(57)【要約】【課題】  本発明は、表示画像を三次元分布のＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸方向に移動させることが可能で、且つ、画像生成に関わる分光データを容易に変更できる画像処理装置を提供することを目的とする。【解決手段】  分光データの三次元分布のうち所定平面における画像を表示画像として表示部に表示させる画像処理装置１１であって、ポインティングデバイスから指示を取得する取得部１２と、指示に基づいて表示画像を変更する変更部１３と、を有し、変更部は、取得部が第１の指示を取得した場合は、所定平面が所定平面と平行に移動するように表示画像を変更し、取得部が第２の指示を取得した場合は、所定平面が所定平面と垂直に移動するように表示画像を変更し、取得部が第３の指示を取得した場合は、分光データを第１の分光データから第１の分光データと異なる第２の分光データに変更することで表示画像を変更することを特徴とする画像処理装置。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
分光データの三次元分布のうち所定平面における画像を表示画像として表示部に表示させる画像処理装置であって、
ポインティングデバイスから指示を取得する取得部と、
前記指示に基づいて前記表示画像を変更する変更部と、を有し、
前記変更部は、
前記取得部が第１の指示を取得した場合は、前記所定平面が前記所定平面と平行に移動するように前記表示画像を変更し、
前記取得部が第２の指示を取得した場合は、前記所定平面が前記所定平面と垂直に移動するように前記表示画像を変更し、
前記取得部が第３の指示を取得した場合は、前記分光データを第１の分光データから前記第１の分光データと異なる第２の分光データに変更することで、前記表示画像を変更する
ことを特徴とする画像処理装置。
【請求項２】
複数の分光データの三次元分布のうち所定平面における画像を表示画像として表示部に表示させる画像処理装置であって、
ポインティングデバイスから指示を取得する取得部と、
前記指示に基づいて前記表示画像を変更する変更部と、を有し、
前記複数の分光データをそれぞれ異なる色で前記表示部に表示させ、
前記変更部は、
前記取得部が第１の指示を取得した場合は、前記所定平面が前記所定平面と平行に移動するように前記表示画像を変更し、
前記取得部が第２の指示を取得した場合は、前記所定平面が前記所定平面と垂直に移動するように前記表示画像を変更し、
前記取得部が第３の指示を取得した場合は、前記複数の分光データのうち第１の色で表示されている分光データを第１の分光データから前記第１の分光データと異なる第２の分光データに変更することで、前記表示画像を変更する
ことを特徴とする画像処理装置。
【請求項３】
前記変更部は、前記取得部が第４の指示を取得した場合は、前記第１の色と異なる第２の色で表示されている分光データを第３の分光データから前記第３の分光データと異なる第４の分光データに変更することで、前記表示画像を変更する
ことを特徴とする請求項２に記載の画像処理装置。
【請求項４】
前記複数の分光データと前記複数の分光データを表示する色との組み合わせが記録されており、
前記変更部は、
前記第３の指示を取得した場合は、前記組み合わせを第１の組み合わせから前記第１の組み合わせと異なる第２の組み合わせに変更することで、前記表示画像を変更する
ことを特徴とする請求項２に記載の画像処理装置。
【請求項５】
複数の分光データの三次元分布のうち所定平面における画像を表示画像として表示部に表示させる画像処理装置であって、
ポインティングデバイスから指示を取得する取得部と、
前記指示に基づいて前記表示画像を変更する変更部と、を有し、
前記複数の分光データをそれぞれ異なる色で前記表示部に表示させ、
前記変更部は、
前記取得部が第１の指示を取得した場合は、前記所定平面が前記所定平面と平行に移動するように前記表示画像を変更し、
前記取得部が第２の指示を取得した場合は、前記所定平面が前記所定平面と垂直に移動するように前記表示画像を変更し、
前記取得部が第３の指示を取得した場合は、前記複数の分光データのうち分光データを表示している色を第１の色から前記第１の色と異なる第２の色に変更する
ことを特徴とする画像処理装置。
【請求項６】
前記変更部は、
前記取得部が第４の指示を取得した場合は、同じ分光スペクトルから得られた前記分光データと異なる分光データを表示している色を第３の色から前記第３の色と異なる第４の色に変更する
ことを特徴とする請求項５に記載の画像処理装置。
【請求項７】
前記第１及び第２の分光データは、同じ分光スペクトルから得られた分光データである
ことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の画像処理装置。
【請求項８】
前記分光データは、分光スペクトルを主成分分析して取得した主成分スコアであり、
前記変更部は、前記取得部が前記第３の指示を取得した場合は、前記主成分スコアを第ｎ主成分スコアから前記第ｎ主成分スコアと異なる第ｍ主成分スコアに変更することで、前記表示画像を変更する
ことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載の画像処理装置。
【請求項９】
前記分光データは、分光スペクトルの特定波長における強度であり、
前記変更部は、前記取得部が前記第３の指示を取得した場合は、前記特定波長を第１の波長から前記第１の波長と異なる第２の波長に変更することで、前記表示画像を変更する
ことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載の画像処理装置。
【請求項１０】
前記ポインティングデバイスは、第１の操作部と第２の操作部と第３の操作部とを有し、
前記第１、第２、第３の操作部は、片手で操作できる位置に配置されており、
前記取得部は、前記第１の操作部から前記第１の指示を取得し、前記第２の操作部から前記第２の指示を取得し、前記第３の操作部から前記第３の指示を取得し、
ことを特徴とする請求項１乃至９のいずれか一項に記載の画像処理装置。
【請求項１１】
前記ポインティングデバイスは、マウス又はトラックボール又はジョイスティック又はタッチパッドである
ことを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の画像処理装置。
【請求項１２】
前記ポインティングデバイスは、マウスであり、
前記取得部は、
前記マウスの水平移動センサーから前記第１の指示を取得し、
前記マウスのスクロールホイール及びクリックボタンの一方から前記第２の指示を取得し、他方から前記第３の指示を取得する
ことを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか一項に記載の画像処理装置。
【請求項１３】
分光スペクトルを解析して前記分光データを取得する解析部を更に有する
ことを特徴とする請求項１乃至１２のいずれか一項に記載の画像処理装置。
【請求項１４】
分光スペクトルを取得する分光測定部と、
前記分光スペクトルから得られた分光データの三次元分布を表示部に表示させる請求項１乃至１３のいずれか一項に記載の画像処理装置と、を備える
ことを特徴とする分光測定装置。
【請求項１５】
分光データの三次元分布のうち所定平面における表示画像を表示部に表示させる画像処理方法であって、
ポインティングデバイスからの指示を取得する取得ステップと、
前記指示に基づいて前記表示画像を変更する変更ステップと、を有し、
前記変更ステップでは、
前記取得ステップで第１の指示を取得した場合は、前記所定平面が前記所定平面と平行に移動するように前記表示画像を変更し、
前記取得ステップで第２の指示を取得した場合は、前記所定平面が前記所定平面と垂直に移動するように前記表示画像を変更し、
前記取得ステップで第３の指示を取得した場合は、前記分光データを第１の分光データから前記第１の分光データと異なる第２の分光データに変更することで、前記表示画像を変更する
ことを特徴とする画像処理方法。
【請求項１６】
複数の分光データの三次元分布のうち所定平面における画像を表示画像として表示部に表示させる画像処理方法であって、
ポインティングデバイスからの指示を取得する取得ステップと、
前記指示に基づいて前記表示画像を変更する変更ステップと、を有し、
前記複数の分光データをそれぞれ異なる色で前記表示部に表示させ、
前記変更ステップでは、
前記取得ステップで第１の指示を取得した場合は、前記所定平面が前記所定平面と平行に移動するように前記表示画像を変更し、
前記取得ステップで第２の指示を取得した場合は、前記所定平面が前記所定平面と垂直に移動するように前記表示画像を変更し、
前記取得ステップで第３の指示を取得した場合は、前記複数の分光データのうち第１の色で表示されている分光データを第１の分光データから前記第１の分光データと異なる第２の分光データに変更することで、前記表示画像を変更する
ことを特徴とする画像処理方法。
【請求項１７】
複数の分光データの三次元分布のうち所定平面における画像を表示画像として表示部に表示させる画像処理方法であって、
ポインティングデバイスからの指示を取得する取得ステップと、
前記指示に基づいて前記表示画像を変更する変更ステップと、を有し、
前記複数の分光データをそれぞれ異なる色で前記表示部に表示させ、
前記変更ステップでは、
前記取得ステップで第１の指示を取得した場合は、前記所定平面が前記所定平面と平行に移動するように前記表示画像を変更し、
前記取得ステップで第２の指示を取得した場合は、前記所定平面が前記所定平面と垂直に移動するように前記表示画像を変更し、
前記取得ステップで第３の指示を取得した場合は、前記複数の分光データのうち第１の分光データを表示している色を第１の色から前記第１の色と異なる第２の色に変更することで、前記表示画像を変更する
ことを特徴とする画像処理方法。
【請求項１８】
請求項１５乃至１７のいずれか一項に記載の画像処理方法をコンピュータに実行させるプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、分光データの三次元分布を表示させる画像処理装置、及び画像処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、様々な分光技術を利用した分光顕微鏡が開発され、生体試料の観察等に応用されている。このような観察方法は分光イメージング法と呼ばれ、吸収分光、蛍光分光、ラマン散乱、多光子吸収分光などを用いた方法が知られている。
【０００３】
分光イメージング法に用いる装置として、分子の振動によって電磁波の波長が変化するストークスラマン散乱、あるいは誘導ラマン散乱等の現象を利用した非線形ラマン散乱顕微鏡が開発されており、細胞内部の組成や状態を観察する手段として期待されている。
【０００４】
特許文献１には、このような非線形ラマン散乱顕微鏡を用いて、明視野画像上の任意の領域の分光スペクトルを取得する方法が記載されている。取得した分光スペクトルに対して主成分分析等の解析を行い、得られた分光データを明視野画像の座標に合わせてプロットすることで解析結果を画像として表示する。このような手法を用いれば、無染色の生体試料でも、染色した生体試料を光学顕微鏡で観察した際に得られるような平面画像を取得できる。また、レーザ光の焦点位置を試料の深さ方向に移動させながら平面画像を取得すれば、それらを重ね合わせて三次元分布を得ることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１１−１９６８５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
試料の構造や組成等を調べるために三次元分布を観察する場合は、三次元分布のうち所定平面における画像（表示画像）をディスプレイ等の表示部に表示する。ユーザは入力装置を操作することで、この表示画像のうち興味を持った領域を強調表示したり拡大表示したりしながら観察できる。また、三次元分布では所定平面と垂直な深さ方向についても観察する必要がある。そのため、表示画像を三次元的に切り替えられる構成が必要となる。
【０００７】
一方、試料の構造や組成等を調べるためには、分光データを適宜変更して表示できることが望ましい。分光スペクトルを主成分分析して得られた主成分スコアの三次元分布を生成した場合を例にとると、分光スペクトルの主成分分析によって複数の主成分スコアを取得できるが、この中から試料の観察に最適な主成分スコアを素早く選択することは容易ではない。そのため、各主成分スコアの三次元分布を観察しながら最適な主成分スコアを選択できることが望ましい。特定波長における分光スペクトルの強度の三次元分布を生成した場合にも同様に、波長を変化させながら三次元分布を観察できることが望ましい。
【０００８】
すなわち、表示画像を三次元的に切り替えることが可能で、且つ、画像生成に関わる分光データを変更できる画像処理装置が必要となる。しかし、これらの操作をキーボード等の入力装置を用いて行うと、画像の動きとキーの配置とが一致しないため、操作が煩雑となる。
【０００９】
上述の課題に鑑み、本発明は、三次元分布の表示画像について、表示画像の三次元的な切り替えと、画像生成に関わる分光データの変更とを容易に行うことができる画像処理装置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】
【００１０】
本発明の一側面としての画像処理装置は、分光データの三次元分布のうち所定平面における画像を表示画像として表示部に表示させる画像処理装置であって、ポインティングデバイスから指示を取得する取得部と、前記指示に基づいて前記表示画像を変更する変更部と、を有し、前記変更部は、前記取得部が第１の指示を取得した場合は、前記所定平面が前記所定平面と平行に移動するように、前記表示画像を変更し、前記取得部が第２の指示を取得した場合は、前記所定平面が前記所定平面と垂直に移動するように、前記表示画像を変更し、前記取得部が第３の指示を取得した場合は、前記分光データを第１の分光データから前記第１の分光データと異なる第２の分光データに変更することで、前記表示画像を変更することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の一側面としての画像処理装置によれば、三次元分布の表示画像について、表示画像の三次元的な切り替えと、画像生成に関わる分光データの変更とを容易に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】第１の実施形態の画像処理装置を説明する図。
【図２】第１の実施形態の分光測定装置を説明する図。
【図３】第１の実施形態のポインティングデバイスを説明する図。
【図４】第１及び第２の実施形態の表示画像の変更に関する表。
【図５】第１の実施形態の画像処理に係るフローチャート。
【図６】第１の実施形態の表示画像の変更を説明する図。
【図７】第３及び第４の実施形態のポインティングデバイスを説明する図。
【図８】第３及び第４の実施形態の表示画像の変更に関する表。
【図９】第５の実施形態のポインティングデバイスを説明する図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
（第１の実施形態）
本実施形態における分光測定装置について、図１及び図２を参照して説明する。なお、本実施形態の分光測定装置は、透過型の非線形ラマン散乱顕微鏡を想定しているが、それに限らず、自発ラマン散乱、赤外吸収分光、紫外可視分光、蛍光分光、質量分析等を測定する別の測定装置でも良い。また、透過型に限らず、反射型の分光測定装置でも良い。
【００１４】
図１（ａ）は、本実施形態における分光測定装置のブロック図である。図１（ａ）に示すように、本実施形態における分光測定装置は、画像処理装置１１（以降、単に「装置１１」と呼ぶ）、分光測定部１４、表示部１５、ポインティングデバイス１６を有する。
【００１５】
分光測定部１４は、分光スペクトルの測定と分光データの取得を行う部分である。装置１１は、取得した分光データの三次元分布のうち所定平面における画像を表示画像として表示部１５に表示させる部分で、取得部１２と変更部１３とを有する。ここで、本明細書では、所定平面と平行な方向をＸ軸方向、Ｙ軸方向とし、Ｘ軸方向及びＹ軸方向と直交する方向、すなわち、所定平面と垂直な方向をＺ軸方向と呼ぶ。
【００１６】
装置１１は、ＣＰＵ（不図示）、メモリ（不図示）、記憶デバイス（不図示）等を備えたコンピュータで、ＣＰＵ（不図示）が取得部１２及び変更部１３として機能する。不図示の記憶デバイスは、解析前、解析中、解析後の分光データを必要に応じて記憶する。
【００１７】
ポンティングデバイス１６は、表示部１５に表示されている表示画像を変更するための指示を与える。さらに、ポインティングデバイス１６は、分光測定部１４への指示を与える機能を有しても良い。なお、分光測定装置の具体的な操作手順や各部の役割、指示やデータのやり取りについての詳細は後述する。
【００１８】
図２に分光測定部１４の詳細な構成を示した。分光測定部１４は、光源５１と光学系５２、ステージ５３、分光素子５４、検出器５５、制御部５６を有する。制御部５６は、装置１１及び記憶部５７と接続されている。
【００１９】
光源５１は、試料５８を分光測定するための電磁波を放射する。光源５１は、電磁波の波長を変えることができる波長可変型の光源でも良いし、広帯域の電磁波を放射するものでも良い。また、これらを組み合わせて使用しても良い。光源５１から放出された電磁波は、光学系５２によって試料５８に入射する。
【００２０】
ステージ５３は、試料５８が配置される部分で、ステージ５３を移動することで測定領域を適宜変更する。ステージ５３の移動は制御部５６によって制御されている。
【００２１】
試料５８を通過した電磁波は検出器５５で検出される。検出器５５には、ＣＣＤやＣＭＯＳ型のエリアセンサー等を用いることができる。分光測定部１４は、検出器５５としてセンサーを一つ用いた一括撮像方式、ステージスキャン撮像方式、又は、複数のセンサーを用いたラインスキャン撮像方式などにより分光データを取得する。検出器５５と試料５８との間には、分光素子５４が配置されており、光源５１に広帯域の電磁波を放射する光源を用いた場合、分光素子５４を透過する波長を変化させることで分光スペクトルを測定できる。光源５１が可変波長型である場合には、分光素子５４を用いず、波長を変えながら測定を行えば良い。
【００２２】
制御部５６は、ＣＰＵ、メモリ、記憶デバイス等を備えたコンピュータで、検出器５５の検出結果から分光スペクトルの取得を行う。また、取得した分光スペクトルを解析して、複数の分光データを取得する。分光スペクトル及び分光データは記憶部５７に記憶される。なお、制御部５６と装置１１とを一体に構成しても良い。ステージ５３を上下に動かしながら上述のような測定を繰り返すことで、三次元空間情報を含む分光データを取得できる。
【００２３】
取得した分光データは、制御部５６から装置１１に送られ、表示部１５に表示される。本実施形態では、例として、制御部５６が分光スペクトルの主成分分析を行って得られた主成分スコアを分光データとして用いる場合を説明する。なお、本実施形態に限らず、分光スペクトルの解析は、特定波長におけるスペクトルの強度を抽出したり、主成分分析以外の多変量解析（独立成分分析等）を行ったりしても良い。
【００２４】
取得部１２には、ポインティングデバイス１６が接続されている。ユーザがポインティングデバイス１６の操作部を操作することで、表示部１５に表示される表示画像を変更できる。本実施形態におけるポインティングデバイス１６は、図３に示すようなマウス３１である。
【００２５】
マウス３１は、左クリックボタン３２、右クリックボタン３３、スクロールホイール３４を備えるとともに、マウス３１の水平方向への移動を感知する水平移動センサー（不図示）を備える。スクロールホイール３４は、図３のＡ方向及びＢ方向に回転する。これらの構成は、ユーザが所定の操作を行うことにより、装置１１及びその他の構成に、操作に応じた指示を与えるための操作機構である。
【００２６】
ポインティングデバイス１６を用いて表示画像を変更する方法について、図４と図５を参照して説明する。図４は、ポインティングデバイス１６からの指示と変更部１１３の処理との関係をまとめた表である。また、図５は、本実施形態の画像処理に係るフローチャートである。このフローチャートのステップＳ１からＳ８に対応するプログラムは、装置１１の記憶デバイスに記憶されており、ＣＰＵがそれを読み込んで実行することで各処理が行われる。また、装置１１の記憶デバイスには、図４のようなポインティングデバイス１６からの指示と変更部１１３の処理との関係をまとめた表が記憶されている。ＣＰＵは、図５のようなプログラムを実行する際には、この表を参照してポインティングデバイス１６からの指示に対応する処理を判断する。
【００２７】
まず、図５を参照して装置１１による表示画像の変更方法を説明する。装置１１は制御部５６で生成された分光データを取得する（Ｓ１）。次に、取得した複数の分光データのうち第ｎ主成分スコアの分光データから三次元分布を生成して、三次元分布のうち所定平面における画像を表示画像として表示部１５に表示させる（Ｓ２）。本実施形態では、第ｎ主成分スコアの分光データの三次元分布のうち任意のＺ座標における所定平面の画像を表示画像として表示する。
【００２８】
ここからは、装置１１は、ユーザがポインティングデバイス１６を操作することによって送られる指示に従って表示画像を変更する。具体的には、ポインティングデバイス１６からの指示を取得部１２が取得し、その指示に基づいて変更部１３が表示画像を変更する。
【００２９】
ユーザがマウス３１を水平方向に操作して、マウス３１が水平移動すると、取得部１２は第１の指示を取得して、ステップＳ３からステップＳ４に進む。すなわち、変更部１３が、マウス３１の移動方向に従って所定平面をＸ軸及びＹ軸と平行に移動することによって表示画像を変更する。これにより、表示画像は、所定平面と平行な方向に切り替えられる。
【００３０】
図４（ａ）に示すように、スクロールホイール３４は、所定平面を所定平面と垂直な方向（Ｚ軸方向）に移動させる指示（第２の指示）を装置１１に与える。ユーザがスクロールホイールを回転させると、取得部１２が第２の指示を取得して、ステップＳ５からステップＳ６に進み、変更部１３がステップＳ６の処理を実行する。すなわち、変更部１３が所定平面をＺ軸方向に移動させて、異なるＺ座標におけるＸＹ平面の画像を表示画像として表示させる。すなわち、所定平面と垂直な方向に表示画像の切り替えを行う。
【００３１】
具体的には、複数のＸＹ平面画像６１のうち表示部１５に図６のＺ座標ｋのＸＹ平面画像６２が表示されていた場合、スクロールホイール３４をＡ方向に回転させるとＺ座標ｋ−１のＸＹ平面画像６３が表示される。スクロールホイール３４をＢ方向に回転させるとＺ座標ｋ＋１のＸＹ平面画像６４が表示される。スクロールホイール３４の回転量によってＺ座標の変化の大きさが決まる。
【００３２】
左クリックボタン３２と右クリックボタン３３には、三次元分布を生成する分光データを変更する第３の指示を装置１１に与える機能が割り当てられている。すなわち、左クリックボタン３２及び右クリックボタン３３が操作されると、取得部１２は第３の指示を取得して、ステップＳ７からステップＳ８に進み、変更部１３がステップＳ８の処理を実行する。
【００３３】
具体的には、第ｎ主成分スコアの三次元分布についての表示画像が表示されている場合、ユーザが左クリックボタン３２を押下げると、変更部１３は、第ｎ主成分スコアの分光データを第ｎ＋１主成分スコアの分光データに変更する。その結果、第ｎ＋１主成分スコアの三次元分布についての表示画像が表示される。また、ユーザが右クリックボタンを押下げると、第ｎ主成分スコアの分光データを第ｎ−１主成分スコアの分光データに変更して、第ｎ−１主成分スコアの三次元分布についての表示画像を表示する。
【００３４】
表示画像が、第１主成分スコアの三次元分布である場合は、ユーザが右クリックボタン３３を押下げても表示部１３は表示画像を変更しない構成でも良いし、最後の主成分スコアの三次元分布を表示させるという構成でも良い。
【００３５】
本実施形態では、ポインティングデバイス１６より送られる第１から第３の指示を受けて、表示部１５の表示画像のＸＹ平面方向、Ｚ軸方向への移動と分光データの変更とを行うことができる。そのため、ユーザはポインティングデバイスを操作するだけで、表示画像を容易に変更できる。すなわち、本実施形態の画像処理装置１１は、表示画像の三次元的な切り替えと、画像生成に関わる分光データの変更とを容易に行うことができる。
【００３６】
また、所定平面がＸＹ平面方向に動くように表示画像を変更する場合、マウス３１の移動方向と対応した方向に表示画像を切り替えたり、スクロールホイール３４を回転する方向に応じて表示画像のＺ座標を変更したりできる。そのため、表示画像の三次元的な切り替えをより直感的な操作で行うことが可能となる。また、表示画像を観察しながら容易に表示画像の切り替えを行うことが可能となる。
【００３７】
（第２の実施形態）
第２の実施形態の画像処理装置について説明する。なお、第１の実施形態と共通する部分は説明を省略する。本実施形態の画像処理装置としては、装置１１を用いた。
【００３８】
第１の実施形態では、表示画像は単一の主成分スコアの分光データの三次元分布を表示していた。それに対し、本実施形態では複数の主成分スコアの分光データを用いて生成した三次元分布のうち所定平面における画像を表示画像として表示する。例として、第ｎ主成分スコアと第ｍ主成分スコアの２つを用いて作成した三次元分布について説明する。
【００３９】
まず、装置１１は制御部５６から分光データを取得して、第ｎ主成分スコアの分光データと第ｍ主成分スコアの分光データとを選択して、各々を表示する色を割り当てる。本実施形態では、第ｎ主成分スコアを赤色で表示して、第ｍ主成分スコアを青色で表示する。割り当てる色や組み合わせはこれに限定されるものではない。
【００４０】
そして、装置１１は、２つの分光データの三次元分布を生成して、適当なＺ座標ｋにおけるＸＹ平面（所定平面）における画像を表示部１５に表示させる。表示部１５には、第ｎ主成分スコア及び第ｍ主成分スコアそれぞれの大小関係に応じて、色彩が赤色から黄色を経て青色に変化するように表示される。このように表示すると、複数の主成分スコア同士の相関を色彩の違いで表現できるため、単独の主成分スコアを表示しても判らなかった分光スペクトルの差異を認識できる。
【００４１】
上述のような複数の主成分スコアの表示画像について、ユーザが、ポインティングデバイス１６としてのマウス３１を操作することによって、画像処置装置１１が表示画像を変更する方法を説明する。図４（ｃ）及び図４（ｄ）に、マウス３１の左クリックボタン３２と右クリックボタン３３とからの指示と表示部１３の処理との関係の一例を示した。装置１１の記憶デバイスには、図４（ｃ）又は図４（ｄ）のような表が記憶されており、ＣＰＵは、この表を参照してポインティングデバイス１６からの指示に対する処理を判断し、画像処理のプログラムを実行する。ここでは、図４（ｃ）の表の処理を行う場合を例に説明する。
【００４２】
本実施形態では、第１の実施形態と同様に、ユーザがマウス３１を水平移動させることよって第１の指示が取得部１２に送られると、変更部１３は、所定平面をＸ軸及びＹ軸と平行に移動させて、表示画像の表示範囲や表示位置を変更する。また、ユーザがスクロールホイール３４を回転させると、取得部１２は第２の指示を取得して、変更部１３がスクロールホイール３４の回転方向及び回転量に応じて所定平面のＺ座標を変更する。
【００４３】
マウス３１の左クリックボタン３２と右クリックボタン３３は、表示画像を形成する分光データを変更する指示を出す。第１の実施形態とは異なり、左クリックボタン３２は赤色で表示する分光データを変更し、右クリックボタン３３は青色で表示する分光データを変更する。
【００４４】
すなわち、ユーザが左クリックボタン３２を押下げると、取得部１２が指示（第３の指示）を取得して、変更部１３が、表示画像のうち赤色で表示されていた第ｎ主成分スコアの分光データを第ｎ＋１主成分スコアの分光データに変更する。逆に、ユーザが右クリックボタン２３を押下げると、取得部１が指示（第４の指示）を取得して、変更部１３が、青色で表示されていた第ｍ主成分スコアの分光データを第ｍ＋１主成分スコアの分光データに変更する。このような構成にすることで、複数の分光データを用いた場合でも、表示画像を観察しながら三次元分布の生成に用いる分光データを変更できるため、分光スペクトルの差異をより効果的に観察できる。
【００４５】
なお、左クリックボタン３２と右クリックボタン３３からの指示に基づいて変更するものは本実施形態に限らず、例えば、各主成分スコアに割り当てられた色を図４（ｄ）のように左右のクリックボタンで変更する形態でも良い。また、図４（ｅ）に示すように、分光データと分光データを表示する色との組み合わせを予めデータテーブルとして画像処理装置１５に記録しておき、本実施形態を適用しても良い。すなわち、左クリックボタン３２と右クリックボタン３３からの指示に基づいて、データテーブルにおける組み合わせの番号を変更しても良い。
【００４６】
このように、本実施形態の画像処理装置は、複数の分光データの三次元分布のうち所定平面における画像を表示画像として表示部に表示させる。本実施形態によれば、ユーザは１つのポインティングデバイスを操作すれば、表示画像の三次元的な切り替えに加え、複数の主成分スコアと色との組合せを変更した表示画像を容易に表示させることができる。その結果、分光スペクトルの差異をより効果的に観察することができる。
【００４７】
また、所定平面がＸＹ平面方向に動くように表示画像を変更する場合はマウス３１の移動方向と対応した方向に表示画像を切り替えたり、スクロールホイール３４を回転する方向に応じて表示画像のＺ座標を変更したりできる。そのため、表示画像の三次元的な切り替えをより直感的な操作で行うことが可能となる。また、表示画像を観察しながら容易に表示画像の切り替えを行うことが可能となる。
【００４８】
（第３の実施形態）
第３の実施形態として、ポインティングデバイス１６としてジョイスティック７０を用いる場合について説明する。本実施形態の画像処理装置は、ポインティングデバイス１６としてジョイスティック７０を使用する以外は、第１の実施形態と同様である。第１の実施形態と共通する部分は説明を省略する。
【００４９】
図７（ａ）にジョイスティック７０の模式図を示す。ジョイスティック７０は、支持台７３と、支持台７３に支持されたスティック７２及びボタン７１を有する。ボタン７１は、スティック７２の上部に配置されている。
【００５０】
本実施形態では、ボタン７１を押すことによってスティック７２の操作モードを切り替える。例えば、ボタン７１を押していない状態でスティック７２を操作すると、表示画像を所定平面と平行な方向に切り換える指示（第１の指示）が出力される。取得部１２が第１の指示を取得すると、変更部１３が、所定平面をＸＹ平面方向に移動することにより表示画像を変更する。
【００５１】
また、ボタン７１を押しながらスティック７２をＹ方向に操作すると、取得部１２が第２の指示を取得し、変更部１３は、異なるＺ座標におけるＸＹ平面の画像を表示画像として表示させる。スティック７２をＹ方向のどちらの向きに操作するかで、所定平面のＺ座標を変更する方向を変更することが望ましい。ボタン７１を押しながらスティック７２をＸ方向に操作すると、取得部１２が第３の指示を取得し、変更部１３が、表示画像の主成分スコアの分光データを別の主成分スコアの分光データに変更する。この場合も、スティック７２をＸ方向のどちらの向きに操作するかによって、第ｎ主成分スコアの分光データを、第ｎ＋１主成分スコアの分光データに変更するか、第ｎ−１主成分スコアの分光データに変更するか、を選択できることが望ましい。
【００５２】
ポインティングデバイス１６としてのジョイスティックの操作と変更部１３の処理の関係をまとめた表を、図８（ａ）に示す。図８（ａ）に示すように、第１および第２の実施形態では、マウス３１は第１〜第３の指示のそれぞれを出力する操作部をそれぞれ有していたが、本実施形態では、スティック７２が３つの操作部としての機能を有する。すなわち、ボタン７１を押されていない状態のスティック７２が第１の指示を出力する第１の操作部として機能する。また、ボタン７１が押されている状態のスティック７２は、操作方向に応じて第２の指示を出力する第２の操作部又は第３の指示を出力する第３の操作部として機能する。
【００５３】
なお、図８（ａ）に示した操作と変更部１３の処理との組み合わせは一例であり、他の組み合わせによって表示画像の変更を行っても良い。たとえば、ボタン７１を押している間のスティック７２の操作による指示と、ボタン７１を押していない間のスティック７２の操作による指示と、を入れ替えてもよい。また、表示する主成分スコアの分光データの選択を、スティック７２をＸ方向に操作した場合の処理に、所定平面のＺ方向への移動を、スティック７２をＹ方向に操作した場合の処理に割り当ててもよい。
【００５４】
表示画像の三次元的な切り替えおよび主成分スコアの分光データの選択を行うスピードを変更できるようにすることにより、操作性をより向上することも可能である。この場合、ジョイスティック７０は、スティック７２が傾いた角度、傾いた方向を高精度で検出できるものが好ましい。スティック７２を大きく傾けると所定平面が大きく移動し、スティック７２を小さく傾けると所定平面が小さく移動するようにすると、素早く正確な表示画像の変更が可能である。
【００５５】
また、ユーザがスティック７２を傾けるスピードを検出し、それを上述のように所定平面の移動量又は移動速度に割り当ててもよい。所定平面の移動速度を切り替えるためのボタン、ダイヤル等を別に追加すると、さらに素早く任意の場所の画像を表示できる。
【００５６】
本実施形態の画像取得装置は、三次元分布の表示画像の三次元的な切り替えと、画像生成に関わる分光データの変更とを容易に行うことができる。また、スティック７２を傾けた方向と対応する方向に所定平面が移動するような構成にすれば、表示画像の三次元的な切り替えをより直感的な操作で行うことが可能となる。その結果、表示画像を観察しながら容易に表示画像の切り替えを行うことが可能となる。
【００５７】
（第４の実施形態）
第４の実施形態は、ポインティングデバイス１６として第３の実施形態とは異なるジョイスティック８０を用いる。その他の構成は、第１の実施形態と同様であるため、説明を省略する。
【００５８】
図７（ｂ）にジョイスティック８０の模式図を示す。ジョイスティック８０は、支持台７３と、支持台７３に支持されたスティック７７と、を有する。スティック７７の上部には、ボタン７４、７５と、スクロールホイール７６とが配置されている。スクロールホイール７６は、これに限らず、二つのボタンやレバー、ダイヤル等でもよい。また、ジョイスティック８０は、ボタン７４、７５とスクロールホイール７６とがスティック７７上部に配置されているが、これに限らず、スティック７７、ボタン７４、７５、スクロールホイール７６等が片手で同時に操作できる範囲に配置されていれば良い。
【００５９】
スティック７７は、支持台７３に支持されている。支持台７３は、スティック７７をどの方向に傾けても大きく動かないようにする必要がある。スティック７７を操作すると、取得部１２は第１の指示を取得して、変更部１３が表示画像をＸＹ平面方向に切り換え、ボタン７４、７５を操作すると、取得部１２は第２の指示を取得して、変更部１３が表示画像をＺ軸方向に切り換える。また、スクロールホイール７６を操作すると、取得部１２は第３の指示を取得して、変更部１３が表示画像の主成分スコアの分光データを変更する。ジョイスティック８０からの指示に応じた画像処理の方法は、第１の実施形態と同様のため、詳細な説明は省略する。
【００６０】
すなわち、本実施形態では、スティック７７が第１の指示を出力する第１の操作部、ボタン７４、７５が第２の指示を出力する第２の操作部、スクロールホイール７６が第３の指示を出力する第３の操作部として機能する。
【００６１】
所定平面の移動は、任意のスピードで任意の場所へ移動できることが望ましい。そのために、ジョイスティック８０は、スティック７７が傾いた角度、傾いた方向を高精度で検出できることが望ましい。検出された角度、方向に対応して、所定平面の移動が行われる構成となる。具体的には、スティック７７の傾きが大きいと所定平面の移動速度が速くなり、スティック７７の傾きが小さいと所定平面の移動速度が遅くなるようにすることにより、素早く正確な所定平面の移動が可能である。
【００６２】
ユーザがスティック７７を傾けた際のそのスピードを検出し、スピードに応じて所定平面の移動量の大きさを変更する構成としてもよい。また、ジョイスティック８０にダイヤル、ボタン等を更に設け、それによって所定平面の移動速度を切り替えられる構成でも良い。
【００６３】
本実施形態の画像取得装置は、表示画像の三次元的な切り替えと、画像生成に関わる分光データの変更とを容易に行うことができる。
【００６４】
また、スティック７７を傾けた方向に所定平面が動いてＸＹ平面方向に表示画像を切り替えたり、スクロールホイール７６を回転する方向に応じて表示画像のＺ座標を変更したりと、表示画像の変更を、より直感的な操作で行うことが可能となる。その結果、表示画像を観察しながら容易に表示画像の切り替えを行うことが可能となる。さらに、ユーザがスティック７７を傾けた角度、方向、スピード等に応じて表示画像が変更する様子が変化するように設定すれば、表示画像の変更のための操作をより直感的に行うことができる。
【００６５】
（第５の実施形態）
第５の実施形態では、ポインティングデバイス１６としてトラックボール１０５を用いる。なお、本実施形態は、ポインティングデバイス１６としてトラックボール１０５を使用する以外は、装置構成及び画像処理方法等は、第１の実施形態と共通である。そのため、第１の実施形態と共通する部分は説明を省略する。
【００６６】
図９は、本実施形態のトラックボール１０５を説明する図である。トラックボール１０５は、ボタン１０１、１０２と、ボール部１０３と、スクロールホイール１０４と、を有する。ボタン１０１、１０２、及び、ボール部１０３、スクロールホイール１０４は、トラックボール１０５の上部（上面）に配置されている。ボタン１０１、１０２は、ボール部１０３に手を載せた状態でもその手で操作可能な位置に配置されている。また、トラックボール１０５は、ボタン１０１、１０２等が配置されている面と対向する面、すなわちトラックボール１０５の下面には、不図示の水平移動センサーが備えられている。
【００６７】
トラックボール１０５は、水平移動センサーを備えるため、トラックボール１０５の平面移動を検出できる。トラックボール１０５が平面移動すると、取得部１２が第１の指示を取得し、変更部１３が、所定平面がＸＹ平面方向に移動するように表示画像を変更する。また、ボール部１０３の操作でも同様に、所定平面をＸＹ平面方向へ移動できる。ボール部１０３は、その性質上、微細な操作を得意とするポインティングデバイスであるため、所定平面を正確な位置に微小量だけ移動させてユーザの所望の位置の画像を表示させるのに適している。そこで、トラックボール１０５を移動させて所定平面を粗く動かし、ボール部１０３を操作することによって所定平面を微動させれば、所定平面を素早く所望の位置に移動できる。
【００６８】
また、ボタン１０１、１０２を操作することにより、取得部１２が第３の指示を取得し、変更部１３が、表示画像の主成分スコアの分光データを別の主成分スコアの分光データに変更する。このとき、ボタン１０１を操作した場合とボタン１０２を操作した場合とで、異なる分光データに変更されることが望ましい。例えば、第ｎ主成分スコアの分光データの画像が表示されていたとすると、左のボタン１０１を操作すれば第ｎ＋１主成分スコアの分光データの画像に変更し、右のボタン１０２を操作すれば第ｎ−１主成分スコアの分光データの画像に変更するように設定する。もちろん、各ボタンの機能を逆にしても良い。
【００６９】
ユーザがスクロールホイール１０４を回転させる操作を行うと、取得部１２が第２の指示を取得し、変更部１３が、所定平面がＺ方向に移動するように表示画像の変更を行う。
【００７０】
トラックボール１０５の操作と変更部１３の処理との関係をまとめた表を図８（ｂ）に示す。図８（ｂ）に示すように、本実施形態では、トラックボール１０５の水平移動センサー及びボール部１０３が第１の指示を出力する第１の操作部として機能する。そして、スクロールホイール１０４が第２の指示を出力する第２の操作部として機能し、ボタン１０１、１０２が第３の指示を出力する第３の操作部として機能する。装置１１は、図８（ｂ）のような指示と処理との関係表を装置１１の不図示の記憶デバイスに記憶しておき、表示画像の変更を行う場合には、この表を参照して、ユーザが行ったポインティングデバイス１６の操作に対応した処理を行う。ただし、図８（ｂ）の操作は一例であり、他の操作による表示画像の移動も考えられる。たとえば、粗動と微動を入れ替えても良く、また、表示する主成分の選択とＺ方向の切り替えを入れ替えても良い。
【００７１】
本実施形態の画像取得装置は、表示画像の三次元的な切り替えと、画像生成に関わる分光データの変更とを容易に行うことができる。
【００７２】
また、所定平面が動くように表示画像を変更する場合は、トラックボール１０５の移動方向及びボール部１０３の回転方向と対応した方向に表示画像を切り替えたり、スクロールホイール１０４を回転方向に応じて表示画像のＺ座標を変更したりする。そのため、表示画像の三次元的な切り替えをより直感的な操作で行うことが可能となる。また、これにより、表示画像を観察しながら容易に表示画像の切り替えを行うことが可能となる。
【００７３】
さらに、第３、第４の実施形態のように、トラックボール１０５、ボール部１０３を操作した場合の速度を検出して、それに応じた早さで表示画像を変更する構成にしても良い。これにより、表示画像の変更のための操作をより直感的に行うことができる。
【００７４】
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。
【００７５】
例えば、装置１１は、制御部５６で分光スペクトルの解析を行って分光データを取得し、画像処理装置１１はその分光データを受け取って画像を表示させている。しかし、画像処理装置の構成はこれに限定されず、例えば図１（ｂ）のように解析部１７を有していても良い。この場合、画像処理装置は制御部５６から分光スペクトルを受け取り、解析部１７で主成分分析などの解析を行って分光データを取得する。解析部１７が取得した分光データを基に表示画像を表示部１５に表示させる。
【００７６】
また、いずれの実施形態においても、所定平面が所定平面と平行な方向に移動する場合の移動方向は、Ｘ軸方向及びＹ軸方向だけでも良いし、ＸＹ平面内を所望の方向に移動しても良い。
【００７７】
第１及び第２の実施形態では、マウス３１からの指示は上記の割り当てには限定されず、図４（ｂ）のように、スクロールホイールと左右クリックボタンに逆の機能を割り当てても良い。すなわち、スクロールホイール又は左右クリックボタンの一方がＺ座標を変更する指示を与える機能を持ち、他方が分光データを変更する指示を与える機能を持っていれば良い。この場合、装置１１の記憶デバイスには図４（ｂ）の表が記憶されており、装置１１のＣＰＵは、この表を参照して表示画像の変更の処理を行う。
【００７８】
さらに、上述の第１から第５の実施形態では、主成分スコアの分光データから表示画像を取得しているが、分光データはこれに限定されず、分光スペクトルの特定波長における強度を分光データとして用いて、その三次元分布を表示させても良い。この場合、上述の実施形態において主成分スコアを変更させるための第３の指示を取得部１２が取得すると、変更部１３は、主成分スコアではなく、特定波長を第１の特定波長から第１の特定波長と異なる第２の特定波長に変更することで、表示画像を変更する。また、ポインティングデバイス１６は、上述の実施形態に記載のものに限らず、タッチパッド、タッチパネル等を用いることもできる。
【００７９】
これまで説明してきた第１から第５の実施形態を組み合わせることもできる。例えば、第１及び第２の実施形態のマウス３１の移動速度、第３の実施形態のスティック７２が傾けられた速度を検知して、それに応じて所定平面をＸＹ平面方向に移動する速度を変更してもよい。また、第２の実施形態のように異なる分光データの三次元分布を異なる色で表示して、色又は分光データを変更する構成は、第３〜第５の実施形態にも適用できる。上記各実施形態における様々な技術を適宜組み合わせることで得られる構成も本発明の範疇に属する。
【００８０】
上述の分光測定装置が有する構成は、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ  Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  Ｇａｔｅ  Ａｒｒａｙ）を使用してシステムを構築することもできる。このとき、制御部５６の機能の一部あるいは全てをＦＰＧＡ上に構築しても良い。また、画像処理装置１１、即ち、取得部１２、変更部１３、解析部１７のいずれか、或いは、全てをＦＰＧＡ上に構築しても良い。これらは、それぞれ異なったＦＰＧＡ上に構築しても良く、同一のＦＰＧＡ上に構築しても良い。
【００８１】
なお、本発明は例えば、システム、装置、方法、プログラムもしくは記憶媒体等としての実施態様をとることが可能である。また、複数の機器から構成されるシステムに適用しても良いし、一つの機器からなる装置に適用しても良い。
【００８２】
また、本発明はソフトウェアのプログラムをシステム或いは装置に直接或いは遠隔から供給し、そのシステム或いは装置のコンピュータが該供給されたプログラムコードを読み出して実行することによって前述した実施形態の機能が達成される場合を含む。この場合、供給されるプログラムは実施形態で図に示したフローチャートに対応したコンピュータプログラムである。従って、本発明の機能処理をコンピュータで実現するために、該コンピュータにインストールされるプログラムコード自体も本発明を実現するものである。
【００８３】
つまり、本発明は、本発明の機能処理を実現するためのコンピュータプログラム自体も含まれる。その場合、プログラムの機能を有していれば、オブジェクトコード、インタプリタにより実行されるプログラム、ＯＳに供給するスクリプトデータ等の形態であっても良い。
【００８４】
コンピュータプログラムを供給するためのコンピュータ読み取り可能な記憶媒体は、例えば、ハードディスク、光ディスク、光磁気ディスク、ＭＯ、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−ＲＷ、磁気テープ等でも良い。また、不揮発性のメモリカード、ＲＯＭ、ＤＶＤ（ＤＶＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−Ｒ）などでも良い。
【００８５】
その他、プログラムの供給方法としては、クライアントコンピュータのブラウザを用いてインターネットのホームページに接続し、該ホームページから本発明のコンピュータプログラムをハードディスク等の記憶媒体にダウンロードすることが挙げられる。この場合、ダウンロードされるプログラムは、圧縮され自動インストール機能を含むファイルであっても良い。また、本発明の機能処理をコンピュータで実現するためのプログラムファイルを複数のユーザに対してダウンロードさせるＷＷＷサーバも、本発明に含まれるものである。
【符号の説明】
【００８６】
１１  画像処理装置
１２  取得部
１３  変更部
【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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