JP2016096747A - Image processing device, image processing program, image processing method, and housing container of object to be observed - Google Patents

Image processing device, image processing program, image processing method, and housing container of object to be observed Download PDF

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an image processing device or the like which is capable of easily detecting a height of a cross-sectional position at which a slice image is captured.SOLUTION: An image processing device 30 comprises: an image data recording part 302 which acquires an observation image including a slice image of a fertilized egg housed in a housing container, which is captured by focusing the fertilized egg at a cross-sectional position orthogonal to a height direction and a marker image of a marker provided for the housing container; a marker image extraction part 321 which extracts the marker image from the observation image; a reference marker image recording part 303 in which a reference marker image obtained by capturing the marker while a distance between a reference position in a height direction and a focusing position of the imaging device is changed along a height direction is recorded; a similarity calculation part 322 which calculates similarity between an extracted marker image and each reference marker image; and a height detecting part 323 which detects a height of the slice image based on a reference marker image having the highest similarity.SELECTED DRAWING: Figure 4

Description

本発明は、例えば培養細胞の観察に使用される画像処理装置、画像処理プログラム及び画像処理方法、並びに観察対象物の収納容器に関する。   The present invention relates to an image processing apparatus, an image processing program and an image processing method used for observing cultured cells, for example, and an observation object storage container.

近年、再生医療や不妊治療をはじめとする細胞培養分野においては、各研究が進んでおり、それと同時に生体から採取した細胞の培養状態を、細胞に影響を与えずにかつ簡易に観察する技術が要求されている。   In recent years, research has progressed in the field of cell culture including regenerative medicine and infertility treatment. At the same time, there is a technology for easily observing the culture state of cells collected from living bodies without affecting the cells. It is requested.

例えば、体外受精による受精卵を培養する場合は、一定時間毎に、培養容器内の受精卵の状態を顕微鏡で観察して受精卵の観察画像を取得する作業が行われている。その際、顕微鏡の対物レンズの光軸方向(以下、「高さ方向」という。)の位置を調整し、所望の観察画像が得られる断面位置で合焦させて受精卵を撮像することにより受精卵のスライス画像が取得される。   For example, when a fertilized egg by in vitro fertilization is cultured, an operation for obtaining an observation image of the fertilized egg by observing the state of the fertilized egg in the culture container with a microscope at regular time intervals is performed. At this time, the position of the objective lens of the microscope in the optical axis direction (hereinafter referred to as the “height direction”) is adjusted, and the fertilized egg is imaged by focusing at the cross-sectional position where a desired observation image is obtained. An egg slice image is acquired.

従来、この種の観察画像を取得する装置としては、接眼レンズと、対物レンズと、標本を収容するディッシュが配置されるステージと、対物レンズの高さ方向の位置を調整して標本に合焦させる焦準ハンドルと、ステージに対する対物レンズの高さを検出する位置検出器と、検出された対物レンズの高さを表示する表示用コントローラと、を備えた顕微鏡装置が知られている(例えば、特許文献1)。   Conventionally, as an apparatus for acquiring this kind of observation image, an eyepiece, an objective lens, a stage on which a dish for accommodating the specimen is arranged, and a position in the height direction of the objective lens are adjusted to focus on the specimen. There is known a microscope apparatus including a focusing handle to be moved, a position detector that detects the height of the objective lens with respect to the stage, and a display controller that displays the detected height of the objective lens (for example, Patent Document 1).

この構成により、観察者が接眼レンズで視野を観察しながら焦準ハンドルを回し、対物レンズを標本の所望の断面位置で合焦させてスライス画像を撮像すれば、その断面位置での対物レンズの高さが表示用コントローラに表示されるので、対物レンズの高さに基づいてスライス画像とそれが撮像された断面位置の高さとを紐付けて管理することができる。   With this configuration, if the observer turns the focusing handle while observing the field of view with the eyepiece lens, the objective lens is focused at the desired cross-sectional position of the sample and a slice image is captured, the objective lens at that cross-sectional position is captured. Since the height is displayed on the display controller, it is possible to manage the slice image and the height of the cross-sectional position where the slice image is captured based on the height of the objective lens.

特開2006−023487号公報JP 2006-023487 A

しかしながら、特許文献1に記載の装置にあっては、スライス画像を撮像した際の対物レンズの高さを観察者が手作業で記録するという煩雑な作業が必要である。そのため、スライス画像が撮像された断面位置の高さを容易に検出することが可能な装置が求められている。   However, the apparatus described in Patent Document 1 requires a complicated operation in which an observer manually records the height of the objective lens when a slice image is captured. Therefore, there is a demand for an apparatus that can easily detect the height of a cross-sectional position where a slice image is captured.

本発明は、上述の事情に鑑みてなされたものであって、その目的は、スライス画像が撮像された断面位置の高さを容易に検出することが可能な画像処理装置等を提供することである。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide an image processing apparatus and the like that can easily detect the height of a cross-sectional position where a slice image is captured. is there.

上述した課題を解決するため、本発明は、収納容器に収納された観察対象物を観察方向と異なる軸方向に設定された所定の断面位置で合焦させて撮像する撮像装置から取得した画像を処理する画像処理装置であって、前記断面位置で合焦させて撮像した、前記観察対象物のスライス画像及び前記収納容器に設けられたマーカのマーカ画像を含む観察画像を取得する観察画像取得手段と、前記観察画像から前記マーカ画像を抽出するマーカ画像抽出手段と、予め定められた前記観察方向の基準位置と前記撮像装置の合焦位置との間の距離を前記観察方向に沿って変えながら前記マーカを撮像した複数の距離対応マーカ画像が記録された距離対応マーカ画像記録手段と、前記マーカ画像抽出手段によって抽出された前記マーカ画像と前記距離対応マーカ画像記録手段に記録された前記各距離対応マーカ画像との類似度を算出する類似度算出手段と、前記類似度が最も高い距離対応マーカ画像に基づいて前記基準位置から前記スライス画像が撮像された断面位置までの距離を検出する距離検出手段と、を備えた構成を有している。   In order to solve the above-described problems, the present invention captures an image acquired from an imaging apparatus that focuses and images an observation target object stored in a storage container at a predetermined cross-sectional position set in an axial direction different from the observation direction. An image processing device for processing, an observation image acquisition means for acquiring an observation image including a slice image of the observation object and a marker image of a marker provided in the storage container, which is focused at the cross-sectional position and imaged And a marker image extracting means for extracting the marker image from the observation image, and changing a predetermined distance between the reference position in the observation direction and the in-focus position of the imaging device along the observation direction. A distance-corresponding marker image recording unit that records a plurality of distance-corresponding marker images obtained by imaging the marker, the marker image extracted by the marker image extracting unit, and the distance correspondence A similarity calculation unit that calculates a similarity to each distance-corresponding marker image recorded in the maker image recording unit, and the slice image is captured from the reference position based on the distance-corresponding marker image having the highest similarity. Distance detecting means for detecting the distance to the cross-sectional position.

この構成により、本発明は、観察対象物のスライス画像及び収納容器に設けられたマーカのマーカ画像を含む観察画像を取得し、取得した観察画像から抽出したマーカ画像と予め記録した各距離対応マーカ画像との類似度が最も高い距離対応マーカ画像に基づいて基準位置からスライス画像が撮像された断面位置までの距離を検出することができるので、スライス画像が撮像された断面位置の高さを容易にかつ的確に検出することができる。   With this configuration, the present invention acquires an observation image including a slice image of an observation object and a marker image of a marker provided on the storage container, and extracts a marker image extracted from the acquired observation image and each distance-corresponding marker recorded in advance. Since the distance from the reference position to the cross-sectional position where the slice image is captured can be detected based on the distance-corresponding marker image having the highest similarity to the image, the height of the cross-sectional position where the slice image is captured can be easily Can be detected accurately and accurately.

本発明の画像処理装置などは、スライス画像が撮像された断面位置の高さを容易にかつ的確に検出することができる。   The image processing apparatus of the present invention can easily and accurately detect the height of the cross-sectional position where the slice image is captured.

本発明に係るスライス画像位置検出システムの一実施形態の構成を示す構成図である。It is a block diagram which shows the structure of one Embodiment of the slice image position detection system which concerns on this invention. 一実施形態のスライス画像位置検出システムにおける撮像装置において用いられる収納容器の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the storage container used in the imaging device in the slice image position detection system of one Embodiment. 一実施形態のスライス画像位置検出システムにおける撮像装置によって撮像される観察画像の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the observation image imaged with the imaging device in the slice image position detection system of one Embodiment. 一実施形態の画像処理装置の構成を示す構成図である。It is a block diagram which shows the structure of the image processing apparatus of one Embodiment. 一実施形態のスライス画像位置検出システムにおける画像データ記録部に記録される観察画像を含むデータの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the data containing the observation image recorded on the image data recording part in the slice image position detection system of one Embodiment. 一実施形態のスライス画像位置検出システムにおける基準マーカ画像記録部に記録される基準マーカ画像を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the reference marker image recorded on the reference marker image recording part in the slice image position detection system of one Embodiment. 一実施形態の画像処理装置においてスライス画像高さのデータを観察画像に付加した一例を示す図である。It is a figure which shows an example which added the data of slice image height to the observation image in the image processing apparatus of one Embodiment. 一実施形態の画像処理装置において実行されるスライス画像高さ検出処理の動作を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the operation | movement of the slice image height detection process performed in the image processing apparatus of one Embodiment. 一実施形態の変形例においてマーカの変形例を示す図である。It is a figure which shows the modification of a marker in the modification of one Embodiment. 一実施形態の変形例においてマイクロビーズを、スライス画像高さを変えながら撮像したものを示す図である。It is a figure which shows what imaged the micro bead in the modification of one Embodiment, changing slice image height. 一実施形態の変形例において各ウェルを識別するための識別機能をマーカに持たせた場合の説明図である。It is explanatory drawing at the time of giving the identification function for identifying each well in the modification of one Embodiment to a marker. 一実施形態の変形例において受精卵を培養するウェル毎にウェルIDを付加し、そのウェルIDで受精卵を管理する場合の説明図である。It is explanatory drawing at the time of adding well ID for every well which cultures a fertilized egg in the modification of one Embodiment, and managing a fertilized egg by the well ID. 一実施形態の変形例においてマーカを収納容器に設けた場合の一例を示す図である。It is a figure which shows an example at the time of providing the marker in the storage container in the modification of one Embodiment.

