JP6951065B2 - Magnifying observation device - Google Patents
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Description
本発明は、拡大観察装置に係り、さらに詳しくは、ステージ上に載置された観察対象物に照明光を照射して観察対象物を撮像する拡大観察装置の改良に関する。 The present invention relates to a magnifying observation device, and more particularly to an improvement of a magnifying observation device that irradiates an observation object placed on a stage with illumination light to image the observation object.
拡大観察装置は、ステージ上に載置された観察対象物に照明光を照射し、その反射光又は透過光を受光して観察対象物を撮像するデジタル方式のマイクロスコープであり、撮影画像をモニタ画面に表示し、観察対象物の寸法測定、撮影画像の記録等を行う。また、拡大観察装置は、被写界深度を大きくする深度合成機能、複数の撮影画像を連結して視野を広げる画像連結機能、ダイナミックレンジの広い画像を取得するHDRI(High Dynamic Range Imaging:ハイダイナミックレンジ合成)機能等を有する。 The magnifying observation device is a digital microscope that irradiates an observation object placed on a stage with illumination light and receives the reflected light or transmitted light to image the observation object, and monitors the captured image. It is displayed on the screen to measure the dimensions of the object to be observed and record the captured image. In addition, the magnifying observation device has a depth composition function that increases the depth of field, an image connection function that connects multiple captured images to widen the field of view, and an HDRI (High Dynamic Range Imaging) that acquires an image with a wide dynamic range. It has a range synthesis) function and the like.
液体又は気体をろ過するメンブレンフィルタ上に残留するごみ等の微粒子を解析対象とする場合、微粒子を被写体として撮像される撮影画像に比べ、撮影範囲が広いことから、複数の撮影画像を広範囲に渡って解析する必要がある。この種の粒子解析において、共通のパラメータにより粒子抽出を一括して行うには、複数の撮影画像について、露光時間や照明方法等の撮影条件を一致させなければならない。ところが、従来の拡大観察装置では、ユーザが撮影条件を固定する旨の指示を行う必要があり、ユーザの指示がなければ、撮影画像ごとに撮影条件が個別に自動指定されることから、粒子抽出の精度が低下してしまうという問題があった。 When the analysis target is fine particles such as dust remaining on a membrane filter that filters liquid or gas, the shooting range is wider than the shot image taken with the fine particles as the subject, so a plurality of shot images can be spread over a wide range. Need to be analyzed. In this type of particle analysis, in order to collectively perform particle extraction using common parameters, it is necessary to match the imaging conditions such as the exposure time and the illumination method for a plurality of captured images. However, in the conventional magnifying observation device, it is necessary for the user to give an instruction to fix the shooting conditions, and if there is no instruction from the user, the shooting conditions are automatically specified for each shot image, so that the particles are extracted. There was a problem that the accuracy of the
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、解析対象抽出の精度を向上させることができる拡大観察装置を提供することを目的とする。特に、複数の撮影画像を広範囲に渡って解析する場合に、解析対象抽出の精度を向上させることができる拡大観察装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a magnifying observation apparatus capable of improving the accuracy of extraction of an analysis target. In particular, it is an object of the present invention to provide a magnifying observation apparatus capable of improving the accuracy of extracting an analysis target when analyzing a plurality of captured images over a wide range.
本発明の第1の態様による拡大観察装置は、観察対象物を載置するためのステージと、前記ステージ上の前記観察対象物に照明光を照射する照明手段と、前記照明光の反射光又は透過光を受光し、受光量を検出して前記観察対象物の撮影画像を生成するカメラと、前記ステージ及び前記カメラを前記カメラの受光軸と交差するXY平面に沿って相対的に移動させるXY駆動手段と、前記撮影画像をモニタ画面に表示する撮影画像表示手段と、解析対象の撮影範囲を決定する撮影範囲決定手段と、前記撮影範囲又はユーザによる位置の指定に基づいて、前記XY駆動手段を制御することにより、撮影条件を設定するための位置に、前記ステージ及び前記カメラを相対的に移動させ、当該位置において前記カメラにより生成された撮影画像に基づいて撮影条件を決定する撮影条件制御手段と、前記撮影範囲決定手段により決定された撮影範囲と前記撮影画像の視野範囲とに基づいて、前記撮影範囲が内包されるように一又は複数の撮像位置を決定し、前記一又は複数の撮像位置において、前記カメラにより前記撮影条件を用いて生成された撮影画像を解析対象として取得する解析対象画像取得手段とを備える。 The magnifying observation device according to the first aspect of the present invention includes a stage for placing an observation object, an illumination means for irradiating the observation object on the stage with illumination light, and reflected light of the illumination light. An XY that receives transmitted light, detects the amount of received light, and generates a photographed image of the object to be observed, and moves the stage and the camera relatively along an XY plane that intersects the light receiving axis of the camera. The XY driving means based on the driving means, the shooting image display means for displaying the shot image on the monitor screen, the shooting range determining means for determining the shooting range to be analyzed, and the shooting range or the position designation by the user. By controlling, the stage and the camera are relatively moved to a position for setting the shooting condition, and the shooting condition is determined based on the shot image generated by the camera at the position. Based on the means, the shooting range determined by the shooting range determining means, and the viewing range of the shot image, one or more imaging positions are determined so that the shooting range is included, and the one or more imaging positions are determined. At the imaging position, the camera includes an analysis target image acquisition means for acquiring a captured image generated by the camera using the imaging conditions as an analysis target.
この拡大観察装置では、解析対象とする撮影範囲が決定されれば、その撮影範囲又はユーザによる位置の指定に基づいて、ステージ及びカメラを相対的に移動させ、生成された撮影画像から撮影条件が決定され、一又は複数の撮像位置における撮影画像が解析対象として取得される。このため、ユーザが撮影条件を固定する旨の指示を行う必要がなく、解析対象抽出の精度を向上させることができる。 In this magnifying observation device, once the shooting range to be analyzed is determined, the stage and the camera are relatively moved based on the shooting range or the position specified by the user, and the shooting conditions are determined from the generated shot image. The determined image is acquired at one or a plurality of imaging positions as an analysis target. Therefore, it is not necessary for the user to give an instruction to fix the shooting conditions, and the accuracy of extracting the analysis target can be improved.
本発明の第2の態様による拡大観察装置は、上記構成に加え、前記解析対象画像取得手段により解析対象として取得された撮像位置が異なる複数の撮影画像に基づいて、元の撮影画像よりも視野が広くて前記撮影範囲を内包する広域画像を生成する広域画像生成手段を更に備え、前記撮影条件制御手段が、前記XY駆動手段を制御し、前記カメラの撮像視野が前記撮影範囲に内包される撮像位置まで、前記ステージ及び前記カメラを相対的に移動させ、前記撮像位置において取得した撮影画像から前記広域画像の撮影条件を決定するように構成される。 In addition to the above configuration, the magnifying observation device according to the second aspect of the present invention has a field field larger than that of the original captured image based on a plurality of captured images acquired as analysis targets by the analysis target image acquisition means and having different imaging positions. Further includes a wide-area image generation means for generating a wide-area image that is wide and includes the shooting range, the shooting condition control means controls the XY driving means, and the imaging field of the camera is included in the shooting range. The stage and the camera are relatively moved to the imaging position, and the imaging conditions for the wide area image are determined from the captured images acquired at the imaging position.
この様な構成によれば、撮像位置を撮影範囲内に移動させて撮影条件が決定されるため、撮像視野が撮影範囲からはみ出しているような撮像位置で撮影条件を決める場合に比べ、撮影条件を適切に指定することができる。 According to such a configuration, the shooting conditions are determined by moving the imaging position within the imaging range, so that the imaging conditions are determined as compared with the case where the imaging conditions are determined at the imaging position where the imaging field of view extends beyond the imaging range. Can be specified appropriately.
本発明の第3の態様による拡大観察装置は、上記構成に加え、前記解析対象画像取得手段により解析対象として取得された撮像位置が異なる複数の撮影画像に基づいて、元の撮影画像よりも視野が広くて前記撮影範囲を内包する広域画像を生成する広域画像生成手段を更に備え、前記撮影範囲が決定された後、ユーザ操作に基づいて、前記XY駆動手段を制御し、撮影条件を決めるための撮像位置を指定する撮像位置指定手段を更に備え、前記撮影条件制御手段が、前記撮像位置において取得した撮影画像から前記広域画像の撮影条件を決定するように構成される。この様な構成によれば、ユーザは、広域画像の撮影条件を決めるための撮像位置を任意に指定することができる。 In addition to the above configuration, the magnifying observation device according to the third aspect of the present invention has a field field larger than that of the original captured image based on a plurality of captured images acquired as analysis targets by the analysis target image acquisition means and having different imaging positions. Further includes a wide-area image generation means for generating a wide-area image that is wide and includes the shooting range, and after the shooting range is determined, the XY driving means is controlled based on a user operation to determine shooting conditions. The imaging position designating means for designating the imaging position is further provided, and the imaging condition control means is configured to determine the imaging conditions for the wide area image from the captured image acquired at the imaging position. According to such a configuration, the user can arbitrarily specify an imaging position for determining the imaging conditions of a wide area image.
本発明の第4の態様による拡大観察装置は、上記構成に加え、前記撮影画像内での明るさのむらを除去する明るさむら除去手段と、前記明るさのむら除去後の前記複数の撮影画像について、明るさが一致するように輝度値のスケーリングを行う輝度値補正手段と、共通の抽出パラメータに基づいて、前記輝度値のスケーリング後の前記撮影画像を2値化し、解析対象領域が抽出された解析対象抽出画像を生成する解析対象抽出画像生成手段とを更に備える。 In addition to the above configuration, the magnifying observation device according to the fourth aspect of the present invention relates to the brightness unevenness removing means for removing the unevenness of brightness in the captured image and the plurality of captured images after removing the unevenness of brightness. Based on the brightness value correction means that scales the brightness value so that the brightness matches and the common extraction parameters, the captured image after scaling the brightness value is binarized, and the analysis target area is extracted. Further provided with an analysis target extraction image generation means for generating an analysis target extraction image.
この様な構成によれば、明るさのむらを除去することによる輝度値のばらつきがスケーリングによって抑えられるため、レンズの収差や外乱光の影響を抑制しつつ、共通の抽出パラメータによって解析対象領域が適切に抽出された解析対象抽出画像を得ることができる。 According to such a configuration, the variation in the brightness value due to the removal of the unevenness of brightness is suppressed by scaling, so that the analysis target area is appropriate by the common extraction parameters while suppressing the influence of lens aberration and ambient light. It is possible to obtain the extracted image to be analyzed.
