JP5206562B2 - Network analysis device between objects - Google Patents

Network analysis device between objects Download PDF

Info

Publication number
JP5206562B2
JP5206562B2 JP2009097243A JP2009097243A JP5206562B2 JP 5206562 B2 JP5206562 B2 JP 5206562B2 JP 2009097243 A JP2009097243 A JP 2009097243A JP 2009097243 A JP2009097243 A JP 2009097243A JP 5206562 B2 JP5206562 B2 JP 5206562B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
link
marker
object marker
objects
network analysis
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2009097243A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2010250440A (en
Inventor
敏雄 茂出木
正敏 黒田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Dai Nippon Printing Co Ltd
Original Assignee
Dai Nippon Printing Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Dai Nippon Printing Co Ltd filed Critical Dai Nippon Printing Co Ltd
Priority to JP2009097243A priority Critical patent/JP5206562B2/en
Publication of JP2010250440A publication Critical patent/JP2010250440A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP5206562B2 publication Critical patent/JP5206562B2/en
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Description

本発明は、撮影された画像において、写っている対象物間の連結関係を解析する技術に関する。   The present invention relates to a technique for analyzing a connection relationship between captured objects in a captured image.

自然界における事物は互いに何らかの連結関係を持っていることが多く、撮影により得られた画像中の対象物の連結関係を探る試みが行われている。特に、細胞は組織を構成する要素であるため、単独で存在することはまれで、近傍の細胞と接着する場合があり、培養条件により接着の有無、接着の方向性、複数の細胞と接着などを評価したいという要望がある。細胞間の関係については、受精卵からの細胞分裂・発生過程をまとめた細胞系譜作成における母細胞と娘細胞間のリンクの設定をノマルスキー型4次元顕微鏡を用いて行う事例が存在する(特許文献1参照)。   Things in nature often have some kind of connection relationship with each other, and attempts have been made to explore the connection relationship of objects in images obtained by photographing. In particular, since cells are components of tissues, they rarely exist alone and may adhere to nearby cells. Depending on the culture conditions, the presence or absence of adhesion, the direction of adhesion, adhesion to multiple cells, etc. There is a request to evaluate. Regarding the relationship between cells, there is a case where a link between a mother cell and a daughter cell is set using a Nomarski type 4D microscope in the creation of a cell lineage that summarizes the cell division and development process from a fertilized egg (Patent Literature). 1).

WO2002−45018号公報WO2002-45018

しかしながら、上記特許文献1におけるリンクは、遺伝学上のリンクであり、物理的なリンクに関するものではない。そのため、撮影画像中の細胞間の物理的なリンクは、手作業で設定せざるを得ないが、一般に、対象物(ノード)の数がN個あると、設定可能なリンクの数はNの2乗のオーダーになるため、手作業の負荷は膨大になる。また、リンクの設定は、分岐点箇所などで多様な解釈が存在し、設定漏れや重複設定が起こり易いという問題がある。   However, the link in Patent Document 1 is a genetic link and is not related to a physical link. Therefore, the physical link between cells in the captured image must be set manually, but generally, when there are N objects (nodes), the number of links that can be set is N. Since the order is squared, the burden of manual work is enormous. In addition, there are various interpretations of the link setting at the branch point and the like.

そこで、本発明は、撮影された画像に写っている対象物間の連結関係の解析を効率良く行うことが可能な対象物間のネットワーク解析装置を提供することを課題とする。   Therefore, an object of the present invention is to provide a network analysis apparatus between objects that can efficiently analyze the connection relationship between objects shown in a photographed image.

上記課題を解決するため、本発明第1の態様では、画像データより複数の対象物を選択し、対象物の位置を明示する対象物マーカーを前記画像データ上に設定する対象物設定手段と、前記設定された対象物マーカーAに対して、同一画像データ上で近傍に位置する他の対象物マーカーBにリンクを張り、当該対象物マーカーBにリンクを張っていることを明示する識別マークを前記対象物マーカーAに付加する対象物間リンク設定手段と、前記複数の対象物の中で設定されているリンクにより連結されている対象物のグループを1つまたは複数個抽出する対象物グループ抽出手段と、前記対象物グループごとに構成される対象物の中に複数の対象物からリンクを張られている対象物を分岐点として抽出する分岐点解析手段を有することを特徴とする対象物間のネットワーク解析装置を提供する。   In order to solve the above-mentioned problem, in the first aspect of the present invention, an object setting means for selecting a plurality of objects from image data and setting object markers for clearly indicating the positions of the objects on the image data; For the set object marker A, a link is made to another object marker B located in the vicinity on the same image data, and an identification mark clearly indicating that the object marker B is linked Object group extraction means for extracting one or a plurality of object groups connected by the object link setting means to be added to the object marker A and links set in the plurality of objects. And a branch point analyzing means for extracting, as a branch point, an object linked from a plurality of objects among the objects configured for each object group. To provide a network analyzer between the object to be.

本発明第1の態様によれば、画像中の複数の対象物にそれぞれ対象物マーカーを設定し、各対象物マーカーから他の対象物マーカーにリンクを張り、リンクにより連結された対象物グループごとにリンクが張られている対象物を分岐点として抽出するようにしたので、撮影された画像に写っている対象物間の連結関係の解析を効率良く行うことが可能となる。   According to the first aspect of the present invention, each object marker is set to each of a plurality of objects in an image, each object marker is linked to another object marker, and each object group connected by the link Since the object to which the link is attached is extracted as a branch point, it is possible to efficiently analyze the connection relationship between the objects shown in the photographed image.

また、本発明第2の態様では、本発明第1の態様におけるネットワーク解析装置において、前記対象物間リンク設定手段は、各対象物マーカーは、他の複数の対象物マーカーからのリンクを受け入れるが、他の対象物マーカーへのリンクは1個だけ設定可能としていることを特徴とする。   In the second aspect of the present invention, in the network analysis device according to the first aspect of the present invention, the inter-object link setting means accepts links from a plurality of other object markers. The feature is that only one link to another object marker can be set.

本発明第2の態様によれば、本発明第1の態様において、各対象物マーカーは複数のリンクを受け入れるが、1つだけしかリンクを張ることができないようにしたので、多様な解釈が存在する分岐点の特定が容易になり、設定漏れや重複設定が起こり難くなるという特徴がある。   According to the second aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, each object marker accepts a plurality of links, but only one link can be established, so there are various interpretations. It is easy to specify the branch point to be performed, and it is difficult to prevent setting omission and duplicate setting.

また、本発明第3の態様では、本発明第2の態様におけるネットワーク解析装置において、前記対象物間リンク設定手段は、他の対象物マーカーへのリンクを設定していない対象物マーカーAの所定のエッジ点が、他の対象物マーカーBの所定のエッジ点に所定の距離内に近接している場合、対象物マーカーAから対象物マーカーBへのリンクを設定することを特徴とする。   Further, in the third aspect of the present invention, in the network analysis device according to the second aspect of the present invention, the inter-object link setting means is a predetermined object marker A for which a link to another object marker is not set. When the edge point is close to a predetermined edge point of another object marker B within a predetermined distance, a link from the object marker A to the object marker B is set.

本発明第3の態様によれば、本発明第2の態様において、対象物マーカーAの所定のエッジ点が、他の対象物マーカーBの所定のエッジ点に所定の距離内に近接している場合に、対象物マーカーAから対象物マーカーBへのリンクを設定するようにしたので、各対象物間のリンク設定を簡易迅速に行うことが可能となる。   According to the third aspect of the present invention, in the second aspect of the present invention, a predetermined edge point of the object marker A is close to a predetermined edge point of another object marker B within a predetermined distance. In this case, since the link from the object marker A to the object marker B is set, the link setting between the objects can be easily and quickly performed.

また、本発明第4の態様では、本発明第3の態様におけるネットワーク解析装置において、前記対象物間リンク設定手段は、他の対象物マーカーBへのリンクを既に設定している対象物マーカーAの所定のエッジ点が、他の対象物マーカーへのリンクを設定していない対象物マーカーCの所定のエッジ点に所定の距離内に近接している場合、対象物マーカーCから対象物マーカーAへのリンクを設定することを特徴とする。   Further, in the fourth aspect of the present invention, in the network analysis device according to the third aspect of the present invention, the inter-object link setting means has already set a link to another object marker B. When the predetermined edge point of the object marker C is close to the predetermined edge point of the object marker C for which no link to another object marker is set within a predetermined distance, the object marker A to the object marker A It is characterized by setting a link to.

