JPS6053353B2 - 画像処理方式 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、テレビジョン画像の濃淡変化の情報をデジ
タルな符号に変換してコンピュータに転送するようにし
た画像処理方式に関するものである。

従来より、組織や細胞等の形態学的研究を行う技術分
野に於いては、組織や細胞等の顕微鏡下で観察される像
をテレビジョンカメラ（以下ＴＶカメラと称す）によつ
て撮像し、その映像信号より顕微鏡画像の濃度即ち組織
又は細胞の像の濃淡を全て符号化してコンピュータのメ
モリー内に読み込み、一定濃度以上のパターンを計数す
るとか、濃度による面積比を求める等、目的に応じた処
理をコンピュータに行わせその結果をコンピュータより
出力されるようにした画像処理方式が一般に利用されて
いる。

第１図は、かかる従来の画像処理方式の一例をブロック
図で示したものであつて、顕微鏡１０によつて得られる
組織又は細胞等の試料の顕微鏡画像は、同期信号発生装
置１２より水平及び垂直両同期信号を与えられたＴＶカ
メラ１４によつて電気的な映像信号に変換され、映像取
込み装置１６を介してアナログ・デジタル変換装置１８
（以下ＡＤ変換装置と称する）に与えられ、濃度に応じ
た複数レベルに分けられてデジタルな符号に変換された
後インターフェイス２０を介してコンピュータ２２に入
力されるようになつている。一方、同期信号発生装置１
２からのタイミング信号は、映像取込み装置１６への同
期信号として与えられると共に制御装置２４にも与えら
れて、ＴＶカメラ１４の視野の位置座標を示す信号とし
て扱われると同時にＡＤ変換装置１８のサンプルホール
ドのタイミング及びインターフェイス２０を介してコン
ピュータ２２がデータを取込むタイミング等を制御する
ように利用される。前記制御装置２４は、コンピュータ
２２より画像取込みプログラムに従つた特定の目的に応
じた命令をインターフェイス２０を介して受け、上記の
各タイミングを決定する働きを有する。このようにして
、コンピュータ２２は、一定のプログラムに従つて制御
装置２４との相互制御のもとにＷカメラからの画像の任
意の位置の濃度を遂時メモリー内に読み込んでゆく。一
般には、ＴＶカメラ１４により顕微鏡画像に対してＸ座
標及びＹ座標の走査を行い、Ｔ■カメラ１４によつて得
られるテレビジョン画像の濃度を全て符号化してコンピ
ュータ２２のメモリー内に読み込み、その後に、既述の
ように一定以上の濃度のパターンを計数するとか濃度に
よる面積比を求める等の演算をコンピュータに行わせて
いる。前記テレビジョン画像の濃度を符号化するために
は、一画面を分画する必要があるが、一般には、ＮＴＳ
Ｃ方式のＴＶカメラを用いて一画面につき水平Ｘ方向に
約５００１垂直Ｙ方向に約５００即ち合計５００Ｘ５０
０＝２５００（４）程度の分画を行い、各画素の濃度を
符号化してコンピュータに送り込む方式が採用されてい
る。しかしながら、上述した従来の画像処理方式の場合
、一画素の濃度を例えは６ビットとすると１画面の情報
量は６×２５００００＝１．５×１Ｃｆ′ビットと非常
に膨大な量になり、従つてコンピュータには非常に大き
な記憶容量をもつたものが必要となる。

更に、Ｔ■カメラの一水平走査時間はＮＴＳＣ方式の場
合６３．５マイクロ秒てあるため、この時間内に約５０
０の画素の区分をしなければならない。このため、サン
プルホールド回路、アナログ・デジタル変換回路等は非
常に高速に作動しなければならず、技術的にも極めて難
しい要素を含んでいる。従つて、従来の画像処理方式は
、高速に耐える部品の使用及び膨大な記憶容量を有する
コンピュータの必要性からコスト的にも極めて高価なも
のとならざるを得なかつた。しかるに、組織や細胞等の
試料の、あるいは金属材料等の一般的試料に関しても同
様なことがいえるが、形態学的解析を行う場合に、試料
全体の特定なテクスチユアや濃度変化量等に着目する方
が効果的な解析が行える場合が多い。例えば、顕微鏡試
料として生の組織や細胞等を扱うような場合、光学的に
は位相的な物体として扱い、画像入力は位相差顕微鏡に
より行い、画像の解析は画像全体の濃度を扱う代りに濃
度の変化量や変化の回数等の状態として扱つた方が好ま
しい場合があるが、従来はこのように光学的に位相的な
物体の濃度変化量を扱うような場合でも第１図に示した
高価な画像処理方式を利用せざるを得ず、画像全体の濃
度を全てコンピュータに入力後プログラムによつて濃度
変化の状態を判定するための処理を行つていた。本発明
は、上述の点に鑑みてなされたものであり、テレビジョ
ン画像の画素の濃度を全て符号化する代りに、一定走査
区間内の濃度変化の回数を計数してコンピュータに転送
するようにして、例えば光学的に位相的な物体の密度を
計測する場合のように濃度の変化量だけを扱えばよいよ
うな場合の画像処理方式として極めて好適な画像処理方
式を提供しようとするものである。

以下第１図における部材もしくは装置と同等のものには
同一符号を付して示した実施例に基づき本発明を詳細に
説明する。

第２図は本発明による画像処理方式の一実施例を示すブ
ロック図であり、顕微鏡１０からの画像は、Ｔ■カメラ
１４、同期信号発生装置１２、及ひ映像取込み装置１６
によつて第３図Ａに示した通常のテレビジョン映像信号
に変換されて前処理回路である微分回路３ノ０、映像信
号選択増巾回路３２に順次送り込まれる。微分回路３０
は、前記映像信号に対して特定周波数成分の抽出や微分
等を必要に応じて行うために設けられるもので、例えば
時定数の小さい微分回路をこれに用いれば、高い周波数
成分のみが・その出力端に取出される。微分回路３０に
より適宜処理された映像信号は、映像信号選択増巾回路
３２によつて同期信号等を除いた映像情報部分のみの信
号とされた後増巾されて、第３図Ｄに示した波形の信号
となつて波形整形回路３４に与えらノれる。この波形整
形回路３４は、第３図Ｄに示した信号を一定のスレツシ
ヨールドレベルで量子化して同図Ｅに示したような矩形
波を得更にこの矩形波を同図Ｆに示したパルス信号に変
換するものであり、かくして得られた濃度変化数に対応
する数のパルス信号はデジタルカウンター３６に与えら
れてその数が計数される。デジタルカウンター３６の計
数値はインターフェイス２０を介してコンピュータ２２
へ入力され、コンピュータ２２のメモリー内に遂時読込
まれる。第２図中、符号３８はタイミング信号発生回路
を示しているが、このタイミング信号発生回路３８は、
同期信号発生装置１２からのタイミング信号と、映像取
込み装置１６からの映像信号より分離された同期信号（
第３図Ｂ）とから各種のゲート信号及びインターフェイ
スに対する割込みパルス等をつくり出すもので、例えば
映像信号選択増巾回路３２に対しては、映像信号の映像
情報部分のみの信号区間に対応した第３図Ｃに示すゲー
ト信号を与え、又、波形整形回路３４には一水平走査の
任意部分を切り出す例えば第３図Ｈに示したゲート信号
を与え、更に又デジタルカウンタ３６に対してはリセッ
ト信号（第３図Ｂに示した水平同期信号）を与える。従
つて、実際には、前記デジタルカウンター３６は、前記
タイミング信号発生回路３８からのゲート信号の制御の
下に波形整形回路３４からのパルス数を計数し、一方、
一水平走査の終了と同時にタイミング信号発生回路３８
よりインターフェイス２０に割込みパルスが送られるこ
とから、一水平走査毎のデジタルカウンター３６の計数
値がコンピュータに転送されることになる。第３図Ｇに
示したパルス信号は、同図Ｃに示したゲート信号に同期
して走るクロックパルスであり、このクロックパルスに
より映像信号中の映像情報部分に対する刻時を行い得る
。従つて、一水一平走査毎にこのクロックパルスを計数
して任意の計数値を示す区間のみゲート信号を発生する
ようにし、これをデジタルカウンター３６に対するゲー
ト信号として利用すれば、一水平走査区間の任意の部分
を切出すゲート信号が得られる。即ち、デジタルカウン
ター３６に対するゲート信号を上述のようにつくり出し
、このゲート信号によつて計数を行わせるようにすれば
、例えば約５００４（ｌの全水平走査線における特定の
位置のみに着目した濃度変化量を知ることができる。か
かるゲート信一号は、一水平走査区間の任意の部分即ち
領域を切出すことができるので、以下これを領域ゲート
信号と称することにする。第２図に示した実施例におい
ては、この領域ゲート信号はタイミング信号発生回路３
８によつてつくり出されているが、具体的には、例えば
第４図に示したような回路によつてつくり出すことがで
きる。即ち、第４図において、４０は、クロックパルス
発振器、４２はクロックパルス発振器４０からのクロッ
クパルスを計数するクロック計数回路、４４は、クロッ
ク計数回路４２の計数値と端子４６及び４８より与えら
れる領域上限値入力及ひ領域下限値入力とを比較してク
ロック計数回路４２の計数値が領域下限ノ値に一致した
時点より領域上限値に一致するまでの間一定出力を発生
する比較回路、５０は出力端子、５２は、第２図の映像
取込み装置１６からの映像信号が与えられる映像信号入
力端子、５４は、前記映像信号より水平同期信号を分離
してこ・の分離された同期信号をリセット信号としてク
ロック計数回路４２に与える水平同期信号分離回路であ
る。かかる構成によれば、クロック計数回路４２は、水
平走査の開始点より常時クロックパルスの計数を始め、
次の水平同期信号によつてリセットされるので、上述の
ように、クロック計数回路４２の計数値が前記領域下限
値及び領域上限値間にあるときのみ比較回路４４よソー
定出力が得られるようにすれば、第３図Ｈに示した各水
平走査の任意の部分を切り出す領域ゲート信号が出力端
子５０に得られる。前記領域下限値及び領域上限値は、
コンピュータ２２のプログラムに従つて各水平走査毎に
設定してインターフェイス２０を介して前記端子４６及
び４８に与えられるようにし得る。さて、第２図に示し
た映像信号選択増巾回路３２としては、例えは第５図に
示したような回路を利用し得る。

即ち、第５図において、６０は、前記タイミング信号発
生装置３８（第２図）に接続されるゲート信号入力端子
、６２は、前記微分回路３０（第２図）の出力端に接続
される映像信号入力端子、６４は、前記ゲート信号によ
つてオン、オフされるアナログスイッチ、６６は、入力
抵抗Ｒ，及び帰還抵抗Ｒｆの接続された増巾器である。
前記アナログスイッチ６４は、前記帰還抵抗Ｒｆに並列
に接続されていて前記端子６０に入力が与えられている
間はカットオフ状態となり且つ入力が与えられていない
間はオン状態となり前記帰還抵抗Ｒｆを短絡する。従つ
て、増巾器６６は、前記アナログスイッチ６４がオフ状
態にある ゥ 、Ｒ間は増巾Φか？倍の増巾器として
動作し、又アナログスイッチがオン状態にある間は増巾
率が０倍（即ち出力が０）の増巾器となる。

それ故、今、ゲート信号入力端子６０に第３図Ｃに示し
たゲート信号が与えられると、端子６２に与えられた映
像信号は、その映像情報部分のみが増巾されることにな
るため、出力端子６８には、第３図Ｄに示した信号が得
られることになる。第３図Ａに示したような映像信号よ
り映像情報部分のみの信号を取り出す方法としては、第
５図に示した帰還系をスイッチングするようにしたもの
の他人力系或は出力系をスイッチングする方法等も利用
し得ることはいうまでもない。尚、Ｙ座標方向（垂直走
査方向）の座標値は、例えば第６図に示した回路によつ
て特定することができる。

即ち、例えば映像取込み装置１６（第２図）からの映像
信号を端子７０より水平同期分離回路７２に与えて水平
同期信号を取り出し、これを垂直座標計数回路７４によ
り計数するようにし、一方、前記映像信号から垂直同期
分離回路７６によつて取り出した垂直同期信号により前
記計数回路７４をリセットするようにすれば、この垂直
座標計数回路７４は、各垂直同期信号毎に水平走査の回
数を計数することになるためＹ座標方向の座標値が得ら
れることになる。又、前記前処理回路３０は、必要に応
じて設けられるものであるが、既述のようにこの微分回
路３０として時定数の小さな微分回路を利用すれば高い
周波数成分の濃度変化のみを抽出することができるので
、濃度変化の回数即ちデジタルカウンター３６の計数値
を最大にするようＴ■カメラ１４の焦点を制御すれば、
自動焦点化されたシステムを構成することができる。更
に又、映像信号のアナログ成分についてスライスレベル
を適宜選択すれば、例えば異常に濃度の高い異物の介在
等を検出することも可能となる。本発明による画像の処
理方式は、以上述べたように構成されて成るものであり
、回路構成としては高価なアナログ処理要素であるサン
プルホールド回路、ＡＤ変換装置及び制御装置等が不要
となりその代り技術的にも極めて簡単でしかも安価な前
処理回路である微分回路や映像選択増巾回路、量子回路
（シユミツトトリガー回路）、計数回路、及びタイミン
グ信号発生回路等の要素のみて構成し得るばかりでなく
、コンピュータへのデータの転送も１データについて６
３．５マイクロ秒という十分余裕のある時間を割当てる
ことが可能てあり、又読込まれるデータ数も水平走査回
数である５２５に圧縮されるため読込み時間も高速化て
きると共にコンピュータの処理プログラムも極めて簡単
なもので済むという効果がある。

従つて、本発明によれば、ハード及びソフトの両面にお
いて極めて安価な画像処理方式を提供することがてきる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の画像処理方式を示すブロック図、第２図
は本発明による画像処理方式の一実施例を示すブロック
図、第３図は第２図に示した画像処理方式の動作を説明
するための信号波形図、第４図は領域ゲート信号を得る
ための回路例を示すブロック図、第５図は映像信号より
映像情報部分のみの信号を得るための回路例を示すブロ
ック図、第６図は垂直走査方向（Ｙ座標軸方向）の座標
値信号を得るための回路例を示すブロック図でノある。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ テレビジョンカメラからの映像信号の濃淡情報を一
   水平走査毎にデジタルな符号に変換してコンピュータに
   伝送する、画像処理方式において、前記映像信号の水平
   同期信号に同期してクロックパルスを計数する計数回路
   と、前記計数回路の計数値を予め定められた設定値と比
   較する比較回路と、前記比較回路の出力に応じて前記一
   水平走査内の映像信号の任意の部分を切り出すための領
   域ゲート回路と、前記映像信号を前処理する手段と、 前記前処理された信号波形を量子化する手段と、前記量
   子化手段によつて得られたパルスの数を前記領域ゲート
   回路が開いている間計数する計数手段と、前記計数手段
   の計数値を一水平走査終了毎に前記コンピュータに転送
   する手段とを備えた画像処理方式。