JPS6367684A - 閾値決定装置 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、画像処理、特に２次元電気泳動像すなわち
２次元電気泳動法によって蛋白質を分離したパターン、
あるいはこれに類似したスポット状パターンの処理にお
いて、対象であるスポットを検出するために用いる閾値
を決定する装置に関するものである。

〔従来の技術〕

２次元電気泳動像は、蛋白質が存在しない濃度の低い背
景部分と、蛋白質がスポット状に凝集された背景より高
濃度のスポット群からなるものである。背景のみの濃度
は１分散が小さな正規分布に近い分布をとる。また、１
種の蛋白質に対応するスポットは、画像上で、背景より
高濃度の２次元正規分布に近い形状をとる。１つのスポ
ットのピーク濃度は様、々であり、対象部分のクラスの
濃度分布は、各スポットの濃度分布を総和した分布とな
る。

従来、電子通信学会技術報告、ＭＢＥ８１−７２　第３
１頁から第３８頁に記載のように、閾値を決定する方式
として、ある濃度より低濃度の値をもつ画素の集合と、
より高い濃度値をもつ画素の集合がそれぞれ背景、対象
すなわちスポット群という２つのクラスに属するとし、
その２つのクラスを最もよく分離するように閾値を定め
る方式があった・この方式では、クラス間分散を分離の
尺度として用い、このクラス間分散が最大になるように
閾値を定めるため、像の上に存在するスポットの大きさ
、濃度により、閾値が変動する・〔発明が解決しようと
する問題点〕 上記従来技術では、２次元電気泳動像が再現性良く作製
された場合でも、像の上に存在するスポットの大きさ、
濃度が変化すると、求まる閾値の値が変化する。たとえ
ば、非常に濃いスポットがある像では、そのスポットが
無い場合に比して、閾値が大きくなり、薄いスポットが
検出されなくなるという問題がある。

本発明の目的は、２次元電気泳動像から対象であるスポ
ットを分離検出する。より適切な装置を提供することに
ある。

〔問題点を解決するための手段〕

上記目的は１画像全面の濃度頻度分布において、最大の
頻度を与える濃度と、この濃度より低い濃度における頻
度分布、すなわち背景部分の濃度分布に対応している分
布に基づいて閾値を決定する方式により達成される。

〔作用〕

第１図（、）に示したように、二次元な気泳動像０は、
蛋白質が存在しない背景部分ＯＯと、蛋白質がスポット
状に凝集された背景より高濃度のスポット０１の群から
なる。

原理的には、背景部分の濃度は画像上の位置によらず一
定であり、また、単一蛋白のスポットは画像上で二次元
正規分布に近い形状の′ａ度分布をとる。実際に得られ
る像では、機作製の過程で濃度の微少な変動が避けられ
ず、背景部分の濃度ヒストグラムは、第１図（ｂ）の１
１に示すような、高濃度側にややすそをひいた正規分布
に近い形状となる。また、スポット部分全体の濃度ヒス
トグラムは、第１図（ｂ）の１２に示したように、背景
部分のヒストグラムのピークより低′ａ度側では背景部
分と同形の分布をとり、高濃度側にはより長くすそを引
く分布をとる。なお、通常、２次元電気泳動像では背景
が画像の大部分を占めるので、背景部分の濃度の最頻頻
度は、スポット部分の最頻頻度よりはるかに大きくなる
・ ２次元電気泳動像全面の濃度頻度分布１は・背景部分の
分布とスポット群部分の分布の和である・前記のことか
ら、像全面のヒストグラムのピークを与える濃度Ｄｏは
、背景部分のみのピーク濃度と考えられ、また、Ｄ。よ
り低濃度側の分布（よ、背景部分のみの分布と同形と考
えられる。

そこで、本発明では、ＤＯより低濃度側の分布の拡がり
を表わす特徴ｆ＃、（以下、分布特徴量と呼ぶ）ΔＤを
求め、とのΔＤから、ピーク濃度ＤＯより高濃度側での
背景部分の分布波がりを推定し、背景の大部分がその濃
度以下であるような濃度を。

スポットを検出する閾値と定める。

具体的には、最頻度数ＦＯに、Ｏくαく１なる定数α（
例えば０．０１）を乗じた値Ｆｚ　＝α・Ｆｏよりも大
きい頻度をとる濃度の最小値をＤｌとする。分布特徴量
ΔＤは、ΔＤ＝Ｄｏ　−ＤＩ　として求める。閾値は、
分布特？！！ｌ景ΔＤに定数ｎ（例えば１．４）を乗じ
て最頻濃度値ＤＯを加えた濃度値Ｄｔ＝Ｄｏ＋ｎ　・Δ
Ｄとする。ａ＝０．０１゜は、分布が正規分布であると
きに、平均での分布密度のα倍が、平均から３σ（σは
分散）離れたところでの分布密度となる値である。ｎ＝
１．４は、このαを用いた場合に、背景部分のほとんど
全てがＤＴ以下となるように実験的に定めた値である。

