９および励起フィルタ１０を通過する。蛍光落射照明光学系９には遮光用のメカシャッタが設けられていてもよい。励起フィルタ１０は、蛍光落射照明光源８から出力された光のうち励起光となる波長成分のみを透過させる波長選択性フィルタである。励起光はさらにダイクロックミラー１１で反射され、対物レンズユニット１２の対物レンズを通過して試料３に照射される。ダイクロックミラー１１も波長選択性のミラーであり、励起光を反射するが、試料３に添加された蛍光試薬（蛍光染料や蛍光色素とも呼ばれる）が発光する蛍光については透過する。対物レンズユニット１２は、モータ１３によって回転する電動レボルバと、電動レボルバに搭載された複数の対物レンズとを有している。フィルタターレット１４は、４つの開口を有し、そのうち３つの開口には励起フィルタ１０、ダイクロイックミラー１１、吸収フィルタ１６を有するそれぞれ異なるフィルタキューブが取り付けられているが、残りの１つの開口は何も取り付けられていない。フィルタの取り付けられていない開口は、明視野画像を取得する際に使用される。フィルタターレット１４は、モータ１５によって回転する。吸収フィルタ１６は、試料３からの光のうち必要な波長成分のみを透過させる波長選択性フィルタである。結像光学系１７は、試料３を撮像装置１８の撮像面に結像させるレンズである。カラーフィルタ２４は、たとえば、液晶チューナブルフィルタであり、透過波長を切り替えることにより順にＲ、Ｇ、Ｂの画像を取得、これらを画像処理部１９で合成することでカラー画像を作成する。なお、カラーフィルタとしては上述した液晶チューナブルフィルタに限られず、異なる透過波長のフィルタを機械的に切り替えるカラーフィルタターレットを配置してもよい。画像処理部１９は、撮像装置１８から出力される画像信号を増幅してＡ／Ｄ変換し、さらにシェーディング補正を行ったりするなど、様々な画像処理を行う。制御部２０は、制御装置２からの指示にしたがって顕微鏡１の各部を制御する。たとえば、制御部２０は、モータ群２１を制御してＸＹステージ６をＸ軸方向またはＹ軸方向へ移動させたり、モータ２２を制御してＺステージと呼ばれることもある対物レンズユニット１２をＺ軸方向に移動させたりする。対物レンズユニット１２をＺ軸方向に移動させることで合焦位置が変化し、オートフォーカスが実行される。ＸＹステージ６およびＺステージは手動調整機構を有していてもよい。ここで、Ｚ軸方向は対物レンズの光軸方向であり、Ｘ軸方向およびＹ軸方向はＺ軸方向に直交した方向である。通信部２３は、制御装置２からの指示を受信したり、制御部２０からの情報や画像データを制御装置２へ送信したりするユニットである。制御部２０は、たとえば、マイクロプロセッサやＣＰＵ、ＬＳＩ、ＦＰＧＡ、ＡＳＩＣなどで構成される。つまり、制御部２０はソフトウエアとその実行手段で実現されてもよいし、ハードウエアのみで実現されてもよいし、前者と後者との混在によって実現されてもよい。

制御装置２においてＣＰＵ３０は、記憶装置３１に記憶された制御プログラムを実行して顕微鏡１を制御したり、通信インタフェース３２を通じて受信した画像データを表示部３４に表示させたりする。記憶装置３１は、ＲＯＭ、ＲＡＭなどのメモリやハードディスク記憶装置などを含んでいる。操作部３３は、キーボードやポインティングデバイスなどの入力装置である。表示部３４は、顕微鏡１を制御するための制御パラメータを設定するユーザーインタフェース（ＵＩ）や観察結果（静止画または動画）を表示するＵＩを提供する。

顕微鏡システム１００はＺスタック画像の撮像やタイムラプス撮影を実行できる。Ｚスタック画像とは、Ｚステージを少しずつ移動させることで合焦位置をずらしながら各合焦位置において取得された試料３の複数の画像（レイヤー画像／スライス画像）をいう。微生物などの試料３は観察中にＸ軸方向やＹ軸方向だけでなくＺ軸方向にも移動する。よって、Ｚ軸方向に少量ずつ合焦位置をずらして複数の画像を取得することで、試料３に合焦した画像を取得しやすくなる。タイムラプス撮影とは、一定時間ごとに１枚または複数枚の画像を取得する撮影方法をいう。微生物などの試料３は観察中に成長したり変化したりする。そのため、その経過を知る上でタイムラプス撮影は有効である。

