(57)【要約】【課題】画像全体にランダムな背景情報を含む２次元的な輝度情報に基づいて、３次元形状情報を精度よく測定する。【解決手段】測定対象の複数の２次元的な輝度情報を取得する２次元情報取得部２と、該２次元情報取得部２により取得された各輝度情報に基づいて３次元形状情報を生成する３次元形状情報生成部３と、測定対象Ａの種類または輝度情報の取得条件と関連づけて補正に用いるパラメータを記憶するパラメータ記憶部５と、該パラメータ記憶部５に記憶されているパラメータを測定対象Ａの種類または輝度情報の取得条件に基づいて選択するパラメータ選択部６と、該パラメータ選択部６において選択されたパラメータに基づいて、３次元情報生成部３において生成された３次元形状情報を補正することにより、該３次元形状情報に含まれる背景情報を除去する補正部４とを備える３次元形状測定装置１を提供する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
測定対象の複数の２次元的な輝度情報を取得する２次元情報取得ステップと、
該２次元情報取得ステップにおいて取得された各輝度情報に基づいて、３次元形状情報を生成する３次元形状情報生成ステップと、
該３次元形状情報生成ステップにおいて生成された３次元形状情報を、測定対象の種類または輝度情報の取得条件に基づいて選択されるパラメータに基づいて補正することにより、各輝度情報に含まれる背景情報を除去する補正ステップとを備える３次元形状測定方法。
【請求項２】
前記取得条件が、撮影倍率である請求項１に記載の３次元形状測定方法。
【請求項３】
前記補正ステップが、ローリングボールアルゴリズムに基づいて行われ、
前記パラメータが、ローリングボールアルゴリズムにおいて用いられるボール径である請求項１または請求項２に記載の３次元形状測定方法。
【請求項４】
測定対象の複数の２次元的な輝度情報を取得する２次元情報取得部と、
該２次元情報取得部により取得された各輝度情報に基づいて３次元形状情報を生成する３次元形状情報生成部と、
前記測定対象の種類または前記輝度情報の取得条件と関連づけて補正に用いるパラメータを記憶するパラメータ記憶部と、
該パラメータ記憶部に記憶されているパラメータを測定対象の種類または輝度情報の取得条件に基づいて選択するパラメータ選択部と、
該パラメータ選択部において選択されたパラメータに基づいて、前記３次元情報生成部において生成された３次元形状情報を補正することにより、該３次元形状情報に含まれる背景情報を除去する補正部とを備える３次元形状測定装置。
【請求項５】
前記取得条件が、撮影倍率である請求項４に記載の３次元形状測定装置。
【請求項６】
前記補正部における補正が、ローリングボールアルゴリズムに基づいて行われ、
前記パラメータが、ローリングボールアルゴリズムにおいて用いられるボール径である請求項４または請求項５に記載の３次元形状測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、３次元形状測定方法および測定装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、顕微鏡等の光学的手法を用いて撮影した複数の２次元的な輝度情報に基づいて深さ情報を有する３次元形状を測定する方法および装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
【特許文献１】国際公開第２００５／０８３３７７Ａ１パンフレット
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、２次元的な輝度情報にも基づいて測定された３次元的な形状情報には、背景のランダムな信号が重畳されている場合がある。このような場合には、背景差分やフレーム間差分のような方法では、測定対象の信号を維持しつつ背景のランダムな信号を効果的に除去することができないという不都合がある。
【０００５】
本発明は上述した事情に鑑みてなされたものであって、２次元的な輝度情報から測定されたランダムな背景情報を含む３次元形状情報から、背景情報を除いた３次元形状情報を精度よく測定することができる３次元形状測定方法および測定装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明は以下の手段を提供する。
本発明は、測定対象の複数の２次元的な輝度情報を取得する２次元情報取得ステップと、該２次元情報取得ステップにおいて取得された各輝度情報に基づいて、３次元形状情報を生成する３次元形状情報生成ステップと、該３次元形状情報生成ステップにおいて生成された３次元形状情報を、測定対象の種類または輝度情報の取得条件に基づいて選択されるパラメータに基づいて補正することにより、各輝度情報に含まれる背景情報を除去する補正ステップとを備える３次元形状測定方法を提供する。
【０００７】
本発明によれば、背景情報を含む３次元的形状情報が、補正ステップにおいて補正され、所望の測定対象の３次元形状情報が生成される。補正ステップにおいては、測定対象の種類または輝度情報の取得条件に基づいて選択されるパラメータに基づいて補正が行われ、測定対象の信号に重畳して輝度情報に含まれている背景情報が除去されるので、測定対象の３次元形状を精度よく測定することが可能となる。
【０００８】
上記発明においては、前記取得条件が、撮影倍率であることとしてもよい。撮影倍率によって輝度情報に含まれる背景情報が異なるので、撮影倍率に基づくパラメータを選択することにより、より精度よく３次元形状情報を測定することが可能となる。
【０００９】
また、上記発明においては、前記補正ステップが、ローリングボールアルゴリズムに基づいて行われ、前記パラメータが、ローリングボールアルゴリズムにおいて用いられるボール径であることとしてもよい。
このようにすることで、測定対象の種類または輝度情報の取得条件に基づいて、予め定められた適正なボール径を選択し、３次元的な輝度情報に含まれる背景情報を過不足なく除去することができる。
【００１０】
また、本発明は、測定対象の複数の２次元的な輝度情報を取得する２次元情報取得部と、該２次元情報取得部により取得された各輝度情報に基づいて３次元形状情報を生成する３次元形状情報生成部と、前記測定対象の種類または前記輝度情報の取得条件と関連づけて補正に用いるパラメータを記憶するパラメータ記憶部と、該パラメータ記憶部に記憶されているパラメータを測定対象の種類または輝度情報の取得条件に基づいて選択するパラメータ選択部と、該パラメータ選択部において選択されたパラメータに基づいて、前記３次元情報生成部において生成された３次元形状情報を補正することにより、該３次元形状情報に含まれる背景情報を除去する補正部とを備える３次元形状測定装置を提供する。
【００１１】
本発明によれば、パラメータ記憶部に記憶され、パラメータ選択部において選択されたパラメータに基づいて、２次元的な輝度情報から測定されたランダムな背景を含む３次元形状情報が、補正部によって補正されることにより、３次元形状情報から背景情報が除去される。
【００１２】
パラメータは、測定対象の種類または輝度情報の取得条件と関連づけて記憶されているので、測定対象の種類や輝度情報の取得条件に合わせて適正なパラメータを選択することができる。これにより、測定対象の３次元的形状情報に重畳して含まれている背景情報を除去して、所望の測定対象の３次元形状を精度よく測定することができる。
【００１３】
上記発明においては、前記取得条件が、撮影倍率であることとしてもよい。
また、上記発明においては、前記補正部における補正が、ローリングボールアルゴリズムに基づいて行われ、前記パラメータが、ローリングボールアルゴリズムにおいて用いられるボール径であることとしてもよい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、画像全体にランダムな背景情報を含む３次元的な形状情報に基づいて、所望の測定対象の３次元形状情報を精度よく測定することができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明の一実施形態に係る３次元形状測定方法および３次元形状測定装置１について、図１〜図８を参照して以下に説明する。
本実施形態に係る３次元形状測定装置１は、図１に示されるように、測定対象、例えば、細胞Ａの２次元的な輝度情報を取得する顕微鏡２と、該顕微鏡２により取得された２次元的な輝度情報に基づいて３次元形状情報を生成する３次元形状情報生成部３と、該３次元形状情報生成部３により生成された３次元形状情報を補正して背景情報を除去する補正部４と、該補正部４において用いるパラメータを記憶するパラメータ記憶部５と、パラメータを選択するパラメータ選択部６とを備えている。図１において、符号７は、細胞の種類を入力する入力部である。
【００１６】
補正部４においては、３次元形状情報生成部３により生成された３次元形状情報から、図３（ａ）に示されるように、例えば、Ｙ方向の所定位置においてＸ方向に延びる直線上の画素列に沿うＸ方向形状情報を抽出し、抽出された各Ｘ方向形状情報（図３（ｂ）参照。）について背景情報を除去する補正を行って出力するようになっている。
補正部４における輝度情報の補正方法としては、例えば、図３（ｂ）に示されるように、各Ｘ方向形状情報のグラフに沿って、所定のボール径のボールＢを転がして、その外面の描く軌跡をＸ方向形状情報から減算するローリングボールアルゴリズムが用いられる。
【００１７】
パラメータ記憶部５には、図２に示されるように、補正において用いるパラメータが顕微鏡２における撮影条件や細胞Ａの種類と対応づけて記憶されている。図２に示す例では、撮影条件として、顕微鏡２の撮影倍率が用いられている。細胞Ａの種類としては、例えば、幹細胞と脂肪細胞とが例示されている。また、パラメータとしては、ローリングボールアルゴリズムにおけるボール径が用いられている。
【００１８】
このように構成された本実施形態に係る３次元形状測定装置１を用いた３次元形状測定方法について、以下に説明する。
本実施形態に係る３次元形状測定装置１を用いて、細胞Ａの３次元形状を測定するには、入力部７において測定対象である細胞Ａの種類を入力し、細胞Ａの２次元的な輝度情報を顕微鏡２により撮影する（２次元情報取得ステップ）。
【００１９】
顕微鏡２からは、撮影条件として撮影倍率がパラメータ選択部６に送られ、入力部７から入力された細胞Ａの種類もパラメータ選択部６に送られる。パラメータ選択部６は、送られて来た撮影倍率と細胞Ａの種類とをキーとして、パラメータ記憶部５を検索し、対応するローリングボールアルゴリズムのボール径をパラメータ記憶部５から選択し、補正部４に送る。また、撮影された２次元的な輝度情報も補正部４に送られる。
【００２０】
補正部４においては、送られてきたボール径を用いて、ローリングボールアルゴリズムにより、２次元的な輝度情報から背景情報を除去する補正が行われる（補正ステップ）。これにより、図５（ａ），（ｂ）に示されるように、３次元的な形状情報に重畳されていた背景情報が効率的に除去される。
【００２１】
補正部４において全ての画素列のＸ方向形状情報についての補正が行われ、図６のように所望の細胞Ａの３次元形状のみが測定される。比較のため、背景信号除去を施さなかった場合の３次元形状情報を図４に示す。
【００２２】
この場合において、本実施形態に係る３次元形状測定装置１および測定方法によれば、パラメータ記憶部５に記憶された補正のパラメータとしてのボール径が、細胞Ａの種類および撮影条件としての撮影倍率に関連づけて記憶されているので、細胞Ａの種類および撮影倍率に対して予め定められた適正なボール径を簡易に選択することができる。
【００２３】
すなわち、ローリングボールアルゴリズムにおいては、ボール径が大き過ぎる場合には、図７に示されるように背景情報を十分に除去することができず、ボール径が小さ過ぎる場合には、図８に示されるように細胞Ａを表す輝度情報まで除去されてしまう不都合がある。したがって、適正なボール径を選択することにより、細胞Ａを表す輝度情報に重畳して３次元的な形状情報に含まれている背景情報を適正に除去して、所望の細胞Ａの３次元形状を精度よく測定することができるという利点がある。
【００２４】
なお、本実施形態においては、測定対象として細胞Ａを例示したがこれに限定されるものではない。また、補正方法としてローリングボールアルゴリズムを採用し、パラメータとしてボール径を採用したが、これに限定されるものではない。また、パラメータ記憶部５にボール径を細胞Ａの種類や撮影倍率と関連づけて記憶したが、これ以外の撮影条件等と対応づけて記憶することとしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の一実施形態に係る３次元形状測定装置を示すブロック図である。
【図２】図１の３次元形状測定装置のパラメータ記憶部に記憶されるパラメータを示す図である。
【図３】図１の３次元形状測定装置により測定された（ａ）３次元的な形状情報例、（ｂ）Ｘ方向の所定の画素列に沿う形状情報の変化をそれぞれ示す図である。
【図４】補正前の３次元的な形状情報を示す斜視図である。
【図５】図２の形状情報を、ローリングボールアルゴリズムにより補正した結果を示す（ａ）３次元的な形状情報例、（ｂ）Ｘ方向の所定の画素列に沿う形状情報の変化をそれぞれ示す図である。
【図６】補正後の３次元的な形状情報を示す斜視図である。
【図７】ボール径が大き過ぎる場合の補正結果を示す斜視図である。
【図８】ボール径が小さ過ぎる場合の補正結果を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００２６】
Ａ  細胞（測定対象）
１  ３次元形状測定装置
２  顕微鏡（２次元情報取得部）
３  ３次元形状情報生成部
４  補正部
５  パラメータ記憶部
６  パラメータ選択部
７  入力部
【図１】
2009020011.tif 000003
【図２】
2009020011.tif 000004
【図３】
2009020011.tif 000005
【図４】
2009020011.tif 000006
【図５】
2009020011.tif 000007
【図６】
2009020011.tif 000008
【図７】
2009020011.tif 000009
【図８】
2009020011.tif 000010