JP4785437B2 - Image processing method and image processing apparatus - Google Patents
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Description
本発明は、国際分類G01B11/00に分類される光学的手段により特徴づけを行う画像処理装置において、特に撮影対象をデジタルカメラ等により複数階調をもった画像データとして撮影し、この画像から測定対象を認識して、認識した対象の特徴量を求める処理に関わるものである。例えば、蛍光顕微鏡画像において蛍光物質を検出し、その検出した蛍光物質を含む画素における輝度値を基に特徴量を算出する技術に関わるものである。 The present invention is an image processing apparatus characterized by optical means classified in the international classification G01B11 / 00. In particular, a subject to be photographed is photographed as image data having a plurality of gradations by a digital camera or the like, and measured from this image. This is related to processing for recognizing a target and obtaining a feature amount of the recognized target. For example, the present invention relates to a technique for detecting a fluorescent substance in a fluorescent microscope image and calculating a feature amount based on a luminance value in a pixel including the detected fluorescent substance.
従来より、画像データ内の測定対象における特徴量を算出する手法として、一般的に、まず画像データ内の測定対象の位置を特定するため画像認識処理を行い、次いで認識した位置において画像データから測定対象の特徴量を算出する手法が用いられている。 Conventionally, as a method for calculating a feature amount in a measurement target in image data, generally, an image recognition process is first performed to identify the position of the measurement target in the image data, and then measurement is performed from the image data at the recognized position. A technique for calculating the feature amount of the target is used.
画像認識のためには、従来から種々の方法が提案されている。それらは、様々な目的で行われているが、手法としては一般的に、特定のテンプレート画像と対象画像の相関値を求め、その相関値を評価することにより、テンプレート画像と対象画像の適合度を求める、という方法がとられている。 Various methods have been proposed for image recognition. Although they are performed for various purposes, as a technique, generally, a correlation value between a specific template image and a target image is obtained, and the degree of fitness between the template image and the target image is evaluated by evaluating the correlation value. The method of seeking is taken.
以下、図15を用いて非常に広く用いられる一般的な認識方法を説明する。図15は、一般的なテンプレートマッチングの手順の例を示すものである。
図15において、1501はテンプレート画像であり、対象画像1502の中からこのテンプレート画像に示された丸い画像パターンを探索するものとする。
Hereinafter, a general recognition method used very widely will be described with reference to FIG. FIG. 15 shows an example of a general template matching procedure.
In FIG. 15,
対象画像1502中には、1503、1504に示されるように多くの丸いパターンが存在している。テンプレートマッチングでは、テンプレート画像1501を用い、対象画像1502を順に探索することにより、このテンプレート画像1501に示された丸い画像パターンを対象画像1502から抽出する。まず、対象画像1502の左上1505の位置に、テンプレート画像1501と同じ大きさの枠を仮定し、対象画像1502を切り出す。そして、これらの画像を重ね合わせ、対応する位置の画素を1画素毎に差分演算し、それら重ね合わせた全画素の差分結果を全て個別に2乗した後、加算する。この値は、両画像の相関関係を意味し、両者が一致するときは小さな値となり、両者が異なったときは大きな値となる。この求めた値が閾値より小さい場合はパターンを検出したものと判定し、求めた値が閾値より大きい場合はパターンが存在しないと判定する。
There are many round patterns in the
最初のパターンマッチング位置の1505の位置で判定を行うと次には、枠を1画素分右にずらして同様の判定を行い、これを繰り返して、矢印1506の順で対象画像1502全体に対して順次行う。
When the determination is made at the position of the first pattern matching
枠が1507の位置のとき、テンプレート画像1501と検出対象1503を含むパターンは一致し、2乗和は非常に小さな値となることから、丸いパターンの存在が判別できる。
When the frame is at the
このような画像認識処理に、対象画像を2値化して探索を行う方法が開示されている。上記テンプレート画像を分割して、いくつかの部分テンプレート画像を作成し、まずその中の一つの部分テンプレート画像を用い、マッチングする位置を探索する。そして一致すれば、一致位置近辺の小領域を設定し、残りの部分テンプレート画像のマッチングを行い、すべての部分テンプレート画像がマッチングすると、探索パターンの存在を判断していた。このような手法を用いることで、一般的な手法に比べ高速にかつ精度の高い認識を実現していた(例えば、特許文献1参照)。 For such image recognition processing, a method of performing a search by binarizing a target image is disclosed. The template image is divided to create several partial template images. First, one partial template image is used to search for a matching position. If they match, a small region near the matching position is set, the remaining partial template images are matched, and if all the partial template images match, the presence of the search pattern is determined. By using such a method, recognition with high speed and high accuracy is realized as compared with a general method (for example, see Patent Document 1).
そして、測定対象の特徴量として明るさ(輝度平均値)を求める際には、検出した位置において測定対象を示すパターン領域に含まれる画素の輝度値の総和を求め、求めた総和をパターン領域の画素数で除算することで輝度平均値を算出していた。 Then, when obtaining brightness (average luminance value) as the feature quantity of the measurement object, the sum of the luminance values of the pixels included in the pattern area indicating the measurement object at the detected position is obtained, and the obtained sum is calculated in the pattern area. The luminance average value was calculated by dividing by the number of pixels.
一方、これら画像データ内の測定対象における特徴量を算出する手法は、様々な分野で用いられている。例えば、遺伝子の発現を見るための、蛍光顕微鏡画像による蛍光物質の測定がある。 On the other hand, the method of calculating the feature amount of the measurement target in the image data is used in various fields. For example, there is a measurement of a fluorescent substance by a fluorescence microscope image to observe gene expression.
ある特定の短波長の励起光を照射すると組成とサイズに応じて異なる波長の光を発光する性質をもつ半導体ナノクリスタルを、半透明なアクリルでできたビーズの表面に付着させる。この際、発光波長の異なる複数の半導体ナノクリスタルを任意の比率で付着させることで、各ビーズにおいて固有の輝度スペクトル分布を持たせてコード化し、さらに各コード化されたビーズに特定のmRNA(messenger ribonucleic acid)と結合するためのプローブを付着させ、コードとmRNAを一対一で対応させる。これにより、励起光を照射して発光したビーズの輝度スペクトル分布を観察しデコードすることで、発現したmRNAの種類の解析を可能としていた(例えば、特許文献2参照)。 Semiconductor nanocrystals having the property of emitting light of different wavelengths depending on the composition and size when irradiated with excitation light of a specific short wavelength are attached to the surface of a bead made of translucent acrylic. At this time, by attaching a plurality of semiconductor nanocrystals having different emission wavelengths at an arbitrary ratio, each bead is encoded with a unique luminance spectrum distribution, and a specific mRNA (messenger) is added to each encoded bead. A probe for binding to ribonucleic acid is attached, and the code and mRNA are made to correspond one-to-one. Thus, it was possible to analyze the type of expressed mRNA by observing and decoding the luminance spectrum distribution of beads emitted by irradiating excitation light (see, for example, Patent Document 2).
そして、解析に用いるビーズの輝度スペクトル分布は、通過帯域の異なる複数のバンドパスフィルタを用いて測定を行う蛍光顕微鏡装置で、発光しているビーズに対し、バントパスフィルタを切り替えながら撮影し、各バントパスフィルタを通して撮影した画像内のビーズ領域の平均輝度値を算出することで作成していた。また、測定対象を入れて撮影を行う1つのウェルに複数のビーズを入れたウェルプレートを用意し、このウェルプレートの1ウェルに対し複数のバントパスフィルタを切り替えながら撮影することで、複数ビーズの同時解析を可能にしていた。具体的には、1ウェルに対し、まずビーズの位置抽出のための画像を撮影し、その画像に対し、前記テンプレートマッチングにより各ビーズの位置抽出を行い、次いで、各バントパスフィルタを通して撮影した複数枚の画像において、抽出した各ビーズ位置に対応する領域の平均輝度値を求め、各ビーズの輝度スペクトルを作成し、解析を行っていた(例えば、特許文献3参照)。
しかしながら、1つのウェルに複数のビーズを入れた場合、ビーズが均等に分布することはなく、ビーズが隣接してしまうことが起こる。このような隣接しているビーズにおいては、お互いが発する光の影響を受けるため、精度良く輝度スペクトル分布を作成することができないという問題があった。この問題に対し、隣接しているビーズを解析対象から外し、隣接していないビーズのみの輝度スペクトル分布を用いることで、良好な解析結果を得ることが可能であるが、統計的な解析を必要とする場合には、解析対象となるビーズの絶対数が減少し解析の信頼性が損なわれてしまうという問題があった。 However, when a plurality of beads are placed in one well, the beads are not evenly distributed and the beads are adjacent to each other. Since such adjacent beads are affected by the light emitted from each other, there is a problem that the luminance spectrum distribution cannot be created with high accuracy. To solve this problem, it is possible to obtain good analysis results by removing adjacent beads from the analysis target and using the luminance spectrum distribution of only non-adjacent beads, but statistical analysis is required. In this case, there is a problem that the absolute number of beads to be analyzed is reduced and the reliability of the analysis is impaired.
また、隣接しているビーズが影響を受ける範囲というのは、ビーズの周辺部分であるため、抽出したビーズ領域の周辺部分を除いた領域で平均輝度値を求めるという方法も考えられる。しかしながら、発光している半導体ナノクリスタルは、ビーズの表面に付着されており、このようなビーズを撮影した場合、ビーズの中心部分よりも周辺部分が強く発光する。従って、最も発光の特徴が現れる周辺部分を取り除くことは、輝度スペクトル分布が正確に求まらなくなるという問題があった。 Further, since the range in which adjacent beads are affected is a peripheral portion of the beads, a method of obtaining an average luminance value in a region excluding the peripheral portion of the extracted bead region is also conceivable. However, the emitting semiconductor nanocrystal is attached to the surface of the bead, and when such a bead is photographed, the peripheral part emits light more strongly than the central part of the bead. Therefore, removing the peripheral portion where the light emission characteristic appears most has a problem that the luminance spectrum distribution cannot be obtained accurately.
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、前記半導体ナノクリスタルを付着させたビーズも含む様々な測定対象物の特徴量を精度良く求める必要がある分野において、隣接する対象物からの光の影響を受けている測定対象物においても、精度良く測定対象物を含む画素の輝度値を用いた特徴量を求めることができる画像処理方法および画像処理装置を提供することを目的とする。 The present invention solves the above-described conventional problems. In a field where it is necessary to accurately obtain the characteristic quantities of various measurement objects including the beads to which the semiconductor nanocrystals are attached, light from adjacent objects is obtained. It is an object of the present invention to provide an image processing method and an image processing apparatus capable of accurately obtaining a feature amount using a luminance value of a pixel including a measurement target even in a measurement target affected by the above.
従来の課題を解決するために、本発明の画像処理方法は、各画素において多値の輝度値を持つデジタル画像に対して、一つないし複数の特定のパターン領域を設定し、前記デジタル画像において、前記パターン領域に含まれる画素の輝度値を用いて各パターン領域における代表値を算出する画像処理方法であって、
前記デジタル画像に対して測定対象物が存在する領域をパターン領域として設定するパターン領域設定工程と、前記パターン領域設定工程において設定されたパターン領域を、複数のパターン分割領域に分割するパターン領域分割工程と、前記パターン領域設定工程において設定されたパターン領域において、対象となっているパターン領域以外のパターン領域に存在する測定対象物が、前記デジタル画像の輝度値に対し影響を及ぼしている領域を影響領域として設定する影響領域設定工程と、前記パターン領域設定工程において設定されたパターン領域に含まれる画素のうち、前記影響領域設定工程において設定された影響領域が含まれない画素だけで構成される、前記パターン領域分割工程において分割されたパターン分割領域内の画素のみを用いてパターン領域における代表値を算出する特徴量算出工程とを備えることを特徴としたものである。
In order to solve the conventional problem, the image processing method of the present invention sets one or a plurality of specific pattern areas for a digital image having multi-valued luminance values in each pixel, An image processing method for calculating a representative value in each pattern region using a luminance value of a pixel included in the pattern region,
A pattern region setting step for setting a region where a measurement object exists for the digital image as a pattern region, and a pattern region dividing step for dividing the pattern region set in the pattern region setting step into a plurality of pattern division regions In the pattern area set in the pattern area setting step, the measurement object existing in the pattern area other than the target pattern area affects the area influencing the luminance value of the digital image. An influence area setting step to set as an area, and among pixels included in the pattern area set in the pattern area setting process, only pixels that do not include the influence area set in the influence area setting step are configured. Pixels in the pattern division area divided in the pattern area division step It is obtained by comprising: a feature amount calculating step of calculating a representative value in the pattern area by using only.
