(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
レンズによって集光された一様な光を、二次元センサによって光電的に検出して生成され、ディジタル化されたデータを、二次元的に展開して、前記レンズの中心に対応する中心画素から外方に向けて、楕円状に濃度信号レベルが低下する二次元シェーディングデータを生成し、前記中心画素の中心から外方に延びる任意の直線上の前記二次元シェーディングデータの濃度信号レベルを一次元シェーディングデータとして求めるとともに、前記一次元シェーディングデータを求めた直線と前記楕円の長軸または短軸とのなす角度θおよび前記楕円の長軸と短軸との比または短軸と長軸との比を算出するシェーディングデータ算出手段と、前記一次元のシェーディングデータ、前記角度θおよび前記楕円の長軸と短軸との比または短軸と長軸との比を記憶するシェーディングデータ記憶手段と、前記シェーディングデータ記憶手段に記憶された前記一次元のシェーディングデータ、前記角度θおよび前記楕円の長軸と短軸との比または短軸と長軸との比に基づき、各画素の前記中心画素の中心からの距離および前記楕円の長軸または短軸となす角度にしたがって、各画素のシェーディング補正用データを生成するシェーディング補正用データ生成手段と、前記シェーディング補正用データに基づいて、画像データを補正するシェーディング補正手段を備えたことを特徴とする画像処理装置。
【請求項２】
さらに、前記シェーディング補正手段によって補正された画像データのビット数を増大させるビット数変換手段を備えたことを特徴とする請求項１に記載の画像処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、画像処理装置に関するものであって、さらに詳細には、光をレンズによって、二次元センサ上に集光し、二次元センサにより生成された画像のシェーディングを簡易に補正することのできる画像処理装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
蛋白質、核酸配列などの固定された高分子を、化学発光物質と接触して、化学発光を生じさせる標識物質により、選択的に標識し、標識物質によって選択的に標識された高分子と、化学発光物質とを接触させて、化学発光物質と標識物質との接触によって生ずる可視光波長域の化学発光を、光電的に検出して、ディジタル画像信号を生成し、画像処理を施して、ＣＲＴなどの表示手段あるいは写真フイルムなどの記録材料上に、化学発光画像を再生して、遺伝子情報などの高分子に関する情報を得るようにした化学発光検出システムが知られている。
また、蛍光物質を標識物質として使用した蛍光検出（fluorescence) システムが知られている。この蛍光検出システムによれば、蛍光画像を読み取ることによって、遺伝子配列、遺伝子の発現レベル、蛋白質の分離、同定、あるいは、分子量、特性の評価などをおこなうことができ、たとえば、電気泳動させるべき複数のＤＮＡ断片を含む溶液中に、蛍光色素を加えた後に、複数のＤＮＡ断片をゲル支持体上で電気泳動させ、あるいは、蛍光色素を含有させたゲル支持体上で、複数のＤＮＡ断片を電気泳動させ、あるいは、複数のＤＮＡ断片を、ゲル支持体上で、電気泳動させた後に、ゲル支持体を蛍光色素を含んだ溶液に浸すなどして、電気泳動されたＤＮＡ断片を標識し、励起光により、蛍光色素を励起して、生じた蛍光を検出することによって、画像を生成し、ゲル支持体上のＤＮＡの分布を検出したり、あるいは、複数のＤＮＡ断片を、ゲル支持体上で、電気泳動させた後に、ＤＮＡを変性（denaturation) し、次いで、サザン・ブロッティング法により、ニトロセルロースなどの転写支持体上に、変性ＤＮＡ断片の少なくとも一部を転写し、目的とするＤＮＡと相補的なＤＮＡもしくはＲＮＡを蛍光色素で標識して調製したプローブと変性ＤＮＡ断片とをハイブリダイズさせ、プローブＤＮＡもしくはプローブＲＮＡと相補的なＤＮＡ断片のみを選択的に標識し、励起光によって、蛍光色素を励起して、生じた蛍光を検出することにより、画像を生成し、転写支持体上の目的とするＤＮＡの分布を検出したりすることができる。
