撮影装置および該撮影装置によって撮影した画像の画像処理方法
【課題】人工食塊と微粒子の色の違いを、撮影時において照射する光源の色の違いによって鮮明にさせることによって、「微細に粉砕、すり潰されていない微粒子」の計数を、コンピュータ等によっても精度よく行うことが可能な画像を撮影するための撮影装置を提供する。
【解決手段】被撮影対象を撮影するための撮影装置であって、記被撮影対象を上方から撮影するための撮影手段と、被撮影対象の上方から、被撮影対象を照射する上方光源と、被撮影対象の下方から、被撮影対象を照射する下方光源とを備え、上方光源と、下方光源はそれぞれ異なる波長帯の光を照射し、上方光源と下方光源が両方とも同時に被撮影対象を照射した状態で、撮影手段によって、被撮影対象を撮影する。
【解決手段】被撮影対象を撮影するための撮影装置であって、記被撮影対象を上方から撮影するための撮影手段と、被撮影対象の上方から、被撮影対象を照射する上方光源と、被撮影対象の下方から、被撮影対象を照射する下方光源とを備え、上方光源と、下方光源はそれぞれ異なる波長帯の光を照射し、上方光源と下方光源が両方とも同時に被撮影対象を照射した状態で、撮影手段によって、被撮影対象を撮影する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、微粒子を含有する人工食塊を用いてヒトの咀嚼機能を評価する際に、ヒトに咀嚼させた人工食塊に含まれる微粒子をコンピュータ等によって計数するために画像撮影する撮影装置および該撮影装置によって撮影した画像の画像処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
咀嚼、すなわち、食物をかみ砕き、唾液とよく混和させ、適当な大きさで水気のある食塊を作り、飲み込む準備をする行為は、ヒトが固形物を食べるために必要であるほか、覚醒効果やリラックス効果を得られたり、肥満、ぼけ、視力低下、姿勢悪化、むし歯、ガンなどを予防し、脳内の血液量の増加による加齢変化の抑制などの効果も得られるとされている。
【０００３】
この咀嚼の能力（咀嚼能率）は、歯数、歯の健否、咬合面の形態、歯周組織の状態、顎型、咀嚼筋力、下顎運動様式、年齢、補綴物の状態など、無数の条件によって影響されるものである。
【０００４】
咀嚼機能を評価する方法としては、例えば、ピーナッツや生米などをヒトに所定回数咀嚼させ、咀嚼後の状態を観察したり（篩分法）、色変わりガムをヒトに所定回数咀嚼させ、咀嚼後のガムの色の変化を観察したりする方法（色変わりガム法）が存在する。
【０００５】
しかしながら、篩分法は、再現性に乏しく、また、計測時間が２４時間程度と長時間を要していた。また、色変わりガム法は、観察結果を定量化することはできず、また、この方法は、実際には、咀嚼能力ではなく、混和能力を観察している。
【０００６】
このため、本発明者等は、「咀嚼により微細に粉砕、すり潰される性質を有するほぼ均一な球形微粒子」を含有した人工食塊、および、この人工食塊を用いて咀嚼機能を評価するシステムを開発した（特許文献１）。
【０００７】
この咀嚼機能評価システムは、咀嚼により微細に粉砕、すり潰され、咀嚼されないとき球形の形状を有する微粒子を含有する人工食塊をヒトに咀嚼させる工程と、この咀嚼された人工食塊を２枚のプレパラートの間に挟んで微粒子を押し潰さない程度の適切な厚みに圧延する工程と、この２枚のプレパラートの間に圧延された人工食塊中の残存する球形の形状を有する微粒子を計数する工程を含んでいる。
【０００８】
このようにすることによって、有機溶剤等を使用することもなく、評価に高価な機器を使用することもなく、また、「微細に粉砕、すり潰されていない微粒子」を計数することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】国際公開公報ＷＯ２００８／０２０５８８
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、従来、「微細に粉砕、すり潰されていない微粒子」を正確に計数するためにはヒトが目視によって行っていたため、計数に多大な時間と熟練を要していた。
