JPH07334657A - 画像処理回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 輪郭等の強調、及びバックグラウンドノイズ
の除去の両方を行うことのできる、小型、低コストの画
像処理回路を提供することを目的とする。 【構成】 輪郭強調モード及びバックグラウンドノイズ
除去モードにおいて動作する画像処理回路であって、輪
郭強調モードにおいては記憶した画像信号を記憶したタ
イミングよりも遅れたタイミングで出力するとともにバ
ックグラウンドノイズ除去モードにおいてはバックグラ
ウンドノイズのみの状態の画像信号を出力する画像信号
記憶回路９と、輪郭強調モードにおいては原画像信号及
び画像信号記憶回路９の出力信号に対して減算を含む演
算を行うとともにバックグラウンドノイズ除去モードに
おいては原画像信号及び画像信号記憶回路の出力信号に
対して除算を含む演算を行うルックアップテーブル回路
１０と、輪郭強調モード及びバックグラウンドノイズ除
去モードを切り換えるモード切り換え回路１３とを備え
ている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、顕微鏡を用いて生物試
料等を測定するときに使用される画像処理回路に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】顕微鏡を用いて生物試料等の形状を測定
する場合、その試料はほとんどが水分で構成されてお
り、光の透過率に差がないため、コントラストがつきに
くく、肉眼等による観察が容易でないことがある。従っ
て、輪郭等の強調を行う必要がある。

【０００３】一方、良好な観察像を得るためには、照明
のむらや、光学系、カメラのシェーディング（濃淡）、
すなわちバックグラウンドノイズを補正する必要もあ
る。

【０００４】従来は、これらの必要に応じるため、輪郭
等を強調するためには例えば特開平５−１５９０４８号
公報に記載された画素間の信号の差を演算処理し、その
出力と映像信号とを合成する方法によって行っていた。

【０００５】また、照明のむら等を補正するには、例え
ば特開平４−６９６２号公報に記載された原画像信号か
らノイズを減算する方法を用いていた。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】従来の技術は、このよ
うに上記２つの必要に応じるために、別個の回路を備え
ていなければならなかった。従って、部品点数が増加
し、回路の大型化、高コスト化に至っていた。

【０００７】そこで、本発明の目的は、回路部品の共通
化を図ることにより、輪郭等の強調、及びバックグラウ
ンドノイズの除去の両方を行うことのできる、小型、低
コストの画像処理回路を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１に係る発明は、観察対象物の輪郭を強調す
るための輪郭強調モード、及び観察対象物を含む画像か
らバックグラウンドノイズを除去するためのバックグラ
ウンドノイズ除去モードにおいて動作する画像処理回路
であって、観察対象物を含む原画像信号を入力され、１
フレーム分の画像信号を記憶する容量をもった画像信号
記憶回路であり、輪郭強調モードにおいては記憶された
画像信号を記憶したタイミングよりも遅れたタイミング
で出力するとともに、バックグラウンドノイズ除去モー
ドにおいては、観察対象物を含まないバックグラウンド
ノイズのみの状態の画像信号を記憶し、この画像信号を
観察対象物が存在する状態の原画像信号に対応したタイ
ミングで出力する画像信号記憶回路と、原画像信号及び
画像信号記憶回路の出力信号を入力され、輪郭強調モー
ドにおいては原画像信号及び画像信号記憶回路の出力信
号に対して減算を含む演算を行うことにより観察対象物
の輪郭が強調された画像信号を出力するとともに、バッ
クグラウンドノイズ除去モードにおいては原画像信号及
び画像信号記憶回路の出力信号に対して除算を含む演算
を行うことによりバックグラウンドノイズを除去した画
像信号を出力するルックアップテーブル回路と、画像信
号記憶回路及びルックアップテーブル回路に指令を出す
ことにより、輪郭強調モード及びバックグラウンドノイ
ズ除去モードを切り換えるモード切り換え回路とを備え
ている。

【０００９】

【作用】本発明においては、モードが輪郭強調モードで
あるかバックグラウンドノイズ除去モードであるかに応
じて、画像信号記憶回路及びルックアップテーブル回路
の設定を切り換え、共通の回路構成によって観察対象物
の輪郭強調とバックグラウンドノイズ除去の両方を行え
るようにする。従って、部品点数が減少し、画像処理回
路の小型化及び低コスト化を図ることができる。

【００１０】

【実施例】以下、添付図面に沿って本発明の実施例につ
いて説明する。なお、図面において同一又は相当部分に
は同一符号を用いるものとする。

【００１１】図１は、本発明に従って構成された画像処
理回路の構成を示すブロック図である。図１において、
生物試料等の観察対象物（図示せず）は顕微鏡１の試料
台２の上に載せられている。顕微鏡１の接眼レンズには
ビデオカメラ３が接続されている。ビデオカメラ３の出
力信号ＶiaはＡ／Ｄコンバータ４の入力端子に接続さ
れ、Ａ／Ｄコンバータ４によって、Ｖia（アナログ信
号）はデジタル信号Ｖi に変換される。Ａ／Ｄコンバー
タ４の出力端子は、本発明の画像処理回路５の入力端子
に接続され、デジタル信号Ｖi は画像処理回路５に入力
される。後では、デジタル信号Ｖi を原画像信号と呼
ぶ。さらに、画像処理回路５の出力端子はＤ／Ａコンバ
ータ６に接続され、画像処理回路５の出力信号Ｖo （デ
ジタル信号）はアナログ信号Ｖoaに変換され、ビデオモ
ニタ７に入力される。そして、生物試料等の輪郭強調処
理等が施された画像をビデオモニタ７によって観察する
ことができる。

【００１２】次に、本発明の画像処理回路５について説
明する。図２は、画像処理回路５の構成を示すブロック
図である。図２において、Ａ／Ｄコンバータ４の出力信
号である原画像信号Ｖi は、入力端子８に入力される。
入力端子８は画像信号記憶回路９、ルックアップテーブ
ル回路１０及び周期信号発生回路１１に接続され、原画
像信号Ｖi はこれらの回路９〜１１に入力される。ま
た、画像信号記憶回路９の出力端子はルックアップテー
ブル回路１０の別の入力端子に接続され、画像信号記憶
回路９の出力信号Ｖs はルックアップテーブル回路１０
に入力される。そして、ルックアップテーブル回路１０
の出力信号Ｖo は出力端子１２から出力され、Ｄ／Ａコ
ンバータ６に入力される（図１参照）。同期信号発生回
路１１は原画像信号Ｖi から水平同期信号及び垂直同期
信号を認識するとともに、モード切り換え回路１３によ
り指定されたモード（後述する輪郭強調モード及びバッ
クグラウンドノイズ除去モード）に従って、メモリアド
レスリセット信号（Ｒst）、書き込み許可信号（Ｗe
）、読み出し許可信号（Ｒe ）及びクロック信号（Ｃl
k）を発生する。発生したこれらの信号は画像信号記憶
回路９に入力されて、これを制御する。また、モード切
り換え回路１３からルックアップテーブル回路１０にル
ックアップテーブル切り換え信号（Ｓel）が与えられて
おり、この信号によりルックアップテーブル回路１０内
に存在する複数のメモリアレイのうちの１つが選択され
る。