さらに、標識物質により標識した目的とする遺伝子を含むＤＮＡと相補的なＤＮＡプローブを調製して、転写支持体上のＤＮＡとハイブリダイズさせ、酵素を、標識物質により標識された相補的なＤＮＡと結合させた後、蛍光基質と接触させて、蛍光基質を蛍光を発する蛍光物質に変化させ、励起光によって、生成された蛍光物質を励起して、生じた蛍光を検出することにより、画像を生成し、転写支持体上の目的とするＤＮＡの分布を検出したりすることもできる。この蛍光検出システムは、放射性物質を使用することなく、簡易に、遺伝子配列などを検出することができるという利点がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
このような化学発光や蛍光を、レンズによって、ＣＣＤカメラの受光素子面に集光し、化学発光画像や蛍光画像を撮影する場合、レンズの周辺においては、透過光量が減少するため、ＣＣＤカメラにより撮影された画像には、シェーディングが発生し、データ処理によって、発生したシェーディングを補正することが必要となる。
しかしながら、シェーディングは二次元的に生じるため、シェーディングを補正するための補正データも二次元データとなり、補正データの容量が大きくなって、容量の大きなメモリが必要になるという問題があった。
同様の問題は、ＣＣＤを用いて、化学発光画像や蛍光画像を生成する場合に限らず、光をレンズによって、二次元センサ上に集光して、生成した画像のシェーディングを補正する場合にも生ずる。
【０００４】
したがって、本発明は、光をレンズによって、二次元センサ上に集光し、二次元センサにより生成された画像のシェーディングを簡易に補正することのできる画像処理装置を提供することを目的とするものである。
【０００５】
【発明の構成】
本発明のかかる目的は、レンズによって集光された一様な光を、二次元センサによって光電的に検出して生成され、ディジタル化されたデータを、二次元的に展開して、前記レンズの中心に対応する中心画素から外方に向けて、楕円状に濃度信号レベルが低下する二次元シェーディングデータを生成し、前記中心画素の中心から外方に延びる任意の直線上の前記二次元シェーディングデータの濃度信号レベルを一次元シェーディングデータとして求めるとともに、前記一次元シェーディングデータを求めた直線と前記楕円の長軸または短軸とのなす角度θおよび前記楕円の長軸と短軸との比または短軸と長軸との比を算出するシェーディングデータ算出手段と、前記一次元のシェーディングデータ、前記角度θおよび前記楕円の長軸と短軸との比または短軸と長軸との比を記憶するシェーディングデータ記憶手段と、前記シェーディングデータ記憶手段に記憶された前記一次元のシェーディングデータ、前記角度θおよび前記楕円の長軸と短軸との比または短軸と長軸との比に基づき、各画素の前記中心画素の中心からの距離および前記楕円の長軸または短軸となす角度にしたがって、各画素のシェーディング補正用データを生成するシェーディング補正用データ生成手段と、前記シェーディング補正用データに基づいて、画像データを補正するシェーディング補正手段を備えた画像処理装置によって達成される。
【０００６】
本発明者は、本発明の前記目的を達成するため、鋭意研究を重ねた結果、光をレンズによって、二次元センサ上に集光し、二次元センサによって生成された画像には、レンズの集光特性および二次元センサの光電素子の形状、配置に起因して、レンズの中心に対応する中心画素の中心から楕円状に濃度レベルが低下するシェーディングが生ずることを見い出した。したがって、本発明によれば、レンズによって集光された一様な光を、二次元センサによって光電的に検出し、ディジタル化したデータを、シェーディングデータ算出手段により、二次元状に展開して、二次元のシェーディングデータを生成し、レンズの中心に対応する中心画素の中心から外方に延びる任意の直線上の前記二次元シェーディングデータの濃度信号レベルを一次元シェーディングデータとして求めるとともに、前記直線と楕円の長軸または短軸とのなす角度θおよび楕円の長軸と短軸との比を算出し、シェーディングデータ記憶手段に記憶させ、シェーディングデータ記憶手段に記憶された一次元シェーディングデータ、前記直線と楕円の長軸または短軸とのなす角度θおよび楕円の長軸と短軸との比に基づいて、シェーディング補正用データ生成手段によって、各画素の前記中心画素の中心からの距離および楕円の長軸または短軸となす角度にしたがって、各画素のシェーディング補正用データを生成し、得られたシェーディング補正用データを用いて、シェーディング補正手段によって、画像データのシェーディングを補正しているから、一次元のシェーディングデータを記憶しておくだけで、画像データのシェーディングを補正することができ、容量の小さいメモリを用いて、シェーディング補正のなされた画像を得ることが可能になる。
