(57)【要約】      （修正有）【課題】保存した画像データに対して計測を行うことが可能となる画像データ形式、画像データ、計測プログラム、計測装置を提供する。【解決手段】顕微鏡により観察される標本をカメラで撮像して得られる画像データ形式において、前記画像データは、前記カメラが有するＣＣＤの有効画素数と、保存する画像サイズと、前記ＣＣＤの画素ピッチと、前記顕微鏡の光学系の倍率とが対応付けられて保持していることを特徴とする画像データ形式。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
顕微鏡により観察される標本を撮像手段で撮像して得られる画像データ形式において、
前記画像データは、前記撮像手段が有する撮像素子の有効画素数と、保存する画像サイズと、前記撮像素子の画素ピッチと、前記顕微鏡の光学系の倍率とが対応付けられて保持していることを特徴とする画像データ形式。
【請求項２】
前記画像データは、前記撮像素子の有効画素数と前記保存する画像サイズとの比である間引き率を保持していることを特徴とする請求項１に記載の画像データ形式。
【請求項３】
前記顕微鏡の光学系の倍率には前記顕微鏡の対物レンズの倍率と前記顕微鏡のリレーレンズの倍率とが含まれ、前記画像データには前記対物レンズの種類と前記リレーレンズの種類とが埋め込まれていることを特徴とする請求項１又は２に記載の画像データ形式。
【請求項４】
顕微鏡により観察される標本を撮像手段で撮像して得られる画像データにおいて、
前記画像データに、画素ピッチあたりの実寸法が対応付けられて保持していることを特徴とする画像データ。
【請求項５】
請求項１、２また３のいずれか１項に記載の前記画像データを読み込むステップと、
前記読み込まれた画像データに対応付けられて保持された前記撮像素子の有効画素数と、前記保存された画像サイズと、前記撮像素子の画素ピッチと、前記顕微鏡の光学系の倍率から、前記画像データの画素ピッチあたりの実寸法を算出するステップと、
前記画像データの異なる複数の位置を設定するステップと、
前記複数の位置と前記画像データの画素ピッチあたりの実寸法を基に、前記設定された複数の位置間の距離を算出するステップを実行する計測プログラム。
【請求項６】
請求項５の計測プログラムにおいて、
更に、前記画像データを得た前記撮像手段により撮影されたスケール像を基に、モニタ上で表示された前記画像データ上での前記算出された画素ピッチあたりの実寸法の取得するステップを実行する計測プログラム。
【請求項７】
請求項１、２また４のいずれか１項に記載の前記画像データの記憶手段と、
前記画像データの異なる複数の位置を設定する入力手段と、
前記記憶手段から前記画像データに対応付けられて保持された前記撮像素子の有効画素数と、前記保存された画像サイズと、前記撮像素子の画素ピッチと、前記顕微鏡の光学系の倍率から、前記画像データの画素ピッチあたりの実寸法を算出し、かつ前記複数の位置と前記画像データの画素ピッチあたりの実寸法を基に、前記設定された複数の位置間の距離を算出する演算手段とを備えた計測装置。
【請求項８】
請求項７の計測装置において、
更に、前記画像データを得た前記撮像手段により撮影されたスケール像を基に、モニタ上で表示された前記画像データの画素ピッチあたりの実寸法を取得するモニタ上実寸法データ取得手段を備えたことを特徴とする計測装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像データ形式、画像データ、計測プログラム、計測装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
顕微鏡搭載型又は一体型のデジタルカメラを通して、ライブで標本の画像を見ながら任意に選択した２点間の実寸法の計測（測長）を行うことが可能な装置が知られている（例えば、特許文献１を参照）。
【特許文献１】特開２００４−２５８４９５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
従来技術では、一旦画像データとして保存されてしまった画像に対して、後で測長などの計測を行うことはできなかった。
【０００４】
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、保存した画像データに対して計測を行うことが可能となる画像データ形式、画像データ、計測プログラム、計測装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するために、本発明の画像データ形式は、顕微鏡により観察される標本を撮像手段で撮像して得られる画像データ形式において、前記画像データは、前記撮像手段が有する撮像素子の有効画素数と、保存する画像サイズと、前記撮像素子の画素ピッチと、前記顕微鏡の光学系の倍率とが対応付けられて保持していることを特徴とする。
【０００６】
また、本発明の画像データは、顕微鏡により観察される標本を撮像手段で撮像して得られる画像データにおいて、前記画像データに、画素ピッチあたりの実寸法が対応付けられて保持していることを特徴とする。
【０００７】
また、本発明の計測プログラムは、前記画像データを読み込むステップと、前記読み込まれた画像データに対応付けられて保持された前記撮像素子の有効画素数と、前記保存された画像サイズと、前記撮像素子の画素ピッチと、前記顕微鏡の光学系の倍率から、前記画像データの画素ピッチあたりの実寸法を算出するステップと、前記画像データの異なる複数の位置を設定するステップと、前記複数の位置と前記画像データの画素ピッチあたりの実寸法を基に、前記設定された複数の位置間の距離を算出するステップを実行することを特徴とする。
【０００８】
また、本発明の計測装置は、前記画像データの記憶手段と、前記画像データの異なる複数の位置を設定する入力手段と、前記記憶手段から前記画像データに対応付けられて保持された前記撮像素子の有効画素数と、前記保存された画像サイズと、前記撮像素子の画素ピッチと、前記顕微鏡の光学系の倍率から、前記画像データの画素ピッチあたりの実寸法を算出し、かつ前記複数の位置と前記画像データの画素ピッチあたりの実寸法を基に、前記設定された複数の位置間の距離を算出する演算手段とを備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、保存した画像データに対して２点間の距離の計測を正確に行うことが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本願の実施形態に係る画像データと、実施形態に係る画像データを用いて２点間の距離の計測を行う計測装置について説明する。
【００１１】
まず、後述する実施形態に係る画像データを用いて２点間の距離の計測を行う計測装置について説明する。
【００１２】
図１は、実施形態に係る画像データを用いて計測を行う計測装置を示す図である。
【００１３】
この計測装置では、顕微鏡１のステージ３上に置かれた標本５を撮像手段であるカメラ７で撮像し、ケーブル９を介して画像データを制御手段１１に送る。顕微鏡１は、レボルバ１３を回転することで使用する対物レンズ１５を交換し、拡大倍率を変更することができる。制御手段１１は、ＣＣＵ（Camera Control Unit）や、ＣＣＵとＰＣ（Personal Computer）との組み合わせ等で構成されている。
【００１４】
制御手段１１は、カメラ７から送られた画像データを表示手段であるモニタ１７に表示させるとともに、ユーザにより指示された各種の画像処理や計測処理を行う機能も備えている。このとき、ユーザはマウス１９を操作することにより、制御手段１１が実行する処理内容を指示する。
【００１５】
制御手段１１内には、画像処理部１１ａ、演算処理部１１ｂ、モニタ駆動手段１１ｃが備えられ、また、外部に記憶手段１１ｄを具備している。画像処理部１１ａはカメラ７から送られた画像データに対し現像処理を行う一方、所定のサイズに画像データを設定する。このサイズは、マウス１９を介してモニタ１７に表示されたＧＵＩ（Graphic User Interface）により使用者が入力した数値に応じて、設定される。
【００１６】
演算処理部１１ｂは、制御手段１１の各手段の制御や外部に設けられた記憶手段１１ｄや顕微鏡１のステージ３を制御する一方、顕微鏡１で選択された対物レンズ１５の種類や顕微鏡本体に具備されているリレー光学系の設定焦点距離情報が入力される。また、ＧＵＩの制御もこの演算処理部１１ｂで行われ、ＧＵＩにより距離計測や面積計測が指示された際には、モニタ１７で表示されている画像に設定された２点間の実距離や、実面積を演算する。また、図示しないバッファリング用のメモリも備えられている。
【００１７】
次に、モニタ駆動手段１１ｃは、演算処理部１１ｂからの出力内容を基に、モニタ１７に表示する映像データを出力する手段である。
【００１８】
記憶手段１１ｄは、ここでは外部取り付け型のハードディスクである。しかしながら、本発明はハードディスクに限られず、フラッシュメモリや光ディスク等記憶できるものであれば、いずれでも構わない。また、外部に限らず内蔵型記憶手段でも構わない。
【００１９】
制御手段１１には、後述するデータ形式で画像データが保存される。また、保存された画像データに対して２点間の距離の計測を行うための計測用ソフトウェアがインストールされている。なお、制御手段１１に画像データを保存した後は、顕微鏡１やカメラ７との接続を断ち、計測装置を制御手段１１や表示手段１７だけで構成しても２点間の距離の計測を行うことができる。また、実施形態に係るデータ形式の画像データをフロッピー（登録商標）ディスク等の記憶媒体に保存して、計測用ソフトウェアがインストールされている他のＰＣを用いて計測を行うこともできる。
【００２０】
次に、本願の実施形態に係る画像データについて説明する。
【００２１】
図２は、実施形態に係る画像データのデータ形式を示す図であり、（ａ）はExifデータの付いているものの例、（ｂ）はExifデータの付いていないものの例である。
【００２２】
保存した画像データに対して計測を行うことを可能とするため、実施形態に係るデータ形式では、図２に示すように、保存する画像データの形式に計測用データをメタデータとして埋め込めるように領域を設定しており、埋め込むデータとして、以下に記述する顕微鏡１のレンズ情報等を埋め込んでいる。
【００２３】
保存する画像データのフォーマットは特に限定されないが、図２（ａ）にＪＰＥＧ、ＴＩＦＦなどExifデータを持っているものの例を示し、図２（ｂ）にはＢＭＰのようにExifデータを持っていないものの例を示す。
【００２４】
図２（ａ）、（ｂ）に示すように、画像データには、カメラ７が有する撮像素子である図示しないＣＣＤの有効画素数、保存する画像サイズ、間引き率、ＣＣＤの画素ピッチ、顕微鏡１の対物レンズ１５の倍率、顕微鏡１の図示しないリレーレンズの倍率、その他光学系の倍率、画像データの画素ピッチあたりの実寸法、対物レンズ１５の種類、リレーレンズの種類、その他計測の履歴などの計測用データが埋め込まれている。対物レンズ１５の種類は画像データ取得時に使用していた対物レンズ１５の型名であり、リレーレンズの種類とは顕微鏡本体の型名である。これらの計測用データを埋め込んだデータ形式で画像データを保存するが、このとき、間引き率と画像データの画素ピッチあたりの実寸法については、それぞれ他の計測用データから算出する。
【００２５】
図３は、実施形態に係るデータ形式で画像データを保存する手順を示す演算処理部１１ｂにおけるフローチャートである。
【００２６】
図３では、それぞれの計測用データを記号で表している。なお、図３においては、間引き率と画像データの画素ピッチあたりの実寸法を算出するために必要な計測用データのみを示している。
【００２７】
モニタ１７のＧＵＩを介して画像保存が指示されると演算処理部１１ｂは、ステップＳ１で画像保存イベントを開始し、ステップＳ２で、画像処理部１１ａから出力された画像データに対し、間引き率と画像データの画素ピッチあたりの実寸法を算出する。図３にも示しているが、以下の式（１）は、横の間引き率Ｈｍを算出するための計算式、式（２）は、縦の間引き率Ｖｍを算出するための計算式、式（３）は、画像データの横の画素ピッチあたりの実寸法Ｈｐｐｌ１を算出するための計算式、式（４）は、画像データの縦の画素ピッチあたりの実寸法Ｖｐｐｌ１を算出するための計算式である。
（１）  Ｈｍ＝ＨＳｔ／ＨＣｎ
（２）  Ｖｍ＝ＶＳｔ／ＶＣｎ
（３）  Ｈｐｐｌ１＝ＨＣｎ×ＨＣｐ／（ＨＣｎ×Ｈｍ×ＴＢ×ＲＢ×ＯＢ）
（４）  Ｖｐｐｌ１＝ＶＣｎ×ＶＣｐ／（ＶＣｎ×Ｖｍ×ＴＢ×ＲＢ×ＯＢ）
ここで、ＨＣｎはＣＣＤの横の有効画素数、ＶＣｎはＣＣＤの縦の有効画素数、ＨＳｔは保存する横の画像サイズ、ＶＳｔは保存する縦の画像サイズ、ＨＣｐはＣＣＤの横の画素ピッチ、ＶＣｐはＣＣＤの縦の画素ピッチ、ＴＢは対物レンズの倍率、ＲＢはリレーレンズの倍率、ＯＢはその他光学系の倍率である。
【００２８】
これらの数値のうち、ＨＣｎ、ＶＣｎ、ＨＣｐ、ＶＣｐは、画像処理部１１ａを介してカメラ７から初期設定情報として、演算処理部１１ｂに入力されている。また、ＨＳｔ、ＶＳｔは、ＧＵＩを介して使用者が入力された情報として、一旦演算処理部１１ｂに入力されてから画像処理部１１ａにユーザ設定情報として出力されるので、そのときの情報を演算処理部１１ｂで保持しておく。もちろん、別途使用者が入力されていないときにはデフォルト値が選択されるようになっているので、そのデフォルト値を利用する。
【００２９】
ＴＢ、ＲＢ、ＯＢのうち、ＲＢとＯＢは、顕微鏡１の情報を演算処理部１１ｂが設定変更があれば、顕微鏡１から演算処理部１１ｂに入力されるようになっており、撮影時点の情報を基にＲＢとＯＢを選定している。なお、ＲＢとＯＢはそれぞれ別々に取得する必要は無く、ＲＢのリレーレンズの倍率にその他の光学系の倍率を盛り込んでおけばよい。そのようにすることで、ＲＢの倍率だけを使用すれば良くなる。
【００３０】
ステップＳ３で、画像データとともに、計測用データを画像データ内に埋め込んで保存する。ステップＳ４で画像保存が終了する。
【００３１】
このように、画像データ保存時に画像データの縦及び横方向の画素ピッチあたりの実寸法を計算し、画像データと一緒に保存した。このようにすることで、別の画像データ再生装置で再生した場合、画素ピッチあたりの実寸法を読み込むことで、画像データ上での２点間の距離が演算できる。
【００３２】
図４は、実施形態に係る画像データを用いた演算処理部１１ｂでの計測手順を示すフローチャートである。
【００３３】
モニタ１７のＧＵＩを介して表示されている画像データの計測が指示されると演算処理部１１ｂは、ステップＳ１１で計測イベントを開始し、ステップＳ１２で、アプリケーションで画像を開き、保存した画像データの標本画像をモニタ１７に表示する。ステップＳ１３で、計測用データを読み込む。
【００３４】
ステップＳ１４で、長さや面積などの計測を行う。長さの計測では、ユーザが任意に選択した標本画像上の２点の座標（Ｘ１，Ｙ１），（Ｘ２，Ｙ２）より、計測用データ、特に画像データの画素ピッチあたりの実寸法Ｈｐｐｌ１，Ｖｐｐｌ１を用いることで、２点間の実寸法を算出することができる。面積の計測では、ユーザが任意に選択した複数点の座標（Ｘ１，Ｙ１），（Ｘ２，Ｙ２），・・・，（Ｘｎ，Ｙｎ）より、計測用データ、特に画像データの画素ピッチあたりの実寸法Ｈｐｐｌ１，Ｖｐｐｌ１を用いることで、一辺の長さや特定の２点の距離が出せるので、多角形、円、楕円などの実際の面積を算出することができる。ステップＳ１５で計測が終了する。
【００３５】
なお、本発明の実施形態では、画像データ保存時に画素ピッチあたりの実寸法データを算出していたが、一方、保存された画像データ読み込み時に、画素ピッチあたりの実寸法を算出しても良い。
【００３６】
例えば、保存時に、画素ピッチあたりの実寸法データを演算するために必要な４つの要素データ、カメラの撮像素子の有効画素数（縦方向と横方向、又は一方向の画素数と縦と横の比率）、保存する画像サイズ（縦方向と横方向、又は一方向の寸法と縦と横の比率）、カメラの撮像素子の画素ピッチ（縦方向と横方向、又は一方向の寸法と縦と横の比率）、顕微鏡の各光学系の倍率（対物レンズと、顕微鏡本体の光学系の倍率）を画像データと対応付けて記憶しておく。
【００３７】
そして、画像データ読み込み時に、カメラの撮像素子の有効画素数、保存する画像サイズ、カメラの撮像素子の画素ピッチ、顕微鏡の各光学系の倍率を読み込み、図３のＳ２で示された演算手法で、画像データの画素ピッチあたりの実寸法を演算しておいても良い。
【００３８】
そして、読み込まれた画像データ上の任意の複数点間の距離を複数点の座標データと画素ピッチあたりの実寸法から算出しても良い。
【００３９】
このように、画像データの画素ピッチあたりの実寸法だけを画像データに記憶するのではなく、その画素ピッチあたりの実寸法を導き出すための各画像データ取得時の設定情報を保持しておくことにより、画像データ取得時の設定情報に誤りや誤差が含まれていたことが分かったときに、その補正を容易にできるようになる利点がある。なお、その補正方法については、後述する。
【００４０】
ところで、本実施形態における複数点間の座標データは次のように設定した。
【００４１】
図５は、画像の表示方法を示す図である。
【００４２】
図４のステップＳ１２では、ＪＰＥＧなどの保存形式のまま標本画像２１を開くことが可能である。そして、計測用データを読み出し、マウス１９を操作することにより、図５に示すようにもう１枚のレイヤー２３に線を引き、それらを合成させた画像２５を表示する。長さや面積などの計測結果は、図５に例示するように、指定した線や領域の近くに表示される。
【００４３】
このように、画像データの上階層に計測用データレイヤー２３を設定することで、元の画像データに変更が加えられず、かつ計測履歴を画像データに保存することが可能となる。
【００４４】
図６は、実施形態に係る画像データ形式における計測用データの変更手順を示すフローチャートである。
【００４５】
計測用データのうち、レボルバ１３が電動でない場合の対物レンズ１５の倍率、リレーレンズの倍率などは手動で入力しなければならないため、入力ミスがあったときは正確な計測結果が得られない。このような場合は、計測用データを変更することで、計測をやり直すことができる。
【００４６】
ステップＳ２１で変更を開始し、ステップＳ２２で、アプリケーションで画像を開く。ステップＳ２３で、変更したい計測用データを変更し、特に画像データの画素ピッチあたりの実寸法Ｈｐｐｌ１，Ｖｐｐｌ１を式（３），（４）から再計算してＨＣｐｐｌ１，ＶＣｐｐｌ１に変更する。ステップＳ２４で、変更した計測用データを保存する。ステップＳ２５で変更が終了する。なお、計測用データを変更することで、変更前の計測結果である長さや面積も同様に再計算され変更される。モニタ１７の画面上でも、計測結果が変更されて表示される。
【００４７】
以上のように、実施形態によれば、保存した画像データに対して２点間の距離の計測を行うことが可能となる。また、元データを傷つけることなく計測を行うことが可能であり、計測をやり直すことができる。また、入力に誤りがあった場合、計測用データを修正することで、画像データの画素ピッチあたりの実寸法を再計算し、再計測を行い、結果を画像に反映することができる。
【００４８】
次に、計測用データを単に修正するのではなく、画像データ保存時に使用した同一のモニタで同一の観察条件で顕微鏡の画像を表示する際に、正確な２点間の距離を算出できるようにするための画素ピッチあたりの実寸法を取得する手順を説明する。これを行うことにより、画像データ取得時と同一モニタ、及び同一顕微鏡による同一観察条件下において、モニタ上で標本の実寸法を知ることができる。
【００４９】
図７は、画像データの計測用データを取得する手順を示すフローチャートである。
【００５０】
実寸法が既知の標本（物差しなど）を用いて、特許文献１に記載されているような方法でライブ画像の画素ピッチあたりの実寸法を算出し、その値を基に、計測に用いる画像データの画素ピッチあたりのモニタ上での実寸法を算出する。それを画像データに対応付けて保持し、同一条件下でモニタで画像を表示したときモニタ上の計測で実寸法を測れるようにした。
【００５１】
ステップＳ３１で、計測用データの取得を開始し、ステップＳ３２で、既知の標本の画像データから画素ピッチあたりの実寸法を算出する。図７にも示しているが、以下の式（５）は、画像データの横の画素ピッチあたりの実寸法Ｈｐｐｌ２を算出するための計算式、式（６）は、画像データの縦の画素ピッチあたりの実寸法Ｖｐｐｌ２を算出するための計算式である。
（５）  Ｈｐｐｌ２＝ＬＨｐｐｌ／（ＨＣｎ／ＬＷｉｄ）
（６）  Ｖｐｐｌ２＝ＬＶｐｐｌ／（ＶＣｎ／ＬＨｄ）
ここで、ＨＣｎはＣＣＤの横の有効画素数、ＶＣｎはＣＣＤの縦の有効画素数、ＬＷｉｄはライブ画像（計測時画面）の幅、ＬＨｄはライブ画像（計測時画面）の高さ、ＬＨｐｐｌはライブ画像の横の画素ピッチあたりの実寸法、ＬＶｐｐｌはライブ画像の縦の画素ピッチあたりの実寸法である。ライブ画像（計測時画面）の幅ＬＷｉｄとライブ画像（計測時画面）の高さＬＨｄは、標本のライブ画像のサイズであり、画素数で表される。
【００５２】
ステップＳ３３で、画像データとともに、計測用データを画像データ内に埋め込んで保存する。ステップＳ３４で計測用データの取得が終了する。
【００５３】
このようにすることで、画像データ取得時と同一条件下という条件において、モニタ上で高い精度で計測を行うことができる。
【００５４】
なお、計測用データは図２に示したものに限定されず、さらに他のデータを追加することができる。また、計測用データは、画像データの画素ピッチあたりの実寸法を算出するためだけのものではない。例えば、対物レンズの種類、リレーレンズの種類などを入れることで、像面湾曲の特性なども考慮することができることから、より正確な計測を行うことが可能となる。このとき、ルックアップテーブルから、画像の座標ごとに必要な補正量がわかるようになっている。
【００５５】
また、図２の計測の履歴とは、以前に既にライブ画像や保存した画像データに対して計測を行っていた場合、それが長さの計測であったか面積の計測であったかなどを示す計測種類、長さの計測で指定した２点の座標、面積の計測で指定した複数点の座標などのデータである。このような計測用データを他の画像データに移植することで、細胞成長過程などを見ていくことも可能となる。
【００５６】
また、計測に用いる画像データの画素ピッチあたりの実寸法は、Ｈｐｐｌ１，Ｖｐｐｌ１とＨｐｐｌ２，Ｖｐｐｌ２のいずれか適した条件下で優先して計測を行う。値を変更した場合は変更値を優先する。また、画像データの画素ピッチあたりの実寸法の計算方法は、上記実施形態に限定されない。
【００５７】
なお、本発明を分かり易く説明するために実施形態の構成要件を付して説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】実施形態に係る画像データを用いて計測を行う計測装置を示す図である。
【図２】実施形態に係る画像データのデータ形式を示す図であり、（ａ）はExifデータの付いているものの例、（ｂ）はExifデータの付いていないものの例である。
【図３】実施形態に係る画像データを保存する手順を示すフローチャートである。
【図４】実施形態に係る画像データを用いた計測手順を示すフローチャートである。
【図５】画像の表示方法を示す図である。
【図６】実施形態に係る画像データ形式における計測用データの変更手順を示すフローチャートである。
【図７】モニタ上で画像データの実寸法を算出するときの計測用データを取得する手順を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００５９】
１      顕微鏡
５      標本
７      カメラ
１１    制御手段
１１ａ  画像処理部
１１ｂ  演算処理部
１１ｃ  モニタ駆動手段
１１ｄ  記憶手段
１５    対物レンズ
１７    モニタ
【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】
2010043975.tif 000007
【図６】
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【図７】
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