但し、α、ｎには他の値を用いてもよく、上記の値は、
本発明の範囲を限定するものではない。上記の手法によ
り、スポットを背景より分に検出するための閾値が適切
に決定できる。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図を用いて説明する。

第２＠は、本発明の一実施例を構成する主な機能ブロッ
ク図である。

２次元電気泳動像φは、光電変換装置２によって、２次
元格子状の各点（画素）毎に量子化され。

単位画素の濃淡を表わす信号が、２から順次、出力され
る。この出力信号は、ヒストグラム作製回路３に入力さ
れ、ヒストグラム作製回路３は、２次元電気泳動像の濃
度ヒストグラム１を出力する。

濃度ヒストグラム１は、ピーク検出回路４と、分布特微
量算出装置５に入力される・ピーク検出回路４は、ヒス
トグラム作製回路３の動作終了により起ａされ、濃度ヒ
ストグラム１のピークを与える濃度値ＤＯを検出し、分
布特徴量算出装置５に入力する・分布特徴量算出装置５
は、濃度ヒストグラム１とピーク濃度値Ｄｏから、分布
特徴量ΔＤを求め、これを出方する。閾値算出回路６は
。

ピーク濃度値Ｄｏと分布特徴量ΔＤを入力として、閾値
Ｄｒを出力する。

上記の各部について、さらに詳しく述べる。

光電変換装置２、ヒストグラム作製回路３およびピーク
検出回路４は当業者公知であるので、詳細な説明は省く
。

第３図は、分布特徴量算出装置の一実施例を示すブロッ
ク図である。分布特徴量算出装置５は、ピーク検出回路
が動作を完了し、最頻濃度値り。

が最頻濃度値レジスタ３１に格納された時点で起動され
る。Ｄｏ　と、既にヒストグラムレジスタ３２に格納さ
れている濃度ヒストグラム１を入力し、よみ出し回路３
３により、濃度Ｄｏにおける頻度（最頻頻度）Ｆｏを出
力する。次に乗算器３４により、Ｆｚ＝Ｆｏ　・αを求
める。但し、αは、予め定数レジスタ３５に用意された
定数であり、例えば０．０１　である。Ｆｌが定まった
時点で再び感度ヒストグラム】をレジスタ３２から読み
出し、ヒストグラム参照・比校回路３６により、頻度が
Ｆｌを越える最小の濃度値Ｄ１を出力する。

Ｄｌが定まった時、最頻濃度値Ｄｏ　をレジスタ３１か
ら読み出し、比較器３７を介して、分布特徴量ΔＤ＝Ｄ
ｏ　　Ｄｓ　を出力する。

第４図は、閾値算出回路の一実施例を示す図である。閾
値算出回路６は、ΔＤが定まった時点で起動され、レジ
スタ４１に既に保持されている最頻濃度値Ｄｏと、定数
レジスタ４２に保持された定数ｎ（たとえば１．４）を
読み出し、演算回路４３により、閾値ＤＴ　＝Ｄｏ　＋
ｎ・ΔＤを算出する。

〔発明の効果〕

本発明によれば、２次元電気泳動像またはそれに類する
画像から、対象であるスポットを背景がら分離、検出す
るための閾値を、スポットの多少。

濃淡に依らず決定できる・

【図面の簡単な説明】 第１図（ａ）は二次元電気泳動像の用語を説明する模式
図、第１図（ｂ）は本発明の詳細な説明する図、第２図
は本発明になる装置の一実施例を示す機能ブロック図、
第３図は分布特徴量算出装置の一実施例を示すブロック
図、第４図は閾値算出回路の一実施例を示すブロック図
である。 ０・・・二次元電気泳動像、００・・・背景、０１・・
・スポット、１・・・ヒストグラム、２・・・光電変換
装置、３・・・ヒストグラム作製回路、４・・・ピーク
検出回路、５・・・分布特ＰＩＪ、景導出装置、６・・
・Ｉ／Ｉ値算出回路。　　。 代理人　弁理士　小川膜力、□。 ゝ２、Ｉ２ 第　１　図（６Ｌ） 冨１図（ｂ） 頻贋 Ａυ ス２図 冨４　図 り図 ２九電変穎裂１ ３　　ヒスドフ゛う、と、／’Ｆ雪μ回ｒ＆ｌ　ヒ・−
フキ（土口路

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、画像の濃淡を、２次元格子上の各点毎に電気信号に
   変換し量子化する光電変換装置と、該信号から濃度ヒス
   トグラムを作製するヒストグラム作製回路と、該ヒスト
   グラムから最頻濃度値を求めるピーク検出回路と、該ヒ
   ストグラムと該最頻濃度値から、最頻濃度値より低濃度
   側における分布の拡がりを表わす量を求める分布特徴量
   算出回路と、該最頻濃度値と該分布特徴量から閾値を求
   める閾値算出回路から構成されることを特徴とする閾値
   決定装置。