JP7635661B2 - Determination device, determination method, and determination program - Google Patents

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JP7635661B2 JP2021114016A JP2021114016A JP7635661B2 JP 7635661 B2 JP7635661 B2 JP 7635661B2 JP 2021114016 A JP2021114016 A JP 2021114016A JP 2021114016 A JP2021114016 A JP 2021114016A JP 7635661 B2 JP7635661 B2 JP 7635661B2
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Description

本発明は、判定装置、判定方法、および判定プログラムに関する。 The present invention relates to a determination device, a determination method, and a determination program.

特許文献1には、「培養容器内で培養される複数の細胞が時系列に撮像されている複数の画像を読み込む画像読込部と、前記画像に含まれる各々の前記細胞について、前記細胞の異なる複数の形態的な特徴を示す複数の異なる特徴量を前記画像からそれぞれ求める特徴量演算部と、前記細胞について評価する対象となる特性を、前記特徴量により評価することが適しているか否かを、各々の前記複数の画像に対応する前記特徴量のそれぞれについて、判定する特徴量判定部と、前記特徴量に対しての前記特徴量判定部による判定結果が、前記時系列において連続しているか否かを、前記特徴量のそれぞれについて判定する連続性判定部と、前記特徴量演算部により求められた特徴量と前記連続性判定部による判定結果とを組み合わせて、前記細胞における前記特性を評価するための計算モデルを構築する計算モデル構築部と、を備えていることを特徴とする細胞評価装置」が記載されている(請求項1)。特許文献2には、「畳み込みニューラルネットワークを用いて、前記明視野画像及び前記蛍光画像の画像特徴を抽出して、前記細胞に係る識別情報を出力するCNN処理部」を備える画像処理装置が記載されている(請求項1)。また、特許文献2には、「前記細胞に係る識別情報は、前記細胞の種別、形態、若しくは分布、又は、前記細胞内に含まれる生体物質の種別、形態、若しくは分布に係る情報を含む」と記載されている(請求項2)。
[先行技術文献]
[特許文献]
[特許文献1] 特開2011-229410号公報
[特許文献2] 特開2018-180635号公報
Patent Document 1 describes a cell evaluation device including: an image reader that reads in a plurality of images of a plurality of cells cultured in a culture vessel in a time series; a feature calculation unit that obtains, from the images, a plurality of different feature amounts that indicate a plurality of different morphological features of the cells for each of the cells included in the images; a feature determination unit that determines, for each of the feature amounts corresponding to each of the images, whether it is appropriate to evaluate a characteristic to be evaluated for the cells using the feature amounts; a continuity determination unit that determines, for each of the feature amounts, whether the determination results by the feature determination unit for the feature amounts are continuous in the time series; and a computational model construction unit that combines the feature amounts obtained by the feature calculation unit and the determination results by the continuity determination unit to construct a computational model for evaluating the characteristics of the cells (claim 1). Patent Document 2 describes an image processing device that includes a CNN processing unit that uses a convolutional neural network to extract image features of the bright field image and the fluorescent image and output identification information related to the cells (claim 1). Furthermore, Patent Document 2 states that "the identification information relating to the cell includes information relating to the type, morphology, or distribution of the cell, or information relating to the type, morphology, or distribution of biological material contained within the cell" (Claim 2).
[Prior Art Literature]
[Patent Documents]
[Patent Document 1] JP 2011-229410 A [Patent Document 2] JP 2018-180635 A

本発明の第1の態様においては、判定装置を提供する。判定装置は、細胞を含む視野を撮影した撮影画像を取得する取得部を備えてよい。判定装置は、正常に培養された細胞を撮影した1または複数の基準画像を基準とする、撮影画像の非正常度を算出する算出部を備えてよい。判定装置は、非正常度に基づいて、撮影画像に撮影された細胞の培養に異常があったか否かを判定する判定部を備えてよい。 In a first aspect of the present invention, a determination device is provided. The determination device may include an acquisition unit that acquires a captured image of a field of view including cells. The determination device may include a calculation unit that calculates the degree of abnormality of the captured image based on one or more reference images of normally cultured cells. The determination device may include a determination unit that determines whether or not there is an abnormality in the culture of the cells captured in the captured image based on the degree of abnormality.

判定装置は、撮影画像上に、判定に対する影響の分布を表示する解析用画像を生成する解析処理部を備えてよい。 The judgment device may be equipped with an analysis processing unit that generates an analysis image that displays the distribution of influences on the judgment on the captured image.

算出部は、撮影画像を1または複数の基準画像に類似するように再構成した再構成画像を生成する再構成画像生成部を有してよい。算出部は、撮影画像および再構成画像の差に基づいて、非正常度を算出する非正常度算出部を有してよい。 The calculation unit may include a reconstructed image generation unit that generates a reconstructed image by reconstructing the captured image so as to resemble one or more reference images. The calculation unit may include an anomaly calculation unit that calculates the anomaly based on the difference between the captured image and the reconstructed image.

再構成画像生成部は、1または複数の基準画像のうちの各基準画像の特徴を抽出し、抽出した特徴から各基準画像を復元するように学習された再構成モデルに撮影画像を入力して、再構成画像を生成してよい。 The reconstructed image generating unit may extract features of each of one or more reference images, input the captured image to a reconstruction model trained to restore each reference image from the extracted features, and generate a reconstructed image.

判定装置は、正常に培養されたと判断された細胞を含む視野を撮影した1または複数の基準画像を用いて再構成モデルの学習処理を行なう学習処理部を備えてよい。 The judgment device may include a learning processing unit that performs learning processing of the reconstruction model using one or more reference images captured of a field of view containing cells that have been judged to have been cultured normally.

学習処理部は、判定部により細胞の培養に異常があったと判定されなかった撮影画像を、新たな基準画像として1または複数の基準画像の組に追加して、再構成モデルの学習処理を行なってよい。 The learning processing unit may add a captured image that is not determined by the determination unit to have an abnormality in the cell culture as a new reference image to a set of one or more reference images, and perform learning processing of the reconstruction model.

判定装置は、複数の算出部を備えてよい。複数の算出部が有する複数の再構成画像生成部は、互いに異なる複数の再構成モデルのそれぞれに撮影画像を入力して、複数の再構成画像を生成してよい。複数の算出部が有する複数の非正常度算出部は、複数の再構成画像のそれぞれについて、非正常度を算出してよい。判定部は、複数の再構成画像のそれぞれの非正常度を統合した判定結果を出力してよい。 The determination device may include a plurality of calculation units. A plurality of reconstructed image generation units included in the plurality of calculation units may input the captured image to a plurality of different reconstructed models, respectively, to generate a plurality of reconstructed images. A plurality of abnormality calculation units included in the plurality of calculation units may calculate the abnormality degree for each of the plurality of reconstructed images. The determination unit may output a determination result that integrates the abnormality degrees of each of the plurality of reconstructed images.

算出部は、撮影画像の特徴量を算出する特徴量算出部を有してよい。算出部は、撮影画像の特徴量と、1または複数の基準画像のそれぞれの基準特徴量とに基づいて、非正常度を算出する非正常度算出部を有してよい。 The calculation unit may have a feature calculation unit that calculates a feature of the captured image. The calculation unit may have an anomaly calculation unit that calculates an anomaly based on the feature of the captured image and each of the reference features of one or more reference images.

取得部は、細胞培養過程を時系列で撮影した撮影画像を取得してよい。算出部は、正常な細胞培養過程を時系列で撮影した1または複数の基準画像を基準とする非正常度を算出してよい。 The acquisition unit may acquire images of the cell culture process captured in time series. The calculation unit may calculate the degree of abnormality based on one or more reference images of the normal cell culture process captured in time series.

判定装置は、撮影画像に前処理を行なう前処理部を備えてよい。算出部は、前処理を行なった撮影画像を用いて非正常度を算出してよい。 The determination device may include a preprocessing unit that performs preprocessing on the captured image. The calculation unit may calculate the degree of abnormality using the captured image that has been preprocessed.

前処理は、細胞または細胞塊の画像の3次元再構成処理またはエッジ強調処理のうちの少なくとも1つを含んでよい。 The pre-processing may include at least one of a 3D reconstruction process or an edge enhancement process of the cell or cell cluster image.

取得部は、複数の視野のそれぞれについて撮影画像を取得してよい。判定装置は、複数の算出部を備えてよい。複数の算出部は、複数の視野のそれぞれの撮影画像の非正常度を算出してよい。判定部は、複数の視野のそれぞれの撮影画像の非正常度を統合した判定結果を出力してよい。 The acquisition unit may acquire a captured image for each of the multiple fields of view. The determination device may include multiple calculation units. The calculation units may calculate the degree of abnormality of each of the captured images for the multiple fields of view. The determination unit may output a determination result that integrates the degree of abnormality of each of the captured images for the multiple fields of view.

判定部は、培養用プレートまたはウェル毎に、非正常度を統合した判定結果を出力してよい。 The determination unit may output a determination result that integrates the degree of abnormality for each culture plate or well.

判定部は、複数の培養用プレートまたはウェルについての非正常度を統合した判定結果を出力してよい。 The determination unit may output a determination result that integrates the degree of abnormality for multiple culture plates or wells.

取得部は、細胞の培養条件を更に取得してよい。算出部は、取得した培養条件に対応する培養条件で正常に培養された細胞を撮影した1または複数の基準画像を基準とする非正常度を算出してよい。 The acquisition unit may further acquire the cell culture conditions. The calculation unit may calculate the degree of abnormality based on one or more reference images of cells normally cultured under culture conditions corresponding to the acquired culture conditions.

本発明の第2の態様によれば、判定方法を提供する。判定方法は、判定装置が、細胞を含む視野を撮影した撮影画像を取得することを含んでよい。判定方法は、判定装置が、正常に培養された細胞を撮影した1または複数の基準画像を基準とする、撮影画像の非正常度を算出することを含んでよい。判定方法は、判定装置が、非正常度に基づいて、撮影画像に撮影された細胞の培養に異常があったか否かを判定することを含んでよい。 According to a second aspect of the present invention, there is provided a determination method. The determination method may include a determination device acquiring a captured image of a field of view including cells. The determination method may include a determination device calculating a degree of abnormality of the captured image based on one or more reference images of normally cultured cells. The determination method may include a determination device determining, based on the degree of abnormality, whether or not there is an abnormality in the culture of the cells captured in the captured image.

本発明の第3の態様によれば、コンピュータにより実行される判定プログラムを提供する。判定プログラムは、コンピュータを細胞を含む視野を撮影した撮影画像を取得する取得部として機能させてよい。判定プログラムは、コンピュータを、正常に培養された細胞を撮影した1または複数の基準画像を基準とする、撮影画像の非正常度を算出する算出部として機能させてよい。判定プログラムは、コンピュータを、非正常度に基づいて、撮影画像に撮影された細胞の培養に異常があったか否かを判定する判定部として機能させてよい。 According to a third aspect of the present invention, there is provided a judgment program executed by a computer. The judgment program may cause the computer to function as an acquisition unit that acquires a captured image of a field of view including cells. The judgment program may cause the computer to function as a calculation unit that calculates the degree of abnormality of the captured image based on one or more reference images of normally cultured cells. The judgment program may cause the computer to function as a judgment unit that judges whether or not there is an abnormality in the culture of the cells captured in the captured image based on the degree of abnormality.

なお、上記の発明の概要は、本発明の特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。 Note that the above summary of the invention does not list all of the features of the present invention. Also, subcombinations of these features may also be inventions.

本実施形態に係る判定装置10の構成を示す。1 shows a configuration of a determination device 10 according to the present embodiment. 本実施形態に係る判定装置10の判定フローを示す。4 shows a determination flow of the determination device 10 according to the present embodiment. 本実施形態に係る判定装置10の学習フローを示す。4 shows a learning flow of the determination device 10 according to the present embodiment. 本実施形態の第1変形例に係る算出部415の構成を示す。13 shows the configuration of a calculation unit 415 according to a first modified example of the present embodiment. 本実施形態の第1変形例に係る算出部415の動作フローを示す。13 shows an operation flow of a calculation unit 415 according to a first modified example of the present embodiment. 本実施形態の第2変形例に係る判定装置600の構成を示す。6 shows the configuration of a determination device 600 according to a second modified example of the present embodiment. 本実施形態の第3変形例に係る判定装置700の構成を示す。7 shows the configuration of a determination device 700 according to a third modified example of the present embodiment. 本実施形態の第4変形例に係る判定装置800の構成を示す。13 shows the configuration of a determination device 800 according to a fourth modified example of the present embodiment. 本実施形態の第4変形例に係る判定装置800の判定フローを示す。13 shows a determination flow of a determination device 800 according to a fourth modified example of the present embodiment. 本実施形態の第5変形例に係る判定装置1000の構成を示す。13 shows the configuration of a determination device 1000 according to a fifth modified example of the present embodiment. 本実施形態の第5変形例に係る判定装置1000の判定フローを示す。13 shows a determination flow of a determination device 1000 according to a fifth modified example of the present embodiment. 本発明の複数の態様が全体的または部分的に具現化されてよいコンピュータ2200の例を示す。22 illustrates an example computer 2200 in which aspects of the present invention may be embodied, in whole or in part.

以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。 The present invention will be described below through embodiments of the invention, but the following embodiments do not limit the invention according to the claims. Furthermore, not all of the combinations of features described in the embodiments are necessarily essential to the solution of the invention.

図1は、本実施形態に係る判定装置10の構成を示す。細胞培養等のバイオプロセスには、原理が十分に解明されていない部分も多い。このため、同一プロトコルを用いたとしても、例えば実験者の手技の差異、装置を変更した場合の機差、原料となる細胞の劣化度合、コンタミネーション、およびその他の未解明の要因により、培養過程に変動が生じる。 Figure 1 shows the configuration of a determination device 10 according to this embodiment. Many aspects of bioprocesses such as cell culture have not been fully elucidated. For this reason, even if the same protocol is used, variations in the culture process can occur due to, for example, differences in the technique of the experimenter, differences in the equipment when changing the equipment, the degree of deterioration of the raw cells, contamination, and other unexplained factors.

正常に培養された細胞の画像から特徴を抽出するように学習されたモデルを用いた場合、対象となる細胞の培養に異常があると、培養の異常によって生じた画像から誤った特徴を抽出してしまう可能性がある。判定装置10は、細胞の培養が正常に行なわれたか、または異常があったかを判定することにより、正常に培養された細胞として利用してよいか否か、すなわち例えば、細胞を撮影した撮影画像を細胞の特徴抽出に用いてよいか否か等を示すことを可能とする。 When using a model trained to extract features from images of normally cultured cells, if there is an abnormality in the culture of the target cells, there is a possibility that incorrect features will be extracted from the image resulting from the abnormality in the culture. The determination device 10 determines whether the cell was cultured normally or whether there was an abnormality, making it possible to indicate whether or not the cell can be used as a normally cultured cell, i.e., whether or not an image of the cell can be used to extract the cell's features.

判定装置10は、細胞を含む測定対象20を撮影した撮像画像を用いて、培養に異常があったか否かを判定する。判定装置10は、PC(パーソナルコンピュータ)、タブレット型コンピュータ、スマートフォン、ワークステーション、サーバコンピュータ、または汎用コンピュータ等のコンピュータであってよく、複数のコンピュータが接続されたコンピュータシステムであってもよい。このようなコンピュータシステムもまた広義のコンピュータである。また、判定装置10は、コンピュータ内で1または複数実行可能な仮想コンピュータ環境によって実装されてもよい。これに代えて、判定装置10は、細胞の培養状態の判定用に設計された専用コンピュータであってもよく、専用回路によって実現された専用ハードウェアであってもよい。コンピュータを用いる場合、判定装置10は、コンピュータにより判定プログラムを実行することによって実現される。判定装置10は、撮像部100と、撮影画像記憶部105と、取得部110と、算出部115と、判定部130と、解析処理部132と、結果出力部135と、モデル生成部137とを備える。 The determination device 10 determines whether or not there is an abnormality in the culture by using an image of a measurement target 20 including cells. The determination device 10 may be a computer such as a PC (personal computer), a tablet computer, a smartphone, a workstation, a server computer, or a general-purpose computer, or may be a computer system to which multiple computers are connected. Such a computer system is also a computer in a broad sense. The determination device 10 may be implemented by a virtual computer environment in which one or more can be executed within a computer. Alternatively, the determination device 10 may be a dedicated computer designed for determining the culture state of cells, or may be dedicated hardware realized by a dedicated circuit. When a computer is used, the determination device 10 is realized by executing a determination program by the computer. The determination device 10 includes an imaging unit 100, a captured image storage unit 105, an acquisition unit 110, a calculation unit 115, a determination unit 130, an analysis processing unit 132, a result output unit 135, and a model generation unit 137.

撮像部100は、細胞を含む視野を撮影する。撮影画像記憶部105は、撮像部100に接続され、撮像部100が撮影した撮影画像を格納する。取得部110は、撮影画像記憶部105に接続され、細胞を含む視野を撮影した撮影画像を撮影画像記憶部105から取得する。なお、他の実施形態においては、判定装置10は、撮像部100および撮影画像記憶部105を備えず、外部の撮像装置または記憶装置等から撮影画像を取得してもよい。 The imaging unit 100 captures an image of a field of view including cells. The captured image storage unit 105 is connected to the imaging unit 100 and stores the captured image captured by the imaging unit 100. The acquisition unit 110 is connected to the captured image storage unit 105 and acquires the captured image of the field of view including cells from the captured image storage unit 105. Note that in other embodiments, the determination device 10 may not include the imaging unit 100 and the captured image storage unit 105, and may acquire the captured image from an external imaging device or storage device, etc.

算出部115は、取得部110に接続される。算出部115は、正常に培養された細胞を撮影した1または複数の基準画像を基準とする、撮影画像の非正常度を算出する。ここで、「非正常度」は、撮影画像が、1または複数の基準画像を用いて定義される基準(標準)からどの程度乖離しているかを示す指標値である。本実施形態において、算出部115は、再構成画像生成部120および非正常度算出部125を有する。 The calculation unit 115 is connected to the acquisition unit 110. The calculation unit 115 calculates the degree of abnormality of the captured image based on one or more reference images of normally cultured cells. Here, the "degree of abnormality" is an index value indicating the degree to which the captured image deviates from a standard (standard) defined using one or more reference images. In this embodiment, the calculation unit 115 has a reconstructed image generation unit 120 and an abnormality calculation unit 125.

再構成画像生成部120は、取得部110により取得された撮影画像を1または複数の基準画像に類似するように再構成した再構成画像を生成する。これにより、再構成画像生成部120は、撮影画像から、正常に培養された細胞を撮影した1または複数の基準画像には見られないような、培養の異常によって生じる画像の特徴を除去または減衰させた再構成画像を出力することができる。 The reconstructed image generating unit 120 generates a reconstructed image by reconstructing the captured image acquired by the acquiring unit 110 so as to resemble one or more reference images. This allows the reconstructed image generating unit 120 to output a reconstructed image from the captured image in which image features caused by culture abnormalities, such as those not seen in one or more reference images of normally cultured cells, have been removed or attenuated.

非正常度算出部125は、再構成画像生成部120に接続される。非正常度算出部125は、撮影画像および再構成画像の差に基づいて、撮影画像の非正常度を算出する。ここで、再構成画像は、培養の異常によって生じる画像の特徴を除去等したものであるから、培養の異常によって生じる画像の特徴が撮影画像に大きく含まれる程、撮影画像および再構成画像の差は大きくなる。したがって、このような場合には、「非正常度」は、標準からより乖離していることを示す値となる。 The degree of abnormality calculation unit 125 is connected to the reconstructed image generation unit 120. The degree of abnormality calculation unit 125 calculates the degree of abnormality of the captured image based on the difference between the captured image and the reconstructed image. Here, since the reconstructed image is an image from which image features caused by culture abnormalities have been removed, the greater the image features caused by culture abnormalities are contained in the captured image, the greater the difference between the captured image and the reconstructed image. Therefore, in such a case, the "degree of abnormality" is a value indicating a greater deviation from the standard.

判定部130は、算出部115に接続される。判定部130は、算出部115が算出した非正常度に基づいて、撮影画像に撮影された細胞の培養に異常があったか否かを判定する。 The determination unit 130 is connected to the calculation unit 115. The determination unit 130 determines whether or not there is an abnormality in the culture of the cells captured in the captured image based on the degree of abnormality calculated by the calculation unit 115.

解析処理部132は、判定部130に接続される。解析処理部132は、撮影画像上に、判定部130による判定に対する影響の分布を表示する解析用画像を生成する。解析用画像は、撮影画像中のどの領域が細胞の培養に異常があったとの判定に寄与したかを示す。例えば、解析処理部132は、撮影画像上に、再構成画像との差分を表示した解析用画像を生成する。なお、他の実施形態においては、判定装置10は、解析処理部132を備えず、解析用画像を生成する機能を有しなくてもよい。 The analysis processing unit 132 is connected to the determination unit 130. The analysis processing unit 132 generates an analysis image on the captured image that displays the distribution of influence on the determination by the determination unit 130. The analysis image indicates which area in the captured image contributed to the determination that there was an abnormality in the cell culture. For example, the analysis processing unit 132 generates an analysis image on the captured image that displays the difference from the reconstructed image. Note that in other embodiments, the determination device 10 does not need to include the analysis processing unit 132 and does not need to have the function of generating an analysis image.

結果出力部135は、解析処理部132に接続される。結果出力部135は、判定部130による判定結果、および解析処理部132が生成した解析用画像を出力する。例えば、結果出力部135は、判定結果および解析用画像をユーザが使用する表示装置または端末等に表示させる表示処理を行なう。結果出力部135は、判定結果および解析用画像を、記憶装置に格納してもよい。 The result output unit 135 is connected to the analysis processing unit 132. The result output unit 135 outputs the judgment result by the judgment unit 130 and the analysis image generated by the analysis processing unit 132. For example, the result output unit 135 performs a display process to display the judgment result and the analysis image on a display device or terminal used by the user. The result output unit 135 may store the judgment result and the analysis image in a storage device.

モデル生成部137は、取得部110に接続される。モデル生成部137は、正常に培養されたと判断された細胞を含む視野を撮影した1または複数の基準画像を用いて再構成モデルを生成する。本実施形態に係るモデル生成部137は、取得部110により取得された撮影画像の中から基準画像を選択して、再構成モデルの生成に用いる。なお、他の実施形態においては、判定装置10はモデル生成部137を備えず、結果出力部135は、予め定められた再構成モデルまたは外部から与えられた再構成モデルを用いて再構成画像を生成してもよい。 The model generation unit 137 is connected to the acquisition unit 110. The model generation unit 137 generates a reconstruction model using one or more reference images of a field of view including cells determined to have been normally cultured. The model generation unit 137 according to this embodiment selects a reference image from the captured images acquired by the acquisition unit 110 and uses the reference image to generate a reconstruction model. Note that in other embodiments, the determination device 10 does not include the model generation unit 137, and the result output unit 135 may generate a reconstruction image using a predetermined reconstruction model or an externally provided reconstruction model.

モデル生成部137は、基準画像記憶部145と、学習処理部150と、モデル記憶部155とを有する。基準画像記憶部145は、正常に培養された細胞を撮影した1または複数の基準画像を記憶する。 The model generation unit 137 has a reference image storage unit 145, a learning processing unit 150, and a model storage unit 155. The reference image storage unit 145 stores one or more reference images of normally cultured cells.

学習処理部150は、取得部110、判定部130、および基準画像記憶部145に接続される。学習処理部150は、基準画像記憶部145に格納された1または複数の基準画像を用いて、再構成画像生成部120が撮影画像を再構成するために用いる再構成モデルの学習処理を行なう。本実施形態において、学習処理部150は、取得部110が取得した撮影画像のうち、判定部130により細胞の培養に異常があったと判定されなかった撮影画像を、新たな基準画像として、基準画像記憶部145に格納された1または複数の基準画像の組に追加する。そして、学習処理部150は、新たな基準画像が追加された1または複数の基準画像を用いて再構成モデルの学習処理を行なう。なお、他の実施形態においては、学習処理部150は、新たな基準画像を基準画像記憶部145に追加して再構成モデルの更新を行なうオンライン学習の機能を有しなくてもよい。 The learning processing unit 150 is connected to the acquisition unit 110, the judgment unit 130, and the reference image storage unit 145. The learning processing unit 150 performs learning processing of a reconstruction model used by the reconstruction image generation unit 120 to reconstruct a captured image, using one or more reference images stored in the reference image storage unit 145. In this embodiment, the learning processing unit 150 adds, as new reference images, captured images acquired by the acquisition unit 110 that have not been judged by the judgment unit 130 to have an abnormality in cell culture, to a set of one or more reference images stored in the reference image storage unit 145. Then, the learning processing unit 150 performs learning processing of the reconstruction model using one or more reference images to which the new reference image has been added. Note that in other embodiments, the learning processing unit 150 may not have the function of online learning to update the reconstruction model by adding a new reference image to the reference image storage unit 145.

モデル記憶部155は、学習処理部150に接続される。モデル記憶部155は、学習処理部150が生成した再構成モデルを格納する。そして、モデル記憶部155は、再構成モデルを算出部115内の再構成画像生成部120に供給する。 The model storage unit 155 is connected to the learning processing unit 150. The model storage unit 155 stores the reconstructed model generated by the learning processing unit 150. The model storage unit 155 then supplies the reconstructed model to the reconstructed image generation unit 120 in the calculation unit 115.

図2は、本実施形態に係る判定装置10の判定フローを示す。ステップ200(S200)において、撮像部100は、細胞を含む視野を撮影する。撮像部100は、一例として撮影機能を有する顕微鏡であってよい。本実施形態において、撮像部100は、測定対象20における細胞を含む視野の明視野画像を撮影する。撮像部100は、例えば細胞を含む視野の位相差画像を撮影してもよく、染色した細胞を含む視野の染色画像を撮影してもよく、その他の各種の手法を用いた観察画像を撮影してもよい。撮像部100は、撮影画像を撮影画像記憶部105に格納する。S210において、取得部110は、撮影画像を撮影画像記憶部105から取得する。 Figure 2 shows the judgment flow of the judgment device 10 according to this embodiment. In step 200 (S200), the imaging unit 100 captures an image of a field of view including cells. The imaging unit 100 may be, for example, a microscope with an imaging function. In this embodiment, the imaging unit 100 captures a bright field image of a field of view including cells in the measurement target 20. The imaging unit 100 may capture, for example, a phase contrast image of a field of view including cells, a stained image of a field of view including stained cells, or an observation image using various other techniques. The imaging unit 100 stores the captured image in the captured image storage unit 105. In S210, the acquisition unit 110 acquires the captured image from the captured image storage unit 105.

S220において、再構成画像生成部120は、撮影画像を1または複数の基準画像に類似するように再構成した再構成画像を生成する。本実施形態において、再構成画像生成部120は、モデル生成部137により生成され、モデル記憶部155に格納された再構成モデルを用いて、撮影画像を再構成した再構成画像を生成する。ここで、モデル生成部137内の学習処理部150は、1または複数の基準画像のうちの各基準画像の特徴を抽出し、抽出した特徴から各基準画像を復元するように再構成モデルを学習により生成する。再構成画像生成部120は、このような再構成モデルに撮影画像を入力して、再構成画像を生成する。なお、再構成画像生成部120は、再構成前の撮影画像を再構成して、同じ解像度の再構成画像を生成してよく、異なる解像度の再構成画像を生成してもよい。このようにして、再構成画像生成部120は、撮影画像を1または複数の基準画像に類似するように再構成することによって、撮影画像に撮影された状況における、1または複数の基準画像に則した基準(標準)となる画像を生成する。 In S220, the reconstructed image generating unit 120 generates a reconstructed image by reconstructing the captured image to resemble one or more reference images. In this embodiment, the reconstructed image generating unit 120 generates a reconstructed image by reconstructing the captured image using a reconstruction model generated by the model generating unit 137 and stored in the model storage unit 155. Here, the learning processing unit 150 in the model generating unit 137 extracts features of each reference image among one or more reference images, and generates a reconstruction model by learning so as to restore each reference image from the extracted features. The reconstructed image generating unit 120 inputs the captured image into such a reconstruction model to generate a reconstructed image. Note that the reconstructed image generating unit 120 may reconstruct the captured image before reconstruction to generate a reconstructed image with the same resolution, or may generate a reconstructed image with a different resolution. In this way, the reconstructed image generating unit 120 reconstructs the captured image to resemble one or more reference images, thereby generating an image that serves as a reference (standard) in accordance with one or more reference images in the situation in which the captured image was captured.

S230において、非正常度算出部125は、撮影画像および再構成画像の差に基づいて、撮影画像の非正常度を算出する。本実施形態において、非正常度算出部125は、撮影画像および再構成画像の各画素の二乗誤差を合計した二乗誤差和を非正常度を表す指標として用いる。すなわち、ある時刻tに撮影された撮影画像x(t)の非正常度a(t)は、再構成画像をxrec(t)とすると、以下の式(1)で表される。ここで、添え字iは、画像内の各画素を表す変数である。

Figure 0007635661000001
In S230, the abnormality degree calculation unit 125 calculates the abnormality degree of the captured image based on the difference between the captured image and the reconstructed image. In this embodiment, the abnormality degree calculation unit 125 uses the sum of squared errors obtained by summing the squared errors of each pixel of the captured image and the reconstructed image as an index representing the abnormality degree. That is, the abnormality degree a(t) of a captured image x (t) captured at a certain time t is expressed by the following formula (1), where the subscript i is a variable representing each pixel in the image.
Figure 0007635661000001

式(1)で表される非正常度a(t)は、撮影画像および再構成画像の差がより大きくなると、より大きくなる指標値である。このようにして算出される非正常度a(t)は、撮影画像に撮影された状況における1または複数の基準画像に則した再構成画像を基準とした、撮影画像の乖離度を示す指標値となる。これに代えて、非正常度は、撮影画像および再構成画像の差がより大きくなると、より小さくなる指標値であってもよい。なお、撮影画像および再構成画像の解像度が異なる場合には、非正常度算出部125は、対応する位置の画素同士の差を用いて式(1)により非正常度a(t)を算出してよい。 The degree of abnormality a(t) expressed by formula (1) is an index value that increases as the difference between the captured image and the reconstructed image increases. The degree of abnormality a(t) calculated in this manner is an index value that indicates the degree of deviation of the captured image based on a reconstructed image that conforms to one or more reference images in the situation in which the captured image was captured. Alternatively, the degree of abnormality may be an index value that decreases as the difference between the captured image and the reconstructed image increases. Note that when the resolutions of the captured image and the reconstructed image are different, the degree of abnormality calculation unit 125 may calculate the degree of abnormality a(t) by formula (1) using the difference between pixels at corresponding positions.

また、非正常度算出部125は、上記と異なる計算手法を用いて非正常度を算出してもよい。非正常度算出部125は、撮影画像x(t)および再構成画像xrec(t)の各画素の誤差のうちの最大誤差等の、撮像画像および再構成画像の差に応じて変化する任意の統計量を用いてもよい。 Furthermore, the abnormality degree calculation unit 125 may calculate the abnormality degree using a calculation method different from the above. The abnormality degree calculation unit 125 may use any statistical quantity that changes depending on the difference between the captured image and the reconstructed image, such as the maximum error among the errors of each pixel in the captured image x (t) and the reconstructed image x rec (t).

S240において、判定部130は、算出部115が算出した非正常度に基づいて、撮影画像に撮影された細胞の培養に異常があったか否かを判定する。判定部130は、非正常度が正常範囲外となったことに応じて細胞の培養に異常があったと判定する。撮影画像および再構成画像の差がより大きくなると値が大きくなる非正常度を用いる場合、判定部130は、非正常度a(t)が予め定められた閾値を超えたことに応じて、細胞の培養に異常があったと判定してよい。 In S240, the determination unit 130 determines whether or not there is an abnormality in the culture of the cells captured in the captured image, based on the degree of abnormality calculated by the calculation unit 115. The determination unit 130 determines that there is an abnormality in the culture of the cells when the degree of abnormality falls outside the normal range. When using a degree of abnormality that increases as the difference between the captured image and the reconstructed image increases, the determination unit 130 may determine that there is an abnormality in the culture of the cells when the degree of abnormality a(t) exceeds a predetermined threshold value.

S240において細胞の培養が正常であったと判定されると、モデル生成部137内の学習処理部150は、S270において、細胞の培養が正常であったと判定された撮影画像を、新たな基準画像として、基準画像記憶部145に格納された1または複数の基準画像の組に追加する。そして、判定装置10は、処理をS260へと進める。 When it is determined in S240 that the cell culture was normal, the learning processing unit 150 in the model generation unit 137 adds the captured image for which it is determined that the cell culture was normal as a new reference image to the set of one or more reference images stored in the reference image storage unit 145 in S270. The determination device 10 then proceeds to S260.

S240において細胞の培養に異常があったと判定されると、解析処理部132は、S250において、撮影画像中のどの領域が細胞の培養に異常があったとの判定に寄与したかを示す解析用画像を生成する。解析処理部132は、撮影画像中における判定に影響を与えた部分およびその影響度合いを示す解析用画像を生成してよい。本実施形態において、解析処理部132は、撮影画像上に、再構成画像との差分を表示した解析用画像を生成する。解析処理部132は、ヒートマップまたは等高線等を用いた解析用画像を生成してもよい。例えば、解析処理部132は、撮影画像の各画素について、撮影画像および再構成画像の画素値の差の大きさに応じた色を撮影画像の画素値に加える等により、撮影画像上に再構成画像との差分を反映する。また例えば、解析処理部132は、撮影画像上に、撮影画像および再構成画像の画素値の差を示す等高線を加えてもよい。 When it is determined in S240 that there is an abnormality in the cell culture, the analysis processing unit 132 generates an analysis image in S250 that indicates which area in the captured image contributed to the determination that there was an abnormality in the cell culture. The analysis processing unit 132 may generate an analysis image that indicates the part in the captured image that influenced the determination and the degree of influence. In this embodiment, the analysis processing unit 132 generates an analysis image that displays the difference from the reconstructed image on the captured image. The analysis processing unit 132 may generate an analysis image using a heat map or contour lines, etc. For example, the analysis processing unit 132 reflects the difference from the reconstructed image on the captured image by adding a color corresponding to the magnitude of the difference in pixel value between the captured image and the reconstructed image to the pixel value of the captured image for each pixel of the captured image. Also, for example, the analysis processing unit 132 may add a contour line indicating the difference in pixel value between the captured image and the reconstructed image to the captured image.

S260において、結果出力部135は、判定部130による判定結果、すなわち撮影画像に撮影された細胞の培養に異常があったか否かを出力する。また、結果出力部135は、細胞の培養に異常があったと判定された場合には、解析処理部132が生成した解析用画像を出力する。 In S260, the result output unit 135 outputs the result of the determination made by the determination unit 130, i.e., whether or not there was an abnormality in the culture of the cells captured in the captured image. Furthermore, if it is determined that there was an abnormality in the culture of the cells, the result output unit 135 outputs the analysis image generated by the analysis processing unit 132.

以上に示した判定装置10によれば、1または複数の基準画像を用いて学習した再構成モデルを用いて撮影画像を再構成した再構成画像と撮影画像とを比較することにより、1または複数の基準画像を基準とする撮影画像の非正常度を算出し、細胞の培養に異常があったか否かを判定することができる。また、判定装置10によれば、撮影画像および再構成画像の差が比較的大きい領域を撮影画像上に表示することができるので、細胞の培養に異常があったと判定された撮影画像における重点的に解析すべき箇所を特定することができる。 According to the determination device 10 described above, by comparing a captured image with a reconstructed image obtained by reconstructing the captured image using a reconstruction model trained using one or more reference images, the degree of abnormality of the captured image based on one or more reference images can be calculated, and it can be determined whether or not there is an abnormality in the cell culture. Furthermore, according to the determination device 10, since it is possible to display on the captured image an area where the difference between the captured image and the reconstructed image is relatively large, it is possible to identify the areas that should be focused on in the analysis of the captured image that is determined to have an abnormality in the cell culture.

図3は、本実施形態に係る判定装置10の学習フローを示す。学習処理に先立って、基準画像記憶部145は、正常に培養された細胞を撮影した1または複数の基準画像を格納する。ここで、1または複数の基準画像は、培養過程の開始から終了に至るまで正常に培養された細胞を撮影した画像であってよく、培養過程の開始から終了前の任意の時点まで正常に培養された細胞をその時点で撮影した画像であってもよい。 Figure 3 shows the learning flow of the determination device 10 according to this embodiment. Prior to the learning process, the reference image storage unit 145 stores one or more reference images of normally cultured cells. Here, the one or more reference images may be images of normally cultured cells from the start to the end of the culture process, or may be images of normally cultured cells at any point in time from the start to the end of the culture process.

基準画像記憶部145は、学習前に、正常に培養された細胞が撮影されたものであるとしてユーザが選択した1または複数の基準画像を、初期の基準画像のセットとして格納してよい。また、学習処理部150は、取得部110が取得した撮影画像のうち、判定部130によって細胞の培養が正常であったと判定された撮影画像を選択して、基準画像記憶部145に格納してよい。 The reference image storage unit 145 may store one or more reference images selected by the user as images of normally cultured cells prior to learning as an initial set of reference images. In addition, the learning processing unit 150 may select, from among the images acquired by the acquisition unit 110, images for which the determination unit 130 has determined that the cell culture was normal, and store these in the reference image storage unit 145.

ループの先頭に対応するS300およびループの末尾に対応するS320の間において、学習処理部150は、基準画像記憶部145に格納された基準画像毎にS300およびS320の間の処理を繰り返すループ処理を行なう。S310において、学習処理部150は、学習対象の基準画像について、基準画像の特徴を抽出し、抽出した特徴から基準画像を復元するように、モデル記憶部155に格納された再構成モデルを生成または更新する。 Between S300, which corresponds to the start of the loop, and S320, which corresponds to the end of the loop, the learning processing unit 150 performs a loop process that repeats the process between S300 and S320 for each reference image stored in the reference image storage unit 145. In S310, the learning processing unit 150 extracts features of the reference image to be learned, and generates or updates a reconstruction model stored in the model storage unit 155 so as to restore the reference image from the extracted features.

再構成モデルは、一例として、入力される基準画像を次元数がより小さい特徴ベクトルに圧縮するエンコーダと、特徴ベクトルから基準画像を復元するデコーダとを含み、復元された基準画像が入力された基準画像とより近似するようにエンコーダおよびデコーダがトレーニングされるオートエンコーダであってよい。エンコーダおよびデコーダは、CNN(Convolutional Neural Network)および全結合ニューラルネットワーク等のニューラルネットワークを含んでよい。学習処理部150は、入力された基準画像と復元された基準画像との誤差を用いて、誤差逆伝搬法によりエンコーダおよびデコーダの学習処理を行なってよい。 As an example, the reconstruction model may be an autoencoder that includes an encoder that compresses an input reference image into a feature vector with a smaller number of dimensions, and a decoder that restores the reference image from the feature vector, and that trains the encoder and decoder so that the restored reference image more closely resembles the input reference image. The encoder and decoder may include neural networks such as a convolutional neural network (CNN) and a fully connected neural network. The learning processing unit 150 may perform learning processing of the encoder and decoder by an error backpropagation method using the error between the input reference image and the restored reference image.

また、学習処理部150は、敵対的生成ネットワーク(GAN:Generative Adversarial Network)を用いて、入力画像を次元数がより小さい特徴ベクトルに圧縮し、特徴ベクトルを用いて画像を再構成する再構成モデルを生成してもよい。例えば、学習処理部150は、再構成モデルを用いて基準画像を再構成した画像を生成する生成器と、画像が再構成されたものか否かを判別する判別器とを含む系において、基準画像および基準画像を再構成した画像の判別精度を向上するように判別器の学習処理を行なうと共に、判別器による判別精度を低下させるように生成器の学習処理を行なう。学習処理部150は、このようにして学習された生成器で使用された再構成モデルを、モデル記憶部155に格納する。 The learning processing unit 150 may also use a Generative Adversarial Network (GAN) to compress the input image into a feature vector with a smaller number of dimensions and generate a reconstruction model that reconstructs the image using the feature vector. For example, in a system including a generator that generates an image reconstructed from a reference image using the reconstruction model and a discriminator that discriminates whether the image is reconstructed, the learning processing unit 150 performs a learning process for the discriminator to improve the discrimination accuracy of the reference image and the image reconstructed from the reference image, and also performs a learning process for the generator to reduce the discrimination accuracy of the discriminator. The learning processing unit 150 stores the reconstruction model used in the generator learned in this way in the model storage unit 155.

S330において、学習処理部150は、学習処理が完了したか否かを判定する。例えば、学習処理部150は、再構成モデルを用いて基準画像を再構成した画像と元の基準画像との誤差が予め定められた閾値未満となったことを条件として、学習処理が完了したと判定する。また、学習処理部150は、S300からS320までの学習処理を予め定められた回数繰り返したことに応じて、学習処理が完了したと判定してもよい。学習処理が完了していないと判定した場合、学習処理部150は、処理をS300に進めて学習処理を継続する。 In S330, the learning processing unit 150 determines whether the learning process is complete. For example, the learning processing unit 150 determines that the learning process is complete on the condition that the error between an image reconstructed from a reference image using a reconstruction model and the original reference image is less than a predetermined threshold. The learning processing unit 150 may also determine that the learning process is complete in response to the learning process from S300 to S320 being repeated a predetermined number of times. If it is determined that the learning process is not complete, the learning processing unit 150 advances the process to S300 to continue the learning process.

以上に示した学習処理部150によれば、撮影画像を1または複数の基準画像に類似するように再構成する再構成モデルの学習処理を行なうことができる。具体的には、学習処理部150は、基準画像の特徴をできる限り再現するように再構成モデルを学習させるのに対し、基準画像に含まれないような特徴を再現するようには再構成モデルを学習させない。したがって、再構成モデルは、撮影画像に含まれる、基準画像と類似する特徴については再構成画像上に再現し、撮影画像に含まれる、基準画像とは類似しない特徴については再構成画像にほとんど再現できなくなる。このため、再構成モデルは、撮影画像における、正常に培養された細胞を撮影した基準画像には見られない特徴を除去または減衰させ、基準画像により類似する再構成画像に変換することができるようになる。 According to the learning processing unit 150 described above, it is possible to perform a learning process of a reconstruction model that reconstructs a captured image to resemble one or more reference images. Specifically, the learning processing unit 150 trains the reconstruction model to reproduce the features of the reference image as much as possible, but does not train the reconstruction model to reproduce features that are not included in the reference image. Therefore, the reconstruction model reproduces in the reconstructed image features that are included in the captured image and are similar to the reference image, and is hardly able to reproduce in the reconstructed image features that are included in the captured image and are dissimilar to the reference image. Therefore, the reconstruction model can remove or attenuate features in the captured image that are not seen in the reference image obtained by photographing normally cultured cells, and convert the captured image into a reconstructed image that is more similar to the reference image.

なお、学習処理部150は、細胞の培養に異常があったと判断されなかった撮影画像を新たな基準画像として受け取る度に、新たな基準画像についてS310の処理を行なうことにより、再構成モデルのオンライン学習を行なってもよい。 In addition, the learning processing unit 150 may perform online learning of the reconstruction model by performing the process of S310 on the new reference image each time it receives a captured image that is not determined to have had an abnormality in the cell culture as a new reference image.

また、判定装置10は、単一時刻tで撮影された撮影画像の代わりに、複数のタイミングのそれぞれで撮影された時系列の撮影画像を用いて細胞の培養状態を判定してもよい。この場合、撮像部100は、図2のS200において、細胞培養過程を時系列で撮影した撮影画像を撮影画像記憶部105に格納し、取得部110は、図2のS210において、時系列の撮影画像を取得する。 In addition, the determination device 10 may determine the culture state of the cells using a time series of images taken at multiple timings, instead of an image taken at a single time t. In this case, the imaging unit 100 stores the images taken in time series of the cell culture process in the image storage unit 105 in S200 of FIG. 2, and the acquisition unit 110 acquires the time series of images in S210 of FIG. 2.

算出部115は、正常な細胞培養過程を時系列で撮影した1または複数の基準画像を基準とする、撮影画像の非正常度を算出してよい。ここで、取得部110は、時系列の撮影画像および基準画像として、画素毎に、複数のタイミングのそれぞれにおける画素値をその画素における異なるチャネルにエンコードしたマルチチャネル画像を用いてよい。 The calculation unit 115 may calculate the degree of abnormality of the captured image based on one or more reference images captured in time series during a normal cell culture process. Here, the acquisition unit 110 may use, as the captured images in time series and the reference image, a multi-channel image in which pixel values at each of multiple timings are encoded into different channels for each pixel.

図4は、本実施形態の第1変形例に係る算出部415の構成を示す。本変形例においては、図1に示した判定装置10における算出部115に代えて、算出部415を用いる。本変形例において、図1の判定装置10における算出部115以外の構成要素は基本的には同様であるから、以下相違点を除き説明を省略する。 Figure 4 shows the configuration of a calculation unit 415 according to a first modified example of this embodiment. In this modified example, a calculation unit 415 is used instead of the calculation unit 115 in the determination device 10 shown in Figure 1. In this modified example, the components other than the calculation unit 115 in the determination device 10 in Figure 1 are basically the same, so the following description will be omitted except for the differences.

算出部415は、取得部110およびモデル生成部137に接続される。算出部415は、正常に培養された細胞を撮影した1または複数の基準画像を基準とする、撮影画像の非正常度を算出する。算出部415は、特徴量算出部420と、非正常度算出部425とを有する。特徴量算出部420は、取得部110により取得された撮影画像の特徴量を算出する。 The calculation unit 415 is connected to the acquisition unit 110 and the model generation unit 137. The calculation unit 415 calculates the degree of abnormality of the captured image based on one or more reference images of normally cultured cells. The calculation unit 415 has a feature calculation unit 420 and an abnormality calculation unit 425. The feature calculation unit 420 calculates the feature of the captured image acquired by the acquisition unit 110.

非正常度算出部425は、特徴量算出部420に接続される。非正常度算出部425は、撮影画像の特徴量と、1または複数の基準画像のそれぞれの基準特徴量とに基づいて、非正常度を算出する。これにより、判定装置10は、撮影画像に撮影された細胞の培養に異常があったか否かを、正常に培養された細胞を撮影した1または複数の基準画像との特徴量の相違に基づいて判定することができる。 The abnormality degree calculation unit 425 is connected to the feature calculation unit 420. The abnormality degree calculation unit 425 calculates the abnormality degree based on the feature of the captured image and the respective reference feature of one or more reference images. This allows the determination device 10 to determine whether or not there is an abnormality in the culture of the cells captured in the captured image based on the difference in the feature from one or more reference images capturing normally cultured cells.

図5は、本実施形態の第1変形例に係る算出部415の動作を示す。本変形例において、判定装置10は、図2のS220およびS230に代えて、S520およびS530を実行する。 Figure 5 shows the operation of the calculation unit 415 according to a first modified example of this embodiment. In this modified example, the determination device 10 executes S520 and S530 instead of S220 and S230 in Figure 2.

S520において、特徴量算出部420は、撮影画像の特徴量を算出する。一例として、特徴量算出部420は、多層パーセプトロン、CNN、全結合ニューラルネットワーク、またはその他のニューラルネットワークを用いて、撮影画像をより低次元の空間へと非線形写像した特徴量を算出する。特徴量算出部420は、ニューラルネットワーク以外の機械学習モデルを用いて、撮影画像よりも低次元の特徴量を算出してもよい。また、特徴量算出部420は、SURF、またはAKAZE等の、画像解析における従来の特徴量抽出法を用いて撮影画像の特徴量を算出してもよい。以上に示した特徴量は、画素毎の輝度値を含むような画像とは異なる形式のデータであってよい。 In S520, the feature calculation unit 420 calculates the feature of the captured image. As an example, the feature calculation unit 420 uses a multilayer perceptron, a CNN, a fully connected neural network, or another neural network to calculate a feature obtained by nonlinearly mapping the captured image into a lower dimensional space. The feature calculation unit 420 may use a machine learning model other than a neural network to calculate a feature of a lower dimension than the captured image. In addition, the feature calculation unit 420 may calculate the feature of the captured image using a conventional feature extraction method in image analysis, such as SURF or AKAZE. The feature shown above may be data in a format different from that of an image that includes a luminance value for each pixel.

S530において、非正常度算出部425は、撮影画像の特徴量と、1または複数の基準画像のそれぞれの基準特徴量とに基づいて、非正常度を算出する。例えば、非正常度算出部425は、撮影画像の特徴量h(t)と、1または複数の基準画像のそれぞれの基準特徴量を平均した平均基準特徴量との相違度を非正常度として算出する。この場合、非正常度算出部425は、以下の式(2)を用いて非正常度a(t)を算出してもよい。ここで、μは平均基準特徴量、Σは基準特徴量の共分散である。

Figure 0007635661000002
In S530, the abnormality degree calculation unit 425 calculates the abnormality degree based on the feature amount of the captured image and each of the reference feature amounts of one or more reference images. For example, the abnormality degree calculation unit 425 calculates the degree of difference between the feature amount h(t) of the captured image and an average reference feature amount obtained by averaging the reference feature amounts of one or more reference images as the abnormality degree. In this case, the abnormality degree calculation unit 425 may calculate the abnormality degree a(t) using the following formula (2). Here, μ is the average reference feature amount, and Σ is the covariance of the reference feature amount.
Figure 0007635661000002

このような非正常度a(t)は、撮影画像に撮影された状況が、1または複数の基準画像を基準としてどの程度乖離しているかを、撮影画像および各基準画像の基準特徴量の相違度を用いて算出したものである。このように、非正常度算出部425は、1または複数の基準画像を基準として、撮影画像の非正常度を算出してもよい。 Such an abnormality degree a(t) is calculated by using the degree of difference between the reference features of the captured image and each of the reference images to determine the degree to which the situation captured in the captured image deviates from one or more reference images. In this way, the abnormality degree calculation unit 425 may calculate the abnormality degree of the captured image using one or more reference images as a reference.

非正常度算出部425は、上記と異なる計算手法を用いて非正常度を算出してもよい。例えば、非正常度算出部425は、1または複数の基準画像における1または複数の基準特徴量の組{h(t)}(添え字iは、基準特徴量の番号を示す。)から基準特徴量の確率分布モデルp(t)を生成し、確率分布モデルp(t)における撮影画像の特徴量h(t)の尤度に基づく非正常度a(t)を算出する。非正常度算出部425は、非正常度として、負の対数尤度を用いてもよい。このようにして算出した非正常度a(t)は、正常に近い場合(尤度が大きい場合)により小さくなり、異常に近い場合(尤度が小さい場合)に大きくなる。 The anomaly calculation unit 425 may calculate the anomaly using a calculation method different from the above. For example, the anomaly calculation unit 425 generates a probability distribution model p(t) of the reference feature from one or more sets of reference feature values {h i (t)} (the subscript i indicates the number of the reference feature value) in one or more reference images, and calculates the anomaly a(t) based on the likelihood of the feature value h(t) of the captured image in the probability distribution model p(t). The anomaly calculation unit 425 may use a negative logarithmic likelihood as the anomaly. The anomaly a(t) calculated in this way is smaller when it is closer to normal (when the likelihood is large) and is larger when it is closer to abnormal (when the likelihood is small).

以上に示した算出部415によれば、撮影画像および1または複数の基準画像の特徴量を用いて、1または複数の基準画像を基準とする撮影画像の非正常度を算出し、細胞の培養に異常があったか否かを判定することができる。なお、算出部415を用いる場合、モデル生成部137は、以下に例示する方法を用いて特徴量算出部420が使用する特徴抽出モデルを生成してよい。 The calculation unit 415 described above can use the features of the captured image and one or more reference images to calculate the degree of abnormality of the captured image based on one or more reference images, and determine whether or not there is an abnormality in the cell culture. When the calculation unit 415 is used, the model generation unit 137 may generate a feature extraction model used by the feature calculation unit 420 using the method exemplified below.

本変形例に係るモデル生成部137内の学習処理部150は、培養した細胞を撮影した様々な撮影画像の特徴を抽出し、抽出した特徴から撮影画像を復元する機械学習モデルを学習により生成してよい。この学習に用いる撮影画像は、培養に異常があった細胞を撮影したものを含んでもよい。そして、学習処理部150は、この機械学習モデルにおける撮影画像から特徴を抽出する部分を取り出して、特徴抽出モデルとしてモデル記憶部155に格納してよい。例えば、学習処理部150は、様々な撮影画像を用いてオートエンコーダを学習により生成し、オートエンコーダにおけるエンコーダ部分を特徴抽出モデルとして取り出してよい。 The learning processing unit 150 in the model generation unit 137 according to this modified example may extract features from various captured images of cultured cells, and generate a machine learning model by learning that restores the captured images from the extracted features. The captured images used for this learning may include images of cells with abnormalities in culture. The learning processing unit 150 may then extract a portion of the captured images in this machine learning model that extracts features, and store this in the model storage unit 155 as a feature extraction model. For example, the learning processing unit 150 may generate an autoencoder by learning using various captured images, and extract the encoder portion of the autoencoder as the feature extraction model.

これに代えて、判定装置10は、特徴抽出モデルとして、例えば、一般的な画像認識(分類、物体検出)のために作られた深層学習モデルの中間特徴量までのネットワークを利用するなど、他ドメインの学習済みモデルを用いてもよい。また、学習処理部150は、培養した細胞を撮影した各撮影画像に、培養に異常があったか否かを人手でラベル付けした学習用データを用いて、培養に異常があったか否かを撮影画像から予測するニューラルネットワークを学習により生成し、このニューラルネットワークの中間段までを取り出して、特徴抽出モデルとしてよい。また、学習処理部150は、同様の学習用データを用いて、正常な培養に対応付けられた各撮影画像に応じて特徴抽出モデルが出力する特徴量同士と、異常な培養に対応付けられた各撮影画像に応じて特徴抽出モデルが出力する特徴量同士とをより近付け、正常な培養に対応付けられた撮影画像に応じて特徴抽出モデルが出力する特徴量と異常な培養に対応付けられた撮影画像に応じて特徴抽出モデルが出力する特徴量とをより遠ざけるように、特徴抽出モデルの学習処理を行なってもよい。 Alternatively, the determination device 10 may use a trained model in another domain as the feature extraction model, such as a network up to the intermediate feature of a deep learning model created for general image recognition (classification, object detection). The learning processing unit 150 may use learning data in which each captured image of cultured cells is manually labeled as to whether or not there was an abnormality in the culture, to generate a neural network that predicts whether or not there was an abnormality in the culture from the captured image, and extract the intermediate stage of this neural network as the feature extraction model. The learning processing unit 150 may also use similar learning data to perform a learning process for the feature extraction model so that the feature amounts output by the feature extraction model in response to each captured image associated with normal culture are closer to the feature amounts output by the feature extraction model in response to each captured image associated with abnormal culture, and the feature amounts output by the feature extraction model in response to the captured image associated with normal culture are further apart from the feature amounts output by the feature extraction model in response to the captured image associated with abnormal culture.

また、算出部415を用いる場合、解析処理部132は、撮影画像上に、特徴量および基準特徴量の差に対する領域毎の影響度を表示した解析用画像を生成する。例えば、解析処理部132は、特徴量算出部420に入力される撮影画像に対する非正常度計算の勾配を算出し、撮影画像における勾配がより大きい領域をより強調した解析用画像を生成してよい。また、解析処理部132は、撮影画像中の複数の部分領域のそれぞれに対して、撮影画像におけるその部分領域を変更したことに応じて算出される非正常度と、撮影画像から算出される非正常度との差に基づいて解析用画像を生成してよい。例えば、撮影画像中のある部分領域を例えばマスクした画像から算出される非正常度が、撮影画像自体から算出された非正常度よりも非常に小さい値(標準からの乖離度が小さい値)となった場合、解析処理部132は、その部分領域の影響度が大きいと判断することができる。これに代えて、解析処理部132は、撮影画像の特徴量h(t)と、1または複数の基準画像の平均基準特徴量μとの誤差により大きく寄与した撮影画像上の領域をより強調した解析用画像を生成してもよい。この場合、解析処理部132は、GradCAM等の手法を用いて、特徴量および基準特徴量の差に対する領域毎の影響度を特定することができる。 In addition, when the calculation unit 415 is used, the analysis processing unit 132 generates an analysis image on the captured image that displays the influence of each region on the difference between the feature amount and the reference feature amount. For example, the analysis processing unit 132 may calculate the gradient of the abnormality degree calculation for the captured image input to the feature amount calculation unit 420, and generate an analysis image in which the region in the captured image with a larger gradient is emphasized. In addition, the analysis processing unit 132 may generate an analysis image for each of a plurality of partial regions in the captured image based on the difference between the abnormality degree calculated in response to changing the partial region in the captured image and the abnormality degree calculated from the captured image. For example, if the abnormality degree calculated from an image in which a certain partial region in the captured image is masked, for example, becomes a value that is much smaller (a value with a small deviation from the standard) than the abnormality degree calculated from the captured image itself, the analysis processing unit 132 can determine that the influence of the partial region is large. Alternatively, the analysis processing unit 132 may generate an analysis image that emphasizes areas on the captured image that contribute more to the error between the feature amount h(t) of the captured image and the average reference feature amount μ of one or more reference images. In this case, the analysis processing unit 132 can use a method such as GradCAM to identify the degree of influence of each area on the difference between the feature amount and the reference feature amount.

また、時系列の撮影画像を用いる場合、算出部415内の特徴量算出部420は、時系列の撮影画像から特徴量を抽出してよく、算出部415内の非正常度算出部425は、時系列の撮影画像の特徴量と、1または複数の時系列の基準画像から抽出した1または複数の基準特徴量とに基づいて、非正常度を算出してもよい。この場合、特徴量算出部420は、特徴抽出モデルとして例えば回帰型ニューラルネットワーク(RNN:Recurrent Neural Network)を用いて、時系列の撮影画像および時系列の基準画像の特徴量および基準特徴量を抽出してよい。 When using time-series captured images, the feature amount calculation section 420 in the calculation section 415 may extract feature amounts from the time-series captured images, and the abnormality degree calculation section 425 in the calculation section 415 may calculate the abnormality degree based on the feature amounts of the time-series captured images and one or more reference feature amounts extracted from one or more time-series reference images. In this case, the feature amount calculation section 420 may extract the feature amounts and reference feature amounts of the time-series captured images and the time-series reference images using, for example, a recurrent neural network (RNN) as a feature extraction model.

図6は、本実施形態の第2変形例に係る判定装置600の構成を示す。本変形例に係る判定装置600は、図1に示した判定装置10に前処理部610を加えた構成をとる。なお、図6における、図1と同じ符号を付した構成要素は図1と同様であるから、以下相違点を除き説明を省略する。 Figure 6 shows the configuration of a determination device 600 according to a second modified example of this embodiment. The determination device 600 according to this modified example has a configuration in which a preprocessing unit 610 is added to the determination device 10 shown in Figure 1. Note that components in Figure 6 that are given the same reference numerals as those in Figure 1 are the same as those in Figure 1, and therefore will not be described below except for the differences.

判定装置600は、取得部110に接続された前処理部610を更に備える。前処理部610は、撮影画像に前処理を行なって、算出部115と、モデル生成部137とに供給する。撮像部100が視野の深さ方向に焦点位置を変えながら複数枚の撮影画像を撮影可能な場合には、前処理部610は、これらの複数枚の撮影画像を用いて、細胞または細胞塊(コロニー、スフェロイド、またはオルガノイド等)の画像の3次元再構成処理を行なってよい。すなわち、前処理部610は、深さ方向にスライスした複数枚の撮影画像から、細胞または細胞塊を立体データに変換した3次元の撮影画像として再構成してよい。これにより、算出部115は、3次元の撮影画像を用いて非正常度を算出することができる。 The determination device 600 further includes a preprocessing unit 610 connected to the acquisition unit 110. The preprocessing unit 610 performs preprocessing on the captured image and supplies it to the calculation unit 115 and the model generation unit 137. When the imaging unit 100 can capture multiple captured images while changing the focal position in the depth direction of the field of view, the preprocessing unit 610 may use these multiple captured images to perform 3D reconstruction processing of an image of a cell or cell cluster (such as a colony, spheroid, or organoid). In other words, the preprocessing unit 610 may reconstruct a 3D captured image in which the cell or cell cluster is converted into 3D data from the multiple captured images sliced in the depth direction. This allows the calculation unit 115 to calculate the degree of abnormality using the 3D captured images.

また、前処理部610は、細胞または細胞塊の画像のエッジ強調処理を行なってもよい。例えば、前処理部610は、取得部110が取得した撮影画像に対し、位相コントラスト法等を用いて3次元情報を2次元情報に畳み込んでエッジ強調を行なった撮影画像を出力してもよい。判定装置600のモデル生成部137は、基準画像記憶部145に格納する1または複数の基準画像のそれぞれとして、前処理部610と同様の前処理を行なった基準画像を用いてよい。なお、前処理部610は、図1における算出部115に代えて算出部415を用いる構成にも適用することができる。 The pre-processing unit 610 may also perform edge enhancement processing on the image of the cell or cell aggregate. For example, the pre-processing unit 610 may output a captured image acquired by the acquisition unit 110, in which three-dimensional information is convolved with two-dimensional information using a phase contrast method or the like to enhance edges. The model generation unit 137 of the determination device 600 may use a reference image that has been pre-processed in the same manner as the pre-processing unit 610 as each of one or more reference images stored in the reference image storage unit 145. The pre-processing unit 610 may also be applied to a configuration in which the calculation unit 415 is used instead of the calculation unit 115 in FIG. 1.

図7は、本実施形態の第3変形例に係る判定装置700の構成を示す。本変形例に係る判定装置700は、図1の判定装置10を、細胞の培養条件および撮影条件を加味した判定を行なうように変更したものである。図6における、図1と同じ符号を付した構成要素は、培養条件または撮影条件の少なくとも1つを用いる点を除いて図1と同様であるから、以下相違点を除き説明を省略する。 Figure 7 shows the configuration of a determination device 700 according to a third modified example of this embodiment. The determination device 700 according to this modified example is a modification of the determination device 10 in Figure 1, modified so as to perform a determination that takes into account the cell culture conditions and imaging conditions. In Figure 6, the components with the same reference numerals as in Figure 1 are the same as those in Figure 1, except that at least one of the culture conditions or imaging conditions is used, and therefore will not be described below except for the differences.

判定装置700は、培養部710を更に備える。培養部710は、細胞の培養条件を入力し、培養条件に従って測定対象20中の細胞を培養する。細胞の培養条件は、温度等の環境パラメータ、培養過程における薬剤投入等の作業パラメータ、またはその他の培養に関するパラメータ等のうちの少なくとも1つのパラメータのセットによって表されてよい。 The determination device 700 further includes a culture unit 710. The culture unit 710 inputs cell culture conditions and cultures the cells in the measurement target 20 according to the culture conditions. The cell culture conditions may be represented by a set of at least one of environmental parameters such as temperature, operational parameters such as drug administration during the culture process, or other culture-related parameters.

本変形例において、撮像部100は、測定対象20の撮影条件を入力し、撮影条件に従って測定対象20を撮像する。撮影条件は、レンズ倍率、露光時間、照明、撮影位置(X、Y、Z座標等)、またはその他の、同一の被写体を撮影した場合においても撮影画像に違いを生じうるパラメータのうちの少なくとも1つのパラメータのセットによって表されてよい。 In this modified example, the imaging unit 100 inputs the imaging conditions of the measurement target 20 and images the measurement target 20 according to the imaging conditions. The imaging conditions may be represented by a set of at least one of the following parameters that may cause differences in the captured image even when the same subject is imaged: lens magnification, exposure time, illumination, imaging position (X, Y, Z coordinates, etc.), or other parameters.

撮影画像記憶部105は、撮影画像に培養条件および撮影条件を対応付けて格納する。取得部110は、撮影画像に加えて、処理対象の撮影画像に関する培養条件および撮影条件を取得する。算出部115は、取得した培養条件に対応する培養条件で正常に培養された細胞を、取得した撮影条件に対応する撮影条件で撮影した1または複数の基準画像を基準とする非正常度を算出する。この場合、モデル記憶部155は、培養条件および撮影条件毎の複数の再構成モデルを格納し、算出部115は、モデル記憶部155に格納された複数の再構成モデルのうち、処理対象となる撮影画像に関する培養条件および撮影条件に対応する再構成モデルを用いて、撮影画像を再構成してよい。また、非正常度算出部125は、培養条件および撮影条件に応じて、細胞の培養に異常があったか否かの判定に用いる閾値を切り替えてもよい。学習処理部150は、培養条件および撮影条件毎に、1または複数の基準画像を用いて再構成モデルの学習処理を行なってよい。 The photographed image storage unit 105 stores the photographed image in association with the culture conditions and the photographing conditions. The acquisition unit 110 acquires the culture conditions and the photographing conditions related to the photographed image to be processed in addition to the photographed image. The calculation unit 115 calculates the degree of abnormality based on one or more reference images of cells normally cultured under culture conditions corresponding to the acquired culture conditions and photographed under the photographing conditions corresponding to the acquired photographing conditions. In this case, the model storage unit 155 stores multiple reconstructed models for each culture condition and photographing condition, and the calculation unit 115 may reconstruct the photographed image using a reconstructed model corresponding to the culture conditions and the photographing conditions related to the photographed image to be processed, among the multiple reconstructed models stored in the model storage unit 155. In addition, the abnormality calculation unit 125 may switch the threshold value used to determine whether or not there is an abnormality in the cell culture depending on the culture conditions and the photographing conditions. The learning processing unit 150 may perform a learning process of the reconstructed model using one or more reference images for each culture condition and photographing condition.

本変形例によれば、判定装置700は、様々な培養条件および撮影条件で得られた撮影画像に対し、撮影画像に関連する培養条件および撮影条件に適した再構成処理および非正常度計算を行なうことができる。これにより、判定装置700は、様々な培養条件および撮影条件で得られた撮影画像に基づいて、細胞の培養に異常があったか否かを適切に判定することができる。 According to this modified example, the determination device 700 can perform reconstruction processing and abnormality calculation suitable for the culture conditions and imaging conditions related to the captured images for the captured images obtained under various culture conditions and imaging conditions. This allows the determination device 700 to appropriately determine whether or not there is an abnormality in the cell culture based on the captured images obtained under various culture conditions and imaging conditions.

なお、判定装置700は、培養条件および撮影条件のうち、いずれか一方のみを加味して判定を行なってもよい。また、判定装置700は、算出部115に代えて算出部415を備えてもよい。 The determination device 700 may make a determination by taking into account only one of the culture conditions and the imaging conditions. The determination device 700 may also include a calculation unit 415 instead of the calculation unit 115.

図8は、本実施形態の第4変形例に係る判定装置800の構成を示す。本変形例に係る判定装置800は、図1の判定装置10を、複数箇所の撮影画像を用いて判定を行なうように変更したものである。図8における、図1と同じ符号を付した構成要素は、培養条件または撮影条件の少なくとも1つを用いる点を除いて図1と同様であるから、以下相違点を除き説明を省略する。 Figure 8 shows the configuration of a determination device 800 according to a fourth modified example of this embodiment. The determination device 800 according to this modified example is a modification of the determination device 10 in Figure 1, modified so that it performs determination using images captured at multiple locations. In Figure 8, the components with the same reference numerals as in Figure 1 are the same as those in Figure 1, except that at least one of the culture conditions or the photographing conditions is used, and therefore will not be described below except for the differences.

本変形例において、取得部110は、複数の視野のそれぞれについて撮影画像を取得する。取得部110は、複数の視野を含む1枚の撮影画像を取得することによって、複数の視野のそれぞれに対応する部分的な撮影画像を一括して取得してよい。これに代えて、取得部110は、複数の視野のそれぞれを別々に撮像した複数の撮影画像を取得してもよい。 In this modified example, the acquisition unit 110 acquires a captured image for each of the multiple fields of view. The acquisition unit 110 may acquire partial captured images corresponding to each of the multiple fields of view at once by acquiring a single captured image including the multiple fields of view. Alternatively, the acquisition unit 110 may acquire multiple captured images obtained by capturing each of the multiple fields of view separately.

ここで、取得部110は、測定対象20の培養に用いたプレートまたはプレート内のウェル等の培養の構成単位内において、複数箇所を撮影した複数の撮影画像を取得してよい。これに代えて、取得部110は、複数のプレートまたは複数のウェルのそれぞれを視野として撮影した各撮影画像を取得してもよい。 Here, the acquisition unit 110 may acquire multiple captured images of multiple locations within a culture unit, such as a plate used to culture the measurement target 20 or a well within a plate. Alternatively, the acquisition unit 110 may acquire each captured image by capturing images of multiple plates or multiple wells within the field of view.

判定装置800は、図1の算出部115に代えて、分配部810と、複数の算出部815-1~N(「算出部815」とも示す。)とを備える。分配部810は、複数の視野の撮影画像を複数の算出部815-1~Nに分配する。本図の例においては、判定装置800は、N個の算出部815を備える。 In place of the calculation unit 115 in FIG. 1, the determination device 800 includes a distribution unit 810 and multiple calculation units 815-1 to N (also referred to as "calculation units 815"). The distribution unit 810 distributes captured images of multiple fields of view to the multiple calculation units 815-1 to N. In the example shown in this figure, the determination device 800 includes N calculation units 815.

複数の算出部815-1~Nのそれぞれは、分配部810に接続される。各算出部815は、分配部810から受け取った撮影画像の非正常度を算出する。各算出部815は、図1の算出部115と同様の構成をとってよく、算出部115と同様にして撮影画像の非正常度を算出してよい。これに代えて、各算出部815は、図4の算出部415と同様の構成をとってよく、算出部415と同様にして撮影画像の非正常度を算出してもよい。 Each of the multiple calculation units 815-1 to N is connected to the distribution unit 810. Each calculation unit 815 calculates the degree of abnormality of the captured image received from the distribution unit 810. Each calculation unit 815 may have a configuration similar to that of the calculation unit 115 in FIG. 1, and may calculate the degree of abnormality of the captured image in the same manner as the calculation unit 115. Alternatively, each calculation unit 815 may have a configuration similar to that of the calculation unit 415 in FIG. 4, and may calculate the degree of abnormality of the captured image in the same manner as the calculation unit 415.

判定部130は、複数の算出部815-1~Nのそれぞれに接続される。判定部130は、複数の算出部815のそれぞれが算出した、複数の視野のそれぞれの撮影画像の非正常度を統合した判定結果を出力する。 The determination unit 130 is connected to each of the multiple calculation units 815-1 to N. The determination unit 130 outputs a determination result that integrates the degree of abnormality of each of the captured images in the multiple fields of view calculated by each of the multiple calculation units 815.

本変形例において、モデル生成部137は、分配部810および複数の算出部815-1~Nに接続される。モデル生成部137内の学習処理部150は、複数の撮影画像を算出部815から受け取る。学習処理部150は、各算出部815が処理対象とした撮影画像の非正常度を各算出部815から受け取り、その撮影画像に撮影された細胞の培養が正常であったことを条件として、撮影画像を新たな基準画像として基準画像記憶部145に追加する。そして、学習処理部150は、新たな基準画像が追加された1または複数の基準画像を用いて再構成モデルまたは特徴抽出モデルの学習処理を行なう。学習処理部150が生成した再構成モデルまたは特徴抽出モデルは、複数の算出部815-1~Nのそれぞれで使用される。 In this modified example, the model generation unit 137 is connected to the distribution unit 810 and the multiple calculation units 815-1 to N. The learning processing unit 150 in the model generation unit 137 receives the multiple captured images from the calculation unit 815. The learning processing unit 150 receives from each calculation unit 815 the degree of abnormality of the captured image that each calculation unit 815 processes, and adds the captured image to the reference image storage unit 145 as a new reference image, provided that the culture of the cells captured in that captured image is normal. The learning processing unit 150 then performs learning processing of the reconstruction model or feature extraction model using the one or more reference images to which the new reference image has been added. The reconstruction model or feature extraction model generated by the learning processing unit 150 is used by each of the multiple calculation units 815-1 to N.

図9は、本実施形態の第4変形例に係る判定装置800の判定フローを示す。本変形例の判定フローにおける、図2と同じステップ番号を付したブロックの動作は、図2における対応するブロックの動作と同様であるから、以下相違点を除き説明を省略する。 Figure 9 shows the judgment flow of the judgment device 800 according to the fourth modified example of this embodiment. In the judgment flow of this modified example, the operations of the blocks with the same step numbers as in Figure 2 are the same as the operations of the corresponding blocks in Figure 2, so descriptions will be omitted below except for the differences.

S200において、撮像部100は、複数の視野のそれぞれについての撮影画像を撮影する。S210において、取得部110は、複数の視野のそれぞれについて撮影画像を取得する。ここで、取得部110は、培養用プレートまたはウェル毎に、複数の視野が含まれる撮影画像を取得してよい。これに代えて、取得部110は、複数の培養用プレートまたはウェルのそれぞれに複数の視野のそれぞれが含まれる撮影画像を取得してもよい。 In S200, the imaging unit 100 captures a captured image for each of the multiple fields of view. In S210, the acquisition unit 110 acquires a captured image for each of the multiple fields of view. Here, the acquisition unit 110 may acquire a captured image including multiple fields of view for each culture plate or well. Alternatively, the acquisition unit 110 may acquire a captured image including each of the multiple fields of view for each of the multiple culture plates or wells.

S915において、分配部810は、取得部110が取得した複数の視野の撮影画像を、複数の算出部815に分配する。ここで、複数の視野を含む1枚の撮影画像を受け取った場合、分配部810は、受け取った撮影画像から複数の視野のそれぞれについての部分的な撮影画像を切り出して、複数の算出部815-1~Nのそれぞれに分配する。複数の視野のそれぞれについて個別の撮影画像を受け取った場合、分配部810は、複数の算出部815-1~Nのそれぞれに対して、複数の撮影画像のそれぞれを分配する。 In S915, the distribution unit 810 distributes the captured images of the multiple fields of view acquired by the acquisition unit 110 to the multiple calculation units 815. Here, when a single captured image including multiple fields of view is received, the distribution unit 810 cuts out partial captured images for each of the multiple fields of view from the received captured image and distributes them to each of the multiple calculation units 815-1 to N. When an individual captured image is received for each of the multiple fields of view, the distribution unit 810 distributes each of the multiple captured images to each of the multiple calculation units 815-1 to N.

ループの先頭に対応するS917およびループの末尾に対応するS945の間において、算出部815-1~Nは、分配部810により分配された撮影画像毎にS917およびS945の間の処理を実行するループ処理を行なう。本変形例では、S940およびS270において、モデル生成部137内の学習処理部150は、複数の撮影画像のうち、非正常度を用いて細胞の培養が正常であったと判定した撮影画像を(S940の「Y」)、新たな基準画像として基準画像記憶部145に追加する(S270)。すなわち、本変形例においては、学習処理部150は、複数の撮影画像の一部において細胞の培養が正常であったと判定し、残りの撮影画像については細胞の培養に異常があったと判定した場合には、判定部130により全体としては細胞の培養に異常があったと判定されたとしても、個別に細胞の培養が正常であったと判定された一部の撮影画像を新たな基準画像として用いる。 Between S917 corresponding to the beginning of the loop and S945 corresponding to the end of the loop, the calculation units 815-1 to N perform a loop process of executing the process between S917 and S945 for each captured image distributed by the distribution unit 810. In this modification, in S940 and S270, the learning processing unit 150 in the model generation unit 137 adds a captured image that is determined to have been normal in cell culture using the degree of abnormality ("Y" in S940) as a new reference image to the reference image storage unit 145 (S270). That is, in this modification, when the learning processing unit 150 determines that the cell culture was normal in some of the captured images and that there was an abnormality in the cell culture in the remaining captured images, the learning processing unit 150 uses the captured images that were determined to have been normal in cell culture individually as new reference images, even if the determination unit 130 determines that there was an abnormality in the cell culture as a whole.

S947において、判定部130は、複数の算出部815のそれぞれが算出した、複数の視野のそれぞれの撮影画像の非正常度を統合した判定結果を出力する。例えば、判定部130は、細胞の培養が異常であるほど値が大きくなる非正常度を用いている場合に、少なくとも1つの撮影画像の非正常度が閾値を超えたことに応じて、細胞の培養に異常があったとの判定結果を出力する。これに代えて、判定部130は、予め定められた数を超える撮影画像の非正常度が閾値を超えたことに応じて、細胞の培養に異常があったとの判定結果を出力してもよい。 In S947, the determination unit 130 outputs a determination result that integrates the degree of abnormality of each captured image of the multiple fields of view calculated by each of the multiple calculation units 815. For example, when the determination unit 130 uses a degree of abnormality that increases the more abnormal the cell culture is, the determination unit 130 outputs a determination result that there is an abnormality in the cell culture when the degree of abnormality of at least one captured image exceeds a threshold. Alternatively, the determination unit 130 may output a determination result that there is an abnormality in the cell culture when the degree of abnormality of more than a predetermined number of captured images exceeds a threshold.

細胞の培養に異常があったとの判定結果が出力されると(S240の「N」)、解析処理部132は、S250において、各撮影画像中のどの領域が細胞の培養に異常があったとの判定に寄与したかを示す解析用画像を生成する。S260において、結果出力部135は、判定部130による統合された判定結果を出力する。また、結果出力部135は、細胞の培養に異常があったと判定された場合には、解析処理部132が生成した、各撮影画像に対応する各解析用画像を出力する。 When a determination result that there was an abnormality in the cell culture is output ("N" in S240), the analysis processing unit 132 generates an analysis image in S250 that indicates which area in each captured image contributed to the determination that there was an abnormality in the cell culture. In S260, the result output unit 135 outputs the integrated determination result by the determination unit 130. Furthermore, when it is determined that there was an abnormality in the cell culture, the result output unit 135 outputs each analysis image generated by the analysis processing unit 132 and corresponding to each captured image.

以上に示した判定装置800によれば、培養プレートもしくはウェル毎等の、または複数の培養プレートもしくは複数のウェルについて等の、複数の視野の撮影画像を用いて、細胞の培養に異常があったか否かを統合的に判定することができる。これにより、判定装置800は、統計的にはある確率で一部の細胞の培養に異常が生じる可能性がある場合においても、複数の視野の撮像画像を用いて合理的な判定を行なうことができる。 The determination device 800 described above can comprehensively determine whether or not there is an abnormality in the cell culture using captured images of multiple fields of view, such as for each culture plate or well, or for multiple culture plates or multiple wells. This allows the determination device 800 to make a rational determination using captured images of multiple fields of view, even when there is a statistically certain probability that an abnormality will occur in the culture of some cells.

図10は、本実施形態の第5変形例に係る判定装置1000の構成を示す。本変形例に係る判定装置800は、図1の判定装置10を、複数種類のモデルを用いて判定を行なうように変更したものである。図10における、図1と同じ符号を付した構成要素は、基本的には図1と同様であるから、以下相違点を除き説明を省略する。 Figure 10 shows the configuration of a determination device 1000 according to a fifth modified example of this embodiment. The determination device 800 according to this modified example is a modification of the determination device 10 in Figure 1, modified so that it performs determination using multiple types of models. In Figure 10, the components with the same reference numerals as in Figure 1 are basically the same as in Figure 1, and therefore will not be described below except for the differences.

判定装置1000は、図1の算出部115に代えて、複数の算出部1015-1~M(「算出部1015」とも示す。)を備える。本図の例においては、判定装置1000は、M個の算出部1015を備える。 The determination device 1000 includes multiple calculation units 1015-1 to M (also referred to as "calculation units 1015") instead of the calculation unit 115 in FIG. 1. In the example shown in this figure, the determination device 1000 includes M calculation units 1015.

複数の算出部1015-1~Mは、取得部110に接続される。各算出部1015は、取得部110が取得した、同じ撮影画像をそれぞれ受け取る。そして、各算出部1015は、各算出部1015に与えられたモデルを用いて、撮影画像の非正常度を算出する。 The multiple calculation units 1015-1 to 1015-M are connected to the acquisition unit 110. Each calculation unit 1015 receives the same captured image acquired by the acquisition unit 110. Then, each calculation unit 1015 calculates the degree of abnormality of the captured image using the model provided to each calculation unit 1015.

各算出部1015は、図1の算出部115と同様の構成をとってよい。この場合、複数の算出部1015が有する複数の再構成画像生成部120は、互いに異なる複数の再構成モデルのそれぞれに撮影画像を入力して、複数の再構成画像を生成する。複数の算出部1015が有する複数の非正常度算出部125は、複数の再構成画像のそれぞれについて、非正常度を算出する。 Each calculation unit 1015 may have a configuration similar to that of the calculation unit 115 in FIG. 1. In this case, the multiple reconstructed image generation units 120 included in the multiple calculation units 1015 input the captured image to multiple different reconstruction models, respectively, to generate multiple reconstructed images. The multiple abnormality calculation units 125 included in the multiple calculation units 1015 calculate the abnormality degree for each of the multiple reconstructed images.

また、各算出部1015は、図4の算出部415と同様の構成をとってよい。この場合、複数の算出部1015が有する複数の特徴量算出部420は、互いに異なる複数の特徴抽出モデルのそれぞれに撮影画像を入力して、複数の特徴量を算出する。複数の算出部1015が有する複数の非正常度算出部425のそれぞれは、互いに異なる特徴抽出モデルを用いて撮影画像から算出した特徴量と、その特徴抽出モデルを用いて算出した、1または複数の基準画像のそれぞれの基準特徴量とに基づいて、非正常度を算出する。なお、複数の算出部1015の一部は図1の算出部115と同様の構成をとり、他の一部は図4の算出部415と同様の構成をとってもよい。 Each calculation unit 1015 may have a configuration similar to that of the calculation unit 415 in FIG. 4. In this case, the multiple feature amount calculation units 420 of the multiple calculation units 1015 input the captured image to each of multiple feature extraction models different from each other to calculate multiple feature amounts. Each of the multiple abnormality degree calculation units 425 of the multiple calculation units 1015 calculates the abnormality degree based on the feature amount calculated from the captured image using the different feature extraction models and the reference feature amount of one or more reference images calculated using the feature extraction models. Note that some of the multiple calculation units 1015 may have a configuration similar to that of the calculation unit 115 in FIG. 1, and the other part may have a configuration similar to that of the calculation unit 415 in FIG. 4.

判定部130は、複数の算出部1015-1~Mのそれぞれに接続される。判定部130は、複数の算出部1015のそれぞれが算出したモデル毎の非正常度を統合した判定結果を出力する。 The judgment unit 130 is connected to each of the multiple calculation units 1015-1 to M. The judgment unit 130 outputs a judgment result that integrates the degree of abnormality for each model calculated by each of the multiple calculation units 1015.

また、判定装置1000は、図1のモデル生成部137に代えて、複数のモデル生成部1037-1~M(「判定装置1037」とも示す。)を備えてもよい。各判定装置1037は、その撮影画像に撮影された細胞の培養が正常であった判断されたことを条件として、撮影画像を新たな基準画像として各判定装置1037内の基準画像記憶部145に追加する。そして、各判定装置1037内の学習処理部150は、新たな基準画像が追加された1または複数の基準画像を用いて再構成モデルまたは特徴抽出モデルの学習処理を行なう。本変形例において、複数の判定装置1037が生成する複数のモデルは、複数の算出部1015-1~Mでそれぞれ使用される。 In addition, the determination device 1000 may include multiple model generation units 1037-1 to M (also referred to as "determination devices 1037") instead of the model generation unit 137 in FIG. 1. Each determination device 1037 adds the captured image to the reference image storage unit 145 in each determination device 1037 as a new reference image, provided that the culture of the cells captured in that captured image is determined to be normal. Then, the learning processing unit 150 in each determination device 1037 performs learning processing of the reconstruction model or feature extraction model using the one or more reference images to which the new reference image has been added. In this modified example, the multiple models generated by the multiple determination devices 1037 are used by the multiple calculation units 1015-1 to M, respectively.

ここで、複数の再構成モデルまたは特徴抽出モデルは、例えば、オートエンコーダを用いるモデル、敵対的生成ネットワークを用いるモデル、または、SVMもしくは統計的学習モデル等のニューラルネットワーク以外の機械学習モデルのように、機械学習のアルゴリズムが異なることによって互いに相違するものであってよい。また、複数の再構成モデルまたは特徴抽出モデルは、例えばニューラルネットワークにおける層数または層毎のニューロン数のような、機械学習のパラメータが異なることによって互いに相違するものであってよい。また、複数の再構成モデルまたは特徴抽出モデルは、学習に用いた訓練データのセット(例えば、学習に用いた基準画像のセット)が異なること、または学習強度が異なること等のように、学習の仕方が異なるものであってもよい。 Here, the multiple reconstruction models or feature extraction models may differ from each other by using different machine learning algorithms, such as a model using an autoencoder, a model using a generative adversarial network, or a machine learning model other than a neural network, such as an SVM or a statistical learning model. The multiple reconstruction models or feature extraction models may differ from each other by using different machine learning parameters, such as the number of layers in a neural network or the number of neurons per layer. The multiple reconstruction models or feature extraction models may differ in the way they learn, such as using different sets of training data (e.g., sets of reference images used for learning) or having different learning intensities.

図11は、本実施形態の第5変形例に係る判定装置1000の判定フローを示す。本変形例の判定フローにおける、図2と同じステップ番号を付したブロックの動作は、図2における対応するブロックの動作と同様であるから、以下相違点を除き説明を省略する。 Figure 11 shows the judgment flow of the judgment device 1000 according to the fifth modified example of this embodiment. In the judgment flow of this modified example, the operations of the blocks with the same step numbers as in Figure 2 are the same as the operations of the corresponding blocks in Figure 2, so descriptions will be omitted below except for the differences.

S200において、撮像部100は、細胞を含む視野を撮影して、撮影画像を撮影画像記憶部105に格納する。S210において、取得部110は、撮影画像を撮影画像記憶部105から取得する。 In S200, the imaging unit 100 captures an image of a field of view including cells, and stores the captured image in the captured image storage unit 105. In S210, the acquisition unit 110 acquires the captured image from the captured image storage unit 105.

判定装置1000は、互いに異なる複数の特徴抽出モデル毎に、ループの先頭に対応するS1117からループの末尾に対応するS1145の間の各処理を実行するループ処理を行なう。ループ処理において、複数の算出部1015-1~Mは、図2のS220およびS230または図5のS520およびS530と同様の処理を実行する。 The determination device 1000 performs a loop process that executes each process between S1117 corresponding to the beginning of the loop and S1145 corresponding to the end of the loop for each of a plurality of different feature extraction models. In the loop process, the plurality of calculation units 1015-1 to 1015-M executes the same processes as S220 and S230 in FIG. 2 or S520 and S530 in FIG. 5.

S1147において、判定部130は、複数の算出部1015が出力する複数の非正常度を統合した判定結果を出力する。判定部130は、複数の非正常度の統計量を用いて、細胞の培養に異常があったか否かの判定結果を算出してよい。判定部130は、このような統計量として、平均値、中央値、最大値、最小値、分散、またはその他の値のうちの少なくとも1つを用いてもよい。例えば、判定部130は、複数の非正常度の平均値が、予め定められた閾値を超える場合に、細胞の培養に異常があったと判定する。 In S1147, the determination unit 130 outputs a determination result that integrates the multiple degrees of abnormality output by the multiple calculation units 1015. The determination unit 130 may calculate a determination result as to whether or not there has been an abnormality in the cell culture using statistics of the multiple degrees of abnormality. The determination unit 130 may use at least one of the mean, median, maximum, minimum, variance, or other values as such a statistical amount. For example, the determination unit 130 determines that there has been an abnormality in the cell culture when the average value of the multiple degrees of abnormality exceeds a predetermined threshold value.

また、判定部130は、各算出部1015が出力する非正常度を用いて、各算出部1015による単独の判定結果を算出し、多数決等により最終的な判定結果を決定してもよい。例えば、判定部130は、細胞の培養に異常があったことに応じて大きな値となる非正常度を用いる場合には、各算出部1015が出力する非正常度が予め定められた閾値を超える場合に、その算出部1015単独の結果としては細胞の培養に異常があったと判定する。そして、判定部130は、各算出部1015の非正常度による判定結果の多数決をとること、または予め定められた数を超える非正常度について細胞の培養に異常があったと判定されたこと等を条件として、細胞の培養に異常があった旨の判定結果を決定する。 The judgment unit 130 may use the degree of abnormality output by each calculation unit 1015 to calculate the individual judgment result by each calculation unit 1015, and determine the final judgment result by majority vote or the like. For example, when the judgment unit 130 uses the degree of abnormality that becomes large in response to an abnormality in the cell culture, if the degree of abnormality output by each calculation unit 1015 exceeds a predetermined threshold, the judgment unit 130 judges that there is an abnormality in the cell culture as a result of the calculation unit 1015 alone. Then, the judgment unit 130 determines the judgment result that there is an abnormality in the cell culture by taking a majority vote of the judgment results based on the degree of abnormality of each calculation unit 1015, or by a condition that the abnormality in the cell culture is judged to be abnormal for a degree of abnormality exceeding a predetermined number.

判定装置1000は、図2のS240~S270と同様にして図11のS240~S270の処理を行なう。ここで、解析処理部132は、S250において、撮影画像上に、各算出部1015が出力した非正常度に対する影響度の分布を表示する解析用画像を生成してよい。例えば、解析処理部132は、撮影画像上に、各算出部1015内の再構成画像生成部120が生成した再構成画像と撮影画像との差分を合成した解析用画像を生成してよい。この場合において、解析処理部132は、算出部1015が出力した非正常度が、予め定められた閾値を超えることを条件として、再構成画像と撮影画像との差分を解析用画像に反映してもよい。これにより、解析処理部132は、例えば算出部1015単独の非正常度に基づけば細胞の培養に異常があったと判定すべき場合に、撮影画像におけるその非正常度に影響を与えた領域を示すことができる。 The determination device 1000 performs the processes of S240 to S270 in FIG. 11 in the same manner as S240 to S270 in FIG. 2. Here, in S250, the analysis processing unit 132 may generate an analysis image that displays the distribution of the degree of influence on the degree of abnormality output by each calculation unit 1015 on the captured image. For example, the analysis processing unit 132 may generate an analysis image on the captured image by combining the difference between the reconstructed image generated by the reconstructed image generating unit 120 in each calculation unit 1015 and the captured image. In this case, the analysis processing unit 132 may reflect the difference between the reconstructed image and the captured image in the analysis image on the condition that the degree of abnormality output by the calculation unit 1015 exceeds a predetermined threshold. In this way, the analysis processing unit 132 can indicate the area in the captured image that has influenced the degree of abnormality when it should be determined that there is an abnormality in the cell culture based on the degree of abnormality of the calculation unit 1015 alone.

以上に示した判定装置1000によれば、細胞の培養に異常があったか否かの判定を、複数のモデルを用いて行うことができる。これにより、判定装置1000は、判定の精度をより高めることができる。 According to the determination device 1000 described above, it is possible to determine whether or not there is an abnormality in the cell culture by using multiple models. This allows the determination device 1000 to further improve the accuracy of the determination.

なお、撮影画像を解析するモデルの中には、確率的な出力を行なうものがある。複数の算出部1015のうちの少なくとも1つがこのような確率モデルを用いる場合には、判定装置1000は、確率モデルを用いる算出部1015による撮影画像の評価を複数回試行して、この結果得られる複数回分の非正常度の統計量を用いて判定結果を決定してよい。 Note that some models for analyzing captured images provide probabilistic output. When at least one of the multiple calculation units 1015 uses such a probabilistic model, the determination device 1000 may perform multiple attempts to evaluate the captured image using the calculation unit 1015 that uses the probabilistic model, and use the resulting statistics of the degree of abnormality for multiple attempts to determine the determination result.

本発明の様々な実施形態は、フローチャートおよびブロック図を参照して記載されてよく、ここにおいてブロックは、(1)操作が実行されるプロセスの段階または(2)操作を実行する役割を持つ装置のセクションを表わしてよい。特定の段階およびセクションが、専用回路、コンピュータ可読媒体上に格納されるコンピュータ可読命令と共に供給されるプログラマブル回路、および/またはコンピュータ可読媒体上に格納されるコンピュータ可読命令と共に供給されるプロセッサによって実装されてよい。専用回路は、デジタルおよび/またはアナログハードウェア回路を含んでよく、集積回路(IC)および/またはディスクリート回路を含んでよい。プログラマブル回路は、論理AND、論理OR、論理XOR、論理NAND、論理NOR、および他の論理操作、フリップフロップ、レジスタ、フィールドプログラマブルゲートアレイ(FPGA)、プログラマブルロジックアレイ(PLA)等のようなメモリ要素等を含む、再構成可能なハードウェア回路を含んでよい。 Various embodiments of the present invention may be described with reference to flow charts and block diagrams, where a block may represent (1) a stage of a process in which an operation is performed or (2) a section of an apparatus responsible for performing an operation. Particular stages and sections may be implemented by dedicated circuitry, programmable circuitry provided with computer readable instructions stored on a computer readable medium, and/or a processor provided with computer readable instructions stored on a computer readable medium. Dedicated circuitry may include digital and/or analog hardware circuitry and may include integrated circuits (ICs) and/or discrete circuits. Programmable circuitry may include reconfigurable hardware circuitry including logical AND, logical OR, logical XOR, logical NAND, logical NOR, and other logical operations, memory elements such as flip-flops, registers, field programmable gate arrays (FPGAs), programmable logic arrays (PLAs), and the like.

コンピュータ可読媒体は、適切なデバイスによって実行される命令を格納可能な任意の有形なデバイスを含んでよく、その結果、そこに格納される命令を有するコンピュータ可読媒体は、フローチャートまたはブロック図で指定された操作を実行するための手段を作成すべく実行され得る命令を含む、製品を備えることになる。コンピュータ可読媒体の例としては、電子記憶媒体、磁気記憶媒体、光記憶媒体、電磁記憶媒体、半導体記憶媒体等が含まれてよい。コンピュータ可読媒体のより具体的な例としては、フロッピー(登録商標)ディスク、ディスケット、ハードディスク、ランダムアクセスメモリ(RAM)、リードオンリメモリ(ROM)、消去可能プログラマブルリードオンリメモリ(EPROMまたはフラッシュメモリ)、電気的消去可能プログラマブルリードオンリメモリ(EEPROM)、静的ランダムアクセスメモリ(SRAM)、コンパクトディスクリードオンリメモリ(CD-ROM)、デジタル多用途ディスク(DVD)、ブルーレイ(登録商標)ディスク、メモリスティック、集積回路カード等が含まれてよい。 A computer-readable medium may include any tangible device capable of storing instructions that are executed by a suitable device, such that the computer-readable medium having instructions stored thereon comprises an article of manufacture that includes instructions that can be executed to create means for performing the operations specified in the flowchart or block diagram. Examples of computer-readable media may include electronic storage media, magnetic storage media, optical storage media, electromagnetic storage media, semiconductor storage media, and the like. More specific examples of computer-readable media may include floppy disks, diskettes, hard disks, random access memories (RAMs), read-only memories (ROMs), erasable programmable read-only memories (EPROMs or flash memories), electrically erasable programmable read-only memories (EEPROMs), static random access memories (SRAMs), compact disk read-only memories (CD-ROMs), digital versatile disks (DVDs), Blu-ray disks, memory sticks, integrated circuit cards, and the like.

コンピュータ可読命令は、アセンブラ命令、命令セットアーキテクチャ(ISA)命令、マシン命令、マシン依存命令、マイクロコード、ファームウェア命令、状態設定データ、またはSmalltalk(登録商標)、JAVA(登録商標)、C++等のようなオブジェクト指向プログラミング言語、および「C」プログラミング言語または同様のプログラミング言語のような従来の手続型プログラミング言語を含む、1または複数のプログラミング言語の任意の組み合わせで記述されたソースコードまたはオブジェクトコードのいずれかを含んでよい。 The computer readable instructions may include either assembler instructions, instruction set architecture (ISA) instructions, machine instructions, machine-dependent instructions, microcode, firmware instructions, state setting data, or source or object code written in any combination of one or more programming languages, including object-oriented programming languages such as Smalltalk®, JAVA®, C++, etc., and conventional procedural programming languages such as the "C" programming language or similar programming languages.

コンピュータ可読命令は、汎用コンピュータ、特殊目的のコンピュータ、若しくは他のコンピュータ等のプログラム可能なデータ処理装置のプロセッサまたはプログラマブル回路に対し、ローカルにまたはローカルエリアネットワーク(LAN)、インターネット等のようなワイドエリアネットワーク(WAN)を介して提供され、フローチャートまたはブロック図で指定された操作を実行するための手段を作成すべく、コンピュータ可読命令を実行してよい。プロセッサの例としては、コンピュータプロセッサ、処理ユニット、マイクロプロセッサ、デジタル信号プロセッサ、コントローラ、マイクロコントローラ等を含む。 The computer-readable instructions may be provided to a processor or programmable circuitry of a programmable data processing apparatus, such as a general-purpose computer, special-purpose computer, or other computer, either locally or over a wide area network (WAN) such as a local area network (LAN), the Internet, etc., to execute the computer-readable instructions to create means for performing the operations specified in the flowcharts or block diagrams. Examples of processors include computer processors, processing units, microprocessors, digital signal processors, controllers, microcontrollers, etc.

図12は、本発明の複数の態様が全体的または部分的に具現化されてよいコンピュータ2200の例を示す。コンピュータ2200にインストールされたプログラムは、コンピュータ2200に、本発明の実施形態に係る装置に関連付けられる操作または当該装置の1または複数のセクションとして機能させることができ、または当該操作または当該1または複数のセクションを実行させることができ、および/またはコンピュータ2200に、本発明の実施形態に係るプロセスまたは当該プロセスの段階を実行させることができる。そのようなプログラムは、コンピュータ2200に、本明細書に記載のフローチャートおよびブロック図のブロックのうちのいくつかまたはすべてに関連付けられた特定の操作を実行させるべく、CPU2212によって実行されてよい。 12 shows an example of a computer 2200 in which aspects of the present invention may be embodied in whole or in part. A program installed on the computer 2200 may cause the computer 2200 to function as or perform operations associated with an apparatus or one or more sections of the apparatus according to an embodiment of the present invention, and/or to perform a process or steps of the process according to an embodiment of the present invention. Such a program may be executed by the CPU 2212 to cause the computer 2200 to perform certain operations associated with some or all of the blocks of the flowcharts and block diagrams described herein.

本実施形態によるコンピュータ2200は、CPU2212、RAM2214、グラフィックコントローラ2216、およびディスプレイデバイス2218を含み、それらはホストコントローラ2210によって相互に接続されている。コンピュータ2200はまた、通信インターフェイス2222、ハードディスクドライブ2224、DVD-ROMドライブ2226、およびICカードドライブのような入/出力ユニットを含み、それらは入/出力コントローラ2220を介してホストコントローラ2210に接続されている。コンピュータはまた、ROM2230およびキーボード2242のようなレガシの入/出力ユニットを含み、それらは入/出力チップ2240を介して入/出力コントローラ2220に接続されている。 The computer 2200 according to this embodiment includes a CPU 2212, a RAM 2214, a graphics controller 2216, and a display device 2218, which are interconnected by a host controller 2210. The computer 2200 also includes input/output units such as a communication interface 2222, a hard disk drive 2224, a DVD-ROM drive 2226, and an IC card drive, which are connected to the host controller 2210 via an input/output controller 2220. The computer also includes legacy input/output units such as a ROM 2230 and a keyboard 2242, which are connected to the input/output controller 2220 via an input/output chip 2240.

CPU2212は、ROM2230およびRAM2214内に格納されたプログラムに従い動作し、それにより各ユニットを制御する。グラフィックコントローラ2216は、RAM2214内に提供されるフレームバッファ等またはそれ自体の中にCPU2212によって生成されたイメージデータを取得し、イメージデータがディスプレイデバイス2218上に表示されるようにする。 The CPU 2212 operates according to the programs stored in the ROM 2230 and the RAM 2214, thereby controlling each unit. The graphics controller 2216 retrieves image data generated by the CPU 2212 into a frame buffer or the like provided in the RAM 2214 or into itself, and causes the image data to be displayed on the display device 2218.

通信インターフェイス2222は、ネットワークを介して他の電子デバイスと通信する。ハードディスクドライブ2224は、コンピュータ2200内のCPU2212によって使用されるプログラムおよびデータを格納する。DVD-ROMドライブ2226は、プログラムまたはデータをDVD-ROM2201から読み取り、ハードディスクドライブ2224にRAM2214を介してプログラムまたはデータを提供する。ICカードドライブは、プログラムおよびデータをICカードから読み取り、および/またはプログラムおよびデータをICカードに書き込む。 The communication interface 2222 communicates with other electronic devices via a network. The hard disk drive 2224 stores programs and data used by the CPU 2212 in the computer 2200. The DVD-ROM drive 2226 reads programs or data from the DVD-ROM 2201 and provides the programs or data to the hard disk drive 2224 via the RAM 2214. The IC card drive reads programs and data from an IC card and/or writes programs and data to an IC card.

ROM2230はその中に、アクティブ化時にコンピュータ2200によって実行されるブートプログラム等、および/またはコンピュータ2200のハードウェアに依存するプログラムを格納する。入/出力チップ2240はまた、様々な入/出力ユニットをパラレルポート、シリアルポート、キーボードポート、マウスポート等を介して、入/出力コントローラ2220に接続してよい。 ROM 2230 stores therein a boot program, etc., executed by computer 2200 upon activation, and/or a program that depends on the hardware of computer 2200. Input/output chip 2240 may also connect various input/output units to input/output controller 2220 via a parallel port, a serial port, a keyboard port, a mouse port, etc.

プログラムが、DVD-ROM2201またはICカードのようなコンピュータ可読媒体によって提供される。プログラムは、コンピュータ可読媒体から読み取られ、コンピュータ可読媒体の例でもあるハードディスクドライブ2224、RAM2214、またはROM2230にインストールされ、CPU2212によって実行される。これらのプログラム内に記述される情報処理は、コンピュータ2200に読み取られ、プログラムと、上記様々なタイプのハードウェアリソースとの間の連携をもたらす。装置または方法が、コンピュータ2200の使用に従い情報の操作または処理を実現することによって構成されてよい。 The programs are provided by a computer-readable medium such as a DVD-ROM 2201 or an IC card. The programs are read from the computer-readable medium, installed in the hard disk drive 2224, RAM 2214, or ROM 2230, which are also examples of computer-readable media, and executed by the CPU 2212. The information processing described in these programs is read by the computer 2200, and brings about cooperation between the programs and the various types of hardware resources described above. An apparatus or method may be constructed by realizing the manipulation or processing of information according to the use of the computer 2200.

例えば、通信がコンピュータ2200および外部デバイス間で実行される場合、CPU2212は、RAM2214にロードされた通信プログラムを実行し、通信プログラムに記述された処理に基づいて、通信インターフェイス2222に対し、通信処理を命令してよい。通信インターフェイス2222は、CPU2212の制御下、RAM2214、ハードディスクドライブ2224、DVD-ROM2201、またはICカードのような記録媒体内に提供される送信バッファ処理領域に格納された送信データを読み取り、読み取られた送信データをネットワークに送信し、またはネットワークから受信された受信データを記録媒体上に提供される受信バッファ処理領域等に書き込む。 For example, when communication is performed between computer 2200 and an external device, CPU 2212 may execute a communication program loaded into RAM 2214 and instruct communication interface 2222 to perform communication processing based on the processing described in the communication program. Under the control of CPU 2212, communication interface 2222 reads transmission data stored in a transmission buffer processing area provided in RAM 2214, hard disk drive 2224, DVD-ROM 2201, or a recording medium such as an IC card, and transmits the read transmission data to the network, or writes reception data received from the network to a reception buffer processing area or the like provided on the recording medium.

また、CPU2212は、ハードディスクドライブ2224、DVD-ROMドライブ2226(DVD-ROM2201)、ICカード等のような外部記録媒体に格納されたファイルまたはデータベースの全部または必要な部分がRAM2214に読み取られるようにし、RAM2214上のデータに対し様々なタイプの処理を実行してよい。CPU2212は次に、処理されたデータを外部記録媒体にライトバックする。 The CPU 2212 may also cause all or a necessary portion of a file or database stored on an external recording medium such as the hard disk drive 2224, the DVD-ROM drive 2226 (DVD-ROM 2201), an IC card, etc. to be read into the RAM 2214, and perform various types of processing on the data on the RAM 2214. The CPU 2212 then writes back the processed data to the external recording medium.

様々なタイプのプログラム、データ、テーブル、およびデータベースのような様々なタイプの情報が記録媒体に格納され、情報処理を受けてよい。CPU2212は、RAM2214から読み取られたデータに対し、本開示の随所に記載され、プログラムの命令シーケンスによって指定される様々なタイプの操作、情報処理、条件判断、条件分岐、無条件分岐、情報の検索/置換等を含む、様々なタイプの処理を実行してよく、結果をRAM2214に対しライトバックする。また、CPU2212は、記録媒体内のファイル、データベース等における情報を検索してよい。例えば、各々が第2の属性の属性値に関連付けられた第1の属性の属性値を有する複数のエントリが記録媒体内に格納される場合、CPU2212は、第1の属性の属性値が指定される、条件に一致するエントリを当該複数のエントリの中から検索し、当該エントリ内に格納された第2の属性の属性値を読み取り、それにより予め定められた条件を満たす第1の属性に関連付けられた第2の属性の属性値を取得してよい。 Various types of information, such as various types of programs, data, tables, and databases, may be stored in the recording medium and undergo information processing. CPU 2212 may perform various types of processing on data read from RAM 2214, including various types of operations, information processing, conditional judgment, conditional branching, unconditional branching, information search/replacement, etc., as described throughout this disclosure and specified by the instruction sequence of the program, and write back the results to RAM 2214. CPU 2212 may also search for information in a file, database, etc. in the recording medium. For example, if multiple entries each having an attribute value of a first attribute associated with an attribute value of a second attribute are stored in the recording medium, CPU 2212 may search for an entry that matches a condition, in which an attribute value of the first attribute is specified, from among the multiple entries, read the attribute value of the second attribute stored in the entry, and thereby obtain the attribute value of the second attribute associated with the first attribute that satisfies a predetermined condition.

上で説明したプログラムまたはソフトウェアモジュールは、コンピュータ2200上またはコンピュータ2200近傍のコンピュータ可読媒体に格納されてよい。また、専用通信ネットワークまたはインターネットに接続されたサーバーシステム内に提供されるハードディスクまたはRAMのような記録媒体が、コンピュータ可読媒体として使用可能であり、それによりプログラムを、ネットワークを介してコンピュータ2200に提供する。 The above-described program or software module may be stored on a computer-readable medium on or near the computer 2200. Also, a recording medium such as a hard disk or RAM provided in a server system connected to a dedicated communication network or the Internet can be used as a computer-readable medium, thereby providing the program to the computer 2200 via the network.

以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。 The present invention has been described above using an embodiment, but the technical scope of the present invention is not limited to the scope described in the above embodiment. It is clear to those skilled in the art that various modifications and improvements can be made to the above embodiment. It is clear from the claims that forms with such modifications or improvements can also be included in the technical scope of the present invention.

特許請求の範囲、明細書、および図面中において示した装置、システム、プログラム、および方法における動作、手順、ステップ、および段階等の各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」等と明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。特許請求の範囲、明細書、および図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」等を用いて説明したとしても、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。 The order of execution of each process, such as operations, procedures, steps, and stages, in the devices, systems, programs, and methods shown in the claims, specifications, and drawings is not specifically stated as "before" or "prior to," and it should be noted that the processes may be performed in any order, unless the output of a previous process is used in a later process. Even if the operational flow in the claims, specifications, and drawings is explained using "first," "next," etc. for convenience, it does not mean that it is necessary to perform the processes in this order.

10 判定装置、20 測定対象、100 撮像部、105 撮影画像記憶部、110 取得部、115 算出部、120 再構成画像生成部、125 非正常度算出部、130 判定部、132 解析処理部、135 結果出力部、137 モデル生成部、145 基準画像記憶部、150 学習処理部、155 モデル記憶部、415 算出部、420 特徴量算出部、425 非正常度算出部、600 判定装置、610 前処理部、700 判定装置、710 培養部、800 判定装置、810 分配部、815-1~N 算出部、1000 判定装置、1015-1~M 算出部、1037-1~M モデル生成部、2200 コンピュータ、2201 DVD-ROM、2210 ホストコントローラ、2212 CPU、2214 RAM、2216 グラフィックコントローラ、2218 ディスプレイデバイス、2220 入/出力コントローラ、2222 通信インターフェイス、2224 ハードディスクドライブ、2226 DVD-ROMドライブ、2230 ROM、2240 入/出力チップ、2242 キーボード 10 Determination device, 20 Measurement object, 100 Imaging unit, 105 Photographed image storage unit, 110 Acquisition unit, 115 Calculation unit, 120 Reconstruction image generation unit, 125 Abnormality calculation unit, 130 Determination unit, 132 Analysis processing unit, 135 Result output unit, 137 Model generation unit, 145 Reference image storage unit, 150 Learning processing unit, 155 Model storage unit, 415 Calculation unit, 420 Feature calculation unit, 425 Abnormality calculation unit, 600 Determination device, 610 Preprocessing unit, 700 Determination device, 710 Culture unit, 800 Determination device, 810 Distribution unit, 815-1 to N Calculation unit, 1000 Determination device, 1015-1 to M Calculation unit, 1037-1 to M Model generation unit, 2200 Computer, 2201 DVD-ROM, 2210 host controller, 2212 CPU, 2214 RAM, 2216 graphic controller, 2218 display device, 2220 input/output controller, 2222 communication interface, 2224 hard disk drive, 2226 DVD-ROM drive, 2230 ROM, 2240 input/output chip, 2242 keyboard

Claims (19)

細胞を含む視野を撮影した撮影画像を取得する取得部と、
正常に培養された細胞を撮影した1または複数の基準画像を基準とする、前記撮影画像の非正常度を算出する算出部と、
前記非正常度に基づいて、前記撮影画像に撮影された細胞の培養に異常があったか否かを判定する判定部と
を備え、
前記算出部は、
前記撮影画像を前記1または複数の基準画像に類似するように再構成した再構成画像を生成する再構成画像生成部と、
前記撮影画像および前記再構成画像の差に基づいて、前記非正常度を算出する非正常度算出部と
を有し、
前記再構成画像生成部は、前記1または複数の基準画像のうちの各基準画像の特徴を抽出し、抽出した特徴から各基準画像を復元するように学習された再構成モデルに前記撮影画像を入力して、前記再構成画像を生成し、
正常に培養されたと判断された細胞を含む視野を撮影した前記1または複数の基準画像を用いて前記再構成モデルの学習処理を行なう学習処理部を更に備える
判定装置。
an acquisition unit for acquiring a captured image of a field of view including cells;
A calculation unit that calculates a degree of abnormality of the captured image based on one or more reference images of normally cultured cells;
a determination unit that determines whether or not there is an abnormality in the culture of the cells captured in the captured image based on the degree of abnormality,
The calculation unit is
a reconstructed image generating unit that generates a reconstructed image by reconstructing the captured image so as to be similar to the one or more reference images;
an abnormality degree calculation unit that calculates the abnormality degree based on a difference between the captured image and the reconstructed image,
the reconstructed image generating unit extracts features of each of the one or more reference images, and inputs the captured image into a reconstruction model trained to restore each of the reference images from the extracted features, thereby generating the reconstructed image;
The determination device further comprises a learning processing unit that performs learning processing of the reconstructed model using the one or more reference images obtained by capturing a field of view including cells that have been determined to have been normally cultured.
前記学習処理部は、前記判定部により細胞の培養に異常があったと判定されなかった前記撮影画像を、新たな基準画像として前記1または複数の基準画像の組に追加して、前記再構成モデルの学習処理を行なう請求項に記載の判定装置。 The determination device according to claim 1, wherein the learning processing unit adds the captured image for which the determination unit has not determined that there was an abnormality in cell culture to the set of one or more reference images as a new reference image, and performs a learning process for the reconstruction model. 細胞を含む視野を撮影した撮影画像を取得する取得部と、
正常に培養された細胞を撮影した1または複数の基準画像を基準とする、前記撮影画像の非正常度を算出する算出部と、
前記非正常度に基づいて、前記撮影画像に撮影された細胞の培養に異常があったか否かを判定する判定部と
を備え、
前記算出部は、
前記撮影画像を前記1または複数の基準画像に類似するように再構成した再構成画像を生成する再構成画像生成部と、
前記撮影画像および前記再構成画像の差に基づいて、前記非正常度を算出する非正常度算出部と
を有し、
前記再構成画像生成部は、前記1または複数の基準画像のうちの各基準画像の特徴を抽出し、抽出した特徴から各基準画像を復元するように学習された再構成モデルに前記撮影画像を入力して、前記再構成画像を生成し、
複数の前記算出部を備え、
前記複数の算出部が有する複数の前記再構成画像生成部は、互いに異なる複数の前記再構成モデルのそれぞれに前記撮影画像を入力して、複数の前記再構成画像を生成し、
前記複数の算出部が有する複数の前記非正常度算出部は、前記複数の再構成画像のそれぞれについて、前記非正常度を算出し、
前記判定部は、前記複数の再構成画像のそれぞれの前記非正常度を統合した判定結果を出力する
判定装置。
an acquisition unit for acquiring a captured image of a field of view including cells;
A calculation unit that calculates a degree of abnormality of the captured image based on one or more reference images of normally cultured cells;
a determination unit that determines whether or not there is an abnormality in the culture of the cells captured in the captured image based on the degree of abnormality,
The calculation unit is
a reconstructed image generating unit that generates a reconstructed image by reconstructing the captured image so as to be similar to the one or more reference images;
an abnormality degree calculation unit that calculates the abnormality degree based on a difference between the captured image and the reconstructed image,
the reconstructed image generating unit extracts features of each of the one or more reference images, and inputs the captured image into a reconstruction model trained to restore each of the reference images from the extracted features, thereby generating the reconstructed image;
A plurality of the calculation units are provided,
The plurality of reconstructed image generating units included in the plurality of calculation units input the captured image to each of the plurality of reconstructed models different from each other to generate a plurality of reconstructed images;
The plurality of abnormality degree calculation units included in the plurality of calculation units calculate the abnormality degree for each of the plurality of reconstructed images,
The determination unit outputs a determination result obtained by integrating the degrees of abnormality of each of the plurality of reconstructed images.
細胞を含む視野を撮影した撮影画像を取得する取得部と、
正常に培養された細胞を撮影した1または複数の基準画像を基準とする、前記撮影画像の非正常度を算出する算出部と、
前記非正常度に基づいて、前記撮影画像に撮影された細胞の培養に異常があったか否かを判定する判定部と
を備え、
前記取得部は、複数の視野のそれぞれについて前記撮影画像を取得し、
複数の前記算出部を備え、
前記複数の算出部は、前記複数の視野のそれぞれの前記撮影画像の前記非正常度を算出し、
前記判定部は、前記複数の視野のそれぞれの前記撮影画像の前記非正常度を統合した判定結果を出力する
判定装置。
an acquisition unit for acquiring a captured image of a field of view including cells;
A calculation unit that calculates a degree of abnormality of the captured image based on one or more reference images of normally cultured cells;
a determination unit that determines whether or not there is an abnormality in the culture of the cells captured in the captured image based on the degree of abnormality,
The acquisition unit acquires the captured image for each of a plurality of fields of view,
A plurality of the calculation units are provided,
The plurality of calculation units calculate the degree of abnormality of the captured image of each of the plurality of fields of view,
The determination unit outputs a determination result that integrates the degrees of abnormality of the captured images in the plurality of fields of view.
前記判定部は、培養用プレートまたはウェル毎に、前記非正常度を統合した判定結果を出力する請求項に記載の判定装置。 The determination device according to claim 4 , wherein the determination unit outputs a determination result that integrates the degree of abnormality for each culture plate or each well. 前記判定部は、複数の培養用プレートまたはウェルについての前記非正常度を統合した判定結果を出力する請求項に記載の判定装置。 The determination device according to claim 4 , wherein the determination unit outputs a determination result that integrates the degrees of abnormality for a plurality of culture plates or wells. 細胞を含む視野を撮影した撮影画像を取得する取得部と、
正常に培養された細胞を撮影した1または複数の基準画像を基準とする、前記撮影画像の非正常度を算出する算出部と、
前記非正常度に基づいて、前記撮影画像に撮影された細胞の培養に異常があったか否かを判定する判定部と
を備え、
前記取得部は、細胞の培養条件を更に取得し、
前記算出部は、取得した前記培養条件に対応する培養条件で正常に培養された細胞を撮影した前記1または複数の基準画像を基準とする前記非正常度を算出する
判定装置。
an acquisition unit for acquiring a captured image of a field of view including cells;
A calculation unit that calculates a degree of abnormality of the captured image based on one or more reference images of normally cultured cells;
a determination unit that determines whether or not there is an abnormality in the culture of the cells captured in the captured image based on the degree of abnormality,
The acquisition unit further acquires cell culture conditions,
The calculation unit calculates the degree of abnormality based on the one or more reference images obtained by photographing cells normally cultured under culture conditions corresponding to the acquired culture conditions.
前記算出部は、
前記撮影画像の特徴量を算出する特徴量算出部と、
前記撮影画像の特徴量と、前記1または複数の基準画像のそれぞれの基準特徴量とに基づいて、前記非正常度を算出する非正常度算出部と
を有する請求項1またはからのいずれか一項に記載の判定装置。
The calculation unit is
A feature amount calculation unit that calculates a feature amount of the captured image;
The determination device according to claim 1 , further comprising: an abnormality degree calculation unit that calculates the abnormality degree based on a feature amount of the captured image and each of the reference feature amounts of the one or more reference images.
前記取得部は、細胞培養過程を時系列で撮影した前記撮影画像を取得し、
前記算出部は、正常な細胞培養過程を時系列で撮影した前記1または複数の基準画像を基準とする前記非正常度を算出する
請求項1からのいずれか一項に記載の判定装置。
The acquisition unit acquires the captured images of a cell culture process in time series,
The determination device according to claim 1 , wherein the calculation unit calculates the degree of abnormality based on the one or more reference images obtained by capturing a normal cell culture process in time series.
前記撮影画像に前処理を行なう前処理部を更に備え、
前記算出部は、前処理を行なった前記撮影画像を用いて前記非正常度を算出する
請求項1からのいずれか一項に記載の判定装置。
A pre-processing unit that performs pre-processing on the captured image is further provided,
The determination device according to claim 1 , wherein the calculation unit calculates the degree of abnormality by using the captured image that has been preprocessed.
前記前処理は、細胞または細胞塊の画像の3次元再構成処理またはエッジ強調処理のうちの少なくとも1つを含む請求項10に記載の判定装置。 The determination device according to claim 10 , wherein the pre-processing includes at least one of a three-dimensional reconstruction process and an edge enhancement process of an image of a cell or a cell cluster. 判定装置が、細胞を含む視野を撮影した撮影画像を取得することと、
前記判定装置が、正常に培養された細胞を撮影した1または複数の基準画像を基準とする、前記撮影画像の非正常度を算出することと、
前記判定装置が、前記非正常度に基づいて、前記撮影画像に撮影された細胞の培養に異常があったか否かを判定することと
を含み、
前記撮影画像の非正常度を算出することは、
前記判定装置が、前記撮影画像を前記1または複数の基準画像に類似するように再構成した再構成画像を生成することと、
前記判定装置が、前記撮影画像および前記再構成画像の差に基づいて、前記非正常度を算出することと
を含み、
前記再構成画像の生成において、前記判定装置が、前記1または複数の基準画像のうちの各基準画像の特徴を抽出し、抽出した特徴から各基準画像を復元するように学習された再構成モデルに前記撮影画像を入力して、前記再構成画像を生成し、
前記判定装置が、正常に培養されたと判断された細胞を含む視野を撮影した前記1または複数の基準画像を用いて前記再構成モデルの学習処理を行なうことを更に含む
判定方法。
The determination device acquires a captured image of a field of view including cells;
The determination device calculates a degree of abnormality of the captured image based on one or more reference images of normally cultured cells;
The determination device determines whether or not there is an abnormality in the culture of the cells captured in the captured image based on the degree of abnormality,
Calculating the degree of abnormality of the captured image
The determination device generates a reconstructed image by reconstructing the captured image so as to be similar to the one or more reference images;
The determination device calculates the degree of abnormality based on a difference between the captured image and the reconstructed image,
In generating the reconstructed image, the determination device extracts features of each of the one or more reference images, and inputs the captured image into a reconstruction model that has been trained to restore each reference image from the extracted features, thereby generating the reconstructed image;
The determination method further includes performing a learning process for the reconstruction model by the determination device using the one or more reference images obtained by capturing a field of view including cells determined to have been normally cultured.
判定装置が、細胞を含む視野を撮影した撮影画像を取得することと、
前記判定装置が、正常に培養された細胞を撮影した1または複数の基準画像を基準とする、前記撮影画像の非正常度を算出することと、
前記判定装置が、前記非正常度に基づいて、前記撮影画像に撮影された細胞の培養に異常があったか否かを判定することと
を含み、
前記撮影画像の非正常度を算出することは、
前記判定装置が、前記撮影画像を前記1または複数の基準画像に類似するように再構成した再構成画像を生成することと、
前記判定装置が、前記撮影画像および前記再構成画像の差に基づいて、前記非正常度を算出することと
を含み、
前記再構成画像の生成において、前記判定装置が、前記1または複数の基準画像のうちの各基準画像の特徴を抽出し、抽出した特徴から各基準画像を復元するように学習された、互いに異なる複数の再構成モデルに前記撮影画像を入力して、複数の前記再構成画像を生成し、
前記細胞の培養に異常があったか否かの判定において、前記判定装置が、前記複数の再構成画像のそれぞれの前記非正常度を統合した判定結果を出力する
判定方法。
The determination device acquires a captured image of a field of view including cells;
The determination device calculates a degree of abnormality of the captured image based on one or more reference images of normally cultured cells;
The determination device determines whether or not there is an abnormality in the culture of the cells captured in the captured image based on the degree of abnormality,
Calculating the degree of abnormality of the captured image
The determination device generates a reconstructed image by reconstructing the captured image so as to be similar to the one or more reference images;
The determination device calculates the degree of abnormality based on a difference between the captured image and the reconstructed image,
In generating the reconstructed images, the determination device extracts features of each of the one or more reference images, and inputs the captured images into a plurality of different reconstruction models that are trained to restore each of the reference images from the extracted features, thereby generating a plurality of the reconstructed images;
The determination method, in determining whether or not an abnormality has occurred in the cell culture, wherein the determination device outputs a determination result that integrates the degree of abnormality of each of the plurality of reconstructed images.
判定装置が、細胞を含む視野を撮影した撮影画像を取得することと、
前記判定装置が、正常に培養された細胞を撮影した1または複数の基準画像を基準とする、前記撮影画像の非正常度を算出することと、
前記判定装置が、前記非正常度に基づいて、前記撮影画像に撮影された細胞の培養に異常があったか否かを判定することと
を含み、
前記撮影画像の取得において、前記判定装置が、複数の視野のそれぞれについて前記撮影画像を取得し、
前記撮影画像の非正常度の算出において、前記判定装置が、前記複数の視野のそれぞれの前記撮影画像の前記非正常度を算出し、
前記細胞の培養に異常があったか否かの判定において、前記判定装置が、前記複数の視野のそれぞれの前記撮影画像の前記非正常度を統合した判定結果を出力する
判定方法。
The determination device acquires a captured image of a field of view including cells;
The determination device calculates a degree of abnormality of the captured image based on one or more reference images of normally cultured cells;
The determination device determines whether or not there is an abnormality in the culture of the cells captured in the captured image based on the degree of abnormality,
In acquiring the captured images, the determination device acquires the captured images for each of a plurality of fields of view,
In calculating the degree of abnormality of the captured image, the determination device calculates the degree of abnormality of each of the captured images in the plurality of fields of view,
The method of determining whether or not there is an abnormality in the cell culture, the determination device outputs a determination result that integrates the degree of abnormality of the captured images of each of the multiple fields of view.
判定装置が、細胞を含む視野を撮影した撮影画像を取得することと、
前記判定装置が、正常に培養された細胞を撮影した1または複数の基準画像を基準とする、前記撮影画像の非正常度を算出することと、
前記判定装置が、前記非正常度に基づいて、前記撮影画像に撮影された細胞の培養に異常があったか否かを判定することと
を含み、
前記判定装置が、細胞の培養条件を更に取得し、
前記撮影画像の非正常度の算出において、前記判定装置が、取得した前記培養条件に対応する培養条件で正常に培養された細胞を撮影した前記1または複数の基準画像を基準とする前記非正常度を算出する
判定方法。
The determination device acquires a captured image of a field of view including cells;
The determination device calculates a degree of abnormality of the captured image based on one or more reference images of normally cultured cells;
The determination device determines whether or not there is an abnormality in the culture of the cells captured in the captured image based on the degree of abnormality,
The determination device further acquires cell culture conditions,
A determination method in which, in calculating the degree of abnormality of the captured image, the determination device calculates the degree of abnormality based on one or more reference images photographing cells normally cultured under culture conditions corresponding to the acquired culture conditions.
コンピュータにより実行され、前記コンピュータを、
細胞を含む視野を撮影した撮影画像を取得する取得部と、
正常に培養された細胞を撮影した1または複数の基準画像を基準とする、前記撮影画像の非正常度を算出する算出部と、
前記非正常度に基づいて、前記撮影画像に撮影された細胞の培養に異常があったか否かを判定する判定部と
して機能させ、
前記算出部は、
前記撮影画像を前記1または複数の基準画像に類似するように再構成した再構成画像を生成する再構成画像生成部と、
前記撮影画像および前記再構成画像の差に基づいて、前記非正常度を算出する非正常度算出部と
を有し、
前記再構成画像生成部は、前記1または複数の基準画像のうちの各基準画像の特徴を抽出し、抽出した特徴から各基準画像を復元するように学習された再構成モデルに前記撮影画像を入力して、前記再構成画像を生成し、
前記コンピュータを、
正常に培養されたと判断された細胞を含む視野を撮影した前記1または複数の基準画像を用いて前記再構成モデルの学習処理を行なう学習処理部
として更に機能させる判定プログラム。
The method is executed by a computer, causing the computer to:
an acquisition unit for acquiring a captured image of a field of view including cells;
A calculation unit that calculates a degree of abnormality of the captured image based on one or more reference images of normally cultured cells;
a determining unit that determines whether or not there is an abnormality in the culture of the cells captured in the captured image based on the degree of abnormality;
The calculation unit is
a reconstructed image generating unit that generates a reconstructed image by reconstructing the captured image so as to be similar to the one or more reference images;
an abnormality degree calculation unit that calculates the abnormality degree based on a difference between the captured image and the reconstructed image,
the reconstructed image generating unit extracts features of each of the one or more reference images, and inputs the captured image into a reconstruction model trained to restore each of the reference images from the extracted features, thereby generating the reconstructed image;
The computer,
a learning processing unit that performs learning processing of the reconstructed model using the one or more reference images obtained by capturing a field of view including cells that have been determined to have been normally cultured.
コンピュータにより実行され、前記コンピュータを、
細胞を含む視野を撮影した撮影画像を取得する取得部と、
正常に培養された細胞を撮影した1または複数の基準画像を基準とする、前記撮影画像の非正常度を算出する算出部と、
前記非正常度に基づいて、前記撮影画像に撮影された細胞の培養に異常があったか否かを判定する判定部と
して機能させ、
前記算出部は、
前記撮影画像を前記1または複数の基準画像に類似するように再構成した再構成画像を生成する再構成画像生成部と、
前記撮影画像および前記再構成画像の差に基づいて、前記非正常度を算出する非正常度算出部と
を有し、
前記再構成画像生成部は、前記1または複数の基準画像のうちの各基準画像の特徴を抽出し、抽出した特徴から各基準画像を復元するように学習された再構成モデルに前記撮影画像を入力して、前記再構成画像を生成し、
前記コンピュータを複数の前記算出部として機能させ、
前記複数の算出部が有する複数の前記再構成画像生成部は、互いに異なる複数の前記再構成モデルのそれぞれに前記撮影画像を入力して、複数の前記再構成画像を生成し、
前記複数の算出部が有する複数の前記非正常度算出部は、前記複数の再構成画像のそれぞれについて、前記非正常度を算出し、
前記判定部は、前記複数の再構成画像のそれぞれの前記非正常度を統合した判定結果を出力する
判定プログラム。
The method is executed by a computer, causing the computer to:
an acquisition unit for acquiring a captured image of a field of view including cells;
A calculation unit that calculates a degree of abnormality of the captured image based on one or more reference images of normally cultured cells;
a determining unit that determines whether or not there is an abnormality in the culture of the cells captured in the captured image based on the degree of abnormality;
The calculation unit is
a reconstructed image generating unit that generates a reconstructed image by reconstructing the captured image so as to be similar to the one or more reference images;
an abnormality degree calculation unit that calculates the abnormality degree based on a difference between the captured image and the reconstructed image,
the reconstructed image generating unit extracts features of each of the one or more reference images, and inputs the captured image into a reconstruction model trained to restore each of the reference images from the extracted features, thereby generating the reconstructed image;
causing the computer to function as a plurality of the calculation units;
The plurality of reconstructed image generating units included in the plurality of calculation units input the captured image to each of the plurality of reconstructed models different from each other to generate a plurality of reconstructed images;
The plurality of abnormality degree calculation units included in the plurality of calculation units calculate the abnormality degree for each of the plurality of reconstructed images,
The determination unit outputs a determination result obtained by integrating the degrees of abnormality of each of the plurality of reconstructed images.
コンピュータにより実行され、前記コンピュータを、
細胞を含む視野を撮影した撮影画像を取得する取得部と、
正常に培養された細胞を撮影した1または複数の基準画像を基準とする、前記撮影画像の非正常度を算出する算出部と、
前記非正常度に基づいて、前記撮影画像に撮影された細胞の培養に異常があったか否かを判定する判定部と
して機能させ、
前記取得部は、複数の視野のそれぞれについて前記撮影画像を取得し、
前記コンピュータを複数の前記算出部として機能させ、
前記複数の算出部は、前記複数の視野のそれぞれの前記撮影画像の前記非正常度を算出し、
前記判定部は、前記複数の視野のそれぞれの前記撮影画像の前記非正常度を統合した判定結果を出力する
判定プログラム。
The method is executed by a computer, causing the computer to:
an acquisition unit for acquiring a captured image of a field of view including cells;
A calculation unit that calculates a degree of abnormality of the captured image based on one or more reference images of normally cultured cells;
a determining unit that determines whether or not there is an abnormality in the culture of the cells captured in the captured image based on the degree of abnormality;
The acquisition unit acquires the captured image for each of a plurality of fields of view,
causing the computer to function as a plurality of the calculation units;
The plurality of calculation units calculate the degree of abnormality of the captured image of each of the plurality of fields of view,
The determination unit outputs a determination result that integrates the degrees of abnormality of the captured images of the plurality of fields of view.
コンピュータにより実行され、前記コンピュータを、
細胞を含む視野を撮影した撮影画像を取得する取得部と、
正常に培養された細胞を撮影した1または複数の基準画像を基準とする、前記撮影画像の非正常度を算出する算出部と、
前記非正常度に基づいて、前記撮影画像に撮影された細胞の培養に異常があったか否かを判定する判定部と
して機能させ、
前記取得部は、細胞の培養条件を更に取得し、
前記算出部は、取得した前記培養条件に対応する培養条件で正常に培養された細胞を撮影した前記1または複数の基準画像を基準とする前記非正常度を算出する
判定プログラム。
The method is executed by a computer, causing the computer to:
an acquisition unit for acquiring a captured image of a field of view including cells;
A calculation unit that calculates a degree of abnormality of the captured image based on one or more reference images of normally cultured cells;
a determining unit that determines whether or not there is an abnormality in the culture of the cells captured in the captured image based on the degree of abnormality;
The acquisition unit further acquires cell culture conditions,
The calculation unit calculates the degree of abnormality based on the one or more reference images obtained by photographing cells normally cultured under culture conditions corresponding to the acquired culture conditions.
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