JPWO2019229913A1 - 情報処理装置、情報処理方法、情報処理プログラム、及び顕微鏡 - Google Patents

Abstract

【課題】Ｎ次元データが表す形状をユーザが把握しやすくする。【解決手段】情報処理装置は、面情報を生成するために用いられる算出条件を設定するための設定画面を表示部に表示させる表示制御部と、設定画面において設定される算出条件を用いて、点群データに基づいて面情報を生成する画像処理部と、を備え、表示制御部は、画像処理部によって生成される面情報を表す画像を表示部に表示させる。

Description

本発明は、情報処理装置、情報処理方法、情報処理プログラム、及び顕微鏡に関する。

超解像顕微鏡として、例えば、ＳＴＯＲＭ、ＰＡＬＭ等が知られている。ＳＴＯＲＭでは、蛍光物質を活性化し、活性化した蛍光物質に対して励起光を照射して、蛍光画像を取得する（下記の特許文献１参照）。

米国特許出願公開第２００８／０１８２３３６号

本発明の第１の態様に従えば、面情報を生成するために用いられる算出条件を設定するための設定画面を表示部に表示させる表示制御部と、設定画面において設定される算出条件を用いて、点群データに基づいて面情報を生成する画像処理部と、を備え、表示制御部は、画像処理部によって生成される面情報を表す画像を表示部に表示させる、情報処理装置が提供される。

本発明の第２の態様に従えば、点群データに基づいて面情報を生成する画像処理部と、画像処理部によって生成された面情報を表す画像を表示部に表示させる表示制御部と、を備え、画像処理部は、第１のパラメータの第１の算出条件を用いて第１の面情報を表す画像を生成し、第１のパラメータの第２の算出条件を用いて第２の面情報を表す画像を生成し、表示制御部は、第１の面情報を表す画像および第２の面情報を表す画像を表示させる、情報処理装置が提供される。

本発明の第３の態様に従えば、点群データに基づいてスカラー場を算出するフィールド算出部と、入力部により入力されるスカラー値を取得する入力情報取得部と、入力情報取得部により取得されるスカラー値に基づいてスカラー場の等値面を算出して面情報を生成する面生成部と、を備える情報処理装置が提供される。

本発明の第４の態様に従えば、第１の態様から第３の態様のいずれかの情報処理装置と、試料に含まれる蛍光物質の一部を活性化する活性化光を照射する光学系と、活性化された蛍光物質の少なくとも一部を励起する励起光を照射する照明光学系と、試料からの光の像を形成する観察光学系と、観察光学系が形成した像を撮像する撮像部と、撮像部により撮像された結果に基づいて、蛍光物質の位置情報を算出し、算出した位置情報を用いて点群データを生成する画像処理部と、を備える顕微鏡が提供される。

本発明の第５の態様に従えば、面情報を生成するために用いられる算出条件を設定するための設定画面を表示部に表示させることと、設定画面において設定される算出条件を用いて、点群データに基づいて面情報を生成することと、生成される面情報を表す画像を表示部に表示させることと、を含む情報処理方法が提供される。

本発明の第６の態様に従えば、点群データに基づいて第１のパラメータの第１の算出条件を用いて第１の面情報を生成することと、点群データに基づいて第１のパラメータの第２の算出条件を用いて第２の面情報を生成することと、第１の面情報を表す画像および第２の面情報を表す画像を表示部に表示させることと、を含む情報処理方法が提供される。

本発明の第７の態様に従えば、点群データに基づいてスカラー場を算出することと、入力部により入力されるスカラー値を取得することと、取得したスカラー値に基づいてスカラー場の等値面を算出して面情報を生成することと、を含む情報処理方法が提供される。

本発明の第８の態様に従えば、コンピュータに、面情報を生成するために用いられる算出条件を設定するための設定画面を表示部に表示させることと、設定画面において設定される算出条件を用いて、点群データに基づいて面情報を生成することと、生成される面情報を表す画像を表示部に表示させることと、を実行させる情報処理プログラムが提供される。

本発明の第９の態様に従えば、コンピュータに、点群データに基づいて第１のパラメータの第１の算出条件を用いて第１の面情報を生成することと、点群データに基づいて第１のパラメータの第２の算出条件を用いて第２の面情報を生成することと、第１の面情報を表す画像および第２の面情報を表す画像を表示部に表示させることと、を実行させる情報処理プログラムが提供される。

本発明の第１０の態様に従えば、コンピュータに、点群データに基づいてスカラー場を算出することと、入力部により入力されるスカラー値を取得することと、取得したスカラー値に基づいてスカラー場の等値面を算出して面情報を生成することと、を実行させる情報処理プログラムが提供される。

第１実施形態に係る情報処理装置を示す図である。 第１実施形態に係る点群データおよび局所場の関数の例を示す図である。 第１実施形態に係るスカラー場を表す関数を生成する処理を示す図である。 第１実施形態に係る局所場の関数について図２と異なる例を示す図である。 第１実施形態において、スカラー場を離散化する処理を示す図である。 第１実施形態において、等値面を生成する処理を示す図である。 第１実施形態において、等値面を生成する処理を示す図である。 第１実施形態において、スカラー値に基づく等値面を示す図である。 第１実施形態において、解像度に基づく等値面を示す図である。 第１実施形態において、半径に基づく等値面を示す図である。 第１実施形態に係るＵＩ部の処理を示す図である。 第１実施形態に係るＵＩ部を用いた設定処理を示す図である。 第１実施形態に係るＵＩ部を用いた設定処理を示す図である。 第１実施形態に係るＵＩ部によって表示される画像を示す図である。 第１実施形態に係るＵＩ部によって表示される画像を示す図である。 第１実施形態に係るＵＩ部によって表示される画像を示す図である。 第１実施形態に係る情報処理方法を示すフローチャートである。 第２実施形態に係る情報処理装置を示す図である。 第２実施形態に係る処理部およびＵＩ部の処理を示す図である。 第２実施形態に係る処理部およびＵＩ部の処理を示す図である。 第２実施形態に係る処理部およびＵＩ部の処理を示す図である。 第２実施形態に係る処理部およびＵＩ部の処理を示す図である。 第２実施形態に係る処理部およびＵＩ部の処理を示す図である。 第２実施形態に係る処理部およびＵＩ部の処理を示す図である。 実施形態に係る顕微鏡を示す図である。 実施形態に係る顕微鏡本体を示す図である。

［第１実施形態］
第１実施形態について説明する。図１は、第１実施形態に係る情報処理装置を示す図である。実施形態に係る情報処理装置１は、点群データＤＧを用いて画像（点群画像）を生成し、表示装置２に表示する。また、情報処理装置１は、点群データＤＧを処理する。点群データＤＧは、複数のＮ次元データＤ１である（Ｎは２以上の任意の整数である）。Ｎ次元データＤ１とは、Ｎ個の値を一組にしたデータ（例、ベクトルデータ）である。例えば、図１において、点群データＤＧは、３次元空間の座標値（例、ｘ１，ｙ１，ｚ１）を一組にした３次元データである。。以下の説明では上記のＮが３であるとする。Ｎは２でもよいし、４以上でもよい。図１において、点群データＤＧは、ｍ個のＮ次元データである。ｍは、２以上の任意の整数である。

また、点群画像とは、点群データＤＧを用いて生成された画像であり、例えば、点群データＤＧが３次元空間の座標値（例、ｘ１，ｙ１，ｚ１）を一組にした３次元データである場合、各座標位置に点を表示した画像である。なお、表示される点の大きさは、適宜変更可能である。また、表示される点の形状は、円に限られず、楕円、矩形など他の形状でもよい。点群データは、単に点群と称されることがある。また、本明細書において、点群画像上の複数の点を、適宜、点群と称する。

点群データＤＧは、例えば、情報処理装置１の外部の装置（以下、外部装置という）から情報処理装置１へ供給される。上記の外部装置は、例えば、後に図２５に示す顕微鏡本体５１である。上記の外部装置は、顕微鏡本体５１でなくてもよい。例えば、上記の外部装置は、物体の内部の各点における値を検出するＣＴスキャン、または物体の形状を測定する測定装置でもよい。また、情報処理装置１は、外部装置から供給されるデータに基づいて点群データＤＧを生成し、生成した点群データＤＧを処理してもよい。

情報処理装置１は、ユーザがグラフィカルユーザインタフェースを用いて入力する入力情報に基づいて、処理を実行する。情報処理装置１は、表示装置２（表示部）と接続される。表示装置２は、例えば液晶ディスプレイ等である。情報処理装置１は、画像のデータを表示装置２に供給し、この画像を表示装置２に表示させる。表示装置２は、例えば、情報処理装置１に外付けされる装置であるが、情報処理装置１の一部でもよい。

情報処理装置１は、入力装置３（入力部）と接続される。入力装置３は、ユーザが操作可能な入力インターフェースである。入力装置３は、例えば、マウス、キーボード、タッチパッド、トラックボールの少なくとも１つを含む。入力装置３は、ユーザによる操作を検出し、その検出結果をユーザが入力した入力情報として情報処理装置１に供給する。

以下の説明において、入力装置３がマウスであるものとする。入力装置３がマウスである場合、情報処理装置１は、ポインタを表示装置２に表示させる。情報処理装置１は、入力装置３が検出した入力情報として、マウスの移動情報およびクリック情報を入力装置３から取得する。マウスの移動情報は、例えば、マウスが移動した量を表す。クリック情報は、マウスのボタンが操作されたか否か（例、クリックの有無）を表す。

情報処理装置１は、マウスの移動情報に基づいて、ポインタを表示装置２の画面上で移動させる。また、情報処理装置１は、クリック情報に基づいて、ポインタの位置およびクリック情報（例、左クリック、右クリック、ドラッグ、ダブルクリック）に割り当てられた処理を実行する。入力装置３は、例えば、情報処理装置１に外付けされる装置であるが、情報処理装置１の一部（例、内臓型のタッチパッド）でもよい。また、入力装置３は、表示装置２と一体のタッチパネル等でもよい。

情報処理装置１は、例えば、コンピュータを含む。情報処理装置１は、オペレーティングシステム部５（以下、ＯＳ部５と称する）と、ＵＩ部６（ユーザインタフェース部）と、画像処理部７と、記憶部９とを備える。情報処理装置１は、記憶部９に記憶されたプログラムに従って、各種の処理を実行する。ＯＳ部５は、情報処理装置１の外部および内部に対してインターフェースを提供する。例えば、ＯＳ部５は、表示装置２に対する画像のデータの供給を制御する。また、ＯＳ部５は、入力装置３から入力情報を取得する。ＯＳ部５は、例えば、表示装置２においてアクティブなＧＵＩ画面を管理するアプリケーションに対して、ユーザの入力情報を供給する。例えば、ＵＩ部６の処理によって実行されるアプリケーションが管理するウィンドウがアクティブである場合、ユーザの入力情報をＵＩ部６に提供する。

ＵＩ部６は、入力制御部１１と、出力制御部１２とを備える。出力制御部１２は、面情報を生成するために用いられる算出条件（例、設定情報、設定値、パラメータの値、面情報の生成条件）を設定するための設定画面を表示部（表示装置２）に表示させる表示制御部である。上記設定画面は、例えば、後に図１１から図１６等に示すＧＵＩ画面Ｗである。ＧＵＩ画面Ｗは、アプリケーションが提供するウィンドウなどである。また、表示制御部（例、出力制御部１２）は、画像処理部７によって生成される面情報を表す画像を表示部（表示装置２）に表示する。表示制御部（例、出力制御部１２）は、設定画面と面情報を表す画像とを表示装置２の同じ領域（例、ウィンドウ）に表示させてもよい。また、表示制御部（例、出力制御部１２）は、設定画面と面情報を表す画像とを表示装置２の異なる領域（例、第１ウィンドウ、第２ウィンドウ）に表示させてもよい。

ＧＵＩ画面Ｗを構成する情報（以下、ＧＵＩ情報という）は、例えば、記憶部９に記憶される。出力制御部１２は、記憶部９からＧＵＩ情報を読み出し、ＧＵＩ情報をＯＳ部５に供給する。ＯＳ部５は、出力制御部１２から供給されたＧＵＩ情報に基づいて、ＧＵＩ画面を表示装置２に表示させる。このように、出力制御部１２は、ＧＵＩ情報をＯＳ部５に供給することによって、表示装置２にＧＵＩ画面を表示させる。

入力制御部１１は、ユーザがＧＵＩ画面を用いて入力する入力情報を取得する。例えば、入力制御部１１は、入力情報としてマウスの移動情報およびクリック情報を、ＯＳ部５から取得する。入力制御部１１は、クリック動作があったことがクリック情報に示される場合、マウスの移動情報から得られるＧＵＩ画面上のポインタの座標に基づいて、クリック情報が示すクリック動作に割り付けられた処理を実行させる。

例えば、ＧＵＩ画面上で右クリックがあったと検出されたとする。また、右クリックに割り付けられた処理は、メニューを表示させる処理であるとする。この場合、入力制御部１１は、メニューを表示させる処理を、出力制御部１２に実行させる。メニューを表す情報はＧＵＩ情報に含まれており、出力制御部１２は、ＧＵＩ情報に基づいて、ＯＳ部５を介して表示装置２にメニューを表示させる。

また、ＧＵＩ画面上で左クリックがあったと検出されたとする。ＧＵＩ画面のボタン上にポインタが配置された状態で左クリックがあった場合、このボタンに割り付けられた処理を実行することが予め定められている。入力制御部１１は、マウスの移動情報に基づいてＧＵＩ画面上のポインタの位置を特定し、特定したポインタの位置にボタンがあるか否かを判定する。入力制御部１１は、ポインタの位置にボタンがある状態で左クリックされたことが検出された場合に、このボタンに割り付けられた処理を実行させる。

画像処理部７は、設定画面（例、ＧＵＩ画面Ｗ）において設定される算出条件を用いて、点群データＤＧに基づいて面情報を生成する。画像処理部７は、フィールド算出部７Ａと、面生成部７Ｂとを備える。フィールド算出部７Ａは、点群データＤＧに基づいてスカラー場を算出する。フィールド算出部７Ａは、複数の点の座標を含む点群データＤＧに基づいてスカラー場を表す関数を算出する。

フィールド算出部７Ａは、点群データＤＧの１以上の各点データ（１以上の点データごと）に基づいて局所スカラー場を生成し、局所スカラー場に基づいてスカラー場を算出する。フィールド算出部７Ａは、点群データＤＧに含まれる複数の点のうち１以上の点のそれぞれに局所場の発生源が配置された場合の局所場を表す関数に基づいて、スカラー場を表す関数を算出（生成）する。図２から図５を参照して、スカラー場を表す関数を算出する処理（適宜、フィールド算出処理という）について説明する。図２から図５では、二次元平面上で処理を説明するが、この処理を三次元に拡張することで三次元の点群データＤＧについても同様に処理可能である。

図２は、第１実施形態に係る点群データおよび局所場の関数の例を示す図である。図２（Ａ）において、符号Ｐ１からＰ３は、それぞれ、点群データＤＧに含まれる点である。ここでは、点Ｐ１の座標を（ｘ１，ｙ１）で表し、点Ｐ２の座標を（ｘ２，ｙ２）で表し、点Ｐ３の座標を（ｘ３，ｙ３）で表す。

図２（Ｂ）および図２（Ｃ）は、局所場（局所スカラー場）の例を示す図である。図２（Ｂ）の符号ＬＦは局所場であり、符号ＦＧは局所場ＬＦの発生源である。局所場（局所スカラー場）は、各点データからの所定の距離の範囲内において、各点データからの距離に対して値が段階的に変化する関数である。局所場を表す関数は、例えば、その引数の点から所定の点（例、発生源ＦＧ）までの距離に対して値（スカラー値）が段階的に変化する関数である。図２（Ｃ）に示すように、局所場ＬＦを表す関数ｆ１は、発生源ＦＧ（原点０）からの距離ｒに対して値が段階的に変化する関数である。場の各点（引数の点）におけるｆ１の値は、点群データから選択される各点データに相当する所定の点（発生源）から場の各点までの距離ｒによって定まり、距離ｒが０以上ｒ１未満の領域における値（例、１）と、距離ｒがｒ１以上の領域における値（例、０）とが段階的に変化する。

また、局所スカラー場（局所場）は、各点データからの距離が閾値以上である領域において値が一定になる関数でもよい。局所場を表す関数は、その引数の点から所定の点（例、発生源ＦＧ）までの距離が閾値以上である領域において値（スカラー値）が一定になる関数でもよい。例えば、図２（Ｃ）の関数ｆ１は、距離ｒが閾値（ｒ１）以上の領域において、値が一定（例、０）になる関数である。

また、局所スカラー場（局所場）は、各点データからの所定の距離の範囲内において、各点データからの距離に対して値が減少する関数でもよい。局所場を表す関数は、その引数の点から所定の点（例、発生源ＦＧ）までの距離対して値（スカラー値）が減少する関数でもよい。図２（Ｃ）の関数ｆ１の値は、距離ｒが０以上ｒ１未満の領域における値（例、１）に対して、距離ｒがｒ１以上の領域における値（例、０）が減少する関数でいある。図２（Ｃ）の関数ｆ１は、発生源ＦＧからの距離ｒに対して値が減少する関数であり、局所場ＬＦとして減衰場を表す関数である。

図３は、第１実施形態に係るスカラー場を表す関数を生成する処理を示す図である。図３（Ａ）の上図には、点Ｐ１を発生源とする局所場ＬＦ１を示した。図３（Ａ）の下図には、ｙ＝ｙ１（図３（Ａ）の上図に点線で示す）における局所場ＬＦ１の値ｖの分布を示した。図３（Ｂ）の上図には、点Ｐ２を発生源とする局所場ＬＦ２を示した。図３（Ｂ）の下図には、ｙ＝ｙ１（図３（Ｂ）の上図に点線で示す）における局所場ＬＦ２の値ｖの分布を示した。図３（Ｃ）の上図には、点Ｐ３を発生源とする局所場ＬＦ３を示した。図３（Ａ）の下図には、ｙ＝ｙ１（図３（Ｃ）の上図に点線で示す）における局所場ＬＦ３の値ｖの分布を示した。

図３（Ｄ）の上図には、局所場ＬＦ１から局所場ＬＦ３によって形成されるスカラー場ＦＳを示した。スカラー場ＦＳは、局所場ＬＦと局所場ＬＦ２と局所場ＬＦ３との重ね合わせで表される。図３（Ｄ）の下図には、ｙ＝ｙ１（図３（Ｄ）の上図に点線で示す）におけるスカラー場の値ｖの分布を示した。スカラー場ＦＳの値ｖは、局所場ＬＦ１から局所場ＬＦ３のいずれも存在しない領域で０である。スカラー場ＦＳの値ｖは、局所場ＬＦ１から局所場ＬＦ３のうち１つの局所場のみが存在する領域で１である。スカラー場ＦＳの値ｖは、局所場ＬＦ１から局所場ＬＦ３のうち２つの局所場が重なる領域で２である。スカラー場ＦＳの値ｖは、局所場ＬＦと局所場ＬＦ２と局所場ＬＦ３とがいずれも重なる領域で３である。

フィールド算出部７Ａ（図１参照）は、各点（Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３）を発生源とする局所場（ＬＦ１、ＬＦ２、ＬＦ３）を重ね合わせることによってスカラー場ＦＳにおける値ｖの分布を算出する。フィールド算出部７Ａは、例えば、局所場の重ね合わせを表す関数にフィルタ（例、ラプラシアン、ガウシアン）を作用させて、スカラー場を表す関数を算出する。スカラー場を表す関数は、数式で表されてもよいし、座標値とスカラー値と一組にしたテーブルテータで表されてもよい。フィールド算出部７Ａは、スカラー場ＦＳを表す関数として、予め設定された関数形の数式の係数を算出してもよいし、上記のテーブルデータを算出してもよい。

なお、局所スカラー場（局所場）の形態は、図２（Ｂ）の形態に限定されない。図４は、第１実施形態に係る局所場の関数について図２と異なる例を示す図である。局所スカラー場（局所場）は、各点データからの所定の距離の範囲内において、各点データからの距離に対して値が連続的に変化する関数でもよい。局所場を表す関数は、その引数の点から所定の点（例、発生源ＦＧ）までの距離に対して値（スカラー値）が連続的に変化する関数でもよい。

図４（Ａ）において、局所場ＬＦ４を表す関数ｆ４は、点群データから選択される各点データの位置（発生源ＦＧ、所定の位置）からの所定の距離の範囲内（例、ｒが０以上の範囲）において、各点データの位置（発生源ＦＧ、所定の位置）から場の各点までの距離ｒに対して値ｖが連続的に変化する関数である。関数ｆ４は、発生源ＦＧからの距離に対して値が減少する関数である。関数ｆ４は、例えばガウス分布を表す関数であるが、その他の関数でもよい。図４（Ｂ）において、関数ｆ５は、点群データから選択される各点データの位置（発生源ＦＧ、所定の位置）からの所定の距離の範囲内（例、ｒが０以上ｒ２未満の範囲）において、各点データの位置（発生源ＦＧ、所定の位置）から場の各点までの距離ｒに対して値ｖが連続的に変化する関数である。また、関数ｆ５は、発生源ＦＧからの距離ｒが閾値ｒ２以上である領域において値が一定（例、０）になる関数である。

図１に示した面生成部７Ｂは、フィールド算出部７Ａが算出したスカラー場における等値面を表す面情報を生成する。上記の等値面は、スカラー場においてスカラー値がユーザの指定値になる面である。入力制御部１１は、入力部（入力装置３）により入力されるスカラー値を取得する入力情報取得部である。面生成部７Ｂは、入力情報取得部（例、入力制御部１１）により取得されるスカラー値に基づいてスカラー場の等値面を算出して面情報を生成する。スカラー値の指定値を取得する処理については、図１２等を参照して後述する。

面生成部７Ｂは、スカラー場を格子点で離散化し、格子点のスカラー値を用いて、面情報を生成する。面生成部７Ｂは、スカラー場を格子点における値（スカラー値）へ離散化する。面生成部７Ｂは、スカラー場を表す関数を格子点上のスカラー値で表したデータを用いて、面情報を生成する。面生成部７Ｂは、スカラー場を離散化して、面情報を生成する。

図５は、第１実施形態において、スカラー場を離散化する処理を示す図である。図５において、符号ＧＬｘはｘ軸に平行なグリッド線であり、符号ｄｙはグリッド線ＧＬｘの間隔である。符号ＧＬｙはｙ軸に平行なグリッド線であり、符号ｄｘはグリッド線ＧＬｙの間隔である。格子点Ｐ４は、それぞれ、グリッド線ＧＬｘとグリッド線ＧＬｙとの交点である。グリッド線ＧＬｘ上で隣り合う格子点Ｐ４の間隔は、グリッド線ＧＬｙの間隔ｄｘである。グリッド線ＧＬｙ上で隣り合う格子点Ｐ４の間隔は、グリッド線ＧＬｘの間隔ｄｙである。ここでは、間隔ｄｘと間隔ｄｙとが同じである。以下の説明において、適宜、間隔ｄｘと間隔ｄｙとを包括して、解像度ｄという。

面生成部７Ｂは、格子点Ｐ４のそれぞれにおけるスカラー場ＦＳの値を算出する。例えば、格子点Ｐ４のうち格子点Ｐ４ａは、局所場ＬＦ１から局所場ＬＦ３のいずれも存在しない領域であり、スカラー値（ｖ）が０である。また、格子点Ｐ４のうち格子点Ｐ４ｂは、局所場ＬＦ１のみが存在する領域であり、スカラー値（ｖ）が１である。また、格子点Ｐ４のうち格子点Ｐ４ｃは、局所場ＬＦ１および局所場ＬＦ２が存在する領域であり、スカラー値（ｖ）が２である。また、格子点Ｐ４のうち格子点Ｐ４ｄは、局所場ＬＦ１から局所場ＬＦ３のいずれも存在する領域であり、スカラー値（ｖ）が３である。なお、スカラー場を離散化する処理は、フィールド算出部７Ａが実行してもよい。例えば、フィールド算出部７Ａは、スカラー場ＦＳを表す関数として、座標値とスカラー値と一組にしたテーブルテータを算出してもよい。

次に、図６から図１０を参照して、等値面（等高面）を生成する処理について説明する。図６から図１０では、二次元平面上で処理を説明するが、この処理を三次元に拡張することで三次元の点群データＤＧについても同様に処理可能である。図６から図１０では、等値面が等値線（等高線）で表される。

図６は、第１実施形態において、等値面を生成する処理を示す図である。面生成部７Ｂは、例えば、マーチンキューブ法、またはマーチンキューブ法を応用した方法で、面情報を生成する。面生成部７Ｂは、等値面を表すポリゴンデータを面情報として生成する。

図６において、符号Ｐ４ｅからＰ４ｈは、それぞれ、図５に示した格子点Ｐ４である。面生成部７Ｂは、第１の格子点（例、格子点Ｐ４ｅ）におけるスカラー場の値と、第１の格子点の隣の第２の格子点（例、格子点Ｐ４ｆ）におけるスカラー場の値との関係に基づいて、面情報を生成する。図６において、各格子点の近傍に示した数字（０または１）は、各格子点のスカラー値である。ここでは、各格子点におけるスカラー値が０または１としている。また、格子点Ｐ４ｅ、格子点Ｐ４ｆ、格子点Ｐ４ｇ、格子点Ｐ４ｈのスカラー値を一組にして表す。例えば、図６（Ａ）におけるスカラー値の組は（０，０，０，０）である。また、格子点Ｐ４ｅ、格子点Ｐ４ｆ、格子点Ｐ４ｇ、及び格子点Ｐ４ｈを頂点とする正方形の領域をグリッドＧという。

面生成部７Ｂは、格子点Ｐ４ｅのスカラー値が指定値よりも大きく、かつ格子点Ｐ４ｅの隣の格子点Ｐ４ｆのスカラー値が指定値よりも小さい場合に、格子点Ｐ４ｅと格子点Ｐ４ｆとの間にグリッドＧにおける等値線の端が存在すると判定する。

例えば、図６（Ａ）のスカラー値の組は（０，０，０，０）であり、隣り合う格子点のスカラー値がいずれも指定値未満である。このような場合、面生成部７Ｂは、グリッドＧに等値線が存在しないと判定する。

また、図６（Ｂ）のスカラー値の組は（１，１，０，０）であり、面生成部７Ｂは、格子点Ｐ４ｅと格子点Ｐ４ｈとの間、及び格子点Ｐ４ｆと格子点Ｐ４ｇとの間に、それぞれ等値線の端が存在すると判定する。面生成部７Ｂは、格子点Ｐ４ｅと格子点Ｐ４ｈとの中点Ｐ５ａと、格子点Ｐ４ｆと格子点Ｐ４ｇとの中点Ｐ５ｂとを結ぶ線を等値線ＥＬ１とする。

また、図６（Ｃ）のスカラー値の組は（１，０，１，０）である。この場合、格子点Ｐ４ｅと格子点Ｐ４ｈとの間、格子点Ｐ４ｅと格子点Ｐ４ｆとの間、格子点Ｐ４ｆと格子点Ｐ４ｇとの間、格子点Ｐ４ｇと格子点Ｐ４ｈとの間に、それぞれ等値線の端が存在する。この場合、例えば、グリッドＧに２本の等値線が存在する。面生成部７Ｂは、例えば、等値線が互いに交わらないように、等値線を導出する。例えば、面生成部７Ｂは、格子点Ｐ４ｅと格子点Ｐ４ｆとの中点Ｐ５ｃと、格子点Ｐ４ｅと格子点Ｐ４ｈとの中点Ｐ５ｄとを結ぶ線を等値線ＥＬ２とする。また、面生成部７Ｂは、格子点Ｐ４ｆと格子点Ｐ４ｇとの中点Ｐ５ｅと、格子点Ｐ４ｇと格子点Ｐ４ｈとの中点Ｐ５ｆとを結ぶ線を等値線ＥＬ３とする。

また、図６（Ｄ）のスカラー値の組は（１，１，１，０）である。面生成部７Ｂは、格子点Ｐ４ｅと格子点Ｐ４ｈとの中点Ｐ５ｇと、格子点Ｐ４ｇと格子点Ｐ４ｈとの中点Ｐ５ｈとを結ぶ線を等値線ＥＬ４とする。また、図６（Ｅ）のスカラー値の組は（１，１，１，１）であり、隣り合う格子点のスカラー値がいずれも指定値よりも大きい。このような場合、面生成部７Ｂは、グリッドＧに等値線が存在しないと判定する。

面生成部７Ｂは、１つのグリッドＧにおいて等値線を探索した後、隣のグリッドＧについても同様に等値線を探索する。面生成部７Ｂは、グリッドＧにおける等値線を隣のグリッドＧにおける等値線と連結することで、面情報を生成する。なお、面生成部７Ｂは、ポリゴンデータが表す形状を単純化して面情報を生成してもよい。例えば、面生成部７Ｂは、連結した等値線に対してローパスフィルタを掛けて、面情報を生成してもよい。

なお、面情報を生成する処理は、図６の例に限定されない。図７は、第１実施形態において、等値面を生成する処理を示す図である。図６では格子点の中点に等値線の端を設定したが、図７では格子点のスカラー値と指定値とに基づいた重み付けによって、等値線の端の位置を設定する。

図７において、スカラー値の組が（２，１，０，０）とし、スカラー値の指定値は１より大きく２よりも小さい値ａであるとする。また、格子点Ｐ４ｅと等値線ＥＬ５の端Ｐ５ｉとの距離をＬ１とし、格子点Ｐ４ｆと等値線ＥＬ５の端ｐ５ｉとの距離をＬ２とする。面生成部７Ｂは、距離Ｌ１と距離Ｌ２との比が、格子点Ｐ４ｅのスカラー値（２）と指定値（ａ）との差と、格子点Ｐ４ｆのスカラー値（１）と指定値（ａ）との比になるように、端Ｐ５ｉの位置を設定する。

例えば、面生成部７Ｂは、距離Ｌ１を（２−ａ）／（２−１）に設定する。例えば、ａ＝１．６の場合、距離Ｌ１は０．４となり、距離Ｌ２は０．６になる。このように、端Ｐ５ｉは、格子点Ｐ４ｅと格子点Ｐ４ｆとのうち、スカラー値が指定値（ａ＝１．６）に近い格子点Ｐ４ｅ（スカラー値が２）に偏った位置に設定される。面生成部７Ｂは、格子点Ｐ４ｅと格子点Ｐ４ｈとの間についても同様に、格子点Ｐ４ｅと等値線ＥＬ５の端Ｐ５ｊとの距離Ｌ３を（２−ａ）／（２−０）に設定する。また、面生成部７Ｂは、格子点Ｐ４ｈと等値線ＥＬ５の端Ｐ５ｊとの距離Ｌ４を（ａ−２）／（２−０）に設定する。ａ＝１．６の場合、距離Ｌ３は０．２となり、Ｌ４は０．８になる。このように、端Ｐ５ｊは、格子点Ｐ４ｅと格子点Ｐ４ｈとのうち、スカラー値が指定値（ａ＝１．６）に近い格子点Ｐ４ｅ（スカラー値が２）に偏った位置に設定される。

図８は、第１実施形態において、スカラー値に基づく等値面（等値線）を示す図である。ここでは、図５のスカラー場について、指定値ｉｓｏが異なる場合の等値面を示した。図８（Ａ）には、指定値ｉｓｏがｖ１の場合の等値面ＥＬ６を示した。ｖ１は、例えば、０よりも大きく１よりも小さい値（例、０．５）である。また、図８（Ｂ）には、指定値ｉｓｏがｖ２の場合の等値面ＥＬ７を示した。ｖ２は、例えば、１よりも大きく２よりも小さい値（例、１．５）である。また、図８（Ｃ）には、指定値ｉｓｏがｖ３の場合の等値面ＥＬ８を示した。ｖ３は、例えば、２よりも大きく３よりも小さい値（例、２．５）である。

このように、指定値が異なる場合、抜き出される等値面も異なる。スカラー場が減衰場である場合、スカラー値の指定値が大きく設定される（例、図８（Ｃ））と、スカラー値の指定値が低く設定される（例、図８（Ａ））よりも、抜き出される等値面が小さくなる。

図９は、第１実施形態において、解像度に基づく等値面を示す図である。図９（Ａ）には、スカラー場ＦＳの一部を示した。図９（Ｂ）には、スカラー場ＦＳに対して、解像度ｄがｄ１に設定された場合の等値面ＥＬ９を示した。図９（Ｃ）には、スカラー場ＦＳに対して、解像度ｄがｄ２に設定された場合の等値面ＥＬ１０を示した。ここでは、ｄ２＝（ｄ１）／２である。図９（Ｄ）には、スカラー場ＦＳに対して、解像度ｄがｄ３に設定された場合の等値面ＥＬ１１を示した。ここでは、ｄ３＝（ｄ１）／４である。図９（Ｄ）のように解像度ｄが低く設定されると、図９（Ｂ）のように解像度ｄが高く設定されるよりも等値面を細かく抜き出すことができる。また、図９（Ｂ）のように解像度ｄが高く設定されると、図９（Ｄ）のように解像度ｄが低く設定されるよりも処理の負荷が小さくなる。このように、解像度が異なる場合、抜き出される等値面も異なる。

図１０は、第１実施形態において、局所場の半径に基づく等値面を示す図である。図１０（Ａ）には、図２（Ｂ）に示した局所場ＬＦを用いたスカラー場ＦＳ（図３（Ｄ）参照）に対して、局所場の半径ｒがｒ１であり、スカラー値の指定値が１よりも大きく２よりも小さい場合の等値面ＥＬ１２を示した。図１０（Ｂ）には、局所場ＬＦの半径ｒがｒ３である場合の等値面ＥＬ１３を示した。図１０において、ｒ３はｒ１よりも小さい値に設定される。スカラー場が減衰場である場合、図１０（Ｂ）のように半径ｒが小さく設定されると、図１０（Ａ）のように半径ｒが大きく設定されるよりも、抜き出される等値面が小さくなる。このように、半径ｒが異なる場合、抜き出される等値面も異なる。

図８から図１０で説明したように、面生成部７Ｂが抜き出す等値面は、等値面を算出する際の算出条件（例、スカラー値の指定値ｉｓｏ、解像度ｄ、半径ｒ）によって異なる。図１に示したＵＩ部６は、等値面を算出する際の算出条件を指定する情報を、ユーザの入力情報によって取得する。ＵＩ部６は、取得した入力情報に基づいて、スカラー場を算出する処理をフィールド算出部７Ａに実行させる。また、ＵＩ部６は、取得した入力情報に基づいて、面情報を生成する処理を面生成部７Ｂに実行させる。

図１１は、第１実施形態に係るＵＩ部の処理を示す図である。ＵＩ部６は、アプリケーションが起動されると、ＧＵＩ画面Ｗを生成する。ＧＵＩ画面は、表示装置２（図１参照）の表示領域２Ａに表示される。図１１において、ＧＵＩ画面Ｗは、表示領域２Ａの一部に表示されるが、表示領域２Ａに全画面表示されてもよい。

ＵＩ部６は、点群データＤＧを開く処理の実行が入力情報によって指定された場合、点群データＤＧをＧＵＩ画面Ｗに表示させる。点群データＤＧを開く処理の実行は、ＧＵＩ画面Ｗに点群データＤＧのファイルがドラッグ アンド ドロップされることで指定されてもよい。また、点群データＤＧを開く処理の実行は、ＯＳ部５が管理するファイルの階層を示すウィンドウから、点群データＤＧのファイルが選択されることで指定されてもよい。

情報処理装置１（図１参照）は、画像生成部１３を備える。画像生成部１３は、点群データＤＧを用いて点群画像Ｉｍ１を生成する。本実施形態体において、点群画像（例、点群画像Ｉｍ１）とは、点群データＤＧの各点データの座標に対応する画像上の座標に所定の大きさの点を配置した画像である。なお、画像に表示される点は、全ての点の大きさが同じでもよいし、一部の点の大きさが他の点と異なってもよい。点群画像（例、点群画像Ｉｍ１）は、例えば、点群データＤＧに含まれる複数の点の空間的な分布を表す画像である。点群データＤＧは予め生成されていてもよいし、情報処理装置１が生成してもよい。例えば、情報処理装置１は、所定の視点から点の分布を見た場合の点群画像Ｉｍ１をレンダリング処理によって生成する。

ＳＴＯＲＭは、蛍光物質を活性化し、活性化した蛍光物質に対して励起光を照射することにより、複数の蛍光画像が取得する。複数の蛍光画像のデータは、情報処理装置１に入力される。画像生成部１３は、各蛍光画像の蛍光物質の位置情報を算出し、算出した複数の位置情報を用いて点群データＤＧを生成する。また、画像生成部１３は、点群データＤＧを表す点群画像Ｉｍ１生成する。２次元のＳＴＯＲＭの場合、画像生成部１３は、蛍光物質の２次元の位置情報を算出し、複数の２次元データを含む点群データＤＧを生成する。また、３次元のＳＴＯＲＭの場合、画像生成部１３は、蛍光物質の３次元の位置情報を算出し、複数の３次元データを含む点群データＤＧを生成する。上記の２次元データ、３次元データなどのＮ次元データは、顕微鏡の他にＣＴスキャン等でも取得される。Ｎ次元データを処理する技術においては、例えば、Ｎ次元データが表す形状をユーザが把握しやすいことが望まれる。

出力制御部１２は、点群画像Ｉｍ１のデータを、ＯＳ部５を介して表示装置２に出力させる。表示装置２は、ＯＳ部５から出力されたデータに基づいて、点群画像Ｉｍ１を表示する。ＵＩ部６は、例えば、点群画像Ｉｍ１上にポインタＰが配置された状態でドラッグされたことが検出された場合に、視点を変更した点群画像Ｉｍ１を表示させることができる。

また、ＵＩ部６は、ユーザの入力情報として、点群画像Ｉｍ１上で領域ＡＲ１（例、（ＲＯＩ））を指定する情報を取得する。例えば、ＵＩ部６は、ポインタＰが点群画像Ｉｍ１上に配置された状態で左クリックされたことが検出され場合に、ポインタＰの位置に矩形状の領域ＡＲ１の頂点を設定する。また、ＵＩ部６は、矩形状の領域ＡＲ１の頂点を設定した後、ポインタＰが点群画像Ｉｍ１上に配置された状態でドラッグされたことが検出され場合に、ポインタＰの移動先を頂点とする領域ＡＲ１を設定する。出力制御部１２は、設定された領域ＡＲ１を示す画像のデータを、ＯＳ部５を介して表示装置２に出力する。表示装置２は、領域ＡＲ１を示す画像を点群画像Ｉｍ１に重ねて表示する。

入力制御部１１は、領域ＡＲ１を確定することを示すユーザの入力情報を受け付ける。入力制御部１１は、領域ＡＲ１を確定することを示す入力情報があったと判定した場合、図１１の下図に示すように、領域ＡＲ１を拡大した点群画像Ｉｍ２をＧＵＩ画面Ｗに表示させる。例えば、情報処理装置１は、レンダリング処理によって点群画像Ｉｍ２を生成する。出力制御部１２は、点群画像Ｉｍ２のデータを、ＯＳ部５を介して表示装置２に出力させる。表示装置２は、点群画像Ｉｍ２をＧＵＩ画面Ｗに表示する。

図１２は、第１実施形態に係るＵＩ部を用いた設定処理を示す図である。本実施形態において、フィールド算出部７Ａは、図１１で指定された領域ＡＲ１について、予め設定された算出条件でスカラー場を表す関数を算出する。また、面生成部７Ｂは、図１１で指定された領域ＡＲ１について、予め設定された算出条件で、フィールド算出部７Ａの算出結果に基づいて面情報を生成する。出力制御部１２は、予め設定された算出条件で得られた面情報を表す復元面画像Ｉｍ３を、ＧＵＩ画面Ｗに表示させる。本実施形態において、復元面画像（復元面画像Ｉｍ３）は、等値面によって囲まれる領域に相当する物体の形状を表す画像である。復元面画像（例、復元面画像Ｉｍ３）は、例えば、点群データＤＧが表す物体の面として面生成部７Ｂが復元（推定）した面を表す画像である。

ユーザは、設定画面（例、ＧＵＩ画面Ｗ）を用いて、面情報の生成に関するパラメータを設定可能である。面情報の生成に関するパラメータは、例えば、等値面のスカラー値（図１２の［iso value］）、局所場が及ぶ領域の半径（図１２の［[radius [nm]]）、解像度ｄ（図１２の［resolution [nm]]）などである。例えば、ユーザは、設定画面（例、ＧＵＩ画面Ｗ）を用いて、面情報の生成に関する第１のパラメータとして［iso value］の値を設定し、面情報の生成に関する第２のパラメータとして［[radius [nm]]の値を設定し、面情報の生成に関する第３のパラメータとして［resolution [nm]の値を設定することができる。ユーザは、上記第１から第３のパラメータの少なくとも１つを設定しなくてもよい。

設定画面（例、ＧＵＩ画面Ｗ）は、スカラー値（例、［iso value］）を設定するための第１設定部（図１２に符号Ｑ１、Ｑ２、Ｑ３で示す）を含む。ＵＩ部６は、入力情報として、スカラー場におけるスカラー値（例、図８の指定値ｉｓｏ）を指定する情報を取得する。例えば、出力制御部１２は、入力情報で指定する項目として、スカラー値を表す[iso value]を、ＧＵＩ画面Ｗに出力させる。また、出力制御部１２は、[iso value]と表示される位置に対して予め設定された位置に、入力ウィンドウＱ１、スライダーＱ２、及びボタンＱ３を表示させる。出力制御部１２は、予め設定されたスカラー値（例、初期値）を入力ウィンドウＱ１に表示させる。図１２において、予め設定されたスカラー値の指定値として[10]が表示されている。

入力制御部１１は、ポインタＰがスライダーＱ２に配置された状態でドラッグされたことが検出された場合に、ポインタＰの移動量に基づいてスカラー値の指定値を算出する。出力制御部１２は、入力ウィンドウＱ１に表示される値を、入力制御部１１が算出した指定値へ更新する。画像処理部７（例、フィールド算出部７Ａ）は、点群データＤＧに基づいてスカラー場を算出する。また、画像処理部７（例、面生成部７Ｂ）は、上記第１設定部により設定されるスカラー値に基づいてスカラー場の等値面を算出して面情報を生成する。

なお、ユーザは、キーボードを操作することによって、入力情報としてスカラー値の指定値を入力することもできる。例えば、入力制御部１１は、ポインタＰが入力ウィンドウＱ１に配置された状態で左クリックされたことが検出された場合に、キーボードを用いて入力される数値を取得する。出力制御部１２は、入力ウィンドウＱ１に表示される値を、キーボードを用いて入力される数値として入力制御部１１が取得した値へ更新する。

また、ボタンＱ３には、入力ウィンドウＱ１に表示させる値を増加または減少させる処理が割り付けられている。入力制御部１１は、ポインタＰがボタンＱ２に配置された状態で左クリックされたことが検出された回数、又は左クリックされた時間に基づいて、スカラー値の指定値を算出する。出力制御部１２は、入力ウィンドウＱ１に表示される値を、入力制御部１１が算出した指定値へ更新する。

また、設定画面（例、ＧＵＩ画面Ｗ）は、局所スカラー場に関する情報（例、［radius[nm]］）を設定するための設定部（図１２に符号Ｑ４、Ｑ５、Ｑ６で示す）を含む。［radius[nm]］は、各点データからの距離が閾値以上である領域において値が一定になる関数の閾値に関する情報に対応する。例えば、図２（Ｃ）のｆ１は、各点データからの距離が閾値ｒ１以上である領域において値が一定になる関数であり、この場合、［radius[nm]］の値は閾値ｒ１に用いられる。また、図４（Ｂ）のｆ５は、各点データからの距離が閾値ｒ２以上である領域において値が一定になる関数であり、この場合、［radius[nm]］の値は閾値ｒ２に用いられる。また、［radius[nm]］は、局所場を表す関数の係数に関する情報でもよい。［radius[nm]］は、値が連続的に変化する関数（例、図４（Ａ）のｆ４、図４（Ｂ）のｆ５）に含まれる係数に用いられてもよい。例えば、［radius[nm]］によって指定される値を変更することで、関数の形状（例、各点での傾き）を変更可能でもよい。［radius[nm]］は、上記関数の閾値と係数との双方に関する情報でもよい。例えば、図４（Ｂ）のｆ５について、［radius[nm]］を小さくすると、ｒ２が小さくなり、かつｆ５の傾きが急峻になってもよい。

ＵＩ部６は、入力情報として、局所場の半径（例、図１０の半径ｒ）を指定する情報を取得する。ＵＩ部６は、局所場の半径を指定する情報として、発生源を中心とする半径を指定する情報を取得する。例えば、出力制御部１２は、入力情報で指定する項目として、局所場が及ぶ領域の半径を表す[radius [nm]]を、ＧＵＩ画面Ｗに出力させる。また、出力制御部１２は、[radius [nm]]と表示される位置に対して予め設定された位置に、入力ウィンドウＱ４、スライダーＱ５、及びボタンＱ６を表示させる。出力制御部１２は、予め設定された半径（例、初期値）を入力ウィンドウＱ４に表示させる。図１２において、予め設定された半径として[100]が表示されている。

入力制御部１１は、ポインタＰがスライダーＱ５に配置された状態でドラッグされたことが検出された場合に、ポインタＰの移動量に基づいて半径の指定値を算出する。出力制御部１２は、入力ウィンドウＱ４に表示される値を、入力制御部１１が算出した指定値へ更新する。画像処理部７（例、フィールド算出部７Ａ）は、図１２に符号Ｑ４、Ｑ５、Ｑ６で示す設定部により設定される局所スカラー場に関する情報（例、［radius[nm]］）に基づいて、スカラー場を算出する。

なお、ユーザは、キーボードを操作することによって、入力情報として半径の指定値を入力することもできる。例えば、入力制御部１１は、ポインタＰが入力ウィンドウＱ４に配置された状態で左クリックされたことが検出された場合に、キーボードを用いて入力される数値を取得する。出力制御部１２は、入力ウィンドウＱ４に表示される値を、キーボードを用いて入力される数値として入力制御部１１が取得した値へ更新する。

また、ボタンＱ６には、入力ウィンドウＱ４に表示させる値を増加または減少させる処理が割り付けられている。入力制御部１１は、ポインタＰがボタンＱ６に配置された状態で左クリックされたことが検出された回数、又は左クリックされた時間に基づいて、半径の指定値を算出する。出力制御部１２は、入力ウィンドウＱ４に表示される値を、入力制御部１１が算出した指定値へ更新する。

また、設定画面（例、ＧＵＩ画面Ｗ）は、格子点の間隔に関する情報（例、［resolution］）を設定するための設定部（図１２に符号Ｑ７、Ｑ８、Ｑ９で示す）を含む。ＵＩ部６は、入力情報として、面情報を生成する処理における格子の間隔（例、図１０の解像度ｄ）を指定する情報を取得する。例えば、出力制御部１２は、入力情報で指定する項目として、解像度ｄを表す[resolution [nm]]を、ＧＵＩ画面Ｗに出力させる。また、出力制御部１２は、[resolution [nm]]と表示される位置に対して予め設定された位置に、入力ウィンドウＱ７、スライダーＱ８、及びボタンＱ９を表示させる。出力制御部１２は、予め設定された解像度（例、初期値）を入力ウィンドウＱ７に表示させる。図１２において、予め設定された解像度として[25]が表示されている。

入力制御部１１は、ポインタＰがスライダーＱ８に配置された状態でドラッグされたことが検出された場合に、ポインタＰの移動量に基づいて解像度ｄの指定値を算出する。出力制御部１２は、入力ウィンドウＱ７に表示される値を、入力制御部１１が算出した指定値へ更新する。入力情報取得部（入力制御部１１）は、入力部（入力装置３）により入力される格子点の間隔に関する情報（例、指定された［resolution］の値）を取得する。面生成部７Ｂは、入力される格子点の間隔に関する情報基づいて、スカラー場を格子点で離散化する。

なお、ユーザは、キーボードを操作することによって、入力情報として解像度ｄの指定値を入力することもできる。例えば、入力制御部１１は、ポインタＰが入力ウィンドウＱ７に配置された状態で左クリックされたことが検出された場合に、キーボードを用いて入力される数値を取得する。出力制御部１２は、入力ウィンドウＱ７に表示される値を、キーボードを用いて入力される数値として入力制御部１１が取得した値へ更新する。

また、ボタンＱ９には、入力ウィンドウＱ７に表示させる値を増加または減少させる処理が割り付けられている。入力制御部１１は、ポインタＰがボタンＱ９に配置された状態で左クリックされたことが検出された回数、又は左クリックされた時間に基づいて、解像度ｄの指定値を算出する。出力制御部１２は、入力ウィンドウＱ９に表示される値を、入力制御部１１が算出した指定値へ更新する。

また、ＧＵＩ画面Ｗには、[Thumbnail]、[Advanced]、[OK]、[Cancel]、及び[Apply]のボタンが表示される。[Advanced]のボタンには、その他の設定項目を表示させる処理が割り付けられている。

図１３は、第１実施形態に係るＵＩ部を用いた設定処理を示す図である。設定画面（例、ＧＵＩ画面Ｗ）は、局所スカラー場を表す関数（例、図１３の［Function］）に関する情報を設定するための第２設定部（図１３に符号Ｑ１１、Ｑ１２で示す）を含む。入力制御部１１は、ポインタＰが[Advanced]のボタンに配置された状態で左クリックされたことが検出された場合に、その他の設定項目を表示させる処理を出力制御部１２に実行させる。例えば、出力制御部１２は、入力情報で指定する項目として、局所場を表す関数を示す[Function]を、ＧＵＩ画面Ｗに出力させる。

また、上記関数に関する情報は、関数の種類に関する情報（例、図１３の[Function]の[Rectangular]、[Gaussian]、[Edit]）である。出力制御部１２は、[Function]と表示される位置に対して予め設定された位置に、[Rectangular]、ボタンＱ１１、[Gaussian]、ボタンＱ１２、及び[Edit]を表示させる。出力制御部１２は、局所場を表す関数の候補を示す画像として、[Rectangular]、[Gaussian]を表示装置２に表示させる。

ボタンＱ１１には、局所場を表す関数として、矩形波状の関数（図２（Ｃ）参照）を指定する処理が割り付けられている。ボタンＱ１２には、局所場を表す関数として、ガウシアン分布を表す関数（図４参照）を指定する処理が割り付けられている。[Edit]には、局所場を表す関数を編集する処理が割り付けられている。例えば、[Edit]には、局所場を表す関数を定義したファイルを読み込む処理が割り付けられている。

入力情報取得部（入力制御部１１）は、入力部（入力装置３）により入力される局所スカラー場を表す関数に関する情報を取得する。フィールド算出部７Ａは、入力情報取得部（入力制御部１１）により取得された関数に関する情報を用いて、スカラー場を算出する。入力制御部１１は、関数の候補のうち指定された関数を表す情報として、表示装置２（ＧＵＩ画面Ｗ）を用いて入力される入力情報を取得する。

画像処理部７（例、フィールド算出部７Ａ）は、第２設定部により設定される関数に基づいて、点群データＤＧの１以上の点データに基づいて局所スカラー場を生成する。画像処理部７（例、フィールド算出部７Ａ）は、局所スカラー場を重ね合わせることにより、局所スカラー場に基づいたスカラー場を算出する。画像処理部７（例、面生成部７Ｂ）は、局所スカラー場に基づいたスカラー場の等値面を算出して面情報を生成する。

上記関数に関する情報は、関数の種類に関する情報である。上記関数の種類に関する情報は、各点データからの距離に対して値が段階的に変化する関数、各点データからの距離に対して値が連続的に変化する関数、各点データからの距離に対して値が減少する関数の少なくとも１つを含む。上記関数の種類に関する情報は、関数に関する情報は、各点データからの距離が閾値以上である領域において値が一定になる関数の閾値に関する情報でもよい。

設定画面（例、ＧＵＩ画面Ｗ）は、フィルタに関する情報を設定するための第３設定部（図１３に符号Ｑ１３、Ｑ１４で示す）を含む。出力制御部１２は、入力情報で指定する項目として、スカラー場を表す関数を算出する際に用いるフィルタを示す[Filter]を、ＧＵＩ画面Ｗに出力させる。また、出力制御部１２は、[Filter]と表示される位置に対して予め設定された位置に、[Gaussian]、ボタンＱ１３、[Laplacian]、ボタンＱ１４、及び[Edit]を表示させる。出力制御部１２は、フィルタの候補を示す画像として、[Gaussian]、[Laplacian]を表示装置２に表示させる。

ボタンＱ１３には、フィルタとして、ガウシアンフィルタを指定する処理が割り付けられている。ボタンＱ１４には、フィルタとしてラプラシアンフィルタを指定する処理が割り付けられている。[Edit]には、フィルタを表す関数を編集する処理が割り付けられている。例えば、[Edit]には、フィルタを表す関数を定義したファイルを読み込む処理が割り付けられている。フィールド算出部７Ａは、局所スカラー場を重ね合わせ、フィルタを作用させて、スカラー場を表す関数を算出する。画像処理部７（例、フィールド算出部７Ａ）は、局所スカラー場を重ね合わせ、第３設定部により設定されるフィルタに関する情報に基づいてフィルタを作用させる。画像処理部７（例、フィールド算出部７Ａ）は、局所スカラー場を重ね合わせた関数にフィルタを作用させることで、スカラー場を生成する。

入力情報取得部（入力制御部１１）は、入力部（入力装置３）により入力されるフィルタに関する情報を取得する。フィルタに関する情報は、フィルタを表す関数（例、図１３の[Filter]の[Gaussian]、[Laplacian]、[Edit]）を指定する情報である。フィールド算出部７Ａは、入力情報取得部（入力制御部１１）によって取得されるフィルタに関する情報を用いてスカラー場を算出する。

[Apply]には、入力情報によって指定された項目の情報を反映させる処理が割り付けられている。[Cancel]には、変更された項目の情報を元に戻す処理が割り付けられている。[OK]には、設定を完了する処理が割り付けられている。上述のような設定処理が完了すると、フィールド算出部７Ａは、入力情報によって指定される関数（[Function]）、半径([radius [nm]])、及びフィルタ（[Filter]）を用いて、スカラー場を表す関数を算出する。また、面生成部７Ｂは、入力情報によって指定されるスカラー値([iso value])、解像度(resolution [nm])、及びフィールド算出部７Ａが算出したスカラー場を表す関数に基づいて、面情報を算出する。

なお、設定処理において、スカラー値([iso value])、半径([radius [nm]])および解像度(resolution [nm])の少なくとも一つが設定可能であり、その他は予め設定された値（固定値）が用いられてもよい。また、設定処理において、半径([radius [nm]])および解像度(resolution [nm])の一方または双方は設定されてなくてもよい。例えば、面生成部７Ｂは、半径([radius [nm]])および解像度(resolution [nm])の一方または双方について予め設定された値（例、固定値）を用いて、面情報を生成してもよい。また、設定処理において、スカラー値([iso value])、半径([radius [nm]])、及び解像度(resolution [nm])以外のパラメータが設定されてもよい。

また、追加の設定処理（[Advanced]）において、局所場を表す関数([Function])の候補として、[Rectangular]と[Gaussian]との一方または双方が提示されなくてもよい。また、追加の設定処理（[Advanced]）において、局所場を表す関数([Function])の候補として、[Rectangular]および[Gaussian]と異なる候補が提示されてもよい。また、追加の設定処理（[Advanced]）において、局所場を表す関数を指定する処理が実行されなくてもよい。

また、追加の設定処理（[Advanced]）において、フィルタを表す関数([filter])の候補として、[Gaussian]と[Laplacian]との一方または双方が提示されなくてもよい。また、追加の設定処理（[Advanced]）において、フィルタを表す関数([filter])の候補として、[Gaussian]および[Laplacian]と異なる候補が提示されてもよい。また、追加の設定処理（[Advanced]）において、フィルタを表す関数を指定する処理が実行されなくてもよい。また、追加の設定処理（[Advanced]）が実行されなくてもよい。

本実施形態において、面生成部７Ｂは、例えば、複数の算出条件を用いて、面情報を生成する。出力制御部１２は、面生成部７Ｂが生成した面情報を表す画像を表示装置２に表示させる。例えば、入力制御部１１は、ポインタＰが[Thumbnail]に配置された状態で左クリックされたことが検出された場合に、面情報を表す画像（後に図１４から図１６に示す）を出力制御部１２によって出力させる（図１２、図１３参照）。

なお、算出条件（例、スカラー値の指定値ｉｓｏ、解像度ｄ、半径ｒ）の少なくとも１つが変更された場合、リアルタイムに表示画像が変更されてもよい。つまり、[Apply]、[OK]などがクリック（押下）されなくても、面生成部７Ｂは、リアルタイムに、変更された算出条件を用いて、面情報を生成し、出力制御部１２は、面生成部７Ｂが生成した面情報を表す画像を表示装置２に表示させてもよい。

図１４は、第１実施形態に係るＵＩ部によって表示される画像を示す図である。図１４において、ＧＵＩ画面Ｗには、算出条件が異なる複数の復元面画像Ｉｍ４がテーブル状に表示されている。このテーブルの横軸は、スカラー値の指定値（[iso value]）に対応している。例えば、複数の復元面画像Ｉｍ４のうち、同じ列の復元面画像Ｉｍ４ａと復元面画像Ｉｍ４ｂとは、スカラー値の指定値（例、[10]）が同じである。複数の画像Ｉｍ４のうち、異なる列の画像Ｉｍ４ａと画像Ｉｍ４ｃとは、スカラー値の指定値（例、[10]、[25]）が異なる。

出力制御部１２は、第１の算出条件を用いて算出される面情報を表す第１の復元面画像（例、画像Ｉｍ４ａ）と、第１の算出条件と異なる第２の算出条件を用いて算出される面情報を表す第２の復元面画像（例、画像Ｉｍ４ｃ）と、を表示装置２（ＧＵＩ画面Ｗ）に並べて表示させる。第１の算出条件は、スカラー場におけるスカラー値が第２の算出条件と異なる。

また、テーブルの縦軸は、解像度の指定値（[resolution]）に対応している。例えば、同じ行の画像Ｉｍ４ａと画像Ｉｍ４ｃとは、解像度の指定値(例、[25])が同じである。また、異なる行の復元面画像Ｉｍ４ａと復元面画像Ｉｍ４ｂとは、解像度の指定値(例、[25]、[50])が異なる。出力制御部１２は、第１の算出条件を用いて算出される面情報を表す第１の復元面画像（例、画像Ｉｍ４ａ）と、第１の算出条件と異なる第２の算出条件を用いて算出される面情報を表す第２の復元面画像（例、画像Ｉｍ４ｂ）と、を表示装置２（ＧＵＩ画面Ｗ）に並べて表示させる。第１の算出条件は、解像度の指定値が第２の算出条件と異なる。

図１５は、第１実施形態に係るＵＩ部によって表示される画像を示す図である。図１５において、ＧＵＩ画面Ｗには、算出条件が異なる複数の復元面画像Ｉｍ４がテーブル状に表示されている。このテーブルの横軸は、スカラー値の指定値（[iso value]）に対応している。例えば、複数の復元面画像Ｉｍ４のうち、同じ列の復元面画像Ｉｍ４ｄと復元面画像Ｉｍ４ｅとは、スカラー値の指定値（例、[10]）が同じである。複数の画像Ｉｍ４のうち、異なる列の復元面画像Ｉｍ４ｄと復元面画像Ｉｍ４ｆとは、スカラー値の指定値（例、[10]、[25]）が異なる。出力制御部１２は、第１の算出条件を用いて算出される面情報を表す第１の復元面画像（例、復元面画像Ｉｍ４ｄ）と、第１の算出条件と異なる第２の算出条件を用いて算出される面情報を表す第２の復元面画像（例、復元面画像Ｉｍ４ｆ）と、を表示装置２（ＧＵＩ画面Ｗ）に並べて表示させる。第１の算出条件は、スカラー場におけるスカラー値が第２の算出条件と異なる。

また、テーブルの縦軸は、半径の指定値（[radius]）に対応している。例えば、同じ行の復元面画像Ｉｍ４ｄと復元面画像Ｉｍ４ｆとは、半径の指定値(例、[75])が同じである。異なる行の復元面画像Ｉｍ４ｄと復元面画像Ｉｍ４ｅとは、半径の指定値(例、[75]、[100])が異なる。出力制御部１２は、第１の算出条件を用いて算出される復元面面情報を表す第１の復元面画像（例、復元面画像Ｉｍ４ｄ）と、第１の算出条件と異なる第２の算出条件を用いて算出される面情報を表す第２の復元面画像（例、復元面画像Ｉｍ４ｅ）と、を表示装置２（ＧＵＩ画面Ｗ）に並べて表示させる。第１の算出条件は、半径の指定値が第２の算出条件と異なる。

図１６は、第１実施形態に係るＵＩ部によって表示される画像を示す図である。図１６において、ＧＵＩ画面Ｗには、算出条件が異なる複数の復元面画像Ｉｍ４がテーブル状に表示されている。このテーブルの横軸は、解像度の指定値（[resolution]）に対応している。例えば、複数の復元面画像Ｉｍ４のうち、同じ列の復元面画像Ｉｍ４ｇと復元面画像Ｉｍ４ｈとは、解像度の指定値（例、[25]）が同じである。複数の画像Ｉｍ４のうち、異なる列の画像Ｉｍ４ｇと画像Ｉｍ４ｉとは、解像度の指定値（例、[25]、[50]）が異なる。出力制御部１２は、第１の算出条件を用いて算出される面情報を表す第１の復元面画像（例、画像Ｉｍ４ｇ）と、第１の算出条件と異なる第２の算出条件を用いて算出される面情報を表す第２の復元面画像（例、画像Ｉｍ４ｉ）と、を表示装置２（ＧＵＩ画面Ｗ）に並べて表示させる。第１の算出条件は、解像度の指定値が第２の算出条件と異なる。

また、テーブルの縦軸は、半径の指定値（[radius]）に対応している。例えば、同じ行の復元面画像Ｉｍ４ｇと復元面画像Ｉｍ４ｉとは、半径の指定値(例、[75])が同じである。異なる行の復元面画像Ｉｍ４ｇと復元面画像Ｉｍ４ｈとは、半径の指定値(例、[75]、[100])が異なる。出力制御部１２は、第１の算出条件を用いて算出される面情報を表す第１の復元面画像（例、復元面画像Ｉｍ４ｇ）と、第１の算出条件と異なる第２の算出条件を用いて算出される復元面面情報を表す第２の復元面画像（例、復元面画像Ｉｍ４ｈ）と、を表示装置２（ＧＵＩ画面Ｗ）に並べて表示させる。第１の算出条件は、半径の指定値が第２の算出条件と異なる。

情報処理装置１は、上述のように異なる算出条件で得られる複数の復元面画像Ｉｍ４を並べて表示させる。ユーザは、例えば、複数の復元面画像Ｉｍ４を比較して、目的の構造物を抽出するのに適した算出条件を選択することができる。例えば、面生成部７Ｂは、面情報の生成に関するパラメータの値（例、[resolution[nm]]、[iso value]）が異なる複数の条件で面情報の候補を生成し、面情報の候補を表す複数の画像（例、復元面画像、図１４の画像Ｉｍ４ａ、画像Ｉｍ４ｂ）を生成する。表示制御部（出力制御部１２）は、設定画面（例、図１３のＧＵＩ画面Ｗ）において、パラメータの設定を行う指令が入力された場合（例、[Thumbnail]が選択された場合）、図１４のように画像Ｉｍ４ａと画像Ｉｍ４ｂとを表示部（表示装置２）に表示させる。表示制御部（出力制御部１２）は、面情報を表す画像のサンプルとして、画像Ｉｍ４ａと画像Ｉｍ４ｂを表示させる。

ユーザは、表示部（表示装置２）に表示された複数の画像（面情報の候補）から画像を選択することで、面情報の生成に関するパラメータとして、選択した画像に対応するパラメータの値を指定することができる。画像処理部７（フィールド算出部７Ａ、面生成部７Ｂ）、表示部（表示装置２）に表示された複数の画像から選択された画像に対応するパラメータの値を用いて面情報を生成する。表示制御部（出力制御部１２）は、画像に対応するパラメータの値、及び画像に対応するパラメータの値を用いて生成された面情報を表す画像を、表示部（例、図１３のＧＵＩ画面Ｗ）に表示させる。このように、表示制御部（出力制御部１２）は、第１の面情報を表す画像、第２の面情報を表す画像、第３の面情報を表す画像および第４の面情報を表す画像を選択可能に表示部（表示装置２）に表示させてもよい。また、表示制御部（出力制御部１２）は、表示部（表示装置２）に表示された画像から選択された画像に対応する算出条件を設定画面に表示させてもよい。

図１４の画像の候補を用いたパラメータの設定が行われる前に、表示制御部（出力制御部１２）は、画像処理部７が第１のパラメータの第１の算出条件を用いて生成した第１の画像（例、図１３の復元面画像Ｉｍ３）を表示部（例、図１３のＧＵＩ画面Ｗ）に表示させる。また、図１４の画像の候補を用いて第１のパラメータが第２の算出条件に設定された後に、表示制御部（出力制御部１２）は、画像処理部７が第２のパラメータの第２の算出条件を用いて生成した第２の画像（例、図１４の画像Ｉｍ４ａ）を、第１の画像の代わりに表示部（例、図１３のＧＵＩ画面Ｗ）に表示させる。

なお、入力制御部１１は、設定画面（例、図１３のＧＵＩ画面Ｗ）において、パラメータの設定を行う指令が入力された場合（例、[Thumbnail]が選択された場合）、設定するパラメータの種類を指定する入力をユーザから受け付けてもよい。例えば、設定するパラメータの種類として[iso value]および[resolution]が指定された場合、出力制御部１２は、これらのパラメータが異なる複数の画像を図１４のように表示させてもよい。また、設定するパラメータの種類として[iso value]および[radius]が指定された場合、出力制御部１２は、これらのパラメータが異なる複数の画像を図１５のように表示させてもよい。また、設定するパラメータの種類として[radius]および[resolution]が指定された場合、出力制御部１２は、これらのパラメータが異なる複数の画像を図１６のように表示させてもよい。設定するパラメータの種類は、図１４から図１６では２種類であるが、１種類でもよいし、３種類以上でもよい。

また、画像処理部７（例、面生成部７Ｂ）は、設定画面（ＧＵＩ画面Ｗ）において第１の算出条件が設定される場合、第１の算出条件を用いて点群データに基づいて第１の面情報を生成してもよい。表示制御部（出力制御部１２）は、第１の面情報を表す画像を表示部（表示装置２）に表示させてもよい。画像処理部７（例、面生成部７Ｂ）は、設定画面（ＧＵＩ画面Ｗ）において第２の算出条件が設定される場合、第２の算出条件を用いて点群データに基づいて第２の面情報を生成してもよい。表示制御部（出力制御部１２）は、第１の面情報を表す画像（例、画像Ｉｍ３）と第２の面情報を表す画像（図示せず）とを表示部に表示させてもよい。表示制御部（出力制御部１２）は、第１の面情報を表す第１の画像と、第２の面情報を表す第２の画像とを同時に表示させてもよい。また、表示制御部（出力制御部１２）は、第１の面情報を表す画像と第２の面情報を表す画像とを切り替え可能に表示してもよい。

また、画像処理部７（例、面生成部７Ｂ）は、第１のパラメータと異なる第２のパラメータの第３の算出条件を用いて第３の画像を生成し、第２のパラメータの第４の算出条件を用いて第４の画像を生成してもよい。表示制御部は、第３の画像および第４の画像を表示させてもよい。例えば、上記第１のパラメータが[iso value]であり、上記第２のパラメータが[resolution]である場合、表示制御部（出力制御部１２）は、第３の画像および第４の画像を図１４のように表示させてもよい。また、上記第１のパラメータが[iso value]であり、上記第２のパラメータが[radius]である場合、表示制御部（出力制御部１２）は、第３の画像および第４の画像を図１５のように表示させてもよい。また、上記第１のパラメータが[resolution]であり、上記第２のパラメータが[radius]である場合、表示制御部（出力制御部１２）は、第３の画像および第４の画像を図１６のように表示させてもよい。

上記のスカラー値([iso value])は、点群データＤＧが表す点集合における点の密度（数密度、粗密）に基づいて設定されてもよい。例えば、ＳＴＯＲＭによって取得される点群データＤＧにおいて点の数密度が相対的に高い領域と、点の数密度が相対的に低い領域とが存在する場合がある。このような場合、[iso value]を低くすることで、点の数密度が相対的に高い領域と点の数密度が相対的に低い領域とを検出することができる。また、[iso value]を高くすることで、点の数密度が相対的に低い領域を除去して、点の数密度が相対的に高い領域を検出（抽出）することができる。点の数密度が相対的に低い領域がノイズである場合、[iso value]を高くすることで、ノイズを除去することができる。

なお、図１１の点群画像Ｉｍ１などによって目視で分かる明らかなノイズ(周囲に点の殆ど無いもの)がある場合、点群画像Ｉｍ１上でノイズの領域を指定すること等によって、ノイズを予め除去することもできる。画像処理部７は、ノイズが除去された後に、面情報を生成してもよい。また、場にフィルタ（例、スムージングフィルタ）を作用させることで、ノイズ付近の場の値を小さくし、ノイズを除去してもよい。

なお、表示装置２は、視差画像によって画像を立体的に表示可能でもよい。この場合、出力制御部１２は、視差画像を表示装置２に表示させてもよい。また、情報処理装置１には、３次元の構造物を形成するプリンタが接続されてもよい。この場合、出力制御部１２は、面情報から得られる３次元の形状情報を、３次元の構造物を形成するプリンタに出力してもよい。

次に、上述の情報処理装置１の動作に基づいて、実施形態に係る情報処理方法について説明する。図１７は、第１実施形態に係る情報処理方法を示すフローチャートである。ステップＳ１において、情報処理装置１は、パラメータ（算出条件）を設定する。例えば、ＵＩ部６は、図１１から図１３で説明したように、スカラー場ＦＳを表す関数の算出に用いられるパラメータ（例、[radius]）、局所場を表す関数（例、[function]）、フィルタを表す関数（例、[filter]）を設定する。また、ＵＩ部６は、面情報の生成に用いられるパラメータ（例、[resolution]、[iso value]）を設定する。例えば、ステップＳ２において、入力制御部１１は、スカラー値を指定する情報を取得する。また、ステップＳ３において、入力制御部１１は、解像度を指定する情報を取得する。また、ステップＳ４において、入力制御部１１は、半径を指定する情報を取得する。

なお、ステップＳ２からステップＳ４の処理は、いずれの順番で実行されてもよい。また、解像度として予め設定された値を用いる場合、ステップＳ３の処理は実行されてなくてもよい。また、半径として予め設定された値を用いる場合、ステップＳ４の処理は実行されなくてもよい。

ステップＳ５において、フィールド算出部７Ａは、スカラー場を表す関数を算出する（図３参照）。フィールド算出部７Ａは、ステップＳ１において入力制御部１１が取得した情報を用いて、スカラー場を表す関数を算出する。フィールド算出部７Ａは、算出したスカラー場を表す関数を、記憶部９に記憶させる。ステップＳ６において、面生成部７Ｂは、等値面を表す面情報を生成する（図５から図１０参照）。面生成部７Ｂは、ステップＳ１において入力制御部１１が取得した情報を用いて、面情報を生成する。面生成部７Ｂは、生成した面情報を記憶部９に記憶させる。

ステップＳ７において、情報処理装置１は、面情報を表す画像を出力する（図１４から図１７参照）。例えば、出力制御部１２は、面情報を表す画像の出力を指定するユーザの入力情報に基づいて、画像のデータを表示装置２に出力する。出力制御部１２は、面生成部７Ｂが記憶部９に記憶させた面情報を読み出して、面情報を表す画像を表示装置２（例、ＧＵＩ画面Ｗ）に表示させる。出力制御部１２は、面情報を表す画像として、等値面に囲まれる領域の形状を表す画像を表示させる。

実施形態に係る情報処理方法は、面情報を生成するために用いられる算出条件を設定するための設定画面を表示部に表示させることと、設定画面において設定される算出条件を用いて、点群データに基づいて面情報を生成することと、生成される面情報を表す画像を表示部に表示させることと、を含む。実施形態に係る情報処理方法は、点群データに基づいて第１のパラメータの第１の算出条件を用いて第１の面情報を生成することと、点群データに基づいて第１のパラメータの第２の算出条件を用いて第２の面情報を生成することと、第１の面情報を表す画像および第２の面情報を表す画像を表示部に表示させることと、を含んでもよい。実施形態に係る情報処理方法は、点群データに基づいてスカラー場を算出することと、入力部により入力されるスカラー値を取得することと、取得したスカラー値に基づいてスカラー場の等値面を算出して面情報を生成することと、を含んでもよい。

［第２実施形態］
次に、第２実施形態について説明する。本実施形態において、上述の実施形態と同様の構成については、同じ符号を付してその説明を省略あるいは簡略化する。図１８は、第２実施形態に係る情報処理装置を示す図である。処理部１５は、演算部１８を備える。演算部１８は、等値面の面積と、等値面に囲まれる空間の体積と、等値面上の２点間の直線距離と、等値面上の２点間の測地距離と、指定された第１の領域における構造物の重心と指定された第２の領域における構造物の重心との距離と、面情報が表す第１の等値面と第２の等値面との類似度との少なくとも１つを演算する。

図１９から図２４は、第２実施形態に係る処理部およびＵＩ部の処理を示す図である。まず、演算部１８によって距離を演算する処理について説明する。図１９において、ＧＵＩ画面Ｗには、面生成部７Ｂが生成した面情報を表す復元面画像Ｉｍ５、及びボタンＱ２１が表示されている。ボタンＱ２１には、演算部１８による処理の条件を入力情報として取得する処理が割り付けられている。出力制御部１２は、ＧＵＩ情報に基づいて、ＧＵＩ画面ＷにボタンＱ２１を表示させる。入力制御部１１は、ポインタＰがボタンＱ２１に配置された状態で左クリックされたことが検出された場合に、出力制御部１２によってウィンドウＷ１を生成させる。

ウィンドウＷ１には、ボタンＱ２２、ボタンＱ２３、及び画像Ｉｍ６が表示される。ボタンＱ２２には、演算部１８に距離の演算を実行させる処理が割り付けられている。入力制御部１１は、ポインタＰがボタンＱ２２に配置された状態で左クリックされたことが検出された場合に、画像Ｉｍ５における位置を指定する情報を入力情報として受け付ける。入力制御部１１は、ポインタＰが画像Ｉｍ５に配置された状態で左クリックされたことが検出された場合に、ポインタＰの位置をユーザが指定する第１の点の位置として取得する。入力制御部１１は、取得したポインタＰの位置に、出力制御部１２によってマークＱ２４を表示させる。入力制御部１１は、同様にして、ポインタＰが画像Ｉｍ５に配置された状態で左クリックされたことが検出された場合に、ポインタＰの位置をユーザが指定する第２の点の位置として取得する。入力制御部１１は、取得したポインタＰの位置に、出力制御部１２によってマークＱ２５を表示させる。

入力制御部１１は、第１の点の位置（マークＱ２４参照）と、第２の点の位置（マークＱ２５参照）とを取得した場合、演算部１８に第１の点と第２の点との直線距離を演算させる。演算部１８は、記憶部９に記憶されている面情報を読み出して、第１の点と第２の点との直線距離を演算する。画像Ｉｍ６は、演算部１８の演算結果を示す画像である。ここでは、演算部１８が演算した第１の点と第２の点との直線距離が80nmであるとする。出力制御部１２は、演算部１８の演算結果（例、[80 (Straight line)]）を画像Ｉｍ６に反映させる。

また、図２０に示すように、出力制御部１２は、マークＱ２４とマークＱ２５とを結ぶ線Ｑ２６、及び演算部１８の演算結果（例、[80nm]）を画像Ｉｍ５上に表示させる。入力制御部１１は、ポインタＰが線Ｑ２６に配置された状態で右クリックされたことを検出した場合、ウィンドウＷ２を生成する処理を出力制御部１２に実行させる。ウィンドウＷ２には、[Straight line distance]のボタン、及び[Geodesic distance]のボタンが表示される。[Straight line distance]のボタンには、直線距離を演算することを指定する処理が割り付けられている。[Geodesic distance]のボタンには、測地距離を演算することを指定する処理が割り付けられている。

入力制御部１１は、ポインタＰが[Geodesic distance]に配置された状態で左クリックされたことが検出された場合に、演算部１８に第１の点と第２の点との測地距離を演算させる。演算部１８は、記憶部９に記憶されている面情報を読み出して、第１の点と第２の点との測地距離を演算する。ここでは、演算部１８の演算した第１の点と第２の点との測地距離が100nmであるとする。出力制御部１２は、マークＱ２４とマークＱ２５とを結ぶ測地線Ｑ２７、及び演算部１８の演算結果（例、[100nm]）を画像Ｉｍ５上に表示させる。また、出力制御部１２は、演算部１８の演算結果を図１９の下図に示した画像Ｉｍ６に反映させる。例えば、出力制御部１２は、[Length]の列に[100nm (Geodesic line)]と表示させる。

次に、演算部１８によって体積および面積を演算する処理について説明する。図２１において、ＧＵＩ画面Ｗには、面生成部７Ｂが生成した面情報を表す画像Ｉｍ７、及びボタンＱ２１が表示されている。ボタンＱ２１には、演算部１８による処理の条件を入力情報として取得する処理が割り付けられている。出力制御部１２は、ＧＵＩ情報に基づいて、ＧＵＩ画面ＷにボタンＱ２１を表示させる。入力制御部１１は、ポインタＰがボタンＱ２１に配置された状態で左クリックされたことが検出された場合に、出力制御部１２によってウィンドウＷ１を生成させる。

ウィンドウＷ１には、ボタンＱ２２、ボタンＱ２３、及び画像Ｉｍ６が表示される。ボタンＱ２３には、演算部１８に体積および面積の演算を実行させる処理が割り付けられている。入力制御部１１は、ポインタＰがボタンＱ２３に配置された状態で左クリックされたことが検出された場合に、画像Ｉｍ７における領域ＡＲ２（図２２参照）を指定する情報を入力情報として受け付ける。

入力制御部１１は、ポインタＰが画像Ｉｍ７に配置された状態で左クリックされたことが検出された場合に、ポインタＰの位置をユーザが指定する領域の頂点の位置として取得する。入力制御部１１は、ポインタＰが画像Ｉｍ７に配置されてドラッグされたことを検出した場合、ポインタＰの移動量に基づいて領域ＡＲ２を決定する。入力制御部１１は、決定した領域ＡＲ２において等値面に囲まれる空間（領域）の体積を演算部１８に演算させる。演算部１８は、記憶部９に記憶されている面情報を読み出して、領域ＡＲ２において等値面に囲まれる空間の体積を演算する。また、入力制御部１１は、領域ＡＲ２における等値面の面積を演算部１８に演算させる。等値面の面積は、等値面に囲まれる物体（領域）の表面積に相当する。演算部１８は、記憶部９に記憶されている面情報を読み出して、領域ＡＲ２における等値面の面積を演算する。

画像Ｉｍ６は、演算部１８の演算結果を示す画像である。ここでは、演算部１８が演算した体積が4186nm³であるとする。出力制御部１２は、演算部１８の演算結果を画像Ｉｍ６に反映させ、[Volume]の列に[4186]を表示させる。また、出力制御部１２は、演算部１８の演算結果を画像Ｉｍ７に反映させ、領域ＡＲ２の近傍に[4186nm³]を表示させる。また、演算部１８が演算した面積が1256nm²であるとする。出力制御部１２は、演算部１８の演算結果を画像Ｉｍ６に反映させ、[Surface area]の列に[1256]を表示させる。

また、図２２の下図に示すように、入力制御部１１は、ポインタＰが領域ＡＲ２の外周に配置された状態で右クリックされたことが検出された場合、出力制御部１２にウィンドウＷ３を生成させる。ウィンドウＷ３には、[Volume]、[Surface area]、及び[Plot centroid position]が表示される。[Volume]には、演算部１８が演算した体積を画像Ｉｍ６に表示する処理が割り付けられている。[Surface area]には、演算部１８が演算した面積を画像Ｉｍ７に表示する処理が割り付けられている。入力制御部１１は、ポインタＰが[Surface area]に配置された状態で左クリックされたことが検出された場合、領域ＡＲ２の近傍に[1256nm²]を表示させる。

また、図２３に示すように、入力制御部１１は、ポインタＰが[Plot centroid position]に配置された状態で左クリックされたことが検出された場合、領域ＡＲ２において等値面に囲まれる空間の重心を演算部１８に演算させる。演算部１８は、記憶部９に記憶されている面情報を読み出して、領域ＡＲ２に対応する重心の位置を演算する。出力制御部１２は、演算部１８が演算した重心に対応する画像Ｉｍ７上の位置にマークＱ３１を表示させる。

また、出力制御部１２は、領域ＡＲ３を指定する情報を受け付ける（図２３下図参照）。ユーザは、領域ＡＲ２を指定する際と同様にして、領域ＡＲ３を指定することができる。入力制御部１１は、領域ＡＲ３が指定された場合、領域ＡＲ２と同様に領域ＡＲ３に対応する重心を演算部１８に演算させる。出力制御部１２は、演算部１８が演算した重心に対応する画像Ｉｍ７上の位置にマークＱ３２を表示させる。

また、入力制御部１１は、図２４に示すウィンドウＷ１を出力制御部１２によって生成させる。入力制御部１１は、ポインタＰがボタンＱ２２に配置された状態で左クリックされたことが検出された場合、領域ＡＲ２に対応する重心（マークＱ３１）と、領域ＡＲ３に対応する重心（マークＱ３２）との直線距離を演算部１８に演算させる。演算部１８は、記憶部９に記憶されている面情報を読み出して、重心間の直線距離を演算する。ここでは、演算部１８が演算した重心間の直線距離が160nmであるとする。出力制御部１２は、マークＱ３１とマークＱ３２とを結ぶ線Ｑ３３、及び演算部１８の演算結果（例、[160nm]）を画像Ｉｍ７上に表示させる。また、出力制御部１２は、演算部１８の演算結果をウィンドウＷ１の画像Ｉｍ６に反映させる。例えば、出力制御部１２は、[Length]の列に[160nm (Centroid)]と表示させる。

上述の実施形態において、情報処理装置１は、例えばコンピュータシステムを含む。情報処理装置１は、記憶部９に記憶されている情報処理プログラムを読み出し、この情報処理プログラムに従って各種の処理を実行する。この情報処理プログラムは、コンピュータに、面情報を生成するために用いられる算出条件を設定するための設定画面を表示部に表示させることと、設定画面において設定される算出条件を用いて、点群データに基づいて面情報を生成することと、生成される面情報を表す画像を表示部に表示させることと、を実行させる。また、実施形態に係る情報処理プログラムは、コンピュータに、点群データに基づいて第１のパラメータの第１の算出条件を用いて第１の面情報を生成することと、点群データに基づいて第１のパラメータの第２の算出条件を用いて第２の面情報を生成することと、第１の面情報を表す画像および第２の面情報を表す画像を表示部に表示させることと、を実行させるプログラムでもよい。また、実施形態に係る情報処理プログラムは、コンピュータに、点群データに基づいてスカラー場を算出することと、入力部により入力されるスカラー値を取得することと、取得したスカラー値に基づいてスカラー場の等値面を算出して面情報を生成することと、を実行させるプログラムでもよい。実施形態に係る情報処理プログラムは、コンピュータ読み取り可能な記憶媒体（例、非一時的な記録媒体、non-transitory tangible media）に記録されて提供されてもよい。

［顕微鏡］
次に、実施形態に係る顕微鏡について説明する。本実施形態において、上述の実施形態と同様の構成については、同じ符号を付してその説明を省略あるいは簡略化する。図２５は、実施形態に係る顕微鏡を示す図である。顕微鏡５０は、顕微鏡本体５１と、上述の実施形態で説明した情報処理装置１と、制御装置５２とを備える。制御装置５２は、顕微鏡本体５１の各部を制御する制御部５３と、画像処理部５４とを備える。制御装置５２の少なくとも一部は、顕微鏡本体５１に設けられてもよい（内蔵されてもよい）。また、制御部５３は、情報処理装置１を制御する。制御装置５２の少なくとも一部は、情報処理装置１に設けられてもよい（内蔵されてもよい）。

顕微鏡本体５１は、蛍光物質を含む試料から放射される蛍光の像を検出する。顕微鏡本体５１は、例えば、Single-molecule Localization Microscopy法を利用したＳＴＯＲＭ、ＰＡＬＭ等である。ＳＴＯＲＭは、蛍光物質を活性化し、活性化した蛍光物質に対して励起光を照射することにより、複数の蛍光画像が取得する。複数の蛍光画像のデータは、情報処理装置１に入力される。画像生成部１３は、各蛍光画像の蛍光物質の位置情報を算出し、算出した複数の位置情報を用いて点群データＤＧを生成する。また、画像生成部１３は、点群データＤＧを表す点群画像Ｉｍ１生成する。２次元のＳＴＯＲＭの場合、画像生成部１３は、蛍光物質の２次元の位置情報を算出し、複数の２次元データを含む点群データＤＧを生成する。また、３次元のＳＴＯＲＭの場合、画像生成部１３は、蛍光物質の３次元の位置情報を算出し、複数の３次元データを含む点群データＤＧを生成する。

図２６は、実施形態に係る顕微鏡本体を示す図である。顕微鏡本体５１は、１種類の蛍光物質で標識（ラベル）された試料の蛍光観察、及び２種類以上の蛍光物質で標識された試料の蛍光観察のいずれにも利用できる。本実施形態では、標識に用いられる蛍光物質（例、レポータ色素）が１種類であるものとする。また、顕微鏡５１は、３次元の超解像画像を生成可能である。例えば、顕微鏡５１は、２次元の超解像画像を生成するモード、及び３次元の超解像画像を生成するモードを有し、２つのモードを切り替え可能である。

試料は、生きた細胞（ライブセル）を含むものでもよいし、ホルムアルデヒド溶液等の組織固定液を用いて固定された細胞を含むものでもよく、組織等でもよい。蛍光物質は、シアニン（ｃｙａｎｉｎｅ）染料等の蛍光色素でもよいし、蛍光タンパク質でもよい。蛍光色素は、活性化された状態（以下、活性化状態という）で励起光を受けた場合に蛍光を発するレポータ色素を含む。また、蛍光色素は、活性化光を受けてレポータ色素を活性化状態にするアクティベータ色素を含む場合がある。蛍光色素がアクティベータ色素を含まない場合、レポータ色素は、活性化光を受けて活性化状態になる。蛍光色素は、例えば、２種類のシアニン（ｃｙａｎｉｎｅ）染料を結合させた染料対（例、Ｃｙ３−Ｃｙ５染料対（Ｃｙ３、Ｃｙ５は登録商標）、Ｃｙ２−Ｃｙ５染料対（Ｃｙ２、Ｃｙ５は登録商標）、Ｃｙ３−Ａｌｅｘａ Ｆｌｕｏｒ６４７染料対（Ｃｙ３、Ａｌｅｘａ Ｆｌｕｏｒは登録商標））、１種類の染料（例、Ａｌｅｘａ Ｆｌｕｏｒ６４７（Ａｌｅｘａ Ｆｌｕｏｒは登録商標））である。蛍光タンパク質は、例えばＰＡ−ＧＦＰ、Ｄｒｏｎｐａなどである。

顕微鏡本体５１は、ステージ１０２と、光源装置１０３と、照明光学系１０４と、第１観察光学系１０５と、撮像部１０６とを備える。ステージ１０２は、観察対象の試料Ｗを保持する。ステージ１０２は、例えば、その上面に試料Ｗを載置可能である。ステージ１０２は、例えば、ＸＹステージのように試料Ｗを移動させる機構を有してもよいし、机等のように試料Ｗを移動させる機構を有さなくてもよい。顕微鏡本体５１は、ステージ１０２を備えなくてもよい。

光源装置１０３は、活性化光源１１０ａ、励起光源１１０ｂ、シャッタ１１１ａ、及びシャッタ１１１ｂを備える。活性化光源１１０ａは、試料Ｗに含まれる蛍光物質の一部を活性化する活性化光Ｌを発する。ここでは、蛍光物質がレポータ色素を含み、アクティベータ色素を含まないものとする。蛍光物質のレポータ色素は、活性化光Ｌが照射されることで、蛍光を発することが可能な活性化状態となる。蛍光物質は、レポータ色素およびアクティベータ色素を含むものでもよく、この場合、アクティベータ色素は、活性化光Ｌを受けた場合にレポータ色素を活性状態にする。なお、蛍光物質は、例えばＰＡ−ＧＦＰ、Ｄｒｏｎｐａなどの蛍光タンパク質でもよい。

励起光源１１０ｂは、試料Ｗにおいて活性化された蛍光物質の少なくとも一部を励起する励起光Ｌ１を発する。蛍光物質は、活性化状態において励起光Ｌ１が照射されると、蛍光を発するか、不活性化される。蛍光物質は、不活性化された状態（以下、不活性化状態という）において活性化光Ｌが照射されると、再度、活性化状態となる。

活性化光源１１０ａおよび励起光源１１０ｂは、例えば、レーザ光源などの固体光源を含み、それぞれ、蛍光物質の種類に応じた波長のレーザ光を発する。活性化光源１１０ａの射出波長、励起光源１１０ｂの射出波長は、例えば、約４０５ｎｍ、約４５７ｎｍ、約４８８ｎｍ、約５３２ｎｍ、約５６１ｎｍ、約６４０ｎｍ、約６４７ｎｍなどから選択される。ここでは、活性化光源１１０ａの射出波長が約４０５ｎｍであり、励起光源１１０ｂの射出波長が約４８８ｎｍ、約５６１ｎｍ、約６４７ｎｍから選択される波長であるとする。

シャッタ１１１ａは、制御部５３により制御され、活性化光源１１０ａからの活性化光Ｌを通す状態と、活性化光Ｌを遮る状態とを切り替え可能である。シャッタ１１１ｂは、制御部５３により制御され、励起光源１１０ｂからの励起光Ｌ１を通す状態と、励起光Ｌ１を遮る状態とを切り替え可能である。

また、光源装置１０３は、ミラー１１２、ダイクロイックミラー１１３、音響光学素子１１４、及びレンズ１１５を備える。ミラー１１２は、例えば、励起光源１１０ｂの射出側に設けられる。励起光源１１０ｂからの励起光Ｌ１は、ミラー１１２で反射し、ダイクロイックミラー１１３に入射する。ダイクロイックミラー１１３は、例えば、活性化光源１１０ａの射出側に設けられる。ダイクロイックミラー１１３は、活性化光Ｌが透過し、励起光Ｌ１が反射する特性を有する。ダイクロイックミラー１１３を透過した活性化光Ｌと、ダイクロイックミラー１１３で反射した励起光Ｌ１は、同じ光路を通って音響光学素子１１４に入射する。

音響光学素子１１４は、例えば音響光学フィルタなどである。音響光学素子１１４は、制御部５３に制御され、活性化光Ｌの光強度および励起光Ｌ１の光強度のそれぞれを調整可能である。また、音響光学素子１１４は、制御部５３に制御され、活性化光Ｌ、励起光Ｌ１のそれぞれについて、音響光学素子１１４を通る状態（以下、通光状態という）と、音響光学素子１１４により遮られる状態または強度が低減される状態（以下、遮光状態という）とを切り替え可能である。例えば、蛍光物質がレポータ色素を含みアクティベータ色素を含まない場合、制御部５３は、活性化光Ｌと励起光Ｌ１とが同時に照射されるように、音響光学素子１１４を制御する。また、蛍光物質がレポータ色素およびアクティベータ色素を含む場合、制御部５３は、例えば、活性化光Ｌの照射後に励起光Ｌ１を照射するように、音響光学素子１１４を制御する。レンズ１１５は、例えばカプラであり、音響光学素子１１４からの活性化光Ｌ、励起光Ｌ１を導光部材１１６に集光する。

なお、顕微鏡本体５１は、光源装置１０３の少なくとも一部を備えなくてもよい。例えば、光源装置１０３は、ユニット化されており、顕微鏡本体５１に交換可能（取り付け可能、取り外し可能）に設けられていてもよい。例えば、光源装置１０３は、顕微鏡１による観察時などに、顕微鏡本体５１に取り付けられてもよい。

照明光学系１０４は、試料Ｗに含まれる蛍光物質の一部を活性化する活性化光Ｌと、活性化された蛍光物質の少なくとも一部を励起する励起光Ｌ１とを照射する。照明光学系１０４は、光源装置１０３からの活性化光Ｌと励起光Ｌ１とを試料Ｗに照射する。照明光学系１０４は、導光部材１１６、レンズ１１７、レンズ１１８、フィルタ１１９、ダイクロイックミラー１２０、及び対物レンズ１２１を備える。

導光部材１１６は、例えば光ファイバであり、活性化光Ｌ、励起光Ｌ１をレンズ１１７へ導く。図１等において、導光部材１１６の射出端から試料Ｗまでの光路を点線で示す。レンズ１１７は、例えばコリメータであり、活性化光Ｌ、励起光Ｌ１を平行光に変換する。レンズ１１８は、例えば、活性化光Ｌ、励起光Ｌ１を対物レンズ１２１の瞳面の位置に集光する。フィルタ１１９は、例えば、活性化光Ｌおよび励起光Ｌ１が透過し、他の波長の光の少なくとも一部を遮る特性を有する。ダイクロイックミラー１２０は、活性化光Ｌおよび励起光Ｌ１が反射し、試料Ｗからの光のうち所定の波長帯の光（例、蛍光）が透過する特性を有する。フィルタ１１９からの光は、ダイクロイックミラー１２０で反射し、対物レンズ１２１に入射する。試料Ｗは、観察時に対物レンズ１２１の前側焦点面に配置される。

活性化光Ｌおよび励起光Ｌ１は、上述のような照明光学系１０４により、試料Ｗに照射される。なお、上述した照明光学系１０４は一例であり、適宜、変更可能である。例えば、上述した照明光学系１０４の一部が省略されてもよい。また、照明光学系１０４は、光源装置１０３の少なくとも一部を含んでいてもよい。また、照明光学系１０４は、開口絞り、照野絞りなどを備えてもよい。

第１観察光学系１０５は、試料Ｗからの光の像を形成する。ここでは、第１観察光学系１０５は、試料Ｗに含まれる蛍光物質からの蛍光の像を形成する。第１観察光学系１０５は、対物レンズ１２１、ダイクロイックミラー１２０、フィルタ１２４、レンズ１２５、光路切替部材１２６、レンズ１２７、及びレンズ１２８を備える。第１観察光学系１０５は、対物レンズ１２１およびダイクロイックミラー１２０を照明光学系１０４と共用している。図１などにおいて、試料Ｗと撮像部１０６との間の光路を実線で示す。

試料Ｗからの蛍光は、対物レンズ１２１およびダイクロイックミラー１２０を通ってフィルタ１２４に入射する。フィルタ１２４は、試料Ｗからの光のうち所定の波長帯の光が選択的に通る特性を有する。フィルタ１２４は、例えば、試料Ｗで反射した照明光、外光、迷光などを遮断する。フィルタ１２４は、例えば、フィルタ１１９およびダイクロイックミラー１２０とユニット化され、このフィルタユニット２３は、交換可能に設けられる。フィルタユニット２３は、例えば、光源装置１０３から射出される光の波長（例、活性化光Ｌの波長、励起光Ｌ１の波長）、試料Ｗから放射される蛍光の波長などに応じて交換してもよいし、複数の励起、蛍光波長に対応した単一のフィルタユニットを利用してもよい。

フィルタ１２４を通った光は、レンズ１２５を介して光路切替部材１２６に入射する。レンズ１２５から射出された光は、光路切替部材１２６を通過した後、中間像面１０５ｂに中間像を結ぶ。光路切替部材１２６は、例えばプリズムであり、第１観察光学系１０５の光路に挿脱可能に設けられる。光路切替部材１２６は、例えば、制御部５３により制御される駆動部（図示せず）によって、第１観察光学系１０５の光路に挿脱される。光路切替部材１２６は、第１観察光学系１０５の光路に挿入された状態において、試料Ｗからの蛍光を内面反射によって撮像部１０６へ向かう光路へ導く。

レンズ１２７は、中間像から射出された蛍光（中間像面１０５ｂを通った蛍光）を平行光に変換し、レンズ１２８は、レンズ１２７を通った光を集光する。第１観察光学系１０５は、非点収差光学系（例、シリンドリカルレンズ１２９）を備える。シリンドリカルレンズ１２９は、試料Ｗからの蛍光の少なくとも一部に作用し、蛍光の少なくとも一部に対して非点収差を発生させる。すなわち、シリンドリカルレンズ１２９などの非点収差光学系は、蛍光の少なくとも一部に対して非点収差を発生させて、非点隔差を発生させる。この非点収差は、試料Ｗの深さ方向（対物レンズ１２１の光軸方向）における蛍光物質の位置を算出することに利用される。

シリンドリカルレンズ１２９は、試料Ｗと撮像部１０６（例、撮像素子１４０）との間の光路に挿脱可能に設けられる。例えば、シリンドリカルレンズ１２９は、レンズ１２７とレンズ１２８との間の光路に挿脱可能である。シリンドリカルレンズ１２９は、３次元の超解像画像を生成するモード時にこの光路に配置され、２次元の超解像画像を生成するモード時にこの光路から退避される。

本実施形態において、顕微鏡本体５１は、第２観察光学系１３０を備える。第２観察光学系１３０は、観察範囲の設定などに利用される。第２観察光学系１３０は、試料Ｗから観察者の視点Ｖｐに向かう順に、対物レンズ１２１、ダイクロイックミラー１２０、フィルタ１２４、レンズ１２５、ミラー１３１、レンズ１３２、ミラー１３３、レンズ１３４、レンズ１３５、ミラー１３６、及びレンズ１３７を備える。

第２観察光学系１３０は、対物レンズ１２１からレンズ１２５までの構成を第１観察光学系１０５と共用している。試料Ｗからの光は、レンズ１２５を通った後に、光路切替部材１２６が第１観察光学系１０５の光路から退避した状態において、ミラー１３１に入射する。ミラー１３１で反射した光は、レンズ１３２を介してミラー１３３に入射し、ミラー１３３で反射した後に、レンズ１３４およびレンズ１３５を介してミラー１３６に入射する。ミラー１３６で反射した光は、レンズ１３７を介して、視点Ｖｐに入射する。第２観察光学系１３０は、例えば、レンズ１３５とレンズ１３７との間の光路に試料Ｗの中間像を形成する。レンズ１３７は、例えば接眼レンズであり、観察者は、中間像を観察することにより観察範囲の設定などを行うことができる。

撮像部１０６は、第１観察光学系１０５が形成した像を撮像する。撮像部１０６は、撮像素子１４０および制御部１４１を備える。撮像素子１４０は、例えばＣＭＯＳイメージセンサであるが、ＣＣＤイメージセンサなどでもよい。撮像素子１４０は、例えば、二次元的に配列された複数の画素を有し、各画素にフォトダイオードなどの光電変換素子が配置された構造である。撮像素子１４０は、例えば、光電変換素子に蓄積された電荷を、読出回路によって読み出す。撮像素子１４０は、読み出された電荷をデジタルデータに変換し、画素の位置と階調値とを関連付けたデジタル形式のデータ（例、画像のデータ）を出力する。制御部１４１は、制御部５３から入力される制御信号に基づいて撮像素子１４０を動作させ、撮像画像のデータを制御装置５２に出力する。また、制御部１４１は、電荷の蓄積期間と電荷の読み出し期間を制御装置５２に出力する。

制御部５３は、制御部１４１から供給される電荷の蓄積期間と電荷の読み出し期間を示す信号（撮像タイミングの情報）に基づいて、音響光学素子１１４に、光源装置１０３からの光を通す通光状態と、光源装置１０３からの光を遮る遮光状態とを切り替える制御信号を供給する。音響光学素子１１４は、この制御信号に基づいて、通光状態と遮光状態とを切り替える。制御部５３は、音響光学素子１１４を制御し、試料Ｗに活性化光Ｌが照射される期間、及び試料Ｗに活性化光Ｌが照射されない期間を制御する。また、制御部５３は、音響光学素子１１４を制御し、試料Ｗに励起光Ｌ１が照射される期間、及び、試料Ｗに励起光Ｌ１が照射されない期間を制御する。制御部５３は、音響光学素子１１４を制御し、試料Ｗに照射される活性化光Ｌの光強度および励起光Ｌ１の光強度を制御する。

なお、制御部５３の代わりに制御部１４１は、電荷の蓄積期間と電荷の読み出し期間を示す信号（撮像タイミングの情報）に基づいて、音響光学素子１１４に遮光状態と通光状態とを切り替える制御信号を供給し、音響光学素子１１４を制御してもよい。

制御部５３は、撮像部１０６を制御し、撮像素子１４０に撮像を実行させる。制御装置５２は、撮像部１０６から撮像結果（撮像画像のデータ）を取得する。画像処理部５４は、撮像画像に写っている蛍光の像の重心を算出することによって、各蛍光画像の蛍光物質の位置情報を算出し、算出した複数の位置情報を用いて点群データＤＧを生成する。画像処理部５４は、２次元のＳＴＯＲＭの場合、画像生成部１３は、蛍光物質の２次元の位置情報を算出し、複数の２次元データを含む点群データＤＧを生成する。また、３次元のＳＴＯＲＭの場合、画像処理部５４は、蛍光物質の３次元の位置情報を算出し、複数の３次元データを含む点群データＤＧを生成する。

画像処理部５４は、点群データＤＧを図２４に示した情報処理装置１に出力する。情報処理装置１は、顕微鏡本体５１の検出結果から得られる点群データＤＧを処理する。なお、制御装置５２は、撮像部１０６から撮像結果（撮像画像のデータ）を取得し、取得した撮像結果を情報処理装置１へ出力し、情報処理装置１が点群データＤＧを生成してもよい。この場合、上述したように、情報処理装置１の画像生成部１３は、各蛍光画像の蛍光物質の位置情報を算出し、算出した複数の位置情報を用いて点群データＤＧを生成する。また、画像生成部１３は、点群データＤＧを表す点群画像Ｉｍ１生成する。２次元のＳＴＯＲＭの場合、画像生成部１３は、蛍光物質の２次元の位置情報を算出し、複数の２次元データを含む点群データＤＧを生成する。また、３次元のＳＴＯＲＭの場合、画像生成部１３は、蛍光物質の３次元の位置情報を算出し、複数の３次元データを含む点群データＤＧを生成する。

本実施形態に係る観察方法は、試料に含まれる蛍光物質の一部を活性化する活性化光を照射することと、活性化された蛍光物質の少なくとも一部を励起する励起光を照射することと、試料からの光の像を撮像することと、撮像により得られる撮像結果に基づいて、蛍光物質の位置情報を算出することと、算出した位置情報を用いて点群データを生成することと、生成された点群データを実施形態に係る情報処理方法で処理することを含む。例えば、制御部５２が顕微鏡本体５１を制御することによって、顕微鏡本体５１は、蛍光物質を含む試料から放射される蛍光の像を検出する。そして、制御部５２は、顕微鏡本体５１を制御して、点群データを生成させる。そして、制御部５２は、情報処理装置１を制御して、スカラー場を表す関数をフィールド算出部７Ａによって算出させる。そして、制御部５２は、情報処理装置１を制御して、スカラー場におけるスカラー値を指定する情報を含むユーザの入力情報を、ＵＩ部６によって取得させる。そして、制御部５２は、情報処理装置１を制御して、入力情報に対応するスカー値の等値面を表す面情報を面生成部７Ｂに生成させる。

上述の実施形態において、制御部５２は、例えばコンピュータシステムを含む。制御部５２は、記憶部に記憶されている観察プログラムを読み出し、この観察プログラムに従って各種の処理を実行する。この観察プログラムは、コンピュータに、試料に含まれる蛍光物質の一部を活性化する活性化光を照射する制御と、活性化された蛍光物質の少なくとも一部を励起する励起光を照射する制御と、試料からの光の像を撮像する制御と、撮像により得られる撮像結果に基づいて、蛍光物質の位置情報を算出することと、算出した位置情報を用いて点群データを生成することと、生成された点群データを処理することと、を実行させる。この観察プログラムは、コンピュータ読み取り可能な記憶媒体（例、非一時的な記録媒体、non-transitory tangible media）に記録されて提供されてもよい。

なお、本発明の技術範囲は、上述の実施形態などで説明した態様に限定されるものではない。上述の実施形態などで説明した要件の１つ以上は、省略されることがある。また、上述の実施形態などで説明した要件は、適宜組み合わせることができる。また、法令で許容される限りにおいて、上述の実施形態などで引用した全ての文献の開示を援用して本文の記載の一部とする。

１・・・情報処理装置、２・・・表示装置（表示部）、３・・・入力装置、６・・・ＵＩ部、７・・・フィールド算出部、８・・・面生成部、９・・・記憶部、１５・・・処理部、５０・・・顕微鏡、５１・・・顕微鏡本体、５２・・・制御部

本発明の第１の態様によれば、情報処理装置が提供される。情報処理装置は、第１のパラメータの値、及び第２のパラメータの値を用いて、物体の位置情報に基づいて生成された点群データから面情報を生成する画像処理部を備えてよい。情報処理装置は、生成された面情報に基づいて面画像を表示部に表示させる表示制御部を備えてよい。画像処理部は、第１のパラメータの複数の値と、第２のパラメータの複数の値とを用いて複数の面情報を生成してよい。表示制御部は、生成された複数の面情報に基づいて複数の面画像を表示部に表示させてよい。

本発明の第２の態様によれば、顕微鏡が提供される。顕微鏡は、前述のとおりの情報処理装置を備えてよい。顕微鏡は、試料に含まれる蛍光物質を励起する励起光を照射する照明光学系を備えてよい。顕微鏡は、試料からの光の像を形成する観察光学系を備えてよい。顕微鏡は、観察光学系が形成した像を撮像する撮像部を備えてよい。画像処理部は、撮像部により撮像された結果に基づいて、蛍光物質の位置情報を算出し、算出した位置情報を用いて点群データを生成してよい。

本発明の第３の態様によれば、顕微鏡が提供される。顕微鏡は、前述のとおりの情報処理装置を備えてよい。顕微鏡は、試料に含まれる蛍光物質の一部を活性化する活性化光を照射する光学系を備えてよい。顕微鏡は、活性化された蛍光物質の少なくとも一部を励起する励起光を照射する照明光学系を備えてよい。顕微鏡は、試料からの光の像を形成する観察光学系を備えてよい。顕微鏡は、観察光学系が形成した像を撮像する撮像部を備えてよい。画像処理部は、撮像部により撮像された結果に基づいて、蛍光物質の位置情報を算出し、算出した位置情報を用いて点群データを生成してよい。

本発明の第４の態様によれば、情報処理方法が提供される。情報処理方法は、第１のパラメータの値、及び第２のパラメータの値を用いて、物体の位置情報に基づいて生成された点群データから面情報を生成し、生成された面情報に基づいて面画像を表示部に表示させる情報処理方法であってよい。情報処理方法は、第１のパラメータの複数の値と、第２のパラメータの複数の値とを用いて複数の面情報を生成することを含んでよい。情報処理方法は、生成された複数の面情報に基づいて複数の面画像を表示部に表示させることを含んでよい。

本発明の第５の態様によれば、情報処理プログラムが提供される。情報処理プログラムは、コンピュータに、第１のパラメータの値、及び第２のパラメータの値を用いて、物体の位置情報に基づいて生成された点群データから面情報を生成させ、生成された面情報に基づいて面画像を表示部に表示させる情報処理プログラムであってよい。情報処理プログラムは、第１のパラメータの複数の値と、第２のパラメータの複数の値とを用いて複数の面情報を生成させることを含んでよい。情報処理プログラムは、生成された複数の面情報に基づいて複数の面画像を表示部に表示させることを含んでよい。

点群データＤＧは、例えば、情報処理装置１の外部の装置（以下、外部装置という）から情報処理装置１へ供給される。上記の外部装置は、例えば、後に図２５に示す顕微鏡本体５１である。上記の外部装置は、顕微鏡本体５１でなくてもよい。例えば、上記の外部装置は、物体の内部の各点における値を検出するＣＴスキャン装置、または物体の形状を測定する測定装置でもよい。また、情報処理装置１は、外部装置から供給されるデータに基づいて点群データＤＧを生成し、生成した点群データＤＧを処理してもよい。

また、ＧＵＩ画面上で左クリックがあったと検出されたとする。ＧＵＩ画面のボタン上にポインタが置かれている状態で左クリックがあった場合、このボタンに割り付けられた処理を実行することが予め定められている。入力制御部１１は、マウスの移動情報に基づいてＧＵＩ画面上のポインタの位置を特定し、特定したポインタの位置にボタンがあるか否かを判定する。入力制御部１１は、ポインタの位置にボタンがある状態で左クリックされたことが検出された場合に、このボタンに割り付けられた処理を実行させる。

図３は、第１実施形態に係るスカラー場を表す関数を生成する処理を示す図である。図３（Ａ）の上図には、点Ｐ１を発生源とする局所場ＬＦ１を示した。図３（Ａ）の下図には、ｙ＝ｙ１（図３（Ａ）の上図に点線で示す）における局所場ＬＦ１の値ｖの分布を示した。図３（Ｂ）の上図には、点Ｐ２を発生源とする局所場ＬＦ２を示した。図３（Ｂ）の下図には、ｙ＝ｙ１（図３（Ｂ）の上図に点線で示す）における局所場ＬＦ２の値ｖの分布を示した。図３（Ｃ）の上図には、点Ｐ３を発生源とする局所場ＬＦ３を示した。図３（Ｃ）の下図には、ｙ＝ｙ１（図３（Ｃ）の上図に点線で示す）における局所場ＬＦ３の値ｖの分布を示した。

図３（Ｄ）の上図には、局所場ＬＦ１から局所場ＬＦ３によって形成されるスカラー場ＦＳを示した。スカラー場ＦＳは、局所場ＬＦ１と局所場ＬＦ２と局所場ＬＦ３との重ね合わせで表される。図３（Ｄ）の下図には、ｙ＝ｙ１（図３（Ｄ）の上図に点線で示す）におけるスカラー場ＦＳの値ｖの分布を示した。スカラー場ＦＳの値ｖは、局所場ＬＦ１から局所場ＬＦ３のいずれも存在しない領域で０である。スカラー場ＦＳの値ｖは、局所場ＬＦ１から局所場ＬＦ３のうち１つの局所場のみが存在する領域で１である。スカラー場ＦＳの値ｖは、局所場ＬＦ１から局所場ＬＦ３のうち２つの局所場が重なる領域で２である。スカラー場ＦＳの値ｖは、局所場ＬＦ１と局所場ＬＦ２と局所場ＬＦ３とがいずれも重なる領域で３である。

図７において、スカラー値の組が（２，１，０，０）とし、スカラー値の指定値は１より大きく２よりも小さい値ａであるとする。また、格子点Ｐ４ｅと等値線ＥＬ５の端Ｐ５ｉとの距離をＬ１とし、格子点Ｐ４ｆと等値線ＥＬ５の端ｐ５ｉとの距離をＬ２とする。面生成部７Ｂは、距離Ｌ１と距離Ｌ２との比が、格子点Ｐ４ｅのスカラー値（２）と指定値（ａ）との差と、格子点Ｐ４ｆのスカラー値（１）と指定値（ａ）との差の比になるように、端Ｐ５ｉの位置を設定する。

出力制御部１２は、点群画像Ｉｍ１のデータを、ＯＳ部５を介して表示装置２に出力させる。表示装置２は、ＯＳ部５から出力されたデータに基づいて、点群画像Ｉｍ１を表示する。ＵＩ部６は、例えば、点群画像Ｉｍ１上にポインタＰが置かれている状態でドラッグされたことが検出された場合に、視点を変更した点群画像Ｉｍ１を表示させることができる。

また、ＵＩ部６は、ユーザの入力情報として、点群画像Ｉｍ１上で領域ＡＲ１（例、（ＲＯＩ））を指定する情報を取得する。例えば、ＵＩ部６は、ポインタＰが点群画像Ｉｍ１上に置かれている状態で左クリックされたことが検出され場合に、ポインタＰの位置に矩形状の領域ＡＲ１の頂点を設定する。また、ＵＩ部６は、矩形状の領域ＡＲ１の頂点を設定した後、ポインタＰが点群画像Ｉｍ１上に置かれている状態でドラッグされたことが検出され場合に、ポインタＰの移動先を頂点とする領域ＡＲ１を設定する。出力制御部１２は、設定された領域ＡＲ１を示す画像のデータを、ＯＳ部５を介して表示装置２に出力する。表示装置２は、領域ＡＲ１を示す画像を点群画像Ｉｍ１に重ねて表示する。

入力制御部１１は、ポインタＰがスライダーＱ２に置かれている状態でドラッグされたことが検出された場合に、ポインタＰの移動量に基づいてスカラー値の指定値を算出する。出力制御部１２は、入力ウィンドウＱ１に表示される値を、入力制御部１１が算出した指定値へ更新する。画像処理部７（例、フィールド算出部７Ａ）は、点群データＤＧに基づいてスカラー場を算出する。また、画像処理部７（例、面生成部７Ｂ）は、上記第１設定部により設定されるスカラー値に基づいてスカラー場の等値面を算出して面情報を生成する。

なお、ユーザは、キーボードを操作することによって、入力情報としてスカラー値の指定値を入力することもできる。例えば、入力制御部１１は、ポインタＰが入力ウィンドウＱ１に置かれている状態で左クリックされたことが検出された場合に、キーボードを用いて入力される数値を取得する。出力制御部１２は、入力ウィンドウＱ１に表示される値を、キーボードを用いて入力される数値として入力制御部１１が取得した値へ更新する。

また、ボタンＱ３には、入力ウィンドウＱ１に表示させる値を増加または減少させる処理が割り付けられている。入力制御部１１は、ポインタＰがボタンＱ２に置かれている状態で左クリックされたことが検出された回数、又は左クリックされた時間に基づいて、スカラー値の指定値を算出する。出力制御部１２は、入力ウィンドウＱ１に表示される値を、入力制御部１１が算出した指定値へ更新する。

入力制御部１１は、ポインタＰがスライダーＱ５に置かれている状態でドラッグされたことが検出された場合に、ポインタＰの移動量に基づいて半径の指定値を算出する。出力制御部１２は、入力ウィンドウＱ４に表示される値を、入力制御部１１が算出した指定値へ更新する。画像処理部７（例、フィールド算出部７Ａ）は、図１２に符号Ｑ４、Ｑ５、Ｑ６で示す設定部により設定される局所スカラー場に関する情報（例、［ｒａｄｉｕｓ［ｎｍ］］）に基づいて、スカラー場を算出する。

なお、ユーザは、キーボードを操作することによって、入力情報として半径の指定値を入力することもできる。例えば、入力制御部１１は、ポインタＰが入力ウィンドウＱ４に置かれている状態で左クリックされたことが検出された場合に、キーボードを用いて入力される数値を取得する。出力制御部１２は、入力ウィンドウＱ４に表示される値を、キーボードを用いて入力される数値として入力制御部１１が取得した値へ更新する。

また、ボタンＱ６には、入力ウィンドウＱ４に表示させる値を増加または減少させる処理が割り付けられている。入力制御部１１は、ポインタＰがボタンＱ６に置かれている状態で左クリックされたことが検出された回数、又は左クリックされた時間に基づいて、半径の指定値を算出する。出力制御部１２は、入力ウィンドウＱ４に表示される値を、入力制御部１１が算出した指定値へ更新する。

また、設定画面（例、ＧＵＩ画面Ｗ）は、格子点の間隔に関する情報（例、［ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ］）を設定するための設定部（図１２に符号Ｑ７、Ｑ８、Ｑ９で示す）を含む。ＵＩ部６は、入力情報として、面情報を生成する処理における格子点の間隔（例、図１０の解像度ｄ）を指定する情報を取得する。例えば、出力制御部１２は、入力情報で指定する項目として、解像度ｄを表す［ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ［ｎｍ］］を、ＧＵＩ画面Ｗに出力させる。また、出力制御部１２は、［ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ［ｎｍ］］と表示される位置に対して予め設定された位置に、入力ウィンドウＱ７、スライダーＱ８、及びボタンＱ９を表示させる。出力制御部１２は、予め設定された解像度（例、初期値）を入力ウィンドウＱ７に表示させる。図１２において、予め設定された解像度として［２５］が表示されている。

入力制御部１１は、ポインタＰがスライダーＱ８に置かれている状態でドラッグされたことが検出された場合に、ポインタＰの移動量に基づいて解像度ｄの指定値を算出する。出力制御部１２は、入力ウィンドウＱ７に表示される値を、入力制御部１１が算出した指定値へ更新する。入力情報取得部（入力制御部１１）は、入力部（入力装置３）により入力される格子点の間隔に関する情報（例、指定された［resolution］の値）を取得する。面生成部７Ｂは、入力される格子点の間隔に関する情報基づいて、スカラー場を格子点で離散化する。

なお、ユーザは、キーボードを操作することによって、入力情報として解像度ｄの指定値を入力することもできる。例えば、入力制御部１１は、ポインタＰが入力ウィンドウＱ７に置かれている状態で左クリックされたことが検出された場合に、キーボードを用いて入力される数値を取得する。出力制御部１２は、入力ウィンドウＱ７に表示される値を、キーボードを用いて入力される数値として入力制御部１１が取得した値へ更新する。

また、ボタンＱ９には、入力ウィンドウＱ７に表示させる値を増加または減少させる処理が割り付けられている。入力制御部１１は、ポインタＰがボタンＱ９に置かれている状態で左クリックされたことが検出された回数、又は左クリックされた時間に基づいて、解像度ｄの指定値を算出する。出力制御部１２は、入力ウィンドウＱ９に表示される値を、入力制御部１１が算出した指定値へ更新する。

図１３は、第１実施形態に係るＵＩ部を用いた設定処理を示す図である。設定画面（例、ＧＵＩ画面Ｗ）は、局所スカラー場を表す関数（例、図１３の［Ｆｕｎｃｔｉｏｎ］）に関する情報を設定するための第２設定部（図１３に符号Ｑ１１、Ｑ１２で示す）を含む。入力制御部１１は、ポインタＰが［Ａｄｖａｎｃｅｄ］のボタンに置かれている状態で左クリックされたことが検出された場合に、その他の設定項目を表示させる処理を出力制御部１２に実行させる。例えば、出力制御部１２は、入力情報で指定する項目として、局所場を表す関数を示す［Ｆｕｎｃｔｉｏｎ］を、ＧＵＩ画面Ｗに出力させる。

なお、設定処理において、スカラー値（［ｉｓｏ ｖａｌｕｅ］）、半径（［ｒａｄｉｕｓ［ｎｍ］］）および解像度（ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ［ｎｍ］）の少なくとも一つが設定可能であり、その他のパラメータは予め設定された値（固定値）が用いられてもよい。また、設定処理において、半径（［ｒａｄｉｕｓ［ｎｍ］］）および解像度（ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ［ｎｍ］）の一方または双方は設定されてなくてもよい。例えば、面生成部７Ｂは、半径（［ｒａｄｉｕｓ［ｎｍ］］）および解像度（ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ［ｎｍ］）の一方または双方について予め設定された値（例、固定値）を用いて、面情報を生成してもよい。また、設定処理において、スカラー値（［ｉｓｏ ｖａｌｕｅ］）、半径（［ｒａｄｉｕｓ［ｎｍ］］）、及び解像度（ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ［ｎｍ］）以外のパラメータが設定されてもよい。

本実施形態において、面生成部７Ｂは、例えば、複数の算出条件を用いて、面情報を生成する。出力制御部１２は、面生成部７Ｂが生成した面情報を表す画像を表示装置２に表示させる。例えば、入力制御部１１は、ポインタＰが［Ｔｈｕｍｂｎａｉｌ］に置かれている状態で左クリックされたことが検出された場合に、面情報を表す画像（後に図１４から図１６に示す）を出力制御部１２によって出力させる（図１２、図１３参照）。

ユーザは、表示部（表示装置２）に表示された複数の画像（面情報の候補）から画像を選択することで、面情報の生成に関するパラメータとして、選択した画像に対応するパラメータの値を指定することができる。画像処理部７（フィールド算出部７Ａ、面生成部７Ｂ）は、表示部（表示装置２）に表示された複数の画像から選択された画像に対応するパラメータの値を用いて面情報を生成する。表示制御部（出力制御部１２）は、選択された画像に対応するパラメータの値、及び選択された画像に対応するパラメータの値を用いて生成された面情報を表す画像を、表示部（例、図１３のＧＵＩ画面Ｗ）に表示させる。このように、表示制御部（出力制御部１２）は、第１の面情報を表す画像、第２の面情報を表す画像、第３の面情報を表す画像および第４の面情報を表す画像を選択可能に表示部（表示装置２）に表示させてもよい。また、表示制御部（出力制御部１２）は、表示部（表示装置２）に表示された画像から選択された画像に対応する算出条件を設定画面に表示させてもよい。

上記のスカラー値（［ｉｓｏ ｖａｌｕｅ］）は、点群データＤＧが表す点集合における点の密度（数密度、粗密）に基づいて設定されてもよい。例えば、ＳＴＯＲＭによって取得される点群データＤＧにおいて点の数密度が相対的に高い領域と、点の数密度が相対的に低い領域とが存在する場合がある。このような場合、［ｉｓｏ ｖａｌｕｅ］を低くすることで、点の数密度が相対的に高い領域と点の数密度が相対的に低い領域とを検出することができる。また、［ｉｓｏ ｖａｌｕｅ］を高くすることで、点の数密度が相対的に低い領域を除去して、点の数密度が相対的に高い領域を検出（抽出）することができる。点の数密度が相対的に低い領域がノイズ領域である場合、［ｉｓｏ ｖａｌｕｅ］を高くすることで、ノイズを除去することができる。

なお、図１１の点群画像Ｉｍ１などによって目視で分かる明らかなノイズ(周囲に点の殆ど無い領域)がある場合、点群画像Ｉｍ１上でノイズの領域を指定すること等によって、ノイズを予め除去することもできる。画像処理部７は、ノイズが除去された後に、面情報を生成してもよい。また、場にフィルタ（例、スムージングフィルタ）を作用させることで、ノイズ付近の場の値を小さくし、ノイズを除去してもよい。

図１９から図２４は、第２実施形態に係る処理部およびＵＩ部の処理を示す図である。まず、演算部１８によって距離を演算する処理について説明する。図１９において、ＧＵＩ画面Ｗには、面生成部７Ｂが生成した面情報を表す復元面画像Ｉｍ５、及びボタンＱ２１が表示されている。ボタンＱ２１には、演算部１８による処理の条件を入力情報として取得する処理が割り付けられている。出力制御部１２は、ＧＵＩ情報に基づいて、ＧＵＩ画面ＷにボタンＱ２１を表示させる。入力制御部１１は、ポインタＰがボタンＱ２１に置かれている状態で左クリックされたことが検出された場合に、出力制御部１２によってウィンドウＷ１を生成させる。

ウィンドウＷ１には、ボタンＱ２２、ボタンＱ２３、及び画像Ｉｍ６が表示される。ボタンＱ２２には、演算部１８に距離の演算を実行させる処理が割り付けられている。入力制御部１１は、ポインタＰがボタンＱ２２に置かれている状態で左クリックされたことが検出された場合に、画像Ｉｍ５における位置を指定する情報を入力情報として受け付ける。入力制御部１１は、ポインタＰが画像Ｉｍ５に置かれている状態で左クリックされたことが検出された場合に、ポインタＰの位置をユーザが指定する第１の点の位置として取得する。入力制御部１１は、取得したポインタＰの位置に、出力制御部１２によってマークＱ２４を表示させる。入力制御部１１は、同様にして、ポインタＰが画像Ｉｍ５に置かれている状態で左クリックされたことが検出された場合に、ポインタＰの位置をユーザが指定する第２の点の位置として取得する。入力制御部１１は、取得したポインタＰの位置に、出力制御部１２によってマークＱ２５を表示させる。

また、図２０に示すように、出力制御部１２は、マークＱ２４とマークＱ２５とを結ぶ線Ｑ２６、及び演算部１８の演算結果（例、［８０ｎｍ］）を画像Ｉｍ５上に表示させる。入力制御部１１は、ポインタＰが線Ｑ２６に置かれている状態で右クリックされたことを検出した場合、ウィンドウＷ２を生成する処理を出力制御部１２に実行させる。ウィンドウＷ２には、［Ｓｔｒａｉｇｈｔ ｌｉｎｅ ｄｉｓｔａｎｃｅ］のボタン、及び［Ｇｅｏｄｅｓｉｃ ｄｉｓｔａｎｃｅ］のボタンが表示される。［Ｓｔｒａｉｇｈｔ ｌｉｎｅ ｄｉｓｔａｎｃｅ］のボタンには、直線距離を演算することを指定する処理が割り付けられている。［Ｇｅｏｄｅｓｉｃ ｄｉｓｔａｎｃｅ］のボタンには、測地距離を演算することを指定する処理が割り付けられている。

入力制御部１１は、ポインタＰが［Ｇｅｏｄｅｓｉｃ ｄｉｓｔａｎｃｅ］に置かれている状態で左クリックされたことが検出された場合に、演算部１８に第１の点と第２の点との測地距離を演算させる。演算部１８は、記憶部９に記憶されている面情報を読み出して、第１の点と第２の点との測地距離を演算する。ここでは、演算部１８の演算した第１の点と第２の点との測地距離が１００ｎｍであるとする。出力制御部１２は、マークＱ２４とマークＱ２５とを結ぶ測地線Ｑ２７、及び演算部１８の演算結果（例、［１００ｎｍ］）を画像Ｉｍ５上に表示させる。また、出力制御部１２は、演算部１８の演算結果を図１９の下図に示した画像Ｉｍ６に反映させる。例えば、出力制御部１２は、［Ｌｅｎｇｔｈ］の列に［１００ｎｍ（Ｇｅｏｄｅｓｉｃ ｌｉｎｅ）］と表示させる。

次に、演算部１８によって体積および面積を演算する処理について説明する。図２１において、ＧＵＩ画面Ｗには、面生成部７Ｂが生成した面情報を表す画像Ｉｍ７、及びボタンＱ２１が表示されている。ボタンＱ２１には、演算部１８による処理の条件を入力情報として取得する処理が割り付けられている。出力制御部１２は、ＧＵＩ情報に基づいて、ＧＵＩ画面ＷにボタンＱ２１を表示させる。入力制御部１１は、ポインタＰがボタンＱ２１に置かれている状態で左クリックされたことが検出された場合に、出力制御部１２によってウィンドウＷ１を生成させる。

ウィンドウＷ１には、ボタンＱ２２、ボタンＱ２３、及び画像Ｉｍ６が表示される。ボタンＱ２３には、演算部１８に体積および面積の演算を実行させる処理が割り付けられている。入力制御部１１は、ポインタＰがボタンＱ２３に置かれている状態で左クリックされたことが検出された場合に、画像Ｉｍ７における領域ＡＲ２（図２２参照）を指定する情報を入力情報として受け付ける。

入力制御部１１は、ポインタＰが画像Ｉｍ７に置かれている状態で左クリックされたことが検出された場合に、ポインタＰの位置をユーザが指定する領域の頂点の位置として取得する。入力制御部１１は、ポインタＰが画像Ｉｍ７に置かれてドラッグされたことを検出した場合、ポインタＰの移動量に基づいて領域ＡＲ２を決定する。入力制御部１１は、決定した領域ＡＲ２において等値面に囲まれる空間（領域）の体積を演算部１８に演算させる。演算部１８は、記憶部９に記憶されている面情報を読み出して、領域ＡＲ２において等値面に囲まれる空間の体積を演算する。また、入力制御部１１は、領域ＡＲ２における等値面の面積を演算部１８に演算させる。等値面の面積は、等値面に囲まれる物体（領域）の表面積に相当する。演算部１８は、記憶部９に記憶されている面情報を読み出して、領域ＡＲ２における等値面の面積を演算する。

また、図２２の下図に示すように、入力制御部１１は、ポインタＰが領域ＡＲ２の外周に置かれている状態で右クリックされたことが検出された場合、出力制御部１２にウィンドウＷ３を生成させる。ウィンドウＷ３には、［Ｖｏｌｕｍｅ］、［Ｓｕｒｆａｃｅ ａｒｅａ］、及び［Ｐｌｏｔ ｃｅｎｔｒｏｉｄ ｐｏｓｉｔｉｏｎ］が表示される。［Ｖｏｌｕｍｅ］には、演算部１８が演算した体積を画像Ｉｍ６に表示する処理が割り付けられている。［Ｓｕｒｆａｃｅ ａｒｅａ］には、演算部１８が演算した面積を画像Ｉｍ７に表示する処理が割り付けられている。入力制御部１１は、ポインタＰが［Ｓｕｒｆａｃｅ ａｒｅａ］に置かれている状態で左クリックされたことが検出された場合、領域ＡＲ２の近傍に［１２５６ｎｍ２］を表示させる。

また、図２３に示すように、入力制御部１１は、ポインタＰが［Ｐｌｏｔ ｃｅｎｔｒｏｉｄ ｐｏｓｉｔｉｏｎ］に置かれている状態で左クリックされたことが検出された場合、領域ＡＲ２において等値面に囲まれる空間の重心を演算部１８に演算させる。演算部１８は、記憶部９に記憶されている面情報を読み出して、領域ＡＲ２に対応する重心の位置を演算する。出力制御部１２は、演算部１８が演算した重心に対応する画像Ｉｍ７上の位置にマークＱ３１を表示させる。

また、入力制御部１１は、図２４に示すウィンドウＷ１を出力制御部１２によって生成させる。入力制御部１１は、ポインタＰがボタンＱ２２に置かれている状態で左クリックされたことが検出された場合、領域ＡＲ２に対応する重心（マークＱ３１）と、領域ＡＲ３に対応する重心（マークＱ３２）との直線距離を演算部１８に演算させる。演算部１８は、記憶部９に記憶されている面情報を読み出して、重心間の直線距離を演算する。ここでは、演算部１８が演算した重心間の直線距離が１６０ｎｍであるとする。出力制御部１２は、マークＱ３１とマークＱ３２とを結ぶ線Ｑ３３、及び演算部１８の演算結果（例、［１６０ｎｍ］）を画像Ｉｍ７上に表示させる。また、出力制御部１２は、演算部１８の演算結果をウィンドウＷ１の画像Ｉｍ６に反映させる。例えば、出力制御部１２は、［Ｌｅｎｇｔｈ］の列に［１６０ｎｍ（Ｃｅｎｔｒｏｉｄ）］と表示させる。

図２６は、実施形態に係る顕微鏡本体を示す図である。顕微鏡本体５１は、１種類の蛍光物質で標識（ラベル）された試料の蛍光観察、及び２種類以上の蛍光物質で標識された試料の蛍光観察のいずれにも利用できる。本実施形態では、標識に用いられる蛍光物質（例、レポータ色素）が１種類であるものとする。また、顕微鏡５０は、３次元の超解像画像を生成可能である。例えば、顕微鏡５０は、２次元の超解像画像を生成するモード、及び３次元の超解像画像を生成するモードを有し、２つのモードを切り替え可能である。

試料Ｗからの蛍光は、対物レンズ１２１およびダイクロイックミラー１２０を通ってフィルタ１２４に入射する。フィルタ１２４は、試料Ｗからの光のうち所定の波長帯の光が選択的に通る特性を有する。フィルタ１２４は、例えば、試料Ｗで反射した照明光、外光、迷光などを遮断する。フィルタ１２４は、例えば、フィルタ１１９およびダイクロイックミラー１２０とフィルタユニット２３としてユニット化され、このフィルタユニット２３は、交換可能に設けられる。フィルタユニット２３は、例えば、光源装置１０３から射出される光の波長（例、活性化光Ｌの波長、励起光Ｌ１の波長）、試料Ｗから放射される蛍光の波長などに応じて交換してもよいし、複数の励起、蛍光波長に対応した単一のフィルタユニットを利用してもよい。

制御部５３は、撮像部１０６を制御し、撮像素子１４０に撮像を実行させる。制御装置５２は、撮像部１０６から撮像結果（撮像画像のデータ）を取得する。画像処理部５４は、撮像画像に写っている蛍光の像の重心を算出することによって、各蛍光画像の蛍光物質の位置情報を算出し、算出した複数の位置情報を用いて点群データＤＧを生成する。画像処理部５４は、２次元のＳＴＯＲＭの場合、蛍光物質の２次元の位置情報を算出し、複数の２次元データを含む点群データＤＧを生成する。また、３次元のＳＴＯＲＭの場合、画像処理部５４は、蛍光物質の３次元の位置情報を算出し、複数の３次元データを含む点群データＤＧを生成する。

本実施形態に係る観察方法は、試料に含まれる蛍光物質の一部を活性化する活性化光を照射することと、活性化された蛍光物質の少なくとも一部を励起する励起光を照射することと、試料からの光の像を撮像することと、撮像により得られる撮像結果に基づいて、蛍光物質の位置情報を算出することと、算出した位置情報を用いて点群データを生成することと、生成された点群データを実施形態に係る情報処理方法で処理することを含む。例えば、制御装置５２が顕微鏡本体５１を制御することによって、顕微鏡本体５１は、蛍光物質を含む試料から放射される蛍光の像を検出する。そして、制御装置５２は、顕微鏡本体５１を制御して、点群データを生成させる。そして、制御装置５２は、情報処理装置１を制御して、スカラー場を表す関数をフィールド算出部７Ａによって算出させる。そして、制御装置５２は、情報処理装置１を制御して、スカラー場におけるスカラー値を指定する情報を含むユーザの入力情報を、ＵＩ部６によって取得させる。そして、制御装置５２は、情報処理装置１を制御して、入力情報に対応するスカー値の等値面を表す面情報を面生成部７Ｂに生成させる。

上述の実施形態において、制御装置５２は、例えばコンピュータシステムを含む。制御装置５２は、記憶部に記憶されている観察プログラムを読み出し、この観察プログラムに従って各種の処理を実行する。この観察プログラムは、コンピュータに、試料に含まれる蛍光物質の一部を活性化する活性化光を照射する制御と、活性化された蛍光物質の少なくとも一部を励起する励起光を照射する制御と、試料からの光の像を撮像する制御と、撮像により得られる撮像結果に基づいて、蛍光物質の位置情報を算出することと、算出した位置情報を用いて点群データを生成することと、生成された点群データを処理することと、を実行させる。この観察プログラムは、コンピュータ読み取り可能な記憶媒体（例、非一時的な記録媒体、ｎｏｎ−ｔｒａｎｓｉｔｏｒｙ ｔａｎｇｉｂｌｅ ｍｅｄｉａ）に記録されて提供されてもよい。

Claims (40)

1. 面情報を生成するために用いられる算出条件を設定するための設定画面を表示部に表示させる表示制御部と、
   前記設定画面において設定される算出条件を用いて、点群データに基づいて面情報を生成する画像処理部と、を備え、
   前記表示制御部は、前記画像処理部によって生成される面情報を表す画像を前記表示部に表示させる、情報処理装置。
2. 前記画像処理部は、前記設定画面において第１の算出条件が設定される場合、前記第１の算出条件を用いて前記点群データに基づいて第１の面情報を生成し、
   前記表示制御部は、前記第１の面情報を表す画像を前記表示部に表示させ、
   前記画像処理部は、前記設定画面において第２の算出条件が設定される場合、前記第２の算出条件を用いて前記点群データに基づいて第２の面情報を生成し、
   前記表示制御部は、前記第１の面情報を表す画像に替えて前記第２の面情報を表す画像を前記表示部に表示させる、
   請求項１に記載の情報処理装置。
3. 前記画像処理部は、前記設定画面において第１の算出条件が設定される場合、前記第１の設定算出条件を用いて前記点群データに基づいて第１の面情報を生成し、
   前記画像処理部は、前記設定画面において第２の算出条件が設定される場合、第２の設定算出条件を用いて前記点群データに基づいて第２の面情報を生成し、
   前記表示制御部は、前記第１の面情報を表す画像と前記第２の面情報を表す画像とを前記表示部に表示させる、
   請求項１に記載の情報処理装置。
4. 前記設定画面は、スカラー値を設定するための第１設定部を含み、
   前記画像処理部は、前記点群データに基づいてスカラー場を算出し、前記第１設定部により設定されるスカラー値に基づいて前記スカラー場の等値面を算出して面情報を生成する、
   請求項１から請求項３に記載の情報処理装置。
5. 前記設定画面は、局所スカラー場を表す関数に関する情報を設定するための第２設定部を含み、
   前記画像処理部は、前記第２設定部により設定される関数に関する情報に基づいて、前記点群データの１以上の各点データに基づいて局所スカラー場を生成し、前記局所スカラー場に基づいたスカラー場の等値面を算出して面情報を生成する、
   請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の情報処理装置。
6. 前記関数に関する情報は、関数の種類に関する情報である、
   請求項５に記載の情報処理装置。
7. 前記関数の種類に関する情報は、各点データからの所定の距離の範囲内において、前記各点データからの距離に対して値が一定である関数と前記各点データからの距離に対して値が連続的に変化する関数と前記各点データからの距離に対して値が減少する関数との少なくとも１つを含む、
   請求項６に記載の情報処理装置。
8. 前記関数に関する情報は、前記各点データからの距離が閾値以上である領域において値が一定になる関数の前記閾値に関する情報または関数の係数に関する情報である、
   請求項６または請求項７に記載の情報処理装置。
9. 前記設定画面は、フィルタに関する情報を設定するための第３設定部を含み、
   前記画像処理部は、前記局所スカラー場を重ね合わせ、前記第３設定部により設定されるフィルタに関する情報に基づいてフィルタを作用させる、
   請求項５から請求項８のいずれか一項に記載の情報処理装置。
10. 前記設定画面は、解像度に関する情報を設定するための第４設定部を含み、
    前記画像処理部は、前記第４設定部により設定される解像度に関する情報に基づいて前記スカラー場を格子点で離散化し、前記格子点のスカラー値を用いて面情報を生成する、
    請求項４から請求項９のいずれか一項に記載の情報処理装置。
11. 点群データに基づいて面情報を生成する画像処理部と、
    前記画像処理部によって生成された面情報を表す画像を表示部に表示させる表示制御部と、を備え、
    前記画像処理部は、
    第１のパラメータの第１の算出条件を用いて第１の面情報を表す画像を生成し、
    前記第１のパラメータの第２の算出条件を用いて第２の面情報を表す画像を生成し、
    前記表示制御部は、前記第１の面情報を表す画像および前記第２の面情報を表す画像を表示させる、
    情報処理装置。
12. 前記画像処理部は、
    第２のパラメータの第３の算出条件を用いて第３の面情報を表す画像を生成し、
    第２のパラメータの第４の算出条件を用いて第４の面情報を表す画像を生成し、
    前記表示制御部は、前記第３の面情報を表す画像および前記第４の面情報を表す画像を表示させる、
    請求項１１に記載の情報処理装置。
13. 前記表示制御部は、前記第１の面情報を表す画像、第２の面情報を表す画像、第３の面情報を表す画像および第４の面情報を表す画像を選択可能に前記表示部に表示させ、前記表示部に表示された画像から選択された画像に対応する算出条件を前記設定画面に表示させる、
    請求項１２に記載の情報処理装置。
14. 点群データに基づいてスカラー場を算出するフィールド算出部と、
    入力部により入力されるスカラー値を取得する入力情報取得部と、
    前記入力情報取得部により取得されるスカラー値に基づいて前記スカラー場の等値面を算出して面情報を生成する面生成部と、を備える情報処理装置。
15. 前記フィールド算出部は、前記点群データの１以上の各点データに基づいて局所スカラー場を生成し、前記局所スカラー場に基づいて前記スカラー場を算出する、
    請求項１４に記載の情報処理装置。
16. 前記局所スカラー場は、前記各点データからの所定の距離の範囲内において、前記各点データからの距離に対して値が段階的に変化する関数である、
    請求項１５に記載の情報処理装置。
17. 前記局所スカラー場は、前記各点データからの所定の距離の範囲内において、前記各点データからの距離に対して値が連続的に変化する関数である、
    請求項１５に記載の情報処理装置。
18. 前記局所スカラー場は、前記各点データからの所定の距離の範囲内において、前記各点データからの距離に対して値が減少する関数である、
    請求項１５から請求項１７のいずれか一項に記載の情報処理装置。
19. 前記局所スカラー場は、前記各点データからの距離が閾値以上である領域において値が一定になる関数である、
    請求項１５から請求項１８のいずれか一項に記載の情報処理装置。
20. 前記入力情報取得部は、入力部により入力される前記局所スカラー場を表す関数に関する情報を取得し、
    前記フィールド算出部は、前記入力情報取得部により取得された関数に関する情報を用いて、前記スカラー場を算出する、
    請求項１５から請求項１９のいずれか一項に記載の情報処理装置。
21. 前記関数に関する情報は、関数の種類に関する情報である、
    請求項２０に記載の情報処理装置。
22. 前記関数に関する情報は、前記各点データからの距離が閾値以上である領域において値が一定になる関数の前記閾値に関する情報または関数の係数に関する情報である、
    請求項２０に記載の情報処理装置。
23. 前記フィールド算出部は、前記局所スカラー場を重ね合わせることにより、前記スカラー場を算出する、
    請求項１５から請求項２２のいずれか一項に記載の情報処理装置。
24. 前記フィールド算出部は、前記局所スカラー場を重ね合わせ、フィルタを作用させて、前記スカラー場を表す関数を算出する、
    請求項１５から請求項２３のいずれか一項に記載の情報処理装置。
25. 前記入力情報取得部は、入力部により入力される前記フィルタに関する情報を取得し、
    前記フィールド算出部は、前記入力情報取得部によって取得されるフィルタに関する情報を用いて前記スカラー場を算出する、
    請求項２４に記載の情報処理装置。
26. 前記面生成部は、前記スカラー場を格子点で離散化し、前記格子点のスカラー値を用いて面情報を生成する、
    請求項１４から請求項２５のいずれか一項に記載の情報処理装置。
27. 前記面生成部は、第１の格子点における前記スカラー場の値と、前記第１の格子点の隣の第２の格子点における前記スカラー場の値との関係に基づいて、前記等値面を算出する、
    請求項２６記載の情報処理装置。
28. 前記入力情報取得部は、入力部により入力される前記格子点の間隔に関する情報を取得し、
    前記面生成部は、前記前記入力情報取得部により取得される前記格子点の間隔に関する情報基づいて、前記スカラー場を格子点で離散化する、
    請求項２６または請求項２７に記載の情報処理装置。
29. 前記面生成部が生成した前記面情報を表す画像を表示部に表示させる表示制御部を備える、
    請求項１４から請求項２８のいずれか一項に記載の情報処理装置。
30. 前記面生成部が生成した前記面情報を処理する処理部を備える、
    請求項１４から請求項２９のいずれか一項に記載の情報処理装置。
31. 前記処理部は、第１の前記等値面に囲まれる領域と第２の等値面に囲まれる領域とで色および明るさの一方または双方が異なる画像を生成する、
    請求項３０に記載の情報処理装置。
32. 前記処理部は、前記等値面に囲まれる領域の断面を表す画像を生成する、
    請求項３０または請求項３１に記載の情報処理装置。
33. 前記処理部は、前記等値面の面積と、前記等値面に囲まれる領域の体積と、前記等値面上の２点間の直線距離と、前記等値面上の２点間の測地距離と、指定された第１の前記等値面に囲まれる領域の重心と指定された第２の前記等値面に囲まれる領域の重心との距離との少なくとも１つを演算する、
    請求項３０から請求項３２のいずれか一項に記載の情報処理装置。
34. 請求項１から請求項３３のいずれか１項に記載の情報処理装置と、
    試料に含まれる蛍光物質の一部を活性化する活性化光を照射する光学系と、
    前記活性化された前記蛍光物質の少なくとも一部を励起する励起光を照射する照明光学系と、
    前記試料からの光の像を形成する観察光学系と、
    前記観察光学系が形成した像を撮像する撮像部と、
    前記撮像部により撮像された結果に基づいて、前記蛍光物質の位置情報を算出し、算出した位置情報を用いて前記点群データを生成する画像処理部と、を備える顕微鏡。
35. 面情報を生成するために用いられる算出条件を設定するための設定画面を表示部に表示させることと、
    前記設定画面において設定される算出条件を用いて、点群データに基づいて面情報を生成することと、
    前記生成される面情報を表す画像を前記表示部に表示させることと、を含む情報処理方法。
36. 点群データに基づいて第１のパラメータの第１の算出条件を用いて第１の面情報を生成することと、
    前記点群データに基づいて前記第１のパラメータの第２の算出条件を用いて第２の面情報を生成することと、
    前記第１の面情報を表す画像および前記第２の面情報を表す画像を表示部に表示させることと、を含む情報処理方法。
37. 点群データに基づいてスカラー場を算出することと、
    入力部により入力されるスカラー値を取得することと、
    前記取得したスカラー値に基づいて前記スカラー場の等値面を算出して面情報を生成することと、を含む情報処理方法。
38. コンピュータに、
    面情報を生成するために用いられる算出条件を設定するための設定画面を表示部に表示させることと、
    前記設定画面において設定される算出条件を用いて、点群データに基づいて面情報を生成することと、
    前記生成される面情報を表す画像を前記表示部に表示させることと、を実行させる情報処理プログラム。
39. コンピュータに、
    点群データに基づいて第１のパラメータの第１の算出条件を用いて第１の面情報を生成することと、
    前記点群データに基づいて前記第１のパラメータの第２の算出条件を用いて第２の面情報を生成することと、
    前記第１の面情報を表す画像および前記第２の面情報を表す画像を表示部に表示させることと、を実行させる情報処理プログラム。
40. コンピュータに、
    点群データに基づいてスカラー場を算出することと、
    入力部により入力されるスカラー値を取得することと、
    前記取得したスカラー値に基づいて前記スカラー場の等値面を算出して面情報を生成することと、を実行させる情報処理プログラム。

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