JP2023551558A - ハイパースペクトルイメージングに基づく医薬品対象物の検査 - Google Patents

Abstract

複数の医薬品対象物を検査する方法が記載され、ここで、該方法は、医薬品対象物の１つの画像をキャプチャすること；前記医薬品対象物のハイパースペクトル画像データをキャプチャすること；前記１つの画像内に局在化された医薬品対象物に基づいて前記ハイパースペクトル画像データから１以上のハイパースペクトル画像データ部分を選択すること；前記１以上のハイパースペクトル画像データ部分夫々に基づいて１つのハイパースペクトルフィンガープリントを決定すること、ここで、前記１つのハイパースペクトルフィンガープリントが、１つの医薬品対象物における１以上の化合物のスペクトル応答を示す；並びに、前記１以上のハイパースペクトルフィンガープリントを１つの基準フィンガープリントと比較することを含む。【選択図】図１

Description

本発明は、ハイパースペクトルイメージング（hyperspectral imaging）に基づいて医薬品対象物、特に医薬品を含むパウチ、を検査することに、特に、これに限定されるものではないが、ハイパースペクトルイメージングに基づいて医薬品対象物を検査する為の方法及びシステム、並びにそのような方法を実行する為のコンピュータプログラム製品に関する。

患者には、処方箋に従って医薬品が提供される。特に、慢性疾患を有する人は、長期間にわたって同じ薬を定期的に服用する必要がある。多くの場合、患者は異なる医薬品、すなわち丸剤、錠剤及び／又はカプセル剤の組み合わせ、を服用する必要がある。患者への処方を容易にする為に、自動包装システムを使用して処方に従って、医薬品をパウチ、例えば、透明なプラスチックパウチ、ブリスター又はバッグ、内に包装されうる。処方箋の包装の誤りは、患者が誤った（組み合わせの）医薬品又は誤った投与量の医薬品を服用することをもたらし得、それは患者の健康に害を及ぼしうる。

失敗率を低減する為に、医薬品対象物は、画像処理システムを使用して医薬品対象物を検査するように構成された検査システムによってチェックされ、ここで、医薬品対象物は、例えば、医薬品対象物を含む丸剤及び／又は錠剤、カプセル、アンプル又はパケット（packet）、ブリスター又はパウチを表しうる。そのような検査システムの一例は、欧州特許第２９５１５６３号明細書から知られている。そのような検査システムの機能を拡張する為に、他の検査技術が考慮されうる。例えば、米国特許出願公開第２０１４／０３１９３５１号明細書は、近赤外ＮＩＲハイパースペクトルイメージングに基づいて、ブリスターパッケージ内に配置された丸剤を検査する為のインラインシステムの一例を記載する。該検査システムは、ブリスターパッケージ内の丸剤をハロゲンランプの光で照射し、次に、ハイパースペクトル画像センサが、ＮＩＲスペクトルの１５個のバンドについて１５個の応答値を検出する。該応答値は、該丸剤の応答に属する応答値の部分を決定する為に処理される。次に、これらの部分が、丸剤が正しい組成を有するかを決定する為に、参照と比較される。

しかしながら、上述されたハイパースペクトル分析機能を備えている、医薬品パウチの為の正確なハイスループット検査システム、例えば、１時間当たり１０，０００個以上のパウチを検査することができる検査システム、を構築することは、幾つかの理由で困難である。単一のサイズ、単一の形状、及び単一の組成の丸剤又はカプセルが規則的な様式で空間的に配置されるブリスターパッケージとは対照的に、医薬品パウチ内の複数の医薬品対象物が、ランダムな順序で空間的に分散された異なるサイズ、異なる形状、及び異なる組成の異なる医薬品対象物を含む場合がある。医薬品対象物は、それらの側面に、互いに隣接して、又は（部分的に）互いの上に配置されてもよく、一方、透明なパウチ材料は、測定されたデータに誤差を導入しうる。

その上、ほとんどの医薬品は丸剤の質量の大部分を占めることが多い同じ成分（コーティング、バインダ材料等）から主になるので、医薬品のＮＩＲ応答は相対的に弱い信号である。それ故に、従来技術において言及されている１５個の値の代わりに、異なる医薬品を区別する為に多数、例えば数百以上、の１ピクセル当たりのスペクトル応答値が必要とされる。その場合、ハイパースペクトル画像データは、典型的には、リアルタイムで解析される必要がある相当量、例えば１ピクチャ当たり１００Ｍバイト超、のデータのデータブロック（データスタック）を含む。画像化された医薬品パウチのハイパースペクトルデータを処理する為の先行技術における方法は、その目的に適していない。

従って、医薬品パウチを検査する為の改善された方法及びシステム、特に、医薬品パウチの正確でリアルタイムのハイスループット検査を可能にする、電磁スペクトルの近赤外部分におけるハイパースペクトルイメージングに基づいて医薬品パウチを検査する為の方法及びシステム、が当技術分野において必要とされている。

当業者によって理解されるように、本発明の観点は、システム、方法、又はコンピュータプログラム製品として具現化されうる。従って、本発明の観点は、完全にハードウェアの実施態様、完全にソフトウェアの実施態様（ファームウェア、常駐ソフトウェア、マイクロコード等を含む）、又はソフトウェアとハードウェアとの実施態様を組み合わせた実施態様の形態をとってもよく、それらは全て、本明細書において一般的に「回路」、「モジュール」、又は「システム」と言及されうる。本開示において記載された機能は、コンピュータのマイクロプロセッサによって実行されるアルゴリズムとして実装されうる。その上、本発明の観点は、１以上のコンピュータ可読媒体上で具現化された、例えば１以上のコンピュータ可読媒体上で記憶されて具現化された、コンピュータ可読プログラムコードを有する該１以上のコンピュータ可読媒体において具現化されたコンピュータプログラム製品の形態でありうる。

本出願における実施態様を参照して記載された方法、システム、モジュール、機能及び／又はアルゴリズムは、ハードウェア、ソフトウェア、又はハードウェアとソフトウェアとの組み合わせで実現されうる。該方法、該システム、該モジュール、該機能及び／又は該アルゴリズムは、少なくとも１つのコンピューティングシステムにおいて集中的な様式で、又は異なる要素が幾つかの相互接続されたコンピューティングシステムにわたって分散された様式で実現されうる。本出願において記載された実施態様（又はその一部）を実行する為に適合された任意の種類のコンピューティングシステム又は他の装置が適している。典型的な実施態様は、１以上のデジタル回路、例えば、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ：application specific integrated circuit）、１以上のフィールドプログラム可能なゲートアレイ（ＦＰＧＡ：field programmable gate array）、及び／又は１以上のプロセッサ（例えば、ｘ８６、ｘ６４、ＡＲＭ、ＰＩＣ、及び／又は任意の他の適切なプロセッサアーキテクチャ）、並びに関連付けられた支援回路（例えば、ストレージ、ＤＲＡＭ、ＦＬＡＳＨ、バスインターフェース回路等）、を備えていてもよい。各個別のＡＳＩＣ、ＦＰＧＡ、プロセッサ、又は他の回路は、「チップ」として言及される場合があり、複数のそのような回路は、「チップセット」として言及される場合がある。１つの実装において、該プログラム可能な論理デバイスには、高速ＲＡＭ、特にブロックＲＡＭ（ＢＲＡＭ：block RAM）、が提供されうる。別の実施態様は、機械によって実行される場合に、該機械に本開示において記載されている方法を実行させる１以上のコード行を格納された非一時的機械可読（例えば、コンピュータ可読）媒体（例えば、フラッシュドライブ、光ディスク、磁気記憶ディスク等）を含みうる。

図中のフローチャート図及びブロック図は、本発明の様々な実施態様に対する方法、システム及び／又はモジュールのありうる実装のアーキテクチャ、機能性及び動作を表しうる。これに関して、フローチャート図又はブロック図における各ブロックは、ソフトウェア、ハードウェア、又はソフトウェアとハードウェアとの組み合わせとして実装されうるモジュール、セグメント、又はコードの一部を表しうる。

幾つかの代替的な実施態様において、該ブロックにおいて記載された機能は、図面に記載された順序と異なる順序で行われてもよいことがまた留意されるべきである。例えば、連続して示されている２つのブロックは、実際には、実質的に同時に実行されてもよく、又はこれらのブロックは、関連する機能に依存して、ある場合には逆の順序で実行されてもよい。該ブロック図及び／又は該フローチャート図の各ブロック、並びにブロック図及び／又はフローチャート図のブロックの組み合わせは、指定された機能又は動作を実行する専用ハードウェアベースのシステム、又は専用ハードウェアとコンピュータ命令の組み合わせによって実行されることができることがまた留意されるべきである。

本出願における実施態様の目的は、１以上の医療用対象物、例えば、丸剤及び／又はカプセル、を含む医薬品パケット（medicine packet）、の効率的且つ正確な検査方法を提供することである。

特に、本出願の実施態様の目的は、該システムが医薬品対象物の可視スペクトルにおける画像データを解析することによって、人間の目には同じように見えるので区別できない（例えば、同じ色及び形状の）医薬品対象物を区別することができるように、医薬品検査システムにおいてハイパースペクトルイメージングを使用することである。正確な医薬品対象物検査システムの場合に、非常に多数の医薬品が視覚的に区別できない（非常に多くの場合、円形の白色錠剤）故に、物質（組成物）に基づいて医薬品を正確に区別する為の能力は非常に重要である。

ハイパースペクトルイメージングの技術的利点は、高いスペクトル分解能（ＲＧＢマルチスペクトルイメージングを用いた３つの慣用的な色バンドの代わりに＞２００バンド）を含んでいてもよく、それにより、可視スペクトルにおける他の類似の対象物の差の検出が可能になる。加えて、それは、電磁スペクトルの不可視部分（近赤外部分）に基づいて種々の医薬品を認識することを可能にする。

１つの観点において、本発明は複数の医薬品対象物を検査する方法であって、１つのパウチ内にランダムに配置された医薬品対象物、好ましくは異なる形状、異なるサイズ及び／又は異なる組成の医薬品、の１つの画像をキャプチャすること、ここで、該１つの画像は第１の空間解像度を有する；前記１つのパウチ内の前記複数の医薬品対象物のハイパースペクトル画像データをキャプチャすること、ここで、前記ハイパースペクトル画像データが前記第１の空間解像度よりも低い第２の空間解像度を有する；前記第１の空間解像度の前記１つの画像内の複数のピクセルの複数のブロブを決定すること、ここで、前記複数のピクセルの前記複数のブロブの各々が前記複数の医薬品対象物のうちの１つを表す；前記第１の空間解像度の前記１つの画像内の前記複数のピクセルの前記複数のブロブのうちの少なくとも１つに基づいて前記ハイパースペクトル画像データから少なくとも１つのハイパースペクトル画像データ部分を選択すること；前記ハイパースペクトル画像データ部分に基づいて１つのハイパースペクトルフィンガープリントを決定すること、ここで、前記１つのハイパースペクトルフィンガープリントが、１つの医薬品対象物における１以上の化合物のスペクトル応答を示す；並びに、前記ハイパースペクトルフィンガープリントを１以上の基準フィンガープリントと比較することを含む、上記の方法に関する。

１つの実施態様において、前記ハイパースペクトル画像データをキャプチャすることが、連続スペクトル、好ましくは、電磁スペクトルの可視領域及び／又は近赤外領域における連続スペクトル、を有する光に前記１以上の医薬品対象物を曝露することを含みうる。

１つの実施態様において、前記ハイパースペクトルデータが複数のピクセルを含んでいてもよく、ここで、各ピクセルは、複数のスペクトル値、好ましくは電磁スペクトルの可視領域及び／又は近赤外領域におけるスペクトル値、を包含する複数のスペクトル値、に関連付けられている。

１つの実施態様において、１以上の単一又はマルチバンド画像が、複数のピクセルの２Ｄグリッドを含んでいてもよく、ここで、各ピクセルは、１つ又は少数のスペクトル値、好ましくは１以上のスペクトル値、例えばＲＧＢ値及び／又はＩＲ値、から選択される１つのスペクトル値に関連付けられている。

１つの実施態様において、前記ハイパースペクトル画像データがライン走査（line-scan）ハイパースペクトル画像データを含んでいてもよく、ここで、該ライン走査ハイパースペクトル画像データは複数のピクセルの複数のラインを含む。

１つの実施態様において、本方法は、セグメント化アルゴリズムに基づいて、前記１つの画像内の１以上の医薬品対象物に関連付けられた１以上のピクセルグループを局在化することを更に含みうる。

１つの実施態様において、前記１以上のハイパースペクトル画像データ部分を選択することが、１以上のピクセルグループの各々を前記ハイパースペクトル画像データの前記複数のピクセル上にマッピングすることを含みうる。

１つの実施態様において、前記１以上のハイパースペクトル画像データ部分を選択することの前に、前記１以上のハイパースペクトル画像データから背景ピクセル（外れ値）を、アルゴリズム、好ましくはクラスタリングアルゴリズム、を使用して除去すること；及び、鏡面反射で汚染されているピクセル及び／又は前記１以上のハイパースペクトル画像データから曝露過大であるピクセルを除去することのうちの１以上の工程が実行されうる。

１つの実施態様において、前記１以上のハイパースペクトルフィンガープリントを決定することが、好ましくはＰＣＡ法に基づいて、前記１以上のハイパースペクトル画像データ部分の次元を減らすこと；及び、減らされた前記１以上のハイパースペクトル画像データ部分のうちの少なくとも１つに基づいて１つのフィンガープリントを決定することを更に含みうる。

１つの実施態様において、カメラシステムが、１以上の単一又はマルチバンド画像及びハイパースペクトル画像データをキャプチャする為に使用され、好ましくは、前記カメラシステムは、マルチスペクトルカメラ、及び任意的に、単一バンドカメラ又はマルチバンドカメラ、例えば、モノクロカメラ又はカラーカメラ、を備えている。

１つの実施態様において、前記ハイパースペクトル画像データが、ハイパースペクトル・ライン・スキャン・カメラを使用してキャプチャされてもよく、ここで、該キャプチャすることの間に、前記医薬品対象物が前記ハイパースペクトル・ライン・スキャン・カメラに相対的に移動し、より好ましくは、前記医薬品対象物は前記カメラシステムの視野を通って移動する。

別の態様において、本発明は、カメラシステムを備えている医薬品検査装置を制御する為のモジュールであって、該モジュールが、コンピュータ可読プログラムコードが埋め込まれたコンピュータ可読記憶媒体、及び前記コンピュータ可読記憶媒体に接続されたプロセッサ、好ましくはマイクロプロセッサ、を備えており、ここで、前記コンピュータ可読プログラムコードを実行することに応答して、前記プロセッサが、１つのパウチ内にランダムに配置された複数の医薬品対象物、好ましくは異なる形状、異なるサイズ及び／又は異なる組成の医薬品、の１つの画像をキャプチャすること、ここで、前記１つの画像は第１の空間解像度を有する；前記１つのパウチ内の前記複数の医薬品対象物のハイパースペクトル画像データをキャプチャすること、ここで、前記ハイパースペクトル画像データが前記第１の空間解像度よりも低い第２の空間解像度を有する；前記第１の空間解像度の前記１つの画像内の複数のピクセルの複数のブロブを決定すること、ここで、前記複数のピクセルの前記複数のブロブの各々が前記複数の医薬品対象物のうちの１つを表す；前記第１の空間解像度の前記１つの画像内の前記複数のピクセルの前記複数のブロブのうちの少なくとも１つに基づいて前記ハイパースペクトル画像データから少なくとも１つのハイパースペクトル画像データ部分を選択すること；前記ハイパースペクトル画像データ部分に基づいてハイパースペクトルフィンガープリントを決定すること、ここで、前記１つのハイパースペクトルフィンガープリントが、１つの医薬品対象物における１以上の化合物のスペクトル応答を示す；並びに、前記ハイパースペクトルフィンガープリントを１以上の基準フィンガープリントと比較することを含む実行可能な動作を実行するように構成されている、前記医薬品検査装置に関しうる。