本発明第4の態様によれば、本発明第3の態様において、既に他へのリンクが張られており、本発明第2の態様に基づき他へのリンクを重複して張ることができない場合であっても、他からの複数のリンクは受け入れ可能であるため、代わりに他から逆方向にリンクを張ってもらうようにしたので、常に所定の距離内に近接している対象物間へリンクを張ることが可能となる。   According to the fourth aspect of the present invention, in the third aspect of the present invention, a link to another is already established, and it is not possible to duplicate a link to another based on the second aspect of the present invention. Even so, it is possible to accept multiple links from other sources. Instead, the link is set in the opposite direction from the other, so it is always a link between objects that are close within a certain distance. Can be stretched.

また、本発明第5の態様では、本発明第3の態様におけるネットワーク解析装置において、前記対象物間リンク設定手段は、他の対象物マーカーBへのリンクを既に設定している対象物マーカーAの所定のエッジ点が、他の対象物マーカーDへのリンクを既に設定している対象物マーカーCの所定のエッジ点に所定の距離内に近接しており、対象物マーカーAの所定のエッジ点が対象物マーカーDの所定のエッジ点に所定の距離以上に離れている場合、対象物マーカーAから対象物マーカーBへのリンクを解除し、対象物マーカーBから対象物マーカーAへのリンクを設定し、対象物マーカーAから対象物マーカーCへのリンクを設定することを特徴とする。   In the fifth aspect of the present invention, in the network analysis device according to the third aspect of the present invention, the inter-object link setting means sets the object marker A for which a link to another object marker B has already been set. The predetermined edge point of the target marker A is close to the predetermined edge point of the target marker C for which a link to another target marker D has already been set within a predetermined distance, and the predetermined edge of the target marker A When the point is separated from the predetermined edge point of the object marker D by a predetermined distance or more, the link from the object marker A to the object marker B is released, and the link from the object marker B to the object marker A is released. And a link from the object marker A to the object marker C is set.

本発明第5の態様によれば、本発明第3の態様において、2つの対象物それぞれが既に他へのリンクを張っており、本発明第2の態様に基づき、いずれの方向からも双方向にリンクを重複して張ることができない場合であっても、一方の対象物マーカーが他へのリンクを解除するとともに、他から当該対象物へリンクを設定してもらうように、リンクを張り替えるようにしたので、常に所定の距離内に近接している対象物間へリンクを張ることが可能となる。   According to the fifth aspect of the present invention, in the third aspect of the present invention, each of the two objects has already established a link to the other, and based on the second aspect of the present invention, both directions are bidirectional. Even if it is not possible to create a duplicate link, the link will be changed so that one feature marker will release the link to the other and the other will set the link to the feature. Since it did in this way, it becomes possible to link between the objects which always adjoin within the predetermined distance.

また、本発明第6の態様では、本発明第2から第5のいずれかの態様におけるネットワーク解析装置において、前記対象物マーカーは菱形形状をしており、長軸方向の2つの頂点を前記所定のエッジ点とし、他の対象物マーカーへのリンクを設定していない対象物マーカーAの長軸方向の2つの頂点のいずれかが、対象物マーカーBの長軸方向の2つの頂点のいずれかと所定の距離内に近接している場合、対象物マーカーAから対象物マーカーBへのリンクを設定することを特徴とする。   According to a sixth aspect of the present invention, in the network analysis device according to any one of the second to fifth aspects of the present invention, the object marker has a rhombus shape, and two vertices in a major axis direction are defined as the predetermined points. One of the two vertices in the long axis direction of the object marker A that is not set as a link to another object marker is one of the two vertices in the long axis direction of the object marker B. When close to each other within a predetermined distance, a link from the object marker A to the object marker B is set.

本発明第6の態様によれば、本発明第2から第5のいずれかの態様において、菱形形状の対象物マーカーの長軸方向の2点をエッジ点として、このエッジ点を基準として、リンクを設定するようにしたので、細胞の方向性を考慮したリンクの設定が可能となる。   According to the sixth aspect of the present invention, in any one of the second to fifth aspects of the present invention, two points in the major axis direction of the diamond-shaped object marker are used as edge points, and the link is performed using these edge points as a reference. Therefore, it is possible to set a link in consideration of cell directionality.

また、本発明第7の態様では、本発明第1から第6のいずれかの態様におけるネットワーク解析装置において、前記分岐点解析手段は、前記対象物グループごとに構成される各対象物マーカーの長さ、幅、面積からなる幾何学形状パラメータをもとに、長さの総和値、幅の最大値、幅の平均値、面積の総和値を算出することを特徴とする。   Further, in the seventh aspect of the present invention, in the network analysis device according to any one of the first to sixth aspects of the present invention, the branch point analyzing means includes a length of each object marker configured for each object group. A total length value, a maximum width value, an average width value, and a total area value are calculated on the basis of geometric shape parameters including length, width, and area.

本発明第7の態様によれば、本発明第1から第6のいずれかの態様において、各対象物マーカーの幾何学形状パラメータを基礎として連結されたグループの長さの総和値、幅の最大値、幅の平均値、面積の総和値を算出するようにしたので、連結されたグループ全体の形態を迅速に解析することが可能となる。   According to the seventh aspect of the present invention, in any one of the first to sixth aspects of the present invention, the total length value and the maximum width of the groups connected on the basis of the geometric shape parameter of each object marker. Since the value, the average value of the width, and the total value of the areas are calculated, it is possible to quickly analyze the form of the whole connected group.

本発明によれば、撮影された画像に写っている対象物間の連結関係の解析を効率良く行うことが可能となるという効果を奏する。   According to the present invention, there is an effect that it is possible to efficiently analyze a connection relationship between objects captured in a captured image.

本発明に係るネットワーク解析装置の構成図である。It is a block diagram of the network analysis apparatus which concerns on this invention. 本発明のネットワーク解析装置が発生させる対象物マーカーの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the object marker which the network analysis apparatus of this invention generates. 多数の対象物マーカーが存在する状況における、対象物マーカー間のリンク設定前とリンク設定後の様子を示す図である。It is a figure which shows the mode before the link setting between target markers, and the state after a link setting in the condition where many target markers exist. 手動でリンク設定を変更する場合の様子を示す図である。It is a figure which shows the mode in the case of changing a link setting manually. 対象物間のネットワーク・トポロジー解析の大まかな流れを示す図である。It is a figure which shows the rough flow of the network topology analysis between objects. 対象物グループ抽出手段43によるツリー解析の詳細を示す図である。It is a figure which shows the detail of the tree analysis by the target object group extraction means 43. FIG. 分岐点解析手段44による各ツリーの分岐点解析と幾何形状解析の詳細を示すフローチャートである。5 is a flowchart showing details of branch point analysis and geometric shape analysis of each tree by a branch point analysis means 44.

以下、本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
(1.細胞の培養および撮影)
本発明に係るネットワーク解析装置は、撮影画像中の様々な対象物の連結関係を解析可能であるが、特にその対象として有望なのが、細胞を対象物とする場合である。特に、血管内皮細胞などの血管系細胞のネットワーク構造を解析する際に有用である。細胞の連結関係を解析する場合、事前に細胞を培養し、培養した細胞を撮影する工程が必要になる。本実施形態では、細胞接着可変領域/細胞非接着性領域が設けられた表面を有する細胞培養基材を用意し、この基材上で細胞を培養する。例えば、細胞接着可変領域/細胞非接着領域が50ミクロン/100ミクロンの幅のラインパターンを有する基材上に細胞を播種すると、所定条件で培養することで、細胞接着可変領域のみに細胞が接着し、増殖していく。所定時間接着させた後に、細胞接着性可変領域の表面が変化するような環境に暴露させ、ゼラチンなどの生体材料と接触させることで細胞パターンを維持したまま細胞の回収を行うことができる。回収した細胞パターンを他の細胞シート間に挟みこみ、擬似的な3次元組織を生体外で作製し、その挙動を解析することもできる。その際に、ライン状に構築した血管のパターンが擬似3次元組織内でどのような挙動を示すかといった研究も盛んに行われている。あらかじめデザインされたパターンであっても、3次元組織の環境においては、そのパターン維持されるケースと維持されないケースがある。つまり、ある間隔でラインパターンを構築していたひも状の細胞が相互に刺激し合い(パラクライン効果)、細胞間の橋架けを生じることも十分考えられる。橋架けが起こると、分岐点や枝の本数が増えるため、パターンの設計(ライン幅、間隔)と得られる血管ネットワーク構造の関係を系統的に解析するといった研究も多い。そこで、擬似3次元組織を作製し、血管系細胞を特異的に染色する処理をしておき、共焦点レーザー顕微鏡(カールツァイス、LSM5など)で画像を取得することが必要である。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
(1. Cell culture and imaging)
The network analysis apparatus according to the present invention can analyze the connection relationship of various objects in a captured image, but a particularly promising object is a case where a cell is an object. In particular, it is useful when analyzing the network structure of vascular cells such as vascular endothelial cells. When analyzing the connection relationship of cells, a step of culturing cells in advance and photographing the cultured cells is required. In this embodiment, a cell culture substrate having a surface provided with a cell adhesion variable region / cell non-adhesion region is prepared, and cells are cultured on this substrate. For example, when cells are seeded on a substrate where the cell adhesion variable region / cell non-adhesion region has a line pattern with a width of 50 microns / 100 microns, the cells adhere only to the cell adhesion variable region by culturing under predetermined conditions And grow. After adhering for a predetermined time, the cells can be collected while maintaining the cell pattern by exposing to an environment in which the surface of the cell adhesion variable region changes and contacting with a biomaterial such as gelatin. The collected cell pattern can be sandwiched between other cell sheets to create a pseudo three-dimensional tissue in vitro and analyze its behavior. At that time, research on how the blood vessel pattern constructed in a line shape behaves in the pseudo three-dimensional tissue is also actively conducted. Even in the case of a pre-designed pattern, there are cases where the pattern is maintained and cases where it is not maintained in a three-dimensional organization environment. In other words, it is also conceivable that string-like cells that have constructed a line pattern at a certain interval mutually stimulate each other (paracline effect) and cause a bridge between cells. When bridging occurs, the number of branch points and branches increases, and many studies systematically analyze the relationship between pattern design (line width, spacing) and the resulting vascular network structure. Therefore, it is necessary to prepare a pseudo three-dimensional tissue, perform a process of specifically staining vascular cells, and acquire an image with a confocal laser microscope (Carl Zeiss, LSM5, etc.).

