JPH0765893B2 - 微生物認識装置 - Google Patents
微生物認識装置Info
- Publication number
- JPH0765893B2 JPH0765893B2 JP62020736A JP2073687A JPH0765893B2 JP H0765893 B2 JPH0765893 B2 JP H0765893B2 JP 62020736 A JP62020736 A JP 62020736A JP 2073687 A JP2073687 A JP 2073687A JP H0765893 B2 JPH0765893 B2 JP H0765893B2
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- Japan
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- microorganism
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- microorganisms
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
- Y02W10/00—Technologies for wastewater treatment
- Y02W10/10—Biological treatment of water, waste water, or sewage
Landscapes
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
- Treatment Of Biological Wastes In General (AREA)
- Activated Sludge Processes (AREA)
- Image Processing (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、複数種の微生物や、背景夾雑物の混在する画
像中に存在する特定の微生物を、画像認識処理手段を用
いて自動的に識別・計数する微生物認識装置に関するも
のである。
像中に存在する特定の微生物を、画像認識処理手段を用
いて自動的に識別・計数する微生物認識装置に関するも
のである。
第５図は、例えば特開昭60−31888号公報に示された従
来の微生物相検出装置を示す構成図である。
来の微生物相検出装置を示す構成図である。
図において、１はプレパラート、２は拡大光学系、３は
撮像カメラ、４はA/D変換回路、５は閾値設定回路、６
は輝度レベル比較回路、７は加算回路、８は長さ演算回
路を示す。また、第６図は画像の模式図で11はフロツク
状微生物、12は糸状性微生物、13は液相部である。
撮像カメラ、４はA/D変換回路、５は閾値設定回路、６
は輝度レベル比較回路、７は加算回路、８は長さ演算回
路を示す。また、第６図は画像の模式図で11はフロツク
状微生物、12は糸状性微生物、13は液相部である。
次に動作について説明する。まず活性汚泥を含む検液を
プレパラート１上に採取し、画像情報入力手段、すなわ
ち拡大光学系２を介し撮像カメラ３にて画像情報を映像
信号として得る。映像信号はA/D変換回路４にて、デイ
ジタル信号に変換される。第７図は、前記第６図のＡ−
Ａ′線上を走査した場合のA/D変換回路４で処理された
輝度ヒストグラムである。図示の如く液相部13は高い値
を示し、フロツク部11は低く、その中間に糸状性微生物
12が表示されている。閾値設定回路５は、液相部13の輝
度レベルShとフロツク部11の輝度レベルSlの中間に２つ
の閾値S1,S2を選定する。そして、S1＞S2の条件設定を
行い、閾値S1を液相部13の輝度変動範囲以下にし、閾値
S2をフロツク部11の輝度変動範囲以上に設定する。糸状
性微生物12の輝度範囲は、閾値S1とS2の間に存在する。
輝度レベル比較回路６は走査線方向のｉ行ｊ列の各画素
が持つ輝度情報SijをS1,S2と比較し、この範囲内に情報
があるとき、加算回路７にインクリメント出力する。そ
して全画面の加算結果が、糸状性微生物12の存在する画
素数となる。また、長さ演算回路８では、加算回路７か
らの総画素数から、糸状性微生物12の総長を比例計算に
て求める。
プレパラート１上に採取し、画像情報入力手段、すなわ
ち拡大光学系２を介し撮像カメラ３にて画像情報を映像
信号として得る。映像信号はA/D変換回路４にて、デイ
ジタル信号に変換される。第７図は、前記第６図のＡ−
Ａ′線上を走査した場合のA/D変換回路４で処理された
輝度ヒストグラムである。図示の如く液相部13は高い値
を示し、フロツク部11は低く、その中間に糸状性微生物
12が表示されている。閾値設定回路５は、液相部13の輝
度レベルShとフロツク部11の輝度レベルSlの中間に２つ
の閾値S1,S2を選定する。そして、S1＞S2の条件設定を
行い、閾値S1を液相部13の輝度変動範囲以下にし、閾値
S2をフロツク部11の輝度変動範囲以上に設定する。糸状
性微生物12の輝度範囲は、閾値S1とS2の間に存在する。
輝度レベル比較回路６は走査線方向のｉ行ｊ列の各画素
が持つ輝度情報SijをS1,S2と比較し、この範囲内に情報
があるとき、加算回路７にインクリメント出力する。そ
して全画面の加算結果が、糸状性微生物12の存在する画
素数となる。また、長さ演算回路８では、加算回路７か
らの総画素数から、糸状性微生物12の総長を比例計算に
て求める。
従来の微生物認識装置は以上のように構成されているの
で、50種程度出現するとされる活性汚泥微生物のうちの
糸状性微生物が、必ず設定輝度範囲内に出現することが
保証されねばならず、又他のフロツクを始めとする微生
物が、この範囲外にのみ出現する必要があつた。これ
は、連続的に輝度の変化するフロツク周縁部のみについ
ても設定が大変困難と考えられる。又、照明ムラやカメ
ラの光学系等についても、すべての輝度情報の絶対レベ
ルを一様に管理する必要があり、実現が大変むずかしい
という問題点があつた。
で、50種程度出現するとされる活性汚泥微生物のうちの
糸状性微生物が、必ず設定輝度範囲内に出現することが
保証されねばならず、又他のフロツクを始めとする微生
物が、この範囲外にのみ出現する必要があつた。これ
は、連続的に輝度の変化するフロツク周縁部のみについ
ても設定が大変困難と考えられる。又、照明ムラやカメ
ラの光学系等についても、すべての輝度情報の絶対レベ
ルを一様に管理する必要があり、実現が大変むずかしい
という問題点があつた。
この発明は、上記のような問題点を解消するためになさ
れたもので、糸状性微生物やアメーバ等の不定形対象を
除いて、殆んど全ての微生物を識別可能とするととも
に、輝度の絶対レベルに無関係で、かつ輝度ムラや、低
コントラストなどの低品質の画像に対しても利用可能な
微生物認識装置を得ることを目的とする。
れたもので、糸状性微生物やアメーバ等の不定形対象を
除いて、殆んど全ての微生物を識別可能とするととも
に、輝度の絶対レベルに無関係で、かつ輝度ムラや、低
コントラストなどの低品質の画像に対しても利用可能な
微生物認識装置を得ることを目的とする。
この発明に係る微生物認識装置は、各種識別対象微生物
に応じた特徴テンプレートを画像上で移動走査させ、ム
ラの排除や、絶対レベルの管理の困難な輝度の比較では
なく、輝度変化の方向と、形状特徴をテンプレートとの
一致度の評価量とし、又、輝度変化の方向の表現をｎ段
階とすることにより、情報量を制限するとともに、生物
対象のもつ個体差をある程度柔軟に認識可能としたもの
である。
に応じた特徴テンプレートを画像上で移動走査させ、ム
ラの排除や、絶対レベルの管理の困難な輝度の比較では
なく、輝度変化の方向と、形状特徴をテンプレートとの
一致度の評価量とし、又、輝度変化の方向の表現をｎ段
階とすることにより、情報量を制限するとともに、生物
対象のもつ個体差をある程度柔軟に認識可能としたもの
である。
この発明における微生物認識装置の特徴テンプレート
は、外形形状を表現する形状の仮想中心に対するシフト
座標で表現される有限個の点列と、各点の持つ輝度変化
の方向を、１〜ｎ段階に量子化した方向値の列とで構成
し、走査点が移動すると、仮想中心を走査点とし、シフ
ト座標との加算で決定される座標位置の輝度変化方向値
を画像情報から読み出し、これをテンプレートの対応す
る方向値と比較し、各点の一致度を、外形全周（有限
個）に渡つて累算した結果を、その走査点における特徴