【００１３】図３は画像信号記憶回路９の一例を示す図
であり、この画像信号記憶回路９はシーケンシャルアク
セスメモリ１４から構成されている。シーケンシャルア
クセスメモリ１４において、入力端子１５からの入力信
号Ｓi は原画像信号Ｖi に一致し、出力端子１６に出力
される信号Ｓo はルックアップテーブル回路１０への入
力信号となる。入力端子１７からの書き込み許可信号Ｗ
e がＯＮの状態でシーケンシャルアクセスメモリ１４に
入力信号が書き込まれ、この信号がＯＦＦの状態ではシ
ーケンシャルアクセスメモリ１４への書き込みは行われ
ない。入力端子１８からの読み出し許可信号Ｒe がＯＮ
の状態でのみシーケンシャルアクセスメモリ１４から内
容が読み出され、この信号がＯＦＦの状態では読み出し
は行われない。入力端子１９から入力する画素クロック
信号Ｃlkに同期して、入力信号Ｓi が書き込まれ記憶デ
ータが出力信号Ｓi として出力される。また、入力端子
２０からメモリアドレスリセット信号Ｒstがシーケンシ
ャルアクセスメモリ１４に与えられると、次の書き込み
及び読み出しはシーケンシャルアクセスメモリ１４の先
頭から行われる。シーケンシャルアクセスメモリ１４
は、ビデオカメラ３やビデオモニタ７の画像１フレーム
分に相当する容量を持っており、入力信号Ｓiは書き込
み許可信号Ｗe がＯＮの状態でのみシーケンシャルに書
き込まれ、読み出し許可信号Ｒe がＯＮの状態でのみデ
ータの書き込まれた順でシーケンシャルに読み出され
る。

【００１４】図４は同期信号発生回路１１の動作につい
て説明したタイムチャートである。同期信号発生回路１
１に入力する原画像信号Ｖi は、図４に示すような一般
的なビデオ信号である。立ち下がった部分２１は水平同
期信号であり、走査線の水平方向の始まりを示す。符号
２２で示す範囲の部分は垂直同期信号であり、走査線の
垂直方向の始まりを示す。なお、一般に飛び越し走査が
行われているが説明を簡単にするためここでは飛び越し
走査は考えない。

【００１５】図４に示したメモリアドレスリセット信号
Ｒstは、同期信号発生回路１１によって原画像信号Ｖi
の垂直同期信号２２のタイミングで発生される。同様
に、書き込み許可信号Ｗe 及び読み出し許可信号Ｒe
は、同期信号発生回路１１によって原画像信号Ｖi の水
平同期信号２１のタイミングで発生される。同期信号発
生回路１１は、書き込み許可信号Ｗe 及び読み出し許可
信号Ｒe のタイミングをずらして発生する。

【００１６】このようにシーケンシャルアクセスメモリ
１４によって構成された画像信号記憶回路９に図５に示
した信号Ｓi が入力するものとする。図５にも示したよ
うに、入力信号Ｓi は原画像信号Ｖi のうち水平同期信
号及び垂直同期信号以外の信号、すなわち画像データに
対応する部分である。また、Ｗe 、Ｒe 、Ｓo 、Ｃlk、
Ｒstは図３に示したのと同様の信号である。

【００１７】ここで、読み出し許可信号Ｒe は書き込み
許可信号Ｗe に対して遅れた信号となっており、その遅
れ時間の分だけ信号Ｓo は信号Ｓi に対して遅れて出力
される。また、画像１フレームの間のみ書き込み許可信
号Ｗe をＯＮにし、その後書き込み許可信号Ｗe のみＯ
ＦＦの状態を保持すると画像の記憶を行うことができ
る。このように、画像信号記憶回路９は、画像のシフト
手段及び画像の記憶手段として用いることができる。

【００１８】次に、ルックアップテーブル回路１０の動
作について説明する。図６はルックアップテーブル回路
１０の構成例を示す図である。この例では、２つの入力
端子３０、３２はそれぞれ２ビットの情報量をもってい
る。また４個のメモリアレイ３４₀ 〜３４₃ が設けら
れ、それらを切り換えて使用できる構成となっている。
一方の入力端子３０に入力する信号は行デコーダ３６を
介してメモリアレイ３４₀ 〜３４₃ の行選択を行ってい
る。また、他方の入力端子３２に入力する信号は列デコ
ーダ３８を介してメモリアレイ３４₀ 〜３４₃ の列選択
を行っている。

【００１９】入力端子４０から入力するルックアップテ
ーブル切り換え信号は、４つの選択が可能な２ビットの
信号であり、メモリプレーンデコーダ４２を介して各メ
モリアレイ３４₀ 〜３４₃ の選択を行っている。そし
て、メモリプレーンデコーダ４２によって選択されたメ
モリアレイのうち、行デコーダ３６及び列デコーダ３８
によって選択された１つのメモリセルの内容が出力端子
１２から出力される（図２参照）。