(2.装置構成)
画像ファイルが取得できたら、本発明に係るネットワーク解析装置により、この画像ファイル内の対象物の連結関係の解析を行う。まず、本発明に係るネットワーク解析装置の構成について説明する。図1は本発明に係るネットワーク解析装置の構成図である。図1において、10は画像データ記憶手段、20は画像表示手段、30は入力指示手段、40は演算処理部、41は対象物設定手段、42は対象物間リンク設定手段、43は対象物グループ抽出手段、44は分岐点解析手段である。
(2. Device configuration)
When the image file is acquired, the network analysis device according to the present invention analyzes the connection relationship of the objects in the image file. First, the configuration of the network analysis apparatus according to the present invention will be described. FIG. 1 is a configuration diagram of a network analysis apparatus according to the present invention. In FIG. 1, 10 is an image data storage unit, 20 is an image display unit, 30 is an input instruction unit, 40 is an arithmetic processing unit, 41 is an object setting unit, 42 is an inter-object link setting unit, and 43 is an object group. Extraction means 44 is a branch point analysis means.

画像データ記憶手段10は、前準備により得られた画像ファイル(細胞撮影画像)を記憶しているとともに、ネットワーク解析処理により生じる種々のデータを記憶するものであり、ハードディスク等のコンピュータに接続または内蔵された記憶装置により実現される。画像ファイルとしては、具体的には、Metamorph(モレキュラーデバイス社)等により処理されたものが準備される。また、画像データ記憶手段10内の画像ファイルは、複数の静止画像(フレーム)の集合として存在する動画ファイルでも良い。動画ファイルとしては、具体的には、オリンパス社のソフトウェアDPManager、NIH社のソフトウェアImageJおよびそのプラグインソフトウェアであるMTrackJなどにより処理されたものが準備される。また、画像データ記憶手段10は、画像上の座標値に基づく距離をSI単位系の距離に変換することを可能とするため、撮影画像の縮尺情報を記憶している。さらに、画像データ記憶手段10は、画像データ記憶手段10に動画ファイルが記憶されている場合には、タイムラプスデータの情報として、各静止画像が実際にどの程度の時間間隔で撮影されたものであるかを示す情報をフレームレートとして記憶している。   The image data storage means 10 stores an image file (cell-photographed image) obtained by preparation, and stores various data generated by network analysis processing, and is connected to or built in a computer such as a hard disk. This is realized by the storage device. Specifically, an image file processed by Metamorph (Molecular Device) or the like is prepared. Further, the image file in the image data storage means 10 may be a moving image file that exists as a set of a plurality of still images (frames). Specifically, a moving image file prepared by Olympus software DPManager, NIH software ImageJ, and its plug-in software MTtrackJ is prepared. In addition, the image data storage unit 10 stores the scale information of the captured image in order to convert the distance based on the coordinate value on the image into the distance of the SI unit system. Further, the image data storage means 10 is an image in which each still image is actually taken at what time interval as time-lapse data information when a moving image file is stored in the image data storage means 10. Is stored as a frame rate.

画像表示手段20は、画像データ記憶手段10内に記憶された画像ファイルまたは動画ファイルを構成する各フレームを静止画として表示するものであり、液晶ディスプレイ等のコンピュータに接続された各種表示装置により実現される。入力指示手段30は、演算処理部40に対して、様々な入力指示を行うためのものであり、キーボード、マウス等の入力指示機器により実現される。   The image display means 20 displays each frame constituting the image file or moving image file stored in the image data storage means 10 as a still image, and is realized by various display devices connected to a computer such as a liquid crystal display. Is done. The input instruction means 30 is used to give various input instructions to the arithmetic processing unit 40, and is realized by an input instruction device such as a keyboard and a mouse.

演算処理部40は、対象物設定手段41、対象物間リンク設定手段42、対象物グループ抽出手段43、分岐点解析手段44を有しており、コンピュータのCPU、ビデオメモリ、描画アクセラレータおよび主メモリにより実現される。対象物設定手段41、対象物間リンク設定手段42、対象物グループ抽出手段43、分岐点解析手段44は、主メモリに専用のプログラムを読み込み、CPUが適宜描画アクセラレータに所定の指令を出し、ビデオメモリに所定のデータを書き込みながら実行することにより実現される。図1に示したネットワーク解析装置は、現実には汎用のコンピュータに専用のプログラムを組み込むことにより実現される。   The arithmetic processing unit 40 includes an object setting unit 41, an inter-object link setting unit 42, an object group extracting unit 43, and a branch point analyzing unit 44. The CPU, video memory, drawing accelerator and main memory of the computer It is realized by. The object setting unit 41, the inter-object link setting unit 42, the object group extracting unit 43, and the branch point analyzing unit 44 read a dedicated program into the main memory, and the CPU issues a predetermined command to the drawing accelerator as appropriate. It is realized by executing while writing predetermined data in the memory. The network analysis apparatus shown in FIG. 1 is actually realized by incorporating a dedicated program into a general-purpose computer.

(3.処理動作)
次に、図1に示したネットワーク解析装置の処理動作について説明する。システムを起動すると、対象物設定手段41が、画像データ上において対象物を検出し、検出した対象物に対象物マーカーを設定する。
(3. Processing operation)
Next, the processing operation of the network analysis apparatus shown in FIG. 1 will be described. When the system is activated, the object setting means 41 detects the object on the image data and sets an object marker on the detected object.

画像データ内の対象物の検出は、静止画像中から対象物を検出するための公知の技術を採用することができる。検出された対象物の特定手法としては、様々なものがあるが、ここでは、画像データ上における対象物のx座標最大値、x座標最小値、y座標最大値、y座標最小値の4つの値で特定するものとし、この4つの値で特定される矩形領域を対象物領域とする。なお、画像データにおける対象物の特定は、コンピュータが検出するものでなくても良く、対象物設定手段41により画像表示手段20に表示された画像を肉眼で確認し、利用者が、入力指示手段30を利用して画像データ上における対象物を特定するようにしても良い。   For detection of the object in the image data, a known technique for detecting the object from the still image can be employed. There are various methods for specifying the detected object. Here, four methods of an object's x coordinate maximum value, x coordinate minimum value, y coordinate maximum value, and y coordinate minimum value on the image data are shown. The rectangular area specified by these four values is set as the object area. The identification of the object in the image data may not be detected by the computer. The object displayed on the image display means 20 by the object setting means 41 is confirmed with the naked eye, and the user inputs the input instruction means. 30 may be used to specify the object on the image data.

続いて、対象物設定手段41は、特定した対象物のxy最大最小値を基に検出された対象物領域を構成する画素のX方向およびY方向の範囲を明示する輪郭線を発生させ、この輪郭線を対象物マーカーとして顕微鏡画像に重ねて表示出力する。   Subsequently, the object setting unit 41 generates a contour line that clearly indicates the ranges in the X direction and the Y direction of the pixels constituting the object area detected based on the xy maximum and minimum values of the specified object. The contour line is displayed and output as an object marker superimposed on the microscope image.

次に、この対象物マーカー発生の詳細について説明する。まず、対象物領域を構成する画素のXY座標値の平均値をもとに重心座標を算出する。そして、重心座標より互いに180度反対の2方向に延ばした直線と対象物領域を構成する画素とが最も重心座標より離れた位置で交差する直線方向を長軸とする。さらに、長軸に対して直交し、重心座標より互いに180度反対の2方向に延ばした直線と対象物領域を構成する画素とが最も重心座標より離れた位置で交差する直線方向を短軸とする。このようにして求められた長軸および短軸を利用し、この長軸と短軸で構成される菱形を対象物マーカーとして発生させる。   Next, details of the generation of the object marker will be described. First, the barycentric coordinates are calculated based on the average value of the XY coordinate values of the pixels constituting the object area. Then, a long axis is defined as a straight line direction where a straight line extending in two directions opposite to each other by 180 degrees from the barycentric coordinate and a pixel constituting the object region intersect at a position farthest from the barycentric coordinate. Further, the short axis is a straight line direction in which a straight line that is orthogonal to the long axis and extends in two directions opposite to each other by 180 degrees from the barycentric coordinate and a pixel that constitutes the object region intersects at a position farthest from the barycentric coordinate To do. Using the long axis and the short axis thus obtained, a rhombus composed of the long axis and the short axis is generated as an object marker.

このようにして対象物設定手段41により発生された対象物マーカーの一例を図2(a)に示す。図2(a)に示すように、初期状態では、対象物マーカーは輪郭線と長軸を表示した状態で設定される。長軸の一方の端点を軸始点、他方の端点を軸終点とする。また、長軸上に位置しない他の2点間の長軸と直交する方向における距離を幅方向とする。   An example of the object marker generated by the object setting means 41 in this way is shown in FIG. As shown in FIG. 2A, in the initial state, the object marker is set in a state in which a contour line and a long axis are displayed. One end point of the long axis is the axis start point, and the other end point is the axis end point. The distance in the direction perpendicular to the major axis between the other two points not located on the major axis is defined as the width direction.

対象物設定手段41は、発生させた対象物マーカーに、各対象物マーカーを特定するためのマーカーIDを付与し、菱形形状の4頂点(エッジ点)の座標値と対応付けて、画像データ記憶手段10に登録する。   The object setting means 41 assigns a marker ID for identifying each object marker to the generated object marker, and associates it with the coordinate values of the four vertices (edge points) of the rhombus shape to store image data. Register with means 10.

次に、対象物間リンク設定手段42が、設定された対象物マーカー間にリンクを設定する。各対象物マーカーからは他の1つの対象物マーカーだけに対してリンクを設定することが可能となっている。他の対象物マーカーから設定されるリンクの数については制限はない。具体的なリンク設定ルールとしては、まず、他の対象物マーカーへのリンクを設定していない対象物マーカーAの長軸の軸始点または軸終点のいずれかが、他の対象物マーカーBの軸始点または軸終点のいずれかに所定の距離内に近接している場合、対象物マーカーAから対象物マーカーBへのリンクを設定する。   Next, the inter-object link setting means 42 sets a link between the set object markers. From each object marker, it is possible to set a link to only one other object marker. There is no limit on the number of links set from other object markers. As a specific link setting rule, first, either the axis start point or the axis end point of the object marker A for which no link to another object marker is set is the axis of the other object marker B. When it is close to either the start point or the axis end point within a predetermined distance, a link from the object marker A to the object marker B is set.

また、他の対象物マーカーBへのリンクを既に設定している対象物マーカーAの長軸の軸始点または軸終点のいずれかが、他の対象物マーカーへのリンクを設定していない対象物マーカーCの軸始点または軸終点のいずれかに所定の距離内に近接している場合、対象物マーカーAから対象物マーカーBへのリンクはそのままにするため、対象物マーカーAから対象物マーカーCへのリンクは前述のリンク設定ルールにより設定できない。そこで逆に、対象物マーカーCから対象物マーカーAへのリンクを設定する。   In addition, an object in which either the long axis start point or the axial end point of the object marker A for which a link to another object marker B has already been set does not set a link to another object marker Since the link from the object marker A to the object marker B remains unchanged when the axis C is close to either the axis start point or the axis end point of the marker C, the object marker A to the object marker C The link to cannot be set by the above-mentioned link setting rule. Therefore, conversely, a link from the object marker C to the object marker A is set.

ここで、他の対象物マーカーに対してリンクを張っていない対象物マーカー、他の対象物マーカーに対してリンクを張っていない対象物マーカーの一例をそれぞれ図2(b)(c)に示す。リンクを張っていない対象物マーカーは、図2(b)に示すように、菱形の内部に軸始点を始点とし、長軸の1/2の長さの線分を発生させたものとなっている。また、リンクを張っている対象物マーカーは、図2(c)に示すように、リンクを張っていない対象物マーカーにさらに長軸上に位置しない他の2つの菱形の頂点を結んだ線分を追加したものとなっている。対象物間リンク設定手段42によるリンク設定処理後は、図2(b)(c)に示したような2種類の対象物マーカーが撮影画像上に表示されるため、リンク設定状況が一目瞭然となる。   Here, FIG. 2B and FIG. 2C show examples of object markers that are not linked to other object markers and object markers that are not linked to other object markers, respectively. . As shown in FIG. 2 (b), the object marker that is not linked is one in which a line segment having a half length of the major axis is generated within the rhombus. Yes. In addition, as shown in FIG. 2 (c), the object marker that is linked is a line segment that connects the other two rhombus vertices that are not located on the long axis to the object marker that is not linked. Is added. After the link setting process by the inter-object link setting means 42, since two types of object markers as shown in FIGS. 2B and 2C are displayed on the photographed image, the link setting status becomes obvious at a glance. .

具体的なリンク設定は、対象物間リンク設定手段42が、対象物マーカーを特定するためのマーカーIDに対応付けてリンク先の対象物マーカーのマーカーIDをリンク先マーカーIDとして登録することにより行われる。   The specific link setting is performed by the inter-object link setting unit 42 registering the marker ID of the link target object marker as the link destination marker ID in association with the marker ID for specifying the object marker. Is called.

通常、撮影画像中には多数の対象物が存在するため、多数の対象物マーカーが設定されることになる。図3に、多数の対象物マーカーが存在する状況における、対象物マーカー間のリンク設定前とリンク設定後の様子を示す。図3(a)は、リンク設定前の様子、図3(b)は、リンク設定後の様子を示している。図3(a)において、点線の円で示した2箇所は、対象物マーカーの軸始点、軸終点のいずれかが、他の対象物マーカーの軸始点、軸終点のいずれかと所定の距離内に近接している箇所を示している。図3(a)に示した対象物マーカー群に対して、対象物間リンク設定手段42がリンク設定処理を実行した結果、対象物マーカー群は、図3(b)に示したような状態に変更される。図3(a)において、軸始点、軸終点のいずれも近接箇所となっている中央の対象物マーカーは、右側の3つの対象物マーカーとの近接箇所においては、軸終点として他の3つの対象物マーカーからリンクが設定され、左側の対象物マーカーとの近接箇所においては、軸始点として他の単一の対象物マーカーにリンクを設定する。左側の近接箇所において、左端の対象物マーカーは、右側の対象物マーカーからリンクが設定されるため、左端が軸始点、右端が軸終点に設定される。   Usually, since there are a large number of objects in the captured image, a large number of object markers are set. FIG. 3 shows a state before and after the link setting between the object markers in a situation where there are many object markers. FIG. 3A shows a state before link setting, and FIG. 3B shows a state after link setting. In FIG. 3A, two points indicated by dotted circles indicate that either the axis start point or the axis end point of the object marker is within a predetermined distance from either the axis start point or the axis end point of another object marker. The adjacent parts are shown. As a result of the link setting process performed by the inter-object link setting means 42 on the object marker group shown in FIG. 3A, the object marker group is in a state as shown in FIG. Be changed. In FIG. 3A, the center object marker in which both the axis start point and the axis end point are close to each other is the other three objects as the axis end points in the vicinity of the right three object markers. A link is set from the object marker, and a link is set to another single object marker as an axis start point at a location close to the left object marker. In the left proximity point, the left end object marker is set as a link from the right object marker, so the left end is set as the axis start point and the right end is set as the axis end point.

対象物マーカーは、上述のように、対象物設定手段41が、対象物検出処理を実行し、対象物であると判断された対象物領域に設定されるが、他の対象物マーカーから設定されるリンクの数については制限はないものの、各対象物マーカーからは他の1つの対象物マーカーだけに対してリンクを設定することが可能となっている。そのため、たとえ対象物マーカー間が所定の距離内に近接していても、そのままではリンクを張ることができない場合が発生する。このような状況に対応するため、本システムでは、リンクの方向転換、張替えなどのリンク設定の補正を自動的に行う機能をもたせている。   As described above, the object marker is set in the object region that is determined to be the object by executing the object detection process by the object setting unit 41, but is set from other object markers. Although there is no restriction on the number of links to be linked, it is possible to set a link from each object marker to only one other object marker. For this reason, even if the object markers are close to each other within a predetermined distance, there is a case where a link cannot be established as it is. In order to cope with such a situation, this system has a function of automatically correcting link settings such as link direction change and re-linkage.

図4は、自動的にリンク設定を変更することが必要となる場合の事例を示す図である。図4(a)に示すように、対象物マーカーDが対象物マーカーFにリンクを設定するとともに、対象物マーカーEが対象物マーカーGにリンクを設定している場合、対象物マーカーDと対象物マーカーEの軸始点、軸終点のいずれかが近接していても、対象物マーカーDと対象物マーカーEの間にリンクは設定されない。このような場合であっても、対象物マーカーD〜対象物マーカーGが付されている対象物を撮影画像上で確認すると、対象物マーカーDと対象物マーカーEの間にリンク設定するべき状況が存在する。   FIG. 4 is a diagram illustrating a case where it is necessary to automatically change the link setting. As shown in FIG. 4A, when the object marker D sets a link to the object marker F and the object marker E sets a link to the object marker G, the object marker D and the object Even if either the axis start point or the axis end point of the object marker E is close, no link is set between the object marker D and the object marker E. Even in such a case, when the object to which the object marker D to the object marker G is attached is confirmed on the photographed image, a link should be set between the object marker D and the object marker E. Exists.

この場合、対象物間リンク設定手段42は、まず対象物マーカーFと対象物マーカーGの軸始点、軸終点のいずれかが近接しているか否かを確認し、近接している場合は、対象物マーカーDと対象物マーカーEの間にリンクを設定せず、代わりに、対象物マーカーFから対象物マーカーGへのリンクまたは対象物マーカーGから対象物マーカーFへのリンクを設定する。対象物マーカーFと対象物マーカーGの軸始点、軸終点のいずれもが近接していない場合は、対象物マーカーFが他の対象物マーカーに対して設定しているリンクが存在するか否かを確認し、存在しないことが確認できた場合、対象物間リンク設定手段42は、対象物マーカーDから対象物マーカーFへのリンクを外し、逆に対象物マーカーFから対象物マーカーDへのリンクを再設定する。この結果、対象物マーカー間のリンク関係は、図4(b)に示すような状態に変更される。   In this case, the inter-object link setting means 42 first checks whether any of the axis start point and the axis end point of the object marker F and the object marker G is close to each other. Instead of setting a link between the object marker D and the object marker E, a link from the object marker F to the object marker G or a link from the object marker G to the object marker F is set instead. If neither the axis start point nor the axis end point of the object marker F and the object marker G are close to each other, whether or not there is a link set by the object marker F with respect to another object marker When it is confirmed that the object does not exist, the inter-object link setting means 42 removes the link from the object marker D to the object marker F, and conversely, from the object marker F to the object marker D. Reset the link. As a result, the link relationship between the object markers is changed to a state as shown in FIG.

この段階で対象物マーカーDが他の対象物マーカーに対して設定しているリンクが無くなるため、続いて、対象物間リンク設定手段42は、対象物マーカーDから対象物マーカーEへのリンクを設定する処理を行う。対象物マーカーDと対象物マーカーEの間のように軸始点、軸終点のいずれも接していない場合、リンクを設定すると同時に、対象物間リンク設定手段42は、対象物マーカー同士の軸始点と軸終点が接するように、対象物マーカーDと対象物マーカーEを移動させる。この結果、対象物マーカー間のリンク関係は、図4(c)に示すような状態に変更される。   At this stage, since there is no link that the object marker D has set with respect to other object markers, the inter-object link setting means 42 subsequently establishes a link from the object marker D to the object marker E. Perform the setting process. When neither the axis start point nor the axis end point is in contact like between the object marker D and the object marker E, the link setting means 42 sets the link between the object markers at the same time as setting the link. The object marker D and the object marker E are moved so that the axis end points touch each other. As a result, the link relationship between the object markers is changed to a state as shown in FIG.

また、対象物マーカーFと対象物マーカーGの軸始点、軸終点のいずれもが近接していない場合で、対象物マーカーFが他の対象物マーカーに対して設定しているリンクが存在する場合、対象物マーカーGが他の対象物マーカーに対して設定しているリンクが存在するか否かを確認し、存在しないことが確認できた場合、対象物マーカーEから対象物マーカーGへのリンクを外し、逆に対象物マーカーGから対象物マーカーEへのリンクを再設定する。この段階で対象物マーカーEが他の対象物マーカーに対して設定しているリンクが無くなるため、対象物間リンク設定手段42は、対象物マーカーEから対象物マーカーDへのリンクを設定する処理を行う。   Also, when neither the axis start point nor the axis end point of the object marker F and the object marker G are close to each other, and there is a link set by the object marker F with respect to another object marker The link from the target marker E to the target marker G is confirmed by checking whether or not there is a link set by the target marker G with respect to another target marker. On the contrary, the link from the object marker G to the object marker E is reset. At this stage, since there is no link set by the object marker E with respect to other object markers, the inter-object link setting unit 42 sets a link from the object marker E to the object marker D. I do.

更に、対象物マーカーFと対象物マーカーGの軸始点、軸終点のいずれもが近接していない場合で、対象物マーカーFが他の対象物マーカーに対して設定しているリンクが存在し、かつ、対象物マーカーGが他の対象物マーカーに対して設定しているリンクが存在する場合、対象物間リンク設定手段42は、対象物マーカーFまたは対象物マーカーGがリンクを設定している各々のリンク先の対象物マーカーに対して、他の対象物マーカーに対して設定しているリンクが存在するか否かを同様に確認し、存在しないことが確認できた場合、リンク方向を逆にするような補正処理を同様に行う。   Furthermore, when neither the axis start point nor the axis end point of the object marker F and the object marker G are close to each other, there is a link set by the object marker F with respect to another object marker, And when the link which the object marker G has set with respect to the other object marker exists, the inter-object link setting means 42 sets the link to the object marker F or the object marker G. For each target marker, check whether there is a link set for another target marker in the same way. If it is confirmed that there is no link, reverse the link direction. The correction process is performed in the same manner.

対象物間リンク設定手段42による対象物マーカー間のリンク設定が終わったら、対象物グループ抽出手段43、分岐点解析手段44が、対象物間のネットワーク・トポロジー解析を行う。対象物間のネットワーク・トポロジー解析の大まかな流れを図5に示す。まず、対象物グループ抽出手段43が、リンクにより連結されている対象物のグループを抽出する。このグループの抽出にあたり、ツリー解析を用いる。具体的には、リンクで接続された一連の対象物マーカー群をツリーとし、撮影画像中で設定されたN個の対象物マーカーをM個のツリーに分類する(S100)。このツリーが、対象物のグループに相当する。   When the link setting between the object markers by the inter-object link setting unit 42 is completed, the object group extracting unit 43 and the branch point analyzing unit 44 perform network topology analysis between the objects. FIG. 5 shows a rough flow of network topology analysis between objects. First, the object group extraction unit 43 extracts a group of objects connected by a link. Tree analysis is used to extract this group. Specifically, a series of object marker groups connected by links is set as a tree, and N object markers set in the captured image are classified into M trees (S100). This tree corresponds to a group of objects.

対象物グループ抽出手段43によるツリー解析の詳細を図6に示す。ツリー解析にあたり、N個の対象物マーカーS(i)(i=0,1,2,・・・,N−1)が他のマーカーS(j)にリンクを設定している場合、L(i)=jとし、リンクを設定していない場合、L(i)=−1とする。また、求めようとするツリーの個数をM、N個の対象物マーカーに付与するツリーIDをT(i)とする。このように定義した状態で、最初に、i=0、M=0とするとともに、j=0,1,2,・・・,N−1においてT(j)=0に初期化する(S101)。   Details of the tree analysis by the object group extraction means 43 are shown in FIG. In the tree analysis, when N object markers S (i) (i = 0, 1, 2,..., N−1) are linked to other markers S (j), L ( If i) = j and no link is set, L (i) =-1. Further, the number of trees to be obtained is M, and the tree ID given to the N object markers is T (i). In the state defined as described above, first, i = 0 and M = 0, and at j = 0, 1, 2,..., N−1, T (j) = 0 is initialized (S101). ).