テンプレートのマツチング評価量とする。
は、外形形状を表現する形状の仮想中心に対するシフト
座標で表現される有限個の点列と、各点の持つ輝度変化
の方向を、１〜ｎ段階に量子化した方向値の列とで構成
し、走査点が移動すると、仮想中心を走査点とし、シフ
ト座標との加算で決定される座標位置の輝度変化方向値
を画像情報から読み出し、これをテンプレートの対応す
る方向値と比較し、各点の一致度を、外形全周（有限
個）に渡つて累算した結果を、その走査点における特徴
テンプレートのマツチング評価量とする。
以下、この発明の一実施例を図について説明する。図
中、第５図と同一の部分は同一の符号をもつて図示した
第１図において、20はデイジタル信号で表現された二次
元輝度情報を、二次元の輝度変化の最大方向の情報に変
換する情報変換手段、21は指定された識別種の特徴テン
プレートデータ格納テーブル、22はテンプレートを移動
走査しつつ一致度を出力するテンプレート比較手段、23
は一致度を設定された閾値と比較判定する閾値判定手段
である。
中、第５図と同一の部分は同一の符号をもつて図示した
第１図において、20はデイジタル信号で表現された二次
元輝度情報を、二次元の輝度変化の最大方向の情報に変
換する情報変換手段、21は指定された識別種の特徴テン
プレートデータ格納テーブル、22はテンプレートを移動
走査しつつ一致度を出力するテンプレート比較手段、23
は一致度を設定された閾値と比較判定する閾値判定手段
である。
また、第２図は、微生物の含まれた画像の模式図で、フ
ロツク状微生物30及びつりがね虫31（緑毛目ボルチセ
ラ）を含んだ例である。第３図は、つりがね虫を例とし
た特徴テンプレートIIの概念説明図である。図におい
て、Ｏは体細胞のほぼ中心に指定した仮想中心、｛Pi
（xi,yi）｝（ｉ＝１〜ｍ）は、外形形状を表現する輪
郭上に、仮想中心からみて均等な角度で分割配置した点
列、｛dt i｝（ｉ＝１〜ｍ）は、各点Piの持つべき輝度
変化の方向をｎ段階に量子化表現した（dt i＝｛1,2,…
ｎ｝）方向値のデータ列である。これらによりIIは
（１）式の如く表現される。
ロツク状微生物30及びつりがね虫31（緑毛目ボルチセ
ラ）を含んだ例である。第３図は、つりがね虫を例とし
た特徴テンプレートIIの概念説明図である。図におい
て、Ｏは体細胞のほぼ中心に指定した仮想中心、｛Pi
（xi,yi）｝（ｉ＝１〜ｍ）は、外形形状を表現する輪
郭上に、仮想中心からみて均等な角度で分割配置した点
列、｛dt i｝（ｉ＝１〜ｍ）は、各点Piの持つべき輝度
変化の方向をｎ段階に量子化表現した（dt i＝｛1,2,…
ｎ｝）方向値のデータ列である。これらによりIIは
（１）式の如く表現される。
II＝｛ti（xi,yi,dt i）｝，（ｉ＝１〜ｍ） …（１） また、プレパラート１上の被検対象は、画像情報入力手
段、すなわち、拡大光学系２を介して撮像カメラ３にて
映像信号として出力し、次にA/D変換回路４にてデイジ
タル信号に変換される。この段階で画像情報は、輝度値
を要素とする二次元配列で表現されている。情報変換手
段20では、各画素と、その近傍の輝度値を、例えばSOBE
L微分処理等により逐次処理し、全画素について変換す
る。SOBEL微分処理は以下のように定義される。第４図
の如く中心のｅを注目点、ａ〜d,f〜ｉをその近傍画素
の輝度値とし、ｎ段階に量子化された輝度変化の方向を
diとすると、 但し、Ｄは輝度変化の最大方向 このとき となる。
段、すなわち、拡大光学系２を介して撮像カメラ３にて
映像信号として出力し、次にA/D変換回路４にてデイジ
タル信号に変換される。この段階で画像情報は、輝度値
を要素とする二次元配列で表現されている。情報変換手
段20では、各画素と、その近傍の輝度値を、例えばSOBE
L微分処理等により逐次処理し、全画素について変換す
る。SOBEL微分処理は以下のように定義される。第４図
の如く中心のｅを注目点、ａ〜d,f〜ｉをその近傍画素
の輝度値とし、ｎ段階に量子化された輝度変化の方向を
diとすると、 但し、Ｄは輝度変化の最大方向 このとき となる。
特徴テンプレートデータ格納テーブル21には予め、識別
対象種に応じた特徴テンプレートIIを格納してある。テ
