JP2018021894A - Image generation apparatus and image generation method - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a compact image generation apparatus.SOLUTION: An image generation apparatus 10 includes: a fist light source 141A and a second light source 141B illuminating a substance; an image sensor 150 on which the subject is placed; a mask 142 having a light-transmitting part where light is transmitted and a light-blocking part where light is blocked, and arranged between the image sensor 150 and the first and second light sources 141A, 141B; and a bright and dark image processing unit 120. The image sensor 150 acquires a first image of the substance when illuminated by the first light sources 141A, and acquires a second image of the subject when illuminated by the second light source 141B. The bright and dark image processing unit 120 derives a difference between a luminance value of a pixel included in the first image and a luminance value of a pixel included in the second image and located in the same position as the pixel included in the first image, to generate a third image of the substance.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本開示は、例えば、レンズレス顕微鏡などの画像を生成する画像生成装置および画像生成方法に関する。   The present disclosure relates to an image generation apparatus and an image generation method for generating an image of, for example, a lensless microscope.

培養細胞を染色することなく連続的に観察したいという要求は、治療用の細胞の産生または薬効の試験等、もしくは培養細胞を医療または産業に用いる多くの分野にある。しかしながら、細胞の多くは、ほとんど無色透明であるため、透過光による光学顕微鏡での撮影ではコントラストが小さいため観察は困難である。コントラストの小ささの一要因として、被写体周辺の媒質および被写体自身による光の散乱または屈折が上げられる。   The demand for continuous observation of cultured cells without staining is in many fields such as production of therapeutic cells or testing of drug efficacy, or the use of cultured cells in medicine or industry. However, since most of the cells are almost colorless and transparent, observation with an optical microscope using transmitted light is difficult because the contrast is small. One factor of the low contrast is light scattering or refraction by the medium around the subject and the subject itself.

特許文献1では、光ビームの照射および照射停止の明暗二つの状態の輝度から、反射光のノイズ成分を除去する方法を示している。   Patent Document 1 shows a method of removing a noise component of reflected light from two brightness levels of light beam irradiation and irradiation stop.

ところで、培養細胞の連続的観察は、細胞を培養するための多湿な環境を維持するためのインキュベータという限られた空間内で行われる。このような限られた空間内での観察のために、特許文献2および3は、レンズを用いずに微小な細胞を観察することのできるレンズレス顕微鏡を開示している。これらの文献では、複数の異なる位置から照射する照明によって撮影された複数の画像を用いて解像度の高い画像が生成される。また、非特許文献1は、高周波照明を用いた散乱光除去技術を開示している。   By the way, continuous observation of cultured cells is performed in a limited space called an incubator for maintaining a humid environment for culturing cells. For observation in such a limited space, Patent Documents 2 and 3 disclose a lensless microscope that can observe minute cells without using a lens. In these documents, a high-resolution image is generated using a plurality of images photographed by illumination irradiated from a plurality of different positions. Non-Patent Document 1 discloses a scattered light removal technique using high-frequency illumination.

特許第5403458号公報Japanese Patent No. 5403458 特許第5789766号公報Japanese Patent No. 5789766 米国特許出願公開第2014/0133702号明細書US Patent Application Publication No. 2014/0133702

IEEE International Conference on Computational Photography (ICCP2013) Apr. 2013, Cambridge ‘Descattering of transmissive observation using parallel high-frequency illumination’IEEE International Conference on Computational Photography (ICCP2013) Apr. 2013, Cambridge ‘Descattering of transmissive observation using parallel high-frequency illumination’

しかしながら、特許文献1の方法では、装置が大型化するという問題がある。つまり、この方法では、照明の反射光の輝度を記録して、対象物表面の凹凸を計測する装置において、平行光とデジタルマイクロミラーデバイスを用いる。そして、第1の明暗パタンを照射して記録した輝度と、第2の明暗パタンを照射して記録した輝度との差分により、相対輝度を求めることで、対物レンズの位置ごとの輝度を比較しやすくしている。しかし、明暗のパタンをイメージセンサ全体に広げようとすると、レンズが必要となり、装置が大型化する。一方、特許文献2および3のように多光源で撮影を行う場合には、照明の位置を変更する必要がある。光源およびデジタルマイクロミラーデバイスの位置を変更しながら撮影を行うには、装置が大型化するため、レンズレス顕微鏡にデジタルマイクロミラーデバイスによる明暗の反転を組み合わせるのは困難である。   However, the method of Patent Document 1 has a problem that the apparatus becomes large. That is, in this method, parallel light and a digital micromirror device are used in an apparatus for recording the brightness of reflected light of illumination and measuring the unevenness of the surface of the object. Then, the relative luminance is obtained from the difference between the luminance recorded by irradiating the first light / dark pattern and the luminance recorded by irradiating the second light / dark pattern, thereby comparing the luminance at each position of the objective lens. It is easy. However, if the light / dark pattern is to be spread over the entire image sensor, a lens is required and the apparatus becomes large. On the other hand, when photographing with multiple light sources as in Patent Documents 2 and 3, it is necessary to change the position of illumination. In order to perform photographing while changing the positions of the light source and the digital micromirror device, the apparatus becomes large, and it is difficult to combine the reversal of light and darkness by the digital micromirror device with the lensless microscope.

そこで、本開示は、小型化することが可能な画像生成装置および画像生成方法を提供する。   Therefore, the present disclosure provides an image generation apparatus and an image generation method that can be reduced in size.

本開示の一態様に係る画像生成装置は、透光性を有する物質の画像を生成する画像生成装置であって、前記物質を照明する第1の光源と、前記第1の光源から所定の距離だけ離れた位置から前記物質を照明する第2の光源と、前記物質が配置されるイメージセンサと、前記第1の光源および第2の光源からの光が透過する透光部分、ならびに前記光を遮蔽する遮光部分を有し、前記イメージセンサと前記第1の光源および前記第2の光源との間に位置するマスクと、処理回路とを備え、前記イメージセンサは、前記第1の光源により照明されたときに、前記物質の第1の画像を取得し、前記第2の光源により照明されたときに、前記物質の第2の画像を取得し、前記処理回路は、前記第1の画像に含まれる画素の輝度値と、前記第2の画像に含まれる画素であって、前記第1の画像に含まれる画素と同一の位置にある画素の輝度値との差分を導出することにより、前記物質の第3の画像を生成する。   An image generation apparatus according to an aspect of the present disclosure is an image generation apparatus that generates an image of a light-transmitting substance, and includes a first light source that illuminates the substance, and a predetermined distance from the first light source. A second light source that illuminates the substance from a position that is far away, an image sensor in which the substance is disposed, a translucent part through which light from the first light source and the second light source passes, and the light The image sensor includes a light shielding portion for shielding, a mask positioned between the image sensor and the first light source and the second light source, and a processing circuit. The image sensor is illuminated by the first light source. A first image of the substance is obtained when illuminated, and a second image of the substance is obtained when illuminated by the second light source, and the processing circuit applies the first image to the first image. The luminance value of the included pixel and the second image A Murrell pixel, by deriving a difference between the luminance values of the pixels at the same positions as the pixels included in the first image to generate a third image of said material.

また、本開示の一態様に係る画像生成装置は、透光性を有する物質の画像を生成する画像生成装置であって、前記物質を照明する第1の光源、および前記第1の光源から所定の距離だけ離れた位置から前記物質を照明する第2の光源を含む複数の光源からなる光源群と、前記物質が配置されるイメージセンサと、前記第1の光源および前記第2の光源からの光が透過する透光部分、ならびに前記光を遮蔽する遮光部分を有するマスクと、処理回路とを備え、前記イメージセンサは、(a)前記第1の光源により照明されたときに、前記物質の第1の画像を取得し、(b)前記第2の光源により照明されたときに、前記物質の第2の画像を取得し、(c)前記光源群に含まれる光源により照明されたときに、前記物質の第4の画像を取得し、ここで、前記第1の画像および前記第2の画像は、前記イメージセンサと前記第1の光源および前記第2の光源との間に位置する前記マスクを介して取得され、前記第4の画像は、前記マスクを介さず取得され、前記処理回路は、前記第1の画像および前記第2の画像から、大きい輝度値を有する画像または小さい輝度値を有する画像を選択し、前記選択された画像と前記第4の画像とに基づく差分を導出することにより、前記物質の第5の画像を生成する。   An image generation apparatus according to an aspect of the present disclosure is an image generation apparatus that generates an image of a light-transmitting substance, and includes a first light source that illuminates the substance, and a predetermined amount from the first light source. A light source group including a plurality of light sources including a second light source that illuminates the substance from a position separated by a distance from the image sensor, an image sensor on which the substance is disposed, the first light source, and the second light source. A mask having a light-transmitting part through which light is transmitted and a light-shielding part that blocks the light; and a processing circuit, wherein the image sensor is (a) when illuminated by the first light source, Acquiring a first image, (b) acquiring a second image of the substance when illuminated with the second light source, and (c) when illuminated with a light source included in the light source group Acquire a fourth image of the substance, Thus, the first image and the second image are acquired via the mask positioned between the image sensor and the first light source and the second light source, and the fourth image is Acquired without passing through the mask, and the processing circuit selects an image having a large luminance value or an image having a small luminance value from the first image and the second image, and the selected image and A fifth image of the substance is generated by deriving a difference based on the fourth image.

なお、これらの包括的又は具体的な態様は、システム、方法、集積回路、コンピュータプログラム又はコンピュータ読み取り可能な記録媒体で実現されてもよく、装置、システム、方法、集積回路、コンピュータプログラム及び記録媒体の任意な組み合わせで実現されてもよい。コンピュータ読み取り可能な記録媒体は、例えばCD−ROM(Compact Disc−Read Only Memory)などの不揮発性の記録媒体を含む。   Note that these comprehensive or specific aspects may be realized by a system, method, integrated circuit, computer program, or computer-readable recording medium, and an apparatus, system, method, integrated circuit, computer program, and recording medium. It may be realized by any combination of the above. The computer-readable recording medium includes a non-volatile recording medium such as a CD-ROM (Compact Disc-Read Only Memory).

本開示によれば、画像生成装置を小型化することができる。本開示の一態様の付加的な恩恵及び有利な点は本明細書及び図面から明らかとなる。この恩恵及び/又は有利な点は、本明細書及び図面に開示した様々な態様及び特徴により個別に提供され得るものであり、その1以上を得るために全てが必要ではない。   According to the present disclosure, the image generation apparatus can be reduced in size. Additional benefits and advantages of one aspect of the present disclosure will become apparent from the specification and drawings. This benefit and / or advantage may be provided individually by the various aspects and features disclosed in the specification and drawings, and not all are required to obtain one or more thereof.

実施の形態1に係る細胞培養容器の斜視図である。2 is a perspective view of a cell culture container according to Embodiment 1. FIG. 実施の形態1に係る細胞培養容器の断面図である。3 is a cross-sectional view of the cell culture container according to Embodiment 1. FIG. 実施の形態1に係る画像生成装置の機能的な構成の一例を示すブロック図である。2 is a block diagram illustrating an example of a functional configuration of the image generation apparatus according to Embodiment 1. FIG. 実施の形態1に係る照明器の構造の一例を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically an example of the structure of the illuminator which concerns on Embodiment 1. FIG. 実施の形態1に係る複数の点光源の配置の一例を模式的に示す図である。5 is a diagram schematically showing an example of an arrangement of a plurality of point light sources according to Embodiment 1. FIG. 実施の形態1に係るマスクの構造の一例を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically an example of the structure of the mask which concerns on Embodiment 1. FIG. 実施の形態1に係るイメージセンサと対象物との位置関係を説明する模式図である。3 is a schematic diagram illustrating a positional relationship between the image sensor and the object according to Embodiment 1. FIG. 実施の形態1に係る、点光源の位置と、イメージセンサ150が受ける光との関係の一例を示す図である。6 is a diagram illustrating an example of a relationship between a position of a point light source and light received by an image sensor 150 according to Embodiment 1. FIG. 実施の形態1に係る記憶部が記憶する内容の一例を示す図である。6 is a diagram illustrating an example of content stored in a storage unit according to Embodiment 1. FIG. 実施の形態1に係る明暗画像処理部の機能的な構成の一例を示すブロック図である。3 is a block diagram illustrating an example of a functional configuration of a light / dark image processing unit according to Embodiment 1. FIG. 実施の形態1に係る画像生成装置の動作の一例を示すフローチャートである。4 is a flowchart illustrating an example of an operation of the image generation apparatus according to the first embodiment. 実施の形態1に係る撮影部の動作の一例を示すフローチャートである。3 is a flowchart illustrating an example of an operation of an imaging unit according to the first embodiment. 実施の形態1に係る明区間と暗区間による周期の具体例を説明する模式図である。FIG. 6 is a schematic diagram for explaining a specific example of a cycle of a bright section and a dark section according to the first embodiment. 実施の形態1に係る明区間と暗区間による周期の具体例を説明する模式図である。FIG. 6 is a schematic diagram for explaining a specific example of a cycle of a bright section and a dark section according to the first embodiment. 実施の形態1に係るイメージセンサ上の各位置における光の強度を示す図である。FIG. 4 is a diagram illustrating light intensity at each position on the image sensor according to the first embodiment. 実施の形態1に係る明暗画像処理部の動作の一例を示すフローチャートである。4 is a flowchart illustrating an example of an operation of a light and dark image processing unit according to the first embodiment. 実施の形態1に係るマスクを用いたイメージセンサによる撮影結果の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the imaging | photography result by the image sensor using the mask which concerns on Embodiment 1. FIG. 実施の形態1の変形例に係る明暗画像処理部の動作の一例を示すフローチャートである。6 is a flowchart illustrating an example of an operation of a bright and dark image processing unit according to a modification of the first embodiment. 実施の形態2に係る画像生成装置の機能的な構成の一例を示すブロック図である。6 is a block diagram illustrating an example of a functional configuration of an image generation device according to Embodiment 2. FIG. 実施の形態2に係る照明器の構造の一例を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically an example of the structure of the illuminator which concerns on Embodiment 2. FIG. 実施の形態2に係る記憶部が記憶する内容の一例を示す図である。6 is a diagram illustrating an example of content stored in a storage unit according to Embodiment 2. FIG. 実施の形態2に係る撮影部の動作の一例を示すフローチャートである。6 is a flowchart illustrating an example of an operation of an imaging unit according to the second embodiment. 実施の形態2に係る明暗画像処理部の動作の一例を示すフローチャートである。10 is a flowchart illustrating an example of an operation of a light and dark image processing unit according to the second embodiment. 実施の形態2に係る明暗画像処理部の動作の他の例を示すフローチャートである。10 is a flowchart illustrating another example of the operation of the bright and dark image processing unit according to the second embodiment. 実施の形態2の変形例に係る撮影部の動作の一例を示すフローチャートである。10 is a flowchart illustrating an example of an operation of an imaging unit according to a modification example of the second embodiment. 実施の形態2の変形例に係る明暗画像処理部の動作の一例を示すフローチャートである。10 is a flowchart illustrating an example of an operation of a light and dark image processing unit according to a modification of the second embodiment. 実施の形態2の変形例に係る明暗画像処理部の動作の他の例を示すフローチャートである。12 is a flowchart illustrating another example of the operation of the bright and dark image processing unit according to a modification of the second embodiment. 点光源による照明を照射し、かつ、マスクなしの状態で撮影された画像を示す図である。It is a figure which shows the image image | photographed in the state which irradiated the illumination by a point light source and was without a mask. 実施の形態1の方法で撮影し、かつ合成された画像を示す図である。3 is a diagram showing an image shot and synthesized by the method of Embodiment 1. FIG. 図26Aの画像と図26Bの画像の輝度プロファイルを示す図である。It is a figure which shows the brightness | luminance profile of the image of FIG. 26A, and the image of FIG. 26B. 点光源による照明を照射し、かつ、マスクなしの状態で撮影された画像を示す図である。It is a figure which shows the image image | photographed in the state which irradiated the illumination by a point light source and was without a mask. 実施の形態2の方法で撮影し、かつ合成された画像を示す図である。It is a figure which shows the image image | photographed and synthesize | combined by the method of Embodiment 2. FIG. 図28Aの画像と図28Bの画像の輝度プロファイルを示す図である。It is a figure which shows the brightness | luminance profile of the image of FIG. 28A, and the image of FIG. 28B.

本開示の一態様に係る画像生成装置は、透光性を有する物質の画像を生成する画像生成装置であって、前記物質を照明する第1の光源と、前記第1の光源から所定の距離だけ離れた位置から前記物質を照明する第2の光源と、前記物質が配置されるイメージセンサと、前記第1の光源および第2の光源からの光が透過する透光部分、ならびに前記光を遮蔽する遮光部分を有し、前記イメージセンサと前記第1の光源および前記第2の光源との間に位置するマスクと、処理回路とを備え、前記イメージセンサは、前記第1の光源により照明されたときに、前記物質の第1の画像を取得し、前記第2の光源により照明されたときに、前記物質の第2の画像を取得し、前記処理回路は、前記第1の画像に含まれる画素の輝度値と、前記第2の画像に含まれる画素であって、前記第1の画像に含まれる画素と同一の位置にある画素の輝度値との差分を導出することにより、前記物質の第3の画像を生成する。   An image generation apparatus according to an aspect of the present disclosure is an image generation apparatus that generates an image of a light-transmitting substance, and includes a first light source that illuminates the substance, and a predetermined distance from the first light source. A second light source that illuminates the substance from a position that is far away, an image sensor in which the substance is disposed, a translucent part through which light from the first light source and the second light source passes, and the light The image sensor includes a light shielding portion for shielding, a mask positioned between the image sensor and the first light source and the second light source, and a processing circuit. The image sensor is illuminated by the first light source. A first image of the substance is obtained when illuminated, and a second image of the substance is obtained when illuminated by the second light source, and the processing circuit applies the first image to the first image. The luminance value of the included pixel and the second image A Murrell pixel, by deriving a difference between the luminance values of the pixels at the same positions as the pixels included in the first image to generate a third image of said material.

これにより、互いに離れた位置にある第1の光源および第2の光源による照明によって、明暗パタンの異なる第1の画像と第2の画像とを取得することができる。したがって、それらの差分を導出することによって、散乱光あるいは屈折光によるノイズを削減し、直接光による鮮明な第3の画像を生成することができる。また、明暗パタンの異なる2つの画像を取得するために、物質を照明する光源を切り替えればよいため、例えば光源またはデジタルマイクロミラーデバイスなどの構造物の位置を変更する必要がなく、装置全体を小型化することができる。   Thereby, the 1st image and 2nd image from which a light-and-dark pattern differs can be acquired by the illumination by the 1st light source and 2nd light source which are in the mutually distant position. Accordingly, by deriving the difference between them, noise caused by scattered light or refracted light can be reduced, and a clear third image can be generated by direct light. Moreover, since it is only necessary to switch the light source that illuminates the substance in order to acquire two images with different light and dark patterns, there is no need to change the position of a structure such as a light source or a digital micromirror device, and the entire apparatus can be made compact Can be

つまり、本開示の一態様に係る画像生成装置は、レンズレス顕微鏡であって、点光源からの拡散光を、例えばスリットあるいはチェッカーパタンを有するマスクに通過させる。そして、第1の明暗パタンを持つ照明の下で撮影された画像と、第1の明暗パタンとは明暗が入れ違いの第2の明暗パタンを持つ照明の下で撮影された画像とに基づいて、対象物の画像を生成する。   That is, the image generation apparatus according to an aspect of the present disclosure is a lensless microscope, and allows diffused light from a point light source to pass through, for example, a mask having a slit or a checker pattern. Then, based on an image taken under illumination with a first light / dark pattern and an image taken under illumination with a second light / dark pattern in which the first light / dark pattern is mixed, Generate an image of the object.

これにより、デジタルマイクロミラーデバイスを用いることなく、多光源撮影によって明暗二つの状態での撮影を行うことによって、ノイズを削減した撮影画像を生成することができる。言い換えれば、イメージセンサ上に物質を設置して、透過光によって撮影するレンズレスの撮影システムにおいて、明暗二つの状態で撮影した画像を用いることにより、ノイズを削減した高画質な画像を生成することができる。   As a result, a photographed image with reduced noise can be generated by photographing in two states of light and dark by multi-light source photographing without using a digital micromirror device. In other words, in a lensless imaging system where a substance is placed on an image sensor and captured by transmitted light, a high-quality image with reduced noise is generated by using an image captured in two states of light and dark. Can do.

また、前記イメージセンサの受光面の一部の領域は、前記物質を照明する第1の光源と前記領域との間に前記マスクの前記透光部分が配置されている状態で前記第1の画像を取得し、前記物質を照明する第2の光源と前記領域との間に前記マスクの前記遮光部分が配置されている状態で前記第2の画像を取得してもよい。例えば、前記イメージセンサの受光面の一部の領域は、前記第1の光源および前記第2の光源を含む複数の光源のそれぞれが順に前記物質を照明しているときに、前記第1の画像および前記第2の画像を含む互いに輝度値の異なる複数の画像を取得し、前記処理回路は、前記複数の画像のうち、最大の輝度値を有する画像であって、前記第1の光源が前記物質を照明しているときに前記イメージセンサによって取得される画像を、前記第1の画像として選択し、前記複数の画像のうち、最小の輝度値を有する画像であって、前記第2の光源が前記物質を照明しているときに前記イメージセンサによって取得される画像を、前記第2の画像として選択する。   In addition, in a part of the light receiving surface of the image sensor, the first image is formed in a state where the translucent portion of the mask is disposed between the first light source that illuminates the substance and the region. And the second image may be acquired in a state where the light shielding portion of the mask is disposed between the region and the second light source that illuminates the substance. For example, a partial area of the light receiving surface of the image sensor may be obtained when the plurality of light sources including the first light source and the second light source are sequentially illuminating the substance. And a plurality of images having different brightness values including the second image, wherein the processing circuit is an image having a maximum brightness value among the plurality of images, and the first light source is the An image acquired by the image sensor when the substance is illuminated is selected as the first image, and the second light source is an image having a minimum luminance value among the plurality of images. Selects an image acquired by the image sensor when illuminating the substance as the second image.

これにより、明区間で撮影された第1の画像と、暗区間で撮影された第2の画像との差分を導出することができ、ノイズをより削減し、より鮮明な第3の画像を生成することができる。   As a result, the difference between the first image captured in the bright section and the second image captured in the dark section can be derived, noise is further reduced, and a clearer third image is generated. can do.

また、前記第1の光源は前記第2光源から半周期離れて位置し、前記イメージセンサの受光面の一部の領域は、前記第1の光源および前記第2の光源を含む複数の光源のそれぞれが順に前記物質を照明する場合において、最大の輝度値を有する画像と最小の輝度値を有する画像とを取得し、前記処理回路は、最大の輝度値を有する輝度最大画像を含む第1の画像群と、最小の輝度値を有する輝度最小画像を含む第2の画像群とのうち、輝度値の分散が小さい画像群を選択し、(i)選択された前記画像群が前記第1の画像群である場合には、前記第1の画像群のうち、最大の輝度値を有する画像であって、前記第1の光源が前記物質を照明しているときに前記イメージセンサによって取得される画像を、前記第1の画像として選択し、前記第2の光源が前記物質を照明しているときに前記イメージセンサによって取得される画像を、前記第2の画像として選択し、(ii)選択された前記画像群が前記第2の画像群である場合には、前記第2の画像群のうち、最小の輝度値を有する画像であって、前記第2の光源が前記物質を照明しているときに前記イメージセンサによって取得される画像を、前記第2の画像として選択し、前記第1の光源が前記物質を照明しているときに前記イメージセンサによって取得される画像を、前記第1の画像として選択してもよい。   The first light source is located half a cycle away from the second light source, and a partial region of the light receiving surface of the image sensor includes a plurality of light sources including the first light source and the second light source. When each sequentially illuminates the material, an image having a maximum luminance value and an image having a minimum luminance value are obtained, and the processing circuit includes a first luminance maximum image having a maximum luminance value. Of the image group and the second image group including the minimum luminance image having the minimum luminance value, an image group having a small luminance value variance is selected. (I) The selected image group is the first image group. In the case of an image group, the image has the maximum luminance value in the first image group, and is acquired by the image sensor when the first light source is illuminating the substance. An image is selected as the first image, and the second An image acquired by the image sensor when the light source illuminates the substance is selected as the second image, and (ii) the selected image group is the second image group In the second image group, an image having a minimum luminance value, the image acquired by the image sensor when the second light source illuminates the substance, The image acquired by the image sensor when the first light source is illuminating the substance may be selected as the first image.

これにより、輝度の最大値または最小値が不安定であっても、周期に基づいて、明区間で撮影された第1の画像と、暗区間で撮影された第2の画像とを適切に選択することができる。これにより、より鮮明な画像を生成することができる。   Thereby, even if the maximum value or the minimum value of the brightness is unstable, the first image captured in the bright section and the second image captured in the dark section are appropriately selected based on the period. can do. Thereby, a clearer image can be generated.

また、本開示の一態様に係る画像生成装置は、透光性を有する物質の画像を生成する画像生成装置であって、前記物質を照明する第1の光源、および前記第1の光源から所定の距離だけ離れた位置から前記物質を照明する第2の光源を含む複数の光源からなる光源群と、前記物質が配置されるイメージセンサと、前記第1の光源および前記第2の光源からの光が透過する透光部分、ならびに前記光を遮蔽する遮光部分を有するマスクと、処理回路とを備え、前記イメージセンサは、(a)前記第1の光源により照明されたときに、前記物質の第1の画像を取得し、(b)前記第2の光源により照明されたときに、前記物質の第2の画像を取得し、(c)前記光源群に含まれる光源により照明されたときに、前記物質の第4の画像を取得し、ここで、前記第1の画像および前記第2の画像は、前記イメージセンサと前記第1の光源および前記第2の光源との間に位置する前記マスクを介して取得され、前記第4の画像は、前記マスクを介さず取得され、前記処理回路は、前記第1の画像および前記第2の画像から、大きい輝度値を有する画像または小さい輝度値を有する画像を選択し、前記選択された画像と前記第4の画像とに基づく差分を導出することにより、前記物質の第5の画像を生成する。例えば、前記第1の画像、前記第2の画像、前記第4の画像および前記第5の画像のそれぞれは、前記イメージセンサに含まれる同一の画素に対応する輝度値を有する。   An image generation apparatus according to an aspect of the present disclosure is an image generation apparatus that generates an image of a light-transmitting substance, and includes a first light source that illuminates the substance, and a predetermined amount from the first light source. A light source group including a plurality of light sources including a second light source that illuminates the substance from a position separated by a distance from the image sensor, an image sensor on which the substance is disposed, the first light source, and the second light source. A mask having a light-transmitting part through which light is transmitted and a light-shielding part that blocks the light; and a processing circuit, wherein the image sensor is (a) when illuminated by the first light source, Acquiring a first image, (b) acquiring a second image of the substance when illuminated with the second light source, and (c) when illuminated with a light source included in the light source group Acquire a fourth image of the substance, Thus, the first image and the second image are acquired via the mask positioned between the image sensor and the first light source and the second light source, and the fourth image is Acquired without passing through the mask, and the processing circuit selects an image having a large luminance value or an image having a small luminance value from the first image and the second image, and the selected image and A fifth image of the substance is generated by deriving a difference based on the fourth image. For example, each of the first image, the second image, the fourth image, and the fifth image has a luminance value corresponding to the same pixel included in the image sensor.

これにより、第1の光源または第2の光源による照明によって、明暗パタンを有する第1の画像または第2の画像と、一様に明るく明暗パタンがない第4の画像を取得することができる。したがって、それらに基づく差分を導出することによって、散乱光あるいは屈折光によるノイズを削減し、直接光による鮮明な第5の画像を生成することができる。また、明暗パタンを有する画像と、一様に明るく明暗パタンがない画像とを取得するために、例えばデジタルマイクロミラーデバイスなどの複雑な構造物の位置を変更する必要がなく、装置全体を小型化することができる。   Thereby, the illumination by the first light source or the second light source makes it possible to acquire the first image or the second image having a light and dark pattern and the fourth image that is uniformly bright and has no light and dark pattern. Therefore, by deriving a difference based on them, noise caused by scattered light or refracted light can be reduced, and a clear fifth image can be generated by direct light. In addition, in order to obtain an image having a light and dark pattern and an image that is uniformly bright and has no light and dark pattern, it is not necessary to change the position of a complicated structure such as a digital micromirror device. can do.

また、前記マスクにおける前記透光部分と前記遮光部分との面積比は1:1であってもよい。このとき、前記処理回路は、前記選択された画像の輝度値の2倍と、前記第4の画像の輝度値との差分を導出することにより、前記第5の画像の輝度値を生成してもよい。例えば、前記処理回路は、前記第1の画像および前記第2の画像から、大きい輝度値を有する画像を選択した場合には、前記選択された画像の輝度値の2倍から、前記第4の画像の輝度値を減算することにより、前記第5の画像の輝度値を生成する。または、前記処理回路は、前記第1の画像および前記第2の画像から、小さい輝度値を有する画像を選択した場合には、前記第4の画像の輝度値から、前記選択された画像の輝度値の2倍を減算することにより、前記第5の画像の輝度値を生成する。   Further, the area ratio of the light transmitting portion and the light shielding portion in the mask may be 1: 1. At this time, the processing circuit generates a luminance value of the fifth image by deriving a difference between twice the luminance value of the selected image and the luminance value of the fourth image. Also good. For example, if the processing circuit selects an image having a large luminance value from the first image and the second image, the processing circuit starts from the twice the luminance value of the selected image. The brightness value of the fifth image is generated by subtracting the brightness value of the image. Alternatively, when the processing circuit selects an image having a small luminance value from the first image and the second image, the luminance of the selected image is determined from the luminance value of the fourth image. The brightness value of the fifth image is generated by subtracting twice the value.

これにより、マスクの透光部分および遮光部分の面積比を利用して、散乱光あるいは屈折光によるノイズを削減し、直接光による鮮明な第5の画像を生成することができる。   Thus, by using the area ratio between the light transmitting portion and the light shielding portion of the mask, noise due to scattered light or refracted light can be reduced, and a clear fifth image can be generated by direct light.

なお、これらの全般的又は具体的な態様は、装置、方法、集積回路、コンピュータプログラム又はコンピュータ読取可能なCD−ROMなどの記録媒体で実現されてもよく、装置、方法、集積回路、コンピュータプログラム又は記録媒体の任意な組み合わせで実現されてもよい。   These general or specific aspects may be realized by a recording medium such as an apparatus, a method, an integrated circuit, a computer program, or a computer-readable CD-ROM. The apparatus, the method, the integrated circuit, and the computer program Alternatively, it may be realized by any combination of recording media.

以下、本開示の一態様に係る画像生成装置および画像生成方法について、図面を参照しながら具体的に説明する。   Hereinafter, an image generation device and an image generation method according to an aspect of the present disclosure will be specifically described with reference to the drawings.

なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも包括的又は具体的な例を示すものである。以下の実施の形態で示される数値、形状、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態、ステップ、ステップの順序などは、一例であり、請求の範囲を限定する主旨ではない。また、以下の実施の形態における構成要素のうち、最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。   It should be noted that each of the embodiments described below shows a comprehensive or specific example. Numerical values, shapes, components, arrangement positions and connection forms of components, steps, order of steps, and the like shown in the following embodiments are merely examples, and are not intended to limit the scope of the claims. In addition, among the constituent elements in the following embodiments, constituent elements that are not described in the independent claims indicating the highest concept are described as optional constituent elements.