［Ｚスタック画像］
操作部３３を通じてＺスタック画像の取得が指示されると、ＣＰＵ３０は、Ｚスタック画像の取得を顕微鏡１の制御部２０に指示する。この際に、ＣＰＵ３０は、操作部３３を通じて設定された制御パラメータ（たとえば、露光時間、撮像枚数、撮像開始時刻、光源の種類、フィルタ、対物レンズの倍率、Ｚステージの移動範囲など）も制御部２０に送信される。制御部２０は、制御パラメータにしたがって露光時間などを撮像装置１８に設定するとともに、Ｚステージ（対物レンズユニット１２）を撮像開始位置に移動させるためにモータ１３を制御する。制御部２０は、撮像開始時刻になると光源を点灯させて撮像を開始する。制御部２０は、移動範囲（移動距離）を撮像枚数で除算して、一回の移動距離を求め、それに応じてモータ１３を駆動してＺステージを移動させる。これにより、指定された枚数の画像が取得される。制御部２０は、各画像を撮像したときの制御パラメータ（撮像時刻、対物レンズ、Ｚステージの位置）を含むメタデータを作成して各画像に添付してもよい。なお、メタデータはＣＰＵ３０によって作成されてもよい。制御部２０は、レイヤー画像を取得するたびに、または複数のレイヤー画像を一括して通信部２３を通じて制御装置２に送信する。Ｚステージの位置は、顕微鏡１において対物レンズと試料３との間の距離を示している。ＣＰＵ３０は、通信インタフェース３２を通じて受信した複数のレイヤー画像を記憶装置３１に記憶する。このように、記憶装置３１は、顕微鏡１において対物レンズと試料３との間の距離を変えながら撮像された複数の画像と、各画像を撮像したときの対物レンズと試料との間の距離とを関連付けて記憶する記憶手段として機能する。この複数のレイヤー画像がＺスタック画像である。ＣＰＵ３０は、操作部３３からの指示に応じてＺスタック画像から３次元画像を構築して表示部３４に表示してもよい。

図３はＺスタック画像の一例を示す図である。このＺスタック画像は、６枚のレイヤー画像から構成されている。各レイヤー画像のメタデータにはＺステージの位置が書き込まれている。

図４はＺスタック画像から構築された３次元画像の一例である。本実施形態の顕微鏡１は倒立型の顕微鏡であるため、図４に示されている３次元画像は、試料３を下側から見た様子を示している。ＣＰＵ３０は、各レイヤー画像のメタデータからＺステージの位置を読み出して、その位置を基準に各レイヤー画像を配置して３次元画像を構築する。レイヤー画像における画素の座標はＸ軸方向の位置とＹ軸方向の位置に対応しており、Ｚステージの位置はＺ軸方向の位置に対応している。ＣＰＵ３０は、操作部３３からの指示にしたがって３次元画像を３Ｄ回転させて表示部３４に表示してもよい。

ところで、図４の３次元画像において試料３の部位のサイズを計測するために、ユーザーは、操作部３３を通じて、計測対象部位の起点、途中点および終点を指定しなければならない。各部位の輝度値を元に起点から終点までを自動で連結して起点から終点までの距離を求めてもよいが、この場合は、計測誤差が大きくなることがある。たとえば、試料３が一部で分岐している場合にどちらの部位を辿ればよいかを画像処理で自動的に判別することは簡単ではない。よって、ユーザーが計測したいと思う部位についてはユーザーが手動で指定したほうが正しい計測結果が得られるであろう。しかし、上述したように、３次元画像では複数の部位が重なり合っている場合に所望の部位に計測位置を指定することは簡単ではない。そこで、以下のユーザーインタフェースによりユーザーにとって計測位置の指定を容易にする。

