JP2942499B2 - 画像識別方法および装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、原画像の中から所
望の像のみを抽出する画像識別方法及び装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】原画像の中から、所望の対象像（あるい
は、ノイズ）のみを抽出する画像処理識別技術は、例え
ば、特開昭６３-５６７６１号公報に示されている。こ
の技術は、対象像とノイズを識別する際には、対象像に
比べてノイズの面積が相対的に小さいという前提をお
き、その前提のもとに収縮手段によってノイズを除去
し、膨張手段によって収縮した対象像を復元するという
ものであった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記の従来技術では、
対象像とノイズを識別するポイントは像の面積であっ
た。そのため、対象像とノイズの面積がほぼ等しい場合
には、この技術ではこれらを識別することができない。
例えば、顕微鏡画像中で焦点の合っていない像を除去
し、焦点の合っている像のみを抽出しようとするとき、
これらの面積がほぼ等しければ、これらのうち一方のみ
を抽出することはできなかった。

【０００４】従って、原画像中に共存している像が、輝
度や輝度の二次微分などの輝度情報が互いに異なってい
ても、その面積が互いにほぼ等しい場合には、このうち
一方の像のみを抽出することはできなかった。

【０００５】本発明の目的は、面積が互いに等しい場合
でも、輝度値もしくは輝度の二次微分値が互いに異なる
複数の像のうち、所望の像のみを抽出することのできる
画像識別方法及び装置を提供することである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明では、原画像中に
存在する対象像とノイズを、輝度情報（例えば、輝度，
輝度の二次微分）の値の違いを利用して識別すること
で、対象像あるいはノイズのみを抽出する。つまり、本
発明では、まず対象像識別手段により、原画像に含まれ
るすべてのノイズを除去すると同時に、原画像に含まれ
るすべての対象像について、対象像を構成する一部の画
素を得る。この画像を膨張させることで、欠損のある対
象像を膨らませる。つぎに、この画像に二値化全抽出画
像との論理積手段を施すことによって、膨らんだ対象像
に含まれ、二値化全抽出画像中の対象像に含まれない画
素を除去できる。これにより、原画像に含まれるノイズ
以外の像のみをすべて正確に復元することができる。本
発明の構成をより具体的に述べれば以下の通りである。

【０００７】本発明は上記目的を達成するためになされ
たもので、その第１の態様としては、原画像から所望の
像（以下“対象像”という）を抽出する画像識別装置に
おいて、上記原画像中に含まれているすべての像を二値
化して抽出する二値化全抽出手段と、上記対象像以外の
像（以下“ノイズ”という）を構成する画素の輝度の範
囲外であり且つ上記対象像を構成する画素の輝度の範囲
内の値に別途に設定されるしきい値を備え、該しきい値
と上記原画像中の各画素の輝度値とを比較し、上記しき
い値以上または上記しきい値以下の画素を抽出すること
で、上記ノイズを抽出することなく上記対象像の少なく
とも一部を抽出する対象像識別手段と、上記対象像識別
手段によって抽出した画像を膨張させることで上記二値
化全抽出手段の抽出した上記対象像の画像を覆う像を得
る膨張処理を行い、その後、上記二値化全抽出手段によ
って得た画像と上記膨張処理によって得た像との論理積
をとる対象像復元手段と、を有することを特徴とする画
像識別装置が提供される。

【０００８】本発明の第２の態様としては、原画像から
所望の像（以下“対象像”という）を抽出する画像識別
装置において、上記原画像中に含まれているすべての像
を二値化して抽出する二値化全抽出手段と、上記対象像
以外の像（以下“ノイズ”という）を構成する画素の輝
度の二次微分値の範囲外であり且つ上記対象像を構成す
る画素の輝度の二次微分値の範囲内の値に別途に設定さ
れるしきい値を備え、該しきい値と上記原画像中の各画
素の輝度の二次微分値とを比較し、上記しきい値以上ま
たは上記しきい値以下の画素を抽出することで、上記ノ
イズを抽出することなく上記対象像の少なくとも一部を
抽出する対象像識別手段と、上記対象像識別手段によっ
て抽出した画像を膨張させることで上記二値化全抽出手
段の抽出した上記対象像の画像を覆う像を得る膨張処理
を行い、その後、上記二値化全抽出手段によって得た画
像と上記膨張処理によって得た像との論理積をとる対象
像復元手段と、を有することを特徴とする画像識別装置
が提供される。

【０００９】本発明の第３の態様としては、原画像から
所望の像（以下“対象像”という）を抽出する画像識別
装置において、上記原画像中のすべての像を二値化して
抽出する二値化全抽出手段と、上記対象像以外の像（以
下“ノイズ”という）を構成する画素の輝度の範囲外で
あり且つ上記対象像を構成する画素の輝度の範囲内の値
に別途に設定されるしきい値を備え、該しきい値と上記
原画像中の各画素の輝度値とを比較し、上記しきい値以
上または上記しきい値以下の画素を抽出することで、上
記ノイズを抽出することなく上記対象像の少なくとも一
部を抽出する対象像識別手段と、画像を膨張させその後
上記二値化全抽出手段によって得た画像との論理積をと
る処理を、上記二値化全抽出手段の抽出した上記対象像
の画像を覆う像が得られるまで上記対象像識別手段によ
って抽出された画像に対して繰り返し施す対象像復元手
段と、を有することを特徴とする画像識別装置が提供さ
れる。

【００１０】本発明の第４の態様としては、原画像から
所望の像（以下“対象像”という）を抽出する画像識別
装置において、上記原画像中のすべての像を二値化して
抽出する二値化全抽出手段と、上記対象像以外の像（以
下“ノイズ”という）を構成する画素の輝度の二次微分
値の範囲外であり且つ上記対象像を構成する画素の輝度
の二次微分値の範囲内の値に別途に設定されるしきい値
を備え、該しきい値と上記原画像中の各画素の輝度の二
次微分値とを比較し、上記しきい値以上または上記しき
い値以下の画素を抽出することで、上記ノイズを抽出す
ることなく上記対象像の少なくとも一部を抽出する対象
像識別手段と、画像を膨張させその後上記二値化全抽出
手段によって得た画像との論理積をとる処理を、上記二
値化全抽出手段の抽出した上記対象像の画像を覆う像が
得られるまで上記対象像識別手段によって抽出された画
像に対して繰り返し施す対象像復元手段と、を有するこ
とを特徴とする画像識別装置が提供される。

【００１１】上述の第１、第２、第３、第４の態様にお
いては、上記二値化全抽出手段によって抽出された像と
上記対象像復元手段によって得られた像との差分を求め
ることで上記原画像中の上記ノイズに相当する像を得る
ノイズ復元手段をさらに有してもよい。

【００１２】上記原画像はカメラによって撮影された画
像であってもよい。

【００１３】上記カメラによって撮影された画像は、顕
微鏡画像であってもよい。

【００１４】本発明の第５の態様としては、原画像から
所望の像（以下“対象像”という）を抽出する画像識別
方法において、上記原画像中に含まれているすべての像
を二値化して抽出する二値化全抽出ステップと、上記対
象像以外の像（以下“ノイズ”という）を構成する画素
の輝度の範囲外であり且つ上記対象像を構成する画素の
輝度の範囲内の値に別途に設定されるしきい値と、上記
原画像中の各画素の輝度値とを比較し、上記しきい値以
上または上記しきい値以下の画素を抽出することで、上
記ノイズを抽出することなく上記対象像の少なくとも一
部を抽出する対象像識別ステップと、上記対象像識別ス
テップにおいて抽出された画像を膨張させることで上記
二値化全抽出ステップにおいて抽出された上記対象像の
画像を覆う像を得る膨張処理を行い、その後、上記二値
化全抽出ステップにおいて得られた画像と上記膨張処理
によって得た像との論理積をとる対象像復元ステップ
と、を含むことを特徴とする画像識別方法が提供され
る。

【００１５】本発明の第６の態様としては、原画像から
所望の像（以下“対象像”という）を抽出する画像識別
方法において、上記原画像中に含まれているすべての像
を二値化して抽出する二値化全抽出ステップと、上記対
象像以外の像（以下“ノイズ”という）を構成する画素
の輝度の二次微分値の範囲外であり且つ上記対象像を構
成する画素の輝度の二次微分値の範囲内の値に別途に設
定されるしきい値と上記原画像中の各画素の輝度の二次
微分値とを比較し、上記しきい値以上または上記しきい
値以下の画素を抽出することで、上記ノイズを抽出する
ことなく上記対象像の少なくとも一部を抽出する対象像
識別ステップと、上記対象像識別ステップにおいて抽出
された画像を膨張させることで上記二値化全抽出ステッ
プにおいて抽出された上記対象像の画像を覆う像を得る
膨張処理を行い、その後、上記二値化全抽出ステップに
おいて得られた画像と上記膨張処理によって得た像との
論理積をとる対象像復元ステップと、を含むことを特徴
とする画像識別方法が提供される。

【００１６】本発明の第７の態様としては、原画像から
所望の像（以下“対象像”という）を抽出する画像識別
方法において、上記原画像中のすべての像を二値化して
抽出する二値化全抽出ステップと、上記対象像以外の像
（以下“ノイズ”という）を構成する画素の輝度の範囲
外であり且つ上記対象像を構成する画素の輝度の範囲内
の値に別途に設定されるしきい値と上記原画像中の各画
素の輝度値とを比較し、上記しきい値以上または上記し
きい値以下の画素を抽出することで、上記ノイズを抽出
することなく上記対象像の少なくとも一部を抽出する対
象像識別ステップと、画像を膨張させその後上記二値化
全抽出ステップにおいて得られた画像との論理積をとる
処理を、上記二値化全抽出ステップにおいて抽出された
上記対象像の画像を覆う像が得られるまで上記対象像識
別ステップにおいて抽出された画像に対して繰り返し施
す対象像復元ステップと、を含むことを特徴とする画像
識別方法が提供される。

【００１７】本発明の第８の態様としては、原画像から
所望の像（以下“対象像”という）を抽出する画像識別
方法において、上記原画像中のすべての像を二値化して
抽出する二値化全抽出ステップと、上記対象像以外の像
（以下“ノイズ”という）を構成する画素の輝度の二次
微分値の範囲外であり且つ上記対象像を構成する画素の
輝度の二次微分値の範囲内の値に別途に設定されるしき
い値と上記原画像中の各画素の輝度の二次微分値とを比
較し、上記しきい値以上または上記しきい値以下の画素
を抽出することで、上記ノイズを抽出することなく上記
対象像の少なくとも一部を抽出する対象像識別ステップ
と、画像を膨張させその後上記二値化全抽出ステップに
おいて得られた画像との論理積をとる処理を、上記二値
化全抽出ステップにおいて抽出された上記対象像の画像
を覆う像が得られるまで上記対象像識別ステップにおい
て抽出された画像に対して繰り返し施す対象像復元ステ
ップと、を含むことを特徴とする画像識別方法が提供さ
れる。