以下、本発明に係る実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、以下の実施形態は、培養された受精卵(胚)のスライス画像が撮像された位置を検出するスライス画像位置検出システムに対して、本発明に係る画像処理装置、画像処理プログラム及び画像処理方法、並びに観察対象物の収納容器を適用した場合の実施形態である。ただし、本発明は、その技術的思想を含む範囲で以下の実施形態に限定されない。   Hereinafter, embodiments according to the present invention will be described with reference to the drawings. In the following embodiments, an image processing apparatus, an image processing program, and an image processing according to the present invention are applied to a slice image position detection system that detects a position where a slice image of a cultured fertilized egg (embryo) is captured. It is embodiment at the time of applying the storage container of a method and an observation object. However, the present invention is not limited to the following embodiments as long as the technical idea is included.

[1]画像処理装置の概要
まず、図1を用いて本実施形態におけるスライス画像位置検出システム1の構成及び概要について説明する。なお、図1は、本実施形態におけるスライス画像位置検出システム1の構成を示すシステム構成図である。
[1] Outline of Image Processing Apparatus First, the configuration and outline of a slice image position detection system 1 according to the present embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a system configuration diagram showing the configuration of the slice image position detection system 1 in the present embodiment.

本実施形態のスライス画像位置検出システム1は、例えばディッシュなどの所定の容器に載置された観察対象の対象細胞を、容器が配置されたXY平面に垂直なZ軸方向と直交する所定の断面位置で合焦させてスライス画像を撮像し、撮像したスライス画像のZ軸方向の位置を検出するシステムである。なお、Z軸方向は、本発明に係る観察方向に対応し、以下の説明では「高さ方向」という。ただし、後述するように、当該断面位置は、Z軸方向と異なる軸方向に設定されていればよく、直交する方向に設定されていなくてもよい。   The slice image position detection system 1 according to the present embodiment is a predetermined cross section perpendicular to the Z-axis direction perpendicular to the XY plane on which the target cell placed on a predetermined container such as a dish is placed. In this system, a slice image is picked up by focusing at a position, and the Z-axis direction position of the picked slice image is detected. The Z-axis direction corresponds to the observation direction according to the present invention, and is referred to as “height direction” in the following description. However, as will be described later, the cross-sectional position only needs to be set in an axial direction different from the Z-axis direction, and may not be set in a direction orthogonal to the Z-axis direction.

例えば、観察対象の細胞としては、不妊治療に用いられる受精卵が挙げられる。また、不妊治療では、一般的に、卵子を採取して体外受精を行った後、得られた受精卵を所定の容器で培養し、適した発育段階まで発生させて子宮内に移植することにより行われている。   For example, the cell to be observed includes a fertilized egg used for infertility treatment. In fertility treatment, generally, after collecting an egg and performing in vitro fertilization, the obtained fertilized egg is cultured in a predetermined container, and then developed to a suitable developmental stage and transplanted into the uterus. Has been done.

特に、受精後には、卵子の中に卵子及び精子のそれぞれの核である2つの前核が形成され、この2つの前核が融合した後に、細胞分裂が起こり、卵割が発生する。また、受精から2日後には、受精卵は2細胞期を経て4細胞期になり、受精から3日後には受精卵は8細胞期になる。さらに、受精から4日後には、さらに細胞分裂が進んで1つ1つの細胞の境目が互いに接触した桑実胚になり、受精から5日後には、卵細胞はさらに分裂して胚盤胞になる。そして、この胚盤胞は、栄養外胚葉とその内部にある内細胞塊とから構成される。なお、卵割の各発生時期には数時間前後の誤差があり、この点を留意した観察が必要とされている。   In particular, after fertilization, two pronuclei that are the nuclei of the egg and sperm are formed in the ovum, and after the two pronuclei are fused, cell division occurs and cleavage occurs. Also, two days after fertilization, the fertilized egg goes through the 2-cell stage to the 4-cell stage, and 3 days after fertilization, the fertilized egg goes into the 8-cell stage. Furthermore, 4 days after fertilization, cell division further proceeds and each cell boundary becomes a morula that contacts each other, and 5 days after fertilization, the egg cell further divides into a blastocyst . And this blastocyst is comprised from the trophectoderm and the inner cell mass in the inside. In addition, there is an error of around several hours in each occurrence of cleavage, and observations that take this into account are necessary.

一方、不妊治療において受精卵を母体内に移植する過程では、確実な着床とその後の成長を期すため、受精後2日〜5日にわたって受精卵の培養を行った後、移植に適した発育段階の状態の良い受精卵だけを選別して移植することが行われている。   On the other hand, in the process of transplanting fertilized eggs into the mother body for infertility treatment, in order to ensure reliable implantation and subsequent growth, the fertilized eggs are cultured for 2 to 5 days after fertilization, and then suitable for transplantation. Only fertilized eggs in good stages are selected and transplanted.

受精卵の観察や撮影においては、受精卵の中心部分を観察することが好ましい。受精卵の中心部分を観察することにより、中心部分の断面において受精卵の外周が最大となり、より広い範囲の内部構造を観察できる。したがって、一般的には、中心部分の断面位置で合焦させて撮像したスライス画像が用いられる。ただし、受精卵の直径にはばらつきがあるため、所定の基準位置に対するスライス画像が撮像された断面位置の高さ(以下、単に「スライス画像高さ」という。)を記録しておくことはスライス画像を管理する上で重要である。   In observing or photographing a fertilized egg, it is preferable to observe the central part of the fertilized egg. By observing the central part of the fertilized egg, the outer periphery of the fertilized egg is maximized in the cross section of the central part, and a wider range of internal structures can be observed. Therefore, in general, a slice image captured by focusing at the cross-sectional position of the central portion is used. However, since the diameters of fertilized eggs vary, recording the height of a cross-sectional position where a slice image with respect to a predetermined reference position is captured (hereinafter simply referred to as “slice image height”) is a slice. This is important in managing images.

そこで、本実施形態においては、受精卵が収容されるウェルの近傍にマーカを設け、受精卵の所定の断面位置で合焦させて撮像したスライス画像にマーカ画像が含まれるように撮像し、そのマーカ画像に基づいてスライス画像高さを容易に検出することができるようになっている。   Therefore, in the present embodiment, a marker is provided in the vicinity of the well in which the fertilized egg is accommodated, and the slice image captured by focusing at a predetermined cross-sectional position of the fertilized egg is captured so that the marker image is included. The slice image height can be easily detected based on the marker image.

具体的には、図1に示すように、本実施形態のスライス画像位置検出システム1は、受精卵の所定の断面位置で合焦させて受精卵を撮像したスライス画像にマーカ画像が含まれるように撮像した観察画像を取得することが可能な撮像装置10と、ネットワーク20と、観察画像からマーカ画像を抽出し、抽出したマーカ画像に基づいてスライス画像高さを容易に検出するための画像処理を行う画像処理装置30と、から構成されている。   Specifically, as illustrated in FIG. 1, the slice image position detection system 1 according to the present embodiment includes a marker image in a slice image obtained by focusing on a predetermined cross-sectional position of a fertilized egg and capturing the fertilized egg. Image processing device 10 capable of acquiring an observation image captured in a network, network 20, and image processing for extracting a marker image from the observation image and easily detecting a slice image height based on the extracted marker image And an image processing apparatus 30 for performing the above.

撮像装置10は、例えばネットワーク20に接続しデータの授受を行う通信機能と、観察画像を取得することが可能な撮像機能と、受精卵を観察するための顕微鏡機能と、を有する装置である。   The imaging device 10 is a device that has a communication function for connecting to the network 20 and exchanging data, an imaging function capable of acquiring an observation image, and a microscope function for observing a fertilized egg, for example.

特に、撮像装置10は、撮像機能によって、一定間隔毎(例えば、6分や12分毎)に、所定の高さの断面位置でディッシュのウェル内に載置された観察対象の受精卵と、ウェルの外縁の近傍に設けられたマーカとを含む画像を観察画像として生成するとともに、生成した観察画像のデータを画像処理装置30に送信する構成を有している。   In particular, the imaging device 10 has a fertilized egg to be observed, which is placed in a dish well at a predetermined cross-sectional position at regular intervals (for example, every 6 minutes or 12 minutes) by an imaging function, An image including a marker provided in the vicinity of the outer edge of the well is generated as an observation image, and data of the generated observation image is transmitted to the image processing device 30.

