JP6557520B2 - 顕微鏡システム - Google Patents

Description

本発明は、顕微鏡システムに関するものである。

従来、顕微鏡によって取得された画像に対して、該画像内のシェーディングを除去するシェーディング補正を行う機能を有する顕微鏡システムが知られている（例えば、特許文献１参照。）。シェーディングを補正するためには、標本を除いた背景領域の輝度分布の情報が必要となる。特許文献１では、対物レンズの光軸上から標本を退避させた状態で背景領域のみを撮影した較正用画像データをシェーディング補正に用いている。

特開２００６−１７１２１３号公報

しかしながら、特許文献１の顕微鏡システムでは、シェーディングの較正用画像データを作成する度に、標本を光軸上から退避させる必要があり、操作が煩雑であるという不都合がある。
本発明は上述した事情に鑑みてなされたものであって、標本を光軸上から退避させることなくシェーディング補正用の較正データを取得し、シェーディングを除去した画像を簡易に取得することができる顕微鏡システムを提供することを目的としている。

上記目的を達成するために、本発明は以下の手段を提供する。
本発明は、標本の像を結像する結像部と、該結像部によって結像された前記標本の像を撮影する撮像部と、該撮像部によって取得された画像から前記標本以外の背景領域を抽出する背景抽出部と、該背景抽出部によって抽出された前記背景領域の輝度分布に基づいて、前記画像に含まれるシェーディングを補正するための較正データを生成する較正データ生成部と、該較正データ生成部によって生成された較正データを用いて前記画像の輝度を補正するシェーディング補正部とを備え、前記較正データ生成部が、前記背景抽出部によって抽出された前記背景領域の輝度分布に基づいて前記画像の全領域の輝度分布を推定し、推定された輝度分布が一様になるように前記画像の各画素用の補正値を算出し、算出された補正値からなる前記較正データを生成する顕微鏡システムを提供する。

本発明によれば、結像部によって形成された標本の光学像が撮像部によって撮影されることによって標本の画像が取得され、該画像内の背景領域における輝度のムラを均一化するような較正データが較正データ生成部によって生成され、較正データを用いて画像がシェーディング補正部によって補正される。これにより、シェーディングが除去された画像が生成される。
この場合に、画像内の背景領域は、背景抽出部による演算処理によって抽出される。したがって、標本を光軸上から退避させることなくシェーディング補正用の較正データを取得し、シェーディングを除去した画像を簡易に取得することができる。

上記発明においては、前記撮像部によって取得された画像内に指定領域を操作者に指定させる背景指定部を備え、前記背景抽出部が、前記背景指定部によって指定された前記指定領域の色相、明度または彩度からなる特徴量を算出し、算出された特徴量に基づいて前記画像から前記背景領域を抽出してもよい。
このようにすることで、観察者によって指定された個所と同一または類似の特徴量（例えば、色相、明度、彩度）を有する領域を抽出することによって、画像内から背景領域を精度良く抽出することができる。

上記発明において、観察方法を操作者に入力させる観察方法入力部と、前記観察方法と前記画像から背景領域を抽出するための背景抽出条件とを対応づけて記憶する記憶部とを備え、前記背景抽出部が、前記観察方法入力部によって入力された観察方法と対応する背景抽出条件を前記記憶部から読み出し、読み出された背景抽出条件を満足する領域を前記背景領域として前記画像から抽出してもよい。
標本領域と背景領域との間で異なる特徴量は観察方法に応じて異なる。したがって、観察方法毎に適切な特徴量の範囲を背景抽出条件として対応付けて記憶しておくことによって、観察方法のみに基づいて背景領域を精度良く抽出することができる。

上記発明において、前記較正データ生成部が、前記背景抽出部によって抽出された前記背景領域の輝度分布に基づいて前記画像の全領域の輝度分布を推定し、推定された輝度分布が一様になるように前記画像の各画素用の補正値を算出し、算出された補正値からなる前記較正データを生成する。
このようにすることで、背景領域のみならず標本領域におけるシェーディングも高精度に除去することができる。

本発明によれば、標本を光軸上から退避させることなくシェーディング補正用の較正データを取得し、シェーディングを除去した画像を簡易に取得することができるという効果を奏する。

本発明の第１の実施形態に係る顕微鏡システムの全体構成図である。 図１の顕微鏡システムの撮像部によって取得される画像の一例を示す図である。 図１の顕微鏡システムの背景抽出部によってＭ×Ｎのブロックに分割された画像を示している。 図１の顕微鏡システムの撮像素子に設けられたカラーフィルタの配列を示す図である。 図１の顕微鏡システムの背景抽出部によって生成された背景領域データの一例を示す図である。 図５の背景領域データからＲ画素のみを抽出したデータを示す図である。 図６のデータから得られた輝度信号レベルの分布を示すグラフである。 標本領域の画素の輝度信号レベルを補間した図７のグラフである。 画像データの再取得を指示する指示表示の一例を示す図である。 図１の顕微鏡システムの動作を示すフローチャートである。 図１の顕微鏡システムの変形例の全体構成図である。 図１１の顕微鏡システムの顕微鏡本体が備えるレボルバを示す図である。 図１１の顕微鏡システムの表示部に表示される結像条件設定欄の一例を示す図である。 図１１の顕微鏡システムの記憶部に記憶されている較正データテーブルの一例を示す図である。 較正データの取得を指示する指示表示の一例を示す図である。 図１１の顕微鏡システムの動作を示すフローチャートである。 本発明の第２の実施形態に係る顕微鏡システムの全体構成図である。 図１７の顕微鏡システムの表示部に表示される観察方法設定欄の一例を示す図である。 図１１の顕微鏡システムの記憶部に記憶されている背景抽出条件テーブルの一例を示す図である。 図１７の顕微鏡システムの動作を示すフローチャートである。 図１７の顕微鏡システムの変形例の全体構成図である。 図２１の顕微鏡システムの動作を示すフローチャートである。

