JP6196832B2 - 画像処理装置、画像処理方法、顕微鏡システム及び画像処理プログラム - Google Patents

Description

本発明は、標本等を撮像することにより取得した画像にシェーディング補正を行う画像処理装置、画像処理方法、顕微鏡システム及び画像処理プログラムに関する。

近年、スライドガラス上に載置された標本を写した画像を電子データとして記録し、パーソナルコンピュータ等のモニタ上においてユーザが該画像を観察できるようにした、所謂バーチャルスライド技術が知られている。バーチャルスライド技術においては、顕微鏡により拡大された標本の一部の画像を順次貼り合わせることにより、標本全体が写った高解像度の画像を構築する。つまり、同一被写体に対して異なる視野の画像を複数枚取得し、これらの画像をつなぎ合わせることで、被写体の拡大画像を生成する技術がバーチャルスライド技術である。

ところで、顕微鏡は主に、標本を照明する光源及び標本の像を拡大する光学系により構成される。また、光学系の後段には、拡大された標本の像を電子的なデータに変換する撮像素子が設けられる。このため、光源の照度ムラや光学系の不均一性、さらには、撮像素子の特性のムラ等に起因して、取得した画像に明度ムラが発生するという問題がある。この明度ムラはシェーディングと呼ばれ、通常、光学系の光軸の位置に対応する画像の中心から遠ざかるに従って暗くなるように変化する。そのため、複数の画像を貼り合わせてバーチャルスライド画像を作成する場合、画像のつなぎ目に不自然な境界が生じてしまう。また、複数の画像を貼り合わせることによりシェーディングが繰り返されるため、あたかも標本に周期的な模様が存在しているかのように見えてしまう。

このような問題に対し、シェーディングのパターンを較正画像として予め取得し、該較正画像に基づいて、標本が写った画像を補正するシェーディング補正技術が知られている。例えば特許文献１には、透過照明観察の際には光学系の画角外に標本を退避させた状態で撮像を行い、落射照明観察の際には光学系の画角内に反射部材を配置した状態で撮像を行うことで取得した画像を較正画像として使用するシェーディング補正技術が開示されている。また、特許文献２には、蛍光観察の際に、均一な蛍光試料を較正試料として撮像を行うことでシェーディング補正用のデータを取得する方法が開示されている。

特開２００６−１７１２１３号公報 特開２００８−５１７７３号公報

しかしながら、較正画像を取得するために観察中の標本を一旦退避させる、或いは反射部材を別途配置するといった場合、作業が煩雑となり、非常に手間がかかると共に、撮像時間が延びてしまう。この点について、特許文献１においては、標本を退避させるための駆動機構等、較正画像を取得するための専用の機能が設けられている。しかしながら、このような機能は一般的な顕微鏡には元来設けられていないため、実用化のためには大幅なコスト増を招いてしまう。

また、特許文献２のように較正試料を用いる場合、較正試料の配置及び退避といった作業が生じる他、損壊やゴミの付着等がないように較正試料を管理する必要があり、余計な手間がかかってしまう。さらに、蛍光観察の際に較正試料として使用できる均一な蛍光試料を作製すること自体が非常に困難であるため、シェーディングを高精度に補正することも難しい。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、短時間且つ高精度にシェーディング補正を行うことができる画像処理装置、画像処理方法、顕微鏡システム及び画像処理プログラムを提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る画像処理装置は、同一の被写体に対し、撮像視野が互いに異なる複数の画像を取得する画像取得手段と、前記複数の画像には、それぞれの画像内の互いに共通の位置に所定サイズの共通領域が設定され、一方の画像内の前記共通領域に写った被写体像が、他方の画像内の前記共通領域以外の領域に写った被写体像と重複する画像を組み合わせた画像ペアを、取得された前記複数の画像から複数選択する画像選択手段と、前記一方の画像及び他方の画像の組み合わせごとに、前記共通領域に含まれる画素の画素値と、該共通領域に対応する領域に含まれる画素の画素値と、に基づいて、シェーディング補正を行うための補正ゲインを算出する補正ゲイン算出手段と、前記補正ゲイン算出手段により算出された前記補正ゲインを用いて、補正対象画像に生じているシェーディングを補正する画像補正手段と、を備えることを特徴とする。

上記画像処理装置において、前記共通領域は、前記複数の画像に含まれる各画像の第１の方向及び該第１の方向と直交する第２の方向の各々を３以上の同一の奇数で分割した場合の中央の領域であることを特徴とする。

上記画像処理装置において、前記第１及び第２の方向の各々における分割数は、前記各画像内で画像の中央に対する明度の減衰率が所定値以下である領域に基づいて設定されることを特徴とする。

上記画像処理装置において、前記第１及び第２の方向の各々における分割数をＮとするとき、前記画像取得手段は、少なくとも（３Ｎ−１）／２枚の画像を取得し、前記画像選択手段は、少なくとも（Ｎ²−１）／２個の画像ペアを選択する、ことを特徴とする。

上記画像処理装置において、前記第１及び第２の方向の各々における分割数をＮ、前記撮像視野の前記第１の方向における長さをＬ_A、前記撮像視野の前記第２の方向における長さをＬ_Bとするとき、前記画像取得手段は、前記撮像視野を前記第１の方向に長さＬ_A／Ｎずつ移動させながら｛（Ｎ−１）／２＋１｝回撮像を行い、撮像済みの領域の１つの端部から前記撮像視野を前記第２の方向に長さＬ_B／Ｎずつ移動させながら（Ｎ−１）／２回撮像を行い、さらに、撮像済みの領域の別の端部から前記撮像視野を前記第１の方向に長さＬ_A／Ｎずつ移動させながら（Ｎ−１）／２回撮像を行うことによって取得された複数の画像を取得する、ことを特徴とする。

上記画像処理装置において、前記第１及び第２の方向の各々における分割数をＮ、前記撮像視野の前記第１の方向における辺の長さをＬ_A、前記撮像視野の前記第２の方向における辺の長さをＬ_Bとするとき、前記画像取得手段は、前記撮像視野を前記第１の方向に長さＬ_A／Ｎずつ移動させながらＮ回撮像を行い、前記第１の方向における第（Ｎ＋１）／２回目の撮像位置を起点として、前記撮像視野を前記第２の方向に長さＬ_A／Ｎずつ移動させながら（Ｎ−１）／２回撮像を行うことによって取得された複数の画像を取得する、ことを特徴とする。

上記画像処理装置は、前記補正ゲイン算出手段により算出された前記補正ゲインを順次記憶する記憶手段と、前記画像内の同一の領域に対して算出された複数の補正ゲインを用いて合成補正ゲインを算出する合成補正ゲイン算出手段と、をさらに備えることを特徴とする。

本発明に係る画像処理方法は、同一の被写体に対し、撮像視野が互いに異なる複数の画像を取得する画像取得ステップと、前記複数の画像には、それぞれの画像内の互いに共通の位置に所定サイズの共通領域が設定され、一方の画像内の前記共通領域に写った被写体像が、他方の画像内の前記共通領域以外の領域に写った被写体像と重複する画像を組み合わせた画像ペアを、取得された前記複数の画像から複数選択する画像選択ステップと、前記一方の画像及び他方の画像の組み合わせごとに、前記共通領域に含まれる画素の画素値と、該共通領域に対応する領域に含まれる画素の画素値と、に基づいて、シェーディング補正を行うための補正ゲインを算出する補正ゲイン算出ステップと、前記補正ゲイン算出ステップにおいて算出された前記補正ゲインを用いて、補正対象画像に生じているシェーディングを補正する画像補正ステップと、を含むことを特徴とする。

本発明に係る顕微鏡システムは、前記画像処理装置と、前記被写体を照明する照明手段と、前記被写体を撮像する撮像手段と、前記被写体からの透過光又は反射光を前記撮像手段に導く光学系と、を備えることを特徴とする。

本発明に係る画像処理プログラムは、同一の被写体に対し、撮像視野が互いに異なる複数の画像を取得する画像取得ステップと、前記複数の画像には、それぞれの画像内の互いに共通の位置に所定サイズの共通領域が設定され、一方の画像内の前記共通領域に写った被写体像が、他方の画像内の前記共通領域以外の領域に写った被写体像と重複する画像を組み合わせた画像ペアを、取得された前記複数の画像から複数選択する画像選択ステップと、前記一方の画像及び他方の画像の組み合わせごとに、前記共通領域に含まれる画素の画素値と、該共通領域に対応する領域に含まれる画素の画素値と、に基づいて、シェーディング補正を行うための補正ゲインを算出する補正ゲイン算出ステップと、前記補正ゲイン算出ステップにおいて算出された前記補正ゲインを用いて、補正対象画像に生じているシェーディングを補正する画像補正ステップと、をコンピュータに実行させることを特徴とする。

本発明によれば、撮像視野が互いに異なる複数の画像を取得し、該複数の画像のうち、一方の画像内の共通領域に写った被写体像が他方の画像内の共通領域以外の領域に写った被写体像と重複する画像の組み合わせをもとに、シェーディング補正を行うための補正ゲインを算出するので、短時間且つ高精度にシェーディング補正を行うことが可能となる。

図１は、本発明の実施の形態１に係る画像処理装置の構成例を示すブロック図である。 図２は、図１に示す画像処理装置の動作を示すフローチャートである。 図３は、複数の画像を取得する際における撮像視野の移動パターンの例を説明する模式図である。 図４は、図３に示す撮像視野の移動パターンにより取得される画像の例を示す模式図である。 図５は、図１に示す画像選択部により選択される画像の組み合わせを示す模式図である。 図６は、図１に示す画像選択部により選択される画像の組み合わせを示す模式図である。 図７は、図１に示す画像選択部により選択される画像の組み合わせを示す模式図である。 図８は、図１に示す画像選択部により選択される画像の組み合わせを示す模式図である。 図９は、画像をＮ×Ｎ個に分割した各領域を示す模式図である。 図１０は、本発明の実施の形態１の変形例１において複数の画像を取得する際における撮像視野の移動パターンの例を示す模式図である。 図１１は、図１０に示す撮像視野の移動パターンにより取得される画像の例を示す模式図である。 図１２は、本発明の実施の形態２に係る画像処理装置の構成を示すブロック図である。 図１３は、図１２に示す画像処理装置の動作を示すフローチャートである。 図１４は、図１１に示す画像選択部により選択される画像の組み合わせを示す模式図である。 図１５は、図１３に示す画像ペアの選択及び補正ゲインの算出ステップにおける演算処理を示すフローチャートである。 図１６は、本発明の実施の形態２の変形例２において複数の画像を取得する際における撮像視野の移動パターンの例を示す模式図である。 図１７は、変形例２において補正ゲインの算出に用いられる画像の組み合わせを説明するための模式図である。 図１８は、撮像視野全体に対して基準領域が小さい場合の例を示す模式図である。 図１９は、本発明の実施の形態３に係る画像処理装置の動作を示すフローチャートである。 図２０は、本発明の実施の形態３に係る画像処理方法を説明する模式図である。 図２１は、本発明の実施の形態３に係る画像処理方法を説明する模式図である。 図２２は、本発明の実施の形態３に係る画像処理方法を説明する模式図である。 図２３は、本発明の実施の形態４に係る顕微鏡システムの構成を示す図である。 図２４は、図２３に示す顕微鏡システムにおける観察対象である試料を示す模式図である。 図２５は、図２３に示す顕微鏡システムの動作を示すフローチャートである。

以下、本発明に係る画像処理装置、画像処理方法、顕微鏡システム及び画像処理プログラムの実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、これらの実施の形態により本発明が限定されるものではない。また、各図面の記載において、同一部分には同一の符号を附して示している。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係る画像処理装置を示すブロック図である。図１に示すように、実施の形態１に係る画像処理装置１は、観察対象である被写体が写った画像を取得する画像取得部１１と、該画像に所定の画像処理を施す画像処理部１２とを備える。

画像取得部１１は、被写体に対する撮像視野が互いに異なる複数の画像を取得する。画像取得部１１は、このような複数の画像を、撮像装置から直接取得しても良いし、ネットワークや記憶装置等を介して取得しても良い。実施の形態１において、画像取得部１１は、撮像装置が撮像を行うことにより生成した画像を、該撮像装置から取得するものとする。なお、撮像装置の種類は特に限定されず、例えば、撮像機能を備えた顕微鏡装置であっても良いし、デジタルカメラであっても良い。

画像取得部１１は、撮像装置の撮像動作を制御する撮像制御部１１１と、被写体に対する撮像装置の撮像視野を変化させる制御を行う駆動制御部１１２とを備える。駆動制御部１１２は、撮像装置に対し、該撮像装置が備える光学系と被写体との相対的な位置を変化させることにより、被写体に対する撮像視野を変化させる。撮像制御部１１１は、駆動制御部１１２の制御動作と連動して、所定のタイミングで撮像装置に撮像を実行させ、該撮像装置から画像を取り込む。

画像処理部１２は、画像取得部１１が取得した複数の画像を用いて、これらの画像に生じているシェーディングを補正する画像処理を実行する。ここで、撮像装置により取得された画像には、中央の一部の領域を除き、光源の照度ムラや、光学系の不均一性や、撮像素子の特性のムラ等に起因する明度ムラが生じている。この明度ムラはシェーディングと呼ばれ、明度ムラを補正する処理は、シェーディング補正と呼ばれる。画像処理部１２は、画像選択部１２１と、補正ゲイン算出部１２２と、画像補正部１２３とを備える。

画像選択部１２１は、画像取得部１１が取得した複数の画像から、画像の組み合わせが互いに異なる所定数の画像ペアを選択する。

補正ゲイン算出部１２２は、画像選択部１２１が選択した所定数の画像ペアを用いて、画像取得部１１が取得した画像に生じているシェーディングを補正するための補正ゲインを算出する。

画像補正部１２３は、画像取得部１１が取得した画像に対し、補正ゲイン算出部１２２が算出した補正ゲインを用いてシェーディング補正を行うことにより、シェーディングが抑制された補正済み画像を取得する。

次に、画像処理装置１の動作を説明する。図２は、画像処理装置１の動作を示すフローチャートである。
まず、ステップＳ１０において、画像取得部１１は、撮像視野が異なる複数の画像を取得する。より詳細には、画像取得部１１は、観察対象である被写体に対して撮像視野を所定量ずつ移動させながら撮像された画像を順次取得する。なお、撮像を行う際には、被写体側を固定して撮像視野を移動させても良いし、撮像視野を固定して被写体側を移動させても良い。或いは、被写体と撮像視野との両方を互いに反対方向に移動させても良い。

撮像を１回行う毎に撮像視野を移動させる移動量やトータルの撮像回数（即ち、画像の取得枚数）は、画像内でシェーディングがほとんど生じておらず、画像の中心に対する明度の減衰率が所定値以下である中央部の領域のサイズに応じて決定することができる。ここで、上述したように、シェーディングは光源や光学系や撮像素子の特性に起因して生じるため、このような中央部の領域は、各画像に対して共通に設定することができる。以下において、このような領域を共通領域という。本実施の形態１においては、画像の各辺をＮ個（Ｎは３以上の奇数）に分割した際の中央の矩形領域を共通領域に設定する。共通領域の設定方法については後述する。

この場合、撮像視野Ｖの水平方向の辺の長さをＬ_A、垂直方向の辺の長さをＬ_Bとすると、撮像視野Ｖの１回あたりの移動量は、水平方向にＬ_A／Ｎ又は垂直方向にＬ_B／Ｎとなる。また、トータルの画像の取得枚数は、少なくとも（３Ｎ−１）／２枚あれば良い。例えば、画像を５×５＝２５の領域に分割する場合、少なくとも７枚の画像を取得する。

撮像視野Ｖの移動パターンの一例として、本実施の形態１においては、図３に示すように、移動の軌跡がコの字状となるように撮像視野Ｖを移動させる。即ち、まず、撮像視野Ｖを水平方向に長さＬ_A／Ｎずつ移動させながら｛（Ｎ−１）／２＋１｝回撮像を行い、撮像済みの領域の１つの端部から撮像視野Ｖを垂直方向に長さＬ_B／Ｎずつ移動させながら｛（Ｎ−１）／２｝回撮像を行い、さらに、撮像済みの領域の別の端部から撮像視野Ｖを水平方向に長さＬ_A／Ｎずつ移動させながら｛（Ｎ−１）／２｝回撮像を行う。図３においては、撮像視野Ｖを移動させた際の該撮像視野Ｖの輪郭を一点鎖線で示し、画像内の共通領域に対応する撮像視野Ｖ内の領域Ｒ（Ｖ）の位置に網掛けを附している。上述したように撮像視野Ｖを移動させることにより、該撮像視野Ｖの移動の軌跡は、図の右側が開口したコの字状となる。なお、図３に示すコの字状の移動パターンを、９０°、１８０°、及び２７０°回転させても良い。

このように撮像を行うことにより取得される複数の画像の具体例を、図４を参照しながら説明する。なお、図４においては、撮像視野Ｖの移動方向及び移動量を明確にするため、参考として、被写体領域ＳＲ及び該被写体領域ＳＲ内に配置された被写体Ｓを表示しているが、実際に撮像を行う際には被写体領域ＳＲを特に設定する必要はなく、順次撮像される画像間で撮像視野Ｖが互いにずれていれば良い。

まず、図４（ａ）に示すように、被写体領域ＳＲに撮像視野Ｖを合わせて撮像を行うことにより、画像Ｍ０を取得する。続いて図４（ｂ）に示すように、被写体領域ＳＲに対して撮像視野Ｖを右方向にＬ_A／５だけ移動させて撮像を行うことにより、画像Ｍ１を取得する。続いて図４（ｃ）に示すように、撮像視野Ｖを右方向にさらにＬ_A／５だけ移動させて、画像Ｍ２を取得する。次に、図４（ｄ）に示すように、撮像視野Ｖを被写体領域ＳＲから下方向にＬ_B／５だけ移動させて、画像Ｍ３を取得する。続いて図４（ｅ）に示すように、撮像視野Ｖを下方向にさらにＬ_B／５だけ移動させて、画像Ｍ４を取得する。続いて、図４（ｆ）に示すように、撮像視野Ｖを右方向にＬ_A／５だけ移動させて、画像Ｍ５を取得する。続いて、図４（ｇ）に示すように、撮像視野Ｖを右方向にさらにＬ_A／５だけ移動させて、画像Ｍ６を取得する。なお、図４（ａ）〜（ｇ）においては、共通領域Ｒを各画像Ｍ０〜Ｍ６内に示している。