図５は計測位置を指定するユーザーインタフェースの一例を示す図である。図５においてＺスタック画像５０は６つのレイヤー画像Ｉ１からＩ６によって構成されている。ユーザーインタフェース６０にはレイヤー画像を表示する画像表示部６１とスライドバー６５とを有している。画像表示部６１は記憶手段に記憶されている複数の画像のうち一つの画像を表示する画像表示手段の一例である。スライドバー６５は操作者により操作可能な操作手段の一例であり、操作部３３の操作量に連動して移動するポインタ６２によって上下に移動する。とりわけ、本実施形態では、スライドバー６５の位置に対応したレイヤー画像が画像表示部６１に表示される。ＣＰＵ３０は、操作手段の操作に応じた画像を特定する特定手段として機能する。たとえば、ＣＰＵ３０は、スライドバー６５の位置（スライドバー６５の操作量）をＺステージの位置（距離）に換算し、換算された距離に対応したレイヤー画像を特定して記憶装置３１から読み出して画像表示部６１に表示する。このようにＣＰＵ３０は操作手段の操作量を距離に換算する換算手段として機能する。また、記憶装置３１は顕微鏡において対物レンズと試料との間の距離を変えながら撮像された複数の画像と、各画像を撮像したときの対物レンズと試料との間の距離とを関連付けて記憶する記憶手段の一例である。さらに、ＣＰＵ３０は換算手段により換算された距離に対応した画像を記憶手段から読み出して画像表示手段に表示させる表示制御手段として機能する。たとえば、スライドバー６５が移動可能な範囲のうちで最上位に位置しているときは、Ｚスタック画像５０において最上位に位置しているレイヤー画像Ｉ１が表示される。また、スライドバー６５が移動可能な範囲のうちで最下位に位置しているときは、Ｚスタック画像５０において最下位に位置するレイヤー画像Ｉ６が表示される。このように、ユーザーはレイヤー画像を切り替えることで、計測位置を指定したい部位が含まれているレイヤー画像を選択できるため、計測位置を指定しやすくなる。

図６（Ａ）および図６（Ｂ）はレイヤー画像に計測位置を指定する様子を示している。ＣＰＵ３０は、画像表示手段に複数の画像のうちのいずれかの画像が表示されている状態で試料のサイズを計測するための複数の計測点を指定する指定手段として機能する。たとえば、ＣＰＵ３０は、操作部３３によってクリックされた位置の座標とそのときのスライドバーの位置とをＰｉ（ｘｉ，ｙｉ，ｘｉ）として記憶装置３１に記憶する（ｉは計測位置を示す番号）。図６（Ａ）ではスライドバー６５によって最上位から数えて２番目のレイヤー画像Ｉ２が表示されている。また、図６（Ｂ）ではスライドバー６５によって最上位から数えて５番目のレイヤー画像Ｉ５が表示されている。このようにスライドバー６５によってレイヤー画像を切り替えながら、複数の計測位置が順番に指定される。

図７は、複数の計測位置を線で結ぶことで計測対象部位６３を３次元画像５１において強調表示した図である。ＣＰＵ３０は、操作部３３を通じて指定された複数の指定位置を順番に線で結び、各線の距離を加算することで計測対象部位６３の長さを算出する。

図８は、計測処理の工程を示すフローチャートである。Ｓ１１で、制御装置２のＣＰＵ３０はＺスタック画像の取得を顕微鏡１に指示する。顕微鏡１はＺスタック画像を取得して制御装置２に転送する。ＣＰＵ３０はＺスタック画像を記憶装置３１に記憶する。

Ｓ１２で、ＣＰＵ３０は、記憶装置３１からＺスタック画像を構成する複数のレイヤー画像のうちスライドバー６５の位置に対応したレイヤー画像を選択してユーザーインタフェース６０に配置し、ユーザーインタフェース６０を表示部３４に表示する。ここでは、デフォルトのスライドバー６５の位置（最上位、中央、最下位など）に対応したレイヤー画像が選択される。

Ｓ１３で、ＣＰＵ３０は、スライドバー６５の位置の変更を検出すると、スライドバー６５の位置に対応したレイヤー画像をユーザーインタフェース６０に表示する。

Ｓ１４で、ＣＰＵ３０は、画像表示部６１に表示されているレイヤー画像に計測位置を指定する。たとえば、ＣＰＵ３０は、レイヤー画像に対して操作部３３を通じて指定された計測位置の座標Ｐｉ（ｘｉ，ｙｉ，ｘｉ）を記憶装置３１に記憶して行く。なお、１つのレイヤー画像に対して複数の計測位置が指定されてもよい。また、第１のレイヤー画像に対して複数の計測位置が指定され、第２のレイヤー画像に対して複数の計測位置が指定され、さらに第１のレイヤー画像に戻って複数の計測位置が指定されてもよい。つまり、試料３の立体形状に沿って計測位置を順番に設定することができる。

