JP3871456B2

JP3871456B2 - 粒子画像分析装置

Info

Publication number: JP3871456B2
Application number: JP37784598A
Authority: JP
Inventors: 片山　　雅之; 正知法兼
Original assignee: Sysmex Corp
Current assignee: Sysmex Corp
Priority date: 1998-12-10
Filing date: 1998-12-10
Publication date: 2007-01-24
Anticipated expiration: 2018-12-10
Also published as: JP2000180347A; US6522781B1

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、粒子像を画像解析することによって、粒子の大きさや形状に関する情報を求める粒子画像分析装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ファインセラミックス、トナー、顔料、研磨剤等の粉体の品質を管理する上で、粒子の粒径を測定、管理することは非常に重要である。また最近では、より付加価値の高い粉体の開発、商品化が進められており、粒子の大きさだけでなく、形状パラメータの測定及びその品質管理も重要になってきている。さらに、粗大粒子や凝集粒子を測定することは粉体製品の品質を維持するために必要である。
【０００３】
そこで、粒子含有試料液をフローセル中でシース液で囲んで試料流に変換し、その試料流を順次撮像して得られた粒子画像を解析処理して、粒径、形状パラメータを算出して分布図として表示したり、撮像された粒子画像を一括表示して粒子を分類して凝集粒子率を算出することが可能な粒子画像分析装置が知られている（特開平８−１３６４３９）。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような粒子画像分析装置では、記憶した多数の画像の中から所望の画像を選別して表示することが容易でないという問題点があった。この発明は、このような事情を考慮してなされたもので、分布上で粒子を指定することによってその粒子を容易に表示することが可能な粒子画像分析装置を提供することを課題とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明の粒子画像分析装置は、撮像により得られた各粒子像について、少なくとも一つの特徴パラメータを算出するパラメータ算出手段と、各粒子像について粒子像と特徴パラメータとを関連づけて記憶する記憶手段と、特徴パラメータの分布図を作成する分布図作成手段と、分布図内の任意の領域を指定する指定手段と、指定手段によって指定された領域内の特徴パラメータに対応する粒子像を記憶手段から読出す読出し手段と、読出した粒子像を表示する表示手段とを備えたことを特徴とするものである。
ここで特徴パラメータとは、粒子像を解析して得られるパラメータであり、粒子の大きさを表す粒径パラメータ、粒子の丸さ加減を表す円形度パラメータ、粒子の縦横比を表す長短径比パラメータ等が使用できる。
【０００６】
分布図は一つの特徴パラメータをパラメータとするヒストグラム（一次元分布図）でもあっても良いし、複数、例えば２つの特徴パラメータをパラメータとするスキャッタグラム（２次元分布図）であっても良い。
【０００７】
また、指定手段によって指定された領域内の特徴パラメータについて分布状態を解析する分布解析手段を備えることが好ましい。分布解析手段による解析は、統計的解析を含むものであって、例えば粒径、円形度又は長短径比について、平均値、標準偏差、変動係数、メジアン値、モード値、１０％累積値、５０％累積値、９０％累積値等の解析データの算出することである。ここで、％累積値とは頻度累積を１００％としたきの、ある％累積に相当する値を示す。
【０００８】
さらに、各粒子像に対して、粒子の状態（一次粒子、二次粒子、凝集塊等）を表す分類情報を付加する分類手段を備えることが好ましい。
【０００９】
【発明の実施の形態】
撮像により得られた各粒子像は、スライドグラス上の粒子を顕微鏡と撮像装置の組み合わせた装置、粒子含有試料液をフローセル中でシース液で囲んで試料流に変換し、その試料流を順次撮像して粒子画像を得る粒子画像分析装置（特開平８−１３６４３９）などから得られた粒子画像が使用できる。
ここで、粒子とはファインセラミックス、トナー、顔料、研磨剤等の工業粉体であっても良いし、血球、培養細胞等の細胞、微生物、プランクトン等の粒子であっても良い。
【００１０】
特徴パラメータを算出するパラメータ算出手段と、各粒子像について粒子像と特徴パラメータとを関連づけて記憶する記憶手段と、特徴パラメータの分布図を作成する分布図作成手段と、指定手段によって指定された領域内の特徴パラメータに対応する粒子像を記憶手段から読出す読出し手段、分布解析手段、および分類手段は、画像処理回路、並びにＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ及びＩ／Ｏポートからなるマイクロコンピュータ、または画像処理機能を有するパーソナルコンピュータで構成できる。
【００１１】
また、分布図内の任意の領域を指定する指定手段とは、特徴パラメータの数値指定や分布図内を任意の形状で囲んで指定できるが、これにはキーボードやマウスなどの入力手段を用いることが好ましい。
【００１２】
読出した粒子像を表示する表示手段とは、ＣＲＴや液晶ディスプレイなどの表示装置や、プリンタ等の印字装置を用いることができる。
【００１３】
【実施例】
本発明の粒子画像分析装置の実施例の構成を図１および図２に示す。本実施例において、フロー式の粒子撮像機能が備えられている。分散処理された試料含有液はフローセル５に導かれ、サンプルノズル５ａの先端から試料液が一定流量で押し出される。それと同時にシース液もフローセル５に送り込まれる。試料液はそのシース液で取り囲まれ、図２に示すように、液体力学的に試料液流は扁平に絞られ、フローセル５内を流れる。図２において、試料液は、紙面表裏方向には幅広く、左右方向には幅狭い扁平流となって流れる。
【００１４】
このように扁平に絞られて試料液流に対して、ストロボ８からパルス光を１／３０秒ごとに周期的に照射することによって、１／３０秒ごとに粒子の静止画像が対物レンズ９を介してビデオカメラ１０で撮像される。
【００１５】
ビデオカメラ１０からの画像信号は、画像処理装置１１で画像処理され、モニターテレビ１２に表示される。１３は各種の入力操作や指令操作等を行うためのキーボードおよびマウスである。
ここで画像信号は、画像処理装置１１に直接信号ケーブルで送られたり、一旦記録媒体に記憶されてから、画像処理装置１１に供給されたりする。
【００１６】
撮像により得られた各粒子画像に対する画像処理の手順（Ｓ１〜Ｓ９）を図３に示す。
【００１７】
画像信号は、画像処理装置１１に取り込まれてＡ／Ｄ変換され、画像データとして取り込まれる（ステップＳ１）。
【００１８】
次に、取り込んだ画像データを所定の大きさに切り出し、粒子画像として画像処理装置１１の画像メモリに格納する（ステップＳ２）。
【００１９】
粒子像の画像データを画像処理装置１１で処理することにより、粒子個々の面積、周囲長、長短径比、粒径、円形度などの特徴パラメータの算出を行う（ステップＳ３）。この場合の特徴パラメータの算出は、一般に市販されている画像処理ソフトなどを利用できる。
【００２０】
このようにして、各粒子像に対して特徴パラメータが算出されると、画像メモリに記憶されている粒子画像とのリンク情報が図４に示すようなデータセットとして作成される（ステップＳ４）。図４に示すように各粒子番号ｎに粒子画像がＧｎ（Ｘ，Ｙ）対応し、同じく各粒子番号ｎに特徴パラメータ粒径値Ｄｎ、円形度値Ｃｎ、面積値Ｓｎ、周囲長Ｌｎが対応し、リンク情報として記憶される。
【００２１】
次に、必要な分布図（ヒストグラムやスキャッタグラム）を作成して表示（ステップＳ５）する。
【００２２】
次に、キーボード１３で分布図内で所望する特徴パラメータの領域を指定し（ステップＳ６）し、その指定領域に対応した特徴パラメータについて分布状態を表す値が算出され、解析結果が表示される（ステップＳ７、Ｓ８）。つまり、平均値、標準偏差、変動係数、メジアン値、モード値、１０％累積値、５０％累積値、９０％累積値等の解析データの算出結果を表示させる。これらの統計的解析によって、粒子全体の特徴の把握が容易となる。
【００２３】
図５にアルミナ粒子を測定したときの特徴パラメータとして粒径（円相当径）に基づいて作成されて表示された分布図（ヒストグラム）が太線で挟まれた領域（Ａ）を指定されたときの表示例を示している。解析領域（Ａ）が指定されたとき、解折結果は平均径（平均値）＝２．２５、粒径ＳＤ（標準偏差）＝１．４０、５０％径（５０％累積値）＝１．７１であり、バラツキの大きい粒径（円相当径）の小さな粒子が集まった分布領域であることが判る。
【００２４】
次に、図４に示したリンク情報に基づき、領域指定に対応した粒子画像が画像処理装置１１の画像メモリから呼び出され表示される（ステップ９）。
【００２５】
図６に図５の領域（Ａ）が指定されたときの粒子画像を示した。選択したヒストグラムに対応した粒径の小さい粒子画像が多く表示されているのが判る。
【００２６】
次に、図７に前記記載したものと同じアルミナ粒子を測定したときの特徴パラメータとして粒径（円相当径）と円形度に基づいて作成されて表示された分布図（スキャッタグラム）が太線で囲まれた領域（Ｂ）を指定されたときの表示例を示している。解析領域（Ｂ）が指定されたとき、解析結果は平均径（平均値）＝２９．３８、粒径ＳＤ（標準偏差）＝３．４６、５０％径（５０％累積値）＝２９．５８、平均円形度（平均値）＝０．７０２、円形度ＳＤ（標準偏差）＝０．０８６、５０％円形度（５０％累積値）＝０．７０であり、比較的にバラツキの少ない粒径（円相当径）の大きい、円形度の小さいな粒子が集まった分布領域であることが判る。
【００２７】
また、図８に図７の領域（Ｂ）が指定されたときの粒子画像を示した。選択したスキャッタグラムに対応した粒径（円相当径）の大きく、角張った（円形度の小さい）粒子画像が多く表示されているのが判る。
【００２８】
このように、分布図に対応した粒子画像を任意に表示できるので、分布上での異常の原因となる粒子について容易に解析でき、粉体の製品開発、工場での品質管理に有用である。
【００２９】
また、本発明品は、各粒子像に対して粒子の種類を表す分類情報を付加する分類手段をさらに備えている（ステップＳ９）。つまり、表示された画像に対して、使用者がキーボード１３を用いてマニュアル分類することが可能である。使用者が、各粒子像について、一次粒子（単独）粒子像か、２個凝集粒子像か、３個凝集粒子像か、高次凝集塊か、あるいは対象外の粒子かを指定する。その指定結果をもとにして、凝集している粒子の数の比率を自動的に計算することができる。
【発明の効果】
本発明は、次のような効果を奏する。
本発明は、撮像により得られた各粒子像について、少なくとも一つの特徴パラメータを算出するパラメータ算出手段と、各粒子像について粒子像と特徴パラメータとを関連づけて記憶する記憶手段と、特徴パラメータの分布図を作成する分布図作成手段と、分布図内の任意の領域を指定する指定手段と、指定手段によって指定された領域内の特徴パラメータに対応する粒子像を記憶手段から読出す読出し手段と、読出した粒子像を表示する表示手段とを備えているので、記憶した多数の画像の中から、表示させたい画像を分布上で指定することによって容易に表示することができる。また、分布上での異常の原因となる粒子について容易に解析でき、粉体の製品開発、工場での品質管理に有用である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の構成説明図である。
【図２】フローセル部分の拡大図である。
【図３】画像処理のフローチャート図である。
【図４】実施例の特徴パラメータのデータセットを示す説明図である。
【図５】実施例における特徴パラメータに基づいて作成されたヒストグラムの例である。
【図６】実施例における領域（Ａ）の粒子画像を示したものである。
【図７】実施例における特徴パラメータに基づいて作成されたスキャタグラムの例である。
【図８】実施例における領域（Ｂ）の粒子画像を示したものである。
【符号の説明】
５フローセル
８パルス光源
１０ビデオカメラ
１１画像処理装置
１２ＣＲＴ

Claims

撮像により得られた各粒子像について、少なくとも一つの特徴パラメータを算出するパラメータ算出手段と、各粒子像について粒子像と特徴パラメータとを関連づけて記憶する記憶手段と、特徴パラメータの分布図を作成する分布図作成手段と、分布図内の任意の領域を指定する指定手段と、指定手段によって指定された領域内の特徴パラメータに対応する粒子像を記憶手段から読出す読出し手段と、読出した粒子像を表示する表示手段とを備えてなる粒子画像分析装置。
さらに分布図が１つの特徴パラメータに対する分布図である請求項１記載の粒子画像分析装置。
さらに分布図が２つの特徴パラメータに対する分布図である請求項１記載の粒子画像分析装置。
指定手段によって指定された領域内の特徴パラメータについて分布状態を解析する分布解析手段をさらに備えてなり、表示手段に解析結果を表示する請求項１記載の粒子画像分析装置。
各粒子像に対して粒子の種類を表す分類情報を付加する分類手段をさらに備えてなる請求項１記載の粒子画像分析装置。
前記特徴パラメータが、円相当径および円形度である請求項１または３記載の粒子画像分析装置。
前記記憶手段には、粒子像と算出された特徴パラメータとを関連づける情報が記憶される請求項１記載の粒子画像分析装置。
粒子を撮像して粒子像を得、得られた粒子像について、その粒子の特徴パラメータを算出し、算出された特徴パラメータに基づく分布図を作成する粒子画像分析方法であって、分布図内の任意の領域が指定されたとき、粒子像と算出された特徴パラメータとを関連づける情報に基づいて、領域内の特徴パラメータに対応する粒子像を表示する粒子画像分析方法。