［第１の実施形態］
本発明の第１の実施形態に係る顕微鏡システム１について図１から図１０を参照して以下に説明する。
本実施形態に係る顕微鏡システム１は、図１に示されるように、標本Ｓを光学的に観察する顕微鏡本体１０と、該顕微鏡本体１０によって得られた標本Ｓの観察像の画像データを取得する撮像部２０と、該撮像部２０によって取得された画像データを処理する画像処理部３０と、表示部４０と、入力部５０とを備えている。撮像部２０、画像処理部３０、表示部４０および入力部５０は、バスを介して相互に通信可能に接続されている。

図２は、撮像部２０によって取得されたデジタル画像を示している。図２に示されるように、本実施形態においては、顕微鏡本体１０の視野の一部領域のみに分布する標本Ｓ（例えば、細胞）の観察を想定している。したがって、デジタル画像内には、標本Ｓに対応する標本領域と、標本Ｓを含まない背景領域とが混在する。図２において、白い領域が標本領域であり、網掛け領域が背景領域である。

本実施形態に係る顕微鏡本体１０は、正立型であり、光源１１と、コンデンサ１２と、対物レンズ（結像部）１３と、レボルバ１４と、中間変倍装置１５と、三眼鏡筒１６と、カメラアダプタ１７とを備えている。顕微鏡本体１０は、正立型に代えて倒立型であってもよい。

コンデンサ１２は、光源１１からの照明光を集光し、標本Ｓに照射する。
レボルバ１４は、倍率等の特性が異なる複数個の対物レンズ１３を保持し、いずれか１個の対物レンズ１３を観察光路Ａ内に挿入する。標本Ｓを透過した光は、観察光路Ａ上の対物レンズ１３に入射する。

中間変倍装置１５、三眼鏡筒１６およびカメラアダプタ１７は、観察光路Ａ上に配置されている。対物レンズ１３によって形成された標本Ｓの観察像は、中間変倍装置１５によって変倍され、三眼鏡筒１６の結像レンズを介してカメラアダプタ１７まで導かれ、該カメラアダプタ１７から顕微鏡本体１０の外部へ射出される。

撮像部２０は、顕微鏡本体１０の外部おいて観察光路Ａ上に配置され、カメラアダプタ１７と光学的に接続されている。撮像部２０は、撮像素子２１と、前置処理部２２と、増幅部２３と、Ａ／Ｄ変換部２４とを備えている。

撮像素子２１は、ＣＣＤイメージセンサやＣＭＯＳイメージセンサ等であり、撮像面２１ａが観察像の結像面に配置されている。撮像素子２１は、顕微鏡本体１０から入射した光を光電変換し、生成された電気信号を前置処理部２２に出力する。

図４は、撮像素子２１の撮像面２１ａに設けられたカラーフィルタ配列を示している。図４に示されるように、撮像素子２１は、ＲＧＢカラー撮像素子であり、撮像面２１ａには、ベイヤー配列されたＲ（赤）、Ｇｒ（緑）、Ｇｂ（緑）、Ｂ（青）のカラーフィルタが設けられ、撮像面２１ａ上に２次元配列された各受光素子には、Ｒ、Ｇｒ、ＧｂおよびＢのカラーフィルタうちのいずれか１つが設けられている。したがって、画像データは、Ｒの輝度信号を有するＲ画素、Ｇｒの輝度信号を有するＧｒ画素、Ｇｂの輝度信号を有するＧｂ画素、および、Ｂの輝度信号を有するＢ画素の４種類の画素からなる。
なお、撮像素子２１は、カラー撮像素子に代えて、モノクロ撮像素子であってもよい。

前置処理部２２は、撮像素子２１から入力された電気信号を、相関２重サンプリング（ＣＤＳ）処理等を行って標本化し、標本化された電気信号を増幅部２３に出力する。
増幅部２３は、前置処理部２２から入力された電子信号を増幅し、Ａ／Ｄ変換部２４に出力する。
Ａ／Ｄ変換部２４は、増幅部２３から入力された電気信号を量子化することによって標本Ｓの観察像の画像データを生成し、生成された画像データを出力する。

