JP5001231B2 - 領域抽出方法、領域抽出装置およびプログラム - Google Patents

Description

本発明は、画像から粒状性を有する粒状領域を抽出する技術に関する。

従来より、画像から特定の領域を抽出する技術が用いられており、例えば、特許文献１では、色彩情報を利用するクロマキー処理を用いて領域を抽出する手法が開示されており、非特許文献１では、色彩情報を用いて血球画像の領域分割を行う手法が開示されている。また、特許文献２では、入力画像を複数の部分画像に分割して各部分画像の輝度の平均値と標準偏差とを求め、標準偏差が最小の部分画像が背景のみを含むものとし、この部分画像の標準偏差と所定の範囲内の標準偏差となる部分画像も背景のみを含むものとし、背景のみを含む部分画像から全体における背景の統計量を推定して閾値を決定することにより、画像中の検出対象の物体を抽出する手法が開示されている。
特開平８−１５３２０１号公報 特開平１１−１１０５５９号公報 鈴木 隆一、外４名，「色彩情報を用いた血球画像の領域分割」，電子情報通信学会論文誌 Ｄ−II，１９９０年９月，Ｖｏｌ．Ｊ７３−Ｄ−II，Ｎｏ９，ｐ．１４２０−１４２９

ところで、粒状性を有する粒状領域（多数の粒子が互いに隣接する領域）を含む画像から当該粒状領域を抽出する際に、粒状領域が他の背景領域と同様の色を有する場合には（例えば、グレー画像の場合）、色彩情報を利用する特許文献１や非特許文献１の手法では領域を抽出することができない。また、このような粒状領域の抽出では、粒状領域内の各粒子ではなく、粒子が分布する範囲を示す領域の抽出が求められるため、特許文献２の手法では粒状領域を適切に抽出することは困難である。

本発明は上記課題に鑑みなされたものであり、対象画像から粒状領域を容易に抽出することを目的としている。

請求項１に記載の発明は、対象画像から粒状性を有する粒状領域を抽出する領域抽出方法であって、ａ）対象画像の各画素に対して、前記各画素を中心とするウィンドウ内の複数の画素の値のばらつきを示すばらつき値を付与することにより、新たな画像を生成する工程と、ｂ）前記新たな画像を所定の閾値にて２値化することにより、前記対象画像中の粒状領域を示す２値画像を生成する工程とを備え、複数サイズのウィンドウのそれぞれを前記粒状領域に含まれるように配置することにより複数の第１ばらつき値を求め、前記複数サイズのウィンドウのそれぞれを前記粒状領域以外の背景領域に含まれるように配置することにより複数の第２ばらつき値を求めた場合に、前記複数の第１ばらつき値から前記複数の第２ばらつき値をそれぞれ減算して得られる複数の値のうちの最大値に対応するサイズのウィンドウが前記ａ）工程にて用いられる。

請求項２に記載の発明は、対象画像から粒状性を有する粒状領域を抽出する領域抽出方法であって、ａ）対象画像の各画素に対して、前記各画素を中心とするウィンドウ内の複数の画素の値のばらつきを示すばらつき値を付与することにより、新たな画像を生成する工程と、ｂ）前記新たな画像を所定の閾値にて２値化することにより、前記対象画像中の粒状領域を示す２値画像を生成する工程とを備え、複数サイズのウィンドウのそれぞれを前記粒状領域に含まれるように配置することにより複数のばらつき値を求めた場合に、ウィンドウのサイズの増大に従って対応するばらつき値がほぼ一定値となり、ばらつき値がほぼ前記一定値となるウィンドウのうち最小サイズのもの、または、前記最小サイズよりも僅かに大きいサイズのものが前記ａ）工程にて用いられる。

請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の領域抽出方法であって、ｃ）前記ｂ）工程の前に、前記新たな画像の画素値のヒストグラムに基づいて前記所定の閾値を決定する工程と、ｄ）もう１つの対象画像に対して、前記ａ）ないしｃ）工程を繰り返す工程とをさらに備える。

