(57)【要約】【課題】精度の悪化を抑制しつつ、迅速に画像中の線状部分等の抽出を行う。【解決手段】画像生成装置は、第１画像を構成する複数の画素から第１画素を設定する第１画素設定部と、上記複数の画素のうち第１画素を除く複数の画素から複数の候補画素を指定し、複数の候補画素から第２画素を設定する画素抽出部と、を備え、複数の候補画素は、第１画素から少なくとも２画素離れている。【選択図】図８
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１画像を構成する複数の画素から第１画素を設定する第１画素設定部と、  
前記複数の画素のうち前記第１画素を除く複数の画素から複数の候補画素を指定し、前記複数の候補画素から第２画素を設定する画素抽出部と、
を備え、
前記複数の候補画素は、前記第１画素から少なくとも２画素離れている画像生成装置。
【請求項２】
請求項１に記載の画像生成装置において、
前記画素抽出部は、前記複数の候補画素のそれぞれの輝度値に基づいて、前記第２画素を設定する画像生成装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の画像生成装置において、
前記画素抽出部は、前記第１画像を構成する前記複数の画素のうち設定した第２画素を除く複数の画素から複数の候補画素を指定し、複数の候補画素から新たに第２画素を設定する処理を繰り返し行い、
前記複数の候補画素は、指定されるときに除かれた前記第１画素および前記第２画素から少なくとも２画素離れている画像生成装置。
【請求項４】
請求項３に記載の画像生成装置において、
少なくとも一つの終点画素を設定する終点画素設定部を備え、
前記画素抽出部は、前記第１画素と、複数の前記第２画素の少なくとも一部とを含み、前記終点画素につながる画素列を形成する画像生成装置。
【請求項５】
請求項４に記載の画像生成装置において、
前記画素抽出部は、前記終点画素の位置に基づいて、前記処理が終了される終了条件を設定する画像生成装置。
【請求項６】
請求項５に記載の画像生成装置において、
前記画素抽出部は、前記画素抽出部が設定する前記候補画素または設定された前記第２画素が前記終点画素の少なくとも一つに対応する場合、または、複数の前記候補画素からの前記第２画素の設定が所定の回数行われた場合、前記終了条件が満たされたものとして前記処理を終了する画像生成装置。
【請求項７】
請求項４から６までのいずれか一項に記載の画像生成装置において、
前記画素抽出部は、
前記複数の候補画素が指定されるときに除かれた前記第１画素および前記第２画素である除外画素と前記候補画素との位置に基づいて設定された複数の第３画素の輝度に基づいて、複数の前記候補画素から新たな第２画素を設定し、
前記処理により得られた複数の前記第２画素の少なくとも一部を抽出画素として抽出する画像生成装置。
【請求項８】
請求項７に記載の画像生成装置において、
前記第１画像に対応する第１画像データを取得する第１画像データ取得部と、
抽出された複数の前記抽出画素に基づいて第２画像に対応する第２画像データを生成する画像生成部とを備える画像生成装置。
【請求項９】
請求項８に記載の画像生成装置において、
前記第１画像において、少なくとも前記複数の抽出画素を含む第１画素領域を設定する領域設定部を備え、
前記画像生成部は、前記第１画素領域を示す前記第２画像に対応する前記第２画像データを生成する画像生成装置。
【請求項１０】
請求項９に記載の画像生成装置において、
前記第１画素設定部は、前記領域設定部が設定した前記第１画素領域において、前記第１画素を設定し、
前記画素抽出部は、前記第１画素領域から前記複数の抽出画素の再度の抽出を行い、
前記再度の抽出において、前記再度の抽出における前記除外画素から１画素以上離れた複数の位置に前記候補画素を設定し、
前記領域設定部は、前記再度の抽出により抽出された抽出画素を含む前記第１画素領域を設定する画像生成装置。
【請求項１１】
請求項９または１０に記載の画像生成装置において、
前記画素抽出部は、前記複数の第３画素の輝度に基づいて、それぞれの前記候補画素ごとに第１の値を算出し、前記第１の値に基づいて複数の前記候補画素から前記第２画素を設定する画像生成装置。
【請求項１２】
請求項１１に記載の画像生成装置において、
前記画素抽出部は、前記複数の第３画素の輝度の和または算術平均に基づいて、前記第１の値を算出する画像生成装置。
【請求項１３】
請求項１１または１２に記載の画像生成装置において、
前記複数の第３画素は、前記除外画素と前記候補画素とを結ぶ線上に位置する画素を中心とした範囲の画素である画像生成装置。
【請求項１４】
請求項１１から１３までのいずれか一項に記載の画像生成装置において、
前記複数の第２画素が複数の前記候補画素から設定された際の当該候補画素に対応する前記第１の値に基づいて、前記処理により設定された複数の前記第２画素の前記少なくとも一部を抽出する画像生成装置。
【請求項１５】
請求項１１から１４までのいずれか一項に記載の画像生成装置において、
前記複数の第２画素が複数の前記候補画素から設定された際の当該第２画素に対応する前記第１の値に基づいて、前記複数の抽出画素が抽出対象に対応しているかについての信頼度を算出する信頼度算出部を備える画像生成装置。
【請求項１６】
請求項１５に記載の画像生成装置において、
前記信頼度に基づいて、前記複数の抽出画素が連続した抽出対象に対応しているか否かの判定を行う判定部を備える画像生成装置。
【請求項１７】
請求項９から１６までのいずれか一項に記載の画像生成装置において、
前記第１画像は、撮像により得られた画像の各画素について、学習済みの機械学習を用いて抽出対象に対応する確率を算出し、前記確率に基づいた輝度を対応させた画像である画像生成装置。
【請求項１８】
請求項９から１７までのいずれか一項に記載の画像生成装置において、
前記第１画素設定部は、前記第１画像データにおける輝度を二値化して得られた二値化画像に対応するデータを用いて前記第１画素を設定する画像生成装置。
【請求項１９】
請求項１８に記載の画像生成装置において、
前記第１画素設定部は、前記二値化画像において、前記終点画素からの距離、および、前記二値化画像において同一の値を持つ連結された領域の広さに基づいて、前記第１画素を設定する画像生成装置。
【請求項２０】
請求項１８に記載の画像生成装置において、
前記終点画素は、互いに連結されていない複数の画素または画素領域を備え、
前記第１画素設定部は、前記二値化画像において同一の値を持ち連結された複数の画素を含む領域の重心に基づいて前記第１画素を設定する画像生成装置。
【請求項２１】
請求項９から２０までのいずれか一項に記載の画像生成装置において、
前記第１画像データ取得部は、異なる時間に複数回の前記第１画像データの取得を行い、
前記第１画像における前記終点画素に対応する部分を追尾する追尾部を備える画像生成装置。
【請求項２２】
請求項９から２１までのいずれか一項に記載の画像生成装置において、
前記画素抽出部は、前記第１画素領域の少なくとも一部を前記終点画素として前記処理を行う画像生成装置。
【請求項２３】
請求項９から２２までのいずれか一項に記載の画像生成装置において、
前記終点画素は、互いに連結されていない複数の画素または画素領域を備え、
前記画素抽出部は、抽出対象の線状部分の交叉を検出する第１交叉検出部を備える画像生成装置。
【請求項２４】
請求項９から２３までのいずれか一項に記載の画像生成装置において、
前記画素抽出部は、前記処理において設定された一部の前記複数の抽出画素を含む領域を除外し、再度前記処理を行い、抽出対象の線状部分の交叉を検出する第２交叉検出部を備える画像生成装置。
【請求項２５】
請求項９から２４までのいずれか一項に記載の画像生成装置において、
抽出対象の線状部分の幅を算出する幅算出部を備える画像生成装置。
【請求項２６】
請求項２５に記載の画像生成装置において、
前記幅算出部は、前記第１画素領域における点に対応する前記第１画素領域の幅を、前記点を含み前記第１画素領域の内部に含まれる最大の円の直径により算出する画像生成装置。
【請求項２７】
請求項２５に記載の画像生成装置において、
前記幅算出部は、前記第１画素領域における点に対応する前記第１画素領域の幅を、前記点を通る複数の線分において、前記第１画素領域に含まれる長さが最も短い場合の前記長さにより算出する画像生成装置。
【請求項２８】
請求項９から２７までのいずれか一項に記載の画像生成装置において、
前記画素抽出部は、互いに連結されていない複数の始点配置領域に配置された複数の前記第１画素についての前記処理を、前記複数の始点配置領域を除く領域に配置された前記第１画素についての前記処理とは異なる時間に行う画像生成装置。
【請求項２９】
請求項２８に記載の画像生成装置において、
前記複数の始点配置領域の間隔は、抽出対象の線状部分の長さに基づいて設定される画像生成装置。
【請求項３０】
請求項９から２９までのいずれか一項に記載の画像生成装置において、
前記領域設定部は、前記複数の抽出画素のそれぞれに対し、複数の第２画素領域を設定し、前記複数の第２画素領域を含む連結された一つの前記第１画素領域を設定する画像生成装置。
【請求項３１】
請求項１から３０までのいずれか一項に記載の画像生成装置と、
撮像部とを備える撮像装置。
【請求項３２】
請求項１から３０までのいずれか一項に記載の画像生成装置と、
細胞を培養する培養部とを備える培養装置。
【請求項３３】
第１画像を構成する複数の画素から第１画素を設定する第１画素設定と、  
前記複数の画素のうち前記第１画素を除く複数の画素から複数の候補画素を指定し、前記複数の候補画素から第２画素を設定する画素抽出と、
を含み、
前記複数の候補画素は、前記第１画素から少なくとも２画素離れている画像生成方法。
【請求項３４】
第１画像を構成する複数の画素から第１画素を設定する第１画素設定処理と、  
前記複数の画素のうち前記第１画素を除く複数の画素から複数の候補画素を指定し、前記複数の候補画素から第２画素を設定する画素抽出処理と、
を処理装置に行わせるためのプログラムであって、
前記複数の候補画素は、前記第１画素から少なくとも２画素離れているプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像生成装置、撮像装置、培養装置、画像生成方法およびプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
分枝等を適宜備える線状の部分を含む対象物を撮像して得られた画像に対して画像処理を行う方法が提案されている（特許文献１参照）。このような画像処理では、精度の悪化を抑制しつつ、迅速に処理を行うことが望ましい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】米国特許第９６４６１９４号明細書
【発明の概要】
【０００４】
本発明の第１の態様によると、画像生成装置は、第１画像を構成する複数の画素から第１画素を設定する第１画素設定部と、前記複数の画素のうち前記第１画素を除く複数の画素から複数の候補画素を指定し、前記複数の候補画素から第２画素を設定する画素抽出部と、を備え、前記複数の候補画素は、前記第１画素から少なくとも２画素離れている。
本発明の第２の態様によると、撮像装置は、第１の態様の画像生成装置と、撮像部とを備える。
本発明の第３の態様によると、培養装置は、第１の態様の画像生成装置と、細胞を培養する培養部とを備える。
本発明の第４の態様によると、画像生成方法は、第１画像を構成する複数の画素から第１画素を設定する第１画素設定と、前記複数の画素のうち前記第１画素を除く複数の画素から複数の候補画素を指定し、前記複数の候補画素から第２画素を設定する画素抽出と、
を含み、前記複数の候補画素は、前記第１画素から少なくとも２画素離れている。
本発明の第５の態様によると、プログラムは、第１画像を構成する複数の画素から第１画素を設定する第１画素設定処理と、前記複数の画素のうち前記第１画素を除く複数の画素から複数の候補画素を指定し、前記複数の候補画素から第２画素を設定する画素抽出処理と、を処理装置に行わせるためのプログラムであって、前記複数の候補画素は、前記第１画素から少なくとも２画素離れている。
【図面の簡単な説明】
【０００５】
【図１】図１は、一実施形態の画像生成装置の構成を示す概念図である。
【図２】図２は、データ処理部の構成を示す概念図である。
【図３】図３は、確率分布画像を示す概念図である。
【図４】図４は、連結領域画像を示す概念図である。
【図５】図５は、探索領域を説明するための概念図である。
【図６】図６は、始点画素の設定を説明するための概念図である。
【図７】図７は、選択画素設定処理を説明するための概念図である。
【図８】図８は、候補画素を説明するための概念図である。
【図９】図９は、輝度と候補画素パラメータとの関係を示すグラフである。
【図１０】図１０は、連結画素領域を示す概念図である。
【図１１】図１１は、一実施形態に係る画像生成方法の流れを示すフローチャートである。
【図１２】図１２は、一実施形態に係る画像生成方法の流れを示すフローチャートである。
【図１３】図１３は、選択画素の再度の抽出を説明するための概念図である。
【図１４】図１４は、変形例に係る画像生成方法の流れを示すフローチャートである。
【図１５】図１５は、算出画素領域の大きさと神経突起の幅との関係を説明するための概念図である。
【図１６】図１６は、一実施形態の画像生成装置の構成を示す概念図である。
【図１７】図１７（Ａ）、１７（Ｂ）、１７（Ｃ）および１７（Ｄ）は、候補領域および確定領域を説明するための概念図である。
【図１８】図１８は、一実施形態に係る画像生成方法の流れを示すフローチャートである。
【図１９】図１９は、始点画素の設定を説明するための概念図である。
【図２０】図２０は、変形例の画像生成装置の構成を示す概念図である。
【図２１】図２１は、変形例の画像生成装置の構成を示す概念図である。
【図２２】図２２（Ａ）、２２（Ｂ）および２２（Ｃ）は、交叉の検出を説明するための概念図である。
【図２３】図２３（Ａ）、２３（Ｂ）、２３（Ｃ）および２３（Ｄ）は、交叉の検出を説明するための概念図である。
【図２４】図２４は、変形例の画像生成装置の構成を示す概念図である。
【図２５】図２５は、神経突起の幅の算出を説明するための概念図である。
【図２６】図２６は、神経突起の幅の算出を説明するための概念図である。
【図２７】図２７は、出力輝度値の算出を説明するための概念図である。
【図２８】図２８は、一実施形態の画像生成装置の構成を示す概念図である。
【図２９】図２９は、第１選択画素設定処理を説明するための概念図である。
【図３０】図３０は、第２選択画素設定処理を説明するための概念図である。
【図３１】図３１は、一実施形態に係る画像生成方法の流れを示すフローチャートである。
【図３２】図３２は、一実施形態に係る画像生成方法の流れを示すフローチャートである。
【図３３】図３３は、始点配置領域を示す概念図である。
【図３４】図３４は、変形例に係る画像生成方法の流れを示すフローチャートである。
【図３５】図３５は、プログラムの提供を説明するための概念図である。
【発明を実施するための形態】
【０００６】
以下、図を参照して本発明を実施するための形態について説明する。
【０００７】
−第１実施形態−
第１実施形態の画像生成装置は、取得した画像データ（以下、入力画像データと呼ぶ）に基づいて、複数の画素を抽出し、抽出された複数の画素に基づいて画像データ（以下、出力画像データと呼ぶ）を生成する。
【０００８】
図１は、本実施形態の画像生成装置の構成を示す概念図である。画像生成装置１は、培養部１００と、情報処理部４０とを備える。培養部１００は、培養器１０と、観察用試料台１１と、駆動部１２と、撮像部２０とを備える。情報処理部４０は、入力部４１と、通信部４２と、記憶部４３と、出力部４４と、制御部５０とを備える。制御部５０は、データ処理部５１と、出力制御部５２と、装置制御部５３とを備える。
【０００９】
画像生成装置１は、培養装置として構成され、培養部１００での撮像により得られた入力画像データがデータ処理部５１に入力され処理される構成となっている。
なお、画像生成装置１は、入力画像データを取得できれば、画像生成装置１が撮像や培養を行う構成でなくともよい。
【００１０】
本実施形態では、入力画像データに対応する入力画像から、直線、曲線または交叉等を含む線状の部分を抽出対象として抽出する。以下では、細胞Ｃｅが神経細胞であり、神経突起Ｎｒに対応する部分を抽出する例を用いて説明するが、上記のような線状の部分を含めば、抽出対象はこの例に限定されず、画像を構成する任意の要素とすることができる。
【００１１】
培養部１００は、細胞Ｃｅを培養し、培養された細胞Ｃｅの撮像を行う。
【００１２】
培養器１０は、細胞Ｃｅが培養されている培養容器Ｃを内部に格納する。培養器１０の内部は、不図示の温度調節器により予め設定された温度に維持される等、予め設定された環境で培養が行われるように制御される。駆動部１２は、アクチュエーターを備え、予め定められた時間に培養容器Ｃを移動させ、培養器１０の内部にある観察用試料台１１に載置する。さらに、駆動部１２は、細胞Ｃｅの撮像のため、撮像部２０の焦点面に細胞Ｃｅが配置されるように、撮像部２０または観察用試料台１１等を適切な位置に移動させる。
【００１３】
撮像部２０は、ＣＭＯＳやＣＣＤ等の撮像素子を含む撮像装置を備え、細胞Ｃｅ、特に細胞Ｃｅの神経突起Ｎｒを撮像する。撮像部２０による撮像の方法は、撮像画像において、神経突起Ｎｒに対応する画素が、当該画素の輝度値により他の部分と所望の精度で区別することができれば特に限定されない。例えば、撮像部２０による撮像の方法は、蛍光観察法や位相差観察法等を用いることができる。
【００１４】
撮像部２０が蛍光観察法により撮像を行う場合、遺伝子導入により、細胞ＣｅにＧＦＰ等の蛍光タンパク質を発現させたり、神経突起Ｎｒに局在するタンパク質と蛍光タンパク質とを融合させたタンパク質を発現させたりすることで蛍光染色を行うことができる。撮像後の細胞Ｃｅの利用に問題が無ければ、免疫染色等の他の標識法を行ってもよい。
【００１５】
撮像部２０が細胞Ｃｅを撮像して得られた撮像画像に対応するデータは、デジタル信号に変換され、画素と輝度値とが対応付けられた入力画像データとして情報処理部４０に入力され（矢印Ａ１）、記憶部４３に記憶される。
【００１６】
情報処理部４０は、画像生成装置１のユーザ（以下、単に「ユーザ」と呼ぶ）とのインターフェースとなる他、様々なデータに関する通信、記憶、演算等の処理を行う。
なお、情報処理部４０は、培養部１００と物理的に離れた情報処理装置として構成してもよい。また、画像生成装置１が用いるデータの一部は遠隔のサーバ等に保存してもよく、画像生成装置１が行う演算処理の一部は遠隔のサーバ等で行ってもよい。
【００１７】
入力部４１は、マウス、キーボード、各種ボタンまたはタッチパネル等の入力装置を備える。入力部４１は、培養部１００による撮像やデータ処理部５１によるデータ処理に必要なデータ等を、ユーザから受け付ける。
【００１８】
通信部４２は、インターネット等の無線や有線による接続により通信可能な通信装置を備え、画像生成装置１における制御や処理に関するデータを適宜送受信する。
【００１９】
記憶部４３は、不揮発性の記憶媒体を備え、制御部５０に処理を行わせるプログラムおよび、データ処理部５１の処理に関する画像データ等を記憶する。
【００２０】
出力部４４は、液晶モニタ等の表示装置を備え、データ処理部５１の処理により得られた出力画像データに基づく画像等を出力する。
【００２１】
制御部５０は、ＣＰＵ等の処理装置により構成され、画像生成装置１を制御する動作の主体として機能し、記憶部４３に搭載されているプログラムを実行することにより各種処理を行う。
【００２２】
制御部５０のデータ処理部５１は、撮像部２０から入力された入力画像データを処理し、抽出対象に対応する複数の画素を抽出し、抽出された複数の画素に基づいて出力画像データ（後述の連結領域画像データ）を生成する。
【００２３】
図２は、データ処理部５１の構成を示す概念図である。データ処理部５１は、確率分布画像生成部５１１と、領域設定部５１２と、終点画素設定部５１３と、始点画素設定部５１４と、画素抽出部６００と、画像生成部７００とを備える。画素抽出部６００は、候補画素指定部６０１と、選択画素設定部６０２とを備える。
【００２４】
データ処理部５１の確率分布画像生成部５１１は、記憶部４３に記憶されている入力画像データに基づいて、確率分布画像に対応する確率分布画像データを生成し取得する。
【００２５】
図３は、確率分布画像Ｇｐを示す概念図である。確率分布画像Ｇｐは、確率分布画像Ｇｐの各画素の輝度が、当該画素が抽出対象の神経突起Ｎｒに対応する確率と対応付けられている画像である。図３は、神経細胞に対応する確率分布画像Ｇｐを示しているが、わかりやすくするため神経突起Ｎｒは１本のみ示した。図３の確率分布画像Ｇｐでは、ハッチングが濃い部分程、当該部分に対応する画素が神経突起Ｎｒに対応する画像部分である可能性が高いことを示している。確率分布画像Ｇｐは、各画素に対して上記確率が１次元の輝度値として対応し、グレースケール画像として表現されることが好ましいが、上記確率と輝度値とが対応付けられれば確率分布画像Ｇｐの態様は特に限定されない。
【００２６】
確率分布画像生成部５１１は、入力画像データに対し、所定の画像処理アルゴリズムによる処理を行うことで、各画素について、抽出対象である神経突起Ｎｒに対応する確率を算出する。上記所定の画像処理アルゴリズムは、学習済みの機械学習である。この機械学習は、神経細胞を撮像して得られた複数の画像と、当該画像における神経突起に対応する部分を示す画像とを演算装置に入力して学習させた深層学習である。
なお、上記所定の画像処理アルゴリズムは、上記確率と輝度値とが対応付けられれば特に限定されず、深層学習以外の機械学習や、機械学習以外のアルゴリズムを用いてもよい。
【００２７】
確率分布画像Ｇｐでは、被写体の細胞Ｃｅ（図１）とは異なり、神経突起Ｎｒに対応する部分と、細胞体Ｓｏに対応する部分とが、必ずしも連結されていない。この理由の一つは、入力画像を撮像により得る際に、神経突起Ｎｒ等の線状の部分が細いために十分な精度で撮像できないためである。細胞等の撮像によく用いられている蛍光顕微鏡により得られた画像でもこの傾向がみられる。
【００２８】
図３の確率分布画像Ｇｐには、神経突起Ｎｒに対応する複数の画素領域断片Ｆを示した。画素領域断片Ｆ１と画素領域断片Ｆ２とは２画素以上離れ、画素領域断片Ｆ２と画素領域断片Ｆ３とも２画素以上離れている。このような場合、確率分布画像Ｇｐを用いて神経突起Ｎｒを解析する際に神経突起Ｎｒの長さを算出することが難しく、神経突起Ｎｒから適切に情報を取得することができない。
【００２９】
画素領域断片Ｆ３と画素領域断片Ｆ４とは、斜め方向には隣接しているが、縦方向または横方向には連結されていない。このような場合に画素領域断片Ｆ３とＦ４とが連結されているものとするか連結されていないものとするかは特に限定されず、上記のような神経突起Ｎｒを解析する際の解析アルゴリズムにおける連結性の定義等に基づいて適宜設定することができる。
【００３０】
データ処理部５１は、確率分布画像Ｇｐから、抽出対象である神経突起Ｎｒに対応し、一体に連結された複数の画素からなる連結画素領域を算出する。連結画素領域を示す画像を連結領域画像と呼ぶ。
【００３１】
図４は、図３の確率分布画像Ｇｐから得られた連結領域画像Ｇｓを示す概念図である。連結画素領域Ｄｃは、神経突起Ｎｒに対応しており、かつ連結画素領域Ｄｃを構成する画素が互いに連結されている。図４では、連結画素領域Ｄｃに連結された細胞体Ｓｏに対応する部分も示されているが、この部分は連結領域画像Ｇｓに示しても、示さなくてもよい。以下では、データ処理部５１が始点画素と終点画素とを設定し、始点画素と終点画素とを連結する連結画素領域Ｄｃを導出し、連結領域画像Ｇｓに対応する連結領域画像データを生成する点を説明する。
【００３２】
データ処理部５１は、始点画素と終点画素とを設定し、始点画素を始点として複数の画素を順々に設定する。設定された画素を、以下、選択画素と呼ぶ。データ処理部５１は、終点画素の位置に基づいた条件（以下、終了条件と呼ぶ）が満たされた際に設定されている当該選択画素の少なくとも一つを抽出する。ここで抽出された画素を抽出画素と呼ぶ。
【００３３】
領域設定部５１２は、抽出画素を探索する範囲である探索領域を設定する。探索領域は、後述の候補画素指定部６０１が候補画素を指定する範囲となる。領域設定部５１２は、確率分布画像Ｇｐ（図３）において、ユーザが設定した範囲に対応する画素領域を探索領域とする。領域設定部５１２は、ユーザの設定がなかった場合、確率分布画像Ｇｐの全体を探索領域とする。
【００３４】
図５は、探索領域を示す概念図である。領域設定部５１２は、ユーザがマウスのカーソル等を用いて設定した矩形の範囲を探索領域Ｄ１として設定している。
【００３５】
終点画素設定部５１３は、探索領域Ｄ１を構成する画素から終点画素Ｐｘｔを設定する。終点画素Ｐｘｔは、１つでもよいし、複数でもよい。神経突起Ｎｒ（図３）を抽出対象とする場合、終点画素Ｐｘｔは、細胞Ｃｅ（図１）の細胞体Ｓｏに対応する画素とする。入力画像や確率分布画像Ｇｐから細胞体Ｓｏに対応する画素を決定する方法は特に限定されない。終点画素設定部５１３は、確率分布画像Ｇｐを二値化し、二値化された画像においてオープニング処理により神経突起Ｎｒを消去し、連結された最大の画素領域に対応する画素を細胞体Ｓｏに対応する画素とする等、公知の方法等を用いることができる。
【００３６】
始点画素設定部５１４は、探索領域Ｄ１を構成する画素から始点画素を設定する。始点画素設定部５１４は、確率分布画像Ｇｐにおける各画素の輝度を二値化して得られた二値化画像（以下、第１二値化画像と呼ぶ）に対応する第１二値化画像データを生成し、この第１二値化画像に基づいて始点画素を設定する。
【００３７】
図６は、図３の確率分布画像Ｇｐを二値化して得られた第１二値化画像Ｇｂ１の一例を示す図である。図６の第１二値化画像Ｇｂ１では、確率分布画像Ｇｐの各画素領域断片Ｆ（Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３およびＦ４）を構成する画素が黒に、それ以外の部分が白に対応する輝度値を備えるように変換されている。確率分布画像Ｇｐのノイズの量等に基づいて、二値化の際の閾値は適宜設定することができる。細胞体Ｓｏは、終点画素Ｐｘｔに対応する。
【００３８】
始点画素設定部５１４は、第１二値化画像Ｇｂ１において、終点画素Ｐｘｔからの距離と、第１二値化画像Ｇｂ１において抽出対象に対応し、同一の値を有する画素領域の広さとに基づいて、始点画素Ｐｘｉを設定する。始点画素設定部５１３は、画素領域断片Ｆのうち探索領域Ｄ１で最も画素数が多い画素領域断片Ｆ１を選択し、選択された画素領域断片Ｆ１における終点画素Ｐｘｔから最も遠い画素を始点画素Ｐｘｉとして設定することが好ましい。画素領域断片Ｆ１における各画素と終点画素Ｐｘｔとの間の距離としては、当該各画素と終点画素Ｐｘｔの重心との間の距離や、当該各画素と、終点画素Ｐｘｔのうち最も当該各画素に近い画素との間の距離等を用いることができる。
【００３９】
画素抽出部６００（図２）は、始点画素Ｐｘｉを始点に、探索領域Ｄ１において選択画素を設定していき、所定の条件に基づいて複数の選択画素が構成する画素列を複数の抽出画素として抽出する。始点画素Ｐｘｉは抽出画素に含まれてもよい。この画素の抽出は、ダイクストラ法に基づいた方法により行われる。選択画素の設定では、候補画素指定部６０１が探索領域Ｄ１において複数の候補画素を指定し、選択画素設定部６０２が複数の候補画素から選択画素を設定する。
【００４０】
図７は、画素抽出部６００による選択画素の設定を説明するための概念図である。始点画素Ｐｘｉの位置に基づいた複数の位置に対応する画素が、複数の候補画素Ｐｘｃとしてそれぞれ指定される。ここで、始点画素Ｐｘｉに対応する各候補画素Ｐｘｃのそれぞれについて、候補画素パラメータが算出される。候補画素パラメータは非負の値をとり、ダイクストラ法における距離に対応する。始点画素Ｐｘｉおよび各候補画素Ｐｘｃをノードとするとノードを結ぶエッジＥｄのそれぞれに候補画素パラメータが対応する。候補画素パラメータの値に基づいて、始点画素Ｐｘｉに対応する候補画素Ｐｘｃのうち１つの画素が選択画素Ｐｘｄとして選択され設定される。ここで設定された画素が選択画素Ｐｘｄ１となる（矢印Ａ３）。選択画素Ｐｘｄとして選択された候補画素Ｐｘｃは、候補画素としての指定が解除される。
なお、選択画素Ｐｘｄを設定する度に全ての候補画素Ｐｘｃを一旦解除し、改めて必要な候補画素全体を再設定してもよい。
【００４１】
次に、始点画素Ｐｘｉを除いた探索領域Ｄ１（図５）において、選択画素Ｐｘｄ１の位置に基づいた複数の位置に対応する画素が、複数の候補画素Ｐｘｃとしてそれぞれ指定される。始点画素Ｐｘｉおよび選択画素Ｐｘｄ１に対応する各候補画素Ｐｘｃのうち、始点画素Ｐｘｉから各候補画素Ｐｘｃまでの１または複数のエッジＥｄに対応する候補画素パラメータの和が最も小さい候補画素Ｐｘｃが新たな選択画素Ｐｘｄ２として設定される（矢印Ａ４）。このようにして、終了条件が満たされるまで、複数の選択画素Ｐｘｄが順に設定される。
【００４２】
候補画素指定部６０１による候補画素Ｐｘｃの指定についてより詳しく説明する。候補画素指定部６０１は、始点画素Ｐｘｉおよび既に設定した選択画素Ｐｘｄを除いた探索領域Ｄ１において、始点画素Ｐｘｉおよび既に設定した選択画素Ｐｘｄのそれぞれから、少なくともＮ画素以上離れた位置に複数の候補画素Ｐｘｃを指定する。以下、Ｎを候補画素位置パラメータと呼ぶ。ここで、画素抽出部６００が確率分布画像Ｇｐに対して最初に抽出画素の抽出を行う場合、画素抽出部６００はＮを２以上に設定する。
【００４３】
ここで、「Ｘ画素離れる」と記載した場合の画素間の距離は、以下のように定義される。縦横の格子における格子点の位置に対応して画素が配置されている場合、縦方向に離れた二画素の間および横方向に離れた二画素の間の距離については、それぞれの方向における単位格子の幅を一画素離れた距離とする。すなわち、ある画素に対して縦方向または横方向に隣り合った画素が一画素離れた画素であり、縦方向または横方向で隣り合った二つの画素間の距離を、一画素離れた距離とする。斜め方向に離れた二画素の間の距離については、縦方向または横方向の距離のうちより長い方の距離とする。
【００４４】
例えば、座標（０，０）にある画素と座標（１，１）にある画素は斜め方向に隣接しており、縦方向の距離１、横方向の距離１のため、１画素離れていることになる。座標（０，０）にある画素と座標（２，２）にある画素は、縦方向の距離２、横方向の距離２のため、２画素離れていることになる。座標（０，０）にある画素と座標（１，２）にある画素は、縦方向の距離の距離２、横方向の距離１のため、２画素離れていることになる。
【００４５】
候補画素位置パラメータＮが２以上であり、始点画素Ｐｘｉまたは選択画素Ｐｘｄと２画素以上離れて候補画素Ｐｘｃを設定するため、選択画素Ｐｘｄの設定回数を少なくすることができ、迅速に抽出対象に対応する画素を抽出することができる。また、第１二値化画像Ｇｂ１（図６）において、本来連結されている抽出対象に対応する画素領域が、ノイズ等により１画素の間隔をおいて途切れて（抽出対象に対応する確率が低くなって）いても、当該間隔を跳び越えて選択画素Ｐｘｄからなる画素列を設定することができるため、抽出対象を正確に反映した連結画素領域Ｄｃを出力することができる。
【００４６】
図８は、候補画素位置パラメータＮを６とした場合の１つの選択画素Ｐｘｄ０に対応する候補画素Ｐｘｃの指定を示す概念図である。図８の例では、選択画素Ｐｘｄ０から縦方向または横方向に６画素離れた位置に候補画素Ｐｘｃが配置されている。さらに、選択画素Ｐｘｄ０から縦方向および横方向の両方に６画素ずつ移動した位置にも候補画素Ｐｘｃが配置されている。図８上部にある選択画素Ｐｘｄｐは、選択画素Ｐｘｄ０よりも前に選択画素Ｐｘｄとして設定されたものである。既に選択画素Ｐｘｄとして設定された画素は、候補画素Ｐｘｃとして指定されない。始点画素Ｐｘｉに対しても選択画素Ｐｘｄと同様に候補画素Ｐｘｃが指定される。
【００４７】
選択画素設定部６０２は、始点画素Ｐｘｉまたは選択画素Ｐｘｄと、候補画素Ｐｘｃとの位置に基づいて、候補画素パラメータを算出する際に輝度値を用いる画素の範囲である算出画素領域Ｄｓを設定する。算出画素領域Ｄｓに含まれる各画素を、算出画素Ｐｘｓと呼ぶ。算出画素Ｐｘｓは、始点画素Ｐｘｉまたは選択画素Ｐｘｄと、候補画素Ｐｘｃとを結ぶ線上に位置する画素（以下、中心画素Ｐｘｏと呼ぶ）を中心とした所定の範囲に含まれる画素であることが好ましい。
【００４８】
図８の例では、中心画素Ｐｘｏは、選択画素Ｐｘｄ０と候補画素Ｐｘｃ１とを結ぶ線Ｌｃｄ上に位置し、線Ｌｃｄ上に位置する７つの画素の真ん中の画素、言い換えれば線Ｌｃｄの中点を含む画素に該当する。図８の例では、算出画素領域Ｄｓは、中心画素Ｐｘｏを中心とした７×７の正方形の領域であり、４９個の算出画素Ｐｘｓが含まれている。他の候補画素Ｐｘｃについても、同様に中心画素Ｐｘｏおよび算出画素領域Ｄｓが設定される。
なお、候補画素位置パラメータＮおよび算出画素領域Ｄｓは、神経突起Ｎｒの幅から設定してもよい。候補画素位置パラメータＮおよび算出画素領域Ｄｓの幅の少なくとも一つが、神経突起Ｎｒの幅よりも大きくなるように候補画素位置パラメータＮおよび算出画素領域Ｄｓを設定することができる。例えば、神経突起Ｎｒの幅が２画素分の幅である場合、候補画素位置パラメータＮを５画素分や７画素分の長さに設定することができる。他の例として、始点画素Ｐｘｉまたは選択画素Ｐｘｄと、候補画素Ｐｘｃとが、当該候補画素Ｐｘｃの算出画素領域Ｄｓに含まれるように候補画素位置パラメータＮおよび算出画素領域Ｄｓを設定することができる。これにより、確率分布画像Ｇｐの画素をより多く用い、情報の無駄を少なくして計算を行うことができる。
【００４９】
選択画素設定部６０２は、各候補画素Ｐｘｃに対応する算出画素領域Ｄｓに含まれる複数の算出画素Ｐｘｓの輝度値から候補画素パラメータｄを算出する。候補画素パラメータｄは、算出画素領域Ｄｓに含まれる算出画素Ｐｘｓの輝度値の和や、算術平均等の平均値を用いて算出される。例えば、候補画素パラメータｄは、各候補画素Ｐｘｃに対応する算出画素領域Ｄｓに含まれる輝度の和をＩｐａｔｃｈ、ａを定数として、以下の式（１）により算出することができる。
ｄ  ＝  ｅｘｐ（−Ｉｐａｔｃｈ／ａ）  …（１）
【００５０】
図９は、式（１）により算出された、算出画素Ｐｘｓの輝度値の和Ｉｐａｔｃｈに対する候補画素パラメータｄの値を示したものである。候補画素パラメータｄは、和Ｉｐａｔｃｈが増加すると単調減少するように設定されている。確率分布画像Ｇｐ（図８）の輝度値が、画素が抽出対象に対応する確率を示していることから、算出画素Ｐｘｓの輝度値が高い程、候補画素パラメータｄが小さくなることを意味する。このことは、ダイクストラ法における距離の値が小さいことに対応する。
【００５１】
選択画素設定部６０２は、始点画素Ｐｘｉおよび選択画素Ｐｘｄに対応する複数の候補画素Ｐｘｃのうち、始点画素Ｐｘｉから候補画素Ｐｘｃまでの各エッジＥｄ（図７）に対応する候補画素パラメータｄの和の値が最も小さい候補画素Ｐｘｃを、新たな選択画素Ｐｘｄとして設定する。新たな選択画素Ｐｘｄが設定されたら、候補画素指定部６０１は、上述したように既に指定されていた候補画素Ｐｘｃに加え、新たな選択画素Ｐｘｄの位置に基づいた複数の位置のそれぞれに候補画素Ｐｘｃを指定し、選択画素設定部６０２が複数の候補画素Ｐｘｃからさらに新たな選択画素Ｐｘｄを設定する。この候補画素Ｐｘｃの指定と選択画素Ｐｘｄの設定とを繰り返す処理（以下、選択画素設定処理と呼ぶ）により、画素抽出部６００は、複数の選択画素Ｐｘｄを設定する。
【００５２】
画素抽出部６００は、選択画素設定処理を行う前に終点画素Ｐｘｔ（図５）に基づいた終了条件を設定し、この終了条件が満たされたときに、選択画素設定処理を終了する。この終了条件の少なくとも一つ（以下、第１終了条件と呼ぶ）は、候補画素指定部６０１が設定する候補画素Ｐｘｃ（図８）が終点画素Ｐｘｔと重なる場合である。第１終了条件が満たされた場合、画素抽出部６００は、選択画素設定処理を終了し、その時点で設定されている複数の選択画素Ｐｘｄのうち、終点画素Ｐｘｔから最も少ない画素数離れた選択画素Ｐｘｄに対応する画素列に含まれる複数の選択画素Ｐｘｄを抽出画素として記憶部４３に記憶する。ここで当該画素列とは、始点画素Ｐｘｉと、選択画素設定処理において選択された複数の選択画素Ｐｘｄの少なくとも一部とからなり、始点画素Ｐｘｉと、上記の終点画素Ｐｘｔから最も少ない画素数離れた選択画素Ｐｘｄとをつなぐ画素列である。複数の選択画素Ｐｘｄの少なくとも一部は、始点画素Ｐｘｉから始まる複数の選択画素Ｐｘｄからなる複数の列のうち、候補画素パラメータｄの和が最も小さい列を構成する複数の選択画素Ｐｘｄであり、これらの選択画素Ｐｘｄが抽出画素となる。ここで、「つなぐ」とは画素列において隣り合う順番の画素が互いに対応付けられていることを指す。画素Ａと画素Ｂとが「対応付け」られているとは、画素Ａに対して候補画素Ｐｘｃが配置され得るいずれかの位置に画素Ｂが配置されていることを指す。その後、画素抽出部６００は、設定された複数の選択画素Ｐｘｄを破棄し、選択画素Ｐｘｄが設定されていない状態に戻す。そして、後述のように、領域設定部５１２による複数の抽出画素に基づく連結画素領域Ｄｃの設定が行われる。
なお、設定された選択画素Ｐｘｄの破棄は、新たな選択画素設定処理が開始されるまでに行われればいつ行ってもよい。
【００５３】
終了条件の他の一つ（以下、第２終了条件と呼ぶ）は、予め定められた回数だけ選択画素Ｐｘｄの設定が行われた場合とする。上記回数は、確率分布画像Ｇｐ（図８）の倍率および解像度、ならびに抽出対象の特性等に基づいて適宜設定することができる。第２終了条件が満たされた場合、画素抽出部６００は、設定された複数の選択画素Ｐｘｄを破棄し、選択画素Ｐｘｄが設定されていない状態に戻す。その後、始点画素Ｐｘｉの位置を変更したり、候補画素位置パラメータＮを変更する等、条件を変更して選択画素設定処理をやり直すことが好ましい。第２終了条件を設定しておくことで、始点画素Ｐｘｉを含む画素領域断片Ｆや後述の候補領域Ｆｃが、抽出すべき神経突起Ｎｒでなかった場合等に不必要な探索を避け、計算コストの削減が可能になる。
【００５４】
領域設定部５１２は、抽出された複数の抽出画素に基づいて、連結画素領域Ｄｃ（図４）を設定する。領域設定部５１２は、始点画素Ｐｘｉおよび抽出された複数の抽出画素のそれぞれに所定の範囲の画素領域（以下、連結要素画素領域と呼ぶ）を対応させる。始点画素Ｐｘｉおよび複数の抽出画素のそれぞれに対応する各連結要素画素領域は、他の連結要素画素領域と一部の画素が重なるように上記所定の範囲が事前に設定される。領域設定部５１２は、設定された複数の連結要素画素領域の少なくとも一つに対応する画素を含む画素領域を連結画素領域Ｄｃとして設定する。
【００５５】
図１０は、連結画素領域Ｄｃの設定を説明するための概念図である。図１０では、連結要素画素領域Ｄｅは、始点画素Ｐｘｉまたは抽出画素Ｐｘｅを中心とした、７×７の正方形の画素領域として設定されている。図１０では、候補画素位置パラメータＮは３として選択画素設定処理が行われた場合を示す。候補画素位置パラメータＮよりも連結要素画素領域Ｄｅの幅が十分大きいため、各連結要素画素領域Ｄｅは他の連結要素画素領域Ｄｅと重なり部分を有し、連結された連結画素領域Ｄｃが得られている。例として、始点画素Ｐｘｉに対応する連結要素画素領域Ｄｅ１と抽出画素Ｐｘｅ１に対応する連結要素画素領域Ｄｅ２とが、一部の画素について重なっている点を示した。
なお、連結要素画素領域Ｄｅの形状や大きさは特に限定されない。連結要素画素領域Ｄｅの形状または大きさは、算出画素領域Ｄｓ（図８）の形状または大きさに基づいて定めてもよい。例えば、連結要素画素領域Ｄｅの形状および大きさは、算出画素領域Ｄｓの形状および大きさと等しくすることができる。これにより、候補画素パラメータｄを算出する際に寄与する画素領域の大きさと連結要素画素領域Ｄｅの大きさが略等しくなるため、より正確に抽出対象に対応した連結画素領域Ｄｃを設定することができる。また、連結要素画素領域Ｄｅの大きさを、互いに隣り合った始点画素Ｐｘｉおよび抽出画素Ｐｘｅまたは互いに隣り合った二つの抽出画素Ｐｘｅが含まれる大きさに設定してもよい。
【００５６】
画像生成部７００は、連結画素領域Ｄｃを示す連結領域画像Ｇｓ（図４参照）に対応する画像データ（以下、連結領域画像データと呼ぶ）を生成する。連結領域画像Ｇｓでは、連結画素領域Ｄｃに対応する部分が、他の部分と区別して示される。画像生成部７００は、連結領域画像Ｇｓにおいて連結画素領域Ｄｃに対応する部分または当該部分に終点画素Ｐｘｔ（図６）を加えた部分を、他の部分とは色相、明度および彩度の少なくとも一つが異なるようにして連結領域画像データを生成する。生成された連結領域画像データは、データ処理部５１からの出力画像データとなる。連結領域画像データは、その後適宜形態解析等に供され、神経突起長の算出等が行われる。
【００５７】
図１に戻って、制御部５０の出力制御部５２は、出力部４４を制御し、連結領域画像Ｇｓを出力画像として出力させる。
【００５８】
制御部５０の装置制御部５３は、入力部４１からの入力等に基づいて、培養部１００の各部を制御する（矢印Ａ２）。装置制御部５３は、培養に関する制御を行ったり、撮像部２０に撮像を行わせる。
【００５９】
図１１は、本実施形態に係る画像生成方法の流れを示すフローチャートである。ステップＳ１００１において、培養部１００は、細胞Ｃｅを培養する。ステップＳ１００１が終了したら、ステップＳ１００３が開始される。ステップＳ１００３において、撮像部２０は、培養された細胞Ｃｅを撮像し、情報処理部４０は、撮像画像に対応する入力画像データを取得する。ステップＳ１００３が終了したら、ステップＳ１００５が開始される。
【００６０】
ステップＳ１００５において、確率分布画像生成部５１１は、入力画像データを、確率分布画像Ｇｐに対応する確率分布画像データに変換する。ステップＳ１００５が終了したら、ステップＳ１００７が開始される。ステップＳ１００７において、終点画素設定部５１３は、終点画素Ｐｘｔを設定する。ステップＳ１００７が終了したら、ステップＳ１００９が開始される。
【００６１】
ステップＳ１００９において、始点画素設定部５１４は、始点画素Ｐｘｉを設定する。ステップＳ１００９が終了したら、ステップＳ１０１１が開始される。ステップＳ１０１１において、画素抽出部６００は、複数の選択画素Ｐｘｄを設定し、複数の抽出画素を抽出する。ステップＳ１０１１が終了したら、ステップＳ１０１３が開始される。
【００６２】
ステップＳ１０１３において、領域設定部５１２は、抽出された複数の抽出画素Ｐｘｅに基づいて、連結画素領域Ｄｃを設定する。ステップＳ１０１３が終了したら、ステップＳ１０１５が開始される。ステップＳ１０１５において、画像生成部７００は、連結画素領域Ｄｃを示す連結領域画像Ｇｓに対応する連結領域画像データを生成する。ステップＳ１０１５が終了したら、ステップＳ１０１７が開始される。
【００６３】
ステップＳ１０１７において、出力部４４は、連結領域画像Ｇｓを出力する。ステップＳ１０１７が終了したら、処理が終了される。
【００６４】
図１２は、図１１のフローチャートにおけるステップＳ１０１１の流れを示すフローチャートである。ステップＳ１００９が終了したら、ステップＳ１１１が開始される。ステップＳ１１１において、候補画素指定部６０１は、始点画素Ｐｘｉから少なくともＮ画素離れた位置にある複数の画素を候補画素Ｐｘｃに指定する。ステップＳ１１１が終了したら、ステップＳ１１３が開始される。ステップＳ１１３において、選択画素設定部６０２は、各候補画素Ｐｘｃに対応する算出画素領域Ｄｓに含まれる複数の算出画素Ｐｘｓの輝度から、候補画素パラメータｄを算出する。ステップＳ１１３が終了したら、ステップＳ１１５が開始される。
【００６５】
ステップＳ１１５において、選択画素設定部６０２は、各候補画素Ｐｘｃの候補画素パラメータｄに基づいて、複数の候補画素Ｐｘｃから選択画素Ｐｘｄを設定する。ステップＳ１１５が終了したら、ステップＳ１１７が開始される。ステップＳ１１７において、候補画素指定部６０１は、既に設定された選択画素Ｐｘｄから、少なくともＮ画素離れた位置に存在する複数の画素を、候補画素Ｐｘｃに指定する。ステップＳ１１７が終了したら、ステップＳ１１９が開始される。
【００６６】
ステップＳ１１９において、候補画素指定部６０１は、複数の候補画素Ｐｘｃのうち少なくとも一つは終点画素Ｐｘｔであるか否かを判定する。候補画素指定部６０１は、複数の候補画素Ｐｘｃが終点画素Ｐｘｔを含む場合、ステップＳ１１９を肯定判定し、ステップＳ１２７が開始される。候補画素指定部６０１は、複数の候補画素Ｐｘｃが終点画素Ｐｘｔを含まない場合、ステップＳ１１９を否定判定してステップＳ１２１が開始される。
【００６７】
ステップＳ１２１において、選択画素設定部６０２は、各候補画素Ｐｘｃに対応する算出画素領域Ｄｓに含まれる複数の算出画素Ｐｘｓの輝度から、候補画素パラメータｄを算出する。ステップＳ１２１が終了したら、ステップＳ１２３が開始される。ステップＳ１２３において、選択画素設定部６０２は、各候補画素Ｐｘｃの候補画素パラメータｄに基づいて、複数の候補画素Ｐｘｃから新たな選択画素Ｐｘｄを設定する。ステップＳ１２３が終了したら、ステップＳ１２５が開始される。
【００６８】
ステップＳ１２５において、画素抽出部６００は、予め定められた回数だけ、選択画素Ｐｘｄの設定を行ったか否かを判定する。画素抽出部６００は、上記回数だけ、選択画素Ｐｘｄの設定を行っていた場合、ステップＳ１２５を肯定判定し、処理が終了される。画素抽出部６００は、選択画素Ｐｘｄの設定を行った回数が上記回数未満の場合、ステップＳ１２５を否定判定してステップＳ１１７に戻る。
【００６９】
ステップＳ１２７において、画素抽出部６００は、設定されている選択画素Ｐｘｄの少なくとも一つからなる抽出画素を記憶部４３に記憶させた後、選択画素Ｐｘｄが設定されていない状態とする。ステップＳ１２７が終了したら、ステップＳ１０１３（図１１）が開始される。
なお、候補画素Ｐｘｃを指定した段階でステップＳ１１９の判定を行わず、選択画素Ｐｘｄが設定された後に終点画素Ｐｘｔと一致したかどうかを判定し、一致していた場合にはステップＳ１２７が開始されるものとしてもよい。
【００７０】
上述の実施の形態によれば、次の作用効果が得られる。
（１）本実施形態の画像生成装置１または画像生成方法では、確率分布画像Ｇｐを構成する複数の画素から始点画素Ｐｘｉを設定する始点画素設定部５１４と、確率分布画像Ｇｐを構成する複数の画素のうち始点画素Ｐｘｉを除く複数の画素から複数の候補画素Ｐｘｃを指定し、複数の候補画素Ｐｘｃから選択画素Ｐｘｄを設定する画素抽出部６００と、を備え、画素抽出部６００は、確率分布画像Ｇｐを構成する複数の画素のうち設定した選択画素Ｐｘｄを除く複数の画素から複数の候補画素Ｐｘｃを指定し、複数の候補画素Ｐｘｃから新たに選択画素Ｐｘｄを設定する選択画素設定処理を繰り返し行い、複数の候補画素Ｐｘｃは、指定されるときに除かれた始点画素Ｐｘｉおよび選択画素Ｐｘｄである除外画素から少なくとも２画素離れている。これにより、精度の悪化を抑制しつつ、迅速に抽出対象に対応する画素を抽出する処理を実現することができる。
【００７１】
（２）本実施形態の画像生成装置１において、確率分布画像Ｇｐに対応する確率分布画像データを取得する確率分布画像生成部５１１を備え、画素抽出部６００は、除外画素と候補画素Ｐｘｃとの位置に基づいて設定された複数の算出画素Ｐｘｓの輝度に基づいて、複数の候補画素Ｐｘｃから新たな選択画素Ｐｘｄを設定し、選択画素設定処理により得られた複数の選択画素Ｐｘｄの少なくとも一部を抽出画素Ｐｘｅとして抽出し、抽出された複数の抽出画素Ｐｘｅに基づいて連結領域画像Ｇｓに対応する連結領域画像データを生成する画像生成部７００とを備える。これにより、精度の悪化を抑制しつつ、迅速に抽出対象に対応する画素を抽出し、当該抽出に基づく画像を提供することができる。
【００７２】
（３）本実施形態の画像生成装置１において、確率分布画像Ｇｐにおいて、少なくとも複数の抽出画素Ｐｘｅを含む連結画素領域Ｄｃを設定する領域設定部５１２を備え、画像生成部７００は、連結画素領域Ｄｃを示す連結領域画像Ｇｓに対応する連結領域画像データを生成する。これにより、連結された画素領域（連結画素領域Ｄｃ）を得ることができ、形態解析等を精度よく行うことができる。
【００７３】
（４）本実施形態の画像生成装置１において、連結画素領域Ｄｃと連結される１以上の終点画素Ｐｘｔを設定する終点画素設定部５１３を備え、画素抽出部６００は、終点画素Ｐｘｔの位置に基づいた、選択画素設定処理が終了される条件を設定する。これにより、入力画像において抽出対象が接続される部分がある場合に、当該接続を反映した連結画素領域Ｄｃを設定することができる。
【００７４】
（５）本実施形態の画像生成装置１において、画素抽出部６００は、候補画素設定部６０１が指定する候補画素Ｐｘｃが終点画素Ｐｘｔの少なくとも一つに対応する場合、または、複数の候補画素Ｐｘｃからの選択画素Ｐｘｄの設定が所定の回数行われた場合、終了条件が満たされたものとして選択画素設定処理を終了する。これにより、連結画素領域Ｄｃを入力画像において抽出対象が接続される部分に適切に接続するとともに、抽出対象に対応しない選択画素Ｐｘｄを誤って設定してしまった場合等に不必要な探索を避け、計算コストの削減が可能になる。
【００７５】
（６）本実施形態の画像生成装置１において、選択画素設定部６０２は、複数の算出画素Ｐｘｓの輝度に基づいて、それぞれの候補画素Ｐｘｃごとに候補画素パラメータｄを算出し、候補画素パラメータｄに基づいて複数の候補画素Ｐｘｃから選択画素Ｐｘｄを設定する。これにより、精度よく抽出対象に対応する画素を抽出することができる。
【００７６】
（７）本実施形態の画像生成装置１において、選択画素設定部６０２は、複数の算出画素Ｐｘｓの輝度の和または算術平均に基づいて、候補画素パラメータｄを算出する。これにより、ノイズの低減等をすることができ、精度よく抽出対象に対応する画素を抽出することができる。
【００７７】
（８）本実施形態の画像生成装置１において、複数の算出画素Ｐｘｓは、選択画素Ｐｘｄと候補画素Ｐｘｃとに基づく算出画素領域Ｄｓに含まれる複数の画素である。これにより、適切な位置の画素の輝度に基づいて、精度よく抽出対象に対応する画素を抽出することができる。
【００７８】
（９）本実施形態の画像生成装置１において、算出画素領域Ｄｓの範囲は、選択画素Ｐｘｄと候補画素Ｐｘｃとを結ぶ線Ｌｃｄ上に位置する中心画素Ｐｘｏを中心とした範囲である。これにより、より適切な位置の画素の輝度に基づいて、さらに精度よく抽出対象に対応する画素を抽出することができる。
【００７９】
（１０）本実施形態の画像生成装置１において、領域設定部５１２は、事前に設定された範囲または算出画素領域Ｄｓに基づいて、複数の抽出画素Ｐｘｅから連結画素領域Ｄｃを設定する。これにより、抽出対象に対応する連結画素領域Ｄｃを精度よく設定することができる。
【００８０】
（１１）本実施形態の画像生成装置１において、確率分布画像Ｇｐは、撮像により得られた入力画像の各画素について、学習済みの機械学習を用いて抽出対象に対応する確率を算出し、この確率に基づいた輝度を対応させた画像である。これにより、抽出対象の特性に合わせて学習させた画像処理アルゴリズムを用いて精度よく上記確率の分布を得ることができる。
【００８１】
（１２）本実施形態の画像生成装置１において、上記機械学習は、撮像により得られた複数の撮像画像と、それぞれの撮像画像において抽出対象に対応する部分を示す画像とを演算装置に入力して学習させた深層学習である。これにより、深層学習に基づいて精度よく上記確率の分布を得ることができる。
【００８２】
（１３）本実施形態の画像生成装置１において、画像生成装置１のユーザにより、確率分布画像Ｇｐにおいて始点画素Ｐｘｉまたは候補画素Ｐｘｃを配置する範囲である探索領域Ｄ１を指定することができる。これにより、ユーザの指示に基づいて、適切に確定画素Ｐｘｄを抽出する範囲を指定することができる。
【００８３】
（１４）本実施形態の画像生成装置１において、始点画素設定部５１４は、確率分布画像データにおける輝度を二値化して得られた第１二値化画像Ｇｂ１に対応するデータを用いて始点画素Ｐｘｉを設定する。これにより、抽出対象に対応する部分に適切に始点画素Ｐｘｉを設定することができる。
【００８４】
（１５）本実施形態の画像生成装置１において、始点画素設定部５１４は、第１二値化画像Ｇｂ１において、終点画素Ｐｘｔからの距離、および、第１二値化画像Ｇｂ１において同一の値を持つ連結された画素領域断片Ｆの広さに基づいて、始点画素Ｐｘｉを設定する。これにより、ノイズの影響を低減しながら、入力画像において抽出対象と接続される部分（細胞体Ｓｏ等）からの距離に基づいて適切に始点画素Ｐｘｉを設定することができる。
【００８５】
（１６）本実施形態の画像生成装置１において、抽出対象は、確率分布画像Ｇｐにおける神経突起Ｎｒに対応する部分である。これにより、神経突起Ｎｒに対応する画素を、精度の悪化を抑えつつ、迅速に抽出することができ、神経突起Ｎｒの長さ等を正確に解析するための画像データを提供することができる。神経突起Ｎｒの長さを含む形状を解析できると、薬剤を神経細胞に投与する実験や生体からの試料におけるその変化を調べることにより、薬剤の効果や病気の進行度の定量化が可能となる。
【００８６】
（１７）本実施形態の画像生成装置１において、終点画素Ｐｘｔは、神経突起Ｎｒに接続する細胞体Ｓｏに対応する。これにより、細胞体Ｓｏへの接続が反映された連結画素領域Ｄｃを設定することができる。
【００８７】
（１８）本実施形態の画像生成装置１は、連結領域画像Ｇｓを出力する出力部４４を備える。これにより、視覚を通じてユーザに連結領域画像Ｇｓを認識させることができる。
【００８８】
（１９）本実施形態に係る撮像装置は、画像生成装置としての情報処理部４０と、撮像部２０とを備える。これにより、撮像した画像から、抽出対象に対応する画素を、精度の悪化を抑えつつ、迅速に抽出することができる。
【００８９】
（２０）本実施形態に係る培養装置は、画像生成装置としての情報処理部４０と、細胞Ｃｅを培養する培養部１００とを備える。これにより、培養されている細胞Ｃｅを連結領域画像Ｇｓを用いて解析し、この解析に基づいて培養条件や培養時間を調節したりすることができる。
【００９０】
次のような変形も本発明の範囲内であり、上述の実施形態と組み合わせることが可能である。
（変形例１）
上述の実施形態において、得られた連結画素領域Ｄｃを探索領域Ｄ１として、再度確定画素の抽出を行ってもよい。
【００９１】
図１３は、本変形例の画素の抽出方法を説明するための概念図である。領域設定部５１２は、上述の実施形態で設定された連結画素領域Ｄｃ（図１０）を、探索領域Ｄ１に設定する。候補画素指定部６０１がこのように設定された探索領域Ｄ１において候補画素Ｐｘｃ（図８）を指定するようにして、画素抽出部６００は抽出画素Ｐｘｅの再度の抽出を行う。この再度の抽出における選択画素Ｐｘｄ（図８）の設定では、候補画素位置パラメータＮを、上述の実施形態の最初の抽出における候補画素位置パラメータＮ（Ｎが２以上）よりも小さい値にする。従って、候補画素指定部６０１は、この再度の抽出において、候補画素位置パラメータＮは、１以上に設定する。始点画素設定部５１４は、探索領域Ｄ１に始点画素Ｐｘｉを設定するが、上述の実施形態での始点画素Ｐｘｉをそのまま用いてもよい。
【００９２】
図１３では、再度の抽出において候補画素位置パラメータＮを１とした場合の抽出された抽出画素Ｐｘｅを示した。領域設定部５１２は、始点画素Ｐｘｉと、再度の抽出において抽出された抽出画素Ｐｘｅのそれぞれに連結要素画素領域Ｄｅ（図１０）を設定し、これらの連結要素画素領域Ｄｅが連結された新たな連結画素領域を設定することができる。この際の連結要素画素領域Ｄｅの幅は、上述の実施形態の最初の抽出における連結要素画素領域Ｄｅの幅よりも小さくし、例えば最初の連結画素領域Ｄｃの設定の際に７画素としていた場合、再度の設定の際には２画素や３画素等に設定することができる。
【００９３】
上記のように再度の抽出において候補画素位置パラメータＮや連結要素画素領域Ｄｅの幅を最初の抽出画素Ｐｘｅの抽出のときよりも小さい値にすることで、最初の連結画素領域Ｄｃの設定を抽出対象に対応する画素の粗い抽出とし、再度の抽出をより高い精度の抽出とすることができる。そして、再度の抽出では、最初の抽出よりも精度を高くしても、探索領域Ｄ１が狭くなっているため計算量の上昇を抑えることができる。
【００９４】
図１４は、本変形例に係る画像生成方法の流れを示すフローチャートである。ステップＳ２００１からＳ２０１３までは、図１１のフローチャートのステップＳ１００１からＳ１０１３までにそれぞれ対応するため、説明を省略する。ステップＳ２０１３が終了したら、ステップＳ２０１５が開始される。
【００９５】
ステップＳ２０１５において、領域設定部５１２は、ステップＳ２０１３で設定された連結画素領域Ｄｃを探索領域Ｄ１に設定し、画素抽出部６００は、再度、複数の選択画素Ｐｘｄを設定し、複数の抽出画素Ｐｘｅを抽出する。ステップＳ２０１５が終了したら、ステップＳ２０１７が開始される。ステップＳ２０１７において、領域設定部５１２は、再度抽出された複数の抽出画素Ｐｘｅに基づいて、連結画素領域Ｄｃを設定する。ステップＳ２０１７が終了したら、ステップＳ２０１９が開始される。ステップＳ２０１９およびＳ２０２１は、図１１のフローチャートのステップＳ１０１５およびＳ１０１７にそれぞれ対応するため、説明を省略する。
【００９６】
本変形例の画像生成装置において、始点画素設定部５１４は、領域設定部５１２が設定した連結画素領域Ｄｃ（探索領域Ｄ１）において、始点画素Ｐｘｉを設定し、画素抽出部６００は、連結画素領域Ｄｃから複数の抽出画素Ｐｘｅの再度の抽出を行い、候補画素指定部５１４は、この再度の抽出において、始点画素Ｐｘｉおよび選択画素Ｐｘｄから１画素以上離れた複数の位置に候補画素Ｐｘｃを設定し、領域設定部５１２は、この再度の抽出により抽出された画素を含む連結画素領域Ｄｃを設定する。これにより、より精度の高い画素の抽出をしながら、計算量の上昇を抑えることができる。
【００９７】
（変形例２）
上述の実施形態において、算出画素領域Ｄｓ（図８）を変化させた際の候補画素パラメータｄの値に基づいて、連結要素画素領域Ｄｅの形状または大きさを定めてもよい。例えば、候補画素パラメータｄが算出画素領域Ｄｓにおける算出画素Ｐｘｓの輝度値の平均値に基づくとする。この場合、算出画素領域Ｄｓに対して抽出対象の神経突起Ｎｒの幅が小さいと、算出画素領域Ｄｓにおいて神経突起Ｎｒに対応しない算出画素Ｐｘｓの割合が増え、候補画素パラメータｄが変化する。
【００９８】
図１５は、算出画素領域Ｄｓと神経突起Ｎｒとの対応を示す概念図である。神経突起Ｎｒの幅Ｗに対して算出画素領域Ｄｓが大きいため、神経突起Ｎｒと重なる算出画素Ｐｘｓ１よりも、神経突起Ｎｒと重ならない算出画素Ｐｘｓ２の方が多くなっている。算出画素領域Ｄｓを図１５に示す大きさから小さくしていった場合、算出画素領域Ｄｓの幅が神経突起Ｎｒの幅Ｗと同程度になると、その後算出画素領域Ｄｓをより小さくしても、候補画素パラメータｄの変化はそれまでより小さくなる。従って、算出画素領域Ｄｓを変化させて候補画素パラメータｄを算出していったときに、候補画素パラメータｄの変化が小さくなった際の算出画素領域Ｄｓを、当該選択画素Ｐｘｄ（図８）に対応する連結要素画素領域Ｄｅとすると、神経突起Ｎｒの幅に基づいた連結画素領域Ｄｃ（図４）を生成することができる。
【００９９】