次に、ツリーIDが0であるかどうかを判断する(S102)。ツリーIDが0である場合、その対象物マーカーにツリーIDが設定されていないことを意味するので、ツリー個数を示す変数Mを1増加し、その対象物マーカーのツリーIDに変数Mを設定する(S103)。S102においてツリーIDが0でない場合、およびS103においてツリーIDにMが設定された場合は、その対象物マーカーのリンク先の対象物マーカーのツリーIDが0、すなわちT(L(i))=0であるかどうかを判断する(S104)。ある対象物マーカーが属するツリーと、その対象物マーカーのリンク先の対象物マーカーが属するツリーは同じであるので、両者のツリーIDを同一に設定する必要がある。したがって、リンク先の対象物マーカーのツリーIDが0である場合は、そのツリーIDであるT(L(i))をリンク元のツリーIDであるT(i)と同じ値に設定する(S105)。   Next, it is determined whether or not the tree ID is 0 (S102). When the tree ID is 0, it means that no tree ID is set for the object marker, so the variable M indicating the number of trees is incremented by 1, and the variable M is set as the tree ID of the object marker. (S103). When the tree ID is not 0 in S102 and when M is set as the tree ID in S103, the tree ID of the target marker linked to the target marker is 0, that is, T (L (i)) = 0. Is determined (S104). Since the tree to which a certain object marker belongs and the tree to which the object marker linked to that object marker belongs are the same, it is necessary to set the tree IDs of both to be the same. Therefore, when the tree ID of the target marker at the link destination is 0, T (L (i)) that is the tree ID is set to the same value as T (i) that is the tree ID of the link source (S105). ).

S104において、その対象物マーカーのリンク先の対象物マーカーのツリーIDが0でないと判断された場合には、既にリンク先の対象物マーカーのツリーIDが設定されていることになる。この場合であっても、ある対象物マーカーが属するツリーと、その対象物マーカーのリンク先の対象物マーカーが属するツリーは同じであるので、両者のツリーIDを同一に設定する必要がある。そこで、S106〜S109において、若いツリーIDに統一する処理を行う。   In S104, when it is determined that the tree ID of the target marker linked to the target marker is not 0, the tree ID of the target marker linked to is already set. Even in this case, the tree to which a certain object marker belongs and the tree to which the object marker to which the object marker is linked belong are the same, and therefore it is necessary to set both tree IDs to be the same. Therefore, in S106 to S109, processing for unifying the young tree ID is performed.

まず、リンク先の対象物マーカーのツリーIDであるT(L(i))と、リンク元の対象物マーカーのツリーIDであるT(i)のどちらが大きいかを判断する(S106)。そして、S107、S108においては、S106における判断の結果、小さい方をT1に、大きい方をT2に設定する。具体的には、T(L(i))の方が大きい場合は、T(i)をT1に、T(L(i))をT2に設定し(S107)、T(i)の方が大きい場合は、T(L(i))をT1に、T(i)をT2に設定する(S108)。   First, it is determined which is larger, T (L (i)), which is the tree ID of the link target object marker, or T (i), which is the tree ID of the link target object marker (S106). In S107 and S108, as a result of the determination in S106, the smaller one is set to T1, and the larger one is set to T2. Specifically, if T (L (i)) is larger, T (i) is set to T1, T (L (i)) is set to T2 (S107), and T (i) is more If larger, T (L (i)) is set to T1, and T (i) is set to T2 (S108).

そして、全ての対象物マーカーのツリーIDであるT(j)について、その値がT2であれば、T1に変更する(S109)。これは、リンク元とリンク先の対象物マーカーのツリーIDうち、大きい方と同一のツリーIDをもつ対象物マーカーのツリーIDを全て小さい方のツリーIDに統一する処理である。さらに、S109においては、全ての対象物マーカーのツリーIDであるT(j)について、その値がT2より大きければ、そのツリーIDの値を1だけ減じる。これは、T2の値を持つツリーIDをT1に変更したことによりT2が欠番となるため、その後のツリーIDの値を1ずつ詰める処理である。S109における処理を終えたら、ツリー個数を示す変数Mを1だけ減じる(S110)。   If T (j), which is the tree ID of all object markers, is T2, the value is changed to T1 (S109). This is a process for unifying all the tree IDs of the object markers having the same tree ID as the larger one among the tree IDs of the link source and link target object markers. Further, in S109, if the value of T (j), which is the tree ID of all the object markers, is larger than T2, the value of the tree ID is decreased by 1. This is a process in which T2 is missing because the tree ID having the value of T2 is changed to T1, and the subsequent tree ID values are reduced by one. When the process in S109 is completed, the variable M indicating the number of trees is reduced by 1 (S110).

S105における処理、またはS106〜S110における処理により、リンク元とリンク先のツリーIDを統一したら、次の対象物マーカーに対して処理すべく、変数iを1だけ増加する(S111)。そして、iがNに達したかどうかを判断する(S112)。iが総マーカー数Nに満たない場合は、S102に戻って処理を繰り返し、iが総マーカー数Nに達した場合は、全ての対象物マーカーに対して処理を行ったことになるので、終了する。対象物グループ抽出手段43が、図6のフローチャートに従った処理を実行した結果、各対象物マーカーには、ツリーIDが付与され、同一のツリーIDをもつ対象物マーカーは同じツリーに属するものとしてグループに分類される。   After unifying the link source and link destination tree IDs by the process in S105 or the processes in S106 to S110, the variable i is incremented by 1 to process the next object marker (S111). Then, it is determined whether i has reached N (S112). If i is less than the total number of markers N, the process returns to S102 and the process is repeated. If i reaches the total number of markers N, the processing has been performed for all the target markers, so the process ends. To do. As a result of the processing according to the flowchart of FIG. 6 performed by the object group extraction unit 43, each object marker is assigned a tree ID, and object markers having the same tree ID belong to the same tree. Classified into groups.

対象物グループ抽出手段43によるツリー解析が終わったら、分岐点解析手段44が、ツリーごとの分岐点解析と幾何形状解析を行う。具体的には、図5に示したように、ツリーごとに、2つ以上の対象物マーカーよりリンクが張られている対象物マーカーの数を解析し(S200)、ツリーごとに、構成する対象物マーカーの長さと面積の総和値を算出出力し、構成する対象物マーカーの幅の最大値を出力する(S300)。   When the tree analysis by the object group extraction unit 43 is completed, the branch point analysis unit 44 performs a branch point analysis and a geometric shape analysis for each tree. Specifically, as shown in FIG. 5, for each tree, the number of object markers linked by two or more object markers is analyzed (S200), and the objects to be configured for each tree. The total value of the length and area of the object marker is calculated and output, and the maximum value of the width of the target object marker is output (S300).

分岐点解析手段44は、解析にあたり、初期設定を行う。具体的には、N個の対象物マーカーに対して、他の対象物マーカーより設定されているリンク数(これを「分岐数」とする。)をB(i)(i=0,1,2,・・・,N−1)とする処理を行う。また、初期状態をj=0,1,2,・・・,N−1においてB(j)=0とした後、i=0,1,2,・・・,N−1において、L(i)≧0の場合、B(L(i))=B(L(i))+1なる演算を順次実行する。これにより、各リンク先の対象物マーカーL(i)の分岐数B(L(i))が算出される。   The branch point analysis means 44 performs initial setting for the analysis. Specifically, for N object markers, the number of links set by other object markers (this is referred to as “the number of branches”) is B (i) (i = 0, 1, 2, ..., N-1). In addition, the initial state is set to B (j) = 0 at j = 0, 1, 2,..., N−1, and then L ( i) In the case of ≧ 0, the operation of B (L (i)) = B (L (i)) + 1 is sequentially executed. Thereby, the branch number B (L (i)) of the object marker L (i) at each link destination is calculated.

分岐点解析手段44による各ツリーの分岐点解析と幾何形状解析の詳細を図7に示す。N個の対象物マーカーの各々に対して、対象物マーカーの長さをD(i)、対象物マーカーの面積をA(i)、対象物マーカーの幅をW(i)とする(ただし、i=0,1,2,・・・,N−1)。分岐点解析手段44は、まず、各ツリーごとに、ツリーの総分岐数Bt(j)、ツリーの長さDt(j)、ツリーの面積At(j)、ツリーの最大幅Wt(j)を設定した後、i=0とし、j=0,・・・,M−1において、Bt(j)=Dt(j)=At(j)=Wt(j)=0とする処理を行う(S201)。   Details of the branch point analysis and geometrical shape analysis of each tree by the branch point analysis means 44 are shown in FIG. For each of the N object markers, the length of the object marker is D (i), the area of the object marker is A (i), and the width of the object marker is W (i) (however, i = 0, 1, 2,..., N−1). For each tree, the branch point analyzing means 44 first calculates the total tree branch number Bt (j), the tree length Dt (j), the tree area At (j), and the maximum tree width Wt (j). After the setting, i = 0, and j = 0,..., M−1, Bt (j) = Dt (j) = At (j) = Wt (j) = 0 is performed (S201). ).

