JPH0240848A - 三次元立体像構築方法 - Google Patents
三次元立体像構築方法Info
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- JPH0240848A JPH0240848A JP63189896A JP18989688A JPH0240848A JP H0240848 A JPH0240848 A JP H0240848A JP 63189896 A JP63189896 A JP 63189896A JP 18989688 A JP18989688 A JP 18989688A JP H0240848 A JPH0240848 A JP H0240848A
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- 238000000034 method Methods 0.000 title description 18
- 238000010276 construction Methods 0.000 claims description 3
- 238000001000 micrograph Methods 0.000 description 7
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 6
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 2
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 2
- 238000010894 electron beam technology Methods 0.000 description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 2
- 239000003814 drug Substances 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 238000000879 optical micrograph Methods 0.000 description 1
- 238000004627 transmission electron microscopy Methods 0.000 description 1
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
［産業上の利用分野］
本発明は、電子顕微鏡像や光学顕微鏡像から試料の三次
元立体像を構築する方法に関する。
元立体像を構築する方法に関する。
［従来の技術］
生物や医学の分野では、比較的大きな生体組織を内部構
造を含めて立体的に観察する要望が強い。
造を含めて立体的に観察する要望が強い。
電子顕微鏡では、試料を透過した電子ビームを結像する
ために、極めて薄い試料を準備しなければならない。そ
のため、試料の立体像を構築する場合には、試料を例え
ば、１００枚程度の連続した切片に分割し、各切片につ
いて像を得、得られた像を接続するようにしている。よ
り具体的に説明すれば、まず最初に、各切片の像の内、
注目部分の輪郭が抽出される。第６図は４枚の連続切片
像から立体像を構築する場合を模式的に示したもので、
第６図（ａ）のａ、 ｂ、 ｃ、 ｄは、夫々４枚の切
片像から抽出された注目部分の輪郭線である。
ために、極めて薄い試料を準備しなければならない。そ
のため、試料の立体像を構築する場合には、試料を例え
ば、１００枚程度の連続した切片に分割し、各切片につ
いて像を得、得られた像を接続するようにしている。よ
り具体的に説明すれば、まず最初に、各切片の像の内、
注目部分の輪郭が抽出される。第６図は４枚の連続切片
像から立体像を構築する場合を模式的に示したもので、
第６図（ａ）のａ、 ｂ、 ｃ、 ｄは、夫々４枚の切
片像から抽出された注目部分の輪郭線である。
各輪郭線については、第６図Ｃｂ）に示すように輪郭点
に分割され、その後、上下に隣接する輪郭点を連結して
第６図（ｃ）に示すような、立体像としてのワイヤーフ
レームモデルが作られる。なお、立体像としては、ワイ
ヤーフレームモデル以外にブロックモデルやソリッドモ
デルを構築することもできる。
に分割され、その後、上下に隣接する輪郭点を連結して
第６図（ｃ）に示すような、立体像としてのワイヤーフ
レームモデルが作られる。なお、立体像としては、ワイ
ヤーフレームモデル以外にブロックモデルやソリッドモ
デルを構築することもできる。
［発明が解決しようとする課題］
生物の透過電子顕微鏡用試料となる切片の厚さは、通常
３０〜９０ｒｖであり、単一の試料からこのように薄い
切片を１００枚以上作製するのは極めて高度な技術が必
要となり、立体像の構築は限られた人しか実現できない
。
３０〜９０ｒｖであり、単一の試料からこのように薄い
切片を１００枚以上作製するのは極めて高度な技術が必
要となり、立体像の構築は限られた人しか実現できない
。
更に、従来の方法における問題点を第７図と第８図を用
いて説明する。第７図は電子顕微鏡像を得るための２枚
の切片試料を示しており、（ａ）。
いて説明する。第７図は電子顕微鏡像を得るための２枚
の切片試料を示しており、（ａ）。
（ｂ）は隣接した切片である。この切片には、傾いた円
柱状の内部構造Ｐ１．Ｐ２が含まれている。
柱状の内部構造Ｐ１．Ｐ２が含まれている。
この内部構造Ｐの立体像を構築する場合、２枚の切片に
ついて電子顕微鏡像が得られる。第８図（ａ）は第７図
（ａ）の切片の電子顕微鏡像における内部構造Ｐ１の輪
郭線であり、第８図（ｂ）は第７図（ｂ）の切片の電子
顕微鏡像における内部構造Ｐ２の°輪郭線である。この
２種の輪郭線から、第８図（ｃ）に示すような立体像が
得られる。
ついて電子顕微鏡像が得られる。第８図（ａ）は第７図
（ａ）の切片の電子顕微鏡像における内部構造Ｐ１の輪
郭線であり、第８図（ｂ）は第７図（ｂ）の切片の電子
顕微鏡像における内部構造Ｐ２の°輪郭線である。この
２種の輪郭線から、第８図（ｃ）に示すような立体像が
得られる。
この第８図の輪郭線から明らかな如く、電子顕微鏡像の
輪郭は実際の構造から歪んでしまい、このような歪んだ
輪郭線から真の構造に近い正確な立体像を得ることは困
難となるばかりでなく、異なった切片の２枚の像の輪郭
線の位置合せが困難となる。
輪郭は実際の構造から歪んでしまい、このような歪んだ
輪郭線から真の構造に近い正確な立体像を得ることは困
難となるばかりでなく、異なった切片の２枚の像の輪郭
線の位置合せが困難となる。
本発明は上述した点に鑑みてなされたものであり、正確
な立体像を比較的簡単に構築することができる三次元立
体像構築方法を提供することを目的とする。
な立体像を比較的簡単に構築することができる三次元立
体像構築方法を提供することを目的とする。
［課題を解決するための手段］
本発明に基づく三次元立体像構築方法は、次のステップ
から成ることを特徴としている。
から成ることを特徴としている。
（Ａ）試料を連続した切片に分割するステップ、
（Ｂ）分割された各切片試料についてステレオペア像を
得るステップ、 （Ｃ）各切片試料について、ステレオペア像における対
応点のずれ量を求めるステップ、（Ｄ）ステップ（Ｃ）
で求められた各ステレオペア像における対応点のずれ量
の等しい部分を結んで等高線を求めるステップ、 （Ｅ）上下隣接する切片像を等高線に基づいて位置合せ
を行い接続するステップ、 （Ｆ）ステップ（Ｅ）において接続された各切片像の等
高線に基づいて三次元立体像を構築し表示するステップ
。
得るステップ、 （Ｃ）各切片試料について、ステレオペア像における対
応点のずれ量を求めるステップ、（Ｄ）ステップ（Ｃ）
で求められた各ステレオペア像における対応点のずれ量
の等しい部分を結んで等高線を求めるステップ、 （Ｅ）上下隣接する切片像を等高線に基づいて位置合せ
を行い接続するステップ、 （Ｆ）ステップ（Ｅ）において接続された各切片像の等
高線に基づいて三次元立体像を構築し表示するステップ
。
［実施例］
以下本発明の一実施例を添附図面に基づいて詳述する。
第１図は本発明の方法のフローチャートであり、第２図
は本発明を実施するシステム構成の一例を示す図である
。第２図において、１はプログラムを内臓したＲＯＭ、
２はコンピュータ、３は画像読み取り装置、４はインタ
フェース、５はフレームメモリ、６はインタフェース、
７は表示装置、８はバスである。
は本発明を実施するシステム構成の一例を示す図である
。第２図において、１はプログラムを内臓したＲＯＭ、
２はコンピュータ、３は画像読み取り装置、４はインタ
フェース、５はフレームメモリ、６はインタフェース、
７は表示装置、８はバスである。
該コンピュータ２は、ＲＯＭＩに内臓されたプログラム
を読み込み、このプログラムに従ってステレオペア像か
ら三次元立体像の構築プロセスを実行する。まず、本発
明の第１ステツプとしては、ミクロトームによって試料
を連続した切片に分割する。第２のステップでは、電子
顕微鏡（図示せず）本体において、入射電子ビームに対
し直角に傾斜軸を有した傾斜試料ホルダーを使用して切
片試料を例えば、５″〜１０°程度傾斜させ、その傾斜
の前後において２枚の透過電子顕微鏡像（ステレオペア
像）を得る。このステレオペア像は連続した多数の切片
について撮影される。該多数のステレオペア像は、画像
読み取り装置３によって読み取られ、フレームメモリ５
に供給されて記憶される。
を読み込み、このプログラムに従ってステレオペア像か
ら三次元立体像の構築プロセスを実行する。まず、本発
明の第１ステツプとしては、ミクロトームによって試料
を連続した切片に分割する。第２のステップでは、電子
顕微鏡（図示せず）本体において、入射電子ビームに対
し直角に傾斜軸を有した傾斜試料ホルダーを使用して切
片試料を例えば、５″〜１０°程度傾斜させ、その傾斜
の前後において２枚の透過電子顕微鏡像（ステレオペア
像）を得る。このステレオペア像は連続した多数の切片
について撮影される。該多数のステレオペア像は、画像
読み取り装置３によって読み取られ、フレームメモリ５
に供給されて記憶される。
第３のステップでは、各切片試料について、ステレオペ
ア像における対応点のずれ量が求められる。第３図は対
応点のずれ量を検出する方法の一例を説明するための図
であり、１１はステレオペア像の左画面、１２は右画面
、１３は左ウインドウ、１４は右ウィンドウ、５は格子
点である。第３図（ｃ）は切片試料の傾斜の状態を示し
ており、試料が実線の状態から点線の状態に傾斜される
ことにより、特定点ＡはＢにずれて観測される。この人
とＢとの間の距離が求めるずれ量である。
ア像における対応点のずれ量が求められる。第３図は対
応点のずれ量を検出する方法の一例を説明するための図
であり、１１はステレオペア像の左画面、１２は右画面
、１３は左ウインドウ、１４は右ウィンドウ、５は格子
点である。第３図（ｃ）は切片試料の傾斜の状態を示し
ており、試料が実線の状態から点線の状態に傾斜される
ことにより、特定点ＡはＢにずれて観測される。この人
とＢとの間の距離が求めるずれ量である。
該左右の画像中にそれぞれウィンドウ１３．１４をとり
、例えば、左ウィンド１３の中心座標に対して右ウィン
ドウ１４の中心座標を傾斜方向と直角方向（図のＸ方向
）にずらしていき、左右ウィンドウ画像の各画素ごとの
濃度差の絶対値の平均値を求め、該平均値の差が極小と
なる右ウィンドウの中心座標点を左ウィンドウの中心座
標点と考え、対応点のずれを検出する。そして、左ウィ
ンドウの中心座標を２次元平面上の格子点上にとり、各
格子点についてその対応点のずれを求める。
、例えば、左ウィンド１３の中心座標に対して右ウィン
ドウ１４の中心座標を傾斜方向と直角方向（図のＸ方向
）にずらしていき、左右ウィンドウ画像の各画素ごとの
濃度差の絶対値の平均値を求め、該平均値の差が極小と
なる右ウィンドウの中心座標点を左ウィンドウの中心座
標点と考え、対応点のずれを検出する。そして、左ウィ
ンドウの中心座標を２次元平面上の格子点上にとり、各
格子点についてその対応点のずれを求める。
該格子点間隔をせばめていけば対応点とのずれ量は視差
を現し、これは試料面での相対的な高さに対応すること
になる。
を現し、これは試料面での相対的な高さに対応すること
になる。
第４ステツプでは、第３ステツプで求められた各点のず
れ量に基づいて等実線が求められる。等実線を求める場
合、例えば、各点のずれ量が分級される。第４図は１０
区分に分級されたときの分布を示しており、例えば、分
級値が７の場合、分級値７の格子点および７より上の値
を持つ格子点と７より下の値を持つ格子点との間を線で
つなぐと、高さ７についての等実線２０が得られる。こ
の場合は、格子点間は、比例按分等適当な補間法によっ
て位置を決めれば良い。
れ量に基づいて等実線が求められる。等実線を求める場
合、例えば、各点のずれ量が分級される。第４図は１０
区分に分級されたときの分布を示しており、例えば、分
級値が７の場合、分級値７の格子点および７より上の値
を持つ格子点と７より下の値を持つ格子点との間を線で
つなぐと、高さ７についての等実線２０が得られる。こ
の場合は、格子点間は、比例按分等適当な補間法によっ
て位置を決めれば良い。
第５ステツプでは、連続した切片像が接続される。この
接続に当っては、上下隣接した切片像の内、例えば、上
の像の最も低い等実線と、下の像の最も高い等実線を基
準として行われる。この接続は２種の等実線の位置を合
せた上で行われるが、位置合せは表示装置７の画面に２
種の像を表示し、この像の等実線を見ながら手動によっ
て行っても良いし、又、コンピュータ２によって自動的
に行っても良い。理想的には、この２種の等実線は形状
が一致しているので位置合せは簡単に行うことができる
が、切片作製時に部分構造が歪んだりして像が歪んでい
る場合には、両等実線の形状が相異し、比較的複雑な位
置合せを行う必要が生じる。
接続に当っては、上下隣接した切片像の内、例えば、上
の像の最も低い等実線と、下の像の最も高い等実線を基
準として行われる。この接続は２種の等実線の位置を合
せた上で行われるが、位置合せは表示装置７の画面に２
種の像を表示し、この像の等実線を見ながら手動によっ
て行っても良いし、又、コンピュータ２によって自動的
に行っても良い。理想的には、この２種の等実線は形状
が一致しているので位置合せは簡単に行うことができる
が、切片作製時に部分構造が歪んだりして像が歪んでい
る場合には、両等実線の形状が相異し、比較的複雑な位
置合せを行う必要が生じる。
この位置合せの手法としては、等実線を多角形で近似し
、この多角形の上下近接関係を求める手法をとることが
できる。
、この多角形の上下近接関係を求める手法をとることが
できる。
第６ステツプでは、接続された切片像の各等高線に基づ
いて、立体像が構築され、得られた立体像は表示装置７
に表示される。この立体像は、各等高線を接続し、ワイ
ヤーフレームモデル法、ブロックモデル法、ソリッドモ
デル法等既知の方法によって形成される。
いて、立体像が構築され、得られた立体像は表示装置７
に表示される。この立体像は、各等高線を接続し、ワイ
ヤーフレームモデル法、ブロックモデル法、ソリッドモ
デル法等既知の方法によって形成される。
第５図は、第７図（ａ）、（ｂ）の切片試料の部分構造
Ｐ１．Ｐ２の立体像を形成する場合を示したもので、第
５図（ａ）は、第６図（ａ）の切片試料の部分構造Ｐｌ
を示し、第５図（ｂ）は、第６図（ｂ）の切片試料の部
分構造Ｐ２を示している。図中ｅｌ−６６は上記第４ス
テツプによって求められた等実線である。この２種の切
片像を等実線に基づいて位置合せし、ワイヤーフレーム
モデルの立体像を形成すると、第５図（ｃ）が得られる
。図から明らかなように、部分構造Ｐ、の最下部の等実
線ｅ３と、部分構造Ｐ２の最上部の等実線ｅ４とは一致
し、従って、５本の等実線によって立体像が構築される
。
Ｐ１．Ｐ２の立体像を形成する場合を示したもので、第
５図（ａ）は、第６図（ａ）の切片試料の部分構造Ｐｌ
を示し、第５図（ｂ）は、第６図（ｂ）の切片試料の部
分構造Ｐ２を示している。図中ｅｌ−６６は上記第４ス
テツプによって求められた等実線である。この２種の切
片像を等実線に基づいて位置合せし、ワイヤーフレーム
モデルの立体像を形成すると、第５図（ｃ）が得られる
。図から明らかなように、部分構造Ｐ、の最下部の等実
線ｅ３と、部分構造Ｐ２の最上部の等実線ｅ４とは一致
し、従って、５本の等実線によって立体像が構築される
。
このように、本発明においては、立体像を単に透過電子
顕微鏡像の輪郭線によって構築するのではなく、各切片
像の等実線を求め、この等実線に基づいて各切片像を接
続し、その上で多数の等実線に基づいて立体像の構築を
行っているので、真の構造に極めて正確に一致した立体
像を得ることができる。又、従来では、高い精度で立体
像を得るために各切片の厚さを極限まで薄くする必要が
あったが、本発明では、比較的切片の厚さを厚くし、厚
くした分算実線によってカバーするようにしたので、切
片の作製が容易となる。
顕微鏡像の輪郭線によって構築するのではなく、各切片
像の等実線を求め、この等実線に基づいて各切片像を接
続し、その上で多数の等実線に基づいて立体像の構築を
行っているので、真の構造に極めて正確に一致した立体
像を得ることができる。又、従来では、高い精度で立体
像を得るために各切片の厚さを極限まで薄くする必要が
あったが、本発明では、比較的切片の厚さを厚くし、厚
くした分算実線によってカバーするようにしたので、切
片の作製が容易となる。
以上本発明を詳述したが、本発明は上述した実施例に限
定されず幾多の変形が可能である。例えば、立体像が複
雑と予想される切片部分は等実線を密に形成し、又、単
純と予想される切片部分については等実線を疎とするこ
とにより、立体像構築の速度をアップさせることができ
る。又、単一の切片から得られるステレオペア像に基づ
く等高線の最上線、最下線の像に対する相対位置は、像
の上部表面、下部表面に決める必要はない。更に、光学
顕微鏡によるステレオペア像からでも同様な手法により
、三次元立体像の構築を行うことができる。
定されず幾多の変形が可能である。例えば、立体像が複
雑と予想される切片部分は等実線を密に形成し、又、単
純と予想される切片部分については等実線を疎とするこ
とにより、立体像構築の速度をアップさせることができ
る。又、単一の切片から得られるステレオペア像に基づ
く等高線の最上線、最下線の像に対する相対位置は、像
の上部表面、下部表面に決める必要はない。更に、光学
顕微鏡によるステレオペア像からでも同様な手法により
、三次元立体像の構築を行うことができる。
（効果）
以上詳述した如く、本発明に基づく三次元立体像構築方
法によれば、真の構造に近い立体像を得ることができ、
又、立体像構築のための切片試料の作製が容易となる。
法によれば、真の構造に近い立体像を得ることができ、
又、立体像構築のための切片試料の作製が容易となる。
第１図は本発明に基づく方法のフローチャート、第２図
は、本発明を実施するシステムの一例を示ぺ す図、第３図はステレオイア像の対応点のずれを検出す
る方法を説明するための図、第４図は等高線を示す図、
第５図は等高線による立体像の構築を説明するための図
、第６図は切片試料から立体像を構築する方法を模式的
に示した図、第７図と第８図は従来方法の問題点を説明
するための図である。 １ ・・・ＲＯＭ ３・・・画像読み取り装置 ４・・・インタフェース ６・・・インタフェース ８・・・バス ２・・・コンピュータ ５・・・フレームメモリ ７・・・表示装置
は、本発明を実施するシステムの一例を示ぺ す図、第３図はステレオイア像の対応点のずれを検出す
る方法を説明するための図、第４図は等高線を示す図、
第５図は等高線による立体像の構築を説明するための図
、第６図は切片試料から立体像を構築する方法を模式的
に示した図、第７図と第８図は従来方法の問題点を説明
するための図である。 １ ・・・ＲＯＭ ３・・・画像読み取り装置 ４・・・インタフェース ６・・・インタフェース ８・・・バス ２・・・コンピュータ ５・・・フレームメモリ ７・・・表示装置
Claims (1)
- （１）次のステップから成る三次元立体像構築方法； （Ａ）試料を連続した切片に分割するステップ、 （Ｂ）分割された各切片試料についてステレオペア像を
得るステップ、 （Ｃ）各切片試料について、ステレオペア像における対
応点のずれ量を求めるステップ、（Ｄ）ステップ（Ｃ）
で求められた各ステレオペア像における対応点のずれ量
の等しい部分を結んで等高線を求めるステップ、 （Ｅ）上下隣接する切片像を等高線に基づいて位置合せ
を行い接続するステップ、 （Ｆ）ステップ（Ｅ）において接続された各切片像の等
高線に基づいて三次元立体像を構築し表示するステップ
。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63189896A JPH0734359B2 (ja) | 1988-07-29 | 1988-07-29 | 三次元立体像構築方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63189896A JPH0734359B2 (ja) | 1988-07-29 | 1988-07-29 | 三次元立体像構築方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0240848A true JPH0240848A (ja) | 1990-02-09 |
| JPH0734359B2 JPH0734359B2 (ja) | 1995-04-12 |
Family
ID=16249002
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63189896A Expired - Fee Related JPH0734359B2 (ja) | 1988-07-29 | 1988-07-29 | 三次元立体像構築方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0734359B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2019070716A (ja) * | 2017-10-06 | 2019-05-09 | 株式会社ニコン | 位置を決定する装置、方法、およびプログラム、画像を表示する装置、方法、およびプログラム |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58131504A (ja) * | 1982-02-01 | 1983-08-05 | Jeol Ltd | 等高線表示方法 |
| JPS6122550A (ja) * | 1984-07-09 | 1986-01-31 | Jeol Ltd | 電子顕微鏡のステレオ像による等高線図生成方式 |
-
1988
- 1988-07-29 JP JP63189896A patent/JPH0734359B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58131504A (ja) * | 1982-02-01 | 1983-08-05 | Jeol Ltd | 等高線表示方法 |
| JPS6122550A (ja) * | 1984-07-09 | 1986-01-31 | Jeol Ltd | 電子顕微鏡のステレオ像による等高線図生成方式 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2019070716A (ja) * | 2017-10-06 | 2019-05-09 | 株式会社ニコン | 位置を決定する装置、方法、およびプログラム、画像を表示する装置、方法、およびプログラム |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0734359B2 (ja) | 1995-04-12 |
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