JP6396072B2 - 色収差補正方法 - Google Patents
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Description
当該パーソナルコンピュータにおいて、
一方の色の画像と他方の色の画像との違いによるX方向の位置ずれ量、Y方向の位置ずれ量、Z方向の位置ずれ量、回転角度、X方向の倍率、Y方向の倍率およびZ方向の倍率を7つの変数として、一方の色の画像情報から他方の色の画像情報を引き算する操作を行うことによって、最小の引き算値を最適解として上記7つの変数に対して同時に最適解を求めることを特徴とする色収差補正方法である。
当該パーソナルコンピュータにおいて、
一方の色の画像と他方の色の画像との違いによるX方向の位置ずれ量、Y方向の位置ずれ量、Z方向の位置ずれ量、回転角度、X方向の倍率、Y方向の倍率およびZ方向の倍率を7つの変数として、一方の色の画像情報と他方の色の画像情報との相関を最大にする解を最適解として上記7つの変数に対して同時に最適解を求めることを特徴とする色収差補正方法である。
当該パーソナルコンピュータにおいて、
位相相関により、一方の色の画像と他方の色の画像との違いによるX方向、Y方向およびZ方向の位置ずれ量を求める第一操作を行い、
ついで、他方の色の画像に所定の角度の回転を加えて、一方の色の画像と他方の色の画像間の回転角度についての相関を求めるとともに、一方の色の画像と他方の色の画像間のX方向の倍率、Y方向の倍率およびZ方向の倍率についての相関を求める第二操作を行い、
さらに、第一操作で求めた位置ずれ量および第二操作で求めた回転角度と倍率を初期値とした最適化操作により、一方の色の画像と他方の色の画像との違いによるX方向の位置ずれ量、Y方向の位置ずれ量、Z方向の位置ずれ量、回転角度、X方向の倍率、Y方向の倍率およびZ方向の倍率を7つの変数として、一方の色の画像情報と他方の色の画像情報との相関を最大にする解を7つの変数に対して同時に求める第三操作を行い、
その後、第一操作および第三操作を繰り返して行うことによって、相関を最大にする解の中の最適解を得ることを特徴とする色収差補正方法である。
《第一態様》
被写体の色に関する画像情報を取得することが可能なカメラと、パーソナルコンピュータとを備え、上記カメラで撮影した被写体の色に関する画像情報をパーソナルコンピュータに取り込み、
当該パーソナルコンピュータにおいて、
一方の色の画像と他方の色の画像との違いによるX方向の位置ずれ量、Y方向の位置ずれ量、Z方向の位置ずれ量、回転角度、X方向の倍率、Y方向の倍率およびZ方向の倍率を7つの変数として、一方の色の画像情報から他方の色の画像情報を引き算する操作を行うことによって、最小の引き算値を最適解として上記7つの変数に対して同時に最適解を求める。
被写体の色に関する画像情報を取得することが可能なカメラと、パーソナルコンピュータとを備え、上記カメラで撮影した被写体の色に関する画像情報をパーソナルコンピュータに取り込み、
当該パーソナルコンピュータにおいて、
一方の色の画像と他方の色の画像との違いによるX方向の位置ずれ量、Y方向の位置ずれ量、Z方向の位置ずれ量、回転角度、X方向の倍率、Y方向の倍率およびZ方向の倍率を7つの変数として、一方の色の画像情報と他方の色の画像情報との相関を最大にする解を最適解として上記7つの変数に対して同時に最適解を求める。
二つの画像が与えられたとき、それぞれの画像の離散フーリエ変換をすると振幅成分(明るさ)と位相成分(位置)の2種類の情報を得ることができる。そして、振幅成分で正規化したうえで積をとったものは、合成位相スペクトルと呼ばれる。位相限定相関関数は、合成位相スペクトルの逆離散フーリエ変換として定義される。画像が類似している場合、位相限定相関関数は、鋭いピークを示す。ピークの座標は二つの画像の相対的な位置ずれに対応する。図2において、7は赤色の画像であり、8は青色の画像であり、二つの画像のピークは、ずれている。図2の曲線7、8上における小さい黒丸は画素を示す。図2のピークのずれ量は二つの画像の位置ずれに対応している。このようにして、二つの画像のX方向の位置ずれ量、Y方向の位置ずれ量およびZ方向の位置ずれ量が分かる。
二つの画像が与えられたとき、他方の色の画像に所定の角度の回転を加えて、一方の色の画像情報と他方の色の画像情報との回転、X方向の倍率、Y方向の倍率およびZ方向の倍率についての相関値を計算し、回転角度によって得られる相関値の中で最も高い値が得られたときの回転角度が求める回転角度である。
図3は、色収差を補正するための7つのパラメーターを示す図である。図3において、txはX方向の位置ずれ、tyはY方向の位置ずれ、tzはZ方向の位置ずれ、rは回転、mxはX方向の倍率、myはY方向の倍率、mzはZ方向の倍率を表す。これら7つのパラメーターで、二つの画像のずれを示すことができる。例えば、二つの画像において、X方向に−8画素のずれが存在し、Y方向に10画素のずれが存在し、Z方向に2画素のずれが存在し、回転量において0.5°のずれが存在し、X方向の倍率に0.99のずれが存在し、Y方向の倍率に1.01のずれが存在し、Z方向の倍率に1.01のずれが存在する場合、7つのパラメーターの各々を個別に補正する方法は非効率であり、あるパラメーターを補正することで他のパラメーターが変動することがある。そこで、効率的に色収差を補正するために、最適化操作を行う。
最適化とは、ある制約条件のもとで関数を最大化または最小化する解を探す操作であり、一方の色の画像情報と他方の色の画像情報との相関係数を最大にする解を求めるための最適化操作としてシンプレックス法を採用することができる。
1.線形計画問題を制限標準型に変形する。
(1)スラック変数を加え、標準型に変形する。制約条件のうち不等式を含むものがなくなり、すべて等式となる。
(2)人工変数を加え、制限標準型に変形する。等式化された問題の目的関数を最大化または最小化する線形計画問題にする。
2.これまでの作業をもとに、線形計画問題の係数を表にまとめたものを作成する。
3.式の数だけ基底変数を定める。目的関数は必ず基底変数に選ばなければならない。
4.初期の基底変数から得られた連立方程式の解が最適かどうかを調べる。最適とみなすことができた場合は終了する。終了しなかった場合は以下の作業を行う。
5.基底変数と非基底変数の組み合わせを変更する。
(1)新たに基底変数にできそうな変数を非基底変数の中から選ぶ。複数存在する場合は、最も効果の高い変数を基底に選ぶ。(ピボット列の決定)
(2)基底から追い出す変数を決める。増加限界(定数項の値から新たに基底に入れる変数の係数で割ったもの)によって追い出す変数を決める。(ピボット行の決定)
(3)新しい基底変数での連立方程式を解く。具体的には、ピボットを中心に掃き出し法などで新たな実行可能解を求める。4に戻り、同様の処理を繰り返す。
本発明においては、目的関数(評価基準)としては、相関係数(ピアソンの積率相関係数)の逆数または相互相関関数の最大値を用いる。相互相関関数は二つの関数がどの程度似ているか、あるいはどの程度ずれているかを表すために用いられる関数である。二つの異なる関数において、それらの関数に含まれるある変数の値を、二つの関数の間で相対的にずらして、それらの関数の重なりをその変数について積分した関数のことである。すなわち、対象とする関数をf、gとし、それらの積分変数をXとし、二つの関数の間でその変数の相対変位をxとすると、相互相関関数Rfgは次のように表せる。Rfg=∫f(X)g(X−x)dX。対象となる二つの関数が同じ場合、相互相関関数は自己相関関数になる。Rfgの値が大きい場合は、二つの関数が似ていることを示している。また、ある特定のxについてRfgの値が大きくなる場合は、二つの関数の相対的なずれの量が分かる。例として、電子顕微鏡像を二回撮影し、二つの像の間の相互相関関数を計算すると(この場合は、x=x(t))、撮影の間に像がどれだけドリフトしたかに関する知見を求めることができる。xが小さいところで相関関数の値が大きければ、ドリフトが少ない。相互相関関数の計算には、高速化を図るためにコンピュータで高速フーリエ変換法を行う。すなわち、相互相関関数を構成する各関数のフーリエ変換を計算して、それらの強度をとり、その結果を逆フーリエ変換することによって相互相関関数を計算する。
2組の数値からなるデータ列{(xi、yi)}(i=1,2,・・・,n)が与えられたとき、相関係数は、以下の式(1)のように求められる。式(1)は、共分散をそれぞれの標準偏差で除したものに等しい。
多色画像間に相関がない場合は、補正用の画像を取得する。例えば、短い波長の蛍光を発する蛍光色素の一例として、染色に用いられる蛍光色素の一種であり、DNAに対して強力に結合する物質であり、蛍光顕微鏡観察に広く利用されているDAPI(4',6−diamidino−2−phenylindole)を用いることができる。DAPIは浸透速度が遅いものの、細胞膜透過性の色素であり、生きた細胞と固定された細胞の両方に対して使うことができる。DAPIはDNA二重螺旋の小さい溝、特にAT(アデニン・チミン)に富んだ領域に優先的に結合する。蛍光顕微鏡観察において、DAPIは紫外線によって励起することができる。DNA二重螺旋に結合したDAPIは励起光の波長358nmに吸収極大をもち、放出される蛍光は461nmが極大である。図4に示すように、DAPIの青色蛍光9の波長域は広く、色としては青〜水色に見える。
2 カメラ
3 カメラ
4 カメラ
5 カメラ
6 励起光
7 赤色の画像
8 青色の画像
9 青色蛍光
10 緑色蛍光
11 赤色蛍光
Claims (3)
- 被写体の色に関する画像情報を取得することが可能なカメラと、パーソナルコンピュータとを備え、上記カメラで撮影した被写体の色に関する画像情報をパーソナルコンピュータに取り込み、
当該パーソナルコンピュータにおいて、
励起光を試料に向けて発することによって当該試料から放出される蛍光をカメラで観察したときに、試料から放出される波長ごとに屈折率が異なることによって各波長に対応する蛍光がカメラのレンズを通過した後の結像に生じる現象である軸上色収差及び倍率色収差の両収差によるX方向の位置ずれ量、Y方向の位置ずれ量、Z方向の位置ずれ量、回転角度、X方向の倍率、Y方向の倍率およびZ方向の倍率を7つの変数として、一方の色の画像情報から他方の色の画像情報を引き算する操作を行うことによって、最小の引き算値を最適解として上記7つの変数に対して同時に最適解を求めることを特徴とする色収差補正方法。 - 被写体の色に関する画像情報を取得することが可能なカメラと、パーソナルコンピュータとを備え、上記カメラで撮影した被写体の色に関する画像情報をパーソナルコンピュータに取り込み、
当該パーソナルコンピュータにおいて、
励起光を試料に向けて発することによって当該試料から放出される蛍光をカメラで観察したときに、試料から放出される波長ごとに屈折率が異なることによって各波長に対応する蛍光がカメラのレンズを通過した後の結像に生じる現象である軸上色収差及び倍率色収差の両収差によるX方向の位置ずれ量、Y方向の位置ずれ量、Z方向の位置ずれ量、回転角度、X方向の倍率、Y方向の倍率およびZ方向の倍率を7つの変数として、一方の色の画像情報と他方の色の画像情報との相関を最大にする解を最適解として上記7つの変数に対して同時に最適解を求めることを特徴とする色収差補正方法。 - 相関を求めるために相関係数を用いることを特徴とする請求項2に記載の色収差補正方法。
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2014097942A JP6396072B2 (ja) | 2014-05-09 | 2014-05-09 | 色収差補正方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2014097942A JP6396072B2 (ja) | 2014-05-09 | 2014-05-09 | 色収差補正方法 |
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JP2015216495A JP2015216495A (ja) | 2015-12-03 |
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Family
ID=54753003
Family Applications (1)
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JP2014097942A Active JP6396072B2 (ja) | 2014-05-09 | 2014-05-09 | 色収差補正方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
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Families Citing this family (1)
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Family Cites Families (2)
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JP5505135B2 (ja) * | 2010-06-30 | 2014-05-28 | ソニー株式会社 | 画像処理装置、画像処理方法、および、プログラム |
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2014
- 2014-05-09 JP JP2014097942A patent/JP6396072B2/ja active Active
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