(57)【要約】[課題]  撮影時に被撮影対象である人工食塊に対して赤外光を照射するとともに、人工食塊を透過した赤外光を撮影装置によって撮影することによって、「微細に粉砕、すり潰されていない微粒子」の計数を、コンピュータ等によっても精度よく行うことが可能な赤外画像を撮影するための撮影装置を提供する。[解決手段]  赤外光を遮断する性質を有する基材に、光透過性を有する微粒子が含まれた人工食塊である被撮影対象を撮影するための撮影装置であって、被撮影対象を一方から撮影するための撮影手段と、被撮影対象の他方から、被撮影対象に赤外光を照射する赤外光源とを備え、撮影手段は、可視光を受光しないための可視光除去手段を有し、赤外光源によって被撮影対象に赤外光を照射した状態で、撮影手段によって、被撮影対象を撮影する。
2012060353.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
赤外光を遮断する性質を有する基材に、光透過性を有する微粒子が含まれた人工食塊である被撮影対象を撮影するための撮影装置であって、
前記被撮影対象を一方から撮影するための撮影手段と、
前記被撮影対象の他方から、被撮影対象に赤外光を照射する赤外光源と、を備え、
前記撮影手段は、可視光を受光しないための可視光除去手段を有し、
前記赤外光源によって被撮影対象に赤外光を照射した状態で、前記撮影手段によって、被撮影対象を撮影するように構成されていることを特徴とする撮影装置。
【請求項２】
前記赤外光源と被撮影手段との間に、赤外光源から照射された赤外光のむらを低減するための拡散フィルターを備えていることを特徴とする請求項１に記載の撮影装置。
【請求項３】
前記赤外光源が、赤外光源から照射された赤外光を均一に導光するための導光板を備えていることを特徴とする請求項１に記載の撮影装置。
【請求項４】
前記可視光除去手段が、前記撮影手段の対物側に備えられた可視光カットフィルターであることを特徴する請求項１から３のいずれかに記載の撮影装置。
【請求項５】
前記被撮影対象が、プレパラートによって挟持された状態で、前記赤外光源の上方で、かつ、前記撮影手段の下方に位置することを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の撮影装置。
【請求項６】
前記人工食塊が、チューインガムであることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の撮影装置。
【請求項７】
請求項１から６のいずれかに記載の撮影装置によって、赤外光を遮断する性質を有する基材に、光透過性を有する微粒子が含まれた人工食塊を撮影する撮影方法であって、
前記人工食塊をヒトに所定回数咀嚼させた後、プレパラートによって挟持した状態で、人工食塊の一方から前記赤外光源によって赤外光を照射するとともに、人工食塊の他方から前記撮影手段によって人工食塊を撮影することを特徴とする撮影方法。
【請求項８】
請求項６に記載の撮影装置によって、赤外光を遮断する性質を有する基材に、光透過性を有する微粒子が含まれたチューインガムを撮影する撮影方法であって、
前記チューインガムをヒトに所定回数咀嚼させた後、チューインガムに含まれる諸成分を除去するための諸成分除去方法を用いて諸成分を除去して、
前記諸成分が除去されたチューインガムをプレパラートによって挟持した状態で、人工食塊の一方から前記前記赤外光源によって赤外光を照射するとともに、人工食塊の他方から前記撮影手段によって人工食塊を撮影することを特徴とする撮影方法。
【請求項９】
前記諸成分除去方法が、ぬるま湯の中で揉むか、もしくは、所定時間クッキングシートに挟むことである請求項８に記載の撮影方法。
【請求項１０】
請求項１から６のいずれかに記載の撮影装置によって撮影した被撮影対象の画像において、前記微粒子の形状を鮮明にするための画像処理方法であって、
前記撮影された画像データの明度を、所定の模範画像データの明度に近づけるように、画像データに対して数学的な演算を行い明度標準化画像データを生成するステップと、
前記明度標準化画像データのコントラストを、前記模範画像データのコントラストに近づけるように、明度標準化画像データに対して数学的な演算を行いコントラスト標準化画像データを生成するステップと、
前記コントラスト標準化画像データの明度分布を計算するとともに、該明度分布において、前記微粒子を表す領域の明度を上げるように、コントラスト標準化画像データに対して数学的な演算を行いエンハンスド画像データを生成するステップと、
前記エンハンスド画像データに対して、前記微粒子の辺縁部の明度を閾値としたバンドパスフィルターを適用し、計数用画像データを生成するステップと、
を備えることを特徴とする画像処理方法。
【請求項１１】
前記計数用画像データと、前記微粒子の形状を示すパターン画像データとを比較することによって、計数用画像データ中の微粒子の個数を計数することを特徴とする請求項１０に記載の画像処理方法。
【請求項１２】
前記パターン画像データの微粒子の形状を示す領域のうちの所定数のピクセル及び微粒子の形状を示す領域外のうちの所定数のピクセルについてのみ、前記計数用画像データと比較する簡易比較ステップと、
前記簡易比較ステップにおいて、所定の一致率を超えた場合に、前記パターン画像データの全ピクセルと、前記計数用画像データとを比較する完全比較ステップとを含むことを特徴とする請求項１１に記載の画像処理方法。
【請求項１３】
請求項１から６のいずれかに記載の撮影装置と、該撮影装置によって撮影した被撮影対象の画像データを処理するための画像処理装置を備えた、画像処理システムであって、
前記画像処理装置が、
前記撮影装置によって撮影した画像データを保存するための記憶装置と、
前記記憶装置に保存された画像データを処理するための演算装置とを備え、
前記画像処理装置において、
前記撮影された画像データの明度を、所定の模範画像データの明度に近づけるように、画像データに対して数学的な演算を行い明度標準化画像データを生成し、
前記明度標準化画像データのコントラストを、前記模範画像データのコントラストに近づけるように、明度標準化画像データに対して数学的な演算を行いコントラスト標準化画像データを生成し、