Ｓ１５で、ＣＰＵ３０は、操作部３３を通じて計測位置の指定終了が指示されたかどうかを判定する。指定終了はユーザーインタフェース６０に配置された特定のボタンを操作することで指示されてもよい。指定終了が指示されていなければ、Ｓ１３、Ｓ１４を繰り返し実行する。指定終了が指示されるとＳ１６に進む。

Ｓ１６で、ＣＰＵ３０は、計測処理を実行する。たとえば、ＣＰＵ３０は、最初の計測位置である座標Ｐ１（ｘ１，ｙ１，ｘ１）と２番目の計測位置である座標Ｐ２（ｘ２，ｙ２，ｘ２）とを結ぶ線分の距離Ｌ１を算出する。次に、ＣＰＵ３０は、２番目の計測位置である座標Ｐ２（ｘ２，ｙ２，ｘ２）と３番目の計測位置である座標Ｐ３（ｘ３，ｙ３，ｘ３）とを結ぶ線分の距離Ｌ２を算出する。これを最後の計測位置の座標Ｐｎ（ｘｎ，ｙｎ，ｘｎ）まで順番に繰り返す。ＣＰＵ３０は、距離Ｌ１から距離Ｌｎ−１までを加算して全体の長さＬａを算出する。このようにＣＰＵ３０は指定手段により指定された複数の計測点に基づきサイズを決定する決定手段として機能する。

Ｓ１７で、ＣＰＵ３０は、計測結果を表示する。たとえば、ＣＰＵ３０は、計測結果である長さＬａを表示する。また、図７に例示したようにＣＰＵ３０はＺスタック画像から３次元画像５１を構築し、さらに、最初の計測位置Ｐ１から最後の計測位置Ｐｎまでを結んだ線（計測対象部位６３）を表示してもよい。

図９はユーザーインタフェースの他の例を示している。ユーザーインタフェース７０はＸＹ断面画像Ｉｘｙとしてレイヤー画像を表示する。されに、ＣＰＵ３０はＺスタック画像からＹＺ断面画像ＩｙｚとＸＺ断面画像Ｉｘｙを作成してユーザーインタフェース７０に配置する。ＣＰＵ３０はＹＺ断面画像ＩｙｚにＸＹ断面画像Ｉｘｙの位置を示す指標線７１を配置する。ＣＰＵ３０はＸＺ断面画像ＩｘｚにＸＹ断面画像Ｉｘｙの位置を示す指標線７２を配置する。さらに、ＣＰＵ３０は計測位置を指定するための２本の指定線７３、７４をＸＹ断面画像Ｉｘｙに重ね合わせて表示する。操作部３３によってポインタ６２が操作されるが、指定線７３をポインタ６２によってドラッグすることで計測位置Ｐのｘ座標が決定される。また、指定線７４をポインタ６２によってドラッグすることで計測位置Ｐのｙ座標が決定される。ＸＹ断面画像Ｉｘｙはレイヤー画像そのものであり、指標線７１、７２のどちらかをポインタ６２によってドラッグすることで、指標線７１、７２の位置に対応したレイヤー画像が記憶装置３１から読み出される。なお、指標線７１、７２は連動して移動する。これは両者がｚ座標を示しているからである。このように、指標線７１、７２の位置またはレイヤー画像のメタデータから計測位置Ｐのｚ座標が確定する。このように、ＸＹ断面画像Ｉｘｙ、ＹＺ断面画像ＩｙｚおよびＸＺ断面画像Ｉｘｙを表示することで、ユーザーは、計測位置Ｐの座標を確認しながら正確に所望の位置にセットすることができる。ＣＰＵ３０は、操作部３３からの指示に応じて断面画像８０および断面画像８２を切り替えながら複数の計測位置を指定する。