ここで、共通領域Ｒは、一例として、次のように設定することができる。まず、シェーディングを感知しやすいと考えられるフラットな画像に対して人工的にシェーディングを付加した画像を作成し、観察者に、どの程度のシェーディングから気になるかを評価させる。そして、シェーディングが気になると評価された画像の中央を通る水平線上の輝度値の最大値及び最小値から減衰率を算出し、これを客観評価値としての基準減衰率とする。なお、客観評価値としては、画像の対角線上における減衰率や正解データとのRMSE（＝Root Mean Square Error＝平均二乗誤差の平方根）等を用いても良い。

続いて、ミラー等のフラットなサンプルを撮像することにより画像を取得し、該画像のうち、上記基準減衰率を上回る領域、即ち、基準よりも明度が減衰している領域をシェーディングエリアとする。

一方、様々な被写体を、図３で例示したように、撮像視野Ｖを水平方向及び垂直方向に、撮像視野Ｖの各辺の長さの１／３、１／５、１／７ずつ移動させながら撮像を行うことにより画像を取得する。そして、各画像に対し、観察者による主観でシェーディングの有無を評価する。

このような客観的な評価及び主観的な評価からシェーディングエリアを決定し、シェーディングエリアに含まれない中央部の領域内に、矩形の共通領域Ｒを設定する。
このような共通領域Ｒは、個々の撮像装置や、撮像倍率等の条件ごとに予め設定しておく。

なお、撮像時における位置ずれ等を考慮し、実際には、上述した方法で決定した共通領域Ｒに対し、共通領域の水平方向及び垂直方向の辺を長めに設定して撮像を行っても良い。

続くステップＳ１１において、画像選択部１２１は、ステップＳ１０において取得された複数の画像から、互いに異なる２枚の画像を組み合わせた画像ペアを複数選択する。各画像ペアにおいて、一方の画像内の共通領域Ｒに写った被写体像ＳＩが、他方の画像内の共通領域Ｒ以外の領域に写った被写体像ＳＩと重複するように、２枚の画像を選択する。また、画像選択部１２１は、異なる画像ペアの間においては２枚の画像の組み合わせが互いに異なるように、少なくとも（Ｎ²−１）／２個の画像ペアを選択する。

以下、図４に示す画像Ｍ０〜Ｍ６から選択される画像ペアを図５〜図８に例示する。即ち、画像Ｍ０とＭ１（図５（ａ）、（ｂ）参照）、画像Ｍ０とＭ２（図５（ｃ）、（ｄ）参照）、画像Ｍ０とＭ３（図５（ｅ）、（ｆ）参照）、画像Ｍ１とＭ３（図６（ａ）、（ｂ）参照）、画像Ｍ２とＭ３（図６（ｃ）、（ｄ）参照）、画像Ｍ３とＭ５（図６（ｅ）、（ｆ）参照）、画像Ｍ３とＭ６（図７（ａ）、（ｂ）参照）、画像Ｍ０とＭ４（図７（ｃ）、（ｄ）参照）、画像Ｍ０とＭ５（図７（ｅ）、（ｆ）参照）、画像Ｍ０とＭ６（図８（ａ）、（ｂ）参照）、画像Ｍ１とＭ４（図８（ｃ）、（ｄ）参照）、画像Ｍ２とＭ４（図８（ｅ）、（ｆ）参照）の１２通りの画像ペアが選択される。なお、図５〜図８においては、２つの画像の対応関係を明確にするため、参考として被写体領域ＳＲを示している。

続くステップＳ１２において、補正ゲイン算出部１２２は、ステップＳ１１において選択された複数の画像ペアを用いて、各画像内に生じているシェーディングを補正するための補正ゲインを画像内の領域ごとに算出し、補正ゲインの分布を示すゲインマップＧＭを作成する。

そのために、補正ゲイン算出部１２２はまず、図９に示すように、各画像Ｍ０〜Ｍ６をＮ×Ｎの領域に分割する。以下、分割した領域の各々を領域（ｘ，ｙ）（０≦ｘ＜Ｎ、０≦ｙ＜Ｎ）と記す。このように分割した場合、各画像の中心部に存在する共通領域Ｒは、領域（（Ｎ−１）／２，（Ｎ−１）／２）と表すことができる。本実施の形態１においてはＮ＝５であるから、０≦ｘ＜５、０≦ｙ＜５であり、共通領域Ｒは領域（２，２）となる。

続いて補正ゲイン算出部１２２は、各画像ペアのうち、一方の画像（以下、基準画像という）内の共通領域Ｒと、該共通領域Ｒに写った被写体像と同じ被写体像が写った他方の画像（以下、比較画像という）内の領域（ｘ，ｙ）とを比較する。

比較画像内の領域（ｘ，ｙ）に含まれる画素の画素値をＩ_CONT(x,y)、基準画像の共通領域Ｒに含まれる画素の画素値をＩ_BASE(R)とすると、比較画像内の領域（ｘ，ｙ）に生じているシェーディングＳＨ（ｘ，ｙ）は、次式（１）によって与えられる。
ＳＨ（ｘ，ｙ）＝Ｉ_CONT(x,y)／Ｉ_BASE(R) …（１）

従って、各画像内の領域（ｘ，ｙ）におけるシェーディングを除去するための補正ゲインＧ（ｘ，ｙ）は、次式（２）によって与えられる。
Ｇ（ｘ，ｙ）＝Ｉ_BASE(R)／Ｉ_CONT(x,y) …（２）

例えば図５（ａ）の場合、画像Ｍ１を基準画像、画像Ｍ０を比較画像とすると、画像Ｍ１内の領域（２，２）と、画像Ｍ０内の領域（３，２）とを比較することにより、ゲインマップＧＭの領域（３，２）における補正ゲインＧ（３，２）が算出される。また、図５（ｂ）に示すように、同じ画像Ｍ０、Ｍ１のペアにおいて、画像Ｍ１を比較画像、画像Ｍ０を基準画像とすると、画像Ｍ０内の共通領域Ｒである領域（２，２）と、該領域（２，２）に対応する画像Ｍ１内の領域（１，２）とを比較することにより、領域（１，２）における補正ゲインＧ（１，２）が算出される。なお、図５〜図８においては、比較画像として設定された画像の輪郭を太線で示している。

即ち、基準画像内の共通領域Ｒと、該共通領域Ｒに対応する比較画像内の領域とを比較して補正ゲインを求める演算を、１つの画像ペアにおいて比較画像と基準画像とを入れ替えて行うことにより、２つの領域における補正ゲインを取得することができる。そして、図５（ａ）〜図８（ｆ）に示すように、ステップＳ１１において選択された全ての画像ペアに対して上述した演算を行うことにより、画像内の全ての領域における補正ゲインＧ（ｘ，ｙ）を取得することができる。なお、図５〜図８においては、既に補正ゲインＧ（ｘ，ｙ）が算出されたゲインマップＧＭ内の領域（ｘ，ｙ）に斜線の網掛けを附している。また、各画像Ｍ０〜Ｍ６内の共通領域Ｒにはシェーディングがほとんど生じないため、補正ゲインを算出する必要がない。このため、図５〜図８においては、共通領域Ｒに対応するゲインマップＧＭの中央の領域には他の領域と異なる種類の網掛けを附して区別している。

続くステップＳ１３において、画像補正部１２３は、画像取得部１１が取得した補正対象画像に対し、ステップＳ１３において作成されたゲインマップを適用することにより補正を行う。それにより、シェーディングが除去された補正済み画像が取得される。
その後、画像処理装置１の動作は終了する。

次に、補正ゲインを算出する際に用いられる画像の組み合わせについて、Ｎ＝５の場合を例として説明する。
本実施の形態１においては、撮像視野Ｖを水平方向に２回走査し、垂直方向に１回走査することにより画像Ｍ０〜Ｍ６を取得する。そこで、以下の説明においては、撮像視野Ｖの移動方向及び移動量に応じて、画像Ｍ０、Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３、Ｍ４、Ｍ５、Ｍ６をそれぞれ、画像Ｍ_h<0,0>、Ｍ_h<1,0>、Ｍ_h<2,0>、Ｍ_v<0,1>、Ｍ_v<0,2>、Ｍ_h<1,2>、Ｍ_h<2,2>と記す。画像Ｍ_h<p,q>は、撮像視野Ｖを水平方向に移動させながら取得した画像であり、画像Ｍ_v<p,q>は、撮像視野Ｖを水平方向に移動させながら取得した画像である。また、符号ｐは、撮像視野Ｖの水平方向における移動回数を示し、符号ｑは、撮像視野Ｖの垂直方向における移動回数を示す。なお、画像Ｍ_h<0,0>（画像Ｍ０）は、撮像視野Ｖを垂直方向に移動させる際の起点にもなっているため、画像Ｍ_v<0,0>とも記される。また、画像Ｍ_v<0,2>（画像Ｍ４）は、撮像視野Ｖを水平方向に移動させる際の起点にもなっているため、画像Ｍ_h<0,2>とも記される。