【００２０】図７はメモリアレイ３４₀ 〜３４₃ の設定
例で、一方の入力値（行デコーダ３６の値）から他方の
入力値（列デコーダ３８の値）を減算しさらに「３」を
加えるものである。例えば、入力端子３０の入力値が
「２」であり入力端子３２の入力値が「３」である場合
には、行デコーダ３６の値が「２」で列デコーダ３８の
値が「３」になる。従って、図７で上から１番目、左か
ら３番目のメモリセルが選択されることになる。このメ
モリセルには、２−３＋３の値、すなわち「２」が格納
されており、出力端子１２からは「２」が出力される。

【００２１】この実施例の場合、２つの入力端子３０、
３２がそれぞれ２ビットであるため、４行４列のメモリ
アレイを用いているが、例えば２つの入力端子３０、３
２がそれぞれ８ビットの場合には２５６行２５６列のメ
モリアレイを用いればよい。

【００２２】次に、以上のように構成された画像処理回
路の動作について説明する。まず、輪郭強調モードにお
ける動作について説明する。

【００２３】入力端子８に入力する原画像信号Ｖi が図
８( ｂ) に示すようなものであったとする。すなわち、
原画像信号Ｖi による１フレームの画像が図８( ｂ) の
ようになるとする。このときの水平走査信号が図８(
ａ) で示されるとする。輪郭強調モードにおいては、画
像信号記憶回路９は前述の画像のシフト手段として用い
る設定にする。例えば水平方向に１画素シフトする設定
にする。このとき、原画像信号Ｖi は画像信号記憶回路
９を介して水平方向にシフトした信号Ｖs （図８( ｃ)
参照）に変換される。そして、ルックアップテーブル回
路１０を、Ｖi からＶo を減算した後、負の値をなくす
ためのオフセット値を加える演算を行う設定とすれば、
ルックアップテーブル回路１０の出力Ｖo は図８( ｅ)
に示すようになる。この信号Ｖo に対応する画像は、図
８( ｆ) に示すように、原画像信号Ｖi による画像の垂
直方向の輪郭を抽出した画像となる。

【００２４】また、ルックアップテーブル回路１０の設
定を変えることにより種々の輪郭強調を行うことができ
る。例えば、Ｖi からＶs を減算したものに任意の係
数、例えば１．５とか０．５を乗算しさらにＶi を加算
する設定にした場合には、原画像の垂直方向の輪郭を強
調した画像を出力端子１２から得ることができ、係数を
変えることにより強調の度合いを任意に選択することが
できる。

【００２５】次に、バックグラウンドノイズ除去モード
における画像処理回路の動作について説明する。

【００２６】まず、観察対象物が顕微鏡１の試料台２の
上に存在しない状態の画像を画像信号記憶回路９に記憶
する。この画像は、照明むらや、光学系、カメラのシェ
ーディング（濃淡）に対応するものであり、補正すべき
バックグラウンドノイズである。このバックグラウンド
ノイズは、画像信号記憶回路９において１フレームの
間、書き込み許可信号Ｗe をＯＮとし、その後、書き込
み許可信号Ｗe をＯＦＦの状態で保持することにより、
画像１フレーム分の画像データとして画像信号記憶回路
９に記憶することができる。

【００２７】次に、観察対象物が顕微鏡１の試料台２の
上に載せた状態の画像を原画像信号Ｖi としてビデオカ
メラ３等を介して入力する。そして、ルックアップテー
ブル回路１０を、原画像信号Ｖi をバックグラウンドノ
イズＶs で除算する設定とすれば、観察対象物の画像か
ら照明むら等のバックグラウンドノイズを除去すること
ができる。

【００２８】この場合の処理手順を以下に示す。

【００２９】１）顕微鏡１の試料台２の上に観察すべき
サンプルを準備する。

【００３０】２）顕微鏡１の焦点をぼかし、照明むら等
を含むバックグラウンドノイズによる画像を入力端子８
から入力する。

【００３１】３）画像信号記憶回路９の書き込み許可信
号Ｗe を１フレームの間ＯＮにして、バックグラウンド
ノイズによる画像を画像信号記憶回路９に記憶する。

【００３２】４）ルックアップテーブル回路１０を原画
像信号Ｖi を画像信号記憶回路９の出力Ｖs で除算する
設定にする。

【００３３】５）顕微鏡１の焦点を合わせた後、画像信
号記憶回路９の読み出し許可信号Ｒeを連続してＯＮに
する。

【００３４】６）出力端子からバックグラウンドノイズ
が補正された画像信号が出力される。

【００３５】なお、このモードにおいては、原画像信号
Ｖi をバックグラウンドノイズＶsで除算する設定とし
たが、原画像信号Ｖi からバックグラウンドノイズＶs
を減算する設定としてもよい。

【００３６】また、図２の構成によれば、原画像信号Ｖ
i はルックアップテーブル回路１０を経た後に出力信号
Ｖo になるようにみえるが、実際には、原画像信号Ｖi
に含まれる信号のうち水平同期信号、垂直同期信号等
は、ルックアップテーブル回路１０を経ずに出力されて
いる。

【００３７】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、モード
が輪郭強調モードであるかバックグラウンドノイズ除去
モードであるかに応じて、画像信号記憶回路及びルック
アップテーブル回路の設定を切り換え、共通の回路構成
によって観察対象物の輪郭強調とバックグラウンドノイ
ズ除去の両方を行えるようにし、同一の回路構成によっ
て、輪郭等の強調、及びバックグラウンドノイズの除去
の両方を行うようにしたので、小型、低コストの画像処
理回路を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に従って構成された画像処理回路が適用
されるシステムの全体構成を示すブロック図である。

【図２】画像処理回路の内部構成を示すブロック図であ
る。

【図３】シーケンシャルアクセスメモリによって構成さ
れた画像信号記憶回路を示す図である。

【図４】同期信号発生回路の動作を示すタイムチャート
である。

【図５】画像信号記憶回路の動作を示すタイムチャート
である。

【図６】ルックアップテーブル回路の構成を示す図であ
る。

【図７】ルックアップテーブル回路の設定例を示す図で
ある。

【図８】輪郭強調モードにおいて、垂直方向の輪郭が強
調される状態を示す図である。

【符号の説明】

５…画像処理回路、９…画像信号記憶回路、１０…ルッ
クアップテーブル回路、１３…モード切り換え回路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 観察対象物の輪郭を強調するための輪郭
   強調モード、及び観察対象物を含む画像からバックグラ
   ウンドノイズを除去するためのバックグラウンドノイズ
   除去モードにおいて動作する画像処理回路であって、 観察対象物を含む原画像信号を入力され、１フレーム分
   の画像信号を記憶する容量をもった画像信号記憶回路で
   あり、前記輪郭強調モードにおいては記憶された画像信
   号を記憶したタイミングよりも遅れたタイミングで出力
   するとともに、前記バックグラウンドノイズ除去モード
   においては、観察対象物を含まないバックグラウンドノ
   イズのみの状態の画像信号を記憶し、この画像信号を観
   察対象物が存在する状態の原画像信号に対応したタイミ
   ングで出力する画像信号記憶回路と、 前記原画像信号及び前記画像信号記憶回路の出力信号を
   入力され、前記輪郭強調モードにおいては前記原画像信
   号及び前記画像信号記憶回路の出力信号に対して減算を
   含む演算を行うことにより観察対象物の輪郭が強調され
   た画像信号を出力するとともに、前記バックグラウンド
   ノイズ除去モードにおいては前記原画像信号及び前記画
   像信号記憶回路の出力信号に対して除算を含む演算を行
   うことによりバックグラウンドノイズを除去した画像信
   号を出力するルックアップテーブル回路と、 前記画像信号記憶回路及び前記ルックアップテーブル回
   路に指令を出すことにより、前記輪郭強調モード及び前
   記バックグラウンドノイズ除去モードを切り換えるモー
   ド切り換え回路と、を備えた画像処理回路。