この「微細に粉砕、すり潰されていない微粒子」の計数を、コンピュータ等に自動的に行わせようとする場合、咀嚼された人工食塊を２枚のプレパラートの間に挟んだ状態で、ＣＣＤ（Charge Coupled Device Image Sensor）カメラなどによって撮影し、パターンマッチング等の手段によって計数する必要がある。
【００１１】
しかしながら、人工食塊と微粒子の色の差がはっきりしない場合や、微粒子の輪郭がはっきりと撮影できない場合があり、従来の方法では、「微細に粉砕、すり潰されていない微粒子」の計数を、コンピュータ等によって精度よく行うことは困難であった。
【００１２】
特に、食品安全性を考慮して人工食塊として市販のチューインガムと同等の成分のものを用いる場合には、甘味料として、および、チューインガムの作業工程における必要性から諸成分が含まれているため、これら諸成分がコンピュータ認識を行う際に、画像を曖昧とする原因となっていた。
【００１３】
本発明は、人工食塊と微粒子の色の違いを、撮影時において照射する光源の色の違いによって鮮明にさせることによって、「微細に粉砕、すり潰されていない微粒子」の計数を、コンピュータ等によっても精度よく行うことが可能な画像を撮影するための撮影装置を提供することを目的とする。
【００１４】
さらに、本発明は、このように撮影した画像において、微粒子の形状を鮮明にすることが可能な画像処理方法、ならびに、上述する撮影から画像処理までを行う撮影システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明は、前述したような従来技術における課題および目的を達成するために発明されたものであって、本発明の撮影装置は、被撮影対象を撮影するための撮影装置であって、
前記被撮影対象を上方から撮影するための撮影手段と、
前記被撮影対象の上方から、被撮影対象を照射する上方光源と、
前記被撮影対象の下方から、被撮影対象を照射する下方光源と、を備え、
前記上方光源と、下方光源はそれぞれ異なる波長帯の光を照射し、
前記上方光源と下方光源が両方とも同時に被撮影対象を照射した状態で、前記撮影手段によって、被撮影対象を撮影することを特徴とする。
【００１６】
また、本発明の撮影装置は、前記被撮影対象が、光透過性を有する微粒子を含み、所定の色彩を有する人工食塊であることを特徴とする。
また、本発明の撮影装置は、前記上方光源が、白色光を照射することを特徴とする。
【００１７】
また、本発明の撮影装置は、前記下方光源が、前記微粒子の特徴色となる波長の光を照射することを特徴とする。
また、本発明の撮影装置では、被撮影対象である前記人工食塊の色彩が、青の色相を有することを特徴とする。
【００１８】
また、本発明の撮影装置は、前記下方光源が照射する光の色彩が、赤の色相を有することを特徴とする。
また、本発明の撮影装置は、前記被撮影対象が、プレパラートによって挟持された状態で、前記下方光源の上方で、かつ、前記上方光源および撮影手段の下方に位置することを特徴とする。
【００１９】
また、本発明の撮影装置は、前記人工食塊が、チューインガムであることを特徴とする。
また、本発明の撮影装置は、前記チューインガムに、ガムの基本成分の白色結晶様である構造物が含有されていることを特徴とする。
【００２０】
また、本発明の画像処理方法は、上記の撮影装置によって撮影した被撮影対象の画像において、前記微粒子の形状を鮮明にするための画像処理方法であって、
前記画像のデータを、Ｒ，Ｇ，Ｂの各プレーンの画像に分割するＲＧＢプレーン分割ステップと、
前記ＲＧＢプレーン分割ステップによって分割されたＲプレーン、Ｇプレーン、Ｂプレーンの画像のうち、前記人工食塊の色彩が属するプレーンである除外プレーンによって構成される画像の輝度を反転させるとともに、輝度の最適化を行い、除外画像を生成する除外画像処理ステップと、
前記ＲＧＢプレーン分割ステップによって分割されたＲプレーン、Ｇプレーン、Ｂプレーンのうち、前記下方光源が照射する光の色彩が属するプレーンである取得プレーンによって構成される画像の輝度の最適化を行う取得画像処理ステップと、
前記除外画像と取得画像とを乗算合成し、乗算画像を生成する画像乗算ステップと、
