WO2013168348A1 - 情報処理装置、情報処理方法、情報処理プログラム、画像取得装置、画像取得システム、および画像取得・閲覧システム - Google Patents

情報処理装置、情報処理方法、情報処理プログラム、画像取得装置、画像取得システム、および画像取得・閲覧システム Download PDF

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WO2013168348A1
WO2013168348A1 PCT/JP2013/002219 JP2013002219W WO2013168348A1 WO 2013168348 A1 WO2013168348 A1 WO 2013168348A1 JP 2013002219 W JP2013002219 W JP 2013002219W WO 2013168348 A1 WO2013168348 A1 WO 2013168348A1
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WO
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image
processing
unit
luminance value
interpolation
Prior art date
Application number
PCT/JP2013/002219
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English (en)
French (fr)
Inventor
木島　公一朗
龍 成澤
Original Assignee
ソニー株式会社
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    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B21/00—Microscopes
    • G02B21/36—Microscopes arranged for photographic purposes or projection purposes or digital imaging or video purposes including associated control and data processing arrangements
    • G02B21/365—Control or image processing arrangements for digital or video microscopes
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T3/00—Geometric image transformations in the plane of the image
    • G06T3/40—Scaling of whole images or parts thereof, e.g. expanding or contracting
    • G06T3/4015—Image demosaicing, e.g. colour filter arrays [CFA] or Bayer patterns
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T5/00—Image enhancement or restoration
    • G06T5/90—Dynamic range modification of images or parts thereof
    • G06T5/92—Dynamic range modification of images or parts thereof based on global image properties
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N1/00—Scanning, transmission or reproduction of documents or the like, e.g. facsimile transmission; Details thereof
    • H04N1/40—Picture signal circuits
    • H04N1/407—Control or modification of tonal gradation or of extreme levels, e.g. background level
    • H04N1/4072—Control or modification of tonal gradation or of extreme levels, e.g. background level dependent on the contents of the original

Definitions

  • This technology relates to the development process of the virtual slide scanner.
  • RGB filters are placed on the pixels of the image sensor. Therefore, the image (RAW file) output from the image sensor is not colored. Therefore, generally, as described in Patent Document 1 and Patent Document 2, first, development (demosaic) processing is performed to colorize the image.
  • parameter adjustments such as brightness correction, contrast correction, and gamma correction can be performed when the lighting conditions are known, such as continuous shooting of observation images with a virtual slide scanner (microscope), or when the lighting conditions are stable. It does not happen frequently.
  • the final form of image use is image storage and image display with a gradation value of 8 bits, and output with a gradation value of 16 bits is not assumed.
  • the observer does not observe the 16-bit color image, it is not necessary for the observer to prepare the 16-bit color image in order to perform brightness correction, contrast correction, and gamma correction interactively.
  • Performing brightness correction, contrast correction, and gamma correction on a color image that has not been viewed for adjustment uses a memory space that is not necessary. The processing speed is slowed down.
  • an object of the present technology is to provide an information processing apparatus, an information processing method, an information processing program capable of speeding up image processing and reducing the memory consumption and reducing the cost of the apparatus.
  • An object is to provide an image acquisition device, an image acquisition system, and an image acquisition / viewing system.
  • the information processing apparatus performs a luminance value calculation process for each pixel and outputs a processed RAW image for a RAW image including a plurality of pixels.
  • a luminance value calculation unit that performs the demosaicing (interpolation) process on the processed RAW image.
  • the luminance value calculation unit performs a luminance value calculation process for each pixel on the RAW image. Since the RAW image is not colorized, the size of the image data is small and the number of pixels is small, so that there is an effect that the calculation of the luminance value for each pixel can be performed at high speed and with a small memory space consumption.
  • the interpolation processing unit outputs an image of N-bit gradation (where N is an integer of 4 or more) as a result of demosaic processing, and the information processing apparatus
  • the image processing apparatus further includes a rounding processing unit that rounds the N-bit gradation image output from the interpolation processing unit into an (N-2) -bit gradation image.
  • the processing in the interpolation processing unit is performed on an Nbit gradation image higher than the finally output (N-2) bit gradation image.
  • the rounding processing unit rounds the gradation of the finally output image to (N-2) bit gradation. Therefore, in the interpolation processing performed with gradations of N bits or more, there is an effect that the interpolation processing can be performed at high speed without any gradation number conversion in the middle.
  • the luminance value calculation unit outputs an image of N-bit gradation (where N is an integer of 4 or more) as a processed RAW image
  • the information processing apparatus further includes a rounding unit that rounds the N-bit gradation image output from the luminance value calculation unit into an (N-2) -bit gradation image and then passes the rounded image to the interpolation processing unit.
  • the rounding processing unit rounds the gradation of the finally output image to the (N-2) bit gradation, so that the data size of the image is reduced. Thereafter, the interpolation processing unit performs processing on the (N-2) bit gradation image. Therefore, there is an effect that an increase in the data size of the image due to the processing of the interpolation processing unit can be suppressed.
  • the luminance value calculation unit may perform at least one of shading processing, color balance correction, and gamma correction as the luminance value calculation processing.
  • the luminance value calculation unit performs a calculation process of the luminance value for each pixel on the RAW image including a plurality of pixels, and outputs a processed RAW image.
  • the interpolation processing unit may perform a demosaic (interpolation) process on the processed RAW image.
  • the information processing program performs a luminance value calculation process for each pixel on a RAW image including a plurality of pixels and outputs a processed RAW image;
  • the computer is caused to function as an interpolation processing unit that performs demosaic (interpolation) processing on the processed RAW image.
  • the image acquisition device calculates a luminance value for each pixel with respect to a RAW image composed of an optical microscope having an image sensor and a plurality of pixels captured by the image sensor.
  • a luminance value calculation unit that performs processing and outputs a processed RAW image and an interpolation processing unit that performs demosaic (interpolation) processing on the processed RAW image are provided.
  • the image acquisition system calculates a luminance value for each pixel with respect to a RAW image composed of an optical microscope having an image sensor and a plurality of pixels imaged by the image sensor.
  • An image acquisition apparatus including a luminance value calculation unit that performs processing and outputs a processed RAW image; and an interpolation processing unit that performs demosaic (interpolation) processing on the processed RAW image; and a server computer that stores the demosaiced image; Consists of.
  • the image acquisition / browsing system is a luminance value for each pixel with respect to a RAW image composed of an optical microscope having an image sensor and a plurality of pixels imaged by the image sensor.
  • An image acquisition apparatus comprising a luminance value calculation unit that performs the calculation process and outputs a processed RAW image, and an interpolation processing unit that performs a demosaic (interpolation) process on the processed RAW image, and stores the demosaiced image
  • a server computer and a client computer that browses the demosaiced image stored in the server computer.
  • FIG. 1 It is a figure showing the typical use environment of a virtual slide scanner. It is a figure which shows the structure of a virtual slide scanner. It is a block diagram which shows the structure of the hardware of the computer for scanners. It is a functional block diagram (conventional example) of a scanner computer. It is a figure which shows the image size at the time of processing by the conventional image processing method. It is a figure which shows the image size at the time of processing by the method (pattern 1) by this technique. It is a figure which shows the image size at the time of processing by the method (pattern 2) by this technique. It is a figure which shows the example which further deform
  • FIG. 1 is a diagram illustrating a typical use environment of a virtual slide scanner 100 according to the present technology and a general virtual slide scanner.
  • the virtual slide scanner 100 including the scanner 10 and the scanner computer 20 is installed in a histology laboratory HL in a hospital.
  • a RAW image taken by the scanner 10 is subjected to image processing such as development processing, shading processing, color balance correction, gamma correction, and 8-bit processing on the scanner computer 20, and then JPEG (Joint Photographic Experts Group). It is converted into an image and stored on the hard disk HD1.
  • JPEG Joint Photographic Experts Group
  • the JPEG image stored in the hard disk HD1 of the scanner computer 20 is then uploaded via the network 300 to the hard disk HD2 on the image management server 400 in the data center DC in the same hospital.
  • the pathologist who is an observer is stored in the hard disk HD2 of the image management server 400 using the viewer computer 500 connected to the image management server 400 and the network 300 in the pathology room PR in the hospital or the building EX outside the hospital. Observe the JPEG image.
  • the scanner computer 20 is the same as that described in the hospital example except that the internal configuration is different from that according to the prior art.
  • the photographed RAW image can be touched by the observer unless it is stored in the hard disks HD1 and HD2 as a color JPEG image having a final gradation value of 8 bits. There is no.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration of a virtual slide scanner 100 according to the present technology and a general virtual slide scanner.
  • a bright field microscope is taken as an example of the scanner 10, but a fluorescent microscope may be used. Description of the fluorescence microscope is omitted.
  • the virtual slide scanner 100 has a scanner 10 and a scanner computer 20.
  • the scanner 10 includes a stage 11, an optical system 12, a light source unit 13, an image sensor 14, a light source driving unit 15, a stage driving unit 16, and a camera control unit 17.
  • the stage 11 has a surface on which a biological sample SPL such as a tissue slice, cell, or chromosome to be imaged can be placed.
  • the stage 11 is configured to be movable in a parallel direction (xy axis) and an orthogonal direction (z axis direction) with respect to the surface.
  • An optical system 12 is disposed on one surface side of the stage 11, and a light source unit 13 is disposed on the other surface side of the stage 11.
  • the light source unit 13 emits light under the control of the light source driving unit 15, and irradiates the biological sample SPL disposed on one surface of the stage 11 through an opening formed in the stage 11. To do.
  • the light source unit 13 includes a white LED (Light Emitting Diode) that outputs white light as the light source 13A.
  • the light source unit 13 includes a condensing lens 13B that converts light emitted from the light source 13A into substantially parallel light and uses it as illumination light for the biological sample SPL.
  • the optical system 12 enlarges a part of the image in the biological sample SPL obtained by the illumination light to a predetermined magnification by the objective lens 12A and the imaging lens 12B.
  • the image magnified by the objective lens 12A and the imaging lens 12B is formed on the imaging surface of the imaging element 14.
  • an image sensor capable of simultaneous exposure in all light receiving units corresponding to all pixels, for example, a CCD (Charge-Coupled Device) image sensor, a CMOS (Complementary Metal-Oxide Semiconductor) image sensor, or the like is used. .
  • the light source drive unit 15 has at least a drive circuit that supplies a constant drive current to the light source 13A in the light source unit 13 based on the light emission command S1 from the scanner computer 20 to cause the light source 13A to emit light.
  • the stage drive unit 16 supplies stage drive currents in the xyz three-axis directions for driving the stage 11 based on the stage control signal S2 from the scanner computer 20 to move the stage 11 in the three-axis directions. .
  • the camera control unit 17 controls the image sensor 14 based on the exposure control signal S3 from the scanner computer 20.
  • the camera control unit 17 performs A / D (Analog-to-Digital) conversion on signals (RAW data) corresponding to the respective pixels read from the image sensor 14 and supplies the signals to the scanner computer 20.
  • a / D Analog-to-Digital
  • the scanner computer 20 performs image processing (described later) on the RAW data supplied from the camera control unit 17 of the scanner 10 and stores it. Further, the scanner computer 20 executes arithmetic processing for controlling the light source driving unit 15, the stage driving unit 16, and the exposure control unit 17 based on a predetermined program.
  • FIG. 3 is a block diagram illustrating a hardware configuration of the scanner computer 20 according to the present technology and a general scanner computer.
  • the scanner computer 20 is a CPU (Central Processing Unit) 21 that performs arithmetic control, a ROM (Read Only Memory) 22, a RAM (Random Access Memory) 23 that is a work memory of the CPU 21, and inputs commands according to user operations.
  • CPU Central Processing Unit
  • ROM Read Only Memory
  • RAM Random Access Memory
  • the ROM 22 stores programs for executing various processes.
  • the scanner unit 10 is connected to the interface unit 25.
  • a network 300 is connected to the network interface unit 28.
  • the display unit 26 is a liquid crystal display, an EL (Electro Luminescence) display, a plasma display, or the like.
  • a magnetic disk represented by HDD (Hard Disk Drive), a semiconductor memory, an optical disk, or the like is applied.
  • the CPU 21 develops a program corresponding to a command given from the operation input unit 24 among the plurality of programs stored in the ROM 22, and appropriately controls the display unit 26 and the storage unit 27 according to the developed program. . Further, the CPU 21 appropriately controls each unit of the scanner 10 via the interface unit 25 in accordance with a program developed in the RAM 23.
  • the GPGPU 30 can execute image processing such as shading processing and JPEG processing by parallel arithmetic processing.
  • the CPU 21 and GPGPU30 implement
  • the CPU 21 executes programs stored in the ROM 22, the storage unit 27, and the like, and controls each of the above members as necessary. Accordingly, the scanner computer 20 can realize various functional blocks, and the above-described members can be operated as the scanner computer 20.
  • FIG. 4 is a functional block diagram of the scanner computer 20 according to the present technology and a general scanner computer. Note that solid arrows shown in the figure indicate the flow of captured image data in a general scanner computer, and the captured image data in the scanner computer 20 according to the present technology. It does not show the flow.
  • the CPU 21 functions as a stage control unit 41, a light source control unit 42, an image acquisition unit 43, a stitching processing unit 50, and a tile division processing unit 51 as shown in FIG. 4 in accordance with a program corresponding to an 8-bit JPEG color image creation command. To do.
  • the GPGPU 30 functions as a development processing unit 44, a shading processing unit 45, a color balance correction unit 46, a gamma correction unit 47, an 8-bit processing unit 48, a distortion correction unit 49, and a JPEG processing unit 52 in accordance with the above program.
  • the information processing program performs a shading processing unit that calculates a luminance value for each pixel and outputs a processed RAW image on a RAW image including a plurality of pixels.
  • the computer functions as a color balance correction unit 46, a gamma correction unit 47 (luminance value calculation unit), and a development processing unit 44 (interpolation processing unit) that performs demosaic (interpolation) processing on the processed RAW image.
  • the stage control unit 41 moves the stage 11 by controlling the stage driving unit 16 with the control signal S2.
  • the light source control unit 42 controls the light source 13A by controlling the light source driving unit 15 with the control signal S1.
  • the image acquisition unit 43 captures an image by controlling the camera control unit 17 with the signal S3, and acquires the captured image as a RAW image from the image sensor 14 via the camera control unit 17.
  • the development processing unit 44 performs development (demosaic) processing of the RAW image acquired by the image acquisition unit 43 to form a color image.
  • the shading processing unit 45 performs a shading process on the image developed by the development processing unit 44.
  • the color balance correction unit 46 performs color balance (white balance) correction on the image subjected to the shading process, and corrects the originally achromatic portion to an achromatic color.
  • the gamma correction unit 47 performs gamma correction on the color balance corrected image, and adjusts the relative relationship between the color data and the signal when it is actually output.
  • the 8-bit conversion processing unit 48 changes the gradation value of the gamma-corrected image from 16 bits to 8 bits.
  • the distortion correction unit 49 performs distortion correction on the 8-bit image to correct lens distortion (distortion).
  • the shading processing unit 45 performs a shading process on the RAW image acquired by the image acquisition unit 43.
  • the color balance correction unit 46 performs color balance (white balance) correction on the shaded image.
  • the gamma correction unit 47 performs gamma correction on the color balance corrected image.
  • the 8-bit conversion processing unit 48 changes the gradation value of the gamma-corrected image from 16 bits to 8 bits.
  • the development processing unit 44 performs development (demosaic) processing of an image in which the 8-bit processing unit 48 sets the gradation value to 8 bits.
  • the distortion correction unit 49 performs distortion correction on the color image.
  • the stitching processing unit 50 performs stitching on a plurality of images that have been subjected to distortion correction, and acquires the relative position information with respect to the close position image, thereby bonding adjacent images together.
  • the tile division processing unit 51 divides the combined image into tiles for high-speed display.
  • the tile division process is performed to display image data at high speed, and is not an essential process.
  • the JPEG processing unit 52 performs JPEG processing on the tile-divided image.
  • the JPEG image is stored in the storage unit 27 and then uploaded to the image management server 400 via the network interface unit 28.
  • the shooting is performed under controlled lighting conditions or under conditions where the lighting conditions are known.
  • images are taken under various lighting conditions, so that an observer can develop and color a photographed RAW image and interactively observe the colored image. This is fundamentally different from the environment where shading processing, color balance correction, gamma correction, and the like must be performed.
  • the characteristics of the virtual slide development process include the following points.
  • the image of the virtual slide scanner since the image of the virtual slide scanner has a huge amount of data, it can be stored as a JPEG compressed image having a gradation value of 8 bits.
  • the lighting conditions at the time of shooting are known, and the parameters for performing shading processing, color balance correction, gamma correction, etc. are fixed. Therefore, it is not necessary for the observer to repeatedly perform various luminance value calculations while viewing the colorized image.
  • the gradation value of a RAW image to be captured is 10 bits or more, that is, the image sensor 14 has The gradation value is desirably 10 bits or more.
  • the gradation value is 8 bits, an 8-bit variable may be assigned at the time of image processing.
  • the gradation value is more than 8 bits and less than 16 bits, it is necessary to assign a 16-bit variable at the time of image processing.
  • FIG. 5 is a diagram showing an image size when processing is performed by a conventional image processing method.
  • the image acquisition unit 43 captures an image with the image sensor 14 and acquires RAW image data.
  • S1 In this example, an image sensor 14 having 6000 ⁇ 4000 pixels and a gradation value of 12 bits is used. Since it is still undeveloped, the image is gray space. The image size is 50 MB.
  • the development processing unit 44 performs development (demosaic) processing to form a color image.
  • S2 The gradation value is 16 bits, and the image is an RGB space.
  • the data size increases to 147MB.
  • the shading processing unit 45 performs shading processing (S3)
  • the color balance correction unit 46 performs color balance correction (S4)
  • the gamma correction unit 47 performs gamma correction.
  • S5 The image is a 16-bit RGB space, and the size of the image data remains 147 MB after each processing.
  • the 8-bit processing unit 48 performs 8-bit processing.
  • S6 With this processing, the gradation value is changed to 8 bits, and the image data is reduced to 73 MB.
  • the above processing is roughly performed in the order of development processing, luminance value calculation processing, and 8-bit processing.
  • the luminance value calculation processing referred to here is at least one of shading processing, color balance correction, and gamma correction.
  • the luminance value calculation performs independent calculation processing on each pixel constituting the image.
  • the development processing referred to here refers to performing demosaic (interpolation) processing on a plurality of adjacent pixels as a calculation target.
  • the size of the image data is increased to 147 MB by the development processing, the observer does not interactively perform the luminance value calculation processing on the colorized image. Therefore, the luminance value calculation is performed on the image having the size of 147 MB. Performing processing leads to wasteful consumption of memory space. In addition, since the memory space is consumed wastefully, the calculation speed of image processing is also slowed down.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating an image size when processing is performed by the method (pattern 1) according to the present technology.
  • the image acquisition unit 43 acquires RAW image data. (S1) Since the image is not yet developed, the image is a gray space. The image size is 50 MB.
  • the shading processing unit 45 performs shading processing (S3)
  • the color balance correction unit 46 performs color balance correction (S4)
  • the gamma correction unit 47 performs gamma correction.
  • S5 The image is a 16-bit gray space, and the size of the image data remains 50 MB after each process.
  • the 8-bit processing unit 48 performs 8-bit processing. (S6) With this process, the gradation value is changed to 8 bits, and the image data is reduced to 25 MB.
  • the development processing unit 44 performs development (demosaic) processing. (S2) As a result, the image becomes an RGB space. The data size increases to 73MB.
  • the difference between the method according to the present technology (Pattern 1) and the conventional method is that the development process (S2) is performed last. Therefore, the size of the image data is 50 MB until gamma correction (S5), and is reduced to 25 MB by 8-bit conversion processing (S6), and then increased to 73 MB by development processing (S2). That is, the image data to be subjected to the luminance value calculation process is as small as 50 MB, and the maximum value of the image data in the process is 73 MB, so that the memory space used for image processing can be greatly reduced.
  • the scanner computer 20 (information processing apparatus) performs a shading process for calculating a luminance value for each pixel and outputting a processed RAW image for a RAW image including a plurality of pixels.
  • the image processing apparatus includes a unit 45, a color balance correction unit 46, a gamma correction unit 47 (luminance value calculation unit), and a development processing unit 44 (interpolation processing unit) that performs demosaic (interpolation) processing on the processed RAW image.
  • the image processing method (information processing method) according to the present technology includes a shading processing unit 45, a color balance correction unit 46, and a gamma correction unit 47 (luminance value calculation unit) for a RAW image composed of a plurality of pixels.
  • a shading processing unit 45 a color balance correction unit 46
  • a gamma correction unit 47 luminance value calculation unit 47 for a RAW image composed of a plurality of pixels.
  • the shading processing unit 45, the color balance correction unit 46, and the gamma correction unit 47 output an image of N-bit gradation (where N is an integer equal to or greater than 4) as a processed RAW image for scanner use.
  • the computer 20 (information processing apparatus) converts the N-bit gradation image output from the shading processing unit 45, the color balance correction unit 46, and the gamma correction unit 47 (luminance value calculation unit) into an (N-2) -bit gradation image. It can be said that it further comprises an 8-bit processing unit 48 (rounding processing unit) that is handed over to the development processing unit 44 (interpolation processing unit).
  • the above processing is roughly performed in the order of luminance value calculation processing, 8-bit processing, and development processing. That is, the development processing unit 44 (interpolation processing unit) outputs an image of N-bit gradation (where N is an integer of 4 or more) as a result of demosaic processing, and the scanner computer 20 (information processing apparatus) It can be said that the image processing apparatus further includes an 8-bit processing unit 48 (rounding processing unit) that rounds the N-bit gradation image output from the unit 44 (interpolation processing unit) into an (N-2) -bit gradation image.
  • N an integer of 4 or more
  • FIG. 7 is a diagram illustrating an image size when processing is performed by the method (pattern 2) according to the present technology.
  • the image acquisition unit 43 acquires RAW image data. (S1) Since the image is not yet developed, the image is a gray space. The image size is 50 MB.
  • the shading processing unit 45 performs shading processing (S3)
  • the color balance correction unit 46 performs color balance correction (S4)
  • the gamma correction unit 47 performs gamma correction.
  • S5 The image is a 16-bit gray space, and the size of the image data remains 50 MB after each process.
  • the development processing unit 44 performs development (demosaic) processing. (S2) As a result, the image becomes an RGB space. The data size increases to 147MB.
  • the 8-bit processing unit 48 performs 8-bit processing. (S6) With this process, the gradation value is changed to 8 bits, and the image data is reduced to 73 MB.
  • the difference between the method according to the present technology (pattern 2) and the conventional method is that the development processing (S2) is performed between the gamma correction (S5) and the 8-bit conversion processing (S6). Therefore, the size of the image data is 50 MB until gamma correction (S5), increases to 147 MB by development processing (S2), and then decreases to 73 MB by 8-bit conversion processing (S6). That is, the image data to be subjected to the luminance value calculation process is as small as 50 MB, and the maximum value of the image data in the process is 147 MB.
  • the development processing unit 44 (interpolation processing unit) outputs an image of N-bit gradation (where N is an integer of 4 or more) as a result of demosaic processing
  • the scanner computer 20 information processing apparatus
  • the image processing apparatus further includes an 8-bit processing unit 48 (rounding processing unit) that rounds the N-bit gradation image output from the processing unit 44 (interpolation processing unit) into an (N-2) -bit gradation image.
  • the above processing is roughly performed in the order of luminance value calculation processing, development processing, and 8-bit processing.
  • FIG. 8 shows an example in which the method (pattern 1) according to the present technology is further modified and a shading process (S3), which is one of luminance value calculations, is brought after the development process (S2).
  • the image acquisition unit 43 acquires RAW image data. (S1) Since it is not yet developed, it is a gray space. The image size is 50 MB.
  • the color balance correction unit 46 performs color balance correction (S4), and the gamma correction unit 47 performs gamma correction.
  • S5 The image is a 16-bit gray space, and the size of the image data remains 50 MB after each process.
  • the 8-bit processing unit 48 performs 8-bit processing. (S6) With this process, the gradation value is changed to 8 bits, and the image data is reduced to 25 MB.
  • the development processing unit 44 performs development (demosaic) processing. (S2) Thereby, an image becomes RGB space.
  • the data size increases to 73MB.
  • the shading processing unit 45 performs shading processing. (S3)
  • the size of the image data remains 73 MB.
  • the major difference between the reference example and the method according to the present technology is that the shading process (S3) is performed after the development process (S2), and is performed when the image data is 8-bit RGB space.
  • FIG. 9 is a diagram showing the measurement result of the processing time and the image quality of the processing result.
  • the processing that took 22.3 seconds in the conventional method is 13.0 seconds in the method of the present technology (pattern 1), and 12.6 seconds in the method of the present technology (pattern 2).
  • the speed is almost doubled.
  • the image quality is not degraded compared to the conventional method.
  • the reason why the image quality does not deteriorate even if the luminance value calculation is performed before the development processing is basically the processing in which the luminance value calculation is simply the multiplication of the correction value to the luminance value of each pixel. Is an independent operation.
  • pattern 2 is faster than the pattern 1 is that in the pattern 1, in the development processing after the 8-bit conversion, the development processing is performed after returning to the double precision 16 bits and then the single precision 8 bits.
  • Pattern 2 since the development processing is performed with 16 bits, there is no extra accuracy conversion work.
  • the processing time is 17.9 seconds, which is faster than the conventional method.
  • this method cannot be adopted.
  • the reason that the image quality is deteriorated is considered to be because the shading process (S3) for performing the decimal point calculation is performed with single precision of 8 bits. Further, in the DPI scanner, if the all-white image is converted to 8 bits, the luminance value is only about 25.
  • the luminance value calculation process of the shading process (S3), the color balance correction (S4), and the gamma correction (S5) is performed with 16 bits, it can be performed before the development process (S2). It can be said.
  • the development processing (S2) is performed after the 8-bit conversion processing (S6) is performed after the luminance value calculation, as in pattern 1 of the present technology. Is effective.
  • priority is given to shortening the processing time, it is effective to perform the 8-bit processing (S6) after the development processing (S2) after the luminance value calculation, as in pattern 2 of the present technology.
  • this technique can also take the following structures.
  • a luminance value calculation unit that performs a luminance value calculation process for each pixel and outputs a processed RAW image on a RAW image composed of a plurality of pixels, and a demosaic (interpolation) process on the processed RAW image
  • An information processing apparatus comprising an interpolation processing unit to perform.
  • the luminance value calculation unit outputs an image of N-bit gradation (where N is an integer of 4 or more) as a processed RAW image
  • the information processing The apparatus further includes a rounding unit that rounds the N-bit gradation image output from the luminance value computing unit into an (N-2) -bit gradation image and then passes the rounded image to the interpolation processing unit.
  • the luminance value calculation unit includes, as the luminance value calculation processing, shading processing, color balance correction, and An information processing apparatus that performs at least one of gamma correction.
  • a luminance value calculation unit calculates a luminance value for each pixel and outputs a processed RAW image for a RAW image composed of a plurality of pixels, and an interpolation processing unit adds the processed RAW image to the processed RAW image.
  • a luminance value calculation unit that calculates a luminance value for each pixel and outputs a processed RAW image on a RAW image composed of a plurality of pixels, and a demosaic (interpolation) process on the processed RAW image
  • An information processing program for causing a computer to function as an interpolation processing unit.
  • An image acquisition apparatus comprising: an arithmetic unit; and an interpolation processing unit that performs a demosaic (interpolation) process on the processed RAW image.
  • An image acquisition system comprising: an image acquisition device including an arithmetic unit and an interpolation processing unit that performs a demosaic (interpolation) process on the processed RAW image; and a server computer that stores the demosaiced image.
  • An image acquisition apparatus comprising an arithmetic unit and an interpolation processing unit that performs a demosaic (interpolation) process on the processed RAW image, a server computer that stores the demosaiced image, and the demosaic process stored in the server computer
  • An image acquisition / browsing system comprising a client computer that browses a captured image.

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Abstract

【課題】画像処理を高速化できるとともに、メモリ消費量を減らして装置の低コスト化をもたらすことができる情報処理装置、情報処理方法、情報処理プログラム、および画像取得装置、画像取得システム、および画像取得・閲覧システムを提供する。 【解決手段】複数の画素により構成されるＲＡＷ画像に対して、当該画素毎の輝度値の演算処理を行い加工ＲＡＷ画像を出力する輝度値演算部と前記加工ＲＡＷ画像に対しデモザイク（補間）処理を行う補間処理部とを具備する。

Description

情報処理装置、情報処理方法、情報処理プログラム、画像取得装置、画像取得システム、および画像取得・閲覧システム
　本技術は、バーチャルスライドスキャナの現像処理に関する。
　デジタルカメラによる画像の撮影は、一般的な場合、３板ＣＣＤ（Charge Coupled Device）あるいは３板ＣＭＯＳ（Complementary Metal-Oxide Semiconductor）イメージセンサを用いる代わりに、イメージセンサの画素上にＲＧＢフィルタを配置して撮影するので、イメージセンサから出力される画像（ＲＡＷファイル）はカラー化されていない。そこで、一般的に、また特許文献１および特許文献２に記載されているように、最初に現像（デモザイク）処理が行われ、画像がカラー化される。
　特許文献１に開示されている画像処理のフローチャート（特許文献１の図１）では、ハイライト値、シャドー値設定（Ｓ１１０）を行った後、まずＲＡＷデータの現像（Ｓ１２０）を行っている。また、特許文献２に開示されている画像処理のフローチャート（特許文献２の図５）でも、ＲＡＷ画像ファイルを取得（Ｂ１）し、現像処理条件を設定（Ｂ３）した後、まずデモザイク処理（Ｂ４）を行っている。
　現像（デモザイク）処理後、カラーバランス補正を行った後、ユーザが見やすいように、あるいはユーザの好みに応じて、明るさ補正・コントラスト補正・ガンマ補正などが行われ、ディスプレイ表示や印刷が行われる。ユーザは、カラー化された画像を目視しながら、この明るさ補正・コントラスト補正・ガンマ補正などをインタラクティブに繰り返し行う場合もある。
　なお、イメージセンサから出力される画像の階調値が８ｂｉｔを超えているが、表示を行うディスプレイや印刷を行うプリンタが８ｂｉｔにしか対応していない場合は、上記の処理に加えて、８ｂｉｔ化処理が行われる。
特開２００９－２９６３５９号公報 特開２００６－２０３５７２号公報
　しかし、バーチャルスライドスキャナ（顕微鏡）による観察画像の連続撮影など、照明条件が既知である場合や、照明条件が安定している場合においては、明るさ補正・コントラスト補正・ガンマ補正などのパラメータ調整が頻繁に行われることはない。
　また、バーチャルスライドスキャナでは、画像利用の最終形態は、階調値８ｂｉｔでの画像の保存および画像の表示であり、階調値１６ｂｉｔでの出力は想定していない。このように、観察者が１６ｂｉｔカラー画像を観察しない場合、観察者が、インタラクティブに明るさ補正・コントラスト補正・ガンマ補正を行う為に１６ｂｉｔカラー画像を用意する必要はない。調整のために目視されることがないカラー画像（カラー化によりデータサイズが大きくなっている）に対し、明るさ補正・コントラスト補正・ガンマ補正を行う事は、必要のないメモリ空間を用い、画像処理速度を遅くしていることとなる。
　以上のような事情に鑑み、本技術の目的は、画像処理を高速化できるとともに、メモリ消費量を減らして装置の低コスト化をもたらすことができる情報処理装置、情報処理方法、情報処理プログラム、画像取得装置、画像取得システム、および画像取得・閲覧システムを提供することにある。
　（１）本技術に係る情報処理装置は、上記の課題を解決するために、複数の画素により構成されるＲＡＷ画像に対して、当該画素毎の輝度値の演算処理を行い加工ＲＡＷ画像を出力する輝度値演算部と前記加工ＲＡＷ画像に対しデモザイク（補間）処理を行う補間処理部とを具備する。
　当該構成において、輝度値演算部は、ＲＡＷ画像に対して、当該画素毎の輝度値の演算処理を行う。ＲＡＷ画像はカラー化されていないので、画像データのサイズが小さく画素数が少ないので、画素毎の輝度値の演算を高速に、また少ないメモリ空間の消費により行うことができるという効果がある。
　（２）また、本技術に係る情報処理装置では、前記補間処理部は、Ｎｂｉｔ階調（但し、Ｎは４以上の整数）の画像をデモザイク処理の結果として出力し、前記情報処理装置は、前記補間処理部が出力した前記Ｎｂｉｔ階調の画像を（Ｎ－２）ｂｉｔ階調の画像に丸める丸め処理部をさらに具備する。
　当該構成において、補間処理部における処理は、最終的に出力される（Ｎ－２）ｂｉｔ階調の画像よりも高いＮｂｉｔ階調の画像において行われる。また、丸め処理部は、最終的に出力される画像の階調を（Ｎ－２）ｂｉｔ階調に丸める。それ故、Ｎｂｉｔ以上の階調により行う補間処理において、途中での階調数変換無しに、高速に行えるという効果を奏する。
　（３）また、本技術に係る情報処理装置では、前記輝度値演算部は、Ｎｂｉｔ階調（但し、Ｎは４以上の整数）の画像を加工ＲＡＷ画像として出力し、前記情報処理装置は、前記輝度値演算部が出力した前記Ｎｂｉｔ階調の画像を（Ｎ－２）ｂｉｔ階調の画像に丸めてから前記補間処理部に渡す丸め処理部をさらに具備する。
　当該構成において、丸め処理部が、最終的に出力される画像の階調を（Ｎ－２）ｂｉｔ階調に丸めるので、画像のデータサイズが減少する。その後、補間処理部が、（Ｎ－２）ｂｉｔ階調の画像に対して処理を行う。それ故、補間処理部の処理による画像のデータサイズの増加が抑えられるという効果を奏する。
　（４）また、本技術に係る情報処理装置では、前記輝度値演算部は、前記輝度値の演算処理として、シェーディング処理、カラーバランス補正、およびガンマ補正のうち少なくとも１つを行う構成でもよい。
　（５）また、本技術に係る情報処理方法では、輝度値演算部が、複数の画素により構成されるＲＡＷ画像に対して、当該画素毎の輝度値の演算処理を行い加工ＲＡＷ画像を出力し、補間処理部が、前記加工ＲＡＷ画像に対しデモザイク（補間）処理を行う構成でもよい。
　（６）また、本技術に係る情報処理プログラムは、複数の画素により構成されるＲＡＷ画像に対して、当該画素毎の輝度値の演算処理を行い加工ＲＡＷ画像を出力する輝度値演算部および　前記加工ＲＡＷ画像に対しデモザイク（補間）処理を行う補間処理部
としてコンピュータを機能させる。
　（７）また、本技術に係る画像取得装置は、撮像素子を有する光学顕微鏡と、前記撮像素子が撮像した、複数の画素により構成されるＲＡＷ画像に対して、当該画素毎の輝度値の演算処理を行い加工ＲＡＷ画像を出力する輝度値演算部と前記加工ＲＡＷ画像に対しデモザイク（補間）処理を行う補間処理部とを具備する。
　（８）また、本技術に係る画像取得システムは、撮像素子を有する光学顕微鏡と、前記撮像素子が撮像した、複数の画素により構成されるＲＡＷ画像に対して、当該画素毎の輝度値の演算処理を行い加工ＲＡＷ画像を出力する輝度値演算部と前記加工ＲＡＷ画像に対しデモザイク（補間）処理を行う補間処理部とを具備する画像取得装置と、前記デモザイク処理した画像を格納するサーバコンピュータとからなる。
　（９）また、本技術に係る画像取得・閲覧システムは、撮像素子を有する光学顕微鏡と、前記撮像素子が撮像した、複数の画素により構成されるＲＡＷ画像に対して、当該画素毎の輝度値の演算処理を行い加工ＲＡＷ画像を出力する輝度値演算部と前記加工ＲＡＷ画像に対しデモザイク（補間）処理を行う補間処理部とを具備する画像取得装置と、前記デモザイク処理された画像を格納するサーバコンピュータと前記サーバコンピュータに格納された前記デモザイク処理された画像を閲覧するクライアントコンピュータとからなる。
　以上のように、本技術によれば、画像処理を高速化できるとともに、メモリ量を減らして装置の低コスト化をもたらすことができるという効果を奏する。
バーチャルスライドスキャナの典型的な使用環境を表した図である。 バーチャルスライドスキャナの構成を示す図である。 スキャナ用コンピュータのハードウェアの構成を示すブロック図である。 スキャナ用コンピュータの機能ブロック図（従来例）である。 従来の画像処理方法により処理を行った場合の画像サイズを示す図である。 本技術による方法（パターン１）により処理を行った場合の画像サイズを示す図である。 本技術による方法（パターン２）により処理を行った場合の画像サイズを示す図である。 パターン１をさらに変形し、輝度値演算の一つであるシェーディング処理（Ｓ３）を現像処理（Ｓ２）の後に持ってきた例を示す図である。 処理時間の測定結果および処理結果の画質を示す図である。
　以下、本技術に係る実施形態を、図面を参照しながら説明する。
　最初にバーチャルスライドスキャナの使用環境について説明し、次に、バーチャルスライドスキャナの構成と従来の画像処理方法を説明した後、本技術に係る画像処理方法を説明する。なお、従来技術による構成と本技術による構成において違いが無い個所は、まとめて説明し、違いがある個所のみそれを明記する。
　［バーチャルスライドスキャナの使用環境について］
　図１は、本技術に係るバーチャルスライドスキャナ１００および一般的なバーチャルスライドスキャナの典型的な使用環境を表した図である。
　スキャナ１０およびスキャナ用コンピュータ２０からなるバーチャルスライドスキャナ１００は、病院内の組織学ラボＨＬに設置されている。スキャナ１０により撮影されたＲＡＷ画像は、スキャナ用コンピュータ２０上において、現像処理、シェーディング処理、カラーバランス補正、ガンマ補正、８ｂｉｔ化処理などの画像処理が行われた後、ＪＰＥＧ（Joint Photographic Experts Group）画像に変換され、ハードディスクＨＤ１上に格納される。
　スキャナ用コンピュータ２０のハードディスクＨＤ１に格納されたＪＰＥＧ画像は、次に、同じ病院内のデータセンタＤＣにあるイメージ管理サーバ４００上のハードディスクＨＤ２に、ネットワーク３００を経由してアップロードされる。観察者である病理医は、病院内の病理学室ＰＲまたは病院外の建物ＥＸにいてイメージ管理サーバ４００とネットワーク３００により接続されたビューワコンピュータ５００を用いて、イメージ管理サーバ４００のハードディスクＨＤ２に格納されたＪＰＥＧ画像を観察する。
　なお、後述する本技術に係るスキャナ用コンピュータ２０は、その内部構成が従来技術によるものと異なる以外、上記病院の例において説明した事項は同様である。
　このように、バーチャルスライドスキャナ１００では、撮影されたＲＡＷ画像が最終的な形態である階調値８ｂｉｔのカラーＪＰＥＧ画像としてハードディスクＨＤ１およびＨＤ２に格納された後でないと、観察者の目に触れることはない。
　この点が、通常の写真撮影において、観察者が、撮影されたＲＡＷ画像を現像してカラー化し、カラー化された画像を目視しながらインタラクティブに、シェーディング処理、カラーバランス補正、およびガンマ補正などを行う環境とは、根本的に異なる点である。
　［バーチャルスライドスキャナ１００の構成について］
　図２は本技術に係るバーチャルスライドスキャナ１００および一般的なバーチャルスライドスキャナの構成を示す図である。なお、ここではスキャナ１０として、明視野顕微鏡を例に挙げているが、蛍光顕微鏡でもよい。蛍光顕微鏡の説明は省略する。
　バーチャルスライドスキャナ１００はスキャナ１０と、スキャナ用コンピュータ２０とを有する。
　スキャナ１０は、ステージ１１、光学系１２、光源ユニット１３、撮像素子１４、光源駆動部１５、ステージ駆動部１６、およびカメラ制御部１７を有する。
　ステージ１１は、撮像対象である例えば組織切片、細胞又は染色体等の生体サンプルＳＰＬを配置可能な面を有する。ステージ１１は、その面に対して平行方向（ｘｙ軸）及び直交方向（ｚ軸方向）に移動自在に構成される。
　ステージ１１の一方の面側には光学系１２が配され、ステージ１１の他方の面側には光源ユニット１３が配される。
　光源ユニット１３は、光源駆動部１５による制御の下で光を出射し、該光をステージ１１に穿設される開口から、該ステージ１１の一方の面に配される生体サンプルＳＰＬに対して照射する。光源ユニット１３は、白色光を出力する白色ＬＥＤ（Light Emitting Diode）などを光源１３Ａとして有する。光源ユニット１３は、光源１３Ａから出射された光を略平行光に変換して生体サンプルＳＰＬに対する照明光とする集光レンズ１３Ｂを有する。
　光学系１２は、照明光により得られる生体サンプルＳＰＬにおける一部の像を、対物レンズ１２Ａ及び結像レンズ１２Ｂによって所定の倍率に拡大する。対物レンズ１２Ａ及び結像レンズ１２Ｂにより拡大された像は撮像素子１４の撮像面に結像される。撮像素子１４としては、全画素に対応する全受光部での同時露光が可能な撮像素子、例えば、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）イメージセンサ、およびＣＭＯＳ（Complementary Metal-Oxide Semiconductor）イメージセンサなどが用いられる。
　光源駆動部１５は、スキャナ用コンピュータ２０からの発光命令Ｓ１をもとに光源ユニット１３内の光源１３Ａに一定の駆動電流を供給して光源１３Ａを発光させるドライブ回路を少なくとも有する。
　ステージ駆動部１６は、スキャナ用コンピュータ２０からのステージ制御信号Ｓ２をもとにステージ１１を駆動するためのｘｙｚの３軸方向それぞれのステージ駆動電流を供給してステージ１１を３軸方向に移動させる。
　カメラ制御部１７は、スキャナ用コンピュータ２０からの露光制御信号Ｓ３をもとに撮像素子１４の制御を行う。カメラ制御部１７は、撮像素子１４から読み出された各画素に対応する信号（ＲＡＷデータ）をＡ／Ｄ（Analog to Digital）変換してスキャナ用コンピュータ２０に供給する。
　スキャナ用コンピュータ２０は、スキャナ１０のカメラ制御部１７より供給されるＲＡＷデータに画像処理（後述）を行い、保存する。また、スキャナ用コンピュータ２０は、所定のプログラムに基づいて光源駆動部１５、ステージ駆動部１６及び露光制御部１７をそれぞれ制御するための演算処理を実行する。
　［スキャナ用コンピュータ２０の構成］
　次に、スキャナ用コンピュータ２０の構成について説明する。
　図３は、本技術に係るスキャナ用コンピュータ２０および一般的なスキャナ用コンピュータのハードウェアの構成を示すブロック図である。
　スキャナ用コンピュータ２０は、演算制御を行うＣＰＵ(Central Processing Unit)２１、ＲＯＭ(Read Only Memory)２２、ＣＰＵ２１のワークメモリとなるＲＡＭ(Random Access Memory)２３、ユーザの操作に応じた命令を入力する操作入力部２４、インターフェイス部２５、表示部２６、記憶部２７、ネットワークインターフェイス部２８、ＧＰＧＰＵ（General-purpose computing on graphics processing units）３０、およびこれらを互いに接続するバス２９を備える。
　ＲＯＭ２２には、各種の処理を実行するためのプログラムが格納される。インターフェイス部２５には、スキャナ１０が接続される。ネットワークインターフェイス部２８には、ネットワーク３００が接続される。
　表示部２６には、液晶ディスプレイ、ＥＬ（Electro Luminescence）ディスプレイ又はプラズマディスプレイ等が適用される。記憶部２７には、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）に代表される磁気ディスクもしくは半導体メモリ又は光ディスク等が適用される。
　ＣＰＵ２１は、ＲＯＭ２２に格納される複数のプログラムのうち、操作入力部２４から与えられる命令に対応するプログラムをＲＡＭ２３に展開し、該展開したプログラムにしたがって、表示部２６及び記憶部２７を適宜制御する。またＣＰＵ２１は、ＲＡＭ２３に展開されたプログラムに従って、インターフェイス部２５を介してスキャナ１０の各部を適宜制御する。
　ＧＰＧＰＵ３０は、シェーディング処理、ＪＰＥＧ化処理などの画像処理を並列演算処理により実行することが可能である。
　ＣＰＵ２１およびＧＰＧＰＵ３０は、後述する各機能ブロックを実現する。ＣＰＵ２１は、ＲＯＭ２２および記憶部２７等に格納されたプログラムを実行して、必要に応じて、上記各部材を制御する。これにより、スキャナ用コンピュータ２０は、種々の機能ブロックを実現することができ、上記各部材を、スキャナ用コンピュータ２０として動作させることができる。
　［スキャナ用コンピュータ２０の機能ブロック（従来例）］
　図４は、本技術に係るスキャナ用コンピュータ２０および一般的なスキャナ用コンピュータの機能ブロック図である。なお、図中に示されている実線の矢印は、一般的なスキャナ用コンピュータにおける、撮影された画像データの流れを示しており、本技術に係るスキャナ用コンピュータ２０における、撮影された画像データの流れを示しているものではない。
　ＣＰＵ２１は、８ｂｉｔＪＰＥＧカラー画像の作成命令に対応するプログラムに従って、図４に示すように、ステージ制御部４１、光源制御部４２、画像取得部４３、スティッチング処理部５０、タイル分割処理部５１として機能する。
　また、ＧＰＧＰＵ３０は、上記プログラムに従って、現像処理部４４、シェーディング処理部４５、カラーバランス補正部４６、ガンマ補正部４７、８ｂｉｔ化処理部４８、ディストーション補正部４９、ＪＰＥＧ化処理部５２として機能する。
　すなわち、詳細は後述するが、本技術に係る情報処理プログラムは、複数の画素により構成されるＲＡＷ画像に対して、当該画素毎の輝度値の演算処理を行い加工ＲＡＷ画像を出力するシェーディング処理部４５・カラーバランス補正部４６・ガンマ補正部４７（輝度値演算部）および前記加工ＲＡＷ画像に対しデモザイク（補間）処理を行う現像処理部４４（補間処理部）としてコンピュータを機能させる。
　ステージ制御部４１は、ステージ駆動部１６を制御信号Ｓ２により制御することにより、ステージ１１の移動を行う。
　光源制御部４２は、光源駆動部１５を制御信号Ｓ１により制御することにより、光源１３Ａの制御を行う。
　画像取得部４３は、カメラ制御部１７を信号Ｓ３により制御することにより、画像の撮影を行い、撮影された画像を、ＲＡＷ画像として、撮像素子１４からカメラ制御部１７を介して取得する。
　従来技術では、現像処理部４４は、画像取得部４３が取得したＲＡＷ画像の現像（デモザイク）処理を行い、カラー画像化する。
　シェーディング処理部４５は、現像処理部４４が現像した画像に対してシェーディング処理を行う。カラーバランス補正部４６は、シェーディング処理された画像に対して、カラーバランス（ホワイトバランス）補正を行い、本来無彩色の部分を無彩色に修正する。ガンマ補正部４７は、カラーバランス補正された画像に対してガンマ補正を行い、色のデータと、それが実際に出力される際の信号の相対関係を調節する。８ｂｉｔ化処理部４８は、ガンマ補正された画像の階調値を１６ｂｉｔから８ｂｉｔにする。ディストーション補正部４９は、８ｂｉｔ化された画像に対しディストーション補正を行い、レンズの歪曲収差（ディストーション）を補正する。
　なお、本技術では、画像データの流れが従来技術と異なり、例えば、シェーディング処理部４５は、画像取得部４３が取得したＲＡＷ画像に対してシェーディング処理を行う。カラーバランス補正部４６は、シェーディング処理された画像に対して、カラーバランス（ホワイトバランス）補正を行う。ガンマ補正部４７は、カラーバランス補正された画像に対してガンマ補正を行う。８ｂｉｔ化処理部４８は、ガンマ補正された画像の階調値を１６ｂｉｔから８ｂｉｔにする。現像処理部４４は、８ｂｉｔ化処理部４８が階調値を８ｂｉｔにした画像の現像（デモザイク）処理を行う。ディストーション補正部４９は、カラー画像化された画像に対しディストーション補正を行う。
　以下、画像がイメージ管理サーバ４００にアップロードされるまでの構成は、従来技術と本技術において共通である。
　スティッチング処理部５０は、ディストーション補正が済んだ複数の画像にスティッチングを行い、近接位置画像との相対位置情報の取得を行うことにより、隣り合う画像同士を貼り合わせる。
　タイル分割処理部５１は、高速表示を行う為に貼り合わせられた画像をタイルに分割する。なお、タイル分割処理は画像データを高速に表示するために行うものであり、必須の処理ではない。ＪＰＥＧ化処理部５２は、タイル分割された画像のＪＰＥＧ化を行う。ＪＰＥＧ化された画像は、記憶部２７に格納された後、ネットワークインターフェイス部２８を経由して、イメージ管理サーバ４００にアップロードされる。
　［バーチャルスライドスキャナ１００の撮影例］
　バーチャルスライドスキャナ１００では、照明条件が一定あるいは既知の条件下において、同一試料（スライド）の連続する領域の画像を、連続して撮影する場合や、同一試料（スライド）の一領域を、焦点位置を変えながら連続して撮影する場合や、同一試料（スライド）の一領域の時間変化を観察するために、その一領域を、時間をおいて撮影する場合などがある。
　すなわち、バーチャルスライドスキャナ１００の撮影では、コントロールされた照明条件下もしくは照明条件が既知である条件下において撮影が行われる。
　この点も、通常の写真撮影において、様々な照明条件下において画像が撮影されるので、観察者は、撮影されたＲＡＷ画像を現像してカラー化し、カラー化された画像を目視しながらインタラクティブに、シェーディング処理、カラーバランス補正、およびガンマ補正などを行わなければならない環境とは、根本的に異なる点である。
　［バーチャルスライド現像工程の特質］
　バーチャルスライド現像工程の特質として、以下の点が挙げられる。
　第一に、バーチャルスライドスキャナの画像はデータ量が膨大になるため、階調値８ｂｉｔのＪＰＥＧ圧縮画像として保存されることが挙げられる。
　第二に、上述のとおり、画像処理途中のデータが観察者の目に触れることが無い。それ故、観察者が各種補正をインタラクティブに行うことは無いので、必ずしも最初に現像処理を行って画像をカラー化する必要はない。
　第三に、撮影時の照明条件は既知であり、シェーディング処理、カラーバランス補正、およびガンマ補正などを行う際のパラメータは固定である。それ故、観察者が、カラー化された画像を見ながら、様々な輝度値演算をインタラクティブに繰り返し行う必要は無い。
　第四に、なお、シェーディング処理、カラーバランス補正、およびガンマ補正などの小数点演算処理を行うので、画質を落とさないためには、撮影するＲＡＷ画像の階調値は１０ｂｉｔ以上、すなわち撮像素子１４の階調値は１０ｂｉｔ以上あることが望ましい。階調値が８ｂｉｔの場合、画像処理時には８ｂｉｔの変数を割り当てればよいが、階調値が８ｂｉｔ超１６ｂｉｔ未満の場合、画像処理時に１６ｂｉｔの変数を割り当てる必要がある。撮像素子１４の階調値が１０ｂｉｔの場合、８ｂｉｔの撮像素子１４により撮影した場合に比べ、階調値は２ｂｉｔ多いだけだが、メモリ空間は、１６／８＝２により２倍のメモリ空間を用いる必要があり、メモリ使用効率が著しく悪くなる。
　以上から言えることは、バーチャルスライド現像工程の環境は、通常のカメラ撮影後の画像処理とは、条件が大きく異なっているということである。その為、画像処理の工程を見直すことにより処理の高速化や計算リソースの削減などの検討を行うに至った。
　［画像処理の各工程における画像サイズについて（従来例および本技術の比較）］
　以下では、従来の方法により画像処理を行った場合と、本技術により画像処理を行った場合とにおける、画像データのサイズの違いを示す。
　図５は、従来の画像処理方法により処理を行った場合の画像サイズを示す図である。
　まず画像取得部４３が、撮像素子１４により撮影を行い、ＲＡＷ画像データを取得する。（Ｓ１）この例では、６０００×４０００ピクセル、階調値１２ｂｉｔの撮像素子１４を用いる。まだ現像前なので、画像はｇｒａｙ空間である。画像のサイズは５０ＭＢである。
　次に、現像処理部４４が、現像（デモザイク）処理を行いカラー画像化する。（Ｓ２）階調値は１６ｂｉｔとして、画像はＲＧＢ空間となる。データサイズは１４７ＭＢに増加する。
　次に、シェーディング処理部４５がシェーディング処理を行い（Ｓ３）、カラーバランス補正部４６がカラーバランス補正を行い（Ｓ４）、ガンマ補正部４７がガンマ補正を行う。（Ｓ５）画像は、１６ｂｉｔ、ＲＧＢ空間であり、画像データのサイズは、各処理後に１４７ＭＢのままである。
　次に、８ｂｉｔ化処理部４８が、８ｂｉｔ化処理を行う。（Ｓ６）この処理により階調値が８ｂｉｔに変更され、画像データが７３ＭＢに減少する。
　上記の処理は、大きく分けると、現像処理、輝度値演算処理、８ｂｉｔ化処理の順に行われている。なお、ここで言う輝度値演算処理とは、シェーディング処理、カラーバランス補正、およびガンマ補正のうち少なくとも１つのことである。また、輝度値演算は、画像を構成する個々の画素に対して独立した演算処理を行うものである。それに対して、ここで言う現像処理とは、隣接する複数の画素を演算対象としたデモザイク（補間）処理を行うことをいう。
　現像処理により画像データのサイズは１４７ＭＢに増加するが、カラー化された画像に対して観察者がインタラクティブに輝度値演算処理を行うわけではないので、この１４７ＭＢのサイズの画像に対して輝度値演算処理を行うことは、メモリ空間を無駄に消費することに繋がる。また、メモリ空間を無駄に消費するので、画像処理の演算速度も遅くなってしまう。
　図６は、本技術による方法（パターン１）により処理を行った場合の画像サイズを示す図である。
　まず画像取得部４３が、ＲＡＷ画像データを取得する。（Ｓ１）まだ現像前なので、画像はｇｒａｙ空間である。画像のサイズは５０ＭＢである。
　次に、シェーディング処理部４５がシェーディング処理を行い（Ｓ３）、カラーバランス補正部４６がカラーバランス補正を行い（Ｓ４）、ガンマ補正部４７がガンマ補正を行う。（Ｓ５）画像は、１６ｂｉｔ、ｇｒａｙ空間であり、画像データのサイズは、各処理後に５０ＭＢのままである。
　次に、８ｂｉｔ化処理部４８が、８ｂｉｔ化処理を行う。（Ｓ６）この処理により階調値が８ｂｉｔに変更され、画像データが２５ＭＢまで減少する。
　次に、現像処理部４４が、現像（デモザイク）処理を行う。（Ｓ２）これにより画像はＲＧＢ空間となる。データサイズは７３ＭＢに増加する。
　本技術による方法（パターン１）と従来の方法との違いは、現像処理（Ｓ２）が、最後に行われる点である。その為、画像データのサイズは、ガンマ補正（Ｓ５）までは５０ＭＢであり、８ｂｉｔ化処理（Ｓ６）により２５ＭＢに減った後、現像処理（Ｓ２）により７３ＭＢまで増加している。すなわち、輝度値演算処理の対象となる画像データは５０ＭＢと小さく、処理過程での画像データの最大値も７３ＭＢなので、画像処理に使用するメモリ空間を大幅に削減することができる。
　以上より、本技術に係るスキャナ用コンピュータ２０（情報処理装置）は、複数の画素により構成されるＲＡＷ画像に対して、当該画素毎の輝度値の演算処理を行い加工ＲＡＷ画像を出力するシェーディング処理部４５・カラーバランス補正部４６・ガンマ補正部４７（輝度値演算部）と前記加工ＲＡＷ画像に対しデモザイク（補間）処理を行う現像処理部４４（補間処理部）とを具備すると言える。
　また、本技術に係る画像処理方法（情報処理方法）は、シェーディング処理部４５・カラーバランス補正部４６・ガンマ補正部４７（輝度値演算部）が、複数の画素により構成されるＲＡＷ画像に対して、当該画素毎の輝度値の演算処理を行い加工ＲＡＷ画像を出力し、現像処理部４４（補間処理部）が、前記加工ＲＡＷ画像に対しデモザイク（補間）処理を行うと言える。
　また、シェーディング処理部４５・カラーバランス補正部４６・ガンマ補正部４７（輝度値演算部）は、Ｎｂｉｔ階調（但し、Ｎは４以上の整数）の画像を加工ＲＡＷ画像として出力し、スキャナ用コンピュータ２０（情報処理装置）は、シェーディング処理部４５・カラーバランス補正部４６・ガンマ補正部４７（輝度値演算部）が出力した前記Ｎｂｉｔ階調の画像を（Ｎ－２）ｂｉｔ階調の画像に丸めてから現像処理部４４（補間処理部）に渡す８ｂｉｔ化処理部４８（丸め処理部）をさらに具備すると言える。
　上記の処理は、大きく分けると、輝度値演算処理、８ｂｉｔ化処理、現像処理の順に行われている。すなわち、現像処理部４４（補間処理部）は、Ｎｂｉｔ階調（但し、Ｎは４以上の整数）の画像をデモザイク処理の結果として出力し、スキャナ用コンピュータ２０（情報処理装置）は、現像処理部４４（補間処理部）が出力した前記Ｎｂｉｔ階調の画像を（Ｎ－２）ｂｉｔ階調の画像に丸める８ｂｉｔ化処理部４８（丸め処理部）をさらに具備すると言える。
　図７は、本技術による方法（パターン２）により処理を行った場合の画像サイズを示す図である。
　まず画像取得部４３が、ＲＡＷ画像データを取得する。（Ｓ１）まだ現像前なので、画像はｇｒａｙ空間である。画像のサイズは５０ＭＢである。
　次に、シェーディング処理部４５がシェーディング処理を行い（Ｓ３）、カラーバランス補正部４６がカラーバランス補正を行い（Ｓ４）、ガンマ補正部４７がガンマ補正を行う。（Ｓ５）画像は、１６ｂｉｔ、ｇｒａｙ空間であり、画像データのサイズは、各処理後に５０ＭＢのままである。
　次に、現像処理部４４が、現像（デモザイク）処理を行う。（Ｓ２）これにより画像はＲＧＢ空間となる。データサイズは１４７ＭＢに増加する。
　次に、８ｂｉｔ化処理部４８が、８ｂｉｔ化処理を行う。（Ｓ６）この処理により階調値が８ｂｉｔに変更され、画像データが７３ＭＢまで減少する。
　本技術による方法（パターン２）と従来の方法との違いは、現像処理（Ｓ２）が、ガンマ補正（Ｓ５）と８ｂｉｔ化処理（Ｓ６）との間において行われる点である。その為、画像データのサイズは、ガンマ補正（Ｓ５）までは５０ＭＢであり、現像処理（Ｓ２）により１４７ＭＢまで増加した後、８ｂｉｔ化処理（Ｓ６）により７３ＭＢに減っている。すなわち、輝度値演算処理の対象となる画像データは５０ＭＢと小さく、処理過程での画像データの最大値は１４７ＭＢである。
　以上より、現像処理部４４（補間処理部）は、Ｎｂｉｔ階調（但し、Ｎは４以上の整数）の画像をデモザイク処理の結果として出力し、スキャナ用コンピュータ２０（情報処理装置）は、現像処理部４４（補間処理部）が出力した前記Ｎｂｉｔ階調の画像を（Ｎ－２）ｂｉｔ階調の画像に丸める８ｂｉｔ化処理部４８（丸め処理部）をさらに具備すると言える。
　上記の処理は、大きく分けると、輝度値演算処理、現像処理、８ｂｉｔ化処理の順に行われている。
　なお、参考までに、本技術による方法（パターン１）をさらに変形し、輝度値演算の一つであるシェーディング処理（Ｓ３）を現像処理（Ｓ２）の後に持ってきた例を図８に示す。
　まず画像取得部４３が、ＲＡＷ画像データを取得する。（Ｓ１）まだ現像前なので、ｇｒａｙ空間である。画像のサイズは５０ＭＢである。
　次に、カラーバランス補正部４６がカラーバランス補正を行い（Ｓ４）、ガンマ補正部４７がガンマ補正を行う。（Ｓ５）画像は、１６ｂｉｔ、ｇｒａｙ空間であり、画像データのサイズは、各処理後に５０ＭＢのままである。
　次に、８ｂｉｔ化処理部４８が、８ｂｉｔ化処理を行う。（Ｓ６）この処理により階調値が８ｂｉｔに変更され、画像データが２５ＭＢまで減少する。
　次に、現像処理部４４が、現像（デモザイク）処理を行う。（Ｓ２）これにより画像はＲＧＢ空間となる。データサイズは７３ＭＢに増加する。
　次に、シェーディング処理部４５がシェーディング処理を行う。（Ｓ３）画像データのサイズは、７３ＭＢのままである。
　参考例と本技術による方法（パターン１）との大きな違いは、シェーディング処理（Ｓ３）が、現像処理（Ｓ２）の後に行われ、画像データが８ｂｉｔ、ＲＧＢ空間のときに行われる点である。
　このように、画像処理における現像処理の順序を変えることにより、画像データのサイズを抑えたまま、画像処理を行う事ができる。
　なお、処理順序を変更したことによる画質の劣化の有無については、後述する。
　［画像処理時間の比較］
　以下では、画像処理における処理の順序変更および画像処理を行う際の画像サイズの違いが、実際の画像処理において与える影響を測定した。
　なお、処理時間の測定においては、Eplicsにより撮影した１３枚のＲＡＷ画像の連続処理を実行した。２枚目の画像作成終了時から、１２枚目の画像作成終了時までの時間（１０枚処理時間）を計測した。また、カラーバランス処理では、１３枚の画像と同じデータサイズのwhite rawを利用した。
　図９は、処理時間の測定結果および処理結果の画質を示す図である。この図から分かる通り、従来の方法では２２．３秒かかっていた処理が、本技術の方法（パターン１）では１３．０秒となり、本技術の方法（パターン２）では、１２．６秒となっており、ほぼ２倍近い高速化が実現されている。
　画質は従来の方法に比べて劣化してはいない。輝度値演算を現像処理の前に行っても画質が劣化しない理由は、輝度値演算が、基本的に、個々の画素の輝度値に対して補正値を乗ずるだけの処理であり、現像処理とは独立した演算であるためである。
　パターン１よりもパターン２のほうが速い理由としては、パターン１では、８ｂｉｔ化した後の現像処理では、一度倍精度の１６ｂｉｔに戻してから現像処理を行い、その後単精度の８ｂｉｔに戻しているのに対し、パターン２では、１６ｂｉｔのまま現像処理を行っているので、余計な精度変換作業が無いことが挙げられる。
　なお、参考パターンでは、処理時間は１７．９秒となり従来方法に比べて高速化されているが、画質の劣化が認められるので、この方法を採用することはできない。画質が劣化する原因は、小数点演算を行うシェーディング処理（Ｓ３）を８ｂｉｔの単精度において行っているためと考えられる。また、ＤＰＩスキャナでは全白画像を８ｂｉｔ化すると輝度値が２５程度しかないことも画質劣化の一因と考えられる。
　以上より、シェーディング処理（Ｓ３）、カラーバランス補正（Ｓ４）、およびガンマ補正（Ｓ５）の輝度値演算処理を１６ｂｉｔのまま行うのであれば、現像処理（Ｓ２）の前に行う事が可能であると言える。
　また、処理時の画像データサイズを抑えることを優先する場合は、本技術のパターン１のように、輝度値計算の後、８ｂｉｔ化処理（Ｓ６）を行ってから現像処理（Ｓ２）を行う事が有効である。処理時間の短縮を優先する場合は、本技術のパターン２のように、輝度値計算の後、現像処理（Ｓ２）を行ってから８ｂｉｔ化処理（Ｓ６）を行う事が有効である。
　［本技術の他の構成例］
　なお、本技術は以下のような構成も採ることができる。
（１）複数の画素により構成されるＲＡＷ画像に対して、当該画素毎の輝度値の演算処理を行い加工ＲＡＷ画像を出力する輝度値演算部と前記加工ＲＡＷ画像に対しデモザイク（補間）処理を行う補間処理部とを具備する情報処理装置。
（２）前記（１）に記載の情報処理装置であって、前記補間処理部は、Ｎｂｉｔ階調（但し、Ｎは４以上の整数）の画像をデモザイク処理の結果として出力し、前記情報処理装置は、前記補間処理部が出力した前記Ｎｂｉｔ階調の画像を（Ｎ－２）ｂｉｔ階調の画像に丸める丸め処理部をさらに具備する情報処理装置。
（３）前記（１）に記載の情報処理装置であって、前記輝度値演算部は、Ｎｂｉｔ階調（但し、Ｎは４以上の整数）の画像を加工ＲＡＷ画像として出力し、前記情報処理装置は、前記輝度値演算部が出力した前記Ｎｂｉｔ階調の画像を（Ｎ－２）ｂｉｔ階調の画像に丸めてから前記補間処理部に渡す丸め処理部をさらに具備する情報処理装置。
（４）前記（１）から（３）のうちいずれか１つに記載の情報処理装置であって、前記輝度値演算部は、前記輝度値の演算処理として、シェーディング処理、カラーバランス補正、およびガンマ補正のうち少なくとも１つを行う情報処理装置。
（５）輝度値演算部が、複数の画素により構成されるＲＡＷ画像に対して、当該画素毎の輝度値の演算処理を行い加工ＲＡＷ画像を出力し、補間処理部が、前記加工ＲＡＷ画像に対しデモザイク（補間）処理を行う情報処理方法。
（６）複数の画素により構成されるＲＡＷ画像に対して、当該画素毎の輝度値の演算処理を行い加工ＲＡＷ画像を出力する輝度値演算部および前記加工ＲＡＷ画像に対しデモザイク（補間）処理を行う補間処理部としてコンピュータを機能させるための情報処理プログラム。
（７）撮像素子を有する光学顕微鏡と、前記撮像素子が撮像した、複数の画素により構成されるＲＡＷ画像に対して、当該画素毎の輝度値の演算処理を行い加工ＲＡＷ画像を出力する輝度値演算部と前記加工ＲＡＷ画像に対しデモザイク（補間）処理を行う補間処理部とを具備する画像取得装置。
（８）撮像素子を有する光学顕微鏡と、前記撮像素子が撮像した、複数の画素により構成されるＲＡＷ画像に対して、当該画素毎の輝度値の演算処理を行い加工ＲＡＷ画像を出力する輝度値演算部と前記加工ＲＡＷ画像に対しデモザイク（補間）処理を行う補間処理部とを具備する画像取得装置と、前記デモザイク処理した画像を格納するサーバコンピュータとからなる画像取得システム。
（９）撮像素子を有する光学顕微鏡と、前記撮像素子が撮像した、複数の画素により構成されるＲＡＷ画像に対して、当該画素毎の輝度値の演算処理を行い加工ＲＡＷ画像を出力する輝度値演算部と前記加工ＲＡＷ画像に対しデモザイク（補間）処理を行う補間処理部とを具備する画像取得装置と、前記デモザイク処理された画像を格納するサーバコンピュータと前記サーバコンピュータに格納された前記デモザイク処理された画像を閲覧するクライアントコンピュータとからなる画像取得・閲覧システム。
　　１０　　スキャナ
　　１１　　ステージ
　　１２　　光学系
　　１２Ａ　対物レンズ
　　１２Ｂ　結像レンズ
　　１３　　光源ユニット
　　１３Ａ　光源
　　１３Ｂ　集光レンズ
　　１４　　撮像素子
　　１５　　光源駆動部
　　１６　　ステージ駆動部
　　１７　　カメラ制御部
　　２０　　スキャナ用コンピュータ
　　２１　　ＣＰＵ
　　２２　　ＲＯＭ
　　２３　　ＲＡＭ
　　２４　　操作入力部
　　２５　　インターフェイス部
　　２６　　表示部
　　２７　　記憶部
　　２８　　ネットワークインターフェイス部
　　２９　　バス
　　３０　　ＧＰＧＰＵ
　　４１　　ステージ制御部
　　４２　　光源制御部
　　４３　　画像取得部
　　４４　　現像処理部
　　４５　　シェーディング処理部
　　４６　　カラーバランス補正部
　　４７　　ガンマ補正部
　　４８　　８ｂｉｔ化処理部
　　４９　　ディストーション補正部
　　５０　　スティッチング処理部
　　５１　　タイル分割処理部
　　５２　　ＪＰＥＧ化処理部
　１００　　バーチャルスライドスキャナ
　３００　　ネットワーク
　４００　　イメージ管理サーバ
　５００　　ビューワコンピュータ

Claims (9)

  1. 　複数の画素により構成されるＲＡＷ画像に対して、当該画素毎の輝度値の演算処理を行い加工ＲＡＷ画像を出力する輝度値演算部と
    　前記加工ＲＡＷ画像に対しデモザイク（補間）処理を行う補間処理部と
    を具備する情報処理装置。
  2. 　請求項１に記載の情報処理装置であって、
    　前記補間処理部は、Ｎｂｉｔ階調（但し、Ｎは４以上の整数）の画像をデモザイク処理の結果として出力し、
    　前記情報処理装置は、前記補間処理部が出力した前記Ｎｂｉｔ階調の画像を（Ｎ－２）ｂｉｔ階調の画像に丸める丸め処理部をさらに具備する
    情報処理装置。
  3. 　請求項１に記載の情報処理装置であって、
    　前記輝度値演算部は、Ｎｂｉｔ階調（但し、Ｎは４以上の整数）の画像を加工ＲＡＷ画像として出力し、
    　前記情報処理装置は、前記輝度値演算部が出力した前記Ｎｂｉｔ階調の画像を（Ｎ－２）ｂｉｔ階調の画像に丸めてから前記補間処理部に渡す丸め処理部をさらに具備する
    情報処理装置。
  4. 　請求項１に記載の情報処理装置であって、
    　前記輝度値演算部は、前記輝度値の演算処理として、シェーディング処理、カラーバランス補正、およびガンマ補正のうち少なくとも１つを行う
    情報処理装置。
  5. 　輝度値演算部が、複数の画素により構成されるＲＡＷ画像に対して、当該画素毎の輝度値の演算処理を行い加工ＲＡＷ画像を出力し、
    　補間処理部が、前記加工ＲＡＷ画像に対しデモザイク（補間）処理を行う
    情報処理方法。
  6. 　複数の画素により構成されるＲＡＷ画像に対して、当該画素毎の輝度値の演算処理を行い加工ＲＡＷ画像を出力する輝度値演算部および
    　前記加工ＲＡＷ画像に対しデモザイク（補間）処理を行う補間処理部
    としてコンピュータを機能させるための情報処理プログラム。
  7. 　撮像素子を有する光学顕微鏡と、
    　前記撮像素子が撮像した、複数の画素により構成されるＲＡＷ画像に対して、当該画素毎の輝度値の演算処理を行い加工ＲＡＷ画像を出力する輝度値演算部と
    　前記加工ＲＡＷ画像に対しデモザイク（補間）処理を行う補間処理部と
    を具備する画像取得装置。
  8. 　撮像素子を有する光学顕微鏡と、
    　前記撮像素子が撮像した、複数の画素により構成されるＲＡＷ画像に対して、当該画素毎の輝度値の演算処理を行い加工ＲＡＷ画像を出力する輝度値演算部と
    　前記加工ＲＡＷ画像に対しデモザイク（補間）処理を行う補間処理部と
    を具備する画像取得装置と、
    　前記デモザイク処理した画像を格納するサーバコンピュータと
    からなる画像取得システム。
  9. 　撮像素子を有する光学顕微鏡と、
    　前記撮像素子が撮像した、複数の画素により構成されるＲＡＷ画像に対して、当該画素毎の輝度値の演算処理を行い加工ＲＡＷ画像を出力する輝度値演算部と
    　前記加工ＲＡＷ画像に対しデモザイク（補間）処理を行う補間処理部と
    を具備する画像取得装置と、
    　前記デモザイク処理された画像を格納するサーバコンピュータと
    　前記サーバコンピュータに格納された前記デモザイク処理された画像を閲覧するクライアントコンピュータと
    からなる画像取得・閲覧システム。
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