【０００７】
本発明の好ましい実施態様においては、画像処理装置は、さらに、前記シェーディング補正手段によって補正された画像データのビット数を増大させるビット数変換手段を備えている。
レンズの周辺部では、透過光量が少なく、レンズの周辺部に対応する画素は、本来の濃度よりも低い濃度信号レベルで収録されているが、これらの画素の濃度信号レベルは、シェーディング補正を施すことにより、高くなるように補正されるため、シェーディング補正を施すことによって、濃度信号レベルが飽和することなく、収録されていた画素の濃度信号レベルが飽和して、収録できなくなるおそれがある。しかるに、本発明の好ましい実施態様によれば、シェーディング補正手段によって補正された画像データのビット数を増大させるビット数変換手段が設けられているため、シェーディング補正を施すことにより、画素の濃度信号レベルが飽和して、収録できなくなることを効果的に防止することができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面に基づいて、本発明にかかる好ましい実施態様につき、詳細に説明を加える。
図１は、本発明の好ましい実施態様にかかる画像処理装置を含む画像生成システムの略正面図である。
図１において、画像生成システムは、冷却ＣＣＤカメラ１、暗箱２およびパーソナルコンピュータ４を備えている。図１に示されるように、パーソナルコンピュータ３は、ＣＲＴ４とキーボード５を備えている。
図２は、冷却ＣＣＤカメラ１の略縦断面図である。
図２に示されるように、冷却ＣＣＤカメラ１は、ＣＣＤ６と、アルミニウムなどの金属により作られた伝熱板７と、ＣＣＤ６を冷却するためのペルチエ素子８と、ＣＣＤ６の前面に配置されたシャッタ９と、ＣＣＤ６が生成したアナログ画像データをディジタル画像データに変換するＡ／Ｄ変換器１０と、Ａ／Ｄ変換器１０によってディジタル化された画像データを一時的に記憶する画像データバッファ１１と、ディジタル画像データとともに、その画像データを生成した時の撮像条件を記憶するデータ記憶手段１２と、冷却ＣＣＤカメラ１の動作を制御するカメラ制御回路１３とを備えている。暗箱２との間に形成された開口部は、ガラス板１４によって閉じられており、冷却ＣＣＤカメラ１の周囲には、ペルチエ素子８が発する熱を放熱するための放熱フィン１５が、長手方向のほぼ１／２にわたって形成されている。データ記憶手段１２は、カメラ制御回路１３によりアクセス可能に構成されている。
【０００９】
冷却ＣＣＤカメラ１に設けられたガラス板１４の前面には、暗箱２内に設けられたカメラレンズ１６が取付けられている。
図３は、暗箱２の略縦断面図である。
図３に示されるように、暗箱２内には、発光波長中心が４５０ｎｍの励起光を発する青色ＬＥＤ光源２１が設けられている。青色ＬＥＤ光源２１の上面には、フィルタ２４が貼着されている。フィルタ２４は、４５０ｎｍ近傍の波長以外の蛍光物質の励起に有害な光をカットし、４５０ｎｍ近傍の波長の光のみを透過する性質を有している。カメラレンズ１６の前面には、４５０ｎｍ近傍の励起光をカットするフィルタ２７が取り外し可能に設けられており、フィルタ２４の上面には、青色ＬＥＤ光源２１から発せられる光が、その上に載置される画像担体１８に均一に照射されるように、拡散させる拡散板２８が設けられている。
【００１０】
図４は、パーソナルコンピュータ３の周辺のブロックダイアグラムである。
図４に示されるように、パーソナルコンピュータ３は、冷却ＣＣＤカメラ１の露出を制御するＣＰＵ３０と、冷却ＣＣＤカメラ１の生成した画像データを、画像データバッファ１１から読み出す画像データ転送手段３１と、画像データ転送手段３１によって読み出された画像データに画像処理を施し、画像データ記憶手段３２に記憶させる画像処理手段３３と、画像データ記憶手段３２に記憶された画像データに基づき、ＣＲＴ４の画面上に可視画像を表示する画像表示手段３４と、画像データ記憶手段３２に記憶された画像データを解析する画像データ解析手段３５を備えている。青色ＬＥＤ光源２１は、光源制御手段３６により制御されており、光源制御手段３６には、キーボード５から、ＣＰＵ３０を介して、指示信号が入力されるように構成されている。ＣＰＵ３０は、冷却ＣＣＤカメラ１のカメラ制御回路１３に種々の信号を出力可能に構成されている。画像データ記憶手段３２には、画像データとともに、その画像データを生成した時の撮像条件が記憶されており、ＣＰＵ３０によってアクセス可能に構成されている。
【００１１】