続いて、分岐点解析手段44は、各ツリーについて、ツリーの総分岐数Bt(T(i))、ツリーの長さDt(T(i))、ツリーの面積At(T(i))、ツリーの最大幅Wt(T(i))を求める処理を行う(S301)。具体的には、B(i)>1であれば、その対象物マーカーS(i)は複数の対象物マーカーからリンクが設定されていることを意味し、分岐点となっているので、まず、総分岐数Bt(T(i))を1だけ増加する。また、ツリーの長さDt(T(i))に、その対象物マーカーS(i)の長さD(i)を加算する。さらに、ツリーの面積At(T(i))に、その対象物マーカーS(i)の面積A(i)を加算する。さらに、B(i)>1を満たした状態で、対象物マーカーS(i)の幅W(i)がW(i)>Wt(T(i))を満たすのであれば、ツリーの最大幅Wt(j)をその対象物マーカーS(i)の幅W(i)に置き換える処理を行う。   Subsequently, for each tree, the branch point analyzing means 44, for each tree, the total number of branches Bt (T (i)), the length Dt (T (i)) of the tree, the area At (T (i)) of the tree, Processing for obtaining the maximum tree width Wt (T (i)) is performed (S301). Specifically, if B (i)> 1, it means that the target marker S (i) is a link from a plurality of target markers and is a branch point. The total branch number Bt (T (i)) is increased by 1. Further, the length D (i) of the object marker S (i) is added to the length Dt (T (i)) of the tree. Further, the area A (i) of the object marker S (i) is added to the area At (T (i)) of the tree. Further, if B (i)> 1 and the width W (i) of the object marker S (i) satisfies W (i)> Wt (T (i)), the maximum width of the tree A process of replacing Wt (j) with the width W (i) of the object marker S (i) is performed.

なお、S301において、W(i)≦Wt(T(i))であれば、ツリーの最大幅に変化はないので、Wt(T(i))に対しては、何ら処理を行わない。また、B(i)≦1であれば、対象物マーカーS(i)においては、分岐していないことを意味するので、S301におけるBt(j)、Dt(j)、面積At(j)、Wt(j)に対する更新処理は行われない。   In S301, if W (i) ≦ Wt (T (i)), there is no change in the maximum width of the tree, so no processing is performed on Wt (T (i)). Further, if B (i) ≦ 1, it means that the object marker S (i) is not branched, so that Bt (j), Dt (j), area At (j) in S301, The update process for Wt (j) is not performed.

対象物マーカーS(i)についてのS301の処理が終わったら、iの値を1増加して、次の対象物マーカーS(i)についてS301の処理を実行する。このようにして、N個全ての対象物マーカーS(i)についてS301の処理を実行し、N個の対象物マーカーS(i)について、S301の処理が終わったら、ツリーごとの分岐点解析、幾何形状解析処理を終了する。   When the process of S301 for the object marker S (i) is completed, the value of i is incremented by 1, and the process of S301 is executed for the next object marker S (i). In this way, the process of S301 is executed for all N object markers S (i), and when the process of S301 is completed for N object markers S (i), branch point analysis for each tree, The geometric shape analysis process ends.

上記S301における処理においては、ツリーの総分岐数Bt(T(i))、ツリーの長さDt(T(i))、ツリーの面積At(T(i))、ツリーの最大幅Wt(T(i))を求める処理を行ったが、さらに各対象物マーカーS(i)の幅W(i)の平均値を求めるようにしても良い。この場合、W(i)>Wt(T(i))という条件を課す必要は無い。   In the processing in S301, the total number of branches Bt (T (i)), the tree length Dt (T (i)), the tree area At (T (i)), and the maximum tree width Wt (T Although the processing for obtaining (i)) has been performed, an average value of the width W (i) of each object marker S (i) may be further obtained. In this case, it is not necessary to impose the condition of W (i)> Wt (T (i)).

これらのパラメータ(ツリーの総分岐数、長さ、面積、幅)は、血管ネットワークの定量化に大いに役立つものである。特に再生医療分野においては、生体外で擬似3次元組織を構築し、それを生体に戻すという一連の流れにおいて、如何に効率的に血管ネットワークを擬似3次元組織内で構築するかという重要な課題があり、研究が盛んに行われている。その際、あらかじめ任意にデザインされた血管パターンが擬似3次元組織内でどのような挙動を示すかを解析する必要がある。また、血管系組織のラインパターンがある程度近接していると、相互に刺激し合うことによりパターンの橋架け(ブリッジ)を起こしやすい。任意にパターンを設計する際に、パターンを維持するためにはある程度の間隔でラインパターンを設計することでブリッジが起こりにくくなる。任意にデザインされたパターンが3次元組織内でそのパターンを維持するためにはそのデザインを最適化する必要があるが、その場合、血管ネットワークの分岐数を指標に評価するといった研究も行われる。以上のことより、これらのパラメータは、血管系などの動的な組織を生体外で構築し、その挙動を解析する際に非常に有用な情報であると考えられる。   These parameters (total number of branches in tree, length, area, width) are very useful for quantifying vascular networks. Particularly in the field of regenerative medicine, an important issue of how to efficiently construct a blood vessel network in a pseudo three-dimensional tissue in a series of flows of constructing a pseudo three-dimensional tissue outside the living body and returning it to the living body. There is a lot of research. At that time, it is necessary to analyze how the blood vessel pattern arbitrarily designed in advance shows in the pseudo three-dimensional tissue. In addition, when the line patterns of the vascular tissue are close to each other to some extent, the patterns tend to be bridged by stimulating each other. When designing a pattern arbitrarily, in order to maintain the pattern, the line pattern is designed at a certain interval, so that the bridge hardly occurs. In order to maintain an arbitrarily designed pattern in the three-dimensional tissue, it is necessary to optimize the design. In such a case, research is also conducted in which the number of branches of the blood vessel network is evaluated as an index. From the above, these parameters are considered to be very useful information when a dynamic tissue such as a vascular system is constructed in vitro and its behavior is analyzed.

以上のようにして、ネットワーク解析装置が処理を行った結果、各対象物マーカーが属するツリー(グループ)の詳細情報を得ることができる。このツリーは各対象物マーカーの連結関係を示しているため、各対象物マーカーが設定される基礎となった対象物間の連結関係と推定することができる。このため、結果として、対象物間の連結関係を解析することが可能となる。   As described above, as a result of processing performed by the network analysis device, detailed information of the tree (group) to which each object marker belongs can be obtained. Since this tree shows the connection relationship of each object marker, it can be estimated as the connection relationship between the objects on which each object marker is set. For this reason, as a result, it becomes possible to analyze the connection relation between objects.

以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されず、種々の変形が可能である。例えば、上記実施形態では、処理対象として顕微鏡画像をもとにした画像データを用い、細胞を対象物として、その連結関係を解析するようにしたが、例えば、航空写真画像や地上監視カメラにより道路・線路等を撮影した画像データを用い、道路網、線路網等のネットワークを解析するようにしても良い。   The preferred embodiments of the present invention have been described above. However, the present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications can be made. For example, in the above-described embodiment, image data based on a microscopic image is used as a processing target, and the connection relationship is analyzed using cells as a target. -You may make it analyze networks, such as a road network and a track network, using the image data which imaged the track.

10・・・画像データ記憶手段
20・・・画像表示手段
30・・・入力指示手段
40・・・演算処理部
41・・・対象物設定手段
42・・・対象物間リンク設定手段
43・・・対象物グループ抽出手段
44・・・分岐点解析手段
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Image data storage means 20 ... Image display means 30 ... Input instruction means 40 ... Operation processing part 41 ... Object setting means 42 ... Inter-object link setting means 43 ... -Object group extraction means 44 ... Branch point analysis means

Claims (8)

