JP2016067280A - Image processing method, control program, recording medium, and image processing device - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、スフェロイドを撮像した画像に対し施す画像処理に関するものであり、特に画像に含まれるスフェロイドと他のオブジェクトとを区別する技術に関する。 The present invention relates to image processing performed on an image obtained by capturing spheroids, and more particularly to a technique for distinguishing spheroids included in an image from other objects.
医療や生物科学の実験においては、例えば、観察対象である細胞をCCDカメラ等で撮像してデータ化し、該画像データに種々の画像処理技術を適用して観察や分析に供することが行われるようになってきている。すなわち、観察対象の細胞をウェルプレート、ディッシュ等と呼ばれる適宜の容器に担持した状態で、カメラ等により細胞が撮像され、観察に供される。 In medical and biological science experiments, for example, a cell to be observed is imaged with a CCD camera or the like and converted into data, and various image processing techniques are applied to the image data for observation and analysis. It is becoming. That is, the cells are imaged by a camera or the like and used for observation in a state where the cells to be observed are held in an appropriate container called a well plate or dish.
この場合、画像に観察対象物以外の像が映り込むことがある。例えば、雰囲気中から混入した微細な埃やゴミ、容器の傷、汚れ等に起因する筋状の異物の像が画像に現れることがある。このような異物の像は観察の妨げとなる。この問題を考慮した技術としては、例えば特許文献1に記載されたものがある。この技術においては、細胞を担持しない状態で容器(ウェル)の画像を予め撮像しておき、細胞が存在する状態での画像との差分を取ることで、傷、ゴミ等の異物の像を排除している。
In this case, an image other than the observation object may appear in the image. For example, an image of streaky foreign matter caused by fine dust or dirt mixed in the atmosphere, scratches or dirt on the container may appear in the image. Such an image of a foreign substance hinders observation. As a technique considering this problem, there is one described in
上記従来技術では、細胞を担持させる前後において容器の撮像を行う必要があり、手順が複雑である。また、事前撮像の後で容器に混入するもしくは容器から離脱する異物があった場合には対応することができない。このため、細胞および異物を含んだ状態で撮像された画像から直接的に、細胞の像と異物の像とを区別することのできる技術が望まれる。特に、撮像対象物が多数の細胞からなる細胞集塊(スフェロイド)である場合、細胞が球状に凝集するという特性を利用して異物の像と区別することが期待されるが、そのような技術はこれまで確立されていない。 In the above prior art, it is necessary to image the container before and after loading the cells, and the procedure is complicated. In addition, it is not possible to deal with foreign matter that enters the container or leaves the container after the pre-imaging. For this reason, the technique which can distinguish the image of a cell and the image of a foreign material directly from the image imaged in the state containing a cell and a foreign material is desired. In particular, when the object to be imaged is a cell agglomeration (spheroid) made up of a large number of cells, it is expected to be distinguished from the image of a foreign object by utilizing the property that the cells aggregate in a spherical shape. Has not been established so far.
この発明は上記課題に鑑みなされたものであり、スフェロイドを撮像した画像に画像処理を施すことによって、スフェロイドと異物との区別を効率的に、かつ優れた再現性で行うことのできる技術を提供することを目的とする。 This invention is made in view of the said subject, and provides the technique which can perform the distinction with a spheroid and a foreign material efficiently and with the outstanding reproducibility by performing image processing to the image which imaged the spheroid. The purpose is to do.
この発明にかかる画像処理方法は、上記目的を達成するため、スフェロイドが撮像された原画像について、前記原画像中のオブジェクト領域のうち前記スフェロイドに対応するスフェロイド様オブジェクトを検出する工程と、前記スフェロイド様オブジェクトについて、当該スフェロイド様オブジェクトのサイズに基づいて求めた直径を有し前記スフェロイド様オブジェクトより面積の小さい円を構造要素として用いたエロージョン処理を実行する工程と、前記エロージョン処理後の前記スフェロイド様オブジェクトについて、前記構造要素を用いたディレーション処理を実行する工程とを備えている。 In order to achieve the above object, an image processing method according to the present invention detects a spheroid-like object corresponding to the spheroid in an object region in the original image for an original image in which a spheroid is imaged, and the spheroid Performing a erosion process using a circle having a diameter obtained based on the size of the spheroid-like object and having a smaller area than the spheroid-like object as a structural element, and the spheroid-like object after the erosion process And a step of executing a duration process using the structural element for the object.
ここで、「エロージョン処理」は、画像のモルフォロジー処理の1つであって、画像中のオブジェクト領域を収縮させる処理を意味する。また、「ディレーション処理」は、モルフォロジー処理の1つであって、画像中のオブジェクト領域を膨張させる処理を意味する。 Here, the “erosion process” is one of image morphological processes and means a process of contracting an object area in an image. Further, “dilation processing” is one of morphological processing and means processing for expanding an object region in an image.
このように構成された発明では、エロージョン処理およびディレーション処理を含むモルフォロジー画像処理によりスフェロイドの領域と異物の領域との区別が図られている。原画像においてスフェロイドが略円形の像をなしていることから、その形状的特徴に基づき筋状の異物の像と区別することが可能である。原画像においてスフェロイドの像と異物の像とが離隔していればそれらの区別は比較的容易である。しかしながら、実際には両者が重なり一体となっている場合も多い。 In the invention configured as described above, the spheroid region and the foreign material region are distinguished by morphological image processing including erosion processing and delation processing. Since the spheroid forms a substantially circular image in the original image, it can be distinguished from the image of the streak-like foreign material based on its shape characteristics. If the spheroid image and the foreign object image are separated from each other in the original image, the distinction between them is relatively easy. In reality, however, there are many cases in which the two overlap each other.
そこで、本発明では、エロージョン処理とディレーション処理とを実行することにより、原画像中におけるスフェロイドの形状を保持しながら筋状の像が消去された画像が得られるようにしている。ここで、これらのモルフォロジー処理においては構造要素のサイズ設定が処理結果に大きな影響を与える。従来の細胞画像の処理では、オペレーターの主観的判断や試行によって構造要素のサイズが設定されているが、最適なサイズを設定するには熟練が必要であり、また処理結果がばらつくおそれがある。一方、本発明では、検出されたスフェロイド様オブジェクトのサイズに応じた直径の円を構造要素として用いる。本願発明者が得た新たな知見によれば、このようにすることで、簡単にかつ自動的に構造要素のサイズが設定され、モルフォロジー処理によるスフェロイドと異物との区別を効率的に行うことが可能となる。 Therefore, in the present invention, by executing the erosion process and the duration process, it is possible to obtain an image in which the streak image is erased while maintaining the shape of the spheroid in the original image. Here, in these morphological processes, the size setting of the structural element greatly affects the processing result. In the conventional cell image processing, the size of the structural element is set by subjective judgment and trial of the operator. However, skill is required to set the optimum size, and the processing result may vary. On the other hand, in the present invention, a circle having a diameter corresponding to the size of the detected spheroid-like object is used as the structural element. According to the new knowledge obtained by the inventor of the present application, the size of the structural element can be easily and automatically set in this way, and the spheroid and foreign matter can be efficiently distinguished by morphological processing. It becomes possible.
この発明では、サイズの異なる複数のスフェロイド様オブジェクトがあるとき、それぞれに対し大きさの異なる構造要素が設定されることが好ましい。原画像には種々のサイズのスフェロイドが含まれ得るが、個々のサイズに応じた構造要素が適用されることで、モルフォロジー処理における異物の像の除去効果、およびスフェロイドの像の形状再現性を高めることができる。 In the present invention, when there are a plurality of spheroid-like objects having different sizes, it is preferable that a structural element having a different size is set for each. The original image can contain spheroids of various sizes, but by applying structural elements according to the individual sizes, the effect of removing foreign matter images in morphological processing and the shape reproducibility of the spheroid images are improved. be able to.
スフェロイド様オブジェクトのサイズについては、例えば当該スフェロイド様オブジェクトを近似する近似楕円のサイズによって表すことができる。スフェロイドの像は概ね円形であるが、周縁部には形状の乱れがあるため、そのサイズを厳密に特定することは必ずしも簡単ではなく、これに代わるより簡便な方法が求められる。例えばスフェロイド様オブジェクトを近似的に表す楕円のサイズをもってスフェロイド様オブジェクトのサイズとすることができる。これにより、簡単な演算により構造要素のサイズを決定することができる。 The size of the spheroid-like object can be represented by the size of an approximate ellipse that approximates the spheroid-like object, for example. Although the spheroid image is generally circular, there is a disorder in the shape of the periphery, so it is not always easy to specify the size exactly, and a simpler alternative method is required. For example, the size of the spheroid-like object may be the size of an ellipse that approximately represents the spheroid-like object. Thereby, the size of the structural element can be determined by a simple calculation.
具体的には、例えば、スフェロイド様オブジェクトの輪郭に包含される楕円のうち面積が最大である楕円を近似楕円とすることができる。または、スフェロイド様オブジェクトと同一の面積を有する楕円を近似楕円とすることができる。これらの近似楕円を求める方法に対応する画像処理アルゴリズムが実用化されており、それらを適用することで処理を簡単にすることができる。 Specifically, for example, an ellipse having the largest area among the ellipses included in the outline of the spheroid-like object can be set as the approximate ellipse. Alternatively, an ellipse having the same area as the spheroid-like object can be used as an approximate ellipse. Image processing algorithms corresponding to these methods for obtaining approximate ellipses have been put into practical use, and the processing can be simplified by applying them.
これらの場合において、構造要素としての円の直径が、近似楕円の短径の(1/6)以上(1/2)以下、より好ましくは(1/4)以上(1/3)以下となるように構成されてもよい。本願発明者の実験によれば、構造要素のサイズを上記範囲としたとき、良好な処理結果を得られることがわかった。すなわち、スフェロイドの像の形状再現性を維持しながら、筋状の異物の像を効果的に除去することができる。 In these cases, the diameter of the circle as the structural element is not less than (1/6) and not more than (1/2), more preferably not less than (1/4) and not more than (1/3) of the minor axis of the approximate ellipse. It may be configured as follows. According to the experiment by the present inventor, it has been found that when the size of the structural element is within the above range, a favorable processing result can be obtained. That is, it is possible to effectively remove the streak foreign object image while maintaining the shape reproducibility of the spheroid image.
また例えば、近似楕円は、スフェロイド様オブジェクトを近似する近似円であってもよい。スフェロイドは略円形であることから、円近似によっても必要十分な精度でサイズを表すことが可能である。また近似楕円を用いる場合よりもさらに処理が簡単となる。 For example, the approximate ellipse may be an approximate circle that approximates a spheroid-like object. Since the spheroid is substantially circular, the size can be expressed with necessary and sufficient accuracy by circular approximation. In addition, the processing becomes simpler than when an approximate ellipse is used.
また、この発明は、例えばディレーション処理後の画像と原画像との差分画像に基づき、原画像中のオブジェクトのうちスフェロイドと異なる非スフェロイド領域を検出する工程を備えてもよい。エロージョン処理およびディレーション処理を行うことにより、筋状の異物の像が消去されスフェロイドの像が残るが、処理後の画像と原画像との差分を取ることにより、スフェロイドの像を消去し異物の像を抽出することも可能である。 In addition, the present invention may include a step of detecting a non-spheroid region different from a spheroid among objects in the original image based on, for example, a difference image between the image after the dilation processing and the original image. By performing the erosion process and the delation process, the image of the streak-like foreign matter is erased and the spheroid image remains, but by taking the difference between the processed image and the original image, the spheroid image is erased and the foreign matter is removed. It is also possible to extract an image.
また例えば、原画像において検出されるスフェロイド様オブジェクトの最小包含円を特定する工程を備え、スフェロイド様オブジェクトのうち、当該スフェロイド様オブジェクトの最小包含円の面積と当該スフェロイド様オブジェクトの面積との比が1より大きい所定値よりも大きいものについて、エロージョン処理およびディレーション処理が実行される構成であってもよい。こうすることで、もともと異物を含まず処理を必要としないスフェロイド様オブジェクトについては処理対象外とすることができ、元の画像情報を保存することができる。 In addition, for example, the method includes a step of identifying a minimum inclusion circle of the spheroid-like object detected in the original image, and the ratio of the area of the minimum inclusion circle of the spheroid-like object to the area of the spheroid-like object among the spheroid-like objects is A configuration in which the erosion process and the duration process are executed for a value larger than a predetermined value greater than 1 may be used. By doing so, spheroid-like objects that originally do not contain foreign objects and do not require processing can be excluded from processing, and the original image information can be stored.
これらの画像処理方法については、汎用のコンピューターを用いて実行することが可能である。したがって、本発明は、上記処理をコンピューターに実行させるための制御プログラムとしてユーザーに提供されてもよい。 These image processing methods can be executed using a general-purpose computer. Therefore, the present invention may be provided to a user as a control program for causing a computer to execute the above processing.
また、この発明にかかる画像処理装置は、上記目的を達成するため、スフェロイドが撮像された原画像を取得する画像取得手段と、前記原画像に対し画像処理を施す画像処理手段とを備え、画像処理手段が上記した画像処理を実行する。このように構成された発明では、上記した画像処理を行うことにより、原画像に含まれるスフェロイドの像と異物の像とを簡単にかつ効率よく区別することが可能である。 In order to achieve the above object, an image processing apparatus according to the present invention includes an image acquisition unit that acquires an original image obtained by capturing a spheroid, and an image processing unit that performs image processing on the original image. The processing means executes the image processing described above. In the invention configured as described above, by performing the above-described image processing, it is possible to easily and efficiently distinguish the spheroid image and the foreign object image included in the original image.
この発明において、画像取得手段は、スフェロイドを担持する担持体を保持する保持部と、担持体を撮像して原画像を作成する撮像部とを有するものであってもよい。これにより、種々のスフェロイドについて原画像を取得することができる。 In the present invention, the image acquisition means may include a holding unit that holds a carrier that carries spheroids, and an imaging unit that images the carrier and creates an original image. Thereby, an original image can be acquired about various spheroids.