この場合、領域（ｘ，ｙ）における補正ゲインＧ（ｘ，ｙ）は、次式（３）により与えられる。
ここで、演算子ＣＯＭＰ（Ａ，Ｂ）は、画像Ｂ内の共通領域Ｒと、該共通領域Ｒに対応する画像Ａ内の領域（ｘ，ｙ）との比較により補正ゲインを算出する処理を示す。

以上説明したように、本実施の形態１によれば、観察対象の標本を撮像視野から退避させる、或いは、較正用の試料を別途用いるといった煩雑な作業を要することなく、シェーディング補正用のデータ（ゲインマップ）を作成することができる。従って、従来よりも簡単且つ短時間に、高精度なシェーディング補正を行うことが可能となる。

また、本実施の形態１によれば、画像内を（Ｎ²−１）個に分割した場合の全領域における補正ゲインを、撮像視野が異なる少なくとも（３Ｎ−１）／２枚の画像をもとに算出することができる。従って、補正ゲインの算出に用いる画像の取得に要する時間（撮像時間）を短縮することが可能となる。

また、本実施の形態１によれば、補正ゲインの算出に用いる画像を、被写体Ｓに対して撮像視野Ｖをコの字状に移動させながら撮像を行うことにより取得するため、撮像視野Ｖの移動方向を頻繁に変更する必要がない。従って、移動方向の変更に起因するバックラッシュの影響を低減できるという効果も得られる。

（変形例１）
次に、本発明の実施の形態１の変形例１について説明する。
上記実施の形態１においては、撮像視野Ｖをコの字状のパターンで移動させながら撮像を行うことにより複数の画像を取得したが、撮像視野Ｖを移動パターンはこれに限定されない。例えば、図１０に示すように、撮像視野Ｖの移動の軌跡がトの字状となるように、撮像視野Ｖを垂直方向及び水平方向に移動させても良い。なお、本変形例１においても、実際に撮像を行う際には、被写体に対して撮像視野Ｖを相対的に移動させることができれば、被写体と撮像視野Ｖとのいずれを移動させても良いし、両方を互いに反対方向に移動させても良い。

詳細には、撮像視野Ｖを垂直方向に長さＬ_B／Ｎずつ移動させながらＮ回撮像を行い、次に、垂直方向における第（Ｎ＋１）／２回目の撮像位置を起点として、撮像視野Ｖを水平方向に長さＬ_A／Ｎずつ移動させながら（Ｎ−１）／２回撮像を行う。ここで、図１０においては、撮像視野Ｖを移動させた際の該撮像視野Ｖの輪郭を一点鎖線で示し、共通領域Ｒに対応する撮像視野Ｖ内の領域Ｒ（Ｖ）の位置に網掛けを附している。なお、図１０に示すトの字状の移動パターンを、９０°、１８０°、及び２７０°回転させても良い。

このように撮像を行うことにより、例えばＮ＝５の場合、図１１（ａ）〜（ｇ）に示す画像Ｍ_v<0,0>、Ｍ_v<0,1>、Ｍ_v<0,2>、Ｍ_v<0,3>、Ｍ_v<0,4>、Ｍ_h<1,2>及びＭ_h<2,2>の７枚の画像が取得される。ここで、画像Ｍ_h<p,q>は、撮像視野Ｖを水平方向に移動させながら取得した画像であり、画像Ｍ_v<p,q>は、撮像視野Ｖを水平方向に移動させながら取得した画像である。また、符号ｐは、撮像視野Ｖの水平方向における移動回数を示し、符号ｑは、撮像視野Ｖの垂直方向における移動回数を示す。なお、画像Ｍ_v<0,2>は撮像視野Ｖを水平方向に移動させる際の起点になっているため、画像Ｍ_h<0,2>とも記される。なお、図１１においては、撮像視野Ｖの移動方向及び移動量を明確にするため、参考として、被写体領域ＳＲ及び該被写体領域ＳＲ内に配置された被写体Ｓを示している。

具体的には、図１１（ａ）に示すように、撮像視野Ｖを被写体領域ＳＲに対して上方向に（２／５）Ｌ_Bだけずらした位置を起点として撮像を行うことにより、画像Ｍ_v<0,0>を取得する。続いて図１１（ｂ）〜（ｅ）に示すように、撮像視野Ｖを下方向にＬ_B／５ずつ移動させながら４回撮像を行うことにより、画像Ｍ_v<0,1>〜Ｍ_v<0,4>を取得する。次に、図１１（ｆ）、（ｇ）に示すように、画像Ｍ_v<0,2>を取得した位置を起点として撮像視野Ｖを右方向にＬ_A／５ずつ移動させながら２回撮像を行うことにより、画像Ｍ_h<1,2>、Ｍ_h<2,2>を取得する。

この場合、画像内の各領域（ｘ，ｙ）（図９参照）における補正ゲインＧ（ｘ，ｙ）は、次式（４）により与えられる。
ここで、演算子ＣＯＭＰ（Ａ，Ｂ）は、画像Ｂ内の共通領域Ｒと、該共通領域Ｒに対応する画像Ａ内の領域（ｘ，ｙ）との比較により補正ゲインＧ（ｘ，ｙ）を算出する処理を示す。

即ち、画像内の領域（ｘ，ｙ）（ｘ＜３，０≦ｙ＜５）については、撮像視野Ｖを垂直方向に移動させながら取得した画像Ｍ_v<0,1>〜Ｍ_v<0,4>内の共通領域Ｒと、該共通領域Ｒに対応する画像Ｍ_h<2,1>、Ｍ_h<2,2>内の領域とを比較することにより、補正ゲインＧ（ｘ，ｙ）を算出する。一方、画像内の領域（ｘ，ｙ）（ｘ≧３、０≦ｙ＜５）については、撮像視野Ｖを水平方向に移動させながら取得した画像Ｍ_h<2,1>、Ｍ_h<2,2>内の共通領域Ｒと、該共通領域Ｒに対応する画像Ｍ_v<0,1>〜Ｍ_v<0,4>内の領域とを比較することにより、補正ゲインＧ（ｘ，ｙ）を算出する。

或いは、画像内の各領域（ｘ，ｙ）における補正ゲインＧ（ｘ，ｙ）を、次式（５）により求めても良い。

即ち、画像内の領域（ｘ，ｙ）（ｘ＜２，０≦ｙ＜５）については、撮像視野Ｖを垂直方向に移動させながら取得した画像Ｍ_v<0,1>〜Ｍ_v<0,4>内の共通領域Ｒと、該共通領域Ｒに対応する画像Ｍ_h<2,1>、Ｍ_h<2,2>内の領域とを比較することにより、補正ゲインＧ（ｘ，ｙ）を算出する。一方、画像内の領域（ｘ，ｙ）（ｘ≧２、０≦ｙ＜５）については、撮像視野Ｖを水平方向に移動させながら取得した画像Ｍ_h<2,1>、Ｍ_h<2,2>内の共通領域Ｒと、該共通領域Ｒに対応する画像Ｍ_v<0,1>〜Ｍ_v<0,4>内の領域とを比較することにより、補正ゲインＧ（ｘ，ｙ）を算出しても良い。

つまり、画像内の領域（２，ｙ）（０≦ｙ＜５）については、ＣＯＭＰ（Ｍ_h(2-x,0)，Ｍ_v<0,y>）、ＣＯＭＰ（Ｍ_v<0,4-y），Ｍ_h<x-2>,0)）のいずれを用いても良い。

（実施の形態２）
次に、本発明の実施の形態２について説明する。
図１２は、実施の形態２に係る画像処理装置の構成を示すブロック図である。図１２に示すように、本実施の形態２に係る画像処理装置２は、画像取得部１１と、画像処理部２１と、補正ゲイン記憶部２２とを備える。このうち、画像取得部１１の構成及び動作は、実施の形態１と同様である。

画像処理部２１は、画像選択部２１１と、補正ゲイン算出部２１２と、合成補正ゲイン算出部２１３と、画像補正部２１４とを備える。

画像選択部２１１は、画像取得部１１が取得した複数の画像から、２枚の画像の組み合わせが互いに異なる複数の画像ペアであって、一方の画像内の共通領域Ｒが他方の画像内の共通領域Ｒ以外の領域と重複する全ての画像ペアを選択する。

補正ゲイン算出部２１２は、画像選択部２１１が選択した画像ペアを用いて、画像取得部１１が取得した画像に生じているシェーディングを補正するための補正ゲインを算出する。

合成補正ゲイン算出部２１３は、補正ゲイン算出部２１２が算出した全ての補正ゲインのうち、撮像視野Ｖ内の同一領域について算出された複数の補正ゲインを用いて合成補正ゲインを算出する。

画像補正部２１４は、画像取得部１１が取得した画像に対し、合成補正ゲイン算出部２１３が算出した合成補正ゲインを用いてシェーディング補正を行うことにより、シェーディングが抑制された補正済み画像を取得する。

