JPH0568253A - 長時間ビデオ録画装置 - Google Patents

長時間ビデオ録画装置

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JPH0568253A
JPH0568253A JP20926291A JP20926291A JPH0568253A JP H0568253 A JPH0568253 A JP H0568253A JP 20926291 A JP20926291 A JP 20926291A JP 20926291 A JP20926291 A JP 20926291A JP H0568253 A JPH0568253 A JP H0568253A
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JP
Japan
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recording
center
gravity
long
area
Prior art date
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Pending
Application number
JP20926291A
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English (en)
Inventor
Toshio Yasunaka
敏男 安中
Hiroyuki Suzuki
弘之 鈴木
Makoto Aoki
真 青木
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Tokyo Keiki Inc
Original Assignee
Tokimec Inc
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】顕微鏡の観察画像の中の特定の細胞の状態を長
時間に亘って録画記録できるようにした長時間ビデオ録
画装置に関し、移動したり成長したりする対象物であっ
ても、常に画面中央部にくるようにステージを移動制御
して移動する対象物の長時間録画が確実にできるように
することを目的とする。 【構成】CCDカメラで捕えた顕微鏡の観察画像の中の
録画対象物としての細胞が存在する領域を重心演算を行
う処理領域として設定し、この設定領域の2値化画像か
ら録画対象物の重心を算出し、録画対象物の重心が画面
中央部から移動しないように顕微鏡のステージ駆動部を
制御する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、顕微鏡の観察画像の中
の特定の細胞を状態を長時間に亘って録画記録できるよ
うにした長時間ビデオ録画装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、この種の長時間ビデオ録画装置と
しては、例えば図4に示すものがある。図4において、
1は顕微鏡であり、顕微鏡1のステージ2に乗せたシャ
ーレやスライドガラス等の容器3内の試料を対物レンズ
4で把え、内部の光学系により拡大して接眼レンズ5に
より結像させる。顕微鏡1の接眼レンズ5側にはCCD
カメラ6が装着され、観察画像を撮像する。
【0003】CCDカメラ6で捕えた観察画像はビデオ
信号はビテオデッキに与えられ、観察画像を録画するこ
とができる。ビデオデッキ7の録画制御はコンピュータ
8及びコントローラ9によって行われる。例えばコンピ
ュータ8で撮影コマ数やインターバル時間等の撮影スケ
ジュールを作成し、コンピュータ8からの撮影スケジュ
ールに従ってコントローラ10がビデオデッキ7の録画
動作を制御し、長時間に亘るビデオ録画を行う。
【0004】
【課題を解決するための手段】しかしながら、このよう
な従来の長時間ビデオ録画装置にあっては、観察対象物
がバクテリア等のように運動する生物であった場合に
は、録画記録中に対象物が動き回り、また液体に懸濁し
た対象物の場合にも撮影時の照明光による温度上昇で起
きる対流で対象物が移動し、対象物を例えば画面中心付
近に常に捕えておくことができず、最悪の場合には撮影
画面から出てしまい、何も撮影されていないこともあ
る。
【0005】また成長の早い生物にあっては、最初画面
の中央に対象物を捕えていても、そのうちに上下或いは
左右いずれかの部分が欠けてしまう問題があった。本発
明は、このような従来の問題点に鑑みてなされたもの
で、移動したり成長したりする対象物であっても、常に
画面中央にくるようにステージを移動制御して移動する
対象物の録画記録を長時間に亘って確実にできる長時間
ビデオ録画装置を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
本発明にあっては次のように構成する。尚、併せて実施
例図面中の符号を示す。まず本発明は、録画対象物を観
察する顕微鏡1と、顕微鏡1の観察画像を撮像するCC
Dカメラ等の撮像装置6と、撮像装置6で撮影した観察
画像を録画する録画装置(ビデオデッキ)7と、録画装
置7を制御する録画制御装置(コントローラ)9とを備
えた長時間ビデオ録画装置を対象とする。
【0007】このような長時間ビデオ録画装置につき本
発明にあっては、撮像装置6からの観察画像の中に重心
演算を行う録画対象物を含む処理領域を設定する領域設
定部12と、領域設定部12による設定領域の2値化画
像から録画対象物の重心を算出する重心演算部14と、
録画対象物の重心が画面上で移動しないように顕微鏡1
のステージ駆動部11を制御する移動判定制御部15と
設けたことを特徴とする。
【0008】ここで重心演算部14は、録画対象物に外
接する4角形の領域を重心演算領域として設定する。ま
た領域設定部12は、前回の重心演算の際に設定した録
画対象物に外接する4角形の領域より僅か広い領域を今
回の処理領域として設定する。更に、移動判定制御部1
5は、前回の重心Gi-1 と今回の重心Gi までの移動量
が所定値を越えた時に、録画対象物が移動したと判定し
てステージを移動させる。
【0009】また移動判定制御部15は、前回の重心G
i-1 と今回の重心Gi のX方向とY方向の座標値の差の
絶対値のいずれか一方が所定値を越えた時に、録画対象
物が移動したと判定してステージを移動させるようにし
ても良い。
【0010】
【作用】このような構成を備えた本発明の長時間ビデオ
録画装置によれば、最初に録画対象となる例えば細胞等
を画面中央部にセットしておけば、連続的な録画記録或
いはインターバル時間を置いた間欠的な録画記録のいず
れにおいても、録画対象として設定された細胞の重心位
置が算出され、録画対象物が常に観察画面の中央に位置
するように自動的にステージ移動が行われる。
【0011】このため録画対象となる細胞が動いたり成
長しても、常に録画対象となる細胞を画面中心で捕えて
確実な長時間録画を得ることができる。
【0012】
【実施例】図1は本発明の装置構成の一実施例を示した
実施例構成図である。図1において、1は顕微鏡であ
り、ステージ2の上に乗せたシャーレ等の容器3内に観
察対象となる適宜の試料を入れている。ステージ2には
ステージ駆動部11が設けられ、モータ駆動によりX軸
及びY軸の直交する2軸方向にステージ2を移動できる
ようにしている。
【0013】ステージ2に乗せた容器3内の試料は、対
物レンズ4で捕えられ、内部の顕微鏡光学系で拡大され
て接眼レンズ5により結像される。接眼レンズ5側には
撮像装置として例えばCCDカメラ6が装着され、接眼
レンズ5で見たと同じ観察画像を撮像してビデオ信号を
出力する。CCDカメラ6からのビデオ信号はビデオデ
ッキ7に与えられ、さらにモニタテレビ10にも与えら
れる。またCCDカメラ6からのビデオ信号はコンピュ
ータ8に与えられ画像処理により常に観察対象とした細
胞が画面中央に位置するようにステージ駆動部11を制
御する。
【0014】ビデオデッキ7の制御はコントローラ9で
行われる。コントローラ9はコンピュータ8に設定した
撮影コマ数やインターバル時間等の撮影スケジュールに
従った制御信号を受けてビデオデッキ7の録画動作を行
う。図2は本発明で長時間ビテオ録画のために録画対象
物を常に画面中央に位置させるステージ移動制御を行う
ための制御構成を示した実施例構成図である。
【0015】図2において、コンピュータ8には領域設
定部12、2値化部13、重心演算部14及び移動判定
制御部15としての機能をプログラム制御により実現す
る。領域設定部12は、CCDカメラ6から得られた観
察画像の中の観察対象となる細胞を含む4角形の領域を
処理領域として設定する。2値化部13は領域設定部1
2で設定した領域の画像信号を、画素毎に白か黒かを示
す2値化信号に変換して重心演算部14に出力する。こ
こで背景を示す白画素の値は0、対象物を示す黒画素の
値は1とする。
【0016】重心演算部14は2値化部13から得られ
た領域につき、更に対象物としての細胞に外接する4角
形の領域を求め、この外接4角形領域につき、黒画素1
のX軸方向及びY軸方向のヒストグラム(投影値)及び
黒画素1の総数を求め、これを用いて重心Gの座標
(x,y)を算出する。この重心演算については後の説
明で詳細に説明する。
【0017】移動判定制御部15は、前回の重心位置と
今回の重心位置を比較して観察対象となる細胞が移動し
たか否か判定し、移動した場合には移動量分だけ逆方向
に戻すようにステージ駆動部11を制御する。図3は図
2のコンピュータ8による本発明の制御処理を示したフ
ローチャートであり、次のステップS1〜S11の処理
からなる。 [ステップS1]まず顕微鏡1で試料を見ながら、観察
対象細胞が顕微鏡視野の中央に位置するようにステージ
2を移動し、焦点を合わせる。この状態でCCDカメラ
6の撮影画像をコンピュータ8内のフレームメモリに取
り込んでモニタテレビ10(コンピュータ8のCRTデ
ィスプレイでもよい)に映し出し、モニタ画面上でマウ
ス等の使用により観察対象細胞を含む4角形の領域Wo
* を設定する。 [ステップS2]次にステップS1で設定した領域Wo
* について2値化を行う。この2値化された領域の画素
をスキャンし、値が1となる黒画素を調べることで、観
察細胞に外接する4角形の領域Woの座標を計算する。
【0018】いま処理時刻をt=toとすると、 細胞部分の左端x座標: x=Lo 細胞部分の右端x座標: x=Ro 細胞部分の上端y座標: y=Uo 細胞部分の下端y座標: y=Bo が算出される。 [ステップS3]続いて細胞外接4角形の領域Woの範
囲、即ち、 Wo={(x,y)|Lo≦x≦Ro,Bo≦y≦Uo} の範囲内で、2値化画像上の投影値、所謂ヒストグラム
を計算する。
【0019】即ち、Lo≦x≦Roに対し、座標xに於
けるy方向の投影hxは、
【0020】
【数1】
【0021】として算出される。またBo≦y≦Uoに
対し、座標yにおけるx方向の投影hyは、
【0022】
【数2】
【0023】として算出される。 [ステップS4]続いて領域Woにつき値が1となる黒
画素の総数hを計算する。
【0024】
【数3】
【0025】[ステップS5]次に重心Go(xo,y
o)を次式から算出する。
【0026】
【数4】
【0027】更にフレームの中心座標をC(xc ,y
c )とする。 [ステップS6]予め設定したインターバル時間等に基
づき次のサンプリング時刻に達したか否か判定し、サン
プリング時刻に達するとステップS8に進む。 [ステップS7]時刻t=ti の画像Pi をフレームメ
モリに取り込み。前回の領域Wi-1 より少し広い領域W
* を2値化する。
【0028】この領域Wi* は、 Wi* ={(x,y)| Li-1 −δx ≦x≦Ri-1 +δx , Bi-1 −δy ≦y≦Ui-1 +δy } 但し、δx =αΔi-1 x ,δy =αΔi-1 y (αは定数) Δi-1 x =Ri-1 −Li-1 +1,Δi-1 y =Ui-1 −Bi-1 +1 このように処理速度を早めるために前回の領域Wi-1
りわずかに広い領域Wi* を設定する。このとき領域W
* はフレームの外に出ないようにし、フレーム外に出
たら、その時点で制御処理を中止する。 [ステップS8]ステップS3,S4,S5及びS6に
示したと同様にして時刻t=tiにおける外接4角形W
iの領域、 Wo={(x,y)|Li≦x≦Ri,Bi≦y≦Ui} について重心Gi(xi,yi)を計算する。 [ステップS10]細胞が移動したか否かを次の条件
のいずれか1つが成立するときに、細胞が移動した
ものと判定してステージを移動制御する。 [条件] {(xi −xi-12 +(yi−yi-121/2 >Δ 但し、Δは定数 [条件]次のいずれかが成立する。但し、Ax,Ay
は定数である。 (1) Ax≦|Li −Li-1 | (2) Ax≦|Ri −Ri-1 | (3) Ay≦|Ui −Ui-1 | (4) Ay≦|Bi −Bi-1 | 即ち、時刻t=tiにおける細胞の外接4角形のどれか
の辺が時刻t=ti−1における細胞の外接4角形から
大きくずれたことを判定する。 [条件]次のいずれかが成立する。但しAは定数であ
る。 (1) A≦|xi −xc | (2) A≦|yi −yc | 即ち、時刻t=tiにおける細胞の重心Giがフレーム
中心Cから大きくずれたことを判定する。 [ステップS11]このようステップS10でずれかを
満足して細胞が移動したと判定された時のステージの移
動量は、画素数を用いて表わすと、 X方向=xi-1 −xi +1 Y方向=yi-1 −yi +1 となる。実際のステージ移動にあっては顕微鏡の倍率を
考慮して移動量をステージ駆動部のギアのピッチ数に変
換する。
【0029】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、バ
クテリア、細菌等の動く対象物や成長の早い対象物であ
っても、常にビデオ画面の中央部に位置するようにステ
ージを制御して的確に捕え、目的とする対象物の長時間
録画を確実に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の装置構成を示した実施例構成図
【図2】本発明の制御構成を示した実施例構成図
【図3】図2の制御処理を示したフローチャート
【図4】従来装置の説明図
【符号の説明】 1:顕微鏡 2:ステージ 3:容器 4:対物レンズ 5:接眼レンズ 6:CCDカメラ(撮像装置) 7:ビデオデッキ 8:コンピュータ 9:コントローラ 10:モニタテレビ 11:ステージ駆動部 12:領域設定部 13:2値化部 14:重心演算部 15:移動判定制御部

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】録画対象物を観察する顕微鏡と、該顕微鏡
    の観察画像を撮像する撮像装置と、該撮像装置で撮影し
    た観察画像を録画する録画装置と、該録画装置を制御す
    る録画制御装置とを備えた長時間ビデオ録画装置に於い
    て、 前記撮像装置からの観察画像の中に重心演算を行う録画
    対象物を含む処理領域を設定する領域設定部と、該領域
    設定部による設定領域の2値化画像から録画対象物の重
    心を算出する重心演算部と、録画対象物の重心が画面上
    で移動しないように前記顕微鏡のステージ駆動部を制御
    する移動判定制御部と設けたことを特徴とする長時間ビ
    デオ録画装置。
  2. 【請求項2】請求項1記載の長時間ビデオ録画装置に於
    いて、前記重心演算部部は、録画対象物に外接する4角
    形の領域を重心算出領域として設定することを特徴とす
    る長時間ビデオ録画装置。
  3. 【請求項3】請求項1記載の長時間ビデオ録画装置に於
    いて、前記領域設定部は、前回の重心演算の際に設定し
    た録画対象物に外接する4角形の領域より僅か広い領域
    を今回の処理領域として設定することを特徴とする長時
    間ビデオ録画装置。
  4. 【請求項4】請求項1記載の長時間ビデオ録画装置に於
    いて、前記移動判定制御部は、前回の重心Gi-1 と今回
    の重心Gi までの移動量が所定値を越えた時に、録画対
    象物が移動したと判定してステージを移動させることを
    特徴とする長時間ビデオ録画装置。
  5. 【請求項5】請求項1記載の長時間ビデオ録画装置に於
    いて、前記移動判定制御部は、前回の重心Gi-1 と今回
    の重心Gi のX方向とY方向の座標値の差の絶対値のい
    ずれか一方が所定値を越えた時に、録画対象物が移動し
    たと判定してステージを移動させることを特徴とする長
    時間ビデオ録画装置。
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