前記コントラスト標準化画像データの明度分布を計算するとともに、該明度分布において、前記微粒子を表す領域の明度を上げるように、コントラスト標準化画像データに対して数学的な演算を行いエンハンスド画像データを生成し、
前記エンハンスド画像データに対して、前記微粒子の辺縁部の明度を閾値としたバンドパスフィルターを適用し、計数用画像データを生成することを特徴とする画像撮影システム。
【請求項１４】
前記計数用画像データと、前記微粒子の形状を示すパターン画像データとを比較することによって、計数用画像データ中の微粒子の個数を計数することを特徴とする請求項１３に記載の画像撮影システム。
【請求項１５】
前記パターン画像データの微粒子の形状を示す領域のうちの所定数のピクセル及び微粒子の形状を示す領域外のうちの所定数のピクセルについてのみ、前記計数用画像データと比較する簡易比較ステップと、
前記簡易比較ステップにおいて、所定の一致率を超えた場合に、前記パターン画像データの全ピクセルと、前記計数用画像データとを比較する完全比較ステップとを含むことを特徴とする請求項１４に記載の画像撮影システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、微粒子を含有する人工食塊を用いてヒトの咀嚼機能を評価する際に、ヒトに咀嚼させた人工食塊に含まれる微粒子をコンピュータ等によって計数するために赤外線を用いて画像撮影する撮影装置および該撮影装置によって撮影した画像の画像処理方法ならびに画像撮影システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
咀嚼、すなわち、食物をかみ砕き、唾液とよく混和させ、適当な大きさで水気のある食塊を作り、飲み込む準備をする行為は、ヒトが固形物を食べるために必要であるほか、覚醒効果やリラックス効果を得られたり、肥満、ぼけ、視力低下、姿勢悪化、むし歯、ガンなどを予防し、脳内の血液量の増加による加齢変化の抑制などの効果も得られるとされている。【０００３】
この咀嚼の能力（咀嚼能率）は、歯数、歯の健否、咬合面の形態、歯周組織の状態、顎型、咀嚼筋力、下顎運動様式、年齢、補綴物の状態など、無数の条件によって影響されるものである。【０００４】
咀嚼能力を評価する方法としては、例えば、ピーナッツや生米などをヒトに所定回数咀嚼させ、咀嚼後の状態を観察したり（篩分法）、色変わりガムをヒトに所定回数咀嚼させ、咀嚼後のガムの色の変化を観察したりする方法（色変わりガム法）が存在する。【０００５】
しかしながら、篩分法は、再現性に乏しく、また、計測時間が２４時間程度と長時間を要していた。また、色変わりガム法は、観察結果を定量化することはできず、また、この方法は、実際には、咀嚼能力ではなく、混和能力を観察している。【０００６】
このため、本発明者等は、「咀嚼により微細に粉砕、すり潰される性質を有するほぼ均一な球形微粒子」を含有した人工食塊、および、この人工食塊を用いて咀嚼機能を評価するシステムを開発した（特許文献１）。【０００７】
この咀嚼機能評価システムは、咀嚼により微細に粉砕、すり潰され、咀嚼されないとき球形の形状を有する微粒子を含有する人工食塊をヒトに咀嚼させる工程と、この咀嚼された人工食塊を２枚のプレパラートの間に挟んで微粒子を押し潰さない程度の適切な厚みに圧延する工程と、この２枚のプレパラートの間に圧延された人工食塊中の残存する球形の形状を有する微粒子を計数する工程を含んでいる。【０００８】
このようにすることによって、有機溶剤等を使用することもなく、評価に高価な機器を使用することもなく、また、「微細に粉砕、すり潰されていない微粒子」を計数することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】国際公開公報ＷＯ２００８／０２０５８８
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、従来、「微細に粉砕、すり潰されていない微粒子」を正確に計数するためにはヒトが目視によって行っていたため、計数に多大な時間と熟練を要していた。
この「微細に粉砕、すり潰されていない微粒子」の計数を、コンピュータ等に自動的に行わせようとする場合、咀嚼された人工食塊を２枚のプレパラートの間に挟んだ状態で、ＣＣＤ（Charge Coupled Device Image Sensor）カメラなどによって撮影し、パターンマッチング等の手段によって計数する必要がある。【００１１】
しかしながら、人工食塊と微粒子の色の差がはっきりしない場合や、微粒子の輪郭がはっきりと撮影できない場合があり、従来の方法では、「微細に粉砕、すり潰されていない微粒子」の計数を、コンピュータ等によって精度よく行うことは困難であった。【００１２】
特に、食品安全性を考慮して人工食塊として市販のチューインガムと同等の成分のものを用いる場合には、甘味料として、および、チューインガムの製造工程における必要性から諸成分が含まれているため、これら諸成分がコンピュータ認識を行う際に、画像を曖昧とする原因となっていた。【００１３】
さらには、撮影時に、太陽光や蛍光灯の光などの環境光が、ＣＣＤカメラ等に入り込むと、撮影した画像のコントラストが低下するなどの影響が生じ、コンピュータ等による認識精度が低下する原因となっていた。【００１４】
また、このような環境光を遮断するために、咀嚼された人工食塊を挟んだプレパラートやＣＣＤカメラなどの撮影装置をケースや黒布などによって覆った場合には、撮影時の操作性が悪化するなどの影響が生じていた。【００１５】
本発明は、このような現状を鑑み、撮影時に被撮影対象である人工食塊に対して赤外光を照射するとともに、人工食塊を透過した赤外光を撮影装置によって撮影することによって、「微細に粉砕、すり潰されていない微粒子」の計数を、コンピュータ等によっても精度よく行うことが可能な赤外画像を撮影するための撮影装置を提供することを目的とする。【００１６】