図１０は３次元画像５１を利用した断面画像の作成方法を示している。ＣＰＵ３０は、Ｚスタック画像から構築した３次元画像５１を表示する。ＣＰＵ３０は、ポインタ６２によって３次元画像がドラッグされると、ドラッグ量に応じて３次元画像５１を３Ｄ回転させるとともに、平面８１に切断（スライス）された断面画像８０を取得する。３次元画像は、輝度値と座標（ｘ、ｙ、ｚ）との集合であるため、ＣＰＵ３０は、平面８１の座標に基づき３次元画像から断面画像８０を作成する。なお、ＣＰＵ３０は、断面画像８０を断面の法線方向から見た断面画像８２に変換して表示してもよい。ＣＰＵ３０は、この断面画像８２に対してポインタ６２でクリックされた位置の座標を計測位置の座標として決定する。

図１１は３次元画像５１を利用した断面画像の他の作成方法を示している。この例では、３次元画像５１に対して断面画像８０を指定するための２つのピン９１、９２を採用している。ＣＰＵ３０は、操作部３３からの操作によって２つのピン９１、９２を３次元画像５１に対して重ね合わせて表示する。そして、ＣＰＵ３０は、２つのピン９１、９２を結ぶ平面によって３次元画像５１から切り取られる断面を断面画像８０とする。なお、２つのピン９１、９２の配置位置や角度は操作部３３からの操作によって自由に変更される。ＣＰＵ３０は、操作部３３からの指示に応じて断面画像８０および断面画像８２を切り替えながら複数の計測位置を指定する。

上述した実施形態では長さを求める例を示したが、面積や体積を求めてもよい。つまり、ＣＰＵ３０は、操作部３３によって面積計測が指定されると、たとえば、３つ以上の計測位置をユーザーに指定させ、指定された計測位置を順番に結び、さらに最初の計測位置と最後の計測位置とを結ぶことで閉じた形状を求め、この形状の面積を算出してもよい。

ＣＰＵ３０は、操作部３３によって体積計測が指定されると、たとえば、２つの矩形の座標を計測位置としてユーザーに指定させ、２つの矩形を上面と下面とする直方体の体積として算出してもよい。もちろん、矩形は一例にすぎず、三角形や多角形であってもよいし、円形や雲形などの自由形状であってもよい。また、ＣＰＵ３０は、多面体を構成する複数の頂点を計測位置として操作部３３を通じて指定させ、多面体の体積や表面積を算出してもよい。なお、ＣＰＵ３０は、操作部３３を通じて試料３の密度を受け付け、体積に密度を乗算して質量を算出してもよい。

（まとめ）
本実施形態では制御装置２が画像処理装置として機能する。すなわち、制御装置２は、顕微鏡１において対物レンズと試料３との間の距離を変えながら撮像された複数の画像と、各画像を撮像したときの対物レンズと試料との間の距離とを関連付けて記憶装置３１に記憶する。制御装置２は、記憶装置３１に記憶されている複数の画像のうち一つの画像を表示部３４に表示する。制御装置２は、操作者により操作可能な操作手段の操作に応じて複数の画像から表示部３４に表示する画像を特定する。上述した事例に加えて、さらに、マウスなどのポインティングデバイスによるアイコンのクリック操作に応じて上層のスライス画像に移動したり、下層のスライス画像に移動したりしてもよい。この場合、ユーザーインタフェースには、上層移動用のアイコンと下層移動用のアイコンが設けられてもよい。制御装置２は、マウスに搭載されたホイールの操作に応じて上層のスライス画像に移動したり、下層のスライス画像に移動したりしてもよい。また、制御装置２は、マウスの左クリックを検知すると上層のスライス画像に移動し、右クリックを検知すると下層のスライス画像に移動してもよい。また、制御装置２は、操作量を距離に換算し、距離に対応した画像を特定して記憶装置３１から読み出して表示部３４に表示させる。制御装置２は表示部３４に複数の画像のうちのいずれかの画像が表示されている状態で試料３のサイズを計測するための複数の計測点を指定し、指定された複数の計測点に基づきサイズを決定する決定手段する。このように、本実施形態では、Ｚスタック画像などから容易に計測位置を指定することが可能となり、試料３に関する様々なサイズ（寸法や質量など）を計測することが可能となる。