前記乗算画像を空間周波数画像に変換して、所定の周波数帯域のみを取得するバンドパスフィルタを適用したのち、実空間画像に変換して、Ｘ画像を生成するＢＰＦ適用ステップと、
前記Ｘ画像に対して、ガウス関数に基づいた画像平滑化フィルタを適用することによって、輪郭の膨張処理を行いＹ画像を生成する輪郭膨張ステップと、
前記Ｙ画像を二値化してα画像を生成する二値化ステップと、
を備えることを特徴とする。
【００２１】
また、本発明の画像処理方法は、前記α画像と、前記微粒子の形状を示すパターン画像とを比較することによって、α画像中の微粒子の個数を計数することを特徴とする。
また、本発明の画像処理システムは、上記の撮影装置と、該撮影装置によって撮影した被撮影対象の画像データを処理するための画像処理装置を備えた、画像処理システムであって、
前記撮影装置によって撮影した画像データを保存するための記憶装置と、
前記記憶装置に保存された画像データを処理するための演算処理装置と、を備え、
前記記憶装置に保存された画像データを、前記演算処理装置において、Ｒ，Ｇ，Ｂの各プレーンの画像に分割し、
前記分割されたＲプレーン、Ｇプレーン、Ｂプレーンの画像のうち、前記人工食塊の色彩が属するプレーンである除外プレーンによって構成される画像の輝度を反転させるとともに、輝度の最適化を行い、
前記分割されたＲプレーン、Ｇプレーン、Ｂプレーンの画像のうち、前記下方光源が照射する光の色彩が属するプレーンである取得プレーンによって構成される画像の輝度の最適化を行い、
前記除外画像と取得画像とを乗算合成することで、乗算画像を生成し、
前記乗算画像を空間周波数画像に変換して、所定の周波数帯域のみを取得するバンドパスフィルタを適用したのち、実空間画像に変換して、Ｘ画像を生成し、
前記Ｘ画像に対して、ガウス関数に基づいた画像平滑化フィルタを適用することによって、輪郭の膨張処理を行いＹ画像を生成し、
前記Ｙ画像を二値化してα画像を生成することを特徴とする。
【００２２】
また、本発明の画像処理システムは、前記α画像と、前記微粒子の形状を示すパターン画像とを比較することによって、α画像中の微粒子の個数を計数することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、被撮影対象の撮影時に、上方と下方から異なる波長帯の光を照射することによって、光透過性を有する部分の色と、所定の色彩を有する部分、すなわち、光透過率の低い部分の色とを、明らかに異なる色彩として撮影することができるため、コントラストの高い画像を撮影することができる。
【００２４】
さらに、本発明によれば、コントラストの高い撮影画像に対して画像処理を施すため、画像データにおける不要な部分、すなわち除外部分と、必要な部分、すなわち取得部分とを明確にした画像を生成することができる。
【００２５】
さらに、本発明によれば、被撮影対象中の微粒子の計数を行う場合であっても、除外部分と取得部分とを明確にした画像を用いることで、微粒子の形状、すなわち、取得部分の形状が明確となっているため、コンピュータなどによっても正確に、かつ、迅速に計数を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】図１は、本発明の撮影装置の構成を説明するための概略構成図である。
【図２】図２は、本発明の撮影装置で撮影する被撮影対象の一例であるチューインガムの形状を説明するための概略構成図である。
【図３】図３は、図２のチューインガムを本発明の撮影装置によって撮影するためにプレパラートによって圧延した状態を説明するための概略構成図である。
【図４】図４は、本発明の画像処理システムの構成を説明するための概略構成図である。
【図５】図５は、本発明の画像処理システムにおいて行われる画像処理のステップを説明するフロー図である。
【図６】図６は、図５のステップに沿って行われた画像処理後のα画像の一例を示す図である。
【図７】図７は、図６のα画像において、パターンマッチングによって微粒子の数を計数した場合の、パターンマッチングの状況を画像化した際の図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、本発明の実施の形態（実施例）を、図面に基づいてより詳細に説明する。