本発明によれば、原画像において検出されるスフェロイド様オブジェクトのサイズに応じた構造要素がモルフォロジー処理に適用されることで、スフェロイドと異物との区別を効率的に行うことができる。 According to the present invention, the structural element according to the size of the spheroid-like object detected in the original image is applied to the morphological processing, so that the spheroid and the foreign object can be efficiently distinguished.
図1は本発明にかかる画像処理装置の概略構成を示す側面図である。この画像処理装置は、ウェルプレートWPの上面に形成されたウェルWと称される窪部に注入された液体中の試料を撮像する撮像ユニット1と、撮像された画像に対し画像処理を施す画像処理ユニット2とを備えている。
FIG. 1 is a side view showing a schematic configuration of an image processing apparatus according to the present invention. The image processing apparatus includes an
ウェルプレートWPは、創薬や生物科学の分野において一般的に使用されているものであり、平板状のプレートの上面に、断面が略円形の筒状に形成され底面が透明で平坦なウェルWが複数設けられている。1つのウェルプレートWPにおけるウェルWの数は任意であるが、例えば96個(12×8のマトリクス配列)のものを用いることができる。各ウェルWの直径および深さは代表的には数mm程度である。なお、この撮像ユニット1が対象とするウェルプレートのサイズやウェルの数はこれらに限定されるものではなく任意であり、例えば384穴のものであってもよい。
The well plate WP is generally used in the fields of drug discovery and biological science. The well plate WP is formed in a cylindrical shape with a substantially circular cross section on the top surface of a flat plate, and the bottom surface is transparent and flat. Are provided. Although the number of wells W in one well plate WP is arbitrary, for example, 96 (12 × 8 matrix arrangement) can be used. The diameter and depth of each well W is typically about several mm. Note that the size of the well plate and the number of wells targeted by the
ウェルプレートWPの各ウェルWには、培地としての液体が所定量注入され、この液体中において所定の培養条件で培養された細胞や細菌等が、この撮像ユニット1の撮像対象となる。培地は適宜の試薬が添加されたものでもよく、また液状でウェルWに投入された後ゲル化するものであってもよい。
A predetermined amount of a liquid as a medium is injected into each well W of the well plate WP, and cells, bacteria, and the like cultured in the liquid under predetermined culture conditions become imaging targets of the
撮像ユニット1は、試料を液体とともに各ウェルWに担持するウェルプレートWPの下面周縁部に当接して、ウェルプレートWPを略水平姿勢に保持するホルダ11と、ホルダ11の上方に配置される照明部12と、ホルダ11の下方に配置される撮像部13と、これら各部の動作を制御する制御部14とを備えている。
The
照明部12は、ホルダ11により保持されたウェルプレートWPに向けて照明光Liを出射する。照明光Liとしては例えば白色光を用いることができる。照明部12により、ウェルプレートWPに設けられたウェルW内の試料が上方から照明される。
The
ホルダ11により保持されたウェルプレートWPの下方に、撮像部13が設けられる。撮像部13では、ウェルプレートWPの直下位置に対物レンズ131が配置されている。対物レンズ131の光軸OAは鉛直方向に向けられており、対物レンズ131の光軸OAに沿って上から下に向かって順に、開口絞り132、結像レンズ133および撮像デバイス134がさらに設けられている。対物レンズ131、開口絞り132および結像レンズ133は、それぞれの中心が鉛直方向に沿って一列に並ぶように配置されて、これらが一体として撮像光学系130を構成している。なお、この例では撮像部13を構成する各部が鉛直方向に一列に配列されているが、反射鏡等により光路が折り返されていてもよい。
An
撮像部13は、制御部14に設けられたメカ駆動部141により移動可能となっている。具体的には、メカ駆動部141が、撮像部13を構成する対物レンズ131、開口絞り132、結像レンズ133および撮像デバイス134を一体的に水平方向に移動させることにより、撮像部13がウェルWに対し水平方向に移動する。1つのウェルW内の撮像対象物が撮像されるときには、メカ駆動部141は、撮像光学系130の光軸が当該ウェルWの中心と一致するように、撮像部13を水平方向に位置決めする。
The
また、メカ駆動部141は、撮像部13を鉛直方向に移動させることにより、撮像対象物に対する撮像部のフォーカス合わせを行う。具体的には、撮像対象物たる試料が存在するウェルWの内底面に対物レンズ131の焦点が合うように、メカ駆動部141が、対物レンズ131、開口絞り132、結像レンズ133および撮像デバイス134を一体的に上下動させる。
Further, the
また、メカ駆動部141は、撮像部13を水平方向に移動させる際、照明部12を撮像部13と一体的に水平方向に移動させる。すなわち、照明部12は、その光中心が撮像光学系130の光軸OAと略一致するように配置されており、対物レンズ131を含む撮像部13が水平方向に移動するとき、これと連動して水平方向に移動する。これにより、どのウェルWが撮像される場合でも、ウェルWに対する照明条件を一定にして、撮像条件を良好に維持することができる。
Further, the
撮像部13により、ウェルW内の試料が撮像される。具体的には、照明部12から出射されウェルWの上方から液体に入射した光が撮像対象物を照明し、ウェルW底面から下方へ透過した光が対物レンズ131により集光され、開口絞り132、結像レンズ133を介して最終的に撮像デバイス134の受光面に撮像対象物の像が結像し、これが撮像デバイス134の受光素子1341により受光される。受光素子1341は一次元イメージセンサであり、その表面に結像した撮像対象物の一次元画像を電気信号に変換する。受光素子1341としては、例えばCCDセンサを用いることができる。受光素子1341がウェルプレートWPに対し相対的に走査移動することにより、ウェルWの二次元画像が得られる。
A sample in the well W is imaged by the
受光素子1341から出力される画像信号は、制御部14に送られる。すなわち、画像信号は制御部14に設けられたADコンバータ(A/D)142に入力されてデジタル画像データに変換される。こうして得られたデジタル画像データはインターフェース(I/F)143を介して外部へ出力される。
The image signal output from the
画像処理ユニット2は、装置各部の動作を制御するCPU201を有する制御部20を備えている。制御部20はまた、画像処理を受け持つグラフィックプロセッサ(GP)202と、画像データを記憶保存するための画像メモリ203と、CPU201およびGP202が実行すべきプログラムやこれらにより生成されるデータを記憶保存するためのメモリ204とを有している。なお、CPU201がグラフィックプロセッサ202としての機能を兼ねてもよい。また、画像メモリ203とメモリ204とは一体のものであってもよい。
The
その他に、制御部20には、インターフェース(I/F)205が設けられている。インターフェース205は、ユーザーおよび外部装置との情報交換を担う。具体的には、インターフェース205は撮像ユニット1のインターフェース143と通信回線により接続されており、CPU201が撮像ユニット1を制御するための制御指令を撮像ユニット1に送信する。また、撮像ユニット1のADコンバータ142から出力される画像データを受信する。
In addition, the
また、インターフェース205には、例えば操作ボタン、マウス、キーボードまたはタブレット等の入力デバイスもしくはそれらを組み合わせてなる入力部21が接続されている。入力部21により受け付けられたユーザーからの操作入力が、インターフェース205を介してCPU201に伝達される。さらに、インターフェース205には、例えば液晶ディスプレイなどの表示デバイスを有する表示部22が接続されている。表示部22は、CPU201からインターフェース205を介して与えられる画像信号に対応する画像を表示することで、ユーザーへの処理結果等の情報提示を行う。
The
なお、上記した構成を有する画像処理ユニット2は、一般的なパーソナルコンピューターの構成と概ね同じである。すなわち、この画像処理装置の画像処理ユニット2として、汎用のコンピューター装置を利用することが可能である。
The
次に、このように構成された画像処理装置の動作について説明する。この画像処理装置では、ウェルプレートWPの各ウェルW内で培養された細胞、細菌、細胞集塊(スフェロイド)等の撮像を行うことが可能であり、撮像された画像を種々の観察、解析に供することができる。ここでは、ウェルWに注入された培養液中で培養されたスフェロイドを撮像する用途にこの画像処理装置が適用される場合を考える。 Next, the operation of the image processing apparatus configured as described above will be described. In this image processing apparatus, it is possible to image cells, bacteria, cell clumps (spheroids), etc. cultured in each well W of the well plate WP, and the captured images can be used for various observations and analysis. Can be provided. Here, a case is considered in which this image processing apparatus is applied to the purpose of imaging spheroids cultured in the culture solution injected into the well W.
