JP2017198609A - 画像処理方法、画像処理装置、プログラム - Google Patents
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Abstract
Description
特に、検出対象を示す蛍光が弱い場合には、撮影装置において感度(例えばISO感度)を高めたり、露光時間を長くしたりする必要がある。この場合、撮影された画像にノイズが含まれやすく、ノイズを蛍光部分として誤って数えてしまう可能性が高くなる。
はじめに、本実施形態に係る画像処理方法について、図2から図6を参照して説明する。画像処理方法は、例えば後述する画像処理装置101の制御部104(図1参照)によって実行されてもよいが、これに限ることはない。
図4においては、第二発光ウェル22における明るさのムラを、色味が同じであるが明るさが異なる二つの蛍光領域24,25で模式的に示している。第一蛍光領域24は、ムラの無い第一発光ウェル21と同じ明るさで光っている領域である。第二蛍光領域25は、第一蛍光領域24と同じ色味を有するが、第一蛍光領域24よりも若干暗い明るさで光っている領域である。
本実施形態の画像処理方法では、測定画像から主に上記した電気的なノイズを除去するために、測定画像に対し、後述する色判定ステップS103、輝度判定ステップS104、集合判定ステップS108を行う。
参照画素は、例えば前述した画像取得ステップS101の前に、正しく蛍光を発している蛍光部分を含む参照対象を、測定画像の場合と同様の条件で撮影した参照画像から取得してもよい。また、参照画素は、例えば撮影対象に正しく蛍光を発している蛍光部分を撮影対象に設けておくことで、画像取得ステップS101において測定画像に含まれるように取得してもよい。
はじめに、測定画素の3原色のうち選択された一原色の明度値が、参照画素のうち測定画素と同じ一原色の明度値と同じ値となるように、測定画素の3原色の明度値に対して同一の所定係数を掛ける。その後、測定画素において所定係数を掛けた一原色以外の2つの原色の明度値について、参照画素における一原色以外の2つの原色の明度値と比較する。
また、色判定ステップS103では、測定画素において所定係数を掛けた一原色以外の2つの原色の明度値の少なくとも一方が、参照画素における一原色以外の2つの原色の明度値に対し、所定範囲内に無い場合に、同等ではないと判定する。
差分が「0」であることは、差分が無いことを意味する。すなわち、差分を「0」とした場合、色判定ステップS103では、測定画素において所定係数を掛けた一原色以外の2つの原色の明度値が、参照画素における一原色以外の2つの原色の明度値と、同一であるか否かを判定する。
(輝度値)=0.299×Rmc+0.587×Gmc+0.114×Bmc
Rmc:測定画素における赤色の明度値
Gmc:測定画素における緑色の明度値
Bmc:測定画素における青色の明度値
参照画素の輝度値は、測定画素の場合と同様に算出される。参照画素の輝度値は、例えば輝度判定ステップS104において算出されてもよいし、例えば画像処理方法を実施する前に算出されてもよい。
また、上記「所定範囲」は、例えばウェル20に収容された粒子30が励起光によって発光するときにとり得る輝度の範囲に基づいて適宜設定されてよい。
また、選択された測定画素について、色判定ステップS103、輝度判定ステップS104、蛍光画素設定ステップS105、非蛍光画素設定ステップS106を適宜実施した後には、測定画像の全ての測定画素を「蛍光対応画素」、「非対応画素」の何れかに選別したか判定する(選別完了判定ステップS107)。
選別完了判定ステップS107において、全ての測定画素が選別されたと判定された場合には、画素選択ステップS102に戻らず、以下の集合判定ステップS108に進む。
集合判定ステップS108における所定数は、例えば撮影対象の蛍光部分の領域に含まれる測定画像の画素数とすることができる。図5に例示するように、蛍光部分である発光ウェル21,22に対応する測定画像の画素(第一、第二、第三蛍光画素31,32,33)の数が4つである場合、上記した所定数は、例えば2つ以上4つ以下とすることができ、例えば3つとしてもよい。
以上により、本実施形態に係る画像処理方法が完了する。
次に、本実施形態に係る画像処理装置101について説明する。
図1に示すように、本実施形態に係る画像処理装置101は、蛍光を発する複数の蛍光部分を含む撮影対象をカラーで撮影して測定画像を取得し、測定画像から蛍光部分に対応する画素を抽出する画素抽出システム100に含まれている。画素抽出システム100は、画像処理装置101の他に、照射装置102と、撮影装置103と、を備える。
カメラは、例えば近年の携帯端末等に備えるカメラのようにカラーで撮影するカラーカメラである。
撮影装置103は、撮影対象を拡大した状態で撮影するための顕微鏡(例えば蛍光顕微鏡)を含んでもよい。
記憶部105は、制御部104が実行する各種処理に用いる各種データや、制御部104が実行した各種処理によって得られたデータを記憶する。
制御部104は、前述した画像処理方法の各種ステップに対応する各種処理を実行する。以下、制御部104が実行する各種処理について説明する。
色判定処理に用いる参照画素のデータ(特に3原色の明度値のデータ)は、例えば予め記憶部105に記憶されていてもよい。この場合、制御部104は、色判定処理において参照画素のデータを記憶部105から読み出す。
また、参照画素のデータは、例えば正しく蛍光を発している蛍光部分を撮影対象に設けることで画像取得処理において測定画像と同時に取得されたものであってもよい。この場合、制御部104は、色判定処理において測定画像に含まれる参照画素のデータを記憶部105から読み出す。
また、本実施形態の制御部104は、画素選択処理において選択された測定画素について、色判定処理、輝度判定処理、蛍光画素設定処理、非蛍光画素設定処理を適宜実施した後に、測定画像の全ての測定画素を「蛍光対応画素」、「非対応画素」の何れかに選別したか判定する選別完了判定処理を実行する。選別完了判定処理は、画像処理方法の選別完了判定ステップS107に対応する。
制御部104は、選別完了判定処理において全ての測定画素が選別されたと判定した場合に、測定画像のデータに基づいて「蛍光対応画素」及び「非対応画素」のみを含む情報画像を作成して記憶部105に記憶させ、以下の集合判定処理を実行する。
例えば、図5に例示するノイズ(特にノイズ画素35)を含む測定画像に対して本実施形態の画像処理方法を実施することで、図6に示すように、撮影対象の複数の蛍光部分に相当する複数の蛍光対応領域41のみを含む抽出画像を効率よく得ることができる。これにより、複数の蛍光対応領域41のみを含む抽出画像を用いて、撮影対象における複数の蛍光部分を自動的に正しく数えることが可能となる。
以下、本実施形態の画像処理方法による効果について、図5,6を参照して具体的に説明する。なお、本実施形態の画像処理装置101よる効果は、画像処理方法による効果と同様である。
また、色判定ステップS103を実施することで、図5に示す測定画像のうち、3原色の明度値の比率が参照画素と同等ではない基板10の自家蛍光(励起光を基板10に照射することで基板10において生じる蛍光)も除去することができる。
以上により、電気的なノイズ、及び、基板10の自家蛍光に基づくノイズが、図6に示す抽出画像に残ることを抑制できる。
電気的なノイズの輝度値は、参照画素(蛍光部分)の輝度値よりも非常に大きい場合が多く、また、基板10の自家蛍光の輝度値は、参照画素(蛍光部分)の輝度値よりも非常に小さい場合が多い。このため、輝度判定ステップS104を実施することで、電気的なノイズ及び基板10の自家蛍光を効率よく測定画像から除去することができる。
以上により、電気的なノイズ、及び、基板10の自家蛍光に基づくノイズが、図6に示す抽出画像に残ることを好適に抑制できる。
なお、輝度判定ステップS104を実施すると、輝度値が参照画素の輝度値に対して所定範囲内にない蛍光画素(例えば第二蛍光画素32)が除去されることもある。
電気的なノイズが現れるノイズ画素35は、図5に例示するように単独で存在することが多い。このため、集合判定ステップS108を実施することで、電気的なノイズを効率よく測定画像から除去することができる。
以上により、電気的なノイズが、図6に示す抽出画像に残ることをさらに好適に抑制できる。
第二画像取得ステップでは、第二波長の蛍光を発する第二蛍光部分を含む第二測定画像を取得する。第二画像取得ステップでは、第二励起光を撮影対象に照射して第二蛍光部分が第二波長の蛍光を発するようにすればよい。
そして、第一画像取得ステップ及び第二画像取得ステップの後には、第一測定画像及び第二取得画像に対し、それぞれ上記実施形態と同様の色判定ステップS103、蛍光画素設定ステップS105、非蛍光画素設定ステップS106を適宜実施すればよい。また、必要に応じて、輝度判定ステップS104、集合判定ステップS108、対応領域設定ステップS109、非対応領域設定ステップS110を適宜実施してもよい。
また、上記プログラムは、このプログラムを記憶装置等に格納したコンピュータシステムから、伝送媒体を介して、あるいは、伝送媒体中の伝送波により他のコンピュータシステムに伝送されてもよい。ここで、プログラムを伝送する「伝送媒体」は、インターネット等のネットワーク(通信網)や電話回線等の通信回線(通信線)のように情報を伝送する機能を有する媒体のことをいう。
また、上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良い。
さらに、前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるもの、いわゆる差分ファイル(差分プログラム)であっても良い。
20 ウェル
21,22 発光ウェル(蛍光部分)
24,25 蛍光領域
31,32,33,34 蛍光画素
41 蛍光対応領域
42 蛍光対応画素
101 画像処理装置
104 制御部
105 記憶部
Claims (6)
- 蛍光を発する複数の蛍光部分を含む撮影対象をカラーで撮影した測定画像を取得する画像取得ステップと、
前記測定画像の各測定画素における3原色の明度値の比率が、前記蛍光部分に対応するカラーの参照画素における3原色の明度値の比率と同等であるかを判定する色判定ステップと、
前記色判定ステップにおいて前記測定画素における3原色の明度値の比率が前記参照画素における3原色の明度値の比率と同等であると判定された場合に、前記測定画素を、前記蛍光部分に対応する蛍光対応画素とする蛍光画素設定ステップと、
前記色判定ステップにおいて前記測定画素における3原色の明度値の比率が前記参照画素における3原色の明度値の比率と同等でないと判定された場合に、前記測定画素を、前記蛍光部分に対応しない非対応画素とする非蛍光画素設定ステップと、
を備える画像処理方法。 - 前記色判定ステップの後に、前記色判定ステップにおいて前記測定画素における3原色の明度値の比率が前記参照画素における3原色の明度値の比率と同等であると判定された前記測定画素の輝度値が、前記参照画素の輝度値に対して所定範囲内にあるかを判定する輝度判定ステップ、を備え、
前記色判定ステップにおいて前記測定画素における3原色の明度値の比率が前記参照画素における3原色の明度値の比率と同等であると判定され、かつ、前記輝度判定ステップにおいて前記測定画素の輝度値が前記参照画素の輝度値に対して所定範囲内にあると判定された場合に、前記蛍光画素設定ステップにおいて前記測定画素を前記蛍光対応画素とし、
前記色判定ステップにおいて前記測定画素における3原色の明度値の比率が前記参照画素における3原色の明度値の比率と同等でないと判定された場合、又は、前記輝度判定ステップにおいて前記測定画素の前記測定画素の輝度値が前記参照画素の輝度値に対して所定範囲内にないと判定された場合に、前記非蛍光画素設定ステップにおいて前記測定画素を前記非対応画素とする
請求項1に記載の画像処理方法。 - 前記測定画像の全ての前記測定画素に対して前記蛍光画素設定ステップ及び前記非蛍光画素設定ステップを実施した後に、前記蛍光対応画素が所定数以上集まっているか否かを判定する集合判定ステップと、
前記集合判定ステップにおいて前記蛍光対応画素が所定数以上集まっていると判定された場合に、集まっている複数の前記蛍光対応画素を、前記蛍光部分に相当する蛍光対応領域として設定する対応領域設定ステップと、
前記集合判定ステップにおいて前記蛍光対応画素が所定数以上集まっていないと判定された場合に、集合している複数の前記蛍光対応画素又は1つの前記蛍光対応画素を、前記蛍光部分に相当しない非対応領域として設定する非対応領域設定ステップと、
を備える請求項1又は請求項2に記載の画像処理方法。 - 前記画像取得ステップは、
第一波長の蛍光を発する第一蛍光部分を含む撮影対象をカラーで撮影した第一測定画像を取得する第一画像取得ステップと、
前記第一波長と異なる第二波長の蛍光を発する第二蛍光部分を含む撮影対象をカラーで撮影した第二測定画像を取得する第二画像取得ステップと、
を含み、
前記第一測定画像及び前記第二測定画像に対し、それぞれ前記色判定ステップ、前記蛍光画素設定ステップ、前記非蛍光画素設定ステップを実施する請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の画像処理方法。 - 蛍光を発する複数の蛍光部分を含む撮影対象をカラーで撮影した測定画像を取得する画像取得処理と、
前記測定画像の各測定画素における3原色の明度値の比率が、前記蛍光部分に対応するカラーの参照画素における3原色の明度値の比率と同等であるかを判定する色判定処理と、
前記色判定処理において前記測定画素における3原色の明度値の比率が前記参照画素における3原色の明度値の比率と同等であると判定された場合に、前記測定画素を、前記蛍光部分に対応する蛍光対応画素とする蛍光画素設定処理と、
前記色判定処理において前記測定画素における3原色の明度値の比率が前記参照画素における3原色の明度値の比率と同等でないと判定された場合に、前記測定画素を、前記蛍光部分に対応しない非対応画素とする非蛍光画素設定処理と、
を実行する制御部を備える画像処理装置。 - 蛍光を発する複数の蛍光部分を含む撮影対象をカラーで撮影した測定画像を取得する画像取得工程と、
前記測定画像の各測定画素における3原色の明度値の比率が、前記蛍光部分に対応するカラーの参照画素における3原色の明度値の比率と同等であるかを判定する色判定工程と、
前記色判定工程において前記測定画素における3原色の明度値の比率が前記参照画素における3原色の明度値の比率と同等であると判定された場合に、前記測定画素を、前記蛍光部分に対応する蛍光対応画素とする蛍光画素設定工程と、
前記色判定工程において前記測定画素における3原色の明度値の比率が前記参照画素における3原色の明度値の比率と同等でないと判定された場合に、前記測定画素を、前記蛍光部分に対応しない非対応画素とする非蛍光画素設定工程と、
をコンピュータに実行させるプログラム。
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