(57)【要約】【課題】  撮像部と相対的に動きのある測定対象物に対して良好な可視化を実現できる蛍光可視化装置、蛍光可視化方法ならびにコンピュータプログラムを提供する。【解決手段】  本発明は、照明手段２０と、照明動作制御手段４１と、撮像手段２１と、撮像動作制御手段４２と、画像取得手段４３と、コントラスト伸長手段４４と、変化量計算手段４５と、変化画像生成手段４６と、差分画像取得手段４７と、明度伸長手段４８と、繰返実行指示手段４９と、記憶手段３１とを備え、撮像手段２１と相対的に動く可視化対象２２を蛍光可視化させる蛍光可視化装置１、蛍光可視化方法ならびにコンピュータプログラムに関する。【選択図】図１
2017029980.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
可視化対象に照明光を照射して、その可視化対象からの蛍光を検出して可視化する蛍光可視化装置であって、
前記可視化対象に照明光を照射する照明手段と、
所定時間間隔で前記照明手段の点灯と消灯とを繰り返す動作を制御する照明動作制御手段と、
前記蛍光を検出可能であって、前記照明手段からの前記照明光の照射時および非照射時に前記可視化対象を撮像して複数の画像を取得する撮像手段と、
前記撮像手段の撮像動作を制御して所定時間間隔で撮像可能とする撮像動作制御手段と、
撮像された前記画像を取得する画像取得手段と、
前記画像取得手段により取得された前記画像であって時系列で連続して撮像された３つの前記画像の内、前記照明光を照射した際に撮像した第一画像および第三画像に対してコントラスト伸長処理を施すコントラスト伸長手段と、
前記コントラスト伸長手段により前記第一画像および前記第三画像からそれぞれ生成された第一伸長処理画像および第三伸長処理画像の間の撮像領域内における二次元直交座標系上若しくは三次元直交座標系上の前記可視化対象の変化量を計算する変化量計算手段と、
前記時系列で連続して撮像された３つの前記画像の内、前記照明光の非照射時に撮像した第二画像を、前記変化量に基づき前記第三画像の位置および大きさの内の少なくとも１つに至るように変化させて変化画像を生成する変化画像生成手段と、
前記第三画像と前記変化画像との差分画像を取得する差分画像取得手段と、
前記差分画像に対して明度伸長処理を行って明度伸長処理画像を生成する明度伸長手段と、
時系列をずらして、前記第三画像以降の前記画像を取得する前記画像取得手段、前記コントラスト伸長手段、前記変化量計算手段、前記変化画像生成手段、前記差分画像取得手段および前記明度伸長手段を実行させるように指示を出す繰返実行指示手段と、
前記画像、前記第一伸長処理画像、前記第三伸長処理画像、前記変化画像および前記差分画像を記憶する記憶手段と、
を備え
前記撮像手段と相対的に動く前記可視化対象を蛍光可視化させる蛍光可視化装置。
【請求項２】
前記変化量計算手段は、前記二次元直交座標系上の前記可視化対象の移動量を計算する手段であって、
前記変化画像生成手段は、前記時系列で連続して撮像された３つの前記画像の内、前記第二画像中の画素を前記移動量の２分の１だけ移動して前記変化画像を生成する、請求項１に記載の蛍光可視化装置。
【請求項３】
前記変化量計算手段は、前記二次元直交座標系上における特定点を中心とした前記可視化対象の回転角度を計算する手段であって、
前記変化画像生成手段は、前記時系列で連続して撮像された３つの前記画像の内、前記第二画像中の画素を前記回転角度の２分の１だけ回転して前記変化画像を生成する、請求項１に記載の蛍光可視化装置。
【請求項４】
前記明度伸長処理画像を表示する画像表示領域において、その画像表示領域内を複数に分割した分割領域の内、所定の閾値を超える蛍光画素数が存在する前記分割領域を明示する分割領域明示手段を、さらに備える請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の蛍光可視化装置。
【請求項５】
可視化対象に照明光を照射して、その可視化対象からの蛍光を検出して可視化する蛍光可視化方法であって、
照明手段により前記可視化対象に照明光を照射した際に撮像手段により前記可視化対象を撮像した第一画像を取得する第一画像取得ステップと、
前記第一画像の撮像から所定時間後であって、前記照明光の非照射時に前記撮像手段により前記可視化対象を撮像した第二画像を取得する第二画像取得ステップと、
前記第二画像の撮像から前記所定時間後であって、前記照明手段により前記可視化対象に再び前記照明光を照射した際に前記撮像手段により前記可視化対象を撮像した第三画像を取得する第三画像取得ステップと、
前記第一画像および前記第三画像に対してコントラスト伸長処理を施すコントラスト伸長ステップと、
前記コントラスト伸長ステップにより前記第一画像および前記第三画像からそれぞれ生成された第一伸長処理画像および第三伸長処理画像の間の撮像領域内における二次元直交座標系上若しくは三次元直交座標系上の前記可視化対象の変化量を計算する変化量計算ステップと、
前記第二画像を、前記変化量に基づき前記第三画像の位置および大きさの内の少なくとも１つに至るように変化させて変化画像を生成する変化画像生成ステップと、
前記第三画像と前記変化画像との差分画像を取得する差分画像取得ステップと、
前記差分画像に対して明度伸長処理を行って明度伸長処理画像を生成する明度伸長ステップと、
時系列をずらして、前記第三画像以降の前記画像を取得する前記第二画像取得ステップと同様のステップ、前記コントラスト伸長ステップ、前記変化量計算ステップ、前記変化画像生成ステップ、前記差分画像取得ステップおよび前記明度伸長ステップを実行させるように指示を出す繰返実行指示ステップと、
を含み、
前記撮像手段と相対的に動く前記可視化対象を蛍光可視化させる蛍光可視化方法。
【請求項６】
前記変化量計算ステップは、前記二次元直交座標系上の前記可視化対象の移動量を計算するステップであって、
前記変化画像生成ステップは、前記第二画像中の画素を前記移動量の２分の１だけ移動して前記変化画像を生成する、請求項５に記載の蛍光可視化方法。
【請求項７】
前記第三画像の撮像から所定時間後であって、前記照明光の非照射時に前記撮像手段により前記可視化対象を撮像した第四画像を取得する第四画像取得ステップと、
前記第四画像の撮像から前記所定時間後であって、前記照明手段により前記可視化対象に再び前記照明光を照射した際に前記撮像手段により前記可視化対象を撮像した第五画像を取得する第五画像取得ステップと、
をさらに含み、
前記変化量計算ステップは、前記第一画像、前記第三画像および前記第五画像の前記二次元直交座標系上における前記可視化対象の座標を含む円軌道を求め、その円軌道上を移動する前記可視化対象の回転角度を計算するステップであり、
前記変化画像生成ステップは、前記第二画像中の画素を前記回転角度の２分の１だけ回転して前記変化画像を生成する、請求項５に記載の蛍光可視化方法。
【請求項８】
前記明度伸長処理画像を表示する画像表示領域において、その画像表示領域内を複数に分割した分割領域の内、所定の閾値を超える蛍光画素数が存在する前記分割領域を明示する分割領域明示ステップを、さらに含む請求項５から請求項７のいずれか１項に記載の蛍光可視化方法。
【請求項９】
可視化対象に照明光を照射して、その可視化対象からの蛍光を検出して可視化する蛍光可視化装置にインストールされ実行可能なコンピュータプログラムであって、
そのコンピュータプログラムは、
前記可視化対象に照明光を照射する照明手段と、
所定時間間隔で前記照明手段の点灯と消灯とを繰り返す動作を制御する照明動作制御手段と、
前記蛍光を検出可能であって、前記照明手段からの前記照明光の照射時および非照射時に前記可視化対象を撮像して複数の画像を取得する撮像手段と、
前記撮像手段の撮像動作を制御して所定時間間隔で撮像可能とする撮像動作制御手段と、
記憶手段と、
を備える前記蛍光可視化装置を、
撮像された前記画像を取得する画像取得手段、
前記画像取得手段により取得された前記画像であって時系列で連続して撮像された３つの前記画像の内、前記照明光を照射した際に撮像した第一画像および第三画像に対してコントラスト伸長処理を施すコントラスト伸長手段、
前記コントラスト伸長手段により前記第一画像および前記第三画像からそれぞれ生成された第一伸長処理画像および第三伸長処理画像の間の撮像領域内における二次元直交座標系上若しくは三次元直交座標系上の前記可視化対象の変化量を計算する変化量計算手段、
前記時系列で連続して撮像された３つの前記画像の内、前記照明光の非照射時に撮像した第二画像を、前記変化量に基づき前記第三画像の位置および大きさの内の少なくともいずれか１つに至るように変化させて変化画像を生成する変化画像生成手段、
前記第三画像と前記変化画像との差分画像を取得する差分画像取得手段、
前記差分画像に対して明度伸長処理を行って明度伸長処理画像を生成する明度伸長手段、および
時系列をずらして、前記第三画像以降の前記画像を取得する前記画像取得手段、前記コントラスト伸長手段、前記変化量計算手段、前記変化画像生成手段、前記差分画像取得手段および前記明度伸長手段を実行させるように指示を出す繰返実行指示手段、
として機能させ、前記撮像手段と相対的に動く前記可視化対象を蛍光可視化させるコンピュータプログラム。
【請求項１０】
前記変化量計算手段は、前記二次元直交座標系上の前記可視化対象の移動量を計算する手段であって、
前記変化画像生成手段は、前記時系列で連続して撮像された３つの前記画像の内、前記第二画像中の画素を前記移動量の２分の１だけ移動して前記変化画像を生成する、請求項９に記載のコンピュータプログラム。
【請求項１１】
前記変化量計算手段は、前記二次元直交座標系上における特定点を中心とした前記可視化対象の回転角度を計算する手段であって、
前記変化画像生成手段は、前記時系列で連続して撮像された３つの前記画像の内、前記第二画像中の画素を前記回転角度の２分の１だけ回転して前記変化画像を生成する、請求項９に記載のコンピュータプログラム。
【請求項１２】
前記蛍光可視化装置を、
前記明度伸長処理画像を表示する画像表示領域において、その画像表示領域内を複数に分割した分割領域の内、所定の閾値を超える蛍光画素数が存在する前記分割領域を明示する分割領域明示手段としてさらに機能させる請求項９から請求項１１のいずれか１項に記載のコンピュータプログラム。
【発明の詳細な説明】
【クロスリファレンス】
【０００１】
本出願は、２０１５年８月１８日に日本国において出願された特願２０１５−１６０８０６に基づき優先権を主張し、当該出願に記載された内容は、本明細書に援用する。また、本願において引用した特許、特許出願及び文献に記載された内容は、本明細書に援用する。
【技術分野】
【０００２】
本発明は、撮像部に対して相対的に動く撮像対象を可視化する際に画像処理を行う蛍光可視化装置、蛍光可視化方法ならびにコンピュータプログラムに関する。
【背景技術】
【０００３】
食品を製造・加工する工場内は、衛生第一の環境下にあるため、食物残渣がベルトコンベアをはじめとする各種機器に付着した状態を放置することは許されない。このため、食品を製造・加工する企業は、例えば、特定の食品の製造終了後、別の種類の食品の製造へと切り替える際には、食品の接触した機器の洗浄、検査を厳格に行い、食物残渣などが無いように常に注意を払っている。【０００４】
このような検査は、目視に加えあるいは目視に代えて、蛍光可視化装置が用いられることがある。視認できないほどの小さな食片は、その部分の蛍光を利用した方が確認しやすいからである。従来から公知の蛍光可視化装置は、例えば、次のような方法にて用いられる。動物、植物あるいは菌類を問わず、多くの生物共通に分布する有機化合物に、ＮＡＤＨ（ニコチンアミドアデニンジヌクレオチド）とＦＡＤ（ラビンアデニンヌクレオチド）が知られている。これらに植物由来のクロロフィルを加えたものは、生物由来の食物残渣の存否や細菌増殖の指標として利用されている。食物残渣に特定の波長域の光（例えば、可視光や紫外線）を照射すると、その励起光より波長の長い蛍光を発する（励起蛍光現象）。このような原理で、食物残渣の量や存在箇所を特定することができる。かかる蛍光可視化装置は、検査試薬を使用せず、かつ非接触、非破壊の検査を可能とすることから、低コストで検査員による差の少ない検査を保証する（例えば、特許文献１を参照）。【０００５】
ところで、励起蛍光現象を利用した蛍光観察装置は、生体内検査で利用されることが多い。蛍光観察装置は、例えば、体腔内部に挿入される内視鏡、コルポスコープあるいは手術用顕微鏡といったヒトやそれ以外の動物の病変部を確認するための機器に組み込まれ、利用されている（例えば、特許文献２〜５）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００３−２１０１９３号公報
【特許文献２】特開２００８−１２５９３４号公報
【特許文献３】特開昭６２−２４７２３２号公報
【特許文献４】特開昭６３−２５２１３４号公報
【特許文献５】特開２００６−１７５０５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記従来の装置は、その撮像部に対して相対的に動きの無い対象物を検査するには何ら問題なく用いることができる。しかし、上記従来の装置は、相対的に動きのある対象物（すなわち、撮像部が移動して対象物が静止している場合、撮像部が静止して対象物が移動している場合、あるいは撮像部と対象物が共に異なる速度で移動している場合）に対しては、蛍光を可視化できない若しくは可視化できても視認性が低いという問題がある。【０００８】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、撮像部と相対的に動きのある測定対象物に対して良好な可視化を実現できる蛍光可視化装置、蛍光可視化方法ならびにコンピュータプログラ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】
【０００９】
上記目的を達成するための一実施形態に係る蛍光可視化装置は、可視化対象に照明光を照射して、その可視化対象からの蛍光を検出して可視化する蛍光可視化装置であって、可視化対象に照明光を照射する照明手段と、所定時間間隔で照明手段の点灯と消灯とを繰り返す動作を制御する照明動作制御手段と、蛍光を検出可能であって、照明手段からの照明光の照射時および非照射時に可視化対象を撮像して複数の画像を取得する撮像手段と、撮像手段の撮像動作を制御して所定時間間隔で撮像可能とする撮像動作制御手段と、撮像された画像を取得する画像取得手段と、画像取得手段により取得された画像であって時系列で連続して撮像された３つの画像の内、照明光を照射した際に撮像した第一画像および第三画像に対してコントラスト伸長処理を施すコントラスト伸長手段と、コントラスト伸長手段により第一画像および第三画像からそれぞれ生成された第一伸長処理画像および第三伸長処理画像の間の撮像領域内における二次元直交座標系上若しくは三次元直交座標系上の可視化対象の変化量を計算する変化量計算手段と、時系列で連続して撮像された３つの画像の内、照明光の非照射時に撮像した第二画像を、上述の変化量に基づき第三画像の位置および大きさの内の少なくとも１つに至るように変化させて変化画像を生成する変化画像生成手段と、第三画像と変化画像との差分画像を取得する差分画像取得手段と、差分画像に対して明度伸長処理を行って明度伸長処理画像を生成する明度伸長手段と、時系列をずらして、第三画像以降の画像を取得する画像取得手段、コントラスト伸長手段、変化量計算手段、変化画像生成手段、差分画像取得手段および明度伸長手段を実行させるように指示を出す繰返実行指示手段と、画像、第一伸長処理画像、第三伸長処理画像、変化画像および差分画像を記憶する記憶手段とを備え、撮像手段と相対的に動く可視化対象を蛍光可視化させる。【００１０】
別の実施形態に係る蛍光可視化装置は、さらに、変化量計算手段を二次元直交座標系上の可視化対象の移動量を計算する手段とし、変化画像生成手段を、時系列で連続して撮像された３つの画像の内、第二画像中の画素を上述の移動量の２分の１だけ移動して変化画像を生成する手段としても良い。【００１１】
別の実施形態に係る蛍光可視化装置は、また、変化量計算手段を、二次元直交座標系上における特定点を中心とした可視化対象の回転角度を計算する手段とし、変化画像生成手段を、時系列で連続して撮像された３つの画像の内、第二画像中の画素を上述の回転角度の２分の１だけ回転して変化画像を生成する手段としても良い。【００１２】
別の実施形態に係る蛍光可視化装置は、また、明度伸長処理画像を表示する画像表示領域において、その画像表示領域内を複数に分割した分割領域の内、所定の閾値を超える蛍光画素数が存在する分割領域を明示する分割領域明示手段を、さらに備えても良い。【００１３】
また、上記目的を達成するための一実施形態に係る蛍光可視化方法は、可視化対象に照明光を照射して、その可視化対象からの蛍光を検出して可視化する蛍光可視化方法であって、照明手段により可視化対象に照明光を照射した際に撮像手段により可視化対象を撮像した第一画像を取得する第一画像取得ステップと、第一画像の撮像から所定時間後であって、照明光の非照射時に撮像手段により可視化対象を撮像した第二画像を取得する第二画像取得ステップと、第二画像の撮像から所定時間後であって、照明手段により可視化対象に再び照明光を照射した際に撮像手段により可視化対象を撮像した第三画像を取得する第三画像取得ステップと、第一画像および第三画像に対してコントラスト伸長処理を施すコントラスト伸長ステップと、コントラスト伸長ステップにより第一画像および第三画像からそれぞれ生成された第一伸長処理画像および第三伸長処理画像の間の撮像領域内における二次元直交座標系上若しくは三次元直交座標系上の可視化対象の変化量を計算する変化量計算ステップと、第二画像を、その変化量に基づいて第三画像の位置および大きさの内の少なくとも１つに至るように変化させて変化画像を生成する変化画像生成ステップと、第三画像と変化画像との差分画像を取得する差分画像取得ステップと、差分画像に対して明度伸長処理を行って明度伸長処理画像を生成する明度伸長ステップと、時系列をずらして、第三画像以降の画像を取得する第二画像取得ステップと同様のステップ、コントラスト伸長ステップ、変化量計算ステップ、変化画像生成ステップ、差分画像取得ステップおよび明度伸長ステップを実行させるように指示を出す繰返実行指示ステップとを含み、撮像手段と相対的に動く可視化対象を蛍光可視化させる。【００１４】
別の実施形態に係る蛍光可視化方法は、さらに、変化量計算ステップを二次元直交座標系上の可視化対象の移動量を計算するステップとし、変化画像生成ステップを、第二画像中の画素を上述の移動量の２分の１だけ移動して変化画像を生成するステップとしても良い。【００１５】
別の実施形態に係る蛍光可視化方法は、第三画像の撮像から所定時間後であって、照明光の非照射時に撮像手段により可視化対象を撮像した第四画像を取得する第四画像取得ステップと、第四画像の撮像から所定時間後であって、照明手段により可視化対象に再び照明光を照射した際に撮像手段により可視化対象を撮像した第五画像を取得する第五画像取得ステップと、をさらに含み、変化量計算ステップを、第一画像、第三画像および第五画像の二次元直交座標系上における可視化対象の座標を含む円軌道上を移動する可視化対象の回転角度を計算するステップとし、変化画像生成ステップを、第二画像中の画素を上述の回転角度の２分の１だけ回転して変化画像を生成するステップとしても良い。【００１６】
別の実施形態に係る蛍光可視化方法は、また、明度伸長処理画像を表示する画像表示領域において、その画像表示領域内を複数に分割した分割領域の内、所定の閾値を超える蛍光画素数が存在する分割領域を明示する分割領域明示ステップを、さらに含んでも良い。【００１７】
また、上記目的を達成するための一実施形態に係るコンピュータプログラムは、可視化対象に照明光を照射して、その可視化対象からの蛍光を検出して可視化する蛍光可視化装置にインストールされ実行可能なコンピュータプログラムであって、可視化対象に照明光を照射する照明手段と、所定時間間隔で照明手段の点灯と消灯とを繰り返す動作を制御する照明動作制御手段と、蛍光を検出可能であって、照明手段からの照明光の照射時および非照射時に可視化対象を撮像して複数の画像を取得する撮像手段と、撮像手段の撮像動作を制御して所定時間間隔で撮像可能とする撮像動作制御手段と、記憶手段と、を備える蛍光可視化装置を、
撮像された画像を取得する画像取得手段、
画像取得手段により取得された画像であって時系列で連続して撮像された３つの画像の内、照明光を照射した際に撮像した第一画像および第三画像に対してコントラスト伸長処理を施すコントラスト伸長手段、
コントラスト伸長手段により第一画像および第三画像からそれぞれ生成された第一伸長処理画像および第三伸長処理画像の間の撮像領域内における二次元直交座標系上若しくは三次元直交座標系上の可視化対象の変化量を計算する変化量計算手段、
時系列で連続して撮像された３つの画像の内、照明光の非照射時に撮像した第二画像を、上述の変化量に基づいて第三画像の位置および大きさの内の少なくとも１つに至るように変化させて変化画像を生成する変化画像生成手段、
第三画像と変化画像との差分画像を取得する差分画像取得手段、
差分画像に対して明度伸長処理を行って明度伸長処理画像を生成する明度伸長手段、および
時系列をずらして、第三画像以降の画像を取得する画像取得手段、コントラスト伸長手段、変化量計算手段、変化画像生成手段、差分画像取得手段および明度伸長手段を実行させるように指示を出す繰返実行指示手段、
として機能させ、撮像手段と相対的に動く可視化対象を蛍光可視化させる。【００１８】
別の実施形態に係るコンピュータプログラムは、さらに、変化量計算手段を、二次元直交座標系上の可視化対象の移動量を計算する手段とし、変化画像生成手段を、時系列で連続して撮像された３つの画像の内、第二画像中の画素を上述の移動量の２分の１だけ移動して変化画像を生成する手段としても良い。【００１９】
別の実施形態に係るコンピュータプログラムは、また、変化量計算手段を、二次元直交座標系上における特定点を中心とした可視化対象の回転角度を計算する手段とし、変化画像生成手段を、時系列で連続して撮像された３つの画像の内、第二画像中の画素を上述の回転角度の２分の１だけ回転して変化画像を生成する手段としても良い。【００２０】
別の実施形態に係るコンピュータプログラムは、また、蛍光可視化装置を、明度伸長処理画像を表示する画像表示領域において、その画像表示領域内を複数に分割した分割領域の内、所定の閾値を超える蛍光画素数が存在する分割領域を明示する分割領域明示手段としてさらに機能させるようにしても良い。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、撮像部と相対的に動きのある測定対象物に対して良好な可視化を実現できる蛍光可視化装置、蛍光可視化方法ならびにコンピュータプログラムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】図１は、本発明の実施形態に係る蛍光可視化装置の正面図を示す。
【図２】図２は、図１の蛍光可視化装置の概略構成を示す。
【図３】図３は、図１の蛍光可視化装置の動作を説明するためのフローチャート（３Ａ）およびそのフローチャートに合わせた画像処理の状況（３Ｂ）をそれぞれ示す。
【図４】図４は、図３の変化量計算ステップ（Ｓ６）から差分画像取得ステップ（Ｓ８）の画像処理についてより具体的に説明するための図であって、（４Ａ）は全体像を、（４Ｂ）および（４Ｃ）はベクトル計算の概要を、それぞれ示す。
【図５】図５は、可視化対象である食物残渣が二次元座標系内を回転移動する場合における図１の蛍光可視化装置の動作を説明するためのフローチャートを示す。
【図６】図６は、図５のフローチャート中の変化量計算ステップおよび変化画像生成ステップを説明するための概念図を示す。
【図７】図７は、図１の蛍光可視化装置により実行される可視化の変形例を説明するための図であり、可視化の切り替え後の表示形態（７Ａ）およびその表示処理に至るフロー（７Ｂ）をそれぞれ示す。
【符号の説明】
【００２３】
１    蛍光可視化装置
１２    表示部（画像表示領域）
２０    照明部（照明手段の一例）
２１    撮像部（撮像手段の一例）
２２    可視化対象
３１    画像記憶部（記憶手段の一例）
３２    情報記憶部（記憶手段の一例）
４１    照明動作制御部（照明動作制御手段の一例）
４２    撮像動作制御部（撮像動作制御手段の一例）
４３    画像取得部（画像取得手段の一例）
４４    コントラスト伸長部（コントラスト伸長手段の一例）
４５    変化量計算部（変化量計算手段の一例）
４６    変化画像生成部（変化画像生成手段の一例）
４７    差分画像取得部（差分画像取得手段の一例）
４８    明度伸長部（明度伸長手段の一例）
４９    繰返実行指示部（繰返実行指示手段の一例）
５０    可視化対象有無判別部（可視化対象有無判別手段の一例）
５１    計算指示部（計算指示手段の一例）
５２    分割領域明示部（分割領域明示手段の一例）
５３    入出力部制御部
６０，６０ａ    第一画像（画像）
６１    食物残渣（可視化対象の一例）
６２    食物残渣（可視化対象の一例）
６５    第一伸長処理画像
７０，７０ａ    第二画像（画像）
８０，８０ａ    第三画像（画像）
８１    食物残渣（可視化対象の一例）
８２    食物残渣（可視化対象の一例）
８３    二次元直交座標
８５    第三伸長処理画像
８６    撮像領域
８７    差分画像
８８    明度伸長処理画像
９０ａ    第四画像（画像）
１００ａ    第五画像（画像）
１０１    食物残渣（可視化対象の一例）
１１０    食物残渣（可視化対象の一例）
【発明を実施するための形態】
【００２４】
次に、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、以下に説明する実施形態は、本発明を限定するものではなく、また、実施形態の中で説明されている諸要素およびその組み合わせの全てが本発明の解決手段に必須であるとは限らない。
【００２５】
（１．蛍光可視化装置）
図１は、本発明の実施形態に係る蛍光可視化装置の正面図を示す。
【００２６】
図１に示す蛍光可視化装置１は、薄板状の形態を有し、測定者が容易に携帯できる大きさである。蛍光可視化装置１は、その正面に、モニタ１０と、電源スイッチ１１とを備える。本願における「蛍光」とは、紫外線等の励起光を照射した対象物からその励起光より波長の長い光を発する励起蛍光現象を利用した出射光に限定されず、紫外線や赤外線などの照明光を対象物に照射したときにその対象物から発せられる燐光、散乱光あるいは拡散光も含むように広義に解釈される。モニタ１０は、例えば、液晶ディスプレイであるが、それ以外の表示形式のモニタでも良い。モニタ１０には、表示部１２と、その左右両側にメニューボタン１３とが表示される。メニューボタン１３は、この実施形態では、好ましくは、静電容量方式のタッチセンサを備えたボタンであるが、接触導通方式のセンサでも良い。また、メニューボタン１３の数は、１つのみでも、２以上の任意の数でも良い。表示部１２には、スポットカーソル１４と称する複数の分割領域に区分された枠が表示される。スポットカーソル１４は、メニューボタン１３からの入力によって、その表示および非表示を選択可能である。スポットカーソル１４は、表示部１２の略中央領域に、縦４行×横５列の合計２０個の分割領域を備える。ただし、その数は、２０個に限定されず、それより多くあるいは少なく形成することもできる。
【００２７】
図２は、図１の蛍光可視化装置の概略構成を示す。
【００２８】
蛍光可視化装置１は、この実施の形態では、可視化対象（測定対象ともいう）２２に照明光を照射して、その可視化対象２２からの蛍光を検出して可視化する装置であって、後述の撮像部２１と相対的に動く可視化対象２２を蛍光可視化させることができる。蛍光可視化装置１は、表示部１２と、照明部２０と、撮像部２１と、制御部３０と、画像記憶部３１と、情報記憶部３２と、出力部３３と、入力部３４とを好適に備える。制御部３０は、照明動作制御部４１と、撮像動作制御部４２と、画像取得部４３と、コントラスト伸長部４４と、変化量計算部４５と、変化画像生成部４６と、差分画像取得部４７と、明度伸長部４８と、繰返実行指示部４９と、可視化対象有無判別部５０と、計算指示部５１と、分割領域明示部５２と、入出力部制御部５３とを好適に備える。
【００２９】
照明部２０は、可視化対象２２に照明光を照射する照明手段であり、この実施形態では２個備えられている。ただし、その個数は２個に限定されず、１個あるいは３個以上でも良い。照明部２０は、この実施形態では、約３６５ｎｍの中心波長を持つ紫外光を可視化対象２２に照射可能な構成部である。上記紫外光を用いた蛍光励起方式を利用して、食物残渣、菌（カビも含む）などの可視化を行う。ただし、照明部２０は、中心波長約３６５ｎｍの紫外光を照射するものに限定されず、別の波長の光を照射するものでも良い。例えば、照明部２０として、２７０〜３５０ｎｍあるいは３８０〜４１０ｎｍの波長を持つ光を照射可能なものを用いても良い。
【００３０】
撮像部２１は、可視化対象２２からの蛍光を検出可能であって、照明部２０からの照明光の照射時および非照射時に可視化対象２２を撮像して複数の画像を取得可能な構成部である。撮像部２１は、レンズ、蛍光フィルタ、蛍光検出器などをも含む。
【００３１】
制御部３０は、中央処理装置（ＣＰＵ）と、各種制御を行うためのコンピュータプログラムとの協働によって蛍光可視化装置１の各種処理を行う。図２中、制御部３０内の照明動作制御部４１から入出力部制御部５３までの各部分は、物理的な構成ではなく、ファンクションボックスとして表されている。
【００３２】
画像記憶部３１は、各種画像データを記憶する部分であり、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）あるいはハードディスク（ＨＤ）に相当する。各種画像データは、後述する「画像」、「第一伸長処理画像」、「第三伸長処理画像」、「変化画像」、「差分画像」および「明度伸長処理画像」を含む。すなわち、画像記憶部３１は、画像、第一伸長処理画像、第三伸長処理画像、変化画像および差分画像を記憶する記憶手段の一例である。なお、画像記憶部３１は、明度伸長処理画像を記憶しても良い。
【００３３】
情報記憶部３２は、画像記憶部３１に格納される各種画像データ以外の情報を、あるいは各種画像データをも重複して記憶する部分である。情報記憶部３２は、画像記憶部３１同様、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）あるいはハードディスク（ＨＤ）に相当する。情報記憶部３２に格納される情報は、例えば、蛍光可視化装置１の使用者が入力した情報、同装置１が検知若しくは取得した画像以外の情報、計算等に必要な予め記憶されている計算式の情報である。制御部３０は、情報記憶部３２内に格納される情報を読み出しながら、各種処理を実行する。情報記憶部３２は、画像記憶部３１と共に、記憶手段の一例である。
【００３４】
出力部３３は、表示部１２に表示される以外の信号を出力する構成部である。出力部３３としては、例えば、電力消耗レベルの表示、ピントが合っているか否かの表示の他、蛍光可視化装置１を許容範囲以上の速度で動かした際のアラーム等の音声データの出力をも行う。出力部３３は、１種あるいは２種以上の構成部でも良く、表示手段および／または音声出力手段となる。また、表示部１２を出力部３３に含めても良い。
【００３５】
入力部３４は、図１の電源スイッチ１１およびメニューボタン１３と接続され、各種の入力を受け付ける構成部である。入力部３４は、１種あるいは２種以上の構成部でも良い。
【００３６】
照明動作制御部４１は、所定時間間隔で照明部２０の点灯と消灯とを繰り返すように動作制御する照明動作制御手段である。所定時間間隔で点灯と消灯とを繰り返す動作は、照明動作制御部４１によって、使用者が入力部３４に入力した所望の時間、予め設定された複数の選択肢から選択された時間、あるいは情報記録部３２にて記憶されている固定の時間等が読み込まれて実行される。所定時間としては、例えば、１００ｍｓｅｃ、５０ｍｓｅｃなどに設定可能である。
【００３７】
撮像動作制御部４２は、撮像部２１の撮像動作を制御して所定時間間隔で撮像可能とする撮像動作制御手段である。撮像部２１の撮像動作は、照明部２０の照明時のみならず消灯時にも行われる。例えば、照明部２０が５０ｍｓｅｃ間隔で、「点灯」、「消灯」、「点灯」、「消灯」と交互に繰り返す場合、撮像動作制御部４２は、撮像部２１を制御して、５０ｍｓｅｃ間隔で撮像するようにする。こうして、照明部２０の点灯時の撮像、照明部２０の消灯時の撮像、照明部２０の点灯時の撮像、と交互に繰り返す動作が可能である。
【００３８】
画像取得部４３は、撮像部２１にて撮像された画像を取得する画像取得手段である。画像の取得は、好適には、画像記憶部３１からの読み出しである。ただし、画像取得部４３は、撮像部２１（この中にメモリがあるか否かを問わない）から画像を直接取得することもできる。
【００３９】
