JP2003078823A - 画像データ作成方法および装置 - Google Patents

画像データ作成方法および装置

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JP2003078823A JP2001268408A JP2001268408A JP2003078823A JP 2003078823 A JP2003078823 A JP 2003078823A JP 2001268408 A JP2001268408 A JP 2001268408A JP 2001268408 A JP2001268408 A JP 2001268408A JP 2003078823 A JP2003078823 A JP 2003078823A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 画像データ作成方法および装置において、画
像データの高周波成分の情報を損なうことなく、低周波
成分のＳ／Ｎを高める。 【解決手段】 ビニングモードを有するＣＣＤ撮像手段
１０によって、このＣＣＤ撮像手段１０の画素をビニン
グする第１のビニングモードによって試料１を撮像して
得られた上記試料１の低周波成分を表す低周波画像デー
タを取得すると共にＣＣＤ撮像手段１０の画素をビニン
グしないで上記試料１を撮像して得られたこの試料１の
高周波成分を表す高周波画像データを取得し、前記高周
波画像データと低周波画像データとを合成して試料１を
表す合成画像データを作成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、画像データ作成方
法および装置に関し、詳しくは、ビニングモードを有す
るＣＣＤ撮像素子を用いた画像データ作成方法および装
置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来より、ＣＣＤ撮像素子によって撮像
して取得された画像データを高周波成分と低周波成分と
に一旦分離して、それぞれの画像成分に輪郭を強調した
り平滑化したりする画像処理を施した後、再びそれらの
画像成分を合成することにより観察等の所望の用途に適
した合成画像データを作成する各種の手法が知られてい
る。
【０００３】例えば、生化学分析の分野においては、蛍
光試薬等の標識マーカーを用いて処理したタンパク質を
電気泳動させ、電極の方向に向かって並ぶ多数の帯（バ
ンド）からなる電気泳動パターンが形成された試料を作
成し、この試料に励起光を照射することにより発生する
微弱な蛍光を撮像して得られた画像データに基づき上記
合成画像データを作成してタンパク質の分析を行なう装
置が知られている。
【０００４】このような装置に使用されるＣＣＤ撮像素
子は、上記励起光の照射によって電気泳動パターンの各
バンドから発生する微弱な蛍光の発光強度情報（濃度情
報）や各バンドの位置情報等を正確に検出するために、
高解像度および高Ｓ／Ｎであることが要求される。
【０００５】また、上記各バンドの濃度情報や位置情報
等を正確に表す合成画像データを作成する具体的な手法
としては、例えば、撮像された１つの画像データを高周
波成分を主に表す高周波画像データと低周波成分を主に
表す低周波画像データとに分離し、高周波画像データに
はエッジ強調処理を施して上記各バンドの輪郭を明確に
し、低周波画像データには平滑化処理を施して各バンド
に含まれる比較的高周波側のノイズを低減して濃度情報
をより明確にし、その後これらの２つの画像データを合
成して各バンドの正確な濃度および輪郭（各バンドの位
置）を表す合成画像データを作成する手法が知られてい
る。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記試
料から発生する電気泳動パターンを表す蛍光は極微弱で
あり、上記低周波画像データに平滑化処理等を施して比
較的高周波側のノイズを低減して合成画像データを作成
しても異なる発光強度（濃度）を有するそれぞれのバン
ドを識別できないことがある。このように各バンドの濃
淡を正確に識別できないのは、極微弱な蛍光を撮像して
得た画像データが有する各バンドの濃度情報の一部が低
周波画像データに含まれる比較的低周波側のノイズの中
に埋もれてしまうことが原因であり、この濃度情報が上
記ノイズの中に埋もれないようにするにはＣＣＤ撮像素
子のＳ／Ｎをより高める必要がある。
【０００７】ＣＣＤ撮像素子のＳ／Ｎを高めるには、１
画素当りの面積を大きくすれば（例えばビニングすれ
ば）よいが、一般にＣＣＤの１画素当りの面積を大き
く、あるいはビニング数を多くすると、ＣＣＤ撮像素子
の実質的な画素数が少なくなるので解像度が低下し、画
像データの高周波成分の情報が損なわれ、すなわち、解
像度とＳ／Ｎとがトレードオフの関係になっているの
で、解像度を低下させずにＳ／Ｎを向上させる（高周波
側の情報を損ねずに低周波側のノイズの量を低減する）
ことが難しいという問題がある。
【０００８】本発明は、上記事情に鑑みてなされたもの
であり、画像データの高周波成分の情報を損なうことな
く、この画像データの低周波成分のＳ／Ｎを高めること
ができる画像データ作成方法および装置を提供すること
を目的とするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明の画像データ作成
方法は、ビニングモードを有するＣＣＤ撮像手段によっ
て被写体を撮像して前記被写体の高周波成分を表す高周
波画像データとこの被写体の低周波成分を表す低周波画
像データとをそれぞれ取得し、この高周波画像データと
低周波画像データとを合成して前記被写体を表す合成画
像データを作成する画像データ作成方法において、低周
波画像データを、ＣＣＤ撮像手段の画素をビニングする
第１のビニングモードによって撮像して取得し、高周波
画像データを、ＣＣＤ撮像手段の前記第１のビニングモ
ードより少ない画素をビニングする第２のビニングモー
ドによってあるいはビニングしないで撮像して取得する
ことを特徴とするものである。
【００１０】本発明の画像データ作成装置は、ビニング
モードを有するＣＣＤ撮像手段と、このＣＣＤ撮像手段
によって被写体を撮像して得られた前記被写体の高周波
成分を表す高周波画像データとこの被写体の低周波成分
を表す低周波画像データとをそれぞれ取得する周波数分
離画像データ取得手段と、この高周波画像データと低周
波画像データとを合成して前記被写体を表す合成画像デ
ータを作成する画像データ合成手段とを備えた画像デー
タ作成装置において、周波数分離画像データ取得手段
が、ＣＣＤ撮像手段の画素をビニングする第１のビニン
グモードによって撮像して得られた低周波画像データを
取得すると共に、ＣＣＤ撮像手段の前記第１のビニング
モードより少ない画素をビニングする第２のビニングモ
ードによって、あるいはビニングしないで撮像して得ら
れた高周波画像データを取得することを特徴とするもの
である。
【００１１】前記ビニングしないで撮像して得られた高
周波画像データにエッジ強調処理を施してから前記合成
をするようにしてもよい。
【００１２】なお、前記低周波画像データは、互いに異
なるビニングモードによって取得された複数の低周波画
像データであってもよい。
【００１３】
【発明の効果】本発明の画像データ作成方法および装置
によれば、低周波画像データを、ＣＣＤ撮像手段の第１
のビニングモードによって撮像して取得し、高周波画像
データを、このＣＣＤ撮像手段の前記第１のビニングモ
ードより少ない画素をビニングする第２のビニングモー
ドによって、あるいはビニングしないで撮像して取得
し、前記高周波画像データと低周波画像データとを合成
して合成画像データを作成するようにしたので、画像デ
ータの高周波成分が有する情報を損なうことなく、この
画像データの低周波成分のＳ／Ｎを高めることができ
る。
【００１４】すなわち、１単位のビニング領域に含まれ
る画素から発生する読出ノイズの量は、ビニングする画
素数（ビニングする１単位の画素数）にかかわらずビニ
ングしない１つの画素から発生する読出ノイズに略等し
いので、ビニングする画素数を増すことによって１画素
あたりの読出ノイズを低減することができる。したがっ
て、低周波成分に関しては、読出ノイズが低減されるよ
うに第１のビニングモードによって撮像して低周波画像
データを取得し、高周波成分に関しては、高周波成分が
有する情報を損ねないように、前記第１のビニングモー
ドより少ない画素をビニングする第２のビニングモード
によって、あるいはビニングしないで高周波画像データ
を取得することにより、高周波画像データと低周波画像
データとを１つの画像データから取得していた（すなわ
ち、高周波画像データと低周波画像データとを同じ画素
数をビニングして取得していた、または両方共にビニン
グしないで取得していた）従来に比して、低周波画像デ
ータのＳ／Ｎを高めることができる。
【００１５】なお、上記高周波画像データに含まれる読
出ノイズの量に対する、低周波画像データに含まれる読
出ノイズの量の比率は、低周波画像データを取得する際
の第１のビニングモードのビニング画素数Ｌと高周波画
像データを取得する際の第２のビニングモードのビニン
グ画素数Ｈとの比の平方根（Ｈ／Ｌ）１／２、あるいは
第１のビニングモードのビニング画素数Ｌとビニングし
ない場合との比の平方根（１／Ｌ）１／２によって表さ
れる。
【００１６】また、前記ビニングしないで撮像して取得
した高周波画像データにエッジ強調処理を施してから合
成をするようにすれば、この合成された合成画像データ
によって表される画像の輪郭をより明確にすることがで
きる。
【００１７】
【発明の実施の形態】以下、本発明の具体的な実施の形
態について、図面を用いて説明する。図１は、本発明の
画像データ作成装置の実施の形態の概略構成を示すブロ
ック図であり、図２はＣＣＤ撮像手段の画素をビニング
する様子を示す図である。
【００１８】本発明の実施の形態による画像データ作成
装置は、ビニングモードを有するＣＣＤ撮像手段１０
と、このＣＣＤ撮像手段１０によって被写体である試料
１を撮像して得られたこの試料１の高周波成分を表す高
周波画像データと低周波成分を表す低周波画像データと
をそれぞれ取得する周波数分離画像データ取得手段２０
と、上記高周波画像データと低周波画像データとを合成
して試料１を表す合成画像データを作成する画像データ
合成手段３０とを備えている。
【００１９】周波数分離画像データ取得手段２０は、Ｃ
ＣＤ撮像手段１０の画素をビニングする第１のビニング
モードによって撮像して得られた上記低周波画像データ
を取得すると共に、ビニングしないで撮像して得られた
上記高周波画像データを取得するものである。
【００２０】試料１は、蛍光物質で標識されたタンパク
質の電気泳動パターンを表す平面状の試料である。
【００２１】画像データ合成手段３０は、ビニングしな
いで撮像して取得された高周波画像データに、エッジ強
調処理を施すエッジ強調処理手段３１を備えている。
【００２２】次に上記実施の形態における作用について
説明する。
【００２３】ＣＣＤ撮像手段１０のビニングモードを第
１のビニングモードであるビニング画素数４に設定した
後、図示していない励起光光源から励起光を試料１に向
けて照射し試料１の電気泳動パターンから蛍光を発生さ
せる、この蛍光が発生している試料１をＣＣＤ撮像手段
１０によって撮像して低周波側の画像データを得る。な
お、試料１等によって反射してＣＣＤ撮像手段１０に入
射する励起光等は、ＣＣＤ撮像手段１０によって受光さ
れる前に励起光カットフィルタによって遮断され、試料
から発生する蛍光のみがＣＣＤ撮像手段１０によって受
光される。
【００２４】次に、ビニングしないで上記蛍光が発生し
ている試料１をＣＣＤ撮像手段１０によって撮像して高
周波側の画像データを得、これら２つの画像データはＣ
ＣＤ撮像手段１０から出力される。
【００２５】ＣＣＤ撮像手段１０から出力された上記２
つの画像データは、周波数分離画像データ取得手段２０
に入力され画像バッファ２３に一旦蓄積された後、第１
のビニングモードによって撮像された低周波側の画像デ
ータとビニングしないで撮像された高周波側の画像デー
タとが分離され、第１のビニングモードによって撮像さ
れた上記低周波側の画像データは低周波画像データとし
て第１の画像メモリ２１に記憶され、ビニングしないで
撮像された上記高周波側の画像データは高周波画像デー
タとして第２の画像メモリ２２に記憶される。
【００２６】ここで、第１のビニングモードによって撮
像され第１の画像メモリ２１に記憶された低周波画像デ
ータに含まれる読出ノイズの量について説明する。
【００２７】図２に示すように、ＣＣＤ撮像手段１０中
の４つの画素Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３、Ｇ４をビニングしない
で撮像して取得した画像データ（高周波画像データ）の
値Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４は、読出ノイズの値Ｚとその
他の値Ａ１、Ａ２、Ａ３、Ａ４とからなる。すなわち、
上記４画素分の高周波画像データの値の和Ｗは、Ｗ＝Ｐ
１＋Ｐ２＋Ｐ３＋Ｐ４＝（Ａ１＋Ａ２＋Ａ３＋Ａ４＋
（４Ｚ）１／２）となる。一方、これらの４つの画素Ｇ
１、Ｇ２、Ｇ３、Ｇ４を１単位のビニング領域Ｓの画素
とし、第１のビニングモードによって撮像して取得され
た画像データ（低周波画像データ）の値Ｗ′は、上記１
画素分の読出ノイズの値Ｚと等しい量の読出ノイズしか
含まないので、その値Ｗ′は、Ｗ′＝（Ａ１＋Ａ２＋Ａ
３＋Ａ４）＋Ｚとなり、読出ノイズの量は上記ビニング
しないで取得された４画素加算値に含まれる読出ノイズ
の量の１／２となる。
【００２８】第１の画像メモリ２１に記憶された低周波
画像データと第２の画像メモリ２２に記憶された高周波
画像データとは画像データ合成手段３０に入力され、位
置が対応する画素毎に画像データの値が加算され、試料
１を表す合成画像データに合成される。
【００２９】この合成画像データは、画像データ合成手
段３０から出力されプリンター５０によってプリントさ
れる。
【００３０】なお、上記実施の形態では、高周波画像デ
ータをビニングしないで取得したが、前記第１のビニン
グモードより少ない画素をビニングして、すなわち、第
１のビニングモードより少ない画素をビニングする第２
のビニングモードによる撮像に基づいて上記高周波画像
データを取得するようにしてもよい。
【００３１】また、画像データ合成手段３０では、入力
した高周波画像データおよび／または低周波画像データ
をフーリエ変換し、周波数領域において所定の処理（例
えば各周波数成分間の重み付け加算等）を行なった後
に、それぞれの画像データを逆フーリエ変換して上記合
成画像データを取得するようにしてもよい。
【００３２】また、低周波画像データは、ＣＣＤ撮像手
段の互いに異なる複数のビニングモードの撮像によって
得られた複数の画像データに基づいて取得されるように
してもよい。
【００３３】また、多数の帯（バンド）Ｂからなる電気
泳動パターンのバンドの長方形状の輪郭を表す方向Ｊ
（図３参照）と撮像手段のビニングする画素が並ぶ方向
Ｋ（図４参照）とが同一の方向となるように、試料の向
きと撮像手段の向きとを調整することにより、バンドの
輪郭を表す方向Ｊとビニングする画素が並ぶ方向Ｋとが
一致しない場合に比してより正確なバンドの輪郭情報を
得ることができる。すなわち、例えばビニングする４画
素が並ぶ方向Ｋとバンドの輪郭Ｒを表す方向Ｊとが同一
の方向となる場合には図５に示すように１画素分の幅Ｅ
を表す画像データのみが不正確な値となるが、方向Ｋと
方向Ｊとが異なる場合にはビニングする４画素とバンド
の輪郭Ｒとが斜めに交わり図６に示すように１画素分の
幅Ｅよりも大きな幅Ｆに亘って不正確な画像データの値
が取得されることになるので、方向Ｊと方向Ｋとが一致
した方がより正確なバンドの輪郭情報を得ることができ
る。
【００３４】上記のように本発明によれば、画像データ
の高周波成分の情報を損ねずに低周波成分のＳ／Ｎを高
めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態による画像データ作成装置
の概略構成を示すブロック図
【図２】ＣＣＤ撮像手段の画素をビニングする様子を示
す図
【図３】電気泳動パターンのバンドの長方形状の輪郭を
示す図
【図４】撮像手段の画素を示す図
【図５】バンドの輪郭の方向とビニングする画素の方向
とが一致する場合を示す図
【図６】バンドの輪郭の方向とビニングする画素の方向
とが一致しない場合を示す図
【符号の説明】
１ 試料 １０ ＣＣＤ撮像手段 ２０ 周波数分離画像データ取得手段 ３０ 画像データ合成手段 ３１ エッジ強調処理手段
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2G043 DA02 EA01 EA19 JA02 LA03 NA05 5B057 AA07 BA12 CA08 CA12 CA16 CB08 CB12 CB16 CE02 CE06 CE08 DC16 5C022 AA01 AA13 AB68 AC42 5C024 BX01 CX03 CX41 CY14 CY18 DX04 GY01 GZ24 5C054 AA07 CC03 CE16 CH02 ED12 EJ04 EJ05 FC14 GA04 GA05 GB02 HA05

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ビニングモードを有するＣＣＤ撮像手段
    によって被写体を撮像して前記被写体の高周波成分を表
    す高周波画像データと該被写体の低周波成分を表す低周
    波画像データとをそれぞれ取得し、前記高周波画像デー
    タと低周波画像データとを合成して前記被写体を表す合
    成画像データを作成する画像データ作成方法において、 前記低周波画像データを、前記ＣＣＤ撮像手段の画素を
    ビニングする第１のビニングモードによって撮像して取
    得し、前記高周波画像データを、前記ＣＣＤ撮像手段の
    前記第１のビニングモードより少ない画素をビニングす
    る第２のビニングモードによってあるいはビニングしな
    いで撮像して取得することを特徴とする画像データ作成
    方法。
  2. 【請求項２】 ビニングしないで撮像して取得した前記
    高周波画像データに、エッジ強調処理を施した後前記合
    成をすることを特徴とする請求項１記載の画像データ作
    成方法。
  3. 【請求項３】 ビニングモードを有するＣＣＤ撮像手段
    と、該ＣＣＤ撮像手段によって被写体を撮像して得られ
    た前記被写体の高周波成分を表す高周波画像データと該
    被写体の低周波成分を表す低周波画像データとをそれぞ
    れ取得する周波数分離画像データ取得手段と、前記高周
    波画像データと低周波画像データとを合成して前記被写
    体を表す合成画像データを作成する画像データ合成手段
    とを備えた画像データ作成装置において、 前記周波数分離画像データ取得手段が、前記ＣＣＤ撮像
    手段の画素をビニングする第１のビニングモードによっ
    て撮像して得られた前記低周波画像データを取得すると
    共に、前記ＣＣＤ撮像手段の前記第１のビニングモード
    より少ない画素をビニングする第２のビニングモードに
    よってあるいはビニングしないで撮像して得られた前記
    高周波画像データを取得するものであること特徴とする
    画像データ作成装置。
  4. 【請求項４】 前記周波数分離画像データ取得手段が、
    ビニングしないで撮像して得られた前記高周波画像デー
    タを取得するものであり、前記画像データ合成手段が、
    前記高周波画像データに、エッジ強調処理を施した後前
    記合成をするものであることを特徴とする請求項３記載
    の画像データ作成方法。
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