ンプレート比較手段22は、情報変換手段20で変換された
輝度の変化方向値▲ｄa j,k▼（添字j,kはｊ行ｋ列の位
置、肩添字ａは配列を示す）を要素とする二次元配列上
を、逐次視点を移動していき全画素を走査する。
対象種に応じた特徴テンプレートIIを格納してある。テ
ンプレート比較手段22は、情報変換手段20で変換された
輝度の変化方向値▲ｄa j,k▼（添字j,kはｊ行ｋ列の位
置、肩添字ａは配列を示す）を要素とする二次元配列上
を、逐次視点を移動していき全画素を走査する。
このとき各走査点毎に、特徴テンプレートIIの一致度を
評価する。例えば、今走査点が（j,k）＝（x0,y0）にあ
るとき、一致度Ｍは、（３）式により計算される。
評価する。例えば、今走査点が（j,k）＝（x0,y0）にあ
るとき、一致度Ｍは、（３）式により計算される。
ω′ｉ＝min（ｎ−wi,wi） wi＝｜▲ｄa x0+xi,y0+yi▼−dt i| II＝｛ｔ（xi,yi,dt i）｝，（ｉ＝１〜ｍ） xi,yi:テンプレート仮想中心からの変位 dt i:テンプレートのもつべき輝度変化方向値 da x,y：配列中の座標（x,y）における輝度変化方向値 この一致度Ｍを閾値判定手段23にて、しかるべき設定閾
値Th2と比較し、ＭTh2となるとき、その時の走査位置
に対象が発見されたとして、検出信号を出力する。全画
面の走査が終了するまで、特徴テンプレート比較判定、
閾値判定を走査点画素毎に繰返す。検出信号を例えば、
インクリメント信号として、カウントアップすれば、画
像中の対象微生物の計数が可能となる。
値Th2と比較し、ＭTh2となるとき、その時の走査位置
に対象が発見されたとして、検出信号を出力する。全画
面の走査が終了するまで、特徴テンプレート比較判定、
閾値判定を走査点画素毎に繰返す。検出信号を例えば、
インクリメント信号として、カウントアップすれば、画
像中の対象微生物の計数が可能となる。
さらに例えば、透過照明系におけるボルチセラの如く凸
レンズ様の透明体細胞においては、光学系の焦点面調節
を対物レンズ側にしかるべくずらす等の作用によりその
部位の輝度値特徴量を強調できることを用い、閾値判定
手段23にて、しかるべき設定閾値Th3と比較し、Ｍh3
となるとき、その時の走査位置に対応する輝度値Ｌを読
み出し、別途設けた閾値Th4、Th5に対し（４）式を満た
せば、 ＬTh4×Ｍ＋Th5 ……（４） その時の走査位置に対象が発見されたとして検出信号を
出力するように閾値判定手段23を構成することによりさ
らに精度の高い認識を実現することができる。
レンズ様の透明体細胞においては、光学系の焦点面調節
を対物レンズ側にしかるべくずらす等の作用によりその
部位の輝度値特徴量を強調できることを用い、閾値判定
手段23にて、しかるべき設定閾値Th3と比較し、Ｍh3
となるとき、その時の走査位置に対応する輝度値Ｌを読
み出し、別途設けた閾値Th4、Th5に対し（４）式を満た
せば、 ＬTh4×Ｍ＋Th5 ……（４） その時の走査位置に対象が発見されたとして検出信号を
出力するように閾値判定手段23を構成することによりさ
らに精度の高い認識を実現することができる。
また、上記実施例では微生物の画像認識装置に用いた場
合について示したが、微生物以外の外形定義の可能な対
象に対しても広く利用してもよく、上記実施例と同様の
効果を奏する。
合について示したが、微生物以外の外形定義の可能な対
象に対しても広く利用してもよく、上記実施例と同様の
効果を奏する。
以上のように、この発明によれば、各種識別対象微生物
に応じ輝度変化の情報を用いた特徴テンプレートを画像
上で走査して微生物の探索を行うように画像処理回路を
構成したので、低品質な画像に対しても適用可能であ
り、かつ不定型でない殆んどの微生物の認識についても
可能である等の効果がある。
に応じ輝度変化の情報を用いた特徴テンプレートを画像
上で走査して微生物の探索を行うように画像処理回路を
構成したので、低品質な画像に対しても適用可能であ
り、かつ不定型でない殆んどの微生物の認識についても
可能である等の効果がある。
第１図はこの発明の一実施例による微生物認識装置の構
成図、第２図は、画像の模式図、第３図は特徴テンプレ
ートの概念図、第４図は微分処理説明図、第５図は、従