培養液中のスフェロイドは概ね球形をなしており、これを撮像した二次元画像では略円形の像をなす。ウェルW内に複数のスフェロイドが存在する場合、それぞれが略円形の像となるが、その形および大きさは必ずしも同じではない。一方、撮像された画像には、上記したスフェロイドの像に加えて、培養液に混入したまたは表面に付着した繊維状のゴミや埃、ウェルW底面の傷や汚れ等の異物に起因する筋状の像が映り込むことがある。 The spheroids in the culture solution have a substantially spherical shape, and a two-dimensional image obtained by imaging the spheroid forms a substantially circular image. When a plurality of spheroids exist in the well W, each has a substantially circular image, but the shape and size are not necessarily the same. On the other hand, in the captured image, in addition to the above-described spheroid image, streaks caused by foreign matters such as fibrous dust and dirt mixed in the culture medium or attached to the surface, and scratches and dirt on the bottom surface of the well W May be reflected.
スフェロイドの像と異物の像とでは形状的特徴が大きく異なるため、それらの判別は比較的容易であると考えられる。しかしながら、両者が重なって一体となった状態で撮像されているとき、2つの領域を区別することは容易でない。以下、これを可能とする本実施形態の画像処理方法について説明する。 Since the shape characteristics of the spheroid image and the foreign object image are greatly different, it is considered that the discrimination is relatively easy. However, it is not easy to distinguish between the two areas when the images are captured in a state where the two overlap each other. Hereinafter, the image processing method of the present embodiment that enables this will be described.
図2は本実施形態における領域分離処理の原理を示す図である。この領域分離処理は、画像中のオブジェクトのうちスフェロイドの像と異物の像とが一体となったものを、スフェロイドの領域と異物の領域とに分離するための処理である。図2(a)はスフェロイドと異物とが重なった像の一例を示す模式図である。スフェロイドと異物とが重なって撮像された画像オブジェクトOBは、スフェロイドに対応して円形に近い形状を有するスフェロイド領域Raと、それに連なる筋状の異物に対応する異物領域Rbとを有している。なお、同図に示すように、1つのスフェロイド領域Raに対し複数の異物領域Rbが接している場合もあり得る。なお、ここで示す模式図ではスフェロイド領域Raと異物領域Rbとの差が明白であるが、実際の画像ではオブジェクトOB中におけるスフェロイド領域Raと異物領域Rbとの境界は、画像内容からは判断しづらい。 FIG. 2 is a diagram showing the principle of region separation processing in the present embodiment. This area separation process is a process for separating an object in an image in which a spheroid image and a foreign object image are integrated into a spheroid area and a foreign object area. FIG. 2A is a schematic diagram illustrating an example of an image in which a spheroid and a foreign object are overlapped. An image object OB captured by overlapping a spheroid and a foreign object has a spheroid area Ra having a shape close to a circle corresponding to the spheroid and a foreign object area Rb corresponding to a streak-like foreign object connected to the spheroid. In addition, as shown to the same figure, the some foreign material area | region Rb may contact | connect one spheroid area | region Ra. In the schematic diagram shown here, the difference between the spheroid region Ra and the foreign matter region Rb is obvious, but in the actual image, the boundary between the spheroid region Ra and the foreign matter region Rb in the object OB is determined from the image content. It ’s hard.
このような画像オブジェクトOBからスフェロイド領域Raと異物領域Rbとを分離する方法として、画像のモルフォロジー処理を適用することが考えられる。すなわち、図2(b)に示すように、所定の直径Deを有する円C1を構造要素とするエロージョン処理を行い、画像オブジェクトを収縮させる。これにより、比較的細長い形状を有する異物領域Rbが画像から消去され、スフェロイド領域Raの周縁部が消去されてなる領域Rcが残る。次いで、図2(c)に示すように、エロージョン処理の場合と同じ直径Deを有する円C2を構造要素とするディレーション処理を行い、領域Rcを膨張させた領域Rdを得る。この領域Rdは、元の画像オブジェクトOBから異物領域Rbを除去したものと見なすことができ、概ねスフェロイド領域Raを同じ形状を有するものとなる。 As a method of separating the spheroid area Ra and the foreign substance area Rb from such an image object OB, it is conceivable to apply image morphological processing. That is, as shown in FIG. 2B, an erosion process using a circle C1 having a predetermined diameter De as a structural element is performed to contract the image object. Thereby, the foreign substance region Rb having a relatively long and narrow shape is erased from the image, and the region Rc formed by erasing the peripheral portion of the spheroid region Ra remains. Next, as shown in FIG. 2C, a deletion process is performed in which a circle C2 having the same diameter De as that in the case of the erosion process is used as a structural element, thereby obtaining a region Rd in which the region Rc is expanded. This region Rd can be regarded as the foreign object region Rb removed from the original image object OB, and generally has the same shape as the spheroid region Ra.
画像のモルフォロジー処理については公知であるので詳しい説明を省略する。ただし、このようなモルフォロジー処理を有効に機能させるためには、構造要素となる円C1,C2のサイズ(具体的には直径De)を適切に設定することが必要となる。すなわち、構造要素の直径Deが小さすぎると異物領域Rbが十分に消去されずに残留してしまうことがある。また、構造要素の直径Deが大きすぎるとスフェロイド領域Raの形状再現性が悪くなり、エロージョン処理において小さなスフェロイド領域Raが消去されてしまうおそれもある。 Since the morphological processing of the image is known, a detailed description is omitted. However, in order for such morphological processing to function effectively, it is necessary to appropriately set the sizes (specifically, the diameter De) of the circles C1 and C2 that are the structural elements. That is, if the diameter De of the structural element is too small, the foreign substance region Rb may remain without being sufficiently erased. In addition, when the diameter De of the structural element is too large, the shape reproducibility of the spheroid region Ra is deteriorated, and the small spheroid region Ra may be erased in the erosion process.