補正ゲイン記憶部２２は、補正ゲイン算出部２１２が算出した補正ゲインを一時的に記憶する。

次に、画像処理装置２の動作について説明する。図１３は、画像処理装置２の動作を示すフローチャートである。

まず、ステップＳ２０において、実施の形態１と同様に、撮像視野が異なる複数の画像を取得する。本実施の形態２においては、実施の形態１の変形例１と同様に、撮像視野Ｖを２５の領域に分割し、撮像視野Ｖをトの字状のパターンで移動させながら撮像を行うことにより（図１０、図１１参照）、７枚の画像を取得するものとする。

ステップＳ２０に続くステップＳ２１において、画像選択部２１１は、一方の画像内の共通領域Ｒに写った被写体像が、他方の画像内の共通領域Ｒ以外の領域に写った被写体像と重複する全ての画像ペアを順次選択し、補正ゲイン算出部２１２は、各画像ペアを用いて、画像内に生じているシェーディングを補正するための補正ゲインを画像内の領域ごとに算出する。

図１４は、ステップＳ２０において取得された７枚の画像Ｍ（０）〜Ｍ（６）から抽出される、互いに異なる２枚の画像からなる画像ペアを示す模式図である。図１４に示すように、画像ペアとしては、画像Ｍ（０）とＭ（１）、画像Ｍ（１）とＭ（０）（図１４（ａ１）参照）、画像Ｍ（０）とＭ（２）、画像Ｍ（２）とＭ（０）（図１４（ａ２）参照）、…、画像Ｍ（４）とＭ（６）、画像Ｍ（６）とＭ（４）（図１４（ａ２０）参照）、画像Ｍ（５）とＭ（６）、画像Ｍ（６）とＭ（５）（図１４（ａ２１）参照）の計４２通りが挙げられる。なお、本実施の形態２においては、画像Ｍ（ｋ）とＭ（ｋ’）の画像ペアと、画像Ｍ（ｋ’）とＭ（ｋ）の画像ペアとを区別して記す（ｋ、ｋ’は整数、ｋ≠ｋ’）。また、図１４に示す共通領域Ｒ（０）〜Ｒ（６）は、画像Ｍ（０）〜Ｍ（６）にそれぞれ対応している。

これらの４２通りの画像ペアのうち、画像Ｍ（０）とＭ（３）、画像Ｍ（３）とＭ（０）（図１４（ａ３）参照）、画像Ｍ（０）とＭ（４）、画像Ｍ（４）とＭ（０）（図１４（ａ４）参照）、画像Ｍ（１）とＭ（４）、画像Ｍ（４）とＭ（１）（図１４（ａ９）参照）の各画像ペアにおいては、一方の画像内の基準領域が他方の画像と重複しない。従って、補正ゲイン算出部２１２は、これらの６通り以外の３６組の画像ペアを順次用いて、次式（６）によって与えられる補正ゲインＧ（ｘ，ｙ）を算出する。
Ｇ（ｘ，ｙ）＝ＣＯＭＰ（Ｍ（ｉ），Ｍ（ｊ）） …（６）
ここで、演算子ＣＯＭＰ（Ｍ（ｉ），Ｍ（ｊ））は、画像Ｍ（ｊ）内の共通領域Ｒ（ｊ）と、該共通領域Ｒ（ｊ）に対応する画像Ｍ（ｉ）内の領域（ｘ、ｙ）との比較により補正ゲインを算出する処理を示す。また、符号ｉ，ｊは、画像Ｍ（０）〜Ｍ（６）から選択される画像の通し番号を示すパラメータである。なお、補正ゲインＧ（ｘ，ｙ）の算出方法は、実施の形態１と同様である（式（２）参照）。

図１５は、ステップＳ２１における演算処理を示すフローチャートである。
まず、ステップＳ２１１、Ｓ２１２において、画像選択部２１１は、初期設定として、式（６）におけるパラメータｉ及びｊをゼロに設定する。

続くステップＳ２１３において、画像選択部２１１は、ｉ＝ｊであるか否かを判定する。ｉ＝ｊである場合（ステップＳ２１３：Ｙｅｓ）、処理はステップＳ２１６に移行する。

一方、ｉ≠ｊである場合（ステップＳ２１３：Ｎｏ）、補正ゲイン算出部２１２は、式（６）によって与えられる補正ゲインを算出する（ステップＳ２１４）。この際、補正ゲイン算出部２１２は、選択された画像Ｍ（ｉ）、Ｍ（ｊ）が、一方の画像内の基準領域が他方の画像と重複しない組み合わせであった場合、補正ゲインを算出しない。

続くステップＳ２１５において、補正ゲイン記憶部２２は、算出された補正ゲインＧ（ｘ，ｙ）を記憶する。この際、補正ゲイン記憶部２２は、補正ゲインＧ（ｘ，ｙ）を個別に記憶しても良いし、新たに算出された補正ゲインＧ（ｘ，ｙ）を、先に算出された同じ領域（ｘ，ｙ）の補正ゲインに積算し、積算値及び積算回数を記憶するようにしても良い。或いは、補正ゲインＧ（ｘ，ｙ）を画像内の画素ごとに積算して記憶しても良い。

続くステップＳ２１６において、画像選択部２１１は、パラメータｊをインクリメントする。

ステップＳ２１７において、画像選択部２１１は、パラメータｊが、ステップＳ２０（図１３参照）において取得した画像の枚数Ｋを超えたか否かを判定する。なお、本実施の形態２において、Ｋ＝７である。パラメータｊが画像の枚数Ｋを超えていない場合（ステップＳ２１７：Ｙｅｓ）、処理はステップＳ２１３に戻る。

一方、パラメータｊが画像の枚数Ｋに至った場合（ステップＳ２１７：Ｎｏ）、画像選択部２１１は、パラメータｉをインクリメントする（ステップＳ２１８）。

ステップＳ２１９において、補正ゲイン算出部２１２は、パラメータｉが画像の枚数Ｋを超えたか否かを判定する。パラメータｉが枚数Ｋを超えていない場合（ステップＳ２１９：Ｙｅｓ）、処理はステップＳ２１２に戻る。一方、パラメータｉが枚数Ｋに至った場合、処理はメインルーチンに戻る。

ステップＳ２１に続くステップＳ２２において、合成補正ゲイン算出部２１３は、補正ゲイン記憶部２２に記憶された補正ゲインを用いて、合成補正ゲインを算出する。

ここで、ステップＳ２１においては、互いに異なる画像ペアから同一の領域（ｘ，ｙ）の補正ゲインが算出されることがある。例えば、図１４（ａ１）に示すように、画像Ｍ（１）内の共通領域Ｒ（１）と、該共通領域Ｒ（１）に対応する画像Ｍ（０）内の領域（２，１）との比較により、領域（２，１）の補正ゲインが算出される。また、図１４（ａ７）に示すように、画像Ｍ（２）内の共通領域Ｒ（２）と、該共通領域Ｒ（２）に対応する画像Ｍ（１）内の領域（２，１）との比較により、同じ領域（２，１）の補正ゲインが算出される。さらに、図１４（ａ１２）に示すように、画像Ｍ（３）内の共通領域Ｒ（３）と、該共通領域Ｒ（３）に対応する画像Ｍ（２）内の領域（２，１）との比較により、同じ領域（２，１）の補正ゲインが算出される。また、図１４（ａ１６）に示すように、画像Ｍ（４）内の共通領域Ｒ（４）と、該共通領域Ｒ（４）に対応する画像Ｍ（３）内の領域（２，１）との比較により、同じ領域（２，１）の補正ゲインが算出される。即ち、画像Ｍ（０）〜Ｍ（４）から選択される画像ペアから、画像内の領域（２，１）について４種類の補正ゲインが算出される。

そこで、ステップＳ２２において、合成補正ゲイン算出部２１３は、複数の補正ゲインが算出された領域（ｘ，ｙ）に対し、当該複数の補正ゲインを用いた合成補正ゲインを算出する。合成補正ゲインとしては、例えば、複数の補正ゲインの平均値、最頻値、中央値等の統計値が用いられる。さらに、合成補正ゲイン算出部２１３は、算出した合成補正ゲインを用いてゲインマップを作成する。なお、補正ゲインが１種類しか算出されなかった領域（ｘ，ｙ）については、当該算出された補正ゲインがそのままゲインマップの値として用いられる。

続くステップＳ２３において、画像補正部２１４は、画像取得部１１が取得した画像に対し、ステップＳ２２において作成したゲインマップを適用することにより補正を行う。それにより、シェーディングが抑制された補正済み画像が取得される。
その後、画像処理装置２の動作は終了する。

以上説明したように、実施の形態２によれば、異なる画像ペアから算出された複数の補正ゲインを合成した合成補正ゲインを用いることにより、取得した画像に対して高精度且つロバストな補正を行うことが可能となる。

（変形例２）
次に、本発明の実施の形態２の変形例２について説明する。
上述したように、撮像視野Ｖの１辺をＮ個に分割する場合、少なくとも（３Ｎ−１）／２枚の画像を取得すれば、撮像視野Ｖ内の全領域について補正ゲインを算出することができる。例えば、撮像視野Ｖの１辺を５つに分割する場合、少なくとも７枚の画像を取得すれば良い。しかしながら、画像の取得枚数をさらに増やすことにより、撮像視野Ｖ内の全領域について合成補正ゲインを算出することも可能である。

例えば、図１６に示すように、撮像視野Ｖを２５の領域に分割する場合において、撮像視野Ｖを十字状のパターンで移動させながら撮像を行うことにより、９枚の画像Ｍ（０）〜Ｍ（８）を取得する。なお、図１６に示す共通領域Ｒ（０）〜Ｒ（８）は、画像Ｍ（０）〜Ｍ（８）に対応している。

この場合、９枚の画像Ｍ（０）〜Ｍ（８）から抽出される、互いに異なる２枚の画像の組み合わせは、７２（＝９×８）通りである。このうち、一方の画像内の基準領域が他方の画像と重複しないために、補正ゲインを算出できない画像の組み合わせは、画像Ｍ（０）とＭ（３）、画像Ｍ（０）とＭ（４）、画像Ｍ（１）とＭ（４）、画像Ｍ（３）とＭ（０）、画像Ｍ（４）とＭ（０）、画像Ｍ（４）とＭ（１）、画像Ｍ（６）とＭ（７）、画像Ｍ（６）とＭ（８）、画像Ｍ（５）とＭ（８）、画像Ｍ（７）とＭ（６）、画像Ｍ（８）とＭ（６）、画像Ｍ（８）とＭ（５）の１２通りである。従って、補正ゲイン算出部２１２は、これらの１２通り以外の６０組の画像ペアを用いて、画像内の各領域（ｘ，ｙ）（図９参照）における補正ゲインＧ（ｘ，ｙ）を算出する。

図１７は、各領域（ｘ，ｙ）における補正ゲインＧ（ｘ，ｙ）の算出に用いられる画像ペアを説明するための模式図である。図１７に示すマトリックス内の各セルは、画像内の領域（ｘ，ｙ）に対応している。

各セル（ｘ，ｙ）内に示す模式図は、画像内の領域（ｘ，ｙ）における補正ゲインＧ（ｘ，ｙ）を算出する際に用いられる画像ペアの共通領域Ｒ（０）〜Ｒ（８）を示している。ある領域（ｘ，ｙ）における補正ゲインＧ（ｘ，ｙ）は、セル（ｘ，ｙ）内の矢印の基端側の領域を共通領域Ｒ（ｉ）とする画像Ｍ（ｉ）と、矢印の先端側の領域を共通領域Ｒ（ｊ）とする画像Ｍ（ｊ）との比較により、演算子ＣＯＭＰ（Ｍ（ｉ），Ｍ（ｊ））によって与えられる。

例えば、領域（０，０）の補正ゲインＧ（０，０）は、画像Ｍ（０）内の共通領域Ｒ（０）と、該共通領域Ｒ（０）と被写体像が重複する画像Ｍ（６）内の領域（０，０）とを比較することにより算出することができる。また、同じ領域（０，０）の補正ゲインＧ（０，０）を、画像Ｍ（８）内の共通領域Ｒ（８）と、該共通領域Ｒ（８）と被写体像が重複する画像Ｍ（４）内の領域（０，０）とを比較することによっても算出することができる。即ち、領域（０，０）については、２組の画像ペアから２つの補正ゲインがそれぞれ算出される。そして、これらの補正ゲインの統計値（平均値等）を算出することにより、領域（０，０）における合成補正ゲインを取得することができる。

他のブロックについても同様に、矢印によって示される画像ペアからそれぞれ補正ゲインを算出し、それらの補正ゲインの統計値を算出することにより、合成補正ゲインを取得することができる。

このように、本変形例２によれば、画像の取得枚数を実施の形態２に対して２枚増加させるだけで、画像内の全ての領域（ｘ，ｙ）に対して合成補正ゲインを算出することができる。従って、補正ゲインのロバスト性を高め、さらに高精度なシェーディング補正を行うことが可能となる。

（実施の形態３）
次に、本発明の実施の形態３について説明する。
本実施の形態３に係る画像処理装置の構成は上記実施の形態１（図１参照）と同様であり、画像取得部１１及び画像処理部１２内の各構成部が実行する詳細な動作が実施の形態１とは異なる。

上記実施の形態１及び２においては、共通領域Ｒのサイズを基準にして撮像視野Ｖを移動させながら撮像を行うことにより、画像内の全領域の補正ゲインを算出するために必要な全ての画像を取得した。しかしながら、共通領域Ｒのサイズが画像に対して小さい場合には、取得すべき画像の枚数が増加し、トータルの撮像時間が長くなってしまう。例えば図１８に示すように、画像の１辺の長さに対して共通領域Ｒの１辺の長さが（１／Ｎ）＝（１／２５）である場合、少なくとも｛３（Ｎ＋１）／２｝＝３７枚の画像が必要となる。

そこで、本実施の形態３においては、以下に説明するように、２段階でシェーディング補正を行うことにより必要な画像の枚数（即ち、撮像回数）を低減し、撮像時間を短縮することとしている。なお、以下においては、撮像視野Ｖの水平方向の辺の長さをＬ_A、垂直方向の辺の長さをＬ_Bとする。

図１９は、本実施の形態３に係る画像処理装置の動作を示すフローチャートである。
まず、ステップＳ３０において、画像取得部１１は、共通領域Ｒのサイズをもとに撮像視野Ｖを移動させながら撮像を行うことにより、共通領域Ｒの周囲の所定範囲内の補正ゲインの算出に必要な枚数の画像を取得する。例えば、図２０に示すように、共通領域Ｒ（図１８参照）の各辺の長さが画像全体の１／２５であり、共通領域Ｒを水平方向及び垂直方向に５倍ずつ拡大した所定範囲Ｆ内の補正ゲインを算出する場合、撮像視野Ｖを水平方向にＬ_A／２５ずつ又は垂直方向にＬ_B／２５ずつ移動させながら撮像を行うことにより７枚の画像Ｍ３０〜Ｍ３６を取得する。なお、図２０においては、実施の形態１と同様に、撮像視野Ｖをコの字状のパターンで移動させているが、変形例１と同様に、トの字状のパターンで移動させても良い。図２０に示す共通領域Ｒ３０〜Ｒ３６は、画像Ｍ３０〜Ｍ３６に対応している。

続くステップＳ３１において、画像選択部１２１は、ステップＳ３０において取得された複数の画像Ｍ３０〜Ｍ３６から、一方の画像内の共通領域Ｒ３０〜Ｒ３６に写った被写体像が、他方の画像内の共通領域Ｒ３０〜Ｒ３６以外の領域に写った被写体像と重複する画像ペアを選択する。なお、画像ペアの選択方法の詳細は、実施の形態１と同様である（図２のステップＳ１１参照）。

続くステップＳ３２において、補正ゲイン算出部１２２は、ステップＳ３１において選択された複数の画像ペアを用いて、所定範囲Ｆ内の各領域における補正ゲインを算出する。所定範囲Ｆ内の各領域の補正ゲインは、各画像Ｍ３０〜Ｍ３６内の所定範囲Ｆを実施の形態１における画像Ｍ０〜Ｍ６に置き換えることにより、実施の形態１と同じ方法で算出することができる（図５〜図８参照）。

続くステップＳ３３において、画像補正部１２３は、ステップＳ３２において算出した補正ゲインを用いて、画像取得部１１が取得した画像（例えば画像Ｍ３０）内の所定範囲Ｆを補正する。これにより、図２１に示すように、画像Ｍ３０内でシェーディングが生じていない領域が、共通領域Ｒの２５倍に拡張される。以下、この所定範囲Ｆを、拡張された共通領域Ｆという。

続くステップＳ３４において、画像取得部１１は、拡張された共通領域Ｆのサイズをもとに撮像視野Ｖを移動させながら撮像を行うことにより、複数の画像を取得する。例えば図２１に示すように、拡張された共通領域Ｆの１辺の長さが画像Ｍ３０（即ち撮像視野Ｖ）の１辺の長さの１／５である場合、画像取得部１１は、撮像視野Ｖを水平方向にＬ_A／５ずつ又は垂直方向にＬ_B／５ずつ移動させながら撮像を行う。具体的には、図２２に示すように、各画像内の領域（Ｘ，Ｙ）（０≦Ｘ＜５、０≦Ｙ＜５）に写った被写体像が、画像Ｍ３０内の拡張された共通領域Ｆに写った被写体像と重複するように順次撮像を行い、画像ｍ１〜ｍ２４を取得する。

続くステップＳ３５において、補正ゲイン算出部１２２は、ステップＳ３３において補正された画像と、ステップＳ３４により取得された画像とを用いて、画像全体の補正ゲインを算出し、ゲインマップを作成する。即ち、画像Ｍ３０内の拡張された共通領域Ｆと、該共通領域Ｆと同じ被写体像が写った画像ｍ１〜ｍ２４内の領域（Ｘ，Ｙ）とを比較することにより、各領域（Ｘ，Ｙ）の補正ゲインを算出する。

続くステップＳ３６において、画像補正部１２３は、画像取得部１１が取得した補正対象画像に対し、ステップＳ３５において作成されたゲインマップを適用することにより補正を行う。それにより、シェーディングが抑制された補正済み画像が取得される。
その後、画像処理装置の動作は終了する。