(実施の形態1)
実施の形態1に係る画像生成装置は、複数の点光源と、スリットまたはチェッカーパタンのように、光を透過する透光部分と光を遮断する遮光部分とが作られたマスクとからなる照明器と、イメージセンサと、処理回路とを備える。その照明器における互いに位置の異なる複数の点光源は、イメージセンサ上に位置する対象物を順次照明する。このとき、イメージセンサは、そのイメージセンサおよび対象物に到達する光の明暗のパタンが切り替えられながら対象物の撮影を行う。これにより、明暗パタンの異なる複数の画像が取得される。処理回路は、イメージセンサの画素ごとに、複数の画像中で当該画素の輝度が最も高い画像と当該画素の輝度が最も低い画像との輝度の差を求め、画素ごとの輝度の差を画素の輝度値とした画像を生成する。
(Embodiment 1)
The image generation apparatus according to Embodiment 1 includes an illuminator including a plurality of point light sources and a mask having a light-transmitting portion that transmits light and a light-blocking portion that blocks light, such as a slit or a checker pattern. And an image sensor and a processing circuit. A plurality of point light sources having different positions in the illuminator sequentially illuminate an object located on the image sensor. At this time, the image sensor shoots the object while the light and dark patterns of light reaching the image sensor and the object are switched. As a result, a plurality of images having different brightness patterns are acquired. For each pixel of the image sensor, the processing circuit obtains a luminance difference between the image having the highest luminance of the pixel and the image having the lowest luminance among the plurality of images, and calculates the luminance difference of each pixel. An image having a luminance value is generated.

ここで、実施の形態1に係る画像生成装置は、例えば、細胞培養容器に収容された混合液中の細胞を対象物として撮影する。まず、この細胞培養容器などについて詳細に説明する。なお、本実施の形態における撮影の対象物は、例えば細胞であるが、透光性を有する物質であればよく、細胞以外の物質であってもよい。   Here, the image generation apparatus according to Embodiment 1 images, for example, a cell in a mixed solution contained in a cell culture container as an object. First, the cell culture container and the like will be described in detail. Note that the object to be imaged in the present embodiment is a cell, for example, but may be a substance having translucency, and may be a substance other than a cell.

[1.細胞培養容器の構造]
図1Aは、実施の形態1に係るディッシュ型の細胞培養容器1000の斜視図である。図1Bは、実施の形態1に係るディッシュ型の細胞培養容器1000の断面図である。図1Aおよび図1Bに示すように、細胞培養容器1000は、容器部1010と、照明器140と、イメージセンサ150とを備える。なお、細胞培養容器1000は、シャーレあるいはペトリ皿と呼ばれるディッシュ型の容器であるが、横置きのフラスコ型の容器であってもよい。
[1. Structure of cell culture container]
1A is a perspective view of a dish-type cell culture container 1000 according to Embodiment 1. FIG. FIG. 1B is a cross-sectional view of the dish-type cell culture vessel 1000 according to Embodiment 1. As shown in FIGS. 1A and 1B, the cell culture container 1000 includes a container part 1010, an illuminator 140, and an image sensor 150. The cell culture container 1000 is a dish-type container called a petri dish or a petri dish, but may be a horizontally placed flask-type container.

容器部1010は、細胞及び培養液を含む混合液を収容する容器である。つまり、容器部1010は、混合液を内部に位置させる容器である。容器部1010は、例えばガラス製又は樹脂製の透明な容器であり、蓋部1011と本体部1012とを備える。   The container unit 1010 is a container that contains a mixed solution containing cells and a culture solution. That is, the container part 1010 is a container in which a liquid mixture is located inside. The container part 1010 is a transparent container made of glass or resin, for example, and includes a lid part 1011 and a main body part 1012.

本体部1012は、容器部1010の底部及び側部を形成する有底筒状の部材である。   The main body 1012 is a bottomed cylindrical member that forms the bottom and sides of the container 1010.

蓋部1011は、本体部1012と嵌め合わされることにより本体部1012の開口を塞ぐ有底筒状の部材である。蓋部1011は、容器部1010の上部を形成する。   The lid portion 1011 is a bottomed cylindrical member that closes the opening of the main body portion 1012 by being fitted to the main body portion 1012. The lid portion 1011 forms the upper portion of the container portion 1010.

照明器140は、蓋部1011の内面に設けられており、光を容器部1010内の混合液に照射する。その結果、照射された光は、混合液中を透過して、透過光として出力する。つまり、透過光とは、照明器140から混合液を透過した光であり、半透明物質である混合液で屈折及び減衰した光である。具体的には、照明器140は、蓋部1011の内面に固定されており、容器部1010内の混合液に上方から光を照射する。なお、照明器140は、蓋部1011の外面に固定されてもよい。   The illuminator 140 is provided on the inner surface of the lid portion 1011 and irradiates the mixed liquid in the container portion 1010 with light. As a result, the irradiated light is transmitted through the mixed solution and output as transmitted light. That is, the transmitted light is light that has passed through the liquid mixture from the illuminator 140, and is light that has been refracted and attenuated by the liquid mixture that is a translucent substance. Specifically, the illuminator 140 is fixed to the inner surface of the lid portion 1011, and irradiates the mixed liquid in the container portion 1010 with light from above. The illuminator 140 may be fixed to the outer surface of the lid portion 1011.

また、本実施の形態では、照明器140は、容器部1010の上部から容器部1010の内方に突出しており、照明器140における光の出射面140sは、容器部1010内の細胞C1及び培養液L1を含む混合液中に位置する。つまり、照明器140における光の出射面140sは、混合液の液面L2よりも下方、かつ、容器部1010の底部よりも上方に位置する。   Further, in the present embodiment, the illuminator 140 protrudes from the upper part of the container part 1010 to the inside of the container part 1010, and the light emission surface 140 s in the illuminator 140 is formed by the cells C 1 and culture in the container part 1010. Located in the liquid mixture containing the liquid L1. That is, the light exit surface 140 s of the illuminator 140 is positioned below the liquid level L <b> 2 of the mixed liquid and above the bottom of the container portion 1010.

イメージセンサ150は、容器部1010の底部に設けられており、混合液から出力された透過光を受け取る。イメージセンサ150は、例えば、CCDイメージセンサ(Charge Coupled Device Image Sensor)あるいはCMOSイメージセンサ(Complementary Metal Oxide Semiconductor Image Sensor)等の固体撮像素子である。イメージセンサ150には複数の画素がマトリックス状に配置されている。イメージセンサ150の各画素には、照明器140から照射された光が入射する。イメージセンサ150は、光が照射されることでイメージセンサ150の受光面に形成される細胞の光学像を撮影する。   The image sensor 150 is provided at the bottom of the container 1010 and receives transmitted light output from the mixed solution. The image sensor 150 is a solid-state image sensor such as a CCD image sensor (Charge Coupled Device Image Sensor) or a CMOS image sensor (Complementary Metal Oxide Semiconductor Image Sensor). In the image sensor 150, a plurality of pixels are arranged in a matrix. The light emitted from the illuminator 140 is incident on each pixel of the image sensor 150. The image sensor 150 captures an optical image of a cell formed on the light receiving surface of the image sensor 150 when irradiated with light.

具体的には、図1Bに示すように、イメージセンサ150は、容器部1010の底部に形成された開口に嵌め込まれている。透明保護膜150aに覆われたイメージセンサ150の受光面は、容器部1010内の空間に露出している。細胞C1は、容器部1010内に満たされた培養液L1の中に沈んでおり、透明保護膜150aの上に直接接触した状態で培養されている。図1Bに示すように、細胞C1とイメージセンサ150との間に集光レンズは存在しない。   Specifically, as shown in FIG. 1B, the image sensor 150 is fitted into an opening formed at the bottom of the container portion 1010. The light receiving surface of the image sensor 150 covered with the transparent protective film 150 a is exposed to the space inside the container portion 1010. The cell C1 is submerged in the culture solution L1 filled in the container portion 1010, and is cultured in a state of being in direct contact with the transparent protective film 150a. As shown in FIG. 1B, no condensing lens exists between the cell C1 and the image sensor 150.

このように、撮影の対象物である細胞C1は、透明保護膜150aを介して、イメージセンサ150の受光面上に載置された状態で培養される。   Thus, the cell C1, which is the object to be imaged, is cultured in a state of being placed on the light receiving surface of the image sensor 150 via the transparent protective film 150a.

[2.画像生成装置の構成]
図2は、実施の形態1に係る画像生成装置10の機能ブロック図である。図1に示される画像生成装置10は、細胞などの透光性を有する物質の画像を生成する装置であって、撮影部100と、記憶部110と、明暗画像処理部120と、出力部130とを備える。
[2. Configuration of Image Generation Device]
FIG. 2 is a functional block diagram of the image generation apparatus 10 according to the first embodiment. An image generation apparatus 10 illustrated in FIG. 1 is an apparatus that generates an image of a light-transmitting substance such as a cell, and includes an imaging unit 100, a storage unit 110, a light / dark image processing unit 120, and an output unit 130. With.

[2−1.撮影部]
まず、撮影部100の構成について説明する。撮影部100は、照明器140と、イメージセンサ150と、制御部160とを備える。撮影部100は、対象物である物質の撮影画像(photographic image)を取得する。ここでは、撮影部100は、フォーカスレンズを有さない。なお、実施の形態1に係る画像生成装置10は、制御部160、記憶部110および出力部130を備えているが、これらの構成要素は必須ではなく、画像生成装置10はこれらの構成要素を備えていなくてもよい。
[2-1. Shooting part]
First, the configuration of the imaging unit 100 will be described. The imaging unit 100 includes an illuminator 140, an image sensor 150, and a control unit 160. The imaging unit 100 acquires a captured image (photographic image) of a substance that is an object. Here, the photographing unit 100 does not have a focus lens. The image generation apparatus 10 according to the first embodiment includes the control unit 160, the storage unit 110, and the output unit 130. However, these components are not essential, and the image generation device 10 includes these components. It does not have to be provided.

実施の形態1における照明器140は、第1の光源141Aと、第2の光源141Bと、マスク142とを備える。第1の光源141Aは、物質を照明する点光源である。第2の光源141Bは、第1の光源141Aから所定の距離だけ離れた位置からその物質を照明する点光源である。マスク142は、第1の光源141Aおよび第2の光源141Bからの光が透過する透光部分、ならびにその光を遮蔽する遮光部分を有し、イメージセンサ150と第1の光源141Aおよび第2の光源141Bとの間に位置する。なお、上述の所定の距離は、後述の周期の1/3の距離である。   The illuminator 140 according to Embodiment 1 includes a first light source 141A, a second light source 141B, and a mask 142. The first light source 141A is a point light source that illuminates a substance. The second light source 141B is a point light source that illuminates the substance from a position away from the first light source 141A by a predetermined distance. The mask 142 includes a light-transmitting part through which light from the first light source 141A and the second light source 141B is transmitted and a light-shielding part that blocks the light. The image sensor 150, the first light source 141A, and the second light source are masked. It is located between the light source 141B. In addition, the above-mentioned predetermined distance is a distance of 1/3 of a period described later.

以下、この照明器140の詳細について説明する。   Hereinafter, the details of the illuminator 140 will be described.

図3は、実施の形態1における照明器140の構造の一例を模式的に示す図である。具体的には、照明器140は、上述の第1の光源141Aおよび第2の光源141Bを含む複数の点光源141と、マスク142とを備える。マスク142は、スリットまたはチェッカーパタンを有する。つまり、マスク142は、光を透過する透光部分と光を遮断する遮光部分とを有する。   FIG. 3 is a diagram schematically illustrating an example of the structure of the illuminator 140 in the first embodiment. Specifically, the illuminator 140 includes a plurality of point light sources 141 including the first light source 141A and the second light source 141B described above, and a mask 142. The mask 142 has a slit or a checker pattern. That is, the mask 142 has a light transmitting part that transmits light and a light shielding part that blocks light.

図4は、複数の点光源141の配置の一例を示す模式図である。図4の例では、複数の点光源141は、等間隔に配列されている。複数の点光源141のそれぞれは、例えば、発光する直径10μmの発光面を有し、遮光板に設けられた直径10μmのピンホールからその発光面が露出するように、その遮光板に取り付けられている。光は点光源141から全方向へ均等に広がるものとする。   FIG. 4 is a schematic diagram illustrating an example of the arrangement of the plurality of point light sources 141. In the example of FIG. 4, the plurality of point light sources 141 are arranged at equal intervals. Each of the plurality of point light sources 141 has, for example, a light emitting surface with a diameter of 10 μm that emits light, and is attached to the light shielding plate so that the light emitting surface is exposed from a pinhole with a diameter of 10 μm provided on the light shielding plate. Yes. It is assumed that light spreads uniformly from the point light source 141 in all directions.

図5は、マスク142の例を示す。具体的には、図5の(a)は、スリットを有するマスク142の一例を示し、図5の(b)は、チェッカーパタンを有するマスク142の一例を示す。なお、図5中の黒色の部分は、上述の遮光部分であり、白色の部分は、上述の透光部分である。図5の例では、(a)のスリットにおいて、黒色ラインの遮光部分と白色ラインの透光部分との幅は同一である。また、(b)のチェッカーパタンにおいて、黒色正方形の遮光部分と、白色正方形の透光部分との大きさは同一である。また、複数の透光部分と複数の遮光部分はマスク142上では等間隔に設定されている。つまり、マスク142の複数の透光部分および複数の遮光部分は、周期的に規則正しく配置されている。また、スリットにおけるラインの幅あるいはチェッカーパタンにおける正方形の一辺の長さは、何れかの点光源141からマスク142を通った光束によって対象物の一部が明るく、残りの部分が暗くなるように設定されている。つまり、その光束による対象物およびイメージセンサ150上での光の明暗パタンが対象物を少なくとも2つの領域(明るい領域と暗い領域)に分割するように、上述の幅あるいは正方形の一辺の長さが設定されている。例えば、対象物が100μmの場合、スリットにおけるラインの幅あるいはチェッカーパタンの正方形の一辺の長さは、例えば30μmである。マスク142は、例えばガラス上に金属を蒸着することで実現される。   FIG. 5 shows an example of the mask 142. Specifically, FIG. 5A shows an example of a mask 142 having a slit, and FIG. 5B shows an example of a mask 142 having a checker pattern. In addition, the black part in FIG. 5 is the above-mentioned light-shielding part, and the white part is the above-mentioned translucent part. In the example of FIG. 5, in the slit of (a), the width of the light-shielding part of the black line and the light-transmitting part of the white line are the same. In the checker pattern of (b), the black square light-shielding portion and the white square light-transmitting portion have the same size. Further, the plurality of light transmitting portions and the plurality of light shielding portions are set at equal intervals on the mask 142. That is, the plurality of light transmitting portions and the plurality of light shielding portions of the mask 142 are periodically and regularly arranged. Further, the width of the line in the slit or the length of one side of the square in the checker pattern is set so that a part of the object is brightened and the remaining part is darkened by the light flux from any point light source 141 through the mask 142. Has been. That is, the width or the length of one side of the square is such that the object by the luminous flux and the light / dark pattern of light on the image sensor 150 divide the object into at least two regions (bright region and dark region). Is set. For example, when the object is 100 μm, the width of the line in the slit or the length of one side of the square of the checker pattern is, for example, 30 μm. The mask 142 is realized, for example, by depositing a metal on glass.

図6は、イメージセンサ150の上に設置した対象物の一例である。なお、図6では、透明保護膜150aなどを省略している。イメージセンサ150の上に直接、撮影の対象物が設置されている。対象物は、例えば複数の半透明の物質である。複数の物質は3次元的に重なって位置する。物質の具体例は、細胞または培養細胞である。図6の例では、対象物は初期胚である。   FIG. 6 is an example of an object installed on the image sensor 150. In FIG. 6, the transparent protective film 150a and the like are omitted. An object to be photographed is installed directly on the image sensor 150. The object is, for example, a plurality of translucent substances. A plurality of substances are positioned three-dimensionally overlapping. Specific examples of the substance are cells or cultured cells. In the example of FIG. 6, the object is an early embryo.

イメージセンサ150は、複数の画素を有し、上述の物質が配置される。イメージセンサ150の各画素は、受光面に配置され、複数の点光源141から照射された光の強度(すなわち輝度値)を取得する。イメージセンサ150は、各画素により取得された光の強度に基づいて、撮影画像を取得する。つまり、イメージセンサ150は、複数の点光源141のうちの第1の光源141Aにより照明されたときに、物質の第1の画像を取得し、複数の点光源141のうちの第2の光源により照明されたときに、物質の第2の画像を取得する。   The image sensor 150 has a plurality of pixels, and the above-described substances are arranged thereon. Each pixel of the image sensor 150 is arranged on the light receiving surface, and acquires the intensity (that is, the luminance value) of light emitted from the plurality of point light sources 141. The image sensor 150 acquires a captured image based on the light intensity acquired by each pixel. That is, the image sensor 150 acquires a first image of a substance when illuminated by the first light source 141A among the plurality of point light sources 141, and uses the second light source among the plurality of point light sources 141. When illuminated, a second image of the material is acquired.

イメージセンサ150の例は、CMOS(Complementary Metal−Oxide Semiconductor)イメージセンサ又はCCD(Complementary Metal−Oxide Semiconductor)イメージセンサである。   Examples of the image sensor 150 are a CMOS (Complementary Metal-Oxide Semiconductor) image sensor or a CCD (Complementary Metal-Oxide Semiconductor) image sensor.

照明器140の複数の点光源141は、順に光を照射する。複数の点光源141は互いに異なる位置に配置され、互いに異なる方向からマスク142を通して対象物に光を照射する。   The plurality of point light sources 141 of the illuminator 140 emit light in order. The plurality of point light sources 141 are arranged at different positions and irradiate the object through the mask 142 from different directions.

制御部160は、複数の点光源141による光の照射、及びイメージセンサ150による撮影を制御する。具体的には、制御部160は、複数の点光源141が光を照射する順番、複数の点光源141が光を照射する時間間隔を制御する。制御部160は、CPU(Complementary Metal−Oxide Semiconductor)、RAM(Random Access Memory)、ROM(Read−Only Memory)などからなるコンピュータシステム(図示せず)により構成される。制御部160の構成要素の一部又は全部の機能は、CPUがRAMを作業用のメモリとして用いてROMに記録されたプログラムを実行することによって達成されてもよい。また、制御部160の構成要素の一部又は全部の機能は、専用のハードウェア回路によって達成されてもよい。   The control unit 160 controls light irradiation by the plurality of point light sources 141 and photographing by the image sensor 150. Specifically, the control unit 160 controls the order in which the plurality of point light sources 141 emit light and the time interval at which the plurality of point light sources 141 emit light. The control unit 160 includes a computer system (not shown) including a CPU (Complementary Metal-Oxide Semiconductor), a RAM (Random Access Memory), a ROM (Read-Only Memory), and the like. Some or all of the functions of the components of the control unit 160 may be achieved by the CPU executing a program recorded in the ROM using the RAM as a working memory. In addition, some or all of the functions of the components of the control unit 160 may be achieved by a dedicated hardware circuit.

図7は、点光源141の位置と、イメージセンサ150が受ける光との関係の一例を示す。例えば、図7の(a)に示すように、点光源141からマスク142の透光部分を透過した光は、物質の一部と、イメージセンサ150の受光面の一部の領域bとを照らす。このとき、物質の一部と、イメージセンサ150の領域bとを照らす光は、点光源141からの直接光だけでなく、屈折光も含む。屈折光は、点光源141からマスク142の透光部分を透過し、培養液または透過性を有する物質によって屈折、反射または散乱した光である。一方、点光源141からの一部の直接光は、マスク142の遮光部分によって遮られ、イメージセンサ150の受光面の領域aには到達しない。しかし、屈折光はその領域aに到達する。したがって、イメージセンサ150の受光面の領域aは、直接光を受光せず、屈折光を受光するため暗く、領域bは、直接光と屈折光とを受光するため明るい。   FIG. 7 shows an example of the relationship between the position of the point light source 141 and the light received by the image sensor 150. For example, as shown in FIG. 7A, the light transmitted from the point light source 141 through the light transmitting portion of the mask 142 illuminates a part of the substance and a region b of the light receiving surface of the image sensor 150. . At this time, the light that illuminates a part of the substance and the region b of the image sensor 150 includes not only direct light from the point light source 141 but also refracted light. The refracted light is light that is transmitted from the point light source 141 through the light transmitting portion of the mask 142 and is refracted, reflected, or scattered by the culture medium or a transmissive material. On the other hand, a part of the direct light from the point light source 141 is blocked by the light shielding portion of the mask 142 and does not reach the region a of the light receiving surface of the image sensor 150. However, the refracted light reaches the region a. Accordingly, the region a of the light receiving surface of the image sensor 150 does not receive direct light and is dark because it receives refracted light, and the region b is bright because it receives direct light and refracted light.

しかし、図7の(a)に示す点光源141が消灯し、図7の(b)に示す他の点光源141が点灯すると、イメージセンサ150の受光面のうち領域aと異なる領域eが、屈折光のみを受光するため暗くなる。また、イメージセンサ150の受光面のうち領域bと異なる領域fが、屈折光と直接光とを受光するため明るくなる。   However, when the point light source 141 shown in FIG. 7A is turned off and the other point light sources 141 shown in FIG. 7B are turned on, the region e of the light receiving surface of the image sensor 150 is different from the region a. It becomes dark because it receives only refracted light. In addition, a region f different from the region b on the light receiving surface of the image sensor 150 is brightened because it receives refracted light and direct light.

つまり、物質を照明する点光源141の位置が異なると、イメージセンサ150の受光面の一部の領域は、屈折光と直接光とを受光するために明るくなったり、直接光を受光せず、屈折光を受光するために暗くなったりする。実施の形態1では、図4に示すように配置された複数の点光源141、具体的には、マスク142の透光部分および遮光部分が交互に規則的に配列されている方向に沿う複数の点光源141が、順に照明する。したがって、イメージセンサ150の受光面の一部の領域(具体的には画素)は、照明の位置によって周期的に、明るくなったり、暗くなったりする。以下、明るくなる照明位置の区間を明区間といい、暗くなる照明位置の区間を暗区間という。実施の形態1では、このイメージセンサ150の受光面の領域(例えば画素)ごとに、その照明位置による明るさ(すなわち輝度値)の変化を利用することによって、屈折光のノイズを除去した物質の画像を生成する。   That is, when the position of the point light source 141 that illuminates the substance is different, a part of the light receiving surface of the image sensor 150 becomes brighter to receive refracted light and direct light, or does not receive direct light. It becomes dark to receive refracted light. In the first embodiment, a plurality of point light sources 141 arranged as shown in FIG. 4, specifically, a plurality of points along a direction in which light-transmitting portions and light-shielding portions of the mask 142 are alternately arranged regularly. The point light source 141 illuminates in order. Therefore, a part of the light receiving surface of the image sensor 150 (specifically, a pixel) periodically becomes brighter or darker depending on the position of illumination. Hereinafter, the section of the illumination position that becomes bright is referred to as a bright section, and the section of the illumination position that becomes dark is referred to as a dark section. In the first embodiment, for each region (for example, pixel) of the light receiving surface of the image sensor 150, the change in the brightness (that is, the luminance value) depending on the illumination position is used, so that the material from which the noise of the refracted light is removed. Generate an image.

[2−2.記憶部]
記憶部110は、イメージセンサ150で取得された画像を、制御部160で設定された撮影時に照明または点灯していた点光源141の位置(以下、照明位置ともいう)と対応させて記憶する。
[2-2. Storage unit]
The storage unit 110 stores the image acquired by the image sensor 150 in association with the position of the point light source 141 that is illuminated or turned on at the time of shooting set by the control unit 160 (hereinafter also referred to as an illumination position).

図8は、記憶部110が記憶する情報の例である。記憶部110は、イメージセンサ150で取得した画像を識別するIDと、撮影時に点灯していた点光源141の照明位置とを対応させて、記憶する。照明位置は、例えば、イメージセンサ150の複数の有効画素からなる平面の左上角を原点とし、イメージセンサ150の横方向をx軸、縦方向をy軸とする座標上の点として示される。実施の形態1の照明器140の例では、複数の点光源141は、イメージセンサ150の表面(すなわち受光面)と平行な平面上に、そのイメージセンサ150の表面に対向するように配置されている。つまり、イメージセンサ150の表面から、すべての点光源141のそれぞれまでの距離は同一である。そのため、照明位置は2次元で表現されている。照明位置は、3次元で表現されてもよい。また、全ての点光源141が直線状に配置されている場合には、照明位置は1次元で表現されてもよい。   FIG. 8 is an example of information stored in the storage unit 110. The storage unit 110 stores the ID for identifying the image acquired by the image sensor 150 in association with the illumination position of the point light source 141 that was turned on at the time of shooting. The illumination position is indicated, for example, as a point on the coordinate with the upper left corner of the plane composed of a plurality of effective pixels of the image sensor 150 as the origin, the horizontal direction of the image sensor 150 as the x axis, and the vertical direction as the y axis. In the example of the illuminator 140 of the first embodiment, the plurality of point light sources 141 are arranged on a plane parallel to the surface (that is, the light receiving surface) of the image sensor 150 so as to face the surface of the image sensor 150. Yes. That is, the distance from the surface of the image sensor 150 to each of all the point light sources 141 is the same. Therefore, the illumination position is expressed in two dimensions. The illumination position may be expressed in three dimensions. Further, when all the point light sources 141 are arranged linearly, the illumination position may be expressed in one dimension.

[2−3.明暗画像処理部]
明暗画像処理部120は、少なくとも1つの制御回路または処理回路によって実現される。実施の形態1では、明暗画像処理部120は、上述の第1の画像と第2の画像との差分を導出することにより、物質の第3の画像を生成する。ここで、実施の形態1では、第1の画像、前記第2の画像および前記第3の画像のそれぞれは、イメージセンサ150に含まれる同一の画素に対応する輝度値を有する。
[2-3. Bright and dark image processing unit]
The bright / dark image processing unit 120 is realized by at least one control circuit or processing circuit. In the first embodiment, the light / dark image processing unit 120 generates the third image of the substance by deriving the difference between the first image and the second image. Here, in the first embodiment, each of the first image, the second image, and the third image has a luminance value corresponding to the same pixel included in the image sensor 150.

図9は、明暗画像処理部120の詳細な構成を示す機能ブロック図である。図9に示すように、明暗画像処理部120は、データ取得部121と、最大値決定部122と、最小値決定部123と、計算部124と、画像生成部125と、画素選択部126と、記憶部127とからなる。   FIG. 9 is a functional block diagram showing a detailed configuration of the light / dark image processing unit 120. As illustrated in FIG. 9, the light / dark image processing unit 120 includes a data acquisition unit 121, a maximum value determination unit 122, a minimum value determination unit 123, a calculation unit 124, an image generation unit 125, and a pixel selection unit 126. And a storage unit 127.

データ取得部121は、画像処理に使用する画像、すなわちその画像に含まれる画素ごとの輝度値と、その画像に対応する照明位置とを、記憶部110から取得する。   The data acquisition unit 121 acquires an image used for image processing, that is, a luminance value for each pixel included in the image and an illumination position corresponding to the image from the storage unit 110.

画素選択部126は、イメージセンサ150の複数の画素、すなわち生成しようとする画像中の複数の画素より、輝度計算を行う画素を選択する。なお、この画素選択部126によって選択される画素を、以下、選択画素ともいう。   The pixel selection unit 126 selects a pixel for performing luminance calculation from a plurality of pixels of the image sensor 150, that is, a plurality of pixels in an image to be generated. Hereinafter, the pixel selected by the pixel selection unit 126 is also referred to as a selected pixel.

最大値決定部122は、記憶部110に記憶された複数の画像のそれぞれの、画素選択部126が選択した画素と同一位置にある画素の輝度値を比較し、最大の輝度値を有する画素を含む画像を、その複数の画像から特定する。最大値決定部122は、その最大の輝度値を、選択画素の輝度の最大値として決定する。   The maximum value determination unit 122 compares the luminance values of the pixels at the same position as the pixel selected by the pixel selection unit 126 of each of the plurality of images stored in the storage unit 110, and determines the pixel having the maximum luminance value. An image to be included is specified from the plurality of images. The maximum value determination unit 122 determines the maximum luminance value as the maximum value of the luminance of the selected pixel.

最小値決定部123は、記憶部110に記憶された複数の画像のそれぞれの、画素選択部126が選択した画素と同一位置にある画素の輝度値を比較し、最小の輝度値を有する画素を含む画像を、その複数の画像から特定する。最小値決定部123は、その最小の輝度値を、選択画素の輝度の最小値として決定する。   The minimum value determination unit 123 compares the luminance values of the pixels at the same position as the pixel selected by the pixel selection unit 126 in each of the plurality of images stored in the storage unit 110, and determines the pixel having the minimum luminance value. An image to be included is specified from the plurality of images. The minimum value determination unit 123 determines the minimum luminance value as the minimum value of the luminance of the selected pixel.

記憶部127は、データ取得部121が記憶部110より取得した画像および照明位置と、最大値決定部122が決定した最大値と、最小値決定部123が決定した最小値とを記憶する。   The storage unit 127 stores the image and illumination position acquired by the data acquisition unit 121 from the storage unit 110, the maximum value determined by the maximum value determination unit 122, and the minimum value determined by the minimum value determination unit 123.

計算部124は、生成しようとする画像の選択画素ごとに、最大値決定部122で決定された、当該選択画素に対応する最大値から、最小値決定部123で決定された、当該選択画素に対応する最小値を減じる。これにより、生成しようとする画像の各画素の輝度値が計算される。   For each selected pixel of the image to be generated, the calculation unit 124 calculates the selected pixel determined by the minimum value determining unit 123 from the maximum value determined by the maximum value determining unit 122 and corresponding to the selected pixel. Decrease the corresponding minimum value. Thereby, the luminance value of each pixel of the image to be generated is calculated.

画像生成部125は、計算部124で計算された各画素の輝度値からなる画像を生成する。   The image generation unit 125 generates an image including the luminance value of each pixel calculated by the calculation unit 124.

すなわち、実施の形態1では、イメージセンサ150の受光面の一部の領域は、第1の光源および第2の光源を含む複数の光源のそれぞれが順に物質を照明しているときに、第1の画像および第2の画像を含む互いに輝度値の異なる複数の画像を取得する。具体的には、イメージセンサ150の受光面の一部の領域は、画素である。この場合、処理回路である明暗画像処理部120は、その複数の画像のうち、最大の輝度値を有する画像であって、第1の光源141Aが物質を照明しているときにイメージセンサ150によって取得される画像を、第1の画像として選択する。また、明暗画像処理部120は、複数の画像のうち、最小の輝度値を有する画像であって、第2の光源141Bが物質を照明しているときにイメージセンサ150によって取得される画像を、第2の画像として選択する。   That is, in the first embodiment, the partial area of the light receiving surface of the image sensor 150 is the first when the plurality of light sources including the first light source and the second light source sequentially illuminate the substance. A plurality of images having different brightness values are acquired, including the first image and the second image. Specifically, a part of the light receiving surface of the image sensor 150 is a pixel. In this case, the light / dark image processing unit 120 serving as a processing circuit is an image having the maximum luminance value among the plurality of images, and is used by the image sensor 150 when the first light source 141A is illuminating the substance. The acquired image is selected as the first image. In addition, the light / dark image processing unit 120 is an image having the minimum luminance value among the plurality of images, and the image acquired by the image sensor 150 when the second light source 141B is illuminating the substance, Select as second image.

なお、明暗画像処理部120に含まれるデータ取得部121、最大値決定部122、最小値決定部123、計算部124、および画像生成部125は、CPU(Complementary Metal−Oxide Semiconductor)、RAM(Random Access Memory)、ROM(Read−Only Memory)などからなるコンピュータシステム(図示せず)により構成される。明暗画像処理部120の構成要素の一部又は全部の機能は、CPUがRAMを作業用のメモリとして用いてROMに記録されたプログラムを実行することによって達成されてもよい。また、明暗画像処理部120の構成要素の一部又は全部の機能は、専用のハードウェア回路によって達成されてもよい。   The data acquisition unit 121, the maximum value determination unit 122, the minimum value determination unit 123, the calculation unit 124, and the image generation unit 125 included in the light / dark image processing unit 120 are a CPU (Complementary Metal-Oxide Semiconductor), a RAM (Random). It is configured by a computer system (not shown) including an access memory (ROM), a ROM (read-only memory), and the like. Some or all of the functions of the components of the light / dark image processing unit 120 may be achieved by the CPU executing a program recorded in the ROM using the RAM as a working memory. Further, some or all of the functions of the components of the light / dark image processing unit 120 may be achieved by a dedicated hardware circuit.

[2−4.出力部]
出力部130は、明暗画像処理部120によって生成された画像を提示する出力装置、またはその画像を電子データとして出力する手段である。画像を提示する出力装置は、例えばディスプレイである。電子データとして出力する手段は、例えばUSBコネクタである。
[2-4. Output section]
The output unit 130 is an output device that presents an image generated by the light and dark image processing unit 120, or a unit that outputs the image as electronic data. An output device that presents an image is, for example, a display. The means for outputting as electronic data is, for example, a USB connector.

[3.画像生成装置の動作]
次に、以上のように構成された画像生成装置10の動作について説明する。
[3. Operation of image generation apparatus]
Next, the operation of the image generation apparatus 10 configured as described above will be described.

図10は、実施の形態1に係る画像生成装置10の動作の一例を示すフローチャートである。   FIG. 10 is a flowchart illustrating an example of the operation of the image generation apparatus 10 according to the first embodiment.

画像生成装置10は、図示しない動作開始命令の入力により動作を開始する。   The image generation apparatus 10 starts an operation in response to an operation start command (not shown).

(ステップS1200)
撮影部100は、多光源撮影を行う。すなわち、撮影部100は、照明器140の複数の点光源141のそれぞれを順に用いて、対象物を、マスク142を通過した光により照明し、当該対象物の複数の画像を撮影する。具体的には、撮影部100は、照明器140の複数の点光源141のそれぞれが対象物を照明するたびに、イメージセンサ150の受光面に到達した光の強度を記録することにより、対象物の画像を取得する。取得された画像は、撮影時に対象物を照明していた点光源141の位置情報(すなわち照明位置)とともに記憶部110で記憶される。ここでは、複数の点光源141の位置は、イメージセンサ150に対して固定されており、複数の点光源141の各々の位置情報は予め定められている。多光源撮影の詳細は後述する。
(Step S1200)
The imaging unit 100 performs multi-light source imaging. That is, the imaging unit 100 uses each of the plurality of point light sources 141 of the illuminator 140 in order to illuminate the object with light that has passed through the mask 142, and images a plurality of images of the object. Specifically, the imaging unit 100 records the intensity of light reaching the light receiving surface of the image sensor 150 each time the plurality of point light sources 141 of the illuminator 140 illuminate the object, thereby the object. Get the image. The acquired image is stored in the storage unit 110 together with position information (that is, an illumination position) of the point light source 141 that has illuminated the object at the time of shooting. Here, the positions of the plurality of point light sources 141 are fixed with respect to the image sensor 150, and the position information of each of the plurality of point light sources 141 is predetermined. Details of the multiple light source photographing will be described later.

(ステップS1300)
明暗画像処理部120は、照明器140のマスク142によってステップS1200で撮影された画像上の明部と暗部に対して、明暗画像処理を行う。ステップS1200において、互いに異なる複数の位置の点光源141のそれぞれにより照明して撮影を行うことで、画像ごとに明部と暗部の位置が異なる。明暗画像処理部120は、ステップS1200で撮影された複数の画像に対して、同一の画素位置の輝度について、画像間で比較する。明暗画像処理部120は、画素ごとに、輝度の最大値より最小値を減算することによって、画素ごとの輝度値を決定する。明暗画像処理の詳細は後述する。
(Step S1300)
The light / dark image processing unit 120 performs light / dark image processing on the light and dark portions on the image captured in step S1200 by the mask 142 of the illuminator 140. In step S1200, illumination is performed with each of the point light sources 141 at a plurality of positions different from each other, so that the positions of the bright portion and the dark portion are different for each image. The bright and dark image processing unit 120 compares the luminance of the same pixel position between the images for the plurality of images taken in step S1200. The bright / dark image processing unit 120 determines the luminance value for each pixel by subtracting the minimum value from the maximum luminance value for each pixel. Details of the light / dark image processing will be described later.

(ステップS1400)
明暗画像処理部120の画像生成部125は、ステップS1300で画素ごとに決定された輝度値に基づき画像を生成し、出力する。その後、画像生成装置10は動作を終了する。
(Step S1400)
The image generation unit 125 of the bright / dark image processing unit 120 generates and outputs an image based on the luminance value determined for each pixel in step S1300. Thereafter, the image generating apparatus 10 ends the operation.

このように、実施の形態1に係る画像生成方法は、透光性を有する物質の画像を生成する画像生成方法であって、第1の光源141Aと、第2の光源141Bと、イメージセンサ150と、マスク142とを用いる。そして、この画像生成方法では、ステップS1200において、(a)第1の光源141Aにより照明されたときに、イメージセンサ150が物質の第1の画像を取得し、(b)第2の光源141Bにより照明されたときに、イメージセンサ150が物質の第2の画像を取得する。さらに、この画像生成方法では、ステップS1300およびステップS1400において、(c)第1の画像の輝度値と第2の画像の輝度値との差分を導出することにより、物質の第3の画像を生成する。   As described above, the image generation method according to Embodiment 1 is an image generation method for generating an image of a light-transmitting substance, and includes the first light source 141A, the second light source 141B, and the image sensor 150. And a mask 142 are used. In this image generation method, in step S1200, (a) when illuminated by the first light source 141A, the image sensor 150 acquires a first image of the substance, and (b) by the second light source 141B. When illuminated, the image sensor 150 acquires a second image of the material. Further, in this image generation method, in step S1300 and step S1400, (c) the third image of the substance is generated by deriving the difference between the luminance value of the first image and the luminance value of the second image. To do.

[3−1.多光源撮影]
ここで、図10に示すステップS1200の撮影部100の動作の詳細を説明する。
[3-1. Multi-light source shooting]
Here, details of the operation of the photographing unit 100 in step S1200 illustrated in FIG. 10 will be described.

図11は、撮影部100の動作の一例を示すフローチャートである。   FIG. 11 is a flowchart illustrating an example of the operation of the imaging unit 100.

(ステップS1210)
制御部160は、予め定められた複数の照明位置を示すリスト、すなわち照明器140の複数の点光源141の位置を示すリスト(以下、照明位置リストという)を参照して、各照明位置から照明された対象物の撮影が終了したか否かを判定する。
(Step S1210)
The control unit 160 refers to a list indicating a plurality of predetermined illumination positions, that is, a list indicating the positions of the plurality of point light sources 141 of the illuminator 140 (hereinafter referred to as an illumination position list), and performs illumination from each illumination position. It is determined whether or not shooting of the target object has been completed.

ここで、照明位置リストに含まれるすべての照明位置からの照明による撮影が終了している場合(ステップS1210においてyes)、ステップS1300へ進む。一方、照明位置リスト内のいずれかの照明位置からの照明による撮影が終了していない場合(ステップS1210においてno)、ステップS1120へ進む。なお、照明位置リストに含まれるすべての照明位置からの照明による撮影が終了している場合とは、2周期分の画像の撮影が終了していることを意味する。ここで、各画素において、1周期は、直接光と屈折光とを受光する明区間と、直接光を受光せずかつ屈折光を受光する暗区間とをあわせた区間である。2周期分の画像とは、各画素において、複数の照明位置からの照明により撮影された複数の画像を、照明位置の配置順に配列した際に、直接光と屈折光とを受光する照明位置の範囲である明区間と、直接光を受光せずかつ屈折光を受光する照明位置の範囲である暗区間とを、それぞれ2回含む、照明位置の範囲に配置された複数の照明により撮影された複数の画像を意味する。その2周期分の周期の詳細については、図12A、図12Bを用いて後述する。   Here, when photographing with illumination from all illumination positions included in the illumination position list has been completed (yes in step S1210), the process proceeds to step S1300. On the other hand, if photographing with illumination from any illumination position in the illumination position list has not been completed (No in step S1210), the process proceeds to step S1120. In addition, the case where the imaging | photography with the illumination from all the illumination positions included in the illumination position list | wrist is meaning that the imaging | photography of the image for 2 periods is complete | finished. Here, in each pixel, one period is a section obtained by combining a bright section in which direct light and refracted light are received and a dark section in which direct light is not received and refracted light is received. An image for two cycles is an illumination position that receives direct light and refracted light when a plurality of images photographed by illumination from a plurality of illumination positions are arranged in the order of arrangement of illumination positions in each pixel. Photographed by a plurality of lights arranged in the range of illumination positions, each including a bright section that is a range and a dark section that is a range of an illumination position that does not receive direct light and receives refracted light twice Means multiple images. Details of the two cycles will be described later with reference to FIGS. 12A and 12B.

(ステップS1220)
制御部160は、照明位置リストに含まれる複数の照明位置の中から、まだ照明が行われていない照明位置を選択し、照明器140へ制御信号を出力する。この制御信号には、選択された照明位置が含まれている。照明位置リストにおける各照明位置、すなわち各点光源141の位置は、例えば、点光源141ごとに割り当てられた番号によって示される。あるいは、各照明位置は、例えば、イメージセンサ150表面をxy平面とするxyz空間における座標値、または、イメージセンサ150表面に平行な面上に設定されたxy平面における座標値によって示される。照明位置の選択は、例えば、照明位置リストの昇順に行われる。
(Step S1220)
The control unit 160 selects an illumination position that has not yet been illuminated from among a plurality of illumination positions included in the illumination position list, and outputs a control signal to the illuminator 140. This control signal includes the selected illumination position. Each illumination position in the illumination position list, that is, the position of each point light source 141 is indicated by a number assigned to each point light source 141, for example. Or each illumination position is shown by the coordinate value in xyz space which makes the surface of the image sensor 150 xy plane, or the coordinate value in the xy plane set on the surface parallel to the image sensor 150 surface, for example. The selection of the illumination position is performed, for example, in ascending order of the illumination position list.

(ステップS1230)
照明器140は、ステップS1220で制御部160より出力された制御信号に従って、対象物への照明を開始する。つまり、照明器140に含まれる複数の点光源141のうち、ステップS1220で選択された照明位置にある点光源141が光の照射を開始する。
(Step S1230)
The illuminator 140 starts illumination of the object according to the control signal output from the control unit 160 in step S1220. That is, among the plurality of point light sources 141 included in the illuminator 140, the point light source 141 at the illumination position selected in step S1220 starts light irradiation.

(ステップS1240)
点光源141によって対象物が照明されている間に、イメージセンサ150は、当該点光源141からマスク142を通し、さらに対象物を透過した光によって形成される画像を取得する。
(Step S1240)
While the object is illuminated by the point light source 141, the image sensor 150 acquires an image formed by the light transmitted through the object from the point light source 141 through the mask 142.

(ステップS1250)
制御部160は、ステップS1240で取得した画像と、当該画像の取得時に照明していた点光源141の照明位置とを対応付けて記憶部110に出力する。記憶部110は画像と照明位置とを対応付けて記憶する。
(Step S1250)
The control unit 160 associates the image acquired in step S1240 with the illumination position of the point light source 141 illuminated at the time of acquisition of the image and outputs the associated image to the storage unit 110. The storage unit 110 stores the image and the illumination position in association with each other.

(ステップS1260)
その後、制御部160は、照明器140へ制御信号を出力して、対象物への照明を停止させる。なお、照明の停止は、制御部160からの制御信号に従って行われなくてもよい。例えば、照明器140は、点光源141のうちの1つの点光源による照明を開始してからの時間長を計時して、計時した時間長が予め定められた時間長を超えたら照明を能動的に停止してもよい。あるいはステップS1240でイメージセンサ150が画像の取得を終了した後に、イメージセンサ150は、照明を停止するための制御信号を照明器140に出力してもよい。ステップS1260の後、ステップS1210へ戻る。
(Step S1260)
Then, the control part 160 outputs a control signal to the illuminator 140, and stops the illumination to a target object. Note that the stop of the illumination may not be performed in accordance with a control signal from the control unit 160. For example, the illuminator 140 measures the time length from the start of illumination by one of the point light sources 141, and activates the illumination when the time length exceeds a predetermined time length. You may stop at any time. Alternatively, after the image sensor 150 finishes acquiring an image in step S1240, the image sensor 150 may output a control signal for stopping the illumination to the illuminator 140. After step S1260, the process returns to step S1210.

ステップS1210からステップS1260までの処理が繰り返されることで、照明位置リストに含まれるすべての照明位置の点光源141から順次対象物に光が照射される。そして、対象物にマスク142を通して光が照射されるたびに、イメージセンサ150が画像を取得する。   By repeating the processing from step S1210 to step S1260, the object is sequentially irradiated with light from the point light sources 141 at all the illumination positions included in the illumination position list. Each time the object is irradiated with light through the mask 142, the image sensor 150 acquires an image.

[3−2.点光源配置]
ここで、照明位置すなわち複数の点光源141の位置と、明区間、暗区間、および明区間と暗区間をあわせた周期について詳細に説明する。
[3-2. Point light source arrangement]
Here, the illumination position, that is, the positions of the plurality of point light sources 141, the bright section, the dark section, and the cycle including the bright section and the dark section will be described in detail.

図12Aは、イメージセンサ150上の任意の1画素における、点光源141の位置とマスク142の位置とによる明暗のパタンを説明する模式図である。マスク142の黒く塗りつぶした長方形は遮光部分を示し、白抜きの長方形は光を透過する透光部分を示している。点光源141a、点光源141b、点光源141cが存在したと仮定する。   FIG. 12A is a schematic diagram for explaining light and dark patterns depending on the position of the point light source 141 and the position of the mask 142 in an arbitrary pixel on the image sensor 150. The black-painted rectangle of the mask 142 indicates a light-shielding portion, and the white rectangle indicates a light-transmitting portion that transmits light. Assume that a point light source 141a, a point light source 141b, and a point light source 141c exist.

点光源141aからイメージセンサ150上の任意の画素Aへ届く光は、光線1であり、マスク142の遮光部分142bと透光部分142aとの境界線上を通る。点光源141bから画素Aへ届く光は、光線2であり、マスク142の遮光部分142bと透光部分142cとの境界線上を通る。点光源141が、点光源141aと点光源141bを含む直線上、かつ、図12A中の点光源141aより紙面に向かって左側、かつ、点光源141bより紙面に向かって右側に位置する場合(図12Aにおいて、点光源141が「画素Aでの暗区間」と示された区間に位置する場合)、当該点光源141から画素Aへ照射する光線は、マスク142の遮光部分142bにさえぎられる。すなわち、画素Aに対して、点光源141aの位置と点光源141bとの間の直線上の区間(図12Aにおいて、点光源141が「画素Aでの暗区間」と示された区間に位置する場合)は、点光源からの直接光がマスク142の遮光部分142bによってさえぎられて光線が到達しない。屈折光が到達するが直接光は到達しないため、相対的に輝度値が低く、画像として暗い画像が取得される区間(以降では暗区間と表示する)となる。なお、暗区間は、点光源141aが存在すると仮定した場所と、点光源141bが存在すると仮定した場所の間の直線上の連続区間のことであるが、暗区間に存在する一つの点光源が照明した場合に画素Aが検出する光量は、下記で述べる明区間に存在する一つの点光源が照明した場合に画素Aが検出する光量より小さい。一つの暗区間に存在する1または複数の光源が点灯する一連の時間を暗区間と呼ぶことがある。   The light reaching the arbitrary pixel A on the image sensor 150 from the point light source 141a is the light ray 1 and passes on the boundary line between the light shielding portion 142b and the light transmitting portion 142a of the mask 142. The light reaching the pixel A from the point light source 141b is the light ray 2 and passes on the boundary line between the light shielding portion 142b and the light transmitting portion 142c of the mask 142. When the point light source 141 is positioned on a straight line including the point light source 141a and the point light source 141b, on the left side from the point light source 141a in FIG. 12A toward the paper surface, and on the right side from the point light source 141b toward the paper surface (FIG. 12A, when the point light source 141 is positioned in a section indicated as “dark section in the pixel A”, the light beam emitted from the point light source 141 to the pixel A is blocked by the light shielding portion 142b of the mask 142. That is, with respect to the pixel A, the section on the straight line between the position of the point light source 141a and the point light source 141b (in FIG. 12A, the point light source 141 is located in the section indicated as "dark section at pixel A"). In this case, the direct light from the point light source is blocked by the light shielding portion 142b of the mask 142, and the light beam does not reach. Since the refracted light arrives but the direct light does not reach, the brightness value is relatively low and a dark image is acquired as an image (hereinafter referred to as a dark interval). The dark section is a continuous section on a straight line between the place where the point light source 141a is assumed to be present and the place where the point light source 141b is assumed to be present, but one point light source existing in the dark section is present. The amount of light detected by the pixel A when illuminated is smaller than the amount of light detected by the pixel A when one point light source existing in the light section described below is illuminated. A series of times when one or more light sources existing in one dark section are turned on may be called a dark section.

一方、点光源141cから画素Aへ届く光線は、光線3であり、マスク142の透光部分142cと遮光部分142dとの境界線上を通る。点光源141が、点光源141bと点光源141cを含む直線上、かつ、図12A中の点光源141bより紙面に向かって左側、かつ、点光源141cより紙面に向かって右側に位置する場合(図12Aにおいて、点光源141が「画素Aでの明区間」と示された区間に位置する場合)、当該点光源141から画素Aへ照射する光線は、マスク142の透光部分142cを透過して、イメージセンサ150表面の画素Aに到達する。すなわち、画素Aに対して、点光源141bの位置と点光源141cとの間の直線上の区間(図12Aにおいて、点光源141が「画素Aでの明区間」と示された区間に位置する場合)は、点光源からの直接光が到達し、あわせて屈折光も到達する、相対的に輝度値が高く、画像として明るい画像が取得される区間(以降では明区間と表示する)となる。なお、明区間は、点光源141bが存在すると仮定した場所と、点光源141cが存在すると仮定した場所の間の直線上の連続区間のことであるが、明区間に存在する1つの点光源が照明した場合に画素Aが検出する光量は、上記した暗区間に存在する1つの点光源が照明した場合に画素Aが検出する光量より大きい。1つの明区間に存在する1または複数の光源が点灯する一連の期間を明区間と呼ぶことがある。   On the other hand, the light beam reaching the pixel A from the point light source 141c is the light beam 3 and passes on the boundary line between the light transmitting portion 142c and the light shielding portion 142d of the mask 142. When the point light source 141 is positioned on a straight line including the point light source 141b and the point light source 141c, on the left side from the point light source 141b in FIG. 12A toward the paper surface, and on the right side from the point light source 141c toward the paper surface (FIG. 12A, when the point light source 141 is positioned in a section indicated as “bright section in the pixel A”, the light beam emitted from the point light source 141 to the pixel A is transmitted through the translucent portion 142c of the mask 142. The pixel A on the surface of the image sensor 150 is reached. That is, with respect to the pixel A, the section on the straight line between the position of the point light source 141b and the point light source 141c (in FIG. 12A, the point light source 141 is positioned in the section indicated as “bright section at pixel A”. ) Is a section in which direct light from a point light source arrives and refracted light arrives at the same time, and a bright image is acquired as a relatively high brightness value (hereinafter referred to as a bright section). . The bright section is a continuous section on a straight line between a place where the point light source 141b is assumed to be present and a place where the point light source 141c is assumed to be present, but one point light source existing in the bright section is present. The amount of light detected by the pixel A when illuminated is greater than the amount of light detected by the pixel A when one point light source existing in the dark section is illuminated. A series of periods in which one or a plurality of light sources existing in one bright section is lit may be referred to as a bright section.

マスク142の1つの透過部分に対応する明区間(場所)に存在する1または複数の点光源が点灯する時間の区間である1つの明区間の次に、その1つの透過部分に隣接するマスク142の1つの遮光部分に対応する暗区間(場所)に存在する点光源が点灯する時間の区間である1つの暗区間をあわせて照明の1周期とする。言い換えれば、照明器140における複数の点光源141のそれぞれが、等間隔離れて配置され、予め定められた時間ごとに順に照明する場合、「1つの明区間(場所)とこの1つの明区間(場所)に隣接する1つの暗区間(場所)とに配置された複数の点光源141のそれぞれが順に照明する期間」が、1周期となる。   Next to one bright section, which is a time period during which one or more point light sources existing in a bright section (place) corresponding to one transmissive part of the mask 142 are lit, the mask 142 adjacent to the one transmissive part. One dark section, which is a section of the time during which the point light source existing in the dark section (location) corresponding to one light-shielding portion is turned on, is defined as one cycle of illumination. In other words, when each of the plurality of point light sources 141 in the illuminator 140 is arranged at equal intervals and sequentially illuminates at predetermined time intervals, “one bright section (location) and one single bright section ( A period during which each of the plurality of point light sources 141 arranged in one dark section (place) adjacent to (place) sequentially illuminates is one cycle.

なお、点光源141において、点光源の位置によって撮影時の優先度が異なる場合、1つの暗区間または明区間に存在する複数の照明が一連の時間区間で照明されない場合がある。例えば、点光源141を1周期の1/6ごとに配置して撮影するものとする。点光源141は少なくとも1周期の1/3ごとに配置される。すなわち、1周期の1/3ごとの照明は必ず必要であり、これらの点光源の位置を優先度の高い位置とし、1/3ごとの間に配置された点光源の位置を優先度の低い位置とする。撮影時間が十分でない場合、優先度の高い位置の点光源の照明による撮影を先に行い、優先度の低い位置の点光源の照明による撮影は、優先度の高い位置の照明による撮影が終了した後に行われる。このような場合、1周期(場所)の区間に配置された6つの点光源は一連の時間区間で照明されない。従って、時間としての1周期である「1つの明区間(場所)とこの1つの明区間(場所)に隣接する1つの暗区間(場所)とに配置された複数の点光源141のそれぞれが順に照明する期間」は存在しない。点光源141のそれぞれが、等間隔離れて配置されている場合、1つの明区間(場所)とこの1つの明区間(場所)に隣接する1つの暗区間(場所)とに配置された複数の点光源141の、それぞれが配置される区間を1周期の区間とし、1周期の区間に配置された、複数の点光源141のそれぞれが照明した状態で撮影された複数の画像を1周期分の画像とする。   In the point light source 141, when the priority at the time of shooting differs depending on the position of the point light source, a plurality of illuminations existing in one dark section or bright section may not be illuminated in a series of time sections. For example, it is assumed that the point light source 141 is arranged for every 1/6 of one cycle and photographed. The point light source 141 is disposed at least every 1/3 of one cycle. That is, illumination every 1/3 of one cycle is absolutely necessary, the position of these point light sources is set to a high priority position, and the position of the point light sources arranged between 1/3 is low priority. Position. If the shooting time is not enough, shooting with a point light source at a higher priority position is performed first, and shooting with a point light source at a lower priority position ends with shooting at a higher priority position lighting. Done later. In such a case, the six point light sources arranged in the section of one cycle (location) are not illuminated in a series of time sections. Therefore, each of the plurality of point light sources 141 arranged in one bright section (place) and one dark section (place) adjacent to this one bright section (place), which is one cycle as time, is sequentially There is no “period of illumination”. When the point light sources 141 are arranged at equal intervals, a plurality of light sources (places) arranged in one bright section (place) and one dark section (place) adjacent to the one bright section (place) A section in which each of the point light sources 141 is disposed is defined as one section, and a plurality of images that are photographed in a state where each of the plurality of point light sources 141 is illuminated in one section are provided for one period. An image.

1つの明区間(場所)とその明区間(場所)に隣接する暗区間(場所)に存在する照明が一連の時間区間で照明されない場合であっても、1つの明区間(場所)とその明区間(場所)に隣接する1つの暗区間(場所)の照明によって照明される状態を、場所すなわち空間的な1周期とみなす。   Even if the light existing in one light section (place) and the dark section (place) adjacent to that light section (place) is not illuminated in a series of time sections, one light section (place) and its light A state illuminated by illumination of one dark section (place) adjacent to the section (place) is regarded as a place, that is, one spatial cycle.

図12A中の画素Aとは位置の異なる画素Bにおいては、明区間と暗区間の境界位置が画素Aに対する境界位置とは異なる。しかしながら、画素Aに対する明区間と暗区間の大きさと、画素Bに対する明区間と暗区間の大きさとは、同一である。これは、画素Aと画素Bとに対して、マスク142の遮光部分と透光部分の大きさ、マスク142とイメージセンサ150表面との距離、および、点光源141とイメージセンサ150表面との距離が同じであるからである。すなわち、イメージセンサ150上の任意の画素において、明暗の周期は同じであるが、画素の位置によって明区間の照明位置と暗区間の照明位置が異なることになる。   In the pixel B having a different position from the pixel A in FIG. 12A, the boundary position between the bright section and the dark section is different from the boundary position with respect to the pixel A. However, the size of the bright and dark intervals for pixel A and the size of the bright and dark intervals for pixel B are the same. This is because the size of the light shielding part and the light transmitting part of the mask 142, the distance between the mask 142 and the surface of the image sensor 150, and the distance between the point light source 141 and the surface of the image sensor 150 with respect to the pixel A and the pixel B. Is the same. That is, in any pixel on the image sensor 150, the light / dark cycle is the same, but the illumination position in the bright section and the illumination position in the dark section differ depending on the position of the pixel.

図10に示すステップS1300において、明暗画像処理部120は、イメージセンサ150の各画素について、撮影によって取得された複数画像のそれぞれの同一位置の画素での輝度の最大値から最小値を減算する。この輝度の最大値と最小値はそれぞれ、イメージセンサ150上の各画素の明区間と暗区間に対応している。   In step S1300 illustrated in FIG. 10, the light and dark image processing unit 120 subtracts the minimum value from the maximum value of the luminance of the pixels at the same position in each of the plurality of images acquired by photographing for each pixel of the image sensor 150. The maximum value and the minimum value of the luminance correspond to the bright section and the dark section of each pixel on the image sensor 150, respectively.

すなわち、実施の形態1では、イメージセンサ150の受光面の一部の領域は、物質を照明する第1の光源とその領域との間にマスク142の透光部分が配置されている状態で第1の画像を取得する。これにより、明区間にある第1の画像が取得される。また、イメージセンサ150の受光面の一部の領域は、物質を照明する第2の光源とその領域との間にマスク142の遮光部分が配置されている状態で第2の画像を取得する。これにより、暗区間にある第2の画像が取得される。   That is, in the first embodiment, a part of the light receiving surface of the image sensor 150 is the first light source that illuminates the substance and the translucent portion of the mask 142 is disposed between the first light source and the area. 1 image is acquired. Thereby, the 1st image in a bright section is acquired. In addition, in a partial region of the light receiving surface of the image sensor 150, a second image is acquired in a state where the light shielding portion of the mask 142 is disposed between the second light source that illuminates the substance and the region. Thereby, the second image in the dark section is acquired.

ここで、撮影された画像の全画素で、輝度の最大値と最小値を特定するために必要な撮影の条件は、イメージセンサ150上の全画素で、明区間に位置する点光源141の照明による撮影と、暗区間に位置する点光源141の照明による撮影の両方が行われていることである。   Here, the imaging conditions necessary to specify the maximum and minimum luminance values of all the pixels of the captured image are all the pixels on the image sensor 150 and illumination of the point light source 141 located in the bright section. This means that both the shooting by, and the shooting by illumination of the point light source 141 located in the dark section are performed.

イメージセンサ150上の全画素のそれぞれでは、同一の点光源であっても、画素によって当該の点光源が明区間に位置するか、暗区間に位置するかが異なる。例えば図12Bに示すように、点光源141dに対して画素Aでは直接光は遮光部分142bにさえぎられて暗区間となるが、画素Bでは点光源141aから射出された光はマスク142の透光部分142aを透過して画素Bに到達する。すなわち画素Bでは点光源141dは明区間にある。   In each of all the pixels on the image sensor 150, even if they are the same point light source, whether the point light source is located in the bright section or the dark section differs depending on the pixel. For example, as shown in FIG. 12B, the light directly from the point light source 141d is blocked by the light shielding portion 142b in the pixel A and becomes a dark section, but the light emitted from the point light source 141a is transmitted through the mask 142 in the pixel B. The light passes through the portion 142a and reaches the pixel B. That is, in the pixel B, the point light source 141d is in the bright section.

イメージセンサ150上の2つの異なる画素において、照明の明区間と暗区間は区間の大きさは同じだが、その位置が異なる。2つの画素間の距離に応じて、明区間と暗区間の位置がずれる。例えば図12Aの画素Aと画素Bの場合である。画素Bとマスク142の遮光部分142bと透光部分142aの境界を通る照明位置である点光源141a’と画素Bとマスク142の遮光部分142bと透光部分142cの境界を通る照明位置である点光源141b’を仮定した場合、点光源141aと点光源141a’、点光源141bと点光源141b’の位置は異なるが、点光源141aと点光源141bとの距離すなわち画素Aにおける暗区間の大きさと、点光源141a’と点光源141b’との距離すなわち画素Bにおける暗区間の大きさは同じである。隣接する明区間についても同様であり、画素Aと画素Bにおいて、暗区間と明区間の大きさが同一である。すなわち、画素ごとの照明の位置に対する照明の周期は同一である。   In two different pixels on the image sensor 150, the bright and dark sections of illumination have the same section size but different positions. Depending on the distance between the two pixels, the positions of the bright and dark sections are shifted. For example, this is the case with pixel A and pixel B in FIG. 12A. A point light source 141a ′, which is an illumination position that passes through the boundary between the pixel B and the light shielding portion 142b of the mask 142, and the light transmitting portion 142a, and a point that is an illumination position that passes through the boundary between the pixel B, the light shielding portion 142b of the mask 142, and the light transmitting portion 142c. If the light source 141b ′ is assumed, the positions of the point light source 141a and the point light source 141a ′, the point light source 141b and the point light source 141b ′ are different, but the distance between the point light source 141a and the point light source 141b, that is, the size of the dark section in the pixel A The distance between the point light source 141a ′ and the point light source 141b ′, that is, the size of the dark section in the pixel B is the same. The same applies to the adjacent bright sections, and in the pixels A and B, the sizes of the dark section and the bright section are the same. That is, the illumination cycle with respect to the illumination position for each pixel is the same.

したがって、画素A、画素Bについて、少なくとも、図12Aに示すそれぞれの画素における明区間に配置された1つの点光源141と、図12Aに示すそれぞれの画素における暗区間に配置された1つの点光源141とから照明が行われたときの撮影が必要である。すなわち、1つの暗区間の距離と1つの明区間の距離を合算した距離を1周期の距離とした場合、隣りあう点光源間の距離は、1/2周期の距離以下である必要がある。実際には、複数の点光源141からの光を順に照射した場合に、マスク142の透光部分を直接光が透過してイメージセンサ150表面に到達する明区間と、マスク142の遮光部分により直接光が遮断されてイメージセンサ150表面に到達しない暗区間との境界は、はっきりとはしない。   Therefore, for pixel A and pixel B, at least one point light source 141 arranged in the bright section in each pixel shown in FIG. 12A and one point light source arranged in the dark section in each pixel shown in FIG. 12A. 141 is necessary to shoot when illumination is performed. That is, when the distance obtained by adding the distance of one dark section and the distance of one bright section is a one-cycle distance, the distance between adjacent point light sources needs to be equal to or less than a half-cycle distance. Actually, when the light from the plurality of point light sources 141 is sequentially irradiated, the light passes directly through the light transmitting portion of the mask 142 and reaches the surface of the image sensor 150 and the light shielding portion of the mask 142 directly. The boundary with the dark section where the light is blocked and does not reach the surface of the image sensor 150 is not clear.

図13は、イメージセンサ150上の各位置における光の強度を示す。例えば、図13のように、境界部分の輝度はなだらかに変化する。そのため、隣り合う点光源141間の距離を1/2周期の距離としても、すなわち、1つの暗区間の距離と1つの明区間の距離を合算した距離を1周期の距離とした場合に1周期の距離において2つの点光源を設けても、イメージセンサ150上の全画素で明区間と暗区間での撮影結果を得ることができない場合がある。発明者らは経験的に、1つの暗区間の距離と1つの明区間の距離を合算した距離を1周期の距離とした場合、1/3周期の距離間隔で点光源141を配置し、すなわち、1周期の距離に3つの点光源を配置し、逐次点光源141を点灯して撮影を行うと、イメージセンサ150上の全画素で明区間と暗区間での撮影結果が得られることを確認している。つまり、照明器140における複数の点光源141の間隔は、1/2周期の距離以下であり、好ましくは、1/3周期の距離以下である。そして、上述の第1の光源141Aと第2の光源141Bとの間の所定の距離は、イメージセンサ150上の任意の画素に対する明区間の照明位置と、その画素に対する暗区間の照明位置との間の距離である。具体的には、複数の点光源141の間隔が1/3周期の距離である場合、上述の第1の光源141Aと第2の光源141Bとの間の所定の距離は、1つの暗区間の距離と1つの明区間の距離を合算した距離を1周期の距離とした場合、その周期の1/3の距離である。   FIG. 13 shows the light intensity at each position on the image sensor 150. For example, as shown in FIG. 13, the luminance at the boundary portion changes gently. Therefore, even if the distance between the adjacent point light sources 141 is a half cycle distance, that is, when the distance obtained by adding the distance of one dark section and the distance of one bright section is a one cycle distance, one cycle. Even if two point light sources are provided at a distance of 5 mm, it may not be possible to obtain the imaging results in the bright and dark sections with all the pixels on the image sensor 150. The inventors have empirically arranged the point light sources 141 at a distance interval of 1/3 period when the distance obtained by adding the distance of one dark section and the distance of one light section is one period distance, that is, When three point light sources are arranged at a distance of one cycle and the point light source 141 is sequentially turned on to perform photographing, it is confirmed that photographing results in the bright and dark sections can be obtained with all pixels on the image sensor 150. doing. That is, the interval between the plurality of point light sources 141 in the illuminator 140 is equal to or less than a distance of 1/2 cycle, and preferably equal to or less than a distance of 1/3 cycle. The predetermined distance between the first light source 141 </ b> A and the second light source 141 </ b> B described above is the difference between the illumination position in the bright section for an arbitrary pixel on the image sensor 150 and the illumination position in the dark section for the pixel. Is the distance between. Specifically, when the interval between the plurality of point light sources 141 is a distance of 1/3 period, the predetermined distance between the first light source 141A and the second light source 141B described above is one dark section. When the distance obtained by adding the distance and the distance of one bright section is a distance of one cycle, the distance is 1/3 of the cycle.

ステップS1210で参照される照明位置リストは、例えば、1/3周期の距離間隔で点光源141を配置し、すなわち、1周期の距離に3つの点光源を配置し、スリットを横切る方向に点光源141を配置した際の7点照明位置を示したリストである。ここでは照明は2周期とし、1/3周期の距離間隔で点光源141を配置するため、照明周期の両端を含め、2周期の区間に7点の照明が配置される。なお、スリットを横切る方向とは、マスク142の遮光部分と透光部分とが交互に配列される方向である。   In the illumination position list referred to in step S1210, for example, the point light sources 141 are arranged at a distance interval of 1/3 period, that is, three point light sources are arranged at a distance of one period, and the point light source is crossed across the slit. 14 is a list showing 7-point illumination positions when 141 is arranged. Here, since the illumination has two periods and the point light sources 141 are arranged at a distance interval of 1/3 period, seven points of illumination are arranged in a section of two periods including both ends of the illumination period. The direction across the slit is a direction in which the light shielding portions and the light transmitting portions of the mask 142 are alternately arranged.

[3−3.明暗画像処理]
図10に示すステップS1300の明暗画像処理部120の動作の詳細を説明する。
[3-3. Bright and dark image processing]
Details of the operation of the bright and dark image processing unit 120 in step S1300 shown in FIG. 10 will be described.

図14は、実施の形態1に係る明暗画像処理部120の動作の一例を示すフローチャートである。   FIG. 14 is a flowchart showing an example of the operation of the bright and dark image processing unit 120 according to the first embodiment.

(ステップS1301)
明暗画像処理部120のデータ取得部121は、複数の画像と、その複数の画像のそれぞれに対応する照明位置とが記憶部110に格納されているか否かを判定する。この複数の画像と複数の照明位置のそれぞれは、ステップS1200において2周期の区間に配置された複数の点光源141がそれぞれ順に照明したときに取得された画像および照明位置である。データ取得部121は、格納されていると判定すると(ステップS1301においてyes)、明暗画像処理を続行する(ステップS1310へ進む)。
(Step S1301)
The data acquisition unit 121 of the light / dark image processing unit 120 determines whether or not a plurality of images and illumination positions corresponding to the plurality of images are stored in the storage unit 110. Each of the plurality of images and the plurality of illumination positions is an image and an illumination position acquired when the plurality of point light sources 141 arranged in the two-cycle section sequentially illuminate in step S1200. If the data acquisition unit 121 determines that the data is stored (yes in step S1301), the data acquisition unit 121 continues the bright / dark image processing (proceeds to step S1310).

(ステップS1310)
データ取得部121は、ステップS1200で取得された複数の画像およびその複数の画像のそれぞれに対応する照明位置を記憶部110より取得する。
(Step S1310)
The data acquisition unit 121 acquires the plurality of images acquired in step S1200 and the illumination positions corresponding to each of the plurality of images from the storage unit 110.

(ステップS1320)
画素選択部126は、生成する画像に含まれる全画素について輝度値の計算処理が終了したか否かを判定する。より具体的には、その計算処理とは、ステップS1320からステップS1360までの処理を意味する。
(Step S1320)
The pixel selection unit 126 determines whether or not the luminance value calculation processing has been completed for all the pixels included in the generated image. More specifically, the calculation process means the process from step S1320 to step S1360.

生成する画像に含まれる全画素について計算処理が終了している場合(ステップS1320においてyes)、明暗画像処理部120は、明暗画像処理を終了する(ステップS1400へ進む)。   When the calculation process has been completed for all the pixels included in the generated image (yes in step S1320), the light / dark image processing unit 120 ends the light / dark image process (proceeds to step S1400).

生成する画像に含まれるいずれかの画素について計算処理が終了していない場合(ステップS1320においてno)、明暗画像処理部120は、明暗画像処理を続行する(ステップS1330へ進む)。   If the calculation process has not been completed for any pixel included in the generated image (NO in step S1320), the light / dark image processing unit 120 continues the light / dark image process (proceeds to step S1330).

生成する画像は、ステップS1200で取得した複数の画像のうち最も画素の少ない画像よりも、少ない画素を含む。すなわち、生成する画像の画素数は、取得した複数の画像の何れの画素数よりも少ない。   The image to be generated includes fewer pixels than the image having the smallest number of pixels among the plurality of images acquired in step S1200. That is, the number of pixels of the generated image is smaller than the number of pixels of any of the plurality of acquired images.

(ステップS1330)
画素選択部126は、生成する画像に含まれる複数の画素の中から1つの画素を選択する。ここで選択される1つの画素、つまり選択画素は、生成する画像に含まれる複数の画素のうち、計算処理がまだ実行されていない画素である。なお、生成する画像の画素値(すなわち輝度値)の初期値は0である。
(Step S1330)
The pixel selection unit 126 selects one pixel from a plurality of pixels included in the generated image. One pixel selected here, that is, the selected pixel is a pixel that has not yet been subjected to calculation processing among a plurality of pixels included in the generated image. Note that the initial value of the pixel value (that is, the luminance value) of the image to be generated is zero.

(ステップS1341)
最大値決定部122は、ステップS1330で選択された画素(すなわち選択画素)について、ステップS1200で撮影された複数の画像のそれぞれに含まれる、当該選択画素と同一位置にある画素の輝度値を比較する。その比較の結果、最大値決定部122は、最大の輝度値を、当該選択画素の輝度の最大値として決定する。
(Step S1341)
The maximum value determination unit 122 compares the luminance values of the pixels at the same position as the selected pixel included in each of the plurality of images captured at step S1200 for the pixel selected at step S1330 (ie, the selected pixel). To do. As a result of the comparison, the maximum value determination unit 122 determines the maximum luminance value as the maximum luminance value of the selected pixel.

(ステップS1342)
最小値決定部123は、ステップS1330で選択された画素(すなわち選択画素)について、ステップS1200で撮影された複数の画像のそれぞれに含まれる、当該選択画素と同一位置にある画素の輝度値を比較する。その比較の結果、最小値決定部123は、最小の輝度値を、当該選択画素の輝度の最小値として決定する。
(Step S1342)
The minimum value determination unit 123 compares the luminance values of the pixels at the same position as the selected pixel included in each of the plurality of images captured at step S1200 for the pixel selected at step S1330 (ie, the selected pixel). To do. As a result of the comparison, the minimum value determination unit 123 determines the minimum luminance value as the minimum luminance value of the selected pixel.

なお、ステップS1341とステップS1342はどちらを先に行っても良い。また並列して行っても良い。   Note that either step S1341 or step S1342 may be performed first. It may also be performed in parallel.

(ステップS1350)
計算部124は、ステップS1341で決定された輝度の最大値より、ステップS1342で決定された輝度の最小値を減算する。
(Step S1350)
The calculation unit 124 subtracts the minimum luminance value determined in step S1342 from the maximum luminance value determined in step S1341.

(ステップS1360)
画像生成部125は、ステップS1350で計算した輝度値を、当該選択画素の輝度値として記憶する。
(Step S1360)
The image generation unit 125 stores the luminance value calculated in step S1350 as the luminance value of the selected pixel.

明暗画像処理部120は、ステップS1320からステップS1360を繰り返すことで、生成する画像の全画素の輝度値を生成することができる。   The bright and dark image processing unit 120 can generate the luminance values of all the pixels of the image to be generated by repeating steps S1320 to S1360.

[4.効果]
以上のように実施の形態1に係る画像生成装置10によれば、位置の異なる複数の点光源141からの光を、マスク142に通して対象物およびイメージセンサ150に投射して、透過光による撮影を行う。マスク142は、スリットあるいはチェッカーパタンなどの、遮光部分と透光部分との繰り返しパタンを持つ。この撮影によって取得された複数の画像から、生成しようとする画像中の画素(すなわち選択画素)ごとに、マスク142の透光部分を光が通過して直接光としてその画素に届いた状態で撮影された画像を特定する。そして、その特定された画像に含まれる、その選択画素と同一位置にある画素の輝度値を輝度の最大値として決定する。同様に、撮影によって取得された複数の画像から、選択画素ごとに、マスク142の遮光部分により点光源141からの直接光がさえぎられた状態で撮影された画像を特定する。そして、その特定された画像に含まれる、その選択画素と同一位置にある画素の輝度値を輝度の最小値として決定する。輝度の最大値は、直接光と対象物による散乱光あるいは屈折光とに応じた輝度を示す。輝度の最小値は、直接光以外の、対象物による散乱光あるいは屈折光に応じた輝度を示す。輝度の最大値から最小値を減算することで、直接光によって得られた輝度値を求めることができる。これにより、散乱光あるいは屈折光によるノイズを削減し、直接光による鮮明な画像を生成することができる。
[4. effect]
As described above, according to the image generation apparatus 10 according to the first embodiment, the light from the plurality of point light sources 141 having different positions is projected through the mask 142 onto the object and the image sensor 150, and transmitted light is transmitted. Take a picture. The mask 142 has a repeated pattern of a light shielding portion and a light transmitting portion such as a slit or a checker pattern. For each pixel (that is, selected pixel) in the image to be generated from a plurality of images acquired by this shooting, the light is passed through the light-transmitting portion of the mask 142 and directly captured as the light. Identified images. Then, the luminance value of the pixel at the same position as the selected pixel included in the identified image is determined as the maximum luminance value. Similarly, an image photographed in a state where direct light from the point light source 141 is blocked by the light-shielding portion of the mask 142 is specified for each selected pixel from a plurality of images obtained by photographing. Then, the luminance value of the pixel at the same position as the selected pixel included in the specified image is determined as the minimum luminance value. The maximum value of luminance indicates luminance according to direct light and scattered light or refracted light from the object. The minimum value of luminance indicates luminance according to scattered light or refracted light by an object other than direct light. By subtracting the minimum value from the maximum value of luminance, the luminance value obtained by direct light can be obtained. Thereby, noise caused by scattered light or refracted light can be reduced, and a clear image can be generated by direct light.

ここで、非特許文献1は、高周波照明を用いた散乱光除去技術を開示している。   Here, Non-Patent Document 1 discloses a scattered light removal technique using high-frequency illumination.

高周波照明において、光源から出力される光の種類と、対象物に照射される光で明暗パタンを生成する方法とを変えることが考えられる。   In high-frequency illumination, it is conceivable to change the type of light output from the light source and the method for generating the light / dark pattern with the light applied to the object.

非特許文献1では、対象物と、光源およびマスクとの間の距離が十分に離れていることを想定している。そのため、光源を用いて、平行光又は平行光に近い光で照明することにより、対象物の画像を撮影している。   In Non-Patent Document 1, it is assumed that the distance between the object and the light source and the mask is sufficiently large. Therefore, an image of an object is taken by illuminating with parallel light or light close to parallel light using a light source.

対象物に照射される光で明暗パタンを生成する方法には、(i)明暗パタンを有する光を利用する方法と、(ii)照明と対象物との間に遮光用のマスクを設置する方法とがある。さらに、対象物の上面において、照射される光の明暗パタンの位置を移動させることを考えた場合、(iii)光源の位置を変える方法と、(iv)マスクの位置を変える方法とがある。   A method for generating a light / dark pattern with light applied to an object includes (i) a method using light having a light / dark pattern, and (ii) a method of installing a light shielding mask between the illumination and the object. There is. Further, in consideration of moving the position of the light / dark pattern of the irradiated light on the upper surface of the object, there are (iii) a method of changing the position of the light source and (iv) a method of changing the position of the mask.

非特許文献1のように、平行光又は平行光に近い光を用いて画像を撮像する場合、マスクの位置を固定して、かつ、光源の位置を動かしても、マスクを通過して対象物へ照射される光には変化がない。つまり、(iii)光源の位置を変えることによって、照射される光の明暗パタンの位置を移動させる方法を採用することが難しい。   When imaging an image using parallel light or light close to parallel light as in Non-Patent Document 1, the object passes through the mask even if the position of the mask is fixed and the position of the light source is moved. There is no change in the light applied to the light source. That is, (iii) it is difficult to adopt a method of moving the position of the light / dark pattern of the irradiated light by changing the position of the light source.

一方、光源およびマスクと、対象物との間の距離が小さい条件を有する顕微鏡の場合、平行光を簡易に得るのは難しい。よって、光源から出力される光の種類として、拡散光が用いられることが考えられる。   On the other hand, in the case of a microscope having a condition in which the distance between the light source and the mask and the object is small, it is difficult to easily obtain parallel light. Therefore, it is conceivable that diffused light is used as the type of light output from the light source.

拡散光が用いられる場合、マスクから対象物までの距離が大きいと、明暗のパタンが広がって、高周波照明の効果を得ることが難しい。   When diffused light is used, if the distance from the mask to the object is large, the light / dark pattern spreads and it is difficult to obtain the effect of high-frequency illumination.

例えば、マスクを対象物に近づけた場合、(iv)マスクの移動に伴って、細胞のような微小な対象物への影響が出る可能性がある。具体的には、マスクの移動に伴って、微小な対象物が移動又は回転する可能性がある。細胞のような微小な対象物の画像を撮像する場合、光源及びマスクと対象物との間の距離が小さくなる。よって、マスクと対象物との間の距離が小さく、かつ、拡散光を照射する光源を用いなければならない場合、マスクを固定し、かつ、光源を移動させることによって、光の明暗パタンの位置を移動することで、高周波照明を効果的に行うことができる。   For example, when the mask is brought close to the object, (iv) the movement of the mask may affect a minute object such as a cell. Specifically, there is a possibility that a minute object moves or rotates as the mask moves. When an image of a minute object such as a cell is captured, the distance between the light source and the mask and the object is reduced. Therefore, when the distance between the mask and the object is small and a light source that irradiates diffused light must be used, the position of the light brightness / darkness pattern of the light is fixed by fixing the mask and moving the light source. By moving, high-frequency illumination can be effectively performed.

<実施の形態1の効果>
図26Aおよび図26Bは、0.04mmの平均直径を有する複数のガラスビーズが樹脂で固められた状態を撮影した画像である。図26A及び図26Bに示す複数の球が、ガラスビーズに相当する。
<Effect of Embodiment 1>
FIG. 26A and FIG. 26B are images obtained by photographing a state in which a plurality of glass beads having an average diameter of 0.04 mm are hardened with a resin. The plurality of spheres shown in FIGS. 26A and 26B correspond to glass beads.

図26Aの画像は、点光源による照明を照射し、かつ、マスクなしの状態で撮像された画像である。図26Bの画像は、実施の形態1の方法で撮影し、かつ合成された画像である。図26Bの画像は、図26Aの画像に比べて、コントラストが大きく、かつ、輪郭が明瞭である。   The image in FIG. 26A is an image that is captured with a point light source illuminated and without a mask. The image in FIG. 26B is an image that is captured and synthesized by the method of the first embodiment. The image of FIG. 26B has a larger contrast and clear outline than the image of FIG. 26A.

図27は、図26Aの画像及び図26Bの画像輝度プロファイルを示す。図27において、図26Aの画像の輝度プロファイルを実線し、図26Bの実施の形態1の方法で撮影合成された画像の輝度プロファイルを破線で示す。図27の横軸は、画像の横軸位置を画素数で示した値であり、縦軸は輝度値である。図27に示す輝度プロファイルは、図26Aおよび図26Bの矢印で示した位置で算出された。   FIG. 27 shows the image brightness profiles of FIG. 26A and FIG. 26B. In FIG. 27, the luminance profile of the image of FIG. 26A is shown by a solid line, and the luminance profile of the image photographed and synthesized by the method of Embodiment 1 of FIG. 26B is shown by a broken line. The horizontal axis of FIG. 27 is a value indicating the horizontal axis position of the image by the number of pixels, and the vertical axis is a luminance value. The luminance profile shown in FIG. 27 was calculated at the position indicated by the arrow in FIGS. 26A and 26B.

図27の横軸が50以上の領域において、図26Bの画像(破線)の輝度勾配が、図26Aの画像の輝度勾配(実線)よりも大きい。よって、図27に示すように、実施の形態1の方法で撮影し、かつ合成された画像は、マスクなしの状態で撮像された画像よりも高いコントラストを有することが確認できる。   In the region where the horizontal axis of FIG. 27 is 50 or more, the luminance gradient of the image (broken line) in FIG. 26B is larger than the luminance gradient (solid line) of the image of FIG. 26A. Therefore, as shown in FIG. 27, it can be confirmed that an image captured and synthesized by the method of Embodiment 1 has a higher contrast than an image captured without a mask.

(実施の形態1の変形例)
次に、実施の形態1の変形例について説明する。実施の形態1では、各画素が1周期以上の範囲で撮影され、選択画素ごとに、複数の画像のそれぞれにおける、その選択画素と同一位置の画素の最大の輝度値と最小の輝度値とを決定する。そして、最大の輝度値から最小の輝度値を減じて当該選択画素の輝度を求めた。本変形例では、最大の輝度値と最小の輝度値とのうち分散が小さい、すなわち安定している輝度値を、選択画素の輝度の最大値または最小値に採用する。そして、採用された輝度値が最大値であれば、その最大値が得られときの照明位置と上述の周期とを用いて、選択画素の輝度の最小値を決定する。一方、採用された輝度値が最小値であれば、その最小値が得られときの照明位置と上述の周期とを用いて、選択画素の輝度の最大値を決定する。
(Modification of Embodiment 1)
Next, a modification of the first embodiment will be described. In the first embodiment, each pixel is photographed in a range of one cycle or more, and for each selected pixel, the maximum luminance value and the minimum luminance value of the pixel at the same position as the selected pixel in each of the plurality of images are obtained. decide. Then, the luminance value of the selected pixel is obtained by subtracting the minimum luminance value from the maximum luminance value. In this modification, a luminance value having a small variance, that is, a stable luminance value between the maximum luminance value and the minimum luminance value is adopted as the maximum value or the minimum value of the luminance of the selected pixel. If the adopted brightness value is the maximum value, the minimum value of the brightness of the selected pixel is determined using the illumination position at which the maximum value is obtained and the above-described cycle. On the other hand, if the adopted luminance value is the minimum value, the maximum value of the luminance of the selected pixel is determined using the illumination position when the minimum value is obtained and the above-described cycle.

図15は、マスク142を用いたイメージセンサ150による撮影結果の一例を示す。具体的には、図15は、点光源141からの光を、スリットのマスク142に通過させ、マスク142と平行に設置されたイメージセンサ150の表面で受光しているときに、撮影を行って得られた画像の例を示す。この例では、対象物は無い。図15のように、マスク142を通過した光の干渉等により、強度ムラが発生し、最大値または最小値が得られる照明位置が不安定になる場合がある。このような場合には、輝度の最大値を示す画像が、明区間の直接光が最も強い画像とは異なる可能性がある。あるいは、輝度の最小値を示す画像が、暗区間の直接光が最も少ない画像とは異なる可能性がある。   FIG. 15 shows an example of a photographing result by the image sensor 150 using the mask 142. Specifically, FIG. 15 shows a case where the light from the point light source 141 is passed through the slit mask 142 and received by the surface of the image sensor 150 installed in parallel with the mask 142. An example of the obtained image is shown. In this example, there is no object. As shown in FIG. 15, unevenness in intensity occurs due to interference of light that has passed through the mask 142, and the illumination position where the maximum value or minimum value can be obtained may become unstable. In such a case, the image showing the maximum luminance value may be different from the image with the strongest direct light in the bright section. Alternatively, an image showing the minimum luminance value may be different from an image with the least direct light in the dark section.

本変形例では、このような場合に、画素ごとの輝度の計算結果をより安定なものにすることができる。   In this modification, in such a case, the calculation result of luminance for each pixel can be made more stable.

すなわち、本変形例に係る画像生成装置10では、イメージセンサの受光面の一部の領域(具体的には、選択画素)は、第1の光源141Aおよび第2の光源141Bを含む複数の光源のそれぞれが順に物質を照明する場合において、最大の輝度値を有する画像と最小の輝度値を有する画像とを周期ごとに取得する。そして、処理回路である明暗画像処理部120は、周期ごとに取得される最大の輝度値を有する輝度最大画像を含む第1の画像群と、周期ごとに取得される最小の輝度値を有する輝度最小画像を含む第2の画像群とのうち、輝度値の分散が小さい画像群を選択する。ここで、明暗画像処理部120は、(i)選択された画像群が第1の画像群である場合には、第1の画像群のうち、最大の輝度値を有する画像であって、第1の光源141Aが物質を照明しているときにイメージセンサ150によって取得される画像を、第1の画像として選択する。さらに、明暗画像処理部120は、第1の画像がイメージセンサ150によって取得されてから、その周期の半周期ずれたタイミングでイメージセンサ150によって取得される画像であって、第2の光源141Bが物質を照明しているときにイメージセンサ150によって取得される画像を、第2の画像として選択する。一方、明暗画像処理部120は、(ii)選択された画像群が第2の画像群である場合には、第2の画像群のうち、最小の輝度値を有する画像であって、第2の光源141Bが物質を照明しているときにイメージセンサ150によって取得される画像を、第2の画像として選択する。さらに、明暗画像処理部120は、第2の画像がイメージセンサ150によって取得されてから、その周期の半周期ずれたタイミングでイメージセンサ150によって取得される画像であって、第1の光源141Aが物質を照明しているときにイメージセンサ150によって取得される画像を、第1の画像として選択する。なお、具体的には、第1の画像および第2の画像のそれぞれは、イメージセンサ150に含まれる同一の画素に対応する輝度値を有する。   That is, in the image generating apparatus 10 according to the present modification, a partial region (specifically, a selected pixel) of the light receiving surface of the image sensor includes a plurality of light sources including the first light source 141A and the second light source 141B. When each of these sequentially illuminates the substance, an image having the maximum luminance value and an image having the minimum luminance value are acquired for each period. Then, the light / dark image processing unit 120, which is a processing circuit, includes a first image group including a maximum luminance image having a maximum luminance value acquired for each cycle and a luminance having a minimum luminance value acquired for each cycle. Of the second image group including the minimum image, an image group having a small luminance value variance is selected. Here, the bright and dark image processing unit 120 (i) when the selected image group is the first image group, the light and dark image processing unit 120 is an image having the maximum luminance value in the first image group, An image acquired by the image sensor 150 when the one light source 141A is illuminating the substance is selected as the first image. Furthermore, the light / dark image processing unit 120 is an image acquired by the image sensor 150 at a timing shifted by a half cycle of the first image acquired by the image sensor 150, and the second light source 141B An image acquired by the image sensor 150 when the substance is illuminated is selected as the second image. On the other hand, the bright and dark image processing unit 120 (ii) when the selected image group is the second image group, the light and dark image processing unit 120 is an image having the minimum luminance value in the second image group, An image acquired by the image sensor 150 when the light source 141B is illuminating the substance is selected as the second image. Further, the light / dark image processing unit 120 is an image acquired by the image sensor 150 at a timing shifted by a half cycle of the second image acquired by the image sensor 150, and the first light source 141A is An image acquired by the image sensor 150 when the substance is illuminated is selected as the first image. Specifically, each of the first image and the second image has a luminance value corresponding to the same pixel included in the image sensor 150.

より具体的には、画像生成装置10では、3周期以上の範囲で撮影し、周期ごとに輝度の最大値と最小値を求める。以下、1周期における最大値を、1周期内最大値ともいい、1周期における最小値を、1周期内最小値ともいう。各周期の1周期内最大値からなる最大値群と、各周期の1周期内最小値からなる最小値群とのうち、分散の小さい群を選択する。そして、選択された群が最大値群であれば、その最大値群に含まれる複数の1周期内最大値から、最大の1周期内最大値を、全周期内最大値として選択するとともに、選択画素の輝度の最大値として採用する。一方、選択された群が最小値群であれば、その最小値群に含まれる複数の1周期内最小値から、最小の1周期内最小値を、全周期内最小値として選択するとともに、選択画素の輝度の最小値として採用する。ここで、全周期内最大値を選択したときには、その全周期内最大値に対応する画像を取得した際の照明位置から、半周期に相当する距離だけ離れた照明位置の点光源141が照明しているときに撮影された画像を特定する。そして、その特定された画像に含まれる、選択画素と同一位置にある画素の輝度値を、選択画素の輝度の最小値として採用する。一方、全周期内最小値を選択したときには、その全周期内最小値に対応する画像を取得した際の照明位置から、半周期に相当する距離だけ離れた照明位置の点光源141が照明しているときに撮影された画像を特定する。そして、その特定された画像に含まれる、選択画素と同一位置にある画素の輝度値を、選択画素の輝度の最大値として採用する。   More specifically, the image generation device 10 captures images in a range of three cycles or more, and obtains the maximum value and the minimum value of luminance for each cycle. Hereinafter, the maximum value in one cycle is also referred to as a maximum value in one cycle, and the minimum value in one cycle is also referred to as a minimum value in one cycle. A group having a small variance is selected from among a maximum value group consisting of the maximum value within one period of each period and a minimum value group consisting of the minimum value within one period of each period. If the selected group is a maximum value group, the maximum value in one cycle is selected as the maximum value in all cycles from the plurality of maximum values in one cycle included in the maximum value group, and is selected. This is adopted as the maximum value of the luminance of the pixel. On the other hand, if the selected group is a minimum value group, the minimum value in one cycle is selected as the minimum value in all cycles from the plurality of minimum values in one cycle included in the minimum value group, and is selected. This is adopted as the minimum value of the luminance of the pixel. Here, when the maximum value within the full cycle is selected, the point light source 141 at the illumination position that is separated from the illumination position when the image corresponding to the maximum value within the full cycle is acquired by a distance corresponding to a half cycle is illuminated. Identify the images that were taken when Then, the luminance value of the pixel at the same position as the selected pixel included in the identified image is adopted as the minimum value of the luminance of the selected pixel. On the other hand, when the minimum value within the full period is selected, the point light source 141 at the illumination position that is separated from the illumination position when the image corresponding to the minimum value within the full period is acquired by a distance corresponding to a half period is illuminated. Identify the images taken when you are. Then, the luminance value of the pixel at the same position as the selected pixel included in the identified image is adopted as the maximum luminance value of the selected pixel.

以下に、実施の形態1の変形例について、実施の形態1と異なる点を中心に説明する。また、本変形例に係る画像生成装置10の構成は、実施の形態1と同様であるため、詳細な説明を省略する。   Hereinafter, a modified example of the first embodiment will be described focusing on differences from the first embodiment. In addition, the configuration of the image generation apparatus 10 according to this modification is the same as that of the first embodiment, and thus detailed description thereof is omitted.

[1.画像生成装置の動作]
本変形例に係る画像生成装置10の動作について説明する。本変形例に係る画像生成装置10の全体的な概略動作は、実施の形態1の図10に示すフローチャートで示した動作と同様である。しかし、本変形例に係るステップS1200の多光源撮影およびステップS1300の明暗画像処理のそれぞれの詳細な動作は、実施の形態1とは異なる。また、本変形例に係るステップS1400の画像生成の動作は、実施の形態1と同様であるため、その動作の説明を省略する。
[1. Operation of image generation apparatus]
The operation of the image generation apparatus 10 according to this modification will be described. The overall schematic operation of the image generation apparatus 10 according to this modification is the same as the operation shown in the flowchart shown in FIG. 10 of the first embodiment. However, the detailed operations of the multiple light source imaging in step S1200 and the bright and dark image processing in step S1300 according to this modification are different from those in the first embodiment. Further, the image generation operation in step S1400 according to the present modification is the same as that in the first embodiment, and thus the description of the operation is omitted.

[1−1.多光源撮影]
本変形例に係るステップS1200の多光源撮影の詳細について説明する。本変形例に係るステップS1200では、図11に示すステップS1210からステップS1260の動作のうち、ステップS1210の動作が実施の形態1と異なる。
[1-1. Multi-light source shooting]
Details of the multiple light source imaging in step S1200 according to this modification will be described. In step S1200 according to the present modification, among the operations in steps S1210 to S1260 shown in FIG. 11, the operation in step S1210 is different from that in the first embodiment.

実施の形態1では、ステップS1210において制御部160は、予め定められた複数の照明位置を示す照明位置リストを参照して、各照明位置から照明された対象物の撮影が終了したか否かを判定する。具体的には、照明位置リストに示される複数の点光源141の照明位置は、2周期の区間において、1/3周期の間隔だけ互いに離れて、スリットを横切る方向に沿って配置されている。本変形例では、照明位置リストに示される複数の点光源141の照明位置はそれぞれ、3周期以上、例えば5周期の区間において、1/6周期の間隔だけ互いに離れて、スリットを横切る方向に沿って配置されている。つまり、本変形例における照明位置リストでは、1周期の区間に6つの照明が、5周期の区間に配置される。両端に配置された照明を含め31点の照明位置が示されている。   In Embodiment 1, in step S1210, control unit 160 refers to an illumination position list indicating a plurality of predetermined illumination positions, and determines whether or not shooting of an object illuminated from each illumination position has ended. judge. Specifically, the illumination positions of the plurality of point light sources 141 shown in the illumination position list are arranged along the direction crossing the slit, in a two-cycle section, separated from each other by an interval of 1/3 period. In this modification, the illumination positions of the plurality of point light sources 141 shown in the illumination position list are separated from each other by an interval of 1/6 period in a section of 3 periods or more, for example, 5 periods, along the direction crossing the slit. Are arranged. That is, in the illumination position list in the present modification, six illuminations are arranged in one cycle section and in five cycle sections. 31 illumination positions including illuminations arranged at both ends are shown.

ここで、照明位置リストに含まれるすべての照明位置からの照明による撮影が終了している場合(ステップS1210においてyes)、ステップS1300へ進む。一方、照明位置リスト内のいずれかの照明位置からの照明による撮影が終了していない場合(ステップS1210においてno)、ステップS1220へ進む。   Here, when photographing with illumination from all illumination positions included in the illumination position list has been completed (yes in step S1210), the process proceeds to step S1300. On the other hand, if shooting with illumination from any illumination position in the illumination position list has not been completed (No in step S1210), the process proceeds to step S1220.

これにより、照明の3周期以上のそれぞれの周期において、本変形例では照明5周期のそれぞれの周期において、明区間と暗区間での撮影が行われる。したがって、明区間と暗区間の光の強度にムラがある場合にも、複数の明区間の輝度の最大値と、複数の暗区間の輝度の最小値とを参照できる。   Thus, in each of the three or more periods of illumination, in the present modification, photographing is performed in the bright and dark sections in each of the five illumination periods. Therefore, even when there is unevenness in the light intensity in the light and dark sections, the maximum brightness value in the plurality of bright sections and the minimum brightness value in the plurality of dark sections can be referred to.

[1−2.明暗画像処理]
次に、本変形例に係るステップS1400の明暗画像処理の詳細を説明する。
[1-2. Bright and dark image processing]
Next, details of the bright and dark image processing in step S1400 according to this modification will be described.

図16は、本変形例に係る明暗画像処理部120の動作の詳細の一例を示すフローチャートである。図16に示すフローチャート中、実施の形態1の図14に示すステップS1301からステップS1330と、ステップS1350と、ステップS1360と同様のステップに対しては、同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。   FIG. 16 is a flowchart showing an example of details of the operation of the bright and dark image processing unit 120 according to the present modification. In the flowchart shown in FIG. 16, steps similar to steps S1301 to S1330, step S1350, and step S1360 shown in FIG. 14 of the first embodiment are denoted by the same reference numerals and detailed description thereof is omitted. To do.

ステップS1310において、データ取得部121は、ステップS1200で取得された複数の画像およびその複数の画像のそれぞれに対応する照明位置を記憶部110より取得する。ステップS1320では、画素選択部126は、生成する画像に含まれる全画素について輝度値の計算処理が終了したか否かを判定する。   In step S1310, the data acquisition unit 121 acquires from the storage unit 110 the plurality of images acquired in step S1200 and the illumination positions corresponding to the plurality of images. In step S1320, the pixel selection unit 126 determines whether the luminance value calculation processing has been completed for all pixels included in the image to be generated.

生成する画像に含まれる全画素について計算処理が終了している場合(ステップS1320においてyes)、明暗画像処理部120は、明暗画像処理を終了する(ステップS1400へ進む)。   When the calculation process has been completed for all the pixels included in the generated image (yes in step S1320), the light / dark image processing unit 120 ends the light / dark image process (proceeds to step S1400).

生成する画像に含まれるいずれかの画素について計算処理が終了していない場合(ステップS1320においてno)、明暗画像処理部120は、明暗画像処理を続行する(ステップS1330へ進む)。   If the calculation process has not been completed for any pixel included in the generated image (NO in step S1320), the light / dark image processing unit 120 continues the light / dark image process (proceeds to step S1330).

ステップS1330では、画素選択部126は、生成する画像に含まれる複数の画素のうち、計算処理がまだ実行されていない1画素を選択画素として選択する。   In step S1330, the pixel selection unit 126 selects, as a selected pixel, one pixel that has not yet been calculated from among a plurality of pixels included in the generated image.

(ステップS2301)
画素選択部126は、ステップS1310でデータ取得部121が取得した複数の画像のそれぞれを、周期が異なる複数のグループに分類する、すなわちグループ化する。つまり、画素選択部126は、複数の画像のそれぞれに対応する照明位置に基づき、明区間と暗区間とからなる周期ごとに、1周期分の複数の照明位置のそれぞれの画像を1つのグループに分類する。この複数のグループのそれぞれは、明区間および暗区間からなる周期に対応する。なお、周期の始点と終点は明区間と暗区間の境界である必要は無い。本変形例では、ステップS1200で参照される予め定められた照明位置リストは、3周期以上の区間に位置する複数の照明位置を示す。本変形例では5周期の区間に位置する1周期辺り6つの照明の位置を示す。すなわち、ステップS2301では、複数の画像は、3つ以上のグループ、本変形例では5つのグループにグループ化される。ステップS1200において、5周期分の区間に位置する複数の照明位置からの照明による撮影が行われた場合には、ステップS2301において、複数の画像は、5つのグループにグループ化される。
(Step S2301)
The pixel selection unit 126 classifies each of the plurality of images acquired by the data acquisition unit 121 in step S1310 into a plurality of groups having different periods, that is, groups them. That is, the pixel selection unit 126 groups each image of the plurality of illumination positions for one period into one group for each period including the bright section and the dark section based on the illumination positions corresponding to the plurality of images. Classify. Each of the plurality of groups corresponds to a cycle composed of a bright section and a dark section. Note that the start point and end point of the cycle need not be the boundary between the bright and dark sections. In this modification, the predetermined illumination position list referred to in step S1200 indicates a plurality of illumination positions located in a section of three or more periods. In this modification, six illumination positions per cycle located in a 5-cycle section are shown. That is, in step S2301, the plurality of images are grouped into three or more groups, in this modification, five groups. In step S1200, when photographing by illumination from a plurality of illumination positions located in a section corresponding to five cycles is performed, the plurality of images are grouped into five groups in step S2301.

(ステップS2302)
さらに、画素選択部126は、ステップS2301でのグループ化によって生成された全てのグループ、すなわち全ての周期のそれぞれについて、選択画素の輝度の最大値と、その選択画素の輝度の最小値とが決定されているか否かを判定する。その輝度の最大値は、上述の1周期内最大値であり、その輝度の最小値は、上述の1周期内最小値である。つまり、ステップS2302では、全ての周期のそれぞれで、選択画素の1周期内最大値および1周期内最小値が決定されているか否かが判定される。
(Step S2302)
Further, the pixel selection unit 126 determines the maximum value of the luminance of the selected pixel and the minimum value of the luminance of the selected pixel for all the groups generated by the grouping in step S2301, that is, for all the periods. It is determined whether or not it has been done. The maximum value of the luminance is the above-described maximum value within one cycle, and the minimum value of the luminance is the above-described minimum value within one cycle. That is, in step S2302, it is determined whether or not the maximum value in one cycle and the minimum value in one cycle of the selected pixel are determined in each of all cycles.

全グループについて輝度の最大値と最小値の決定が終了している場合(ステップS2302においてyes)、ステップS2307へ進む。   If the determination of the maximum value and the minimum value of all the groups has been completed (yes in step S2302), the process proceeds to step S2307.

全グループについて輝度の最大値と最小値の決定が終了していない場合(ステップS2302においてno)、明暗画像処理部120は、最大値および最小値の決定処理を続行する(ステップS2303へ進む)。この決定処理は、ステップS2303〜S2306の処理である。   If the determination of the maximum value and the minimum value of all the groups has not been completed (No in step S2302), the light and dark image processing unit 120 continues the determination process of the maximum value and the minimum value (proceeds to step S2303). This determination process is a process of steps S2303 to S2306.

(ステップS2303)
画素選択部126は、全周期(すなわち全てのグループ)のうち、選択画素の輝度の最大値と最小値の決定がまだ実行されていない1周期(すなわちグループ)を決定する。
(Step S2303)
The pixel selection unit 126 determines one period (that is, a group) in which the determination of the maximum value and the minimum value of the luminance of the selected pixel has not yet been performed among all the periods (that is, all groups).

(ステップS2304)
最大値決定部122は、その決定された1周期(すなわちグループ)に分類された複数の画像のそれぞれの、選択画素と同一位置にある画素の輝度値を比較する。具体的には、最大値決定部122は、ステップS1200で撮影された複数の画像のうちの、ステップS2303で決定された1周期の区間に配置された複数の照明により撮影された複数の画像の中で、ステップS1330で選択された画素と同一位置にある画素の輝度値を比較する。これにより、最大値決定部122は、その1周期(すなわちグループ)に対して、選択画素の輝度の最大値(すなわち1周期内最大値)を決定する。
(Step S2304)
The maximum value determination unit 122 compares the luminance values of the pixels at the same position as the selected pixel in each of the plurality of images classified in the determined one period (that is, group). Specifically, the maximum value determination unit 122 selects a plurality of images photographed by a plurality of illuminations arranged in one period section determined in step S2303 among the plurality of images photographed in step S1200. Among them, the luminance value of the pixel located at the same position as the pixel selected in step S1330 is compared. Thereby, the maximum value determination unit 122 determines the maximum value (that is, the maximum value within one cycle) of the luminance of the selected pixel for the one cycle (that is, group).

(ステップS2305)
最小値決定部123は、その決定された1周期(すなわちグループ)に分類された複数の画像のそれぞれの、選択画素と同一位置にある画素の輝度値を比較する。具体的には、最小値決定部123は、ステップS1200で撮影された複数の画像のうちの、ステップS2303で決定された1周期の区間に配置された複数の照明により撮影された複数の画像の中で、ステップS1330で選択された画素と同一位置にある画素の輝度値を比較する。これにより、最小値決定部123は、その1周期(すなわちグループ)に対して、選択画素の輝度の最小値(すなわち1周期内最小値)を決定する。
(Step S2305)
The minimum value determination unit 123 compares the luminance values of the pixels at the same position as the selected pixel in each of the plurality of images classified in the determined one period (ie, group). Specifically, the minimum value determination unit 123 includes a plurality of images captured by a plurality of illuminations arranged in a section of one cycle determined in step S2303 among a plurality of images captured in step S1200. Among them, the luminance value of the pixel located at the same position as the pixel selected in step S1330 is compared. Thereby, the minimum value determination unit 123 determines the minimum value of the luminance of the selected pixel (that is, the minimum value within one cycle) for the one cycle (that is, group).

(ステップS2306)
記憶部127は、ステップS2304で決定された輝度の最大値と、撮影によってその最大値が得られたときの点光源141の照明位置と記憶する。さらに、記憶部127は、ステップS2305で決定された輝度の最小値と、撮影によってその最小値が得られたときの点光源141の照明位置とを記憶する。このとき、記憶部127は、最大の輝度値と、その最大の輝度値に対応する照明位置と、最小の輝度値と、その最小の輝度値に対応する照明位置とを、ステップS2303で選択された周期とあわせて記憶する。その後、明暗画像処理部120は、ステップS2302からステップS2306の処理を繰り返し実行する。
(Step S2306)
The storage unit 127 stores the maximum luminance value determined in step S2304 and the illumination position of the point light source 141 when the maximum value is obtained by photographing. Further, the storage unit 127 stores the minimum value of the luminance determined in step S2305 and the illumination position of the point light source 141 when the minimum value is obtained by photographing. At this time, the storage unit 127 selects the maximum luminance value, the illumination position corresponding to the maximum luminance value, the minimum luminance value, and the illumination position corresponding to the minimum luminance value in step S2303. It is memorized together with the cycle. Thereafter, the light and dark image processing unit 120 repeatedly executes the processing from step S2302 to step S2306.

明暗画像処理部120は、ステップS2302からステップS2306までの処理を繰り返すことで、3周期以上の全周期のそれぞれに対して、選択画素の輝度の最大値および最小値を求め、その最大値および最小値のそれぞれに対応する照明位置を決定する。   The light / dark image processing unit 120 repeats the processing from step S2302 to step S2306 to obtain the maximum value and the minimum value of the luminance of the selected pixel for each of all the three or more cycles, and the maximum value and the minimum value. Determine the illumination position corresponding to each of the values.

(ステップS2307)
計算部124は、ステップS2306で記憶された周期ごとの輝度の最大値の分散を求める。さらに、計算部124は、周期ごとの輝度の最小値の分散を求める。さらに、計算部124は、輝度の最大値の分散と最小値の分散とを比較する。
(Step S2307)
The calculation unit 124 obtains the variance of the maximum luminance value for each period stored in step S2306. Further, the calculation unit 124 obtains the variance of the minimum luminance value for each period. Further, the calculation unit 124 compares the variance of the maximum luminance value with the variance of the minimum value.

ステップS2307において輝度の最小値の分散が最大値の分散より小さい場合、すなわちステップS2307においてyesの場合、ステップS2308へ進む。ステップS2307において輝度の最小値の分散が最大値の分散より大きい、または最小値の分散と最大値の分散とが等しい場合、すなわちステップS2307においてnoの場合、ステップS2310へ進む。すなわち、計算部124は、各周期の1周期内最大値からなる最大値群と、各周期の1周期内最小値からなる最小値群とのうち、分散の小さい群を選択する。   If the variance of the minimum luminance value is smaller than the variance of the maximum value in step S2307, that is, if yes in step S2307, the process proceeds to step S2308. If the variance of the minimum brightness value is greater than the variance of the maximum value in step S2307, or if the variance of the minimum value is equal to the variance of the maximum value, that is, if no in step S2307, the process proceeds to step S2310. That is, the calculation unit 124 selects a group having a small variance among a maximum value group composed of the maximum value within one period of each period and a minimum value group composed of the minimum value within one period of each period.

(ステップS2308)
計算部124は、ステップS2306で記憶された周期ごとの最小値のうち最も小さい値を、選択画素に採用される最終的な輝度の最小値として決定する。この最終的な輝度の最小値は、上述の全周期内最小値である。すなわち、計算部124は、ステップS2307で選択された群が最小値群であれば、その最小値群に含まれる複数の1周期内最小値から、最小の1周期内最小値を、全周期内最小値として選択するとともに、選択画素の輝度の最小値として採用する。
(Step S2308)
The calculation unit 124 determines the smallest value among the minimum values for each period stored in step S2306 as the final minimum luminance value adopted for the selected pixel. This final minimum value of luminance is the above-described minimum value in all cycles. That is, if the group selected in step S2307 is the minimum value group, the calculation unit 124 calculates the minimum value in one cycle from the plurality of minimum values in one cycle included in the minimum value group. While selecting as the minimum value, it is adopted as the minimum value of the luminance of the selected pixel.

(ステップS2309)
計算部124は、ステップS2308で決定された選択画素の輝度の最小値(すなわち全周期内最小値)に対応する照明位置から半周期の距離だけずれた照明位置を特定する。そして、計算部124は、記憶部127が保持する複数の画像から、その特定された照明位置の点光源141の照明により撮影された画像を参照する。計算部124は、その参照する画像に含まれる、選択画素と同一位置にある画素の輝度値を、その選択画素に採用される最終的な輝度の最大値として決定する。この最終的な輝度の最大値は、上述の全周期内最大値である。すなわち、計算部124は、ステップS2308で全周期内最小値を選択したときには、その全周期内最小値に対応する画像を取得した際の照明位置から、半周期の距離だけ離れた照明位置の点光源141が照明しているときに撮影された画像を特定する。そして、計算部124は、その特定された画像に含まれる、選択画素と同一位置にある画素の輝度値を、選択画素の輝度の最大値として採用する。
(Step S2309)
The calculation unit 124 identifies an illumination position that is shifted by a half-cycle distance from the illumination position corresponding to the minimum value of luminance of the selected pixel determined in step S2308 (that is, the minimum value in all periods). And the calculation part 124 refers to the image image | photographed with the illumination of the point light source 141 of the specified illumination position from the several image which the memory | storage part 127 hold | maintains. The calculation unit 124 determines the luminance value of the pixel located in the same position as the selected pixel included in the referenced image as the final maximum luminance value adopted for the selected pixel. This final maximum value of luminance is the above-described maximum value in all cycles. That is, when the calculation unit 124 selects the minimum value within the entire period in step S2308, the calculation unit 124 sets the point of the illumination position that is separated by a half-cycle distance from the illumination position when the image corresponding to the minimum value within the entire period is acquired. An image taken when the light source 141 is illuminated is specified. Then, the calculation unit 124 employs the luminance value of the pixel at the same position as the selected pixel included in the specified image as the maximum luminance value of the selected pixel.

(ステップS2310)
計算部124は、ステップS2306で記憶された周期ごとの最大値のうち最も大きい値を、選択画素に採用される最終的な輝度の最大値として決定する。この最終的な輝度の最大値は、上述の全周期内最大値である。すなわち、計算部124は、ステップS2307で選択された群が最大値群であれば、その最大値群に含まれる複数の1周期内最大値から、最大の1周期内最大値を、全周期内最大値として選択するとともに、選択画素の輝度の最大値として採用する。
(Step S2310)
The calculation unit 124 determines the largest value among the maximum values for each period stored in step S2306 as the final maximum luminance value adopted for the selected pixel. This final maximum value of luminance is the above-described maximum value in all cycles. That is, if the group selected in step S2307 is the maximum value group, the calculation unit 124 calculates the maximum value within one cycle from the plurality of maximum values within one cycle included in the maximum value group within all cycles. While selecting as a maximum value, it employ | adopts as a maximum value of the brightness | luminance of a selection pixel.

(ステップS2311)
計算部124は、ステップS2310で決定された選択画素の輝度の最大値(すなわち全周期内最大値)に対応する照明位置から半周期の距離だけずれた照明位置を特定する。そして、計算部124は、記憶部127が保持する複数の画像から、その特定された照明位置の点光源141の照明により撮影された画像を参照する。計算部124は、その参照する画像に含まれる、選択画素と同一位置にある画素の輝度値を、その選択画素に採用される最終的な輝度の最小値として決定する。この最終的な輝度の最小値は、上述の全周期内最小値である。すなわち、計算部124は、ステップS2310で全周期内最大値を選択したときには、その全周期内最大値に対応する画像を取得した際の照明位置から、半周期の距離だけ離れた照明位置の点光源141が照明しているときに撮影された画像を特定する。そして、計算部124は、その特定された画像に含まれる、選択画素と同一位置にある画素の輝度値を、選択画素の輝度の最小値として採用する。
(Step S2311)
The calculation unit 124 identifies an illumination position that is shifted by a half-cycle distance from the illumination position corresponding to the maximum luminance value of the selected pixel determined in step S2310 (that is, the maximum value in all cycles). And the calculation part 124 refers to the image image | photographed with the illumination of the point light source 141 of the specified illumination position from the several image which the memory | storage part 127 hold | maintains. The calculation unit 124 determines the luminance value of the pixel at the same position as the selected pixel included in the referenced image as the final minimum luminance value adopted for the selected pixel. This final minimum value of luminance is the above-described minimum value in all cycles. In other words, when the calculation unit 124 selects the maximum value within the entire period in step S2310, the calculation unit 124 determines the point of the illumination position that is separated by a half-cycle distance from the illumination position when the image corresponding to the maximum value within the entire period is acquired. An image taken when the light source 141 is illuminated is specified. Then, the calculation unit 124 employs the luminance value of the pixel at the same position as the selected pixel included in the specified image as the minimum luminance value of the selected pixel.

(ステップS1350)
計算部124は、ステップS2309あるいはステップS2310で決定された選択画素の輝度の最大値より、ステップS2308あるいはステップS2311で決定された選択画素の輝度の最小値を減算する。
(Step S1350)
The calculation unit 124 subtracts the minimum luminance value of the selected pixel determined in step S2308 or step S2311 from the maximum luminance value of the selected pixel determined in step S2309 or step S2310.

(ステップS1360)
画像生成部125は、ステップS1350で計算した最大値と最小値の差分を、選択画素の輝度値として記憶する。
(Step S1360)
The image generation unit 125 stores the difference between the maximum value and the minimum value calculated in step S1350 as the luminance value of the selected pixel.

明暗画像処理部120は、ステップS1320からステップS1360を繰り返すことで、生成する画像の全画素の輝度値を生成することができる。   The bright and dark image processing unit 120 can generate the luminance values of all the pixels of the image to be generated by repeating steps S1320 to S1360.

なお、実施の形態1の変形例では、計算部124は、ステップS2307において、周期ごとに求められた最大値の分散と最小値の分散とを比較して、最大値と最小値のうち安定した値を決定した。しかし、計算部124は、互いに隣り合う周期のそれぞれで輝度の最大値が得られた照明位置の間の距離の分散、すなわち最大値間の距離の分散を求めてもよい。この場合、計算部124は、同様に、互いに隣り合う周期のそれぞれで輝度の最小値が得られた照明位置の間の距離、すなわち最小値間の距離の分散を求める。そして、計算部124は、最大値間の距離の分散と最小値間の距離の分散とを比較して、最大値と最小値のうち安定した値を決定してもよい。   In the modification of the first embodiment, the calculation unit 124 compares the variance of the maximum value obtained for each period with the variance of the minimum value in step S2307, and is stable among the maximum value and the minimum value. The value was determined. However, the calculation unit 124 may obtain the variance of the distance between the illumination positions where the maximum luminance value is obtained in each of the adjacent periods, that is, the variance of the distance between the maximum values. In this case, similarly, the calculation unit 124 obtains the distance between the illumination positions where the minimum luminance value is obtained in each of the adjacent periods, that is, the variance of the distance between the minimum values. Then, the calculation unit 124 may determine the stable value of the maximum value and the minimum value by comparing the variance of the distance between the maximum values and the variance of the distance between the minimum values.

[2.効果]
以上のように、マスク142の透光部分を通過した光による撮影によって得られたはずの輝度の最大値と、マスク142の遮光部分により直接光がさえぎられた状態の撮影によって得られたはずの輝度の最小値が、不安定になる場合がある。これは、光のマスク142通過時の干渉等が原因としてあげられる。しかし、実施の形態1の変形例に係る画像生成装置10によれば、明区間と暗区間とを含む周期を3周期以上含むように、照明位置を設定して撮影を行う。そして、輝度の最小値と最大値のどちらかの安定している一方を基準として選択し、その基準に対応する照明位置から半周期ずれた照明位置による撮影結果の輝度を計算に用いる。つまり、本変形例では、干渉等によって不安定になった値ではなく、マスク142の周期によって生ずる輝度の最大値と最小値の組み合わせを用いる。これにより、散乱光あるいは屈折光によるノイズを削減し、直接光による鮮明な画像を生成することができる。すなわち、干渉等の不安定な状態があっても、直接光による輝度を生成することが出来る。
[2. effect]
As described above, the maximum luminance value that should have been obtained by the light that has passed through the light-transmitting portion of the mask 142 and the light that has been directly blocked by the light-shielding portion of the mask 142 should have been obtained. The minimum luminance value may become unstable. This is because of interference or the like when the light passes through the mask 142. However, according to the image generation apparatus 10 according to the modified example of the first embodiment, shooting is performed with the illumination position set so as to include three or more periods including a bright section and a dark section. Then, the stable one of the minimum value and the maximum value of the luminance is selected as a reference, and the luminance of the photographing result at the illumination position shifted by a half cycle from the illumination position corresponding to the reference is used for the calculation. That is, in this modified example, a combination of the maximum value and the minimum value of luminance generated by the period of the mask 142 is used instead of a value that becomes unstable due to interference or the like. Thereby, noise caused by scattered light or refracted light can be reduced, and a clear image can be generated by direct light. That is, even when there is an unstable state such as interference, it is possible to generate luminance by direct light.

(実施の形態2)
実施の形態2について説明する。実施の形態1では、各画素を明区間と暗区間の1周期以上の範囲で撮影し、選択画素ごとに、輝度の最大値と最小値を決定して、最大値から最小値を減じることによって当該選択画素の輝度値を求める。また、実施の形態1の変形例では、3周期以上の区間で撮影し、周期ごとに輝度の最大値と最小値を求め、周期ごとの最大値と最小値のうち分散の小さい値を選択する。そして、分散が小さい値が最大値であれば、周期ごとの最大値のうちの最大の値を基準とし、逆に、分散が小さい値が最小値であれば、周期ごとの最小値のうちの最小の値を基準として扱う。基準の値を有する画像を取得した際の照明位置から半周期の距離だけずれた照明位置の点光源141が照明しているときに撮影された画像のうちの、選択画素と同一位置にある画素の輝度を、選択画素の輝度の最小値または最大値として採用する。これにより、図15に示したような輝度の最大値または最小値が不安定であるような場合でも、ノイズを削減し、直接光によって照明された物質の画像を生成することができる。
(Embodiment 2)
A second embodiment will be described. In the first embodiment, each pixel is photographed in a range of one cycle or more of a bright interval and a dark interval, the maximum value and the minimum value of luminance are determined for each selected pixel, and the minimum value is subtracted from the maximum value. The luminance value of the selected pixel is obtained. Further, in the modification of the first embodiment, shooting is performed in a section of three or more periods, the maximum value and the minimum value of luminance are obtained for each period, and a value with small variance is selected from the maximum value and the minimum value for each period. . If the value with small variance is the maximum value, the maximum value among the maximum values for each cycle is used as a reference, and conversely, if the value with small variance is the minimum value, Treat the smallest value as a reference. A pixel at the same position as the selected pixel in the image photographed when the point light source 141 at the illumination position deviated by a half-cycle distance from the illumination position at the time of obtaining the image having the reference value is illuminated Is used as the minimum value or the maximum value of the brightness of the selected pixel. Thereby, even when the maximum value or minimum value of luminance as shown in FIG. 15 is unstable, it is possible to reduce noise and generate an image of a substance illuminated by direct light.

実施の形態2では、マスク142なしで撮影し、マスク142なしで撮影された画像とマスク142がある状態で撮影された画像とを用いる。これにより、図15に示したような輝度の最大値または最小値が不安定な場合であっても、散乱光あるいは屈折光を除去することが出来る。つまり、実施の形態2であっても、ノイズを削減し、直接光によって照明された物質の画像を生成することができる。以下に、実施の形態2について詳細に説明する。   In the second embodiment, an image captured without the mask 142 is used, and an image captured without the mask 142 and an image captured with the mask 142 present are used. As a result, even if the maximum value or minimum value of luminance as shown in FIG. 15 is unstable, scattered light or refracted light can be removed. That is, even in the second embodiment, noise can be reduced and an image of a substance illuminated with direct light can be generated. The second embodiment will be described in detail below.

[1.画像生成装置の構成]
図17は、実施の形態2に係る画像生成装置20の機能ブロック図である。図17に示すように、画像生成装置20は、細胞などの透光性を有する物質の画像を生成する装置であって、撮影部200と、記憶部110と、明暗画像処理部120と、出力部130とを備える。撮影部200は、照明器240、制御部260およびイメージセンサ150を備える。照明器240は、第1の光源141A、第2の光源141B、マスク242および駆動部243を備える。
[1. Configuration of Image Generation Device]
FIG. 17 is a functional block diagram of the image generation apparatus 20 according to the second embodiment. As shown in FIG. 17, the image generation apparatus 20 is an apparatus that generates an image of a translucent substance such as a cell, and includes an imaging unit 200, a storage unit 110, a light / dark image processing unit 120, and an output. Unit 130. The photographing unit 200 includes an illuminator 240, a control unit 260, and an image sensor 150. The illuminator 240 includes a first light source 141A, a second light source 141B, a mask 242 and a driving unit 243.

つまり、実施の形態2に係る画像生成装置20は、実施の形態1の画像生成装置10と同様、記憶部110、明暗画像処理部120および出力部130を備える。しかし、画像生成装置20は、撮影部100の代わりに撮影部200を備えている点が、実施の形態1の画像生成装置10とは異なる。また、実施の形態2に係る撮影部200は、実施の形態1の撮影部100と同様、イメージセンサ150を備える。しかし、撮影部200は、照明器140の代わりに照明器240を備え、制御部160の代わりに制御部260を備えている点が、実施の形態1の撮影部100とは異なる。また、実施の形態2に係る照明器240は、実施の形態1の照明器140と同様、第1の光源141Aおよび第2の光源141Bを備える。しかし、照明器240は、マスク142の代わりにマスク242を備え、さらに駆動部243を備える点が、実施の形態1の照明器140とは異なる。なお、実施の形態2における各構成要素のうち、実施の形態1と同様の構成要素については同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。   That is, the image generation device 20 according to the second embodiment includes the storage unit 110, the bright / dark image processing unit 120, and the output unit 130, as with the image generation device 10 according to the first embodiment. However, the image generation device 20 is different from the image generation device 10 of the first embodiment in that the image generation device 20 includes a shooting unit 200 instead of the shooting unit 100. The imaging unit 200 according to the second embodiment includes an image sensor 150 as in the imaging unit 100 according to the first embodiment. However, the imaging unit 200 is different from the imaging unit 100 of the first embodiment in that the imaging unit 200 includes an illuminator 240 instead of the illuminator 140 and includes a control unit 260 instead of the control unit 160. Moreover, the illuminator 240 according to Embodiment 2 includes the first light source 141A and the second light source 141B, similarly to the illuminator 140 of Embodiment 1. However, the illuminator 240 is different from the illuminator 140 of Embodiment 1 in that the illuminator 240 includes a mask 242 instead of the mask 142 and further includes a drive unit 243. Of the constituent elements in the second embodiment, the same constituent elements as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.

実施の形態2では、実施の形態1と同様に、照明器240に含まれる互いに位置の異なる複数の点光源141がマスク242を介して、対象物である物質を順次照明することで、イメージセンサ150および対象物に到達する光の明暗のパタンを切り替える。なお、実施の形態2に係るマスク242は、実施の形態1と同様、スリットまたはチェッカーパタンを有する。つまり、マスク242は、光を透過する透光部分と、光を遮断する遮光部分とを有する。さらに、実施の形態2では、マスク242がない状態、すなわち、点光源141の光線のすべてが遮断されること無くイメージセンサ150および対象物に到達する状態でも撮影を行う。そして、実施の形態2では、マスク242なしでの撮影結果と、明区間の画像および暗区間の画像とから、鮮明な画像を生成する。   In the second embodiment, as in the first embodiment, a plurality of point light sources 141 included in the illuminator 240 with different positions sequentially illuminate a substance that is an object through the mask 242, so that an image sensor is obtained. 150 and the light / dark pattern of light reaching the object are switched. Note that the mask 242 according to the second embodiment has a slit or a checker pattern as in the first embodiment. That is, the mask 242 has a light transmitting portion that transmits light and a light shielding portion that blocks light. Furthermore, in the second embodiment, photographing is performed even in a state where the mask 242 is not present, that is, in a state where all of the light rays of the point light source 141 are not blocked and reach the image sensor 150 and the object. In the second embodiment, a clear image is generated from the imaging result without the mask 242 and the image in the bright section and the image in the dark section.

なお、実施の形態2に係る画像生成装置20は、制御部260、記憶部110、出力部130および駆動部243を備えているが、これらの構成要素は必須ではなく、画像生成装置20はこれらの構成要素を備えていなくてもよい。   The image generation device 20 according to the second embodiment includes the control unit 260, the storage unit 110, the output unit 130, and the drive unit 243, but these components are not essential, and the image generation device 20 It is not necessary to provide the component.

[1−1.撮影部]
まず、撮影部200の構成について説明する。撮影部200は、照明器240と、イメージセンサ150と、制御部260とを備える。
[1-1. Shooting part]
First, the configuration of the photographing unit 200 will be described. The photographing unit 200 includes an illuminator 240, an image sensor 150, and a control unit 260.

実施の形態2に係る照明器240は、第1の光源141Aおよび第2の光源141Bを含む複数の光源からなる光源群と、マスク242と、駆動部243とを備える。第1の光源141Aは、物質を照明する点光源である。第2の光源141Bは、第1の光源141Aから所定の距離だけ離れた位置からその物質を照明する点光源である。マスク242は、第1の光源141Aおよび第2の光源141Bからの光が透過する透光部分、ならびにその光を遮蔽する遮光部分を有する。また、駆動部243はマスク242を駆動する。   The illuminator 240 according to Embodiment 2 includes a light source group including a plurality of light sources including the first light source 141A and the second light source 141B, a mask 242 and a drive unit 243. The first light source 141A is a point light source that illuminates a substance. The second light source 141B is a point light source that illuminates the substance from a position away from the first light source 141A by a predetermined distance. The mask 242 has a light-transmitting part through which light from the first light source 141A and the second light source 141B is transmitted and a light-shielding part that blocks the light. In addition, the driving unit 243 drives the mask 242.

以下、この照明器240の詳細について説明する。   Hereinafter, the details of the illuminator 240 will be described.

図18は、実施の形態2における照明器240の構造の一例を模式的に示す図である。具体的には、照明器240は、上述の第1の光源141Aおよび第2の光源141Bを含む複数の点光源141と、マスク242と、駆動部243とを備える。   FIG. 18 is a diagram schematically illustrating an example of the structure of the illuminator 240 in the second embodiment. Specifically, the illuminator 240 includes a plurality of point light sources 141 including the first light source 141A and the second light source 141B described above, a mask 242 and a driving unit 243.

照明器240の複数の点光源141はそれぞれ、順に光を照射する。複数の点光源141は互いに異なる位置に配置され、互いに異なる方向から光をマスク242に通して対象物に照射する。   Each of the plurality of point light sources 141 of the illuminator 240 sequentially emits light. The plurality of point light sources 141 are arranged at different positions, and irradiates the object with light from different directions through the mask 242.

マスク242は、スリットまたはチェッカーパタンを有する。つまり、マスク242は、光を透過する透光部分と光を遮断する遮光部分とを有する。駆動部243は、マスク242の設置あるいは除去を行う、例えばモータなどのアクチュエータを含む機構である。具体的には、駆動部243は、イメージセンサ150と第1の光源141Aおよび第2の光源141Bとの間に、マスク242を設置したり、その設置されているマスク242を除去したりする。   The mask 242 has a slit or a checker pattern. That is, the mask 242 has a light transmitting part that transmits light and a light shielding part that blocks light. The drive unit 243 is a mechanism that includes an actuator such as a motor for installing or removing the mask 242. Specifically, the drive unit 243 installs the mask 242 between the image sensor 150 and the first light source 141A and the second light source 141B, or removes the installed mask 242.

イメージセンサ150は、複数の画素を有し、上述の物質が配置される。イメージセンサ150の各画素は、受光面に配置され、複数の点光源141から照射された光の強度(すなわち輝度値)を取得する。イメージセンサ150は、各画素により取得された光の強度に基づいて、撮影画像を取得する。つまり、イメージセンサ150は、複数の点光源141からなる光源群のうちの第1の光源141Aにより照明されたときに、物質の第1の画像を取得し、複数の点光源141からなる光源群のうちの第2の光源141Bにより照明されたときに、物質の第2の画像を取得する。また、イメージセンサ150は、その光源群に含まれる光源により照明されたときに、物質の第4の画像を取得する。ここで、その第1の画像および第2の画像は、イメージセンサ150と第1の光源141Aおよび第2の光源141Bとの間に位置するマスク242を介して取得される。第4の画像は、マスク242を介さず取得される。   The image sensor 150 has a plurality of pixels, and the above-described substances are arranged thereon. Each pixel of the image sensor 150 is arranged on the light receiving surface, and acquires the intensity (that is, the luminance value) of light emitted from the plurality of point light sources 141. The image sensor 150 acquires a captured image based on the light intensity acquired by each pixel. That is, the image sensor 150 acquires a first image of a substance when illuminated by the first light source 141 </ b> A among the light source group including the plurality of point light sources 141, and the light source group including the plurality of point light sources 141. A second image of the substance is acquired when illuminated by the second light source 141B. Moreover, the image sensor 150 acquires the 4th image of a substance, when illuminated with the light source contained in the light source group. Here, the first image and the second image are acquired via a mask 242 positioned between the image sensor 150 and the first light source 141A and the second light source 141B. The fourth image is acquired without passing through the mask 242.

制御部260は、複数の点光源141による光の照射、及びイメージセンサ150による撮影を制御する。さらに、制御部260は、マスク242の設置と除去のための駆動部243への制御信号を出力する。具体的には、制御部260は、マスク242の設置の信号、またはマスク242の除去の信号を駆動部243へ出力する。また、制御部260は、複数の点光源141が光を照射する順番、複数の点光源141が光を照射する時間間隔を制御する。   The controller 260 controls light irradiation by the plurality of point light sources 141 and photographing by the image sensor 150. Further, the control unit 260 outputs a control signal to the driving unit 243 for installing and removing the mask 242. Specifically, the control unit 260 outputs a signal for installing the mask 242 or a signal for removing the mask 242 to the driving unit 243. In addition, the control unit 260 controls the order in which the plurality of point light sources 141 emit light and the time interval at which the plurality of point light sources 141 emit light.

[1−2.記憶部]
記憶部110は、イメージセンサ150で取得された画像を、制御部260で設定された撮影時の照明位置と、マスク242の有無の情報とに対応させて記憶する。マスク242の有無の情報は、イメージセンサ150と複数の点光源141との間に、マスク242が設置されているか(すなわちマスク242があるか)、その間からマスク242が除去されているか(すなわちマスク242がないか)を示す。
[1-2. Storage unit]
The storage unit 110 stores the image acquired by the image sensor 150 in association with the illumination position at the time of shooting set by the control unit 260 and information on the presence / absence of the mask 242. The information on the presence / absence of the mask 242 indicates whether the mask 242 is installed between the image sensor 150 and the plurality of point light sources 141 (that is, whether there is a mask 242), or whether the mask 242 is removed between them (that is, mask). 242).

図19は、記憶部110が記憶する情報の例である。記憶部110は、イメージセンサ150で取得した画像を識別するIDと、撮影時に点灯していた点光源141の照明位置と、マスク242の有無の情報とを対応させて、記憶する。なお、マスク242の有無の「あり」は、マスク242が設置されている状態を示し、「なし」は、マスク242が除去されている状態を示す。   FIG. 19 is an example of information stored in the storage unit 110. The storage unit 110 stores the ID for identifying the image acquired by the image sensor 150, the illumination position of the point light source 141 that was turned on at the time of shooting, and the information on the presence or absence of the mask 242 in association with each other. “Yes” indicating whether or not the mask 242 is present indicates a state where the mask 242 is installed, and “No” indicates a state where the mask 242 is removed.

[1−3.明暗画像処理部]
明暗画像処理部120は、実施の形態1の明暗画像処理部120と同様の構成を有し、少なくとも1つの制御回路または処理回路によって実現される。実施の形態2に係る明暗画像処理部120は、上述の第1の画像および第2の画像から、大きい輝度値を有する画像または小さい輝度値を有する画像を選択し、選択された画像と第4の画像とに基づく差分を導出することにより、物質の第5の画像を生成する。ここで、実施の形態2では、その第1の画像、第2の画像、第4の画像および第5の画像のそれぞれは、イメージセンサ150に含まれる同一の画素に対応する輝度値を有する。
[1-3. Bright and dark image processing unit]
The light / dark image processing unit 120 has the same configuration as the light / dark image processing unit 120 of the first embodiment, and is realized by at least one control circuit or processing circuit. The bright and dark image processing unit 120 according to Embodiment 2 selects an image having a large luminance value or an image having a small luminance value from the first image and the second image, and selects the selected image and the fourth image. A fifth image of the substance is generated by deriving a difference based on the image of Here, in the second embodiment, each of the first image, the second image, the fourth image, and the fifth image has a luminance value corresponding to the same pixel included in the image sensor 150.

より具体的には、明暗画像処理部120は、実施の形態1の図9に示す明暗画像処理部120と同様、データ取得部121と、最大値決定部122と、最小値決定部123と、計算部124と、画像生成部125と、画素選択部126と、記憶部127とからなる。   More specifically, the light / dark image processing unit 120 is similar to the light / dark image processing unit 120 shown in FIG. 9 of the first embodiment, and includes a data acquisition unit 121, a maximum value determination unit 122, a minimum value determination unit 123, The calculation unit 124, the image generation unit 125, the pixel selection unit 126, and the storage unit 127 are included.

データ取得部121は、画像処理に使用する画像、すなわちその画像に含まれる画素ごとの輝度値と、その画像に対応する照明位置とを、記憶部110から取得する。   The data acquisition unit 121 acquires an image used for image processing, that is, a luminance value for each pixel included in the image and an illumination position corresponding to the image from the storage unit 110.

画素選択部126は、イメージセンサ150の複数の画素、すなわち生成しようとする画像中の複数の画素より、輝度計算を行う画素を、選択画素として選択する。   The pixel selection unit 126 selects, as a selection pixel, a pixel for performing luminance calculation from a plurality of pixels of the image sensor 150, that is, a plurality of pixels in an image to be generated.

最大値決定部122は、記憶部110に記憶された複数の画像のそれぞれの、選択画素と同一位置にある画素の輝度値を比較し、最大の輝度値を有する画素を含む画像を特定し、その最大の輝度値を、選択画素の輝度の最大値として決定する。   The maximum value determination unit 122 compares the luminance values of the pixels at the same position as the selected pixel in each of the plurality of images stored in the storage unit 110, specifies an image including a pixel having the maximum luminance value, The maximum luminance value is determined as the maximum luminance value of the selected pixel.

最小値決定部123は、記憶部110に記憶された複数の画像のそれぞれの、選択画素と同一位置にある画素の輝度値を比較し、最小の輝度値を有する画素を含む画像を特定し、その最小の輝度値を、選択画素の輝度の最小値として決定する。   The minimum value determination unit 123 compares the luminance values of the pixels at the same position as the selected pixel in each of the plurality of images stored in the storage unit 110, specifies an image including a pixel having the minimum luminance value, The minimum luminance value is determined as the minimum luminance value of the selected pixel.

記憶部127は、データ取得部121が取得した画像と照明位置とを記憶し、また、最大値決定部122が決定した最大値と照明位置とを対応させて記憶し、最小値決定部123が決定した最小値と照明位置とを対応させて記憶する。   The storage unit 127 stores the image acquired by the data acquisition unit 121 and the illumination position, stores the maximum value determined by the maximum value determination unit 122 and the illumination position in association with each other, and the minimum value determination unit 123 stores it. The determined minimum value and the illumination position are stored in association with each other.

計算部124は、生成しようとする画像の選択画素ごとに、最大値決定部122で決定された、当該選択画素の輝度の最大値の2倍から、マスク242がない状態で撮影された画像に含まれる、当該選択画素と同一位置にある画素の輝度値を減じる。または、計算部124は、選択画素ごとに、マスク242がない状態で撮影された画像に含まれる、当該選択画素と同一位置にある画素の輝度値から、最小値決定部123で決定された、当該選択画素の最小値の2倍を減じる。これにより、生成しようとする画像の各画素の輝度値が計算される。   For each selected pixel of the image to be generated, the calculation unit 124 converts an image captured in the absence of the mask 242 from twice the maximum luminance value of the selected pixel determined by the maximum value determination unit 122. The luminance value of the pixel included at the same position as the selected pixel is reduced. Alternatively, the calculation unit 124 determines, for each selected pixel, the minimum value determining unit 123 from the luminance value of the pixel at the same position as the selected pixel, which is included in the image captured without the mask 242. Subtract twice the minimum value of the selected pixel. Thereby, the luminance value of each pixel of the image to be generated is calculated.

このように、計算部124は、上述の第1の画像および第2の画像から、大きい輝度値を有する画像または小さい輝度値を有する画像を選択し、選択された画像と第4の画像とに基づく差分を導出することにより、物質の第5の画像を生成する。なお、その第1の画像、第2の画像、第4の画像および第5の画像のそれぞれは、イメージセンサ150に含まれる同一の画素の輝度値を有する。   As described above, the calculation unit 124 selects an image having a large luminance value or an image having a small luminance value from the first image and the second image described above, and selects the selected image and the fourth image. A fifth image of the material is generated by deriving a difference based on it. Each of the first image, the second image, the fourth image, and the fifth image has the luminance value of the same pixel included in the image sensor 150.

ここで、マスク242における透光部分と遮光部分との面積比は1:1である。したがって、計算部124は、選択された画像の輝度値の2倍と、第4の画像の輝度値との差分を導出することにより、第5の画像の輝度値を生成する。   Here, the area ratio of the light transmitting part and the light shielding part in the mask 242 is 1: 1. Therefore, the calculation unit 124 generates a luminance value of the fifth image by deriving a difference between twice the luminance value of the selected image and the luminance value of the fourth image.

具体的には、計算部124は、第1の画像および第2の画像から、大きい輝度値を有する画像を選択した場合には、選択された画像の輝度値の2倍から、第4の画像の輝度値を減算することにより、第5の画像の輝度値を生成する。または、計算部124は、第1の画像および第2の画像から、小さい輝度値を有する画像を選択した場合には、第4の画像の輝度値から、選択された画像の輝度値の2倍を減算することにより、第5の画像の輝度値を生成する。   Specifically, when an image having a large luminance value is selected from the first image and the second image, the calculation unit 124 calculates the fourth image from twice the luminance value of the selected image. The luminance value of the fifth image is generated by subtracting the luminance value. Alternatively, when the image having a small luminance value is selected from the first image and the second image, the calculation unit 124 doubles the luminance value of the selected image from the luminance value of the fourth image. Is subtracted to generate the luminance value of the fifth image.

画像生成部125は、計算部124で計算された各画素の輝度値からなる画像を生成する。   The image generation unit 125 generates an image including the luminance value of each pixel calculated by the calculation unit 124.

[1−4.出力部]
出力部130は、明暗画像処理部120によって生成された画像を提示する出力装置、またはその画像を電子データとして出力する手段である。
[1-4. Output section]
The output unit 130 is an output device that presents an image generated by the light and dark image processing unit 120, or a unit that outputs the image as electronic data.

[2.画像生成装置の動作]
次に、以上のように構成された画像生成装置20の動作について説明する。実施の形態2に係る画像生成装置20の全体的な概略動作は、実施の形態1の図10のフローチャートで示した画像生成装置10の全体的な概略動作と同様であるので説明を省略する。
[2. Operation of image generation apparatus]
Next, the operation of the image generation apparatus 20 configured as described above will be described. The overall schematic operation of the image generation apparatus 20 according to the second embodiment is the same as the overall schematic operation of the image generation apparatus 10 shown in the flowchart of FIG.

すなわち、実施の形態2に係る画像生成方法は、透光性を有する物質の画像を生成する画像生成方法であって、第1の光源141Aおよび第2の光源141Bを含む複数の光源からなる光源群と、イメージセンサ150と、マスク242とを用いる。そして、この画像生成方法では、ステップS1200において、以下の(a)〜(e)の動作を行い、ステップS1300およびステップS1400において、以下の(f)および(g)の動作を行う。その(a)では、イメージセンサ150と第1の光源141Aおよび第2の光源141Bとの間にマスク242を配置する。(b)では、マスク242が配置されている状態で第1の光源141Aにより照明されたときに、イメージセンサ150が物質の第1の画像を取得する。(c)では、マスク242が配置されている状態で第2の光源141Bにより照明されたときに、イメージセンサ150が物質の第2の画像を取得する。(d)では、イメージセンサ150と第1の光源141Aおよび第2の光源141Bとの間からマスク242を除去する。(e)では、マスク242が除去されている状態で、上述の光源群に含まれる光源により照明されたときに、イメージセンサ150が物質の第4の画像を取得する。(f)では、第1の画像および第2の画像から、大きい輝度値を有する画像または小さい輝度値を有する画像を選択する。(g)では、選択された画像と第4の画像とに基づく差分を導出することにより、物質の第5の画像を生成する。   That is, the image generation method according to Embodiment 2 is an image generation method for generating an image of a light-transmitting substance, and is a light source including a plurality of light sources including the first light source 141A and the second light source 141B. A group, an image sensor 150 and a mask 242 are used. In this image generation method, the following operations (a) to (e) are performed in step S1200, and the following operations (f) and (g) are performed in steps S1300 and S1400. In (a), a mask 242 is disposed between the image sensor 150 and the first light source 141A and the second light source 141B. In (b), when illuminated by the first light source 141A in a state where the mask 242 is disposed, the image sensor 150 acquires a first image of the substance. In (c), when illuminated by the second light source 141B with the mask 242 disposed, the image sensor 150 acquires a second image of the substance. In (d), the mask 242 is removed from between the image sensor 150 and the first light source 141A and the second light source 141B. In (e), the image sensor 150 acquires a fourth image of the substance when illuminated with a light source included in the above-described light source group with the mask 242 removed. In (f), an image having a large luminance value or an image having a small luminance value is selected from the first image and the second image. In (g), a fifth image of the substance is generated by deriving a difference based on the selected image and the fourth image.

[2−1.多光源撮影]
図20は、実施の形態2に係る画像生成装置20の撮影部200の動作の詳細の一例を示したフローチャートである。図20に従って、撮影部200の動作の詳細を説明する。
[2-1. Multi-light source shooting]
FIG. 20 is a flowchart illustrating an example of details of the operation of the imaging unit 200 of the image generation apparatus 20 according to the second embodiment. Details of the operation of the photographing unit 200 will be described with reference to FIG.

(ステップS2210)
制御部260は、駆動部243にマスク除去信号を出力する。駆動部243は、照明器240のマスク242を、複数の点光源141とイメージセンサ150との間から除去、すなわち移動させる。これにより、制御部260は、複数の点光源141から射出される光がマスク242によって遮断されない状態を設定する。
(Step S2210)
The controller 260 outputs a mask removal signal to the driver 243. The driving unit 243 removes, that is, moves the mask 242 of the illuminator 240 from between the plurality of point light sources 141 and the image sensor 150. Thereby, the control unit 260 sets a state in which the light emitted from the plurality of point light sources 141 is not blocked by the mask 242.

(ステップS2220)
制御部260は、複数の点光源141のうち、イメージセンサ150の中央の直上にある点光源141を点灯する中央点灯信号を出力する。照明器240は、制御部260からの中央点灯信号を受け、複数の点光源141のうち、イメージセンサ150の中央の直上にある点光源141のみの光の照射を開始する。
(Step S2220)
The control unit 260 outputs a central lighting signal for lighting the point light source 141 directly above the center of the image sensor 150 among the plurality of point light sources 141. The illuminator 240 receives the central lighting signal from the control unit 260, and starts irradiating only the point light source 141 directly above the center of the image sensor 150 among the plurality of point light sources 141.

(ステップS2230)
点光源141によって対象物が照明されている間に、イメージセンサ150は、当該点光源141から対象物を透過した光によって形成される画像を取得する。このとき当該点光源141から射出された光はマスク242を通過しない。すなわち、当該点光源141から射出された光は、遮断されることなく、対象物及びイメージセンサ150へ到達する。
(Step S2230)
While the object is illuminated by the point light source 141, the image sensor 150 acquires an image formed by light transmitted through the object from the point light source 141. At this time, the light emitted from the point light source 141 does not pass through the mask 242. That is, the light emitted from the point light source 141 reaches the object and the image sensor 150 without being blocked.

(ステップS2240)
制御部260は、ステップS2230で取得した画像と、当該画像を取得したときの照明位置と、マスク242の有無の情報(具体的には「なし」)とをあわせて、記憶部110に出力する。記憶部110は、画像と照明位置とマスク242の有無の情報とを対応付けて、例えば図19に示すように記憶する。
(Step S2240)
The control unit 260 outputs the image acquired in step S2230, the illumination position when the image is acquired, and information on the presence / absence of the mask 242 (specifically, “none”) to the storage unit 110. . The storage unit 110 stores the image, the illumination position, and the information on the presence / absence of the mask 242 in association with each other, for example, as illustrated in FIG.

(ステップS2250)
制御部260は、駆動部243にマスク設置信号を出力する。駆動部243は、照明器240のマスク242を移動させ、複数の点光源141とイメージセンサ150との間に設置する。これにより、制御部260は、複数の点光源141から射出される光が、マスク242を通して対象物およびイメージセンサ150に照射される状態を設定する。
(Step S2250)
The control unit 260 outputs a mask installation signal to the drive unit 243. The driving unit 243 moves the mask 242 of the illuminator 240 and is installed between the plurality of point light sources 141 and the image sensor 150. Accordingly, the control unit 260 sets a state in which light emitted from the plurality of point light sources 141 is irradiated to the object and the image sensor 150 through the mask 242.

以降の動作は、実施の形態1の撮影動作(図11に示すステップS1200)と同様である。図20のフローチャートには、実施の形態1の図11と同じ動作には同じ符号を付し、詳細な説明を省略する。   The subsequent operation is the same as the photographing operation of the first embodiment (step S1200 shown in FIG. 11). In the flowchart of FIG. 20, the same operations as those in FIG. 11 of the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.

(ステップS1210)
制御部260は、照明位置リストを参照して、各照明位置から照明された対象物の撮影が終了したか否かを判定する。
(Step S1210)
The control unit 260 refers to the illumination position list and determines whether or not the photographing of the object illuminated from each illumination position has been completed.

ここで、照明位置リストに含まれるすべての照明位置からの照明による撮影が終了している場合(ステップS1210においてyes)、ステップS1300へ進む。一方、照明位置リスト内のいずれかの照明位置からの照明による撮影が終了していない場合(ステップS1210においてno)、ステップS1220へ進む。   Here, when photographing with illumination from all illumination positions included in the illumination position list has been completed (yes in step S1210), the process proceeds to step S1300. On the other hand, if shooting with illumination from any illumination position in the illumination position list has not been completed (No in step S1210), the process proceeds to step S1220.

(ステップS1220)
制御部260は、照明位置リストに含まれる複数の照明位置の中から、まだ照明が行われていない照明位置を選択し、照明器240へ制御信号を出力する。
(Step S1220)
The control unit 260 selects an illumination position that has not been illuminated from among a plurality of illumination positions included in the illumination position list, and outputs a control signal to the illuminator 240.

(ステップS1230)
照明器240は、ステップS1220で制御部260より出力された制御信号に従って、対象物への照明を開始する。つまり、照明器140に含まれる複数の点光源141のうち、ステップS1220で選択された照明位置にある点光源141が光の照射を開始する。
(Step S1230)
The illuminator 240 starts illumination of the object according to the control signal output from the control unit 260 in step S1220. That is, among the plurality of point light sources 141 included in the illuminator 140, the point light source 141 at the illumination position selected in step S1220 starts light irradiation.

(ステップS1240)
点光源141によって対象物が照明されている間に、イメージセンサ150は、当該点光源141からマスク242を通し、さらに対象物を透過した光によって形成される画像を取得する。
(Step S1240)
While the object is illuminated by the point light source 141, the image sensor 150 passes through the mask 242 from the point light source 141 and further acquires an image formed by light transmitted through the object.

(ステップS2260)
制御部260は、ステップS1240で取得した画像と、当該画像を取得したときの照明位置と、マスク242の有無の情報(具体的には「あり」)とを対応付けて記憶部110に出力する。記憶部110は、画像と照明位置とマスク242の有無の情報とを対応付けて記憶する。
(Step S2260)
The control unit 260 associates the image acquired in step S1240, the illumination position at the time of acquiring the image, and information on the presence / absence of the mask 242 (specifically, “Yes”) and outputs them to the storage unit 110. . The storage unit 110 stores an image, an illumination position, and information on the presence / absence of the mask 242 in association with each other.

(ステップS1260)
その後、制御部260は、照明器240へ制御信号を出力して、対象物への照明を停止させる。ステップS1260の後、ステップS1210へ戻る。
(Step S1260)
Then, the control part 260 outputs a control signal to the illuminator 240, and stops the illumination to a target object. After step S1260, the process returns to step S1210.

ステップS1210からステップS1260までの処理が繰り返されることで、照明位置リストに含まれるすべての照明位置の点光源141から順次対象物に光が照射される。そして、イメージセンサ150は、対象物にマスク242を通して光が照射されるたびに、画像を取得する。   By repeating the processing from step S1210 to step S1260, the object is sequentially irradiated with light from the point light sources 141 at all the illumination positions included in the illumination position list. The image sensor 150 acquires an image every time the object is irradiated with light through the mask 242.

[2−2.明暗画像処理]
ステップS1300の明暗画像処理部120の動作の詳細を説明する。
[2-2. Bright and dark image processing]
Details of the operation of the bright and dark image processing unit 120 in step S1300 will be described.

図21は、実施の形態2に係る明暗画像処理部120の動作の一例を示すフローチャートである。図21に示すフローチャート中、実施の形態1の図14に示すステップS1301からステップS1330と、ステップS1360と同様のステップに対しては、同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。   FIG. 21 is a flowchart showing an example of the operation of the bright and dark image processing unit 120 according to the second embodiment. In the flowchart shown in FIG. 21, steps S1301 to S1330 shown in FIG. 14 according to the first embodiment and steps similar to those in step S1360 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.

(ステップS1310)
明暗画像処理部120のデータ取得部121は、ステップS1200で取得された複数の画像と、その複数の画像のそれぞれに対応する照明位置と、マスク242の有無の情報とを記憶部110より取得し、記憶部127に記憶する。
(Step S1310)
The data acquisition unit 121 of the light / dark image processing unit 120 acquires from the storage unit 110 the plurality of images acquired in step S1200, the illumination positions corresponding to each of the plurality of images, and information on the presence or absence of the mask 242. And stored in the storage unit 127.

(ステップS1320)
画素選択部126は、生成する画像に含まれる全画素について輝度値の計算処理が終了したか否かを判定する。
(Step S1320)
The pixel selection unit 126 determines whether or not the luminance value calculation processing has been completed for all the pixels included in the generated image.

生成する画像に含まれる全画素について計算処理が終了している場合(ステップS1320においてyes)、明暗画像処理部120は、明暗画像処理を終了する(ステップS1400へ進む)。   When the calculation process has been completed for all the pixels included in the generated image (yes in step S1320), the light / dark image processing unit 120 ends the light / dark image process (proceeds to step S1400).

生成する画像に含まれるいずれかの画素について計算処理が終了していない場合(ステップS1320においてno)、明暗画像処理部120は、明暗画像処理を続行する(ステップS1330へ進む)。   If the calculation process has not been completed for any pixel included in the generated image (NO in step S1320), the light / dark image processing unit 120 continues the light / dark image process (proceeds to step S1330).

(ステップS1330)
画素選択部126は、生成する画像に含まれる複数の画素の中から1つの画素を選択する。ここで選択される1つの画素、つまり選択画素は、生成する画像に含まれる複数の画素のうち、計算処理がまだ実行されていない画素である。
(Step S1330)
The pixel selection unit 126 selects one pixel from a plurality of pixels included in the generated image. One pixel selected here, that is, the selected pixel is a pixel that has not yet been subjected to calculation processing among a plurality of pixels included in the generated image.

(ステップS2331)
最大値決定部122は、ステップS1330で選択された画素(すなわち選択画素)について、マスク242があるときにステップS1240で撮影された複数の画像のそれぞれに含まれる、当該選択画素と同一位置にある画素の輝度値を比較する。その比較の結果、最大値決定部122は、最大の輝度値を、当該選択画素の輝度の最大値として決定する。
(Step S2331)
The maximum value determination unit 122 is located at the same position as the selected pixel included in each of the plurality of images captured in step S1240 when there is the mask 242 for the pixel selected in step S1330 (ie, the selected pixel). Compare the luminance values of the pixels. As a result of the comparison, the maximum value determination unit 122 determines the maximum luminance value as the maximum luminance value of the selected pixel.

(ステップS2332)
計算部124は、ステップS2331で決定された当該選択画素の輝度の最大値の2倍より、マスク242がないときにステップS2230で撮影された画像に含まれる、当該選択画素と同一位置の画素の輝度値を減算する。
(Step S2332)
The calculation unit 124 calculates the pixel of the same position as the selected pixel included in the image captured in step S2230 when there is no mask 242 from twice the maximum luminance value of the selected pixel determined in step S2331. Subtract the luminance value.

(ステップS1360)
画像生成部125は、ステップS2332で計算した輝度値を、当該選択画素の輝度として記憶する。
(Step S1360)
The image generation unit 125 stores the luminance value calculated in step S2332 as the luminance of the selected pixel.

明暗画像処理部120は、ステップS1320からステップS1360を繰り返すことで、生成する画像の全画素の輝度値を生成することができる。   The bright and dark image processing unit 120 can generate the luminance values of all the pixels of the image to be generated by repeating steps S1320 to S1360.

ここで、ステップS2332の計算について説明する。   Here, the calculation in step S2332 will be described.

マスク242が除去されている場合、イメージセンサ150上の任意の画素で受ける光のうち、点光源141から対象物を透過して、直進してイメージセンサ150まで到達する光を、直接成分Dとする。また、点光源から媒質または対象物にあたり、屈折または散乱した光を、大域成分Gとする。つまり、マスク242が除去されている場合、イメージセンサ150上の任意の画素で受ける光は、D+Gとなる。   When the mask 242 is removed, among the light received by any pixel on the image sensor 150, the light that passes through the object from the point light source 141 and goes straight to reach the image sensor 150 is directly expressed as component D. To do. Further, the light refracted or scattered from the point light source to the medium or the object is defined as a global component G. That is, when the mask 242 is removed, the light received by any pixel on the image sensor 150 is D + G.

マスク242が設置されている場合、任意の画素において、明区間の光が理想的に照射されているときには、実施の形態2では、その画素における輝度値は最大となる。この場合、点光源141からの直接成分は、マスク242が除去されている場合の直接成分Dと同等である。しかし、マスク242が設置されている場合には、点光源141から射出される光の半分は遮光部分によってさえぎられる。なお、マスク242における透光部分と遮光部分との面積比は1:1である。したがって、マスク242が設置されている場合には、マスク242が除去されている場合と比べて、屈折または散乱する光は半分に減っている。すなわち、マスク242が設置されている場合、大域成分は、マスク242が除去されている場合の大域成分Gの半分と同等になる。従って、マスク242が設置されている場合、明区間におけるイメージセンサ150上の任意の画素で受ける光は、
となる。
In the case where the mask 242 is provided and the light in the bright section is ideally irradiated at an arbitrary pixel, the luminance value at the pixel is maximized in the second embodiment. In this case, the direct component from the point light source 141 is equivalent to the direct component D when the mask 242 is removed. However, when the mask 242 is installed, half of the light emitted from the point light source 141 is blocked by the light shielding portion. Note that the area ratio of the light transmitting portion and the light shielding portion in the mask 242 is 1: 1. Therefore, when the mask 242 is installed, the light that is refracted or scattered is reduced by half compared to the case where the mask 242 is removed. That is, when the mask 242 is installed, the global component is equivalent to half of the global component G when the mask 242 is removed. Therefore, when the mask 242 is installed, the light received by any pixel on the image sensor 150 in the bright section is
It becomes.

マスク242が設置されている場合、任意の画素において、理想的な暗区間の状態の場合、実施の形態2では、その画素における輝度値は最小となる。この場合、点光源141からの直接成分は、マスク242によって遮断されているため、受光されない。受光される光は、点光源141からイメージセンサ150上の他の画素に直接届くように透光部分を通った光が、屈折または散乱して、その画素へ到達する大域成分である。つまり、マスク242の透光部分と遮光部分との面積比が1:1であるため、暗区間における画素が受ける光は、点光源141から射出される光の半分のうちの一部の光が屈折または散乱して当該の画素へ到達する大域成分である。この大域成分は、マスク242が除去されている場合の大域成分Gの半分である。したがって、暗区間の理想状態、すなわち輝度の最小値が得られる際に、画素が受ける光は、
となる。
In the case where the mask 242 is provided and an arbitrary pixel is in an ideal dark section state, the luminance value in the pixel is minimized in the second embodiment. In this case, since the direct component from the point light source 141 is blocked by the mask 242, it is not received. The received light is a global component in which light that has passed through the light-transmitting portion so that it directly reaches the other pixels on the image sensor 150 from the point light source 141 is refracted or scattered and reaches the pixel. That is, since the area ratio between the light transmitting portion and the light shielding portion of the mask 242 is 1: 1, the light received by the pixels in the dark section is a part of the light emitted from the point light source 141. It is a global component that reaches the target pixel by being refracted or scattered. This global component is half of the global component G when the mask 242 is removed. Therefore, when the ideal state of the dark section, that is, when the minimum luminance value is obtained, the light received by the pixel is
It becomes.

屈折または散乱による光はノイズとなって、直接光による画像を不鮮明にするので、屈折光または散乱光、すなわち大域成分Gを除去することで、画像を鮮明化することができる。そこで、実施の形態2の図21に示すステップS2332では、直接成分Dを決定するために、明区間の輝度値を2倍し、すなわち輝度の最大値を2倍する。そして、以下の(式1)のように、その最大値の2倍から、マスク242が除去された状態で受光したときの成分、すなわちマスク無しで撮影した際の輝度値を減算する。   The light due to refraction or scattering becomes noise and blurs the image due to direct light. Therefore, the image can be sharpened by removing the refraction light or scattered light, that is, the global component G. Therefore, in step S2332 shown in FIG. 21 of the second embodiment, in order to directly determine the component D, the luminance value in the bright section is doubled, that is, the maximum luminance value is doubled. Then, as shown in the following (Expression 1), from the double of the maximum value, a component when light is received with the mask 242 removed, that is, a luminance value when photographing without a mask is subtracted.

また、暗区間で受ける光、すなわち輝度の最小値は大域成分である。したがって、直接成分Dを決定するために、以下の(式2)のように、マスク無しで撮影した際の輝度値から、暗区間で受ける光の2倍、すなわち輝度の最小値の2倍を減算してもよい。   Further, the light received in the dark section, that is, the minimum value of luminance is a global component. Therefore, in order to directly determine the component D, as shown in the following (Equation 2), from the luminance value when photographing without a mask, double the light received in the dark section, that is, twice the minimum luminance value. You may subtract.

図22は、実施の形態2に係る明暗画像処理部120の動作の他の例を示すフローチャートである。具体的には、図22のフローチャートは、上記(式2)の減算を用いた動作を示す。   FIG. 22 is a flowchart illustrating another example of the operation of the bright and dark image processing unit 120 according to the second embodiment. Specifically, the flowchart of FIG. 22 shows an operation using the subtraction of (Equation 2).

図22のフローチャートは、図21のフローチャートのステップS2331とS2332の代わりに、ステップS2341とステップS2342を含む。   The flowchart in FIG. 22 includes steps S2341 and S2342 instead of steps S2331 and S2332 in the flowchart in FIG.

(ステップS2341)
最小値決定部123は、ステップS1330で選択された画素(すなわち選択画素)について、マスク242があるときにステップS1240で撮影された複数の画像のそれぞれに含まれる、当該選択画素と同一位置にある画素の輝度値を比較する。その比較の結果、最小値決定部123は、最小の輝度値を、当該選択画素の輝度の最小値として決定する。
(Step S2341)
The minimum value determination unit 123 is in the same position as the selected pixel included in each of the plurality of images captured in step S1240 when there is the mask 242 for the pixel selected in step S1330 (ie, the selected pixel). Compare the luminance values of the pixels. As a result of the comparison, the minimum value determination unit 123 determines the minimum luminance value as the minimum luminance value of the selected pixel.

(ステップS2342)
計算部124は、マスク無しのときにステップS2230で撮影された画像に含まれる、選択画素と同一位置の画素の輝度値から、ステップS2341で決定された選択画素の輝度の最小値の2倍を減じる。これにより、当該選択画素の直接成分による輝度値を生成することが出来る。
(Step S2342)
The calculation unit 124 calculates twice the minimum luminance value of the selected pixel determined in step S2341 from the luminance value of the pixel at the same position as the selected pixel included in the image captured in step S2230 when there is no mask. Decrease. Thereby, the luminance value by the direct component of the selected pixel can be generated.

[3.効果]
以上のように、実施の形態2に係る画像生成装置20によれば、遮光部分と透光部分との繰り返しパタンを持つマスク242を通して対象物およびイメージセンサ150に光を投射する。そして、生成しようとする画像に含まれる選択画素ごとに、透過光により撮影された複数の画像のそれぞれの中の、その選択画素と同一位置にある画素の輝度値のうち、最大の輝度値を、その選択画素の輝度の最大値として求める。さらに、生成しようとする画像に含まれる選択画素ごとに、その選択画素の輝度の最大値の2倍から、マスク242が無い状態で撮影された画像の当該選択画素と同一位置にある画素の輝度値を減じる。これにより、光のうち屈折光または散乱光を除去した直接成分によって照明された対象物の画像を生成することができる。または、生成しようとする画像に含まれる選択画素ごとに、透過光により撮影された複数の画像のそれぞれの中の、その選択画素と同一位置にある画素の輝度値のうち、最小の輝度値を、その選択画素の輝度の最小値として求める。さらに、生成しようとする画像に含まれる選択画素ごとに、マスク242が無しの状態で撮影された画像の当該選択画素と同一位置にある画素の輝度値から、その選択画素の輝度の最小値の2倍を減じる。これにより、光のうち屈折光または散乱光を除去した直接成分によって照明された対象物の画像を生成することができる。
[3. effect]
As described above, according to the image generation apparatus 20 according to the second embodiment, light is projected onto the object and the image sensor 150 through the mask 242 having a repeated pattern of the light shielding portion and the light transmitting portion. Then, for each selected pixel included in the image to be generated, the maximum luminance value of the luminance values of the pixels at the same position as the selected pixel in each of the plurality of images photographed with transmitted light is set. The maximum value of the luminance of the selected pixel is obtained. Further, for each selected pixel included in the image to be generated, the luminance of the pixel at the same position as the selected pixel of the image captured without the mask 242 from twice the maximum value of the luminance of the selected pixel. Decrease the value. Thereby, the image of the target object illuminated by the direct component from which refracted light or scattered light is removed from the light can be generated. Alternatively, for each selected pixel included in the image to be generated, the minimum luminance value among the luminance values of the pixels at the same position as the selected pixel in each of the plurality of images photographed with transmitted light is set. The minimum value of the luminance of the selected pixel is obtained. Further, for each selected pixel included in the image to be generated, the minimum luminance value of the selected pixel is determined from the luminance value of the pixel at the same position as the selected pixel of the image captured without the mask 242. Reduce by 2 times. Thereby, the image of the target object illuminated by the direct component from which refracted light or scattered light is removed from the light can be generated.

このように、実施の形態2では、散乱光あるいは屈折光によるノイズを削減し、直接光による鮮明な画像を生成することができる。   Thus, in Embodiment 2, noise due to scattered light or refracted light can be reduced, and a clear image can be generated by direct light.

(実施の形態2の変形例)
実施の形態2の変形例について説明する。実施の形態2では、計算に用いるマスク242がない状態で撮影を行うときに、イメージセンサ150の中央の直上に位置する点光源141を用いた。しかし、厳密には、点光源141からの光の直接成分は、点光源141の位置とイメージセンサ150上の画素の位置との関係によって異なる。したがって、実施の形態2のように、最大値または最小値の輝度の画素を含む画像に対応する照明位置と、マスク242がない状態での撮影時の照明位置とが必ずしも一致しない場合には、直接成分に誤差が含まれる。
(Modification of Embodiment 2)
A modification of the second embodiment will be described. In the second embodiment, the point light source 141 located immediately above the center of the image sensor 150 is used when shooting is performed without the mask 242 used for calculation. However, strictly speaking, the direct component of the light from the point light source 141 varies depending on the relationship between the position of the point light source 141 and the position of the pixel on the image sensor 150. Therefore, as in the second embodiment, when the illumination position corresponding to the image including the pixel having the luminance with the maximum value or the minimum value and the illumination position at the time of shooting without the mask 242 do not necessarily match, The direct component contains an error.

そこで、実施の形態2の変形例では、マスク242がある状態で撮影が行われたときに用いられる複数の照明位置のすべてを、マスク242がない状態での撮影にも用いる。輝度値の計算処理では、同じ照明位置が用いられているときに撮影された、マスク242がある状態での画像の輝度と、マスク242がない状態での画像の輝度とを用いて、選択画素の輝度値を計算する。これにより、照明位置の不一致による直接成分の誤差を解消することができる。以下に、実施の形態2の変形例について、実施の形態2と異なる点を中心に説明する。   Therefore, in the modification of the second embodiment, all of the plurality of illumination positions used when photographing is performed in the state where the mask 242 is present is also used for photographing in the state where the mask 242 is absent. In the luminance value calculation process, the selected pixel is obtained by using the luminance of the image with the mask 242 and the luminance of the image without the mask 242 taken when the same illumination position is used. Calculate the luminance value of. Thereby, the error of the direct component due to the mismatch of the illumination position can be eliminated. Hereinafter, a modified example of the second embodiment will be described focusing on differences from the second embodiment.

本変形例に係る画像生成装置20の構成は、実施の形態2と同様であるため、説明を省略する。   Since the configuration of the image generation apparatus 20 according to this modification is the same as that of the second embodiment, description thereof is omitted.

[1.画像生成装置の動作]
本変形例に係る画像生成装置20の動作について説明する。本変形例に係る画像生成装置20の全体的な概略動作は、実施の形態1の図10のフローチャートで示した画像生成装置10の全体的な概略動作と同様である。しかし、本変形例に係るステップS1200の多光源撮影およびステップS1300の明暗画像処理のそれぞれの詳細な動作は、実施の形態1または2とは異なる。また、本変形例に係るステップS1400の画像生成の動作は、実施の形態1または2と同様であるため、その動作の説明を省略する。
[1. Operation of image generation apparatus]
The operation of the image generation apparatus 20 according to this modification will be described. The overall schematic operation of the image generation apparatus 20 according to this modification is the same as the overall schematic operation of the image generation apparatus 10 shown in the flowchart of FIG. 10 of the first embodiment. However, the detailed operations of the multiple light source imaging in step S1200 and the bright and dark image processing in step S1300 according to this modification are different from those in the first or second embodiment. In addition, the image generation operation in step S1400 according to this modification is the same as that in the first or second embodiment, and thus the description of the operation is omitted.

[1−1.多光源撮影]
図23は、実施の形態2の変形例に係る画像生成装置20の撮影部200の詳細な動作の一例を示したフローチャートである。つまり、図23は、実施の形態2の変形例における多光源撮影(図10のステップS1200)の詳細な動作の一例を示す。図23に従って、ステップS1200の詳細について説明する。本変形例の多光源撮影に含まれる各動作のうち、実施の形態1の図11および実施の形態2の図20と共通の動作については、同一の符号を付し、説明を省略する。
[1-1. Multi-light source shooting]
FIG. 23 is a flowchart illustrating an example of detailed operation of the imaging unit 200 of the image generation apparatus 20 according to the modification of the second embodiment. That is, FIG. 23 shows an example of detailed operation of multi-light source imaging (step S1200 in FIG. 10) in the modification of the second embodiment. Details of step S1200 will be described with reference to FIG. Among the operations included in the multiple light source photographing of this modification, the same operations as those in FIG. 11 of the first embodiment and FIG. 20 of the second embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.

(ステップS2210)
制御部260は、駆動部243にマスク除去信号を出力する。駆動部243は、照明器240のマスク242を、複数の点光源141とイメージセンサ150との間から移動させる。これにより、制御部260は、複数の点光源141から射出される光がマスク242によって遮断されない状態を設定する。
(Step S2210)
The controller 260 outputs a mask removal signal to the driver 243. The drive unit 243 moves the mask 242 of the illuminator 240 from between the plurality of point light sources 141 and the image sensor 150. Thereby, the control unit 260 sets a state in which the light emitted from the plurality of point light sources 141 is not blocked by the mask 242.

(ステップS4210)
制御部260は、照明位置リストを参照して、各照明位置から照明された対象物の撮影が終了したか否かを判定する。この照明位置リストは、マスク242を設置した条件で用いられる照明位置リストと共通である。
(Step S4210)
The control unit 260 refers to the illumination position list and determines whether or not the photographing of the object illuminated from each illumination position has been completed. This illumination position list is the same as the illumination position list used under the condition where the mask 242 is installed.

ここで、照明位置リストに含まれるすべての照明位置からの照明による撮影が終了している場合(ステップS4210においてyes)、ステップS2250へ進む。一方、照明位置リスト内のいずれかの照明位置からの照明による撮影が終了していない場合(ステップS4210においてno)、ステップS4220へ進む。   Here, when photographing by illumination from all illumination positions included in the illumination position list has been completed (yes in step S4210), the process proceeds to step S2250. On the other hand, if shooting with illumination from any illumination position in the illumination position list has not been completed (No in step S4210), the process proceeds to step S4220.

(ステップS4220)
制御部260は、照明位置リストに含まれる複数の照明位置の中から、まだ照明が行われていない照明位置を選択し、照明器240へ制御信号を出力する。
(Step S4220)
The control unit 260 selects an illumination position that has not been illuminated from among a plurality of illumination positions included in the illumination position list, and outputs a control signal to the illuminator 240.

(ステップS4230)
照明器240は、ステップS4220で制御部260より出力された制御信号に従って、その照明器240に含まれる複数の点光源141のうち、ステップS4220で選択された照明位置にある点光源141による光の照射を開始する。
(Step S4230)
The illuminator 240, in accordance with the control signal output from the control unit 260 in step S4220, out of the plurality of point light sources 141 included in the illuminator 240, the light from the point light source 141 at the illumination position selected in step S4220. Start irradiation.

(ステップS4240)
点光源141によって対象物が照明されている間に、イメージセンサ150は、当該点光源141から射出され、対象物を透過した光によって形成される画像を取得する。
(Step S4240)
While the object is illuminated by the point light source 141, the image sensor 150 acquires an image formed by the light emitted from the point light source 141 and transmitted through the object.

(ステップS4250)
制御部260は、ステップS4240で取得した画像と、当該画像を取得したときの照明位置と、マスク242の有無の情報(具体的には「なし」)とを対応付けて記憶部110に出力する。記憶部110は、画像と照明位置とマスク242の有無の情報とを対応付けて記憶する。
(Step S4250)
The control unit 260 associates the image acquired in step S4240, the illumination position when the image is acquired, and information on the presence / absence of the mask 242 (specifically, “none”) and outputs the associated information to the storage unit 110. . The storage unit 110 stores an image, an illumination position, and information on the presence / absence of the mask 242 in association with each other.

(ステップS4260)
その後、制御部260は、照明器240へ制御信号を出力して、対象物への照明を停止させる。ステップS4260の後、ステップS4210へ戻る。
(Step S4260)
Then, the control part 260 outputs a control signal to the illuminator 240, and stops the illumination to a target object. After step S4260, the process returns to step S4210.

ステップS2210の後、ステップS4210からステップS4260までの処理が繰り返されることで、照明位置リストに含まれるすべての照明位置の点光源141から順次対象物に光が照射される。そして、イメージセンサ150は、対象物に光が照射されるたびに、マスク242がない状態で画像を取得する。   After step S2210, the processing from step S4210 to step S4260 is repeated, so that the object is sequentially irradiated with light from the point light sources 141 at all the illumination positions included in the illumination position list. The image sensor 150 acquires an image without the mask 242 every time the object is irradiated with light.

(ステップS2250)
マスク242がない状態での撮影終了後、制御部260は、駆動部243にマスク設置信号を出力する。駆動部243は、照明器240のマスク242を移動させ、複数の点光源141とイメージセンサ150との間に設置する。これにより、制御部260は、複数の点光源141から射出される光が、マスク242を通して対象物およびイメージセンサ150に照射される状態を設定する。
(Step S2250)
After the imaging without the mask 242 is completed, the control unit 260 outputs a mask installation signal to the drive unit 243. The driving unit 243 moves the mask 242 of the illuminator 240 and is installed between the plurality of point light sources 141 and the image sensor 150. Accordingly, the control unit 260 sets a state in which light emitted from the plurality of point light sources 141 is irradiated to the object and the image sensor 150 through the mask 242.

(ステップS1210)
制御部260は、照明位置リストを参照して、各照明位置から照明された対象物の撮影が終了したか否かを判定する。この照明位置リストは、ステップS4210で参照した照明位置リストと同一である。
(Step S1210)
The control unit 260 refers to the illumination position list and determines whether or not the photographing of the object illuminated from each illumination position has been completed. This illumination position list is the same as the illumination position list referenced in step S4210.

ここで、照明位置リストに含まれるすべての照明位置からの照明による撮影が終了している場合(ステップS1210においてyes)、ステップS1300へ進む。一方、照明位置リスト内のいずれかの照明位置からの照明による撮影が終了していない場合(ステップS1210においてno)、ステップS1120へ進む。   Here, when photographing with illumination from all illumination positions included in the illumination position list has been completed (yes in step S1210), the process proceeds to step S1300. On the other hand, if photographing with illumination from any illumination position in the illumination position list has not been completed (No in step S1210), the process proceeds to step S1120.

(ステップS1220)
制御部260は、照明位置リストに含まれる複数の照明位置の中から、まだ照明が行われていない照明位置を選択し、照明器240へ制御信号を出力する。
(Step S1220)
The control unit 260 selects an illumination position that has not been illuminated from among a plurality of illumination positions included in the illumination position list, and outputs a control signal to the illuminator 240.

(ステップS1230)
照明器240は、ステップS1220で制御部260より出力された制御信号に従って、対象物への照明を開始する。つまり、照明器240に含まれる複数の点光源141のうち、ステップS1220で選択された照明位置にある点光源141が光の照射を開始する。
(Step S1230)
The illuminator 240 starts illumination of the object according to the control signal output from the control unit 260 in step S1220. That is, among the plurality of point light sources 141 included in the illuminator 240, the point light source 141 at the illumination position selected in step S1220 starts light irradiation.

(ステップS1240)
点光源141によって対象物が照明されている間に、イメージセンサ150は、当該点光源141からマスク242を通し、さらに対象物を透過した光によって形成される画像を取得する。
(Step S1240)
While the object is illuminated by the point light source 141, the image sensor 150 passes through the mask 242 from the point light source 141 and further acquires an image formed by light transmitted through the object.

(ステップS2260)
制御部260は、ステップS1240で取得した画像と、当該画像を取得したときの照明位置と、マスク242の有無の情報(具体的には「あり」)とを対応付けて記憶部110に出力する。記憶部110は、画像と照明位置とマスク242の有無の情報とを対応付けて記憶する。
(Step S2260)
The control unit 260 associates the image acquired in step S1240, the illumination position at the time of acquiring the image, and information on the presence / absence of the mask 242 (specifically, “Yes”) and outputs them to the storage unit 110. . The storage unit 110 stores an image, an illumination position, and information on the presence / absence of the mask 242 in association with each other.

(ステップS1260)
その後、制御部260は、照明器240へ制御信号を出力して、対象物への照明を停止させる。ステップS1260の後、ステップS1210へ戻る。
(Step S1260)
Then, the control part 260 outputs a control signal to the illuminator 240, and stops the illumination to a target object. After step S1260, the process returns to step S1210.

ステップS1210からステップS1260までの処理が繰り返されることで、照明位置リストに含まれるすべての照明位置の点光源141から順次対象物に光が照射される。そして、イメージセンサ150は、対象物にマスク242を通して光が照射されるたびに、画像を取得する。   By repeating the processing from step S1210 to step S1260, the object is sequentially irradiated with light from the point light sources 141 at all the illumination positions included in the illumination position list. The image sensor 150 acquires an image every time the object is irradiated with light through the mask 242.

[1−2.明暗画像処理]
ステップS1300の明暗画像処理部120の動作の詳細を説明する。
[1-2. Bright and dark image processing]
Details of the operation of the bright and dark image processing unit 120 in step S1300 will be described.

図24は、実施の形態2の変形例に係る明暗画像処理部120の動作の一例を示すフローチャートである。図24に示すフローチャート中、実施の形態1の図14と実施の形態2の図21のそれぞれのステップと同様のステップに対しては、同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。   FIG. 24 is a flowchart illustrating an example of the operation of the light / dark image processing unit 120 according to the modification of the second embodiment. In the flowchart shown in FIG. 24, steps similar to those in FIG. 14 of the first embodiment and FIG. 21 of the second embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.

(ステップS4310)
明暗画像処理部120のデータ取得部121は、ステップS1200で取得された複数の画像と、その複数の画像のそれぞれに対応する照明位置と、マスク242の有無の情報とを記憶部110より取得し、記憶部127に記憶する。
(Step S4310)
The data acquisition unit 121 of the light / dark image processing unit 120 acquires from the storage unit 110 the plurality of images acquired in step S1200, the illumination positions corresponding to each of the plurality of images, and information on the presence or absence of the mask 242. And stored in the storage unit 127.

(ステップS4320)
画素選択部126は、生成する画像に含まれる全画素について輝度の計算処理が終了したか否かを判定する。
(Step S4320)
The pixel selection unit 126 determines whether or not the luminance calculation process has been completed for all pixels included in the generated image.

生成する画像に含まれる全画素について計算処理が終了している場合(ステップS4320においてyes)、明暗画像処理部120は、明暗画像処理を終了する(ステップS1400へ進む)。   When the calculation process has been completed for all the pixels included in the image to be generated (yes in step S4320), the light / dark image processing unit 120 ends the light / dark image process (proceeds to step S1400).

生成する画像に含まれるいずれかの画素について計算処理が終了していない場合(ステップS4320においてno)、明暗画像処理部120は、明暗画像処理を続行する(ステップS4330へ進む)。   If the calculation process has not been completed for any pixel included in the generated image (no in step S4320), the light / dark image processing unit 120 continues the light / dark image process (proceeds to step S4330).

(ステップS4330)
画素選択部126は、生成する画像に含まれる複数の画素の中から1つの画素を選択する。ここで選択される1つの画素、つまり選択画素は、生成する画像に含まれる複数の画素のうち、計算処理がまだ実行されていない画素である。
(Step S4330)
The pixel selection unit 126 selects one pixel from a plurality of pixels included in the generated image. One pixel selected here, that is, the selected pixel is a pixel that has not yet been subjected to calculation processing among a plurality of pixels included in the generated image.

(ステップS4331)
最大値決定部122は、ステップS4330で選択された画素(すなわち選択画素)について、マスク242があるときにステップS1240で撮影された複数の画像のそれぞれに含まれる、当該選択画素と同一位置にある画素の輝度値を比較する。その比較の結果、最大値決定部122は、最大の輝度値を、当該選択画素の輝度の最大値として決定する。さらに、最大値決定部122は、その最大の輝度値を有する画素を含む画像が撮影された照明位置を特定する。
(Step S4331)
The maximum value determination unit 122 has the pixel selected in step S4330 (ie, the selected pixel) at the same position as the selected pixel included in each of the plurality of images captured in step S1240 when there is the mask 242. Compare the luminance values of the pixels. As a result of the comparison, the maximum value determination unit 122 determines the maximum luminance value as the maximum luminance value of the selected pixel. Further, the maximum value determination unit 122 specifies the illumination position where the image including the pixel having the maximum luminance value is captured.

(ステップS4332)
計算部124は、ステップS4331で特定された照明位置のときに、マスク242がない状態で撮影された画像を、記憶部127より選択する。
(Step S4332)
The calculation unit 124 selects, from the storage unit 127, an image captured without the mask 242 at the illumination position specified in step S4331.

(ステップS4333)
計算部124は、ステップS4331で決定された当該選択画素の輝度の最大値の2倍より、ステップS4332で選択された画像における、その選択画素と同一位置にある画素の輝度値を減算する。なお、ステップS4332で選択された画像は、最大の輝度値を有する画素を含む画像が取得されたときの照明位置と同一の照明位置の点光源141がマスク242を通さずに対象物を照明しているときに撮影された画像である。
(Step S4333)
The calculation unit 124 subtracts the luminance value of the pixel at the same position as the selected pixel in the image selected in step S4332 from twice the maximum value of the luminance of the selected pixel determined in step S4331. Note that the image selected in step S4332 illuminates the object without the point light source 141 having the same illumination position as the illumination position when the image including the pixel having the maximum luminance value is acquired passing through the mask 242. This is an image taken while

(ステップS1360)
画像生成部125は、ステップS4333で計算した輝度値を当該選択画素の輝度値として記憶する。
(Step S1360)
The image generation unit 125 stores the luminance value calculated in step S4333 as the luminance value of the selected pixel.

明暗画像処理部120は、ステップS4320からステップS1360を繰り返すことで、生成する画像の全画素の輝度値を生成することができる。   The bright and dark image processing unit 120 can generate the luminance values of all the pixels of the image to be generated by repeating steps S4320 to S1360.

なお、図24に示す例では、上記(式1)のように、同一の照明位置の点光源141が照明しているときに、マスク242がある状態で得られた輝度の最大値の2倍から、マスク242が無い状態で撮影された画像の輝度を減じた。しかし、上記(式2)のように、同一の照明位置の点光源141が照明しているときに、マスク242が無い状態で撮影された画像の輝度から、マスク242がある状態で得られた輝度の最小値の2倍を減じてもよい。   In the example shown in FIG. 24, when the point light source 141 at the same illumination position is illuminating as in (Equation 1) above, it is twice the maximum luminance value obtained in the presence of the mask 242. Thus, the brightness of the image taken without the mask 242 was reduced. However, as described above (Equation 2), when the point light source 141 at the same illumination position is illuminating, it was obtained in the state where the mask 242 was present from the brightness of the image taken without the mask 242. You may reduce 2 times the minimum value of a brightness | luminance.

図25は、実施の形態2の変形例に係る明暗画像処理部120の動作の他の例を示すフローチャートである。図25に示すフローチャート中、図24と同様のステップに対しては、同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。この図25に示すフローチャートでは、図24のステップS4331およびステップS4333の代わりに、ステップS4341およびステップS4343の動作が行われる。   FIG. 25 is a flowchart illustrating another example of the operation of the light / dark image processing unit 120 according to the modification of the second embodiment. In the flowchart shown in FIG. 25, steps similar to those in FIG. 24 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted. In the flowchart shown in FIG. 25, the operations of steps S4341 and S4343 are performed instead of steps S4331 and S4333 of FIG.

(ステップS4341)
最小値決定部123は、ステップS4330で選択された画素(すなわち選択画素)について、マスク242が設置されているときにステップS1240で撮影された複数の画像のそれぞれに含まれる、当該選択画素と同一位置にある画素の輝度値を比較する。その比較の結果、最小値決定部123は、最小の輝度値を、当該選択画素の輝度の最小値として決定する。さらに、最小値決定部123は、その最小の輝度値を有する画素を含む画像が撮影された照明位置を特定する。
(Step S4341)
The minimum value determination unit 123 is the same as the selected pixel included in each of the plurality of images captured in step S1240 when the mask 242 is installed for the pixel selected in step S4330 (ie, the selected pixel). The luminance value of the pixel at the position is compared. As a result of the comparison, the minimum value determination unit 123 determines the minimum luminance value as the minimum luminance value of the selected pixel. Further, the minimum value determination unit 123 specifies the illumination position where the image including the pixel having the minimum luminance value is captured.

(ステップS4343)
計算部124は、ステップS4332で選択された画像における、その選択画素と同一位置にある画素の輝度値より、ステップS4341で決定された当該選択画素の輝度の最小値の2倍を減算する。なお、ステップS4332で選択された画像は、最小の輝度値を有する画素を含む画像が取得されたときの照明位置と同一の照明位置の点光源141がマスク242を通さずに対象物を照明しているときに撮影された画像である。
(Step S4343)
The calculation unit 124 subtracts twice the minimum luminance value of the selected pixel determined in step S4341 from the luminance value of the pixel at the same position as the selected pixel in the image selected in step S4332. Note that the image selected in step S 4332 illuminates the object without the point light source 141 having the same illumination position as the illumination position when the image including the pixel having the minimum luminance value is acquired passing through the mask 242. This is an image taken while

[2.効果]
以上のように、実施の形態2の変形例に係る画像生成装置20によれば、遮光部分と透光部分との繰り返しパタンを持つマスク242を通して対象物およびイメージセンサ150に光を投射する。そして、生成しようとする画像に含まれる選択画素ごとに、透過光により撮影された複数の画像のそれぞれの中の、その選択画素と同一位置にある画素の輝度値のうち、最大の輝度値を、その選択画素の輝度の最大値として求める。さらに、選択画素ごとに、その輝度の最大値が撮影によって得られたときと同一の照明位置から照明され、マスク242が無い状態で撮影された画像のうちの当該選択画素と同一位置にある画素の輝度値をマスクなし撮影輝度値として求める。そして、選択画素ごとに、その選択画素の輝度の最大値の2倍から、その選択画素に対応するマスクなし撮影輝度値を減じる。これにより、光のうち屈折光または散乱光を除去した直接成分によって照明された対象物の画像を生成することができる。
[2. effect]
As described above, according to the image generation device 20 according to the modification of the second embodiment, light is projected onto the object and the image sensor 150 through the mask 242 having a repeated pattern of the light shielding portion and the light transmitting portion. Then, for each selected pixel included in the image to be generated, the maximum luminance value of the luminance values of the pixels at the same position as the selected pixel in each of the plurality of images photographed with transmitted light is set. The maximum value of the luminance of the selected pixel is obtained. Further, for each selected pixel, a pixel that is illuminated from the same illumination position as when the maximum value of the brightness is obtained by photographing and is in the same position as the selected pixel in an image photographed without the mask 242 Is obtained as a photographing luminance value without a mask. Then, for each selected pixel, the unmasked shooting luminance value corresponding to the selected pixel is reduced from twice the maximum value of the luminance of the selected pixel. Thereby, the image of the target object illuminated by the direct component from which refracted light or scattered light is removed from the light can be generated.

または、生成しようとする画像に含まれる選択画素ごとに、透過光により撮影された複数の画像のそれぞれの中の、その選択画素と同一位置にある画素の輝度値のうち、最小の輝度値を、その選択画素の輝度の最小値として求める。さらに、選択画素ごとに、その輝度の最小値が撮影によって得られたときと同一の照明位置から照明され、マスク242が無い状態で撮影された画像のうちの当該選択画素と同一位置にある画素の輝度値をマスクなし撮影輝度値として求める。そして、選択画素ごとに、その選択画素に対応するマスクなし撮影輝度値から、その選択画素の輝度の最小値の2倍を減じる。これにより、光のうち屈折光または散乱光を除去した直接成分によって照明された対象物の画像を生成することができる。   Alternatively, for each selected pixel included in the image to be generated, the minimum luminance value among the luminance values of the pixels at the same position as the selected pixel in each of the plurality of images photographed with transmitted light is set. The minimum value of the luminance of the selected pixel is obtained. Further, for each selected pixel, a pixel that is illuminated from the same illumination position as when the minimum value of the luminance was obtained by photographing and is in the same position as the selected pixel in an image photographed without the mask 242 Is obtained as a photographing luminance value without a mask. Then, for each selected pixel, twice the minimum luminance value of the selected pixel is subtracted from the unmasked shooting luminance value corresponding to the selected pixel. Thereby, the image of the target object illuminated by the direct component from which refracted light or scattered light is removed from the light can be generated.

このように、実施の形態2の変形例では、散乱光あるいは屈折光によるノイズを削減し、照明位置の誤差なく直接光による鮮明な画像を生成することができる。   As described above, in the modification of the second embodiment, noise due to scattered light or refracted light can be reduced, and a clear image can be generated by direct light without an error in the illumination position.

<実施の形態2の効果>
図28Aおよび図28Bは、図26A、図26Bと同様に、0.04mmの平均直径を有する複数のガラスビーズが樹脂で固められた状態を撮影した画像である。図28Aの画像は、図26Aの画像と同一である。図28Bの画像は、実施の形態2の方法で撮影し、かつ合成された画像である。図28Bの画像は、図28Aの画像に比べて、コントラストが大きく、かつ、輪郭が明瞭である。
<Effect of Embodiment 2>
FIG. 28A and FIG. 28B are images obtained by photographing a state in which a plurality of glass beads having an average diameter of 0.04 mm are hardened with a resin, as in FIGS. 26A and 26B. The image in FIG. 28A is the same as the image in FIG. 26A. The image in FIG. 28B is an image that is captured and synthesized by the method of the second embodiment. The image in FIG. 28B has a larger contrast and clear outline than the image in FIG. 28A.

図29は、図28Aの画像及び図28Bの画像輝度プロファイルを示す。図29において、図28Aの画像の輝度プロファイルを実線し、図28Bの実施の形態2の方法で撮影合成された画像の輝度プロファイルを破線で示す。図29の横軸は、画像の横軸位置を画素数で示した値であり、縦軸は輝度値である。図29に示す輝度プロファイルは、図28Aおよび図28Bの矢印で示した位置で算出された。   FIG. 29 shows the image brightness profile of the image of FIG. 28A and FIG. 28B. In FIG. 29, the luminance profile of the image of FIG. 28A is shown by a solid line, and the luminance profile of the image photographed and synthesized by the method of Embodiment 2 of FIG. 28B is shown by a broken line. The horizontal axis in FIG. 29 is a value indicating the horizontal axis position of the image by the number of pixels, and the vertical axis is a luminance value. The luminance profile shown in FIG. 29 was calculated at the position indicated by the arrow in FIGS. 28A and 28B.

図29における高輝度のピークは、図28Aのマスクがない状態で撮影された画像と、図28Bの実施の形態2の方法で撮影、かつ合成された画像とに大きな違いは見られない。しかし、図29における低輝度の部分については、図28Bの画像(破線)の輝度が、図28Aの画像の輝度(実線)よりも低い。つまり、図28Bの画像(破線)の輝度の差が、図28Aの画像の輝度(実線)の差よりも大きい。よって、図29に示すように、実施の形態2の方法で撮影し、かつ合成された画像は、マスクなしの状態で撮像された画像よりも高いコントラストを有することが確認できる。   The high-luminance peak in FIG. 29 shows no significant difference between an image captured without the mask in FIG. 28A and an image captured and synthesized by the method of Embodiment 2 in FIG. 28B. However, for the low-luminance portion in FIG. 29, the luminance of the image (broken line) in FIG. 28B is lower than the luminance (solid line) of the image in FIG. 28A. That is, the difference in luminance of the image (broken line) in FIG. 28B is larger than the difference in luminance (solid line) in the image of FIG. 28A. Therefore, as shown in FIG. 29, it can be confirmed that an image captured and synthesized by the method of Embodiment 2 has a higher contrast than an image captured without a mask.

(その他の実施の形態)
以上、一つまたは複数の態様に係る画像生成装置について、各実施の形態およびその変形例に基づいて説明したが、本開示は、これらの各実施の形態およびその変形例に限定されるものではない。本開示の趣旨を逸脱しない限り、当業者が思いつく各種変形を上記各実施の形態またはその変形例に施したものや、異なる実施の形態における構成要素を組み合わせて構築される形態も、本開示の範囲内に含まれてもよい。
(Other embodiments)
As described above, the image generation apparatus according to one or a plurality of aspects has been described based on each embodiment and its modifications. However, the present disclosure is not limited to each of these embodiments and its modifications. Absent. As long as it does not deviate from the gist of the present disclosure, various modifications conceivable by those skilled in the art are applied to the above-described embodiments or modifications thereof, and forms constructed by combining components in different embodiments are also disclosed in the present disclosure. It may be included within the range.

例えば、上記各実施の形態および各変形例では、生成しようとする画像またはイメージセンサ150に含まれる1つの画素を順に選択画素として選択し、その選択画素ごとに輝度値を計算する。しかし、生成しようとする画像またはイメージセンサ150に含まれる1つの画素を順に選択するのではなく、例えば4×4画素または8×8画素などからなるブロックを順に選択してもよい。この場合には、上述の第1の画像〜第5の画像のそれぞれは、イメージセンサ150に含まれる同一のブロックに対応する画像である。   For example, in each of the above-described embodiments and modifications, one pixel included in the image or image sensor 150 to be generated is sequentially selected as a selected pixel, and a luminance value is calculated for each selected pixel. However, instead of sequentially selecting one pixel included in the image or image sensor 150 to be generated, for example, a block composed of 4 × 4 pixels or 8 × 8 pixels may be sequentially selected. In this case, each of the first to fifth images described above is an image corresponding to the same block included in the image sensor 150.

また、上記実施の形態2およびその変形例では、マスク242を移動させたが、マスク242を液晶シャッターによって構成することにより、そのマスク242を移動させないようにしてもよい。すなわち、マスク242は、複数の点光源141とイメージセンサ150との間に設置された状態で固定される。マスク242は、上述のようにスリットまたはチェッカーパタンを有するが、例えば電圧が印加されると、一様に透明になる。つまり、このときには、マスク242の全体が透光部分となり、複数の点光源141とイメージセンサ150との間からマスク242が除去された状態と光学的に同様の状態を実現することができる。したがって、この場合には、照明器240は、駆動部243を備えることなく、制御部260は、マスク242に電圧の印加と、その印加の停止とを切り替えることによって、マスク242の設置および除去と同様の動作を行うことができる。これにより、画像生成装置20のさらなる小型化を図ることができる。   In the second embodiment and the modification thereof, the mask 242 is moved. However, the mask 242 may be configured not to be moved by configuring the mask 242 with a liquid crystal shutter. That is, the mask 242 is fixed while being installed between the plurality of point light sources 141 and the image sensor 150. The mask 242 has a slit or a checker pattern as described above, but becomes uniformly transparent when a voltage is applied, for example. That is, at this time, the entire mask 242 becomes a translucent portion, and a state optically similar to the state in which the mask 242 is removed from between the plurality of point light sources 141 and the image sensor 150 can be realized. Therefore, in this case, the illuminator 240 does not include the driving unit 243, and the control unit 260 switches between application of a voltage to the mask 242 and stop of the application, thereby installing and removing the mask 242. Similar operations can be performed. Thereby, further size reduction of the image generation apparatus 20 can be achieved.

なお、上記各実施の形態および各変形例において、各構成要素は、専用のハードウェアで構成されるか、各構成要素に適したソフトウェアプログラムを実行することによって実現されてもよい。各構成要素は、CPUまたはプロセッサなどのプログラム実行部が、ハードディスクまたは半導体メモリなどの記録媒体に記録されたソフトウェアプログラムを読み出して実行することによって実現されてもよい。ここで、上記各実施の形態または各変形例の画像生成装置などを実現するソフトウェアプログラムは、図10、図14、図16、および図20〜図25に示すフローチャートに含まれる各ステップをコンピュータに実行させるプログラムである。   In each of the above embodiments and modifications, each component may be configured by dedicated hardware or may be realized by executing a software program suitable for each component. Each component may be realized by a program execution unit such as a CPU or a processor reading and executing a software program recorded on a recording medium such as a hard disk or a semiconductor memory. Here, the software program that implements the image generation apparatus according to each of the above embodiments or each modification performs the steps included in the flowcharts shown in FIGS. 10, 14, 16, and 20 to 25 on a computer. It is a program to be executed.

また、本開示において、ユニット、デバイスの全部又は一部、又は図2、図9、および図17に示されるブロック図の機能ブロックの全部又は一部は、半導体装置、半導体集積回路(IC)、又はLSI(large scale integration)を含む一つ又は一つ以上の電子
回路によって実行されてもよい。LSI又はICは、一つのチップに集積されてもよいし、複数のチップを組み合わせて構成されてもよい。例えば、記憶素子以外の機能ブロックは、一つのチップに集積されてもよい。ここでは、LSI、または、ICと呼んでいるが、集積の度合いによって呼び方が変わり、システムLSI、VLSI(very large scale integration)、若しくはULSI(ultra large scale integration) と呼ばれるかもしれない。LSIの製造後にプログラムされる、Field Programmable Gate Array (FPGA)、又はLSI内部の接合関係の再構成又はLSI内部の回路区画のセットアップができるreconfigurable logic deviceも同じ目的で使うことができる。
Further, in this disclosure, all or part of the units and devices, or all or part of the functional blocks in the block diagrams shown in FIGS. 2, 9, and 17 are semiconductor devices, semiconductor integrated circuits (ICs), Alternatively, it may be executed by one or more electronic circuits including LSI (large scale integration). The LSI or IC may be integrated on a single chip, or may be configured by combining a plurality of chips. For example, the functional blocks other than the memory element may be integrated on one chip. Here, it is called LSI or IC, but the name changes depending on the degree of integration and may be called system LSI, VLSI (very large scale integration), or ULSI (ultra large scale integration). A Field Programmable Gate Array (FPGA) programmed after manufacture of an LSI, or a reconfigurable logic device capable of reconfiguring junction relations inside the LSI or setting up circuit partitions inside the LSI can be used for the same purpose.

さらに、ユニット、装置、又は装置の一部の、全部又は一部の機能又は操作は、ソフトウエア処理によって実行することが可能である。この場合、ソフトウエアは一つ又は一つ以上のROM、光学ディスク、ハードディスクドライブ、などの非一時的記録媒体に記録され、ソフトウエアが、処理装置(processor)によって実行された場合に、ソフトウエ
アは、ソフトウエア内の特定の機能を、処理装置(processor)と周辺のデバイスに実行
させる。システム又は装置は、ソフトウエアが記録されている一つ又は一つ以上の非一時的記録媒体、処理装置(processor)、及び必要とされるハードウエアデバイス、例えば
インターフェース、を備えていても良い。
Further, all or part of the functions or operations of the unit, the apparatus, or a part of the apparatus can be executed by software processing. In this case, the software is recorded on a non-transitory recording medium such as one or more ROMs, optical disks, hard disk drives, etc., and the software is executed when the software is executed by a processor. Causes specific functions in the software to be executed by the processor and peripheral devices. The system or apparatus may comprise one or more non-transitory recording media in which software is recorded, a processor, and required hardware devices such as an interface.

本開示は、例えば培養中の細胞あるいは胚等の細胞塊の画像を生成する装置などに広く利用可能であり、インキュベータ内で対象物を撮影する際に有用である。   The present disclosure can be widely used, for example, in an apparatus that generates an image of a cell mass such as a cell in culture or an embryo, and is useful when photographing an object in an incubator.

10、20 画像生成装置
100、200 撮影部
110、127 記憶部
120 明暗画像処理部
121 データ取得部
122 最大値決定部
123 最小値決定部
124 計算部
125 画像生成部
126 画素選択部
130 出力部
140、240 照明器
141 点光源
142、242 マスク
160、260 制御部
150 イメージセンサ
243 駆動部
10, 20 Image generation device 100, 200 Imaging unit 110, 127 Storage unit 120 Bright / dark image processing unit 121 Data acquisition unit 122 Maximum value determination unit 123 Minimum value determination unit 124 Calculation unit 125 Image generation unit 126 Pixel selection unit 130 Output unit 140 240 Illuminator 141 Point light source 142, 242 Mask 160, 260 Control unit 150 Image sensor 243 Drive unit

Claims (20)

透光性を有する物質の画像を生成する画像生成装置であって、
前記物質を照明する第1の光源と、
前記第1の光源から所定の距離だけ離れた位置から前記物質を照明する第2の光源と、
前記物質が配置されるイメージセンサと、
前記第1の光源および第2の光源からの光が透過する透光部分、ならびに前記光を遮蔽する遮光部分を有し、前記イメージセンサと前記第1の光源および前記第2の光源との間に位置するマスクと、
処理回路とを備え、
前記イメージセンサは、
前記第1の光源により照明されたときに、前記物質の第1の画像を取得し、前記第2の光源により照明されたときに、前記物質の第2の画像を取得し、
前記処理回路は、
前記第1の画像に含まれる画素の輝度値と、前記第2の画像に含まれる画素であって、前記第1の画像に含まれる画素と同一の位置にある画素の輝度値との差分を導出することにより、前記物質の第3の画像を生成する、
画像生成装置。
An image generation device for generating an image of a light-transmitting substance,
A first light source that illuminates the substance;
A second light source for illuminating the substance from a position away from the first light source by a predetermined distance;
An image sensor on which the substance is disposed;
A light-transmitting portion through which light from the first light source and the second light source is transmitted and a light-shielding portion that blocks the light; and between the image sensor and the first light source and the second light source. A mask located at
A processing circuit,
The image sensor is
Obtaining a first image of the substance when illuminated by the first light source, obtaining a second image of the substance when illuminated by the second light source;
The processing circuit includes:
A difference between a luminance value of a pixel included in the first image and a luminance value of a pixel included in the second image at the same position as the pixel included in the first image. Generating a third image of the substance by deriving,
Image generation device.
前記イメージセンサの受光面の一部の領域は、
前記物質を照明する第1の光源と前記領域との間に前記マスクの前記透光部分が配置されている状態で前記第1の画像を取得し、
前記物質を照明する第2の光源と前記領域との間に前記マスクの前記遮光部分が配置されている状態で前記第2の画像を取得する、
請求項1に記載の画像生成装置。
The partial area of the light receiving surface of the image sensor is
Acquiring the first image in a state where the translucent portion of the mask is disposed between the region and a first light source that illuminates the substance;
Acquiring the second image in a state in which the light-shielding portion of the mask is disposed between the region and a second light source that illuminates the substance;
The image generation apparatus according to claim 1.
前記イメージセンサの受光面の一部の領域は、
前記第1の光源および前記第2の光源を含む複数の光源のそれぞれが順に前記物質を照明しているときに、前記第1の画像および前記第2の画像を含む互いに輝度値の異なる複数の画像を取得し、
前記処理回路は、
前記複数の画像のうち、最大の輝度値を有する画像であって、前記第1の光源が前記物質を照明しているときに前記イメージセンサによって取得される画像を、前記第1の画像として選択し、
前記複数の画像のうち、最小の輝度値を有する画像であって、前記第2の光源が前記物質を照明しているときに前記イメージセンサによって取得される画像を、前記第2の画像として選択する、
請求項2に記載の画像生成装置。
The partial area of the light receiving surface of the image sensor is
When each of a plurality of light sources including the first light source and the second light source is sequentially illuminating the substance, a plurality of brightness values different from each other including the first image and the second image are included. Get an image,
The processing circuit includes:
Among the plurality of images, an image having the maximum luminance value, which is acquired by the image sensor when the first light source is illuminating the substance, is selected as the first image. And
Among the plurality of images, an image having a minimum luminance value, which is acquired by the image sensor when the second light source illuminates the substance, is selected as the second image. To
The image generation apparatus according to claim 2.
前記第1の光源は前記第2光源から半周期離れて位置し、
前記イメージセンサの受光面の一部の領域は、
前記第1の光源および前記第2の光源を含む複数の光源のそれぞれが順に前記物質を照明する場合において、最大の輝度値を有する画像と最小の輝度値を有する画像とを取得し、
前記処理回路は、
最大の輝度値を有する輝度最大画像を含む第1の画像群と、最小の輝度値を有する輝度最小画像を含む第2の画像群とのうち、輝度値の分散が小さい画像群を選択し、
(i)選択された前記画像群が前記第1の画像群である場合には、
前記第1の画像群のうち、最大の輝度値を有する画像であって、前記第1の光源が前記物質を照明しているときに前記イメージセンサによって取得される画像を、前記第1の画像として選択し、
前記第2の光源が前記物質を照明しているときに前記イメージセンサによって取得される画像を、前記第2の画像として選択し、
(ii)選択された前記画像群が前記第2の画像群である場合には、
前記第2の画像群のうち、最小の輝度値を有する画像であって、前記第2の光源が前記物質を照明しているときに前記イメージセンサによって取得される画像を、前記第2の画像として選択し、
前記第1の光源が前記物質を照明しているときに前記イメージセンサによって取得される画像を、前記第1の画像として選択する、
請求項2に記載の画像生成装置。
The first light source is located half a cycle away from the second light source;
The partial area of the light receiving surface of the image sensor is
When each of a plurality of light sources including the first light source and the second light source sequentially illuminates the substance, an image having a maximum luminance value and an image having a minimum luminance value are acquired.
The processing circuit includes:
Selecting an image group having a small variance in luminance value from among a first image group including a maximum luminance image having a maximum luminance value and a second image group including a minimum luminance image having a minimum luminance value;
(I) When the selected image group is the first image group,
An image having the maximum luminance value in the first image group, the image acquired by the image sensor when the first light source illuminates the substance, the first image Select as
Selecting an image acquired by the image sensor when the second light source is illuminating the substance as the second image;
(Ii) When the selected image group is the second image group,
An image having a minimum luminance value in the second image group, the image acquired by the image sensor when the second light source illuminates the substance, the second image Select as
Selecting an image acquired by the image sensor as the first image when the first light source is illuminating the substance;
The image generation apparatus according to claim 2.
透光性を有する物質の画像を生成する画像生成装置であって、
前記物質を照明する第1の光源、および前記第1の光源から所定の距離だけ離れた位置から前記物質を照明する第2の光源を含む複数の光源からなる光源群と、
前記物質が配置されるイメージセンサと、
前記第1の光源および前記第2の光源からの光が透過する透光部分、ならびに前記光を遮蔽する遮光部分を有するマスクと、
処理回路とを備え、
前記イメージセンサは、
(a)前記第1の光源により照明されたときに、前記物質の第1の画像を取得し、
(b)前記第2の光源により照明されたときに、前記物質の第2の画像を取得し、
(c)前記光源群に含まれる光源により照明されたときに、前記物質の第4の画像を取得し、
ここで、前記第1の画像および前記第2の画像は、前記イメージセンサと前記第1の光源および前記第2の光源との間に位置する前記マスクを介して取得され、前記第4の画像は、前記マスクを介さず取得され、
前記処理回路は、
前記第1の画像および前記第2の画像から、大きい輝度値を有する画像または小さい輝度値を有する画像を選択し、前記選択された画像と前記第4の画像とに基づく差分を導出することにより、前記物質の第5の画像を生成する、
画像生成装置。
An image generation device for generating an image of a light-transmitting substance,
A light source group comprising a plurality of light sources including a first light source that illuminates the substance, and a second light source that illuminates the substance from a position away from the first light source by a predetermined distance;
An image sensor on which the substance is disposed;
A mask having a light-transmitting part through which light from the first light source and the second light source passes, and a light-shielding part that blocks the light;
A processing circuit,
The image sensor is
(A) acquiring a first image of the substance when illuminated by the first light source;
(B) obtaining a second image of the substance when illuminated by the second light source;
(C) acquiring a fourth image of the substance when illuminated by a light source included in the light source group;
Here, the first image and the second image are acquired through the mask positioned between the image sensor, the first light source, and the second light source, and the fourth image is obtained. Is obtained without going through the mask,
The processing circuit includes:
By selecting an image having a large luminance value or an image having a small luminance value from the first image and the second image, and deriving a difference based on the selected image and the fourth image Generating a fifth image of the substance,
Image generation device.
前記第1の画像、前記第2の画像、前記第4の画像および前記第5の画像のそれぞれは、
前記イメージセンサに含まれる同一の画素に対応する輝度値を有する、
請求項5に記載の画像生成装置。
Each of the first image, the second image, the fourth image, and the fifth image is
Having a luminance value corresponding to the same pixel included in the image sensor;
The image generation apparatus according to claim 5.
前記マスクにおける前記透光部分と前記遮光部分との面積比は1:1である、
請求項5または6に記載の画像生成装置。
The area ratio of the light transmitting portion and the light shielding portion in the mask is 1: 1.
The image generation apparatus according to claim 5 or 6.
前記処理回路は、
前記選択された画像の輝度値の2倍と、前記第4の画像の輝度値との差分を導出することにより、前記第5の画像の輝度値を生成する、
請求項7に記載の画像生成装置。
The processing circuit includes:
Generating a brightness value of the fifth image by deriving a difference between twice the brightness value of the selected image and the brightness value of the fourth image;
The image generation apparatus according to claim 7.
前記処理回路は、
前記第1の画像および前記第2の画像から、大きい輝度値を有する画像を選択した場合には、
前記選択された画像の輝度値の2倍から、前記第4の画像の輝度値を減算することにより、前記第5の画像の輝度値を生成する、
請求項8に記載の画像生成装置。
The processing circuit includes:
When an image having a large luminance value is selected from the first image and the second image,
Generating the brightness value of the fifth image by subtracting the brightness value of the fourth image from twice the brightness value of the selected image;
The image generation apparatus according to claim 8.
前記処理回路は、
前記第1の画像および前記第2の画像から、小さい輝度値を有する画像を選択した場合には、
前記第4の画像の輝度値から、前記選択された画像の輝度値の2倍を減算することにより、前記第5の画像の輝度値を生成する、
請求項8に記載の画像生成装置。
The processing circuit includes:
When an image having a small luminance value is selected from the first image and the second image,
Generating a brightness value of the fifth image by subtracting twice the brightness value of the selected image from the brightness value of the fourth image;
The image generation apparatus according to claim 8.
透光性を有する物質の画像を生成する画像生成方法であって、
前記物質を照明する第1の光源と、
前記第1の光源から所定の距離だけ離れた位置から前記物質を照明する第2の光源と、
前記物質が配置されるイメージセンサと、
前記第1の光源および第2の光源からの光が透過する透光部分、ならびに前記光を遮蔽する遮光部分を有し、前記イメージセンサと前記第1の光源および前記第2の光源との間に位置するマスクとを用い、
(a)前記第1の光源により照明されたときに、前記イメージセンサが前記物質の第1の画像を取得し、
(b)前記第2の光源により照明されたときに、前記イメージセンサが前記物質の第2の画像を取得し、
(c)前記第1の画像に含まれる画素の輝度値と、前記第2の画像に含まれる画素であって、前記第1の画像に含まれる画素と同一の位置にある画素の輝度値との差分を導出することにより、前記物質の第3の画像を生成する、
画像生成方法。
An image generation method for generating an image of a light-transmitting substance,
A first light source that illuminates the substance;
A second light source for illuminating the substance from a position away from the first light source by a predetermined distance;
An image sensor on which the substance is disposed;
A light-transmitting portion through which light from the first light source and the second light source is transmitted and a light-shielding portion that blocks the light; and between the image sensor and the first light source and the second light source. And a mask located at
(A) when illuminated by the first light source, the image sensor acquires a first image of the substance;
(B) when illuminated by the second light source, the image sensor acquires a second image of the substance;
(C) a luminance value of a pixel included in the first image, and a luminance value of a pixel included in the second image at the same position as the pixel included in the first image Generating a third image of the substance by deriving a difference of
Image generation method.
前記イメージセンサの受光面の一部の領域は、
前記(a)では、
前記物質を照明する第1の光源と前記領域との間に前記マスクの前記透光部分が配置されている状態で前記第1の画像を取得し、
前記(b)では、
前記物質を照明する第2の光源と前記領域との間に前記マスクの前記遮光部分が配置されている状態で前記第2の画像を取得する
請求項11に記載の画像生成方法。
The partial area of the light receiving surface of the image sensor is
In (a) above,
Acquiring the first image in a state where the translucent portion of the mask is disposed between the region and a first light source that illuminates the substance;
In (b) above,
The image generation method according to claim 11, wherein the second image is acquired in a state where the light shielding portion of the mask is disposed between the region and a second light source that illuminates the substance.
前記(a)および(b)では、
前記イメージセンサの受光面の一部の領域は、
前記第1の光源および前記第2の光源を含む複数の光源のそれぞれが順に前記物質を照明しているときに、前記第1の画像および前記第2の画像を含む互いに輝度値の異なる複数の画像を取得し、
前記(c)では、
前記複数の画像のうち、最大の輝度値を有する画像であって、前記第1の光源が前記物質を照明しているときに前記イメージセンサによって取得される画像を、前記第1の画像として選択し、
前記複数の画像のうち、最小の輝度値を有する画像であって、前記第2の光源が前記物質を照明しているときに前記イメージセンサによって取得される画像を、前記第2の画像として選択する
請求項12に記載の画像生成方法。
In (a) and (b) above,
The partial area of the light receiving surface of the image sensor is
When each of a plurality of light sources including the first light source and the second light source is sequentially illuminating the substance, a plurality of brightness values different from each other including the first image and the second image are included. Get an image,
In (c) above,
Among the plurality of images, an image having the maximum luminance value, which is acquired by the image sensor when the first light source is illuminating the substance, is selected as the first image. And
Among the plurality of images, an image having a minimum luminance value, which is acquired by the image sensor when the second light source illuminates the substance, is selected as the second image. The image generation method according to claim 12.
前記第1の光源は前記第2光源から半周期離れて位置し、
前記(a)および(b)では、
前記イメージセンサの受光面の一部の領域は、
前記第1の光源および前記第2の光源を含む複数の光源のそれぞれが順に前記物質を照明しているときに、最大の輝度値を有する画像と最小の輝度値を有する画像とを取得することによって、前記第1の画像および前記第2の画像を含む複数の画像を取得し、
前記(c)では、
取得される最大の輝度値を有する輝度最大画像を含む第1の画像群と、取得される最小の輝度値を有する輝度最小画像を含む第2の画像群とのうち、輝度値の分散が小さい画像群を選択し、
(i)選択された前記画像群が前記第1の画像群である場合には、
前記第1の画像群のうち、最大の輝度値を有する画像であって、前記第1の光源が前記物質を照明しているときに前記イメージセンサによって取得される画像を、前記第1の画像として選択し、
前記第2の光源が前記物質を照明しているときに前記イメージセンサによって取得される画像を、前記第2の画像として選択し、
(ii)選択された前記画像群が前記第2の画像群である場合には、
前記第1の画像群のうち、最小の輝度値を有する画像であって、前記第2の光源が前記物質を照明しているときに前記イメージセンサによって取得される画像を、前記第2の画像として選択し、
前記第1の光源が前記物質を照明しているときに前記イメージセンサによって取得される画像を、前記第1の画像として選択する
請求項12に記載の画像生成方法。
The first light source is located half a cycle away from the second light source;
In (a) and (b) above,
The partial area of the light receiving surface of the image sensor is
Acquiring an image having a maximum luminance value and an image having a minimum luminance value when each of a plurality of light sources including the first light source and the second light source sequentially illuminates the substance. To obtain a plurality of images including the first image and the second image,
In (c) above,
Among the first image group including the maximum luminance image having the maximum luminance value to be acquired and the second image group including the minimum luminance image having the minimum luminance value to be acquired, the luminance value variance is small. Select an image group,
(I) When the selected image group is the first image group,
An image having the maximum luminance value in the first image group, the image acquired by the image sensor when the first light source illuminates the substance, the first image Select as
Selecting an image acquired by the image sensor when the second light source is illuminating the substance as the second image;
(Ii) When the selected image group is the second image group,
An image having a minimum luminance value in the first image group, the image acquired by the image sensor when the second light source illuminates the substance, the second image Select as
The image generation method according to claim 12, wherein an image acquired by the image sensor when the first light source illuminates the substance is selected as the first image.
透光性を有する物質の画像を生成する画像生成方法であって、
前記物質を照明する第1の光源、および前記第1の光源から所定の距離だけ離れた位置から前記物質を照明する第2の光源を含む複数の光源からなる光源群と、
前記物質が配置されるイメージセンサと、
前記第1の光源および前記第2の光源からの光が透過する透光部分、ならびに前記光を遮蔽する遮光部分を有するマスクとを用い、
(a)前記イメージセンサと前記第1の光源および前記第2の光源との間に前記マスクを配置し、
(b)前記マスクが配置されている状態で前記第1の光源により照明されたときに、前記イメージセンサが前記物質の第1の画像を取得し、
(c)前記マスクが配置されている状態で前記第2の光源により照明されたときに、前記イメージセンサが前記物質の第2の画像を取得し、
(d)前記イメージセンサと前記第1の光源および前記第2の光源との間から前記マスクを除去し、
(e)前記マスクが除去されている状態で、前記光源群に含まれる光源により照明されたときに、前記イメージセンサが前記物質の第4の画像を取得し、
(f)前記第1の画像および前記第2の画像から、大きい輝度値を有する画像または小さい輝度値を有する画像を選択し、
(g)前記選択された画像と前記第4の画像とに基づく差分を導出することにより、前記物質の第5の画像を生成する、
画像生成方法。
An image generation method for generating an image of a light-transmitting substance,
A light source group comprising a plurality of light sources including a first light source that illuminates the substance, and a second light source that illuminates the substance from a position away from the first light source by a predetermined distance;
An image sensor on which the substance is disposed;
Using a light-transmitting part through which light from the first light source and the second light source passes, and a mask having a light-shielding part that blocks the light,
(A) disposing the mask between the image sensor and the first light source and the second light source;
(B) when illuminated by the first light source with the mask disposed, the image sensor acquires a first image of the substance;
(C) when illuminated by the second light source in a state where the mask is disposed, the image sensor acquires a second image of the substance;
(D) removing the mask from between the image sensor and the first light source and the second light source;
(E) With the mask removed, the image sensor acquires a fourth image of the substance when illuminated by a light source included in the light source group,
(F) selecting an image having a large luminance value or an image having a small luminance value from the first image and the second image;
(G) generating a fifth image of the substance by deriving a difference based on the selected image and the fourth image;
Image generation method.
前記第1の画像、前記第2の画像、前記第4の画像および前記第5の画像のそれぞれは、
前記イメージセンサに含まれる同一の画素に対応する輝度値を有する
請求項15に記載の画像生成方法。
Each of the first image, the second image, the fourth image, and the fifth image is
The image generation method according to claim 15, wherein the image generation method has a luminance value corresponding to the same pixel included in the image sensor.
前記マスクにおける前記透光部分と前記遮光部分との面積比は1:1である
請求項15または16に記載の画像生成方法。
The image generation method according to claim 15 or 16, wherein an area ratio between the light-transmitting portion and the light-shielding portion in the mask is 1: 1.
前記(g)では、
前記選択された画像の輝度値の2倍と、前記第4の画像の輝度値との差分を導出することにより、前記第5の画像の輝度値を生成する、
請求項17に記載の画像生成方法。
In (g) above,
Generating a brightness value of the fifth image by deriving a difference between twice the brightness value of the selected image and the brightness value of the fourth image;
The image generation method according to claim 17.
前記(g)では、
前記第1の画像および前記第2の画像から、大きい輝度値を有する画像を選択した場合には、
前記選択された画像の輝度値の2倍から、前記第4の画像の輝度値を減算することにより、前記第5の画像の輝度値を生成する、
請求項18に記載の画像生成方法。
In (g) above,
When an image having a large luminance value is selected from the first image and the second image,
Generating the brightness value of the fifth image by subtracting the brightness value of the fourth image from twice the brightness value of the selected image;
The image generation method according to claim 18.
前記(g)では、
前記第1の画像および前記第2の画像から、小さい輝度値を有する画像を選択した場合には、
前記第4の画像の輝度値から、前記選択された画像の輝度値の2倍を減算することにより、前記第5の画像の輝度値を生成する、
請求項18に記載の画像生成方法。
In (g) above,
When an image having a small luminance value is selected from the first image and the second image,
Generating a brightness value of the fifth image by subtracting twice the brightness value of the selected image from the brightness value of the fourth image;
The image generation method according to claim 18.
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