これまでの技術では、上記のような問題を解決しモルフォロジー処理を有効に機能させるためには、熟練者の主観的判断で構造要素のサイズを決定するか、サイズを多段階に変更して処理を試行し最適サイズを見出すしかない。しかしながら、このような作業には多大な労力を要し、しかも処理結果のばらつきが避けられない。特に処理すべき画像オブジェクトが複数ある場合には、このような手作業による対応は現実的でない。 In the conventional technology, in order to solve the above problems and to make the morphological processing function effectively, the size of the structural element is determined by subjective judgment of an expert, or the size is changed in multiple stages. To find the optimal size. However, such work requires a great deal of labor, and variations in processing results are unavoidable. In particular, when there are a plurality of image objects to be processed, such a manual response is not realistic.
この問題に鑑み、本願発明者はスフェロイドを形成する種々の細胞を用いて実験を行い、次のような知見を得た。すなわち、スフェロイド領域Raおよびこれに付随する異物領域Rbを有する画像オブジェクトについては、スフェロイド領域Raのサイズから所定ルールに基づき算出されるサイズの構造要素を用いたモルフォロジー処理を適用することで、スフェロイド領域Raと異物領域Rbとを良好に区別することができる。 In view of this problem, the present inventor conducted experiments using various cells forming spheroids and obtained the following knowledge. That is, for an image object having a spheroid region Ra and a foreign object region Rb associated therewith, by applying a morphological process using a structural element having a size calculated based on a predetermined rule from the size of the spheroid region Ra, the spheroid region Ra and the foreign substance region Rb can be distinguished well.
より具体的には、例えばスフェロイド領域Raを円形と見なしたとき、当該円の直径の(1/4)以上(1/3)以下の直径を有する円を構造要素として、エロージョン処理およびディレーション処理を順番に行う。こうすることにより、スフェロイド領域Raの形状再現性が良好で、かつ異物領域Rbの残留を抑えてこれを効果的に消去することが可能である。以下、このような知見に基づいてスフェロイド領域と異物領域とを区別する本実施形態の画像処理について、図3ないし図5を参照しながら具体的に説明する。 More specifically, for example, when the spheroid region Ra is regarded as a circle, an erosion process and a delation are performed using a circle having a diameter not less than (1/4) and not more than (1/3) of the diameter of the circle as a structural element. Process in order. By doing so, the shape reproducibility of the spheroid region Ra is good, and it is possible to effectively erase the spheroid region Ra while suppressing the remaining of the foreign material region Rb. Hereinafter, the image processing of the present embodiment for distinguishing the spheroid region and the foreign material region based on such knowledge will be specifically described with reference to FIGS. 3 to 5.
図3はこの実施形態における画像処理を示すフローチャートである。また、図4は領域分離処理を示すフローチャートである。さらに、図5はこの処理における画像の処理過程を模式的に示す図である。この処理はCPU201がメモリ204に予め記憶された記憶された制御プログラムを実行して装置各部を制御することにより実現される。このうち画像に対する各種の処理はグラフィックプロセッサ202によって実行されるが、少なくとも一部がCPU201により実行されてもよい。
FIG. 3 is a flowchart showing image processing in this embodiment. FIG. 4 is a flowchart showing the region separation process. Further, FIG. 5 is a diagram schematically showing an image processing process in this processing. This process is realized by the
最初に、撮像対象物としてのスフェロイドを培養液とともにウェルWに担持するウェルプレートWPが撮像ユニット1に搬入され、ホルダ11にセットされる(ステップS101)。そして、撮像対象となるウェルWに対し撮像光学系13が位置決めされて、撮像デバイス134による撮像が行われる(ステップS102)。これにより、スフェロイドを含む原画像が取得される。
First, the well plate WP carrying the spheroid as the imaging object in the well W together with the culture solution is carried into the
こうして得られた原画像に対し、グラフィックプロセッサ202が所定の画像処理を行い、原画像中に含まれる画像オブジェクトの領域を検出する(ステップS103)。原画像中のオブジェクトの抽出には公知の技術を適用することができる。例えば、原画像を適宜の閾値で2値化して背景領域とオブジェクト領域とに区分する方法を適用可能である。
The
グラフィックプロセッサ202はさらに、検出された画像オブジェクトから、スフェロイドに対応する領域を含むスフェロイド様オブジェクトを抽出する(ステップS104)。ステップS103で検出された画像オブジェクトには、スフェロイドのみからなるもの、異物のみからなるもの、およびスフェロイドと異物とが重なったものが含まれる。これらのうち、スフェロイドを含むオブジェクト、つまりスフェロイドのみからなるオブジェクト、およびスフェロイドと異物とが重なったオブジェクトを、スフェロイド様オブジェクトとして抽出する。
The
スフェロイド領域Raを含むスフェロイド様オブジェクトを抽出する方法としては、スフェロイド特有の円形の領域を含む画像オブジェクトを検出可能な種々のものが考えられる。例えば、円形度が所定値以上であるものをスフェロイド様オブジェクトとすることができる。また、予め定められた所定サイズの円よりも広い領域を有するオブジェクトをスフェロイド様オブジェクトとすることもできる。また、異物領域が一般に細長くその面積が比較的小さいことから、面積が所定値以上であるオブジェクトをスフェロイド様オブジェクトとすることもできる。また、これとは逆に、異物のみからなるオブジェクトと見なすための条件を設定し、条件に合致しないオブジェクトをスフェロイド様オブジェクトと見なしてもよい。 As a method for extracting a spheroid-like object including the spheroid region Ra, various methods capable of detecting an image object including a circular region peculiar to the spheroid are conceivable. For example, a spheroid-like object having a circularity greater than or equal to a predetermined value can be used. An object having an area larger than a predetermined circle of a predetermined size can be a spheroid-like object. Further, since the foreign substance region is generally elongated and its area is relatively small, an object having an area equal to or larger than a predetermined value can be a spheroid-like object. On the other hand, a condition for considering an object consisting only of a foreign object may be set, and an object that does not match the condition may be regarded as a spheroid-like object.
こうして抽出されたスフェロイド様オブジェクトの一つが選択され(ステップS105)、当該オブジェクトの最小包含円が特定される(ステップS106)。そして、当該オブジェクトの面積に対する最小包含円の面積の比が1より大きい所定の閾値以上であるオブジェクトが、ステップS108の領域分離処理の対象とされる。面積比が閾値より小さければステップS108がスキップされる。これは、異物領域を含まないオブジェクトを領域分離処理の対象から除外して、その画像情報が保存されるようにするためである。また、処理時間の短縮にも資する。 One of the spheroid-like objects extracted in this way is selected (step S105), and the minimum inclusion circle of the object is specified (step S106). An object whose ratio of the area of the minimum inclusion circle to the area of the object is equal to or greater than a predetermined threshold value greater than 1 is set as a target of the region separation process in step S108. If the area ratio is smaller than the threshold value, step S108 is skipped. This is because an object that does not include a foreign substance area is excluded from the target of the area separation process, and the image information is stored. It also helps shorten processing time.
オブジェクトと最小包含円との関係を図5(a)に示す。オブジェクトOBの最小包含円とは、当該オブジェクトOBの全体を内部に含む円のうち直径が最も小さい円C3である。同図に示すようにスフェロイド領域Raから異物領域Rbが長く延びているとき、最小包含円C3の直径D3はスフェロイド領域Raの直径より格段に大きくなり、最小包含円C3はオブジェクトOB以外の背景領域を多く含むようになる。したがって、オブジェクトOBの面積に対し最小包含円C3の面積が大きくなる。 FIG. 5A shows the relationship between the object and the minimum inclusion circle. The minimum inclusion circle of the object OB is a circle C3 having the smallest diameter among circles including the entire object OB. As shown in the figure, when the foreign substance region Rb extends long from the spheroid region Ra, the diameter D3 of the minimum inclusion circle C3 is much larger than the diameter of the spheroid region Ra, and the minimum inclusion circle C3 is a background region other than the object OB. Will contain a lot. Therefore, the area of the minimum inclusion circle C3 is larger than the area of the object OB.
一方、オブジェクトOBが異物領域Rbを含まずスフェロイド領域Raのみからなるとき、最小包含円C3のサイズはスフェロイド領域Raのサイズと大きな差がなく、面積比は1に近づく。面積比が1より小さくなることは原理的にあり得ない。このように、オブジェクトOBと最小包含円C3との面積比が1に近ければオブジェクトOBは異物領域Rbを含まず、最小包含円C3の面積がオブジェクトOBの面積より十分に大きければオブジェクトOBは異物領域Rbを含むと判断することができる。そこで、両者の面積比に対して1より大きい適宜の閾値(例えば1.1)を設定しておき、面積比がこの閾値以上のオブジェクトOBが領域分離処理の対象とされるようにする。なお、ここでは面積比が閾値と等しいときにも当該オブジェクトが処理対象とされるが、このようなオブジェクトを処理対象とするか否かは任意である。 On the other hand, when the object OB does not include the foreign substance region Rb and consists only of the spheroid region Ra, the size of the minimum inclusion circle C3 is not significantly different from the size of the spheroid region Ra, and the area ratio approaches 1. In principle, the area ratio cannot be smaller than 1. Thus, if the area ratio between the object OB and the minimum inclusion circle C3 is close to 1, the object OB does not include the foreign substance region Rb. If the area of the minimum inclusion circle C3 is sufficiently larger than the area of the object OB, the object OB is a foreign substance. It can be determined that the region Rb is included. Therefore, an appropriate threshold value (for example, 1.1) larger than 1 is set for the area ratio between the two, and an object OB having an area ratio equal to or greater than the threshold value is set as a region separation process target. Here, the object is also processed when the area ratio is equal to the threshold value, but whether such an object is processed is arbitrary.
オブジェクトOBに対する最小包含円C3の面積比が閾値以上であったとき、当該オブジェクトに対し図4に示す領域分離処理が実行される。まず、当該オブジェクトに対し、スフェロイド領域を近似する近似円が特定される(ステップS201)。この近似円は、オブジェクトOBに含まれるスフェロイド領域Raを円により近似したものであり、スフェロイド領域Raと同等のサイズを有すると考えられる円である。 When the area ratio of the minimum inclusion circle C3 to the object OB is equal to or greater than the threshold value, the region separation process shown in FIG. 4 is executed for the object. First, an approximate circle that approximates the spheroid region is specified for the object (step S201). This approximate circle is a circle that approximates the spheroid region Ra included in the object OB by a circle, and is considered to have a size equivalent to the spheroid region Ra.
図5(b)は近似円の例を示している。オブジェクトOBのうちスフェロイドRaは円に近い形状をしており、これを同等サイズの円に近似する方法としては、例えば図に破線で示す円C4のように、オブジェクトOBからはみ出すことなく輪郭内に収まる円のうちで最大の直径を有する円(ここでは「最大内包円」と呼ぶ)を用いる方法がある。また例えば、図に点線で示す円C5のように、スフェロイド領域Raおよび異物領域Rbを含むオブジェクトOBの面積と同じ面積を有する円(ここでは「面積相当円」と呼ぶ)を近似円とすることもできる。 FIG. 5B shows an example of an approximate circle. Of the object OB, the spheroid Ra has a shape close to a circle, and as a method of approximating it to a circle of the same size, for example, a circle C4 indicated by a broken line in the figure does not protrude from the object OB. There is a method of using a circle having the maximum diameter among the circles that fits (herein referred to as a “maximum inclusion circle”). Further, for example, a circle having the same area as the area of the object OB including the spheroid region Ra and the foreign material region Rb (herein referred to as an “area equivalent circle”), such as a circle C5 indicated by a dotted line in the figure, is an approximate circle. You can also.
こうして求められた近似円(最大内包円または面積相当円)に基づき、モルフォロジー処理における構造要素である円の直径が決定される(ステップS202)。前記したように、この場合のモルフォロジー処理では、スフェロイド領域Raの直径の(1/6)以上(1/2)以下、より好ましくは(1/4)以上(1/3)以下の直径を有する円を構造要素としたときに良好な結果が得られることがわかっている。ただし、この時点ではスフェロイド領域Raと異物領域Rbとが未区分であるため、スフェロイド領域Raのサイズを明確に特定することができない。そこで、上記した近似円の直径をもってスフェロイド領域Raの直径と見なす。すなわち、構造要素としての円の直径が、近似円の直径の(1/6)以上(1/2)以下の範囲で定められる。ここでは、近似円の直径の(1/4)以上(1/3)以下の値に設定することとする。 Based on the thus obtained approximate circle (maximum inclusion circle or area equivalent circle), the diameter of the circle, which is a structural element in the morphological process, is determined (step S202). As described above, the morphological treatment in this case has a diameter of (1/6) to (1/2), more preferably (1/4) to (1/3) of the diameter of the spheroid region Ra. It has been found that good results are obtained when a circle is the structural element. However, since the spheroid region Ra and the foreign matter region Rb are undivided at this time, the size of the spheroid region Ra cannot be clearly specified. Therefore, the diameter of the approximate circle described above is regarded as the diameter of the spheroid region Ra. That is, the diameter of the circle as the structural element is determined in the range of (1/6) to (1/2) of the diameter of the approximate circle. Here, it is set to a value not less than (1/4) and not more than (1/3) of the diameter of the approximate circle.
構造要素としての円の直径を大きくすれば、異物の除去効果は高くなる。一方、構造要素としての円の直径を小さくすれば、スフェロイド領域の形状再現性が高くなる。スフェロイドおよび異物のサイズ、処理の目的等に応じて、構造要素のサイズを適宜に設定することができる。いずれの場合でも、構造要素のサイズがスフェロイド領域のサイズに応じて設定されることで、小さなスフェロイドがエロージョン処理により消去されてしまうことは防止される。なお、近似円がスフェロイド領域Raよりも大きくなる場合でもエロージョン処理によるスフェロイド領域の消失を回避するためには、構造要素としての円の直径は近似円の直径の(1/2)未満であることが望ましい。 Increasing the diameter of the circle as the structural element increases the effect of removing foreign matter. On the other hand, if the diameter of the circle as the structural element is reduced, the shape reproducibility of the spheroid region is enhanced. The size of the structural element can be appropriately set according to the size of the spheroid and foreign matter, the purpose of processing, and the like. In any case, the size of the structural element is set according to the size of the spheroid region, thereby preventing the small spheroid from being erased by the erosion process. In order to avoid the disappearance of the spheroid region due to the erosion process even when the approximate circle is larger than the spheroid region Ra, the diameter of the circle as a structural element is less than (1/2) of the diameter of the approximate circle. Is desirable.
こうして定められた構造要素を用いてエロージョン処理およびディレーション処理が順次行われることで(ステップS203、S204)、図2(c)に示したように、スフェロイド領域Raに相当する領域Rdが画像に再現される一方、異物領域Rbは画像から消去される。画像から異物領域Rbを消去するという目的は、この時点で達成される。また、オブジェクトOBからスフェロイド領域Raのみを抽出するという目的も、この時点で達成されている。 As the erosion process and the duration process are sequentially performed using the structural elements thus determined (steps S203 and S204), the region Rd corresponding to the spheroid region Ra is included in the image as shown in FIG. While being reproduced, the foreign substance region Rb is erased from the image. The purpose of erasing the foreign object region Rb from the image is achieved at this point. The purpose of extracting only the spheroid region Ra from the object OB is also achieved at this time.
さらにこの実施形態の領域分離処理では、スフェロイド領域Raおよび異物領域Rb両方の画像情報を残しつつ、これらの領域を明確に区別することを目指す。そこで、ステップS204までの処理で特定されたスフェロイド領域Raを適宜のサイズ、例えば1ピクセル分だけ拡張させた上で(ステップS205)、その結果を原画像から減算する(ステップS206)。なお、拡張させる画素数は2ピクセルでもよい。 Furthermore, the region separation processing of this embodiment aims to clearly distinguish these regions while leaving the image information of both the spheroid region Ra and the foreign matter region Rb. Therefore, the spheroid region Ra identified by the processing up to step S204 is expanded by an appropriate size, for example, one pixel (step S205), and the result is subtracted from the original image (step S206). Note that the number of pixels to be expanded may be two pixels.
原画像のオブジェクトOBからスフェロイド領域Raを差し引くことで、図5(c)に示すように、オブジェクト中のスフェロイド以外の領域、つまり異物領域Rbが抽出される。このとき、スフェロイド領域Raが拡張された後で減算が行われると、図5(c)に矢印で示すように、スフェロイド領域Raが拡張された分だけスフェロイド領域Raと異物領域Rbとの間に隙間ができ、画像上で両者が分離される。単に異物領域Rbを抽出するだけであれば、スフェロイド領域Raを拡張させる必要は必ずしもない。 By subtracting the spheroid area Ra from the object OB of the original image, as shown in FIG. 5C, an area other than the spheroid in the object, that is, the foreign substance area Rb is extracted. At this time, when subtraction is performed after the spheroid region Ra is expanded, as indicated by an arrow in FIG. 5C, the spheroid region Ra is expanded between the spheroid region Ra and the foreign material region Rb by the amount of expansion. A gap is formed and both are separated on the image. If the foreign matter region Rb is simply extracted, it is not always necessary to expand the spheroid region Ra.
さらに、異物領域Rbが抽出された画像に、ディレーション処理(ステップS204)により抽出されたスフェロイド領域Raの画像を加算し合成することにより、図5(d)に示すように、スフェロイド領域Raおよび異物領域Rbの画像情報が共に保存され、かつ両領域が明確に分離された画像が得られる(ステップS207)。この画像が本処理において求めようとする画像である。 Furthermore, by adding and synthesizing the image of the spheroid region Ra extracted by the duration process (step S204) to the image from which the foreign substance region Rb is extracted, as shown in FIG. 5D, the spheroid region Ra and An image in which the image information of the foreign substance region Rb is stored together and the both regions are clearly separated is obtained (step S207). This image is an image to be obtained in this processing.
この合成画像が画像メモリ203に保存されるが(ステップS208)、これに代えて、あるいはこれに加えて、ステップS204の処理で得られたスフェロイド領域Raの画像(図2(b))およびステップS206の処理で得られた異物領域Rbの画像(図5(c))が画像メモリ203に保存されるようにしてもよい。
The composite image is stored in the image memory 203 (step S208). Instead of or in addition to this, the image of the spheroid region Ra obtained by the process of step S204 (FIG. 2B) and the step The image (FIG. 5C) of the foreign substance region Rb obtained by the process of S206 may be stored in the
図3に戻ってフローチャートの説明を続ける。上記処理(ステップS105〜S108)が、抽出されたスフェロイド様オブジェクトの全てについて実行される(ステップS109)。構造要素として用いられる円の直径はオブジェクトごとに個別に設定されるため、大きなスフェロイド領域を含むオブジェクトには大きな直径の、また小さなスフェロイド領域を含むオブジェクトには小さな直径の円が構造要素として適用される。そのため、小さなスフェロイドがエロージョン処理により消去されることもなく、各オブジェクトを適切に処理してスフェロイド領域と異物領域とを効率よく区別することができる。 Returning to FIG. 3, the description of the flowchart will be continued. The above processing (steps S105 to S108) is executed for all the extracted spheroid-like objects (step S109). Since the diameter of the circle used as a structuring element is set individually for each object, a circle with a large diameter is applied to an object that includes a large spheroid area and a small diameter circle is applied to an object that includes a small spheroid area. The Therefore, a small spheroid is not erased by the erosion process, and each object can be appropriately processed to efficiently distinguish the spheroid area and the foreign substance area.
処理後の画像については、画像メモリ203に保存されるほか、インターフェース205を介して適宜の形態で出力される(ステップS110)。例えば、処理後の画像が表示部22に表示されてユーザーに提示される。あるいは、インターフェース205を介して外部装置や外部記憶媒体に出力される。
The processed image is stored in the
なお、モルフォロジー処理を実行することでオブジェクトOB内の画像情報が失われてしまうことが懸念されるが、例えば次のようにしてこれを回避することが可能である。第1の方法は、上記したモルフォロジー処理を2値化された原画像について行うことで、スフェロイド領域Raおよび異物領域Rbの範囲を示すマスクを作成し、このマスクを元の多値原画像に適用することでスフェロイド領域Raおよび異物領域Rbの画像情報を復元するというものである。第2の方法は、ディレーション処理を行う際に膨張される領域の画素を原画像の画素値で復元するというものである。 Note that although there is a concern that the image information in the object OB is lost by executing the morphological processing, it is possible to avoid this as follows, for example. The first method performs the above-described morphological processing on the binarized original image to create a mask indicating the range of the spheroid region Ra and the foreign material region Rb, and applies this mask to the original multi-valued original image. By doing so, the image information of the spheroid region Ra and the foreign material region Rb is restored. The second method is to restore the pixels in the region that is expanded when performing the duration process with the pixel values of the original image.