画像処理部３０は、背景抽出部３１と、輝度分布推定部（較正データ生成部）３２と、補正値算出部（較正データ生成部）３３と、シェーディング補正部３４とを備えている。画像処理部３０は、例えば、コンピュータであり、中央演算処理装置（ＣＰＵ）と、主記憶装置と、補助記憶装置とを備えている。補助記憶装置は、コンピュータ読み取り可能な非一時的な記憶媒体であり、画像処理プログラムを格納している。後述する各部３１，３２，３３，３４の機能は、ＣＰＵが補助記憶装置から主記憶装置に画像処理プログラムを読み出し、該画像処理プログラムを実行することによって実現されるようになっている。あるいは、画像処理部３０は、各部３１，３２，３３，３４の処理を実行するＡＳＩＣのような専用のハードウェアを備えていてもよい。

背景抽出部３１は、Ａ／Ｄ変換部２４から出力される画像データの撮像領域の中から、後述する入力部５０によって指定された指定領域と同一または類似する特徴量を有する領域を抽出する。具体的には、背景抽出部３１は、指定領域の特徴量として、指定領域内の各画素の信号値（輝度）から、指定領域の色相を表す値である背景パラメータＰ_ＢＧを下式（１）から算出する。式（１）において、Ｒ_ＡＶＥ、Ｇｒ_ＡＶＥ、Ｇｂ_ＡＶＥ、Ｂ_ＡＶＥは、指定領域内の各色の輝度信号レベルの平均値である。

次に、背景抽出部３１は、画像データの撮像領域の中から、指定領域と同一または類似の背景パラメータＰ_ＢＧ__{Ｂｌｏｃｋ}を有する領域を抽出する。具体的には、背景抽出部３１は、図３に示されるように、画像データの撮像領域を１ブロックあたりＭ×Ｎになるように分割し、各ブロックの背景パラメータＰ_ＢＧ__{Ｂｌｏｃｋ}を下式（２）から算出する。ＭおよびＮは、２以上の整数である。

次に、背景抽出部３１は、指定領域の背景パラメータＰ_ＢＧと各ブロックの背景パラメータＰ_ＢＧ__{Ｂｌｏｃｋ}とを比較し、Ｐ_ＢＧ__{Ｂｌｏｃｋ}がＰ_ＢＧ±Δ％（Δは定数）以内である場合には、そのブロックが背景領域であると判断する。これにより、画像データの撮像領域のうち、指定領域を含む背景領域が特定される。背景抽出部３１は、図５に示されるように、指定領域および背景領域であると判断されたブロック内の各画素のＸ座標およびＹ座標と輝度信号レベルとを対応付けて記憶することによって、画像データの中から背景領域の画素のみを抽出した背景領域データを生成する。図５の背景領域データにおいて、ハッチングが施された画素が背景領域の画素であり、背景領域データは、背景領域の画素のみの輝度信号レベルを有している。図５において、背景領域データの左上隅が座標の原点であり、左から右へ向かう方向がＸ軸正方向であり、上から下へ向かう方向がＹ軸正方向である。

なお、式（１）および式（２）によって定義される背景パラメータＰ_ＢＧ，Ｐ_ＢＧ__{Ｂｌｏｃｋ}は特徴量の一例であり、背景領域と標本領域との間で明確に異なる他の値、例えば、彩度、明度、または、式（１）および式（２）以外の式によって定義される色相を特徴量として用いてもよい。

輝度分布推定部３２は、背景抽出部３１によって生成された背景領域データを用い、撮像領域の全域における輝度信号レベルの分布を色（Ｒ、Ｇｒ、Ｇｂ、Ｂ）毎に推定する。
Ｒ画素の輝度信号レベルの分布を例に説明すると、Ｒ画素は、ベイヤー配列において奇数行かつ奇数列に配置されている。
ここで、本実施形態では、Ｒ画素がベイヤー配列において奇数行かつ奇数列に配置されている撮像素子を用いることとしているが、例えば偶数行かつ偶数列に配置されている撮像素子を用いてもよい。

輝度分布推定部３２は、図５の背景領域データの中から、図６に示されるように、Ｒ画素のみを抽出したデータを得る。輝度分布推定部３２は、Ｒ画素のデータにおいて輝度信号レベルの情報が存在しない標本領域の画素の輝度信号レベルを、該標本領域の画素の周辺画素の輝度信号レベルに基づいて補間する。

一例として、線形補間法を用いた輝度信号レベルの補間方法について説明する。
図７は、図６の背景領域データからＹ＝９におけるラインの輝度信号レベルの分布を示している。図７の分布において、Ｘ＝９，１３，２５，２７，３１における画素の輝度信号レベルの情報が存在しない。輝度分布推定部３２は、これらの画素の輝度信号レベルＩ_１を下式（３）から算出する。式（３）において、ｘ_１は標本領域の画素のＸ座標、ｘ_０およびｘ_２は、ｘ_１とＸ軸方向に隣接する２つの背景領域の画素のＸ座標、Ｉ_０およびＩ_２は、当該２つの背景領域の画素の輝度信号レベルである。

ここで、標本領域の画素の両側に背景領域の画素が存在しない場合には、輝度分布推定部３２は、標本領域の各画素の輝度信号レベルＩ_１を下式（４）から算出する。式（４）標において、ｘ_２およびｘ_３は、標本領域の画素のＸ方向のいずれか一方の側における２つの背景領域の画素のＸ座標、Ｉ_０およびＩ_２は、当該２つの背景領域の画素の輝度信号レベルである。

この方法によって、図８に示されるように、標本領域の画素の輝度信号レベルが補間される。輝度分布推定部３２は、Ｒ画素のデータ内の全てのラインに関して、同じ方法によって標本Ｓの画素の輝度信号レベルを補間する。ここで、補間された標本領域の画素の輝度信号レベルは、標本Ｓに起因しない背景信号レベルであり、輝度分布推定部３２によって推定された輝度信号レベルの分布（輝度推定分布）は、撮像領域全域におけるＲ画素の背景信号レベルの分布である。この輝度推定分布は、光源１１から標本Ｓに照射される照明光の強度ムラ、顕微鏡本体１０の光学系の特性の不均一性、撮像素子２１の感度ムラ等に起因して生じる明るさや色のムラ、すなわちシェーディングを表している。
輝度分布推定部３２は、Ｇｒ画素、Ｇｂ画素、Ｂ画素に関しても、Ｒ画素と同様の方法を用いて、画像データの撮像領域全域における輝度推定分布を得る。

なお、標本領域の画素の輝度信号レベルの補間は、Ｘ軸方向ではなく、Ｙ軸方向に隣接する背景領域の画素の輝度信号レベルを用いてもよい。
また、線形補間法以外の補間方法、例えば、ラグランジュ補間法、スプライン補間法、最小二乗法を用いてもよい。また、補間対象の画素の周辺画素の輝度信号レベルに重みを付して補間値を計算してもよい。

輝度分布推定部３２は、輝度推定分布の有効性を判定する。具体的には、背景領域の画素の数が撮像範囲の全画素数の所定の割合以上であった場合には、補正値算出部３３は、輝度推定分布は有効であると判定する。一方、背景領域の画素の数が撮像範囲の全画素数の所定の割合未満であった場合には、補正値算出部３３は、推定精度が不十分であるために輝度推定分布は無効であると判定し、図９に示されるように、撮像範囲を変更して画像データを再度取得するように指示する指示表示４１を表示部４０に表示させる。

輝度推定分布の有効性の判定には、他の方法を使用してもよい。例えば、図７の輝度信号分布の誤差の偏差が、所定の閾値以下であるときには有効であると判定し、所定の閾値よりも大きいときには無効であると判定してもよい。

補正値算出部３３は、輝度分布推定部３２によって輝度推定分布が有効であると判定された場合にのみ、以下の補正値の算出を実行する。補正値算出部３３は、輝度分布推定部３２によって得られた輝度推定分布における輝度信号レベルが一様になるように、各画素の輝度信号に対する補正値を算出する。

具体的には、補正値算出部３３は、各色の輝度推定分布に基づいて、座標（ｘ，ｙ）における画素のシェーディング補正値Ｐ_ＳＨＣを（５）式から算出する。式（５）において、Ｉ_ＲＥＦは、Ｒ画素、Ｇｒ画素、Ｇｂ画素またはＢ画素の輝度推定分布の最大値である。最大値に代えて、平均値、中間値または最頻値等を用いてもよい。Ｉ_{ＤＴＢ（ｘ，ｙ）}は、座標（ｘ，ｙ）における画素の輝度信号レベルである。

補正値算出部３３は、算出されたシェーディング補正値Ｐ_ＳＨＣをその画素のＸ座標およびＹ座標と対応づけた較正データを生成する。生成された較正データを、例えば、補助記憶装置に記憶しておき、記憶された較正データを用いて、過去に取得した画像データやライブ画像に対してシェーディング補正を施してもよい。

シェーディング補正部３４は、補正値算出部３３によって生成された較正データを用いて、画像データ内の各画素の輝度信号レベルを下式（６）に従って補正することによって、補正画像データを得る。式（６）において、Ｉ_{ＳＨＣ（ｘ，ｙ）}は、座標（ｘ，ｙ）における画素の補正後の輝度信号レベルであり、Ｉ_{（ｘ，ｙ）}は、座標（ｘ，ｙ）における画素の補正前の輝度信号レベルである。シェーディング補正部３４は、補正画像データを表示部４０に出力して表示させる。

画像処理部３０は、上述した背景抽出部３１、輝度分布推定部３２、補正値算出部３３およびシェーディング補正部３４の他に、デモザイキング処理、色マトリックス変換処理、コントラスト処理、鮮鋭化処理等のデジタル処理等の各種処理を画像データに対して実行する機能を有していてもよい。これらの各種処理は、背景抽出部３１による処理の前に実行されてもよく、シェーディング補正部３４による処理の後に実行されてもよい。

入力部（背景指定部）５０は、マウスのような入力デバイス（図示略）を備え、表示部４０に表示される画像内の任意の領域を操作者が入力デバイスを用いて指定領域として指定することができるようになっている。

次に、このように構成された顕微鏡システム１の作用について図１０を参照して説明する。
顕微鏡本体１０による標本Ｓの観察像の画像データが撮像部２０によって取得されると、表示部４０に画像が表示される（ステップＳ１）。操作者は、入力部５０の入力デバイスの操作によって、表示部４０に表示されている画像内の背景領域の少なくとも１箇所を指定領域として指定する（ステップＳ２）。ステップＳ２において指定領域が指定されると、画像処理部３０は、撮像部２０から受信した画像データを用いて以下のステップＳ３からＳ１０の処理を実行する。

背景抽出部３１において、指定領域の背景パラメータＰ_ＢＧが算出され（ステップＳ３）、指定領域以外の領域の各ブロックの背景パラメータＰ_ＢＧ__{Ｂｌｏｃｋ}が算出される（ステップＳ４）。次に、背景抽出部３１において、背景パラメータＰ_ＢＧと同一または類似の背景パラメータＰ_ＢＧ__{Ｂｌｏｃｋ}を有するブロックが背景領域として選択される（ステップＳ５）。以上のステップＳ３からＳ５によって、画像内の標本領域と背景領域とが背景パラメータＰ_ＢＧ，Ｐ_ＢＧ__{Ｂｌｏｃｋ}に基づいて区別され、背景領域のみが自動的に抽出され、背景領域における輝度信号レベルの分布を表す背景領域データが生成される。

次に、輝度分布推定部３２において、背景領域データに基づいて標本領域の画素の背景信号レベルが補間され、撮像領域全域の輝度推定分布が得られる（ステップＳ６）。続いて、輝度分布推定部３２において、輝度推定分布がシェーディング補正用として有効であるか否かが判定される（ステップＳ７）。輝度推定分布が無効であると判定された場合には（ステップＳ７のＮＯ）、画像データを再取得するように操作者に対して報知される（ステップＳ８）。一方、輝度推定分布が有効であると判定された場合には（ステップＳ７のＹＥＳ）、次の補正値算出部３３による処理（ステップＳ９）に移行する。

補正値算出部３３において、輝度分布推定部３２によって得られた推定輝度分布に基づいて、各画素のシェーディング補正値Ｐ_ＳＨＣが（５）式から算出され、較正データが生成される（ステップＳ９）。次に、シェーディング補正部３４において、補正値算出部３３によって生成された較正データを用いて各画素の輝度信号レベルが補正される（ステップＳ１０）。これにより、背景信号レベルが撮像領域全域にわたって一定となるように色および明るさの両方のシェーディングが除去された補正画像データが得られる。

このように、本実施形態に係る顕微鏡システム１によれば、操作者によって指定された背景領域内の指定領域の背景パラメータＰ_ＢＧに基づいて、画像全体から背景領域を抽出し、抽出された背景領域の輝度信号レベルの分布に基づいて画像全体の背景信号レベルを推定することができる。これにより、顕微鏡本体１０の視野から標本Ｓを退避させたり、シェーディング補正のための専用の補正標本を準備したりすることなく、簡便かつ高精度に画像内のシェーディングを補正することができるという利点がある。
さらに、本実施形態に係る顕微鏡システム１によれば、操作者が、指定領域として複数箇所指定するのではなく、１箇所指定するといった簡単な操作だけでも、背景領域を抽出することができるという利点がある。

（第１の実施形態の変形例）
次に、第１の実施形態の変形例に係る顕微鏡システム１’について図１１から図１６を参照して説明する。
本変形例に係る顕微鏡システム１’は、結像条件を変更可能であり、結像条件毎に較正データを取得および記憶する点で、上述した顕微鏡システム１と異なっている。
本変形例に係る顕微鏡システム１’は、図１１に示されるように、制御部６０と、記憶部７０とをさらに備えている。顕微鏡本体１０、撮像部２０、画像処理部３０、表示部４０、入力部５０、制御部６０および記憶部７０は、バスを介して相互に通信可能に接続されている。

さらに、顕微鏡システム１’は、レボルバ１４に代えて、図１２に示されるレボルバ１４’を備えている。レボルバ１４’は、対物レンズ１３が装着される複数個の穴１４ａを有し、いずれか１つの穴１４ａを観察光路Ａ上に配置するようになっている。レボルバ１４’の穴１４ａ以外の部分は光を遮光するようになっている。

レボルバ１４’の各穴１４ａの近傍には、穴識別タグ１１１〜１１６が取り付けられている。各穴識別タグ１１１〜１１６には、対応する穴１４ａを識別するための穴識別情報として識別コードが記録されている。レボルバ１４’は、観察光路Ａ上に配置されている穴１４ａに対応する穴識別タグ１１１〜１１６から識別コードを取得し、取得された識別コードを制御部６０内の結像系変化検出部６１に送信する。

本変形例においては、図１３に示されるように、対物レンズ１３以外の結像系であるコンデンサ１２、中間変倍装置１５およびカメラアダプタ１７も変更可能となっている。表示部４０には、使用する結像系を設定するための結像条件設定欄４２が表示されている。結像条件設定欄４２は、例えば、各結像系の種類をプルダウンメニューの中から入力部５０を使用して選択することができるようになっている。操作者は、入力部５０を使用して各結像系の種類を選択することによって、結像条件として各光学系の種類を設定する。設定された結像条件の情報は、表示部４０から制御部６０内の結像系変化検出部６１に送信される。