【００１８】作用を説明する。

【００１９】第１、第２、第５、第６の態様についての
作用をまとめて説明する。

【００２０】二値化全抽出手段は、原画像中に含まれて
いるすべての像を二値化して抽出する。

【００２１】対象像識別手段は、しきい値と原画像中の
各画素の輝度値とを比較する。そして、このしきい値以
上（またはしきい値以下）の画素を抽出する。この場合
のしきい値としては、ノイズを構成する画素の輝度の範
囲外であり且つ上記対象像を構成する画素の輝度の範囲
内の値を設定する。しきい値の値をこのように設定して
おくことで、ノイズを抽出することなく対象像の少なく
とも一部を抽出することができる。

【００２２】対象像復元手段は、対象像識別手段によっ
て抽出した画像を膨張させることで、二値化全抽出手段
の抽出した対象像の画像を覆う像を得る膨張処理を行
う。さらに、その後、二値化全抽出手段によって得た画
像と膨張処理によって得た像との論理積をとる。これに
より所望の対象像のみを正確に復元できる。

【００２３】なお、対象像識別手段は、輝度に代わっ
て、輝度の輝度の二次微分値に着目して識別を行っても
よい。この場合のしきい値も、輝度を用いた場合と同様
に、すなわち、ノイズを構成する画素の輝度の二次微分
値の範囲外であり且つ対象像を構成する画素の輝度の二
次微分値の範囲内の値に別途に設定する。

【００２４】ノイズ復元手段は、二値化全抽出手段によ
って抽出された像と対象像復元手段によって得られた像
との差分を求める。これにより、原画像中のノイズに相
当する像を得ることもできる。

【００２５】第３、第４、第７、第８の態様についての
作用をまとめて説明する。

【００２６】原画像としては、カメラによって撮影され
た画像（例えば、顕微鏡画像）を用いることができる。

【００２７】二値化全抽出手段は、この原画像中に含ま
れているすべての像を二値化して抽出する。

【００２８】対象像識別手段は、しきい値と原画像中の
各画素の輝度値とを比較する。そして、このしきい値以
上（またはしきい値以下）の画素を抽出する。この場合
のしきい値としては、ノイズを構成する画素の輝度の範
囲外であり且つ上記対象像を構成する画素の輝度の範囲
内の値を設定する。しきい値の値をこのように設定して
おくことで、ノイズを抽出することなく対象像の少なく
とも一部を抽出することができる。

【００２９】対象像復元手段は、対象像識別手段によっ
て抽出した画像を膨張させることで、二値化全抽出手段
の抽出した対象像の画像を覆う像を得る膨張処理を行
う。さらに、その後、二値化全抽出手段によって得た画
像と膨張処理によって得た像との論理積をとる。これに
より所望の対象像のみを正確に復元できる。

【００３０】なお、対象像識別手段は、輝度に代わっ
て、輝度の輝度の二次微分値に着目して識別を行っても
よい。この場合のしきい値も、輝度の場合と同様に、す
なわち、ノイズを構成する画素の輝度の二次微分値の範
囲外であり且つ対象像を構成する画素の輝度の二次微分
値の範囲内の値に別途に設定する。

【００３１】対象像復元手段は、画像を膨張させその後
二値化全抽出手段によって得た画像との論理積をとる処
理を、対象像識別手段によって抽出された画像に対して
行う。該対象像復元手段は、この処理を、二値化全抽出
手段の抽出した対象像の画像を覆う像が得られるまで繰
り返し行う。

【００３２】ノイズ復元手段は、二値化全抽出手段によ
って抽出された像と対象像復元手段によって得られた像
との差分を求める。これにより原画像中のノイズに相当
する像を得ることができる。

【００３３】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら本発明
の実施形態を説明する。

【００３４】はじめに、本実施形態の説明で用いるいく
つかの用語を定義をする。

【００３５】“画像”とは、画像処理装置のモノクロモ
ニタ上のすべての画素によって与えられた輝度情報のこ
とである。輝度情報がアナログ情報のときには“濃淡画
像”と呼び、輝度情報がバイナリー情報のときには“二
値画像“とよぶ。

【００３６】“濃淡画像中の像”とは、濃淡画像中で互
いに隣接する画素の集まりで、その周囲に比べ画素の輝
度値が小さな（つまり、暗い）ものをいう。

【００３７】“二値画像中の像”とは、二値画像中で互
いに隣接する明画素（つまり、１の値をもつ画素）の集
まりをいう。“ノイズ”とは、原画像中の像で、識別の
段階で除去したい像をいう。

【００３８】“対象像”とは、原画像中のノイズ以外の
像をいう。

【００３９】また、画像処理を施すことにより輝度情報
値の変化した対象像、ノイズについてもそれぞれ対象
像、ノイズと呼ぶことにする。

【００４０】本実施形態の画像識別システムの全体構造
を図１に示す。

【００４１】画像識別システム１００は、原画像１９０
に所定の処理を施す画像処理装置９０と、該処理を表示
するCRT８００とを備えている。原画像１９０は、カメ
ラ５０によって撮影されたものであり、ここでは、濃淡
画像であるとする。

【００４２】まず、画像処理装置９０の概要を説明す
る。

【００４３】画像処理装置９０は、内部的に、二値化全
抽出手段２００、対象像識別手段３００、対象像復元手
段４００、ノイズ復元手段５００、原画復元手段６０
０、原画ノイズ復元手段７００を備えている。

【００４４】画像識別システム１００の動作概要を図２
を用いて説明する。

【００４５】図２以下の図中においては、対象像を
“Ａ”、ノイズを“Ｂ”で示す。

【００４６】画像識別システム１００の主目的は、原画
像１９０中のノイズBを除去し、対象像Aのみを抽出する
ことである。その結果、抽出された対象像Aを含む二値
画像、濃淡画像が、それぞれ図２における対象像復元画
像４９０、原画復元画像６９０である。逆に、対象像A
のみが除去されノイズBのみが抽出された二値画像、濃
淡画像が、それぞれ図２におけるノイズ復元画像５９
０、原画ノイズ復元画像７９０である。以下、これら画
像を得る手順の概要を述べる。

【００４７】二値化全抽出手段２００は、原画像１９０
中に存在する対象像AとノイズBとをともに二値化して抽
出する。このようにして抽出された画像が、図２におけ
る二値化全抽出画像２９０である。

【００４８】一方、対象像識別手段３００は、輝度情報
値（例えば、輝度値、輝度の二次微分値）の違いに基づ
いて、原画像１９０中に存在する対象像AとノイズBとを
識別し、対象像Aに関する画素のみを抽出する。このよ
うにして抽出された対象像識別画像３９０中には、ノイ
ズBの画素は存在しない。

【００４９】対象像復元手段４００は、二値化全抽出画
像２９０を用いて、対象像識別画像３９０中の対象像A
を修復する。この修復によって得られる対象像復元画像
４９０中の対象像Ａは、二値化全抽出画像２９０中の対
象像Aとほぼ同形である。対象像復元画像４９０中に
は、ノイズBの画素は存在しない。この対象像復元画像
４９０は、二値画像である。

【００５０】原画復元手段６００は、この対象像復元画
像４９０と原画像１９０とを用いて原画復元画像６９０
を得る。原画復元画像６９０は濃淡画像である。

【００５１】一方、ノイズ復元手段５００は、対象像復
元画像４９０を用いて、二値化全抽出画像２９０中のノ
イズＢのみを抽出する。このようにして得られるのがノ
イズ復元画像５９０である。ノイズ復元画像５９０は二
値画像である。

【００５２】原画ノイズ復元手段７００は、このノイズ
復元画像５９０と原画像１９０とを用いて原画ノイズ復
元画像７９０を得る。原画ノイズ復元画像７９０は濃淡
画像である。

【００５３】以上述べたプロセスのうち本発明が特徴と
するのは、原画像１９０から対象像復元画像４９０を得
るプロセスである。従って、これ以降は、この特徴部分
に関係する、二値化全抽出手段２００、対象像識別手段
３００、対象像復元手段４００を中心に説明を行う。

【００５４】まず、以下の説明で使用する用語の定義を
しておく。

【００５５】二種の画像G１,G２中にそれぞれ対象像Aが
存在するものとする。このとき、対象像Aに関し画像G１
が画像G２を覆うとは、画像G２中の対象像Aに含まれる
すべての画素が、画像G１中の対象像Aに含まれているこ
とを意味する。同様に、二種の画像G１,G２中のそれぞ
れノイズBが存在するとき、ノイズBに関し画像G１が画
像G２を覆うとは、画像G２中のノイズBに含まれるすべ
ての画素が、画像G１中のノイズBに含まれていることを
いう。

【００５６】図３を用いて、二値化全抽出手段２００を
説明する。

【００５７】原画像１９０上の輝度分布Pを考える。画
素gの輝度値をP(g)と表わす。輝度分布Pに対して、しき
い値th.１を設け、P(g)<th.１を満たすすべての画素gの
値を１とし（明画素として抽出し）、それ以外の画素の
値を０とする（暗画素として除去する）。この場合のt
h.１の値は、原画像１９０中で、対象像AおよびノイズB
に含まれる画素をできるだけ多く抽出する一方で、それ
以外の画素（対象像AおよびノイズBのいずれでもなく暗
画素として除去される画素）ができるだけ多くなるよう
に設定する。

【００５８】対象像識別手段３００および対象像復元手
段４００について説明する。

【００５９】これらによる処理内容は、原画像１９０と
してどのようなものを用いるかによって異なる。従っ
て、説明は原画像１９０の種類ごとに分けて行う。ここ
では、原画像１９０として、顕微鏡画像を用いた場合
（事例１）と、像の輪郭がぼんやりとしている画像を用
いた場合（事例２）とを説明する。

【００６０】［事例１］・・・図４、図５、図６、図７
参照 事例１は、原画像１９０として顕微鏡画像を用いる場合
である。顕微鏡画像６０とは、静置したプレパラート１
０を顕微鏡２０に投影し、これをカメラ５０で取り込ん
だ画像のことである（図４参照）。顕微鏡画像６０中に
は、顕微鏡焦点の合った像と合っていない像が存在す
る。ここでは焦点の合っている像を対象像Ａ、合ってい
ない像をノイズBとして扱う。

【００６１】まず、事例１における対象像識別手段３０
０を図４を用いて説明する。

【００６２】原画像１９０において、対象像Aの輪郭は
はっきりとしているのに対し、ノイズBの輪郭はぼんや
りとしていることが目視で確認できる。これは、原画像
１９０の輝度分布P１において、対象像Aの輪郭における
輝度の変化の仕方が、ノイズBのそれと比べ相対的に大
きいことに起因している。そのため、輝度の二次微分値
分布P２においては、対象像Aの輪郭における二次微分値
は、ノイズBのそれと比べ相対的に大きい。そこで、該
事例１では、原画像１９０において対象像AとノイズBと
を識別する手段として、下記の二次微分対象像識別手段
３１０を用いることができる。

【００６３】二次微分対象像識別手段３１０は、輝度分
布に対して微分処理を行う。さらに、輝度の二次微分値
分布P２に対して、しきい値th.３を設け、P２(g)<th.３
を満たすすべての画素gの値を１とし（すなわち、明画
素として抽出し）、それ以外の画素の値を０とする（す
なわち、暗画素として除去する）。しきい値th.３とし
ては、二次微分値分布P２において、ノイズBに関するす
べての画素を除去することができ、且つ、対象像Aに含
まれる画素を抽出することができる値（すなわち、ノイ
ズＢを構成する画素の輝度値の範囲外であり且つ対象像
Ａを構成する画素の輝度値の範囲内の値）を設定する。

【００６４】二次微分対象像識別手段３１０による処理
によって得られる二次微分対象像識別画像３３０中に
は、対象像Aの輪郭を形成する画素の少なくとも一部が
存在するが、ノイズBに関する画素は存在しない。

【００６５】事例１における対象像復元手段４００を図
５、図６を用いて説明する。

【００６６】対象像復元手段４００として、ここでは２
種類（対象像復元手段４１０、対象像復元手段４５０）
を説明する。対象復元手段４５０は、二値化全抽出画像
２９０中において対象像AとノイズBが近傍に存在する場
合、とくに有効な手段である。対象復元手段４１０は、
その他一般的な場合にとる手段である。

【００６７】対象像復元手段４１０，４５０はいずれ
も、膨張手段５２０と論理積手段５６０と判定手段との
組み合わせからなる。

【００６８】膨張手段５２０は、二値画像中で１の値を
とるすべての画素（すなわち、二値画像中のすべての明
画素）gに関して、gに隣接するすべての画素の値を１と
するものである。ここでの膨張手段５２０の役割は、二
値化全抽出画像２９０の対象像Aに含まれ（すなわち、
二値化全抽出画像２９０上で１の値をとり）、対象像識
別画像３９０上で０の値をとる画素について、対象像識
別画像３９０上の値を０から１に変換することである。
ここでは、対象像識別画像３９０に対し、０回以上の任
意の回数だけ膨張手段５２０による処理を施した画像
を、膨張過程画像５３０と呼ぶことにする。この膨張手
段５２０は、ノイズ復元手段５００、原画復元手段６０
０、原画ノイズ復元手段７００も備えている。

【００６９】論理積手段５６０は、二種の二値画像に対
し、互いに同位置にある明画素をすべて抽出するもので
ある。例えば、図１０中で、二値化全抽出画像２９０と
反転画像５５０に対し論理積手段５６０による処理を施
した場合を考える。この場合には、二値化全抽出画像２
９０と反転画像５５０とで共に黒色の部分が抽出され、
その結果は図１０のノイズ復元画像５９０のようにな
る。対象像復元手段４１０,４５０における論理積手段
５６０の役割は、二値化全抽出画像２９０の対象像Aに
含まれず（すなわち、二値化全抽出画像２９０上で０の
値をとり）、対象像識別画像３９０上で１の値をとる画
素について、対象像識別画像３９０上の値を１から０に
変換することである。この論理積手段５６０は、ノイズ
復元手段５００も備えている。

【００７０】対象像復元手段４００の１番目の例である
対象復元手段４１０を図５を用いて説明する。

【００７１】対象復元手段４１０では、条件５１０が満
たされるまで、膨張過程画像５３０（但し、第１回目は
対象像識別画像３９０）に対して膨張手段５２０による
処理が繰り返される。ここで条件５１０とは、対象像A
に関し膨張過程画像５３０が二値化全抽出画像２９０を
覆うことである。条件を満たしているか否かは、判定手
段が判定している。条件５１０をはじめて満たす膨張過
程画像５３０を、とくに最終膨張過程画像４２０と呼ぶ
ことにする。この場合、対象像識別画像３９０中にはノ
イズBが存在しないため、膨張過程画像５３０中にノイ
ズBに関する画素が出現することはない。

【００７２】条件５１０が満たされると、次に、二値化
全抽出画像２９０と最終膨張過程画像４２０に対し、論
理積手段５６０による処理を施すことで、対象像復元画
像４９０を得る。このようにして得られた対象像復元画
像４９０中の明画素の集合は、二値化全抽出画像２９０
中のAに含まれる画素の集合とほぼ等しい。

【００７３】対象像復元手段４００として以上述べた対
象像復元手段４１０を採用するのが不適当な場合（有効
でない場合）を図６を用いて説明する。ここでは、二値
化全抽出画像２９０中で対象像AとノイズBが互いに近傍
に存在する場合（より厳密には、対象像Aの最大外径画
素数（＝重心から周辺までの最大距離に相当する画素
数）をr、対象像AとノイズBとの間の最短距離に相当す
る画素数をdと表わしたとき、r > d が成立する場合に
ついて考える。

【００７４】このような場合に対象像復元手段４１０に
よる処理を施すと、対象像復元画像４９０中に、二値化
全抽出画像２９０中のノイズBの一部が復元されてしま
う。これは、 画像識別システム１００の目的「原画像
１９０中のノイズBを除去し、対象像Aのみを抽出するこ
と」に反する。対象像復元画像２９０中にノイズBの一
部が復元される理由は以下のとおりである。対象像識別
画像３９０中の対象像Aは、二値化全抽出画像２９０中
の対象像Aの輪郭画像である。従って、対象像識別画像
３９０中の対象像Aと二値化全抽出画像２９０中の対象
像Aの最大内径画素数はほぼ一致し、その値はrである。
対象像識別画像３９０に対し膨張手段５６０による処理
をx回施したとき、膨張過程画像５３０中の対象像Aの内
径、外径に相当する画素数は、それぞれr-x, r+xとな
る。条件５１０を成立させるためには、対象像識別画像
３９０に対し膨張手段５２０による処理をr回施し、膨
張過程画像５３０中の対象像Aの内径に相当する画素数
を０（＝r-r） とする必要がある。この時、最終膨張過
程画像４２０中の対象像Aの外径に相当する画素数は２r
となる。ところで、二値化全抽出画像２９０中の対象像
Aの重心からノイズBまでの最短距離（r+d）と、最終膨
張過程画像４２０中の対象像Aの外径（２r）とには、r+
d < ２r の関係が成立する。そのため、二値化全抽出画
像２９０と最終膨張過程画像４２０に対し論理積手段５
６０による処理を施す際に対象像復元画像４９０中に
は、対象像Aの重心から２r画素分の範囲にあるノイズB
が復元されてしまうことになる。

【００７５】次に、対象像復元手段４００の２番目の例
である対象像復元手段４５０を図７を用いて説明する。

【００７６】以下において述べる対象像復元手段４５０
によれば、二値化全抽出画像２９０で対象像AとノイズB
とが互いに近傍にある場合でも、対象像復元画像４９０
中においてノイズBが復元されることはない。

【００７７】ここでは、対象像識別画像３９０に対し、
膨張手段５２０および論理積手段５６０による処理を、
０回以上の任意の回数だけ施した画像を、膨張過程画像
５３０と呼ぶ。

【００７８】対象像復元手段４５０では、膨張過程画像
５３０（但し、第１回目は対象像識別画像３９０）に対
して、膨張手段５２０による処理が施される。また、膨
張手段５２０による処理結果と二値化全抽出画像２９０
とに対して論理積手段５６０による処理が施される。対
象像復元手段４５０は、条件５１０が満たされるまで、
以上の処理を繰り返す。ここで条件５１０とは、対象像
Ａに関し膨張過程画像５３０が二値化全抽出画像２９０
を覆うことである。この判定は、判定手段が行ってい
る。条件５１０をはじめて満たす膨張過程画像５３０が
対象像復元画像４９０である。このようにして得られた
対象像復元画像４９０中の明画素の集合は、二値化全抽
出画像２９０中の対象像Ａに含まれる画素の集合とほぼ
等しくなる。

【００７９】［事例２］・・・図８、図９参照 事例２は、原画像１９０が図８に示したような輝度分布
Pを有する場合、すなわち、輝度の暗い像（対象像A）と
輝度の明るい像（ノイズＢ）とが共存し、且つ、対象像
Ａ，ノイズBともに輪郭がぼんやりとしている場合に適
用される。

【００８０】該事例２における対象像識別手段３００を
図８を用いて説明する。ここでは、対象像識別手段３０
０として、以下において説明する輝度対象像識別手段３
５０を採用している。

【００８１】輝度対象像識別手段３５０は、輝度分布P
に対して、しきい値th.４を設け、P(g)<th.４を満たす
すべての画素gの値を１とし（＝明画素として抽出
し）、それ以外の画素の値を０とする（＝暗画素として
除去する）。この場合、th.３の値としては、輝度分布P
において、ノイズBに関するすべての画素を除去でき、
且つ、対象像Aに含まれる画素を抽出できる値を設定す
る。

【００８２】原画像１９０に対して輝度対象像識別手段
３５０による処理を施した結果得られる輝度対象像識別
画像３６０中には、対象像Aの画素の一部が存在し、ノ
イズBに関する画素は存在しない。

【００８３】該事例２における対象像復元手段４００を
図９に示した。この対象像復元手段４００は、上述の対
象像復元手段４１０（図６参照）を採用可能である。

【００８４】これ以降においては、ノイズ復元手段５０
０、原画復元手段７００、対象像復元手段４００につい
て簡単に説明しておく。

【００８５】次に、ノイズ復元手段５００（図２参照）
の詳細を図１０を用いて説明する。

【００８６】ノイズ復元手段５００は、膨張手段５２
０、反転手段５４０、論理積手段５６０を備えている。
また、後述する条件５１０が成立しているか否かを判定
するための判定手段を備えている。

【００８７】膨張手段５２０および論理積手段５６０に
ついては既に述べたとおりである。ここでは対象像復元
画像４９０に対し、膨張手段５２０による処理を０回以
上の任意の回数だけ施すことで得られた画像を、膨張過
程画像５３０と呼ぶ。

【００８８】反転手段５４０は、画像上の画素の値（０
／１）を、反転させる手段である。以下、最終膨張過程
画像に反転手段５４０による処理を施した画像を、“反
転画像５５０”と呼ぶ。なお、この反転手段５４０は、
原画復元手段６００、原画ノイズ復元手段７００も備え
ている。

【００８９】ノイズ復元手段５００では、条件５１０が
満たされるまで、膨張過程画像５３０（第１回目だけ
は、対象像復元画像４９０）に対して膨張手段５２０に
よる処理がくり返される。ここで、条件５１０とは、対
象像Aに関し膨張過程画像５３０が二値化全抽出画像２
９０を覆うことである。また、ここでは、条件５１０を
はじめて満たす膨張過程画像５３０を、“最終膨張過程
画像”と呼ぶことにする。

【００９０】条件５１０が成立していた場合には、最終
膨張過程画像に対し反転手段５４０による処理を施すこ
とで、反転画像５５０が得られる。続いて、反転画像５
５０と二値化全抽出画像２９０に対し、論理積手段５６
０による処理を施す。これにより、二値化全抽出画像２
９０中のノイズBのみを抽出したノイズ復元画像５９０
が得られる。

【００９１】次に、原画復元手段６００（図２参照）の
詳細を図１１を用いて説明する。

【００９２】原画復元手段６００は、ノイズ復元手段５
００とほぼ同様の構成であるが、論理積手段５６０に代
わって、マスク合成手段６６０を備えている点が異な
る。また、判定手段の判定条件は、後述する条件６１０
となっている。

【００９３】マスク合成手段６６０は、原画像１９０に
対し、反転画像５５０をマスクとしてかぶせものであ
る。

【００９４】原画復元手段６００では、条件６１０が満
たされるまで、膨張過程画像５３０（第１回目だけは、
対象像復元画像４９０）に対して膨張手段５２０による
処理がくり返される。ここで、条件６１０とは、対象像
Aに関し膨張過程画像５３０が原画像１９０を覆うこと
である。ここでは、条件６１０をはじめて満たす膨張過
程画像５３０を、“最終膨張過程画像”と呼ぶ。

【００９５】条件６１０が成立していた場合には、最終
膨張過程画像に対し反転手段５４０による処理を施すこ
とで、反転画像５５０が得られる。続いて、反転画像５
５０と原画像１９０に対し、マスク合成手段６６０によ
る処理を施すことによって、原画像１９０中の対象像A
のみを抽出した原画復元画像６９０が得られる。

【００９６】原画ノイズ復元手段７００（図２参照）の
詳細を図１２を用いて説明する。

【００９７】原画ノイズ復元手段７００の構成は、処理
対象として最初に入力される画像がノイズ復元画像５９
０であることを除き、原画復元手段６００とほぼ同様で
ある。但し、判定手段の判定条件は、後述する条件７１
０となっている。

【００９８】ここでは、ノイズ復元画像５９０に対し、
０回以上の任意の回数だけ膨張手段５２０を施した画像
を、膨張過程画像５３０と呼ぶことにする。

【００９９】原画ノイズ復元手段７００では、条件７１
０が満たされるまで、膨張過程画像５３０（第１回目だ
けは、ノイズ復元画像５９０）に対して膨張手段５２０
による処理がくり返される。ここで、条件７１０とは、
ノイズBに関し膨張過程画像５３０が原画像１９０を覆
うことである。また、ここでは、条件７１０をはじめて
満たす膨張過程画像５３０を、“最終膨張過程画像”と
呼ぶことにする。

【０１００】条件７１０が成立していた場合には、最終
膨張過程画像に対し反転手段５４０による処理を施すこ
とで、反転画像５５０が得られる。続いて、反転画像５
５０と原画像１９０に対し、マスク合成手段６６０によ
る処理を施す。これにより、原画像１９０中の対象像B
のみを抽出した原画復元画像７９０が得られる。

【０１０１】以上説明した実施形態によれば、対象像と
ノイズの含まれる原画像からノイズのみを除去すること
ができる。

【０１０２】

【発明の効果】本発明によれば、原画像に含まれる像
を、輝度情報に基づいて、選択抽出することができる。
従って、像の面積に関わらず目的とする像のみを抽出で
きる。

【０１０３】また、顕微鏡画像を原画像とした場合、焦
点の合っている像のみを選択抽出することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態である画像識別システムの全
体構成を示すブロック図である。

【図２】画像識別システム全体の動作概要を示す図であ
る。

【図３】二値化全抽出手段２００の概要を示す図であ
る。

【図４】対象像識別手段３００の一例である二次微分対
象像識別手段３１０の概要を示す図である。

【図５】対象像復元手段４００の一例である対象像復元
手段４１０の概要を示す図である。

【図６】対象像復元手段４１０の問題点を示す図であ
る。

【図７】対象像復元手段４００の一例である対象像復元
手段４５０の概要を示す図である。

【図８】対象像識別手段３００の一例である輝度対象像
識別手段３５０の概要を示す図である。

【図９】対象像復元手段４００の一例である対象像復元
手段４１０の概要を示す図である。

【図１０】ノイズ復元手段５００の概要を示す図であ
る。

【図１１】原画復元手段６００の概要を示す図である。

【図１２】原画ノイズ復元手段７００の概要を示す図で
ある。

【符号の説明】

１０…プレパラート、２０…顕微鏡、５０…カメラ、６
０…顕微鏡画像、９０…画像処理装置、１００…画像識
別システム、１９０…原画像、２００…二値化全抽出手
段、２９０…二値化全抽出画像、３００…対象像識別手
段、３１０…二次微分対象像識別手段、３３０…二次微
分対象像識別画像、３５０…輝度対象像識別手段、３６
０…輝度対象像識別画像、３９０…対象像識別画像、４
００…対象像復元手段、４１０…対象像復元手段、４２
０…最終膨張過程画像、４５０…対象像復元手段、４９
０…対象像復元画像、５００…ノイズ復元手段、５２０
…膨張手段、５３０…膨張過程画像、５４０…反転手
段、５５０…反転画像、５６０…論理積手段、５９０…
ノイズ復元画像、６００…原画復元手段、６６０…マス
ク合成手段、６９０…原画復元画像、７００…原画ノイ
ズ復元手段、７９０…原画ノイズ復元画像、８００…Ｃ
ＲＴ、Ａ…対象像、Ｂ…ノイズ、Ｐ（ｇ）…輝度値、Ｐ
…輝度分布、Ｐ１…輝度分布、Ｐ２…輝度の二次微分値
分布、ｔｈ．１…しきい値、ｔｈ．３…しきい値、ｔ
ｈ．４…しきい値、ｒ…対象像Ａの最大外径画素数（＝
重心から周辺までの最大距離に相当する画素数）、ｄ…
対象像Ａ，Ｂ間の最短距離に相当する画素数

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 馬場 研二 茨城県日立市大みか町七丁目１番１号 株式会社日立製作所 日立研究所内 (72)発明者 山越 信義 茨城県日立市大みか町五丁目２番１号 株式会社日立製作所 大みか工場内 (72)発明者 圓佛 伊智朗 茨城県日立市大みか町七丁目１番１号 株式会社日立製作所 日立研究所内 (56)参考文献 特開 平３−134777（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−94534（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−77364（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−280379（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) G06T 7/00 G01N 33/483 G06T 1/00

Claims (7)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】原画像から所望の像（以下“対象像”とい
   う）を抽出する画像識別装置において、 上記原画像中のすべての像を二値化して抽出する二値化
   全抽出手段と、 上記対象像以外の像（以下“ノイズ”という）を構成す
   る画素の輝度の範囲外であり且つ上記対象像を構成する
   画素の輝度の範囲内の値に別途に設定されるしきい値を
   備え、該しきい値と上記原画像中の各画素の輝度値とを
   比較し、上記しきい値以上または上記しきい値以下の画
   素を抽出することで、上記ノイズを抽出することなく上
   記対象像の少なくとも一部を抽出する対象像識別手段
   と、 画像を膨張させその後上記二値化全抽出手段によって得
   た画像との論理積をとる処理を、上記二値化全抽出手段
   の抽出した上記対象像の画像を覆う像が得られるまで上
   記対象像識別手段によって抽出された画像に対して繰り
   返し施す対象像復元手段と、 を有することを特徴とする画像識別装置。
2. 【請求項２】原画像から所望の像（以下“対象像”とい
   う）を抽出する画像識別装置において、 上記原画像中のすべての像を二値化して抽出する二値化
   全抽出手段と、 上記対象像以外の像（以下“ノイズ”という）を構成す
   る画素の輝度の二次微分値の範囲外であり且つ上記対象
   像を構成する画素の輝度の二次微分値の範囲内の値に別
   途に設定されるしきい値を備え、該しきい値と上記原画
   像中の各画素の輝度の二次微分値とを比較し、上記しき
   い値以上または上記しきい値以下の画素を抽出すること
   で、上記ノイズを抽出することなく上記対象像の少なく
   とも一部を抽出する対象像識別手段と、 画像を膨張させその後上記二値化全抽出手段によって得
   た画像との論理積をとる処理を、上記二値化全抽出手段
   の抽出した上記対象像の画像を覆う像が得られるまで上
   記対象像識別手段によって抽出された画像に対して繰り
   返し施す対象像復元手段と、 を有することを特徴とする画像識別装置。
3. 【請求項３】上記二値化全抽出手段によって抽出された
   像と上記対象像復元手段によって得られた像との差分を
   求めることで上記原画像中の上記ノイズに相当する像を
   得るノイズ復元手段をさらに有すること、 を特徴とする請求項１または２記載の画像識別装置。
4. 【請求項４】上記原画像はカメラによって撮影された画
   像であること、 を特徴とする請求項１または２記載の画像識別装置。
5. 【請求項５】上記カメラによって撮影された画像は、顕
   微鏡画像であること、 を特徴とする請求項４記載の画像識別装置。
6. 【請求項６】原画像から所望の像（以下“対象像”とい
   う）を抽出する画像識別方法において、 上記原画像中のすべての像を二値化して抽出する二値化
   全抽出ステップと、 上記対象像以外の像（以下“ノイズ”という）を構成す
   る画素の輝度の範囲外であり且つ上記対象像を構成する
   画素の輝度の範囲内の値に別途に設定されるしきい値と
   上記原画像中の各画素の輝度値とを比較し、上記しきい
   値以上または上記しきい値以下の画素を抽出すること
   で、上記ノイズを抽出することなく上記対象像の少なく
   とも一部を抽出する対象像識別ステップと、 画像を膨張させその後上記二値化全抽出ステップにおい
   て得られた画像との論理積をとる処理を、上記二値化全
   抽出ステップにおいて抽出された上記対象像の画像を覆
   う像が得られるまで上記対象像識別ステップにおいて抽
   出された画像に対して繰り返し施す対象像復元ステップ
   と、 を含むことを特徴とする画像識別方法。
7. 【請求項７】原画像から所望の像（以下“対象像”とい
   う）を抽出する画像識別方法において、 上記原画像中のすべての像を二値化して抽出する二値化
   全抽出ステップと、 上記対象像以外の像（以下“ノイズ”という）を構成す
   る画素の輝度の二次微分値の範囲外であり且つ上記対象
   像を構成する画素の輝度の二次微分値の範囲内の値に別
   途に設定されるしきい値と上記原画像中の各画素の輝度
   の二次微分値とを比較し、上記しきい値以上または上記
   しきい値以下の画素を抽出することで、上記ノイズを抽
   出することなく上記対象像の少なくとも一部を抽出する
   対象像識別ステップと、 画像を膨張させその後上記二値化全抽出ステップにおい
   て得られた画像との論理積をとる処理を、上記二値化全
   抽出ステップにおいて抽出された上記対象像の画像を覆
   う像が得られるまで上記対象像識別ステップにおいて抽
   出された画像に対して繰り返し施す対象像復元ステップ
   と、 を含むことを特徴とする画像識別方法。