以上説明したように、本実施の形態３によれば、画像に対して共通領域Ｒが小さい場合であっても、画像全体の補正ゲインの算出に必要な画像の取得枚数を抑制することができる。例えば上述した例の場合、所定範囲Ｆ内の補正ゲインの算出に用いられる７枚と、画像全体の補正ゲインの算出に用いられる２４枚の計３１枚だけ画像を取得すれば良い。従って、本実施の形態３によれば、撮像に要するトータルの時間を短縮しつつ、画像全体に対して高精度なシェーディング補正を行うことが可能となる。

なお、所定範囲Ｆ内の補正ゲインを算出する際には（ステップＳ３２参照）、実施の形態２と同様に合成補正ゲインを算出しても良い。この場合、撮像回数は若干増加するが、補正ゲインのロバスト性を高め、さらに高精度なシェーディング補正を行うことが可能となる。

（実施の形態４）
次に、本発明の実施の形態４について説明する。
図２３は、本発明の実施の形態４に係る顕微鏡システムの構成を示す図である。図２３に示すように、本実施の形態４に係る顕微鏡システム３は、顕微鏡装置４と、画像処理装置５と、表示装置６とを備える。

顕微鏡装置４は、落射照明ユニット３０１及び透過照明ユニット３０２が設けられた略Ｃ字形のアーム３００と、該アーム３００に取り付けられ、観察対象である標本ＳＰが載置される標本ステージ３０３と、鏡筒３０５の一端側に三眼鏡筒ユニット３０８を介して標本ステージ３０３と対向するように設けられた対物レンズ３０４と、鏡筒３０５の他端側に設けられた撮像部３０６と、標本ステージ３０３を移動させるステージ位置変更部３０７とを有する。三眼鏡筒ユニット３０８は、対物レンズ３０４から入射した標本ＳＰの観察光を、撮像部３０６と後述する接眼レンズユニット３０９とに分岐する。接眼レンズユニット３０９は、ユーザが標本ＳＰを直接観察するためのものである。

落射照明ユニット３０１は、落射照明用光源３０１ａ及び落射照明光学系３０１ｂを備え、標本ＳＰに対して落射照明光を照射する。落射照明光学系３０１ｂは、落射照明用光源３０１ａから出射した照明光を集光して観察光路Ｌの方向に導く種々の光学部材（フィルタユニット、シャッタ、視野絞り、開口絞り等）を含む。

透過照明ユニット３０２は、透過照明用光源３０２ａ及び透過照明光学系３０２ｂを備え、標本ＳＰに対して透過照明光を照射する。透過照明光学系３０２ｂは、透過照明用光源３０２ａから出射した照明光を集光して観察光路Ｌの方向に導く種々の光学部材（フィルタユニット、シャッタ、視野絞り、開口絞り等）を含む。

対物レンズ３０４は、倍率が互いに異なる複数の対物レンズ（例えば、対物レンズ３０４、３０４’）を保持可能なレボルバ３１０に取り付けられている。このレボルバ３１０を回転させて、標本ステージ３０３と対向する対物レンズ３０４、３０４’を変更することにより、撮像倍率を変化させることができる。

鏡筒３０５の内部には、複数のズームレンズと、これらのズームレンズの位置を変化させる駆動部（いずれも図示せず）とを含むズーム部が設けられている。ズーム部は、各ズームレンズの位置を調整することにより、撮像視野内の被写体像を拡大又は縮小させる。なお、鏡筒３０５内の駆動部にエンコーダをさらに設けても良い。この場合、エンコーダの出力値を画像処理装置５に出力し、画像処理装置５において、エンコーダの出力値からズームレンズの位置を検出して撮像倍率を自動算出するようにしても良い。

撮像部３０６は、例えばＣＣＤやＣＭＯＳ等の撮像素子を含み、該撮像素子が備える各画素においてＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の各バンドにおける画素レベル（画素値）を持つカラー画像を撮像可能なカメラであり、画像処理装置５の撮像制御部１１１の制御に従って、所定のタイミングで動作する。撮像部３０６は、対物レンズ３０４から鏡筒３０５内の光学系を介して入射した光（観察光）を受光し、観察光に対応する画像データを生成して画像処理装置５に出力する。或いは、撮像部３０６は、ＲＧＢ色空間で表された画素値を、ＹＣｂＣｒ色空間で表された画素値に変換して画像処理装置５に出力しても良い。

ステージ位置変更部３０７は、例えばモータ３０７ａを含み、標本ステージ３０３の位置をＸＹ平面内で移動させることにより、撮像視野を変化させる。また、ステージ位置変更部３０７には、標本ステージ３０３をＺ軸に沿って移動させることにより、対物レンズ３０４の焦点を標本ＳＰに合わせる。

また、ステージ位置変更部３０７には、標本ステージ３０３の位置を検出して検出信号を画像処理装置５に出力する位置検出部３０７ｂが設けられている。位置検出部３０７ｂは、例えばモータ３０７ａの回転量を検出するエンコーダによって構成される。或いは、ステージ位置変更部３０７を、画像処理装置５の駆動制御部１１２の制御に従ってパルスを発生するパルス発生部とステッピングモータとによって構成しても良い。

画像処理装置５は、画像取得部１１と、画像処理部３０と、記憶部４０とを備える。このうち、画像取得部１１の構成及び動作は、実施の形態１と同様である。

画像処理部３０は、画像取得部１１が取得した画像に対してシェーディング補正を行うシェーディング補正部３１と、シェーディングが除去された複数の画像をもとにバーチャルスライド画像を作成するバーチャルスライド画像作成部３２とを備える。

シェーディング補正部３１は、実施の形態１の画像処理部１２と同様の構成を有し、画像取得部１１が取得した複数の画像に基づいて作成したゲインマップを用いてシェーディング補正を行うことにより、シェーディングが除去された補正済み画像を作成する（図２参照）。なお、シェーディング補正部３１を、実施の形態２の画像処理部２１と同様に構成しても良い。或いは、実施の形態３と同様の方法によりシェーディング補正を行うこととしても良い。

バーチャルスライド画像作成部３２は、シェーディング補正部３１により作成された補正済み画像を位置合わせして貼り合わせることにより、バーチャルスライド画像を作成する。

記憶部４０は、更新記録可能なフラッシュメモリ、ＲＡＭ、ＲＯＭといった半導体メモリ等の記録装置や、内蔵若しくはデータ通信端子で接続されたハードディスク、ＭＯ、ＣＤ−Ｒ、ＤＶＤ−Ｒ等の記録媒体及び該記録媒体への情報の書き込み及び読み取りを行う書込読取装置を含む記録装置等によって構成される。記憶部４０は、画像処理部３０により画像処理が施された画像の画像データや、補正ゲイン算出部１２２によって作成されたゲインマップ等を記憶する。

なお、本実施の形態４において、画像取得部１１及び画像処理部３０は、専用のハードウェアによって構成しても良いし、ＣＰＵ等のハードウェアに所定のプログラムを読み込むことによって構成しても良い。後者の場合、記憶部４０は、さらに、顕微鏡装置４に対する撮像動作の制御を画像取得部１１に実行させるための制御プログラムや、シェーディング補正を含む画像処理を画像処理部３０に実行させるための画像処理プログラムや、これらのプログラムの実行中に使用される各種パラメータや設定情報を記憶する。

表示装置６は、例えば、ＬＣＤやＥＬディスプレイ、ＣＲＴディスプレイ等の表示装置によって構成され、画像処理装置５から出力された画像や関連情報を表示する。

次に、顕微鏡システム３の動作について説明する。図２４は、標本ＳＰを拡大して示す模式図である。図２４に示すように、標本ＳＰは通常、スライドガラスＳＬ上の所定の範囲（標本領域Ｒ_SP）に固定され、標本ステージ３０３にセットされる。

図２５は、顕微鏡システム３の動作を示すフローチャートである。
まず、ステップＳ４１において、撮像制御部１１１は、対物レンズ３０４の撮像倍率に応じて標本領域Ｒ_SPを複数の小領域ｖ₁〜ｖ_nに分割する。この際の標本領域Ｒ_SPの分割数ｎは、各小領域ｖ₁〜ｖ_nのサイズが撮像倍率によって決まる撮像視野Ｖ（図３参照）と同じか、各小領域ｖ₁〜ｖ_nが撮像視野Ｖよりも若干小さくなるように設定される。図２４においては、一例として、標本領域Ｒ_SPをｎ＝１６個に分割している。

続いてステップＳ４２において、顕微鏡装置４は、撮像制御部１１１及び駆動制御部１１２の制御の下で、小領域ｖ₁〜ｖ_nのいずれか１つ（例えば小領域ｖ₁）に対して撮像視野Ｖを移動させながら撮像を行うことにより、複数の画像を取得する（図３及び図４参照）。なお、図３及び図４に示す被写体領域ＳＲは、本実施の形態４においては小領域ｖ₁に対応する。顕微鏡装置４が取得した複数の画像は、画像処理装置５に順次取り込まれる。

ステップＳ４３において、シェーディング補正部３１は、画像取得部１１に取り込まれた複数の画像をもとに補正ゲインを算出してゲインマップを作成する。なお、補正ゲインの算出方法は、実施の形態１と同様である。この際、シェーディング補正部３１は、作成したゲインマップを用いて、小領域ｖ₁の画像にシェーディング補正を施しても良い。