操作手段としてスライドバー６５を採用することで、計測位置を指定するためのレイヤー画像を容易に切り替えることが可能となる。

本実施形態では、対物レンズの光軸の方向がＺ軸方向であり、Ｚ軸方向と直交する方向がＸ軸方向およびＹ軸方向である。図９を用いて説明したように、表示部３４は、複数の画像に基づき、ＸＹ断面画像と、ＹＺ断面画像と、ＸＺ断面画像とを表示してもよい。操作部３３は、ＹＺ断面画像またはＸＺ断面画像においてＺ軸方向の位置を指定するための操作手段として利用されてもよい。ＣＰＵ３０は、操作部３３により指定された位置に対応した画像を記憶装置３１から読み出してＸＹ断面画像として表示部３４に表示させてもよい。さらに、ＣＰＵ３０は、ＸＹ断面画像において計測点のＸＹ座標を指定し、操作部３３により指定された位置を計測点のＺ座標として指定してもよい。このようにＺスタック画像などから断面画像を作成し、その断面画像において計測位置を指定できるようになる。断面画像を用いることで計測位置を正確に設定できるようになる。

ＣＰＵ３０は、指定手段により指定された順番に従って複数の計測点のうち最初に指定された計測点から最後に指定された計測点までの線分の距離を算出してもよい。これにより計測対象物の長さを正確に求められるようになる。ＣＰＵ３０は、指定手段により指定された順番に従って複数の計測点を結んでできる面の面積を算出してもよい。これにより計測対象物の面積を正確に求められるようになる。ＣＰＵ３０は、指定手段により指定された順番に従って複数の計測点を結んでできる多面体の体積を算出してもよい。これにより計測対象物の体積を正確に求められるようになる。ＣＰＵ３０は、指定手段により指定された順番に従って複数の計測点を結んでできる多面体の表面積を算出してもよい。これにより計測対象物の表面積を正確に求められるようになる。

なお、図９ないし図１１などを用いて説明したように、ＣＰＵ３０は、複数の画像を重ね合わせて試料の３次元画像を作成する３次元画像作成手段として機能し、表示部３４は複数の画像から作成された３次元画像を表示する３次元画像表示手段として機能してもよい。また、操作部３３は、３次元画像表示手段に表示されている３次元画像において断面を指定する断面指定手段として機能してもよい。ＣＰＵ３０は複数の画像に基づき指定された断面を示す断面画像を作成する断面画像作成手段として機能してもよい。表示部３４は断面画像を表示する断面画像表示手段として機能してもよい。ＣＰＵ３０は、断面画像において試料のサイズを計測するための複数の計測点を指定して、複数の計測点に基づきサイズを決定してもよい。図９や図１０を用いて説明したように、表示部３４は、断面を含む矩形の枠線を表示してもよい。図１１を用いて説明したように、ＣＰＵ３０は断面を特定するための２つのピンを表示部３４に表示してもよい。これらはユーザーが断面を指定することを手助けするであろう。

Claims (15)

1. 顕微鏡において対物レンズと試料との間の距離を変えながら撮像された複数の画像と、各画像を撮像したときの前記対物レンズと前記試料との間の距離とを関連付けて記憶する記憶手段と、
   前記記憶手段に記憶されている前記複数の画像のうち一つの画像を表示する画像表示手段と、
   操作者により操作可能な操作手段と、
   前記操作手段の操作に応じて前記複数の画像から前記画像表示手段に表示する画像を特定する特定手段と、
   前記特定手段により特定された画像を前記記憶手段から読み出して前記画像表示手段に表示させる表示制御手段と、
   前記画像表示手段に前記複数の画像のうちのいずれかの画像が表示されている状態で前記試料のサイズを計測するための複数の計測点を指定する指定手段と、
   前記指定手段により指定された複数の計測点に基づき前記サイズを決定する決定手段と
   を有することを特徴とする画像処理装置。
2. 前記操作手段の操作量を距離に換算する換算手段をさらに有し、
   前記特定手段は、前記換算手段により換算された距離に対応した画像を特定することを特徴とする請求項１に記載の画像処理装置。
3. 前記操作手段はスライドバーであることを特徴とする請求項１または２に記載の画像処理装置。
4. 前記対物レンズの光軸の方向がＺ軸方向であり、前記Ｚ軸方向と直交する方向がＸ軸方向およびＹ軸方向であり、
   前記画像表示手段は、前記複数の画像に基づき、ＸＹ断面画像と、ＹＺ断面画像と、ＸＺ断面画像とを表示し、
   前記操作手段は、ＹＺ断面画像またはＸＺ断面画像においてＺ軸方向の位置を指定するための操作手段であり、
   前記表示制御手段は、前記操作手段により指定された位置に対応した画像を前記記憶手段から読み出して前記ＸＹ断面画像として前記画像表示手段に表示させ、
   前記指定手段は、前記ＸＹ断面画像において前記計測点のＸＹ座標を指定し、前記操作手段により指定された位置を前記計測点のＺ座標として指定することを特徴とすることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の画像処理装置。
5. 前記決定手段は、前記指定手段により指定された順番に従って前記複数の計測点のうち最初に指定された計測点から最後に指定された計測点までの線分の距離を算出することを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の画像処理装置。
6. 前記決定手段は、前記指定手段により指定された順番に従って前記複数の計測点を結んでできる面の面積を算出することを特徴とすることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の画像処理装置。
7. 前記決定手段は、前記指定手段により指定された順番に従って前記複数の計測点を結んでできる多面体の体積を算出することを特徴とすることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の画像処理装置。
8. 前記決定手段は、前記指定手段により指定された順番に従って前記複数の計測点を結んでできる多面体の表面積を算出することを特徴とすることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の画像処理装置。
9. 顕微鏡において対物レンズと試料との間の距離を変えながら撮像された複数の画像と、各画像を撮像したときの前記対物レンズと前記試料との間の距離とを関連付けて記憶する記憶手段と、
   前記複数の画像を重ね合わせて前記試料の３次元画像を作成する３次元画像作成手段と、
   前記複数の画像から作成された前記３次元画像を表示する３次元画像表示手段と、
   前記３次元画像表示手段に表示されている前記３次元画像において断面を指定する断面指定手段と、
   前記複数の画像に基づき前記指定された断面を示す断面画像を作成する断面画像作成手段と、
   前記断面画像を表示する断面画像表示手段と、
   前記断面画像において前記試料のサイズを計測するための複数の計測点を指定する指定手段と、
   前記指定手段により指定された複数の計測点に基づき前記サイズを決定する決定手段と
   を有することを特徴とする画像処理装置。
10. 前記断面画像表示手段は、前記断面を含む矩形の枠線を表示することを特徴とする請求項９に記載の画像処理装置。
11. 前記断面画像表示手段は、前記断面を特定するための２つのピンを表示することを特徴とする請求項９または１０に記載の画像処理装置。
12. 顕微鏡と、
    請求項１ないし１１のいずれか１項に記載の画像処理装置と
    を有することを特徴とする顕微鏡システム。
13. プログラムであって、コンピュータを請求項１ないし１１のいずれか１項に記載の画像処理装置として機能させることを特徴とするプログラム。
14. 顕微鏡において対物レンズと試料との間の距離を変えながら撮像された複数の画像と、各画像を撮像したときの前記対物レンズと前記試料との間の距離とを関連付けて記憶手段に記憶する記憶工程と、
    前記記憶手段に記憶されている前記複数の画像のうち一つの画像を表示手段に表示する画像表示工程と、
    操作者により操作可能な操作手段の操作に応じて前記複数の画像から前記表示手段に表示する画像を特定する特定工程と、
    前記特定工程において特定された画像を前記記憶手段から読み出して前記表示手段に表示させる表示制御工程と、
    前記表示手段に前記複数の画像のうちのいずれかの画像が表示されている状態で前記試料のサイズを計測するための複数の計測点を指定する指定工程と、
    前記指定工程において指定された複数の計測点に基づき前記サイズを決定する決定工程と
    を有することを特徴とする画像処理方法。
15. 顕微鏡において対物レンズと試料との間の距離を変えながら撮像された複数の画像と、各画像を撮像したときの前記対物レンズと前記試料との間の距離とを関連付けて記憶手段に記憶する記憶工程と、
    前記複数の画像を重ね合わせて前記試料の３次元画像を作成する３次元画像作成工程と、
    前記複数の画像から作成された前記３次元画像を表示手段に表示する３次元画像表示工程と、
    前記表示手段に表示されている前記３次元画像において断面を指定する断面指定工程と、
    前記複数の画像に基づき前記指定された断面を示す断面画像を作成する断面画像作成工程と、
    前記断面画像を前記表示手段に表示する断面画像表示工程と、
    前記断面画像において前記試料のサイズを計測するための複数の計測点を指定する指定工程と、
    前記指定工程において指定された複数の計測点に基づき前記サイズを決定する決定工程と
    を有することを特徴とする画像処理方法。