JPS63113304A - 微生物認識装置 - Google Patents
微生物認識装置Info
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- JPS63113304A JPS63113304A JP62020736A JP2073687A JPS63113304A JP S63113304 A JPS63113304 A JP S63113304A JP 62020736 A JP62020736 A JP 62020736A JP 2073687 A JP2073687 A JP 2073687A JP S63113304 A JPS63113304 A JP S63113304A
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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)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
不発明は、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。
〔従来の技術］
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。
れた従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。ま九、第６図は画像の模式図で１１はフロ
ック状微生物、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。ま九、第６図は画像の模式図で１１はフロ
ック状微生物、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２３にて画像情報を映像
１号として得る。映像信号はＡ／Ｄ変換回路４にて、デ
ィジタル信号に変換される。第７図は、前記に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、７ｏラック１１は低く、その中間に糸
状性微生物１２が夛示されている。閾値設定回路５は、
液相部１３の輝度レベルｓｈとフロック部１１の輝度レ
ベルＳｔの中間に２つの閾値Ｓ＊−８ｓを選定する。そ
して、Ｓｌ＞Ｓｓの条件設定を行い、閾値ｓ１を液相部
１３のｆｆ度変動範囲以下にし、閾値Ｓ！をフロック部
１１の浮皮変動範囲以上に設定する。
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２３にて画像情報を映像
１号として得る。映像信号はＡ／Ｄ変換回路４にて、デ
ィジタル信号に変換される。第７図は、前記に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、７ｏラック１１は低く、その中間に糸
状性微生物１２が夛示されている。閾値設定回路５は、
液相部１３の輝度レベルｓｈとフロック部１１の輝度レ
ベルＳｔの中間に２つの閾値Ｓ＊−８ｓを選定する。そ
して、Ｓｌ＞Ｓｓの条件設定を行い、閾値ｓ１を液相部
１３のｆｆ度変動範囲以下にし、閾値Ｓ！をフロック部
１１の浮皮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Ｓｌの間に
存在する。３夏レベル比較回路６は、走査線方向の１行
ｊ列の各画素が持り輝度情報Ｓｉ ｊ ｔ Ｓｔ ｓＳ
２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。
存在する。３夏レベル比較回路６は、走査線方向の１行
ｊ列の各画素が持り輝度情報Ｓｉ ｊ ｔ Ｓｔ ｓＳ
２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、必ず設定輝反範凹内に出現すること
が保証されねばならず、又他のフロックを始めとする微
生物が、この範囲外にのみ出現する必要があった。これ
は、連続的に輝度の変化するフロックｙ！Ｒｓ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シ、実現が大変むずか
しいという問題点があった。
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、必ず設定輝反範凹内に出現すること
が保証されねばならず、又他のフロックを始めとする微
生物が、この範囲外にのみ出現する必要があった。これ
は、連続的に輝度の変化するフロックｙ！Ｒｓ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シ、実現が大変むずか
しいという問題点があった。
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、各種識別対象徴生物
に応じた特徴テンプレートを画像上で移動走置させ、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
階とすることによシ、情報量を制限するとともに、生物
対象のもつ個体差ｔ−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置させ、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
階とすることによシ、情報量を制限するとともに、生物
対象のもつ個体差ｔ−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、ｌ”ｎ段階Ｋｔ子化した方向値の列とで構成し
、走量点が移動すると、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浮皮変化方向値を
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）
に渡って累算した結果を、その走査点くおける％１１テ
ンプレートのマツチング評価量とする。
、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、ｌ”ｎ段階Ｋｔ子化した方向値の列とで構成し
、走量点が移動すると、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浮皮変化方向値を
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）
に渡って累算した結果を、その走査点くおける％１１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って図示した第
１図において、２０はディ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。
、第５図と同一の部分は同一の符号をもって図示した第
１図において、２０はディ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、微生物の含まれ喪画像の模式図で、フ
ロック状微生物３０及びクシがね虫３１（緑毛目ボルチ
セラ）を含んだ例である。第３図は、つシがね虫を例と
した特徴テンプレートＨの概念説明図である。図におい
て、Ｏは体細胞のはぼ中心に指定した仮想中心、（Ｐｉ
（ｘｉ 、ｙｉ） ） （１＝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、の方向をｎ段階に量子化表現しｆｃ（
ａ”、＝（１，ｚ、・・・ｎ））方向値のデータ列であ
る。これら匡よυＨは（１）式の如く乏現される。
ロック状微生物３０及びクシがね虫３１（緑毛目ボルチ
セラ）を含んだ例である。第３図は、つシがね虫を例と
した特徴テンプレートＨの概念説明図である。図におい
て、Ｏは体細胞のはぼ中心に指定した仮想中心、（Ｐｉ
（ｘｉ 、ｙｉ） ） （１＝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、の方向をｎ段階に量子化表現しｆｃ（
ａ”、＝（１，ｚ、・・・ｎ））方向値のデータ列であ
る。これら匡よυＨは（１）式の如く乏現される。
Ｈ＝（ｔｉ（ｘｉ、ｙｉ、ｄ″）） 、 （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ＫＡ／Ｄ変換回
路４にてディジタル信号に変換される。この段階で画像
情報は、烹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５ＯＢＥＬ微分処理等によ〕逐次処理し、
全面２ｉＣついテ変換する。ゾ第４図の如く中心のｅを
注目点、ａ〜５ＯＢＥＬ微分処理は以下のように定義さ
れる。
） −（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ＫＡ／Ｄ変換回
路４にてディジタル信号に変換される。この段階で画像
情報は、烹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５ＯＢＥＬ微分処理等によ〕逐次処理し、
全面２ｉＣついテ変換する。ゾ第４図の如く中心のｅを
注目点、ａ〜５ＯＢＥＬ微分処理は以下のように定義さ
れる。
ｄ、ｆ−ｉをその近傍画素の輝度値とし、ｒｘ段階に１
子化され九輝度変化の方向をｄｉとすると、但し、Ｄは
輝度変化の最大方向 このとき ・・・・・・（２） となる。
子化され九輝度変化の方向をｄｉとすると、但し、Ｄは
輝度変化の最大方向 このとき ・・・・・・（２） となる。
％微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ブレー１１７を格納しである
。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間値ｄ、 （添字ｊ、には５
行に列の位置、肩添字ａコ、に 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。
別対象種に応じた特徴テンブレー１１７を格納しである
。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間値ｄ、 （添字ｊ、には５
行に列の位置、肩添字ａコ、に 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。
このとき各走置点毎に、特徴テングレートＨの一致度を
評価する。例えば、今走歪点が（ｊ、ｋ）”（Ｘｏｍ）
’ｏ）にあるとき、一致度Ｍは、（３）式によシ計算て
れる。
評価する。例えば、今走歪点が（ｊ、ｋ）”（Ｘｏｍ）
’ｏ）にあるとき、一致度Ｍは、（３）式によシ計算て
れる。
Ｍ＝Σ −αωｉｔ（α〉０） ・・・・・・（３
）ｉ＝１ ０１’ ｉ ＝ ｍｉｎ （ｎ −ｗｉ ｓｗｉ ）Ｈ
＝ （ｔｉ （ｘｉ ｓｗｉ ａｔｉｔ、 ）） 、（
ｉ＝１＝ｍ）Ｘｌ＃７１１１テンプレート仮想中心から
の変位ｄｔ、 ：テンプレートのもつべき輝度変化方向
１ ｄａｘ、７ ：配列中の５標（ｘ、ｙ）における輝度変
化方向値 この一致度Ｍｔ−閾値判定手段２３にて、しかるべき設
定量ｆｌｉＴｈ、と比較し、Ｍ〉Ｔｈｚとなるとき、そ
の時の走置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
ツプすれば、画像中の対象徴生物の計数が可能となる。
）ｉ＝１ ０１’ ｉ ＝ ｍｉｎ （ｎ −ｗｉ ｓｗｉ ）Ｈ
＝ （ｔｉ （ｘｉ ｓｗｉ ａｔｉｔ、 ）） 、（
ｉ＝１＝ｍ）Ｘｌ＃７１１１テンプレート仮想中心から
の変位ｄｔ、 ：テンプレートのもつべき輝度変化方向
１ ｄａｘ、７ ：配列中の５標（ｘ、ｙ）における輝度変
化方向値 この一致度Ｍｔ−閾値判定手段２３にて、しかるべき設
定量ｆｌｉＴｈ、と比較し、Ｍ〉Ｔｈｚとなるとき、そ
の時の走置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
ツプすれば、画像中の対象徴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操作によりその
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、Ｍ
〉ｈ ３となるとき、その時の走査位置に対応する輝
度ｉｌを読み出し、別途設けた閾値Ｔｈ４、Ｔｈ５に対
しく４）式を満たせば、Ｌ 、ｚＴ ｈ、”ｘ Ｍ ＋
Ｔ ｈ５ − ・・・ｆ４１その時の足置位置に対
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
を臭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操作によりその
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、Ｍ
〉ｈ ３となるとき、その時の走査位置に対応する輝
度ｉｌを読み出し、別途設けた閾値Ｔｈ４、Ｔｈ５に対
しく４）式を満たせば、Ｌ 、ｚＴ ｈ、”ｘ Ｍ ＋
Ｔ ｈ５ − ・・・ｆ４１その時の足置位置に対
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
を臭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、各種識別対象徴生物
に応じ３度変化め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
、かつ不定形でない殆んどつ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３度変化め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
、かつ不定形でない殆んどつ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図はこの発明の一冥施飼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口、第６図は従来例の面像の
模式図、第７図は走査線上の譚度ヒストグラム図である
。 区において、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。 第１ 図 第Ｓ図 第４図
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口、第６図は従来例の面像の
模式図、第７図は走査線上の譚度ヒストグラム図である
。 区において、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。 第１ 図 第Ｓ図 第４図
Claims (2)
- （１）複数種の微生物の混在する試料を拡大撮像し、輝
度信号をディジタル信号に変換する画像情報入力手段と
、前記照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
位置に被識別対象徴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。 - （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 |
|---|---|---|---|
| JP15298086 | 1986-06-30 | ||
| JP61-152980 | 1986-06-30 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63113304A true JPS63113304A (ja) | 1988-05-18 |
| JPH0765893B2 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) |
Cited By (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 |
Citations (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
Patent Citations (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 |
Cited By (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 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0765893B2 (ja) | 1995-07-19 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |