JP4128405B2 - Microscope imaging device - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、顕微鏡による標本観察像をCCDなどの撮像素子により撮像し、記録する顕微鏡用撮像装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、顕微鏡用撮像装置の一例として、図13に示すように、顕微鏡100のポート101に顕微鏡用デジタルカメラなどの撮像装置本体200が接続され、ポート101から出力される標本像を撮像装置本体200により撮像するようにしたものがある。
【0003】
この場合、顕微鏡100は、光源102より発せられた光は、コレクタレンズ103を通して平行光に変換され、ミラー104で反射し、窓レンズ105、FS(視野絞り)106、AS(開口絞り)107、コンデンサレンズ108を介して標本109に照射され、標本109からの透過光は、対物レンズ110、結像レンズ111を介して標本像としてポート101より出力される。一方、撮像装置本体200には、顕微鏡100のポート101から出力される標本像を撮像するCCDなどの撮像素子201が設けられている。この撮像素子201は、撮像素子駆動部202からの駆動信号に基づいた露出時間で駆動され、出力信号を前置処理部203に入力する。前置処理部203は、撮像素子駆動部202から与えられる制御パルスにより撮像素子201の出力信号を映像信号化しA/D変換部204に入力する。A/D変換部204は、撮像素子駆動部202からのクロック信号に基づいて前置処理部203からの映像信号をデジタル画像データとして出力する。A/D変換部204から出力された画像データは、信号処理部205に入力される。信号処理部205は、画像データに対して色補正、階調補正などの信号処理を行う。信号処理部205からの出力は、D/A変換部206によりアナログ信号に変換され、動画像として表示部207に表示される。また、操作部208からの指示を待って制御部209により、信号処理部205からの画像データがバス210を介して記録部211に送出され、静止画像として記録される。
【0004】
また、このような顕微鏡用撮像装置の他の例として、図14に示すように構成されたものもある。図14は、図13と同一部分には、同符号を付して示すもので、この場合、撮像装置本体200は、D/A変換部206、表示部207および記録部211が削除され、これに代わって制御部209にI/F部212が接続されている。このI/F部212には、パーソナルコンピュータ(パソコン)300が接続され、このパソコン300により操作、画像データの表示、記録が行われる。このタイプのものは、画像処理の一部もパソコン300で行う場合もある。
【0005】
さらに、このような顕微鏡用撮像装置の他の例として、図15に示すように構成されたものもある。図15は、図13と同一部分には、同符号を付して示すもので、この場合、撮像装置本体200は、撮像素子201に画像ずらし手段213が設けられている。この画像ずらし手段213は、顕微鏡100のポート101から出力される標本像と撮像素子201の相対位置をずらして複数の画像を撮像するもので、これらの画像を合成してより高解像の画像を得られるようにした、いわゆる画素ずらし方式を採用したものもある。
【0006】
そして、これらの撮像装置本体200は、顕微鏡100のポート101に接続され、ポート101から出力される、例えば染色標本などの像の撮像、記録などに用いられる。
【0007】
ところが、これら顕微鏡用撮像装置は、顕微鏡100側の標本の種類、検鏡方法、観察倍率に対して信号処理部205での色補正、階調補正などの信号処理による画像の調整が最適に行われない。このため、これら標本の種類、検鏡方法、観察倍率などに変更が生じると、ユーザが満足する表現の画像が得られないという問題があった。
【0008】
このような場合、ユーザは、パソコンの画像処理ソフトを使用し、顕微鏡用デジタルカメラで取得した画像データを取り込み、画像の階調特性、明るさ、色相、彩度の調整さらにはエッジ強調処理などを施し、満足する表現の画像へ近づけるなどの努力をしており、このために面倒な作業を強いられるという問題があった。
【0009】
そこで、このような問題を解決する方法として、特開2001−75013号公報に開示されるように、顕微鏡における検鏡法の状態を検出し、この検出した検鏡法に基づいて観察画像の色度の判定を行うとともに、色バランスを行う領域を判定し、この判定された領域に対して設定された色バランス調整量に従って色バランス調整を行うようにしたものが考えられている。
【0010】
このような方法によれば、透過明視野観察や蛍光観察など各種検鏡法を切替え可能にした顕微鏡を用いる場合も、操作者に余計な労力をかけることなく、任意の検鏡方法に応じた最適な階調調整を行うことができる。
【0011】
一方、図11で述べた画素ずらし方式を採用した顕微鏡用デジタルカメラでは、一般のデジタルカメラと異なり観察倍率の変動範囲が非常に広く、これに伴って観察像の解像度が大きく変化する。従って、画素ずらし法により得られる解像度が、顕微鏡光学系(対物レンズ)の光学解像度より大きくなることがあり、このような場合は、画素ずらしを行っても顕微鏡光学系の光学解像度以上の画像が得られることがなく、かえって、大きな画像データを記録するためにメモリ容量を浪費してしまう。
【0012】
この問題を解決するために、特開2001−86384号公報に開示されるように、顕微鏡光学系の光学解像度とカメラ側の撮像素子の解像度を比較し、この比較結果に基づいて、通常撮影モードと高解像度撮影モードの切換えを行うようにしたものが考えられている。
【0013】
このような方法によれば、顕微鏡光学系の光学解像度に合った撮像素子の光学解像度で撮像ができるので、画像データを記録するためのメモリ容量の不要な浪費を防止することができる。
【0014】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特開2001−75013号公報に開示される方法では、検鏡法に基づいてのみ観察画像の調整を行うものであるため、例えば、同じ検鏡法であっても標本の種類が異なるような場合についても、観察画像の調整を最適化するのは困難である。また、特開2001−86384号公報に開示される方法では、顕微鏡光学系の光学解像度に合致した撮影モードで撮影できるようにはなるが、例えば、顕微鏡光学系の光学解像度が高い場合であっても、標本の構造自体の空間周波数が低いような場合には、撮影画像が高解像度撮影モードの解像度以下になるにもかかわらず、高解像度撮影が行われてしまうことがあり、この場合には、やはりメモリ容量の浪費を招いてしまうという問題がある。
【0015】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、顕微鏡の検鏡法、標本の種類、観察倍率などにかかわらず、常に良好な画像を取得することができる顕微鏡用撮像装置を提供することを目的とする。
【0016】
【課題を解決するための手段】
請求項1記載の発明によれば、顕微鏡より得られる標本像を撮像する撮像手段と、前記撮像手段で撮像された前記標本像の画像データを色補正処理する色補正手段および階調補正処理する階調補正手段を有する信号処理手段と、前記撮像手段で撮像された画像データから輝度画像を求め、この輝度画像のフーリエ変換の結果の直流成分で表わされる撮影画像の第1の特徴量を求めるとともに、前記輝度画像のフーリエ変換の結果の予め設定した周波数範囲の積分値で表わされる撮影画像の第2の特徴量を求め、前記撮影画像の第1及び第2の特徴量と前記第1及び第2の特徴量に対して各々予め設定された閾値とをそれぞれ比較した結果を出力する空間周波数解析手段と、前記階調補正手段の階調特性を設定する階調特性設定手段と、前記色補正手段の色補正パラメータを設定する色補正パラメータ設定手段と、を具備し、前記空間周波数解析手段による解析結果に基づいて、前記階調特性設定手段による前記階調補正手段の階調特性の設定および前記色補正パラメータ設定手段による前記色補正手段の色補正パラメータの設定の少なくとも一方を可能にしたことを特徴としている。
【0019】
請求項2記載の発明は、顕微鏡より得られる標本像を撮像する撮像手段と、前記撮像手段で撮像された前記標本像の画像データを色補正処理する色補正手段、階調補正処理する階調補正手段および輪郭強調処理する輪郭強調処理手段を有する信号処理手段と、前記撮像手段で撮像された画像データから輝度画像を求めるとともに、前記輝度画像のフーリエ変換の結果の予め設定した周波数範囲の積分値で表わされる撮影画像の特徴量を求め、前記撮影画像の特徴量と予め設定された閾値とを比較した結果を出力する空間周波数解析手段と、前記空間周波数解析手段による解析結果に基づいて前記輪郭強調処理手段の処理パラメータを設定する輪郭強調処理パラメータ設定手段とを具備したことを特徴としている。
【0021】
請求項3記載の発明は、顕微鏡より得られる標本像を撮像する撮像手段と、前記標本像と前記撮像手段の相対位置を変化させる画素ずらし手段と、前記画素ずらし手段により前記標本像と前記撮像手段の相対位置を変化させた際の複数の位置で前記撮像手段により撮像された画像データを合成する合成処理手段を有する画像処理手段と、前記撮像手段で撮像された画像データの空間周波数解析を行う空間周波数解析手段と、前記空間周波数解析手段による解析結果に基づいて前記画素ずらし手段による画素ずらしの有無および前記合成処理手段による合成処理の有無を設定する画素ずらし設定手段とを具備したことを特徴としている。
【0022】
請求項4記載の発明は、請求項3記載の発明において、前記空間周波数解析手段は、前記撮像手段で撮像された画像データから輝度画像を求めるとともに、この輝度画像のフーリエ変換の結果の予め設定した周波数範囲の積分値で表わされる撮影画像の特徴量を求め、
前記撮影画像の特徴量と予め設定された閾値とを比較した結果に基づいて、前記画素ずらし設定手段による前記画素ずらし手段の画素ずらしの有無および前記合成処理手段の合成処理の有無の設定を可能にしたことを特徴としている。
【0023】
この結果、本発明によれば、画像の空間周波数解析の結果に基づいて種々の補正、画像処理、撮影モードの設定を行うことで、標本や検鏡法によらずに撮影した画像に最適な各種の処理を行うことができる。
【0024】
具体的には、
撮像手段で撮像した画像データの空間周波数解析の結果に基づいて、顕微鏡での検鏡法を判断できるとともに、画像データのコントラストに応じた階調補正処理手段での階調特性および色補正処理手段での色補正パラメータの設定により、画像の状態に最適な階調補正処理および色補正処理を行うことができるので、各種の検鏡法を切替え可能にした顕微鏡に適用される場合も、操作者が特別な操作をすることなく、常に観察標本に最適な階調補正処理および色補正処理を行うことができる。
【0025】
また、撮像手段で撮像した画像データの空間周波数解析の結果に基づいて、画像データのコントラストに応じた輪郭強調処理パラメータ設定手段による輪郭強調処理手段の処理パラメータの設定により、画像の状態に最適な輪郭強調処理を行うことができるので、操作者が特別な操作をすることなく、常に観察標本に最適な輪郭強調処理を行うことができる。
【0026】
さらに、撮像手段で撮像した画像データの空間周波数解析の結果に基づいて、画像データに含まれる高周波成分に応じた画素ずらし手段の画素ずらしの有無および合成処理手段の合成処理の有無の設定の設定により、画像の状態に最適な動作を選択することができるので、操作者が特別な操作をすることなく、観察倍率によらず大きな画像データを記録するためにメモリ容量の不必要な浪費を防止できる。
【0027】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に従い説明する。
【0028】
(第1の実施の形態)
図1は、本発明が適用される顕微鏡用撮像装置の概略構成を示すものである。この顕微鏡用撮像装置は、明視野観察、位相差観察、微分干渉観察、偏光観察、暗視野観察、蛍光観察などの各種検鏡法が切換え可能な顕微鏡1と、この顕微鏡1より取得される標本像の撮像を行う撮像装置本体2とからなっている。
【0029】
顕微鏡1には、透過照明用光源3および落射照明用光源4が設けられている。
【0030】
そして、透過照明用光源3より発せられた光は、コレクタレンズ5を通して平行光に変換され、ミラー6で反射し、窓レンズ7、FS(視野絞り)8、AS(開口絞り)9、コンデンサレンズ10を介して標本11に照射され、標本11からの透過光は、対物レンズ12、結像レンズ13を介して標本像としてポート14より出力される。一方、落射照明用光源4より発せられた光は、対物レンズ12を介して標本11上に照射され、標本11からの反射光は、対物レンズ12、結像レンズ13を介してポート14より出力される。
【0031】
透過照明用光源3からの透過照明光の光路3a、落射照明用光源4からの落射照明光の光路4aおよびこれらの光路が重なる観察光路Sには、キューブユニット15を始め、図示しない各種フィルタ、偏光素子などの光学素子が挿脱可能に設けられている。この場合、顕微鏡1での明視野観察、位相差観察、微分干渉観察、偏光観察、暗視野観察、蛍光観察などの各種検鏡法の切換え指示に応じて、キューブユニット15の切換え、各種光学素子の挿脱動作を可能にし、さらに観察倍率の変更の指示により観察光路S上の対物レンズ12の切換えを可能にしている。
【0032】
一方、顕微鏡1のポート14には、撮像装置本体2が接続されている。撮像装置本体2には、顕微鏡1からの観察光路S上で、標本像が投影される位置に、撮像手段としてCCDなどの撮像素子21が配置されている。撮像素子21は、撮像素子駆動部22からの駆動信号に基づいた露出時間で駆動され、顕微鏡1のポート14から入力される標本像を撮像し光電変換する。
【0033】
撮像素子21には、前置処理部23が接続されている。前置処理部23は、撮像素子駆動部22から与えられる制御パルスにより撮像素子21からの電気信号を映像信号化してR(赤)、G(緑)、B(青)の各色信号に分離する。
【0034】
前置処理部23には、A/D変換部24が接続されている。A/D変換部24は、撮像素子駆動部22からのクロック信号に基づいて前置処理部23からの映像信号をデジタル画像データに変換して出力する。
【0035】
A/D変換部24には、信号処理手段としての信号処理部25および空間周波数解析手段としての空間周波数解析部26が接続されている。信号処理部25は、色変換マトリックスによる色補正処理を行う色補正処理手段としての色補正処理部27と階調補正処理を行う階調補正処理手段としての階調補正処理部28を有し、A/D変換部24から入力された画像データに対して色補正、階調補正などの信号処理を行う。また、空間周波数解析部26は、A/D変換部24から入力された画像データに対して空間周波数解析を行う。この空間周波数解析部26での空間周波数解析については、後述する図3で詳細に説明する。
【0036】
空間周波数解析部26には、色補正パラメータ設定手段としての色補正パラメータ設定部29および階調特性設定手段としての階調特性設定部30が接続されている。階調特性設定部30は、図2(a)(b)(c)に示すような3つの階調特性パラメータ(階調特性A、階調特性B、階調特性C)を記憶しており、空間周波数解析部26での解析結果に基づいて、対応する階調特性パラメータを、信号処理部25の階調補正処理部28に設定する。また、色補正パラメータ設定部29には、上述した階調特性A、階調特性B、階調特性Cにそれぞれ対応した色補正パラメータとして、3つの色変換マトリックス(色変換マトリックスA、色変換マトリックスB、色変換マトリックスC)を記憶しており、階調特性設定部30の場合と同様に、空間周波数解析部26での解析結果に基づいて、対応する色変換マトリックスを信号処理部25の色補正処理部27に設定する。
【0037】
信号処理部25には、D/A変換器31を介して表示部32が接続されている。D/A変換器31は、信号処理部25からの出力をアナログ信号に変換するもので、動画像を表示部32に表示させる。
【0038】
信号処理部25には、バス33を介して制御部34および記録部35が接続されている。制御部34は、操作部36からの指示により信号処理部25から画像データをバス33を介して記録部35に静止画像として記録する。
【0039】
このような構成において、いま、透過照明用光源3より透過照明光が発せられると、この光は、コレクタレンズ5を通して平行光に変換され、ミラー6で反射され、窓レンズ7、FS(視野絞り)8、AS(開口絞り)9、コンデンサレンズ10を介して標本11に照射される。この標本11からの透過光は、対物レンズ12、結像レンズ13を介して標本像としてポート14より出力され、顕微鏡1により撮像される。
【0040】
撮像素子21は、撮像した標本像を光電変換し、その電気信号を前置処理部23に出力する。前置処理部23は、撮像素子21からの電気信号を映像信号化してR(赤)、G(緑)、B(青)の各色信号に分離する。
【0041】
前置処理部23からの各色信号に分離された映像信号は、A/D変換部24でデジタル画像データに変換され、信号処理部25および空間周波数解析部26に入力される。
【0042】
ここで、信号処理部25、空間周波数解析部26、色補正パラメータ設定部29および階調特性設定部30により図3に示すフローチャートが実行される。
【0043】
まず、ステップ301で、A/D変換部24より入力された画像データから輝度画像i(x,y)を計算する。次に、ステップ302で、輝度画像のフーリエ変換を行う。
【0044】
ここで、輝度画像のフーリエ変換の結果の絶対値をI(u,v)とすると、
【数1】
が得られる。ここでxは画像の水平方向の位置、yは画像の垂直方向の位置、Nxは画像の水平方向の画素数、Nyは画像の垂直方向の画素数、uは水平方向の空間周波数、vは垂直方向の空間周波数、jは虚数である。
【0045】
次に、ステップ303で、(1)式よりI(0,0)、つまり直流成分から画像の明るさを求め、予め設定した閾値L1と比較する。
【0046】
この場合、具体例を上げて説明すると、例えば、明視野観察(または位相差観察)のような明るい標本の撮影画像と、蛍光観察(または暗視野観察)のような暗い標本の撮影画像のそれぞれについて輝度画像を求め、これら輝度画像のフーリエ変換の結果を図示すると、図4中の(a)、(b)のように表わすことができる。ここで、(a)は、明視野観察(または位相差観察)の場合、(b)は、蛍光観察(または暗視野観察)の場合を示している。また、同図の横軸は、周波数で、サンプリング周波数が1、ナイキスト周波数が0.5の場合を示している。なお、図5は、図4の一部分のみを拡大して示すものである。
【0047】
そして、このような図4(図5)の(a)(b)に示す結果からI(0,0)、つまり直流成分から画像の明るさとしてLa、Lbを求め、これらLa、Lbについて、閾値L1と比較する。
【0048】
この場合、閾値L1は、明るい標本の撮影画像と暗い標本の撮影画像の判定基準となるもので、La、Lbとの間に設定される。これにより、閾値L1に対してLa、Lbが大きいか小さいかを判断することで、明視野観察(または位相差観察)の撮影画像であるか、蛍光観察(または暗視野観察)の撮影画像であるかを判断することが可能になる。
【0049】
ここで、I(0,0)がL1より小さい場合、例えば、図4(図5)に示すLbの場合は、蛍光観察(または暗視野観察)による暗い撮影画像と判断され、ステップ304に進む。ステップ304では、階調特性設定部30により、階調特性パラメータとして図2(b)に示すような階調特性Bが階調補正処理部28に設定され、同時に、色補正パラメータ設定部29により階調特性Bに最適な色変換マトリックスBが色補正処理部27に設定される。そして、これらの設定にしたがって信号処理部25で画像データの処理が行われる。
【0050】
この場合、蛍光観察(または暗視野観察)による撮影画像は、輝度分布が暗い部分から明るい部分まで分布しており、ここに図2(b)に示すような階調特性Bを用いることにより、輝度分布を平均的に表現できるようになる。
【0051】
一方、ステップ303で、I(0,0)がL1より大きい場合、例えば、図4(図5)に示すLaの場合は、明視野観察(または位相差観察)による明るい撮影画像と判断され、ステップ305に進む。
【0052】
ステップ305では、(1)式よりI(u,0)/I(0,0)の
0.05<(u/Nx)<0.2の和
【数2】
を求める。
【0053】
この結果は、実際に求められる傾向からして画像のコントラストとして評価することができる。そして、この結果を、ステップ306、307で予め設定した閾値L2、L3と比較する。
【0054】
この場合も具体例を上げて説明すると、例えば、高コントラスト標本の撮像画像と低コントラスト標本の撮像画像について、それぞれの輝度画像を求め、これら輝度画像のフーリエ変換の結果を図示すると、図6中の(a)、(b)のように表わすことができる。ここで、(a)は、高コントラスト標本の場合、(b)は、低コントラスト標本の場合を示している。そして、これら図6(a)、(b)に示す結果から、I(u,0)/I(0,0)の
0.05<(u/Nx)<0.2の和、つまり(2)式から、それぞれLc、Ldを求め、これらLc、Ldについて、閾値L2、L3と比較する。
【0055】
閾値L2は、これ以下を低コントラスト画像と判断するための値、閾値L3は、これ以上を高コントラスト画像と判断するための値で、これら閾値L2、L3に対してLc、Ldが大きいか小さいかを判断することで、低コントラスト画像、高コントラスト画像およびこれらの中間画像を3段階で判断できるようにしている。ここでは、閾値L2は、Lc>L2>Ld、閾値L3は、Lc>L3に設定されているものとする。
【0056】
これにより、いま、図6(b)に示す低コントラスト標本の撮影画像に対応するLdの場合、ステップ306で、閾値L2より小さく低コントラスト画像と判断され、ステップ308に進む。ステップ308では、階調特性設定部30により、階調特性パラメータとして図2(c)に示すような階調特性Cが階調補正処理部28に設定され、同時に、色補正パラメータ設定部29により階調特性Cに最適な色変換マトリックスAが色補正処理部27に設定される。そして、これらの設定にしたがって信号処理部25で画像データの処理が行われる。
【0057】
この場合、コントラストが低い画像は、画像の輝度分布が明るいところに集中していると考えられるので、図2(c)に示すような階調特性Cと、この階調特性Cに対応した色変換マトリックスCを選択することにより、コントラストを大きくして画像を表現できるようになる。
【0058】
また、図6(a)に示す高コントラスト標本の撮影画像に対応するLcの場合、ステップ306で、閾値L2より大きいと判断され、ステップ307に進む。そして、ステップ307で、閾値L3よりさらに大きく高コントラスト画像と判断され、ステップ309に進む。ステップ309では、階調特性設定部30により、階調特性パラメータとして図2(a)に示すような階調特性Aが階調補正処理部28に設定され、同時に、色補正パラメータ設定部29により階調特性Aに最適な色変換マトリックスAが色補正処理部27に設定される。そして、これらの設定にしたがって信号処理部25で画像データの処理が行われる。
【0059】
この場合、コントラストが高い画像は、明視野観察では標本のない照明光のみが透過してくる明るい部分と、標本のある暗い部分が分布していると考えられるので、図2(a)に示すような階調特性Aと、この階調特性Aに対応した色変換マトリックスAを選択することにより、画像上の注目部分である比較的暗い標本部分のコントラストを広げ、かつ明るい照明部分まで表現できるようになる。
【0060】
さらに、具体例として挙げていないが、例えば、図6(a)(b)に示す撮影画像の中間に位置するコントラストの撮影画像の場合は、ステップ306で、閾値L2より大きいと判断されるが、ステップ307で、閾値L3より小さいく中間コントラスト画像と判断され、ステップ310に進む。ステップ310では、階調特性設定部30により、階調特性パラメータとして図2(b)に示すような階調特性Bが階調補正処理部28に設定され、同時に、色補正パラメータ設定部29により階調特性Bに最適な色変換マトリックスBが色補正処理部27に設定される。そして、これらの設定にしたがって信号処理部25で画像データの処理が行われる。
【0061】
この場合、コントラストが中間の画像は、画像の輝度分布が一様に広がっていると考えられるため、図2(b)に示すような階調特性Bと、この階調特性Bに対応した色変換マトリックスBを選択することで、観察像を良好に表現できるようになる。
【0062】
従って、このようにすれば、撮像素子21で撮像した画像データの空間周波数解析の結果に基づいて、顕微鏡1での検鏡法を判断できるとともに、画像データのコントラストに応じた階調補正処理部28での階調特性および色補正処理部27での色補正パラメータの設定により、画像の状態に最適な階調補正処理および色補正処理を行うことができるので、透過明視野観察や蛍光観察など各種検鏡法を切替え可能にした顕微鏡に適用される場合も、操作者が特別な操作をすることなく、観察標本に最適な階調補正処理および色補正処理を行うことができ、常に観察している標本を最適に表現する良好な画像を取得することができる。
【0063】
なお、上述した実施の形態で説明した空間周波数解析の結果と選択した階調特性、色変換マトリックスを、撮像した標本画像と共に表示部32に表示したり、記録部35に記録するようにしてもよい。こうすれば、操作者がどのようなパラメータが設定されたか確認することができるので、より一層使い勝手のよい顕微鏡用撮像装置を提供できる。
【0064】
(第2の実施の形態)
次に、本発明の第2の実施の形態について説明する。
【0065】
図7は、本発明の第2の実施の形態の概略構成を示すもので、図1と同一部分には、同符号を付している。
【0066】
この場合、A/D変換部24には、信号処理部25および空間周波数解析部26が接続されている。信号処理部25は、色補正処理部27と階調補正処理部28の他に、輪郭強調処理手段としての輪郭強調処理部41を有している。輪郭強調処理部41は、図8に示すようにエッジ抽出部411、ゲイン調整部412、輪郭強調部413からなっている。この場合、A/D変換部24から輪郭強調処理部41へ入力された画像データは、エッジ抽出部411でバンドパスフィルタをかけられエッジが抽出される。また、この抽出されたエッジ成分に、ゲイン調整部412でゲインをかけ、輪郭強調部413で階調補正処理部28から入力される画像データに加えられ、バス33を介して制御部34に送り出される。
【0067】
空間周波数解析部26には、輪郭強調処理パラメータ設定手段としての輪郭強調処理パラメータ設定部42が接続されている。輪郭強調処理パラメータ設定部42は、処理パラメータとして、より低い輪郭強調ゲインAとより高い輪郭強調ゲインBを記憶しており、空間周波数解析部26での解析結果に基づいて、輪郭強調処理部41のゲイン調整部412に対して輪郭強調ゲインAまたは輪郭強調ゲインBを設定する。
【0068】
制御部34には、I/F部43を介してパーソナルコンピュータ(以下PCと略称する。)44が接続されている。このPC44は、図1で述べた表示部32、記録部35、操作部36のそれぞれの機能を有している。
【0069】
このような構成において、A/D変換部24から空間周波数解析部26へデジタル変換された画像データが入力されると、信号処理部25、空間周波数解析部26および輪郭強調処理パラメータ設定部42により図9に示すフローチャートが実行される。
【0070】
この場合、ステップ901で、空間周波数解析部26は、A/D変換部24より入力された画像データから輝度画像i(x,y)を計算する。次に、ステップ902で、輝度画像のフーリエ変換を行う。ここで、フーリエ変換の結果の絶対値I(u,v)は、上述した(1)式により得られる。
【0071】
次に、ステップ903で、(1)式よりI(u,0)/I(0,0)の
0.05<(u/Nx)<0.2の和、つまり(2)式を求める。
【0072】
この結果も、実際に求められる傾向からして画像のコントラストとして評価することができる。そして、この結果を、ステップ904で、予め設定した閾値L4と比較する。
【0073】
この場合も、具体例を上げて説明すると、図6(a)、(b)に示す結果から、I(u,0)/I(0,0)の0.05<(u/Nx)<0.2の和、つまり(2)式から、それぞれLc、Ldを求め、これらLc、Ldについて、閾値L4と比較する。
【0074】
閾値L4は、画像のコントラストレベルを2つに区分けするためのもので、この閾値L4に対してLc、Ldが大きいか小さいかを判断することで、低コントラスト画像、高コントラスト画像を判断できるようにしている。ここでは、閾値L4は、Lc>L4>Ldに設定されているものとする。
【0075】
これにより、図6(b)に示す低コントラスト標本の撮影画像に対応するLdの場合、ステップ904で、閾値L4より小さく低コントラスト画像と判断され、ステップ905に進む。ステップ905では、輪郭強調処理パラメータ設定部42により輪郭強調処理部41のゲイン調整部412に輪郭強調ゲインBが設定され、この設定にしたがって信号処理部25で画像データの処理が行われる。
【0076】
このようなコントラストが低い画像については、より高い輪郭強調ゲインBが設定され、コントラストの低さによる画像のシャープ感のなさを補う処理が行われる。
【0077】
一方、図6(a)に示す高コントラスト標本の撮影画像に対応するLcの場合、ステップ904で、閾値L4より大きいと判断され、ステップ906に進む。ステップ906では、輪郭強調処理パラメータ設定部42により輪郭強調処理部41のゲイン調整部412に輪郭強調ゲインAが設定され、この設定にしたがって信号処理部25で画像データの処理が行われる。
【0078】
このようなコントラストが高い画像については、より低い輪郭強調ゲインAが設定される。つまり、コントラストの高い画像では、もともと画像の明暗がはっきりしているため、弱めの輪郭強調でも良好な画像が得られる。
【0079】
従って、このようにすれば、撮像素子21で撮像した画像データの空間周波数解析の結果に基づいて、画像データのコントラストに応じた輪郭強調処理パラメータ設定部42による輪郭強調処理部41の処理パラメータの設定により、画像の状態に最適な輪郭強調処理を行うことができるので、操作者が特別な操作をすることなく、観察標本に最適な輪郭強調処理を行うことができ、常に観察している標本を最適に表現する良好な画像を取得することができる。
【0080】
なお、上述した実施の形態では、色補正処理、階調補正処理を信号処理部25で行っているが、これらの色補正処理、階調補正処理は、PC44で行うようにしてもよい。また、上述の実施の形態で説明した空間周波数解析の結果と選択した輪郭強調ゲインを、撮像した標本像と共にPC44の表示部に表示したり、記録部に記録するようにしてもよい。こうすれば、操作者がどのようなパラメータが設定されたか確認することができるので、より一層使い勝手のよい顕微鏡用撮像装置を提供できる。さらに、上述した実施の形態では、輪郭強調ゲインのみを設定したが、空間周波数解析部26での空間周波数解析の結果に応じて、エッジ抽出部411のバンドパスフィルタの帯域を変更するようにしてもよい。
【0081】
(第3の実施の形態)
次に、本発明の第3の実施の形態について説明する。
【0082】
図10は、本発明の第3の実施の形態の概略構成を示すもので、図7と同一部分には、同符号を付している。
【0083】
この場合、撮像素子21には、画素ずらし手段51が設けられている。この画素ずらし手段51は、顕微鏡1のポート14から入力される標本像と撮像素子21の相対位置を変化させるものである。信号処理部25は、色補正処理部27と階調補正処理部28の他に、合成処理手段としての合成処理部52を有している。合成処理部52は、画素ずらし手段51により標本像と撮像素子21の相対位置を変化させた際に複数の位置で撮像素子21により撮像された画像データから高解像度の画像データを合成するものである。また、制御部34は、I/F部43を介してPC44が接続されるとともに、バス33を介して空間周波数解析部26が接続され、この空間周波数解析部26での空間周波数解析結果に基づいて、画素ずらしの有無を画素ずらし手段51および合成処理部52に設定する画素ずらし設定手段341を有している。
【0084】
このような構成において、A/D変換部24から空間周波数解析部26へデジタル変換された画像データが入力されると、信号処理部25、空間周波数解析部26および制御部34により図11に示すフローチャートが実行される。
【0085】
この場合、ステップ1101で、A/D変換部24より入力された画像データから輝度画像i(x,y)を計算する。次に、ステップ1102で、輝度画像のフーリエ変換を行う。ここで、フーリエ変換の結果の絶対値I(u,v)は、上述した(1)式により得られる。
【0086】
次に、ステップ1103で、(1)式よりI(u,0)/I(0,0)の
0.3<(u/Nx)<0.5の和
【数3】
を求める。
【0087】
この結果は、実際に求められる傾向からして観察倍率などに応じて撮影画像に含まれる高周波成分として評価することができる。そして、この結果を、ステップ1104で、で予め設定した閾値L5と比較する。
【0088】
この場合も具体例を上げて説明すると、例えば、高周波帯域標本の撮像画像と低周波帯域標本の撮像画像について、それぞれの輝度画像を求め、これら輝度画像のフーリエ変換の結果を図示すると、図12中の(a)、(b)のように表わすことができる。ここで、(a)は、高周波帯域標本の場合、(b)は、低周波帯域標本の場合を示している。
【0089】
そして、これら図12(a)、(b)に示す結果から、I(u,0)/I(0,0)の0.3<(u/Nx)<0.5の和、つまり(3)式から、それぞれLe、Lfを求め、これらLe、Lfについて、閾値L5と比較する。
【0090】
閾値L5は、撮影画像に含まれる高周波数成分の量によって周波数帯域を2つに分けるためのもので、この閾値L5に対してLe、Lfが大きいか小さいかを判断することで、撮影結果の画像に画素ずらしなしでの解像度以下の情報しかふくまれないか、画素ずらしなしでの解像度以上の情報がふくまれるかを判断できるようにしている。ここでは、Le>L5<Lfに設定されているものとする。
【0091】
これにより、図12(b)に示す低周波帯域標本の撮影画像に対応するLfの場合、ステップ1104で、閾値L5より小さく低周波帯域の撮像画像と判断され、ステップ1105に進む。ステップ1105では、制御部34の画素ずらし設定手段341により、画素ずらし手段51および合成処理部52に画素ずらし無しが設定され、この設定に応じて撮像素子21による標本像の撮影が行われる。
【0092】
一方、図12(a)に示す高周波帯域標本の撮影画像に対応するLeの場合、ステップ1104で、閾値L5より大きく高周波帯域の撮像画像と判断され、ステップ1106に進む。ステップ1106では、制御部34の画素ずらし設定手段341により、画素ずらし手段51および合成処理部52に画素ずらし有りが設定され、この設定にしたがって撮像素子21による標本像の撮影が行われる。
【0093】