画像データより複数の対象物を選択し、対象物の位置を明示する対象物マーカーを前記画像データ上に設定する対象物設定手段と、
前記設定された対象物マーカーに対して、同一画像データ上で近傍に位置する他の対象物マーカーにリンクを張り、当該他の対象物マーカーにリンクを張っていることを明示する識別マークを前記対象物マーカーに付加する対象物間リンク設定手段と、
前記複数の対象物の中で設定されているリンクにより連結されている対象物のグループを1つまたは複数個抽出する対象物グループ抽出手段と、
前記対象物グループごとに構成される対象物の中に複数の対象物からリンクが張られている対象物を分岐点として抽出する分岐点解析手段と、
を有することを特徴とする対象物間のネットワーク解析装置。
An object setting means for selecting a plurality of objects from the image data and setting an object marker on the image data to clearly indicate the position of the object;
For the set object marker, a link is made to another object marker located in the vicinity on the same image data, and an identification mark that clearly indicates that the other object marker is linked An inter-object link setting means to be added to the object marker;
Object group extraction means for extracting one or a plurality of object groups connected by links set in the plurality of objects;
A branch point analyzing means for extracting, as a branch point, a target that is linked from a plurality of targets in the target configured for each target group;
A network analysis device between objects characterized by comprising:
請求項1において、
前記対象物間リンク設定手段は、他の対象物マーカーへのリンクを設定していない対象物マーカーAの所定のエッジ点が、他の対象物マーカーBの所定のエッジ点に所定の距離内に近接している場合、対象物マーカーAから対象物マーカーBへのリンクを設定することを特徴とする対象物間のネットワーク解析装置。
In claim 1,
The inter-object link setting means is configured such that a predetermined edge point of the object marker A for which a link to another object marker is not set is within a predetermined distance from a predetermined edge point of the other object marker B. A network analysis apparatus between objects, wherein a link from the object marker A to the object marker B is set when the objects are close to each other.
請求項2において、
前記対象物間リンク設定手段は、各対象物マーカーは、他の複数の対象物マーカーからのリンクを受け入れるが、他の対象物マーカーへのリンクは1個だけ設定可能としていることを特徴とする対象物間のネットワーク解析装置。
In claim 2,
The inter-object link setting means is characterized in that each object marker receives a link from a plurality of other object markers, but only one link to the other object marker can be set. Network analysis device between objects.
請求項3において、
前記対象物間リンク設定手段は、他の対象物マーカーBへのリンクを既に設定している対象物マーカーAの所定のエッジ点が、他の対象物マーカーへのリンクを設定していない対象物マーカーCの所定のエッジ点に所定の距離内に近接している場合、対象物マーカーCから対象物マーカーAへのリンクを設定することを特徴とする対象物間のネットワーク解析装置。
In claim 3,
The inter-object link setting means is configured such that a predetermined edge point of the object marker A for which a link to another object marker B has already been set does not set a link to another object marker. A network analysis apparatus between objects, wherein a link from the object marker C to the object marker A is set when the marker C is close to a predetermined edge point within a predetermined distance.
請求項3において、
前記対象物間リンク設定手段は、他の対象物マーカーFへのリンクを既に設定している対象物マーカーDの所定のエッジ点が、他の対象物マーカーGへのリンクを既に設定している対象物マーカーEの所定のエッジ点に所定の距離内に近接しており、対象物マーカーFの所定のエッジ点が対象物マーカーGの所定のエッジ点に所定の距離以上に離れている場合、対象物マーカーDから対象物マーカーFへのリンクを解除し、対象物マーカーFから対象物マーカーDへのリンクを設定し、対象物マーカーDから対象物マーカーEへのリンクを設定することを特徴とする対象物間のネットワーク解析装置。
In claim 3,
In the inter-object link setting means, a predetermined edge point of the object marker D that has already set a link to another object marker F has already set a link to another object marker G. When the predetermined edge point of the object marker E is close to the predetermined edge point within a predetermined distance, and the predetermined edge point of the object marker F is separated from the predetermined edge point of the object marker G by a predetermined distance or more, The link from the object marker D to the object marker F is canceled, the link from the object marker F to the object marker D is set, and the link from the object marker D to the object marker E is set. Network analysis device between objects.
請求項2から請求項5のいずれかにおいて、
前記対象物マーカーは菱形形状をしており、長軸方向の2つの頂点を前記所定のエッジ点とすることを特徴とする対象物間のネットワーク解析装置。
In any one of Claims 2-5,
The network analysis apparatus between objects, wherein the object marker has a rhombus shape, and two vertices in a major axis direction are the predetermined edge points.
請求項1から請求項6のいずれかにおいて、
前記分岐点解析手段は、前記対象物グループごとに構成される各対象物マーカーの長さ、幅、面積からなる幾何学形状パラメータをもとに、長さの総和値、幅の最大値、幅の平均値、面積の総和値を算出することを特徴とする対象物間のネットワーク解析装置。
In any one of Claims 1-6,
The branching point analyzing means is based on a geometric shape parameter consisting of the length, width, and area of each object marker configured for each object group, and the total length value, the maximum width value, the width A network analysis device between objects characterized by calculating an average value and a total value of areas.
請求項1から請求項7のいずれかに記載のネットワーク解析装置として、コンピュータを機能させるためのプログラム。   The program for functioning a computer as a network analysis apparatus in any one of Claims 1-7.
JP2009097243A 2009-04-13 2009-04-13 Network analysis device between objects Expired - Fee Related JP5206562B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2009097243A JP5206562B2 (en) 2009-04-13 2009-04-13 Network analysis device between objects

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2009097243A JP5206562B2 (en) 2009-04-13 2009-04-13 Network analysis device between objects

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2010250440A JP2010250440A (en) 2010-11-04
JP5206562B2 true JP5206562B2 (en) 2013-06-12

Family

ID=43312723

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2009097243A Expired - Fee Related JP5206562B2 (en) 2009-04-13 2009-04-13 Network analysis device between objects

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP5206562B2 (en)

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0765154A (en) * 1993-08-31 1995-03-10 Toshiba Corp Device and method for quantitatively analyzing blood vessel image
JP3571405B2 (en) * 1995-03-09 2004-09-29 株式会社コーナン・メディカル Corneal endothelial cell density calculation method
JPH09189513A (en) * 1996-01-10 1997-07-22 Kawasaki Heavy Ind Ltd Marker gravity center measurement method and device
JP3421274B2 (en) * 1999-05-24 2003-06-30 本田技研工業株式会社 Labeling device for color images
JP4393016B2 (en) * 2000-06-30 2010-01-06 株式会社日立メディコ Diagnostic imaging support device
WO2002045018A1 (en) * 2000-12-01 2002-06-06 Japan Science And Technology Corporation Nuclear area recognizing method and nuclear genealogy creating method
JP2006081846A (en) * 2004-09-17 2006-03-30 Inforward Inc Method and apparatus for estimating facial wrinkle
JP2006238802A (en) * 2005-03-03 2006-09-14 Olympus Corp Cell observation apparatus, cell observation method, microscope system, and cell observation program
JP2006350680A (en) * 2005-06-16 2006-12-28 Fuji Xerox Co Ltd Image processing apparatus, image processing method, and computer program
JP4921858B2 (en) * 2006-06-07 2012-04-25 オリンパス株式会社 Image processing apparatus and image processing program
JP2008009574A (en) * 2006-06-28 2008-01-17 Fujitsu Ltd Design verification device, design verification program, design verification method, and cad system

Also Published As

Publication number Publication date
JP2010250440A (en) 2010-11-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Pound et al. Automated recovery of three-dimensional models of plant shoots from multiple color images
Gibbs et al. Plant phenotyping: an active vision cell for three-dimensional plant shoot reconstruction
Peng et al. Automatic 3D neuron tracing using all-path pruning
Barbier de Reuille et al. MorphoGraphX: A platform for quantifying morphogenesis in 4D
Stegmaier et al. Real-time three-dimensional cell segmentation in large-scale microscopy data of developing embryos
O'Leary et al. Extensive and spatially variable within-cell-type heterogeneity across the basolateral amygdala
Wang et al. A broadly applicable 3-D neuron tracing method based on open-curve snake
Weber et al. Automated tracing of microtubules in electron tomograms of plastic embedded samples of Caenorhabditis elegans embryos
Peng et al. Automatic reconstruction of 3D neuron structures using a graph-augmented deformable model
Keränen et al. Three-dimensional morphology and gene expression in the Drosophila blastoderm at cellular resolution II: dynamics
Xiong et al. Automated characterization of cell shape changes during amoeboid motility by skeletonization
Fuentes-Hurtado et al. EasyLabels: weak labels for scene segmentation in laparoscopic videos
Li et al. 3D visualization of bamboo node’s vascular bundle
CN112288807A (en) Method and device for generating intersection data in high-precision map
Larsen et al. Cellular 3D-reconstruction and analysis in the human cerebral cortex using automatic serial sections
CN107240103A (en) Boundary processing method in a kind of digital volume related algorithm split based on image
Chiang et al. Analysis of in vivo single cell behavior by high throughput, human-in-the-loop segmentation of three-dimensional images
JP5206562B2 (en) Network analysis device between objects
Saponaro et al. Deepxscope: Segmenting microscopy images with a deep neural network
Davaasuren et al. Automated 3D segmentation of guard cells enables volumetric analysis of stomatal biomechanics
Mühlich et al. Measuring plant root growth
Zhi et al. High density cell tracking with accurate centroid detections and active area-based tracklet clustering
CN107773246B (en) Auricle defect measuring method based on optical three-dimensional measurement
CN110084270A (en) Pathological section image-recognizing method and equipment
CN110517300A (en) Elastic image registration algorithm based on partial structurtes operator

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20120216

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20121207

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20130122

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20130204

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20160301

Year of fee payment: 3

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 5206562

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees