(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ビニングモードを有するＣＣＤ撮像手段によって被写体を撮像して前記被写体の高周波成分を表す高周波画像データと該被写体の低周波成分を表す低周波画像データとをそれぞれ取得し、前記高周波画像データと低周波画像データとを合成して前記被写体を表す合成画像データを作成する画像データ作成方法において、
前記低周波画像データを、前記ＣＣＤ撮像手段の画素をビニングする第１のビニングモードによって撮像して取得し、前記高周波画像データを、前記ＣＣＤ撮像手段の画素をビニングしないで撮像して取得し、
前記高周波画像データにエッジ強調処理を施した後前記合成をすることを特徴とする画像データ作成方法。
【請求項２】
ビニングモードを有するＣＣＤ撮像手段と、該ＣＣＤ撮像手段によって被写体を撮像して得られた前記被写体の高周波成分を表す高周波画像データと該被写体の低周波成分を表す低周波画像データとをそれぞれ取得する周波数分離画像データ取得手段と、前記高周波画像データと低周波画像データとを合成して前記被写体を表す合成画像データを作成する画像データ合成手段とを備えた画像データ作成装置において、
前記周波数分離画像データ取得手段が、前記ＣＣＤ撮像手段の画素をビニングする第１のビニングモードによって撮像して得られた前記低周波画像データを取得すると共に、前記ＣＣＤ撮像手段の画素をビニングしないで撮像して得られた前記高周波画像データを取得するものであり、
前記画像データ合成手段が、前記高周波画像データにエッジ強調処理を施した後前記合成をするものであること特徴とする画像データ作成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、画像データ作成方法および装置に関し、詳しくは、ビニングモードを有するＣＣＤ撮像素子を用いた画像データ作成方法および装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、ＣＣＤ撮像素子によって撮像して取得された画像データを高周波成分と低周波成分とに一旦分離して、それぞれの画像成分に輪郭を強調したり平滑化したりする画像処理を施した後、再びそれらの画像成分を合成することにより観察等の所望の用途に適した合成画像データを作成する各種の手法が知られている。
【０００３】
例えば、生化学分析の分野においては、蛍光試薬等の標識マーカーを用いて処理したタンパク質を電気泳動させ、電極の方向に向かって並ぶ多数の帯（バンド）からなる電気泳動パターンが形成された試料を作成し、この試料に励起光を照射することにより発生する微弱な蛍光を撮像して得られた画像データに基づき上記合成画像データを作成してタンパク質の分析を行なう装置が知られている。
【０００４】
このような装置に使用されるＣＣＤ撮像素子は、上記励起光の照射によって電気泳動パターンの各バンドから発生する微弱な蛍光の発光強度情報（濃度情報）や各バンドの位置情報等を正確に検出するために、高解像度および高Ｓ／Ｎであることが要求される。
【０００５】
また、上記各バンドの濃度情報や位置情報等を正確に表す合成画像データを作成する具体的な手法としては、例えば、撮像された１つの画像データを高周波成分を主に表す高周波画像データと低周波成分を主に表す低周波画像データとに分離し、高周波画像データにはエッジ強調処理を施して上記各バンドの輪郭を明確にし、低周波画像データには平滑化処理を施して各バンドに含まれる比較的高周波側のノイズを低減して濃度情報をより明確にし、その後これらの２つの画像データを合成して各バンドの正確な濃度および輪郭（各バンドの位置）を表す合成画像データを作成する手法が知られている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記試料から発生する電気泳動パターンを表す蛍光は極微弱であり、上記低周波画像データに平滑化処理等を施して比較的高周波側のノイズを低減して合成画像データを作成しても異なる発光強度（濃度）を有するそれぞれのバンドを識別できないことがある。このように各バンドの濃淡を正確に識別できないのは、極微弱な蛍光を撮像して得た画像データが有する各バンドの濃度情報の一部が低周波画像データに含まれる比較的低周波側のノイズの中に埋もれてしまうことが原因であり、この濃度情報が上記ノイズの中に埋もれないようにするにはＣＣＤ撮像素子のＳ／Ｎをより高める必要がある。
【０００７】
ＣＣＤ撮像素子のＳ／Ｎを高めるには、１画素当りの面積を大きくすれば（例えばビニングすれば）よいが、一般にＣＣＤの１画素当りの面積を大きく、あるいはビニング数を多くすると、ＣＣＤ撮像素子の実質的な画素数が少なくなるので解像度が低下し、画像データの高周波成分の情報が損なわれ、すなわち、解像度とＳ／Ｎとがトレードオフの関係になっているので、解像度を低下させずにＳ／Ｎを向上させる（高周波側の情報を損ねずに低周波側のノイズの量を低減する）ことが難しいという問題がある。
【０００８】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、画像データの高周波成分の情報を損なうことなく、この画像データの低周波成分のＳ／Ｎを高めることができる画像データ作成方法および装置を提供することを目的とするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の画像データ作成方法は、ビニングモードを有するＣＣＤ撮像手段によって被写体を撮像して前記被写体の高周波成分を表す高周波画像データとこの被写体の低周波成分を表す低周波画像データとをそれぞれ取得し、この高周波画像データと低周波画像データとを合成して前記被写体を表す合成画像データを作成する画像データ作成方法において、低周波画像データを、ＣＣＤ撮像手段の画素をビニングする第１のビニングモードによって撮像して取得し、高周波画像データを、ＣＣＤ撮像手段の前記第１のビニングモードより少ない画素をビニングする第２のビニングモードによってあるいはビニングしないで撮像して取得することを特徴とするものである。
【００１０】
本発明の画像データ作成装置は、ビニングモードを有するＣＣＤ撮像手段と、このＣＣＤ撮像手段によって被写体を撮像して得られた前記被写体の高周波成分を表す高周波画像データとこの被写体の低周波成分を表す低周波画像データとをそれぞれ取得する周波数分離画像データ取得手段と、この高周波画像データと低周波画像データとを合成して前記被写体を表す合成画像データを作成する画像データ合成手段とを備えた画像データ作成装置において、周波数分離画像データ取得手段が、ＣＣＤ撮像手段の画素をビニングする第１のビニングモードによって撮像して得られた低周波画像データを取得すると共に、ＣＣＤ撮像手段の前記第１のビニングモードより少ない画素をビニングする第２のビニングモードによって、あるいはビニングしないで撮像して得られた高周波画像データを取得することを特徴とするものである。
【００１１】
前記ビニングしないで撮像して得られた高周波画像データにエッジ強調処理を施してから前記合成をするようにしてもよい。
【００１２】
なお、前記低周波画像データは、互いに異なるビニングモードによって取得された複数の低周波画像データであってもよい。
【００１３】
【発明の効果】
本発明の画像データ作成方法および装置によれば、低周波画像データを、ＣＣＤ撮像手段の第１のビニングモードによって撮像して取得し、高周波画像データを、このＣＣＤ撮像手段の前記第１のビニングモードより少ない画素をビニングする第２のビニングモードによって、あるいはビニングしないで撮像して取得し、前記高周波画像データと低周波画像データとを合成して合成画像データを作成するようにしたので、画像データの高周波成分が有する情報を損なうことなく、この画像データの低周波成分のＳ／Ｎを高めることができる。
【００１４】
すなわち、１単位のビニング領域に含まれる画素から発生する読出ノイズの量は、ビニングする画素数（ビニングする１単位の画素数）にかかわらずビニングしない１つの画素から発生する読出ノイズに略等しいので、ビニングする画素数を増すことによって１画素あたりの読出ノイズを低減することができる。したがって、低周波成分に関しては、読出ノイズが低減されるように第１のビニングモードによって撮像して低周波画像データを取得し、高周波成分に関しては、高周波成分が有する情報を損ねないように、前記第１のビニングモードより少ない画素をビニングする第２のビニングモードによって、あるいはビニングしないで高周波画像データを取得することにより、高周波画像データと低周波画像データとを１つの画像データから取得していた（すなわち、高周波画像データと低周波画像データとを同じ画素数をビニングして取得していた、または両方共にビニングしないで取得していた）従来に比して、低周波画像データのＳ／Ｎを高めることができる。
【００１５】
なお、上記高周波画像データに含まれる読出ノイズの量に対する、低周波画像データに含まれる読出ノイズの量の比率は、低周波画像データを取得する際の第１のビニングモードのビニング画素数Ｌと高周波画像データを取得する際の第２のビニングモードのビニング画素数Ｈとの比の平方根（Ｈ／Ｌ）１／２、あるいは第１のビニングモードのビニング画素数Ｌとビニングしない場合との比の平方根（１／Ｌ）１／２によって表される。
【００１６】
また、前記ビニングしないで撮像して取得した高周波画像データにエッジ強調処理を施してから合成をするようにすれば、この合成された合成画像データによって表される画像の輪郭をより明確にすることができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の具体的な実施の形態について、図面を用いて説明する。図１は、本発明の画像データ作成装置の実施の形態の概略構成を示すブロック図であり、図２はＣＣＤ撮像手段の画素をビニングする様子を示す図である。
【００１８】
本発明の実施の形態による画像データ作成装置は、ビニングモードを有するＣＣＤ撮像手段１０と、このＣＣＤ撮像手段１０によって被写体である試料１を撮像して得られたこの試料１の高周波成分を表す高周波画像データと低周波成分を表す低周波画像データとをそれぞれ取得する周波数分離画像データ取得手段２０と、上記高周波画像データと低周波画像データとを合成して試料１を表す合成画像データを作成する画像データ合成手段３０とを備えている。
【００１９】
周波数分離画像データ取得手段２０は、ＣＣＤ撮像手段１０の画素をビニングする第１のビニングモードによって撮像して得られた上記低周波画像データを取得すると共に、ビニングしないで撮像して得られた上記高周波画像データを取得するものである。
【００２０】
試料１は、蛍光物質で標識されたタンパク質の電気泳動パターンを表す平面状の試料である。
【００２１】
画像データ合成手段３０は、ビニングしないで撮像して取得された高周波画像データに、エッジ強調処理を施すエッジ強調処理手段３１を備えている。
【００２２】
次に上記実施の形態における作用について説明する。
【００２３】
ＣＣＤ撮像手段１０のビニングモードを第１のビニングモードであるビニング画素数４に設定した後、図示していない励起光光源から励起光を試料１に向けて照射し試料１の電気泳動パターンから蛍光を発生させる、この蛍光が発生している試料１をＣＣＤ撮像手段１０によって撮像して低周波側の画像データを得る。なお、試料１等によって反射してＣＣＤ撮像手段１０に入射する励起光等は、ＣＣＤ撮像手段１０によって受光される前に励起光カットフィルタによって遮断され、試料から発生する蛍光のみがＣＣＤ撮像手段１０によって受光される。
【００２４】
次に、ビニングしないで上記蛍光が発生している試料１をＣＣＤ撮像手段１０によって撮像して高周波側の画像データを得、これら２つの画像データはＣＣＤ撮像手段１０から出力される。
【００２５】
ＣＣＤ撮像手段１０から出力された上記２つの画像データは、周波数分離画像データ取得手段２０に入力され画像バッファ２３に一旦蓄積された後、第１のビニングモードによって撮像された低周波側の画像データとビニングしないで撮像された高周波側の画像データとが分離され、第１のビニングモードによって撮像された上記低周波側の画像データは低周波画像データとして第１の画像メモリ２１に記憶され、ビニングしないで撮像された上記高周波側の画像データは高周波画像データとして第２の画像メモリ２２に記憶される。
【００２６】
ここで、第１のビニングモードによって撮像され第１の画像メモリ２１に記憶された低周波画像データに含まれる読出ノイズの量について説明する。
【００２７】
図２に示すように、ＣＣＤ撮像手段１０中の４つの画素Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３、Ｇ４をビニングしないで撮像して取得した画像データ（高周波画像データ）の値Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４は、読出ノイズの値Ｚとその他の値Ａ１、Ａ２、Ａ３、Ａ４とからなる。すなわち、上記４画素分の高周波画像データの値の和Ｗは、Ｗ＝Ｐ１＋Ｐ２＋Ｐ３＋Ｐ４＝（Ａ１＋Ａ２＋Ａ３＋Ａ４＋（４Ｚ）１／２）となる。一方、これらの４つの画素Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３、Ｇ４を１単位のビニング領域Ｓの画素とし、第１のビニングモードによって撮像して取得された画像データ（低周波画像データ）の値Ｗ′は、上記１画素分の読出ノイズの値Ｚと等しい量の読出ノイズしか含まないので、その値Ｗ′は、Ｗ′＝（Ａ１＋Ａ２＋Ａ３＋Ａ４）＋Ｚとなり、読出ノイズの量は上記ビニングしないで取得された４画素加算値に含まれる読出ノイズの量の１／２となる。
【００２８】
第１の画像メモリ２１に記憶された低周波画像データと第２の画像メモリ２２に記憶された高周波画像データとは画像データ合成手段３０に入力され、位置が対応する画素毎に画像データの値が加算され、試料１を表す合成画像データに合成される。
【００２９】
この合成画像データは、画像データ合成手段３０から出力されプリンター５０によってプリントされる。
【００３０】
なお、上記実施の形態では、高周波画像データをビニングしないで取得したが、前記第１のビニングモードより少ない画素をビニングして、すなわち、第１のビニングモードより少ない画素をビニングする第２のビニングモードによる撮像に基づいて上記高周波画像データを取得するようにしてもよい。
【００３１】
また、画像データ合成手段３０では、入力した高周波画像データおよび／または低周波画像データをフーリエ変換し、周波数領域において所定の処理（例えば各周波数成分間の重み付け加算等）を行なった後に、それぞれの画像データを逆フーリエ変換して上記合成画像データを取得するようにしてもよい。
【００３２】
また、低周波画像データは、ＣＣＤ撮像手段の互いに異なる複数のビニングモードの撮像によって得られた複数の画像データに基づいて取得されるようにしてもよい。
【００３３】
また、多数の帯（バンド）Ｂからなる電気泳動パターンのバンドの長方形状の輪郭を表す方向Ｊ（図３参照）と撮像手段のビニングする画素が並ぶ方向Ｋ（図４参照）とが同一の方向となるように、試料の向きと撮像手段の向きとを調整することにより、バンドの輪郭を表す方向Ｊとビニングする画素が並ぶ方向Ｋとが一致しない場合に比してより正確なバンドの輪郭情報を得ることができる。すなわち、例えばビニングする４画素が並ぶ方向Ｋとバンドの輪郭Ｒを表す方向Ｊとが同一の方向となる場合には図５に示すように１画素分の幅Ｅを表す画像データのみが不正確な値となるが、方向Ｋと方向Ｊとが異なる場合にはビニングする４画素とバンドの輪郭Ｒとが斜めに交わり図６に示すように１画素分の幅Ｅよりも大きな幅Ｆに亘って不正確な画像データの値が取得されることになるので、方向Ｊと方向Ｋとが一致した方がより正確なバンドの輪郭情報を得ることができる。
【００３４】
上記のように本発明によれば、画像データの高周波成分の情報を損ねずに低周波成分のＳ／Ｎを高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態による画像データ作成装置の概略構成を示すブロック図
【図２】ＣＣＤ撮像手段の画素をビニングする様子を示す図
【図３】電気泳動パターンのバンドの長方形状の輪郭を示す図
【図４】撮像手段の画素を示す図
【図５】バンドの輪郭の方向とビニングする画素の方向とが一致する場合を示す図
【図６】バンドの輪郭の方向とビニングする画素の方向とが一致しない場合を示す図
【符号の説明】
１    試料
１０    ＣＣＤ撮像手段
２０    周波数分離画像データ取得手段
３０    画像データ合成手段
３１    エッジ強調処理手段
【図１】
0004316170.tif 000002
【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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