コントラスト伸長部４４は、時系列で連続して撮像された３つの画像（順に、第一画像、第二画像、第三画像という）の内、照明光を照射した際に撮像した第一画像および第三画像に対してコントラスト伸長処理を施すコントラスト伸長手段である。ここで、「時系列で連続して撮像された３つの画像」とは、上述の所定時間間隔で撮像された連続する３つの画像を意味する。例えば、「時系列で連続して撮像された３つの画像」は、５０ｍｓｅｃ間隔で撮像する場合、照明部２０の点灯時の撮像、その点灯から５０ｍｓｅｃ後に照明部２０が消灯した時の撮像、その消灯から５０ｍｓｅｃ後に照明部２０が点灯した時の撮像によって得られた３つの画像を意味する。以後の「時系列で連続して撮像された３つの画像」も同様の意味に解釈される。コントラスト伸長部４４の処理の詳細については、図３に基づき後述する。
【００４０】
変化量計算部４５は、コントラスト伸長部４４により第一画像および第三画像からそれぞれ生成された第一伸長処理画像および第三伸長処理画像の間の撮像領域内における二次元直交座標系上若しくは三次元直交座標系上の可視化対象２２の変化量を計算する変化量計算手段である。変化量計算部４５は、好ましくは、二次元直交座標系上の可視化対象２２の移動量を計算する手段である。また、変化量計算部４５は、好ましくは、二次元直交座標系上における特定点（回転の中心となる点）を中心とした可視化対象２２の回転角度（θ）を計算する手段である。変化量計算部４５の処理の詳細については後述する。
【００４１】
変化画像生成部４６は、時系列で連続して撮像された３つの画像の内、照明光の非照射時に撮像した第二画像を、上述の変化量に基づき第三画像の位置および大きさの内の少なくとも１つに至るように変化させて変化画像を生成する変化画像生成手段である。「少なくとも」であるから、位置と大きさのいずれか１つ、あるいは両方に合致させるように変化させることができる。ここで、「変化量」は、移動量のみならず、回転角度あるいは大きさの変化などの移動量以外の種々の因子をも含み得る。変化量計算部４５が二次元直交座標系上の可視化対象２２の移動量を計算する手段として機能する場合、変化画像生成部４６は、時系列で連続して撮像された３つの画像の内、照明光の非照射時に撮像した第二画像中の画素を上述の移動量の２分の１だけ移動して変化画像を生成する変化画像生成手段とすることができる。また、変化画像生成部４６は、時系列で連続して撮像された３つの画像の内、照明光の非照射時に撮像した第二画像中の画素を、変化量計算部４５にて求められた回転角度（θ）の２分の１だけ回転して変化画像を生成する変化画像生成手段とすることもできる。変化画像生成部４６の処理の詳細については後述する。
【００４２】
差分画像取得部４７は、第三画像と上述の変化画像との差分画像を取得する差分画像取得手段である。差分画像取得部４７の処理の詳細については後述する。
【００４３】
明度伸長部４８は、上述の差分画像に対して明度伸長処理を行って明度伸長処理画像を生成する明度伸長手段である。明度伸長部４８の処理の詳細については後述する。
【００４４】
繰返実行指示部４９は、処理を継続するかどうかを判別した上で（後述の終了判別ステップ）、時系列をずらして、画像取得部４３、コントラスト伸長部４４、変化量計算部４５、変化画像生成部４６、差分画像取得部４７および明度伸長部４８を実行させるように指示を出す繰返実行指示手段である。繰返実行指示部４９は、時系列で連続して撮像された３つの画像を利用して、画像取得部４３、コントラスト伸長部４４、変化量計算部４５、変化画像生成部４６、差分画像取得部４７および明度伸長部４８による各種処理を行った後、次の時系列に対して、同様の処理を行うように指示を出す構成部である。ここで、「時系列をずらして」は、例えば、先に処理の対象とした第三画像を第一画像とし、その後の２つの連続する画像を含めた３つの画像に対して画像処理を行うのに必要な時系列の移動を含むように解釈される。例えば、５０ｍｓｅｃ間隔で一番目の画像（点灯）、二番目の画像（消灯）、三番目の画像（点灯）と撮像する場合、最初の３つの画像の処理が終わると、１００ｍｓｅｃずらして、三番目（点灯）、四番目（消灯）、五番目（点灯）の連続する３つの画像に対して処理が行われる。繰返実行指示部４９の処理の詳細についても後述する。
【００４５】
可視化対象有無判別部５０は、第一伸長処理画像中および第三伸長処理画像中に上述の変化量の計算対象となる可視化対象２２が存在するか否かを判別する可視化対象有無判別手段である。可視化対象２２が時系列的に連続する画像中に存在しない場合に、その後の画像処理を行わないようにする必要からである。ただし、可視化対象有無判別部５０は、必須の構成ではなく、制御部３０内に設けなくても良い。可視化対象有無判別部５０の処理の詳細についても、図３に基づき後述する。
【００４６】
計算指示部５１は、可視化対象有無判別部５０によって可視化対象２２が存在すると判別された場合に、変化量計算部４５に計算を指示する計算指示手段である。ただし、計算指示部５１は、必須の構成ではなく、制御部３０内に設けなくても良い。計算指示部５１の処理の詳細についても、図３に基づき後述する。
【００４７】
分割領域明示部５２は、明度伸長処理画像を表示する画像表示領域において、その画像表示領域内を複数に分割した分割領域の内、所定の閾値を超える蛍光画素数が存在する分割領域を明示する分割領域明示手段である。ただし、分割領域明示部５２は、必須の構成ではなく、制御部３０内に設けなくても良い。分割領域明示部５２の処理の詳細については後述する。
【００４８】
入出力部制御部５３は、入力部３４からの入力、入力部３４の表示切り替え、出力部３３および表示部１２への各出力を制御する構成部である。
【００４９】
（２．蛍光可視化方法）
次に、蛍光可視化方法の好適な実施の形態について説明する。
【００５０】
蛍光可視化装置１により実行される蛍光可視化方法は、可視化対象２２に照明光を照射して、その可視化対象２２からの蛍光を検出して可視化する方法である。その蛍光可視化方法は、照明部２０により可視化対象２２に照明光を照射した際に撮像部２１により可視化対象２２を撮像した第一画像を取得する第一画像取得ステップと、
第一画像の撮像から所定時間後であって、照明光の非照射時に撮像部２１により可視化対象２２を撮像した第二画像を取得する第二画像取得ステップと、
第二画像の撮像から所定時間後であって、照明部２０により可視化対象２２に再び照明光を照射した際に撮像部２１により可視化対象２２を撮像した第三画像を取得する第三画像取得ステップと、第一画像および第三画像に対してコントラスト伸長処理を施すコントラスト伸長ステップと、コントラスト伸長ステップにより第一画像および第三画像からそれぞれ生成された第一伸長処理画像および第三伸長処理画像の間の撮像領域内における二次元直交座標系上若しくは三次元直交座標系上の可視化対象２２の変化量を計算する変化量計算ステップと、第二画像を、上述の変化量に基づき第三画像の位置および大きさの内の少なくとも１つに至るように変化させて変化画像を生成する変化画像生成ステップと、第三画像と変化画像との差分画像を取得する差分画像取得ステップと、差分画像に対して明度伸長処理を行って明度伸長処理画像を生成する明度伸長ステップと、時系列をずらして、第三画像以降の画像を取得する第二画像取得ステップと同様のステップ、コントラスト伸長ステップ、変化量計算ステップ、変化画像生成ステップ、差分画像取得ステップおよび明度伸長ステップを実行させるように指示を出す繰返実行指示ステップと、
を含み、撮像部２１と相対的に動く可視化対象２２を蛍光可視化させる方法である。
【００５１】
ここで、変化量計算ステップは、二次元直交座標系上の可視化対象２２の移動量を計算するステップであって、変化画像生成ステップは、第二画像中の画素を上述の移動量の２分の１だけ移動して変化画像を生成するステップでも良い。また、蛍光可視化方法は、第三画像の撮像から所定時間後であって、照明光の非照射時に撮像部２１により可視化対象２２を撮像した第四画像を取得する第四画像取得ステップと、第四画像の撮像から所定時間後であって、照明部２０により再び照明光を照射した際に撮像部２１により可視化対象２２を撮像した第五画像を取得する第五画像取得ステップと、をさらに含んでも良い。かかる場合、変化量計算ステップは、第一画像、第三画像および第五画像の二次元直交座標系上における可視化対象２２の座標を含む円軌道上を移動する可視化対象２２の回転角度（θ）を計算するステップとするのが好ましい。さらに、変化画像生成ステップは、時系列で連続して撮像された３つの画像の内、照明光の非照射時に撮像した第二画像中の画素を上述の回転角度（θ）の２分の１だけ回転して変化画像を生成するようにすると良い。また、第一伸長処理画像中および第三伸長処理画像中に上述の変化量の計算対象となる可視化対象２２が存在するか否かを判別して、可視化対象２２が存在すると判別された場合に変化量計算ステップを行うように指示する可視化対象有無判別ステップを、さらに含んでも良い。
【００５２】
−２．１  二次元座標系上の直線的移動時の可視化−
次に、当該蛍光可視化方法の一例を図３および図４に基づき詳述する。この例は、変化量計算ステップを、二次元直交座標系上の可視化対象２２の移動量を計算するステップとし、変化画像生成ステップを、第二画像中の画素を上述の移動量の２分の１だけ移動して変化画像を生成するステップとし、可視化対象有無判別ステップを含む。なお、図３および図４に基づく説明は、可視化対象２２が移動し、撮像部２１が停止している状況での画像処理の説明であるが、可視化対象２２が停止し、撮像部２１が移動している状況、あるいは可視化対象２２および撮像部２１がともに移動していて、その移動速度の差によって相対的に可視化対象２２が移動しているように見える状況であっても良い。
【００５３】
図３は、図１の蛍光可視化装置の動作を説明するためのフローチャート（３Ａ）およびそのフローチャートに合わせた画像処理の状況（３Ｂ）をそれぞれ示す。図４は、図３の変化量計算ステップ（Ｓ６）から差分画像取得ステップ（Ｓ８）の画像処理についてより具体的に説明するための図であって、（４Ａ）は全体像を、（４Ｂ）および（４Ｃ）はベクトル計算の概要を、それぞれ示す。
【００５４】
（１）第一画像取得ステップ（Ｓ１）
第一画像取得ステップは、照射光を可視化対象２２に照射して撮像した第一画像６０を取得するステップである。第一画像６０には、可視化対象２２の一例として、蛍光を発する食物残渣６１，６２が撮像されている。なお、ここでは、簡略化のため、食物残渣６１，６２が２つ存在する例で説明するが、可視化対象２２の数は１つのみ、あるいは３以上の任意の数でも良い。以後の例でも同様である。第一画像取得ステップは、画像取得部４３により実行される。
【００５５】
（２）第二画像取得ステップ（Ｓ２）
第二画像取得ステップは、照射光を可視化対象２２に照射していないときに撮像した第二画像７０を取得するステップである。照明光の非照射時に撮像しているため、第二画像７０には、食物残渣６１，６２からの蛍光はない。第二画像取得ステップは、画像取得部４３により実行される。
【００５６】
（３）第三画像取得ステップ（Ｓ３）
第三画像取得ステップは、照射光を可視化対象２２に照射して撮像した第三画像８０を取得するステップである。第三画像８０には、可視化対象２２の一例として、蛍光を発する食物残渣８１，８２が撮像されている。食物残渣８１，８２は、食物残渣６１，６２とそれぞれ同一物であるが、その位置が変わっていることから符号を変えている。第三画像８０は、第一画像６０の撮像から所定時間（ｔ／２、例えば、ｔ／２＝５０ｍｓｅｃ）を２回経て撮像された画像である。このため、第三画像８０中の食物残渣８１，８２は、第一画像６０中の食物残渣６１，６２の位置から移動している。第三画像取得ステップは、画像取得部４３により実行される。
【００５７】
（４）コントラスト伸長ステップ（Ｓ４）
コントラスト伸長ステップは、第一画像６０と第三画像８０に対してコントラストを明確につける処理を行うステップである。これによって、両画像６０，８０は、それらの中の食物残渣６１，６２，８１，８２が各背景に対してコントラストを伸長させた状態の画像となる。コントラスト伸長ステップは、コントラスト伸長部４４により実行される。
【００５８】
（５）可視化対象有無判別ステップ（Ｓ５）
可視化対象有無判別ステップは、コンストラスト伸長ステップの処理がなされた後の第一伸長処理画像６５中および第三伸長処理画像８５中に上述の変化量の計算対象となる可視化対象２２（食物残渣６１，６２，８１，８２）が存在するか否かを判別する。この判別の結果、存在しない場合には、以後の画像処理を行うことができないので、Ｓ１１にステップをすすめる。ただし、一部の食物残渣（例えば、食物残渣６２）が存在しなくとも、変化量計算ステップ以降のステップを実施できるので、その場合には、Ｓ１１に進めても良い。一方、食物残渣６１，６２，８１，８２が存在する場合には、次のステップ（Ｓ６）に移行する。可視化対象有無判別ステップの判別処理は、可視化対象有無判別部５０によって実行され、可視化対象有無判別ステップの判別の結果、次のステップに進めるよう指示を出すのは、計算指示部５１により実行される。
【００５９】
（６）変化量計算ステップ（Ｓ６）
変化量計算ステップは、２つの伸長処理画像（第一伸長処理画像６５および第三伸長処理画像８５）間の撮像領域８６内における二次元直交座標系上の移動量（ａ，ｂ）を抽出するステップである。移動量ａは、食物残渣６１，６２から食物残渣８１，８２に向かうベクトルＶ２（図４を参照）の×軸方向の移動量である。移動量ｂは、同ベクトルＶ２のＹ軸方向の移動量である。ベクトルＶ２は、第三伸長処理画像８５のある点から第一伸長処理画像６５におけるその点に対応する点に至るベクトルＶ１と同じ大きさで逆方向のベクトルである。第三伸長処理画像８５の座標軸８３は、第一伸長処理画像６５の座標軸６３からベクトルＶ２の方向にその大きさだけ移動している。変化量計算ステップは、変化量計算部４５により実行される。
【００６０】
（７）変化画像生成ステップ（Ｓ７）
変化画像生成ステップは、第二画像７０の画素全体を、撮像領域内の二次元直交座標系上において、（ａ／２，ｂ／２）だけ平行移動するステップである。これは、時系列的に第一画像６０と第三画像８０の中間の位置にある第二画像７０を上述の移動量（ａ，ｂ）の１／２ずつ移動すれば、第三画像８０のバックグラウンドとして使用できるという思想に基づく。具体的には、前述のベクトルＶ２を１／２の長さとするベクトルＶ３の方向に、第二画像７０をＶ３の長さ分だけ移動して変化画像を生成する。この結果、座標軸７３は座標軸８３に重なる位置に来る（図４を参照）。変化画像生成ステップは、変化画像生成部４６により実行される。
【００６１】
（８）差分画像取得ステップ（Ｓ８）
差分画像取得ステップは、第三画像８０と変化画像生成ステップによって移動した後の画像との差分画像８７を取得するステップである。これは、蛍光可視化は、蛍光部分とそのバックグラウンド画像との差分を利用して行う必要があるからである。静止している食物残渣６１，６２を撮像する場合であれば、照明部２０の非消灯時と消灯時に撮像される画像は同じバックグラウンドを有することから、蛍光可視化の際に、非消灯時の画像をそのまま利用して差分画像を形成すれば良い。しかし、食物残渣６１，６２が移動している場合には、非消灯時に撮像された第二画像７０を、第三画像８０との差分をとる画像としてそのまま利用できない。第三画像８０のバックグラウンドと第二画像７０は同一画像ではないからである。そこで、この実施形態では、第二画像７０を移動して第三画像８０のバックグラウンドとみなせるような処理を行ってから、差分画像８７を形成している。差分画像取得ステップは、差分画像取得部４７により実行される。
【００６２】
（９）明度伸長ステップ（Ｓ９）
明度伸長ステップは、差分画像８７に対して明度を伸長する処理を行うステップである。これは、蛍光可視化を実行あらしめるための処理である。明度伸長ステップは、明度伸長部４８により実行される。
【００６３】
（１０）明度伸長画像表示ステップ（Ｓ１０）
明度伸長画像表示ステップは、明度伸長画像８８を表示部１２に表示させるステップである。明度伸長画像表示ステップは、入出力部制御部５３により実行される。
【００６４】
（１１）終了判別ステップ（Ｓ１１）
終了判別ステップは、画像処理を継続するか否かを判別するステップである。全ての画像に対して処理を終了した場合には、一連の画像処理は終了する。一方、未だ画像処理すべき画像が存在する場合には、Ｓ１２に移行する。
【００６５】
（１２）繰返実行指示ステップ（Ｓ１２）
繰返実行指示ステップは、終了判別の結果、未だ画像処理を継続すべきと判断された際に、Ｓ２に戻って、照明部２０の非消灯時の画像（第四画像）、照明部２０の消灯時の画像（第五画像）の各取得ステップへと移行させるステップである。終了判別ステップおよび繰返実行指示ステップは、繰返実行指示部４９によって実行される。
【００６６】
−２．２  二次元座標系上の回転移動時の可視化−
次に、可視化対象２２である食物残渣６１，６２が二次元座標系内を回転移動する場合における蛍光可視化方法の一例を図５および図６に基づき詳述する。この例では、蛍光可視化方法は、第三画像８０ａの撮像から所定時間後であって、照明光の非照射時に撮像部２１により可視化対象２２を撮像した第四画像９０ａを取得する第四画像取得ステップと、第四画像９０ａの撮像から所定時間後であって、可視化対象２２に再び照明光を照射した際に撮像部２１により可視化対象２２を撮像した第五画像１００ａを取得する第五画像取得ステップと、をさらに含む。また、変化量計算ステップは、第一画像６０ａ、第三画像８０ａおよび第五画像１００ａの二次元直交座標系上における可視化対象２２の点を含む円軌道を求め、その円軌道の中心にある特定点（原点Ｏともいう）を中心とした可視化対象２２の回転角度（θ）を計算するステップである。また、変化画像生成ステップは、時系列で連続して撮像された３つの画像（第一画像６０ａ、第二画像７０ａおよび第三画像８０ａ）の内、照明光の非照射時に撮像した第二画像７０ａ中の画素を先に求めた回転角度（θ）の２分の１だけ回転して変化画像を生成するステップである。なお、図５および図６に基づく説明は、可視化対象２２が回転し、撮像部２１が停止している状況での画像処理の説明であるが、可視化対象２２が停止し、撮像部２１が回転している状況、あるいは可視化対象２２および撮像部２１がともに回転していて、その回転速度の差によって相対的に可視化対象２２が回転しているように見える状況であっても良い。
【００６７】
図５は、可視化対象である食物残渣が二次元座標系内を回転移動する場合における図１の蛍光可視化装置の動作を説明するためのフローチャートを示す。図６は、図５のフローチャート中の変化量計算ステップおよび変化画像生成ステップを説明するための概念図を示す。
【００６８】
（１）第一画像取得ステップ（Ｓ２１）
第一画像取得ステップは、照射光を可視化対象２２に照射して撮像した第一画像６０ａを取得するステップである。第一画像６０ａには、説明の簡易化を目的として、可視化対象２２の一例として、蛍光を発する食物残渣６１のみが撮像されているものとする。第一画像取得ステップは、画像取得部４３により実行される。
【００６９】
（２）第二画像取得ステップ（Ｓ２２）
第二画像取得ステップは、照射光を可視化対象２２に照射していないときに撮像した第二画像７０ａを取得するステップである。照明光の非照射時に撮像しているため、第二画像７０ａには、食物残渣６１からの蛍光はない。第二画像取得ステップは、画像取得部４３により実行される。
【００７０】
（３）第三画像取得ステップ（Ｓ２３）
第三画像取得ステップは、照射光を可視化対象２２に照射して撮像した第三画像８０ａを取得するステップである。第三画像８０ａには、可視化対象２２の一例として、蛍光を発する食物残渣８１のみが撮像されている。食物残渣８１は、食物残渣６１と同一物であるが、その位置が変わっていることから符号を変えている。第三画像８０ａは、第一画像６０ａの撮像から所定時間（ｔ／２、例えば、ｔ／２＝５０ｍｓｅｃ）を２回経て撮像された画像である。このため、第三画像８０ａ中の食物残渣８１は、第一画像６０ａ中の食物残渣６１の位置から移動している。第三画像取得ステップは、画像取得部４３により実行される。
【００７１】
（４）第四画像取得ステップ（Ｓ２４）
第四画像取得ステップは、照射光を可視化対象２２に照射していないときに撮像した第四画像９０ａを取得するステップである。照明光の非照射時に撮像しているため、第四画像９０ａには、食物残渣６１からの蛍光はない。第四画像取得ステップは、画像取得部４３により実行される。
【００７２】
（５）第五画像取得ステップ（Ｓ２５）
第五画像取得ステップは、照射光を可視化対象２２に照射して撮像した第五画像１００ａを取得するステップである。第五画像１００ａには、可視化対象２２の一例として、蛍光を発する食物残渣１０１のみが撮像されている。食物残渣１０１は、食物残渣６１，８１と同一物であるが、その位置が変わっていることから符号を変えている。第五画像１００ａは、第三画像８０ａの撮像から所定時間（ｔ／２、例えば、ｔ／２＝５０ｍｓｅｃ）を２回経て撮像された画像である。このため、第五画像１００ａ中の食物残渣１０１は、第三画像８０ａ中の食物残渣８１の位置から移動している。第五画像取得ステップは、画像取得部４３により実行される。このステップは、第四画像取得ステップと同様、食物残渣６１から食物残渣８１までの円弧状の軌道を特定するために行っている。食物残渣６１，８１，１０１の３つの位置が決まれば、それらを軌道上に有する円（半径ｒ、図６を参照）が特定できるからである。円が特定できれば、食物残渣６１から食物残渣８１に至る回転角度θ（食物残渣８１から食物残渣１０１に至る回転角度も同じ）が一義的に求められる。回転角度θが決まれば、第二画像７０ａをその１／２だけ回転させると、第三画像８０ａとの差分をとるための変化画像が得られる。このような技術的思想から、画像取得部４３は、第一画像６０ａ、第二画像７０ａ、第三画像８０ａのみならず、第四画像９０ａと第五画像１００ａとを取得している。
【００７３】
（６）コントラスト伸長ステップ（Ｓ２６）
コントラスト伸長ステップは、第一画像６０ａと第三画像８０ａに対してコントラストを明確につける処理を行うステップである。これによって、両画像６０ａ，８０ａは、それらの中の食物残渣６１，８１が各背景に対してコントラストを伸長させた状態の画像となる。コントラスト伸長ステップは、コントラスト伸長部４４により実行される。
【００７４】
（７）可視化対象有無判別ステップ（Ｓ２７）
可視化対象有無判別ステップは、コンストラスト伸長ステップの処理がなされた後の第一伸長処理画像中および第三伸長処理画像中に上述の変化量の計算対象となる可視化対象２２（食物残渣６１，８１）が存在するか否かを判別する。この判別の結果、存在しない場合には、以後の画像処理を行うことができないので、Ｓ３３にステップをすすめる。一方、食物残渣６１，８１が存在する場合には、次のステップ（Ｓ２８）に移行する。可視化対象有無判別ステップの判別処理は、可視化対象有無判別部５０によって実行され、可視化対象有無判別ステップの判別の結果、次のステップに進めるよう指示を出すのは、計算指示部５１により実行される。
【００７５】
（８）変化量計算ステップ（Ｓ２８）
変化量計算ステップは、２つの伸長処理画像（第一伸長処理画像および第三伸長処理画像）間の撮像領域内における二次元直交座標系上の回転角度（θ）を計算するステップである。具体的には、食物残渣６１，８１，１０１の３点を含む円を求め、食物残渣６１から食物残渣８１に至るまでの回転角度（θ）を求める。変化量計算ステップは、変化量計算部４５により実行される。
【００７６】
（９）変化画像生成ステップ（Ｓ２９）
変化画像生成ステップは、第二画像７０ａの画素全体を、撮像領域内の二次元直交座標系上において、（θ／２）だけ回転させるステップである。これは、時系列的に第一画像６０ａと第三画像８０ａの中間の位置にある第二画像７０ａを上述の回転角度（θ）の１／２の角度で回転させると、第三画像８０ａのバックグラウンドとして使用できるという思想に基づく。変化画像生成ステップは、変化画像生成部４６により実行される。
【００７７】
（１０）差分画像取得ステップ（Ｓ３０）
差分画像取得ステップは、第三画像８０ａと変化画像生成ステップによって得られた変化画像との差分画像を取得するステップである。差分画像取得ステップは、差分画像取得部４７により実行される。
【００７８】
（１１）明度伸長ステップ（Ｓ３１）から（１４）繰返実行指示ステップ（Ｓ３４）までの各ステップは、図３に示すそれらと共通するので、重複した説明を省略する。
【００７９】
−２．３  三次元座標系上の可視化−
時系列で連続して撮影された３つの画像の内、照明光の非照明時に撮像した第二画像中の画素を、照明光の照明時に撮像した第一画像および第三画像から得られる三次元座標系上の移動量、拡大若しくは縮小、または変形を補正して変化画像を生成し、その変形画像を利用して差分画像を取得しても良い。
【００８０】
（３．可視化の変形例）
次に、本発明の変形例を説明する。
【００８１】
図７は、図１の蛍光可視化装置により実行される可視化の変形例を説明するための図であり、可視化の切り替え後の表示形態（７Ａ）およびその表示処理に至るフロー（７Ｂ）をそれぞれ示す。
【００８２】
食物残渣１１０が表示部１２に散在している場合、その大きさが小さいと視認困難である。このため、蛍光可視化装置１は、明度伸長処理画像を表示する画像表示領域（表示部１２）において、その画像表示領域内を複数に分割した分割領域（スポットカーソル１４を構成する２０個の領域）の内、所定の閾値を超える蛍光画素数が存在する分割領域を明示する分割領域明示部５２（分割領域明示手段の一例）を、さらに備える。これにより、蛍光可視化装置１により行われる蛍光可視化方法は、明度伸長処理画像を表示する画像表示領域において、その画像表示領域内を複数に分割した分割領域の内、所定の閾値を超える蛍光画素数が存在する分割領域を明示する分割領域明示ステップを、さらに含む。具体的な処理の一例の流れは、次のとおりである。
【００８３】
まず、使用者が入力部３４から表示の切替を指示すると、入出力部制御部５３はその指示を受け取る（Ｓ４１）。次に、分割領域明示部５２は、入出力部制御部５３を通じて上記指示を受け取ると、食物残渣１１０から発光する蛍光の画素数が所定の閾値を超えたかどうかを判断し、その超えた分割領域を選択する（Ｓ４２）。続いて、分割領域明示部５２は、選択された分割領域を明示する（Ｓ４３）。明示の方法としては、分割領域を目立つ色にて塗りつぶした塗りつぶし領域１１１を表示させる方法を一例に挙げることができる。また、所定の閾値は、任意に設定できるが、例えば、２画素以上の設定が可能である。所定の閾値のデータは、例えば、情報記憶部３２に格納可能である。この結果、図７（７Ａ）に示すように、蛍光画素数がゼロ若しくは１個の分割領域は、塗りつぶし領域１１１として表示されず、蛍光画素数が２個以上の分割領域のみが塗りつぶし領域１１１として表示される。
【００８４】
分割領域明示部５２は、閾値を超えたかどうかを判別する構成部（例えば、閾値判別部）と、閾値を超えた蛍光画素数が存在する分割領域を明示する構成部（明示構成部）とに分けても良い。蛍光可視化方法も同様、閾値を超えたかどうかを判別する閾値判別ステップと、閾値を超えた蛍光画素数が存在する分割領域を明示する明示ステップとに分けても良い。その場合、閾値判別ステップは閾値判別部により実行される。また、明示ステップは明示構成部により実行される。
【００８５】
（４．コンピュータプログラム）
この実施形態に係るコンピュータプログラムは、可視化対象２２に照明光を照射して、その可視化対象２２からの蛍光を検出して可視化する蛍光可視化装置１にインストールされ実行可能なコンピュータプログラムである。そのコンピュータプログラムは、上記照明部２０と、上記照明動作制御部４１と、上記撮像部２１と、撮像動作制御部４２と、画像記憶部３１と、情報記憶部３２とを備える蛍光可視化装置１を、上記画像取得部４３、上記コントラスト伸長部４４、上記変化量計算部４５、上記変化画像生成部４６、差分画像取得部４７、明度伸長部４８、および繰返実行指示部４９として機能させ、撮像部２１と相対的に動く可視化対象２２を蛍光可視化させるコンピュータプログラムである。
【００８６】
また、上記コンピュータプログラムにおいて、変化量計算部４５は二次元直交座標系上の可視化対象２２の移動量を計算する手段であって、変化画像生成部４６は、時系列で連続して撮像された３つの画像の内、照明光の非照射時に撮像した第二画像７０中の画素を上述の移動量の２分の１だけ移動して変化画像を生成する手段でも良い。
【００８７】
また、上記コンピュータプログラムにおいて、変化量計算部４５は二次元直交座標系上における特定点を中心とした可視化対象２２の回転角度（θ）を計算する手段であって、変化画像生成部４６は、時系列で連続して撮像された３つの画像の内、照明光の非照射時に撮像した第二画像７０ａ中の画素を上記回転角度（θ）の２分の１だけ回転して変化画像を生成する手段でも良い。
【００８８】
また、コンピュータプログラムは、蛍光可視化装置１を、可視化対象有無判別部５０、および計算指示部５１としてさらに機能させるものでも良い。さらに、コンピュータプログラムは、蛍光可視化装置１を、上記分割領域明示部５２としてさらに機能させるものでも良い。
【００８９】
コンピュータプログラムは、蛍光可視化装置１の例えば情報記憶部３２に予めインストールされ、あるいは外部サーバからダウンロードされて情報記憶部３２内に格納されても良い。さらには、コンピュータプログラムを格納した外部メモリ（フラッシュメモリ、ディスク形式の情報記録媒体など）を蛍光可視化装置１の一部（例えば、入力部３４の一部）に装填若しくは接続し、当該外部メモリから情報記憶部３２にコンピュータプログラムをインストールしても良い。
【００９０】
蛍光可視化装置１をコンピュータとすると、情報記録媒体３２は、コンピュータのプロセッサの処理によって下記の各工程を実行可能なコンピュータプログラムを格納する非一過性の記録媒体である。
例えば、この実施形態における情報記録媒体３２は、コンピュータ内のプロセッサの処理を通じて、
照明手段により可視化対象に照明光を照射した際に撮像手段により可視化対象を撮像した第一画像を取得する第一画像取得ステップと、第一画像の撮像から所定時間後であって、照明光の非照射時に撮像手段により可視化対象を撮像した第二画像を取得する第二画像取得ステップと、
第二画像の撮像から所定時間後であって、照明手段により可視化対象に再び照明光を照射した際に撮像手段により可視化対象を撮像した第三画像を取得する第三画像取得ステップと、
第一画像および第三画像に対してコントラスト伸長処理を施すコントラスト伸長ステップと、
コントラスト伸長ステップにより第一画像および第三画像からそれぞれ生成された第一伸長処理画像および第三伸長処理画像の間の撮像領域内における二次元直交座標系上若しくは三次元直交座標系上の可視化対象の変化量を計算する変化量計算ステップと、
第二画像を、その変化量に基づいて第三画像の位置および大きさの内の少なくとも１つに至るように変化させて変化画像を生成する変化画像生成ステップと、
第三画像と変化画像との差分画像を取得する差分画像取得ステップと、
差分画像に対して明度伸長処理を行って明度伸長処理画像を生成する明度伸長ステップと、
時系列をずらして、第三画像以降の画像を取得する第二画像取得ステップと同様のステップ、コントラスト伸長ステップ、変化量計算ステップ、変化画像生成ステップ、差分画像取得ステップおよび明度伸長ステップを実行させるように指示を出す繰返実行指示ステップと、
を実行して、撮像手段と相対的に動く可視化対象を蛍光可視化させることのできるコンピュータプログラムを格納する非一過性の記録媒体である。
【００９１】
また、別の実施形態における情報記録媒体３２は、さらに、上記変化量計算ステップを二次元直交座標系上の可視化対象の移動量を計算するステップとし、上記変化画像生成ステップを、第二画像中の画素を上述の移動量の２分の１だけ移動して変化画像を生成するステップとしたコンピュータプログラムを格納する非一過性の記録媒体であっても良い。
【００９２】
また、別の実施形態における情報記録媒体３２は、コンピュータ内のプロセッサの処理を通じて、
第三画像の撮像から所定時間後であって、照明光の非照射時に撮像手段により可視化対象を撮像した第四画像を取得する第四画像取得ステップと、
第四画像の撮像から所定時間後であって、照明手段により可視化対象に再び照明光を照射した際に撮像手段により可視化対象を撮像した第五画像を取得する第五画像取得ステップと、
をさらに実行し、
変化量計算ステップを、第一画像、第三画像および第五画像の二次元直交座標系上における可視化対象の座標を含む円軌道上を移動する可視化対象の回転角度を計算するステップとし、
変化画像生成ステップを、第二画像中の画素を上述の回転角度の２分の１だけ回転して変化画像を生成するステップとしたコンピュータプログラムを格納する非一過性の記録媒体であっても良い。
【００９３】
また、別の実施形態における情報記録媒体３２は、コンピュータ内のプロセッサの処理を通じて、
明度伸長処理画像を表示する画像表示領域において、その画像表示領域内を複数に分割した分割領域の内、所定の閾値を超える蛍光画素数が存在する分割領域を明示する分割領域明示ステップを実行するコンピュータプログラムを格納する非一過性の記録媒体であっても良い。
【産業上の利用可能性】
【００９４】
本発明は、食品、飲料、菌等の生体材料の存在を可視化するのに利用可能である。
【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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【国際調査報告】
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