請求項４に記載の発明は、請求項１ないし３のいずれかに記載の領域抽出方法であって、前記ばらつき値が標準偏差である。

請求項５に記載の発明は、対象画像から粒状性を有する粒状領域を抽出する領域抽出装置であって、対象画像の各画素に対して、前記各画素を中心とするウィンドウ内の複数の画素の値のばらつきを示すばらつき値を付与することにより、新たな画像を生成する画像演算部と、前記新たな画像を所定の閾値にて２値化することにより、前記対象画像中の粒状領域を示す２値画像を生成するマスク生成部とを備え、複数サイズのウィンドウのそれぞれを前記粒状領域に含まれるように配置することにより複数の第１ばらつき値を求め、前記複数サイズのウィンドウのそれぞれを前記粒状領域以外の背景領域に含まれるように配置することにより複数の第２ばらつき値を求めた場合に、前記複数の第１ばらつき値から前記複数の第２ばらつき値をそれぞれ減算して得られる複数の値のうちの最大値に対応するサイズのウィンドウが前記画像演算部にて用いられる。

請求項６に記載の発明は、対象画像から粒状性を有する粒状領域を抽出する領域抽出装置であって、対象画像の各画素に対して、前記各画素を中心とするウィンドウ内の複数の画素の値のばらつきを示すばらつき値を付与することにより、新たな画像を生成する画像演算部と、前記新たな画像を所定の閾値にて２値化することにより、前記対象画像中の粒状領域を示す２値画像を生成するマスク生成部とを備え、複数サイズのウィンドウのそれぞれを前記粒状領域に含まれるように配置することにより複数のばらつき値を求めた場合に、ウィンドウのサイズの増大に従って対応するばらつき値がほぼ一定値となり、ばらつき値がほぼ前記一定値となるウィンドウのうち最小サイズのもの、または、前記最小サイズよりも僅かに大きいサイズのものが前記画像演算部にて用いられる。

請求項７に記載の発明は、対象画像から粒状性を有する粒状領域を抽出する領域抽出をコンピュータに実行させるプログラムであって、前記プログラムのコンピュータによる実行は、前記コンピュータに、粒状領域が特定された参照画像において複数サイズのウィンドウのそれぞれを前記粒状領域に含まれるように配置することにより、それぞれがウィンドウ内の複数の画素の値のばらつきを示す複数の第１ばらつき値を求める工程と、前記複数サイズのウィンドウのそれぞれを前記粒状領域以外の背景領域に含まれるように配置することにより複数の第２ばらつき値を求める工程と、前記複数の第１ばらつき値から前記複数の第２ばらつき値をそれぞれ減算して得られる複数の値のうちの最大値に対応するサイズのウィンドウを対象ウィンドウとして決定する工程と、対象画像の各画素に対して、前記各画素を中心とする前記対象ウィンドウ内の複数の画素の値のばらつきを示すばらつき値を付与することにより、新たな画像を生成する工程と、前記新たな画像を所定の閾値にて２値化することにより、前記対象画像中の粒状領域を示す２値画像を生成する工程とを実行させる。

請求項８に記載の発明は、対象画像から粒状性を有する粒状領域を抽出する領域抽出をコンピュータに実行させるプログラムであって、前記プログラムのコンピュータによる実行は、前記コンピュータに、粒状領域が特定された参照画像において複数サイズのウィンドウのそれぞれを前記粒状領域に含まれるように配置することにより、それぞれがウィンドウ内の複数の画素の値のばらつきを示す複数のばらつき値を求める工程と、ウィンドウのサイズの増大に従って対応するばらつき値がほぼ一定値となっており、ばらつき値がほぼ前記一定値となるウィンドウのうち最小サイズのもの、または、前記最小サイズよりも僅かに大きいサイズのものを対象ウィンドウとして決定する工程と、対象画像の各画素に対して、前記各画素を中心とする前記対象ウィンドウ内の複数の画素の値のばらつきを示すばらつき値を付与することにより、新たな画像を生成する工程と、前記新たな画像を所定の閾値にて２値化することにより、前記対象画像中の粒状領域を示す２値画像を生成する工程とを実行させる。

本発明によれば、対象画像から粒状領域を容易に抽出することができる。

また、請求項３の発明では、対象画像毎に２値化の際の閾値を決定することにより、粒状領域を精度よく抽出することができる。

図１は本発明の一の実施の形態に係る領域抽出装置１の構成を示す図である。領域抽出装置１は、風景画像や顕微鏡画像等の各種画像から粒状性を有する粒状領域（多数の同種の粒子が互いに近接する領域）を抽出するものである。

図１の領域抽出装置１は、各種演算処理を行うＣＰＵや各種情報を記憶するメモリ等により構成されるコンピュータ２を備え、コンピュータ２には、対象物を撮像して多階調の画像を取得する撮像部３１、および、対象物を撮像した画像を記憶する記憶部３２がネットワークを介して接続される。コンピュータ２には撮像部３１または記憶部３２から処理対象の画像（以下、「対象画像」という。）が入力される。

コンピュータ２は、図２に示すように、各種演算処理を行うＣＰＵ２１、基本プログラムを記憶するＲＯＭ２２および各種情報を記憶するＲＡＭ２３をバスラインに接続した一般的なコンピュータシステムの構成となっている。バスラインにはさらに、情報記憶を行う固定ディスク２４、各種情報の表示を行う表示部であるディスプレイ２５、操作者からの入力を受け付けるキーボード２６ａおよびマウス２６ｂ（以下、「入力部２６」と総称する。）、光ディスク、磁気ディスク、光磁気ディスク等のコンピュータ読み取り可能な記録媒体８から情報の読み取りを行う読取装置２７、並びに、撮像部３１および記憶部３２に接続される通信部２８が、適宜、インターフェイス（Ｉ／Ｆ）を介する等して接続される。

コンピュータ２には、事前に読取装置２７を介して記録媒体８からプログラム２４１が読み出され、固定ディスク２４に記憶される。そして、プログラム２４１がＲＡＭ２３にコピーされるとともにＣＰＵ２１がＲＡＭ２３内のプログラムに従って演算処理を実行することにより（すなわち、コンピュータがプログラムを実行することにより）、コンピュータ２が対象画像から粒状領域を抽出する後述の処理部としての動作を行う。

図３は、ＣＰＵ２１がプログラム２４１に従って動作することにより、ＣＰＵ２１、ＲＯＭ２２、ＲＡＭ２３、固定ディスク２４等が実現する機能構成を示すブロック図である。図３において処理部４内の画像解析部４１、画像演算部４２、閾値決定部４３およびマスク生成部４４がＣＰＵ２１等により実現される機能を示す。なお、これらの機能は専用の電気的回路により実現されてもよく、部分的に専用の電気的回路が用いられてもよい。

図４は領域抽出装置１が対象画像から粒状領域を抽出する処理の流れを示す図である。領域抽出装置１にて対象画像から粒状領域を抽出する際には、まず、画像解析部４１にて対象画像から後述する標準偏差画像を生成する際に用いられる正方形のウィンドウ（計算窓とも呼ばれる。）のサイズが決定される（ステップＳ１１）。以下の説明では、ステップＳ１１の処理にて決定されたサイズのウィンドウを対象ウィンドウという。なお、ウィンドウサイズを決定する処理は、実際には、領域抽出処理の事前準備として行われるものであり、詳細については後述する。

続いて、処理部４の画像演算部４２には、図１の撮像部３１または記憶部３２から図５に簡略化して示す多階調の対象画像５１が入力される（ステップＳ１２）。ここで、対象画像５１は、既述のように粒状性を有する粒状領域５１２（例えば、粒状の要素が配列されたテクスチャ領域）を有するものであり、粒状領域５１２以外の領域（以下「背景領域」という。）５１３では、好ましくは画素の値がおよそ一定となっている（すなわち、背景領域５１３は一様な領域となっている。）。画像演算部４２では、ステップＳ１１の処理にて決定されたサイズのウィンドウ（すなわち、対象ウィンドウ）を用いて対象画像５１から新たな画像（後述するように、各画素の値が標準偏差を示すため、以下、「標準偏差画像」という。）が生成される（ステップＳ１３）。

具体的には、図６に示すように、対象画像５１の一の画素５１１ａ（図６中にて平行斜線を付して示す。）を中心として奇数サイズ（すなわち、行方向および列方向（横方向および縦方向）の画素数が奇数とされる。）の対象ウィンドウ６１が配置される場合には、対象ウィンドウ６１内に含まれる全ての画素５１１の値の標準偏差が算出され、画素５１１ａに対応する標準偏差画像の画素の値とされる。このように、対象画像５１の各画素５１１に対して、当該画素５１１を中心とする対象ウィンドウ６１内の複数の画素５１１の値のばらつきを示す標準偏差を付与することにより、標準偏差画像が生成される。このとき、対象画像５１の粒状領域５１２では、その粒状性により画素の値がばらついているため、標準偏差画像において、粒状領域５１２に対応する領域にて画素の値が大きくなり、背景領域５１３に対応する領域にて画素の値が小さくなる。

標準偏差画像が生成されると、閾値決定部４３では標準偏差画像を粒状領域および背景領域にそれぞれ対応する２つの領域に分ける際の閾値が、標準偏差画像の画素値のヒストグラムに基づいて決定される（ステップＳ１４）。ここで、ヒストグラムに基づいて閾値を決定する手法としては、当該２つの領域の面積比率が既知であるものとして当該比率に従って画素値のヒストグラムを二分する閾値を決定するｐ−ｔｉｌｅ法や、クラス（閾値により分離される画素値群）間の分散が最大となるように閾値を求める判別分析法等を用いることが可能である。なお、操作者がディスプレイ２５に表示される画素値のヒストグラムを参照することにより、あるいは、操作者がディスプレイ２５に表示される対象画像の粒状領域および背景領域のそれぞれに対象ウィンドウを配置して、求められる標準偏差を参照することにより、操作者にて閾値が決定されてもよい。

閾値はマスク生成部４４に入力され、図５の対象画像５１に対応する図７の多階調の標準偏差画像５２を当該閾値にて２値化することにより、図８に示すように領域５３１を示す２値画像（以下、「マスク画像」という。）５３が生成される（ステップＳ１５）。マスク画像５３はディスプレイ２５にて表示される、または、コンピュータ２が有する固定ディスク２４にて記憶される。マスク画像５３における領域５３１は、対象画像５１における粒状領域５１２の範囲を示すものとなり、マスク画像５３の生成により、対象画像５１から粒状領域５１２が抽出されることとなる。実際には、マスク画像５３を用いて、対象画像５１から粒状領域５１２の部分が切り出される。なお、マスク画像５３における領域５３１は、当該領域５３１を包含する最小円や最小矩形に変換されてもよい。

対象画像５１に対する処理が完了し、次の対象画像が存在することが確認されると（ステップＳ１６）、次の対象画像が画像演算部４２に入力されて（ステップＳ１２）、上記の場合と同様にして、対象ウィンドウ６１を用いて標準偏差画像が生成される（ステップＳ１３）。続いて、この標準偏差画像から２値化の際の閾値が求められた後（ステップＳ１４）、当該閾値を用いて標準偏差画像からマスク画像が生成され、対象画像から粒状領域が抽出される（ステップＳ１５）。以上のようにして、同種の対象物を同じスケールにて示す全ての対象画像に対して上記ステップＳ１２〜Ｓ１５の処理が繰り返され、粒状領域を抽出する処理が完了する（ステップＳ１６）。

次に、ステップＳ１１にてウィンドウのサイズを決定する処理の詳細について説明する。図９はウィンドウサイズ決定処理の流れを示す図であり、図４のステップＳ１１にて行われる処理を示している。

使用するウィンドウのサイズを決定する（対象ウィンドウを決定する）際には、まず、対象画像が示す対象物と同種の対象物を対象画像と同じスケールにて示す多階調画像（以下、「参照画像」という。）がディスプレイ２５に表示され、操作者により参照画像中の粒状領域が入力部２６を用いて特定される（ステップＳ２１）。実際には、粒状領域を特定することにより、参照画像における粒状領域以外の領域である背景領域も特定されることとなる。なお、最初に図４のステップＳ１２〜Ｓ１５の処理が行われる対象画像５１が参照画像とされてもよい。

画像解析部４１では、３行３列の大きさのウィンドウが、操作者により特定された粒状領域に含まれるように（すなわち、全体が粒状領域に包含されるように）参照画像上に配置され、ウィンドウ内に含まれる複数の画素の値の標準偏差が算出される。続いて、ウィンドウの大きさが５行５列に変更され、同様にウィンドウ内に含まれる複数の画素の値の標準偏差が算出される。このとき、ウィンドウの一部が粒状領域外となる場合には、その位置が変更され、ウィンドウの全体が粒状領域内に含まれる状態で標準偏差が算出される。

このようにして、行方向および列方向のそれぞれに２画素ずつウィンドウのサイズを大きくしつつ、各サイズにおいて標準偏差が算出され、表１に示すように、複数サイズのウィンドウにそれぞれ対応する複数の標準偏差（以下、「第１標準偏差」という。）が求められる（ステップＳ２２）。表１では、最も左の列の最上段に「ウィンドウのサイズ」と記してウィンドウの行方向および列方向のそれぞれのサイズ（画素数）を示し、上から２段目に「第１標準偏差」と記して各サイズのウィンドウを用いて粒状領域において求められる標準偏差を示している。

なお、各サイズのウィンドウを全体が粒状領域に含まれる複数の位置に配置して複数の標準偏差が求められ、複数の標準偏差の平均値が当該サイズのウィンドウに対する第１標準偏差とされてもよい（背景領域においても同様）。

粒状領域に対して複数の第１標準偏差が求められると、画像解析部４１では、背景領域において、粒状領域の場合と同様にして複数の標準偏差（以下、「第２標準偏差」という。）が求められる（ステップＳ２３）。すなわち、各サイズのウィンドウをその全体が背景領域内に含まれるように配置してウィンドウ内に含まれる複数の画素の値の標準偏差を算出することにより、複数サイズのウィンドウにそれぞれ対応する複数の第２標準偏差が求められる。表１では、上から３段目に「第２標準偏差」と記して各サイズのウィンドウを用いて背景領域において求められる標準偏差を示している。

画像解析部４１では、各サイズのウィンドウに対応する第１標準偏差と第２標準偏差との差が求められる。表１では、最下段に「差」と記して各サイズのウィンドウに対応する第１標準偏差と第２標準偏差との差を示している。そして、当該差が最大となる９行９列のウィンドウが、図４のステップＳ１３の標準偏差画像の生成にて用いられる対象ウィンドウとして決定される（ステップＳ２４）。

ここで、参照画像において第１標準偏差と第２標準偏差との差が最大となる対象ウィンドウでは、参照画像と同種の対象物を同じスケールにて示す対象画像においても同様に、粒状領域において求められる第１標準偏差と背景領域において求められる第２標準偏差との差が他のサイズのウィンドウを用いる場合に比べて大きくなるといえる。したがって、対象ウィンドウを用いて生成される標準偏差画像では、粒状領域に対応する画素の値と背景領域に対応する画素の値との差が大きくなり、標準偏差画像の２値化により、対象画像における粒状領域の範囲を示すマスク画像が高精度に取得されることとなる。

なお、対象ウィンドウの決定の際に、粒状領域および背景領域のそれぞれにおいて、ウィンドウの全体が当該領域内に含まれる状態で標準偏差が算出されるのであるならば、第１および第２標準偏差が求められるウィンドウの個数（サイズが異なるウィンドウの個数）は任意に決定されてよい。ただし、対象ウィンドウを精度よく求めるという観点では、ウィンドウの個数は８以上とされることが好ましく、対象ウィンドウの決定に要する時間を短縮するには３０以下とされることが好ましい。また、ウィンドウのサイズの変更量は、２画素以外とされてもよい（ステップＳ２３の処理を省略する後述の処理例において同様）。

以上に説明したように、領域抽出装置１では、対象画像において複数サイズのウィンドウのそれぞれを粒状領域に含まれるように配置することにより複数の第１標準偏差を求め、複数サイズのウィンドウのそれぞれを粒状領域以外の背景領域に含まれるように配置することにより複数の第２標準偏差を求めた場合に、複数の第１標準偏差から複数の第２標準偏差をそれぞれ減算して得られる複数の値のうちの最大値に対応するサイズのウィンドウを用いて標準偏差画像が生成される。そして、標準偏差画像を所定の閾値にて２値化することにより、対象画像中の粒状領域を示すマスク画像が生成され、色彩情報を利用することなく、グレー画像である対象画像から粒状領域を容易に抽出することが実現される。

また、領域抽出装置１では、複数の対象画像から粒状領域を抽出する際に、対象画像毎に、対応する標準偏差画像の画素値のヒストグラムに基づいて２値化の際の閾値を決定することにより、粒状領域を精度よく抽出することができる。なお、領域抽出を高速に行う場合に、複数の対象画像の撮像条件等が同じであるときには、同一の閾値を用いて各標準偏差画像からマスク画像が生成されてもよい。

次に画像解析部４１においてウィンドウのサイズを決定する他の好ましい手法について図９を参照して説明する。本処理例では、図９のステップＳ２３の処理が省略される。

本処理例では、まず、上記の処理例と同様に、操作者により参照画像中の粒状領域が特定される（ステップＳ２１）。続いて、画像解析部４１では、参照画像において複数サイズのウィンドウのそれぞれを粒状領域に含まれるように配置することにより、それぞれがウィンドウ内の複数の画素の値のばらつきを示す複数の標準偏差が求められる（ステップＳ２２）。

このとき、あるサイズ以上のウィンドウに対応する全ての標準偏差がほぼ一定の値（以下、「収束値」という。）となり（表１の第１標準偏差参照）、例えば、これらの値（ほぼ収束値となる標準偏差）は、その平均値の±１０％の範囲内となる。このように、ウィンドウのサイズの増大に従って対応する標準偏差がほぼ一定の収束値となり、画像解析部４１では、標準偏差がほぼ収束値となるこれらのウィンドウのうち最小サイズのもの、または、最小サイズよりも僅かに大きいサイズ（例えば、１辺の長さが１０以下の画素だけ大きいサイズ）のものが対象ウィンドウとして決定される（ステップＳ２４）。

対象ウィンドウが決定されると（図４：ステップＳ１１）、上記の処理と同様に、対象ウィンドウを用いて対象画像から標準偏差画像が生成され（ステップＳ１２，Ｓ１３）、標準偏差画像の画素値のヒストグラムに基づいて決定された閾値にて標準偏差画像を２値化することにより、対象画像中の粒状領域を示すマスク画像が生成される（ステップＳ１４，Ｓ１５）。このようにして、同種の対象物を同じスケールにて示す全ての対象画像に対して上記ステップＳ１２〜Ｓ１５の処理が繰り返され、各対象画像から粒状領域が抽出される（ステップＳ１６）。

ここで、参照画像および対象画像は同種の対象物を同じスケールにて示す画像とされるため、仮に、対象画像において複数サイズのウィンドウのそれぞれを粒状領域に含まれるように配置することにより複数のばらつき値を求めた場合、参照画像の場合と同様にウィンドウのサイズの増大に従って対応するばらつき値がほぼ一定値となる。また、参照画像において標準偏差がほぼ収束値となるウィンドウのうちの最小サイズ、または、最小サイズよりも僅かに大きいサイズとなる対象ウィンドウは、対象画像においても同様に、粒状領域において求められる標準偏差がほぼ一定値となるウィンドウのうちの最小サイズ、または、最小サイズよりも僅かに大きいサイズとなっている。

次に、ウィンドウのサイズを変更した場合の標準偏差画像の変化について述べる。例えば、図１０に示す対象画像が画像演算部４２に入力された場合に、３行３列のウィンドウ、２１行２１列のウィンドウ、および、５１行５１列のウィンドウを用いるときには、それぞれ図１１、図１２および図１３に示す標準偏差画像が取得される。実際には、図１０の画像では、図１２の標準偏差画像に対応する２１行２１列のウィンドウが対象ウィンドウとされる。

３行３列のウィンドウでは、対象画像の粒状領域における粒子（すなわち、画素の値が極小（または極大）となる位置）間の距離に対してサイズが小さ過ぎるため、図１１の標準偏差画像では、粒状領域に対応する領域において画素の値が一定とならず、粒子の分布が画像中に表れてしまう。また、５１行５１列のウィンドウではサイズが大き過ぎることにより、図１３の標準偏差画像では粒状領域に対応する領域のエッジがぼけてしまう。

これに対し、２１行２１列の対象ウィンドウは、対象画像の粒状領域における粒子間の距離よりも僅かに大きなサイズ（例えば、行方向および列方向のそれぞれに関して、粒子の平均的なピッチの２ないし５倍のサイズ（一様なテクスチャ領域の場合には、テクスチャ単位の幅（またはピッチ）の２ないし５倍のサイズ））となっているため、図１２の標準偏差画像において粒子の分布が表れることが防止されるとともに、粒状領域に対応する領域のエッジのぼけが抑制される。

以上のように、領域抽出装置１では、対象画像において複数サイズのウィンドウのそれぞれを粒状領域内に配置することにより複数の標準偏差を求めた場合に、標準偏差がほぼ一定値となるウィンドウのうち最小サイズのもの、または、最小サイズよりも僅かに大きいサイズのものを用いて標準偏差画像を生成することにより、対象画像から粒状領域を容易に、かつ、高精度に抽出することが実現される。

以上、本発明の実施の形態について説明してきたが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、様々な変形が可能である。

上記実施の形態では、ウィンドウ内に含まれる複数の画素の値の標準偏差が、当該複数の画素の値のばらつきを示すばらつき値として求められるが、分散等、値のばらつきを示す他の統計値がばらつき値として用いられてもよい。

また、領域抽出装置１では、グレー画像が対象画像とされるが、カラー画像が対象画像とされてもよい。この場合、例えばカラー画像をグレースケール変換した画像に対して対象ウィンドウを作用させることにより標準偏差画像が生成され、標準偏差画像を２値化することにより粒状領域が抽出される。これにより、カラー画像において、背景領域と抽出すべき粒状領域とが同系色となっている場合であっても、粒状領域を容易に抽出することができる。

対象画像から粒状領域を抽出する本手法は様々な分野にて利用可能であり、例えば、医療分野において細胞画像や血球画像を対象画像とする場合、染色等を行うことなく、ほぼ無色透明な細胞や血球を示す領域を抽出することが可能となる。さらに、粒状領域を抽出する本手法は、動画像の各フレームに対して用いられてもよい。

領域抽出装置の構成を示す図である。 コンピュータの構成を示す図である。 コンピュータが実現する機能構成を示すブロック図である。 対象画像から粒状領域を抽出する処理の流れを示す図である。 対象画像を示す図である。 対象画像および対象ウィンドウを示す図である。 標準偏差画像を示す図である。 マスク画像を示す図である。 ウィンドウサイズ決定処理の流れを示す図である。 対象画像を示す図である。 標準偏差画像を示す図である。 標準偏差画像を示す図である。 標準偏差画像を示す図である。

符号の説明

１ 領域抽出装置
２ コンピュータ
４２ 画像演算部
４４ マスク生成部
５１ 対象画像
５２ 標準偏差画像
５３ マスク画像
６１ 対象ウィンドウ
２４１ プログラム
５１１，５１１ａ 画素
５１２ 粒状領域
５１３ 背景領域
Ｓ１３〜Ｓ１６，Ｓ２２〜Ｓ２４ ステップ

Claims (8)

1. 対象画像から粒状性を有する粒状領域を抽出する領域抽出方法であって、
   ａ）対象画像の各画素に対して、前記各画素を中心とするウィンドウ内の複数の画素の値のばらつきを示すばらつき値を付与することにより、新たな画像を生成する工程と、
   ｂ）前記新たな画像を所定の閾値にて２値化することにより、前記対象画像中の粒状領域を示す２値画像を生成する工程と、
   を備え、
   複数サイズのウィンドウのそれぞれを前記粒状領域に含まれるように配置することにより複数の第１ばらつき値を求め、前記複数サイズのウィンドウのそれぞれを前記粒状領域以外の背景領域に含まれるように配置することにより複数の第２ばらつき値を求めた場合に、前記複数の第１ばらつき値から前記複数の第２ばらつき値をそれぞれ減算して得られる複数の値のうちの最大値に対応するサイズのウィンドウが前記ａ）工程にて用いられることを特徴とする領域抽出方法。
2. 対象画像から粒状性を有する粒状領域を抽出する領域抽出方法であって、
   ａ）対象画像の各画素に対して、前記各画素を中心とするウィンドウ内の複数の画素の値のばらつきを示すばらつき値を付与することにより、新たな画像を生成する工程と、
   ｂ）前記新たな画像を所定の閾値にて２値化することにより、前記対象画像中の粒状領域を示す２値画像を生成する工程と、
   を備え、
   複数サイズのウィンドウのそれぞれを前記粒状領域に含まれるように配置することにより複数のばらつき値を求めた場合に、ウィンドウのサイズの増大に従って対応するばらつき値がほぼ一定値となり、ばらつき値がほぼ前記一定値となるウィンドウのうち最小サイズのもの、または、前記最小サイズよりも僅かに大きいサイズのものが前記ａ）工程にて用いられることを特徴とする領域抽出方法。
3. 請求項１または２に記載の領域抽出方法であって、
   ｃ）前記ｂ）工程の前に、前記新たな画像の画素値のヒストグラムに基づいて前記所定の閾値を決定する工程と、
   ｄ）もう１つの対象画像に対して、前記ａ）ないしｃ）工程を繰り返す工程と、
   をさらに備えることを特徴とする領域抽出方法。
4. 請求項１ないし３のいずれかに記載の領域抽出方法であって、
   前記ばらつき値が標準偏差であることを特徴とする領域抽出方法。
5. 対象画像から粒状性を有する粒状領域を抽出する領域抽出装置であって、
   対象画像の各画素に対して、前記各画素を中心とするウィンドウ内の複数の画素の値のばらつきを示すばらつき値を付与することにより、新たな画像を生成する画像演算部と、
   前記新たな画像を所定の閾値にて２値化することにより、前記対象画像中の粒状領域を示す２値画像を生成するマスク生成部と、
   を備え、
   複数サイズのウィンドウのそれぞれを前記粒状領域に含まれるように配置することにより複数の第１ばらつき値を求め、前記複数サイズのウィンドウのそれぞれを前記粒状領域以外の背景領域に含まれるように配置することにより複数の第２ばらつき値を求めた場合に、前記複数の第１ばらつき値から前記複数の第２ばらつき値をそれぞれ減算して得られる複数の値のうちの最大値に対応するサイズのウィンドウが前記画像演算部にて用いられることを特徴とする領域抽出装置。
6. 対象画像から粒状性を有する粒状領域を抽出する領域抽出装置であって、
   対象画像の各画素に対して、前記各画素を中心とするウィンドウ内の複数の画素の値のばらつきを示すばらつき値を付与することにより、新たな画像を生成する画像演算部と、
   前記新たな画像を所定の閾値にて２値化することにより、前記対象画像中の粒状領域を示す２値画像を生成するマスク生成部と、
   を備え、
   複数サイズのウィンドウのそれぞれを前記粒状領域に含まれるように配置することにより複数のばらつき値を求めた場合に、ウィンドウのサイズの増大に従って対応するばらつき値がほぼ一定値となり、ばらつき値がほぼ前記一定値となるウィンドウのうち最小サイズのもの、または、前記最小サイズよりも僅かに大きいサイズのものが前記画像演算部にて用いられることを特徴とする領域抽出装置。
7. 対象画像から粒状性を有する粒状領域を抽出する領域抽出をコンピュータに実行させるプログラムであって、前記プログラムのコンピュータによる実行は、前記コンピュータに、
   粒状領域が特定された参照画像において複数サイズのウィンドウのそれぞれを前記粒状領域に含まれるように配置することにより、それぞれがウィンドウ内の複数の画素の値のばらつきを示す複数の第１ばらつき値を求める工程と、
   前記複数サイズのウィンドウのそれぞれを前記粒状領域以外の背景領域に含まれるように配置することにより複数の第２ばらつき値を求める工程と、
   前記複数の第１ばらつき値から前記複数の第２ばらつき値をそれぞれ減算して得られる複数の値のうちの最大値に対応するサイズのウィンドウを対象ウィンドウとして決定する工程と、
   対象画像の各画素に対して、前記各画素を中心とする前記対象ウィンドウ内の複数の画素の値のばらつきを示すばらつき値を付与することにより、新たな画像を生成する工程と、
   前記新たな画像を所定の閾値にて２値化することにより、前記対象画像中の粒状領域を示す２値画像を生成する工程と、
   を実行させることを特徴とするプログラム。
8. 対象画像から粒状性を有する粒状領域を抽出する領域抽出をコンピュータに実行させるプログラムであって、前記プログラムのコンピュータによる実行は、前記コンピュータに、
   粒状領域が特定された参照画像において複数サイズのウィンドウのそれぞれを前記粒状領域に含まれるように配置することにより、それぞれがウィンドウ内の複数の画素の値のばらつきを示す複数のばらつき値を求める工程と、
   ウィンドウのサイズの増大に従って対応するばらつき値がほぼ一定値となっており、ばらつき値がほぼ前記一定値となるウィンドウのうち最小サイズのもの、または、前記最小サイズよりも僅かに大きいサイズのものを対象ウィンドウとして決定する工程と、
   対象画像の各画素に対して、前記各画素を中心とする前記対象ウィンドウ内の複数の画素の値のばらつきを示すばらつき値を付与することにより、新たな画像を生成する工程と、
   前記新たな画像を所定の閾値にて２値化することにより、前記対象画像中の粒状領域を示す２値画像を生成する工程と、
   を実行させることを特徴とするプログラム。