さらに、本発明の画像処理方法において、前記パターン領域分割工程では、前記パターン領域を、複数の分割領域を示すマスクパターンを用いて分割することを特徴としたものである。 Furthermore, in the image processing method of the present invention, in the pattern region dividing step, the pattern region is divided using a mask pattern indicating a plurality of divided regions.
さらに、本発明の画像処理方法において、前記マスクパターンは、パターン領域を示す分割領域を持ち、この分割領域に対応する画素をパターン分割領域とすることを特徴としたものである。 Further, in the image processing method of the present invention, the mask pattern has a divided area indicating a pattern area, and pixels corresponding to the divided area are used as the pattern divided area.
さらに、本発明の画像処理方法において、前記パターン領域分割工程では、前記パターン領域を、分割した領域の面積が均等になるように複数のパターン分割領域に分割することを特徴としたものである。 Furthermore, in the image processing method of the present invention, in the pattern region dividing step, the pattern region is divided into a plurality of pattern divided regions so that the areas of the divided regions are equal.
さらに、本発明の画像処理方法において、前記パターン領域分割工程では、前記パターン領域を、前記パターン領域の中心を通る直線で複数のパターン分割領域に分割することを特徴としたものである。 Furthermore, in the image processing method of the present invention, in the pattern region dividing step, the pattern region is divided into a plurality of pattern divided regions by a straight line passing through the center of the pattern region.
さらに、本発明の画像処理方法において、前記パターン領域分割工程では、前記パターン領域の中心を通る直線で、中心角が均等になるように複数のパターン分割領域に分割することを特徴としたものである。 Furthermore, in the image processing method of the present invention, in the pattern region dividing step, a straight line passing through the center of the pattern region is divided into a plurality of pattern divided regions so that the central angles are equal. is there.
さらに、本発明の画像処理方法において、前記パターン領域分割工程では、前記パターン領域を分割した複数のパターン分割領域から、特定の領域を除くことを特徴としたものである。 Furthermore, in the image processing method of the present invention, in the pattern region dividing step, a specific region is excluded from a plurality of pattern divided regions obtained by dividing the pattern region.
さらに、本発明の画像処理方法において、前記パターン分割領域から除く特定の領域は、分割された各パターン分割領域で面積が等しくなるように設定することを特徴としたものである。 Further, in the image processing method of the present invention, the specific area excluding the pattern division area is set so that the areas are equal in each divided pattern division area.
さらに、本発明の画像処理方法において、前記影響領域設定工程では、前記影響領域を、対象となっているパターン領域以外のパターン領域を含む近傍領域とし、パターン領域を構成する画素をひとまとまりとした連結成分において輪郭となる画素を外側に所定の画素数分増やし、増やした後の連結成分を設定することを特徴としたものである。 Furthermore, in the image processing method of the present invention, in the influence area setting step, the influence area is set as a neighboring area including a pattern area other than the target pattern area, and pixels constituting the pattern area are grouped. In the connected component, the number of pixels that are contours is increased outward by a predetermined number of pixels, and the increased connected component is set.
さらに、本発明の画像処理方法において、前記輪郭となる画素を外側に増やす画素数は、輪郭を増やそうとしている連結成分の各画素の輝度値を用いて求めた値の大きさに基づいて設定することを特徴としたものである。 Furthermore, in the image processing method of the present invention, the number of pixels for increasing the contour pixels outward is set based on the value obtained using the luminance value of each pixel of the connected component for which the contour is to be increased. It is characterized by doing.
さらに、本発明の画像処理方法において、前記影響領域設定工程では、前記パターン領域に存在する測定対象物以外のものが影響を及ぼす領域を、パターン領域に存在する測定対象物による影響領域に追加することを特徴としたものである。 Furthermore, in the image processing method of the present invention, in the influence area setting step, an area that is influenced by objects other than the measurement object existing in the pattern area is added to the influence area due to the measurement object existing in the pattern area. It is characterized by that.
さらに、本発明の画像処理方法において、前記特徴量算出工程において、前記パターン領域における代表値を、パターン領域に含まれる画素の輝度値を平均した平均輝度値とし、影響領域に含まれない画素だけで構成されるパターン分割領域内の画素の輝度値を全て足し合わせた累積値を求め、前記代表値を、求めた累積値を足し合わせた画素数で除算することで求めることを特徴としたものである。 Furthermore, in the image processing method of the present invention, in the feature amount calculation step, the representative value in the pattern area is an average luminance value obtained by averaging the luminance values of the pixels included in the pattern area, and only the pixels not included in the affected area are included. The cumulative value obtained by adding all the luminance values of the pixels in the pattern division area constituted by the above is obtained, and the representative value is obtained by dividing by the number of pixels obtained by adding the obtained cumulative value. It is.
さらに、本発明の画像処理方法において、前記特徴量算出工程において、前記パターン領域における代表値を、パターン領域に含まれる画素の輝度値を総和した輝度総和値とし、影響領域が含まれない画素だけで構成される第1のパターン分割領域内の画素の輝度値を全て足し合わせた累積値と足し合わせた画素数を求めると共に、影響領域を含む画素で構成される第2のパターン分割領域の画素数を求め、次いで、前記第2のパターン分割領域の累積値を、前記第1のパターン分割領域の累積値と第1のパターン分割領域の画素数及び第2のパターン分割領域の画素数に基づき類推し、前記代表値を、前記第1のパターン分割領域の累積値と類推した第2のパターン分割領域の累積値を足し合わせることで求めることを特徴としたものである。 Furthermore, in the image processing method of the present invention, in the feature amount calculation step, the representative value in the pattern area is a luminance sum value obtained by summing the luminance values of the pixels included in the pattern area, and only the pixels not including the affected area are included. The pixel number of the second pattern division area constituted by the pixels including the influence area is obtained while obtaining the total number of the sum of the luminance values of the pixels in the first pattern division area constituted by the sum and the accumulated value. Then, the cumulative value of the second pattern division region is calculated based on the cumulative value of the first pattern division region, the number of pixels of the first pattern division region, and the number of pixels of the second pattern division region. By analogy, the representative value is obtained by adding together the accumulated value of the second pattern divided region estimated by the accumulated value of the first pattern divided region. .
さらに、本発明の画像処理方法において、前記パターン領域分割工程において分割されたパターン分割領域と前記影響領域設定工程において設定された影響領域の情報を用いて対象となっているパターン領域で求める代表値が有効か無効かの判定を行う判定工程を備え、この判定工程を前記特徴量算出工程の直前に行い、無効と判定されたパターン領域における代表値は求めないことを特徴としたものである。 Further, in the image processing method of the present invention, the representative value obtained in the target pattern area using the information of the pattern division area divided in the pattern area division step and the influence area set in the influence area setting step. A determination step for determining whether or not is valid or invalid, this determination step is performed immediately before the feature amount calculation step, and a representative value in the pattern area determined to be invalid is not obtained.
さらに、本発明の画像処理方法において、前記判定工程では、影響領域を含むまたは含まない画素で構成されるパターン分割領域の個数或いは画素数に基づいて判定を行うことを特徴としたものである。 Furthermore, in the image processing method of the present invention, in the determination step, the determination is performed based on the number of pattern division regions or the number of pixels including pixels that include or do not include the affected region.
また従来の課題を解決するために、本発明の画像処理装置は、各画素において多値の輝度値を持つデジタル画像に対して、一つないし複数の特定のパターン領域を設定し、前記デジタル画像において、前記パターン領域に含まれる画素の輝度値を用いて各パターン領域における代表値を算出する画像処理装置であって、
前記デジタル画像に対して測定対象物が存在する領域をパターン領域として設定するパターン領域設定部と、前記パターン領域設定部において設定されたパターン領域を、複数のパターン分割領域に分割するパターン領域分割部と、前記パターン領域設定部において設定されたパターン領域において、対象となっているパターン領域以外のパターン領域に存在する測定対象物が、前記デジタル画像の輝度値に対し影響を及ぼしている領域を影響領域として設定する影響領域設定部と、前記パターン領域設定部において設定されたパターン領域に含まれる画素のうち、前記影響領域設定部において設定された影響領域が含まれない画素だけで構成される、前記パターン領域分割部において分割されたパターン分割領域内の画素のみを用いてパターン領域における代表値を算出する特徴量算出部とを備えることを特徴としたものである。
In order to solve the conventional problems, the image processing apparatus of the present invention sets one or a plurality of specific pattern areas for a digital image having multi-valued luminance values in each pixel, and the digital image In the image processing apparatus, a representative value in each pattern region is calculated using a luminance value of a pixel included in the pattern region,
A pattern region setting unit that sets a region where a measurement object exists for the digital image as a pattern region, and a pattern region dividing unit that divides the pattern region set in the pattern region setting unit into a plurality of pattern division regions In the pattern area set in the pattern area setting unit, the measurement object existing in the pattern area other than the target pattern area affects the area that affects the luminance value of the digital image. An influence area setting unit set as an area, and among pixels included in the pattern area set in the pattern area setting unit, only pixels that do not include the influence area set in the influence area setting unit are configured. A pattern is formed using only pixels in the pattern division area divided in the pattern area division unit. It is obtained by comprising: a feature amount calculating unit that calculates a representative value in the down area.
さらに、本発明の画像処理装置において、前記パターン領域分割部は、前記パターン領域を、複数の分割領域を示すマスクパターンを用いて前記パターン領域を分割することを特徴としたものである。 Further, in the image processing apparatus of the present invention, the pattern area dividing unit divides the pattern area using a mask pattern indicating a plurality of divided areas.
さらに、本発明の画像処理装置において、前記マスクパターンは、パターン領域を示す分割領域を持ち、この分割領域に対応する画素をパターン分割領域とすることを特徴としたものである。 Furthermore, in the image processing apparatus of the present invention, the mask pattern has a divided area indicating a pattern area, and a pixel corresponding to the divided area is set as a pattern divided area.
さらに、本発明の画像処理装置において、前記パターン領域分割部は、前記パターン領域を、分割した領域の面積が均等になるように複数のパターン分割領域に分割することを特徴としたものである。 Furthermore, in the image processing apparatus of the present invention, the pattern region dividing unit divides the pattern region into a plurality of pattern divided regions so that the areas of the divided regions are equal.
さらに、本発明の画像処理装置において、前記パターン領域分割部は、前記パターン領域を、前記パターン領域の中心を通る直線で複数のパターン分割領域に分割することを特徴としたものである。 Furthermore, in the image processing apparatus of the present invention, the pattern area dividing unit divides the pattern area into a plurality of pattern divided areas by a straight line passing through the center of the pattern area.
さらに、本発明の画像処理装置において、前記パターン領域分割部は、前記パターン領域の中心を通る直線で、中心角が均等になるように複数のパターン分割領域に分割することを特徴としたものである。 Furthermore, in the image processing apparatus according to the present invention, the pattern area dividing unit divides the pattern area into a plurality of pattern division areas so that the central angles are uniform along a straight line passing through the center of the pattern area. is there.
さらに、本発明の画像処理装置において、前記パターン領域分割部は、前記パターン領域を分割した複数のパターン分割領域から、特定の領域を除くことを特徴としたものである。 Furthermore, in the image processing apparatus according to the present invention, the pattern area dividing unit excludes a specific area from a plurality of pattern division areas obtained by dividing the pattern area.
さらに、本発明の画像処理装置において、前記パターン分割領域から除く特定の領域は、分割された各パターン分割領域で面積が等しくなるように設定することを特徴としたものである。 Furthermore, in the image processing apparatus of the present invention, the specific area excluding the pattern division area is set so that the area is equal in each divided pattern division area.
さらに、本発明の画像処理装置において、前記影響領域設定部では、前記影響領域を、対象となっているパターン領域以外のパターン領域を含む近傍領域とし、パターン領域を構成する画素をひとまとまりとした連結成分において輪郭となる画素を外側に所定の画素数分増やし、増やした後の連結成分を設定することを特徴としたものである。 Furthermore, in the image processing apparatus of the present invention, the influence area setting unit sets the influence area as a vicinity area including a pattern area other than the target pattern area, and collects pixels constituting the pattern area as a group. In the connected component, the number of pixels that are contours is increased outward by a predetermined number of pixels, and the increased connected component is set.
さらに、本発明の画像処理装置において、前記輪郭となる画素を外側に増やす画素数は、輪郭を増やそうとしている連結成分の各画素の輝度値を用いて求めた値の大きさに基づいて設定することを特徴としたものである。 Furthermore, in the image processing apparatus according to the present invention, the number of pixels that increase the number of pixels that form the contour to the outside is set based on the magnitude of the value obtained using the luminance value of each pixel of the connected component for which the contour is to be increased. It is characterized by doing.
さらに、本発明の画像処理装置において、前記影響領域設定部は、前記パターン領域に存在する測定対象物以外のものが影響を及ぼす領域を、パターン領域に存在する測定対象物による影響領域に追加することを特徴としたものである。 Furthermore, in the image processing apparatus of the present invention, the influence area setting unit adds an area influenced by objects other than the measurement object existing in the pattern area to an influence area due to the measurement object existing in the pattern area. It is characterized by that.
さらに、本発明の画像処理装置において、前記特徴量算出部において、前記パターン領域における代表値を、パターン領域に含まれる画素の輝度値を平均した平均輝度値とし、影響領域に含まれない画素だけで構成されるパターン分割領域内の画素の輝度値を全て足し合わせた累積値を求め、前記代表値を、求めた累積値を足し合わせた画素数で除算することで求めることを特徴としたものである。 Furthermore, in the image processing apparatus of the present invention, in the feature amount calculation unit, the representative value in the pattern region is an average luminance value obtained by averaging the luminance values of the pixels included in the pattern region, and only the pixels not included in the affected region are included. The cumulative value obtained by adding all the luminance values of the pixels in the pattern division area constituted by the above is obtained, and the representative value is obtained by dividing by the number of pixels obtained by adding the obtained cumulative value. It is.
さらに、本発明の画像処理装置において、前記特徴量算出部において、前記パターン領域における代表値を、パターン領域に含まれる画素の輝度値を総和した輝度総和値とし、影響領域が含まれない画素だけで構成される第1のパターン分割領域内の画素の輝度値を全て足し合わせた累積値と足し合わせた画素数を求めると共に、影響領域を含む画素で構成される第2のパターン分割領域の画素数を求め、次いで、前記第2のパターン分割領域の累積値を、前記第1のパターン分割領域の累積値と第1のパターン分割領域の画素数及び第2のパターン分割領域の画素数に基づき類推し、前記代表値を、前記第1のパターン分割領域の累積値と類推した第2のパターン分割領域の累積値を足し合わせることで求めることを特徴としたものである。 Furthermore, in the image processing apparatus of the present invention, in the feature amount calculation unit, the representative value in the pattern area is set as a luminance sum total value of the luminance values of the pixels included in the pattern area, and only the pixels not including the affected area are included. The pixel number of the second pattern division area constituted by the pixels including the influence area is obtained while obtaining the total number of the sum of the luminance values of the pixels in the first pattern division area constituted by the sum and the accumulated value. Then, the cumulative value of the second pattern division region is calculated based on the cumulative value of the first pattern division region, the number of pixels of the first pattern division region, and the number of pixels of the second pattern division region. By analogy, the representative value is obtained by adding together the accumulated value of the second pattern divided region estimated by the accumulated value of the first pattern divided region.
さらに、本発明の画像処理装置において、前記パターン領域分割部において分割されたパターン分割領域と前記影響領域設定部において設定された影響領域の情報を用いて対象となっているパターン領域で求める代表値が有効か無効かの判定を行う判定部を備え、この判定部において無効と判定されたパターン領域における代表値は求めないことを特徴としたものである。 Further, in the image processing apparatus of the present invention, the representative value obtained in the target pattern area using the information of the pattern division area divided in the pattern area division section and the influence area set in the influence area setting section. Is provided with a determination unit that determines whether or not is valid and invalid, and a representative value in the pattern area determined to be invalid by the determination unit is not obtained.
さらに、本発明の画像処理装置において、前記判定部は、影響領域を含むまたは含まない画素で構成されるパターン分割領域の個数或いは画素数に基づいて判定を行うことを特徴としたものである。 Furthermore, in the image processing apparatus of the present invention, the determination unit performs the determination based on the number of pattern division regions or the number of pixels including pixels that include or do not include the affected region.
本発明の画像処理方法および画像処理装置は、隣接する対象物からの光の影響を受けている測定対象物においても、精度良く測定対象物を含む画素における輝度値を用いた特徴量を求めることができる、という効果を有している。 The image processing method and the image processing apparatus according to the present invention accurately obtain a feature amount using a luminance value in a pixel including a measurement target even in a measurement target affected by light from an adjacent target. Has the effect of being able to.
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。なお、ここで示す実施の形態はあくまでも一例であって、必ずしもこの実施の形態に限定されるものではない。
[実施の形態1]
本発明の実施の形態1として、ある特定の短波長の励起光を照射すると、組成とサイズに応じて異なる波長の光を発光する性質をもつ半導体ナノクリスタルを任意の比率で付着させた直径10μmの球状で半透明なアクリルでできたマイクロビーズ(以下、ビーズと称す)を測定対象物とし、複数のビーズを蛍光顕微鏡で撮影し、撮影したデジタル画像においてビーズを含む画素の輝度値を用いて特徴量を求める場合を例として説明を行う。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In addition, embodiment shown here is an example to the last, Comprising: It is not necessarily limited to this embodiment.
[Embodiment 1]
As
図2は、測定対象物のビーズに対し励起光を照射し、それらビーズの発光をバントパスフィルタを通して撮影した測定画像である。現実の測定画像においては、数百のビーズが写っているが、この例の測定画像においては簡単のために7個のビーズが写っているものとする。図2に示す測定画像において、撮影に用いたバンドパスフィルタが通す波長の光を多く発光しているビーズほど明るくなっている。また、発光している半導体ナノクリスタルはビーズの表面に付着しているため、中央部分に比べ周辺が明るくなっている。 FIG. 2 is a measurement image obtained by irradiating beads of a measurement object with excitation light and photographing the emission of the beads through a band pass filter. In the actual measurement image, several hundred beads are shown, but in the measurement image of this example, seven beads are shown for simplicity. In the measurement image shown in FIG. 2, the bead that emits a lot of light having a wavelength that passes through the bandpass filter used for photographing is brighter. Moreover, since the light-emitting semiconductor nanocrystal is attached to the surface of the bead, the periphery is brighter than the central portion.
図1は、本発明の実施の形態1における画像処理方法が行う処理を示すフローチャートである。図1のフローチャートはステップS101ないしステップS104からなり、ステップS101はパターン領域設定工程を、ステップS102はパターン領域分割工程を、ステップS103は影響領域設定工程を、ステップS1041ないしステップS1044からなるステップS104は特徴量算出工程を、それぞれ示す。
FIG. 1 is a flowchart showing processing performed by the image processing method according to
以下、図2に示す測定画像に対して、本発明の実施の形態1の画像処理方法が行う画像処理をフローチャートに従って図3から図10を用いて詳細に説明する。
(ステップS101/パターン領域設定工程)
まず、測定画像において、ビーズが存在し特徴量を求める領域となるパターン領域を設定する。これは、予め撮影しているビーズ位置を抽出するためのデジタル画像(以下、対象画像と称す)に対してテンプレートマッチング処理行い、ビーズ位置を抽出することで行う。ここで、テンプレートマッチング処理を行うデジタル画像を、測定画像ではなく対象画像としているが、これはビーズの抽出精度を上げるためである。
Hereinafter, image processing performed by the image processing method according to the first embodiment of the present invention on the measurement image shown in FIG. 2 will be described in detail with reference to FIGS. 3 to 10 according to flowcharts.
(Step S101 / Pattern area setting step)
First, in the measurement image, a pattern region is set which is a region where a bead exists and a feature amount is obtained. This is performed by performing a template matching process on a digital image (hereinafter referred to as a target image) for extracting a bead position photographed in advance and extracting the bead position. Here, the digital image to be subjected to the template matching process is set as a target image, not a measurement image, in order to increase the accuracy of bead extraction.
図3は、図2に示すビーズの背景から光を当ててできる影を撮影した対象画像の一例である。図3に示す対象画像において、ビーズの中央部に非常に明るい領域を持っているが、これは、ビーズが半透明なアクリルでできているため、背景から光を当てた場合には、レンズの働きを示し、中央部分に集光して中央が非常に明るくなるからである。 FIG. 3 is an example of a target image obtained by photographing a shadow formed by applying light from the background of the beads shown in FIG. In the target image shown in FIG. 3, there is a very bright area at the center of the bead. This is because the bead is made of translucent acrylic. This is because the light is concentrated in the central part and the center becomes very bright.
このように、測定対象物の影を撮影することで、発光特性が異なるビーズであっても、全てのビーズにおいて同じ特徴を持つことになり、テンプレートマッチング処理による抽出精度を上げることができる。 In this way, by photographing the shadow of the measurement object, even if the beads have different emission characteristics, all the beads have the same characteristics, and the extraction accuracy by the template matching process can be increased.
以下、パターン領域の設定方法をより具体的に説明する。予め対象画像と同サイズの0で初期化された多値のデジタル画像データ(パターン領域画像)を用意しておき、そして対象画像に対しテンプレートマッチング処理を行い、ビーズ位置抽出を行うと共に抽出したビーズに対し1から順番に番号を振り、抽出したビーズの領域の各画素に対応するパターン領域画像の各画素にビーズ番号を書き込む処理を行う。 Hereinafter, the pattern area setting method will be described more specifically. Prepare multi-value digital image data (pattern area image) initialized with 0 of the same size as the target image in advance, perform template matching processing on the target image, extract the bead position and extract the extracted beads A number is assigned in order from 1, and a process of writing the bead number to each pixel of the pattern area image corresponding to each pixel of the extracted bead area is performed.
図4は、図3に示す対象画像を基に設定したパターン領域画像である。図中の数値は各領域の画素値を示している。このパターン領域画像において、各ビーズ領域の画素値は、ビーズの位置抽出が行われた順に1から7となり、ビーズ以外の領域の画素値は0となっている。 FIG. 4 is a pattern region image set based on the target image shown in FIG. The numerical values in the figure indicate the pixel values of each region. In this pattern region image, the pixel value of each bead region is 1 to 7 in the order in which the bead position is extracted, and the pixel value of the region other than the beads is 0.
パターン領域を参照するには、パターン領域画像中の画素値が0ではない領域を調べればよい。さらに、そのパターン領域の画素値を調べることで、各ビーズの識別が可能である。 In order to refer to the pattern area, an area where the pixel value is not 0 in the pattern area image may be examined. Furthermore, each bead can be identified by examining the pixel value of the pattern area.
テンプレートマッチング処理は、対象画像から抽出するビーズ領域のみを切り取ったテンプレート画像を用い、対象画像とテンプレート画像を重ね合わせ、重なり合った各画素において差分値を求め、テンプレート画像全体の差分結果を全て個別に2乗した後、加算する。この加算した値は両画像の相関関係を示し、両者が同じ画像であるときは小さな値となり、両者が異なったときは大きな値となる。したがって、予め一致したと判断できる加算値を閾値として持ち、求めた加算値が閾値より小さい場合はビーズを検出したものと判定し、閾値より大きい場合はビーズが存在しないと判定することができる。そして、この判定処理を、テンプレート画像を1画素ずつずらしながら同様の判定を行い、これを繰り返して、対象画像全体に対して順次行い、ビーズの位置抽出を行う。 The template matching process uses a template image obtained by cutting out only the bead region extracted from the target image, superimposes the target image and the template image, obtains a difference value in each overlapping pixel, and individually calculates the difference results of the entire template image. After squared, add. This added value indicates the correlation between both images, and is a small value when they are the same image, and a large value when they are different. Therefore, an addition value that can be determined to match in advance is used as a threshold value. When the obtained addition value is smaller than the threshold value, it is determined that a bead has been detected, and when it is larger than the threshold value, it can be determined that no bead exists. Then, the same determination is performed while shifting the template image pixel by pixel, and this determination process is repeated for the entire target image to extract the position of the beads.
こうして設定したパターン領域を示すパターン領域画像は、以下のステップS102、ステップS103、及びステップS104において参照される。
(ステップS102/パターン領域分割工程)
次に、ステップS101にて設定されたパターン領域画像に示す各パターン領域を、マスクパターンを用いて複数のパターン分割領域に分割する処理を行う。
The pattern area image indicating the pattern area set in this way is referred to in the following steps S102, S103, and S104.
(Step S102 / pattern area dividing step)
Next, a process of dividing each pattern area shown in the pattern area image set in step S101 into a plurality of pattern division areas using a mask pattern is performed.
マスクパターンは、1つのビーズにおける特徴量を求める領域を示すと共にこの領域を複数に分割したそれぞれの分割領域を示す多値のデジタル画像データであり、特徴量を求める領域は、分割した領域毎に1から順番に割り振られた画素値とし、それ以外の領域は0とする。 The mask pattern is a multi-value digital image data indicating a region for obtaining a feature amount in one bead and each divided region obtained by dividing this region into a plurality of regions. Pixel values assigned in order from 1 are set to 0, and other areas are set to 0.
図5は、マスクパターンの一例を示す図である。図中の数値は各領域の画素値を示している。図5に示すように、マスクパターンは、特徴量を求める領域の中心を通る直線で、特徴量を求める領域を分割した際に各領域の面積が均等になるように分割したものとする。また、図5に示すマスクパターンでは、特徴量を求める領域の中心を通る直線で、特徴量を求める領域を中心角が均等になるようにも分割されている。 FIG. 5 is a diagram illustrating an example of a mask pattern. The numerical values in the figure indicate the pixel values of each region. As shown in FIG. 5, it is assumed that the mask pattern is a straight line passing through the center of the region for which the feature amount is obtained, and is divided so that the area of each region becomes equal when the region for obtaining the feature amount is divided. Further, in the mask pattern shown in FIG. 5, the area for obtaining the feature quantity is divided so that the central angles are equal by a straight line passing through the center of the area for obtaining the feature quantity.
一方、パターン領域を分割する処理は、予めパターン領域画像と同サイズの0で初期化された多値のデジタル画像データ(パターン分割領域画像)を用意しておき、そして、パターン領域画像内のパターン領域毎に領域の重心を求め、求めた重心位置に対応するパターン分割領域画像上の位置に、マスクパターンの重心が一致するように重ね合わせ、重ねあった各画素においてマスクパターンの画素値をパターン分割領域画像に書き込む処理を繰り返す。このように、マスクパターンを用いることで、マスクパターンの参照だけでパターン領域を分割できるので、高速に処理が行える。 On the other hand, in the process of dividing the pattern area, multi-value digital image data (pattern divided area image) initialized with 0 of the same size as the pattern area image is prepared in advance, and the pattern in the pattern area image is prepared. The center of gravity of the area is obtained for each area, and the mask pattern is overlapped so that the center of gravity of the mask pattern coincides with the position on the pattern division area image corresponding to the obtained position of the center of gravity. The process of writing to the divided area image is repeated. As described above, by using the mask pattern, the pattern region can be divided only by referring to the mask pattern, so that processing can be performed at high speed.
図6(a)は、図4に示すパターン領域画像に対し図5に示すマスクパターンを用い作成したパターン分割領域画像である。図6(b)は、図6(a)に示す一つのパターン領域からなるパターン分割領域を切り抜いて拡大したものである。図中の数値は領域の画素値を示しており、それぞれの特徴量を求める領域におけるパターン分割領域の画素値は、重ねあわせた際に対応するマスクパターンの画素値と同値になっている。 FIG. 6A is a pattern division region image created using the mask pattern shown in FIG. 5 with respect to the pattern region image shown in FIG. FIG. 6B is an enlarged view of the pattern division area formed by one pattern area shown in FIG. The numerical value in the figure indicates the pixel value of the region, and the pixel value of the pattern division region in the region for obtaining each feature amount is the same value as the pixel value of the corresponding mask pattern when superimposed.
パターン領域を分割したパターン分割領域を参照するには、パターン領域画像中の画素値が0ではない領域において、その領域に対応するパターン分割領域画像の画素値を調べればよい。 In order to refer to the pattern division area obtained by dividing the pattern area, the pixel value of the pattern division area image corresponding to the area in the area where the pixel value is not 0 in the pattern area image may be examined.
また、パターン領域画像で0でない画素に対応するパターン分割領域画像の画素値が0となっている場合、この画素を、特徴量を求める対象から外しても良い。これは、パターン領域の形状が正しくない場合におこり、正確なパターン領域以外の画素を、特徴量を求める対象から外すことで、求めた特徴量の精度を向上させることができる。 In addition, when the pixel value of the pattern division region image corresponding to a non-zero pixel in the pattern region image is 0, this pixel may be excluded from the target for which the feature amount is to be obtained. This occurs when the shape of the pattern region is not correct, and the accuracy of the obtained feature amount can be improved by excluding the pixels other than the accurate pattern region from the target of obtaining the feature amount.
こうして作成されたパターン領域を分割したパターン分割領域を示すパターン分割領域画像は、以下のステップS104において参照される。
(ステップS103/影響領域設定工程)
次に、ステップS101にて設定されたパターン領域画像を基に、対象となっているパターン領域以外のパターン領域に存在するビーズが、測定画像の輝度値に対し影響を及ぼしている領域を影響領域として設定する。すなわち、この影響領域を、対象となっているパターン領域以外のパターン領域を含む近傍領域とし、パターン領域を構成する画素をひとまとまりとした連結成分において輪郭となる画素を外側に所定の画素数分増やし、増やした後の連結成分を設定する。
The pattern division area image indicating the pattern division area obtained by dividing the pattern area thus created is referred to in the following step S104.
(Step S103 / influence area setting step)
Next, based on the pattern area image set in step S101, the area where the beads existing in the pattern area other than the target pattern area have an influence on the luminance value of the measurement image is determined as the influence area. Set as. In other words, this affected area is a neighboring area that includes a pattern area other than the target pattern area, and the pixels that form the outline in the connected component that is a group of pixels that make up the pattern area are the predetermined number of pixels outside. Increase and set the connected component after the increase.
具体的には、パターン領域に存在するビーズの発光が、測定画像の輝度値に対し影響を及ぼしている領域を求める。
ビーズからの発光は、発光している半導体ナノクリスタルがビーズの表面にほぼ均等に付着しているため、全ての方向に均一に広がると考えられる。従って、ビーズの発光が影響を及ぼしている領域は、ビーズを抽出した各パターン領域において、パターン領域を全ての方向に均一に広げ、広げた領域を求めればよい。
Specifically, a region where the light emission of the beads existing in the pattern region affects the luminance value of the measurement image is obtained.
Light emission from the beads is considered to spread uniformly in all directions because the emitting semiconductor nanocrystals are attached almost evenly to the surface of the beads. Therefore, the region where the light emission of the beads has an influence may be obtained by uniformly expanding the pattern region in all directions in each pattern region from which the beads are extracted.
そこで、予めパターン領域画像と同サイズの0で初期化された多値のデジタル画像データ(影響領域画像)を用意しておき、まず、パターン領域画像から対象となる1つのビーズを含むパターン領域を抜き出し、抜き出したパターン領域を1、それ以外の領域を0とする2値画像を作成する。対象となるパターン領域の抜き出しは、パターン領域画像を作成する際、各ビーズの識別ができるように画素値に番号を割り振ってあるので、パターン領域画像において対象となっているパターン領域に存在するビーズの番号と同値を持つ画素を抜き出すことでできる。 Therefore, multi-value digital image data (influence area image) initialized with 0 of the same size as the pattern area image is prepared in advance. First, a pattern area including one target bead from the pattern area image is prepared. A binary image in which the extracted pattern area is 1 and the other areas are 0 is created. The extraction of the target pattern area is done by assigning a number to the pixel value so that each bead can be identified when creating the pattern area image. Therefore, the beads existing in the target pattern area in the pattern area image This can be done by extracting pixels having the same value as the number of.
次に、作成した2値画像に対し一般的な8近傍膨張処理を行う。ここでは抜き出したパターン領域の周囲にある画素を8近傍膨張処理の対象とし、対象画素と、対象画素を中心とする8つの隣接した画素の中の少なくとも一つの画素にパターン領域を示す1の画素がある場合、対象画素を、パターン領域を示す1に変換する。この処理により、処理前の2値画像におけるパターン領域に対して全ての方向に1画素広げたパターン領域を示す2値画像を得ることができる。そして、この処理を複数回行った後の2値画像において画素値が1となっている領域を、対象となっているパターン領域に存在するビーズが影響を及ぼしている領域とし、この領域に対応する影響領域画像の各画素に、対象となっているパターン領域に存在するビーズの番号を書き込む。なお、8近傍膨張処理を行う回数は、測定対象物による影響を及ぼす領域が最も広くなる場合でも、求めた領域に必ず含まれるような回数を設定すればよく、予め複数個の測定対象物を用いて数値を計測し設定しておく。 Next, a general 8-neighbor expansion process is performed on the created binary image. Here, the pixels around the extracted pattern area are set as the target of the 8-neighbor expansion process, and the target pixel and one pixel indicating the pattern area in at least one of the eight adjacent pixels centered on the target pixel If there is, the target pixel is converted to 1 indicating the pattern area. By this processing, a binary image showing a pattern region that is expanded by one pixel in all directions with respect to the pattern region in the binary image before processing can be obtained. Then, the region where the pixel value is 1 in the binary image after this processing is performed a plurality of times is defined as the region in which the beads existing in the target pattern region have an influence, and this region corresponds to this region. The number of the bead existing in the target pattern area is written in each pixel of the affected area image. It should be noted that the number of times of performing the 8-neighbor expansion process may be set such that it is always included in the obtained area even when the area affected by the measurement object is the widest. Use to measure and set numerical values.
そして、この対象となるパターン領域の抜き出しから影響領域画像への書き込みの一連の処理を、全てのパターン領域に対し繰り返し行い、全パターン領域に存在するビーズが影響を及ぼしている領域を示す影響領域画像を得る。 Then, a series of processing from extraction of the target pattern area to writing to the influence area image is repeated for all the pattern areas, and the influence area indicating the area where the beads existing in all the pattern areas have an influence. Get an image.
ただし、この繰り返し処理にあたり、影響領域画像にビーズ番号を書き込む際、書き込もうとしている画素に既に他のパターン領域のビーズが影響を及ぼす領域であることを示す値が書き込まれていた場合、即ち0以外の場合は、パターン領域画像中に存在しない画素値を、その画素に書き込むようにする。例えば、パターン領域画像に存在するビーズの個数に1を加えた値を書き込む。 However, in this iterative process, when a bead number is written in the affected area image, a value indicating that the area in which another pattern area bead is already written is already written in the pixel to be written, that is, 0. Otherwise, a pixel value that does not exist in the pattern area image is written to that pixel. For example, a value obtained by adding 1 to the number of beads existing in the pattern area image is written.
図7は、図4に示すパターン領域画像を基に作成した影響領域画像である。図中の数値は、その領域の画素値を示している。なお、斜線で示す各パターン領域から作成した影響を及ぼす領域が重なっている領域の画素値は、ビーズの個数に1を加えた8となっている。 FIG. 7 is an influence area image created based on the pattern area image shown in FIG. The numerical value in the figure indicates the pixel value of that region. It should be noted that the pixel value of the region where the influential regions created from the respective pattern regions indicated by diagonal lines overlap is 8 which is obtained by adding 1 to the number of beads.
ビーズの発光が影響を及ぼしている領域を参照する際は、影響領域画像中の0ではない領域を調べればよい。さらに、その影響領域画像の画素値を調べることで、各ビーズに対応する影響を及ぼしている領域の識別が可能であり、対象とするパターン領域以外のパターン領域に存在するビーズの発光が影響を及ぼしている影響領域は、影響領域画像中の0又は対象とするパターン領域の画素値以外の値を調べることで特定することができる。 When referring to the area where the light emission of the beads has an influence, a non-zero area in the influence area image may be examined. Furthermore, by examining the pixel value of the affected area image, it is possible to identify the affected area corresponding to each bead, and the light emission of the beads existing in the pattern area other than the target pattern area is affected. The affected area can be identified by examining values other than 0 in the affected area image or the pixel value of the target pattern area.
そして、ここで作成した影響領域画像は、以下のステップS104において参照される。
なお、ここでは、パターン領域に対して8近傍膨張処理を行う回数を予め設定していた値とし、全てのパターン領域に対し一律の大きさで膨張させていたが、8近傍膨張処理を行う回数を、パターン領域毎にパターン領域に含まれる画素の輝度値を用いて求めた値の大きさに応じて設定しても良い。ビーズの発光により影響を及ぼしている領域は、発光が強いほど領域が広がり、発光が弱いほど狭くなる。従って、測定画像におけるパターン領域に含まれる画素の平均輝度値を求め、求めた平均輝度値に応じて8近傍膨張処理の回数を設定することで、発光の強さに応じて精度良く影響を及ぼす領域を設定することが可能である。この8近傍膨張処理の回数の設定方法は、ある平均輝度値に対する8近傍膨張処理の回数を1対1で記したテーブルを持っておき、予め複数個の測定対象物を用いて数値を計測しテーブルを作成しておけばよい。
The affected area image created here is referred to in the following step S104.
Here, the number of times of performing the 8-neighbor expansion process on the pattern area is set to a preset value, and the expansion is performed with a uniform size for all the pattern areas. May be set for each pattern area according to the magnitude of the value obtained using the luminance value of the pixel included in the pattern area. The region affected by the light emission of the beads becomes wider as the light emission is stronger, and becomes narrower as the light emission is weaker. Therefore, the average luminance value of the pixels included in the pattern area in the measurement image is obtained, and the number of 8-neighbor expansion processes is set according to the obtained average luminance value, thereby accurately affecting the intensity of light emission. It is possible to set the area. This method of setting the number of 8-neighbor expansion processes has a table in which the number of 8-neighbor expansion processes for a certain average luminance value is recorded in a one-to-one manner, and measures numerical values in advance using a plurality of measurement objects. Create a table.
また、ステップS103で行われる処理は、ステップS102で行われる処理の前に行ってもよく、影響領域画像を作成した後、パターン領域分割画像を作成しても良い。
(ステップS104/特徴量算出工程)
次に、ステップS101にて作成されたパターン領域画像、ステップS102にて作成されたパターン分割領域画像、及びステップS103にて作成された影響領域画像を用い、各パターン領域に含まれる画素の輝度値から、各パターン領域の特徴量を算出する。
Further, the process performed in step S103 may be performed before the process performed in step S102, or a pattern area divided image may be generated after an affected area image is generated.
(Step S104 / feature amount calculation step)
Next, using the pattern area image created in step S101, the pattern division area image created in step S102, and the influence area image created in step S103, the luminance value of the pixel included in each pattern area From the above, the feature amount of each pattern area is calculated.
ステップS104では、パターン領域画像から対象となる1つのパターン領域の画素を抽出し(ステップS1041)、抽出した画素のうち、対象となっていないパターン領域に存在するビーズからの影響を受けている画素を除いた正確な特徴量を求めるための画素をさらに抽出し(ステップS1042)、抽出した画素に対応する測定画像における画素の輝度値を用いて特徴量を求める(ステップS1043)。そして、この一連の処理を、全パターン領域において行い(ステップS1044)、全ビーズの特徴量を算出する。 In step S104, a pixel in one target pattern area is extracted from the pattern area image (step S1041), and among the extracted pixels, pixels that are affected by beads existing in the non-target pattern area. Pixels for obtaining an accurate feature amount excluding the pixel are further extracted (step S1042), and the feature amount is obtained using the luminance value of the pixel in the measurement image corresponding to the extracted pixel (step S1043). Then, this series of processing is performed in all pattern areas (step S1044), and the feature values of all beads are calculated.
以下、パターン領域の特徴量(パターン領域における代表値)を、パターン領域に含まれる画素の輝度値を平均した平均輝度値とした場合について、図2に示すビーズAの平均輝度値を求める処理を一例として説明を行う。 Hereinafter, the process of obtaining the average luminance value of the beads A shown in FIG. 2 in the case where the feature amount (representative value in the pattern region) of the pattern region is an average luminance value obtained by averaging the luminance values of the pixels included in the pattern region. An explanation will be given as an example.
まず、ビーズAのパターン領域を抜き出す。これは、パターン領域画像中の画素値が2となっている領域を調べればよい(図4参照)。
次に、抜き出したパターン領域に対応するパターン分割領域画像(図6参照)と影響領域画像(図7参照)の各画素値を調べ、対象となっているパターン領域以外のパターン領域に存在するビーズが影響を及ぼしている影響領域が含まれない画素だけで構成されるパターン分割領域内の画素を抽出する。なお、ビーズAにおける影響領域は、影響領域画像中の画素値が0又は2ではない領域を調べることで特定できる。
First, the pattern area of the bead A is extracted. This can be done by examining the area where the pixel value is 2 in the pattern area image (see FIG. 4).
Next, each pixel value of the pattern division area image (see FIG. 6) and the influence area image (see FIG. 7) corresponding to the extracted pattern area is examined, and the beads present in the pattern area other than the target pattern area. Extract pixels in the pattern segmentation region that are composed only of pixels that do not include the affected region. The influence area in the bead A can be specified by examining an area in which the pixel value is not 0 or 2 in the influence area image.
図8は、ビーズAにおけるビーズA近傍のパターン分割領域と影響領域を示す図である。図中の数値は、パターン領域を分割した各パターン分割領域の画素値を示している。
図8において、この影響領域は、隣接するビーズBからの発光により影響をうける領域である。従って、この影響領域を除いたパターン領域の画素のみを抽出し特徴量を求めれば正確な特徴量を求めることができると言える。ただし、この際、各パターン分割領域において影響領域が含まれないパターン分割領域の画素のみを抽出する。図8においては、5と6の画素値を持つパターン分割領域を除く斜線で示した1、2、3、4、7、8の画素値を持つパターン分割領域の画素を抽出する。
FIG. 8 is a diagram showing a pattern division area and an influence area in the vicinity of the bead A in the bead A. The numerical values in the figure indicate the pixel values of each pattern division area obtained by dividing the pattern area.
In FIG. 8, this affected area is an area affected by light emission from the adjacent bead B. Therefore, it can be said that an accurate feature amount can be obtained by extracting only the pixels in the pattern region excluding the affected region and obtaining the feature amount. However, at this time, only the pixels in the pattern division area that does not include the influence area in each pattern division area are extracted. In FIG. 8, pixels in the pattern division areas having pixel values of 1, 2, 3, 4, 7, and 8 indicated by diagonal lines excluding the pattern division areas having pixel values of 5 and 6 are extracted.
そして、抽出した画素に対応する測定画像における画素の輝度値をすべて足し合わせた累積値を求め、求めた累積値を足し合わせた画素数で除算することでビーズAにおける平均輝度値を求めることができる。 Then, an accumulated value obtained by adding all the luminance values of the pixels in the measurement image corresponding to the extracted pixel is obtained, and an average luminance value in the beads A is obtained by dividing the obtained accumulated value by the number of added pixels. it can.
以上の処理を行うことで、ビーズBからの発光による影響を除外したビーズAの平均輝度値を求めることができる。さらに、パターン領域の中心を通る直線で面積が均等になるように分割した領域単位で演算に用いる画素を選択しているため、半導体ナノクリスタルを付着させたビーズのように中心部よりも周辺部分が強く発光しているような一様な輝度値を持たない測定対象物においても、明るい領域と暗い領域の比率が、パターン領域の全ての画素を用いる場合と影響を受けている画素を除いたパターン領域の画素のみを用いる場合で同じとなり、正確な平均輝度値を求めることができる。 By performing the above processing, the average luminance value of the bead A excluding the influence of light emission from the bead B can be obtained. In addition, since the pixels used for calculation are selected in units of regions divided so that the area is equal to a straight line passing through the center of the pattern region, the peripheral portion is more than the central portion like a bead with a semiconductor nanocrystal attached. Even in a measurement object that does not have a uniform brightness value, such as a strong light emission, the ratio of the bright area to the dark area excludes the case where all pixels in the pattern area are used and the affected pixels This is the same when only the pixels in the pattern area are used, and an accurate average luminance value can be obtained.
なお、全てのパターン分割領域において影響領域を含んでいた場合は、特徴量を求めるための画素がなくなり、そのパターン領域における特徴量は求まらなくなる。これにより、パターン領域全体が影響を受けているようなパターン領域においては特徴量を求めなくし、正確に求まった特徴量のみ出力することができる。 If all the pattern division regions include the affected region, there are no pixels for obtaining the feature amount, and the feature amount in the pattern region cannot be obtained. Thereby, it is possible to output only the accurately obtained feature amount without obtaining the feature amount in the pattern region where the entire pattern region is affected.
次に、パターン領域の特徴量(パターン領域における代表値)を、パターン領域に含まれる画素の輝度値を総和した輝度総和値とした場合について、図2に示すビーズAの輝度総和値を求める処理を一例として説明を行う。 Next, in the case where the feature amount of the pattern area (representative value in the pattern area) is a luminance total value obtained by summing up the luminance values of the pixels included in the pattern area, the luminance total value of the beads A shown in FIG. Will be described as an example.
ビーズAの特徴量をビーズAに含まれる画素の輝度値を総和した輝度総和値とした場合の処理は、輝度平均値を求める処理と同様に、抜き出したパターン領域に対応するパターン分割領域画像と影響領域画像の各画素値を調べ、影響領域が含まれない画素だけで構成されるパターン分割領域(以下、第1のパターン分割領域と称す)の画素(図8において斜線で示した1、2、3、4、7、8の画素値を持つパターン分割領域の画素)を抽出すると共に、影響領域を含む画素で構成されるパターン分割領域(以下、第2のパターン分割領域と称す)の画素(図8において、5と6の画素値を持つパターン分割領域の画素)も抽出する。 The processing in the case where the feature amount of the bead A is the luminance sum total value obtained by summing the luminance values of the pixels included in the bead A is similar to the processing for obtaining the luminance average value, and the pattern division region image corresponding to the extracted pattern region Each pixel value of the affected area image is examined, and pixels (1 and 2 indicated by hatching in FIG. 8) of a pattern divided area (hereinafter referred to as a first pattern divided area) composed only of pixels that do not include the affected area. Pixels of a pattern division region having pixel values of 3, 4, 7, and 8), and pixels of a pattern division region (hereinafter referred to as a second pattern division region) composed of pixels including the influence region (In FIG. 8, the pixels of the pattern division region having pixel values of 5 and 6) are also extracted.
そして、第1のパターン分割領域の画素に対応する測定画像における画素の輝度値をすべて足し合わせた累積値を求め、求めた第1のパターン分割領域の累積値と第1のパターン分割領域の画素数及び第2のパターン分割領域の画素数を用い、第2のパターン分割領域の累積値を類推する。第2のパターン分割領域は、第1のパターン分割領域と第2のパターン分割領域における明るい領域と暗い領域の比率が同じであるため、
(第2のパターン分割領域の累積値)=(第1のパターン分割領域の累積値)÷(第1のパターン分割領域の画素数)×(第2のパターン分割領域の画素数)
で、求めることができる。
Then, an accumulated value obtained by adding all the luminance values of the pixels in the measurement image corresponding to the pixels of the first pattern division area is obtained, and the obtained cumulative value of the first pattern division area and the pixels of the first pattern division area are obtained. The cumulative value of the second pattern division region is estimated by using the number and the number of pixels of the second pattern division region. Since the ratio of the bright area and the dark area in the first pattern division area and the second pattern division area is the same in the second pattern division area,
(Cumulative value of the second pattern division region) = (cumulative value of the first pattern division region) / (number of pixels in the first pattern division region) × (number of pixels in the second pattern division region)
And you can ask for it.
そして、第1のパターン分割領域の累積値と第2のパターン分割領域の累積値を足し合わせ、足し合わせた値をビーズAの輝度総和値とする。
なお、輝度平均値を求める処理と同様に、第1のパターン分割領域がない場合は、このパターン領域の特徴量を求めないようにする。
Then, the accumulated value of the first pattern divided area and the accumulated value of the second pattern divided area are added, and the added value is set as the luminance total value of the beads A.
Similar to the process of obtaining the luminance average value, if there is no first pattern division area, the feature amount of this pattern area is not obtained.
以上の処理により、ビーズBからの発光による影響を除外したビーズAの輝度総和値を正確に求めることができる。
以上のように、本発明の実施の形態1による画像処理方法によれば、対象画像から測定対象の特徴量を求める領域となるパターン領域を設定し、さらにこのパターン領域を複数のパターン分割領域に分割すると共に対象となっているパターン領域以外のパターン領域に存在する測定対象物が影響を及ぼしている領域を影響領域として設定し、パターン領域に含まれる画素のうち、影響領域が含まれない画素だけで構成されるパターン分割領域内の画素のみを用いて特徴量を求めることで、隣接する測定対象物からの光の影響を受けている測定対象物においても、精度良く測定対象物を含む画素における輝度値を用いた特徴量を求めることができる。
With the above processing, the luminance sum total value of the bead A excluding the influence of the light emission from the bead B can be accurately obtained.
As described above, according to the image processing method according to the first embodiment of the present invention, the pattern area that is the area for obtaining the feature quantity of the measurement target is set from the target image, and this pattern area is further divided into a plurality of pattern division areas. An area that is affected by a measurement target that exists in a pattern area other than the target pattern area is set as an affected area, and pixels that do not include the affected area among the pixels included in the pattern area Pixels that include the measurement object with high accuracy even in the measurement object that is affected by the light from the adjacent measurement object The feature amount using the luminance value at can be obtained.
なお、実施の形態1の画像処理方法において用いたマスクパターンは、図5に示すようにパターン領域を8分割したものであったが、分割数の制限は無く、用途に応じて設定すればよい。図9にマスクパターンの例を示す。図中の数値は、各領域の画素値を示したものである。例えば、図9(a)に示すように、分割数を増やし、パターン領域を16分割するようなマスクパターンを用いてもよい。このように分割数が多ければ、影響領域を含む画素で構成されているパターン分割領域を取り除く際、取り除く画素の無駄を抑えることができる。従って、これは有効な画素数を増やすことに繋がり、さらに精度良く特徴量を求めることができる。 The mask pattern used in the image processing method according to the first embodiment is obtained by dividing the pattern area into eight as shown in FIG. 5, but there is no limitation on the number of divisions, and it may be set according to the application. . FIG. 9 shows an example of a mask pattern. The numerical values in the figure indicate the pixel values of each region. For example, as shown in FIG. 9A, a mask pattern that increases the number of divisions and divides the pattern region into 16 may be used. In this way, if the number of divisions is large, it is possible to suppress waste of pixels to be removed when removing a pattern division region composed of pixels including the affected region. Therefore, this leads to an increase in the number of effective pixels, and the feature amount can be obtained with higher accuracy.
しかしながら、余りに分割数を増やしすぎると、影響領域が含まれないパターン分割領域が1個しかない場合、特徴量を求めるための有効な画素数が極端に少なくなり、ノイズの影響を受けやすくなるため求めた特徴量の精度が悪くなる。従って、分割数は、1つのパターン分割領域の画素だけでも精度良く特徴量を求めることができる面積をもつ領域となるように設定する必要がある。これは、出力する特徴量に求められる精度に応じて設定してやればよい。 However, if the number of divisions is increased too much, if there is only one pattern division area that does not include the influence area, the effective number of pixels for obtaining the feature amount becomes extremely small, and it is easily affected by noise. The accuracy of the obtained feature amount is deteriorated. Therefore, the number of divisions needs to be set so as to be a region having an area where a feature amount can be obtained with high accuracy even with only pixels in one pattern division region. This may be set according to the accuracy required for the feature quantity to be output.
さらに、マスクパターンにおいて、特徴量を求める領域から特定の領域を取り除き、取り除いた領域の画素値を0としてもよい。このようなマスクパターンを用いることで、パターン領域であっても特定の領域を除いた画素を用いて、特徴量を求めることができるようになる。図9(b)は、図5に示すマスクパターンの特定の領域を0としたマスクパターンを示したものである。また、このマスクパターンでは、パターン領域を分割する各領域から面積が均等になるように特定の領域を0としている。 Furthermore, in the mask pattern, a specific area may be removed from the area for which the feature amount is obtained, and the pixel value of the removed area may be set to 0. By using such a mask pattern, a feature amount can be obtained using pixels excluding a specific region even in a pattern region. FIG. 9B shows a mask pattern in which a specific area of the mask pattern shown in FIG. Further, in this mask pattern, the specific area is set to 0 so that the area is equal from each area into which the pattern area is divided.
そして、図9(b)に示すマスクパターンを用いてビーズの特徴量を求めた場合、ビーズの中心部分の暗い領域を除いた明るい領域の画素の輝度値を用いて特徴量を求めることになる。これは、CCDの特性で暗電流の影響を受けノイズが出やすい暗い領域を除いた領域でビーズの特徴量を求めることになるので、さらに精度良く求めることが可能になる。 Then, when the feature amount of the bead is obtained using the mask pattern shown in FIG. 9B, the feature amount is obtained using the luminance value of the pixel in the bright region excluding the dark region in the central portion of the bead. . This is because the feature amount of the bead is obtained in a region excluding a dark region that is susceptible to noise due to the influence of dark current due to the characteristics of the CCD, and can be obtained with higher accuracy.
また実施の形態1において、半導体ナノクリスタルを付着させたビーズを測定対象物とし、パターン領域の輝度値に特徴がある場合の説明を行ったが、図5や図9に示したマスクパターンを用いて、一様な輝度値を持つ球体の測定対象に対して特徴量を求めても、同様に精度良く特徴量を求めることができるのは言うまでもない。また、本ビーズと異なった発光特性を持つ測定対象の場合は、その発光特性に応じてパターン領域を分割するマスクパターンを設定してやればよい。 Further, in the first embodiment, the case where the measurement object is a bead to which a semiconductor nanocrystal is attached and the luminance value of the pattern region is characteristic has been described. However, the mask pattern shown in FIGS. 5 and 9 is used. Thus, it goes without saying that the feature quantity can be obtained with high accuracy in the same manner even if the feature quantity is obtained for the measurement target of a sphere having a uniform luminance value. Further, in the case of a measurement target having a light emission characteristic different from that of the present bead, a mask pattern for dividing the pattern region may be set according to the light emission characteristic.
また、本発明の測定対象は球体に限ったものではなく、測定対象の形状に合わせたマスクパターンを用意すればよい。図10は、測定対象が正方形の場合におけるマスクパターンの一例を示すものである。図中の数値は、各領域の画素値を示している。そして、パターン領域分割工程において、パターン分割領域画像を作成する際、パターン領域画像内のパターン領域毎に領域の重心を求め、求めた重心位置に対応するパターン分割領域画像上の位置に、マスクパターンの重心と向きが一致するように重ね合わせ、重ね合った各画素においてマスクパターンの画素値をパターン分割領域画像に書き込む処理を行えばよい。 The measurement object of the present invention is not limited to a sphere, and a mask pattern that matches the shape of the measurement object may be prepared. FIG. 10 shows an example of a mask pattern when the measurement target is a square. The numerical value in the figure indicates the pixel value of each region. In the pattern area dividing step, when creating a pattern divided area image, the center of gravity of the area is obtained for each pattern area in the pattern area image, and the mask pattern is placed at the position on the pattern divided area image corresponding to the obtained center of gravity position. In other words, the pixel values of the mask pattern may be written into the pattern division region image for each of the overlapped pixels so that the directions of the center of gravity coincide with each other.
また、1枚の測定画像中に複数種類の測定対象物が存在する場合は、測定対象物の種類の数だけマスクパターンを用意しておき、それぞれのパターン領域に存在する測定対象物の種類に対応するマスクパターンを用いてパターン領域を分割すればよい。 In addition, when multiple types of measurement objects exist in one measurement image, as many mask patterns as the number of types of measurement objects are prepared, and the types of measurement objects existing in each pattern area are prepared. The pattern area may be divided using the corresponding mask pattern.
さらに、実施の形態1による画像処理方法によれば、影響領域は、パターン領域に存在する測定対象物が影響を及ぼしている領域を設定していたが、この影響領域に測定対象物以外のものが影響を及ぼす領域を追加してもよい。例えば、照明が映り込んでいる領域や測定対象物以外の物からの発光による影響を及ぼす領域を追加することで、さらに精度良く特徴量を求めることができる。具体的な追加方法は、影響領域設定工程において、影響領域画像を作成する際、影響領域画像において、追加する影響領域に対応する画素の値をビーズの個数に1を加えた値とすればよい。 Furthermore, according to the image processing method according to the first embodiment, the influence area is set to the area where the measurement object existing in the pattern area has an influence. You may add an area that is affected by. For example, by adding a region where illumination is reflected or a region influenced by light emission from an object other than the measurement object, the feature amount can be obtained with higher accuracy. As a specific addition method, when creating an influence area image in the influence area setting step, the pixel value corresponding to the influence area to be added in the influence area image may be a value obtained by adding 1 to the number of beads. .
次に、本発明の実施の形態1における画像処理方法を実施する画像処理装置の説明を行う。図11は、本発明の実施の形態1における画像処理方法を実施する画像処理装置100の要部概略構成を示すブロック図である。
Next, an image processing apparatus that performs the image processing method according to
図11の画像処理装置100は、コンピュータにより形成され、設定データ記憶部103と、パターン領域設定部104と、パターン領域分割部105と、影響領域設定部106と、特徴量算出部107を含んで構成される。
The
画像処理装置100に入力される対象画像101は、測定対象のビーズを、CCDエリアセンサで撮影しデジタル化した画像データであり、測定対象のビーズが確実に撮影されている画像である。この対象画像101を用いて、パターン領域を設定する。
The
画像処理装置100に入力される測定画像102は、測定対象のビーズに励起光を照射し、その励起光に対するビーズからの発光を、バンドパスフィルタを通してCCDエリアセンサで撮影しデジタル化した画像データである。この測定画像102の画素が持つ輝度値を用いて、各ビーズの特徴量を求める。
The
設定データ記憶部103は、画像処理装置100において行われる処理で必要となるテンプレート画像やマスクパターンなどの設定データを予め記憶するものであり、記憶されている設定データは、必要に応じてパターン領域設定部104とパターン領域分割部105に出力される。
The setting
パターン領域設定部104は、対象画像101及び設定データ記憶部103が出力するテンプレート画像を用いて、対象画像101に存在する測定対象のビーズの位置抽出を行い、抽出した各ビーズにおける特徴量を求める領域をパターン領域として設定し、そのパターン領域を示すパターン領域画像をパターン領域分割部105、影響領域設定部106及び特徴量算出部107に出力する。
The pattern
パターン領域分割部105は、パターン領域設定部104から出力されるパターン領域画像及び設定データ記憶部103から出力されるマスクパターンを用いて、各パターン領域を複数のパターン分割領域に分割し、分割した各パターン分割領域を示すパターン分割領域画像を特徴量算出部107に出力する。
The pattern
影響領域設定部106は、パターン領域設定部104から出力されるパターン領域画像に基づいて、各パターン領域に存在するビーズの発光が影響を及ぼしている領域を示す影響領域画像を作成し、特徴量算出部107に出力する。
Based on the pattern region image output from the pattern
特徴量算出部107は、測定画像102、パターン領域設定部104から出力されるパターン領域画像、パターン領域分割部105から出力されるパターン分割領域画像、及び影響領域設定部106から出力される影響領域画像を用いて、各パターン領域に含まれる画素の輝度値から各パターン領域の代表値を求め、求めた代表値を特徴量108として出力する。
The feature
以上のように構成された画像処理装置100を用い、パターン領域設定部104ではステップS101で行う処理を、パターン領域分割部105ではステップS102で行う処理を、影響領域設定部106ではステップS103で行う処理を、特徴量算出部107ではステップS104で行う処理を行うことで、入力された測定画像102における各パターン領域の特徴量を精度良く求めることができる。
[実施の形態2]
図12は、本発明の実施の形態2における画像処理方法が行う処理を示すフローチャートである。図12のフローチャートはステップS201ないしステップS205からなり、ステップS201はパターン領域設定工程を、ステップS202はパターン領域分割工程を、ステップS203は影響領域設定工程を、ステップS2041ないしステップS2045からなるステップS204は判定工程を、ステップS2051ないしステップS2054からなるステップS205は特徴量算出工程を、それぞれ示す。実施の形態1の処理と異なる点は、判定工程が新しく追加され、対象となっているパターン領域におけるパターン分割領域と影響領域に基づいて、求める特徴量の精度の良し悪しに従って有効か無効かの判定を行い、無効な場合そのパターン領域を除外し、特徴量を求めないようにした点である。
Using the
[Embodiment 2]
FIG. 12 is a flowchart showing processing performed by the image processing method according to
以下、図2に示す測定画像に対して、本発明の実施の形態2の画像処理方法が行う画像処理をフローチャートに従って詳細に説明する。
(ステップS201/パターン領域設定工程)
まず、測定画像において、ビーズが存在し特徴量を求める領域となるパターン領域を設定する。なお、パターン領域の設定方法は、図1のステップS101で説明したものと同様であるため、ここでは説明を省略する。
Hereinafter, image processing performed by the image processing method according to the second embodiment of the present invention on the measurement image shown in FIG. 2 will be described in detail according to a flowchart.
(Step S201 / Pattern area setting step)
First, in the measurement image, a pattern region is set which is a region where a bead exists and a feature amount is obtained. The pattern region setting method is the same as that described in step S101 in FIG.
ここで設定されたパターン領域を示すパターン領域画像は、以下のステップS202、ステップS203、及びステップS204において参照される。
(ステップS202/パターン領域分割工程)
次に、ステップS201にて設定されたパターン領域画像に示す各パターン領域を、マスクパターンを用いて複数のパターン分割領域に分割する処理を行う。
The pattern area image indicating the pattern area set here is referred to in the following step S202, step S203, and step S204.
(Step S202 / pattern area dividing step)
Next, a process of dividing each pattern region shown in the pattern region image set in step S201 into a plurality of pattern division regions using a mask pattern is performed.
なお、パターン領域の分割方法は、図1のステップS102で説明したものと同様であるため、説明を省略する。
ここで作成されたパターン領域を分割したパターン分割領域を示すパターン分割領域画像は、以下のステップS204、及びステップS205において参照される。
(ステップS203/影響領域設定工程)
次に、ステップS201にて設定されたパターン領域画像を基に、パターン領域に存在するビーズの発光が、測定画像の輝度値に対し影響を及ぼしている領域を求める。
The pattern region dividing method is the same as that described in step S102 in FIG.
The pattern division area image indicating the pattern division area obtained by dividing the pattern area created here is referred to in steps S204 and S205 below.
(Step S203 / influence area setting step)
Next, based on the pattern region image set in step S201, a region where the light emission of the beads existing in the pattern region has an influence on the luminance value of the measurement image is obtained.
なお、パターン領域に存在するビーズの発光により影響を及ぼしている領域を求める方法は、図1のステップS103で説明したものと同様であるため、説明を省略する。
ここで作成された影響領域画像は、以下のステップS204、及びステップS205において参照される。
(ステップS204/判定工程)
次に、ステップS201にて設定されたパターン領域画像、ステップS202にて作成されたパターン分割領域画像、及びステップS203にて作成された影響領域画像に基づいて、特徴量を求める各パターン領域において、そのパターン領域において求める特徴量の精度の良し悪しに従って有効か無効かの判定を行う。そして無効な場合は、そのパターン領域を除去する。
Note that the method for obtaining the region affected by the light emission of the beads existing in the pattern region is the same as that described in step S103 in FIG.
The affected area image created here is referred to in the following step S204 and step S205.
(Step S204 / determination step)
Next, based on the pattern region image set in step S201, the pattern division region image created in step S202, and the influence region image created in step S203, It is determined whether it is valid or invalid according to the accuracy of the feature quantity required in the pattern area. If it is invalid, the pattern area is removed.
より具体的には、パターン領域画像、パターン分割領域画像、及び影響領域画像を参照し、対象となる1つのパターン領域のパターン分割領域と影響領域を抜き出し(ステップS2041)、抜き出したパターン分割領域と影響領域の情報に基づき対象となっているパターン領域の判定を行う(ステップS2042、ステップS2043)。そして、無効と判定された場合は、パターン領域を除去するため、対象となっているパターン領域に対応するパターン領域画像の各画素の値を0に変更する(ステップS2044)。これにより、パターン領域を示すパターン領域画像上に、無効と判定されたパターン領域に存在するビーズ番号を持つ画素値が無くなり、この無効と判定されたパターン領域における特徴量を求めないようにすることができる。この一連の処理を、全パターン領域において行い(ステップS2045)、無効なパターン領域の情報を除いたパターン領域画像を得る。 More specifically, referring to the pattern area image, the pattern division area image, and the influence area image, the pattern division area and the influence area of one target pattern area are extracted (step S2041), and the extracted pattern division area and The target pattern area is determined based on the information on the affected area (steps S2042 and S2043). If it is determined to be invalid, the value of each pixel of the pattern area image corresponding to the target pattern area is changed to 0 in order to remove the pattern area (step S2044). As a result, there is no pixel value having a bead number existing in the pattern area determined to be invalid on the pattern area image indicating the pattern area, and the feature amount in the pattern area determined to be invalid is not obtained. Can do. This series of processing is performed on all pattern areas (step S2045), and a pattern area image excluding information on invalid pattern areas is obtained.
以下、ステップS204における判定処理について詳細に説明する。
図13は、図2に示すビーズEにおけるビーズE近傍のパターン分割領域と影響領域を示す図である。図中の数値は、パターン分割領域画像の画素値を示している。
Hereinafter, the determination process in step S204 will be described in detail.
FIG. 13 is a diagram showing a pattern division area and an influence area in the vicinity of the bead E in the bead E shown in FIG. The numerical value in the figure indicates the pixel value of the pattern divided region image.
ビーズEにおいて、各パターン分割領域において影響領域を含まないパターン分割領域の画素のみを用いて特徴量を求めた場合、斜線で示す1、2の画素値を持つパターン分割領域の画素値しか用いないことになる。 In the case of the bead E, when the feature amount is obtained using only the pixels of the pattern division area that does not include the influence area in each pattern division area, only the pixel values of the pattern division area having the pixel values of 1 and 2 indicated by diagonal lines are used. It will be.
このように、特徴量を求めるために用いる画素数が少ない場合、有効な画素数が少ないのでノイズの影響を受けやすく、隣接するビーズが無くパターン領域全ての画素を用いた最良の場合に求めた特徴量と比べ差が大きくなると考えられ、概してこのような精度が落ちている特徴量は出力しないほうが良い。 As described above, when the number of pixels used for obtaining the feature amount is small, the number of effective pixels is small, so that it is easily affected by noise, and is obtained in the best case where there is no adjacent bead and all the pixels in the pattern area are used. It is considered that the difference is larger than the feature amount, and it is generally better not to output the feature amount whose accuracy is lowered.
従って、影響領域を含む画素で構成されるパターン分割領域の個数を数え、個数が所定の閾値よりも大きい場合、このパターン領域は無効であると判定するようにする。なお、パターン分割領域の分割領域の個数と比較する所定の閾値は、0からパターン領域の分割数のいずれかの値を設定し、出力する特徴量に求められている精度に応じて設定すればよい。高い精度が求められている場合は所定の値を大きくし、逆の場合は所定の値を小さく設定しておけばよい。 Therefore, the number of pattern division areas composed of pixels including the influence area is counted, and when the number is larger than a predetermined threshold, it is determined that the pattern area is invalid. The predetermined threshold value to be compared with the number of divided areas of the pattern divided area can be set to any value from 0 to the number of divided pattern areas according to the accuracy required for the output feature quantity. Good. When high accuracy is required, the predetermined value is increased, and in the opposite case, the predetermined value may be set small.
また、このような判定処理を行うことで、パターン領域から取り除く画素の無駄をなくすため、パターン分割領域の面積が小さくなるようにしていても、設定する閾値を調節することで、精度良く特徴量を求めることができる必要最低限の画素数を必ず確保できるようになる。 Further, by performing such a determination process, even if the area of the pattern division region is reduced in order to eliminate waste of pixels to be removed from the pattern region, the feature amount can be accurately adjusted by adjusting the threshold value to be set. It is possible to ensure the minimum number of pixels that can be obtained.
なお、判定の規準となる値は、影響領域を含む画素で構成されるパターン分割領域に含まれる画素数でもよく、ステップS2042において画素数をカウントし、ステップS2043では画素数が所定の閾値よりも大きい場合、このパターン領域は無効であると判定してもよい。 Note that the determination criterion value may be the number of pixels included in the pattern division region including the pixels including the affected region. In step S2042, the number of pixels is counted. In step S2043, the number of pixels is greater than a predetermined threshold value. If it is larger, this pattern area may be determined to be invalid.
さらに、有効無効の判定は、影響領域を含まない画素で構成されるパターン分割領域の個数、または影響領域を含まない画素で構成されるパターン分割領域に含まれる画素数を用いて行ってもよく、ステップS2042においてカウントした個数または画素数が、ステップS2043においてそれぞれの値に対して設定した所定の閾値よりも小さい場合、このパターン領域は無効であると判定してもよい。 Further, the validity / invalidity determination may be performed by using the number of pattern division areas configured by pixels not including the affected area or the number of pixels included in the pattern division area configured by the pixels not including the affected area. When the number or the number of pixels counted in step S2042 is smaller than a predetermined threshold set for each value in step S2043, this pattern area may be determined to be invalid.
以上のように判定を行い、無効と判定されたパターン領域を取り除いたパターン領域画像を、ステップS205では参照する。
(ステップS205/特徴量算出工程)
次に、ステップS204で作成されたパターン領域画像、ステップS202で作成されたパターン分割領域画像、及びステップS203で作成された影響領域画像を用い、各パターン領域に含まれる画素の輝度値から、各パターン領域の特徴量を算出する。
The determination is made as described above, and the pattern area image from which the pattern area determined to be invalid is removed is referred to in step S205.
(Step S205 / feature amount calculation step)
Next, using the pattern area image created in step S204, the pattern division area image created in step S202, and the influence area image created in step S203, the luminance values of the pixels included in each pattern area are The feature amount of the pattern area is calculated.
なお、各パターン領域の特徴量算出方法は、図1のステップS104で説明したものと同様であるため、説明を省略する。
以上のように、本発明の実施の形態2による画像処理方法によれば、特徴量を求める各パターン領域において、対象となるパターン領域で求める特徴量の精度の良し悪しに従って有効か無効かの判定を行い、無効と判定されたパターン領域の特徴量を求めないようにすることで、さらに精度良く求めた特徴量のみを用いて解析を行うことが可能となる。
Note that the feature amount calculation method for each pattern region is the same as that described in step S104 of FIG.
As described above, according to the image processing method according to the second embodiment of the present invention, in each pattern area for which the feature amount is to be determined, whether the feature amount to be calculated in the target pattern area is valid or invalid is determined. Thus, the feature amount of the pattern area determined to be invalid is not obtained, so that the analysis can be performed using only the feature amount obtained with higher accuracy.
次に、本発明の実施の形態2における画像処理方法を実施する画像処理装置の説明を行う。
図14は、本発明の実施の形態2における画像処理方法を実施する画像処理装置200の要部概略構成を示すブロック図である。
Next, an image processing apparatus that implements the image processing method according to
FIG. 14 is a block diagram illustrating a schematic configuration of a main part of an
図14の画像処理装置200は、コンピュータにより形成され、設定データ記憶部103と、パターン領域設定部104と、パターン領域分割部105と、影響領域設定部106と、特徴量算出部107と、判定部209を含んで構成される。実施の形態1で説明したのと同じ構成のものについては同じ符号を付し、説明を省略する。
14 is formed by a computer, and includes a setting
実施の形態1の構成と異なる点は、判定部209が新たに追加され、パターン領域設定部104で設定したパターン領域を示すパターン領域画像をパターン領域分割部105と、影響領域設定部106及び判定部209に出力させ、パターン領域分割部105でパターン領域を複数に分割した各パターン分割領域を示すパターン分割領域画像を特徴量算出部107及び判定部209に出力させ、影響領域設定部106で設定された影響領域を示す影響領域画像を特徴量算出部107及び判定部209に出力させるようにした点である。
A difference from the configuration of the first embodiment is that a
判定部209は、パターン領域設定部104から出力されたパターン領域画像と、パターン領域分割部105から出力されるパターン分割領域画像、及び影響領域設定部106から出力される影響領域画像に基づいて、特徴量を求める各パターン領域において、対象となっているパターン領域において求める特徴量の精度の良し悪しに従って有効か無効かの判定を行い、無効な場合そのパターン領域を除外し、全てのパターン領域において判定を行った後のパターン領域画像を特徴量算出部107に出力する。
The
以上のように構成された画像処理装置200を用い、パターン領域設定部104ではステップS201で行う処理を、パターン領域分割部105ではステップS202で行う処理を、影響領域設定部106ではステップS203で行う処理を、判定部209ではステップS204で行う処理を、特徴量算出部107ではステップS205で行う処理を行うことで、入力された測定画像102に対して求めた各パターン領域の特徴量において、さらに精度良く求めた特徴量のみを用いて解析を行うことが可能となる。
Using the
本発明にかかる画像処理方法は、対象物を撮影したデジタル画像から、対象物の輝度情報を用いた特徴量を精度良く求めることができ、対象画像中にある測定対象の特徴量を計測する各種処理装置に有用である。 The image processing method according to the present invention can accurately obtain a feature amount using luminance information of an object from a digital image obtained by photographing the object, and measures various feature amounts of a measurement object in the object image. Useful for processing equipment.
100,200 画像処理装置
101 対象画像
102 測定画像
103 設定データ記憶部
104 パターン領域設定部
105 パターン領域分割部
106 影響領域設定部
107 特徴量算出部
108 特徴量
209 判定部
1501 テンプレート画像
1502 対象画像
1503、1504 検出対象
1505 最初のパターンマッチング位置
1506 パターンマッチングの走査経路
1507 パターンを検出した位置
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100,200
Claims (30)
前記デジタル画像に対して測定対象物が存在する領域をパターン領域として設定するパターン領域設定工程と、
前記パターン領域設定工程において設定されたパターン領域を、複数のパターン分割領域に分割するパターン領域分割工程と、
前記パターン領域設定工程において設定されたパターン領域において、対象となっているパターン領域以外のパターン領域に存在する測定対象物が、前記デジタル画像の輝度値に対し影響を及ぼしている領域を影響領域として設定する影響領域設定工程と、
前記パターン領域設定工程において設定されたパターン領域に含まれる画素のうち、前記影響領域設定工程において設定された影響領域が含まれない画素だけで構成される、前記パターン領域分割工程において分割されたパターン分割領域内の画素のみを用いてパターン領域における代表値を算出する特徴量算出工程と
を備えることを特徴とする画像処理方法。 One or a plurality of specific pattern areas are set for a digital image having multivalued luminance values in each pixel, and each pattern area is set using the luminance values of the pixels included in the pattern area in the digital image. An image processing method for calculating a representative value in
A pattern region setting step of setting a region where a measurement object exists for the digital image as a pattern region;
A pattern region dividing step of dividing the pattern region set in the pattern region setting step into a plurality of pattern divided regions;
In the pattern area set in the pattern area setting step, a measurement object existing in a pattern area other than the target pattern area has an influence on the luminance value of the digital image as an influence area. Influence area setting process to be set;
Of the pixels included in the pattern area set in the pattern area setting step, the pattern divided in the pattern area dividing step is composed only of pixels not including the affected area set in the affected area setting step. And a feature amount calculating step of calculating a representative value in the pattern area using only pixels in the divided area.
を特徴とする請求項1記載の画像処理方法。 The image processing method according to claim 1, wherein in the pattern area dividing step, the pattern area is divided using a mask pattern indicating a plurality of divided areas.
を特徴とする請求項2記載の画像処理方法。 The image processing method according to claim 2, wherein the mask pattern has a divided area indicating a pattern area, and pixels corresponding to the divided area are used as the pattern divided area.
を特徴とする請求項1記載の画像処理方法。 The image processing method according to claim 1, wherein in the pattern region dividing step, the pattern region is divided into a plurality of pattern divided regions so that the areas of the divided regions become equal.
を特徴とする請求項1記載の画像処理方法。 The image processing method according to claim 1, wherein in the pattern region dividing step, the pattern region is divided into a plurality of pattern divided regions by a straight line passing through a center of the pattern region.
を特徴とする請求項5記載の画像処理方法。 6. The image processing method according to claim 5, wherein in the pattern region dividing step, the image is divided into a plurality of pattern divided regions so that the central angles are equal along a straight line passing through the center of the pattern region.
を特徴とする請求項1記載の画像処理方法。 The image processing method according to claim 1, wherein in the pattern region dividing step, a specific region is excluded from a plurality of pattern divided regions obtained by dividing the pattern region.
を特徴とする請求項7記載の画像処理方法。 8. The image processing method according to claim 7, wherein the specific area excluding the pattern division area is set so that the area is equal in each divided pattern division area.
を特徴とする請求項1記載の画像処理方法。 In the influence area setting step, the influence area is set as a neighboring area including a pattern area other than the target pattern area, and pixels that form a contour in a connected component in which the pixels constituting the pattern area are grouped are arranged outside. The image processing method according to claim 1, wherein the connected component after the increase by a predetermined number of pixels is set.
を特徴とする請求項9記載の画像処理方法。 10. The number of pixels for increasing the number of pixels to be the contour to the outside is set based on the magnitude of the value obtained using the luminance value of each pixel of the connected component whose contour is to be increased. Image processing method.
を特徴とする請求項1記載の画像処理方法。 The area of influence other than the measurement object existing in the pattern area is added to the influence area of the measurement object existing in the pattern area in the influence area setting step. Image processing method.
影響領域に含まれない画素だけで構成されるパターン分割領域内の画素の輝度値を全て足し合わせた累積値を求め、前記代表値を、求めた累積値を足し合わせた画素数で除算することで求めること
を特徴とする請求項1記載の画像処理方法。 In the feature amount calculating step, the representative value in the pattern region is an average luminance value obtained by averaging the luminance values of the pixels included in the pattern region,
A cumulative value obtained by adding all the luminance values of the pixels in the pattern division area composed only of pixels not included in the affected area is obtained, and the representative value is divided by the number of pixels obtained by adding the obtained cumulative values. The image processing method according to claim 1, wherein the image processing method is obtained by:
影響領域が含まれない画素だけで構成される第1のパターン分割領域内の画素の輝度値を全て足し合わせた累積値と足し合わせた画素数を求めると共に、影響領域を含む画素で構成される第2のパターン分割領域の画素数を求め、
次いで、前記第2のパターン分割領域の累積値を、前記第1のパターン分割領域の累積値と第1のパターン分割領域の画素数及び第2のパターン分割領域の画素数に基づき類推し、
前記代表値を、前記第1のパターン分割領域の累積値と類推した第2のパターン分割領域の累積値を足し合わせることで求めること
を特徴とする請求項1記載の画像処理方法。 In the feature amount calculating step, the representative value in the pattern area is a luminance sum total value obtained by summing the luminance values of the pixels included in the pattern area,
The number of pixels obtained by adding together the cumulative value obtained by adding all the luminance values of the pixels in the first pattern division area constituted by only the pixels not including the influence area and the pixel including the influence area is obtained. Obtain the number of pixels of the second pattern division region,
Next, the cumulative value of the second pattern division region is estimated based on the cumulative value of the first pattern division region, the number of pixels of the first pattern division region, and the number of pixels of the second pattern division region,
The image processing method according to claim 1, wherein the representative value is obtained by adding together the accumulated value of the second pattern divided area analogized with the accumulated value of the first pattern divided area.
この判定工程を前記特徴量算出工程の直前に行い、無効と判定されたパターン領域における代表値は求めないこと
を特徴とする請求項1記載の画像処理方法。 Determining whether the representative value obtained in the target pattern area is valid or invalid by using the information of the pattern division area divided in the pattern area division step and the influence area set in the influence area setting step With a process,
The image processing method according to claim 1, wherein the determination step is performed immediately before the feature amount calculation step, and the representative value in the pattern area determined to be invalid is not obtained.
を特徴とする請求項14記載の画像処理方法。 15. The image processing method according to claim 14, wherein in the determination step, the determination is performed based on the number of pattern division regions or the number of pixels configured with pixels including or not including the affected region.
前記デジタル画像に対して測定対象物が存在する領域をパターン領域として設定するパターン領域設定部と、
前記パターン領域設定部において設定されたパターン領域を、複数のパターン分割領域に分割するパターン領域分割部と、
前記パターン領域設定部において設定されたパターン領域において、対象となっているパターン領域以外のパターン領域に存在する測定対象物が、前記デジタル画像の輝度値に対し影響を及ぼしている領域を影響領域として設定する影響領域設定部と、
前記パターン領域設定部において設定されたパターン領域に含まれる画素のうち、前記影響領域設定部において設定された影響領域が含まれない画素だけで構成される、前記パターン領域分割部において分割されたパターン分割領域内の画素のみを用いてパターン領域における代表値を算出する特徴量算出部と
を備えることを特徴とする画像処理装置。 One or a plurality of specific pattern areas are set for a digital image having multivalued luminance values in each pixel, and each pattern area is set using the luminance values of the pixels included in the pattern area in the digital image. An image processing apparatus for calculating a representative value in
A pattern region setting unit that sets a region where a measurement object exists for the digital image as a pattern region;
A pattern region dividing unit for dividing the pattern region set in the pattern region setting unit into a plurality of pattern divided regions;
In the pattern area set in the pattern area setting unit, the measurement object existing in the pattern area other than the target pattern area has an influence on the luminance value of the digital image as an influence area. An influence area setting section to be set;
The pattern divided in the pattern area dividing unit, which is composed only of pixels included in the pattern area set in the pattern area setting unit and not including the affected area set in the affected area setting unit. An image processing apparatus comprising: a feature amount calculation unit that calculates a representative value in a pattern region using only pixels in a divided region.
を特徴とする請求項16記載の画像処理装置。 The image processing apparatus according to claim 16, wherein the pattern area dividing unit divides the pattern area using a mask pattern indicating a plurality of divided areas.
を特徴とする請求項17記載の画像処理装置。 The image processing apparatus according to claim 17, wherein the mask pattern has a divided area indicating a pattern area, and pixels corresponding to the divided area are used as the pattern divided area.
を特徴とする請求項16記載の画像処理装置。 The image processing apparatus according to claim 16, wherein the pattern region dividing unit divides the pattern region into a plurality of pattern division regions so that the areas of the divided regions are equal.
を特徴とする請求項16記載の画像処理装置。 The image processing apparatus according to claim 16, wherein the pattern region dividing unit divides the pattern region into a plurality of pattern division regions by a straight line passing through a center of the pattern region.
を特徴とする請求項20記載の画像処理装置。 21. The image processing apparatus according to claim 20, wherein the pattern region dividing unit divides the pattern region into a plurality of pattern division regions so that the central angles are uniform along a straight line passing through the center of the pattern region.
を特徴とする請求項16記載の画像処理装置。 The image processing apparatus according to claim 16, wherein the pattern area dividing unit excludes a specific area from a plurality of pattern division areas obtained by dividing the pattern area.
を特徴とする請求項22記載の画像処理装置。 23. The image processing apparatus according to claim 22, wherein the specific area excluding the pattern division area is set to have the same area in each divided pattern division area.
を特徴とする請求項16記載の画像処理装置。 In the influence area setting unit, the influence area is set as a vicinity area including a pattern area other than the target pattern area, and pixels that are outlines in a connected component including a group of pixels constituting the pattern area are arranged outside. The image processing apparatus according to claim 16, wherein the connected component after being increased by a predetermined number of pixels is set.
を特徴とする請求項24記載の画像処理装置。 25. The number of pixels that increase the number of pixels that form the contour to the outside is set based on the magnitude of a value obtained by using the luminance value of each pixel of the connected component for which the contour is to be increased. Image processing apparatus.
を特徴とする請求項16記載の画像処理装置。 The said influence area setting part adds the area | region which things other than the measurement target object which exists in the said pattern area affects to the influence area by the measurement target object which exists in a pattern area | region. Image processing device.
影響領域に含まれない画素だけで構成されるパターン分割領域内の画素の輝度値を全て足し合わせた累積値を求め、前記代表値を、求めた累積値を足し合わせた画素数で除算することで求めること
を特徴とする請求項16記載の画像処理装置。 In the feature amount calculation unit, the representative value in the pattern region is an average luminance value obtained by averaging the luminance values of the pixels included in the pattern region,
A cumulative value obtained by adding all the luminance values of the pixels in the pattern division area composed only of pixels not included in the affected area is obtained, and the representative value is divided by the number of pixels obtained by adding the obtained cumulative values. The image processing device according to claim 16, wherein the image processing device is obtained by:
影響領域が含まれない画素だけで構成される第1のパターン分割領域内の画素の輝度値を全て足し合わせた累積値と足し合わせた画素数を求めると共に、影響領域を含む画素で構成される第2のパターン分割領域の画素数を求め、
次いで、前記第2のパターン分割領域の累積値を、前記第1のパターン分割領域の累積値と第1のパターン分割領域の画素数及び第2のパターン分割領域の画素数に基づき類推し、
前記代表値を、前記第1のパターン分割領域の累積値と類推した第2のパターン分割領域の累積値を足し合わせることで求めること
を特徴とする請求項16記載の画像処理装置。 In the feature amount calculation unit, the representative value in the pattern region is a luminance sum value obtained by summing the luminance values of the pixels included in the pattern region,
The number of pixels obtained by adding together the cumulative value obtained by adding all the luminance values of the pixels in the first pattern division area constituted by only the pixels not including the influence area and the pixel including the influence area is obtained. Obtain the number of pixels of the second pattern division region,
Next, the cumulative value of the second pattern division region is estimated based on the cumulative value of the first pattern division region, the number of pixels of the first pattern division region, and the number of pixels of the second pattern division region,
The image processing apparatus according to claim 16, wherein the representative value is obtained by adding the accumulated value of the second pattern divided area analogized with the accumulated value of the first pattern divided area.
この判定部において無効と判定されたパターン領域における代表値は求めないこと
を特徴とする請求項16記載の画像処理装置。 Judgment for determining whether the representative value obtained in the target pattern area is valid or invalid by using the information of the pattern division area divided in the pattern area division unit and the influence area set in the influence area setting unit Part
The image processing apparatus according to claim 16, wherein the representative value in the pattern area determined to be invalid by the determination unit is not obtained.
を特徴とする請求項29記載の画像処理装置。
30. The image processing apparatus according to claim 29, wherein the determination unit performs the determination based on the number of pattern division regions or the number of pixels including pixels that include or do not include an affected region.
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