さらに、本発明は、このように撮影した画像において、微粒子の形状を鮮明にすることが可能な画像処理方法、ならびに、上述する撮影から画像処理までを行う画像撮影システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明は、前述したような従来技術における課題および目的を達成するために発明されたものであって、本発明の撮影装置は、赤外光を遮断する性質を有する基材に、光透過性を有する微粒子が含まれた人工食塊である被撮影対象を撮影するための撮影装置であって、
前記被撮影対象を一方から撮影するための撮影手段と、
前記被撮影対象の他方から、被撮影対象に赤外光を照射する赤外光源と、を備え、
前記撮影手段は、可視光を受光しないための可視光除去手段を有し、
前記赤外光源によって被撮影対象に赤外光を照射した状態で、前記撮影手段によって、被撮影対象を撮影するように構成されていることを特徴とする。【００１８】
また、本発明の撮影装置は、前記赤外光源と被撮影手段との間に、赤外光源から照射された赤外光のむらを低減するための拡散フィルターを備えていることを特徴とする。
また、本発明の撮影装置は、前記赤外光源が、赤外光源から照射された赤外光を均一に導光するための導光板を備えていることを特徴とする。【００１９】
また、本発明の撮影装置は、前記可視光除去手段が、前記撮影手段の対物側に備えられた可視光カットフィルターであることを特徴する。
また、本発明の撮影装置は、前記被撮影対象が、プレパラートによって挟持された状態で、前記赤外光源の上方で、かつ、前記撮影手段の下方に位置することを特徴とする。【００２０】
また、本発明の撮影装置は、前記人工食塊が、チューインガムであることを特徴とする。【００２１】
また、本発明の撮影方法は、上述するいずれかの撮影装置によって、赤外光を遮断する性質を有する基材に、光透過性を有する微粒子が含まれた人工食塊を撮影する撮影方法であって、
前記人工食塊をヒトに所定回数咀嚼させた後、プレパラートによって挟持した状態で、人工食塊の一方から前記赤外光源によって赤外光を照射するとともに、人工食塊の他方から前記撮影手段によって人工食塊を撮影することを特徴とする。【００２２】
また、本発明の撮影方法は、前記チューインガムをヒトに所定回数咀嚼させた後、チューインガムに含まれる諸成分を除去するための諸成分除去方法を用いて諸成分を除去して、
前記諸成分が除去されたチューインガムをプレパラートによって挟持した状態で、人工食塊の一方から前記前記赤外光源によって赤外光を照射するとともに、人工食塊の他方から前記撮影手段によって人工食塊を撮影することを特徴とする。【００２３】
また、本発明の撮影方法は、前記諸成分除去方法が、ぬるま湯の中で揉むか、もしくは、所定時間クッキングシートに挟むことである。【００２４】
また、本発明の画像処理方法は、上述するいずれかの撮影装置によって撮影した被撮影対象の画像において、前記微粒子の形状を鮮明にするための画像処理方法であって、
前記撮影された画像データの明度を、所定の模範画像データの明度に近づけるように、画像データに対して数学的な演算を行い明度標準化画像データを生成するステップと、
前記明度標準化画像データのコントラストを、前記模範画像データのコントラストに近づけるように、明度標準化画像データに対して数学的な演算を行いコントラスト標準化画像データを生成するステップと、
前記コントラスト標準化画像データの明度分布を計算するとともに、該明度分布において、前記微粒子を表す領域の明度を上げるように、コントラスト標準化画像データに対して数学的な演算を行いエンハンスド画像データを生成するステップと、
前記エンハンスド画像データに対して、前記微粒子の辺縁部の明度を閾値としたバンドパスフィルターを適用し、計数用画像データを生成するステップと、
を備えることを特徴とする。【００２５】
また、本発明の画像処理方法は、前記計数用画像データと、前記微粒子の形状を示すパターン画像データとを比較することによって、計数用画像データ中の微粒子の個数を計数することを特徴とする。【００２６】
また、本発明の画像処理方法は、前記パターン画像データの微粒子の形状を示す領域のうちの所定数のピクセル及び微粒子の形状を示す領域外のうちの所定数のピクセルについてのみ、前記計数用画像データと比較する簡易比較ステップと、
前記簡易比較ステップにおいて、所定の一致率を超えた場合に、前記パターン画像データの全ピクセルと、前記計数用画像データとを比較する完全比較ステップとを含むことを特徴とする。【００２７】
また、本発明の画像撮影システムは、上述するいずれかの撮影装置と、該撮影装置によって撮影した被撮影対象の画像データを処理するための画像処理装置を備えた、画像処理システムであって、
前記画像処理装置が、
前記撮影装置によって撮影した画像データを保存するための記憶装置と、
前記記憶装置に保存された画像データを処理するための演算装置とを備え、
前記画像処理装置において、
前記撮影された画像データの明度を、所定の模範画像データの明度に近づけるように、画像データに対して数学的な演算を行い明度標準化画像データを生成し、
前記明度標準化画像データのコントラストを、前記模範画像データのコントラストに近づけるように、明度標準化画像データに対して数学的な演算を行いコントラスト標準化画像データを生成し、
前記コントラスト標準化画像データの明度分布を計算するとともに、該明度分布において、前記微粒子を表す領域の明度を上げるように、コントラスト標準化画像データに対して数学的な演算を行いエンハンスド画像データを生成し、
前記エンハンスド画像データに対して、前記微粒子の辺縁部の明度を閾値としたバンドパスフィルターを適用し、計数用画像データを生成することを特徴とする。【００２８】
また、本発明の画像撮影システムは、前記計数用画像データと、前記微粒子の形状を示すパターン画像データとを比較することによって、計数用画像データ中の微粒子の個数を計数することを特徴とする。【００２９】
また、本発明の画像撮影システムは、前記パターン画像データの微粒子の形状を示す領域のうちの所定数のピクセル及び微粒子の形状を示す領域外のうちの所定数のピクセルについてのみ、前記計数用画像データと比較する簡易比較ステップと、
前記簡易比較ステップにおいて、所定の一致率を超えた場合に、前記パターン画像データの全ピクセルと、前記計数用画像データとを比較する完全比較ステップとを含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００３０】
本発明によれば、被撮影対象の撮影時に、赤外光を照射し、被撮影対象を透過した赤外光を撮影することによって、環境光の影響を受けずに、人工食塊と微粒子のコントラストが高い画像を撮影することができる。【００３１】
さらに、本発明によれば、コントラストの高い赤外撮影画像に対して、画像処理を施すため、人工食塊と微粒子の差異がより明瞭となる画像を生成することができる。
さらに、本発明によれば、被撮影対象中の微粒子を計数する場合であっても、人工食塊と微粒子の差異を明瞭とした画像を用いることで、微粒子の形状が明確となっているため、コンピュータなどによっても正確に、かつ、迅速に計数を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】図１は、本発明の画像撮影システムの構成を説明するための概略構成図である。
【図２】図２は、撮影装置の構成を説明するための概略構成図である。
【図３】図３は、赤外光源２４の光源部２４ａ〜２４ｍと、拡散フィルター２８との位置関係を説明するための概略構成図ある。
【図４】図４は、本発明の画像撮影システムで撮影する被撮影対象の一例であるチューインガムの形状を説明するための概略構成図である。
【図５】図５（ａ）は、図４のチューインガムを本発明の画像撮影システムによって撮影するためにプレパラートによって圧延した状態を説明するための概略構成図、図５（ｂ）は、プレパラートによってチューインガムを圧延した状態を説明するための平面構成図である。
【図６】図６（ａ）は、図５（ａ）のプレパラートのＡ−Ａ断面図、図６（ｂ）は、図６（ａ）の別の実施例における断面図である。
【図７】図７は、撮影された赤外画像データの画像処理の流れを説明するフローチャートである。
【図８】図８は、画像処理中の画像データの明度分布（ヒストグラム）を表す図であり、図８（ａ）は、模範画像データの明度分布（ヒストグラム）を表す図、図８（ｂ）は、撮影された赤外画像データの明度分布（ヒストグラム）を表す図である。
【図９】図９は、画像処理中の画像データの明度分布（ヒストグラム）を表す図であり、図９（ａ）は、模範画像データの明度分布（ヒストグラム）を表す図、図９（ｂ）は、明度標準化画像データの明度分布（ヒストグラム）を表す図である。
【図１０】図１０は、エンハンスド画像データに適用するバンドパスフィルターの一例を示す図であり、図１０（ａ）は、ハイパスフィルターの一例を示す図、図１０（ｂ）は、二値化フィルターの一例を示す図である。
【図１１】図１１は、パターンマッチングを行うための流れを説明するフローチャートである。
【図１２】図１２は、計数用画像データに対して行うパターンマッチングの説明を行うための図で、被撮影対象を撮影した赤外画像データを示す図である。
【図１３】図１３は、計数用画像データに対して行うパターンマッチングの説明を行うための図で、パターンマッチングを行う計数用画像データを示す図である。
【図１４】図１４は、計数用画像データに対して行うパターンマッチングの説明を行うための図で、パターンマッチングを行った結果を示す図である。
【図１５】図１５は、図１５（ａ）は、微粒子の形状のパターンであるパターン画像データを示す図、図１５（ｂ）は、簡易比較ステップにおいて用いられるパターン画像データ中のピクセルを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
以下、本発明の実施の形態（実施例）を、図面に基づいてより詳細に説明する。
図１は、本発明の画像撮影システムの構成を説明するための概略構成図、図２は、撮影装置の構成を説明するための概略構成図、図３は、本発明の画像撮影システムで撮影する被撮影対象の一例であるチューインガムの形状を説明するための概略構成図、図４は、図３のチューインガムを本発明の画像撮影システムによって撮影するためにプレパラートによって圧延した状態を説明するための概略構成図である。
【００３４】
図１に示すように、本発明の画像撮影システム１０は、被撮影対象１２を撮影するための撮影装置２０と、撮影された赤外画像データの画像処理を行うための画像処理装置であるコンピュータ４０から構成される。
本実施例の撮影装置２０は、図２に示すように、被撮影対象１２が挟まれた状態のプレパラート１４を上方から撮影する撮影手段２２と、プレパラート１４の下方から赤外光を照射する赤外光源２４とを備えている。なお、図２では、説明のためにプレパラート１４を載置する載置台２５を断面図として示している。
【００３５】
撮影手段２２としては、プレパラート１４を近接して撮影できるものであれば、特に限定されるものではないが、例えば、フィルムカメラやＣＣＤ（Charge Coupled Device Image Sensor）、ＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）といった素子を用いたデジタルカメラなどを用いることができる。特に、被撮影対象を撮影したのちに、画像処理を行うことを考慮した場合には、デジタルカメラを用いることが好ましい。また、撮影手段２２としては、静止画のみならず動画も撮影可能なものであっても構わない。
【００３６】
また、このような撮影手段２２によって被撮影対象を撮影する場合には、被撮影対象の１０μｍ角の範囲を１ピクセルとして撮影できるように視野角を設定することができる。このように視野角を設定することによって、被撮影対象に含まれる微粒子を明瞭に認識することができる。
【００３７】
なお、本実施例では、後述するように、被撮影対象である人工食塊５０に含まれる微粒子５４の直径が概ね２５０〜３００μｍとしているため、１０μｍ角の範囲を１ピクセルとして撮影するようにしているが、もちろん、微粒子５４の大きさに応じて適宜視野角の設定をすることもできる。
【００３８】
また、撮影手段２２の解像度が優れている場合には、例えば、５μｍ角の範囲を１ピクセルとして撮影したり、１μｍ角の範囲を１ピクセルとして撮影したりするなど、より精細な撮影をしても構わない。
【００３９】
なお、被撮影対象を複数回に分けて撮影する場合には、２００万画素程度のＣＣＤカメラを用いることができ、被撮影対象を１回で撮影したい場合には、９００万画素程度のＣＣＤカメラを用いることが好ましい。
【００４０】
また、撮影手段２２の対物側には、赤外線領域の光のみを透過し、可視光を遮断するための可視光除去手段として、可視光カットフィルター２６を備えている。可視光カットフィルター２６としては、後述する赤外光を透過するものであれば、特に限定されるものではなく、例えば、波長が７００ｎｍ以上の光を透過する特性を有するフィルターや、波長が７００ｎｍ〜４μｍの光のみを透過する特性を有するフィルターなどを用いることができる。
【００４１】
本実施例では、このように可視光カットフィルター２６を用いて、撮影手段が可視光を受光しないように構成しているが、例えば、赤外線カメラなど、可視光除去手段を撮影手段２２に含んでおり、可視光を受光せず、赤外光（赤外線）のみを受光することができる撮影手段２２を用いても構わない。
【００４２】
また、赤外光源２４としては、赤外光を照射することができるものであれば、特に限定されるものではなく、例えば、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）やハロゲンランプなどを用いた赤外光源２４を用いることができる。また、撮影時に光量の調整が可能なように、光量調整機能を有する光源を用いることが好ましい。
【００４３】
なお、赤外光源２４が照射する赤外光（赤外線）としては、赤外線の熱線としての性質を考慮すると、波長がおよそ７００ｎｍ〜４μｍ程度の近赤外線〜中赤外線を用いることが好ましい。
【００４４】
また、赤外光源２４として、ＬＥＤなどを複数配置した光源を用いる場合には、図２に示すように、赤外光源２４とプレパラート１４との間に、照射した光のむらを低減するための拡散フィルター２８を備えることが好ましい。
【００４５】
なお、拡散フィルター２８の代わりに、赤外光源２４によって照射された光を均一に導光することが可能な、例えば、明光化成株式会社製のメイビパネルのような導光板を用いることもできる。
【００４６】
なお、拡散フィルター２８や導光板のムラを抑制するために、図３に示すように、赤外光源２４の光源部２４ａ〜２４ｍを拡散フィルター２８や導光板の両端に配置し、対向する両端から赤外光を照射するように構成することが好ましい。
【００４７】
なお、符号３０は、撮影手段を所定の高さで固定するための保持手段、符号３２は、保持手段３０が固定される支持軸、符号３４は、赤外光源２４などが載置される台座部、符号３６は、コンピュータ４０と接続するためのケーブルである。
【００４８】
また、本実施例のコンピュータ４０は、記憶装置４２および演算装置４４を備えており、撮影手段によって撮影された赤外画像データは、ケーブルを介してコンピュータに送信され、記憶装置に記憶される。
【００４９】
以下、このような画像撮影システム１０によって撮影される被撮影対象１２の一例として、「咀嚼により微細に粉砕、すり潰される性質を有するほぼ均一な球形微粒子」を含有した人工食塊を用いた場合について説明する。
【００５０】
図４に示すように、本実施例の人工食塊５０としては、市販のチューインガムと同等の成分のものを用いており、この人工食塊５０は、概ね黒色をしたチューインガムのベースとなる基材５２に、光透過性を有する直径２５０〜３００μｍ程度の微粒子５４が含まれている。なお、図４では粒状の人工食塊５０を示しているが、板状のものでもよいなど、人工食塊５０の形状は限定されるものではない。また、図４では、説明のために微粒子５４の大きさを実際の大きさよりも大きく、数は少なく描いている。
【００５１】
チューインガムのベースとなる基材５２としては、黒色の基材など赤外光を遮断する性質を有するものであれば、特に限定されるものではなく、市販されるチューインガムと同様のものを用いることができる。
また、光透過性を有する微粒子５４としては、口に含んで害のないものであれば、特に限定されるものではないが、例えば、カルバナワックスの微粒子などを用いることができる。
【００５２】
咀嚼機能を評価するために、この人工食塊５０をヒトに所定回数咀嚼させ、咀嚼後に人工食塊５０を、プレパラート１４によって、圧延し、挟持することによって、人工食塊５０を被撮影対象１２として、撮影可能な状態としている。
【００５３】
なお、人工食塊５０として市販のチューインガムと同等の成分のものを用いた場合、甘味料として、および、チューインガムの製造工程における必要性から糖分などの諸成分が含まれている。このため、ヒトが所定回数咀嚼した後の人工食塊５０を、諸成分除去方法を用いて、人工食塊５０に含まれる諸成分を除去することが好ましい。
【００５４】
諸成分除去方法としては、例えば、ぬるま湯の中で、微粒子５４を押し潰さないように揉んだり、クッキングシート（例えば、旭化成ホームプロダクツ社製クッキングシートなど）に人工食塊５０を挟んだ状態で所定時間置いておくことによって、人工食塊５０に含まれる諸成分を除去することができる。
【００５５】
また、図５（ａ）は、図４のチューインガムを本発明の画像撮影システムによって撮影するために用いるプレパラートの構造を示す概略構成図、図５（ｂ）は、プレパラートによってチューインガムを圧延した状態を説明するための平面構成図、図６（ａ）は、図５（ａ）のプレパラートのＡ−Ａ断面図、図６（ｂ）は、図６（ａ）の別の実施例における断面図である。
【００５６】
図５に示すように、プレパラート１４は、微粒子５４の直径の１２５％程度の隙間が形成されるように、間隔調整凹部１５が備えられている。このようなプレパラート１４の間隔調整凹部１５に人工食塊５０を載置した状態で、プレパラート１４を介して人工食塊５０を圧延し、プレパラート１４によって挟持することによって、図５（ａ）に示すように、微粒子５４が重ならずに広げることができる。なお、図５では、説明のために、プレパラート１４の厚さや間隔調整凹部１５の深さは実際のスケールとは異なって描いており、また、微粒子５４の大きさを実際の大きさよりも大きく、数は少なく描いている。
【００５７】
なお、図５、図６（ａ）に示すプレパラート１４では、間隔調整凹部１５を上側プレパラート１４ａ、下側プレパラート１４ｂのそれぞれに設けているが、間隔調整凹部１５はこれに限定されず、例えば、図６（ｂ）に示すように、下側プレパラート１４ｂのみに間隔調整凹部１５を設けるように構成してもよい。
【００５８】
このように、被撮影対象１２である人工食塊５０が挟持されたプレパラート１４を、撮影システム１０の赤外光源２４の上方で、かつ、撮影手段２２の下方に位置するように配置する。
【００５９】
そして、赤外光源２４を照射した状態で、撮影手段２２によって被撮影対象１２を撮影する。なお、撮影手段２２としてデジタルカメラを用いる場合には、上述したように、撮影された赤外画像データは、コンピュータ４０の記憶装置４２に記憶される。一方、撮影手段２２としてフィルムカメラを用いた場合には、撮影したフィルムを現像した後、イメージスキャナなどによって、画像データとして、コンピュータ４０に読み取り、記憶装置４２に記憶する。
【００６０】
以下、撮影された赤外画像データの画像処理について説明する。
上述するように、撮影装置２０によって撮影された赤外画像は、赤外画像データとして、コンピュータ４０の記憶装置４２に保存される。そして、保存された画像データは、微粒子５４の形状が鮮明となるように、図６に示す手順に従って、演算装置４４によって画像処理が行われる。
【００６１】
なお、撮影装置２０によって撮影された赤外画像データは、画素ごとに明度レベルの情報のみを保持する単色（無彩色）の画像データである。また、
まずは、この赤外画像データの明度を、所定の模範画像データの明度となるように画像処理を行う（Ｓ１０）。
【００６２】
具体的には、赤外画像データの明度分布（ヒストグラム）を計算し、赤外画像データの明度の最大値と平均値が、模範画像データの明度の最大値と平均値に近づくように、赤外画像データに対して数学的な演算を行う。
【００６３】
模範画像データの明度分布（ヒストグラム）が図７（ａ）に示すヒストグラム６０として表せ、撮影された赤外画像データの明度分布（ヒストグラム）が図７（ｂ）に示すヒストグラム６２として表せる場合には、ヒストグラム６２の最大値における明度が、ヒストグラム６０の最大値における明度と同じになるように明度の調整を行う。
【００６４】
このような調整を行うことによって、赤外画像データの明度分布（ヒストグラム）は、図７（ｂ）に示すヒストグラム６４として表せるようになる。この明度の調整がなされた赤外画像を、明度標準化画像データと呼ぶ。
【００６５】
なお、図７に示した画像データの明度分布（ヒストグラム）では、横軸が明度を表し、縦軸が出力レベルを表している。すなわち、図７（ａ）に示すヒストグラムでは、明度の低いピクセル（すなわち、被撮影対象１２における基材５２）が多く、明度の高いピクセル（すなわち、被撮影対象１２における微粒子５４）は少ないということを示している。
【００６６】
次に、明度標準化画像データのコントラストを、所定の模範画像データのコントラストとなるように画像処理を行う（Ｓ１１）。
具体的には、明度標準化画像データの明度分布（ヒストグラム）を計算し、明度標準化画像データの明度の標準偏差と分散が、模範画像データの明度の標準偏差と分散に近づくように、明度標準化画像データに対して数学的な演算を行う。
【００６７】
模範画像データの明度分布（ヒストグラム）が図８（ａ）に示すヒストグラム６０として表せ、明度標準化画像データの明度分布（ヒストグラム）が図８（ｂ）に示すヒストグラム６４として表せる場合には、ヒストグラム６４における明部を少ない階調で表現し、ヒストグラム６４における暗部を多い階調で表現するように、明度標準化画像データの明度分布の調整を行う。すなわち、ヒストグラム６４の最大値の位置を変えないように、暗部を狭く、明部を広くすることによってこのような調整を行うことができる。このような調整を行うことによって、明度標準化画像データの明度分布（ヒストグラム）は、図８（ｂ）に示すヒストグラム６６として表せるようになる。このコントラストの調整がなされた明度標準化画像データを、コントラスト標準化画像データと呼ぶ。
【００６８】
次に、コントラスト標準化画像データにおいて、微粒子５４（明度が高い）と基材５２（明度が低い）の明度差が大きくなるように画像処理を行う（Ｓ１２）。
具体的には、コントラスト標準化画像データの明度分布（ヒストグラム）を計算し、コントラスト標準化画像データの明度分布において、微粒子５４を表す領域（すなわち、明部）の明度を上げることによって、明度差を大きくしている。このように明度差の調整がなされたコントラスト標準化画像データをエンハンスド画像データと呼ぶ。
【００６９】
次に、エンハンスド画像データに対して、微粒子５４の辺縁部の明度を閾値としたバンドパスフィルター処理を行う（Ｓ１３）。
具体的には、図９（ａ）に示すようなハイパスフィルターをエンハンスド画像データに適用することによって、微粒子の中心部の明度を最大（すなわち、白）にし、微粒子から離れた基材５２部分の明度を最小（すなわち、黒）にすることによって、微粒子５４と基材の明度差をより明確にしている。このようにバンドパスフィルター処理が行われたエンハンスド画像データを計数用画像データと呼ぶ。
【００７０】
なお、本実施例では、微粒子５４の辺縁部の明度において、所定の傾斜を有するハイパスフィルターを適用するように構成しているが、この傾斜の度合いは適宜設定することができるものである。また、図９（ｂ）に示すように、微粒子５４の辺縁部の明度において、２分化するような二値化フィルターを適用するように構成してもよい。
【００７１】
このように、微粒子５４の形状を鮮明にすることによって、例えば、図１０に示すように、パターンマッチングなどの方法を用いて、微粒子５４の個数を演算装置４４において、正確に、かつ、迅速に計数することが可能となる（Ｓ１４）。
【００７２】
本実施例において、パターンマッチングの方法としては、演算装置４４において、図１１の計数用画像データに対して、図１４（ａ）のパターン画像データを１ピクセルずつずらしながら、全ピクセルに対して一致率を計算するようにしてもよいが、以下に説明する方法を用いることによって、より高速にパターンマッチングを行うことができる。
【００７３】
図１０は、高速にパターンマッチングを行うための流れを説明するフローチャートである。
例えば、図１１のように撮影された赤外画像データを上述するように画像処理を行うと、図１２に示すような計数用画像データとなる。この計数用画像データの１ピクセルが１０μｍに相当する場合、図１４（ａ）のパターン画像データは、例えば、一辺２８ピクセルの黒色（すなわち、明度が最小）の正方形に、直径２８ピクセルの白色（すなわち、明度が最大）の円が描かれた形状とすることができる（２８ピクセルパターン画像）。
【００７４】
パターンマッチングを行うためには、まず、計数用画像データとパターン画像データをコンピュータ４０の演算装置４４が読み込み、計数用画像データの最初の位置（画像データとしては左上の位置）において、パターン画像データとのマッチングを行う。
【００７５】
マッチングを行った後は、パターン画像データを計数用画像データ上で右方向に１ピクセルだけずらして、再度マッチングを行うことを繰り返す。なお、計数用画像データ上でパターン画像データが右端に達した場合には、パターン画像データを計数用画像データ上で下方向に１ピクセルだけずらすとともに、左端まで移動させてパターンマッチングを続行する。
【００７６】
このようにして、計数用画像データの最後の位置（画像データとしては右下の位置）に達するまで繰り返しマッチングを行うことによって、図１３に示すように、「微細に粉砕、すり潰されていない微粒子」のマッチングを行い、計数することができる。
【００７７】
なお、マッチングを行う際には、図１４（ｂ）に示すように、パターン画像データの中心および辺縁部の合計９ピクセル６６のみの一致率を演算装置４４において計算し（簡易比較ステップ）、この一致率が一定以上の場合のみ、パターン画像データの全ピクセルに対して演算装置４４において一致率を計算する（完全比較ステップ）ようにすることによって、パターンマッチングの高速化を図ることができるとともに、正確性を担保することができる。
【００７８】
なお、一致率としては、適宜設定することのできる値であるが、８０％程度とすると、精度よく微粒子５４の判定を行うことができる。
また、パターンマッチングとしては、複数種類のパターン画像データを用いて行うこともできる。この場合、複数種類のパターン画像データを用いて、順次、上述するようにパターンマッチングを行い、それぞれの結果の平均値を計算することによって、より精度よく微粒子の計数を行うことができる。
【００７９】
なお、本実施例のように、２５０〜３００μｍの微粒子５４を用いる場合には、３２ピクセルパターン画像、２８ピクセルパターン画像、２４ピクセルパターン画像の３種類のパターン画像データを用いて、パターンマッチングを行うとよい。
【００８０】
なお、図１１のように、撮影手段２２の有効画素数や解像度などの問題により、被撮影対象１２全体を撮影できない場合には、プレパラート１４を平面方向に回転可能な台座に載置することによって、プレパラート１４を回転させながら撮影手段２２によって撮影することによって、撮影手段２２の焦点距離等を変えずに被撮影対象１２を撮影することができる。
【００８１】
以上、本発明の好ましい実施例を説明したが、本発明はこれに限定されることはなく、例えば、画像処理を行うコンピュータ４０をサーバーとし、撮影装置２０によって撮影された画像データをインターネットなどのネットワークを介してサーバーに送信して画像処理を行うなど、本発明の目的を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
【符号の説明】
【００８２】
１０      画像撮影システム
１２      被撮影対象
１４      プレパラート
１５      間隔調整部
２０      撮影装置
２２      撮影手段
２４      赤外光源
２５      載置台
２６      可視光カットフィルター
２８      拡散フィルター
３０      保持手段
３２      支持軸
３４      台座部
３６      ケーブル
４０      コンピュータ
４２      記憶装置
４４      演算装置
５０      人工食塊
５２      基材
５４      微粒子
６０      ヒストグラム
６２      ヒストグラム
６４      ヒストグラム
６６      ヒストグラム
【図１】
2012060353.tif 000003
【図２】
2012060353.tif 000004
【図３】
2012060353.tif 000005
【図４】
2012060353.tif 000006
【図５】
2012060353.tif 000007
【図６】
2012060353.tif 000008
【図７】
2012060353.tif 000009
【図８】
2012060353.tif 000010
【図９】
2012060353.tif 000011
【図１０】
2012060353.tif 000012
【図１１】
2012060353.tif 000013
【図１５】
2012060353.tif 000014
【図１２】
2012060353.tif 000015
【図１３】
2012060353.tif 000016
【図１４】
2012060353.tif 000017
【手続補正書】
【提出日】平成25年12月25日(2013.12.25)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被撮影対象を一方から撮影するための撮影手段と、
前記被撮影対象の他方から、被撮影対象に赤外光を照射する赤外光源と、を備え、
前記撮影手段は、可視光を受光しないための可視光除去手段を有し、
前記赤外光源によって被撮影対象に赤外光を照射した状態で、前記撮影手段によって、被撮影対象を撮影するように構成された撮影装置によって、赤外光を遮断する性質を有する基材に、光透過性を有する微粒子が含まれた人工食塊である前記被撮影対象を撮影する撮影方法であって、
前記人工食塊をヒトに所定回数咀嚼させた後、プレパラートによって挟持した状態で、人工食塊の一方から前記赤外光源によって赤外光を照射するとともに、人工食塊の他方から前記撮影手段によって人工食塊を撮影することを特徴とする撮影方法。
【請求項２】
被撮影対象を一方から撮影するための撮影手段と、
前記被撮影対象の他方から、被撮影対象に赤外光を照射する赤外光源と、を備え、
前記撮影手段は、可視光を受光しないための可視光除去手段を有し、
前記赤外光源によって被撮影対象に赤外光を照射した状態で、前記撮影手段によって、被撮影対象を撮影するように構成された撮影装置によって、赤外光を遮断する性質を有する基材に、光透過性を有する微粒子が含まれたチューインガムである前記被撮影対象を撮影する撮影方法であって、
前記チューインガムをヒトに所定回数咀嚼させた後、チューインガムに含まれる諸成分を除去するための諸成分除去方法を用いて諸成分を除去して、
前記諸成分が除去されたチューインガムをプレパラートによって挟持した状態で、人工食塊の一方から前記前記赤外光源によって赤外光を照射するとともに、人工食塊の他方から前記撮影手段によって人工食塊を撮影することを特徴とする撮影方法。
【請求項３】
前記諸成分除去方法が、ぬるま湯の中で揉むか、もしくは、所定時間クッキングシートに挟むことである請求項２に記載の撮影方法。
【請求項４】
被撮影対象を一方から撮影するための撮影手段と、
前記被撮影対象の他方から、被撮影対象に赤外光を照射する赤外光源と、を備え、
前記撮影手段は、可視光を受光しないための可視光除去手段を有し、
前記赤外光源によって被撮影対象に赤外光を照射した状態で、前記撮影手段によって、被撮影対象を撮影するように構成された撮影装置によって撮影した、赤外光を遮断する性質を有する基材に、光透過性を有する微粒子が含まれた人工食塊である被撮影対象の画像において、前記微粒子の形状を鮮明にするための画像処理方法であって、
前記撮影された画像データの明度を、所定の模範画像データの明度に近づけるように、画像データに対して数学的な演算を行い明度標準化画像データを生成するステップと、
前記明度標準化画像データのコントラストを、前記模範画像データのコントラストに近づけるように、明度標準化画像データに対して数学的な演算を行いコントラスト標準化画像データを生成するステップと、
前記コントラスト標準化画像データの明度分布を計算するとともに、該明度分布において、前記微粒子を表す領域の明度を上げるように、コントラスト標準化画像データに対して数学的な演算を行いエンハンスド画像データを生成するステップと、
前記エンハンスド画像データに対して、前記微粒子の辺縁部の明度を閾値としたバンドパスフィルターを適用し、計数用画像データを生成するステップと、
を備えることを特徴とする画像処理方法。
【請求項５】
前記計数用画像データと、前記微粒子の形状を示すパターン画像データとを比較することによって、計数用画像データ中の微粒子の個数を計数するように構成されており、
前記パターン画像データの微粒子の形状を示す領域のうちの所定数のピクセル及び微粒子の形状を示す領域外のうちの所定数のピクセルについてのみ、前記計数用画像データと比較する簡易比較ステップと、
前記簡易比較ステップにおいて、所定の一致率を超えた場合に、前記パターン画像データの全ピクセルと、前記計数用画像データとを比較する完全比較ステップとを含むことを特徴とする請求項４に記載の画像処理方法。
【請求項６】
被撮影対象を一方から撮影するための撮影手段と、
前記被撮影対象の他方から、被撮影対象に赤外光を照射する赤外光源と、を備え、
前記撮影手段は、可視光を受光しないための可視光除去手段を有し、
前記赤外光源によって被撮影対象に赤外光を照射した状態で、前記撮影手段によって、被撮影対象を撮影するように構成された撮影装置と、該撮影装置によって撮影した赤外光を遮断する性質を有する基材に、光透過性を有する微粒子が含まれた人工食塊である被撮影対象の画像データを処理するための画像処理装置を備えた、画像撮影システムであって、
前記画像処理装置が、
前記撮影装置によって撮影した画像データを保存するための記憶装置と、
前記記憶装置に保存された画像データを処理するための演算装置とを備え、
前記画像処理装置において、
前記撮影された画像データの明度を、所定の模範画像データの明度に近づけるように、画像データに対して数学的な演算を行い明度標準化画像データを生成し、
前記明度標準化画像データのコントラストを、前記模範画像データのコントラストに近づけるように、明度標準化画像データに対して数学的な演算を行いコントラスト標準化画像データを生成し、
前記コントラスト標準化画像データの明度分布を計算するとともに、該明度分布において、前記微粒子を表す領域の明度を上げるように、コントラスト標準化画像データに対して数学的な演算を行いエンハンスド画像データを生成し、
前記エンハンスド画像データに対して、前記微粒子の辺縁部の明度を閾値としたバンドパスフィルターを適用し、計数用画像データを生成することを特徴とする画像撮影システム。
【請求項７】
前記計数用画像データと、前記微粒子の形状を示すパターン画像データとを比較することによって、計数用画像データ中の微粒子の個数を計数するように構成され、
前記パターン画像データの微粒子の形状を示す領域のうちの所定数のピクセル及び微粒子の形状を示す領域外のうちの所定数のピクセルについてのみ、前記計数用画像データと比較する簡易比較ステップと、
前記簡易比較ステップにおいて、所定の一致率を超えた場合に、前記パターン画像データの全ピクセルと、前記計数用画像データとを比較する完全比較ステップとを含むことを特徴とする請求項６に記載の画像撮影システム。
【国際調査報告】
2012060353.tif 000018
2012060353.tif 000019
2012060353.tif 000020
2012060353.tif 000021