つまり、ステップ1104における判断は、撮影画像に含まれる高周波数成分の量によって異なる判断を下すこととなり、図12(b)に示す低周波帯域標本の撮影画像のようにLfが閾値L5より小さい場合は、撮影結果の画像に画素ずらし無しでの解像度以下の情報しか含まれないことを判断し、逆に、図12(a)に示す高周波帯域標本の撮影画像のようにLeが閾値L5より大きい場合は、撮影結果の画像に画素ずらし無しで解像度以上の情報が含まれていることを判断する。
【0094】
そして、撮影画像に画素ずらし無しでの解像度以下の情報しか含まれない場合は、画素ずらしを行って撮影しても画像サイズが大きくなるだけで、空間周波数領域における情報量は変わらないことから、画素ずらし無しが設定され、撮像素子21での撮像が行われる。また、撮影画像に画素ずらし無しでの解像度以上の情報が含まれる場合は、画素ずらし無しで撮影すると情報が欠落する恐れがあるので、画素ずらし有りが設定され、画素ずらし手段51により標本像と撮像素子21の相対位置を変化させた状態で、撮像素子21による撮像が行われる。
【0095】
従って、このようにすれば、撮像素子21で撮像した画像データの空間周波数解析の結果に基づいて、画像データに含まれる高周波成分に応じた画素ずらし手段51の画素ずらしの有無および合成処理部52の合成処理の有無の設定により、画像の状態に最適な動作を選択することができるので、操作者が特別な操作をすることなく、観察倍率によらず大きな画像データを記録するためにメモリ容量の不必要な浪費を防止できるとともに、常に観察している標本を最適に表現する良好な画像を取得することができる。
【0096】
なお、上述した実施の形態では、色補正処理、階調補正処理を信号処理部25で行っているが、これらの色補正処理、階調補正処理は、PC44で行うようにしてもよい。また、上述した実施の形態でで説明した空間周波数解析の結果と選択した画素ずらしの有無を、撮像した標本像と共にPC44の表示部に表示したり、記録部に記録するようにしてもよい。こうすれば、操作者がどのようなパラメータが設定されたか確認することができるので、より一層使い勝手のよい顕微鏡用撮像装置を提供できる。
【0097】
その他、本発明は、上記実施の形態に限定されるものでなく、実施段階では、その要旨を変更しない範囲で種々変形することが可能である。
【0098】
さらに、上記実施の形態には、種々の段階の発明が含まれており、開示されている複数の構成要件における適宜な組み合わせにより種々の発明が抽出できる。例えば、実施の形態に示されている全構成要件から幾つかの構成要件が削除されても、発明が解決しようとする課題の欄で述べた課題を解決でき、発明の効果の欄で述べられている効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成が発明として抽出できる。
【0099】
なお、上述した実施の形態には、以下の発明も含まれる。
【0100】
(1)請求項1乃至5のいずれかに記載の顕微鏡用撮像装置であって、前記撮像手段で撮像した画像を表示する表示手段を有し、該表示手段に前記空間周波数解析手段の解析結果と設定結果を表示可能としたことを特徴としている。
【0101】
(2)請求項1乃至5のいずれかに記載の顕微鏡用撮像装置であって、前記撮像手段で撮像した画像を記録する記録手段を有し、該記録手段に前記空間周波数解析手段の解析結果と設定結果を記録可能としたことを特徴としている。
【0102】
【発明の効果】
以上述べたように本発明によれば、顕微鏡の検鏡法、標本の種類、観察倍率などにかかわらず、常に良好な画像を取得することができる顕微鏡用撮像装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態の概略構成を示す図。
【図2】第1の実施の形態に用いられる階調特性設定部に記憶される3つの階調特性を示す図。
【図3】第1の実施の形態を説明するためのフローチャート。
【図4】第1の実施の形態の画像データのフーリエ変換の結果を示す図。
【図5】第1の実施の形態の画像データのフーリエ変換の結果を示す図。
【図6】第1の実施の形態の画像データのフーリエ変換の結果を示す図。
【図7】本発明の第2の実施の形態の概略構成を示す図。
【図8】第2の実施の形態に用いられる輪郭強調処理部の概略構成を示す図。
【図9】第2の実施の形態を説明するためのフローチャート。
【図10】本発明の第3の実施の形態の概略構成を示す図。
【図11】第3の実施の形態を説明するためのフローチャート。
【図12】第3の実施の形態の画像データのフーリエ変換の結果を示す図。
【図13】従来の顕微鏡用撮像装置の一例の概略構成を示す図。
【図14】従来の顕微鏡用撮像装置の他例の概略構成を示す図。
【図15】従来の顕微鏡用撮像装置の他例の概略構成を示す図。
【符号の説明】
1…顕微鏡
2…撮像装置本体
3…透過照明用光源
3a…光路
4…落射照明用光源
4a…光路
5…コレクタレンズ
6…ミラー
7…窓レンズ
8…FS(視野絞り)
9…AS(開口絞り)
10…コンデンサレンズ
11…標本
12…対物レンズ
13…結像レンズ
14…ポート
15…キューブユニット
21…撮像素子
22…撮像素子駆動部
23…前置処理部
24…A/D変換部
25…信号処理部
26…空間周波数解析部
27…色補正処理部
28…階調補正処理部
29…色補正パラメータ設定部
30…階調特性設定部
31…D/A変換器
32…表示部
33…バス
34…制御部
341…画素ずらし設定手段
35…記録部
36…操作部
41…輪郭強調処理部
411…エッジ抽出部
412…ゲイン調整部
413…輪郭強調部
42…輪郭強調処理パラメータ設定部
43…I/F部
44…PC
51…画素ずらし手段
52…合成処理部[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an imaging apparatus for a microscope that captures and records a specimen observation image by a microscope with an imaging element such as a CCD.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, as an example of an imaging device for a microscope, as shown in FIG. 13, an
[0003]
In this case, in the
[0004]
As another example of such a microscope imaging apparatus, there is one configured as shown in FIG. In FIG. 14, the same parts as those in FIG. 13 are denoted by the same reference numerals. In this case, in the imaging apparatus
[0005]
Further, as another example of such an imaging apparatus for a microscope, there is an apparatus configured as shown in FIG. In FIG. 15, the same parts as those in FIG. 13 are denoted by the same reference numerals. In this case, in the imaging apparatus
[0006]
The imaging apparatus
[0007]
However, these microscope imaging apparatuses optimally perform image adjustment by signal processing such as color correction and gradation correction in the
[0008]
In such a case, the user uses the image processing software of the personal computer, captures the image data acquired by the digital camera for the microscope, adjusts the gradation characteristics, brightness, hue, saturation of the image, and edge enhancement processing, etc. There was a problem that it was forced to do troublesome work.
[0009]
Therefore, as a method for solving such a problem, as disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 2001-75013, the state of the microscopic method in the microscope is detected, and the color of the observation image is determined based on the detected microscopic method. In addition, it is possible to determine the degree of the color balance, determine the area where color balance is performed, and perform color balance adjustment according to the color balance adjustment amount set for the determined area.
[0010]
According to such a method, even when using a microscope in which various spectroscopic methods such as transmitted bright field observation and fluorescence observation can be switched, it is possible to respond to any spectroscopic method without putting extra labor on the operator. Optimal gradation adjustment can be performed.
[0011]
On the other hand, the microscope digital camera employing the pixel shifting method described in FIG. 11 has a very wide variation range of the observation magnification unlike a general digital camera, and accordingly, the resolution of the observation image changes greatly. Therefore, the resolution obtained by the pixel shifting method may be larger than the optical resolution of the microscope optical system (objective lens). In such a case, an image that is higher than the optical resolution of the microscope optical system is obtained even if pixel shifting is performed. On the contrary, the memory capacity is wasted in order to record large image data.
[0012]
In order to solve this problem, as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-86384, the optical resolution of the microscope optical system is compared with the resolution of the image sensor on the camera side. It is considered that the high-resolution shooting mode is switched.
[0013]
According to such a method, imaging can be performed with the optical resolution of the imaging device that matches the optical resolution of the microscope optical system, so that unnecessary waste of memory capacity for recording image data can be prevented.
[0014]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the method disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 2001-75013, the observation image is adjusted only based on the microscopic method. For example, even if the same microscopic method is used, the types of specimens are different. Even in this case, it is difficult to optimize the adjustment of the observation image. In addition, in the method disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 2001-86384, it is possible to photograph in a photographing mode that matches the optical resolution of the microscope optical system. For example, when the optical resolution of the microscope optical system is high, However, if the spatial frequency of the sample structure itself is low, high-resolution shooting may occur even though the shot image is below the resolution of the high-resolution shooting mode. Still, there is a problem that memory capacity is wasted.
[0015]
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide an imaging apparatus for a microscope that can always obtain a good image regardless of the microscopy method, the type of specimen, the observation magnification, and the like. And
[0016]
[Means for Solving the Problems]
According to the first aspect of the present invention, an imaging unit that captures a specimen image obtained from a microscope, a color correction unit that performs color correction processing on the image data of the specimen image captured by the imaging unit, and gradation correction processing A luminance image is obtained from signal processing means having gradation correction means and image data picked up by the image pickup means, and a first feature amount of a photographed image represented by a DC component as a result of Fourier transform of the luminance image is obtained. In addition, a second feature amount of the photographed image represented by an integral value of a preset frequency range as a result of the Fourier transform of the luminance image is obtained, and the first and second feature amounts of the photographed image and the first and second features are obtained. A spatial frequency analyzing means for outputting a result obtained by comparing each of the second feature amounts with a preset threshold value; a gradation characteristic setting means for setting a gradation characteristic of the gradation correction means; Color correction parameter setting means for setting a color correction parameter of the color correction means, and based on the analysis result by the spatial frequency analysis means, the gradation characteristics of the gradation correction means by the gradation characteristic setting means And at least one of setting the color correction parameter of the color correction unit by the color correction parameter setting unit is enabled. It is a feature.
[0019]
[0021]
[0022]
Based on the result of comparing the feature amount of the photographed image with a preset threshold value, the pixel shift setting unit can set whether or not the pixel shift unit is shifted and whether or not the combining process is performed. It is characterized by that.
[0023]
As a result, according to the present invention, by performing various corrections, image processing, and shooting mode settings based on the result of spatial frequency analysis of the image, it is optimal for an image shot regardless of the specimen or the spectroscopic method. Various processes can be performed.
[0024]
In particular,
Based on the result of the spatial frequency analysis of the image data picked up by the image pickup means, the microscopic examination method can be determined, and the gradation characteristics and color correction processing means in the gradation correction processing means according to the contrast of the image data By setting the color correction parameters in, it is possible to perform gradation correction processing and color correction processing that are optimal for the image state, so that even when applied to a microscope that can switch various spectroscopic methods, the operator However, it is possible to always perform the gradation correction process and the color correction process optimal for the observation specimen without performing any special operation.
[0025]
Further, based on the result of the spatial frequency analysis of the image data picked up by the image pickup means, by setting the processing parameters of the contour emphasis processing means by the contour emphasis processing parameter setting means according to the contrast of the image data, it is optimal for the image state. Since the contour enhancement process can be performed, it is possible to always perform the optimum contour enhancement process for the observation specimen without any special operation by the operator.
[0026]
Further, based on the result of the spatial frequency analysis of the image data captured by the image capturing means, setting of the pixel shifting presence / absence of the pixel shifting means and the presence / absence of the combining processing of the combining processing means according to the high frequency component included in the image data Can select the most suitable operation for the image state, so that the operator does not need to perform a special operation and records large image data regardless of the observation magnification, thus preventing unnecessary waste of memory capacity. it can.
[0027]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0028]
(First embodiment)
FIG. 1 shows a schematic configuration of a microscope imaging apparatus to which the present invention is applied. The imaging device for a microscope includes a
[0029]
The
[0030]
Then, the light emitted from the
[0031]
In the
[0032]
On the other hand, the imaging device
[0033]
A
[0034]
An A /
[0035]
The A /
[0036]
The spatial
[0037]
A
[0038]
A
[0039]
In such a configuration, when transmissive illumination light is emitted from the transmissive
[0040]
The
[0041]
The video signal separated into each color signal from the
[0042]
Here, the flowchart shown in FIG. 3 is executed by the
[0043]
First, in
[0044]
Here, if the absolute value of the result of Fourier transform of the luminance image is I (u, v),
[Expression 1]
Is obtained. Where x is the horizontal position of the image, y is the vertical position of the image, Nx is the number of pixels in the horizontal direction of the image, Ny is the number of pixels in the vertical direction of the image, u is the spatial frequency in the horizontal direction, and v is The spatial frequency in the vertical direction, j is an imaginary number.
[0045]
Next, in
[0046]
In this case, a specific example will be described. For example, a captured image of a bright sample such as bright field observation (or phase difference observation) and a captured image of a dark sample such as fluorescence observation (or dark field observation), respectively. When luminance images are obtained for and the results of Fourier transformation of these luminance images are illustrated, they can be represented as (a) and (b) in FIG. Here, (a) shows the case of bright field observation (or phase difference observation), and (b) shows the case of fluorescence observation (or dark field observation). In addition, the horizontal axis of the figure shows the frequency, where the sampling frequency is 1 and the Nyquist frequency is 0.5. 5 shows only a part of FIG. 4 in an enlarged manner.
[0047]
Then, from the results shown in (a) and (b) of FIG. 4 (FIG. 5), I (0, 0), that is, La and Lb are obtained as the brightness of the image from the direct current component, and for these La and Lb, Compare with threshold L1.
[0048]
In this case, the threshold value L1 serves as a criterion for determining a captured image of a bright sample and a captured image of a dark sample, and is set between La and Lb. Thus, by determining whether La and Lb are larger or smaller than the threshold value L1, it is a photographed image for bright field observation (or phase difference observation) or a photographed image for fluorescence observation (or dark field observation). It becomes possible to judge whether it exists.
[0049]
Here, if I (0,0) is smaller than L1, for example, in the case of Lb shown in FIG. 4 (FIG. 5), it is determined that the image is a dark captured image by fluorescence observation (or dark field observation), and the process proceeds to step 304. . In
[0050]
In this case, the captured image by fluorescence observation (or dark field observation) has a luminance distribution distributed from a dark part to a bright part, and by using a gradation characteristic B as shown in FIG. The luminance distribution can be expressed on average.
[0051]
On the other hand, if I (0,0) is larger than L1 in
[0052]
In
Sum of 0.05 <(u / Nx) <0.2
[Expression 2]
Ask for.
[0053]
This result can be evaluated as the contrast of the image based on the tendency actually required. Then, the result is compared with threshold values L2 and L3 set in advance in
[0054]
In this case as well, a specific example will be described. For example, luminance images are obtained for a captured image of a high-contrast sample and a captured image of a low-contrast sample, and the result of Fourier transform of these luminance images is illustrated in FIG. (A) and (b). Here, (a) shows the case of a high contrast sample, and (b) shows the case of a low contrast sample. From the results shown in FIGS. 6A and 6B, I (u, 0) / I (0,0)
Lc and Ld are obtained from the sum of 0.05 <(u / Nx) <0.2, that is, from equation (2), and these Lc and Ld are compared with threshold values L2 and L3.
[0055]
The threshold value L2 is a value for determining a lower contrast image as a low contrast image, and the threshold value L3 is a value for determining a higher value as a high contrast image. Lc and Ld are larger or smaller than these threshold values L2 and L3. By determining whether or not, a low-contrast image, a high-contrast image, and intermediate images thereof can be determined in three stages. Here, it is assumed that the threshold L2 is set to Lc>L2> Ld, and the threshold L3 is set to Lc> L3.
[0056]
Thereby, in the case of Ld corresponding to the captured image of the low-contrast sample shown in FIG. 6B, it is determined in
[0057]
In this case, since an image with low contrast is considered to be concentrated in a place where the luminance distribution of the image is bright, a gradation characteristic C as shown in FIG. 2C and a color corresponding to the gradation characteristic C are displayed. By selecting the conversion matrix C, the contrast can be increased and the image can be expressed.
[0058]
In the case of Lc corresponding to the captured image of the high contrast sample shown in FIG. 6A, it is determined in
[0059]
In this case, an image with a high contrast is considered to have a bright part through which only illumination light without a specimen is transmitted and a dark part with a specimen distributed in bright field observation. By selecting such a gradation characteristic A and a color conversion matrix A corresponding to the gradation characteristic A, the contrast of a relatively dark specimen portion which is a noticeable portion on the image can be expanded and a bright illumination portion can be expressed. It becomes like this.
[0060]
Further, although not given as a specific example, for example, in the case of a captured image having a contrast located in the middle of the captured images shown in FIGS. 6A and 6B, it is determined in
[0061]
In this case, since it is considered that the luminance distribution of the image having an intermediate contrast is uniformly spread, the gradation characteristic B as shown in FIG. 2B and the color corresponding to the gradation characteristic B are displayed. By selecting the conversion matrix B, the observation image can be expressed well.
[0062]
Accordingly, in this way, the spectroscopic method in the
[0063]
Note that the result of the spatial frequency analysis described in the above-described embodiment, the selected gradation characteristics, and the color conversion matrix may be displayed on the
[0064]
(Second Embodiment)
Next, a second embodiment of the present invention will be described.
[0065]
FIG. 7 shows a schematic configuration of the second embodiment of the present invention, and the same parts as those in FIG.
[0066]
In this case, a
[0067]
The spatial
[0068]
A personal computer (hereinafter abbreviated as PC) 44 is connected to the
[0069]
In such a configuration, when digitally converted image data is input from the A /
[0070]
In this case, in
[0071]
Next, in
Sum of 0.05 <(u / Nx) <0.2, that is, formula (2) is obtained.
[0072]
This result can also be evaluated as the contrast of the image from the tendency actually required. Then, in
[0073]
In this case as well, a specific example will be described. From the results shown in FIGS. 6A and 6B, 0.05 <(u / Nx) <I (u, 0) / I (0,0). Lc and Ld are respectively obtained from the sum of 0.2, that is, the expression (2), and these Lc and Ld are compared with the threshold value L4.
[0074]
The threshold value L4 is used to divide the contrast level of the image into two, and by determining whether Lc and Ld are larger or smaller than the threshold value L4, a low-contrast image and a high-contrast image can be determined. I have to. Here, it is assumed that the threshold L4 is set to Lc>L4> Ld.
[0075]
As a result, in the case of Ld corresponding to the captured image of the low-contrast sample shown in FIG. 6B, it is determined in
[0076]
For an image with such a low contrast, a higher contour emphasis gain B is set, and processing is performed to compensate for the lack of sharpness of the image due to the low contrast.
[0077]
On the other hand, in the case of Lc corresponding to the captured image of the high contrast sample shown in FIG. 6A, it is determined in
[0078]
For such an image having a high contrast, a lower edge enhancement gain A is set. That is, in an image with high contrast, the image is originally bright and dark, so that a good image can be obtained even with weaker edge enhancement.
[0079]
Therefore, in this way, based on the result of the spatial frequency analysis of the image data captured by the
[0080]
In the above-described embodiment, the color correction process and the gradation correction process are performed by the
[0081]
(Third embodiment)
Next, a third embodiment of the present invention will be described.
[0082]
FIG. 10 shows a schematic configuration of the third embodiment of the present invention, and the same parts as those in FIG.
[0083]
In this case, the
[0084]
In such a configuration, when image data that has been digitally converted is input from the A /
[0085]
In this case, in
[0086]
Next, in step 1103, I (u, 0) / I (0,0)
Sum of 0.3 <(u / Nx) <0.5
[Equation 3]
Ask for.
[0087]
This result can be evaluated as a high-frequency component included in the photographed image according to the observation magnification or the like based on the tendency actually required. Then, in
[0088]
In this case as well, a specific example will be described. For example, luminance images are obtained for a captured image of a high-frequency band sample and a captured image of a low-frequency band sample, and the result of Fourier transform of these luminance images is illustrated in FIG. It can be expressed as (a) and (b). Here, (a) shows the case of a high frequency band sample, and (b) shows the case of a low frequency band sample.
[0089]
Then, from the results shown in FIGS. 12A and 12B, the sum of 0.3 <(u / Nx) <0.5 of I (u, 0) / I (0,0), that is, (3 ) Respectively, Le and Lf are obtained, and these Le and Lf are compared with a threshold value L5.
[0090]
The threshold value L5 is used to divide the frequency band into two according to the amount of the high frequency component included in the captured image. By determining whether Le and Lf are larger or smaller than this threshold value L5, It is possible to determine whether the image contains only information below the resolution without pixel shifting or whether the information above the resolution without pixel shifting is included. Here, it is assumed that Le> L5 <Lf.
[0091]
As a result, in the case of Lf corresponding to the captured image of the low frequency band sample shown in FIG. 12B, it is determined in
[0092]
On the other hand, in the case of Le corresponding to the captured image of the high-frequency band sample shown in FIG. 12A, it is determined in
[0093]
That is, the determination in
[0094]
And if the captured image contains only information below the resolution without pixel shifting, the amount of information in the spatial frequency domain does not change, only the image size increases even when shooting with pixel shifting, No pixel shift is set, and imaging with the
[0095]
Therefore, in this case, based on the result of the spatial frequency analysis of the image data captured by the
[0096]
In the above-described embodiment, the color correction process and the gradation correction process are performed by the
[0097]
In addition, this invention is not limited to the said embodiment, In the implementation stage, it can change variously in the range which does not change the summary.
[0098]
Furthermore, the above embodiments include inventions at various stages, and various inventions can be extracted by appropriately combining a plurality of disclosed constituent elements. For example, even if some constituent requirements are deleted from all the constituent requirements shown in the embodiment, the problem described in the column of the problem to be solved by the invention can be solved, and is described in the column of the effect of the invention. If the above effect is obtained, a configuration from which this configuration requirement is deleted can be extracted as an invention.
[0099]
In addition, the following invention is also contained in embodiment mentioned above.
[0100]
(1) The microscope imaging apparatus according to any one of
[0101]
(2) The microscope imaging apparatus according to any one of
[0102]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, it is possible to provide an imaging apparatus for a microscope that can always acquire a good image regardless of the microscopy method, the type of specimen, the observation magnification, and the like.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing three gradation characteristics stored in a gradation characteristic setting unit used in the first embodiment.
FIG. 3 is a flowchart for explaining the first embodiment;
FIG. 4 is a diagram illustrating a result of Fourier transform of image data according to the first embodiment.
FIG. 5 is a diagram illustrating a result of Fourier transform of image data according to the first embodiment.
FIG. 6 is a diagram illustrating a result of Fourier transform of image data according to the first embodiment.
FIG. 7 is a diagram showing a schematic configuration of a second embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a diagram showing a schematic configuration of an edge emphasis processing unit used in the second embodiment.
FIG. 9 is a flowchart for explaining a second embodiment;
FIG. 10 is a diagram showing a schematic configuration of a third embodiment of the present invention.
FIG. 11 is a flowchart for explaining a third embodiment;
FIG. 12 is a diagram illustrating a result of Fourier transform of image data according to the third embodiment.
FIG. 13 is a diagram showing a schematic configuration of an example of a conventional microscope imaging apparatus.
FIG. 14 is a diagram showing a schematic configuration of another example of a conventional microscope imaging apparatus.
FIG. 15 is a diagram showing a schematic configuration of another example of a conventional microscope imaging apparatus.
[Explanation of symbols]
1 ... Microscope
2 ... Imaging device body
3. Light source for transmitted illumination
3a ... Optical path
4. Light source for epi-illumination
4a ... Optical path
5 ... Collector lens
6 ... Mirror
7 ... Window lens
8 ... FS (field stop)
9 ... AS (aperture stop)
10 ... Condenser lens
11 ... Sample
12 ... Objective lens
13 ... Imaging lens
14 ... Port
15 ... Cube unit
21 ... Image sensor
22: Image sensor driving unit
23 ... Pre-processing section
24 ... A / D converter
25. Signal processor
26 ... Spatial frequency analysis unit
27. Color correction processing unit
28 ... gradation correction processing section
29 ... Color correction parameter setting section
30 ... gradation characteristic setting section
31 ... D / A converter
32 ... Display section
33 ... Bus
34 ... Control unit
341: Pixel shift setting means
35 ... Recording section
36. Operation unit
41 ... contour enhancement processing unit
411: Edge extraction unit
412 ... Gain adjustment section
413 ... Outline emphasis part
42: Outline enhancement processing parameter setting unit
43 ... I / F section
44 ... PC
51. Pixel shifting means
52. Composition processing section
Claims (4)
前記撮像手段で撮像された前記標本像の画像データを色補正処理する色補正手段および階調補正処理する階調補正手段を有する信号処理手段と、
前記撮像手段で撮像された画像データから輝度画像を求め、この輝度画像のフーリエ変換の結果の直流成分で表わされる撮影画像の第1の特徴量を求めるとともに、前記輝度画像のフーリエ変換の結果の予め設定した周波数範囲の積分値で表わされる撮影画像の第2の特徴量を求め、前記撮影画像の第1及び第2の特徴量と前記第1及び第2の特徴量に対して各々予め設定された閾値とをそれぞれ比較した結果を出力する空間周波数解析手段と、
前記階調補正手段の階調特性を設定する階調特性設定手段と
前記色補正手段の色補正パラメータを設定する色補正パラメータ設定手段と、
を具備し、
前記空間周波数解析手段による解析結果に基づいて、前記階調特性設定手段による前記階調補正手段の階調特性の設定および前記色補正パラメータ設定手段による前記色補正手段の色補正パラメータの設定の少なくとも一方を可能にしたことを特徴とする顕微鏡用撮像装置。Imaging means for imaging a specimen image obtained from a microscope;
Signal processing means having color correction means for performing color correction processing on image data of the specimen image captured by the imaging means and gradation correction means for performing gradation correction processing;
A luminance image is obtained from the image data picked up by the image pickup means, a first feature amount of the photographed image represented by a direct current component of the result of Fourier transformation of the luminance image is obtained, and the result of the Fourier transformation of the luminance image is obtained. A second feature amount of the photographed image represented by an integral value of a preset frequency range is obtained, and preset for each of the first and second feature amounts of the photographed image and the first and second feature amounts. A spatial frequency analysis means for outputting a result of comparing each of the threshold values,
And tone characteristic setting means for setting the gradation characteristics before Kikaicho correction means
Color correction parameter setting means for setting color correction parameters of the color correction means;
Comprising
Based on the analysis result by the spatial frequency analysis unit, at least the setting of the gradation characteristic of the gradation correction unit by the gradation characteristic setting unit and the setting of the color correction parameter of the color correction unit by the color correction parameter setting unit An imaging apparatus for a microscope , characterized in that one is made possible .
前記撮像手段で撮像された前記標本像の画像データを色補正処理する色補正手段、階調補正処理する階調補正手段および輪郭強調処理する輪郭強調処理手段を有する信号処理手段と、
前記撮像手段で撮像された画像データから輝度画像を求めるとともに、前記輝度画像のフーリエ変換の結果の予め設定した周波数範囲の積分値で表わされる撮影画像の特徴量を求め、前記撮影画像の特徴量と予め設定された閾値とを比較した結果を出力する空間周波数解析手段と、
前記空間周波数解析手段による解析結果に基づいて前記輪郭強調処理手段の処理パラメータを設定する輪郭強調処理パラメータ設定手段と
を具備したことを特徴とする顕微鏡用撮像装置。Imaging means for imaging a specimen image obtained from a microscope;
A signal processing unit having a color correction unit that performs color correction processing on image data of the specimen image captured by the imaging unit, a gradation correction unit that performs gradation correction processing, and a contour enhancement processing unit that performs contour enhancement processing;
A luminance image is obtained from image data picked up by the imaging means, and a feature value of the photographed image represented by an integral value of a preset frequency range of a result of Fourier transform of the luminance image is obtained, and a feature amount of the photographed image is obtained. And a spatial frequency analyzing means for outputting a result of comparing a preset threshold value,
An imaging apparatus for a microscope, comprising: contour enhancement processing parameter setting means for setting processing parameters of the contour enhancement processing means based on an analysis result by the spatial frequency analysis means.
前記標本像と前記撮像手段の相対位置を変化させる画素ずらし手段と、
前記画素ずらし手段により前記標本像と前記撮像手段の相対位置を変化させた際の複数の位置で前記撮像手段により撮像された画像データを合成する合成処理手段を有する画像処理手段と、
前記撮像手段で撮像された画像データの空間周波数解析を行う空間周波数解析手段と、
前記空間周波数解析手段による解析結果に基づいて前記画素ずらし手段による画素ずらしの有無および前記合成処理手段による合成処理の有無を設定する画素ずらし設定手段と
を具備したことを特徴とする顕微鏡用撮像装置。Imaging means for imaging a specimen image obtained from a microscope;
Pixel shifting means for changing the relative position of the sample image and the imaging means;
An image processing means having a composition processing means for compositing image data picked up by the image pickup means at a plurality of positions when the relative position between the sample image and the image pickup means is changed by the pixel shifting means;
Spatial frequency analysis means for performing spatial frequency analysis of image data captured by the imaging means;
An image pickup apparatus for a microscope, comprising: a pixel shift setting unit that sets presence / absence of pixel shift by the pixel shift unit and presence / absence of synthesis processing by the synthesis processing unit based on an analysis result by the spatial frequency analysis unit .
前記撮影画像の特徴量と予め設定された閾値とを比較した結果に基づいて、前記画素ずらし設定手段による前記画素ずらし手段の画素ずらしの有無および前記合成処理手段の合成処理の有無の設定を可能にしたことを特徴とする請求項3記載の顕微鏡用撮像装置。The spatial frequency analysis means obtains a luminance image from the image data imaged by the imaging means, and obtains a feature amount of the captured image represented by an integral value of a preset frequency range as a result of Fourier transform of the luminance image. ,
Based on the result of comparing the feature amount of the photographed image with a preset threshold value, the pixel shift setting unit can set whether or not the pixel shift unit is shifted and whether or not the combining process is performed. The imaging device for a microscope according to claim 3 , wherein the imaging device is a microscope.
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