本発明の第5の態様による拡大観察装置は、上記構成に加え、前記解析対象抽出画像を構成する複数の撮影画像のうち、前記解析対象領域の特徴量が異なる複数の撮影画像を前記モニタ画面に並べて表示し、或いは、切替可能に表示する解析対象抽出画像表示手段と、調整範囲を表す図形に対応づけて前記抽出パラメータを指定するための操作子を前記モニタ画面上に表示するパラメータ調整手段とを備え、前記解析対象抽出画像生成手段が、仮の抽出パラメータを用いて前記撮影画像から解析対象領域を抽出した後、前記パラメータ調整手段により指定された前記抽出パラメータから抽出パラメータの値を特定して前記解析対象抽出画像を更新するように構成される。 In addition to the above configuration, the magnifying observation device according to the fifth aspect of the present invention displays a plurality of captured images having different feature amounts in the analysis target region among the plurality of captured images constituting the analysis target extracted image on the monitor screen. An analysis target extracted image display means that is displayed side by side or switchably displayed, and a parameter adjustment means that displays an operator for designating the extraction parameter in association with a figure representing an adjustment range on the monitor screen. After the analysis target extraction image generation means extracts the analysis target area from the captured image using the provisional extraction parameter, the analysis target extraction image generation means specifies the value of the extraction parameter from the extraction parameter specified by the parameter adjustment means. It is configured to update the analysis target extracted image.
この様な構成によれば、解析対象領域の特徴量が異なる複数の撮影画像がモニタ画面に並べて表示され、或いは、切替可能に表示されるため、ユーザは、これらの撮影画像を見比べながら抽出パラメータを調整することができる。 According to such a configuration, a plurality of captured images having different feature amounts in the analysis target area are displayed side by side on the monitor screen or are displayed in a switchable manner, so that the user can compare these captured images and extract parameters. Can be adjusted.
本発明の第6の態様による拡大観察装置は、上記構成に加え、前記解析対象抽出画像表示手段が、前記解析対象領域の面積、数、サイズ、輝度又は色成分が最大の撮影画像と最小の撮影画像とを前記モニタ画面に表示するように構成される。 In the magnifying observation device according to the sixth aspect of the present invention, in addition to the above configuration, the analysis target extraction image display means has the maximum area, number, size, brightness or color component of the analysis target region, and the minimum captured image. It is configured to display the captured image on the monitor screen.
この様な構成によれば、解析対象領域の特徴量が最も大きく異なる撮影画像を見比べることにより、抽出される解析対象領域のバランスをとりながら抽出パラメータを調整することができる。 According to such a configuration, the extraction parameters can be adjusted while balancing the extracted analysis target areas by comparing the captured images having the largest differences in the feature amounts of the analysis target areas.
本発明の第7の態様による拡大観察装置は、観察対象物を載置するためのステージと、前記ステージ上の前記観察対象物に照明光を照射する照明手段と、前記照明光の反射光又は透過光を受光し、受光量を検出して前記観察対象物の撮影画像を生成するカメラと、前記ステージ及び前記カメラを前記カメラの受光軸と交差するXY平面に沿って相対的に移動させるXY駆動手段と、前記撮影画像をモニタ画面に表示する撮影画像表示手段と、解析対象の撮影範囲を決定する撮影範囲決定手段と、前記撮影範囲又はユーザによる位置の指定に基づいて、前記XY駆動手段を制御することにより、撮影条件を設定するための位置に、前記ステージ及び前記カメラを相対的に移動させ、当該位置において前記カメラにより生成された撮影画像に基づいて撮影条件を決定する撮影条件制御手段と、前記撮影範囲決定手段により決定された撮影範囲と前記撮影画像の視野範囲とに基づいて、前記撮影範囲が内包されるように一又は複数の撮像位置を決定し、前記一又は複数の撮像位置において、前記カメラにより前記撮影条件を用いて生成された撮影画像を解析対象として取得する解析対象画像取得手段と、前記撮影画像内での明るさのむらを低減する明るさむら低減手段と、前記撮影範囲決定手段により決定された撮影範囲と前記撮影画像の視野範囲とから、前記撮影範囲が内包されるように複数の撮像位置が決定されたときに、前記明るさのむら低減後の前記複数の撮影画像について、明るさが一致するように輝度値のスケーリングを行う輝度値補正手段と、共通の抽出パラメータに基づいて、前記輝度値のスケーリング後の前記撮影画像を2値化し、解析対象領域が抽出された解析対象抽出画像を生成する解析対象抽出画像生成手段とを備える。 The magnifying observation device according to the seventh aspect of the present invention includes a stage for placing an observation object, an illumination means for irradiating the observation object on the stage with illumination light, and reflected light of the illumination light. An XY that receives transmitted light, detects the amount of light received, and generates a captured image of the object to be observed, and XY that moves the stage and the camera relatively along an XY plane that intersects the light receiving axis of the camera. The XY driving means based on the driving means, the captured image display means for displaying the captured image on the monitor screen, the imaging range determining means for determining the imaging range to be analyzed, and the imaging range or the position designation by the user. By controlling, the stage and the camera are relatively moved to a position for setting the shooting condition, and the shooting condition is determined based on the shot image generated by the camera at the position. Based on the means, the shooting range determined by the shooting range determining means, and the viewing range of the shot image, one or more imaging positions are determined so as to include the shooting range, and the one or more imaging positions are determined. An analysis target image acquisition means for acquiring a captured image generated by the camera using the imaging conditions as an analysis target at an imaging position, a brightness unevenness reducing means for reducing brightness unevenness in the captured image, and a brightness unevenness reducing means. When a plurality of imaging positions are determined so as to include the photographing range from the photographing range determined by the photographing range determining means and the viewing range of the captured image, the plurality of images after reducing the unevenness of brightness. Based on the brightness value correction means that scales the brightness value so that the brightness of the captured image is the same, and the common extraction parameters, the captured image after scaling the brightness value is binarized and analyzed. It is provided with an analysis target extraction image generation means for generating an analysis target extraction image extracted from the camera.
本発明の第8の態様による拡大観察装置は、上記構成に加え、前記解析対象抽出画像を構成する複数の撮影画像のうち、前記解析対象領域の特徴量が異なる複数の撮影画像を前記モニタ画面に並べて表示し、或いは、切替可能に表示する解析対象抽出画像表示手段と、調整範囲を表す図形に対応づけて前記抽出パラメータを指定するための操作子を前記モニタ画面上に表示するパラメータ調整手段とを更に備え、前記解析対象抽出画像生成手段が、共通の抽出パラメータに基づいて、前記一又は複数の撮像位置において生成された撮影画像を2値化し、解析対象領域が抽出された解析対象抽出画像を生成する際に、仮の抽出パラメータを用いて前記一又は複数の撮像位置における撮影画像から解析対象領域を抽出した後、前記パラメータ調整手段により指定された前記抽出パラメータから抽出パラメータの値を特定して前記解析対象抽出画像を更新し、前記解析対象抽出画像表示手段が、前記解析対象領域の面積、数、サイズ、輝度又は色成分が最大の撮影画像と最小の撮影画像とを前記モニタ画面に表示するように構成される。 In addition to the above configuration, the magnifying observation device according to the eighth aspect of the present invention displays a plurality of captured images having different feature amounts in the analysis target region among the plurality of captured images constituting the analysis target extracted image on the monitor screen. An analysis target extracted image display means that is displayed side by side or switchably displayed, and a parameter adjustment means that displays an operator for specifying the extraction parameter in association with a figure representing an adjustment range on the monitor screen. The analysis target extraction image generation means further binarizes the captured images generated at the one or more imaging positions based on the common extraction parameters, and the analysis target region is extracted. When generating an image, after extracting the analysis target area from the captured images at the one or more imaging positions using the provisional extraction parameters, the value of the extraction parameter is calculated from the extraction parameters specified by the parameter adjusting means. The analysis target extracted image is specified and updated, and the analysis target extraction image display means monitors the captured image having the largest area, number, size, brightness or color component of the analysis target region and the captured image having the smallest color component. It is configured to be displayed on the screen.
本発明の第9の態様による拡大観察装置は、上記構成に加え、前記解析対象抽出画像表示手段が、更新後の前記解析対象抽出画像を構成する複数の撮影画像のうち、ユーザにより選択された撮影画像を前記モニタ画面に表示し、前記解析対象抽出画像生成手段が、前記撮影画像の表示中に、前記操作子の位置が変更されれば、変更後の操作子の位置から抽出パラメータの値を特定し、当該撮影画像について2値化処理を個別にやり直すように構成される。 In the magnifying observation device according to the ninth aspect of the present invention, in addition to the above configuration, the analysis target extracted image display means is selected by the user from a plurality of captured images constituting the updated analysis target extracted image. If the captured image is displayed on the monitor screen and the position of the operator is changed while the analysis target extraction image generation means is displaying the captured image, the value of the extraction parameter is changed from the position of the operator after the change. Is specified, and the binarization process is individually redone for the captured image.
この様な構成によれば、共通の抽出パラメータによって解析対象抽出画像が更新された後であっても、解析対象抽出画像を構成する撮影画像の抽出パラメータを個別に調整することができる。 According to such a configuration, even after the analysis target extraction image is updated by the common extraction parameters, the extraction parameters of the captured images constituting the analysis target extraction image can be individually adjusted.
本発明の第10の態様による拡大観察装置は、上記構成に加え、前記照明手段を制御することによって照明条件が異なる複数の撮影画像を取得して合成し、元の撮影画像よりも白飛びが少ない照明合成画像を生成する照明合成画像生成手段を更に備え、前記解析対象抽出画像生成手段が、通常の照明条件で撮影された撮影画像から得られる前記広域画像と前記照明合成画像から得られる前記広域画像とのいずれか一方の広域画像を2値化して前記解析対象抽出画像を作成し、この解析対象抽出画像の解析対象領域をマスク領域として用い、他方の広域画像から前記マスク領域内の画素を抽出して輝度値を前記一方の広域画像と比較することにより、解析対象領域の金属判定を行うように構成される。 In addition to the above configuration, the magnifying observation device according to the tenth aspect of the present invention acquires and synthesizes a plurality of captured images having different illumination conditions by controlling the lighting means, and causes overexposure as compared with the original captured image. The illumination composite image generation means for generating a small number of illumination composite images is further provided, and the analysis target extraction image generation means is the wide area image obtained from a captured image taken under normal lighting conditions and the illumination composite image obtained from the illumination composite image. The wide area image of either one of the wide area image is binarized to create the analysis target extracted image, the analysis target area of the analysis target extracted image is used as a mask area, and the pixels in the mask area from the other wide area image. Is extracted and the brightness value is compared with the one of the wide area images to determine the metal of the analysis target region.
この様な構成によれば、通常の照明条件で撮影された撮影画像の解析対象領域内における輝度値によって金属判定を行う場合に比べ、金属判定の精度を向上させることができる。また、偏光フィルタを介して撮像された撮影画像と偏光フィルタを介さずに撮像された撮影画像との比較によって金属判定を行う場合に比べ、受光光学系の構成を簡素化することができる。 According to such a configuration, the accuracy of the metal determination can be improved as compared with the case where the metal determination is performed based on the brightness value in the analysis target region of the captured image captured under normal lighting conditions. Further, the configuration of the light receiving optical system can be simplified as compared with the case where the metal determination is performed by comparing the captured image captured through the polarizing filter with the captured image captured without the polarizing filter.
本発明の第11の態様による拡大観察装置は、上記構成に加え、前記解析対象領域の面積、数、サイズ、輝度又は色成分が最小の撮影画像が、特徴量が0より大きいものの中から選択されるように構成される。 In the magnifying observation apparatus according to the eleventh aspect of the present invention, in addition to the above configuration, the captured image having the smallest area, number, size, brightness or color component of the analysis target region is selected from those having a feature amount larger than 0. It is configured to be.
本発明の第12の態様による拡大観察装置は、上記構成に加え、前記解析対象領域の面積、数、サイズ、輝度又は色成分が最小の撮影画像が、前記複数の撮影画像のうち、前記撮影画像に占める前記観察対象物の面積が所定の値以上のものの中から選択されるように構成される。 In the magnifying observation device according to the twelfth aspect of the present invention, in addition to the above configuration, the captured image having the smallest area, number, size, brightness or color component of the analysis target region is the captured image among the plurality of captured images. The area of the observation object in the image is configured to be selected from those having a predetermined value or more.
本発明によれば、解析対象とする撮影範囲が決定されれば、撮影条件が決定され、一又は複数の撮像位置における撮影画像が解析対象として取得されるため、解析対象抽出の精度を向上させることができる。 According to the present invention, if the shooting range to be analyzed is determined, the shooting conditions are determined, and the shot images at one or more imaging positions are acquired as analysis targets, so that the accuracy of analysis target extraction is improved. be able to.
まず、本発明による拡大観察装置の概略構成について、図1〜図4を用いて以下に説明する。 First, the schematic configuration of the magnifying observation device according to the present invention will be described below with reference to FIGS. 1 to 4.
<拡大観察装置1>
図1は、本発明の実施の形態による拡大観察装置1の一構成例を示したシステム図である。拡大観察装置1は、観察対象物Sを拡大して観察することができるデジタル方式のマイクロスコープであり、ヘッドユニット2、伝送ケーブル3、コントローラ4、操作部5及び支持台6により構成される。
<Magnifying observation device 1>
FIG. 1 is a system diagram showing a configuration example of the magnifying observation device 1 according to the embodiment of the present invention. The magnifying observation device 1 is a digital microscope capable of magnifying and observing the observation object S, and is composed of a
<ヘッドユニット2>
ヘッドユニット2は、観察対象物Sに可視光からなる照明光を照射し、観察対象物Sにより反射された反射光、又は、観察対象物Sを透過した透過光を受光して観察対象物Sを撮像する投受光部であり、カメラ21及びレンズ部22により構成される。このヘッドユニット2は、伝送ケーブル3を介してコントローラ4に接続され、支持台6に対し、カメラ21を下方に向けた状態で装着されている。
<
The
カメラ21は、観察対象物Sを撮像する撮像装置であり、照明光の反射光又は透過光を受光し、受光量を検出して撮影画像を生成する撮像素子211により構成される。撮像素子211には、例えば、CCD(Charge Coupled Devices:電荷結合素子)、CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor:相補型金属酸化物半導体)などのイメージセンサが用いられる。
The
レンズ部22は、カメラ21の撮像素子211と光学的に結合される複数のレンズからなり、カメラ21に着脱可能に装着される。レンズ部22は、例えば、観察対象物Sと対向する対物レンズ221等を備え、鏡筒部を回転させることにより、撮影倍率を調整することができる。このレンズ部22には、同軸落射照明部71及びリング照明部72が設けられている。
The
カメラ21は、受光軸をレンズ部22の光軸と一致させた状態で、レンズ部22の光軸を中心として回転可能に配置される。このため、ステージ65を回転させなくても、観察対象物Sを撮像する際の撮像アングルを調整することができる。
The
同軸落射照明部71は、観察対象物Sに照明光を照射する投光装置であり、伝送ケーブル3を介してコントローラ4から伝送される照明光をカメラ21の受光軸と同軸にレンズ部22から出射する。
The coaxial epi-
リング照明部72は、観察対象物Sに照明光を照射する投光装置であり、対物レンズ221を取り囲む円環状の投光領域から照明光を出射する。このリング照明部72は、投光領域の全体を点灯させる全射照明と、観察対象物Sの表面の凹凸を強調するために、投光領域の一部のみを点灯させる片射照明とを切り替えることができる。片射照明では、投光領域が4分割〜16分割され、点灯部位を選択することができる。
The
<支持台6>
支持台6は、観察対象物Sを所望の撮像アングルで観察するためにヘッドユニット2を支持するスタンドであり、ベース部60、支柱部61、ヘッド取付アーム部62、Z駆動部63、レンズ検出部64、ステージ65、XY駆動部66及びステージ調整部67により構成される。ここでは、上下方向、すなわち、鉛直方向をZ軸方向とし、水平面内にX軸及びY軸が定められるものとする。
<
The
ベース部60には、支柱部61、XY駆動部66及びステージ調整部67が配置される。支柱部61は、上下方向に延び、ヘッド取付アーム部62を介してヘッドユニット2を支持する。
A
ヘッド取付アーム部62は、支柱部61から水平方向に延び、ヘッドユニット2を保持する。ヘッドユニット2は、ヘッド取付アーム部62に着脱可能に装着される。ヘッドユニット2又はヘッド取付アーム部62には、ヘッドユニット2がヘッド取付アーム部62に装着されたことを検出するための図示しないセンサが設けられる。
The head mounting
Z駆動部63は、ヘッド取付アーム部62を支柱部61に沿って上下方向に移動させることにより、カメラ21を受光軸方向に移動させるカメラ駆動手段である。レンズ検出部64は、レンズ部22がカメラ21に装着されたことを検出し、レンズ部22から各種のレンズ情報を取得する。取得されるレンズ情報には、例えば、撮影倍率、焦点距離等がある。
The
ステージ65は、観察対象物Sを載置するための載置面65aを有する作業台である。このステージ65は、水平に配置され、透過照明部73が設けられている。透過照明部73は、観察対象物Sに照明光を照射する投光装置である。
The
XY駆動部66は、載置面65aに平行な方向にステージ65を移動させるステージ駆動手段である。ステージ調整部67は、ステージ65を上下方向(Z軸方向)に移動させ、或いは、上下方向の回転軸を中心としてステージ65及びXY駆動部66を回転させる。ステージ65の昇降及び回転は、例えば、調整つまみ等の操作子を操作することによって行われ、観察対象物Sの高さや撮像アングルを調整することができる。
The
ステージ調整部67には、ステージ65のZ軸方向の位置を検出するための図示しない位置センサと、ステージ65の回転角度を検出するための図示しない回転角センサとが設けられる。
The
<伝送ケーブル3>
伝送ケーブル3は、制御信号や撮影画像を伝送するための制御用ケーブル31と、照明光を伝送するための照明光伝送ケーブル32とからなる。照明光伝送ケーブル32は、光ファイバからなる。
<
The
<コントローラ4>
コントローラ4は、カメラ21、リング照明部72、透過照明部73、Z駆動部63及びXY駆動部66を制御し、カメラ21から取得した撮影画像を表示部41に表示する情報処理端末であり、操作部5が接続されている。このコントローラ4は、電源ボタン42を操作することにより、主電源がオン状態に切り替えられる。また、コントローラ4には、同軸落射照明用の照明光を生成する光源装置が設けられる。表示部41は、撮影画像をモニタ画面に表示する表示装置である。
<
The
<操作部5>
操作部5は、ユーザ操作を受け付ける入力装置であり、キーボード51、マウス52及びコンソール53により構成される。コンソール53は、ボタンや調整つまみを操作することにより、撮影画像の取り込み、照明の明るさ、カメラ21のピント合わせを指示することができる。
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The
図2は、図1のヘッドユニット2が装着された支持台6の構成例を示した斜視図である。図3は、図2の支持台6の構成例を示した図である。図中の(a)には、支持台6の左側面が示され、(b)には、支持台6を上方から見た場合が示され、(c)には、支持台6の前面が示されている。
FIG. 2 is a perspective view showing a configuration example of the
支柱部61は、チルト部68を介してベース部60に取り付けられており、左右方向に傾斜させることができる。チルト部68は、ベース部60の一部であり、前後方向の水平な回転軸を中心として支柱部61を回転可能に支持する。チルト部68の回転軸は、ヘッドユニット2の受光軸と直交し、かつ、ステージ65の載置面65aと平行に延びる。つまり、ヘッド取付アーム部62に装着されたヘッドユニット2は、この回転軸を中心として回転可能に支持され、受光軸をステージ65の載置面65aに対して傾斜させることができる。
The
支柱部61は、例えば、上下方向から右側に90°程度傾斜させ、或いは、上下方向から左側に60°程度傾斜させることができる。このため、ステージ65上の観察対象物Sを上方向だけでなく、斜め方向や横方向から観察することができる。ステージ65は、右方向及び左方向にそれぞれ90°程度回転させることができる。
The
支柱部61又はチルト部68には、支柱部61の傾斜角度を検出するための図示しないセンサが設けられる。また、支柱部61は、チルト部68には、傾斜角度が0°の位置、すなわち、ヘッドユニット2の受光軸がステージ65の載置面65aと直交する位置で固定するためのロック機構が設けられる。
The
図4は、ヘッドユニット2の他の構成例を示した斜視図であり、撮影倍率が異なる2つの対物レンズ221a及び221bを備えたレンズ部22が示されている。このレンズ部22は、撮影倍率が異なる2つの対物レンズ221a及び221bを備え、対物レンズ221a及び221bを切り替えることにより、撮影倍率を大きく変更することができる。対物レンズ221a及び221bは、互いに異なる対物レンズであり、カメラ21の受光軸上に切替可能に配置される。
FIG. 4 is a perspective view showing another configuration example of the
対物レンズ221aは、撮影倍率が高い高倍率レンズである。一方、対物レンズ221bは、対物レンズ221aよりも撮影倍率が低い低倍率レンズである。対物レンズ221a及び221bは、左右方向の水平な回転軸222を中心として回転させることによって切り替えられ、対物レンズ221a又は221bのいずれかがカメラ21の受光軸上に配置される。回転軸222は、カメラ21の受光軸に垂直である。
The
レンズ部22は、対物レンズ221a及び221bの切替に伴って、撮像視野の中心と視野中心の合焦位置とがいずれも変化しないように設計される。また、レンズ部22は、ズーム機構を有するズームレンズであり、鏡筒部を回転させることによって撮影倍率を連続的に調整することができる。なお、レンズ部22は、カメラ21の受光軸に略平行な回転軸を中心として回転させることにより、複数の対物レンズを切り替えるレボルバ式のものであってもよい。例えば、レンズ部22は、倍率が異なる3以上の対物レンズをレボルバ式に切り替えるものであってもよい。
The
次に、本発明による拡大観察装置1のさらに詳細な構成について、図5〜図17を用いて以下に説明する。 Next, a more detailed configuration of the magnifying observation device 1 according to the present invention will be described below with reference to FIGS. 5 to 17.
<観察対象物S>
図5は、ステージ65上に載置された観察対象物Sを示した図であり、ステージ65を上方から見た場合が示されている。このステージ65は、正方形状であり、中央に透過照明の照明光を透過させるための円形の透光エリア651が設けられている。ステージ65は、載置面65aに平行なXY平面に沿って任意に移動させることができる。XY平面は、カメラ21の受光軸と交差する平面である。
<Observation object S>
FIG. 5 is a diagram showing an observation object S placed on the
観察対象物Sは、円形のシート状のろ材、例えば、メンブレンフィルタである。メンブレンフィルタは、液体又は気体をろ過するための部材であり、孔径の揃った多孔質の膜からなり、フッ素樹脂等を用いて形成され、白色などの明るい色を有している。観察対象物Sの直径は、50mm程度であり、透光エリア651内に載置されている。ステージ65は、黒色などの暗い色であり、フィルタとの輝度差が大きい場合がある。
The observation object S is a circular sheet-shaped filter medium, for example, a membrane filter. The membrane filter is a member for filtering a liquid or a gas, is made of a porous membrane having a uniform pore size, is formed by using a fluororesin or the like, and has a bright color such as white. The diameter of the observation object S is about 50 mm, and it is placed in the
拡大観察装置1では、観察対象物S上に残留するごみ等の微粒子を解析対象とし、撮影画像から微粒子を抽出して数やサイズを計測し、或いは、微粒子が金属であるか否かの判定を行うことができる。また、拡大観察装置1は、例えば、コンタミネーションの解析に使用することができる。 The magnifying observation device 1 targets fine particles such as dust remaining on the observation object S as an analysis target, extracts the fine particles from the captured image, measures the number and size, or determines whether or not the fine particles are metal. It can be performed. Further, the magnifying observation device 1 can be used, for example, for analysis of contamination.
<コントローラ4>
図6は、図1のコントローラ4内の機能構成の一例を示したブロック図である。XY駆動部66は、ステージ65をカメラ21の受光軸と交差するXY平面に沿って移動させるステージ駆動手段である。
<
FIG. 6 is a block diagram showing an example of the functional configuration in the
このコントローラ4は、撮影条件制御部101、撮影パラメータ記憶部102、観察制御部103、撮影画像記憶部104、撮影画像表示部105、撮影範囲決定部106、解析対象画像取得部107、広域画像記憶部108、撮像位置指定部109、照明合成画像生成部110、合成画像記憶部111、広域画像生成部112及び粒子解析部120により構成される。
The
撮影条件制御部101は、カメラ21から撮影画像を取得して撮影条件の制御を行う。撮影条件には、露光時間、ゲイン、ホワイトバランス、照明方法等がある。撮影条件制御部101は、例えば、撮影画像の輝度値に基づいて、適切な撮影条件を決定する。撮影パラメータ記憶部102には、撮影条件を規定する撮影パラメータが格納される。
The shooting condition control unit 101 acquires a shot image from the
観察制御部103は、撮影パラメータ記憶部102から撮影パラメータを読み出し、撮影条件に従って撮像された撮影画像をカメラ21から取得し、撮影画像記憶部104内に格納する。また、観察制御部103は、操作部5からの操作信号に基づいて、XY駆動部66を制御し、ステージ65をXY平面に沿って移動させることにより、撮像位置の調整を行う。撮影画像表示部105は、表示部41を制御し、撮影画像記憶部104から撮影画像を読み出してモニタ画面に表示する。
The observation control unit 103 reads out the shooting parameters from the shooting parameter storage unit 102, acquires the shooting image captured according to the shooting conditions from the
撮影範囲決定部106は、粒子解析のための解析対象とする撮影範囲を決定する。撮影範囲は、例えば、カメラ21の撮像視野よりも広く、メンブレンフィルタを観察対象物Sとする場合、円形の領域が撮影範囲として指定される。また、大気中の微粒子を付着させるフィルム状の接着部材を観察対象物Sとする場合には、矩形の領域が撮影範囲として指定される。この様な撮影範囲は、ステージ65をXY平面に沿って移動させ、視野中心が観察対象物Sの外縁に位置するような複数の撮像位置を指定することによって決定される。
The photographing range determination unit 106 determines the photographing range to be analyzed for particle analysis. The imaging range is, for example, wider than the imaging field of view of the
撮影条件制御部101は、撮影範囲又はユーザによる位置の指定に基づいて、XY駆動部66を制御することにより、撮影条件を設定するための位置に、ステージ65及びカメラ21を相対的に移動させ、当該位置においてカメラ21により生成された撮影画像に基づいて撮影条件を決定する。
The shooting condition control unit 101 controls the
解析対象画像取得部107は、撮影範囲決定部106により決定された撮影範囲と撮影画像の視野範囲とに基づいて、撮影範囲が内包されるように一又は複数の撮像位置を決定し、一又は複数の撮像位置において、カメラ21により撮影条件を用いて生成された撮影画像を解析対象として取得する。
The analysis target image acquisition unit 107 determines one or a plurality of imaging positions so that the imaging range is included based on the imaging range determined by the imaging range determination unit 106 and the viewing range of the captured image, and one or a plurality of imaging positions are determined. At a plurality of imaging positions, captured images generated by the
広域画像生成部112は、解析対象画像取得部107により取得された撮像位置が異なる複数の撮影画像に基づいて、広域画像を生成して広域画像記憶部108内に格納する。広域画像は、元の撮影画像よりも視野が広く、撮影範囲決定部106により決定された撮影範囲を内包する広視野画像であり、撮像位置に応じて配置された撮影画像からなる。広域画像には、連結画像、撮影画像をタイル状に並べた画像等がある。連結画像は、複数の撮影画像を連結して作成される合成画像である。 The wide area image generation unit 112 generates a wide area image based on a plurality of captured images acquired by the analysis target image acquisition unit 107 and has different imaging positions, and stores the wide area image in the wide area image storage unit 108. The wide-area image is a wide-field image having a wider field of view than the original captured image and includes a imaging range determined by the imaging range determining unit 106, and is composed of captured images arranged according to the imaging position. Wide-area images include connected images, images in which captured images are arranged in tiles, and the like. The concatenated image is a composite image created by concatenating a plurality of captured images.
撮影条件制御部101は、撮影範囲に内包される撮影画像を取得して撮影条件を決定する。例えば、解析対象画像取得部107は、広域画像の作成指示をトリガとしてXY駆動部66を制御し、カメラ21の撮像視野が撮影範囲に内包される撮像位置まで、ステージ65を移動させる。撮影条件制御部101は、この撮像位置において取得した撮影画像から広域画像の撮影条件を決定する。この時の撮像位置は、例えば、視野中心が観察対象物Sの中央又は中心と一致する位置である。
The shooting condition control unit 101 acquires a shooting image included in the shooting range and determines the shooting conditions. For example, the analysis target image acquisition unit 107 controls the
撮影条件制御部101は、粒子抽出の精度を低下させないために、広域画像の撮影期間中、撮影条件を固定する。この撮影期間とは、広域画像を構成する複数の撮影画像を取得するのに要する期間である。ユーザが撮影条件を固定する旨の指示を行わなくても撮影条件が自動的に固定されるため、複数の撮影画像を広範囲に渡って解析する場合に、粒子抽出の精度を向上させることができる。 The shooting condition control unit 101 fixes the shooting conditions during the shooting period of the wide area image so as not to reduce the accuracy of particle extraction. This shooting period is a period required to acquire a plurality of shot images constituting a wide area image. Since the shooting conditions are automatically fixed without the user instructing to fix the shooting conditions, the accuracy of particle extraction can be improved when analyzing a plurality of shot images over a wide range. ..
撮像位置指定部109は、撮影範囲決定部106により撮影範囲が決定された後、操作部5におけるユーザ操作に基づいて、XY駆動部66を制御し、撮影条件を決めるための撮像位置を1つ以上指定する。撮影条件制御部101は、撮像位置指定部109により指定された撮像位置において取得した1つ以上の撮影画像から広域画像の撮影条件を決定する。撮影条件を決定する際は、ユーザによって指定された1つ以上の撮影画像を元に、その平均値、最大値又は最小値を使って求めることができる。ユーザは、広域画像の撮影条件を決めるための撮像位置を任意に指定することができる。
After the shooting range is determined by the shooting range determination unit 106, the imaging position designation unit 109 controls the
照明合成画像生成部110は、金属判定用の撮影画像を得るために、リング照明部72を制御することによって照明条件が異なる複数の撮影画像をカメラ21から取得して合成し、照明合成画像を生成して合成画像記憶部111内に格納する。照明合成画像は、元の撮影画像よりも白飛びが少ない合成画像であり、例えば、リング照明部72の点灯部位が異なる複数の撮影画像を取得し、白飛びしていない画素を合成することによって作成される。
The illumination composite image generation unit 110 acquires and synthesizes a plurality of captured images having different lighting conditions from the
広域画像生成部112は、通常の照明条件で撮影された複数の撮影画像から広域画像を作成するとともに、撮像位置が異なる複数の照明合成画像から広域画像を作成する。通常の照明条件は、例えば、リング照明部72の全ての点灯部位を点灯させる全射照明である。
The wide area image generation unit 112 creates a wide area image from a plurality of captured images taken under normal lighting conditions, and also creates a wide area image from a plurality of illumination composite images having different imaging positions. The normal lighting condition is, for example, surjective lighting that lights all the lighting parts of the
粒子解析部120は、広域画像記憶部108から広域画像を読み出して表示部41のモニタ画面に表示し、広域画像に対する各種の画像処理により、粒子解析を行う画像処理部である。
The particle analysis unit 120 is an image processing unit that reads a wide area image from the wide area image storage unit 108, displays it on the monitor screen of the
<粒子解析部120>
図7は、図6の粒子解析部120の構成例を示したブロック図である。この粒子解析部120は、明るさむら除去部121、輝度値補正部122、解析対象抽出画像生成部123、抽出パラメータ記憶部124、抽出画像記憶部125、解析対象抽出画像表示部126及びパラメータ調整部127により構成される。
<Particle analysis unit 120>
FIG. 7 is a block diagram showing a configuration example of the particle analysis unit 120 of FIG. The particle analysis unit 120 includes a brightness
明るさむら除去部121は、レンズ部22の収差や外乱光の影響を抑えるため、広域画像を構成する複数の撮影画像から明るさのむらを除去する。明るさのむらは、所定のフィルタ処理、例えば、シェーディング補正等のフィルタ処理によって除去することができる。
The brightness
輝度値補正部122は、明るさのむら除去後の複数の撮影画像について、明るさが一致するように輝度値のスケーリングを行う。輝度値のスケーリングは、撮影画像間で輝度値がばらつくのを抑えるための画像処理であり、例えば、各撮影画像の平均輝度を求め、平均輝度が一致するように行われる。或いは、最大輝度及び最小輝度が撮影画像間で一致するように、輝度値のスケーリングが行われる。
The brightness
解析対象抽出画像生成部123は、共通の抽出パラメータに基づいて、輝度値のスケーリング後の撮影画像を2値化し、解析対象領域が抽出された解析対象抽出画像を生成して抽出画像記憶部125内に格納する。抽出パラメータは、例えば、画素の輝度値と比較するための閾値であり、抽出パラメータ記憶部124内に保持される。解析対象抽出画像は、2値画像であり、例えば、背景には、論理値=0が割り当てられ、解析対象領域には、0以外の論理値が割り当てられる。解析対象領域は、例えば、粒子領域である。
The analysis target extraction
解析対象抽出画像表示部126は、抽出画像記憶部125から解析対象抽出画像を読み出し、解析対象抽出画像を構成する複数の撮影画像のうち、解析対象領域の特徴量が異なる複数の撮影画像を表示部41のモニタ画面に並べて表示する。また、解析対象抽出画像表示部126は、解析対象領域の特徴量が異なる複数の撮影画像をモニタ画面に切替可能に表示する。抽出領域の特徴量(面積、数、サイズ等)が最大の撮影画像と最小の撮影画像とを切り替えて表示することとしても良い。
The analysis target extracted
解析対象領域の面積、数、サイズ、輝度又は色成分が最小の撮影画像は、特徴量が0より大きいものの中から選択される。また、解析対象領域の面積、数、サイズ、輝度又は色成分が最小の撮影画像は、複数の撮影画像のうち、撮影画像に占める観察対象物Sの面積が所定の値以上のものの中から選択される。このため、広域画像の外周部に位置する撮影画像は、特徴量が最小の画像として表示する候補から除外される。 The captured image having the smallest area, number, size, brightness or color component of the analysis target area is selected from those having a feature amount larger than 0. Further, the captured image having the smallest area, number, size, brightness or color component of the analysis target region is selected from among a plurality of captured images in which the area of the observation object S occupying the captured image is equal to or larger than a predetermined value. Will be done. Therefore, the captured image located on the outer peripheral portion of the wide area image is excluded from the candidates to be displayed as the image having the minimum feature amount.
解析対象抽出画像表示部126は、解析対象領域の面積、数、サイズ、輝度又は色成分が最大の撮影画像と最小の撮影画像とをモニタ画面に並べて表示する。具体的には、撮影画像全体の粒子領域の特徴量が最大の撮影画像と最小の撮影画像とが表示される。撮影画像全体の粒子領域の特徴量とは、粒子領域個別の特徴量の和、平均又は分散である。粒子領域個別の特徴量には、粒子領域の面積、数、サイズ、径比、平均輝度、積算輝度、色成分の平均値、積算値等がある。色成分には、RGBやHSV等がある。
The analysis target extraction
パラメータ調整部127は、調整範囲を表す図形に対応づけて抽出パラメータを指定するための操作子を表示部41のモニタ画面上に表示する。このパラメータ調整部127は、操作部5におけるユーザ操作に基づいて、調整範囲を表す図形、例えば、線分に沿って操作子を移動させる。
The
解析対象抽出画像生成部123は、仮の抽出パラメータを用いて撮影画像から解析対象領域を抽出した後、パラメータ調整部127により指定された抽出パラメータから抽出パラメータの値を特定して抽出画像記憶部125内の解析対象抽出画像を更新する。
The analysis target extraction
解析対象抽出画像表示部126は、更新後の解析対象抽出画像を構成する複数の撮影画像のうち、ユーザにより選択された撮影画像をモニタ画面に表示する。解析対象抽出画像生成部123は、撮影画像の表示中に、操作子の位置が変更されれば、変更後の操作子の位置から抽出パラメータの値を特定し、当該撮影画像について2値化処理を個別にやり直す。
The analysis target extraction
解析対象抽出画像生成部123は、解析対象領域の金属判定を行う場合、通常の照明条件で撮影された撮影画像から得られる広域画像と照明合成画像から得られる広域画像とのいずれか一方の広域画像を2値化して解析対象抽出画像を作成し、この解析対象抽出画像の解析対象領域をマスク領域として用いる。そして、解析対象抽出画像生成部123は、他方の広域画像からマスク領域内の画素を抽出して輝度値を一方の広域画像と比較することにより、解析対象領域の金属判定を行う。
When the analysis target extraction
例えば、通常の照明条件で撮影された広域画像を2値化して解析対象抽出画像を作成し、その粒子領域がマスク領域とされる。この場合の粒子領域は、輝度レベルが高い領域である。そして、照明合成画像から得られる広域画像について、マスク領域内の画素を抽出し、その輝度値を解析対象抽出画像における輝度値と比較して、輝度値が予め定められる判定閾値以上変化した画素の割合が求められる。解析対象抽出画像における各粒子領域が金属を表す領域であるか否かは、この画素の割合に基づいて判定される。画素の変化の割合を求める際、通常照明の広域画像において、輝度値が一定レベル以上の領域に制限してもよい。 For example, a wide area image taken under normal lighting conditions is binarized to create an extracted image to be analyzed, and the particle region is used as a mask region. The particle region in this case is a region having a high luminance level. Then, with respect to the wide area image obtained from the illumination composite image, the pixels in the mask area are extracted, the brightness value is compared with the brightness value in the extracted image to be analyzed, and the brightness value of the pixel whose brightness value has changed by a predetermined determination threshold value or more. The ratio is calculated. Whether or not each particle region in the extracted image to be analyzed is a region representing a metal is determined based on the ratio of the pixels. When determining the rate of change in pixels, the luminance value may be limited to a certain level or higher in a wide area image of normal illumination.
なお、画像処理の順序を逆転させて、照明合成画像から得られる広域画像を2値化して解析対象抽出画像を作成し、その粒子領域を通常照明の広域画像上でマスク領域として用いるような構成であってもよい。この場合の粒子領域は、輝度レベルが低い領域である。また、金属判定には、輝度値の差分や平均輝度を利用してもよい。 In addition, the order of image processing is reversed, the wide area image obtained from the illumination composite image is binarized to create an analysis target extracted image, and the particle area is used as a mask area on the wide area image of normal illumination. It may be. The particle region in this case is a region having a low luminance level. Further, the difference in brightness value or the average brightness may be used for the metal determination.
また、撮影画像内での明るさのむらを低減する明るさむら低減手段を備え、輝度値補正部122は、撮影範囲決定部106により決定された撮影範囲と撮影画像の視野範囲とから、撮影範囲が内包されるように複数の撮像位置が決定されたときに、明るさのむら低減後の複数の撮影画像について、明るさが一致するように輝度値のスケーリングを行うような構成であってもよい。このとき、解析対象抽出画像生成部123は、共通の抽出パラメータに基づいて、輝度値のスケーリング後の撮影画像を2値化し、解析対象領域が抽出された解析対象抽出画像を生成する。
Further, a brightness unevenness reducing means for reducing brightness unevenness in the captured image is provided, and the brightness
<モニタ画面300>
図8は、図6のコントローラ4における粒子解析時の動作の一例を示した図であり、表示部41に表示されるモニタ画面300が示されている。モニタ画面300は、撮影画像を表示し、観察対象物Sの寸法測定、撮影画像の記録等を行うための観察設定画面である。
<
FIG. 8 is a diagram showing an example of an operation at the time of particle analysis in the
モニタ画面300には、カメラ21による撮影画像を表示するための表示領域301と、各種操作を行うための操作領域302とが設けられている。操作領域302には、各種機能を選択させるための複数のメニュータブが配置されたメニュー欄303が設けられている。
The
メニュータブには、簡単モード、照明・明るさ、撮影設定、計測・スケール、深度向上、画質向上、マルチライティング及び画像連結の各機能が割り当てられている。例えば、簡単モードでは、観察、記録及び計測に関する各種設定を簡単に行うことができる。照明・明るさでは、照明の種類や光源の明るさを調整することができる。 The menu tab is assigned functions such as easy mode, lighting / brightness, shooting settings, measurement / scale, depth improvement, image quality improvement, multi-lighting, and image concatenation. For example, in the simple mode, various settings related to observation, recording, and measurement can be easily performed. With lighting / brightness, the type of lighting and the brightness of the light source can be adjusted.
また、操作領域302には、終了ボタン、停止ボタン、撮影ボタン、倍率表示欄などが設けられている。終了ボタンは、主電源をオフ状態に切り替えるための操作アイコンである。停止ボタンは、画像処理等を一時停止させるための操作アイコンである。撮影ボタンは、撮影画像をメモリ内に取り込むための操作アイコンである。倍率表示欄には、現在の撮影倍率が表示される。
Further, the
このモニタ画面300では、計測・スケール機能が選択され、粒子解析のための最初のステップ「対象の指定」において、撮影範囲を指定するためのナビゲーション画面310が表示されている。
On the
粒子解析は、3つのステップからなる。1つ目のステップは、広域画像を構成する複数の撮影画像を撮影し、或いは、保存されている記憶領域から撮影画像を読み出すことにより、抽出対象を指定する。2つ目のステップは、一括抽出のステップであり、広域画像を共通の抽出パラメータによって2値化することにより、広域画像を構成する複数の撮影画像から一括して粒子領域が抽出される。3つ目のステップは、結果表示のステップであり、粒子領域の様々な特徴量の計測結果が表示される。 Particle analysis consists of three steps. In the first step, a plurality of captured images constituting a wide area image are captured, or a captured image is read from a stored storage area to specify an extraction target. The second step is a batch extraction step, in which the wide area image is binarized by a common extraction parameter, so that the particle region is collectively extracted from a plurality of captured images constituting the wide area image. The third step is a result display step, in which measurement results of various features of the particle region are displayed.
ナビゲーション画面310は、撮影範囲をマウス操作等によって指定するための入力画面であり、操作領域302内に表示されている。このナビゲーション画面310には、形状タブ311、円周セットボタン312、リセットボタン313、撮影ボタン314及び種別入力欄315が設けられている。
The
形状タブ311は、観察対象物Sの形状を選択するための操作オブジェクトであり、円形又は矩形を選択することができる。円周セットボタン312は、3以上の撮像位置を円周上の位置として登録するための操作アイコンである。リセットボタン313は、登録した撮像位置をリセットするための操作アイコンである。撮影ボタン314は、広域画像の撮影を開始させるための操作アイコンである。種別入力欄315は、画像の種別を指定するための入力欄であり、通常画像、HDR画像又は照明合成画像を指定することができる。HDR画像は、露光時間等の撮像条件が異なる複数の撮影画像を合成した合成画像であり、元の撮影画像よりもダイナミックレンジが広い。
The
ユーザは、操作部5を操作してステージ65を移動させれば、撮像位置をXY平面内で移動させることができる。観察対象物S全体を観察対象とする場合、観察対象物Sをカバーするように撮影範囲を指定する必要がある。ユーザは、表示領域301に表示される撮影画像を確認し、視野中心が観察対象物Sの外縁上に位置する状態で、円周セットボタン312を操作すれば、撮像位置を登録することができる。撮影範囲は、3以上の撮像位置が登録されれば、これらの撮像位置に図形をフィッティングさせることによって決定される。
The user can move the imaging position in the XY plane by operating the
落射照明による撮影画像の場合、観察対象物Sは明るい領域として撮像されるのに対し、背景、すなわち、観察対象物Sの外側は暗い領域として撮像されるため、撮影範囲を指定した直後の状態で撮影条件を指定すると、露出過多となり、観察対象物Sの内部が白飛びしてしまう。 In the case of an image taken by epi-illumination, the observation object S is imaged as a bright area, whereas the background, that is, the outside of the observation object S is imaged as a dark area. If the shooting conditions are specified with, the exposure will be overexposed, and the inside of the observation object S will be overexposed.
この拡大観察装置1では、撮影範囲を指定した後、撮影ボタン314を操作して広域画像の作成を指示すれば、撮像位置を撮影範囲内に自動的に移動させてから撮影条件が決定されるため、撮像視野が撮影範囲からはみ出しているような撮像位置で撮影条件を決める場合に比べ、撮影条件を適切に指定することができる。
In this magnifying observation device 1, if the shooting range is specified and then the
<ナビゲーション画面320>
図9は、図6のコントローラ4における撮影条件の設定時の動作の一例を示した図であり、モニタ画面300の表示領域301と、操作領域302に表示されるナビゲーション画面320及び330とが示されている。表示領域301には、カメラ21の撮像視野が撮影範囲に内包される撮像位置で取得された撮影画像が表示されている。
<
FIG. 9 is a diagram showing an example of the operation when the shooting conditions are set in the
図中の(a)には、露光時間を調整するためのナビゲーション画面320が示されている。このナビゲーション画面320には、オート露光とマニュアル露光とのいずれかを選択するための入力欄や、露光時間を指定するためのスライダが設けられている。スライダは、調整範囲を表す線分に対応づけて表示される操作子であり、所定のシンボルからなる。
In (a) in the figure, a
ユーザは、マニュアル露光を選択し、表示領域301に表示中の撮影画像を確認しながら、スライダを移動させれば、広域画像を撮影する際の露光時間を任意に指定することができる。スライダの移動によって露光時間が変更されれば、表示領域301に表示中の撮影画像に直ちに反映される。
The user can arbitrarily specify the exposure time when shooting a wide area image by selecting manual exposure and moving the slider while checking the shot image displayed in the
図中の(b)には、HDRパラメータを調整するためのナビゲーション画面330が示されている。HDRパラメータは、HDR画像を表示用画像に変換する際のトーンマッピング処理を規定するパラメータであり、明るさ調整、テクスチャ強調、コントラスト及び色彩調整の各パラメータがある。
In (b) in the figure, a
ナビゲーション画面330には、これらのパラメータを指定するためのスライダが設けられている。表示領域301には、HDR画像に対応する表示用画像が表示されている。ユーザは、この表示用画像を確認しながら、スライダを移動させれば、広域画像を撮影する際のHDRパラメータを任意に指定することができる。
The
<ナビゲーション画面340>
図10は、図6のコントローラ4における撮像位置の設定時の動作の一例を示した図であり、モニタ画面300の操作領域302に表示されたナビゲーション画面340が示されている。
<
FIG. 10 is a diagram showing an example of the operation at the time of setting the imaging position in the
このナビゲーション画面340は、撮像位置を指定するための入力画面であり、表示領域341、撮像位置を表す図形342、登録ボタン343及び方向ボタン344が設けられている。表示領域341には、撮影範囲が表示され、現在の撮像位置が図形342によって示されている。図形342は、縦方向の線分と横方向の線分とからなり、線分の交差点が、表示領域301に表示中の撮影画像の視野中心を示している。
The
ユーザは、マウス52を操作してマウスポインタ8を移動させることにより、表示領域341内の位置を指定すれば、ステージ65がXY平面に沿って移動し、広域画像の撮影条件を決めるための撮像位置を任意に指定することができる。方向ボタン344は、撮像位置をXY平面内で移動させるための操作アイコンである。登録ボタン343は、撮像位置を登録するための操作アイコンである。
If the user specifies a position in the
図11は、図6のコントローラ4における粒子領域の一括抽出時の動作の一例を示した図であり、広域画像351から粒子領域を一括して抽出した後のモニタ画面300が示されている。広域画像351は、撮影範囲を覆うように撮像位置を異ならせながら取得される多数の撮影画像から作成される。
FIG. 11 is a diagram showing an example of an operation at the time of batch extraction of the particle region in the
表示領域301には、広域画像351を2値化することによって作成された解析対象抽出画像を構成する2つの撮影画像91及び92が表示されている。粒子領域は、例えば、色付けして表示される。撮影画像91及び92は、左右方向(横方向)に並べて表示されている。
In the
撮影画像91は、粒子領域の抽出面積が最も小さい撮影画像であり、表示領域301の左側に配置されている。抽出面積が最も小さい撮影画像は、抽出面積が0になるものを含まず、抽出面積が0でないものの中で最小となる画像を選択する。抽出面積は、撮影画像から抽出された粒子領域の面積の総和である。一方、撮影画像92は、粒子領域の抽出面積が最も大きい撮影画像であり、表示領域301の右側に配置されている。
The captured
操作領域302には、抽出パラメータを指定するためのスライダ304と、抽出パラメータを広域画像351に一括適用するための適用ボタン307と、広域画像351上で撮像位置を確認するためのプレビュー画面350とが表示されている。
The
プレビュー画面350は、表示領域301に表示する撮影画像をユーザに選択させるためのナビゲーション画面であり、広域画像351が表示されるとともに、表示領域301に表示中の撮影画像の位置が示されている。撮影画像の位置は、例えば、表示色を異ならせ、或いは、色が異なる枠で囲むことによって識別可能に表示される。
The
例えば、撮影画像91は青色の枠で取り囲まれ、撮影画像92は赤色の枠で取り囲まれている。また、表示領域301内に表示される枠と、プレビュー画面350内に表示される枠とは、表示色を一致させている。なお、撮影画像91又は撮影画像92のいずれか一方を表示領域301に切替可能に表示してもよい。また、撮影画像91全体を青色で色付けして表示し、撮影画像92全体を赤色で色付けして表示してもよい。
For example, the captured
スライダ304は、調整範囲を表す図形305に対応づけて表示される操作子であり、所定のシンボルからなる。図形305は、横方向に延びる線分からなる。増減ボタン306は、抽出パラメータの値をインクリメントし、或いは、デクリメントするための操作アイコンである。
The
ユーザは、マウス操作等によってスライダ304を移動させ、或いは、増減ボタン306を操作することにより、抽出パラメータの値を任意に調整することができる。また、抽出パラメータの変更後、適用ボタン307を操作すれば、変更後の抽出パラメータによって広域画像351の2値化処理がやり直され、表示領域301の撮影画像が更新される。
The user can arbitrarily adjust the value of the extraction parameter by moving the
つまり、ユーザは、粒子領域の特徴量が異なる複数の撮影画像をモニタ画面300上で同時に確認し、これらの撮影画像を見比べながら抽出パラメータを調整することができる。
That is, the user can simultaneously check a plurality of captured images having different feature amounts in the particle region on the
なお、表示領域301には、粒子領域の抽出数が最も多い撮影画像と、2番目に多い撮影画像と、粒子領域の抽出数が最も少ない撮影画像と、2番目に少ない撮影画像との4つの撮影画像を並べて表示してもよい。また、粒子領域の特徴量のうち、いずれの特徴量に着目して撮影画像をプレビューさせるのかをユーザが指定可能であってもよい。
In the
図12は、図6のコントローラ4における粒子領域の一括抽出時の動作の他の一例を示した図であり、広域画像351から粒子領域を一括して抽出した後の表示領域301とプレビュー画面350上の広域画像351とが示されている。図中の(a)には、粒子領域が適切に抽出されている撮影画像が示されている。
FIG. 12 is a diagram showing another example of the operation at the time of batch extraction of the particle regions in the
図中の(b)には、粒子領域の抽出が不適切である撮影画像が示されている。この撮影画像では、撮像視野における左下側の領域において、粒子領域の抽出がうまくいっていない。この様に特定の撮影画像で抽出パラメータを調整しても粒子領域の抽出に失敗するケースがある。この様なケースでは、広域画像351を構成する撮影画像について、抽出パラメータを個別に調整することになる。
In (b) in the figure, a photographed image in which the extraction of the particle region is inappropriate is shown. In this captured image, the extraction of the particle region is not successful in the lower left region of the imaging field of view. In this way, even if the extraction parameters are adjusted for a specific captured image, there are cases where the extraction of the particle region fails. In such a case, the extraction parameters are individually adjusted for the captured images constituting the
図13は、図6のコントローラ4における抽出パラメータの個別設定時の動作の一例を示した図であり、解析対象抽出画像を構成する撮影画像が表示された表示領域301と、抽出パラメータを個別に指定するためのスライダとが示されている。スライダは、操作領域302に表示される。図中の(a)には、一括抽出時の抽出パラメータでは粒子領域の抽出に失敗している撮影画像が示されている。共通の抽出パラメータは、例えば、値=140である。
FIG. 13 is a diagram showing an example of the operation when the extraction parameters are individually set in the
図中の(b)には、抽出パラメータを個別に調整した後の撮影画像が示されている。抽出パラメータは、例えば、値=135である。抽出パラメータの個別設定は、プレビュー画面350上で任意に選択された撮影画像に対し、表示領域301に表示される当該撮影画像を確認しながら、スライダを移動させることによって行われる。このスライダは、調整範囲を表す図形に対応づけて表示される操作子であり、図11に示したスライダ304と同一の操作オブジェクトからなる。
In (b) in the figure, a photographed image after individually adjusting the extraction parameters is shown. The extraction parameter is, for example, a value = 135. The individual setting of the extraction parameters is performed by moving the slider while checking the captured image displayed in the
図14は、金属の微粒子が被写体として撮像された撮影画像93の一例を示した図である。この微粒子には、微細な凹凸や段差がある。このため、撮影画像93では、微粒子の部位によって明るさが大きく変化している。この様なケースにおいて、単純に粒子領域の輝度値によって金属であるか否かを判定すると、白飛びしている領域が少ないことから、粒子領域を金属ではないと誤判定してしまう可能性があった。
FIG. 14 is a diagram showing an example of a photographed
拡大観察装置1では、通常の照明条件で撮影された撮影画像と、照明条件が異なる複数の撮影画像を合成して得られる照明合成画像とを用いて金属判定を行うことにより、判定精度を向上させている。 The magnifying observation device 1 improves the determination accuracy by performing metal determination using a captured image captured under normal lighting conditions and a composite illumination image obtained by synthesizing a plurality of captured images with different lighting conditions. I'm letting you.
<リング照明部72>
図15は、図2のヘッドユニット2のレンズ部22の一例を示した斜視図である。レンズ部22のリング照明部72は、対物レンズ221を取り囲む円環状の投光領域が16個の点灯部位721に分割されている。各点灯部位721は、例えば、LED(発光ダイオード)からなり、個別に点灯させることができるとともに、点灯部位721の切替を電子的に行うことができる。
<
FIG. 15 is a perspective view showing an example of the
照明合成画像は、例えば、リング照明部72の投光領域が4つの領域に均等に分割され、各領域を順次に点灯させながら取得される4つの撮影画像を合成することによって作成される。
The illumination composite image is created, for example, by synthesizing four captured images obtained by dividing the projection region of the
図16は、図6のコントローラ4における金属判定時の動作の一例を示した図であり、全射照明による撮影画像11と、片射照明による撮影画像12〜15と、照明合成画像16とが示されている。撮影画像11〜16には、金属の微粒子が被写体として撮像されている。
FIG. 16 is a diagram showing an example of the operation at the time of metal determination in the
図中の(a)には、全ての点灯部位721を点灯させた状態で取得された撮影画像11が示されている。この様な通常の照明条件で撮影された撮影画像11では、微粒子の部位によって明るさが大きく変化し、白飛びしている領域が少ない。
In (a) in the figure, the photographed
図中の(b)には、一部の点灯部位721のみを点灯させた状態で取得された撮影画像12〜15が示されている。撮影画像12〜15は、リング照明部72の投光領域における4つの領域を順次に点灯させながら取得され、互いに照明方向が異なっている。
In (b) in the figure, photographed
図中の(c)には、撮影画像12〜15を合成した照明合成画像16が示されている。この照明合成画像16では、全射照明による撮影画像11に比べて白飛びしている領域が少なく、微粒子の全体が暗い領域として撮像されている。
In (c) in the figure, the illumination
微粒子が金属である場合、全射照明による撮影画像11と照明合成画像16とを比較すれば、全射照明時に白飛びしている領域について、輝度値が大きく変化することが判る。拡大観察装置1では、この様な原理を利用して粒子領域の金属判定が行われる。
When the fine particles are metal, a comparison between the captured
図17は、図6のコントローラ4における金属判定時の動作の一例を模式的に示した説明図であり、全射照明による撮影画像17及び照明合成画像18を用いて粒子領域171の金属判定を行う様子が示されている。
FIG. 17 is an explanatory diagram schematically showing an example of the operation at the time of metal determination in the
図中の(a)には、全ての点灯部位721を点灯させた状態で取得された撮影画像17を2値化することによって粒子領域171が抽出される様子が示されている。この粒子領域171は、例えば、背景よりも明るい画素からなる。図中の(b)には、一部の点灯部位721のみを点灯させた状態でそれぞれ取得される複数の撮影画像を合成して得られた照明合成画像18が示されている。
In (a) in the figure, it is shown that the
図中の(c)には、撮影画像17から抽出された粒子領域171によって照明合成画像18をマスクし、このマスク領域内の画素を2値化することによって粒子領域181が抽出される様子が示されている。この粒子領域181は、背景よりも暗い画素からなる。
In (c) in the figure, the illumination
金属判定は、粒子領域171に対する粒子領域181の割合が一定レベルを超えているか否かを検知することによって行われ、粒子領域181の割合が一定レベルを超えていれば、粒子領域171又は181は金属に対応する領域であると判断される。
The metal determination is performed by detecting whether or not the ratio of the
微粒子が金属である場合、光源の方向を変えることによって白飛び部分が大きく変化し、見え方が変わる。これに対し、金属以外の白っぽい微粒子は、照明光を乱反射するため、明るさや見え方が光源の方向によって変化しない。上述した金属判定法によれば、金属以外の白い粒子と金属粒子とを正しく識別することができる。 When the fine particles are metal, the overexposed portion changes greatly by changing the direction of the light source, and the appearance changes. On the other hand, whitish fine particles other than metal reflect the illumination light diffusely, so that the brightness and appearance do not change depending on the direction of the light source. According to the metal determination method described above, white particles other than metal and metal particles can be correctly distinguished.
本実施の形態による拡大観察装置1では、粒子解析のための撮影範囲を指定した後、広域画像の作成を指示すれば、撮影範囲に内包される撮影画像を取得して撮影条件が決定され、広域画像の撮影期間中、撮影条件が固定される。このため、ユーザが撮影条件を固定する旨の指示を行う必要がなく、複数の撮影画像を広範囲に渡って解析する場合に、粒子抽出の精度を向上させることができる。 In the magnifying observation device 1 according to the present embodiment, if the shooting range for particle analysis is specified and then the creation of a wide area image is instructed, the shooting image included in the shooting range is acquired and the shooting conditions are determined. The shooting conditions are fixed during the shooting period of the wide area image. Therefore, it is not necessary for the user to give an instruction to fix the shooting conditions, and the accuracy of particle extraction can be improved when a plurality of shot images are analyzed over a wide range.
また、広域画像の作成を指示することにより、撮像位置を撮影範囲内に移動させて撮影条件が決定されるため、撮像視野が撮影範囲からはみ出しているような撮像位置で撮影条件を決める場合に比べ、撮影条件を適切に指定することができる。また、ユーザは、広域画像の撮影条件を決めるための撮像位置を任意に指定することができる。 In addition, by instructing the creation of a wide area image, the imaging position is moved within the imaging range to determine the imaging conditions. Therefore, when the imaging conditions are determined at an imaging position where the imaging field of view extends beyond the imaging range. By comparison, the shooting conditions can be specified appropriately. In addition, the user can arbitrarily specify an imaging position for determining the imaging conditions for a wide area image.
また、明るさのむらを除去することによる輝度値のばらつきがスケーリングによって抑えられるため、レンズ部22の収差や外乱光の影響を抑制しつつ、共通の抽出パラメータによって粒子領域が適切に抽出された解析対象抽出画像を得ることができる。さらに、粒子領域の特徴量が異なる複数の撮影画像がモニタ画面300に並べて表示され、或いは、切替可能に表示されるため、ユーザは、これらの撮影画像を見比べながら抽出パラメータを調整することができる。
Further, since the variation in the brightness value due to the removal of the uneven brightness is suppressed by scaling, the particle region is appropriately extracted by the common extraction parameters while suppressing the influence of the aberration of the
また、本実施の形態により、複数の撮影画像に対して同一パラメータを用いて2値化できるので、ユーザは、簡易な操作で粒子(解析対象)を特定することができる。 Further, according to the present embodiment, since the same parameter can be binarized for a plurality of captured images, the user can specify the particles (analysis target) by a simple operation.
なお、本実施の形態では、ステージ65をXY平面に沿って移動させることによって撮像位置を調整する場合の例について説明したが、本発明は、ステージ65とヘッドユニット2とを相対的に移動させる方法をこれに限定するものではない。例えば、ヘッドユニット2をXY平面に沿って移動させることにより、撮像位置を調整するような構成であってもよい。
In the present embodiment, an example in which the imaging position is adjusted by moving the
1 拡大観察装置
2 ヘッドユニット
21 カメラ
211 撮像素子
22 レンズ部
221,221a,221b 対物レンズ
222 回転軸
3 伝送ケーブル
31 制御用ケーブル
32 照明光伝送ケーブル
4 コントローラ
41 表示部
42 電源ボタン
5 操作部
51 キーボード
52 マウス
53 コンソール
6 支持台
60 ベース部
61 支柱部
62 ヘッド取付アーム部
63 Z駆動部
64 レンズ検出部
65 ステージ
65a 載置面
66 XY駆動部
67 ステージ調整部
68 チルト部
71 同軸落射照明部
72 リング照明部
73 透過照明部
101 撮影条件制御部
102 撮影パラメータ記憶部
103 観察制御部
104 撮影画像記憶部
105 撮影画像表示部
106 撮影範囲決定部
107 解析対象画像取得部
108 広域画像記憶部
109 撮像位置指定部
110 照明合成画像生成部
111 合成画像記憶部
112 広域画像生成部
120 粒子解析部
121 明るさむら除去部
122 輝度値補正部
123 解析対象抽出画像生成部
124 抽出パラメータ記憶部
125 抽出画像記憶部
126 解析対象抽出画像表示部
127 パラメータ調整部
300 モニタ画面
301 表示領域
302 操作領域
303 メニュー欄
304 スライダ
305 調整範囲を表す図形
310,320,330,340 ナビゲーション画面
350 プレビュー画面
351 広域画像
1
Claims (11)
前記ステージ上の前記観察対象物に照明光を照射する照明手段と、
前記照明光の反射光又は透過光を受光し、受光量を検出して前記観察対象物の撮影画像を生成するカメラと、
前記ステージ及び前記カメラを前記カメラの受光軸と交差するXY平面に沿って相対的に移動させるXY駆動手段と、
前記撮影画像をモニタ画面に表示する撮影画像表示手段と、
ユーザによる前記観察対象物の形状と外縁の位置との指定に基づき、前記観察対象物の外縁により規定され、解析対象とする範囲を撮影範囲として決定する撮影範囲決定手段と、
前記撮影範囲に基づいて、前記XY駆動手段を制御することにより、前記カメラの視野範囲が前記撮影範囲に内包される撮影位置まで前記ステージ及び前記カメラを相対的に移動させ、当該位置において前記カメラにより生成された撮影画像に基づいて撮影条件を決定する撮影条件制御手段と、
前記撮影範囲決定手段により決定された撮影範囲と前記撮影画像の視野範囲とに基づいて、前記撮影範囲が内包されるように一又は複数の撮像位置を決定し、前記一又は複数の撮像位置において、前記カメラにより前記撮影条件を用いて生成された撮影画像を解析対象として取得する解析対象画像取得手段とを備えることを特徴とする拡大観察装置。 A stage for placing the observation object and
An illumination means for irradiating the observation object on the stage with illumination light,
A camera that receives reflected light or transmitted light of the illumination light, detects the amount of received light, and generates a photographed image of the observation object.
An XY driving means for relatively moving the stage and the camera along an XY plane intersecting the light receiving axis of the camera.
A photographed image display means for displaying the photographed image on a monitor screen, and
An imaging range determining means that determines the range to be analyzed as the imaging range, which is defined by the outer edge of the observation object based on the user's designation of the shape of the observation object and the position of the outer edge.
By controlling the XY driving means based on the shooting range, the stage and the camera are relatively moved to a shooting position where the viewing range of the camera is included in the shooting range, and the camera is moved at that position. A shooting condition control means for determining shooting conditions based on the shot image generated by
Based on the shooting range determined by the shooting range determining means and the viewing range of the shot image, one or more imaging positions are determined so as to include the shooting range, and at the one or more imaging positions. An magnifying observation device comprising an analysis target image acquisition means for acquiring a captured image generated by the camera using the photographing conditions as an analysis target.
前記撮影条件制御手段は、前記XY駆動手段を制御し、前記カメラの視野範囲が前記撮影範囲に内包される撮像位置まで、前記ステージ及び前記カメラを相対的に移動させ、前記撮像位置において取得した撮影画像から前記広域画像の撮影条件を決定することを特徴とする請求項1に記載の拡大観察装置。 Wide-area image generation means for generating a wide-area image having a wider field of view than the original captured image and including the imaging range based on a plurality of captured images acquired as analysis targets by the analysis target image acquisition means at different imaging positions. With more
The shooting condition control means controls the XY driving means, relatively moves the stage and the camera to an imaging position in which the viewing range of the camera is included in the shooting range, and acquires the image at the imaging position. The magnifying observation device according to claim 1, wherein the imaging conditions of the wide-area image are determined from the captured image.
前記撮影範囲が決定された後、ユーザ操作に基づいて、前記XY駆動手段を制御し、撮影条件を決めるための撮像位置を指定する撮像位置指定手段を更に備え、
前記撮影条件制御手段は、前記撮像位置において取得した撮影画像から前記広域画像の撮影条件を決定することを特徴とする請求項1に記載の拡大観察装置。 Wide-area image generation means for generating a wide-area image having a wider field of view than the original captured image and including the imaging range based on a plurality of captured images acquired as analysis targets by the analysis target image acquisition means at different imaging positions. With more
After the shooting range is determined, the XY driving means is controlled based on the user operation, and an imaging position specifying means for designating the imaging position for determining the shooting conditions is further provided.
The magnifying observation device according to claim 1, wherein the photographing condition control means determines the photographing conditions of the wide area image from the photographed image acquired at the imaging position.
前記明るさのむら除去後の前記複数の撮影画像について、明るさが一致するように輝度値のスケーリングを行う輝度値補正手段と、
共通の抽出パラメータに基づいて、前記輝度値のスケーリング後の前記撮影画像を2値化し、解析対象領域が抽出された解析対象抽出画像を生成する解析対象抽出画像生成手段とを更に備えることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の拡大観察装置。 Brightness unevenness removing means for removing brightness unevenness in the captured image, and
A luminance value correction means for scaling the luminance values of the plurality of captured images after removing the uneven brightness so that the brightness matches.
It is further provided with an analysis target extraction image generation means that binarizes the captured image after scaling the brightness value based on a common extraction parameter and generates an analysis target extraction image from which an analysis target region is extracted. The magnifying observation device according to any one of claims 1 to 3.
調整範囲を表す図形に対応づけて前記抽出パラメータを指定するための操作子を前記モニタ画面上に表示するパラメータ調整手段とを備え、
前記解析対象抽出画像生成手段は、仮の抽出パラメータを用いて前記撮影画像から解析対象領域を抽出した後、前記パラメータ調整手段により指定された前記抽出パラメータから抽出パラメータの値を特定して前記解析対象抽出画像を更新することを特徴とする請求項4に記載の拡大観察装置。 Of the plurality of captured images constituting the analysis target extracted image, a plurality of captured images having different feature amounts in the analysis target region are displayed side by side on the monitor screen, or are displayed in a switchable manner. When,
It is provided with a parameter adjusting means for displaying an operator for designating the extraction parameter on the monitor screen in association with a figure representing an adjustment range.
The analysis target extraction image generation means extracts the analysis target region from the captured image using a provisional extraction parameter, and then specifies the value of the extraction parameter from the extraction parameter designated by the parameter adjustment means to perform the analysis. The magnifying observation device according to claim 4, wherein the target extracted image is updated.
前記撮影範囲決定手段により決定された撮影範囲と前記カメラの視野範囲とから、前記撮影範囲が内包されるように複数の撮像位置が決定されたときに、前記明るさのむら低減後の前記複数の撮影画像について、明るさが一致するように輝度値のスケーリングを行う輝度値補正手段と、
共通の抽出パラメータに基づいて、前記輝度値のスケーリング後の前記撮影画像を2値化し、解析対象領域が抽出された解析対象抽出画像を生成する解析対象抽出画像生成手段とを備えることを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載の拡大観察装置。 Brightness unevenness reducing means for reducing brightness unevenness in the captured image, and
When a plurality of imaging positions are determined so as to include the photographing range from the photographing range determined by the photographing range determining means and the viewing range of the camera, the plurality of the plurality of images after reducing the unevenness of brightness. A brightness value correction means that scales the brightness value of the captured image so that the brightness matches, and
Based on common extraction parameters, the captured image after scaling the brightness value is binarized, and the analysis target extraction image generation means for generating the analysis target extraction image from which the analysis target region is extracted is provided. The magnifying observation device according to any one of claims 1 to 6.
調整範囲を表す図形に対応づけて前記抽出パラメータを指定するための操作子を前記モニタ画面上に表示するパラメータ調整手段とを更に備え、
前記解析対象抽出画像生成手段は、共通の抽出パラメータに基づいて、前記一又は複数の撮像位置において生成された撮影画像を2値化し、解析対象領域が抽出された解析対象抽出画像を生成する際に、仮の抽出パラメータを用いて前記一又は複数の撮像位置における撮影画像から解析対象領域を抽出した後、前記パラメータ調整手段により指定された前記抽出パラメータから抽出パラメータの値を特定して前記解析対象抽出画像を更新し、
前記解析対象抽出画像表示手段は、前記解析対象領域の面積、数、サイズ、輝度又は色成分が最大の撮影画像と最小の撮影画像とを前記モニタ画面に表示することを特徴とする請求項1又は7に記載の拡大観察装置。 Of the plurality of captured images constituting the analysis target extracted image, a plurality of captured images having different feature amounts in the analysis target region are displayed side by side on the monitor screen, or are displayed in a switchable manner. When,
Further provided with a parameter adjusting means for displaying an operator for designating the extraction parameter on the monitor screen in association with a figure representing the adjustment range.
When the analysis target extraction image generation means binarizes the captured images generated at the one or more imaging positions based on the common extraction parameters and generates the analysis target extraction image from which the analysis target region is extracted. In addition, after extracting the analysis target region from the captured images at the one or more imaging positions using the provisional extraction parameters, the value of the extraction parameter is specified from the extraction parameters designated by the parameter adjusting means and the analysis is performed. Update the target extraction image and
The analysis target extraction image display means is characterized in that the captured image having the largest area, number, size, brightness or color component of the analysis target region and the captured image having the smallest color component are displayed on the monitor screen. Or the magnifying observation device according to 7.
前記解析対象抽出画像生成手段は、前記撮影画像の表示中に、前記操作子の位置が変更されれば、変更後の操作子の位置から抽出パラメータの値を特定し、当該撮影画像について2値化処理を個別にやり直すことを特徴とする請求項5〜8のいずれかに記載の拡大観察装置。 The analysis target extraction image display means displays a captured image selected by the user from among a plurality of captured images constituting the updated analysis target extracted image on the monitor screen.
If the position of the operator is changed during the display of the captured image, the analysis target extracted image generation means identifies the value of the extraction parameter from the position of the operator after the change, and binarize the captured image. The magnifying observation apparatus according to any one of claims 5 to 8, wherein the conversion process is individually redone.
前記解析対象抽出画像生成手段は、通常の照明条件で撮影された撮影画像から得られる前記広域画像と前記照明合成画像から得られる前記広域画像とのいずれか一方の広域画像を2値化して前記解析対象抽出画像を作成し、この解析対象抽出画像の解析対象領域をマスク領域として用い、他方の広域画像から前記マスク領域内の画素を抽出して輝度値を前記一方の広域画像と比較することにより、解析対象領域の金属判定を行うことを特徴とする請求項4〜9のいずれかに記載の拡大観察装置。 Further provided with an illumination composite image generation means for acquiring and synthesizing a plurality of captured images having different lighting conditions by controlling the illumination means and generating an illumination composite image having less overexposure than the original captured image.
The analysis target extraction image generation means binarizes one of the wide area image obtained from the captured image taken under normal lighting conditions and the wide area image obtained from the illumination composite image to obtain the above. An analysis target extracted image is created, the analysis target area of the analysis target extracted image is used as a mask area, pixels in the mask area are extracted from the other wide area image, and the brightness value is compared with the one wide area image. The magnifying observation device according to any one of claims 4 to 9, wherein the metal determination of the analysis target region is performed.
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