制御部６０は、結像系変化検出部６１と、補正値管理部６２とを備えている。
結像系変化検出部６１は、レボルバ１４’から受信する識別コードに基づいて、または、表示部４０から受信した結像条件の設定の情報に基づいて、結像系が変更されたことを検出する。結像系変化検出部６１は、結像系の変更を検出したときに、これを補正値管理部６２に報知する。

補正値管理部６２は、結像系変化検出部６１から結像系の変更の報知を受信したときに、較正データの取得の要否を判断する。すなわち、補正値管理部６２は、最新の結像条件と同一の結像条件と対応付けられた較正データが記憶部７０内の較正データテーブル（後述）に記憶されている場合、その較正データをシェーディング補正部３４に設定する。一方、補正値管理部６２は、最新の結像条件と同一の結像条件と対応付けられた較正データが記憶部７０の較正データテーブルに未だ記憶されていない場合、図１５に示されるように、較正データの取得を指示する指示表示４１を表示部４０に表示する。

記憶部７０は、図１４に示されるように、結像条件（すなわち、対物レンズ１３、コンデンサ１２、中間変倍装置１５およびカメラアダプタ１７の種類の組み合わせ）と較正データとを対応付けた較正データテーブルを記憶している。補正値算出部３３によって較正データが生成される度に、生成された較正データがそのときの結像条件と対応付けて較正データテーブルに記憶されるようになっている。
なお、制御部６０および記憶部７０は、画像処理部３０と同様に、例えば、コンピュータから構成されている。
本変形例の顕微鏡システム１’のその他の構成は、顕微鏡システム１と同一である。

次に、このように構成された顕微鏡システム１’の作用について図１６を参照して説明する。
顕微鏡本体１０による標本Ｓの観察像の画像データが撮像部２０によって取得されると、表示部４０に画像が表示される（ステップＳ１）。操作者は、入力部５０の入力デバイスの操作によって、画像データの取得に使用された結像条件を設定する（ステップＳ２１）。

ここで、ステップＳ１において画像データを取得した後に、ステップＳ２１において画像データの取得に使用された結像条件を設定しているが、これら２つのステップＳ１，Ｓ２１の順番を逆にしてもよい。すなわち、ステップＳ２１において画像データの取得に使用する結像条件を設定した後に、この設定した結像条件の下でステップＳ１において画像データを取得してもよい。

次に、結像系変化検出部６１によって、結像条件の変更があったか否かが判断される（ステップＳ２２）。直前の結像条件と同一の結像条件が設定され、かつ、操作者の手動操作による対物レンズ１３の変更がない場合、結像条件の変更は無いと判断される（ステップＳ２２のＮＯ）。この場合、現在の結像条件に対応する較正データが既にシェーディング補正部３４に設定されている。したがって、シェーディング補正部３４は、既に設定されている較正データを用いてシェーディング補正を実行する（ステップＳ１０）。

一方、ステップＳ２１において直前の結像条件とは異なる結像条件が設定された場合、または、操作者の手動操作によって対物レンズ１３が変更された場合、結像条件が変更されたことが結像系変化検出部６１によって検出され（ステップ２２のＹＥＳ）、結像条件の変更が補正値管理部６２に報知される。補正値管理部６２は、記憶部７０の較正データテーブル内に、現在の結像条件と対応する較正データが存在するか否かを確認する（ステップＳ２３）。現在の結像条件と対応する較正データが存在する場合には（ステップＳ２３のＹＥＳ）、当該較正データをシェーディング補正部３４に設定する（ステップＳ２４）。これにより、シェーディング補正部３４は、変更の結像条件に対応する較正データを用いてシェーディング補正を実行する（ステップＳ１０）。

現在の結像条件に対応する較正データが存在しない場合（ステップＳ２３のＮＯ）、補正値管理部６２は、較正データの取得を指示する指示表示４１を表示部４０に表示させる。表示部４０に出現した指示表示４１に従って操作者が指定領域を指定すると（ステップＳ２）、上述したステップＳ３からＳ９が実行され、新しい較正データが取得される。新しい較正データは、現在の結像条件と関連付けて記憶部７０内の較正データテーブルに記憶される（ステップＳ２５）。シェーディング補正部３４は、新しい較正データを用いてシェーディング補正を実行する（ステップＳ１０）。

このように、本変形例に係る顕微鏡システム１’によれば、結像条件と対応付けて較正データが蓄積される。画像データに生じるシェーディングは結像条件に依存するので、同一の結像条件の下で取得された画像データのシェーディング補正には、同一の較正データを使用することができる。したがって、一度取得された較正データを較正データテーブルに記憶しておくことによって、同一の結像条件の下での較正データの再取得の必要を省くことができる。さらに、結像条件が変更される度に、変更後の結像条件に対応する較正データが既に取得されているかが確認され、較正データが未取得である場合には較正データが新たに取得される。これにより、画像データに対して確実にシェーディング補正を施すことができる。

［第２の実施形態］
次に、本発明の第２の実施形態に係る顕微鏡システム２について図１７から図１９を参照して説明する。
本実施形態に係る顕微鏡システム２は、図１７に示されるように、画像処理部３０および制御部６０に関して顕微鏡システム１と異なり、操作者によって指定された観察方法に基づいて背景領域を抽出するようになっている。
したがって、本実施形態においては、画像処理部３０および制御部６０について主に説明し、第１の実施形態と共通するその他の構成については同一符号を付して説明を省略する。

画像処理部３０は、背景抽出部３１に代えて背景自動抽出部３５を備えている。背景自動抽出部３５は、背景抽出条件設定部６３によって設定された背景抽出条件（後述）に従って画像データの中から背景領域を抽出する。具体的には、背景自動抽出部３５は、背景抽出部３１と同様に、画像データの全領域をＭ×Ｎのブロックに分割し、各ブロックの背景パラメータＰ_ＢＧ__{Ｂｌｏｃｋ}を式（２）から算出し、背景抽出条件を満足する背景パラメータＰ_ＢＧ__{Ｂｌｏｃｋ}を有するブロックを背景領域として抽出する。本実施形態においても、背景パラメータＰ_ＢＧ__{Ｂｌｏｃｋ}以外の値を特徴量として用いてもよい。

なお、本実施形態においても、式（２）によって定義されるＰ_ＢＧ__{Ｂｌｏｃｋ}は背景パラメータの一例であり、背景領域と標本領域との間で明確に異なる他の値、例えば、特定の色相、彩度または明度を背景パラメータとして用いてもよい。

表示部４０には、図１８に示されるように、観察方法を設定するための観察方法設定欄が表示されている。観察方法とは、顕微鏡観察方法のことであり、明視野観察法、暗視野観察法、微分干渉観察法、位相差観察法、蛍光観察法、または、分散観察法等である。観察方法設定欄は、例えば、観察方法をプルダウンメニューの中から入力部５０を使用して選択することができるようになっている。操作者は、入力部（観察方法入力部）５０を使用して観察方法を選択することによって、観察方法を設定する。設定された観察方法の情報は、表示部４０から制御部６０内の背景抽出条件設定部６３に送信される。

制御部６０は、背景抽出条件設定部６３を備えている。背景抽出条件設定部６３は、図１９に示されるように、観察方法と、画像データから背景領域を抽出するための背景抽出条件とを対応付けた背景抽出条件テーブルを記憶している。背景抽出条件は、背景領域の背景パラメータＰ_ＢＧ__{Ｂｌｏｃｋ}が満足し、かつ、標本領域の背景パラメータＰ_ＢＧ__{Ｂｌｏｃｋ}が満足しないように設定された背景パラメータＰ_ＢＧ__{Ｂｌｏｃｋ}の範囲である。図１９において、α、β、γ、δは、背景領域の背景パラメータＰ_ＢＧ__{Ｂｌｏｃｋ}の上限値または下限値である。背景抽出条件設定部６３は、表示部４０から受信した観察方法と対応する背景抽出条件を背景抽出条件テーブルから選択し、選択された背景抽出条件を背景自動抽出部３５に設定する。

次に、このように構成された顕微鏡システム２の作用について図２０を参照して説明する。
顕微鏡本体１０による標本Ｓの観察像の画像データが撮像部２０によって取得されると、表示部４０に画像が表示される（ステップＳ１）。操作者は、入力部５０の入力デバイスの操作によって、画像データの取得に使用された観察方法を設定する（ステップＳ３１）。次に、背景抽出条件設定部６３によって、設定された観察方法に対応する背景条件が背景抽出条件テーブルの中から選択され、選択された背景条件が背景自動抽出部３５に設定される（ステップＳ３２）。

次に、背景自動抽出部３５によって、画像データ内の各ブロックの背景パラメータＰ_ＢＧ__{Ｂｌｏｃｋ}が式（２）から算出され（ステップＳ４）、背景条件を満足する背景パラメータＰ_ＢＧ__{Ｂｌｏｃｋ}を有するブロックが背景領域として抽出される（ステップＳ３３）。例えば、ステップにおいて明視野観察方法が設定された場合、背景パラメータＰ_ＢＧ__{Ｂｌｏｃｋ}が下式（７）式を満足するブロックが背景領域として抽出される。

これ以降のステップＳ６からＳ１０は、第１の実施形態において説明したステップＳ６からＳ１０と同一であるので、説明を省略する。
このように、本実施形態に係る顕微鏡システム２によれば、操作者によって指定された観察方法に基づいて、画像全体から背景領域を抽出し、抽出された背景領域の輝度信号レベルの分布に基づいて画像全体の背景信号レベルを推定することができる。これにより、顕微鏡本体１０の視野から標本Ｓを退避させたり、シェーディング補正のための専用の補正標本を準備したりすることなく、簡便かつ高精度に画像内のシェーディングを補正することができるという利点がある。

（第２の実施形態の変形例）
次に、第２の実施形態の変形例に係る顕微鏡システム２’について図２１および図２２を参照して説明する。
本変形例に係る顕微鏡システム２’は、制御部６０に関して顕微鏡システム２と異なり、結像条件の変更の有無を定期的に判断し、結像条件の変更があった場合には較正データの再取得および更新を自動的に実行するようになっている。したがって、本実施形態においては、制御部６０について主に説明し、上述した顕微鏡システム１，１’，２と共通するその他の構成については同一の符号を付して説明を省略する。