例えば、撮像装置10は、光学システムと、当該光学システムから入力された光学画像を電気信号に変換するCCDIセンサ(Charge Coupled Device Image Sensor)と、CCDIセンサにおいて生成された電気信号に基づいて画像データを生成する生成部と、を有する。   For example, the imaging apparatus 10 includes an optical system, a CCDI sensor (Charge Coupled Device Image Sensor) that converts an optical image input from the optical system into an electrical signal, and image data based on the electrical signal generated by the CCDI sensor. And a generating unit that generates

また、撮像装置10は、観察画像のデータを画像処理装置30に送信する際には、LAN(Local Area Network)等の所定の通信規格を用いて有線にて直接又は図示しないアクセスポイントを介して無線にて画像処理装置30に送信する構成を有している。   Further, when transmitting the observation image data to the image processing device 30, the imaging device 10 uses a predetermined communication standard such as a LAN (Local Area Network) or the like directly or via an access point (not shown). It has the structure which transmits to the image processing apparatus 30 by radio | wireless.

ネットワーク20は、例えば、有線若しくは無線のIP(Internet Protocol)ネットワーク、又は、携帯電話網を含む公衆電話回線網その他のネットワークによって構成されている。   The network 20 is constituted by, for example, a wired or wireless IP (Internet Protocol) network, or a public telephone line network including a mobile phone network or other networks.

画像処理装置30は、撮像装置10と連動し、撮像装置10によって生成された観察画像からマーカ画像を抽出し、抽出したマーカ画像に基づいてスライス画像高さを検出するための画像処理を行う画像処理装置である。   The image processing device 30 operates in conjunction with the imaging device 10 to extract a marker image from an observation image generated by the imaging device 10 and to perform image processing for detecting a slice image height based on the extracted marker image. It is a processing device.

具体的には、画像処理装置30は、
(1)予め定められた高さ方向の基準位置と撮像装置10の合焦位置との間の距離を高さ方向に沿って変えながらマーカを撮像した複数の基準マーカ画像を予め取得して記録しておき、
(2)撮像装置10から観察画像を取得して記録し、
(3)記録した観察画像からマーカ画像を抽出し、
(4)観察画像から抽出したマーカ画像と、予め取得しておいた各基準マーカ画像との類似度を算出し、
(5)類似度が最も高い基準マーカ画像に基づいて基準位置からスライス画像が撮像された断面位置までの高さを検出する、
ことによりスライス画像高さを検出する処理(以下、「スライス画像高さ検出処理」という。)を実行する構成を有している。
Specifically, the image processing apparatus 30
(1) A plurality of reference marker images obtained by imaging a marker while changing a distance between a reference position in a predetermined height direction and a focus position of the imaging device 10 along the height direction are acquired and recorded in advance. Aside,
(2) Obtain and record an observation image from the imaging device 10,
(3) A marker image is extracted from the recorded observation image,
(4) calculating the similarity between the marker image extracted from the observed image and each reference marker image acquired in advance;
(5) detecting a height from a reference position to a cross-sectional position where the slice image is captured based on the reference marker image having the highest similarity;
Thus, the slice image height is detected (hereinafter referred to as “slice image height detection process”).

なお、Z軸方向の予め定められた基準位置としては、Z軸方向においてユーザが設定した任意の位置であって、例えば、ウェル底面、ディッシュ底面、受精卵の上部頂点、スライス画像の位置合わせに用いるマーカ103(後述)の上部などを挙げることができる。   The predetermined reference position in the Z-axis direction is an arbitrary position set by the user in the Z-axis direction. For example, for positioning of the well bottom surface, the dish bottom surface, the upper vertex of the fertilized egg, and the slice image The upper part of the marker 103 to be used (described later) can be exemplified.

このような構成により、本実施形態のスライス画像位置検出システム1は、スライス画像高さを容易にかつ的確に検出することができるようになっている。   With such a configuration, the slice image position detection system 1 of the present embodiment can easily and accurately detect the slice image height.

[2]収納容器
次に、図2を用いて本実施形態の撮像装置10で用いられる収納容器の構成について説明する。なお、図2は、本実施形態の収納容器の一例を示す図であって、図2(A)は、収納容器の平面図であり、図2(B)は、図2(A)に示した線分AAにおける断面図である。
[2] Storage Container Next, the configuration of the storage container used in the imaging device 10 of the present embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a view showing an example of the storage container of the present embodiment, FIG. 2 (A) is a plan view of the storage container, and FIG. 2 (B) is shown in FIG. 2 (A). It is sectional drawing in the line segment AA.

本実施形態の収容容器101は、受精卵40としての観察対象物を収容する収納部として機能するウェル102と、ウェル102の外縁から予め定められた範囲内に形成されたマーカであって、受精卵40が撮像された際に、Z軸方向における撮像位置に応じて当該受精卵40とともに撮像された画像上(すなわち、スライス画像上)に画像化された当該マーカが変化する形状を有するマーカ103を備えている。   The storage container 101 of this embodiment is a well 102 that functions as a storage unit that stores an observation object as the fertilized egg 40, and a marker that is formed within a predetermined range from the outer edge of the well 102, and is fertilized. When the egg 40 is imaged, the marker 103 has a shape in which the marker imaged on the image imaged with the fertilized egg 40 (that is, on the slice image) changes according to the imaging position in the Z-axis direction. It has.

具体的には、図2(A)に示すように、収納容器101は、受精卵40を収容する収容部としてのウェル102と、ウェル102の近傍に設けられたマーカ103と、を備えている。この収納容器101は、一般的に細胞を培養する培養容器であってディッシュと呼称され、撮像装置10のステージ上に配置されるものである。   Specifically, as illustrated in FIG. 2A, the storage container 101 includes a well 102 as a storage unit that stores the fertilized egg 40, and a marker 103 provided in the vicinity of the well 102. . The storage container 101 is generally a culture container for culturing cells and is called a dish, and is placed on the stage of the imaging apparatus 10.

図2(B)に示すように、ウェル102は、収納容器101の表面101aに対して凹状に形成され、底面102a及び外縁102bを有する。本実施形態では、底面102aを高さ方向の基準面とする。図示の例では、受精卵40の中心部分の断面40aの高さを符号hで示している。   As shown in FIG. 2B, the well 102 is formed in a concave shape with respect to the surface 101a of the storage container 101, and has a bottom surface 102a and an outer edge 102b. In the present embodiment, the bottom surface 102a is used as a reference surface in the height direction. In the illustrated example, the height of the cross section 40a of the central portion of the fertilized egg 40 is indicated by the symbol h.

また、マーカ103は、ウェル102の外縁102bから予め定められた範囲内に設けられている。具体的には、マーカ103は、受精卵40を所定の倍率で撮像する際に受精卵40の撮像範囲内に含まれる範囲内に設けられている。本実施形態では、マーカ103の形状を、収納容器101の表面101aに対して凸形状となる円柱状、換言すれば高さ方向に沿って凸形状となる円柱状としている。   The marker 103 is provided within a predetermined range from the outer edge 102 b of the well 102. Specifically, the marker 103 is provided in a range included in the imaging range of the fertilized egg 40 when the fertilized egg 40 is imaged at a predetermined magnification. In the present embodiment, the marker 103 has a cylindrical shape that is convex with respect to the surface 101 a of the storage container 101, in other words, a cylindrical shape that is convex along the height direction.

図2(A)に示した1つのウェル102を撮像装置10により撮像すると、図3に示すような観察画像が得られる。なお、図3は、本実施形態における撮像装置10が撮像する観察画像の一例を示す図である。   When one well 102 shown in FIG. 2A is imaged by the imaging device 10, an observation image as shown in FIG. 3 is obtained. FIG. 3 is a diagram illustrating an example of an observation image captured by the imaging device 10 according to the present embodiment.

図3に示すように、観察画像50は、受精卵40のスライス画像50aと、マーカ103のマーカ画像50bと、を含んでいる。なお、図3では、スライス画像50aの代用としてウェル102の底面に合焦させた画像を使用している。   As shown in FIG. 3, the observation image 50 includes a slice image 50 a of the fertilized egg 40 and a marker image 50 b of the marker 103. In FIG. 3, an image focused on the bottom surface of the well 102 is used as a substitute for the slice image 50a.

受精卵40のスライス画像50aとしては、例えば、撮像装置10が受精卵40の中心部分の断面40a(図2(B)参照)に合焦させたスライス画像である。断面40aに合焦させているので、マーカ103には焦点が合わず、マーカ画像50bは、焦点ぼけの画像となっている。   The slice image 50a of the fertilized egg 40 is, for example, a slice image focused on the cross section 40a (see FIG. 2B) of the central portion of the fertilized egg 40 by the imaging device 10. Since the cross section 40a is focused, the marker 103 is not focused, and the marker image 50b is a defocused image.

[3]画像処理装置
次に、図4、図5及び図6を用いて本実施形態における画像処理装置30の構成について説明する。
[3] Image Processing Device Next, the configuration of the image processing device 30 in the present embodiment will be described with reference to FIGS. 4, 5, and 6.

なお、図4は、本実施形態の画像処理装置30の構成を示すブロック図である。また、図5は、画像データ記録部302に記録される観察画像を含むデータの一例であり、図6は、基準マーカ画像記録部303に記録される基準マーカ画像を説明するための図である。   FIG. 4 is a block diagram illustrating a configuration of the image processing apparatus 30 according to the present embodiment. 5 is an example of data including an observation image recorded in the image data recording unit 302, and FIG. 6 is a diagram for explaining a reference marker image recorded in the reference marker image recording unit 303. .

本実施形態の画像処理装置30は、図4に示すように、各種のプログラムが実行される際に用いられる各種のデータを記録するデータ記録部300と、撮像装置10から送信された観察画像のデータなどの各種のデータの授受を行う通信制御部310と、取得した観察画像からスライス画像高さ検出処理などを実行するためのデータ処理部320と、を有している。   As shown in FIG. 4, the image processing apparatus 30 according to the present embodiment includes a data recording unit 300 that records various data used when various programs are executed, and an observation image transmitted from the imaging apparatus 10. It has a communication control unit 310 that exchanges various data such as data, and a data processing unit 320 that executes a slice image height detection process and the like from the acquired observation image.

また、本実施形態の画像処理装置30は、液晶パネル等により構成される表示部340と、表示部340を制御する表示制御部350と、操作部370と、各部を制御する管理制御部380と、を有している。   The image processing apparatus 30 according to the present embodiment includes a display unit 340 configured by a liquid crystal panel, a display control unit 350 that controls the display unit 340, an operation unit 370, and a management control unit 380 that controls each unit. ,have.

なお、上述の各部は、バス31によって相互に接続され、各構成要素間におけるデータの転送が実行される。   Note that the above-described units are connected to each other via a bus 31, and data transfer is performed between the components.

データ記録部300は、例えば、HDD(Hard Disc Drive)等により構成され、スライス画像高さ検出処理など各処理を実行するアプリケーションプログラムが記録されるアプリケーション記録部301と、撮像装置10によって撮像されて生成された観察画像のデータが記録される画像データ記録部302と、基準マーカ画像が記録される基準マーカ画像記録部303と、各プログラムの実行中にワークエリアとして用いられるROM/RAM304と、を有している。なお、画像データ記録部302は、本発明の観察画像取得手段を構成する。また、基準マーカ画像記録部303は、本発明の距離対応マーカ画像記録手段を構成する。   The data recording unit 300 is configured by, for example, an HDD (Hard Disc Drive) or the like, and is imaged by the application recording unit 301 in which an application program for executing each process such as a slice image height detection process is recorded, and the imaging apparatus 10. An image data recording unit 302 that records the generated observation image data, a reference marker image recording unit 303 that records a reference marker image, and a ROM / RAM 304 that is used as a work area during the execution of each program. Have. The image data recording unit 302 constitutes an observation image acquisition unit of the present invention. The reference marker image recording unit 303 constitutes a distance-corresponding marker image recording unit of the present invention.

特に、画像データ記録部302には、撮像装置10から取得した観察画像が記録されている。例えば、本実施形態の画像データ記録部302には、図5に示すように、
(1)画像名、
(2)収納容器、
(3)光源、及び、
(4)倍率、
にそれぞれ対応付けられた観察画像が記録されている。
In particular, an observation image acquired from the imaging apparatus 10 is recorded in the image data recording unit 302. For example, in the image data recording unit 302 of the present embodiment, as shown in FIG.
(1) Image name,
(2) storage container,
(3) a light source, and
(4) magnification,
The observation images associated with each are recorded.

具体的には、画像名は、例えば、ユーザが操作部370を操作することによって、又は、撮像装置10において自動的に設定されるものである。また、収納容器、光源及び倍率は、受精卵の観察条件の一例であって、それぞれ、観察画像の撮像時に使用する収納容器の種類、受精卵を照射する光源の種類及び受精卵の撮像時の倍率を示している。これらの観察条件の情報は、ユーザが操作部370を操作することによって、又は、撮像装置10において自動的に設定され、観察画像とともに画像データ記録部302に記録されるものである。   Specifically, the image name is set, for example, when the user operates the operation unit 370 or automatically in the imaging apparatus 10. The storage container, the light source, and the magnification are examples of the conditions for observing the fertilized egg. The magnification is shown. Information on these observation conditions is set by the user operating the operation unit 370 or automatically in the imaging apparatus 10 and recorded in the image data recording unit 302 together with the observation image.

例えば、図5において、画像名A1の観察画像は、収納容器D3を使用し、撮像時の光源はL1を使用し、撮像時の倍率は100倍である、という観察条件のもとで撮像されたことが示されている。   For example, in FIG. 5, the observation image with the image name A1 is captured under the observation condition that the storage container D3 is used, the light source at the time of imaging is L1, and the magnification at the time of imaging is 100 times. It has been shown.

なお、図5では、画像名A1〜A5の5つの観察画像及び各観察条件をまとめて画像データ記録部302に記録するものとしたが、例えば、画像名毎に1つずつの観察画像及びその観察条件を画像データ記録部302に記録するものとしてもよい。また、図5に示した観察条件としては、例示した観察条件のうちの1つ又は2つでもよいし、その他の観察条件を追加してもよい。また、図5に示した以外の項目、例えば観察画像を撮像した時刻情報を付加してもよい。   In FIG. 5, the five observation images of image names A1 to A5 and the observation conditions are collectively recorded in the image data recording unit 302. For example, one observation image for each image name and its observation image The observation conditions may be recorded in the image data recording unit 302. Moreover, as the observation conditions shown in FIG. 5, one or two of the exemplified observation conditions may be used, and other observation conditions may be added. Further, items other than those shown in FIG. 5, for example, time information when an observation image is captured may be added.

また、基準マーカ画像記録部303には、予め撮像装置10から取得した基準マーカ画像が記録されている。基準マーカ画像は、観察画像からマーカ画像を抽出するために基準となる画像であり、予め定められた高さ方向の基準位置(例えば図2(B)に示した基準面)と撮像装置10の合焦位置との間の距離を高さ方向に沿って変えながらマーカ103を撮像した画像である。   The reference marker image recording unit 303 records a reference marker image acquired in advance from the imaging device 10. The reference marker image is an image serving as a reference for extracting the marker image from the observation image, and a predetermined reference position in the height direction (for example, the reference plane shown in FIG. 2B) and the imaging device 10 are used. It is the image which imaged the marker 103, changing the distance between focus positions along a height direction.

本実施形態では、わかりやすく説明するために、図6(A)に示すように、観察画像を撮像した高さ(観察画像位置と図示)を50μm、100μm、150μmの3通りとして、これらの観察画像から抽出したマーカ画像を基準マーカ画像としている。すなわち、本実施形態における基準マーカ画像記録部303には、図6(B)に示すように、観察画像を撮像した各高さ50μm、100μm、150μmと、各高さでの基準マーカ画像とが関連づけられた基準マーカ画像テーブルが記録されている。なお、基準マーカ画像テーブルに記録された基準マーカ画像は、本発明の距離対応マーカ画像に対応する。   In the present embodiment, for easy understanding, as shown in FIG. 6 (A), the height (the observation image position and illustration) at which the observation image is imaged is set to three types of 50 μm, 100 μm, and 150 μm. The marker image extracted from the image is used as the reference marker image. That is, in the reference marker image recording unit 303 in the present embodiment, as shown in FIG. 6B, the heights of 50 μm, 100 μm, and 150 μm obtained by capturing the observation image, and the reference marker images at the respective heights are stored. An associated reference marker image table is recorded. The reference marker image recorded in the reference marker image table corresponds to the distance corresponding marker image of the present invention.

また、ROM/RAM304には、画像処理装置30の駆動に必要な各種のプログラムが記録されている。特に、ROM/RAM304には、データ処理部320、及び、管理制御部380によって実行される様々なアプリケーションが記録されている。そして、ROM/RAM304は、各プログラムの実行中にワークエリアとして用いられる。   The ROM / RAM 304 stores various programs necessary for driving the image processing apparatus 30. In particular, various applications executed by the data processing unit 320 and the management control unit 380 are recorded in the ROM / RAM 304. The ROM / RAM 304 is used as a work area during execution of each program.

通信制御部310は、所定のネットワークインターフェースであり、撮像装置10と通信回線を構築し、当該撮像装置10によって取得された種々のデータの授受を行う。   The communication control unit 310 is a predetermined network interface, establishes a communication line with the imaging device 10, and exchanges various data acquired by the imaging device 10.

データ処理部320は、ROM/RAM304に記録されているスライス画像高さ検出処理を実行するアプリケーションに基づいて、
(1)撮像装置10から取得した観察画像からマーカ画像を抽出する処理(以下、「マーカ画像抽出処理」という。)、
(2)マーカ画像抽出処理によって抽出されたマーカ画像と、基準マーカ画像記録部303に記録された基準マーカ画像テーブルに含まれる各基準マーカ画像との類似度を算出する処理(以下、「類似度算出処理」という。)、
(3)類似度算出処理で得られた類似度のうち、最も高い類似度が得られた基準マーカ画像に基づいて基準位置からスライス画像が撮像された断面位置までの高さを検出する処理(以下、「距離検出処理」という。)、
を実行する。
The data processing unit 320 is based on an application that executes slice image height detection processing recorded in the ROM / RAM 304.
(1) Processing for extracting a marker image from an observation image acquired from the imaging device 10 (hereinafter referred to as “marker image extraction processing”),
(2) Processing for calculating the similarity between the marker image extracted by the marker image extraction processing and each reference marker image included in the reference marker image table recorded in the reference marker image recording unit 303 (hereinafter referred to as “similarity”). Calculation process)),
(3) Processing for detecting the height from the reference position to the cross-sectional position at which the slice image is captured based on the reference marker image with the highest similarity among the similarities obtained in the similarity calculation processing ( Hereinafter, this is referred to as “distance detection processing”).
Execute.

特に、データ処理部320は、アプリケーションを実行することによって、マーカ画像抽出処理を実行するマーカ画像抽出部321と、類似度算出処理を実行する類似度算出部322と、高さ検出処理を実行する高さ検出部323と、を実現する。   In particular, the data processing unit 320 executes a marker image extraction unit 321 that executes a marker image extraction process, a similarity calculation unit 322 that executes a similarity calculation process, and a height detection process by executing an application. A height detector 323.

例えば、本実施形態のマーカ画像抽出部321は、本発明のマーカ画像抽出手段を構成し、類似度算出部322は、本発明の類似度算出手段を構成する。また、例えば、本実施形態の高さ検出部323は、本発明の距離検出手段を構成する。   For example, the marker image extraction unit 321 of this embodiment constitutes a marker image extraction unit of the present invention, and the similarity calculation unit 322 constitutes a similarity calculation unit of the present invention. For example, the height detection unit 323 of the present embodiment constitutes a distance detection unit of the present invention.

なお、本実施形態におけるデータ処理部320の各部の詳細については、後述する。   Details of each part of the data processing unit 320 in this embodiment will be described later.

表示部340は、液晶素子又はEL(Electro Luminescence)素子のパネルによって構成され、表示制御部350において生成された表示データに基づいて所定の画像を表示する。   The display unit 340 is configured by a panel of a liquid crystal element or an EL (Electro Luminescence) element, and displays a predetermined image based on display data generated by the display control unit 350.

表示制御部350は、管理制御部380及びデータ処理部320の制御の下、表示部340に所定の画像を描画させるために必要な描画データを生成し、生成した描画データを当該表示部340に出力する。   The display control unit 350 generates drawing data necessary for causing the display unit 340 to draw a predetermined image under the control of the management control unit 380 and the data processing unit 320, and generates the generated drawing data on the display unit 340. Output.

操作部370は、各種のボタン、各操作指令を入力する操作ボタン、テンキー等の多数のキーであって、表示部340上に設けられたタッチセンサにより構成され、各操作を行う際に用いられるようになっている。   The operation unit 370 includes various buttons, operation buttons for inputting operation commands, and a number of keys such as a numeric keypad. The operation unit 370 includes a touch sensor provided on the display unit 340 and is used when performing each operation. It is like that.

管理制御部380は、主に中央演算処理装置(CPU)によって構成され、プログラムを実行することによって、画像処理装置30の全体的な管理制御、及び、その他の各種処理の制御を行う。   The management control unit 380 is mainly configured by a central processing unit (CPU), and performs overall management control of the image processing apparatus 30 and control of various other processes by executing a program.

[4]データ処理部
次に、本実施形態の画像処理装置30におけるデータ処理部320の詳細について説明する。
[4] Data Processing Unit Next, details of the data processing unit 320 in the image processing apparatus 30 of the present embodiment will be described.

マーカ画像抽出部321は、画像データ記録部302から所定の観察画像を読み出し、読み出した観察画像からマーカ画像を抽出するマーカ画像抽出処理を実行する。   The marker image extraction unit 321 reads a predetermined observation image from the image data recording unit 302 and executes a marker image extraction process for extracting a marker image from the read observation image.

例えば、マーカ画像抽出部321は、公知技術であるパターンマッチング法を用いて、観察画像からマーカ画像を抽出することができる。具体的には、マーカ画像抽出部321は、マーカ103の輪郭を表す複数の標準パターンを予め準備し、画像データ記録部302から読み出した観察画像の部分的な領域と各標準パターンとを順次比較し、最も類似した領域を選択することにより、観察画像からマーカ画像を抽出することができる。抽出したマーカ画像は、例えば、図6(B)の基準マーカ画像に示したような画像となる。   For example, the marker image extraction unit 321 can extract a marker image from the observation image using a pattern matching method that is a known technique. Specifically, the marker image extraction unit 321 prepares a plurality of standard patterns representing the contour of the marker 103 in advance, and sequentially compares partial regions of the observation image read from the image data recording unit 302 with each standard pattern. Then, the marker image can be extracted from the observation image by selecting the most similar region. The extracted marker image is, for example, an image as shown in the reference marker image in FIG.

なお、観察画像50からマーカ画像を抽出することを考慮して、撮像装置10で観察画像を撮像する毎に、観察画像に対するマーカ画像の位置がほぼ同じになるように画角を設定すれば、マーカ画像の抽出処理が容易になり好ましい。例えば、図3に示したように、観察画像50の右下の領域にマーカ画像が撮像されるように、撮像装置10で画角を設定するのが好ましい。   In consideration of extracting the marker image from the observation image 50, if the angle of view is set so that the position of the marker image with respect to the observation image is almost the same every time the observation device 10 captures the observation image, The marker image extraction process is facilitated, which is preferable. For example, as shown in FIG. 3, it is preferable to set the angle of view with the imaging device 10 so that the marker image is captured in the lower right region of the observation image 50.

類似度算出部322は、マーカ画像抽出部321が抽出した抽出マーカ画像と、基準マーカ画像記録部303に記録された基準マーカ画像との類似度を算出する類似度算出処理を実行する。   The similarity calculation unit 322 executes similarity calculation processing for calculating the similarity between the extracted marker image extracted by the marker image extraction unit 321 and the reference marker image recorded in the reference marker image recording unit 303.

例えば、類似度算出部322は、公知技術である両画像の画素値の平均値を用いる手法や、画素値のヒストグラムを用いる手法、相関係数を用いる手法などを利用して、抽出マーカ画像と基準マーカ画像との類似度を算出する。   For example, the similarity calculation unit 322 uses a known technique that uses an average value of pixel values of both images, a technique that uses a histogram of pixel values, a technique that uses a correlation coefficient, and the like, The similarity with the reference marker image is calculated.

高さ検出部323は、類似度算出部322が算出した類似度のうち、最も高い類似度が得られた基準マーカ画像に基づいて基準位置からスライス画像が撮像された断面位置までの距離を高さとして検出する高さ検出処理を実行する。   The height detection unit 323 increases the distance from the reference position to the cross-sectional position where the slice image is captured based on the reference marker image with the highest similarity among the similarities calculated by the similarity calculation unit 322. A height detection process is detected.

図6を用いて具体的に説明すると、図6(B)に示した3つの基準マーカ画像と抽出マーカ画像との類似度の算出の結果、図6(B)の中央に示した基準マーカ画像の類似度が最も高かった場合には、高さ検出部323は、その抽出マーカ画像とともに観察画像に含まれていたスライス画像は、基準面から100μmの高さで撮像されたものであると検出する。なお、本実施形態では、図6(B)に示したように、基準マーカ画像の高さを50μmピッチで3通りとしているが、ピッチを狭くするに従ってスライス画像高さの精度が向上するので、できるだけピッチを狭くした基準マーカ画像を用意するのが好ましい。   More specifically, referring to FIG. 6, as a result of calculating the similarity between the three reference marker images shown in FIG. 6B and the extracted marker image, the reference marker image shown in the center of FIG. 6B. When the similarity is the highest, the height detection unit 323 detects that the slice image included in the observation image together with the extracted marker image is captured at a height of 100 μm from the reference plane. To do. In this embodiment, as shown in FIG. 6B, the reference marker image has three heights at a 50 μm pitch, but the accuracy of the slice image height improves as the pitch is reduced. It is preferable to prepare a reference marker image with a pitch as narrow as possible.

また、高さ検出部323は、検出したスライス画像高さのデータを、図5に示した観察画像に付加する。具体的には、高さ検出部323は、例えば図7に点線で囲って示すように、スライス画像高さのデータを観察画像に付加する。図7において、例えば、画像名A1のスライス画像はその高さが50μm、画像名A2のスライス画像はその高さが100μmであることが示されている。なお、スライス画像高さのデータが付加された観察画像は、画像データ記録部302に記録される。   Further, the height detection unit 323 adds the detected slice image height data to the observation image shown in FIG. Specifically, the height detection unit 323 adds slice image height data to the observation image, for example, as shown by being surrounded by a dotted line in FIG. In FIG. 7, for example, the slice image with the image name A1 has a height of 50 μm, and the slice image with the image name A2 has a height of 100 μm. Note that the observation image to which the slice image height data is added is recorded in the image data recording unit 302.

なお、スライス画像高さのデータを観察画像に付加する他の方法としては、例えば、観察画像のデータが1つずつ記録される場合には、そのファイル名にスライス画像高さの情報を盛り込む方法がある。具体的には、撮像装置10から受信した観察画像のデータファイル名が「A1.jpg」であり、そのスライス画像高さが50μmである場合には、観察画像のファイ名を例えば「A1_050.jpg」に変更することにより、観察画像のデータファイル名にそのスライス画像高さの情報を盛り込むこともできる。   As another method for adding slice image height data to an observation image, for example, when observation image data is recorded one by one, the slice image height information is included in the file name. There is. Specifically, when the data file name of the observation image received from the imaging device 10 is “A1.jpg” and the slice image height is 50 μm, the file name of the observation image is, for example, “A1 — 050.jpg”. ”, The information on the slice image height can be included in the data file name of the observation image.

[5]画像処理装置の動作
次に、図8を用いて本実施形態の画像処理装置30において実行されるスライス画像高さ検出処理の動作について説明する。なお、図8は、画像処理装置30において実行されるスライス画像高さ検出処理の動作を示すフローチャートである。
[5] Operation of Image Processing Device Next, an operation of slice image height detection processing executed in the image processing device 30 of the present embodiment will be described using FIG. FIG. 8 is a flowchart showing an operation of slice image height detection processing executed in the image processing apparatus 30.

本動作は、画像処理装置30の基準マーカ画像記録部303に基準マーカ画像が記録された後に実行されるものとする。   This operation is executed after the reference marker image is recorded in the reference marker image recording unit 303 of the image processing apparatus 30.

まず、画像データ記録部302は、操作部370を介してユーザの観察画像の取得操作を検出すると(ステップS101)、当該検出した操作に基づいて撮像装置10から観察画像を取得する(ステップS102)。この観察画像は、例えば図3に示したように、スライス画像及びマーカ画像を含む。   First, when the image data recording unit 302 detects the user's observation image acquisition operation via the operation unit 370 (step S101), the image data recording unit 302 acquires an observation image from the imaging device 10 based on the detected operation (step S102). . This observation image includes a slice image and a marker image, for example, as shown in FIG.

次いで、画像データ記録部302は、取得した観察画像を記録する(ステップS103)。   Next, the image data recording unit 302 records the acquired observation image (step S103).

次いで、マーカ画像抽出部321は、操作部370を介してユーザが指定した観察画像を画像データ記録部302から読み出し、読みだした観察画像からマーカ画像を抽出する(ステップS104)。   Next, the marker image extraction unit 321 reads an observation image designated by the user via the operation unit 370 from the image data recording unit 302, and extracts a marker image from the read observation image (step S104).

次いで、類似度算出部322は、マーカ画像抽出部321によって抽出された抽出マーカ画像と、基準マーカ画像記録部303に記録された基準マーカ画像との類似度を算出する(ステップS105)。   Next, the similarity calculation unit 322 calculates the similarity between the extracted marker image extracted by the marker image extraction unit 321 and the reference marker image recorded in the reference marker image recording unit 303 (step S105).

次いで、高さ検出部323は、類似度算出部322によって算出された類似度のうち、最も高い類似度が得られた基準マーカ画像に基づいてスライス画像高さを検出する(ステップS106)。   Next, the height detection unit 323 detects the slice image height based on the reference marker image from which the highest similarity is obtained among the similarities calculated by the similarity calculation unit 322 (step S106).

次いで、高さ検出部323は、例えば図7に示したように、検出したスライス画像高さのデータを撮像画像に付加する(ステップS107)。   Next, for example, as illustrated in FIG. 7, the height detection unit 323 adds the detected slice image height data to the captured image (step S <b> 107).

次いで、画像データ記録部302は、スライス画像高さのデータが付加された観察画像を記録する(ステップS108)。   Next, the image data recording unit 302 records the observation image to which the slice image height data is added (step S108).

[6]変形例
[6.1]変形例1
上記実施形態では、マーカ103が、収納容器101の表面101aに対して、高さ方向に沿って凸形状となる円柱状である例を挙げた(図2参照)。これに代わるマーカの変形例を図9に示す。
[6] Modification [6.1] Modification 1
In the embodiment described above, the marker 103 has an example of a cylindrical shape that is convex along the height direction with respect to the surface 101a of the storage container 101 (see FIG. 2). FIG. 9 shows a modified example of the marker instead of this.

なお、図9(A)〜(F)は、マーカの変形例を示す図である。また、図9(A)〜(F)は、観察対象物の観察方向における撮像位置に応じて当該観察対象物とともに撮像された画像上に画像化された当該マーカが変化する形状を有するマーカの例を示すとともに、当該観察方向に沿った長さが互いに異なる複数の凸部を有しているマーカの例を示す図である。   FIGS. 9A to 9F are diagrams illustrating modifications of the marker. FIGS. 9A to 9F show markers having a shape in which the marker imaged on the image imaged together with the observation object changes according to the imaging position in the observation direction of the observation object. It is a figure which shows the example of the marker which has a some convex part from which the length along the said observation direction differs mutually while showing an example.

図9(A)は、収納容器101の表面101aから、高さ方向に沿って凸形状となる階段形状の断面を有するマーカ111を示している。このマーカ111は、円盤形状又は三角形状、四角形状等の板を高さ方向に沿って複数枚積み重ねた形状を有している。   FIG. 9A shows the marker 111 having a step-shaped cross section that is convex along the height direction from the surface 101 a of the storage container 101. The marker 111 has a shape in which a plurality of discs, triangles, squares, or the like are stacked in the height direction.

図9(B)は、収納容器101の表面101aから、高さ方向に沿って凹形状となる階段形状の断面を有するマーカ112を示している。このマーカ112は、表面101aに対して、図9(A)に示したマーカ111の逆の形状である。   FIG. 9B shows a marker 112 having a stepped cross section that is concave from the surface 101a of the storage container 101 along the height direction. The marker 112 has a shape opposite to that of the marker 111 shown in FIG. 9A with respect to the surface 101a.

図9(C)は、図9(A)に示したマーカ111の変形例であって、片側(例えばウェル側)のみが階段形状のマーカ113を示している。なお、このマーカ113が表面101aに対して凹形状であってもよい。   FIG. 9C is a modification of the marker 111 shown in FIG. 9A, and shows a stepped marker 113 only on one side (for example, the well side). The marker 113 may be concave with respect to the surface 101a.

図9(D)は、収納容器101の表面101aの上面に、高さ方向に沿って凸形状となる円錐形状又は四角錐形状、その他多角錐形状の断面を有するマーカ114を示している。なお、円錐形状や四角錐形状にはしないで、滑り台状の傾斜面を設けてもよい。また、マーカ114が表面101aに対して凹形状であってもよい。   FIG. 9D shows a marker 114 having a conical or quadrangular pyramid-shaped cross section that is convex along the height direction on the upper surface of the surface 101a of the storage container 101. Note that a slide-like inclined surface may be provided without using a conical shape or a quadrangular pyramid shape. Further, the marker 114 may be concave with respect to the surface 101a.

以上、図9(A)〜(D)に示したマーカ111〜114のように、高さ方向を変えながら撮像すると観察画像上のマーカ形状が変化する凸形状又は凹形状とすれば、データ処理部320におけるマーカ画像抽出処理、類似度算出処理及び距離検出処理などがより容易となるので好ましい。   As described above, if the convex shape or concave shape in which the marker shape on the observation image changes when the image is captured while changing the height direction as in the markers 111 to 114 shown in FIGS. This is preferable because the marker image extraction process, the similarity calculation process, the distance detection process, and the like in the unit 320 are easier.

図9(E)は、収納容器101の表面101aの上面に、印刷によって形成された印刷層115を示している。この印刷層115は、例えばインクによる印刷で形成された文字、シンボル、絵柄等であって、高さ方向に沿って凸形状となっている。印刷層115の厚さとしては、数μm以下、特にサブミクロン以下でも形成可能である。マーカとして印刷層115を設けることにより、収納容器の表面を凹形状又は凸形状に加工するものよりも、受精卵に対する傷つきをより防ぐことができて好ましく、また、例えば収納容器の成型後に印刷加工等で容易に形成できるのでコスト低減も図ることができて好ましい。   FIG. 9E shows a printed layer 115 formed on the upper surface of the surface 101a of the storage container 101 by printing. The print layer 115 is, for example, characters, symbols, designs, etc. formed by printing with ink, and has a convex shape along the height direction. The printed layer 115 can be formed with a thickness of several μm or less, particularly submicron or less. By providing the printing layer 115 as a marker, it is preferable to prevent the fertilized egg from being damaged more than to process the surface of the storage container into a concave shape or a convex shape. Therefore, it can be easily formed by a method such as the above, so that the cost can be reduced.

図9(F)は、表面101aの上面に、例えばガラス製のマイクロビーズを3個並べて接着固定したマーカ116を示している。このマーカ116は、各球径が例えば50μm、100μm、150μmのマイクロビーズで構成される。発明者らの検討によれば、マイクロビーズを用いることにより、図10に示すように、高さ方向のマーカ画像の違いが明確に現れやすく、データ処理部320におけるマーカ画像抽出処理、類似度算出処理及び距離検出処理などがより容易となるので好ましい。   FIG. 9F shows a marker 116 in which three glass microbeads, for example, are aligned and fixed on the upper surface of the surface 101a. The marker 116 is composed of microbeads having a spherical diameter of, for example, 50 μm, 100 μm, and 150 μm. According to the study by the inventors, by using the microbeads, as shown in FIG. 10, the difference in the marker image in the height direction tends to appear clearly, and the marker image extraction process in the data processing unit 320 and the similarity calculation This is preferable because processing, distance detection processing, and the like become easier.

図10は、直径150μm程度のマイクロビーズを、スライス画像高さを変えながら撮像したものを示している。図中、「0μm」は、高さ方向の基準面でマイクロビーズを撮像したものである。また、「+」符号は、収納容器から遠ざかる方向を示し、「−」符号は、収納容器に近づく方向を示している。図10に示すように、マーカとしてマイクロビーズを用いれば、高さ方向のマーカ画像の違いが明確に現れやすいことがわかる。   FIG. 10 shows a microbead having a diameter of about 150 μm taken while changing the slice image height. In the figure, “0 μm” is a microbead imaged on a reference plane in the height direction. The “+” sign indicates a direction away from the storage container, and the “−” sign indicates a direction approaching the storage container. As shown in FIG. 10, it can be seen that if microbeads are used as the markers, the difference in the marker image in the height direction tends to appear clearly.

[6.2]変形例2
上記実施形態では、同一の収納容器に用いるマーカは同一の形状とした例を挙げた(図2参照)。これに代えて、図11に示すように構成することもできる。
[6.2] Modification 2
In the said embodiment, the marker used for the same storage container gave the example made into the same shape (refer FIG. 2). Instead of this, it is also possible to configure as shown in FIG.

図11において、収納容器120には、3つのウェル121、122及び123が設けられている。ウェル121の近傍には、半円形のマーカ131が形成されている。また、ウェル122の近傍には、三角形のマーカ132が形成されている。また、ウェル123の近傍には、四角形のマーカ133が形成されている。図11に示すように、ウェル毎にマーカを異ならせることによって、各マーカは各ウェルを識別するための識別機能を有することとなり、観察対象物のスライス画像の管理が正確かつ容易となって好ましい。   In FIG. 11, the storage container 120 is provided with three wells 121, 122, and 123. A semicircular marker 131 is formed in the vicinity of the well 121. A triangular marker 132 is formed in the vicinity of the well 122. A square marker 133 is formed in the vicinity of the well 123. As shown in FIG. 11, by making the markers different for each well, each marker has an identification function for identifying each well, which is preferable because management of slice images of the observation object is accurate and easy. .

[6.3]変形例3
受精卵を観察するためには、スライス画像のデータを受精卵単位で取り扱う必要がある。そのためには、受精卵の培養容器毎に容器IDを付与し、容器毎に1受精卵として取り扱うことで、容器IDを細胞IDとみなして管理することができる。
[6.3] Modification 3
In order to observe a fertilized egg, it is necessary to handle slice image data in units of fertilized eggs. For this purpose, a container ID can be assigned to each culture container for fertilized eggs and handled as one fertilized egg for each container, so that the container ID can be managed as a cell ID.

また、容器内が複数の区画に区分けされていて、受精卵を培養するウェル毎にIDを付与した構成では、容器IDとウェルIDとの組み合わせを受精卵IDとして利用することができる。なお、受精卵以外の細胞を培養する場合は、細胞IDで管理することとなる。   Further, in a configuration in which the inside of the container is divided into a plurality of sections and an ID is assigned to each well in which the fertilized egg is cultured, a combination of the container ID and the well ID can be used as the fertilized egg ID. In addition, when culturing cells other than a fertilized egg, it will manage by cell ID.

ウェルIDは、例えば図12に示すように設定することができる。図12において、培養容器内には受精卵を培養するための8個のウェル141〜148が設けてある。この8個のウェル141〜148は、それぞれ、ウェル近傍に形成されたドットマークの組み合わせで互いに識別可能になっている。ドットマークは、マーク位置a〜dの4箇所のいずれかの位置に形成されるようになっている。なお、マーク位置dには必ずドットマークが形成され、この位置のドットマークが識別の基準となっている。   The well ID can be set as shown in FIG. 12, for example. In FIG. 12, eight wells 141 to 148 for culturing fertilized eggs are provided in the culture container. The eight wells 141 to 148 can be distinguished from each other by a combination of dot marks formed in the vicinity of the wells. The dot mark is formed at any one of the four positions of the mark positions a to d. A dot mark is always formed at the mark position d, and the dot mark at this position is a reference for identification.

図12において、例えば、ウェル143は、マーク位置b及びdにドットマークが形成されているので、ウェル143で培養中の受精卵IDは「3」であることがわかる。したがって、ウェル143で培養中の受精卵は、容器にID及び受精卵IDにより、他の受精卵と識別することができる。   In FIG. 12, for example, since the well 143 has dot marks formed at the mark positions b and d, it can be seen that the fertilized egg ID being cultured in the well 143 is “3”. Therefore, the fertilized egg being cultured in the well 143 can be distinguished from other fertilized eggs by the ID and fertilized egg ID in the container.

この構成において、本発明の画像処理装置は、例えばインク印刷によりドットマークを形成し、このドットマークの画像を上述したマーカ画像として扱えば、各受精卵のスライス画像高さを受精卵IDの情報を含めて取得することが可能となる。   In this configuration, the image processing apparatus of the present invention forms a dot mark by, for example, ink printing and treats the image of the dot mark as the marker image described above, and determines the slice image height of each fertilized egg as information on the fertilized egg ID. Can be acquired.

[6.4]変形例4
上記実施形態では、ウェルの近傍にマーカを設ける構成を例に挙げて説明した(図2参照)。これに代えて、図13に示すように構成することもできる。
[6.4] Modification 4
In the above embodiment, the configuration in which the marker is provided in the vicinity of the well has been described as an example (see FIG. 2). Instead of this, it is also possible to configure as shown in FIG.

図13において、収納容器150には、円形状のマーカ151が設けられている。例えば、収納容器150で細菌を培養する場合には、撮像対象の細菌の画像と、マーカ151のマーカ画像とが撮像範囲内に含まれるように観察画像を撮像することにより、本発明の画像処理装置は、観察画像に基づいて細菌のスライス画像高さを容易に検出することができる。   In FIG. 13, the storage container 150 is provided with a circular marker 151. For example, when cultivating bacteria in the storage container 150, the image processing of the present invention is performed by capturing an observation image so that the image of the bacteria to be imaged and the marker image of the marker 151 are included in the imaging range. The apparatus can easily detect the height of the slice image of bacteria based on the observation image.

[6.5]変形例5
上記実施形態では、容器が配置されたXY平面に垂直なZ軸方向を本発明に係る観察方向として説明したが、本発明に係る観察方向はXY平面に完全に垂直な方向のみを意味するのではなく、XY平面に任意の角度で交差する軸方向としてもよい。
[6.5] Modification 5
In the above embodiment, the Z-axis direction perpendicular to the XY plane on which the container is arranged is described as the observation direction according to the present invention. However, the observation direction according to the present invention means only a direction completely perpendicular to the XY plane. Instead, the axial direction may intersect with the XY plane at an arbitrary angle.

例えば、培養容器や容器内のウェルから受精卵や培養液などの内容物が漏れ出てスライス画像が取れなくなることがないような範囲として、XY平面に対して垂直な軸(基準軸)を基準に当該基準軸から+5度から−5度となる軸方向(すなわち、基準軸をXY平面に対して90度とした場合に85度〜95度の範囲内の軸)を、特定方向として適用可能であり、たとえ、当該角度範囲を超えたとしても、特定スライス画像が取得可能であれば、その軸方向を特定方向として用いることができる。   For example, the axis perpendicular to the XY plane (reference axis) is used as a reference in such a range that the contents such as fertilized eggs and culture fluid do not leak from the culture container and wells in the container and the slice image cannot be taken. In addition, an axial direction from +5 degrees to -5 degrees from the reference axis (that is, an axis in the range of 85 degrees to 95 degrees when the reference axis is 90 degrees with respect to the XY plane) can be applied as a specific direction. Even if the angle range is exceeded, if the specific slice image can be acquired, the axial direction can be used as the specific direction.

以上、本実施形態のスライス画像位置検出システム1は、観察対象物のスライス画像及び収納容器に設けられたマーカのマーカ画像を含む観察画像を取得し、取得した観察画像から抽出したマーカ画像と予め記録した基準マーカ画像との類似度が最も高い基準マーカ画像に基づいて基準位置からスライス画像が撮像された断面位置までの距離を検出するので、スライス画像が撮像された断面位置の高さを容易に検出することができる。   As described above, the slice image position detection system 1 according to the present embodiment acquires an observation image including a slice image of an observation object and a marker image of a marker provided in a storage container, and a marker image extracted from the acquired observation image in advance. Since the distance from the reference position to the cross-sectional position where the slice image is captured is detected based on the reference marker image having the highest degree of similarity with the recorded reference marker image, the height of the cross-sectional position where the slice image is captured can be easily Can be detected.

10 撮像装置
30 画像処理装置
50a スライス画像
50b マーカ画像
101 収納容器
102 ウェル
103 マーカ
111〜114 マーカ
115 印刷層
116 マーカ
121〜123 ウェル
131〜133 マーカ
141〜148 ウェル
143 ウェル
150 収納容器
151 マーカ
300 データ記録部
301 アプリケーション記録部
302 画像データ記録部
303 基準マーカ画像記録部
320 データ処理部
321 マーカ画像抽出部
322 類似度算出部
323 高さ検出部
340 表示部
350 表示制御部
370 操作部
380 管理制御部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Imaging apparatus 30 Image processing apparatus 50a Slice image 50b Marker image 101 Storage container 102 Well 103 Marker 111-114 Marker 115 Print layer 116 Marker 121-123 Well 131-133 Marker 141-148 Well 143 Well 150 Storage container 151 Marker 300 Data Recording unit 301 Application recording unit 302 Image data recording unit 303 Reference marker image recording unit 320 Data processing unit 321 Marker image extraction unit 322 Similarity calculation unit 323 Height detection unit 340 Display unit 350 Display control unit 370 Operation unit 380 Management control unit

Claims (12)

収納容器に収納された観察対象物を観察方向と異なる軸方向に設定された所定の断面位置で合焦させて撮像する撮像装置から取得した画像を処理する画像処理装置であって、
前記断面位置で合焦させて撮像した、前記観察対象物のスライス画像及び前記収納容器に設けられたマーカのマーカ画像を含む観察画像を取得する観察画像取得手段と、
前記観察画像から前記マーカ画像を抽出するマーカ画像抽出手段と、
予め定められた前記観察方向の基準位置と前記撮像装置の合焦位置との間の距離を前記観察方向に沿って変えながら前記マーカを撮像した複数の距離対応マーカ画像が記録された距離対応マーカ画像記録手段と、
前記マーカ画像抽出手段によって抽出された前記マーカ画像と前記距離対応マーカ画像記録手段に記録された前記各距離対応マーカ画像との類似度を算出する類似度算出手段と、
前記類似度が最も高い距離対応マーカ画像に基づいて前記基準位置から前記スライス画像が撮像された断面位置までの距離を検出する距離検出手段と、
を備えたことを特徴とする画像処理装置。
An image processing apparatus that processes an image acquired from an imaging apparatus that focuses and images an observation object stored in a storage container at a predetermined cross-sectional position set in an axial direction different from an observation direction,
Observation image acquisition means for acquiring an observation image including a slice image of the observation object and a marker image of a marker provided in the storage container, which is focused and imaged at the cross-sectional position;
Marker image extraction means for extracting the marker image from the observation image;
A distance-corresponding marker in which a plurality of distance-corresponding marker images obtained by capturing the marker while changing a distance between a predetermined reference position in the observation direction and the in-focus position of the imaging device along the observation direction are recorded Image recording means;
Similarity calculating means for calculating the similarity between the marker image extracted by the marker image extracting means and the distance corresponding marker images recorded in the distance corresponding marker image recording means;
Distance detecting means for detecting a distance from the reference position to a cross-sectional position where the slice image is captured based on the distance-corresponding marker image having the highest similarity;
An image processing apparatus comprising:
請求項1に記載の画像処理装置において、
前記観察画像取得手段は、前記収納容器の種類と、前記観察対象物を照射する光源と、前記観察対象物を撮像する倍率と、のうち少なくともいずれか1つを含む観察条件とともに前記観察画像を取得し、
前記距離対応マーカ画像記録手段は、前記各距離対応マーカ画像を前記観察条件とともに記録する、画像処理装置。
The image processing apparatus according to claim 1.
The observation image acquisition means displays the observation image together with an observation condition including at least one of a type of the storage container, a light source that irradiates the observation object, and a magnification that images the observation object. Acquired,
The distance-corresponding marker image recording unit is an image processing apparatus that records each distance-corresponding marker image together with the observation condition.
請求項1又は2に記載の画像処理装置において、
前記収納容器は、複数種類あるうちのいずれか1つであって、
前記マーカは、前記収納容器の識別機能を有する、画像処理装置。
The image processing apparatus according to claim 1 or 2,
The storage container is one of a plurality of types,
The marker is an image processing apparatus having a function of identifying the storage container.
請求項1〜3のいずれか1項に記載の画像処理装置において、
前記収納容器は、細胞を培養する培養容器であり、
前記観察画像取得手段は、前記観察対象物のスライス画像として前記細胞のスライス画像を取得する、画像処理装置。
The image processing apparatus according to any one of claims 1 to 3,
The storage container is a culture container for culturing cells,
The observation image acquisition unit is an image processing device that acquires a slice image of the cell as a slice image of the observation object.
請求項1〜4のいずれか1項に記載の画像処理装置において、
前記マーカは、観察対象物の観察方向における撮像位置に応じて当該観察対象物とともに撮像された画像上に画像化された当該マーカが変化する形状を有する、画像処理装置。
The image processing apparatus according to any one of claims 1 to 4,
The said marker has an image processing apparatus which has the shape from which the said marker imaged on the image imaged with the said observation target object changes according to the imaging position in the observation direction of an observation target object.
請求項1〜4のいずれか1項に記載の画像処理装置において、
前記マーカは、前記観察方向に沿った長さが互いに異なる複数の凸部を有する、画像処理装置。
The image processing apparatus according to any one of claims 1 to 4,
The marker is an image processing apparatus having a plurality of convex portions having different lengths along the observation direction.
請求項1〜6のいずれか1項に記載の画像処理装置において、
前記マーカは、前記観察方向に沿って、凸形状及び凹形状のいずれか一方の形状を有する、画像処理装置。
The image processing apparatus according to any one of claims 1 to 6,
The image processing apparatus, wherein the marker has one of a convex shape and a concave shape along the observation direction.
請求項7に記載の画像処理装置において、
前記マーカは、階段状の断面形状を有する、画像処理装置。
The image processing apparatus according to claim 7.
The marker is an image processing apparatus having a stepped cross-sectional shape.
観察対象物を観察方向と異なる軸方向に設定された所定の断面位置で合焦させて撮像する撮像装置に用いられる前記観察対象物の収納容器であって、
前記観察対象物を収容する収容部と、
前記収容部の外縁から予め定められた範囲内に形成されたマーカと、
を備え、
前記マーカが、前記観察対象物が前記撮像装置によって撮像された際に、当該観察対象物の観察方向における撮像位置に応じて当該観察対象物とともに撮像された画像上に画像化された当該マーカが変化する形状を有することを特徴とする観察対象物の収納容器。
A container for the observation object used in an imaging apparatus that focuses and images an observation object at a predetermined cross-sectional position set in an axial direction different from the observation direction,
An accommodating portion for accommodating the observation object;
A marker formed within a predetermined range from the outer edge of the housing portion;
With
When the observation object is imaged by the imaging device, the marker is imaged on an image imaged together with the observation object according to the imaging position in the observation direction of the observation object. A container for an observation object, characterized by having a changing shape.
請求項9に記載の観察対象物の収納容器において、
少なくとも1つの前記収容部を備え、
前記マーカは、前記収容部の識別機能を有する、観察対象物の収納容器。
The storage container for an observation object according to claim 9,
Comprising at least one housing part;
The marker is a container for an observation object having a function of identifying the container.
収納容器に収納された観察対象物を観察方向と直交する所定の断面位置で合焦させて撮像する撮像装置から取得した画像を処理する画像処理をコンピュータに実行させるための画像処理プログラムであって、
前記コンピュータを、
前記断面位置で合焦させて撮像した、前記観察対象物のスライス画像及び前記収納容器に設けられたマーカのマーカ画像を含む観察画像を取得する観察画像取得手段、
前記観察画像から前記マーカ画像を抽出するマーカ画像抽出手段、
予め定められた前記観察方向の基準位置、前記撮像装置の合焦位置、の間の距離を前記観察方向に沿って変えながら前記マーカを撮像した複数の距離対応マーカ画像が記録された距離対応マーカ画像記録手段、
前記マーカ画像抽出手段によって抽出された前記マーカ画像、前記距離対応マーカ画像記録手段に記録された前記各距離対応マーカ画像、の類似度を算出する類似度算出手段、及び、
前記類似度が最も高い距離対応マーカ画像に基づいて前記基準位置から前記スライス画像が撮像された断面位置までの距離を検出する距離検出手段、
として機能させることを特徴とする画像処理プログラム。
An image processing program for causing a computer to execute image processing for processing an image acquired from an imaging apparatus that focuses and images an observation object stored in a storage container at a predetermined cross-sectional position orthogonal to an observation direction. ,
The computer,
An observation image acquisition means for acquiring an observation image including a slice image of the observation object and a marker image of a marker provided in the storage container, which is focused and imaged at the cross-sectional position;
Marker image extraction means for extracting the marker image from the observation image;
A distance-corresponding marker in which a plurality of distance-corresponding marker images obtained by capturing the marker while changing the distance between the predetermined reference position in the observation direction and the in-focus position of the imaging device along the observation direction are recorded Image recording means,
Similarity calculating means for calculating the similarity between the marker image extracted by the marker image extracting means and the distance corresponding marker images recorded in the distance corresponding marker image recording means; and
Distance detecting means for detecting a distance from the reference position to a cross-sectional position where the slice image is captured based on the distance-corresponding marker image having the highest similarity;
An image processing program that functions as an image processing program.
収納容器に収納された観察対象物を観察方向と直交する所定の断面位置で合焦させて撮像する撮像装置から取得した画像を処理する画像処理方法であって、
前記断面位置で合焦させて撮像した、前記観察対象物のスライス画像及び前記収納容器に設けられたマーカのマーカ画像を含む観察画像を取得し、
前記観察画像から前記マーカ画像を抽出し、
予め定められた前記観察方向の基準位置と前記撮像装置の合焦位置との間の距離を前記観察方向に沿って変えながら前記マーカを撮像した複数の距離対応マーカ画像を記録し、
前記抽出されたマーカ画像と前記記録された各距離対応マーカ画像との類似度を算出し、
前記類似度が最も高い距離対応マーカ画像に基づいて前記基準位置から前記スライス画像が撮像された断面位置までの距離を検出することを特徴とする画像処理方法。
An image processing method for processing an image acquired from an imaging apparatus that focuses and images an observation object stored in a storage container at a predetermined cross-sectional position orthogonal to an observation direction,
Obtaining an observation image including a slice image of the observation object and a marker image of a marker provided in the storage container, which is focused and imaged at the cross-sectional position;
Extracting the marker image from the observation image;
Recording a plurality of distance-corresponding marker images obtained by imaging the marker while changing a distance between a predetermined reference position in the observation direction and a focus position of the imaging device along the observation direction;
Calculating the similarity between the extracted marker image and the recorded marker images corresponding to each distance;
An image processing method comprising: detecting a distance from the reference position to a cross-sectional position where the slice image is captured based on the distance-corresponding marker image having the highest similarity.
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