本実施態様にかかる画像生成システムは、蛍光物質の画像を担持している画像担体からの蛍光および化学発光物質と標識物質との接触によって生ずる化学発光を検出し、蛍光画像および化学発光画像を生成可能に構成されており、以下のようにして、蛍光物質の画像を担持している画像担体からの蛍光を検出し、可視画像を生成する。ここに、画像担体が蛍光物質の画像を担持しているとは、蛍光色素によって標識された試料の画像を担持している場合と、酵素を標識された試料と結合させた後に、酵素を蛍光基質と接触させて、蛍光基質を、蛍光を発する蛍光物質に変化させ、得られた蛍光物質の画像を担持している場合とを包含している。
まず、ユーザーにより、拡散板２８上に、サンプルである画像担体１８が載置されて、レンズフォーカス合わせがなされ、暗箱２が閉じられた後、ユーザーがキーボード５に露出開始信号を入力すると、光源制御手段３６によって、青色ＬＥＤ光源２１がオンされて、拡散板２８上に載置された画像担体１８に向けて、励起光が発せられる。同時に、露出開始信号は、ＣＰＵ３０を介して、冷却ＣＣＤカメラ１のカメラ制御回路１３に入力され、カメラ制御回路１３により、シャッタ９が開かれ、ＣＣＤ６の露出が開始される。
【００１２】
青色ＬＥＤ光源２１から発せられた励起光は、フィルタ２４により、４５０ｎｍ近傍の波長の光以外の波長成分がカットされ、その結果、４５０ｎｍ近傍の波長の光により、画像担体１８中の蛍光物質が励起されて、蛍光が発せられる。
画像担体１８中の蛍光物質から発せられた蛍光は、フィルタ２７およびカメラレンズ１６を介して、ＣＣＤ６の光電センサ６０の光電面に画像を形成する。ＣＣＤ６の光電センサ６０は、こうして形成された画像の光を受け、これを電荷の形で蓄積する。フィルタ２７により、励起光である４５０ｎｍ近傍の波長の光がカットされるため、画像担体１８中の蛍光物質から発せられた蛍光のみが、ＣＣＤ６によって受光される。
所定の露出時間が経過すると、ＣＰＵ３０は、冷却ＣＣＤカメラ１のカメラ制御回路１３に露出完了信号を出力する。カメラ制御回路１３は、ＣＰＵ３０から露出完了信号を受けると、ＣＣＤ６が、電荷の形で蓄積したアナログ画像データを、Ａ／Ｄ変換器１０に転送させ、１４ビットのディジタル画像データにディジタル化して、撮像条件とともに、画像データバッファ１１に、一時的に記憶させる。画像データバッファ１１に一時的に記憶された画像データとその画像データを生成した時の撮像条件とは、データ記憶手段１２に入力され、記憶される。同時に、ＣＰＵ３０は、画像データ転送手段３１にデータ転送信号を出力して、冷却ＣＣＤカメラ１の画像データバッファ１１に一時的に記憶されたディジタル画像データを撮像条件とともに、読み出させ、画像処理手段３３に入力させる。
【００１３】
しかるに、画像担体１８から発せられ、カメラレンズ１６によって、ＣＣＤ６の光電センサ６０の光電面に集光された蛍光は、カメラレンズ１６の周辺の透過光量が小さいため、カメラレンズ１６の中心に近いほど、その強度が大きく、その結果、以上のようにして得られ、画像処理手段３３に入力された画像データには二次元状のシェーディングが生じており、画像データに基づいて、ＣＲＴ４の画面上に、蛍光画像を表示するのに先立って、画像データに、シェーディングを補正処理を施すことが必要になる。
したがって、本実施態様においては、蛍光画像の読み取りに先立って、シェーディングを補正するための補正データが生成されて、記憶されており、画像処理手段３３は、画像データが入力されると、シェーディングを補正するための補正データにしたがって、画像データにシェーディング補正を施して、画像データ記憶手段３２に画像データを記憶させ、その後、ユーザーがキーボード５に画像生成信号を入力すると、画像表示手段３４によって、画像データ記憶手段３２に記憶された画像データが読み出され、読み出された画像データに基づいて、ＣＲＴ４の画面上に、蛍光画像が表示されるように構成されている。
【００１４】
カメラレンズ１６によって生ずるシェーディングは二次元状であるため、シェーディングを補正するためには、二次元状の補正データが必要であるが、二次元状の補正データを記憶するためには、容量の大きいメモリが必要となり、不経済である。そこで、本発明者は、カメラレンズ１６によって、画像データに生ずるシェーディングは、理論上、カメラレンズ１６の中心に対応する画素に対して対称であり、カメラレンズ１６の中心に対応する中心画素の中心からの距離に応じて、各画素のシェーディング補正データは変化することに着目して、一次元状のシェーディング補正データを求めて、メモリに記憶させ、メモリに記憶したシェーディング補正データを用いて、画像データの各画素のシェーディングを、カメラレンズ１６の中心に対応する中心画素の中心からの距離に応じて補正することにより、容量の小さいメモリを用いて、画像データのシェーディングを補正することに思い至った。しかしながら、さらに、本発明者が研究を続けた結果、カメラレンズ１６により集光された光を、ＣＣＤ６の光電センサ６０が受光して、画像データを生成すると、ＣＣＤ６の光電センサ６０の各光電素子の形状、配置に起因して、画像データの各画素の濃度信号レベルは、カメラレンズ１６の中心に対応する中心画素の中心を中心として、円状にではなく、楕円状に低下することが判明した。
【００１５】
そこで、本実施態様においては、青色ＬＥＤ光源２１から発せられ、フィルタ２４を透過し、拡散板２８により拡散された光を、カメラレンズ１６により、ＣＣＤ６の光電センサ６０の光電面上に集光し、光電変換して得た画像データを二次元的に展開して、カメラレンズ１６の中心に対応する中心画素から外方に向けて、楕円状に濃度信号レベルが低下する二次元シェーディングデータを生成し、中心画素の中心から外方に延びる直線上の二次元シェーディングデータの濃度信号レベルを一次元シェーディングデータとして求めるとともに、一次元シェーディングデータを求めた直線と楕円の長軸とのなす角度θおよび楕円の長軸と短軸との比を算出し、メモリに、一次元のシェーディングデータ、角度θおよび楕円の長軸と短軸との比を記憶させておき、メモリに記憶された一次元のシェーディングデータ、角度θおよび楕円の長軸と短軸との比に基づき、各画素の中心画素の中心からの距離および前記楕円の長軸となす角度にしたがって、各画素のシェーディング補正用データを生成し、シェーディング補正用データに基づいて、画像データの各画素の濃度信号レベルを補正するように構成されている。
【００１６】
図５は、画像処理手段３３の詳細を示すブロックダイアグラムである。
図５に示されるように、画像処理手段３２は、入力された画像データに画像処理を施すデータ処理部４０と、シェーディングデータ、角度θおよび楕円の長軸と短軸との比を記憶するシェーディングデータメモリ４１と、シェーディングデータメモリ４１に記憶されたシェーディングデータ、角度θおよび楕円の長軸と短軸との比に基づいて、画像データの各画素のカメラレンズ１６の中心に対応する画素の中心画素からの距離と楕円の長軸となす角度に応じて、各画素のシェーディング補正用のデータを生成するシェーディング補正用データ生成部４２と、シェーディング補正が施された画像データのビット数を１４ビットから１６ビットに変換して、濃度信号レベルが飽和することなく、収録されていた画素の濃度信号レベルが、シェーディング補正によって、飽和することを防止するビット数変換部４３を備えている。
【００１７】
このように構成された本実施態様における画像処理手段３３は、青色ＬＥＤ光源２１を用いて、画像担体１８を励起し、蛍光画像を生成する場合には、以下のようにして、シェーディング補正を実行する。
まず、フィルタ２７を取り外した後、ユーザーから、キーボード５を介して、青色ＬＥＤ光源２１を用いて、画像担体１８を励起することおよびそのためのシェーディング補正用データの生成が指示されると、ＣＰＵ３０は、光源制御手段３６に、シェーディング補正用データ生成開始信号を出力し、光源制御手段３６によって、青色ＬＥＤ光源２１がオンされる。同時に、シェーディング補正用データ生成開始信号は、ＣＰＵ３０を介して、冷却ＣＣＤカメラ１のカメラ制御回路１３に入力され、カメラ制御回路１３によって、シャッタ９が開かれ、ＣＣＤ６の露出が開始される。
【００１８】
青色ＬＥＤ光源２１から発せられた励起光は、フィルタ２４によって、４５０ｎｍ近傍の波長の光以外の波長成分がカットされ、拡散板２８を透過することにより、一様な光となって、カメラレンズ１６により、ＣＣＤ６の光電センサ６０の光電面上に集光される。ＣＣＤ６の光電センサ６０は、こうして集光された光を受け、これを電荷の形で蓄積する。
所定の露出時間が経過すると、ＣＰＵ３０は、冷却ＣＣＤカメラ１のカメラ制御回路１３にシェーディング補正用データ生成完了信号を出力する。カメラ制御回路１３は、ＣＰＵ３０からシェーディング補正用データ生成完了信号を受けると、ＣＣＤ６が、電荷の形で蓄積したアナログ画像データを、Ａ／Ｄ変換器１０に転送させ、１４ビットのディジタルデータにディジタル化して、使用した光源の種類とともに、画像データバッファ１１に、一時的に記憶させる。画像データバッファ１１に一時的に記憶された二次元のシェーディングデータと使用した光源の種類とは、データ記憶手段１２に入力されて、記憶される。同時に、ＣＰＵ３０は、画像データ転送手段３１にデータ転送信号を出力して、冷却ＣＣＤカメラ１の画像データバッファ１１に一時的に記憶された二次元のシェーディングデータを、使用した光源の種類とともに、読み出させ、画像処理手段３３のデータ処理部４０に入力させる。
【００１９】
画像処理手段３３のデータ処理部４０は、入力された二次元のシェーディングデータを二次元的に展開して、カメラレンズ１６の中心に対応する中心画素から外方に向けて、楕円状に濃度信号レベルが低下する二次元シェーディングデータを生成する。こうして、展開された二次元シェーディングデータは、ＣＣＤ６の光電センサ６０が矩形をしているため、矩形になる。次いで、データ処理部４０は、中心画素の中心から対角方向に延びる直線上の二次元シェーディングデータの濃度信号レベルを一次元シェーディングデータとして求めるとともに、一次元シェーディングデータを求めた直線と楕円の長軸とのなす角度θおよび楕円の長軸と短軸との比を算出し、シェーディングデータを求めるのに使用した光源の種類である青色ＬＥＤ光源２１とともに、シェーディングデータメモリ４１に記憶させる。図６は、データ処理部４０により算出された一次元のシェーディングデータの一例を示すグラフである。
【００２０】
青色ＬＥＤ光源２１から発せられた励起光により、画像担体１８を励起し、画像担体１８から発せられた蛍光を、ＣＣＤ６の光電センサ６０により光電的に読み取って得た画像データが、画像処理手段３３のデータ処理部４０に入力されると、データ処理部４０は、シェーディング補正用データ生成部４２に、補正用データ生成信号を出力して、青色ＬＥＤ光源２１を用いて生成され、シェーディングデータメモリ４１に記憶された一次元のシェーディングデータ、角度θおよび楕円の長軸と短軸との比を読み出させる。
シェーディング補正用データ生成部４２は、シェーディングデータメモリ４１に記憶された一次元のシェーディングデータ、角度θおよび楕円の長軸と短軸との比に基づき、画像データを構成する各画素のカメラレンズ１６の中心に対応する画素の中心からの距離と楕円の長軸となす角度に応じて、各画素のシェーディング補正用のデータを生成して、データ処理部４０に出力する。
【００２１】
データ処理部４０は、シェーディング補正用データ生成部４２により生成された各画素のシェーディング補正用のデータを対応する画素の濃度信号レベルと乗算することによって、入力された画像データのシェーディングを補正し、ビット数変換部４３に出力する。
カメラレンズ１６の周辺部では、透過光量が少なく、カメラレンズ１６の周辺部に対応する画素は、本来の濃度レベルよりも低い濃度信号レベルで収録されているが、これらの画素の濃度信号レベルは、シェーディング補正を施すことにより、高くなるように補正されるため、シェーディング補正を施した結果、濃度信号レベルが飽和することなく収録されていた画素の濃度信号レベルが飽和して、収録できなくなるおそれがある。そこで、本実施態様においては、シェーディング補正が施された画像データは、ビット数変換部４３に入力され、ビット数変換部４３により、１４ビットで収録され、シェーディング補正が施された画像データのビット数を１６ビットに変換して、シェーディング補正を施すことにより、画素の濃度信号レベルが飽和して収録できなくなることの防止が図られている。こうして、ビット数が変換された画像データは、ビット数変換部４３から、画像データ記憶手段３２に出力されて、記憶される。
【００２２】
こうして、画像データにシェーディング補正が施されて、画像データ記憶手段３２に記憶された後、ユーザーがキーボード５に画像生成信号を入力すると、画像表示手段３５により、データ記憶手段３２に記憶された画像データが読み出され、読み出された画像データに基づいて、ＣＲＴ４の画面上に、蛍光画像が表示される。
また、ユーザーが、キーボード５を介して、解析信号を入力すると、画像データ解析手段３５は、画像データ記憶手段３２に記憶された画像データとその画像データを生成した時の撮像条件とを読み出し、ユーザーの指定した画像データの解析を実行し、解析結果は、画像表示手段３４により、ＣＲＴ４の画面上に表示される。
【００２３】
化学発光画像を生成する場合には、化学発光物質と標識物質との接触により、画像担体１８から発せられる化学発光を光電的に検出して、化学発光画像が生成されるため、透過型光源である青色ＬＥＤ光源２１を用いて、蛍光画像を生成する場合と全く同様にして、一次元のシェーディングデータ、一次元のシェーディングデータを求めた直線と楕円の長軸とのなす角度θおよび楕円の長軸と短軸との比を求めて、これらをシェーディングデータメモリ４１に記憶させ、シェーディングデータメモリ４１に記憶させた一次元のシェーディングデータ、角度θおよび楕円の長軸と短軸との比に基づき、シェーディング補正を実行するか、あるいは、青色ＬＥＤ光源２１を用いて求められた一次元のシェーディングデータ、角度θおよび楕円の長軸と短軸との比とが、すでに、シェーディングデータメモリ４１に記憶されているときには、シェーディングデータメモリ４１に記憶されているデータを用いて、シェーディング補正が実行される。
【００２４】
化学発光画像を生成するときは、一次元のシェーディングデータ、角度θおよび楕円の長軸と短軸との比を求めて、シェーディングデータメモリ４１に記憶させた後、フィルタ２７を取り除いて、青色ＬＥＤ光源２１をオフ状態に保持し、フィルタ２４上に、化学発光を発する画像担体１８が載置して、画像担体１８から発せられる化学発光を検出する以外は、蛍光画像を生成する場合と全く同様にして、画像担体１８から発せられる化学発光を、カメラレンズ１６を介して、ＣＣＤ６の光電センサ６０により光電的に検出させ、ディジタル化して、画像データを生成する。画像処理手段３３は、こうして得られた画像データに対し、シェーディングデータメモリ４１に記憶されている一次元のシェーディングデータ、角度θおよび楕円の長軸と短軸との比を用いて、蛍光画像を生成する場合と全く同様にして、シェーディング補正を施し、さらに、１４ビットの画像データのビット数を１６ビットに変換して、画像データ記憶手段３２に記憶させる。その後、ユーザーがキーボード５に画像生成信号を入力すると、画像表示手段３５によって、データ記憶手段３２に記憶された画像データが読み出され、読み出された画像データに基づいて、ＣＲＴ４の画面上に化学発光画像が表示される。
【００２５】
本実施態様によれば、一次元のシェーディングデータと、そのシェーディングデータを求めた直線と楕円の長軸とのなす角度θと、楕円の長軸と短軸との比を記憶させておくだけで、画像データのシェーディングを補正することができるから、容量の小さなメモリを用いて、画像データのシェーディングを補正することが可能になり、経済的である。また、本実施態様によれば、ビット数変換部４３によって、１４ビットで収録され、シェーディング補正が施された画像データのビット数が１６ビットに変換されるから、濃度信号レベルが飽和することなく、収録されていた画素の濃度信号レベルが、シェーディング補正を施すことによって、飽和し、収録できなくなることを防止することが可能になる。
本発明は、以上の実施態様に限定されることなく、特許請求の範囲に記載された発明の範囲内で種々の変更が可能であり、それらも本発明の範囲内に包含されるものであることがいうまでもない。
【００２６】
たとえば、前記実施態様においては、一次元のシェーディングデータと、そのシェーディングデータを求めた直線と楕円の長軸とのなす角度θと、楕円の長軸と短軸との比が、シェーディングデータメモリ４１に記憶され、これらに基づいて、画像データのシェーディング補正が実行されているが、楕円の長軸と短軸との比に代えて、楕円の短軸と長軸の比を記憶させ、これらに基づいて、画像データのシェーディング補正を実行してもよい。
さらに、前記実施態様においては、一次元のシェーディングデータを求めた直線と楕円の長軸とがなす角度θを求め、シェーディングデータメモリ４１に記憶させているが、一次元のシェーディングデータを求めた直線と楕円の短軸とがなす角度を求め、シェーディングデータメモリ４１に記憶させ、これを用いて、画像データのシェーディングを補正するようにしてもよい。
【００２７】
また、前記実施態様においては、シェーディング補正が施された画像データのビット数を１４ビットから１６ビットに変換するビット数変換部４３が設けられているが、画像データを１４ビットで収録することも、画像データのビット数を１６ビットに変換することも必ずしも必要ではなく、画像データのビット数を増大させればよく、さらには、ビット数変換部４３を設けて、画像データのビット数を増大させることも絶対的に必要なことではない。
さらに、前記実施態様においては、ＣＣＤ６によって、蛍光画像および化学発光画像を生成した場合のシェーディング補正につき、説明を加えているが、本発明は、ＭＯＳ型センサなど、ＣＣＤ以外の二次元センサにより生成された画像のシェーディング補正に広く適用することができる
また、前記実施態様においては、冷却ＣＣＤカメラ１を用いているが、蛍光画像や化学発光画像のように、微弱な光を検出する必要のない場合には、冷却手段を備えていないＣＣＤカメラを使用して、画像を生成し、シェーディング補正をするようにしてもよい。
【００２８】
さらに、前記実施態様においては、発光波長中心が４５０ｎｍの励起光を発する青色ＬＥＤ光源２１を用いているが、蛍光物質の種類に応じて、発光波長中心が４００ｎｍないし７００ｎｍの波長の励起光を発するＬＥＤ光源を選択して、使用することができる。
また、前記実施態様においては、画像生成装置は、４５０ｎｍ近傍の励起光をカットするフィルタ２７が取り外し可能に構成されており、フィルタ２７を取り外すことにより、きわめて微弱な化学発光を検出して、化学発光画像をのも生成可能に構成されているが、フィルタ２７をカメラレンズ１７の前面に固定的に設け、蛍光検出システムにおける蛍光画像のみを生成するように構成されていてもよい。
【００２９】
さらに、前記実施態様においては、青色ＬＥＤ光源２１を備えているが、化学発光を検出して、化学発光画像のみを生成する画像生成装置として使用する場合には、青色ＬＥＤ光源２１は不要であり、また、フィルタ２４も必要がない。
また、前記実施態様においては、冷却ＣＣＤカメラ１の周囲に、ペルチエ素子８が発する熱を放熱するための放熱フィン１５が、長手方向のほぼ１／２にわたって形成されているが、長手方向のすべてにわたって、放熱フィン１５を設けてもよく、冷却ＣＣＤカメラ１の周囲に、どの程度の放熱フィン１５を設けるかは任意に決定することができる。
さらに、本発明において、手段とは、必ずしも物理的手段を意味するものではなく、各手段の機能がソフトウエアによって実現される場合も包含する。また、一つの手段の機能が二以上の物理的手段により実現されても、二以上の手段の機能が一つの物理的手段により実現されてもよい。たとえば、前記実施態様においては、二次元のシェーディングデータの展開および一次元のシェーディングデータの算出と、シェーディング補正用のデータによる画像データのシェーディング補正とは、いずれも、データ処理部４０によって実行されているが、二次元のシェーディングデータの展開および一次元のシェーディングデータの算出と、シェーディング補正用のデータによる画像データのシェーディング補正とが別個の手段によって実行されるようにしてもよい。
【００３０】
【発明の効果】
本発明によれば、光をレンズによって、二次元センサ上に集光し、二次元センサにより生成された画像のシェーディングを簡易に補正することのできる画像処理装置を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の好ましい実施態様にかかる画像処理装置を含む画像生成システムの略正面図である。
【図２】図２は、冷却ＣＣＤカメラの略縦断面図である。
【図３】図３は、暗箱の略縦断面図である。
【図４】図４は、パーソナルコンピュータの周辺のブロックダイアグラムである。
【図５】図５は、画像処理手段の詳細を示すブロックダイアグラムである。
【図６】図６は、中心座標から楕円の長軸に沿って、算出された一次元のシェーディングデータの一例を示すグラフである。
【符号の説明】
１  冷却ＣＣＤカメラ
２  暗箱
３  パーソナルコンピュータ
４  ＣＲＴ
５  キーボード
６  ＣＣＤ
７  伝熱板
８  ペルチエ素子
９  シャッタ
１０  Ａ／Ｄ変換器
１１  画像データバッファ
１２  データ記憶手段
１３  カメラ制御回路
１４  ガラス板
１５  放熱フィン
１６  カメラレンズ
１８  画像担体
２１  青色ＬＥＤ光源
２４  フィルタ
２７  フィルタ
２８  拡散板
３０  ＣＰＵ
３１  画像データ転送手段
３２  画像データ記憶手段
３３  画像処理手段
３４  画像表示手段
３５  画像データ解析手段
３６  光源制御手段
４０  データ処理部
４１  シェーディングデータメモリ
４２  シェーディング補正用データ生成部
４３  ビット数変換部
６０  光電センサ
【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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