JP7400823B2 - 画像処理装置 - Google Patents
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Description
本発明の第2の態様によると、画像処理方法は、第1画像を画像処理して得られる第2画像において、前記第1画像の第1画素に対応する位置にある、前記第2画像の第2画素の画素値を設定することを含み、前記第2画素の画素値の設定は、前記第1画素に対応して設定される複数の第1画素群であって、前記第1画像における所定の方向に対して互いに異なる複数の角度をなす複数の方向に沿って配置されるか、または、前記第1画像を異なる複数の角度で移動させて得た複数の画像のそれぞれにおいて所定の方向に沿って配置される複数の第1画素群を設定することと、前記複数の第1画素群のそれぞれに含まれる画素の画素値の大きさに基づいて、複数の第1候補画素値を算出することと、前記複数の第1候補画素値に基づいて、前記第2画像の第2画素の画素値を設定することとを備える。
本発明の第3の態様によると、プログラムは、第1画像を画像処理して得られる第2画像において、前記第1画像の第1画素に対応する位置にある、前記第2画像の第2画素の画素値を設定する第1画像処理を処理装置に行わせるためのプログラムであって、前記第1画像処理は、前記第1画素に対応して設定される複数の第1画素群であって、前記第1画像における所定の方向に対して互いに異なる複数の角度をなす複数の方向に沿って配置されるか、または、前記第1画像を異なる複数の角度で移動させて得た複数の画像のそれぞれにおいて所定の方向に沿って配置される複数の第1画素群を設定する第1画素群設定処理と、前記複数の第1画素群のそれぞれに含まれる画素の画素値の大きさに基づいて、複数の第1候補画素値を算出する第1算出処理と、前記複数の第1候補画素値に基づいて、前記第2画像の第2画素の画素値を設定する第1画素設定処理とを備える。
図1は、本実施形態の画像処理装置の構成を示す概念図である。画像処理装置1は、培養部100と、情報処理部40とを備える。培養部100は、培養室(培養チャンバー)10と、観察用試料台(ステージ)11と、駆動部12と、撮像部20とを備える。情報処理部40は、入力部41と、通信部42と、記憶部43と、出力部44と、制御部50とを備える。制御部50は、データ処理部51と、出力制御部52と、装置制御部53とを備える。
なお、描画された画像等、撮像された画像以外の画像に対して上記画像処理を行ってもよい。
なお、情報処理部40は、培養部100と物理的に離れた情報処理装置として構成してもよい。また、画像処理装置1が用いるデータの少なくとも一部はネットワークでつながる遠隔のサーバ等に保存してもよい。
なお、撮像画像データにおける画像の表現方法は特に限定されず、例えば画素値が大きい程明度または彩度が高い部分としてもよいし、画素値が小さい程明度または彩度が高い部分としてもよい。
なお、神経突起の評価以外にも、画像における線状の部分の利用、抽出または解析等を行う様々な用途において、本実施形態の画像処理装置1を利用することができる。また、細胞体Soについては、予め撮像画像から細胞体Soに対応する部分を検出し、当該部分をマスクして以下の第1画像処理等を行うことができる。細胞体Soの検出は、オープニング処理およびクロージング処理等により撮像画像のディテールを消去すること等により適宜行うことができる。
なお、第1画素群Pg1は、2画素×5画素の画素ブロック等、複数の列からなる画素群としてもよい。この場合、一方向に並ぶ画素数が、他の方向に並ぶ画素数の2倍を超えることが好ましい。
なお、第1算出部612は、幾何平均等の、算術平均以外の平均により、第1画素群Pg1に含まれる画素の画素値の平均値を第1候補画素値として算出してもよい。あるいは、第1算出部612は、第1画素群Pg1に含まれる画素の画素値の和や、当該和を画素値として設定可能な数値範囲に合わせて適宜規格化等の調整を行った値を第1候補画素値として設定することができる。上記和または平均のように、第1画素群Pg1に含まれる画素の画素値の全体的な大きさに基づいて第1候補画素値を設定することができれば、第1算出部612により設定される第1候補画素値の算出方法は特に限定されない。
なお、第2画素の画素値は、上記最も大きい値または最も小さい値の0.8倍~1.2倍、好ましくは0.9倍~1.1倍の範囲の値を設定してもよい。このような場合でも、ある程度の精度で線状の部分の強調を行うことができる。
なお、第1画素群設定部611および第1算出部612は、第1角度θ1を固定して、対象領域の各第1画素Px1について、当該第1角度θ1に対応する方向の1次元フィルタによる第1候補画素値を算出してもよい。この後、第1画素群設定部611および第1算出部612は、第1角度θ1を変えて再び固定し、同様に各第1画素Px1の第1候補画素値を算出する。この処理を繰り返し、第1候補画素値を各第1角度θ1および各第1画素Px1について算出した後、第1画素値設定部613が各第1画素Px1に対応する第2画素の画素値を算出することができる。このように、設定領域の各画素Pxについて対応する第2画素の画素値が算出できれば、計算の順序等は特に限定されない。
なお、第3画素の画素値は、上記最も大きい値または最も小さい値の0.8倍~1.2倍、好ましくは0.9倍~1.1倍の範囲の値を設定してもよい。このような場合でも、ある程度の精度で特定の方向に偏らない平滑化を行うことができる。
なお、第2画像処理の場合と同様、設定領域の各画素Pxについて対応する第3画素の画素値が算出できれば、計算の順序等は特に限定されない。
Th=avg+α×σ …(1)
ここで、αは定数である。このように各分割領域における画素値の平均値やばらつきに基づいて二値化閾値Thを定めることにより、画像全体にわたってより正確な線状の部分の強調を行うことができる。
なお、二値化部65は、第1強調画像データに対して上記二値化を行って得られたデータを検出結果画像データとして記憶部43等に記憶させてもよい。この場合、上述の第2画像処理および第1除去部64の処理を行う必要はない。第2画像処理および第1除去部64による処理を行わなくても、第1画像処理により線状の部分が所望の精度で強調され得るからである。また、データ処理部51は、二値化部65による二値化処理の前に、画像中の比較的暗い部分を除去するレベル補正等の画像処理を適宜行うことができる。
なお、ステップS203、S205およびS207の順番は、適宜変更してもよい。
なお、ステップS303、S305およびS307の順番は、適宜変更してもよい。
(1)本実施形態の画像処理装置1は、撮像画像(第1画像)G1を画像処理して得られる強調画像(第2画像)において、撮像画像G1の第1画素Px1に対応する位置にある、強調画像の第2画素の画素値を設定する第1画像処理部61を備え、第1画像処理部61は、第1画素Px1に対応して設定される複数の第1画素群Pg1であって、撮像画像G1における所定の方向(画像の基準方向)に対して互いに異なる複数の角度(第1角度θ1)をなす複数の方向に沿って配置されるか、または、撮像画像G1を所定の方向(基準方向)に対して互いに異なる複数の角度(第1角度θ1)で回転させて得た複数の画像のそれぞれにおいて所定の方向に沿って配置される複数の第1画素群Pg1を設定する第1画素群設定部611と、複数の第1画素群Pg1のそれぞれに含まれる画素の画素値の大きさに基づいて、複数の第1候補画素値を算出する第1算出部612と、複数の第1候補画素値に基づいて、強調画像の第2画素の画素値を設定する第1画素値設定部613とを備える。これにより、画像における細胞の線状の部分を効果的に強調することができる。
(変形例1)
上述の実施形態の第2画像処理において、第2画像処理部62は、2次元フィルタまたは撮像画像G1を移動して回転させる処理を行わず、1つの2次元フィルタに含まれる画素から計算された第2候補画素値を、第3画素の画素値としてもよい。このような場合でも、2次元フィルタが元々特定の方向への偏りの小さい形状をしていれば、ある程度の精度で特定の方向に偏らない平滑化を行うことができるからである。
上述の実施形態において、画像処理装置1は、1次元フィルタを用いて撮像画像G1における第1画素Px1が線状の部分に対応しているか否かについての情報を生成する構成にしてもよい。以下では、この情報を、線状部分(例、神経突起Nr)に対する画素の対応情報と呼ぶ。
なお、1次元フィルタ値の算出では、最初、第3画素群設定部631は、複数の第3角度θ3の間隔を大きくして第3画素群Pg3を設定し、ピークが検出されたら、当該ピークおよびその近傍の第3角度θ3を間隔を小さくして第3画素群Pg3を設定することができる。これにより、情報生成部632は、精密にピークおよびその近傍の1次元フィルタ値を算出することができ、効率よく1次元フィルタ値の角度依存性を解析することができる。
なお、情報生成部632が撮像画像G1における各画素が交叉に対応するか否かの情報を生成した場合、処理制御部633は、交叉に対応する画素では第1画像処理を行わないようにする等、適宜当該情報に基づいて第1画像処理の条件を設定することができる。
上述の実施形態において、対象領域を、ユーザが入力部41を介して設定する構成にしてもよい。
上述の実施形態では、撮像画像G1の被写体を細胞Ceとし、強調する線状の部分を神経突起Nrとして説明したが、線状の部分を含めば、強調する対象はこの例に限定されず、例えば血管とすることも好ましい。さらに、撮像画像G1の被写体を眼底とし、強調する対象の線状の部分を眼底における血管とすることがより好ましく、特に網膜の血管または脈絡膜血管とすることがより一層好ましい。
上述の実施形態において、出力制御部52の制御により、ユーザが撮像画像G1および強調画像の少なくとも一つを選択して表示させるための表示画面を、出力部44が出力する構成にすることができる。この表示画面を第1表示画面と呼ぶ。強調画像は、第1強調画像でも第2強調画像でもよい。
なお、表示する画像を選択できれば、画像選択部71はコンボボックスに限らず任意の画像要素を含んで構成することができる。
上述の実施形態において、複数の第1角度θ1の個数を、ユーザが設定できる構成としてもよい。出力制御部52の制御により、ユーザに複数の第1角度θ1の個数を設定させるための表示画面を、出力部44が出力する構成にすることができる。この表示画面を第2表示画面と呼ぶ。
なお、第1角度θ1の個数を入力できれば、入力のための画像要素はテキストボックスに特に限定されず、表示された数値の候補からユーザが選択してもよい。
なお、ユーザが、第1角度θ1、第2角度θ2または第3角度θ3についての条件を設定できれば、本変形例のような角度の個数を入力する場合に限られない。
上述の実施形態において、第1画像処理について、ユーザが適宜、出力部44の表示画面を見て、第1画像処理についてのパラメータを入力または変更できる構成にすることができる。
なお、第2画像処理部62が、ユーザの入力に基づき、第2画像処理におけるパラメータである第2パラメータを設定する構成としてもよい。第2パラメータは、例えば、2次元フィルタの幅や形状を示す数値を含むことができる。あるいは、二値化部65が、ユーザの処理に基づき、上述の実施形態における二値化における式(1)のα等のパラメータ(例、数値)を変更できる構成としてもよい。このようにして二値化の条件を適切に設定することにより、精度よく神経突起Nr等の線状の部分の検出を行うことができる。
なお、第1テキストボックス713および第2テキストボックス714を、基本画面701が表示された当初から表示してもよい。
上述の変形例7において、第1テキストボックス713および第2テキストボックス714に入力された数値が、上述の画像処理を行う上で適切でない場合には、表示画面に通知を表示する構成とすることができる。
なお、上記通知の態様は特に限定されず、出力制御部52は、通知の内容を文字ではなく画像等により示してもよく、音声による警告等を行ってもよい。
上述の実施形態の情報処理部40の情報処理機能を実現するためのプログラムをコンピュータにより読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録された、上述した第1画像処理、第2画像処理および二値化等のデータ処理部51,51aによる処理等に関するプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行させてもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、OS(Operating System)や周辺機器のハードウェアを含むものとする。また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、光ディスク、メモリカード等の可搬型記録媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムを送信する場合の通信線のように、短時間の間、動的にプログラムを保持するもの、その場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、一定時間プログラムを保持するものを含んでもよい。また上記のプログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであってもよく、さらに前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせにより実現するものであってもよい。
日本国特願2019-168631号(2019年9月17日出願)
Claims (14)
- 撮像して得た第1画像を画像処理して得られる第2画像において、前記第1画像の第1画素に対応する位置にある、前記第2画像の第2画素の画素値を設定する第1画像処理部と、
前記第1画像を画像処理して得られる第3画像において、前記第1画素に対応する位置にある、前記第3画像の第3画素の画素値を設定する第2画像処理部と、
前記第1画像処理部で処理された前記第2画素の画素値と前記第2画像処理部で処理された前記第3画素の画素値とに基づき強調画像を生成する第3画像処理部とを備え、
前記第1画像処理部は、
前記第1画素に対応して設定され、一方向に沿って配置される画素を含む第1画素群を設定する第1画素群設定部と、
前記複数の第1画素群のそれぞれに含まれる画素の画素値の大きさに基づいて、前記複数の第1画素群のそれぞれの第1候補画素値を算出する第1算出部と、
前記複数の第1候補画素値に基づいて、前記第2画像の第2画素の画素値を設定する第1画素値設定部とを備え、
前記第2画像処理部は、
前記第1画素に対応して設定され、少なくとも2つの方向に沿って配置される画素を含む第2画素群を設定する第2画素群設定部と、
複数の前記第2画素群のそれぞれに含まれる画素の画素値の大きさに基づいて、複数の前記第2画素群のそれぞれの第2候補画素値を算出する第2算出部と、
複数の前記第2候補画素値に基づいて、前記第3画像の第3画素の画素値を設定する第2画素値設定部とを備える
画像処理装置。 - 請求項1に記載の画像処理装置において、
前記第1画素群設定部は、前記第1画像と前記第1画素群との相対位置が互いに異なる複数の角度をなす関係であって、前記第1画像のそれぞれにおいて複数の方向に沿って配置される複数の前記第1画素群を設定し、
前記第2画素群設定部は、前記第1画像と前記第2画素群との相対位置が互いに異なる複数の角度をなす関係であって、前記第1画像のそれぞれにおいて前記少なくとも2つの方向に沿って配置される複数の前記第2画素群を設定し、
前記第1算出部は、複数の前記第1画素群のそれぞれに含まれる画素の画素値の和または平均に基づいて、複数の前記第1候補画素値を算出し、
前記第2算出部は、複数の前記第2画素群のそれぞれに含まれる画素の画素値の和または平均に基づいて、複数の前記第2候補画素値を算出する、画像処理装置。 - 請求項1に記載の画像処理装置において、
前記第1算出部は、前記第1画素群について、1次元フィルタを用いて前記第1候補画素値を算出し、
前記第2算出部は、前記第1画素群について、2次元フィルタを用いて前記第2候補画素値を算出する、画像処理装置。 - 請求項2または請求項3に記載の画像処理装置において、
前記第1画像処理部は、前記第1候補画素値に基づき前記第2画像における線状の部分が強調された第1強調画像を生成し、
前記第2画像処理部は、前記第2候補画素値に基づき前記第3画像における画素値が特定方向に偏らない2次元平滑化画像を生成し、
前記第3画像処理部は、前記第1強調画像の画素値と前記2次元平滑化画像の画素値に基づいて、前記第1強調画像の線状の部分が強調された第2強調画像を生成する、
画像処理装置。 - 請求項1に記載の画像処理装置において、
前記第1画素値設定部は、複数の前記第1候補画素値のうち最も大きな値の0.8倍~1.2倍の値、または最も小さな値の0.8倍~1.2倍の値を、前記第2画素の画素値に設定する画像処理装置。 - 請求項1に記載の画像処理装置において、
第1画素群設定部は、前記第1画素に対応して設定される複数の前記第1画素群であって、前記第1画像における所定の方向に対して互いに異なる複数の角度をなす複数の方向に沿って配置されるか、または、前記第1画像を所定の方向に対して互いに異なる複数の角度で移動させて得た複数の画像のそれぞれにおいて所定の方向に沿って配置される複数の前記第1画素群を設定し、
前記第2画素群設定部は、前記第1画像における所定の方向に対して異なる複数の角度で前記少なくとも2つの方向を回転させて得られた少なくとも2つの方向に沿って配置されるか、または、異なる複数の角度で回転させた前記第1画像のそれぞれにおいて前記少なくとも2つの方向に沿って配置される複数の前記第2画素群を設定する、
画像処理装置。 - 請求項6に記載の画像処理装置において、
前記第3画像処理部は、前記第3画像に基づいて、前記第2画像における線状でない部分の少なくとも一部を除去する第1除去部を備える画像処理装置。 - 請求項1に記載の画像処理装置において、
前記第1画素に対応して設定される複数の第3画素群であって、前記第1画像の所定の方向に対して複数の角度をなす複数の方向に沿って配置されるか、または、前記第1画像を複数の角度で回転させて得られた複数の画像のそれぞれにおいて所定の方向に並ぶ複数の前記第3画素群を設定する第3画素群設定部と、
複数の前記第3画素群のそれぞれに含まれる画素の画素値の和または平均に基づいて、前記第1画素が前記第1画像における線状の部分に対応しているか否かについての対応情報を生成する情報生成部と、
前記情報生成部が生成した前記対応情報に基づいて、前記第1画素群設定部の前記第1画素群を設定する処理を制御する処理制御部を備える画像処理装置。 - 請求項8に記載の画像処理装置において、
前記第1画素群設定部が前記複数の第1画素群を設定する際の前記複数の角度の個数は、前記第1画素の位置により異なり、
前記処理制御部は、前記対応情報に基づいて、前記第1画像の各位置における前記個数を設定する画像処理装置。 - 請求項9に記載の画像処理装置において、
前記処理制御部は、前記対応情報に基づいて、前記第1画像の各位置において、前記第1画素群設定部が前記第1画素群を設定する処理を行うか否かを決定する画像処理装置。 - 請求項8に記載の画像処理装置において、
前記情報生成部が生成した前記対応情報に基づいて、前記第2画像における線状でない部分の少なくとも一部を除去する第2除去部を備える画像処理装置。 - 請求項4に記載の画像処理装置において、
前記第3画像処理部は、前記第2強調画像に対し、前記第2強調画像の各部分に含まれる画素の画素値に基づいて、異なる複数の閾値により画素値の二値化を行う二値化部を備える画像処理装置。 - 請求項1から12までのいずれか一項に記載の画像処理装置において、
前記第1画像処理部が画像処理の対象とする前記第1画素の位置または範囲を入力するための入力部を備える画像処理装置。 - 請求項1から13までのいずれか一項に記載の画像処理装置において、
前記第1画像は、神経突起または血管の画像である画像処理装置。
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