(57)【要約】【課題】測定対象物の位相情報に背景位相情報が重畳した位相情報画像から、測定対象物の位相情報のみを精度よく抽出する。【解決手段】測定対象物を含む測定対象の位相情報の２次元的な分布を示す位相情報画像において、測定対象物の存在する領域および存在しない領域を特定する領域特定ステップＳ１と、該領域特定ステップＳ１において特定された測定対象物の存在しない領域の位相情報に基づいて測定対象物の存在する領域の位相情報を補間して、背景位相情報画像を生成する背景画像生成ステップＳ２と、該背景画像生成ステップＳ２において生成された背景位相情報画像と、前記位相情報画像との差分を演算する差分演算ステップＳ３とを備える測定対象物の位相情報抽出方法を提供する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
測定対象物を含む測定対象の位相情報の２次元的な分布を示す位相情報画像において、測定対象物の存在する領域および存在しない領域を特定する領域特定ステップと、
該領域特定ステップにおいて特定された測定対象物の存在しない領域の位相情報に基づいて測定対象物の存在する領域の位相情報を補間して、背景位相情報画像を生成する背景画像生成ステップと、
該背景画像生成ステップにおいて生成された背景位相情報画像と、前記位相情報画像との差分を演算する差分演算ステップとを備える測定対象物の位相情報抽出方法。
【請求項２】
前記領域特定ステップが、前記測定対象の観察像のコントラストが反対となる２つの明視野画像を取得する明視野画像取得ステップと、
該明視野画像取得ステップにより取得された２つの明視野画像の差分を演算する減算ステップとを備える請求項１に記載の測定対象物の位相情報抽出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、位相情報抽出方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、測定対象物を通過もしくは反射する光と参照光との干渉縞から光の位相のズレ量を求め、物体の厚さを評価する手法がある。
また、物体中の位相のズレ量を評価する手法としては、焦点位置のことなる２枚以上の明視野画像から位相情報を求める手法も知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
【特許文献１】オーストラリア特許出願公開第２００４２０１１０９Ａ１号公報
【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、上記手法では、培養細胞のように培養容器中の対象物を測定した場合、厚さを評価したい測定対象物のみならず、培養容器などの透過光もしくは反射光の位相情報も重畳されて計算されてしまうという不都合がある。
【０００５】
例えば、培養容器中の細胞（測定対象物）の厚さ寸法を測定する場合等には、上記手法を用いて求めた位相情報から細胞のみに起因する位相情報を抽出する必要がある。この場合には、重畳されたバイアス成分や測定対象を載せる基材の厚さ分布や歪みなどに起因する背景位相情報を除去する必要がある。特に、プラスチック製の培養容器で培養中の細胞の厚さ寸法を評価する場合には、上記背景位相差情報が無視できないことがわかってきた。
【０００６】
本発明は上述した事情に鑑みてなされたものであって、測定対象物の位相情報に背景位相情報が重畳した位相情報画像から、測定対象物の位相情報のみを精度よく抽出することができる測定対象物の位相情報抽出方法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】
【０００７】
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、測定対象物を含む測定対象の位相情報の２次元的な分布を示す位相情報画像において、測定対象物の存在する領域および存在しない領域を特定する領域特定ステップと、該領域特定ステップにおいて特定された測定対象物の存在しない領域の位相情報に基づいて測定対象物の存在する領域の位相情報を補間して、背景位相情報画像を生成する背景画像生成ステップと、該背景画像生成ステップにおいて生成された背景位相情報画像と、前記位相情報画像との差分を演算する差分演算ステップとを備える測定対象物の位相情報抽出方法を提供する。
【０００８】
本発明によれば、領域特定ステップにおいて特定された測定対象物の存在する領域が、背景画像生成ステップにおいて、測定対象物の存在しない領域の位相情報に基づいて補間され、背景位相情報画像が生成される。すなわち、傾斜した位相のバックグラウンドノイズが位相情報画像に含まれている場合には、特定された測定対象物の周囲において位相に差が存在する。この場合には、測定対象物の存在する領域内にも、その周囲の位相情報を滑らかに結ぶように変化するバックグラウンドノイズが存在しているものと推定できる。そこで、背景画像生成ステップにおいて測定対象物の存在する領域内の位相情報を補間することにより、背景位相情報画像を生成し、差分演算ステップにおいて、位相情報画像と背景位相情報画像との差分を演算することにより、測定対象物の存在する領域内におけるバックグラウンドノイズをも除去した測定対象物の位相情報を抽出することができる。
【０００９】
上記発明においては、前記領域特定ステップが、前記測定対象の観察像の干渉の際の位相の符号が反対となるコントラスト像からなる２つの位相情報画像を取得する位相情報画像取得ステップと、該位相情報画像取得ステップにより取得された２つの位相情報画像の差分を演算する減算ステップとを備えていてもよい。
このようにすることで、測定対象物の存在する領域を精度よく特定することができ、測定対象物の存在する領域内の位相情報からもバックグラウンドノイズを除去して正確な位相情報を抽出することができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、測定対象物の位相情報に背景位相情報が重畳した位相情報画像から、測定対象物の位相情報のみを精度よく抽出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】
【００１１】
本発明の一実施形態に係る測定対象物の位相情報抽出方法について、図１を参照して以下に説明する。
位相情報画像を得る方法としては、従来の干渉縞から求める方法であっても、２枚以上の焦点の異なる明視野画像から求める方法であっても良い。
本実施形態に係る位相情報抽出方法は、測定対象物として細胞Ａの位相情報を抽出する方法であって、図１に示されるように、細胞Ａを含む測定対象全体の位相情報画像Ｇ（以下、全体画像Ｇという。）から細胞Ａの存在する領域と存在しない領域とを特定する領域特定ステップＳ１と、該領域特定ステップＳ１により特定された細胞Ａの存在する領域内のバックグラウンドノイズを予測して背景位相情報画像（以下、背景画像という。）を生成する背景画像生成ステップＳ２と、全体画像Ｇと背景画像との差分を演算する差分演算ステップＳ３とを備えている。
【００１２】
領域特定ステップＳ１は、全体画像Ｇを取得する際に細胞Ａを含む測定対象に焦点を一致させた状態で、同一位置において焦点面を光軸方向に前後にずらすことにより、コントラストが逆となる２枚の明視野画像を取得し、これらの明視野画像の輝度情報の差分を演算し、演算処理された画像の強度分布から強度が略０となる領域を細胞Ａが存在しない領域Ｇ２、それ以外の領域を細胞Ａが存在する領域Ｇ１として特定する。
ここにおいて、前記２枚の明視野画像は、前記焦点位置の異なる２枚以上の明視野画像から選択することができる。
【００１３】
背景画像生成ステップＳ２は、図２（ａ）の全体画像Ｇにおける任意の直線Ｐ上に沿う画素列についての位相情報、例えば、図２（ｂ）に示されるような位相分布において、図３（ａ）に示されるように、細胞Ａの存在しない領域Ｇ２については、その位相情報をそのまま背景画像として採用し、細胞Ａの存在する領域Ｇ１については、その領域Ｇ１の両端Ｐ１，Ｐ２における位相情報を直線Ｌで補間する。これにより、図３（ｂ）に示されるように、背景位相分布を生成することができる。この処理を全ての画素列について繰り返すことにより、背景画像を生成することができる。
直線Ｌで補間する際には、細胞Ａの存在する領域Ｇ１の直近領域Ｇ２の１点の位相情報を結ぶのではなく、直線近似が可能な複数点の位相を用いて補間直線を求めることが望ましい。
このとき、細胞Ａの存在しない領域Ｇ２の位相情報列に加算平均処理などのフィルタリング処理を予め行っても良い。
【００１４】
そして、差分演算ステップＳ３において、図４に示されるように、（ａ）全体画像Ｇから（ｂ）背景画像を差分演算することにより、（ｃ）バックグラウンドノイズを除去した細胞Ａのみの位相情報画像（以下、細胞画像という。）を抽出することができる。
このように、本実施形態に係る位相情報抽出方法によれば、画像全体に均一ではないバックグラウンドノイズを含む全体画像Ｇから、バックグラウンドノイズを除去した細胞Ａのみの位相情報からなる細胞画像を簡易に抽出することができるという利点がある。
【００１５】
なお、本実施形態においては、全体画像Ｇ上の任意の直線Ｐに沿う画素列についての位相分布において、細胞Ａの存在する領域Ｇ１内を直線補間することとしたが、これに代えて、任意の曲線補間を行うこととしてもよい。
曲線補間の方法としては、多次関数式によるものとしても、フーリエ変換方式によるものとしても良い。
また、測定対象物の存在する領域を特定するステップＳ１は、上述の方法に限定されるものではなく、別に取得した位相画像や微分画像のエッジ検出を行うなどして、細胞領域を特定してもよい。さらに、位相を取得するステップも、上述方法に限定されるものではなく、従来知られている干渉器などを用いて取得するものであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の一実施形態に係る測定対象物の位相情報抽出方法を示すフローチャートである。
【図２】図１の位相情報抽出方法における領域特定ステップを説明する（ａ）位相情報画像の一例、（ｂ）位相情報画像における任意の直線に沿う画素列の位相分布をそれぞれ示す図である。
【図３】図１の位相情報抽出方法における背景画像生成ステップを説明する（ａ）位相情報画像における任意の直線に沿う画素列の位相分布の直線補間、（ｂ）生成された背景位相情報画像における位相分布をそれぞれ示す図である。
【図４】図１の位相情報抽出方法における差分演算ステップを説明する（ａ）位相情報画像における任意の直線に沿う画素列の位相分布、（ｂ）生成された背景位相情報画像における位相分布、（ｃ）差分演算の結果得られた細胞の位相情報画像をそれぞれ示す図である。
【符号の説明】
【００１７】
Ａ  細胞（測定対象物）
Ｇ  全体画像、位相情報画像
Ｇ１，Ｇ２  領域
Ｓ１  領域特定ステップ
Ｓ２  背景画像生成ステップ
Ｓ３  差分演算ステップ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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