選択画素設定部６０２は、各候補画素Ｐｘｃ（図８）に対して、算出画素領域Ｄｓの大きさを異ならせて複数の候補画素パラメータｄを算出する。領域設定部５１２は、算出された候補画素パラメータｄに基づいて当該候補画素が抽出画素Ｐｘｅとなった場合の連結要素画素領域Ｄｅの大きさを設定することができる。
【０１００】
本変形例の画像生成装置において、領域設定部５１２は、算出画素領域Ｄｓを変化させた際の候補画素パラメータｄに基づいて、連結画素領域Ｄｃの広さを変更可能とする。これにより、抽出対象の線状部分の幅等に基づいた連結画素領域Ｄｃを提供することができる。
【０１０１】
（変形例３）
上述の実施形態では、入力画像の被写体を細胞Ｃｅ（図１）とし、抽出対象の線状部分を神経突起Ｎｒとして説明したが、線状の部分を含めば、抽出対象はこの例に限定されず、例えば血管とすることも好ましい。
【０１０２】
さらに、入力画像の被写体を眼底とし、抽出対象の線状部分を眼底における血管とすることがより好ましい。眼底画像では、視神経乳頭から血管が様々な方向へ伸びていくことが示される。従って、抽出対象の線状部分を血管とし、確率分布画像生成部５１１が、入力画像から、各画素が血管に対応する確率を輝度値に対応させた確率分布画像Ｇｐ（図５）を生成する。終点画素設定部５１３は視神経乳頭に対応する画素領域を抽出し、終点画素Ｐｘｔに設定する。始点画素設定部５１４は始点画素Ｐｘｉ（図６）を第１二値化画像における画素領域断片Ｆに設定する。画素抽出部６００は、血管に対応する複数の抽出画素Ｐｘｅを抽出し、領域設定部５１２は、連結画素領域Ｄｃを設定する。
【０１０３】
本変形例の画像生成装置１において、抽出対象は確率分布画像Ｇｐにおける血管に対応する部分である。これにより、血管を被写体とした画像から、血管に対応する部分を精度の低下を抑えつつ、迅速に抽出することができる。得られた血管に対応する部分の情報に基づいて、血管の長さや面積を算出することができ、血管の定量化が可能となる。医師の目視等による治療の効果や病気の進行度の評価ではばらつきが生じ得るが、本変形例の方法では客観性を持った評価が可能になる。
【０１０４】
本変形例の画像生成装置１において、抽出対象は、確率分布画像Ｇｐにおける血管に対応する部分であり、確率分布画像Ｇｐは眼底に対応する画像であり、終点画素Ｐｘｔは、視神経乳頭に対応する。これにより、眼底における血管を精度の低下を抑えつつ、迅速に抽出することができる。
【０１０５】
−第２実施形態−
第２実施形態の画像生成装置２は、第１実施形態に係る画像生成装置１と同様の構成を有しているが、データ処理部の構成が第１実施形態とは異なっている。第２実施形態では、複数の神経突起Ｎｒが確率分布画像Ｇｐにある場合に精度よくこれらの神経突起Ｎｒに対応する画素を抽出するための方法を説明する。第１実施形態との同一部分については第１実施形態と同一の符号で参照し、場合に応じ説明を省略する。
【０１０６】
図１６は、本実施形態の画像生成装置２の構成を示す概念図である。画像生成装置２は、データ処理部５１ａ以外の構成要素も図１と同様に含むが、図示を省略した。画像生成装置２は、信頼度算出部５１５と、判定部５１６と、候補・確定領域設定部５１７とを備える点で上述の実施形態の画像生成装置１と異なっている。
【０１０７】
以下では、探索領域Ｄ１（図５）が、分枝した複数の神経突起Ｎｒに対応する画像部分を含む場合や、１つの細胞体Ｓｏから伸びた複数の神経突起Ｎｒに対応する画像部分を含む場合の、これらの神経突起Ｎｒに対応する画素の抽出を説明する。本実施形態において得られる複数の神経突起Ｎｒまたは神経細胞の位置情報から、細胞間相互作用の定量化を行うことができる。
【０１０８】
信頼度算出部５１５は、画素抽出部６００が抽出した複数の抽出画素Ｐｘｅが、抽出対象に対応する部分に対応しているか否かについての信頼度を算出する。信頼度算出部５１５は、この信頼度を示す信頼度パラメータＲを、抽出画素Ｐｘｅに対応する選択画素Ｐｘｄが設定された際の当該選択画素Ｐｘｄに対応する候補画素パラメータｄに基づいて算出する。信頼度算出部５１５は、抽出された複数の抽出画素Ｐｘｄの画素列について、当該抽出画素Ｐｘｄに対応する選択画素Ｐｘｄが設定された際の当該選択画素Ｐｘｄに対応する候補画素パラメータｄの算術平均等の平均をとった値ｄａｖｅを信頼度パラメータＲとして算出することが好ましい。ここでは、信頼度パラメータＲの数値が小さい方が信頼度が高いものとするが、対応付けができれば特に限定されず、信頼度パラメータＲの定義に基づいて適宜設定される。
【０１０９】
判定部５１６は、信頼度パラメータＲに基づいて、画素抽出部６００が抽出した複数の抽出画素Ｐｘｅが、連続した１本の神経突起Ｎｒに対応しているか否かの判定（以下、信頼度判定と呼ぶ）を行う。判定部５１６は、信頼度パラメータＲが、閾値Ｔｈに基づく条件を満たすか否かに基づいて、信頼度判定を行う。閾値Ｔｈは、過去に抽出画素Ｐｘｅの抽出を行った例等に基づいて予め設定され、記憶部４３に記憶されている。例えば、候補画素パラメータｄが最も小さい候補画素Ｐｘｃが選択画素Ｐｘｄとして設定される条件で、信頼度算出部５１５がｄａｖｅを信頼度パラメータＲとして算出したとする。この場合、判定部５１６は、信頼度パラメータＲが閾値Ｔｈより大きい場合には、画素抽出部６００が抽出した複数の抽出画素Ｐｘｄは信頼度が十分ではないものと判定して破棄し、当該判定の対象となった抽出画素Ｐｘｅについての連結画素領域Ｄｃの設定等は行われない。信頼度判定は、終点画素Ｐｘｔと接続される連結画素領域Ｄｃが設定される場合、例えば、上述の第１終了条件により選択画素設定処理が終了した場合に行うことが好ましい。
【０１１０】
上述のように、抽出した抽出画素Ｐｘｅの信頼度に基づいた判定を行うことにより、神経突起Ｎｒに対応しない画像部分を神経突起Ｎｒとして抽出するリスクを低減することができる。
【０１１１】
候補・確定領域設定部５１７は、画素抽出部６００による選択画素設定処理が行われる前に、確率分布画像Ｇｐにおいて、神経突起Ｎｒに対応する部分の候補となる領域（以下、候補領域と呼ぶ）を設定する。候補・確定領域設定部５１７は、確率分布画像Ｇｐにおける各画素の輝度を二値化して得られた二値化画像（以下、第２二値化画像と呼ぶ）に対応する第２二値化画像データを生成する。探索領域Ｄ１は、二値化の際の閾値に基づいて、抽出対象に対応する確率が高い領域と、低い領域とに分けられることになる。
なお、第２二値化画像としては、第１二値化画像を用いてもよい。
【０１１２】
候補・確定領域設定部５１７は、第２二値化画像データに基づいて候補領域を設定する。候補・確定領域設定部５１７は、上記抽出対象に対応する確率が高い領域を、候補領域として設定する。さらに、候補・確定領域設定部５１７は、確定領域を設定する。確定領域は、画素抽出部６００による抽出画素Ｐｘｅの抽出が行われるまでは、該当する領域が無いものとされる。画素抽出部６００による抽出画素Ｐｘｅの抽出の結果、少なくとも一部の候補領域が抽出対象に対応する領域であると確定したとき、候補・確定領域設定部５１７は、当該確定された候補領域を候補領域から外し、確定領域として設定する。
【０１１３】
候補・確定領域設定部５１７は、候補領域を示す候補領域画像に対応する候補領域画像データ、および、確定領域を示す確定領域画像に対応する確定領域画像データをそれぞれ生成する候補領域画像生成部および確定領域画像生成部として機能する。候補領域画像および確定領域画像の態様は特に限定されないが、二値化された画像であることが情報量の節約等の観点から好ましい。
【０１１４】
図１７（Ａ）は、画素抽出部６００が選択画素設定処理を行う前の、候補領域画像Ｇｃおよび確定領域画像Ｇｄの例を示す図である。候補領域画像Ｇｃでは、分枝した同一の神経突起Ｎｒ（図４）に対応する４つの分離された候補領域Ｆｃ１，Ｆｃ２，Ｆｃ３およびＦｃ４（以下、候補領域を一般にＦｃの符号で示す）が示されている。一方、確定領域画像Ｇｄでは、この段階では確定領域が設定されていない。図１７（Ａ）では、抽出対象の神経突起Ｎｒが接続されている細胞体Ｓｏの位置を、候補領域画像Ｇｃおよび確定領域画像Ｇｄの左に模式的に示した（図１７（Ｃ）および（Ｄ）でも同様である）。
【０１１５】
図１７（Ｂ）は、画素抽出部６００による抽出画素Ｐｘｅの抽出および領域設定部５１２による連結画素領域Ｄｃの設定により、候補領域Ｆｃ２から候補領域Ｆｃ１を通り細胞体Ｓｏへと接続される連結画素領域Ｄｃ１２が設定された点を示す概念図である。候補領域Ｆｃ３およびＦｃ４は、連結画素領域Ｄｃ１２とは分離されている。
【０１１６】
図１７（Ｃ）は、候補領域Ｆｃおよび確定領域の更新を示す概念図である。判定部５１６により連結画素領域Ｄｃ１２に対応する抽出画素Ｐｘｅの信頼度判定が行われ、信頼度が高いものとして確定されたとする。この場合、候補・確定領域設定部５１７は、候補領域Ｆｃ１およびＦｃ２を候補領域Ｆｃではないものとして設定を更新し、連結画素領域Ｄｃ１２を確定領域Ｆｄ１（以下、確定領域を一般にＦｄの符号で示す）として設定する。
【０１１７】
一部の候補領域Ｆｃが確定領域Ｆｄとして設定されたら、始点画素設定部５１４は、残りの候補領域Ｆｃのいずれかにおいて始点画素Ｐｘｉを設定する。終点画素設定部５１３は、細胞体Ｓｏおよび、設定された確定領域Ｆｄ１を終点画素Ｐｘｔとして設定する。
【０１１８】
図１７（Ｄ）は、図１７（Ｃ）の状態から、候補領域Ｆｃおよび確定領域Ｆｄのさらなる更新が行われた後の候補領域画像Ｇｃおよび確定領域画像Ｇｄを示す概念図である。図１７（Ｃ）の状態から、候補領域Ｆｃ４に始点画素Ｐｘｉが設定され、細胞体Ｓｏおよび連結画素領域Ｄｃ１２が終点画素Ｐｘｔと設定されて、抽出画素Ｐｘｅの抽出および連結画素領域Ｄｃ３の設定が行われた。さらに、当該連結画素領域Ｄｃ３が信頼度判定により信頼度が高いと判定されたものとする。このとき、候補・確定領域設定部５１７は、候補領域Ｆｃ４を候補領域Ｆｃでないものとして設定を更新し、確定領域Ｆｄ１と連結画素領域Ｄｃ３が連結された新たな確定領域Ｆｄ２を確定領域Ｆｄに設定する。
【０１１９】
図１８は、本変形例に係る画像生成方法の流れを示すフローチャートである。ステップＳ３００１からＳ３００５までは、図１１のフローチャートのステップＳ１００１からＳ１００５までにそれぞれ対応するため、説明を省略する。ステップＳ３００５が終了したら、ステップＳ３００７が開始される。
【０１２０】
ステップＳ３００７において、候補・確定領域設定部５１７は、候補領域Ｆｃおよび確定領域Ｆｄに対応するデータを生成する。ステップＳ３００７が終了したら、ステップＳ３００９が開始される。ステップＳ３００９において、始点画素設定部５１４は始点画素Ｐｘｉを設定し、終点画素設定部５１３は終点画素Ｐｘｔを設定し、画素抽出部６００は、複数の選択画素Ｐｘｄを設定して複数の抽出画素Ｐｘｅを抽出し、領域設定部５１２は当該抽出画素Ｐｘｅに基づいた連結画素領域Ｄｃを設定する。ステップＳ３００９が終了したら、ステップＳ３０１１が開始される。
【０１２１】
ステップＳ３０１１において、判定部５１６は、ステップＳ３００９で抽出された複数の抽出画素Ｐｘｅについて信頼度判定を行う。ステップＳ３０１１が終了したら、ステップＳ３０１３が開始される。ステップＳ３０１３において、候補・確定領域設定部５１７は、信頼度判定の結果に基づいて候補領域Ｆｃおよび確定領域Ｆｄに対応するデータを更新する。信頼度判定で信頼度が高いと判定された場合、信頼度判定の対象となった複数の抽出画素Ｐｘｅが配置されている候補領域Ｆｃが候補領域から削除され、ステップＳ３００９で設定された連結画素領域Ｄｃが確定領域Ｆｄとして設定される。信頼度判定で信頼度が低いと判定された場合、ステップＳ３００９で抽出された抽出画素Ｐｘｅおよび設定された連結画素領域Ｄｃは破棄される。さらにこの場合、信頼度判定の対象となった複数の抽出画素Ｐｘｅが抽出される際の選択画素設定処理において始点画素Ｐｘｉが配置された候補領域Ｆｃ、または当該複数の抽出画素Ｐｘｅが配置された候補領域Ｆｃについては、候補領域Ｆｃから削除することができる。ステップＳ３０１３が終了したら、ステップＳ３０１５が開始される。
【０１２２】
ステップＳ３０１５において、候補・確定領域設定部５１７は、候補領域Ｆｃがまだ残っているか否かを判定する。候補領域Ｆｃがまだ残っている場合、候補・確定領域設定部５１７はステップＳ３０１５を肯定判定してステップＳ３００９に戻る。候補領域Ｆｃが残っていない場合、候補・確定領域設定部５１７は、ステップＳ３０１５を否定判定してステップＳ３０１７が開始される。
【０１２３】
ステップＳ３０１７およびＳ３０１９は、図１１のフローチャートにおけるステップＳ１０１５およびＳ１０１７と同様であるため説明を省略する。
【０１２４】
上述の第２実施形態によれば、第１実施形態により得られる作用効果の他に、次の作用効果が得られる。
（１）本実施形態の画像生成装置２は、複数の選択画素Ｐｘｄが複数の候補画素Ｐｘｃから設定された際の当該選択画素Ｐｘｄに対応する候補画素パラメータｄに基づいて、複数の抽出画素Ｐｘｄが抽出対象に対応しているかについての信頼度を算出する信頼度算出部５１５を備える。これにより、抽出された抽出画素Ｐｘｅの画素列が正確に抽出できているかの情報が得られ、当該情報を利用した処理を行うことができる。
【０１２５】
（２）本実施形態の画像生成装置２において、上記信頼度に基づいて、複数の抽出画素Ｐｘｅが連続した抽出対象に対応しているかの信頼度判定を行う判定部５１６を備える。これにより、信頼度判定に基づいて、信頼度の高い抽出画素Ｐｘｅを利用することができ、抽出の精度を高めることができる。
【０１２６】
（３）本実施形態の画像生成装置２において、判定部５１６は、候補画素指定部６０１が指定する候補画素Ｐｘｃが終点画素Ｐｘｔの少なくとも一つに対応することにより第１終了条件が満たされ設定画素設定処理が終了された際に、信頼度判定を行う。これにより、第２終了条件により設定画素Ｐｘｄの設定が終了した場合のように、終点画素Ｐｘｔと連結画素領域Ｄｃとが連結されない場合に信頼度判定を行わないことで、計算量を低減することができる。
【０１２７】
（４）本実施形態の画像生成装置２において、画素抽出部６００は、連結画素領域Ｄｃの少なくとも一部を終点画素Ｐｘｔとして選択画素設定処理を行う。これにより、神経突起Ｎｒ等の抽出対象が分枝を有する場合等においても、複数回の抽出画素Ｐｘｅの抽出により精度よく抽出対象に対応する連結画素領域Ｄｃを設定することができる。
【０１２８】
（５）本実施形態の画像生成装置２は、抽出対象に対応する部分として確定した確定領域Ｆｄを示す確定領域画像Ｇｄに対応するデータを生成する候補・確定領域設定部５１７を備える。これにより、確定領域Ｆｄをユーザにわかりやすく示したり、画像処理に供することができる。
【０１２９】
（６）本実施形態の画像生成装置２において、確定領域画像Ｇｄは二値化された画像であり、候補・確定領域設定部５１７は、確定した連結画素領域Ｄｃに基づいて上記二値化された画像を更新する。これにより、情報量や計算量を低減し、効率的に処理を行うことができる。
【０１３０】
次のような変形も本発明の範囲内であり、上述の実施形態と組み合わせることが可能である。
（変形例１）
上述の実施形態では、確率分布画像Ｇｐにおいて細胞体Ｓｏが一つ示されている場合を用いて説明を行ってきた。確率分布画像Ｇｐに複数の細胞体Ｓｏが示されている場合でもこれらの細胞体Ｓｏを終点画素Ｐｘｔとして同様に連結画素領域Ｄｃの設定を行うことができる。しかし、この場合に、始点画素設定部５１４は、候補領域Ｆｃの重心に基づいた位置に始点画素Ｐｘｉを設定することが好ましい。
【０１３１】
図１９は、本変形例の始点画素Ｐｘｉの設定を説明するための概念図である。探索領域Ｄ１に、細胞体Ｓｏ１およびＳｏ２に対応する画素領域と、互いに連結されていない候補領域Ｆｃ５、Ｆｃ６、Ｆｃ７およびＦｃ８が示されている。互いに連結されている複数の終点画素Ｐｘｔを終点画素領域と呼ぶとすると、細胞体Ｓｏ１およびＳｏ２のそれぞれは、互いに連結されていない２つの終点画素領域に相当する。
【０１３２】
ここで、同一の候補領域Ｆｃに始点を有する抽出画素Ｐｘｅの画素列（以下、抽出画素列と呼ぶ）において、始点画素Ｐｘｉの位置により、信頼度パラメータＲの値が変化する場合がある。例えば、候補領域Ｆｃ７の両端にある始点画素Ｐｘｉ１と始点画素Ｐｘｉ２とのそれぞれから複数の選択画素Ｐｘｄの設定を行い、細胞体Ｓｏ２に接続された抽出画素列を得た場合を考える。この場合、始点画素Ｐｘｉ２から細胞体Ｓｏ２へと向かう抽出画素列の方が、候補領域Ｆｃ７の分だけ輝度値が高い領域を通過するため、信頼度パラメータＲが候補画素パラメータｄの平均値ｄａｖｅで表されるときにはこのｄａｖｅの値が小さく、始点画素Ｐｘｉ１を始点とする選択画素設定処理の場合と比べてより信頼度が高くなる。従って、候補領域Ｆｃにおいてどの位置に始点画素Ｐｘｉを設定するかによって、抽出される抽出画素Ｐｘｅの信頼度がばらつき、当該候補領域Ｆｃが異なる細胞体Ｓｏに接続され得る。
【０１３３】
このような信頼度のばらつきを抑制するため、互いに連結されていない終点画素Ｐｘｔまたは終点画素領域が探索領域Ｄ１に複数存在する場合、始点画素設定部５１４は、始点画素Ｐｘｉを候補領域Ｆｃの重心に基づいた位置に設定する。例えば、始点画素設定部５１４は、候補領域Ｆｃの重心を算出し、当該重心を含む画素を始点画素Ｐｘｉに設定する。当該重心を含む画素が無い場合には、始点画素設定部５１４は当該重心に最も近い画素を始点画素Ｐｘｉに設定することができる。
【０１３４】
本変形例の画像生成装置において、終点画素Ｐｘｔは、互いに連結されていない複数の画素または画素領域を備え、始点画素設定部５１４は、候補領域Ｆｃを示す二値化画像において同一の値を持ち連結された複数の画素を含む候補領域Ｆｃの重心に基づいて始点画素Ｐｘｉを設定する。これにより、適切な終点画素Ｐｘｔに連結画素領域Ｄｃが連結される可能性を高めることができる。
【０１３５】
（変形例２）
上述の実施形態では、終点画素設定部５１３が画像処理により、確率分布画像Ｇｐから細胞体Ｓｏに対応する画素を抽出し終点画素Ｐｘｔに設定する構成としたが、培養の際に細胞体Ｓｏに対応する画素を所定の時間間隔で抽出して得られたデータを用いて終点画素Ｐｘｔを設定してもよい。細胞Ｃｅの培養においては、細胞Ｃｅが移動する場合がある。従って、ある時刻（第１時刻）と、第１時刻と異なる第２時刻において、同一の細胞Ｃｅを同定しておくことが、同一の細胞Ｃｅの形態等の特性の変化を時系列的に解析するために必要である。上記所定の時間間隔は、細胞Ｃｅの特性に合わせて数分〜数日等に適宜設定される。上記所定の時間間隔は、適宜変化してもよい。
【０１３６】
図２０は、本変形例に係るデータ処理部５１ｂを示す概念図である。本変形例では、データ処理部５１ｂは、細胞Ｃｅの位置を追尾する追尾部５１８を備える。確率分布画像生成部５１１は、撮像部２０から所定の時間間隔で撮像された細胞Ｃｅの撮像画像を取得し、当該撮像画像から、確率分布画像データを生成する。追尾部５１８は、上述の終点画素設定部５１３による場合と同様に、確率分布画像Ｇｐにおける細胞体Ｓｏに対応する画素の抽出を行う。上記所定の時間間隔に比べて細胞Ｃｅの移動が遅い場合は、追尾部５１８は、直前に行った抽出結果を利用して当該画素の抽出を行ってもよい。終点画素設定部５１３は、追尾部５１８による細胞体Ｓｏに対応する画素の抽出により得られたデータに基づいて終点画素Ｐｘｔを設定することができる。
【０１３７】
本変形例の画像生成装置において、確率分布画像生成部５１１は、異なる時間に複数回の確率分布画像データの取得を行い、追尾部５１８は、確率分布画像Ｇｐにおける終点画素Ｐｘｔに対応する部分を追尾する。これにより、過去の細胞Ｃｅの位置等に基づいて、より正確に終点画素Ｐｘｔの設定を行うことができる。
なお、本変形例は、細胞体Ｓｏが複数存在する場合により好適に用いられるが、細胞体Ｓｏが一つの場合でも同様の作用効果を上げることができる。
【０１３８】
（変形例３）
上述の実施形態において、データ処理部は，神経突起Ｎｒ等の抽出対象の線状の部分の交叉の存在を判定する交叉判定部を備えてもよい。
【０１３９】
図２１は、本変形例に係るデータ処理部５１ｃを示す概念図である。本変形例では、データ処理部５１ｃは、交叉が存在するか否かを判定する交叉判定部５１９を備える。交叉判定部５１９は交叉を検出する交叉検出部として機能する。
【０１４０】
図２２（Ａ）は、神経突起が交叉している場合の候補領域Ｆｃの例を示す概念図である。細胞体Ｓｏ１から伸びる神経突起Ｎｒ１は、候補領域Ｆｃ２１およびＦｃ２３と、候補領域Ｆｃ２２の一部と対応している。細胞体Ｓｏ２から伸びる神経突起Ｎｒ２は、候補領域Ｆｃ２２の一部と、候補領域Ｆｃ２４とに対応している。候補領域Ｆｃ２２には、交叉Ｊ１が存在している。
【０１４１】
画素抽出部６００は、探索領域Ｄ１が複数の連結されていない終点画素または終点画素領域を含む場合、まず上述の実施形態と同様、始点画素Ｐｘｉを始点として複数の選択画素Ｐｘｄの設定および複数の抽出画素の抽出を行う。
【０１４２】
図２２（Ｂ）は、抽出された抽出画素Ｐｘｅに基づいて領域設定部５１２が設定した連結画素領域Ｄｃ２１を示す概念図である。図２２（Ｂ）の例では、始点画素Ｐｘｉと細胞体Ｓｏ１とを接続する連結画素領域Ｄｃ２１が設定された場合を示す。
【０１４３】
連結画素領域Ｄｃ２１が設定されたら、画素抽出部６００は抽出された抽出画素Ｐｘｅを記憶部４３に記憶させた後に選択画素Ｐｘｄおよび抽出画素Ｐｘｅが設定されていない状態にする。その後、終点画素設定部５１３は、連結画素領域Ｄｃ２１が接続されている細胞体Ｓｏ１を終点画素Ｐｘｔから除き、細胞体Ｓｏ２を終点画素Ｐｘｔとして抽出画素Ｐｘｅの抽出を行う。
【０１４４】
図２２（Ｃ）は、細胞体Ｓｏ１を終点画素Ｐｘｔから除いた場合に抽出された抽出画素Ｐｘｅに基づいて領域設定部５１２が設定した連結画素領域Ｄｃ２２を示す概念図である。図２２（Ｃ）の例では、始点画素Ｐｘｉと細胞体Ｓｏ２とを接続する連結画素領域Ｄｃ２２が設定されている。
【０１４５】
交叉判定部５１９は、設定された連結画素領域Ｄｃ２１および連結画素領域Ｄｃ２２に基づいて、交叉Ｊ１に対応する画素または画素領域を検出する。交叉判定部５１９は、連結画素領域Ｄｃ２１と連結画素領域Ｄｃ２２の重なっている領域において、始点画素Ｐｘｉと反対側の端にある画素または当該端から所定の範囲にある画素領域を交叉に対応する画素とする。交叉判定部５１９は、候補領域Ｆｃ２２に交叉がある点を示すデータを生成してもよい。上記所定の範囲は、連結画素領域Ｄｃ２１または２２の幅等に基づいて適宜定めればよい。
【０１４６】
次に、終点画素Ｐｘｔが１つの画素または連結された画素領域からなる場合において抽出対象の線状部分の交叉に対応する画素を検出する点を説明する。以下の方法は終点画素Ｐｘｔが一つの画素または連結された画素領域である場合に好適であるが、終点画素Ｐｘｔが複数の連結されていない画素または画素領域からなる場合にも適用可能である。
【０１４７】
図２３（Ａ）は、１つの細胞体Ｓｏから伸びる２つの神経突起Ｎｒ３およびＮｒ４が交叉している場合の候補領域Ｆｃを示す概念図である。細胞体Ｓｏから伸びる神経突起Ｎｒ３は、候補領域Ｆｃ３１、Ｆｃ３３およびＦｃ３４と、候補領域Ｆｃ３２の一部と対応している。細胞体Ｓｏから伸びる神経突起Ｎｒ４は、候補領域Ｆｃ３２の一部と、候補領域Ｆｃ３５およびＦｃ３６とに対応している。候補領域Ｆｃ３２には、交叉Ｊ２が存在している。
【０１４８】
画素抽出部６００は、探索領域Ｄ１が１つの終点画素Ｐｘｔまたは連結された終点画素領域を含む場合、まず上述の実施形態と同様、始点画素Ｐｘｉを始点として複数の選択画素Ｐｘｄの設定および抽出画素Ｐｘｅの抽出を行う。
【０１４９】
図２３（Ｂ）は、抽出された抽出画素Ｐｘｅに基づいて領域設定部５１２が設定した連結画素領域Ｄｃ３１を示す概念図である。図２３（Ｂ）の例では、候補領域Ｆｃ３１、Ｆｃ３２、Ｆｃ３３およびＦｃ３４を通る、始点画素Ｐｘｉと細胞体Ｓｏとを接続する連結画素領域Ｄｃ３１が設定された場合を示す。
【０１５０】
連結画素領域Ｄｃ３１が設定されたら、選択画素設定部６０２は抽出された抽出画素Ｐｘｅを記憶部４３に記憶させた後、選択画素Ｐｘｄおよび抽出画素Ｐｘｅが設定されていない状態にする。その後、領域設定部５１２は、連結画素領域Ｄｃ３１に対応する候補領域Ｆｃの一部を探索領域Ｄ１から除く。候補領域Ｆｃのうち探索領域Ｄ１から除かれた一部を、以下、除外領域と呼ぶ。例えば、領域設定部５１２は、既に設定した連結画素領域Ｄｃ３１において、終点画素Ｐｘｔ側の所定の個数の抽出画素Ｐｘｅに対応する連結要素画素領域Ｄｅ（図１０）に含まれる領域に含まれる候補領域Ｆｃを除外領域として探索領域Ｄ１から除く。
【０１５１】
図２３（Ｃ）は、除外領域Ｄｅｘを模式的に示す概念図である。画素抽出部６００は、点線で囲まれた部分における候補領域Ｆｃを除外領域Ｄｅｘとして探索領域Ｄ１から除外し、始点画素Ｐｘｉを始点に選択画素Ｐｘｄの設定を行う。
【０１５２】
図２３（Ｄ）は、除外領域Ｄｅｘを探索領域Ｄ１から除いた場合に抽出された抽出画素Ｐｘｅに基づいて領域設定部５１２が設定した連結画素領域Ｄｃ３２を示す概念図である。図２３（Ｄ）の例では、候補領域Ｆｃ３１、Ｆｃ３２およびＦｃ３５を通り、始点画素Ｐｘｉと細胞体Ｓｏとを接続する連結画素領域Ｄｃ３２が設定されている。
【０１５３】
交叉判定部５１９は、設定された連結画素領域Ｄｃ３１および連結画素領域Ｄｃ３２に基づいて、交叉Ｊ２に対応する画素または画素領域を検出する。交叉判定部５１９は、連結画素領域Ｄｃ３１と連結画素領域Ｄｃ３２の重なっている領域において、始点画素Ｐｘｉと反対側の端にある画素または当該端から所定の範囲にある画素領域を交叉に対応する画素とする。交叉検出部５１９は、候補領域Ｆｃ３２に交叉がある点を示すデータを生成してもよい。上記所定の範囲は、連結画素領域Ｄｃ３１または３２の幅等に基づいて適宜定めればよい。
【０１５４】
交叉が存在しない場合には、第２終了条件により選択画素設定処理が終了する等して、図２２（Ｃ）や図２３（Ｄ）のような抽出画素列は得られない。上述のように交叉判定部５１９により、交叉の有無が判定され、交叉が検出された場合には交叉に対応する画素が導出されたら、これらの情報を用いて、形態解析等を行うことができる。また、画像生成部７００は、交叉の位置等を連結領域画像Ｇｓにおいて示すようにしてもよい。
【０１５５】
本変形例の画像生成装置において、終点画素Ｐｘｔは、互いに連結されていない複数の画素または画素領域を備え、交叉判定部５１９は抽出対象の線状部分の交叉の有無を判定し交叉を検出する。これにより、複数の連結されていない終点画素領域等に対応する部分（細胞体Ｓｏ１、Ｓｏ２等）が示された入力画像における、交叉の位置についての情報を提供することができる。その結果、交叉がある状況でも精度よく神経突起Ｎｒに対応する画素の抽出を行うことができる。交叉についての情報を含む位置情報により、より正確に細胞間相互作用の定量化が可能となる。
【０１５６】
本変形例の画像生成装置において、画素抽出部６００は、選択画素設定処理において設定された一部の複数の抽出画素Ｐｘｅを含む領域を除外し、再度選択画素設定処理を行い、交叉検出部５１９は、抽出対象の線状部分の交叉を検出する。これにより、１つの終点画素Ｐｘｔまたは連結された終点画素領域しか入力画像にない場合でも、入力画像における交叉の位置についての情報を提供することができる。
【０１５７】
（変形例４）
上述の実施形態において、データ処理部は，神経突起Ｎｒ等の抽出対象の線状の部分の幅を検出する幅検出部を備えてもよい。
【０１５８】
図２４は、本変形例に係るデータ処理部５１ｄを示す概念図である。本変形例では、データ処理部５１ｄは、抽出対象の線状の部分の幅を検出する幅検出部５２０を備える。
【０１５９】
図２５は、連結画素領域Ｄｃに基づいて抽出対象の線状の部分（神経突起Ｎｒ）の幅を検出する点を説明するための概念図である。ユーザが入力部４１を介して連結画素領域Ｄｃにおける点Ｔ（以下、入力点Ｔと呼ぶ）の位置における神経突起Ｎｒの幅を算出するように入力したとする。この場合、幅検出部５２０は、入力点Ｔを含み連結画素領域Ｄｃに内接する円のうち、半径ｒが最も大きい円Ｃｉを算出し、当該半径ｒの２倍を神経突起Ｎｒの幅Ｗｄとして算出する。算出された幅Ｗｄについての情報は、出力部４４から出力される。
【０１６０】
本変形例の画像生成装置において、幅算出部５２０は、抽出対象の線状部分の幅Ｗｄを算出する。これにより、抽出対象の線状部分の太さ等の形態に関する情報を提供することができる。
【０１６１】
本変形例の画像生成装置において、幅算出部５２０は、連結画素領域Ｄｃにおける入力点Ｔに対応する連結画素領域Ｄｃの幅Ｗｄを、入力点Ｔを含み連結画素領域Ｄｃの内部に含まれる最大の円Ｃｉの直径により算出する。これにより、抽出対象の線状部分の幅Ｗｄを算出することができる。
【０１６２】
（変形例５）
上述の変形例では、連結画素領域Ｄｃの内接円を用いて神経突起Ｎｒの幅を算出したが、連結画素領域Ｄｃを通る線分の長さに基づいて神経突起Ｎｒの幅Ｗｄを算出してもよい。
【０１６３】
図２６は、連結画素領域Ｄｃに基づいて抽出対象の線状の部分（神経突起Ｎｒ）の幅を検出する点を説明するための概念図である。ユーザが入力部４１を介して入力点Ｔの位置における神経突起Ｎｒの幅を算出するように入力したとする。この場合、幅検出部５２０は、入力点Ｔを通り複数の異なる方向に伸びる線分Ｌ１，Ｌ２およびＬ３を仮定し、線分Ｌ１，Ｌ２およびＬ３において連結画素領域Ｄｃの内部に含まれる長さを算出する。幅検出部５２０は、算出された上記長さのうち、最も短い値を神経突起Ｎｒの幅Ｗｄとする。
なお、線分Ｌ１，Ｌ２およびＬ３の方向は特に限定されず、一定の角度ずつずれる等、適宜設定することができる。また、幅Ｗｄの算出のために用いる線分の本数も特に限定されない。
【０１６４】
本変形例の画像生成装置において、幅算出部５２０は、連結画素領域Ｄｃにおける入力点Ｔに対応する連結画素領域の幅Ｗｄを、入力点Ｔを通る複数の線分Ｌ１，Ｌ２およびＬ３において、連結画素領域Ｄｃに含まれる長さが最も短い場合の当該長さにより算出する。これにより、計算量を抑えつつ、抽出対象の線状部分の幅Ｗｄを算出することができる。
【０１６５】
（変形例６）
上述の実施形態において、入力画像または確率分布画像Ｇｐ等においてユーザが入力した点における輝度値を出力する際、当該輝度値を複数の画素の輝度に基づいて算出し、出力してもよい。これにより、ばらつきを抑えより精度の高い輝度を提供することができる。
【０１６６】
図２７は、出力される輝度値（以下、出力輝度値と呼ぶ）を算出する方法を説明するための概念図である。ユーザが入力部４１を介して指定した入力点Ｔについて、出力輝度値を算出する場合、データ処理部５１ａは、入力点Ｔの位置に基づく所定の範囲（以下、対応画素領域Ｃｔと呼ぶ）における画素の輝度値の算術平均等の平均を出力輝度値として算出する。算出された出力輝度値は、出力部４４から出力される。対応画素領域Ｃｔの形状や大きさは特に限定されず、入力点Ｔを中心とした半径数画素の円の範囲に対応する画素領域等とすることができる。
【０１６７】
−第３実施形態−
第３実施形態の画像生成装置３は、第２実施形態に係る画像生成装置２と同様の構成を有しているが、データ処理部の構成が第２実施形態とは異なっている。第３実施形態では、複数の始点画素Ｐｘｉについての選択画素設定処理を並列に行う際に、精度を落とさずに迅速に行う方法を説明する。第２実施形態との同一部分については第２実施形態と同一の符号で参照し、場合に応じ説明を省略する。
【０１６８】
図２８は、本実施形態の画像生成装置３の構成を示す概念図である。画像生成装置３は、制御部５０ａおよびデータ処理部５１ｅ以外の構成要素も図１と同様に含むが、図示を省略した。画像生成装置３は、領域設定部５１２ａが始点配置領域設定部５３１および候補画素配置領域設定部５３２を備える点で上述の実施形態の画像生成装置２と異なっている。さらに、画像生成装置３の制御部５０ａは、マルチコア化されたＣＰＵのように並列処理に適したＣＰＵを備え、データ処理部５１ｅの行う選択画素設定処理は、この並列処理に適したＣＰＵにより行われることが好ましい。
【０１６９】
以下では、確率分布画像Ｇｐが、複数の細胞体Ｓｏに対応する部分を含む際の、連結画素領域Ｄｃの設定の方法を説明する。本実施形態に係る画像生成方法は細胞体Ｓｏが複数存在したり等、神経突起Ｎｒが複雑に伸びている場合等に好適であるが、特にこのような場合に限定されず適用することが可能である。
【０１７０】
上述の実施形態では、領域設定部５１２が設定した探索領域Ｄ１に始点画素Ｐｘｉおよび候補画素Ｐｘｃが設定される構成とした。本実施形態では、始点配置領域設定部５３１が設定した始点配置領域に始点画素Ｐｘｉが設定され、候補画素配置領域設定部５３２が設定した候補画素配置領域に候補画素Ｐｘｃが設定される。
【０１７１】
図２９は、始点配置領域を示す概念図である。始点配置領域８０は、第１始点配置領域８１と、第２始点配置領域８２とを備える。第１始点配置領域８１は、互いには連結されていないがそれぞれが一つの連続した領域である、第１連結領域８１ａ、第２連結領域８１ｂ、第３連結領域８１ｃおよび第４連結領域８１ｄを備える。第２始点配置領域８２は、互いには連結されていないがそれぞれが一つの連続した領域である、第１連結領域８２ａ、第２連結領域８２ｂ、第３連結領域８２ｃおよび第４連結領域８２ｄを備える。
【０１７２】
以下では、第１連結領域８１ａ、第２連結領域８１ｂ、第３連結領域８１ｃおよび第４連結領域８１ｄ、ならびに、第２連結領域８２ａ、第２連結領域８２ｂ、第３連結領域８２ｃおよび第４連結領域８２ｄのそれぞれを区別せずに個々の領域を指す場合、単に連結領域と記載する。符号８１ａ、８１ｂ、８１ｃおよび８１ｄを８１ａ〜ｄと記載し、符号８２ａ、８２ｂ、８２ｃおよび８２ｄを８２ａ〜ｄと記載する。
【０１７３】
後述するように、第１始点配置領域８１に配置された始点画素Ｐｘｉ１ａ、Ｐｘｉ１ｂ、Ｐｘｉ１ｃおよびＰｘｉ１ｄ（以下、Ｐｘｉ１ａ〜ｄと記載する）を始点とする選択画素設定処理と、第２始点配置領域８２に配置された始点画素Ｐｘｉ２ａ、Ｐｘｉ２ｂ、Ｐｘｉ２ｃおよびＰｘｉ２ｄ（図３０）を始点とする選択画素設定処理とは、同時並行して行われない。このように、始点配置領域８０は、始点配置領域８０に配置された始点画素Ｐｘｉに対応する選択画素設定処理をいつ行うかに基づいて、複数の領域（第１始点配置領域８１および第２始点配置領域８２）に分割されている。
【０１７４】
第１始点配置領域８１に含まれる連結領域８１ａ〜ｄ同士の間、および、第２始点配置領域８２に含まれる連結領域８２ａ〜ｄ同士の間は、予め定められた最小連結領域間隔をＭとすると、少なくともＭ画素以上離れている。図２９の始点配置領域８０の例では、各連結領域８１ａ〜ｄ、８２ａ〜ｄの縦方向の画素数は確率分布画像Ｇｐの縦方向の画素数と等しく、横方向の画素数はＭｉとなっている。Ｍｉは、Ｍと等しいかより大きい値とする。
【０１７５】
連結領域８１ａ〜ｄにそれぞれ配置された始点画素Ｐｘｉ１ａ〜ｄを始点とする選択画素設定処理の少なくとも一部は、同時並行して行われる。従って、連結領域８１ａ〜ｄ同士の間を少なくともＭ画素離すことで、異なる始点画素Ｐｘｉを始点にした選択画素Ｐｘｄの画素列が、確率分布画像Ｇｐの同一の候補領域Ｆｃ（図１７）を通ったりする可能性を低減することができる。連結領域８２ａ〜ｄについても同様である。これにより、候補領域Ｆｃと確定領域Ｆｄ（図１７）が適切に更新され、抽出対象に対応する部分が複雑な構造をしている場合でも精度を落とさずに迅速に連結画素領域Ｄｃの設定を行うことができる。
【０１７６】
最小連結領域間隔Ｍは、撮像部２０の撮像の際の実効倍率、確率分布画像Ｇｐの画素の幅、および、入力画像の被写体について過去に得られた線状の部分の長さの統計値等に基づいて算出される。例えば、被写体を特定の種類の神経細胞とし、当該種類の神経細胞において神経突起Ｎｒの長さの上限をＬｍａｘ、上記実効倍率をｘ、上記画素の幅をｙとすると、Ｍ＝２×Ｌｍａｘ×ｘ／ｙの式により連結領域間隔Ｍを算出することができる。一例として、Ｌｍａｘ＝５００μｍ、ｘ＝１０（倍）、ｙ＝８μｍとすると、最小連結領域間隔Ｍは１２５０ピクセルとなる。これにより、２つの連結領域（例えば連結領域８１ａおよび８１ｂ）にあるそれぞれの始点画素Ｐｘｉへと、これらの間にある連結領域（例えば連結領域８２ｂ）にある細胞体Ｓｏからまっすぐ神経突起Ｎｒが伸びている場合にも、同時並行して設定されている選択画素Ｐｘｄの画素列が同一の候補画素Ｐｘｃを通過する可能性を低減することができる。
なお、確率分布画像Ｇｐの画素の幅等のパラメータに基づいて最小連結領域間隔Ｍを設定する場合、最小連結領域間隔Ｍは、各細胞Ｃｅの幅や神経突起Ｎｒの長さに基づいて定めてもよい。また、最小連結領域間隔Ｍは、効率化の観点から各連結領域８１ａ〜ｄ，８２ａ〜ｄに基づいて定めることができる。
【０１７７】
始点配置領域設定部５３１は、入力部４１からの入力等に基づいて、始点配置領域８０、第１始点配置領域８１、第２始点配置領域８２および連結領域８１ａ〜ｄ、８２ａ〜ｄを設定する。入力部４１から確率分布画像Ｇｐにおけるこれらの領域に対応する画像部分を示す画像データまたは、当該画像部分の形状若しくは大きさに関する情報が入力される。始点配置領域設定部５３１は、この画像データや情報に基づいて確率分布画像Ｇｐにおける各画素が、始点配置領域８０、第１始点配置領域８１、第２始点配置領域８２および連結領域８１ａ〜ｄ、８２ａ〜ｄに含まれることまたは含まれないことを設定する。
【０１７８】
候補画素配置領域設定部５３２は、選択画素設定処理において候補画素Ｐｘｃが配置される領域である候補画素配置領域９０を設定する。候補画素配置領域９０は、入力部４１からの入力等に基づいて設定される。図２９では、候補画素配置領域９０は確率分布画像Ｇｐの全体に設定されている。候補画素Ｐｘｃが設定される領域は、選択画素Ｐｘｄが設定され抽出画素Ｐｘｅが抽出される領域になる。
【０１７９】
始点画素設定部５１４は、始点配置領域８０に始点画素Ｐｘｉを設定する。始点画素設定部５１４は、第１始点配置領域８１を始点とする選択画素設定処理を行う際には、第１始点配置領域８１に始点画素Ｐｘｉ１ａ〜ｄを配置する。始点画素設定部５１４は、第２始点配置領域８２を始点とする選択画素設定処理を行う際には、第２始点配置領域８２に始点画素Ｐｘｉ２ａ〜ｄを配置する。
【０１８０】
画素抽出部６００は、始点画素Ｐｘｉの位置に基づいて、複数の選択画素設定処理を、同時並行して行う。領域設定部５１２ａは、これら複数の選択画素設定処理で設定された選択画素Ｐｘｄから抽出された抽出画素Ｐｘｅに基づいて連結画素領域Ｄｃを設定する。
【０１８１】
図２９では、画素抽出部６００が、第１始点配置領域８１に配置された始点画素Ｐｘｉ１ａ〜ｄを始点とする複数の選択画素設定処理（以下、第１選択画素設定処理と呼ぶ）を同時並行して行う点が模式的に示されている。図２９には、始点画素Ｐｘｉ１ａと細胞体Ｓｏ１ａとを接続する連結画素領域Ｄｃ１ａ、始点画素Ｐｘｉ１ｂと細胞体Ｓｏ１ｂとを接続する連結画素領域Ｄｃ１ｂ、始点画素Ｐｘｉ１ｃと細胞体Ｓｏ１ｃとを接続する連結画素領域Ｄｃ１ｃ、および、始点画素Ｐｘｉ１ｄと細胞体Ｓｏ１ｄとを接続する連結画素領域Ｄｃ１ｄとが示されている。
【０１８２】
画素抽出部６００は、第１選択画素設定処理とは異なる時間に、第２始点配置領域８２に配置された始点画素Ｐｘｉ２ａ〜ｄを始点とする複数の選択画素設定処理（以下、第２選択画素設定処理と呼ぶ）を同時並行して行う。
【０１８３】
図３０は、画素抽出部６００が、複数の第２選択画素設定処理を同時並行して行う点を模式的に示す概念図である。図３０には、始点画素Ｐｘｉ２ａと細胞体Ｓｏ２ａとを接続する連結画素領域Ｄｃ２ａ、始点画素Ｐｘｉ２ｂと細胞体Ｓｏ２ｂとを接続する連結画素領域Ｄｃ２ｂ、始点画素Ｐｘｉ２ｃと細胞体Ｓｏ２ｃとを接続する連結画素領域Ｄｃ２ｃ、および、始点画素Ｐｘｉ２ｄと細胞体Ｓｏ２ｄとを接続する連結画素領域Ｄｃ２ｄとが示されている。
【０１８４】
領域設定部５１２ａは、同時並行して行われた複数の選択画素設定処理に基づいて得られた複数の連結画素領域Ｄｃ（図４）の統合を行う。この統合では、少なくとも一つの連結画素領域Ｄｃに含まれる画素からなる１つの連結された連結画素領域Ｄｃを新たに設定する。候補・確定領域設定部は、統合された連結画素領域Ｄｃに基づいて、候補領域Ｆｃおよび確定領域Ｆｄ（図１７）を更新する。
【０１８５】
図３１は、本実施形態に係る画像生成方法の流れを示すフローチャートである。ステップＳ４００１からＳ４００７までは、図１１のフローチャートのステップＳ１００１からＳ１００７までと同一であるため、説明を省略する。ステップＳ４００７が終了したら、ステップＳ４００９が開始される。
【０１８６】
ステップＳ４００９において、始点配置領域設定部５３１は、第１始点配置領域８１、第２始点配置領域８２および連結領域８１ａ〜ｄ、８２ａ〜ｄを設定する。ステップＳ４００９が終了したら、ステップＳ４０１１が開始される。ステップＳ４０１１において、始点画素設定部５１４が始点配置領域８０に始点画素Ｐｘｉを設定し、画素抽出部６００が複数の選択画素Ｐｘｄを設定して複数の抽出画素Ｐｘｅを抽出し、領域設定部５１２ａが連結画素領域Ｄｃを設定する並列処理を行い、領域設定部５１２ａは、統合された連結画素領域を設定する。ステップＳ４０１１が終了したら、ステップＳ４０１３が開始される。
【０１８７】
ステップＳ４０１３において、画像生成部７００は、統合された連結画素領域を示す連結領域画像Ｇｓに対応する連結領域画像データを生成する。ステップＳ４０１３が終了したら、ステップＳ４０１５が開始される。ステップＳ４０１５において、出力部４４は、連結領域画像Ｇｓを出力する。ステップＳ４０１５が終了したら、処理が終了される。
【０１８８】
図３２は、図３１のフローチャートにおけるステップＳ４０１１の流れを示すフローチャートである。図３２のフローチャートでは、第１始点配置領域８１の第１連結領域８１ａおよび第２連結領域８１ｂについての選択画素設定処理と、第２始点配置領域８２の第１連結領域８２ａおよび第２連結領域８２ｂについての選択画素設定処理とがそれぞれ同時並行に行われる点を記載し、他の連結領域についての選択画素設定処理についての記載は省略した。ステップＳ４００９が終了したら、ステップＳ５０１ａおよびステップＳ５０１ｂが開始される。
【０１８９】
ステップＳ５０１ａにおいて、始点画素設定部５１４は、第１始点配置領域８１の第１連結領域８１ａに始点画素Ｐｘｉを設定する。ステップＳ５０１ａが終了したらステップＳ５０３ａが開始される。ステップＳ５０３ａにおいて、画素抽出部６００は、ステップＳ５０１ａで設定された始点画素Ｐｘｉを始点に、複数の選択画素Ｐｘｄを設定し、抽出画素Ｐｘｅを抽出し、領域設定部５１２ａは、当該抽出画素Ｐｘｅに基づいて連結画素領域Ｄｃを設定する。
なお、本実施形態の候補画素Ｐｘｃの設定では、候補画素位置パラメータＮの値は特に限定されず、１以上の任意の値に設定することができる。以下の選択画素設定処理でも同様である。
【０１９０】
ステップＳ５０１ｂにおいて、始点画素設定部５１４は、第２始点配置領域８２の第２連結領域８２ａに始点画素Ｐｘｉを設定する。ステップＳ５０３ｂにおいて、画素抽出部６００は、ステップＳ５０３ａで設定された始点画素Ｐｘｉを始点に、複数の設定画素Ｐｘｄを設定し、抽出画素Ｐｘｅを抽出し、領域設定部５１２ａは、当該抽出画素Ｐｘｅに基づいて連結画素領域Ｄｃを設定する。ステップＳ５０３ａおよびステップＳ５０３ｂが終了したら、ステップＳ５０５が開始される。
【０１９１】
ステップＳ５０５において、領域設定部５１２ａは連結画素領域Ｄｃを統合し、候補・確定領域設定部５１７は候補領域Ｆｃおよび確定領域Ｆｄを更新する。ステップＳ５０５が終了したら、ステップＳ５０７ａおよびＳ５０７ｂが開始される。
【０１９２】
ステップＳ５０７ａにおいて、始点画素設定部５１４は、第２始点配置領域８２の第１連結領域８２ａに始点画素Ｐｘｉを設定する。ステップＳ５０７ａが終了したら、ステップＳ５０９ａが開始される。ステップＳ５０９ａにおいて、画素抽出部６００は、ステップＳ５０７ａで設定された始点画素Ｐｘｉを始点に、複数の選択画素Ｐｘｄを選択し、抽出画素Ｐｘｅを抽出し、領域設定部５１２ａは、当該抽出画素Ｐｘｅに基づいて連結画素領域Ｄｃを設定する。
【０１９３】
ステップＳ５０７ｂにおいて、始点画素設定部５１４は、第２始点配置領域８２の第２連結領域８２ｂに始点画素Ｐｘｉを設定する。ステップＳ５０７ｂが終了したら、ステップＳ５０９ｂが開始される。ステップＳ５０９ｂにおいて、画素抽出部６００は、ステップＳ５０７ｂで設定された始点画素Ｐｘｉを始点に、複数の選択画素Ｐｘｄを設定し、抽出画素Ｐｘｅを抽出し、領域設定部５１２ａは、当該抽出画素Ｐｘｅに基づいて連結画素領域Ｄｃを設定する。ステップＳ５０９ａおよびステップＳ５０９ｂが終了したら、ステップＳ５１１が開始される。
【０１９４】
ステップＳ５１１において、領域設定部５１２ａは、連結画素領域Ｄｃを統合し、統合された連結画素領域を設定する。ステップＳ５１１が終了したら、ステップＳ４０１３が開始される。
【０１９５】
上述の第３実施形態によれば、第１実施形態および第２実施形態により得られる作用効果の他に、次の作用効果が得られる。
（１）本実施形態の画像生成装置３において、画素抽出部６００は、互いに連結されていない連結領域８１ａ〜ｄに配置された複数の始点画素Ｐｘｉ１ａ〜ｄについての選択画素設定処理を、上記連結領域８１ａ〜ｄを除く始点配置領域８０である連結領域８２ａ〜ｄに配置された始点画素Ｐｘｉ２ａ〜ｄについての選択画素設定処理とは異なる時間に行う。これにより、抽出対象が複雑な構造をしている場合でも精度を落とさずに迅速に抽出対象に対応する画素を抽出することができる。
【０１９６】
（２）本実施形態の画像生成装置３において、連結領域８１ａ〜ｄの間隔は、抽出対象の線状部分の長さに基づいて設定される。これにより、抽出対象の線状部分の特性に合わせ、適切な連結領域８１ａ〜ｄの間隔Ｍｉを設定することができ、より迅速に抽出対象に対応する画素を抽出することができる。
【０１９７】
次のような変形も本発明の範囲内であり、上述の実施形態と組み合わせることが可能である。
（変形例１）
上述の実施形態では、図３０の第１始点配置領域８１および第２始点配置領域８２のように連結領域８１ａ〜ｄおよび８２ａ〜ｄを設定したが、連結領域の形状や大きさは、連結領域同士の間が少なくとも最小連結領域間隔Ｍ離れていれば特に限定されない。
【０１９８】
図３３は、連結領域の一例を示す概念図である。確率分布画像Ｇｐには、それぞれ異なる時間の選択画素設定処理に対応する第３始点配置領域８３および第４始点配置領域８４が始点配置領域８０として設定されている。第３始点配置領域８３は、確率分布画像Ｇｐの四隅に配置された矩形の連結領域８３ａ、８３ｂ、８３ｃおよび８３ｄと、確率分布画像Ｇｐの中心から点対称に広がる十字の形状をした連結領域８３ｅとを備える。第４始点配置領域８４は、連結領域８３ａ、８３ｂ、８３ｃおよび８３ｄのそれぞれと、連結領域８３ｅとの間に位置するＬ字状または回転されたＬ字の形状の連結領域８４ａ、８４ｂ、８４ｃおよび８４ｄを備える。
【０１９９】
連結領域８３ａ、８３ｂ、８３ｃおよび８３ｄのそれぞれと、連結領域８３ｅとの間隔Ｍｉ２、および、上下および左右に隣り合う連結領域８４ａ、８４ｂ、８４ｃおよび８４ｄの間の間隔Ｍｉ１は、抽出対象の線状部分の長さに基づき、最小連結領域間隔Ｍよりも大きく設定される。
なお、細胞Ｃｅの密集度合を例えば細胞体Ｓｏの密度等により公知の方法等を用いて検出し、密集している領域が一つの連結領域に入るように、同時並行して選択画素設定処理が行われる複数の連結領域同士の間隔を設定してもよい。これにより、並列処理を効率よく行うことができる。
【０２００】
（変形例２）
上述の実施形態では、画素抽出部６００は、ダイクストラ法に基づいて抽出画素Ｐｘｅの抽出を行ったが、Ａｓｔａｒアルゴリズムにより抽出画素Ｐｘｅの抽出を行ってもよい。Ａｓｔａｒアルゴリズムでは選択画素Ｐｘｄを設定する際、候補画素Ｐｘｃと終点画素Ｐｘｔとの間の距離を利用して選択画素Ｐｘｄを設定する点が上述の方法とは異なる。
【０２０１】
（変形例３）
上述の実施形態では、画素抽出部６００は、ダイクストラ法に基づいて抽出画素Ｐｘｅの抽出を行ったが、クラスカル法等の最小全域木（ＭＳＴ；Ｍｉｎｉｍｕｍ  Ｓｐａｎｎｉｎｇ  Ｔｒｅｅ）を求める手法を利用して抽出画素Ｐｘｅの抽出を行ってもよい。
【０２０２】
（変形例４）
上述の実施形態では、画素抽出部６００は、ダイクストラ法に基づいて抽出画素Ｐｘｄの抽出を行った。しかし、画素の組合せごとに所定のパラメータ（以下、エネルギーと呼ぶ）を定義し、所定の条件の下で、エネルギーが最大または最小になるような複数の画素の組合せを抽出画素Ｐｘｅとして算出してもよい。
【０２０３】
確率分布画像Ｇｐの各画素について、抽出画素Ｐｘｅとして抽出される場合を１、抽出画素Ｐｘｅとして抽出されない場合を０の数値に対応させるものとする。この場合、確率分布画像Ｇｐが１００個の画素からなるとすると、複数の抽出画素Ｐｘｅの画素列の抽出は、２の１００乗の組合せから適切な組み合わせを探索することに相当する。
【０２０４】
抽出画素Ｐｘｅとして抽出されるか否かについて、複数の画素間の相関を考慮しないものとする。この場合は、確率分布画像Ｇｐにおけるｉ番目の画素のエネルギーをｅｉとして、抽出画素Ｐｘｅのエネルギーｅｉの和が最大値または最小値等の最適化された値になるような組合せを算出すればよい。例えば、エネルギーが画素の輝度値である場合には、エネルギーの和が最大値となる画素の組合せを算出すればよい。輝度値の逆数をエネルギーとする場合や、画像が白黒反転している場合には、エネルギーの和が最小値となる組合せを算出すればよい。このような最適化にあたっては、適宜、始点と終点との連結性等に基づいた制約を示す条件を加えてもよい。以下の複数の画素間の相関を考慮する場合も同様である。
【０２０５】
抽出画素Ｐｘｅとして抽出されるか否かについて、複数の画素間の相関を考慮するものとする。この場合は、確率分布画像Ｇｐにおけるｉ番目の画素とｊ番目の画素が共に抽出画素Ｐｘｅであることについてのエネルギーをｅｉｊとして、抽出画素Ｐｘｅの組合せに含まれる画素の任意のペアにおけるエネルギーｅｉｊの和が最大値または最小値等の最適化された値になるような組合せを算出すればよい。
【０２０６】
（変形例５）
上述の実施形態では、第１選択画素設定処理と、第２選択画素設定処理とを交互に行うものとした。しかし、第１選択画素設定処理または第２選択画素設定処理を連続して行ったり、所定の条件に基づいていずれかを行う構成にしてもよい。本変形例では、各候補領域Ｆｃに対応する神経突起の長さに基づいて、第１始点配置領域８１および第２始点配置領域８２のいずれかを選択し、選択された領域における選択画素設定処理を行い、抽出画素Ｐｘｅを抽出する。本変形例に係る画像生成方法の流れは、第３実施形態の図３１のフローチャートで示された流れと同様であるが、ステップＳ４０１１に対応する部分が異なる。
【０２０７】
図３４は、本変形例において、図３１のフローチャートにおけるステップＳ４０１１に対応する部分の流れを示すフローチャートである。ステップＳ４００９（図３１）が終了したら、ステップＳ６０１が開始される。ステップＳ６０１において、データ処理部５１ｅは、各候補領域Ｆｃについて、対応する神経突起Ｎｒの長さについての情報を取得する。データ処理部５１ｅは、確率分布画像Ｇｐを解析して得られた各画素領域断片Ｆ（図３）に対応する神経突起Ｎｒの長さを、候補領域Ｆｃに対応する神経突起Ｎｒの長さとして取得する。候補領域Ｆｃに対応する神経突起Ｎｒの長さの算出方法は特に限定されない。ステップＳ６０１が終了したら、ステップＳ６０２が開始される。
【０２０８】
ステップＳ６０２において、画素抽出部６００は、仮に始点画素Ｐｘｉを設定した場合に、第１始点配置領域８１および第２始点配置領域８２のうち、最も長い神経突起に対応する始点画素Ｐｘｉが含まれる領域を選択する。ステップＳ６０２が終了したら、ステップＳ６０３が開始される。ステップＳ６０３において、始点画素設定部５１４が、ステップＳ６０２で選択された領域において設定され得る始点画素Ｐｘｉのうち少なくとも一部を設定し、選択画素設定部６０２が複数の選択画素Ｐｘｄを設定し、画素抽出部６００が抽出画素Ｐｘｅを抽出し、領域設定部５１２ａが連結画素領域Ｄｃを設定する。例えば、始点画素設定部５１４は、上記選択された領域における各連結領域において、ステップＳ６０１で取得された情報に基づき最も長い神経突起に対応する始点画素Ｐｘｉを設定することができる。ステップＳ６０３が終了したら、ステップＳ６０４が開始される。
【０２０９】
ステップＳ６０４は図３２のフローチャートのステップＳ５０５と同一であるため、説明を省略する。ステップＳ６０４が終了したら、ステップＳ６０５が開始される。ステップＳ６０５において、画素抽出部６００は、候補領域Ｆｃがまだ残っているか否かを判定する。候補領域Ｆｃがまだ残っている場合、画素抽出部６００は、ステップＳ６０５を肯定判定してステップＳ６０２に戻る。候補領域Ｆｃが残っていない場合、画素抽出部６００は、ステップＳ６０５を否定判定してステップＳ６０６が開始される。ステップＳ６０６は、ステップＳ５１１と同一であるため説明を省略する。ステップＳ６０６が終了したら、処理が終了される。
【０２１０】
本変形例の画像生成方法では、第１始点配置領域８１または第２始点配置領域８２、または連結領域８１ａ〜ｄ，８２ａ〜ｄに含まれる各始点画素Ｐｘｉに対応する神経突起Ｎｒの長さに基づいて、選択画素設定処理を行う順番が設定される。これにより、予め得られた神経突起Ｎｒの長さに基づいて、所望の順番で効率的に画素の抽出を行うことができる。
【０２１１】
（変形例６）
上述の実施形態の情報処理装置４０の情報処理機能を実現するためのプログラムをコンピュータにより読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録された、上述した選択画素Ｐｘｄの設定および抽出画素Ｐｘｅの抽出や連結画素領域Ｄｃの設定等のデータ処理部５１、５１ａ、５１ｂ、５１ｃ、５１ｄおよび５１ｅによる処理等に関するプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行させてもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳ（Ｏｐｅｒａｔｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍ）や周辺機器のハードウェアを含むものとする。また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、光ディスク、メモリカード等の可搬型記録媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムを送信する場合の通信線のように、短時間の間、動的にプログラムを保持するもの、その場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、一定時間プログラムを保持するものを含んでもよい。また上記のプログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであってもよく、さらに前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせにより実現するものであってもよい。
【０２１２】
また、パーソナルコンピュータ（以下、ＰＣと呼ぶ）等に適用する場合、上述した制御に関するプログラムは、ＣＤ−ＲＯＭなどの記録媒体やインターネット等のデータ信号を通じて提供することができる。図３４はその様子を示す図である。ＰＣ９５０は、ＣＤ−ＲＯＭ９５３を介してプログラムの提供を受ける。また、ＰＣ９５０は通信回線９５１との接続機能を有する。コンピュータ９５２は上記プログラムを提供するサーバーコンピュータであり、ハードディスク等の記録媒体にプログラムを格納する。通信回線９５１は、インターネット、パソコン通信などの通信回線、あるいは専用通信回線などである。コンピュータ９５２はハードディスクを使用してプログラムを読み出し、通信回線９５１を介してプログラムをＰＣ９５０に送信する。すなわち、プログラムをデータ信号として搬送波により搬送して、通信回線９５１を介して送信する。このように、プログラムは、記録媒体や搬送波などの種々の形態のコンピュータ読み込み可能なコンピュータプログラム製品として供給できる。
【０２１３】
上述した情報処理機能を実現するためのプログラムとして、確率分布画像Ｇｐを構成する複数の画素から始点画素Ｐｘｉを設定する始点画素設定処理（図１１のフローチャートのステップＳ１００９に対応）と、前記複数の画素のうち始点画素Ｐｘｉを除く複数の画素から複数の候補画素Ｐｘｃを指定し、複数の候補画素Ｐｘｃから選択画素Ｐｘｄを設定する画素抽出処理（Ｓ１０１１に対応）と、を処理装置に行わせるためのプログラムであって、複数の候補画素Ｐｘｃは、始点画素Ｐｘｉから少なくとも２画素離れているプログラムが含まれる。これにより、精度の悪化を抑制しつつ、迅速に抽出対象に対応する画素を抽出する処理を実現することができる。
【０２１４】
本発明は上記実施形態の内容に限定されるものではない。本発明の技術的思想の範囲内で考えられるその他の態様も本発明の範囲内に含まれる。
【符号の説明】
【０２１５】
１，２，３…画像生成装置、１０…培養器、２０…撮像部、４０…情報処理部、４３…記憶部、４４…出力部、５０，５０ａ…制御部、５１，５１ａ，５１ｂ，５１ｃ，５１ｄ，５１ｅ…データ処理部、８０…始点配置領域、８１…第１始点配置領域、８２…第２始点配置領域、８３…第３始点配置領域、８４…第４始点配置領域、８１ａ，８１ｂ，８１ｃ，８１ｄ，８２ａ，８２ｂ，８２ｃ，８２ｄ，８３ａ，８３ｂ，８３ｃ，８３ｄ，８３ｅ，８４ａ，８４ｂ，８４ｃ，８４ｄ…連結領域、９０…候補画素配置領域、１００…培養部、５１１…確率分布画像生成部、５１２，５１２ａ…領域設定部、５１３…終点画素設定部、５１４…始点画素設定部、５１５…信頼度算出部、５１６…判定部、５１７…候補・確定領域設定部、５１８…追尾部、５１９…交叉判定部、５２０…幅算出部、６００…画素抽出部、６０１…候補画素指定部、６０２…選択画素設定部、７００…画像生成部、Ｃｅ…細胞、Ｄ１…探索領域、Ｄｃ，Ｄｃ１２，Ｄｃ２１，Ｄｃ２２，Ｄｃ３，Ｄｃ３１，Ｄｃ３２，Ｄｃ１ａ，Ｄｃ１ｂ，Ｄｃ１ｃ，Ｄｃ１ｄ，Ｄｃ２ａ，Ｄｃ２ｂ，Ｄｃ２ｃ，Ｄｃ２ｄ…連結画素領域、Ｄｓ…算出画素領域、Ｆ，Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３，Ｆ４…画素領域断片、Ｆｃ，Ｆｃ１，Ｆｃ２，Ｆｃ３，Ｆｃ４，Ｆｃ５，Ｆｃ６，Ｆｃ７，Ｆｃ８，Ｆｃ２１，Ｆｃ２２，Ｆｃ２３，Ｆｃ２４，Ｆｃ３１，Ｆｃ３２，Ｆｃ３３，Ｆｃ３４，Ｆｃ３５，Ｆｃ３６…候補領域、Ｆｄ，Ｆｄ１，Ｆｄ２…確定領域、Ｇｃ…候補領域画像、Ｇｄ…確定領域画像、Ｇｐ…確率分布画像、Ｇｓ…連結領域画像、Ｊ１，Ｊ２…交叉、Ｍ…最小連結領域間隔、Ｎｒ，Ｎｒ１，Ｎｒ２，Ｎｒ３，Ｎｒ４…神経突起、Ｐｘｃ，Ｐｘｃ１…候補画素、Ｐｘｄ，Ｐｘｄ０，Ｐｘｄ１，Ｐｘｄ２…選択画素、Ｐｘｅ，Ｐｘｅ１…抽出画素、Ｐｘｉ，Ｐｘｉ１，Ｐｘｉ２，Ｐｘｉ１ａ，Ｐｘｉ１ｂ，Ｐｘｉ１ｃ，Ｐｘｉ１ｄ，Ｐｘｉ２ａ，Ｐｘｉ２ｂ，Ｐｘｉ２ｃ，Ｐｘｉ２ｄ…始点画素、Ｐｘｓ，Ｐｘｓ１，Ｐｘｓ２…算出画素、Ｐｘｔ…終点画素、Ｓｏ，Ｓｏ１，Ｓｏ２，Ｓｏ１ａ，Ｓｏ１ｂ，Ｓｏ１ｃ，Ｓｏ１ｄ，Ｓｏ２ａ，Ｓｏ２ｂ，Ｓｏ２ｃ，Ｓｏ２ｄ…細胞体、Ｔ…入力点、Ｗ，Ｗｄ…神経突起の幅。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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