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ボケの抽出方法、位置決め方法及びマイクロマニピュレーションシステム コモンズ

国内特許コード P100001336
整理番号 P09-008
掲載日 2010年12月13日
出願番号 特願2009-213358
公開番号 特開2011-065253
登録番号 特許第5273734号
出願日 平成21年9月15日(2009.9.15)
公開日 平成23年3月31日(2011.3.31)
登録日 平成25年5月24日(2013.5.24)
発明者
  • 尾崎 功一
  • 石濱 貴徳
  • 大澤 茂治
出願人
  • 国立大学法人宇都宮大学
発明の名称 ボケの抽出方法、位置決め方法及びマイクロマニピュレーションシステム コモンズ
発明の概要

【課題】形状に制約のないエンドエフェクタを移動することで、花粉に対してエンドエフェクタEを正確に位置決めできる位置決め方法を提供することを目的とする。
【解決手段】花粉Pと、花粉Pに対して奥行き方向に移動可能なエンドエフェクタEとを含む元画像を撮影する手順(a)と、異なる二つの閾値を元画像に適用して得られる二つの二値化画像に基づき差分画像を作成する手順(b)と、差分画像における、花粉Pについての差分の領域の厚さをTp1、エンドエフェクタEについての差分の領域の厚さをTe1とすると、厚さTp1と厚さTe1の比率であるRtと、エンドエフェクタEの奥行き方向の移動距離Dzとの関係を示す下記近似式に基づいてエンドエフェクタEを第1の被処理体に向けて移動させる手順(e)と、を備える位置決め方法。
近似式:Dz=aRt+c
【選択図】図1

従来技術、競合技術の概要


近年の植生調査で、自然では起こらないと考えられていた在来植物と外来植物の自然交雑が起こり、雑種が広まっている。そこで、在来植物、外来植物、そして雑種を区別するには専門機器を用いたDNA分析を行うか、専門家による花粉形状の検査に頼らなければならない。しかし、DNA分析には時間と多額な費用がかかってしまうという問題がある。また花粉形状の検査は、経験や熟練度に依存し、さらに長時間の検査によって身体的、精神的疲労が伴い信頼性に欠ける。このような事から、熟練度や経験に依存せず、観測者の疲労なしに誰にでも簡単に花粉を判別できる手法が求められている。そして専門的な知識を必要とせず簡単に花粉の判別ができれば植生調査における在来植物、外来植物、雑種の判別の効率化に繋がる。花粉への注目は植生調査だけに限らず、品質向上のための技術である交雑育種法にも向けられている。しかし、数十μmオーダーの花粉を顕微鏡の視野内において人の手により操作することは非常に難しく負担となる。このような事から、μmオーダーでの制御ができるマイクロマニピュレータが必要となる。マイクロマニピュレータに、先端径が数μmのエンドエフェクタと称させる微小針を装着することで、人間では困難な花粉操作が実現できる。また、自動でマイクロマニピュレータの制御ができれば、人間にかかる花粉操作の負担を減らす事ができる。



マイクロマニピュレータを用いた操作により人間の負担を軽減できるが、特に、花粉及びエンドエフェクタがともに微小であることから、両者間の奥行き方向の距離を把握するのが容易でない。したがって、エンドエフェクタを花粉に向けて移動させてその表面に接触させようとしても、接触に時間がかかりすぎることがあり、又は、必要以上にエンドエフェクタを移動させてしまい花粉を破損させることもある。



特許文献1は、顕微鏡の視野内において被検体に対してエンドエフェクタを用いて微細操作を行うマイクロマニピュレーションシステムにおいて、エンドエフェクタの先端部が対物レンズの焦点に合う位置を基準位置として、微細操作を開始するエンドエフェクタの位置を決定し、被検体の対物レンズに対する相対的な移動に応じて、被検体に対物レンズの焦点の合う位置を示す合焦位置を検出し、この検出結果に基づいて被検体を合焦位置に移動させ、かつ、エンドエフェクタを微細操作開始位置に移動させた状態で、微細操作処理を行うことを提案している。

産業上の利用分野


本発明は、離れた位置から処理体を奥行き方向に移動させて被処理体に接触させるのに適した位置決め方法に関するものである。

特許請求の範囲 【請求項1】
被処理体と、前記被処理体に対して接近又は離間が可能な処理体とを含む元画像を、前記接近又は離間する方向から撮影する手順(a)と、
異なる二つの閾値を前記元画像に適用して得られる二つの二値化画像に基づき差分画像を作成する手順(b)と、
前記差分画像における、前記被処理体についての差分の領域、及び、前記処理体についての差分の領域を特定する手順(c)と、
を備えることを特徴とするボケの抽出方法。

【請求項2】
被処理体と、前記被処理体に対して接近又は離間が可能な処理体とを含む元画像を、前記接近又は離間する方向から撮影する手順(a)と、
異なる二つの閾値を前記元画像に適用して得られる二つの二値化画像に基づき差分画像を作成する手順(b)と、
前記差分画像における、前記被処理体についての差分の領域の厚さをTp、及び、前記処理体についての差分の領域の厚さをTeとすると、
前記厚さTpと前記厚さTeが一致するように、前記処理体を前記被処理体に向けて移動させる手順(d)と、
を備えることを特徴とする位置決め方法。

【請求項3】
第1の被処理体と、前記第1の被処理体に対して接近又は離間が可能な処理体とを含む第1の元画像を、前記接近又は離間する方向から撮影する手順(a)と、
異なる二つの閾値を前記第1の元画像に適用して得られる二つの二値化画像に基づき第1の差分画像を作成する手順(b)と、
前記第1の差分画像における、前記第1の被処理体についての差分の領域の厚さをTp1、前記処理体についての差分の領域の厚さをTe1とすると、
前記厚さTp1と前記厚さTe1の比率であるRtと、前記処理体の奥行き方向の移動距離Dzとの関係を示す下記近似式に基づいて前記処理体を前記第1の被処理体に向けて移動させる手順(e)と、
を備えることを特徴とする位置決め方法。
近似式:Dz=aRt+c
(Rt:Tp1/Te1,Dz:処理体の奥行き方向の移動距離,a,b:定数、c:補正項)

【請求項4】
前記手順(a)に先立って、
第2の被処理体と、前記第2の被処理体に対して接近又は離間が可能な前記処理体とを含む第2の元画像を、前記接近又は離間する方向から撮影する手順(f)と、
異なる二つの閾値を前記第2の元画像に適用して得られる二つの二値化画像に基づき第2の差分画像を作成する手順(g)と、
前記第2の差分画像における、前記第2の被処理体についての差分の領域の厚さTp2と前記処理体についての差分の領域の厚さTe2が一致するように、前記処理体を前記第2の被処理体に向けて移動させる手順(h)と、
前記手順(h)の前記処理体の移動過程における、前記厚さTp2の推移と前記厚さTe2の推移に基づいて前記近似式を求める手順(i)と、
を行う請求項3に記載の位置決め方法。

【請求項5】
前記手順(a)に先立って、
前記第1の被処理体と前記処理体とを含む元画像を撮影する領域内で、既知の距離を隔てて前記撮影の方向に配置される、第1及び第2の少なくとも二つの参照体を撮影して参照体画像を作成する手順(j)と、
異なる二つの閾値を前記参照体画像に適用して作成される二つの二値化画像に基づき第3の差分画像を作成する手順(k)と、
前記第3の差分画像における、前記第1の参照体についての差分の領域の厚さTr1及び前記第2の参照体についての差分の領域の厚さTr2と、前記既知の距離とに基づいて前記近似式を求める手順(l)と、
を行う請求項3に記載の位置決め方法。

【請求項6】
前記参照体は、前記処理体に設けられる請求項5に記載の位置決め方法。

【請求項7】
顕微鏡の視野内でエンドエフェクタにより被処理体を操作するマイクロマニピュレーションシステムにおいて、
前記エンドエフェクタを前記顕微鏡の光軸方向に移動させる駆動部と、
前記被処理体と、前記被処理体に対して前記光軸方向に移動が可能な前記エンドエフェクタとを含む元画像を、前記光軸方向から撮影する撮影部と、
異なる二つの閾値を前記元画像に適用して作成される二つの二値化画像に基づいて差分画像を作成する画像作成部と、
前記差分画像における、前記被処理体についての差分の領域の厚さTpと、前記エンドエフェクタについての差分の領域の厚さTeと、が一致するように、前記エンドエフェクタを前記被処理体に向けて移動するように前記駆動部に指令する指令部と、
を備えることを特徴とするマイクロマニピュレーションシステム。

【請求項8】
顕微鏡の視野内でエンドエフェクタにより第1の被処理体を操作するマイクロマニピュレーションシステムにおいて、
前記エンドエフェクタを前記顕微鏡の光軸方向に移動させる駆動部と、
前記第1の被処理体と、前記第1の被処理体に対して前記光軸方向に移動が可能な前記エンドエフェクタとを含む第1の元画像を、前記光軸方向から撮影する撮影部と、
異なる二つの閾値を前記第1の元画像に適用して作成される二つの二値化画像に基づいて第1の差分画像を作成する画像作成部と、
前記第1の差分画像における、前記第1の被処理体についての差分の領域の厚さTp1と、前記エンドエフェクタについての差分の領域の厚さTe1の比率であるRtと、前記エンドエフェクタの奥行き方向の移動距離Dzとの関係を示す下記近似式に基づいて前記エンドエフェクタを前記第1の被処理体に向けて移動するように前記駆動部に指令する指令部と、
を備えることを特徴とするマイクロマニピュレーションシステム。
近似式:Dz=aRt+c
(Rt:Tp1/Te1,Dz:エンドエフェクタの奥行き方向の移動距離,a,b:定数、c:補正項)

【請求項9】
第2の被処理体と前記エンドエフェクタとを含む第2の元画像を、前記光軸方向から撮影する前記撮影部と、
異なる二つの閾値を前記第2の元画像に適用して作成される二つの二値化画像に基づいて第2の差分画像を作成する前記画像作成部と、
前記第2の差分画像における、前記第2の被処理体についての差分の領域の厚さTp2と前記エンドエフェクタについての差分の領域の厚さTe2が一致するように、前記エンドエフェクタを前記第2の被処理体に向けて移動させる前記指令部と、
前記エンドエフェクタの移動過程における、前記厚さTp2の推移と前記厚さTe2の推移に基づいて前記近似式を生成する式生成部と、
を備える請求項8に記載のマイクロマニピュレーションシステム。

【請求項10】
前記第1の被処理体と前記エンドエフェクタとを含む元画像を撮影する領域内で、既知の距離を隔てて前記撮影の方向に配置される、第1及び第2の少なくとも二つの参照体画像を撮影する前記撮影部と、
異なる二つの閾値を前記参照体画像に適用して作成される二つの二値化画像に基づき第3の差分画像を作成する前記画像作成部と、
前記第3の差分画像における、前記第1の参照体についての差分の領域の厚さTr1及び前記第2の参照体についての差分の領域の厚さTr2と、前記既知の距離とに基づいて前記近似式を生成する式生成部と、
を備える請求項8に記載のマイクロマニピュレーションシステム。
産業区分
  • 計算機応用
  • 微生物工業
  • その他運輸
  • 光学装置
  • 工業用ロボット
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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出願権利状態 権利存続中
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