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画像からの対象物検出方法及び対象物検出装置

国内特許コード P110003634
整理番号 H011P001WO
掲載日 2011年6月27日
出願番号 特願2005-516098
登録番号 特許第4623516号
出願日 平成16年12月3日(2004.12.3)
登録日 平成22年11月12日(2010.11.12)
国際出願番号 JP2004018024
国際公開番号 WO2005057496
国際出願日 平成16年12月3日(2004.12.3)
国際公開日 平成17年6月23日(2005.6.23)
優先権データ
  • 特願2003-409873 (2003.12.9) JP
発明者
  • 伊藤 啓
  • 島田 尚
出願人
  • 国立研究開発法人科学技術振興機構
  • 国立大学法人 東京大学
発明の名称 画像からの対象物検出方法及び対象物検出装置
発明の概要 画像の質や種類等に影響を受け難いロバストな画像処理方法によって、画像から良好に対象物(好適な例では、細胞)の位置あるいは/および個数を求める。画像から対象物を検出する方法は、着目画素を含む所定領域内の複数の画素の画素値に基づいて算出した該所定領域の特徴値を該着目画素のスコアとし、該画像における各画素についてスコアを算出するステップと、算出されたスコアの大きさ順に画素を選択し、選択された画素1から順に該所定領域と同一あるいは近似の領域を排他的領域2として該画像中に配置するステップと、該配置された一つあるいは複数の排他的領域の少なくとも一部を該対象物として検出するステップとを有する。好ましい態様では、当該画素のスコアが極大である場合に、当該画素を選択して、排他的領域を配置する。好ましい態様では、該特徴値は、該領域内の複数の画素の画素値の平均値である。
従来技術、競合技術の概要


細胞の画像データから細胞の位置や個数を求めたい場合がある。このような場合、従来の方法では、細胞画像の輪郭を強調した後、閾値を用いてノイズを除去することで、一定以上の明るさの部分を「細胞」と認識するアルゴリズムを用いている。図9に示す細胞画像に従来の方法を適用した図を図10に示す。



しかしながら、この方法だと、ノイズの除去を優先すると、細胞の境界を分離しきれずに、複数の細胞が融合して一つと数えてしまうという不具合がある(図10左図)。一方、輪郭の強調を優先すると、画素値(intensity)にムラがあると、一つの細胞を二つ以上に数えてしまうという不具合がある(図10右図)。



したがって、画像データにおいて、複数の細胞同士が近接している場合、画素値の変化が滑らかな場合、あるいは、細胞によって明るさがかなり違う場合等には、上記従来の方法による細胞の位置や個数の計測は困難であった。また、このような問題は細胞画像に限定されるものではなく、ある対象物を含む2次元画像あるいは3次元画像、さらには3次元画像の時系列スタック等により例示されるより高次元の画像から該対象物の位置や個数を求めたい場合に問題となり得るものである。
【特許文献1】
特開2001-269195号

産業上の利用分野


本発明は画像処理を用いて画像データから対象物を検出する対象物検出方法及び装置に関するものである。後述する説明では主として細胞画像(特に、核領域の抽出)に基づいて本発明を説明するが、細胞画像が本発明の対象物として好適な例ではあるももの、本発明が適用される対象物は細胞またはその構成要素に限定されるものではない。

特許請求の範囲 【請求項1】
着目画素を含む所定領域内の複数の画素の画素値の平均値、重み付け平均値、またはメディアンを該着目画素のスコアとし、画像における各画素についてスコアを算出する第1ステップと、
算出されたスコアの大きい画素から順に、あるいは、算出されたスコアの小さい画素から順に画素を選択し、選択された画素から順に該所定領域と同一あるいは近似の領域を排他的領域として当該選択された画素を重心に該画像中に配置する第2ステッップと、
該配置された一つあるいは複数の排他的領域の少なくとも一部を対象物として検出する第3ステップと、
を有し、
前記第2ステップにおける画素の選択は、画像中に1つ以上の排他的領域が配置されている場合には、画像から前記1つ以上の排他的領域を除いた画素から、選択された画素を重心とした排他的領域が既に配置されている前記1つ以上の排他的領域と重なることがないように行われることを特徴とする画像から対象物を検出する方法。

【請求項2】
請求項1において、前記第2ステップは、スコアの大きい画素から順に画素を選択するものであり、選択された画素のスコアと当該選択された画素の近傍画素のスコアとを比較し、当該選択された画素のスコアが前記近傍画素のスコアよりも小さくない場合に、当該選択された画素を重心として排他的領域を配置することを特徴とする対象物検出方法。

【請求項3】
請求項1において、前記第2ステップは、スコアの小さい画素から順に画素を選択するものであり、選択された画素のスコアと当該選択された画素の近傍画素のスコアとを比較し、当該選択された画素のスコアが前記近傍画素のスコアよりも大きくない場合に、当該選択された画素を重心として排他的領域を配置することを特徴とする対象物検出方法。

【請求項4】
請求項1乃至3いずれかにおいて、前記第3ステップは、スコアと配置された排他的領域のカウント数との関係を表すグラフを取得するステップを有し、該グラフの傾きの特徴点を求めることで、該特徴点に対応するスコアを打ち切りスコアとし、該打ち切りスコア以上のスコアを有する排他的領域を対象物として検出することを特徴とする対象物検出方法。

【請求項5】
請求項4において、該グラフの傾きの特徴点は、グラフの傾きの極大点あるいは変曲点であることを特徴とする対象物検出方法。

【請求項6】
請求項1乃至5いずれかにおいて、該画像には、1次元画像、2次元画像、3次元画像、4次元以上の高次元画像が含まれることを特徴とする対象物検出方法。

【請求項7】
請求項1乃至6いずれかにおいて、該画像には動画像が含まれることを特徴とする対象物検出方法。

【請求項8】
請求項1乃至7いずれかにおいて、該所定領域は、該対象物と同一あるいは近似形状であり、及び/あるいは、該対象物と同一あるいは近似寸法であることを特徴とする対象物検出方法。

【請求項9】
請求項1乃至8いずれかにおいて、該所定領域は、該着目画素を中心としたn次元超球であることを特徴とする対象物検出方法。

【請求項10】
請求項1乃至9いずれかにおいて、該画像は細胞画像であり、該対象物は細胞核、細胞膜、その他の細胞構成要素から一つあるいは複数選択されることを特徴とする対象物検出方法。

【請求項11】
請求項1乃至10いずれかにおいて、該排他的領域は、該対象物と同一あるいは近似形状であり、及び/あるいは、該対象物と同一あるいは近似寸法であることを特徴とする対象物検出方法。

【請求項12】
請求項1乃至11いずれかにおいて、該排他的領域は該選択された画素を中心としたn次元超球であることを特徴とする対象物検出方法。

【請求項13】
請求項1乃至12いずれかにおいて、該選択された画素の位置が該対象物の位置を決定することを特徴とする対象物検出方法。

【請求項14】
請求項1乃至13に記載されたいずれかの方法をコンピュータに実行させるためのコンピュータプログラム。

【請求項15】
請求項1乃至13に記載されたいずれかの方法をコンピュータに実行させるためのコンピュータプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。

【請求項16】
画像データを格納する記憶部と、該画像データに基づいて画像を表示する表示部と、画像を構成する各画素のスコア算出手段と、該画像中に排他的領域を配置する手段と、該配置された排他的領域から対象物を検出する手段を有し、
該スコア算出手段は、着目画素を含む所定領域内の複数の画素の画素値の平均値、重み付け平均値、またはメディアンを該着目画素のスコアとするように構成され、
該排他的領域配置手段は、算出されたスコアの大きい画素から順に、あるいは、算出されたスコアの小さい画素から順に画素を選択し、選択された画素から順に該所定領域と同一あるいは近似の領域を排他的領域として当該選択された画素を重心に該画像中に配置するように構成され、当該排他的領域手段における画素の選択は、画像中に1つ以上の排他的領域が配置されている場合には、画像から前記1つ以上の排他的領域を除いた画素から、選択された画素を重心とした排他的領域が既に配置されている前記1つ以上の排他的領域と重なることがないように行われ、
該対象物検出手段は、該配置された一つあるいは複数の排他的領域の少なくとも一部を該対象物として検出するように構成されていることを特徴とする対象物検出装置。

【請求項17】
請求項16において、該排他的領域配置手段は、スコアの大きい画素から順に画素を選択するものであり、選択された画素のスコアと当該選択された画素の近傍画素のスコアとを比較し、当該選択された画素のスコアが前記近傍画素のスコアよりも小さくない場合に、当該選択された画素を重心として排他的領域を配置することを特徴とする対象物検出装置。

【請求項18】
請求項16において、該排他的領域配置手段は、スコアの小さい画素から順に画素を選択するものであり、選択された画素のスコアと当該選択された画素の近傍画素のスコアとを比較し、当該選択された画素のスコアが前記近傍画素のスコアよりも大きくない場合に、当該選択された画素を重心として排他的領域を配置することを特徴とする対象物検出装置。

【請求項19】
請求項16乃至18いずれかにおいて、該対象物検出手段は、スコアと配置された排他的領域のカウント数との関係を表すグラフを取得する手段を有し、該グラフの傾きの特徴点を求めることで、該特徴点に対応するスコアを打ち切りスコアとし、該打ち切りスコア以上のスコアを有する排他的領域を対象物として検出することを特徴とする対象物検出装置。

【請求項20】
請求項19において、該グラフの傾きの特徴点は、グラフの傾きの極大点あるいは変曲点であることを特徴とする対象物検出装置。
国際特許分類(IPC)
Fターム
出願権利状態 登録
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