ステップＳ４４において、顕微鏡装置４は、撮像制御部１１１及び駆動制御部１１２の制御の下で、撮像視野Ｖを残りの小領域ｖ₂〜ｖ_nに合わせて順次撮像を行うことにより、各小領域ｖ₂〜ｖ_nの画像を取得する。なお、各小領域ｖ₂〜ｖ_nのサイズを撮像視野Ｖよりも若干小さく設定した場合、隣接する小領域が写った画像間では、端部が重複した状態となる。顕微鏡装置４が取得した画像は、画像処理装置５に順次取り込まれる。

ステップＳ４５において、シェーディング補正部３１は、小領域ｖ₁〜ｖ_nの画像に対し、ステップＳ４３において作成したゲインマップを用いてシェーディング補正を行う。それにより、シェーディングが除去された小領域ｖ₁〜ｖ_nの補正済み画像が得られる。

ステップＳ４６において、バーチャルスライド画像作成部３２は、小領域ｖ₁〜ｖ_nの補正済み画像を位置合わせして貼り合わせることにより、標本領域Ｒ_SP全体が写った画像（バーチャルスライド画像）を作成する。この際、隣接する小領域が写った画像間で重複した部分を指標に位置合わせを行うと良い。
その後、顕微鏡システム３の動作は終了する。

以上説明したように、実施の形態４によれば、シェーディングが除去された小領域ｖ₁〜ｖ_nの画像を貼り合わせることにより、標本領域Ｒ_SP全体が写った高解像度で画質の良いバーチャルスライド画像を得ることができる。また、実施の形態４によれば、観察対象の標本ＳＰを標本ステージ３０３に載置した状態で、補正ゲインの算出に用いる画像と、バーチャルスライド画像作成用の画像とを連続的に取得することができる。従って、補正ゲイン算出のための較正試料の入れ替えといった煩雑な作業が不要となり、従来よりも短時間で高精度なバーチャルスライド画像を取得することが可能となる。

本発明は、上述した各実施の形態１〜４及び変形例そのままに限定されるものではなく、各実施の形態１〜４及び変形例に開示されている複数の構成要素を適宜組み合わせることによって、種々の発明を形成することができる。例えば、実施の形態１〜４及び変形例に示される全構成要素からいくつかの構成要素を除外して形成してもよい。或いは、異なる実施の形態に示した構成要素を適宜組み合わせて形成してもよい。

１、２、５ 画像処理装置
３ 顕微鏡システム
４ 顕微鏡装置
５ 画像処理装置
６ 表示装置
１１ 画像取得部
１２、２１、３０ 画像処理部
２２ 補正ゲイン記憶部
３１ シェーディング補正部
３２ バーチャルスライド画像作成部
４０ 記憶部
１１１ 撮像制御部
１１２ 駆動制御部
１２１、２１１ 画像選択部
１２２、２１２ 補正ゲイン算出部
１２３、２１４ 画像補正部
２１３ 合成補正ゲイン算出部
３００ アーム
３０１ 落射照明ユニット
３０１ａ 落射照明用光源
３０１ｂ 落射照明光学系
３０２ 透過照明ユニット
３０２ａ 透過照明用光源
３０２ｂ 透過照明光学系
３０３ 標本ステージ
３０４、３０４’ 対物レンズ
３０５ 鏡筒
３０６ 撮像部
３０７ ステージ位置変更部
３０７ａ モータ
３０７ｂ 位置検出部
３０８ 三眼鏡筒ユニット
３０９ 接眼レンズユニット
３１０ レボルバ

Claims (10)

1. 同一の被写体に対し、撮像視野が互いに異なる複数の画像を取得する画像取得手段と、
   前記複数の画像には、それぞれの画像内の互いに共通の位置に所定サイズの共通領域が設定され、一方の画像内の前記共通領域に写った被写体像が、他方の画像内の前記共通領域以外の領域に写った被写体像と重複する画像を組み合わせた画像ペアを、取得された前記複数の画像から複数選択する画像選択手段と、
   前記一方の画像及び他方の画像の組み合わせごとに、前記共通領域に含まれる画素の画素値と、該共通領域に対応する領域に含まれる画素の画素値と、に基づいて、シェーディング補正を行うための補正ゲインを算出する補正ゲイン算出手段と、
   前記補正ゲイン算出手段により算出された前記補正ゲインを用いて、補正対象画像に生じているシェーディングを補正する画像補正手段と、
   を備えることを特徴とする画像処理装置。
2. 前記共通領域は、前記複数の画像に含まれる各画像の第１の方向及び該第１の方向と直交する第２の方向の各々を３以上の同一の奇数で分割した場合の中央の領域であることを特徴とする請求項１に記載の画像処理装置。
3. 前記第１及び第２の方向の各々における分割数は、前記各画像内で画像の中央に対する明度の減衰率が所定値以下である領域に基づいて設定されることを特徴とする請求項２に記載の画像処理装置。
4. 前記第１及び第２の方向の各々における分割数をＮとするとき、
   前記画像取得手段は、少なくとも（３Ｎ−１）／２枚の画像を取得し、
   前記画像選択手段は、少なくとも（Ｎ²−１）／２個の画像ペアを選択する、
   ことを特徴とする請求項２に記載の画像処理装置。
5. 前記第１及び第２の方向の各々における分割数をＮ、前記撮像視野の前記第１の方向における長さをＬ_A、前記撮像視野の前記第２の方向における長さをＬ_Bとするとき、
   前記画像取得手段は、前記撮像視野を前記第１の方向に長さＬ_A／Ｎずつ移動させながら｛（Ｎ−１）／２＋１｝回撮像を行い、撮像済みの領域の１つの端部から前記撮像視野を前記第２の方向に長さＬ_B／Ｎずつ移動させながら（Ｎ−１）／２回撮像を行い、さらに、撮像済みの領域の別の端部から前記撮像視野を前記第１の方向に長さＬ_A／Ｎずつ移動させながら（Ｎ−１）／２回撮像を行うことによって取得された複数の画像を取得する、
   ことを特徴とする請求項２に記載の画像処理装置。
6. 前記第１及び第２の方向の各々における分割数をＮ、前記撮像視野の前記第１の方向における辺の長さをＬ_A、前記撮像視野の前記第２の方向における辺の長さをＬ_Bとするとき、
   前記画像取得手段は、前記撮像視野を前記第１の方向に長さＬ_A／Ｎずつ移動させながらＮ回撮像を行い、前記第１の方向における第（Ｎ＋１）／２回目の撮像位置を起点として、前記撮像視野を前記第２の方向に長さＬ_A／Ｎずつ移動させながら（Ｎ−１）／２回撮像を行うことによって取得された複数の画像を取得する、
   ことを特徴とする請求項２に記載の画像処理装置。
7. 前記補正ゲイン算出手段により算出された前記補正ゲインを順次記憶する記憶手段と、
   前記画像内の同一の領域に対して算出された複数の補正ゲインを用いて合成補正ゲインを算出する合成補正ゲイン算出手段と、
   をさらに備えることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の画像処理装置。
8. 同一の被写体に対し、撮像視野が互いに異なる複数の画像を取得する画像取得ステップと、
   前記複数の画像には、それぞれの画像内の互いに共通の位置に所定サイズの共通領域が設定され、一方の画像内の前記共通領域に写った被写体像が、他方の画像内の前記共通領域以外の領域に写った被写体像と重複する画像を組み合わせた画像ペアを、取得された前記複数の画像から複数選択する画像選択ステップと、
   前記一方の画像及び他方の画像の組み合わせごとに、前記共通領域に含まれる画素の画素値と、該共通領域に対応する領域に含まれる画素の画素値と、に基づいて、シェーディング補正を行うための補正ゲインを算出する補正ゲイン算出ステップと、
   前記補正ゲイン算出ステップにおいて算出された前記補正ゲインを用いて、補正対象画像に生じているシェーディングを補正する画像補正ステップと、
   を含むことを特徴とする画像処理方法。
9. 請求項１〜７のいずれか１項に記載の画像処理装置と、
   前記被写体を照明する照明手段と、
   前記被写体を撮像する撮像手段と、
   前記被写体からの透過光又は反射光を前記撮像手段に導く光学系と、
   を備えることを特徴とする顕微鏡システム。
10. 同一の被写体に対し、撮像視野が互いに異なる複数の画像を取得する画像取得ステップと、
    前記複数の画像には、それぞれの画像内の互いに共通の位置に所定サイズの共通領域が設定され、一方の画像内の前記共通領域に写った被写体像が、他方の画像内の前記共通領域以外の領域に写った被写体像と重複する画像を組み合わせた画像ペアを、取得された前記複数の画像から複数選択する画像選択ステップと、
    前記一方の画像及び他方の画像の組み合わせごとに、前記共通領域に含まれる画素の画素値と、該共通領域に対応する領域に含まれる画素の画素値と、に基づいて、シェーディング補正を行うための補正ゲインを算出する補正ゲイン算出ステップと、
    前記補正ゲイン算出ステップにおいて算出された前記補正ゲインを用いて、補正対象画像に生じているシェーディングを補正する画像補正ステップと、
    をコンピュータに実行させることを特徴とする画像処理プログラム。