本変形例においては、撮像部２０が、一定のフレームレートで画像データを連続的に取得し、標本Ｓの画像をライブ画像として表示部４０に表示する場合を想定している。
本変形例に係る制御部６０は、図２１に示されるように、結像系変化検出部６１と、カウント部６４と、補正処理制御部６５とをさらに備えている。
結像系変化検出部６１は、第１の実施形態と同様にして結像条件の変更の有無を検出する。すなわち、本変形例において、顕微鏡本体１０が、図１２に示されるレボルバ１４’を備えるとともに、表示部４０には結像条件設定欄４２が表示されている。

カウント部６４は、Ａ／Ｄ変換部２４から画像データが出力される回数を１回から所定の回数（Ｎ回）まで繰り返しカウントする。カウント部６４は、カウント数が１回であるときに、その旨を補正処理制御部６５に報知する。また、カウント部６４は、カウント数が所定の回数（Ｎ回）に達した後に、カウント数をゼロにリセットする。

補正処理制御部６５は、カウント部６４からカウント数が１回であることが報知されときに、結像系変化検出部６１によって結像条件の変更の有無を検出させる。そして、結像系変化検出部６１によって結像条件の変更が検出されたときに、背景自動抽出部３５、輝度分布推定部３２および補正値算出部３３を動作させることによって較正データを再取得させ、シェーディング補正部３４によって使用される較正データを最新のものに更新する。

次に、このように構成された顕微鏡システム２’の作用について図２２を参照して説明する。
撮像部２０による画像取得開始後（ステップＳ４１）、撮像部２０から画像処理部３０へ画像データが出力される度に（ステップＳ１）、カウント部６４によって画像データの出力回数のカウント数が１からＮまで１ずつインクリメントされる（ステップＳ４２）。そして、カウント数がＮに達する度に（ステップＳ４４のＹＥＳ）、カウント数がゼロにリセットされる（ステップＳ４５）。

ここで、カウント数が２以上であるときには（ステップＳ４３のＮＯ）、結像系変化検出部６１による結像条件の変更の有無の判断は実行されず、シェーディング補正部３４は、１フレーム以上前の画像データから取得された較正データを用いてシェーディング補正を実行する（ステップＳ１０）。

一方、カウント数が１であるときに（ステップＳ４３のＹＥＳ）、結像条件の変更があったか否かが結像系変化検出部６１によって判断される（ステップＳ２２）。結像条件の変更が有ると判断された場合（ステップＳ２２のＹＥＳ）、ステップＳ４，Ｓ３３，Ｓ６，Ｓ９が実行されることによって較正データが取得され、シェーディング補正部３４は、新しく取得された較正データを用いてシェーディング補正を実行する（ステップＳ１０）。一方、結像条件の変更が無いと判断された場合には（ステップＳ２２のＮＯ）、シェーディング補正部３４は、１フレーム以上前の画像データから取得された較正データを用いてシェーディング補正を実行する（ステップＳ１０）。

このように、本変形例に係る顕微鏡システム２’によれば、Ｎフレームの画像データが取得される毎に結像条件の変更の有無が検出され、結像条件が変更された場合には較正データが再取得される。すなわち、結像条件が変更された後、速やかに較正データが自動更新される。これにより、適切なシェーディング補正が施された画像を表示部４０に表示することができる。

１，１’，２，２’ 顕微鏡システム
１３ 対物レンズ（結像部）
２０ 撮像部
３１ 背景抽出部
３２ 輝度分布推定部（較正データ生成部）
３３ 補正値算出部（較正データ生成部）
３４ シェーディング補正部
５０ 入力部（背景指定部、観察方法入力部）
７０ 記憶部
Ｓ 標本

Claims (3)

1. 標本の像を結像する結像部と、
   該結像部によって結像された前記標本の像を撮影する撮像部と、
   該撮像部によって取得された画像から前記標本以外の背景領域を抽出する背景抽出部と、
   該背景抽出部によって抽出された前記背景領域の輝度分布に基づいて、前記画像に含まれるシェーディングを補正するための較正データを生成する較正データ生成部と、
   該較正データ生成部によって生成された較正データを用いて前記画像の輝度を補正するシェーディング補正部とを備え、
   前記較正データ生成部が、前記背景抽出部によって抽出された前記背景領域の輝度分布に基づいて前記画像の全領域の輝度分布を推定し、推定された輝度分布が一様になるように前記画像の各画素用の補正値を算出し、算出された補正値からなる前記較正データを生成する顕微鏡システム。
2. 前記撮像部によって取得された画像内に指定領域を操作者に指定させる背景指定部を備え、
   前記背景抽出部が、前記背景指定部によって指定された前記指定領域の色相、明度または彩度からなる特徴量を算出し、算出された特徴量に基づいて前記画像から前記背景領域を抽出する請求項１に記載の顕微鏡システム。
3. 観察方法を操作者に入力させる観察方法入力部と、
   前記観察方法と前記画像から背景領域を抽出するための背景抽出条件とを対応づけて記憶する記憶部とを備え、
   前記背景抽出部が、前記観察方法入力部によって入力された観察方法と対応する背景抽出条件を前記記憶部から読み出し、読み出された背景抽出条件を満足する領域を前記背景領域として前記画像から抽出する請求項１に記載の顕微鏡システム。

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