以上説明したように、上記実施形態では、撮像ユニット1および画像処理ユニット2が一体として本発明の「画像処理装置」として機能している。そして、撮像ユニット1は本発明の「画像取得手段」として機能しており、ホルダ11および撮像部13がそれぞれ本発明の「保持部」および「撮像部」として機能している。また、画像処理ユニット2、特にグラフィックプロセッサ202が、本発明の「画像処理手段」として機能している。
As described above, in the above-described embodiment, the
なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したもの以外に種々の変更を行うことが可能である。例えば、上記実施形態の領域分離処理では、スフェロイド領域Raを円に近似して構造要素のサイズを決定しているが、より一般的には、スフェロイド領域を楕円により近似することが好ましい。スフェロイドの歪みや、複数のスフェロイドが画像上で重なり合うことで、スフェロイド領域が円形から逸脱した形状となっている場合もあり得るからである。スフェロイド領域を楕円により近似することで、このような場合にも精度のよい近似が可能となり、構造要素のサイズの設定をより好ましいものとすることができる。 The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications other than those described above can be made without departing from the spirit of the present invention. For example, in the region separation process of the above embodiment, the size of the structural element is determined by approximating the spheroid region Ra to a circle, but more generally, it is preferable to approximate the spheroid region by an ellipse. This is because the spheroid region may have a shape deviating from a circle due to distortion of the spheroids or overlapping of a plurality of spheroids on the image. By approximating the spheroid region with an ellipse, accurate approximation is possible even in such a case, and the setting of the size of the structural element can be made more preferable.
この場合、構造要素としての円の直径は、近似楕円の短径に基づいて設定されることが好ましい。上記のような原因に起因するスフェロイド領域の円形からの逸脱においては、楕円の短径がスフェロイドの真のサイズと大きく異なることは考えにくい一方、長径についてはスフェロイドの真のサイズを大きく超えることもあり得るからである。より小さい寸法である短径に基づき円の直径を定めることで、オブジェクトからスフェロイドが消去されてしまうことが回避される。 In this case, the diameter of the circle as the structural element is preferably set based on the minor axis of the approximate ellipse. In the departure from the circular shape of the spheroid region due to the above causes, it is unlikely that the minor axis of the ellipse is significantly different from the true size of the spheroid, while the major axis may greatly exceed the true size of the spheroid. It is possible. By determining the diameter of the circle based on the minor axis, which is a smaller dimension, it is possible to avoid erasing the spheroid from the object.
また例えば、上記実施形態の画像処理装置は「画像取得手段」としての撮像ユニット1を備えるものであるが、撮像機能を備えない装置とすることもできる。すなわち、上記実施形態の画像処理ユニット2において、インターフェース205が外部から画像データを受信することで原画像を取得しており、この意味においてインターフェース205は「画像取得手段」としての機能を有している。このように、撮像ユニットを持たない画像処理装置が外部装置や外部記憶媒体から原画像データを受け取る態様においても、本発明は有効に機能する。
Further, for example, the image processing apparatus of the above embodiment includes the
また、上記実施形態では、CPU201がメモリ204に予め記憶された制御プログラムを実行することで本発明が実施されるが、前記したように、この実施形態における画像処理ユニット2としては汎用のコンピューター装置を用いることが可能である。したがって、このようなコンピューター装置に読み込まれることを前提に、上記した画像処理をコンピューター装置に実行させる制御プログラムとして、またこれを適宜の記録媒体に記録した態様で、本発明をユーザーに提供することも可能である。これにより、例えば既に運用されている撮像装置に新たな機能を付加することも可能となる。
In the above embodiment, the present invention is implemented by the
この発明は、観察、分析等を目的としてスフェロイドを撮像する用途に好適であり、例えば医療、創薬、生物科学分野の各種実験に用いることができる。 The present invention is suitable for use in imaging spheroids for the purpose of observation, analysis, etc., and can be used for various experiments in the fields of medicine, drug discovery, and biological science, for example.
1 撮像ユニット(画像取得手段)
2 画像処理ユニット(画像処理手段)
11 ホルダ(保持部)
13 撮像部
201 CPU
202 グラフィックプロセッサ(画像処理手段)
C4,C5 近似円
OB オブジェクト
Ra スフェロイド領域
Rb 異物領域
1 Imaging unit (image acquisition means)
2 Image processing unit (image processing means)
11 Holder (holding part)
13
202 Graphic processor (image processing means)
C4, C5 Approximate circle OB Object Ra Spheroid area Rb Foreign object area
Claims (15)
前記スフェロイド様オブジェクトについて、当該スフェロイド様オブジェクトのサイズに基づいて求めた直径を有し前記スフェロイド様オブジェクトより面積の小さい円を構造要素として用いたエロージョン処理を実行する工程と、
前記エロージョン処理後の前記スフェロイド様オブジェクトについて、前記構造要素を用いたディレーション処理を実行する工程と
を備える画像処理方法。 For a spheroid imaged original image, a step of detecting a spheroid-like object corresponding to the spheroid among objects in the original image;
For the spheroid-like object, performing a erosion process using a circle having a diameter determined based on the size of the spheroid-like object and having a smaller area than the spheroid-like object as a structural element;
And a step of executing a duration process using the structural element for the spheroid-like object after the erosion process.
前記スフェロイド様オブジェクトのうち、当該スフェロイド様オブジェクトの最小包含円の面積と当該スフェロイド様オブジェクトの面積との比が1より大きい所定値よりも大きいものについて、前記エロージョン処理および前記ディレーション処理を実行する請求項1ないし9のいずれかに記載の画像処理方法。 Identifying a minimum inclusion circle of the spheroid-like object detected in the original image,
Among the spheroid-like objects, the erosion process and the dilation process are executed for a spheroid-like object whose ratio of the area of the minimum inclusion circle of the spheroid-like object and the area of the spheroid-like object is larger than a predetermined value larger than 1. The image processing method according to claim 1.
前記原画像に対し画像処理を施す画像処理手段と
を備え、
前記画像処理手段は、前記原画像において前記スフェロイドに対応するスフェロイド様オブジェクトを検出する処理と、前記スフェロイド様オブジェクトについて、当該スフェロイド様オブジェクトのサイズに基づいて求めた直径を有し前記スフェロイド様オブジェクトより面積の小さい円を構造要素として用いたエロージョン処理を実行する処理と、前記エロージョン処理後の前記スフェロイド様オブジェクトについて、前記構造要素を用いたディレーション処理を実行する処理と
を実行する画像処理装置。 Image acquisition means for acquiring an original image in which a spheroid is imaged;
Image processing means for performing image processing on the original image,
The image processing means includes a process of detecting a spheroid-like object corresponding to the spheroid in the original image, and the spheroid-like object has a diameter obtained based on a size of the spheroid-like object, and the spheroid-like object An image processing apparatus that executes a process of executing an erosion process using a circle having a small area as a structural element, and a process of executing a delation process using the structural element for the spheroid-like object after the erosion process.
前記原画像に対し画像処理を施す画像処理手段と
を備え、
前記画像処理手段は、請求項1ないし10のいずれかに記載の画像処理方法と同一の前記画像処理を実行する画像処理装置。 Image acquisition means for acquiring an original image in which a spheroid is imaged;
Image processing means for performing image processing on the original image,
The image processing device that executes the same image processing as the image processing method according to any one of claims 1 to 10.
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