更なる態様において、本発明は、医薬品対象物検査装置であって、前記医薬品対象物検査装置が、カメラシステム；プログラムの少なくとも一部が埋め込まれたコンピュータ可読記憶媒体；及び、前記コンピュータ可読プログラムコードが埋め込まれたコンピュータ可読記憶媒体；及び、前記コンピュータ可読記憶媒体に接続されたプロセッサ、好ましくはマイクロプロセッサ、を備えており、前記コンピュータ可読プログラムコードを実行することに応答して、前記プロセッサが、１つのパウチ内にランダムに配置された複数の医薬品対象物、好ましくは異なる形状、異なるサイズ及び／又は異なる組成の医薬品、の１つの画像をキャプチャすること、ここで、前記１つの画像は第１の空間解像度を有する；前記１つのパウチ内の前記複数の医薬品対象物のハイパースペクトル画像データをキャプチャすること、ここで、前記ハイパースペクトル画像データが前記第１の空間解像度よりも低い第２の空間解像度を有する；前記第１の空間解像度の前記１つの画像内の複数のピクセルの複数のブロブを決定すること、ここで、前記複数のピクセルの前記複数のブロブの各々が前記複数の医薬品対象物のうちの１つを表す；前記第１の空間解像度の前記１つの画像内の前記複数のピクセルの前記複数のブロブのうちの少なくとも１つに基づいて前記ハイパースペクトル画像から少なくとも１つのハイパースペクトル画像データ部分を選択すること；前記ハイパースペクトル画像データ部分に基づいて１つのハイパースペクトルフィンガープリントを決定すること、ここで、前記１つのハイパースペクトルフィンガープリントが、１つの医薬品対象物における１以上の化合物のスペクトル応答を示す；並びに、前記ハイパースペクトルフィンガープリントを１以上の基準フィンガープリントと比較することを含む実行可能な動作を行うように構成されている、前記医薬品対象物検査装置に関しうる。

１つの実施態様において、該ハイパースペクトルデータはハイパースペクトルカメラを使用して決定されてもよく、該ハイパースペクトルカメラは、該スペクトルの近赤外（ＮＩＲ：near-infrared）部分の画像化された領域のスペクトル応答を検出するように構成されていてもよい。別の実施態様において、該ハイパースペクトルカメラは、該スペクトルの可視部分とＮＩＲ部分との両方において、画像化された領域のスペクトル応答を検出するように構成されていてもよい。その場合、該ハイパースペクトルカメラは、可視範囲及びＮＩＲ範囲の両方において画像データを生成してもよい。該ハイパースペクトルカメラが、各ピクセルについてＮＩＲ及び可視スペクトル値の両方を生成するように構成されている場合、別個のマルチスペクトルカメラ、例えばＲＧＢ又はＲＧＢ／ＩＲカメラ、はもはや必要ではない。その場合、該可視スペクトルにおける１以上の波長でのスペクトル値の１以上のスライスがハイパースペクトルデータスタックから取得されてもよい。従って、この実施態様において、単色又は多色画像が該ハイパースペクトル画像データから導出されることができる。このカラー画像に基づいて、医療用対象物、例えば丸剤、が、標準的な画像処理アルゴリズムを使用して検出され、そして局在化されうる。

１つの実施態様において、該カメラシステムは、ハイパースペクトルカメラ、及び該ハイパースペクトルカメラの画像化する領域を照らす為のランプを備えていてもよい。１つの実施態様において、該ランプはハウジング及び照明源を備えていてもよい。一方の側において、該ハウジングは、光が該ハウジングを出て、そして医薬品対象物を照らすことを可能にする開口部を備えていてもよい。典型的には、該照明源は、連続スペクトルの光、例えばハロゲンランプ、又は光を生成するように構成されていてもよい。そのような照明源は、発熱量が大きい。それ故に、幾つかの実施態様において、該ハウジングは、冷却システム、例えば空冷システム、に接続されうる出口を備えていてもよい。このようにして、熱が開口部から該出口に向かって輸送される流れ、例えば空気流、が生成されることができる。このようにして、照明源によって生成された熱がその周囲の温度を上昇させることが回避されうる。

本発明はまた、医薬品対象物を検査する方法であって、該方法が、１つのパウチ内にランダムに配置された複数の医薬品対象物、好ましくは異なる形状、異なるサイズ及び／又は異なる組成の医薬品、の単一バンド画像又はマルチバンド画像をキャプチャすること；前記１つのパウチ内の前記複数の医薬品対象物のハイパースペクトル画像データをキャプチャすること；単一バンド画像又はマルチバンド画像内の複数のピクセルの複数のブロブを決定すること、ここで、前記複数のピクセルの前記複数のブロブの各々が前記複数の医薬品対象物のうちの１つを表す；前記単一バンド画像又は前記マルチバンド画像内の前記複数のピクセルの前記複数のブロブのうちの少なくとも１つに基づいて前記ハイパースペクトル画像データから少なくとも１つのハイパースペクトル画像データ部分を選択すること；該ハイパースペクトル画像データ部分に基づいて１つのハイパースペクトルフィンガープリントを決定すること、ここで、該ハイパースペクトルフィンガープリントが、１つの医薬品対象物内の１以上の化合物のスペクトル応答を示す；並びに、前記ハイパースペクトルフィンガープリントを１以上の基準フィンガープリントと比較することを含む、上記の方法に関しうる。

本発明はまた、コンピュータのメモリ内で実行されるときに、上述された方法工程のいずれか１つに従って該方法を実行するように構成されたソフトウェアコード部分を含むコンピュータプログラム製品に関しうる。

本発明は、本発明に従う実施態様を概略的に示す添付の図面を参照して更に説明されるであろう。本発明は、これらの特定の実施態様に決して限定されないことが理解されるであろう。

本発明の１つの実施態様に従う医薬品対象物検査システムを示す。 本発明の１つの実施態様に従うハイパースペクトルイメージングに基づく医薬品対象物検査スキームを示す。 本発明の１つの実施態様に従う、医薬品パケットを検査する方法のフロー図を図示する。 本発明の１つの実施態様に従う医薬品対象物検査装置を図示する。 本発明の１つの実施態様に従うハイパースペクトルイメージングデータを処理する為のシステムを図示する。 ハイパースペクトルイメージングシステムによってキャプチャされた医薬品パケットの画像の例を図示する。 図７Ａ～図７Ｄは、本出願の実施態様に従う画像処理方法に基づいて処理された画像を図示する。 図８Ａ～図８Ｄは、本出願の実施態様に従う画像処理方法に基づいて処理された画像を図示する。 医薬品パウチ及び医薬品対象物のフィンガープリントの画像を図示する。 医薬品パウチ及び医薬品対象物のフィンガープリントの画像を図示する。

図１は、本発明の１つの実施態様に従う医薬品対象物検査システムを図示する。特に、該図は、イメージングシステムに基づいて医薬品対象物を検査するように構成された検査領域を通じて、複数の異なる医薬品対象物を含む医薬品パウチを含む医薬品対象物１０６を輸送する為の輸送システム１０２を備えている検査システム１００を図示する。該医薬品対象物は、例えば、丸剤及び／又は錠剤、カプセル、アンプルを表し得、それらは、パケット又はパウチ内に包装されてもよく、及びそれらは、イメージングシステムに基づいて検査されうる。１つの実施態様において、該イメージングシステムは、１以上のカメラシステム１１４及び１１６を備えていてもよい。

例えば、１つの実施態様において、第１のカメラシステム１１４は、色チャネルの（限定された）数に基づいて医薬品対象物の第１の空間解像度の画像をキャプチャするように構成された１以上の画像センサを備えていてもよい。例えば、１つの実施態様において、画像センサは、ＲＧＢカラー画像又は各カラーチャネルの画像をキャプチャする為のＲＧＢピクセルを含んでいてもよい。更なる実施態様において、画像センサは、電磁スペクトルの非可視部分におけるスペクトルチャネル、例えば近赤外（ＮＩＲ）のチャネル、を備えていてもよい。第１の空間分解能は、１つのパウチ内の複数の医薬品の詳細、例えば、形状、輪郭及び文字を包含する上記の詳細、が既知の画像処理アルゴリズムに基づいて非常に迅速且つ正確に決定されることができるように、高い空間分解能でありうる。１つの実施態様において、ＮＩＲカメラが、該複数の医薬品の高空間分解能（近）赤外線画像を得る為に使用されうる。そのような画像は、該パッケージ内の医薬品の外側輪郭の正確な情報を提供する。更に、１つの実施態様において、カラーカメラが、医薬品の高空間解像度カラー画像をキャプチャする為に使用されうる。これらの画像に基づいて、該パッケージ内の該複数の医薬品の位置、形状、及び例えば色が、非常に迅速且つ正確に決定されうる。