来の微生物認識装置の構成図、第６図は従来例の画像の
模式図、第７図は走査線上の輝度ヒストグラム図であ
る。 図において、１はプレパラート、２は拡大光学系、３は
撮像カメラ、４はAD変換回路、20は情報変換手段、21は
特徴テンプレート格納テーブル、22はテンプレート比較
手段、23は閾値判定手段である。
成図、第２図は、画像の模式図、第３図は特徴テンプレ
ートの概念図、第４図は微分処理説明図、第５図は、従
来の微生物認識装置の構成図、第６図は従来例の画像の
模式図、第７図は走査線上の輝度ヒストグラム図であ
る。 図において、１はプレパラート、２は拡大光学系、３は
撮像カメラ、４はAD変換回路、20は情報変換手段、21は
特徴テンプレート格納テーブル、22はテンプレート比較
手段、23は閾値判定手段である。
Claims (2)
- 【請求項１】複数種の微生物の混在する試料を拡大撮像
し、輝度信号をデイジタル信号に変換する画像情報入力
手段と、前記輝度表現された画像情報を近傍画素に対す
る輝度変化の最大方向データに変換する情報変換手段
と、前記複数種の微生物のうち特定の微生物を外形形状
を用いて識別するため外形構成点位置にしかるべき輝度
変化の最大方向データを配した特徴テンプレートと、前
記テンプレートを読出し変換した画像情報上で走査移動
し類似度を評価量として計算するテンプレート比較手段
と、前記評価量を設定値と比較判定し満足するとき画像
情報上の位置に被識別対象微生物が存在するとみなす閾
値判定手段とを備えた微生物認識装置。 - 【請求項２】前記情報変換手段と特徴テンプレートとの
輝度変化の最大方向データ表現をｎ段階の量子化した値
で表現したことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
の微生物認識装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61-152980 | 1986-06-30 | ||
| JP15298086 | 1986-06-30 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63113304A JPS63113304A (ja) | 1988-05-18 |
| JPH0765893B2 true JPH0765893B2 (ja) | 1995-07-19 |
Family
ID=15552330
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62020736A Expired - Fee Related JPH0765893B2 (ja) | 1986-06-30 | 1987-01-30 | 微生物認識装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0765893B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5264951A (en) * | 1990-04-09 | 1993-11-23 | Victor Company Of Japan, Ltd. | Spatial light modulator system |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS57157686A (en) * | 1981-03-24 | 1982-09-29 | Ricoh Co Ltd | Processing method for picture |
| JPS59231407A (ja) * | 1983-06-15 | 1984-12-26 | Sumitomo Heavy Ind Ltd | 筒状物体の中心位置検出方法 |
-
1987
- 1987-01-30 JP JP62020736A patent/JPH0765893B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63113304A (ja) | 1988-05-18 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |