JP3265464B2 - 顕微画像による試料評価方法及び装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、生物工学等の分野で得
られた標本試料の光学的濃度或いは色彩を定量的に評価
する試料評価方法及び試料評価装置に関し、特に、顕微
鏡を介して得られる顕微画像によって標本試料の評価を
行う試料評価方法及び試料評価装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、生物工学の分野にコンピュータに
よる画像解析の手法を用いて、得られた標本試料の外観
を分析することが行われている。例えば、特開平７−２
２２５８２号公報に記載されたものでは、染色体異常を
検出するために、染色体が見られる***中期の細胞のス
ライドを顕微鏡のステージにセットし、顕微鏡で拡大し
た染色体像を撮像装置で画像データ化して、この画像デ
ータを分析処理して染色体の形態を評価するものであ
る。

【０００３】また一方では、画像解析技術によって色の
測定を行うことが知られている。これは例えば特開平６
−１０９５４５号公報に記載されているように、対象物
をカラー撮像装置で撮像してＲＧＢ信号及びＹ信号を得
て、これらの信号をＸＹＺ座標系の値に変換して、この
値を分析処理することによって対象物の色調を検査する
ものである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上述した特開平７−２
２２５８２号公報に記載されたような顕微画像を画像処
理することによって標本試料（染色体）の評価を行う方
法は、標本試料の外観的な形態について評価を行うもの
である。しかしながら、生物工学等の分野において評価
の対象となる標本試料は、外観的な形態についての評価
だけでなく、光学的濃度や色彩についての評価が有意義
な場合が少なくない。

【０００５】そこで、顕微鏡を介して得られる顕微画像
に対して、上述の特開平６−１０９５４５号公報に記載
されたような色の測定方法を採用して光学的濃度や色彩
を定量的に測定することがまず考えられる。しかしなが
ら、顕微鏡を介して得られる顕微画像を取り扱って光学
的な濃度や色彩を測定しようとすると、使用した顕微鏡
固有の特性や照明条件，標本作製条件等の顕微画像獲得
時の諸条件によって測定される値にかなりの差異が生
じ、異なった顕微鏡間での異なった標本試料を定量的に
評価することは不可能であった。したがって、生物工学
等の分野では、標本試料に対して光学的な濃度や色彩に
関する評価を行うことが有意義なことが理解されていて
も、取り扱う対象が個々に固有の照明装置を具備した顕
微鏡を通して画像を得ているが故に定量的な評価が不可
能となり、これまでは異なった顕微鏡を用いて得られた
光学的な濃度や色彩は評価のパラメータとして採用する
ことができなかった。

【０００６】本発明は上述の事情に対処するものであっ
て、顕微標本試料に対しても光学的な濃度や色彩に関す
る定量的な評価を可能にするものであって、顕微画像獲
得時の諸条件の差異による誤差を補正することによっ
て、画像解析の手法を用いた標本試料の光学的濃度や色
彩に関する定量的評価を可能にすることを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに本発明は、まず、標本試料の顕微画像データを分析
処理して該標本試料の光学的濃度或いは色彩を定量的に
評価する試料評価方法において、標本試料と共に撮影さ
れる画像撮影領域と、該画像撮影領域内に光学的な濃度
階調を細かい領域で区切って段階的にプリントされる濃
度階調領域とを含む透明シートからなる標準試料本体
を、顕微鏡ステージにセットして光学的濃度或いは色彩
に関する標準試料を上記標本試料と同一画面上で顕微画
像データ化し、上記標本試料の顕微画像データを基に上
記標本試料の顕微画像データを補正処理することによっ
て、顕微画像獲得時の諸条件の差異により生じる誤差を
相殺することを特徴とする顕微画像による試料評価方法
であり、また、その方法を実施するための装置として、
標本試料と共に撮影される画像撮影領域１ａと、この画
像撮影領域１ａ内に光学的な濃度階調を細かい領域で区
切って段階的にプリントされた濃度階調領域１ｂとを含
む透明シートからなる標準試料本体１が用いられ、該透
明標準試料本体１を顕微鏡ステージ２１にセットするこ
とによって、光学的濃度或いは色彩に関する標準試料と
標本試料とを共に顕微鏡２０を介して画像データ化する
顕微画像獲得手段１１と、該顕微画像獲得手段１１によ
って得た顕微画像データから上記標準試料の顕微画像デ
ータを抽出する標準顕微画像データ抽出手段１２と、該
標準顕微画像データを基に上記標本試料の顕微画像デー
タを補正する顕微画像補正手段１３と、を備えたことを
特徴とする顕微画像による試料評価装置である。

【０００８】

【作用】光学的濃度或いは色彩に関する標準試料とは、
基準となる撮影条件で予め定量的に評価された多値的な
光学的濃度或いは色彩を有する試料である。この標準試
料を顕微鏡の光路に挿入して目的の標本試料と同一の画
面上でデジタル画像化する。この際には、撮影条件は一
般に基準となる撮影条件と異なるので、標準試料から得
られる顕微画像データの値が既知の基準となる撮影条件
で得た値と異なる。この標準試料から獲得した顕微画像
データの偏差がゼロになるように、標本試料を含む顕微
画像データに一定の変換操作を実施する。この変換操作
を経ることで獲得された顕微画像データは基準となる撮
影条件で得た値に補正されたことになり、顕微画像獲得
時の諸条件の差異によって生じる誤差がなくなり、目的
の標本試料本来の光学的濃度或いは色彩の定量的な評価
が可能になる。

【０００９】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。

【００１０】まず、図１において本発明の実施例で採用
される標準試料の一例を示す。標準試料本体１は顕微鏡
のステージにセットされる透明シートからなるもので、
標本試料と共に撮影される画像撮影領域１ａと、この画
像撮影領域内にプリントされる濃度階調領域１ｂを含
む。ここで濃度階調領域１ｂは光学的な濃度階調を細か
い領域で区切って段階的にプリントしたものである。ま
た標本試料に色彩に関する評価を行う場合はこの光学的
濃度と並設してＲＧＢからなる色彩の階調領域を設け
る。

【００１１】次ぎに、図２の説明フローに従って実施例
の試料評価方法を説明する。Ｓ１においては、図１のよ
うな標準試料本体１と標本試料とを顕微鏡のステージ上
にセットする。そして顕微鏡に接続された撮像手段で標
準試料と標本試料を同一の画面上で画像データ化する。
撮像手段からはカラーの画像データを形成するＲＧＢデ
ータとＹ（輝度）データが得られる。

【００１２】Ｓ２においては、Ｓ１で獲得した顕微画像
データをコンピュータによって形成されるデータ分析装
置に入力して、獲得した顕微画像データの中から標準試
料の画像データのみを抽出する。ここでは、得られたＲ
ＧＢデータ及びＹデータについて必要な画像処理を施
す。つまり、一画面の中で標準試料が配置される位置は
設定されたデータ上識別可能な位置にしておき、Ｓ１で
獲得した一画面の画像データを画面の領域で分割するこ
とによって、標準試料が配置された領域のみの画像デー
タを抽出することが可能となる。

【００１３】Ｓ３においては、Ｓ２において抽出された
標準試料の画像データを既知のデータ値と比較して補正
量を算出する。既知のデータ値とは、標準試料を基準の
顕微画像撮影条件下で撮影して画像データ化した際のデ
ータ値であって、これをメモリに格納しておき上述の比
較に用いる。

【００１４】Ｓ４においては、Ｓ３において算出した補
正量に基づいて標本試料を含む画像データを補正する。
この補正によって、獲得した顕微画像データは基準の撮
影条件において獲得したデータと等価のもの変換された
ことになる。

【００１５】Ｓ５においては、Ｓ４において補正された
画像データを定量化処理して出力する。つまり、補正さ
れたＲＧＢデータをＸＹＺ表色系のＸＹＺデータに変換
することによって標本試料の色彩を定量的値として評価
する。また必要に応じてマンセル系ＨＶＣデータ等のそ
の他の系に変換して評価する。

【００１６】次ぎに、図３及び図４によって上述の試料
評価方法を実施するための装置について説明する。図３
は本発明の実施例における試料評価装置を説明するため
の説明フロー、図４は本発明の実施例におけるシステム
構成を示す説明図である。

【００１７】図３及び図４において、顕微画像獲得手段
１１は、標本試料と標準試料が共に光路中にセットされ
るステージ２１を備えた顕微鏡２０とこの顕微鏡２０に
接続され標本試料と標準試料の顕微画像を撮像するカラ
ー撮像装置２２とからなる。この顕微画像獲得手段１１
で得た顕微画像データ，つまり標本試料と標準試料のＲ
ＢＧデータ及びＹデータは、標準画像データ抽出手段１
２，顕微画像補正手段１３，定量化手段１４を形成する
データ分析装置３０に送られる。

【００１８】データ分析装置３０は、入出力部に設けら
れるＡ／Ｄ又はＤ／Ａ変換部３１，３３と画像データ記
憶部３３，３４と中央処理装置４０とから構成される。
さらに中央処理装置４０は、制御部４１，画像データ抽
出部４２，比較部４３，演算部４４からなる。また、こ
れらの分析装置は既存の画像解析システム中にソフトウ
エアとして組み込まれる。

【００１９】ここで、顕微画像獲得手段１１から送られ
た顕微画像データはＡ／Ｄ変換されて、まずＲＡＭによ
って形成される画像データ記憶部３３に一旦格納され
る。そして、中央処理装置４０の指令によって画像デー
タ記憶部３３から画像データが呼び出されると、画像デ
ータ抽出部４２によって呼び出された画像データの中か
ら標準試料の画像データが抽出される。この画像データ
抽出部４２では獲得される画像の一画面の領域と画像デ
ータが対応づけられ、標準試料が配置される領域のみの
画像データが切り出されて出力される。画像データ抽出
部４２から出力された画像データは比較部４３において
画像データ記憶部３４から出力された画像データと比較
される。この画像データ記憶部３４はＲＯＭによって形
成され、標準試料を基準の撮影条件で画像データ化した
際の画像データが格納されている。そして、比較部４４
から出力された比較結果の差分値が演算部４４に入力さ
れ、この演算部４４で顕微画像データの補正と補正され
た顕微画像データの定量化処理のための演算がなされ
る。

【００２０】中央処理装置４０からの出力は、一つには
演算部４４から出力される顕微画像データの定量化され
た評価値であり、この値がプリンタ５１に出力され、ま
た一つには補正された顕微画像データとして画像データ
記憶部３３に出力される。そして、補正された顕微画像
データはＤ／Ａ変換されカラーモニタ５０に出力され
る。

【００２１】以下、図５及び図６は本発明の試料評価方
法を染色体の評価に用いた一例である。図５は撮影条件
の異なる染色体像Ａ，Ｂ並べたもので図５（ａ）の写真
は標準試料による補正を施さなかった例で、図５（ｂ）
は標準試料による補正を施した例である。標準試料を用
いた補正を施すことによって撮影条件の違いによる差異
が相殺されていることが一見してわかる。このような補
正を行うことによって、異なる顕微鏡を用いても、図６
に示すような濃度分布に基づく定量的な染色体地図を作
成することが可能となった。

【００２２】 また、本実施例において、撮影手段とし
てビデオカメラを用いて説明したが、本発明はこれに限
らず、例えば写真、ＣＣＤ等の他のものでもよい。

【００２３】

【発明の効果】本発明は上記のように構成されるので、
次に記載する効果を奏する。 （１）生物試料のような顕微画像によってしか認識でき
ない標本試料に対して、光学的濃度或いは色彩に関する
定量的且つ標準的な評価が可能になる。 （２）獲得した顕微画像は画像データとして補正される
ので、顕微画像を獲得する際の機器（顕微鏡，照明装
置，撮像装置）を特定する必要がない。 （３）また、顕微画像獲得時の撮影条件を厳密に設定す
る必要がないので、光源の設備等を簡素化できる。した
がって世界各所での計測データを直接比較・検討するこ
とができる。 （４）標本試料の顕微画像に対して定量的な評価を可能
にすることによって、顕微画像からその標本試料に含ま
れる物理量の測定が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例で採用される標準試料の一例を
示す説明図である。

【図２】本発明の実施例の試料評価方法の説明フローで
ある。

【図３】本発明の実施例における試料評価装置を説明す
るための説明フローである。

【図４】本発明の実施例におけるシステム構成を示す説
明図である。

【図５】撮影条件の異なる染色体像の比較写真。

【図６】定量的染色体地図。

【符号の説明】

１ 標準試料本体 １１ 顕微画像獲得手段 １２ 標準画像データ抽出手段 １３ 顕微画像補正手段 １４ 定量化手段 ２０ 顕微鏡 ２１ ステージ ２２ カラー撮像装置 ３０ データ分析装置 ３１ Ａ／Ｄ変換部 ３２ Ｄ／Ａ変換部 ３３，３４ 画像データ記憶部 ４０ 中央処理装置 ４１ 制御部 ４２ 画像データ抽出部 ４３ 比較部 ４４ 演算部 ５０ カラーモニタ ５１ プリンタ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G01J 3/00 - 3/52 G01N 21/00 - 21/01 G01N 21/17 - 21/61 実用ファイル（ＰＡＴＯＬＩＳ) 特許ファイル（ＰＡＴＯＬＩＳ)

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 標本試料の顕微画像データを分析処理し
   て該標本試料の光学的濃度或いは色彩を定量的に評価す
   る試料評価方法において、標本試料と共に撮影される 画像撮影領域と、該画像撮影
   領域内に光学的な濃度階調を細かい領域で区切って段階
   的にプリントされる濃度階調領域とを含む透明シートか
   らなる標準試料本体を、顕微鏡ステージにセットして光
   学的濃度或いは色彩に関する標準試料を上記標本試料と
   同一画面上で顕微画像データ化し、上記標本試料の顕微
   画像データを基に上記標本試料の顕微画像データを補正
   処理することによって、顕微画像獲得時の諸条件の差異
   により生じる誤差を相殺することを特徴とする顕微画像
   による試料評価方法。
2. 【請求項２】 標本試料の顕微画像データを分析処理し
   て該標本試料の光学的濃度或いは色彩を定量的に評価す
   る試料評価装置において、標本試料と共に撮影される 画像撮影領域（１ａ）と、こ
   の画像撮影領域（１ａ）内に光学的な濃度階調を細かい
   領域で区切って段階的にプリントされた濃度階調領域
   （１ｂ）とを含む透明シートからなる標準試料本体
   （１）が用いられ、 該透明標準試料本体（１）を顕微鏡ステージ（２１）に
   セットすることによって、光学的濃度或いは色彩に関す
   る標準試料と標本試料とを共に顕微鏡（２０）を介して
   画像データ化する顕微画像獲得手段（１１）と、 該顕微画像獲得手段（１１）によって得た顕微画像デー
   タから上記標準試料の顕微画像データを抽出する標準顕
   微画像データ抽出手段（１２）と、 該標準顕微画像データを基に上記標本試料の顕微画像デ
   ータを補正する顕微画像補正手段（１３）と、 を備えたことを特徴とする顕微画像による試料評価装
   置。