更なる実施態様において、第２のカメラシステム１１６は、ハイパースペクトルカメラシステム、特に、医薬品対象物上でハイパースペクトルイメージングを実行するように構成されうるハイパースペクトルカメラ、を備えていてもよい。該医薬品対象物中の医薬的に活性な化合物は、近赤外照射、特に８００～１７００ｎｍの範囲の近赤外照射、に応答する。このようにして、ハイパースペクトルイメージングは、医薬品を検査する為の、例えば、丸剤、錠剤又はカプセル中の医薬的に活性な化合物を検査する為の、貴重なツールでありうる。従って、ハイパースペクトルカメラのピクセル毎に、複数のスペクトル値、好ましくは１００以上のスペクトル値、が、電磁スペクトルの所定の部分、例えば、４００ｎｍ～８００ｎｍの可視バンド及び／又は８００ｎｍ～１７００ｎｍの近赤外ＮＩＲバンド、内で検出されうる。このようにして、該ハイパースペクトルカメラは、スペクトル画像データスタックを生成してもよく、ここで、スペクトルの波長におけるスペクトル画像データスタックのスライスは、医薬品を含むパッケージの第２の空間解像度の画像を表すことができ、ここで、該第２の空間解像度は該第１の空間解像度よりも低い。

ＥＭスペクトルの該ＮＩＲ部分は特に医薬的に活性な化合物の応答を決定する為に適している故に、該ハイパースペクトル画像データスタックのスペクトル値は、該ハイパースペクトルイメージングシステムによってキャプチャされた医薬品のスペクトル応答を表しうる。

ハイパースペクトルイメージングの間、対象物は、ハイパースペクトルイメージングの為に特に適した照明源１２２を使用して照明されうる。ハイパースペクトル用途の場合、該照明源は、該スペクトルの関連部分に連続スペクトル、例えば、ＵＶ、可視及び／又は近赤外（ＮＩＲ）範囲における連続スペクトル、を有するように選択されうる。この目的の為に適した照明源は、高温加熱されたフィラメントに基づく白熱光源、例えばハロゲンランプ、を包含する。

別の実施態様において、該ハイパースペクトルカメラは、該スペクトルの可視部分とＮＩＲ部分との両方において、画像化された領域のスペクトル応答を検出するように構成されうる。その場合、該ハイパースペクトルカメラは、可視範囲及びＮＩＲ範囲の両方において画像データを生成しうる。該ハイパースペクトルカメラが複数のピクセルの為にＮＩＲ及び可視スペクトル値の両方を生成するように構成されている場合、別個のマルチスペクトルカメラ、例えばＲＧＢ又はＲＧＢ／ＩＲカメラ、は必要ない場合がある。その場合、該可視スペクトル内の１以上の波長におけるスペクトル値の１以上のスライスがハイパースペクトルデータスタックから取得されうる。幾つかの実施態様において、単一バンド画像（例えば、ＮＩＲ画像）又はマルチバンド画像（例えば、ＲＧＢ又はＲＧＢＩ画像）が該ハイパースペクトル画像データから導出されうる。この画像に基づいて、標準的な画像処理アルゴリズムを使用して、医療用対象物、例えば丸剤、を表すピクセルのグループ（ブロブ）が検出され、そして局在化されることができる。

コンピュータ１１８は、イメージングシステム及び医薬品対象物の輸送を制御しうる。更に、該コンピュータは、医薬品対象物が確実に検査されることができるように、該イメージングシステムによって生成された画像データを処理するように構成された１以上の画像処理モジュールを備えていてもよい。該画像処理モジュールは、本出願の実施態様を参照して記載された画像処理を実行するように構成されていてもよい。

図２は、本発明の１つの実施態様に従うハイパースペクトルイメージングに基づいて医薬品対象物を検査する為のスキームを示す。特に、この図はスキーム２００を含み、該スキーム２００は、異なる形状、異なるサイズ及び異なる組成であってもよく且つ１つのパウチ内にランダムに配置されていてもよいところの医薬品、この例において丸剤２０１_１～５、を含む医薬品パウチ２０１の第１の空間解像度の１以上の第１の画像、例えば１以上のＲＧＢ及び／又はＩＲ画像、をキャプチャすることを含む。この場合、丸剤の一部、例えば、丸剤２０１_２、３及び丸剤２０１_４、５、は、部分的に隣接して又は互いに重なって配置されていてもよい。該１以上の第１の画像は、既知の対象物検出及びセグメント化アルゴリズムに基づいて、第１の空間解像度の画像内で丸剤を局在化する為に使用されうる。このようにして、該１つの画像内の医薬品２０１_１～５が、該１つの画像内のピクセルのグループ（ブロブ）を表しうる（工程２０２）。更に、該医薬品パウチは、ハイパースペクトルカメラによって画像化されて、該１以上の第１の画像の空間解像度よりも低い第２の空間解像度のハイパースペクトル画像データ、すなわちハイパースペクトル画像データスタック、を生成しうる。

該ハイパースペクトルカメラは、様々な様式で実装されうる。１つの実施態様において、該カメラは、該パウチを含む曝露領域をキャプチャする２Ｄカメラであってもよい。代替的には、１つの実施態様において、該カメラは１Ｄカメラ、すなわちラインスキャナ、であってもよい。そのようなラインスキャンカメラは、高いラインスキャン周波数で移動対象物を常にスキャンする複数の感光性ピクセル（light-sensitive pixel）の１並びを含んでいてもよい。対象物が既知の速度で該カメラの下を移動する場合に、対象物の２次元画像が該ラインスキャンカメラを用いて生成されることができる。該ラインスキャナによって生成されたデータは、２Ｄ画像に一緒に「スティッチング」されうる。ハイパースペクトルカメラによって取得された該ハイパースペクトルデータは、該スペクトルの異なる部分におけるスペクトル応答を表す第３の次元と、空間軸を表す他の２次元（ｘ及びｙ方向）とを有する「データキューブ」２０４の形態を有しうる。ラインスキャナの場合、ｙ軸は図に示されているように各々時間であってもよい。

次に、１以上の第１の画像内で局在化された複数のピクセルの複数のグループ、すなわちブロブ、に基づいて、該ハイパースペクトル画像データ内の複数のブロブ又は複数のブロブの一部が選択されうる。このようにして、該１以上の第１の画像において局在化された丸剤に関連付けられたハイパースペクトルデータが決定されうる（工程２０５）。そのようなハイパースペクトルブロブは、局在化された医薬品、例えば丸剤、の為のスペクトル値２０６を含みうる。これらの値は、医薬品対象物の一部であるピクセル位置におけるスペクトル２０８を表しうる。該スペクトルに基づいて、基準フィンガープリントと比較されることができるフィンガープリントが決定されうる。

高解像度画像内の高解像度情報は、１つのパウチ内の種々の医薬品間の迅速且つ正確な区別を可能にする。従って、高解像度画像内の局在化された医薬品に基づいて、その局在化された医薬品に関連付けられたハイパースペクトル画像データの迅速且つ正確な選択が達成されることができる。次に、この情報は、リアルタイムのハイスループット検査の為に必要なハイパースペクトル画像データ内のデータの関連部分を選択する為に使用されることができる。

図３は、本発明の１つの実施態様に従う医薬品対象物を検査する為の方法のフロー図である。該プロセスは、医薬品パウチの第１の空間解像度の１以上の第１の画像をキャプチャする第１の工程３００を含みうる。１つの実施態様において、高解像度画像センサ、例えば１４４０×１０８０ピクセルの画像センサ、と、１ピクセル当たり０．１ｍｍ（又は、約２５６ピクセル／インチ、ＰＰＩ（pixels per inch））、好ましくは１ピクセル当たり０．０８ｍｍ（約３１７ＰＰＩ）以下、の空間解像度を提供する光学システムとを備えているカメラシステムが使用されうる。１つの実施態様において、１以上の画像が、医薬品パケットを電磁スペクトルの１以上の部分の光に曝露しながら、キャプチャされうる。ここで、該１以上の第１の画像のうちの少なくとも１つは、限られた数のカラーチャネルを有する画像、例えばＲＧＢ画像、であってもよい。更に、該１以上の第１の画像のうちの少なくとも１つは、赤外ＩＲ又は近赤外ＮＩＲ画像であってもよい。更なる実施態様において、そのような画像は、ＲＧＢカメラ又はＲＧＢＩカメラを使用してキャプチャされることができ、ここで、「Ｉ」は、赤外又は近赤外ＮＩＲチャネルを形成するピクセルを表す。

