JPH07509084A - 走査される画像に於ける対象物をカウントする方法及びその装置 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 走査される画像に於ける対象物をカウントする方法及びその装置技術分野 本発明は、走査される画像の個別対象物の数をカウントするための方法と装置に 関する。特に、それは、実質的に平らな基質（ｓｕｂｓｔｒａｔｅ）　に存在す る微生物コロニー（ｃｏｌｏｎｉｅｓ）の数をカウントするための方法と装置に 関する。

背景技術 例えば、ペトリ皿に存在する微生物コロニーをカウントする別の方法と装置は周 知の技術である。訓練された研究所の係員に依るコロニーの手動カウントも周知 の技術である。しかし、この方法には数多くの欠点がある。それらは、時間浪費 型の手動カウントを行う際に熟練した技能者を活用するための経費を伴うだけで なく請求められたカウントの精度にも限界がある。

自動カウント・システムも周知の技術である。それらは２つの基本的な基準に分 けることかできる。

第１の基準は、ベトリ皿のコロニーの数をカウントするために、ハードワイヤー 回路またはデジタル・コンピュータと共にカメラまたはビデオ装置を使用するシ ステムを含んでいる。このような／ステムの例は、ヨーロッパ特許公開番号第０ ３０１６００号、Ｐｅｒｒｙのアメリカ特許第３．８１１．０３６号、フランス 特許公開第２６０２０７４号等に説明されている。

ビデオを基本とするシステムは数多くの欠点に悩んでいる。主な欠点として、ビ デオ・カメラに依って生成された生の画素の画像を処理するシステムで使用され る装置は、高価で精巧な装置なものである点にある。

同しコロニーの重複するカウントを防止するために、このようなシステムは、コ ロニーの数を許容可能な時間で正確にカウントするために、比較的パワフルなコ ンピュータを要求する処理集約型（ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ−ｉｎｔｅｎｓｉｖｅ ）のラベル表示方式を通常は含んでいる。

更なる欠点は、これらのビデオを基本とするシステムの多くか、ペトリ皿か正確 なカウントを保証するために、光を通す基質であることが要求される底面を介し て照らされることを要求することにある。

その照明は、ペトリ皿で用いられる寒天の厚み部が寒天の表面だけでなく寒天の 中間と底部でコロニーが成長する結果を招くので通常は要求される。

表面の照明は、寒天の中間と底部に於いてコロニーの数を低くカウントする結果 を導くにすぎないと思われる。ヨーロッパ特許公開番号第３０１６００で開示さ れている他のシステムの場合、光の吸収と伝送がコロニーを検出するために用い られている。

媒体の垂直方向の厚み部の全体にわたるコロニーの成長は、ａＭ　Ｃｏｍｐａｎ ｙ製の“ＰＥＴＰＩＦＩＬＭ”　培養プレートのような廃棄可能な微生物培養装 置を使用するユーザにとって特別の問題でない。

このような装置は、表面の照明に依り全てのコロニーを可視性にする、非常に薄 い層の生育媒体を備えている。この基質は、しかし、数多くの周知の自動カウン ト・システムを用いて使用する際に、光を十分に通さない。

周知の自動ビデオ・カウント・システムのハードウェア構成のコストと紛られし さの他に、画像のデジタル化を採用するシステムに用いられている対象物カウン ト演算も欠点に悩んでいる。

単純なオイラー（Ｅｕｌｅｒ）ナンバーは、ラスター走査される画像の対象物を 識別するために使用できて且つ画像に対する一回の通過だけで使用できるが、４ つだけ接続された対象物を検出するにすぎない。これは、８つ接続された画像が 走査される画像に存在する時に、偽りの結果を与える可能性がある。

最も逆の場合に、十分に接続された構成分析は、それらが４つの接続または８つ の接続であるかどうかにかかわらず、全ての対象物を検出する。そのタイプの分 析は、しかし、画像に対する複数の通過だけでなく、特に非常に複雑で高価なハ ードウェアを要求する、複雑なラベル表示とタッグ付は動作を含んでいる。

第２の基準の自動カウント・システムは、カウント・プロセスを実行するために 光検出器とハードワイヤー回路のアレイを通常は使用している。

ビデオを基本とするシステムの殆どの場合、光検出器を使用するカウント・シス テムは、ベトリ皿が、正確なカウントを行うために其の基質を介して照らされな ければならないという要求からも制約されることになる。

その結果、コロニーが含有されている基質は光透過性でなければならない。

そこで、これはＰＥＴＲＩＦＩＬＭ培養プレートのような廃棄可能な培養装置に とって特に大きな問題になる。

このようなシステムの例が、口ａｕｇｈＬｅｒｓ　ｎなどのアメリカ特許第３． ４９３．７７２号だけでなく　Ｓｗｅｅｔのアメリカ特許第３．７３６．４３２ 号にも開示されている。

Ｄａｕｇｈｔｅｒの装置は、ペトリ皿の下方に光源を搭載し、且つ光の焦点を光 検出器から成る直線状のアレイに定めるレンズとしてコロニーを使用している。

Ｓｗｅｅｌの装置は、暗いスポットを直線状の光検出器上に生成するためにバク テリア・コロニーの光吸収作用を使用するペトリ皿の下方に光源を採用している 。両方のシステムは、カウント・プロセスを実行する専用回路を使用している。

ＤａｕｇｈｔｅｒとＳｗｅｅｔの装置は、共に、光検出器の直線状のアレイを使 用し且つ隣接する光検出器によるカウント操作を禁止するために電圧変動に依存 しているので、個々のコロニーの重複するカウントを防止できる。

その回路は、非透明または光透過性であるか或いはそうでないコロニーが与えら れたシステムでカウントに依りカウントされないので、カウントにエラーを生じ る可能性がある。他のエラーも、ツリー形状または他の紛られしい形状のコロニ ーのカウント時に生じる可能性がある。

発明の開示 本発明は、周知の自動カウント・／ステムに対して十分に優れている長所を提供 する。これらの主な長所として、好ましい機器がＨａｎｓｅｎなどのアメリカ特 許第４．５６５．７８３号に開示されている微生物を培養するための廃棄可能な 装置を備えて使用するために特に開発されていることにある。

１１ａｎｓｅｎに開示されている装置の商業的実施例はスリーエム社（３Ｍ　Ｃ ｏｍｐａｎｙ）から“ＰＥＴＲＩＦＩＬＭ”　という商標のもとで市販されてい る。数多くのＰＥＴＩＩＩＦＩＬＭ製品は、実質的に光を通さない基質を含んで いるので、標準的なベトリ皿でコロニーをカウントするための周知の装置の殆ど を使用不能にする。

更に、これらのシステムの多くは、実質的に平らなＰＥＴＲＩＦＩＬＭ製品でな い、培養媒体を保持てきる十分な深さを備えた標準ベトリ皿を備えて使用するよ うに適応されている。

本発明は前述の周知のシステムの欠点を解決するものである。特に、本発明は、 基質を介する照明を要求しない、なおかつ、“ＰＥＴＲＩＦＩＬＭ”のような実 質的に平らな基質を備えた微生物培養装置を備えて使用するように適応されてい る。

本発明は、光源とレンズと画像センサーから成る容易に使用可能な直線状のアレ イを用いてコロニーの高速で正確なカウントも提供し、その多くはファクシミリ −または写真コピー・マシンで使用するために開発されたものである。

これらの構成部品は、容易に使用できるマイクロプロセッサ−に接続されていて 、且つ個々のコロニーの重複するカウントを防止するためにデータのラベル表示 または長期間にわたる保存を必要とせずに、カウント・プロセスを正確に瞬時に 実行するために、次に説明されるアルゴリズムを使用している。

その最も単純な形態に於いて、本発明の好ましい機器は、基質の表面を照射照す るＬＥＤバーと、直線状のＣＣＤセンサー・アレイに基質から反射された光の焦 点を定める５ＥＬＦＯＣレンズの直線状のアレイを含んでいる。

ＣＣＤセンサー・アレイは、好ましいアルゴリズムを用いてラスター走査された データを分析するマイクロプロセッサ−に接続されている。

好ましい実施例に於いて、該装置は、自動データ転送と記憶のためにリモート・ コンピュータに電気的に接続されている。

好ましい画像処理システムは、対象物がカウントされるスレシヨルド・レベルを 決定するために空白の基質を走査することに依って、センサーを較正する自動較 正機能を搭載している。

本発明に於ける使用のために、写真コピー・マンノを介する用紙の自動送り機能 と類似する方式で、数多くの基質を走査装置に自動的に送るカセット・メカニズ ムについて検討されている。

バーコード・ラベルは、好まれる装置から他の電子装置に情報を転送することを 単純にするために培養装置にも具備されることができる。好まれる装置に於いて 、コロニーを検出するために用いられるＬＥＤアレイとＣＣＤセンサーもバーコ ード・ラベルを読み取るために用いられている。

本発明で使用するために開発された好まれる演算方式は、周知の対象物カウント 演算では使用できない長所も逼供する。

オイラー（Ｅｕｌｅｒ）ナンバー分析のように、好ましいアルゴリズムは画像に 対する一回の通過から使用できる。

オイラー（Ｅｕｌｅｒ）ナンバー分析に対する其の長所は、好ましいアルゴリズ ムか、オイラー（Ｅｕｌｅｒ）ナンバー分析では制限されている４つ接続された 画像にくわえて８つ接続された対象物を検出できることにある。

好ましいアルゴリズムは、全体の画像からの画素のラベル表示機能を含んでいる 完全に接続された構成対象物分析演算に付随する紛られしさとコストまたは画像 に対する複数の通過を要求せずに、それを行う。

更に、好ましいアルゴリズムは、そのラスター走査されるデータと限定されて処 理する近傍の活用か比較的単純なハードウェアを用いる高速データ処理に相応し て適応されるので、比較的高速の画像処理速度を要求する検査作業に特に効果的 である。

対照的に、前述の周知のシステムは、複雑なデータ分析を実施するために復雑な ハードウェア構成を要求する。その結果、それらは通常は１０．０００　Ｆル以 上のコストを要求することになる。

本発明の特徴を示すこれらと種々の他の長所と特徴は、ここて付記され且つ其の 一部を形成する特許請求の範囲の特記事項から指摘される。しかし、発明と、そ の長所と、その使用から得られる成果を更に理解するために、引例か、その更な る部分を形成する図面と、添付の説明事項に加えられていて、そこでは発明の好 まれる実施例か図示されて説明されている。

図面の簡単な説明 図１は、本発明の断面側面図であり、好ましい実施例の構成対象物間の関係を図 示している。

図２は、その間に数多くのコロニーを含有するＰＥＴＲＩＦＩＬＭ培養プレート のような廃棄可能な微生物培養装置の平面斜視図である。

図３は、好ましい装置の走査部の拡大断面側面図である。

図４は、本発明の制御システムを図示するブロック図である。

図５は、本発明の好ましい実施例の動作を示すフローチャートである。

図６は、本発明の好ましいアルゴリズムに用いられる画素領域の図である。

図７は、本発明の好ましいアルゴリズムに於いて画像データを処理する際に用い られる１６の考えられる画素領域を図示する表である。

図８は、この演算に依って体験される可能性のある対象物の事例の表であり、こ れらの対象物の処理後に好ましいアルゴリズムの結果である。

発明を実施する為の最良の形態 図１は、本発明の好ましい装置を明確に描くために断面図で示している。この本 発明の好ましい装置は、任意の基質上の対象物かハードウェアと制御システムを 的確に調整する機能を用いてカウントできるか、“ＰＥＴＲＩＦＩＬＭ”培養プ レート（図２）のような廃棄可能な培養装置上の微生物コロニーの数をカウント するように設計されている。別の応用事例の成る例として、個別の対象物として 現れる検出対象物のためにウェブを動かす検査がある。

図２は、前述の“ＰＥＴＲＩＦＩＬＭ’製品のような、廃棄可能な微生物培養装 置４ｏを示している。この装置は、微生物コロニー４４を其の表面に有する基質 ４２を含んでいる。好ましい実施例に於いて、基質４０は、個々のサンプルを識 別するために、バーコード４６を其の上端に好都合に備えている。バーコードは 、データの保存と転送を追跡する際に特に役に立つ。

“ＰＥＴＲＩＦＩＬＭ”製品はコロニーの手動カウントにも役立つ格子ライン４ ８を通常は含んでいる。好まれる機器は“ＰＥＴＲＩＦＩＬＭ”製品を備えて使 用するように設計されているが、微生物の培養のために栄養素が其の表面に付着 されている実質的に平らな基質を有する仕置の類似な製品かＰＥＴＲＩＦＩＬＭ ”製品の代わりに使用できることか理解される。

図１は本発明の好まれる実施例を示している。　カウンター１ｏは、好都合に直 流ステッピング・モーターであるモーター１２を具備している。モーター１２は 、走査のために基質２６をカウンター１０に移動するために、ローラー１４ａと １４ｂと１６に動作的に接続されている。基質２６は、右側のカウンター１ｏに 入って、機器の左端に移動する。ステッピング・モーターは、カウンター１ｏを 経由する基質２６の正確に増分する動きを与えるために用いられる。

好ましいカウンターｌＯは基質２６に照準が向けられた直線状の１ｌｌｔＤアレ イ２０を具備している。好まれるＬＥＤアレイはＴｏｓｈｉｂａ　Ｃｏｒｐｏｒ ａｔｉｏｎ製のモデルＮｏ、　ＴＬＧｅ＾１３Ｐである。このＬＥＤアレイは、 それが“ＰＨＴＲＩＦＩＬＭ″製品（図２を参照）の成るバージョンに存在する グリッド・アレイ４８を中和する波長の光を生成するので特に効果的である。

類似の成果は、赤みを帯びた黄色フィルター（Ｗｒａｔｔｅｎフィルター騨９ま たはＣｏｒｉｏｎ　ＬＬ−５５０−３−４３８５）をＣＣＤセンサー２４と光源 の間に用いて他の波長を生成する光源を用いると得ることかできる。

好ましいＬＥＤアレイ２０も、アレイを横断して生成される光度が実質的に均一 で装置の精度を向上させるので効果的である。

好ましいカウンターの基質２６の上に、５ＥＬＦＯＣレンズ２２の直線状アレイ Ｎ１ｐｐｏｎＳｈｅｅＬ　Ｇｌａｓｓ　Ｃｏ製のモデルＮｏ、　ＳＬ＾−１２− ＴＣ４３Ａ６がある。このロッド・レンズ・アレイ２２は、ファクシミリ−・マ シンだけでな（成る写真コピー装置に広く用いられている。５ＥＬＦＯＣレンズ ・アレイの上に、直線状のＣＣＤセンサー・アレイ２４、好都合にＴｏｓｈｉｂ ａ　Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ製のモデルＮｏ、　ＴＣＤ１２ＴＡＣかある。

図３は好ましい装置の走査部の拡大図である。そこに図示されているように、Ｌ ＥＤアレイ２０は、基質２６で反射し、なおかつ、光の焦点をＣＣＤ画像センサ ー２４に集める５ＥＦＬＯＣレンズ２２を経由して少なくとも部分的に反射され る、光２１を生成する。ローラー１４ａと＋４ｂは基質２６を走査部に移動する ために用いられる。前述のように、ローラーは、走査領域に対する基質２６の正 確な増分運動のためにステッピング・モーター１２に好都合に接続されている。

図１に図示されているように、カウンター１０の入力端は、自動的にカウンター １０に送るために基質２６のスタックを保持するカセット１８を受けるように適 応されている。ローラー１６は、カセット・メカニズム１８に置かれていて且つ 最上部の基質２６に位置して自動的に其れをカウンターｌＯに送っている。

図４は、本発明の好ましい制御システムを示すブロック図である。図示されてい るように、ＣＣＤ画像センサー２４はマイクロプロセッサ−５０に接続されてい る。

好ましいマイクロプロセッサ−５０は、８ビットＣＭＯＳマイクロコンピュータ であり、Ｓｉｍｅｎｓ　ＡＧ製のモデルＮｏ、　８０Ｃ５３５である。

ＣＣＤ画像センサー２４からのデータはマイクロプロセッサ−５０にも接続され ている画像メモリ６０に保存される。好ましい実施例に於いて、このデータは、 次に更に詳細に説明される好ましいアルゴリズムに依る使用のためにラスター走 査されるフォーマットで生成される。

ＬＣＤディスプレイ３０は、メソセージを操作者に与え且つ同じ操作者に依るプ ロンプト行為を与えるために用いられる。カセット・スイッチ５２は、カセット １８（図１を参照）がカウンターＩＯに位置しているかどうかについて示すため に用いられる。スタート・キー５４は、基質２６を走査部に移動して走査プロセ スを実行するプロセスを始めるために用いられる。入射光スイッチ５６は、基質 ２６が走査部に移動されたかどうかについて示すために用いられる。

ステッピング・モーター１２は、基質２６を走査部に且つカウンターから増分し て進めるために用いられ、なおかっ、図１と３に図示されるローラー１４ａと１ ４ｂと１６に動作的に接続されている。ローラーは、任意の適切な高精度の接続 方法が使用できるが、好都合にギアで駆動される。

ＬＥＤバー・アレイ２０は、基質２６の表面と、ＣＣＤ画像センサー２４に依る 感知のために其の上の任意の対象物を示すために用いられる。ＣＣＤ画像センサ ー２４は対象物を反射光から検出するために用いられる。

画像反応回路５８は、空白の基質２６か画像センサーをトリガーしないレベルに 相応して、ＣＣＤ画像センサー２４の感度を調整するために用いられる。この回 路の長所は、それが異なる基質に依って表される背景の変動に自動的に適応する ことにある。

画像メモリ６０は、データをＣＣＤ画像センサー２４から保存するために用いら れ、なおかつ、基質２６の表面の個別の対象物の数を次に説明される好ましいア ルゴリズムを用いて検出するために用いられる。Ｒ３−２３２シリアル・インタ フェース６２は、通信を本発明とコンピュータまたは他の電子デバイスとの間で 与えるために用いられる。図１に図示されているように、カウンター１０は、コ ンピュータとカウンターＩＯの間のデータ転送を可能にするためにＲ５−２３２ インタフエースを経由してコンピュータ３２に好都合に接続されている。

図５は、基質をカウンター１０に自動的に送るためにカセットを搭載している、 本発明の好ましい実施例の動作を図示するフローチャートである。

このフローチャートの特徴は個々に送られる基質を走査するように設計されたカ ウンターに応用できないことか、当業者に依って理解されると思われる。

プロセスを始めるために、ステップ７０では、カウンター１０はパワーアンプさ れて、ステップ７２では、ＬＣＤディスプレイは数多くの基質を含んでいるカセ ットか最上部に置かれている空白（空）の基質と共にカウンターにロードされる ことを示す。

空白の基質は、検出プロセスのエラーを防止するために、ＣＣＤ画像センサーの 感度を調整するために用いられる。ステップ７６に於いて、カセットがロードさ れると、ＬＣＤディスプレイは°スタート・キーを押す”を読む。

ステップ８０では、スタート・キーか作動された後に、空の基質は、走査部とし て既に引用されている、カウンターの中心に移動される。

ステップ８２では、カウンターは、基質か走査部に実際に移動されたことを示す 入射光スイッチも好都合に搭載している。

ステップ８４では、基質（またはフィルム）が存在しない場合、ＬＣＤディスプ レイは“詰まっている”または“フィルムがない′を読んで、操作者に動作エラ ーか発生したことを示す。

ステップ８６において、空の基質が規定の位置に現れると、走査プロセスか始ま る。

ステップ８８では、空白の基質か信号をＣＣＤ画像センサーから生成すると、画 像反応回路は、ＣＣＤ画像センサーの感度を、信号か空の基質から生成されない ポイントに自動的に下げる。

ステップ９０に於いて、ＣＣＤ画像センサーの感度がセットされた後に、ステッ プ９２で、空の基質はカウンターから移動され、微生物コロニーを含有する第１ の基質は走査する位置に移動される。

更にステップ９４に於いて、第１ラインかメモリに相応して走査され、ステップ ９６で、そのラインかバーコードを含んでいた時に、基質に位置するサンプルの 識別対象物を示すバーコードかメモリに置かれる。

ステップ９８は、基質は走査部（データ位置）に移動され、ステップ１００に於 いて、データの第１ラインが画像メモリに相応して走査される。

次いでステップ１０２に於いて、基質（フィルム）はステッピング・モーターに 依ってｌステップ移動され、　ステップ１０４で、次のラインはメモリに相応し て走査される。

ステップ１０６に於いては、メモリの内容は次に説明される好ましいアルゴリズ ムに従って分析される。走査は、ステップ１０８に於いて、このステップの形態 で、全体の基質か走査されるまで続く。

ステップ１１４に於いて、走査が終えた後に、走査プロセスの結果は、表示され 、且つ本発明の好ましい実施例の一部であるＲ５−２３２シリアル・インタフェ ースを用いてコンピュータまたは他の電子デバイスに転送される。

ステップ１１６により、コントローラは、更なる基質がカセットで使用できるか どうかについて決定し、その場合に、前述のプロセスが繰り返される。カセ・ノ ドの全ての基質か走査された後に、カウンター１０はプロセスが終了したこと送 信する。

前述の好ましい装置は５６７　ｎａのピーク波長を有する光を生成するＬＥＤア レイを搭載しているか、前述のもの以外にも検出に関する数多くのタイプまたは 方法も使用できることか理解される。

特に、本発明は蛍光性の光源を使用できる、またはＣＣＤ画像センサーは化学ル ミネセンス・コロニーを検出するために使用できると考えられる。そのうえ、検 出器は、特殊な色に反応するか、またはコロニーから発する放射を検出できると 考えられる。

更に、装置の好ましい実施例は前述のハードウェアを含んでいるが、代替実施例 は他のハードウェアを用いて製作できる。ライン走査器からのデータはラスター 走査されるフォーマットなので、単純なライン遅延デバイス（例えば、独自の読 取／書込みアドレス・ハードウェアを搭載する幾つかの先入れ先出し方式の相互 のストリングまたは静的ＲＡＭ）は、ラスター走査される画像の２本のラインに 対するアクセスを与える。

ソフト・レンスターとコンパレーターのバンクは、次に更に詳細に説明される対 象物スタートと対象物併合条件をトリガーするビット・パターンを決定できる。

代わりに、ソフト・レジスター出力は、ルックアップ・テーブルに対するデータ のアドレスとして直接使用できる。加算ハードウェアは、ルックアップ・テーブ ルまたはコンパレーターの何れかに依って検出される対象物スタートと対象物併 合条件の数をカウントできると考えられる。

好ましい対象物カウントのアルゴリズム基質の走査部の個別の対象物の数をカウ ントする好ましいアルゴリズムについて図６〜８を参照しながら次に説明される 。

本質的に、演算は、データの流れを調べて、対象物スタートと対象物併合を検出 する。走査される画像に於ける個別対象物の総数は、対象物スタートの数から対 象物併合の数をマイナスした数に等しい。

数多くの他の演算か、基質に位置する微生物コロニーを備えた基質のような対象 物を走査するために使用できることが、当業者に依って理解されると思われる。

演算の例はＳＲＩ　（ＳＬａｎｆｏｒｄ研究協会）演算またはオイラー（Ｅｕｌ ｅｒ）数分析を含んでいる。

本発明は、しかし、次に説明される好ましいアルゴリズムを用いて最も効果的に 使用される。

好ましいアルゴリズムは、高速の検査機能を与えるために、ラスター走査データ ・フォーマットで使用するように設計されている。

そのフォーマットは、画像を、左側から右側に連続する列に沿ってだけアクセス できる２次元配列のデータとして処理する。

その結果、画像の小さな部分を除いて任意の時にアクセスすることが難しくなる 。対象となる画素はラスター走査される状態で画像を通るので、処理するために 使用できる画像の部分も、対象となる画素と共に画像を通らなければならない。

好ましいアルゴリズムは、図６に描かれているシグマ形状の近傍を画像処理のた めに用いている。第５の画素（Ｐ３）を標準の２Ｘ２処理近傍に加えると、オイ ラー　（Ｅｕｌｅｒ）ナンバー分析では使用できない８接続対象物分析か可能に なる。

更に、任意に与えられた接続は対象物の一部または背景の一部の何れかになるの で、灰色レベルの画像は、対象物が白色（画像値・ｌ）で且つ背景が黒色（画像 値・０）である２進フオーマツトに好都合に変換される。その変換は、データが 好ましいアルゴリズムを用いて処理される前に行われる。

使用中に、演算はラスター走査される順で画像を横断してシグマ領域をパスする ので、画素ＰＩ、対象となる画素は、画像の各々画素の中心に正確に１回設定さ れる（適切な遅延ラインは、パイプライン動作が希望される場合に必要になると 思われる）。

シグマ領域の５つの画素だけで、２進システムに於ける画像データに関して３２ だけの考えられる組み合わせがある。

３２の組み合わせの中で、Ｐｉ　＝　１であるものだけが対象物の一部になる。

画素Ｐ１＝Ｏの場合、それは、背景の部分になり、カウントのために応用できな い。

考えられる３２の組み合わせの中で１６だけが前述の条件を満足する。これらの １６の組み合わせが図７に描かれている。

このグループのパターンの場合、４つだけ好ましいアルゴリズムに用いられる。

それらは、図７に図示されるように１スタ一ト条件０１３０と３つの“併合条件 １１３２に更に分かれる。スタート条件１３０は１００００の２進値を備えてい るが、３つの併合条件１３２は１０１０１と１１００１と１１１０１の値を備え ている。

好ましいアルゴリズムは、走査される画像の任意の対象物はスタートする場所を 有していなければならないという原則に基づいている。

その条件は、ラスター走査されるデータ・フォーマットで見られる任意の対象物 の第１画素を表すスタート条件１３０から最も容易に見られる。

問題は、しかし、単一の個別対象物は、其の近傍がスタート条件と一致する幾つ かの画素を備えているために生じる。

ツリーのような対象物は複数の枝を備えていて、各々がスタート条件と一致し且 つ単一の対象物と事実上“併合”する独自の画素を備えている。　好ましいアル ゴリズムは、単一の個別対象物の重複するカウントを防止するために、３つの独 自の併合条件に依存する。併合条件は、見かけ上の個別の対象物が単一の個別の 対象物を形成するために結合する時に生じる。これらの併合条件＋３２が図７に 図示されている。　。

カウント・プロセスに於いて、データの流れは、ＰＩ　＝　１で且つＰ２〜Ｐ５ が全て０に等しく（２進データの流れを１００００にする）且つ対象物が対象物 加算に加えられる時に必ず対象物スタート（スタート条件）を検出するために調 べられる。

同様に、データの流れは任意の３つの対象物併合（併合条件）についても調べら れる。対象物併合か検出されると、対象物は対象物加算から減算される。従って 、最終的な対象物加算は、全ての対象物併合より少な目に現れる全ての対象物ス タートの加算になる。

小さなングマ形状の処理近傍と、重複するカウントのために調整する対象物併合 の使用のために、好ましいアルゴリズムは自然に全体的になる、すなわち、最終 的な対象物加算は、全体の画像か走査されて処理されるまで使用できない。

好ましいアルゴリズムは完全でないことに注目されるべきである。紛られしい形 状は誤ってカウントされて、最終的な対象物加算は画像に存在する個別の対象物 の実際の数より小さくなる傾向を示す。

図８を見ると、成る考えられる紛られしい形状の例が、好ましいアルゴリズムか これらの形状をカウントする様子の分析と共に図示されている。特に、好ましい アルゴリズムは、ホールを其れらに有している対象物のカウントに普通は失敗す るか、それらの２つが対象物１３４と１３６として図示されている。

この失敗にもかかわらず、好ましい装置と演算は、手動のカウントと比べると十 分に許容エラー範囲内にあるコロニー・カウントを与える。

更に、好ましい使用の方法は、コロニーが本発明に依って誤ってカウントされる と思われる全体的なコロニーを形成するために併合した、これらの基質を除外す る自動化されたカウントの前に、基質を手動でふるいにかける機能を搭載してい る。

その失敗は、仕置に与えられた併合条件に対して、演算かホールを囲む２つの枝 か個別的であるか、または其れらが画像で更に単一の対象物から分かれていたか とうかについて認識できないために生じる。この問題は、好ましいアルゴリズム と装置に関連する数多くの長所を損ねる紛られしくて高価な全体的な対象物ラベ ル表示機能かないと解決できない。この欠点にもかかわらず、この演算は、数多 くの画像処理作業に於いて非常に効果的にする十分な精度で、大多数の対象物を カウントできる。

しかし、本発明の数多くの特徴と長所が、前述の説明と発明の構造と機能の詳細 な説明と共に述べられてきたが、その開示は図解だけであり、添付の特許請求の 範囲で示している条件の幅広い一般的な意味に依って示される十分な範囲に相応 する発明の原理内で、特に部品の形状とサイズと構成の形態で、変更が細かく行 われることが理解されるべきである。

フロントページの続き （７２）発明者　グレッセル、ジョセフ　ニー。

アメリカ合衆国、ミネソタ　５５１３３−３４２７゜セントポール、ポスト　オ フィス　ボックス　３３４２７　（番地なし） （７２）発明者　シュルツ、ジョン　シー。

アメリカ合衆国、ミネソタ　５５１３３−３４２７゜セントポール、ポスト　オ フィス　ボックス　３３４２７　（番地なし） （７２）発明者　シュワルツ、ワーナー　アール。

アメリカ合衆国、ミネソタ　５５１３３−３４２７゜セントポール、ポスト　オ フィス　ボックス　３３４２７　（番地なし） （７２）発明者　ワルツ、フレデリック　エム。

アメリカ合衆国、ミネソタ　５５１３３−３４２７゜セントポール、ポスト　オ フィス　ボックス　３３４２７　（番地なし）

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. １．実費的に平らな基質を備えた微生物コロニー培養装置上で微生物コロニーを カウントするための装置であって、 （ａ）前記の実貧的に平らな基質上で実質的に直線状のラインと交差するコロニ ーを検出し且つ前記のコロニーに対応するデータを生成するための検出手段と、 （ｂ）前記の実費的に平らな基質に前記の検出手段に相応して指標を付けるため の指標設定手段であって、前記の基質は前記の実質的に直綿状のラインと実質的 に垂直の方向で指標が付けられる、前記の指標設定手段と、（ｃ）互いに隣接す る２本の前記の実質的に直標状のラインの近傍部から生成された前記のデータを 比較することに依って前記の実貧的にに平らな基質上の前記のコロニーをカウン トするためのカウント手段を搭載している、走査される画像に於ける対象物をカ ウントする装置。
2. ２．前記の検出手段は更に、 （ａ）異なる光度レベルを識別できる光反応検出器の直綿状のアレイと、（ｂ） 前記の実質的に平らな基質の上面に衝突する光を生成する光源と、（ｃ）光反応 検出器の前記の直線状のアレイ上に前記の実質的に平らな基質の前記の上面から 反射する光の焦点を設定するための焦点設定する手段を搭載している、請求の範 囲第１項に記載の装置。
3. ３．前記の指標設定手段が前記の実質的に平らな基質の指標を設定するために少 なくとも１つのローラーに動作的に接続されているモーターを更に搭載している 、請求の範囲第１項に記載の装置。
4. ４．前記のモーターは前記の実質的に平らな基質の指標を増分して設定するため のステッパー・モーターを更に搭載している、請求の範囲第３項に記載の装置。
5. ５．実質的に平らな基質を備えた微生物コロニー培養装置上で微生物コロニーを カウントするための方法であって、 （ａ）前記の平らな基質を横断して隣接する実質的に直線状のラインを走査して 第１ライン画素データと第２ライン画素データを生成し、（ｂ）前記の第１ライ ン画素データと第２ライン画素データを保存し、（ｃ）前記の第１ライン画素デ ータと第２ライン画素データの近傍部を比較して、対象物スタート条件が前記の 隣接する実質的に直線状のラインに沿って生じるかどうかについて決定し、 （ｄ）前記の比較ステップ（ｃ）で見受けられた全ての対象物スタート条件に対 して、１を対象物加算に加え、 （ｅ）前記の第１ライン画素データと第２ライン画素データの前記の近傍部を比 較して、対象物併合条件が前記の隣接する実質的に直綿状のラインに沿って生じ るかどうかについて決定し、 （ｆ）前記の比較ステップ（ｅ）で見受けられた全ての対象物併合条件に対して 、１を前記の対象物加算から減算し、 （ｇ）前記の平らな基質の指標を走査器に相応して設定して、全体の画像の連続 するラインを走査するステップを搭載している、走査される画像に於ける対象物 をカウントする方法。
6. ６．前記の第１ライン画素データの前記の近傍部は少なくとも３つの連続する画 素を更に搭載し、且つ前記の第２ライン画素データの前記の近傍部は少なくとも ２つの連続する画素を更に搭載している、請求の範囲第５項に記載の方法。
7. ７．前記の対象物スタート条件は、前記の第２ライン・データの前記の近傍部の 最も右側の画素が前記の微生物コロニーの１つと並び、且つ前記の第１ライン画 素データと第２ライン画素データの前記の近傍部の全ての残っている画素が前記 の平らな基質だけ検出する時に生じる、請求の範囲第５項に記載の方法。