更なる工程３０２において、該方法は、該医薬品パケットのハイパースペクトル画像データをキャプチャすることを含みうる。ここで、該ハイパースペクトル画像データのハイパースペクトルピクセルは、（図２を参照して上述されているように）そのピクセル位置における該医薬品パケットの近赤外スペクトル応答を表す複数のスペクトル値を含みうる。ここで、１つの波長（該ハイパースペクトルデータスタックの１つのスライス）に関連付けられたキャプチャされたスペクトル値は、第２の空間解像度の２Ｄ画像を形成してもよく、ここで、該第２の空間解像度は該第１の空間解像度よりも低い。典型的には、該ハイパースペクトルイメージングシステムは、ピクセル化画像センサ（pixelized image sensor）と、該第１のイメージングシステムに関連付けられたピクセル密度よりも少なくとも２倍低い、例えば１ピクセル当たり０、５ｍｍ低い、空間解像度を提供する光学システムとを有しうる。低い空間分解能の故に、互いに相対的に近い異なる対象物を区別することがより困難である。１つの実施態様において、該ハイパースペクトル画像データのキャプチャの間、該医薬品パケットは、電磁スペクトルの可視及び／又は近赤外（ＮＩＲ）部分における連続スペクトルの光に曝露されうる。

該プロセスは、該第１の空間解像度の１以上の第１の画像内の１以上の医薬品、例えば丸剤及び／又はカプセル、を表す、第１の複数のピクセルの１以上の第１のブロブを決定することを更に含みうる（工程３０４）。次に、第２の複数のピクセルの１以上の第２のブロブが、該１以上の第１の画像内の該１以上の第１のブロブの位置に基づいてハイパースペクトル画像データから選択されうる（工程３０６）。工程３０８において、１以上の第２のピクセル群のうちの１つについてのハイパースペクトルフィンガープリントが決定されてもよく、ここで、１つのハイパースペクトルフィンガープリントは、該医薬品対象物中の１以上の化合物のスペクトル応答を示しうる。その後に、該ハイパースペクトルフィンガープリントが基準フィンガープリントと比較されて、該検査された医薬品対象物が該基準フィンガープリントに従って医薬品対象物として識別されることができるかを判定しうる（工程３１０）。

従って、手短に言えば、該方法は、１つの画像、例えば、１以上の医薬品対象物のカラー画像及び該１以上の医薬品対象物のハイパースペクトル画像データ、をキャプチャすることに基づいて、医薬品対象物を検査する非常に高速で効率的且つ正確な方法を提供する。高空間解像度画像内に局在化された１以上の医薬品対象物に基づいて、該ハイパースペクトル画像データからの１以上のハイパースペクトル画像データ部分が選択され得、ここで、該ハイパースペクトル画像データは、第１の空間解像度よりも低い第２の空間解像度を有する。従って、ハイパースペクトル画像データ部分は、該ハイパースペクトル画像データに基づいて高速且つ高精度に決定される。このようにして、医薬品対象物に関連するハイパースペクトルピクセルが決定されうる。引き続き、該１以上のハイパースペクトル画像データ部分は、１以上のハイパースペクトルフィンガープリントを決定する為に使用され得、ここで、ハイパースペクトルフィンガープリントは、医薬品対象物内の１以上の化合物のスペクトル応答を示す。これらの１以上のハイパースペクトルフィンガープリントは、１以上の医薬品対象物が基準フィンガープリントに基づいて識別されることができるかを判定する為に使用される。

図４は、本発明の１つの実施態様に従うハイパースペクトルイメージングシステムを備えている医薬品検査装置を図示する。特に、該図は、１以上の医薬品対象物４０２_１～ｎ、すなわち医薬品を含む１以上のパウチ、を画像化する為のイメージングシステム４０１を備えている検査システム４００を図示する。該システムは、イメージングシステムの検査領域を通じて１以上の医薬品対象物を案内する為の搬送経路４０６を備えている搬送構造４０４を更に備えていてもよい。該医薬品対象物は、該イメージングシステムによって生成された画像データに基づいて検査される、丸剤、錠剤、カプセル、アンプル等、又はそのような丸剤、錠剤、カプセル、アンプル等を含むパケット又はパウチを包含しうる。検査システムが使用中である場合に、該医薬品対象物は、該搬送経路を介して検査領域に搬送されうる。１つの実施態様において、該医薬品対象物は、第１の（上流）リール４０８_２から巻き出され、該検査領域を通って案内され、第２の（下流）リール４０８_１の周りに巻き戻されうる一連のパケットとして構成されうる。該リールの移動は、モータ４１２によって制御されうる。

実装に依存して、該イメージングシステムは、１以上のカメラシステムを備えていてもよい。例えば、１つの実施態様において、該イメージングシステムは、（限られた）数のカラーチャネルに基づいてパケットの画像をキャプチャするように構成された１以上のマルチスペクトル画像センサを備えているカメラシステム４１４及び４１６を備えていてもよい。例えば、画像システムは、ＲＧＢカラー画像をキャプチャする為のＲＧＢピクセル、又は各カラーチャネルの為の３つの画像を含んでいてもよい。加えて、該画像システムは、１以上の更なるスペクトルチャネル、例えば近赤外（ＮＩＲ）におけるスペクトルチャネル、を備えていてもよい。

別の実施態様において、該イメージングシステムは、本出願における実施態様のいずれかに従うハイパースペクトルカメラシステムを備えていてもよい。該ハイパースペクトルカメラシステムは、ハイパースペクトルカメラ４１８、及び該ハイパースペクトルカメラのイメージング領域を照らす為のランプ４２０を備えていてもよい。１つの実施態様において、該ランプは、ハウジング４１９及び照明源４２３を備えていてもよい。一方の側において、該ハウジングは、光が該ハウジングを出て、そして、医薬品対象物を照らすことを可能にする開口部４２１を備えていてもよい。典型的には、該照明源は、連続スペクトルの光、例えばハロゲンランプ、又は光を生成するように構成されていてもよい。典型的には、そのような照明源は大量の熱を発生させる。従って、幾つかの実施態様において、該ハウジングは、冷却システム４２２、例えば空冷システム、に接続されうる出口４２５を備えていてもよい。このようにして、熱が該開口部から出口に向かって輸送される流れ、例えば空気流、が生成されることができる。このようにして、該照明源によって生成された熱がその周囲の温度を上昇させることが回避されうる。該検査システムは、該医薬品対象物を検査する為に必要なプロセスを制御するように構成された異なるモジュール、例えばソフトウェア及び／又はハードウェアモジュール、を備えているコントローラ４２４、例えばコンピュータ、によって制御されてもよい。

１つの実施態様において、該ハイパースペクトルカメラは、該スペクトルの近赤外（ＮＩＲ）部分における画像化された領域のスペクトル応答を検出するように構成されていてもよい。幾つかの実施態様において、該ハイパースペクトルカメラはまた、該スペクトルの可視部分における画像化された領域のスペクトル応答を検出するように構成されていてもよい。その場合、該ハイパースペクトルカメラは、可視範囲及びＮＩＲ範囲の両方において画像データを生成してもよい。

従って、カメラピクセル毎に、複数のスペクトル値、好ましくは１００以上のスペクトル値、が、近赤外バンド、例えば９００～１７００ｎｍ及び／又は可視バンドにおいて検出されうる。従って、各スペクトル値は、該ハイパースペクトルイメージングシステムによって画像化される対象物、例えば医薬品、のスペクトル応答を表す。

該第１のカメラシステム及び該第２のカメラシステムによって生成された画像は、コントローラ４２４によって実行される画像処理モジュールによって処理されてもよい。例えば、該第１のカメラシステムの画像データ、例えば２Ｄカラーピクチャ（例えば、ＲＧＢカラーピクチャ等）は、特徴、例えば、形状及び／又は色、に基づいて該ピクチャ内の医薬品対象物を局在化するように且つ認識するように構成された画像処理アルゴリズムを使用して解析されうる。同様に、該第２のカメラシステムの画像データ、例えば、医薬品対象物に関するスペクトル情報（好ましくは、近赤外スペクトル情報）を含む画像データの３Ｄスタック、が、医薬品対象物のフィンガープリントを決定する為に使用されてもよく、ここで、該医薬品対象物の該フィンガープリントは、該医薬品対象物の組成に関する情報を導出する為に、該データベース内の基準フィンガープリントと比較されうる。

該ハイパースペクトルカメラは、異なる様式で実装されてもよい。例えば、１つの実施態様において、該カメラは２Ｄイメージャであってもよい。別の実施態様において、該カメラはラインスキャナとして実装されてもよい。２Ｄイメージャの場合、該カメラは、２Ｄハイパースペクトル画像データを生成するように構成された感光ピクセルの２Ｄグリッドを備えていてもよい。該２Ｄハイパースペクトル画像データは、画像化された領域の複数のピクセルを含んでいてもよく、ここで、各ピクセルは複数のスペクトル応答値に関連付けられている。ラインスキャンカメラの場合、該カメラは複数の感光性ピクセル（light-sensitive pixels）の１並びを含んでいてもよく、それは、各走査について１Ｄハイパースペクトル画像データを生成する為に高いライン走査周波数で領域を走査する。対象物が既知の速度でカメラの下を移動する場合、又は該カメラが既知の速度で対象物の上を移動する場合、対象物の２次元画像がラインスキャンカメラを用いて生成されることができる。その場合、該ラインスキャナによって生成された１Ｄハイパースペクトル画像データ（ピクセルデータライン、ここで、各ピクセルデータが複数のスペクトル値を含む）は、該画像化された領域の複数のピクセルを含む２Ｄハイパースペクトル画像データに一緒に「スティッチング」されてもよく、ここで、各ピクセルは複数のスペクトル応答値に関連付けられている。従って、該ハイパースペクトルカメラによって取得された該データは、該スペクトルの異なる部分におけるスペクトル応答を表す第３の次元と、空間軸及び時間を夫々表す２つの他の次元（ｘ及びｙ方向）とを有する「データキューブ」の形態を有していてもよい。

１つの実施態様において、該ハイパースペクトルカメラは、電磁スペクトルの少なくとも近赤外（ＮＩＲ）範囲（およそ９００ｎｍ～１７００ｎｍで選択された波長）におけるスペクトル値を生成するように構成されていてもよい。他の実施態様において、該ハイパースペクトルカメラは、ＮＩＲ範囲及び可視範囲の両方又は可視範囲のみにおけるスペクトル値を生成するように構成されていてもよい。更に、ラインスキャナの典型的なデータ取得は、各々およそ約２００～３００μｍの長さを有する６００～１０００ピクセルの「ライン」に対応することができる。該複数のピクセルの幅は、レンズの視野に従って変わるが、本発明者等の事例の場合、およそ３００～６００μｍである。そのような空間ピクセルは全て、９００ｎｍ～１７００ｎｍにおけるバンド幅において等距離に広がる２００超のスペクトル値を含みうる。この図は、本出願において記載された様々な実施態様に従う医薬品検査システムにおいて使用されうるハイパースペクトルイメージングシステムの単なる非限定的な例である。

搬送構造（例えば、コンベヤベルト）を駆動するモータ、例えばステッパモータ、が、該カメラのトリガ機構として機能しうる。該モータの各工程において、該カメラがトリガされてピクセルラインを取得しうる。該コンベヤベルトは、毎秒およそ３００回のハイパースペクトルカメラをトリガする１００～２００ｍｍ／秒の速度で制御され得、従って、該対象物は３００ｆｐｓで走査される。これは、該データを転送する為に必要な時間を考慮して、２つの連続するラインの取得の間の最大３．３ｍｓ、それ故に最大露光時間が３ｍｓ以下、であることを意味する。

該ハイパースペクトルデータの該処理は、該ハイパースペクトル画像データにおいて、（パケットレベルにおいて）鏡面反射及び露出過度にされた領域（overexposed areas）に関連するデータを識別すること、及び該識別されたハイパースペクトルデータを除去することを含みうる。次に、更なる工程において、（丸剤レベルにおいて）１以上のハイパースペクトルフィンガープリントが決定され得、ここで、検出された各医薬品対象物（丸剤、カプセル剤、錠剤）は、ハイパースペクトル立方体（hyperspectral cube）のｘ－ｙ平面上の１つのブロブによって表されうる。露出過度にされた複数のピクセル及び／又は鏡面反射から汚染された複数のピクセルは、これらの値がハイパースペクトルフィンガープリントの計算から除外されることが出来るように検出されうる。取得の間に露出過度にされるようになったピクセル値の検出は、閾値に基づきうる。例えば、１つの実施態様において、反射率信号（reflectance signal）がセンサのダイナミックレンジの最大値に等しい場合、露出過度であることが判定されうる。これらの複数のピクセルは、それらの反射率値が全てのスペクトルバンドにわたるダイナミックレンジの最大値に等しい故に、生データから容易にフィルタリングされうる。

鏡面反射によって汚染された複数のピクセルは、主に光を反射してミラーのように該カメラに戻し、下にある対象物を見えなくする。図６は、１つのパウチの反射の為に該１つのパウチ内の丸剤が見えないパウチのハイパースペクトルスキャンにおけるそのような反射（例えば参照番号６０２及び６０４によって示される白色領域）を示す。それらの領域における反射率スペクトルは、本質的に、光源それ自体のスペクトルパワー分布（ＳＰＤ：spectral power distribution）と同等であってもよく、それは、放出された光の総量の反射と同等である。

既知のアルゴリズムがそのような領域の検出の為に用いられうる。例えば、ターゲット検出技術、例えば拘束エネルギー最小化（ＣＥＭ：Constrained Energy Minimization）技術、が、そのような領域を検出する為に使用されうる。ＣＥＭは、既知のターゲットプロファイルの応答を最大化し、且つ同時に未知の複合バックグラウンドの応答を抑制するように設計された有限インパルス応答フィルタ（finite impulse response filter）であり、従って、既知のターゲットスペクトルのみに一致する。目標スペクトルは、光源のＳＰＤであってもよく、それは、スペクトル全体にわたって＞９５％の反射率グレードを有する白色較正目標の反射に基づいて近似されてもよい。該未知の複合バックグラウンドは、ｘ－ｙ平面上の全てのピクセルの相関又は共分散行列として表されることができ、ＣＥＭ検出器に下記の数式を与える。

ここで、ｄは目標プロファイルの光源であり、ｘは単一のピクセルのスペクトルであり、及び、Ｒは複合背景相関（composite background correlation）又は共分散行列である。図７Ａ～図７Ｄは、図６に示されているように、鏡面反射及び露出過度にされたピクセルの検出、及びその後のハイパースペクトル画像データからのこれらのピクセルの除去のプロセスを概略的に示す。ここで、図７Ａにおいて、鏡面反射が、上述されたターゲット検出技術に基づいて検出される。同様に、図７Ｂにおいて、露出過度にされたピクセルが閾値に基づいて決定されうる。次に、鏡面反射によって影響を受けるピクセル及び露出過度によって影響を受けるピクセルの両方が使用されて、図７Ｃに示されているようにピクセルマスクを形成し、該スペクトル画像データから除去されるべきピクセル（及び、関連付けられたスペクトル値）を識別する。図７Ｄは、ピクセルマスクが該ハイパースペクトル画像データに適用される結果を図示する。これらのデータに基づいて、ハイパースペクトルフィンガープリントが決定されうる。

１つのパウチ内の個々の医薬品対象物のハイパースペクトルフィンガープリントの抽出は、医薬品、例えば丸剤、を１つの医薬品パウチの１以上の高解像度画像内で局在化する第１の工程を含みうる。該ハイパースペクトル処理に先行するこれらの画像の画像処理は、ロバストな丸剤検出及びセグメント化を既に提供しうる。１つの医薬品を表す１つの検出されたブロブの輪郭は、該パウチの内側の医薬品対象物を局在化する為に使用されうる。高解像度画像の解像度及びピクセルサイズは、該ハイパースペクトル画像の解像度及びピクセルサイズと比較して異なる場合があり、従って、輪郭座標が、医薬品対象物を表すハイパースペクトルデータ（ハイパースペクトルブロブ）内のピクセルのブロブを局在化する為に使用されることができるようにスケーリングされる必要がある。スケーリング係数は、全てのパウチに対して一定であってもよく、それは、該ハイパースペクトル画像のｘ－ｙ平面上の錠剤の座標の非常に高速な計算を結果としてもたらす。

次に、外れ値（背景ピクセル）が、ハイパースペクトルブロブから除去されうる。該ハイパースペクトルブロブは、背景ピクセルを含んでいてもよい。なぜならば、該高解像度画像から該ハイパースペクトル画像への座標のマッピングが正確ではない場合がある為である。加えて、１つのパウチ内の該パウチ又は医薬品対象物の位置が、カラーカメラの曝露領域から該ハイパースペクトルカメラの曝露領域に搬送されるときにわずかに変化しうる。そのような場合、このマッピングによって指定された全てのピクセルを使用することにより、医薬品フィンガープリントの計算において幾つかの背景ピクセルが考慮されることになる。この問題を解決する為に、選択されたハイパースペクトル画像データは、それらのスペクトル特性に従って２つのグループにクラスタリングされていてもよい。この目的の為に、１つの実施態様において、クラスタリングアルゴリズム、例えば、ｋ＝２のクラスタを有するｋ平均クラスタリングアルゴリズム、が、各ブロブに対して別々に使用されてもよい。１つの実施態様において、２つのクラスタの重心は、背景クラスタを表すパウチ全体のスペクトル平均、及び医薬品対象物を表すマッピングされたブロブの質量中心として定義されうる。該クラスタリングアルゴリズムの実行後に、該医薬品クラスタに割り当てられたピクセルが、全ての後続の計算の為に使用されうる。

更なる工程は、該ハイパースペクトルブロブ内のピクセルのノイズ除去及び正規化に関する。残りの有効ピクセルについて、該カメラの熱雑音が差し引かれうる。これは、生の反射率値に基づいて実現されうる。このノイズは、本質的に、該カメラのシャッタが閉じている（光が完全にない）ときに該センサによって受信される信号である。該ノイズのロバストな測定値を得る為に、該シャッタが閉じられた状態で複数の走査が行われてもよく、そして、各波長についての値が平均化されてもよい。このようにして得られた平均ノイズプロファイルが、個々のピクセルの反射率から差し引かれうる。引き続き、光源のスペクトル特性が除去されうる。これは、フィンガープリントの判定に医薬品対象物の反射率特性のみが使用されることを保証する為に行われる。これは、各ピクセルの反射率の値を前述された白色較正ターゲットの平均反射率で除算することによって実現されうる。

全てのピクセルについて、対数導関数が、ハイパースペクトルフィンガープリントを光の強度に対して不変にする為に計算されうる。スペクトルバンドｉにおけるスペクトルｐの対数導関数は、以下のように計算されることができる。

ここで、εは０による除算が生じないことを保証する小さな正の定数である。この形式の導関数は、それらの差の代わりに連続するスペクトル間の比を使用するため、対数と呼ばれる。対数導関数は、ほぼ同一のスペクトル間の小さな構造的差異を強調しうる。該スペクトルの対数導関数は、多項式関数、例えば２次多項式関数、の入力信号へのピース・バイ・ピース・フィッティング（piece-by-piece fitting）を実行するフィルタ、例えばＳａｖｉｔｚｋｙ－Ｇｏｌａｙフィルタ、で平滑化されうる。各スペクトルビンについての全ての有効ピクセルの平滑化された対数導関数の平均が計算され得、従って、データを医薬品ごとの単一の反射率スペクトルに削減し、そして、ノイズを平均化しうる。

この段階において、医薬品対象物は、所定の次元、例えば１５０次元以上、のベクトルによって表されうる。各次元は、９３０～１６３０ｎｍの範囲内の異なる波長に対応し得、多数の波長は、異なる医薬品対象物間で有意な識別力を有しない場合がありうる。そのような冗長な寸法は、医薬品を成功裡にマッチングさせることに何も寄与せず、事実、それらは、マッチングアルゴリズムの性能を低下させることが多い。

最大量の識別情報を搬送する最小数の次元を得る為に、次元削減アルゴリズム、例えばＰＣＡ次元削減アルゴリズム、が使用されうる。そのようなアルゴリズムが、元のデータ内の非線形構造を検出し、そして、それらを線形分離可能な投影に展開する為に使用されうる。１つの実施態様において、コサインカーネルが使用されてもよく、それは基本的に、データが基準セット内のハイパースペクトルプロファイル間のペアワイズコサイン距離（pairwise cosine distances）の行列に基づいて新しい特徴空間に投影されることを意味する。この工程は、事前に基準パウチの１組を定義する必要がありうる。なぜならば、カーネルＰＣＡ変換を計算する為に使用されるのがこの１組である為である。基準パウチの該１組がより広く且つより完全であるほど、カーネルＰＣＡモデルは、特に少数の基準パッチに対してより堅牢になる。或る数のパウチの後に、カーネルＰＣＡアルゴリズムによって「学習された」特徴空間の投影はほとんど変化しないが、その数は数百パウチであると推定される。

図５は、本発明の１つの実施態様に従う、ハイパースペクトル画像データを処理する為の方法を図示する。画像処理の間の画像の例が、図８Ａ～図８Ｄ及び図９及び図１０に図示されている。特に、この図は、上述された工程に基づいてハイパースペクトル画像データを処理する為の方法を図示する。本方法は、医薬品パケットの第１の空間解像度の１つの画像をキャプチャし、そして、該１つの画像内の１以上の医薬品対象物を局在化すること、及び該医薬品パケットからハイパースペクトル画像データをキャプチャすることの工程（工程５００）を含みうる。次に、多数の画像処理工程が該ハイパースペクトルデータに適用されうる。これらの工程は、アルゴリズム、例えばクラスタリングアルゴリズム、を使用して、１以上のハイパースペクトル画像データ部分から背景ピクセル（外れ値）を除去することを含みうる（工程５０２）。更に、該方法は、鏡面反射で汚染されているピクセル及び／又は１以上のハイパースペクトル画像データから露出過度であるピクセルを除去することの工程を含みうる（工程５０４）。

図８Ａは、カラー画像における局在化された丸剤の例を図示する。同様に、図８Ｂは、該丸剤のハイパースペクトル画像を図示し、並びに図８Ｃは、鏡面反射を含むピクセル及び露出過度を含むピクセルが除去された画像を図示する。次に、該画像内の１以上の局在化された医薬品対象物をハイパースペクトル画像データへとマッピングすることによって、１以上のハイパースペクトル画像データ部分が決定されうる（工程５０６）。この工程は、カラー画像内で局在化された丸剤に基づくハイパースペクトル画像データからの複数のピクセルの１つのブロブの選択を示す図８Ｄによって示されている。更なる工程において、１以上のハイパースペクトル画像データ部分の次元が、好ましくはＰＣＡ法に基づいて削減されうる（工程５０８）。フィンガープリントは、１以上の削減されたハイパースペクトル画像データ部分のうちの少なくとも１つに基づいて決定されうる（工程５１０）。

図９及び図１０は、同じ医薬組成物の２つの丸剤のフィンガープリントの例を図示し、ここで、該フィンガープリントは、本開示の実施態様を参照して記載されたデータ処理工程に基づいて計算される。これらの結果は、該プロセスが信頼性が高く且つ再現性のある結果を提供し、医薬品対象物の正確な検査を可能にすることを示す。

本開示の技術は、多種多様なデバイス又は装置、例えば、無線ハンドセット、集積回路（ＩＣ：integrated circuit）、又はＩＣの１組（例えば、チップセット）を包含する上記のデバイス又は装置、において実施されうる。様々な構成要素、モジュール又はユニットが、開示された技術を実行するように構成されたデバイスの機能的態様を強調する為に本開示において記載されているが、必ずしも異なるハードウェアユニットによる実現を必要としない。寧ろ、上述されたように、様々なユニットが、適切なソフトウェア及び／又はファームウェアと共に、コーデックハードウェアユニットに組み合わされてもよく、又は相互作用ハードウェアユニットの集合、例えば、上述された１以上のプロセッサを包含する相互作用ハードウェアユニットの集合、によって提供されてもよい。

本明細書において使用される語は、特定の実施態様のみを説明する目的の為のものであり、本発明を限定することが意図されるものではない。本明細書において使用される場合、単数形「１つ」（ａ）、「１つ」（ａｎ）、及び「該」（ｔｈｅ）は、文脈が明らかに別のことを示していない限り、複数形を同様に含むことが意図される。語「を含む」及び／又は「を含んでいる」は、本明細書において使用される場合、記載された特徴、整数、工程、動作、要素、及び／又は構成要素の存在を特定するが、１以上の他の特徴、整数、工程、動作、要素、構成要素、及び／又はそれらの組み合わせの存在又は追加を排除するものでないことが更に理解されるであろう。

添付の特許請求の範囲における全てのミーンズプラスファンクション又はステッププラスファンクションの要素の対応する構造、物質、動作、及び均等物は、具体的に特許請求された他の特許請求された要素と組み合わせて機能を実行する為の任意の構造、物質、又は動作を含むことが意図されている。本発明の説明は、例示及び説明の目的の為に提示されているが、網羅的であること又は開示された形態の本発明に限定されることが意図されるものでない。多くの修正及び変形が、本発明の範囲及び趣旨から逸脱すること無しに当業者にとって明らかであろう。該実施態様は、本発明の原理及び実際の用途を最も良く記載し、企図された特定の用途に適した様々な修正を伴う様々な実施態様について本発明を当業者が理解することを可能にする為に選択及び記載された。

Claims (14)

1. 複数の医薬品対象物を検査する方法であって、
   １つのパウチ内にランダムに配置された複数の医薬品対象物、好ましくは異なる形状、異なるサイズ及び／又は異なる組成の複数の医薬品、の１つの画像をキャプチャすること、ここで、前記１つの画像は第１の空間解像度を有する；
   前記１つのパウチ内の前記複数の医薬品対象物のハイパースペクトル画像データをキャプチャすること、ここで、前記ハイパースペクトル画像データが前記第１の空間解像度よりも低い第２の空間解像度を有する；
   前記第１の空間解像度の前記１つの画像内の複数のピクセルの複数のブロブを決定すること、ここで、前記複数のピクセルの前記複数のブロブの各々が前記複数の医薬品対象物のうちの１つを表す；
   前記第１の空間解像度の前記１つの画像内の前記複数のピクセルの前記複数のブロブのうちの少なくとも１つに基づいて前記ハイパースペクトル画像データから少なくとも１つのハイパースペクトル画像データ部分を選択すること；
   前記ハイパースペクトル画像データ部分に基づいて１つのハイパースペクトルフィンガープリントを決定すること、ここで、前記１つのハイパースペクトルフィンガープリントが、１つの医薬品対象物における１以上の化合物のスペクトル応答を示す；並びに、
   前記ハイパースペクトルフィンガープリントを１以上の基準フィンガープリントと比較すること
   を含む、前記方法。
2. 前記ハイパースペクトル画像データをキャプチャすることが、連続スペクトル、好ましくは、電磁スペクトルの可視領域及び／又は近赤外領域における連続スペクトル、を有する光に前記１以上の医薬品対象物を曝露することを含む、請求項１に記載の方法。
3. 前記ハイパースペクトルデータが複数のピクセルの１つのグリッドを含み、ここで、各ピクセルは、複数のスペクトル値に関連付けられており、各スペクトル値は、電磁スペクトルの可視領域及び／又は近赤外領域におけるスペクトル値を含む波長に関連付けられている、請求項１又は２に記載の方法。
4. １以上の医薬品対象物の前記１つの画像が、前記第１の空間解像度の複数のピクセルの２Ｄグリッドを含み、各ピクセルが、少なくとも１つのスペクトル値、好ましくはＲＧＢ値及び／又はＩＲ値、に関連付けられている、請求項１～３のいずれか１項に記載の方法。
5. 前記ハイパースペクトル画像データがライン走査ハイパースペクトル画像データを含み、ここで、前記ライン走査ハイパースペクトル画像データは複数のピクセルの複数のラインを含み、各ピクセルが、複数のスペクトル値に関連付けられている、請求項１～４のいずれか１項に記載の方法。
6. 前記１つの画像内の１以上のブロブを決定することが、対象物検出及びセグメント化アルゴリズムに基づく、請求項１～５のいずれか１項に記載の方法。
7. 前記１以上のハイパースペクトル画像データ部分を選択することが、前記１つの画像中の１以上のブロブを前記ハイパースペクトル画像データの複数のピクセル上にマッピングすることを含む、請求項１～６のいずれか１項に記載の方法。
8. 前記１以上のハイパースペクトル画像データ部分を選択することの前に、
   前記１以上のハイパースペクトル画像データから背景ピクセル（外れ値）を、アルゴリズム、好ましくはクラスタリングアルゴリズム、を使用して除去すること；及び、
   鏡面反射で汚染されているピクセル及び／又は前記１以上のハイパースペクトル画像データから曝露過大であるピクセルを除去すること
   のうちの１以上の工程を実行することを含む、請求項１～７のいずれか１項に記載の方法。
9. 前記１以上のハイパースペクトルフィンガープリントを決定することが、
   好ましくはＰＣＡ法に基づいて、前記１以上のハイパースペクトル画像データ部分の次元を減らすこと；及び、
   減らされた前記１以上のハイパースペクトル画像データ部分のうちの少なくとも１つに基づいて１つのフィンガープリントを決定すること
   を更に含む、請求項１～８のいずれか１項に記載の方法。
10. カメラシステムが、１以上の医薬品対象物の前記１つの画像をキャプチャする為に使用され、好ましくは、該カメラシステムが、モノクロカメラ、又はマルチバンドカメラ、例えばカラーカメラ、を備えている、請求項１～９のいずれか１項に記載の方法。
11. 前記ハイパースペクトル画像データが、２Ｄハイパースペクトルカメラ又はハイパースペクトル・ライン・スキャン・カメラを使用してキャプチャされ、ここで、該キャプチャすることの間に、前記医薬品対象物が前記ハイパースペクトル・ライン・スキャン・カメラに相対的に移動し、より好ましくは、前記医薬品対象物は前記カメラシステムの視野を通って移動する、請求項１～１０のいずれか１項に記載の方法。
12. カメラシステムを備えている医薬品検査装置を制御する為のモジュールであって、
    該モジュールが、コンピュータ可読プログラムコードが埋め込まれたコンピュータ可読記憶媒体、及び前記コンピュータ可読記憶媒体に接続されたプロセッサ、好ましくはマイクロプロセッサ、を備えており、
    ここで、前記コンピュータ可読プログラムコードを実行することに応答して、前記プロセッサが、
    １つのパウチ内にランダムに配置された複数の医薬品対象物、好ましくは異なる形状、異なるサイズ及び／又は異なる組成の複数の医薬品、の１つの画像をキャプチャすること、ここで、前記１つの画像は第１の空間解像度を有する；
    前記１つのパウチ内の前記複数の医薬品対象物のハイパースペクトル画像データをキャプチャすること、ここで、前記ハイパースペクトル画像データが前記第１の空間解像度よりも低い第２の空間解像度を有する；
    前記第１の空間解像度の前記１つの画像内の複数のピクセルの複数のブロブを決定すること、ここで、前記複数のピクセルの前記複数のブロブの各々が前記複数の医薬品対象物のうちの１つを表す；
    前記第１の空間解像度の前記１つの画像内の前記複数のピクセルの前記複数のブロブのうちの少なくとも１つに基づいて前記ハイパースペクトル画像データから少なくとも１つのハイパースペクトル画像データ部分を選択すること；
    前記ハイパースペクトル画像データ部分に基づいて１つのハイパースペクトルフィンガープリントを決定すること、ここで、前記１つのハイパースペクトルフィンガープリントが、１つの医薬品対象物における１以上の化合物のスペクトル応答を示す；並びに、
    前記ハイパースペクトルフィンガープリントを１以上の基準フィンガープリントと比較すること
    を含む実行可能な動作を実行するように構成されている、前記モジュール。
13. 医薬品対象物検査装置であって、該医薬品対象物検査装置が、
    カメラシステム；
    プログラムの少なくとも一部が埋め込まれたコンピュータ可読記憶媒体；及び、前記コンピュータ可読プログラムコードが埋め込まれたコンピュータ可読記憶媒体；及び、前記コンピュータ可読記憶媒体に接続されたプロセッサ、好ましくはマイクロプロセッサ、を備えており、前記コンピュータ可読プログラムコードを実行することに応答して、前記プロセッサが、
    １つのパウチ内にランダムに配置された複数の医薬品対象物、好ましくは異なる形状、異なるサイズ及び／又は異なる組成の複数の医薬品、の１つの画像をキャプチャすること、ここで、前記１つの画像は第１の空間解像度を有する；
    前記１つのパウチ内の前記複数の医薬品対象物のハイパースペクトル画像データをキャプチャすること、ここで、前記ハイパースペクトル画像データが前記第１の空間解像度よりも低い第２の空間解像度を有する；
    前記第１の空間解像度の前記１つの画像内の複数のピクセルの複数のブロブを決定すること、ここで、前記複数のピクセルの前記複数のブロブの各々が前記複数の医薬品対象物のうちの１つを表す；
    前記第１の空間解像度の前記１つの画像内の前記複数のピクセルの前記複数のブロブのうちの少なくとも１つに基づいて前記ハイパースペクトル画像データから少なくとも１つのハイパースペクトル画像データ部分を選択すること；
    前記ハイパースペクトル画像データ部分に基づいて１つのハイパースペクトルフィンガープリントを決定すること、ここで、前記１つのハイパースペクトルフィンガープリントが、１つの医薬品対象物における１以上の化合物のスペクトル応答を示す；並びに、
    前記ハイパースペクトルフィンガープリントを１以上の基準フィンガープリントと比較すること
    を含む実行可能な動作を実行するように構成されている、前記医薬品対象物検査装置。
14. コンピュータプログラム製品であって、コンピュータのメモリ内で実行されるときに、請求項１～１１のいずれか１項に記載された方法を実行するように構成されたソフトウェアコード部分を含む前記コンピュータプログラム製品。