図１は、本発明の撮影装置の構成を説明するための概略構成図、図２は、本発明の撮影装置で撮影する被撮影対象の一例であるチューインガムの形状を説明するための概略構成図、図３は、図２のチューインガムを本発明の撮影装置によって撮影するためにプレパラートによって圧延した状態を説明するための概略構成図である。
【００２８】
図１に示すように、本発明の撮影装置は、被撮影対象１８が挟まれた状態のプレパラート２０を上方から撮影する撮影手段１２と、プレパラート２０の上方から光を照射する上方光源１４と、プレパラート２０の下方から光を照射する下方光源１６とを備えている。
【００２９】
撮影手段１２としては、プレパラート２０を近接して撮影できるものであれば、特に限定されるものではないが、例えば、フィルムカメラやＣＣＤ（Charge Coupled Device Image Sensor）、ＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）といった素子を用いたデジタルカメラなどを用いることができる。特に、被撮影対象を撮影したのちに、画像処理を行うことを考慮した場合には、デジタルカメラを用いることが好ましい。また、撮影手段１２としては、静止画のみならず動画も撮影可能なものであっても構わない。
【００３０】
また、上方光源１４としては、撮影手段１２がプレパラート２０を撮影する障害とならない形状であれば、特に限定されるものではないが、例えば、リング型光源を用いたり、撮影手段１２の周囲に複数のＬＥＤ（Light Emitting Diode）を設けたりすることができる。なお、上方光源１４が照射する光としては、特に限定されるものではないが、被撮影対象１８を撮影する際に、色彩に大きな影響を与えない光として白色光を照射することが好ましい。また、撮影時に光量の調整が可能なように、光量調整機能を有する光源を用いることが好ましい。
【００３１】
また、下方光源１６としては、特に限定されるものではなく、広く知られる様々な光源を用いることができる。なお、後述するように、被撮影対象１８が、光透過性を有する微粒子を含んだ所定の色彩を有する人工食塊である場合、微粒子の特徴色となる色彩の波長の光を照射する光源とすることが好ましい。なお、微粒子の特徴色とは、後述する人工食塊３０の基材３２の色彩とは異なる色相を有する色彩、すなわち、基材３２の色彩と微粒子３４の色彩のコントラストが大きくなる色彩のことを意味する。
この場合、下方光源１６として所定の色彩を発光するＬＥＤを用いたり、下方光源１６に所定の色彩を有するフィルタを設けるなどして、任意の波長の光を照射することができる。また、撮影時に光量の調整が可能なように、光量調整機能を有する光源を用いることが好ましい。
【００３２】
なお、符号２２は、撮影手段１２および上方光源１４を所定の高さで固定するための保持手段、符号２４は、保持手段２２が固定される支持軸、符号２６は、下方光源１６が載置される台座部、符号２８は、後述するコンピュータと接続するためのケーブルである。
【００３３】
以下、このような撮影装置１０によって撮影される被撮影対象１８の一例として、「咀嚼により微細に粉砕、すり潰される性質を有するほぼ均一な球形微粒子」を含有した人工食塊を用いた場合について説明する。
【００３４】
図２に示すように、本実施例の人工食塊３０としては、市販のチューインガムと同等の成分のものを用いており、この人工食塊３０は、概ね青色をしたチューインガムのベースとなる基材３２に、光透過性を有する直径２５０から３００μｍ程度の微粒子３４が含まれている。なお、図２では粒状の人工食塊３０を示しているが、板状のものでもよいなど、人工食塊３０の形状は限定されるものではない。また、図２では、説明のために微粒子３４の大きさを実際の大きさよりも大きく、数は少なく描いている。
【００３５】
チューインガムのベースとなる基材３２としては、市販されるチューインガムと同様のものを用いることができる。
また、光透過性を有する微粒子３４としては、口に含んで害のないものであれば、特に限定されるものではないが、例えば、カルバナワックスの微粒子などを用いることができる。
【００３６】
咀嚼機能を評価するために、この人工食塊３０をヒトに所定回数咀嚼させ、咀嚼後の人工食塊３０を、プレパラート２０によって、圧延し、挟持することによって、人工食塊３０を被撮影対象１８として、撮影可能な状態としている。
【００３７】
なお、プレパラート２０は、微粒子３４の直径の１２５％程度の隙間が形成されるように、間隔調整部２１が備えられている。このようなプレパラート２０によって、人工食塊３０を圧延し、挟持することによって、図３に示すように、微粒子３４が重ならずに広げることができる。なお、図３では、説明のために微粒子３４の大きさを実際の大きさよりも大きく、数は少なく描いている。
【００３８】
このように、被撮影対象１８である人工食塊３０が挟持されたプレパラート２０を、撮影装置１０の下方光源１６の上方で、かつ、撮影手段１２および上方光源１４の下方に位置するように配置する。
【００３９】
そして、上方光源１４および下方光源１６を照射した状態で、撮影手段１２によって被撮影対象１８を撮影する。なお、被撮影対象１８として、概ね青色の基材３２からなる人工食塊３０を用いる場合には、下方光源１６として、微粒子の特徴色である赤色の光を照射している。また、上方光源１４としては、白色光を照射している。なお、人工食塊３０としてチューインガムを用いる場合には、必要な添加物としての白色結晶（例えば、キシリトールや炭酸カルシウムなど）が混入されている。
【００４０】
なお、被撮影対象１８を撮影する場合には、蛍光灯の光や太陽光などの外光の影響を受けないように、遮光板（図示せず）などによって、撮影装置１０を包囲することが好ましい。
【００４１】
また、撮影手段１２としてデジタルカメラを用いる場合には、撮影された画像データは後述するコンピュータの記憶装置に記憶される。一方、撮影手段１２としてフィルムカメラを用いた場合には、撮影したフィルムを現像した後、イメージスキャナなどによって、画像データとして、後述するコンピュータに読み取り、記憶装置に記憶する。
【００４２】
なお、このように白色光の上方光源１４と、赤色の下方光源１６によって照射された状態で撮影された被撮影対象１８は、人工食塊３０のベースとなる基材３２、すなわち光透過性を有しない部分については、基材３２そのものの色である概ね青色として撮影され、光透過性を有する微粒子３４は、下方光源１６の光の色である概ね赤色として撮影されることになる。なお、人工食塊３０としてチューインガムを用いた場合に含まれるキシリトールなどの成分（白色結晶）は、白色として撮影される。
【００４３】
なお、本明細書において赤とは、ＪＩＳ慣用色名（JIS Z8102:2001 付表１に記載の色名。以下同様。）において、例えば、とき色、つつじ色、ばら色、からくれない、さんご色、紅梅色、桃色、紅色、紅赤、えんじ、蘇芳、茜色、赤、朱色、紅樺色、あやめ色、鉛丹色、牡丹色、赤紫、ローズレッド、ローズピンク、コチニールレッド、ルビーレッド、ワインレッド、オールドローズ、ローズ、ストロベリー、コーラルレッド、ピンク、ポピーレッド、シグナルレッド、カーマイン、レッド、トマトレッド、バーミリオン、スカーレット、マゼンタ、チェリーピンクのような色を意味し、これらの色と近い色も含んだ概念である。また、Ｒプレーンに属する色彩とは、このような赤の色彩のことを意味する。
【００４４】
また、本明細書において緑とは、ＪＩＳ慣用色名において、例えば、緑、常磐色、深緑、もえぎ色、若竹色、シャトルーズグリーン、リーフグリーン、シーグリーン、アイビーグリーン、アップルグリーン、ミントグリーン、グリーン、コバルトグリーン、エメラルドグリーン、マカライトグリーン、フォレストグリーン、ビリジアン、ビリヤードグリーンのような色を意味し、これらの色と近い色も含んだ概念である。また、Ｇプレーンに属する色彩とは、このような緑の色彩のことを意味する。
【００４５】
また、本明細書において青とは、ＪＩＳ慣用色名において、例えば、青緑、新橋色、浅葱色、白群、納戸色、かめのぞき、水色、藍鼠、空色、青、藍色、濃藍、勿忘草色、露草色、はなだ色、紺青、るり色、るり紺、紺色、かきつばた色、勝色、群青色、藤納戸、ききょう色、紺藍、ナイルブルー、ピーコックブルー、ターコイズブルー、マリンブルー、シアン、スカイブルー、セルリアンブルー、サックスブルー、ブルー、コバルトブルー、アイアンブルー、ブルシャンブルー、ネービーブルー、ウルトラマリンブルー、オリエンタルブルーのような色を意味し、これらの色と近い色も含んだ概念である。また、Ｂプレーンに属する色彩とは、このような青の色彩のことを意味する。
【００４６】
以下、撮影された画像データの画像処理について説明する。
図４は、本発明の画像処理システムの構成を説明するための概略構成図である。
本発明の画像処理システム５０は、上述する撮影装置１０と、記憶装置５４および演算処理装置５６を備えたコンピュータ５２によって構成されている。
【００４７】
上述するように、撮影装置１０によって撮影された画像は、画像データとして、コンピュータ５２の記憶装置５４に保存される。そして、保存された画像データは、微粒子３４の形状が鮮明となるように、図５に示す手順に従って、演算処理装置５６によって画像処理が行わる。
【００４８】
まず、撮影された画像データは、赤色の成分（Ｒプレーン）のみを有するＲ画像、緑色の成分（Ｇプレーン）のみを有するＧ画像、青色の成分（Ｂプレーン）のみを有するＢ画像に分割される（Ｓ１０）。
【００４９】
なお、各プレーンの成分のみを有する各画像は、各画素が輝度情報のみを有しており、各画像を実空間画像として表現した場合には、グレースケール画像として表現される。
次いで、人工食塊３０の色彩、すなわち本実施例においては青色が属するプレーンであるＢプレーン画像の輝度を反転させるとともに、輝度の最適化を行い、除外画像としてＢ＾画像を生成する（Ｓ１１）。
【００５０】
次に、下方光源１６が照射する光の色彩、すなわち本実施例においては微粒子の特徴色である赤色が属するプレーンであるＲプレーン画像の輝度の最適化を行う（Ｓ１２）。
なお、輝度の最適化としては、画像処理方法として一般的に用いられている方法、例えば、画像データのコントラストを上げる方法などを用いることができる。
【００５１】
そして、Ｂ＾画像とＲ画像とを乗算合成し、乗算画像としてＢ＾Ｒ画像を生成する（Ｓ１３）。なお、乗算合成とは、例えば、所定位置の画素の色をＲＧＢ表記とした場合に（Ｒa，Ｇa，Ｂa）によって表すことができる画像Ａと、所定位置の画素の色をＲＧＢ表記とした場合に（Ｒb，Ｇb，Ｂb）によって表すことができる画像Ｂを画像合成した場合に、所定位置の画素の色をＲＧＢ表記として数１によって表すことができる合成方法である。なお、乗算合成の際には、画像全ての画素について、同様の計算が行われ乗算合成される。
【００５２】
【数１】
なお、白色として撮影されたキシリトールなどの添加物は、Ｂ＾画像と、Ｒ画像を乗算合成することによって、除外情報となり、後述する画像処理後のα画像においては、黒色で表現される。
【００５３】
そして、乗算画像であるＢ＾Ｒ画像を、例えば、離散コサイン変換やフーリエ変換などによって空間周波数画像に変換し、所定の周波数帯域のみを取り出すために所定の通過周波数帯域を有するバンドパスフィルタを適用する。その後、バンドパスフィルタを通過した空間周波数画像を、例えば、逆フーリエ変換などによって実空間画像に変換し、この得られた画像データをＸ画像とする（Ｓ１４）。
【００５４】
次いで、Ｘ画像に対して、ガウス関数（正規分布）に基づいた画像平滑化フィルタを適用することによって、画像データにおける微粒子３４の輪郭を膨張させる（Ｓ１５）。このようにして得られた画像データをＹ画像とする。
【００５５】
そして、Ｙ画像を二値化することによって、白と黒のみによって表現されるα画像を生成する（Ｓ１６）。
このように画像処理を行い、生成されたα画像においては、図６に示すように、被撮影対象１８の基材３２の部分、すなわち、概ね青色の部分については、黒によって表現され、微粒子３４の部分、すなわち、概ね赤色の部分については、白によって表現される。なお、図６は、被撮影対象１８の一部を撮影し、上述する画像処理を施したものである。
【００５６】
このように、微粒子３４の形状を鮮明にすることによって、例えば、図７に示すように、パターンマッチングなどの方法によって、微粒子３４の個数を演算処理装置において、正確に、かつ、迅速に計数することが可能となる。
【００５７】
なお、図６に示すように、撮影手段１２の有効画素数や解像度などの問題により、被撮影対象１８全体を撮影できない場合には、プレパラート２０を平面方向に回転可能な台座に載置することによって、プレパラート２０を回転させながら撮影手段１２によって撮影することによって、撮影手段１２の焦点距離等を変えずに被撮影対象１８を撮影することができる。
【００５８】
以上、本発明の好ましい実施例を説明したが、本発明はこれに限定されることはなく、例えば、画像処理を行うコンピュータ５２をサーバーとし、撮影装置１０によって撮影された画像データをインターネットなどのネットワークを介してコンピュータ５０に送信して画像処理を行うなど、本発明の目的を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
【符号の説明】
【００５９】
１０ 撮影装置
１２ 撮影手段
１４ 上方光源
１６ 下方光源
１８ 被撮影対象
２０ プレパラート
２１ 間隔調整部
２２ 保持手段
２４ 支持軸
２６ 台座部
２８ ケーブル
３０ 人工食塊
３２ 基材
３４ 微粒子
５０ 画像処理システム
５２ コンピュータ
５４ 記憶装置
５６ 演算処理装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、微粒子を含有する人工食塊を用いてヒトの咀嚼機能を評価する際に、ヒトに咀嚼させた人工食塊に含まれる微粒子をコンピュータ等によって計数するために画像撮影する撮影装置および該撮影装置によって撮影した画像の画像処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
咀嚼、すなわち、食物をかみ砕き、唾液とよく混和させ、適当な大きさで水気のある食塊を作り、飲み込む準備をする行為は、ヒトが固形物を食べるために必要であるほか、覚醒効果やリラックス効果を得られたり、肥満、ぼけ、視力低下、姿勢悪化、むし歯、ガンなどを予防し、脳内の血液量の増加による加齢変化の抑制などの効果も得られるとされている。
【０００３】
この咀嚼の能力（咀嚼能率）は、歯数、歯の健否、咬合面の形態、歯周組織の状態、顎型、咀嚼筋力、下顎運動様式、年齢、補綴物の状態など、無数の条件によって影響されるものである。
【０００４】
咀嚼機能を評価する方法としては、例えば、ピーナッツや生米などをヒトに所定回数咀嚼させ、咀嚼後の状態を観察したり（篩分法）、色変わりガムをヒトに所定回数咀嚼させ、咀嚼後のガムの色の変化を観察したりする方法（色変わりガム法）が存在する。
【０００５】
しかしながら、篩分法は、再現性に乏しく、また、計測時間が２４時間程度と長時間を要していた。また、色変わりガム法は、観察結果を定量化することはできず、また、この方法は、実際には、咀嚼能力ではなく、混和能力を観察している。
【０００６】
このため、本発明者等は、「咀嚼により微細に粉砕、すり潰される性質を有するほぼ均一な球形微粒子」を含有した人工食塊、および、この人工食塊を用いて咀嚼機能を評価するシステムを開発した（特許文献１）。
【０００７】
この咀嚼機能評価システムは、咀嚼により微細に粉砕、すり潰され、咀嚼されないとき球形の形状を有する微粒子を含有する人工食塊をヒトに咀嚼させる工程と、この咀嚼された人工食塊を２枚のプレパラートの間に挟んで微粒子を押し潰さない程度の適切な厚みに圧延する工程と、この２枚のプレパラートの間に圧延された人工食塊中の残存する球形の形状を有する微粒子を計数する工程を含んでいる。
【０００８】
このようにすることによって、有機溶剤等を使用することもなく、評価に高価な機器を使用することもなく、また、「微細に粉砕、すり潰されていない微粒子」を計数することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】国際公開公報ＷＯ２００８／０２０５８８
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、従来、「微細に粉砕、すり潰されていない微粒子」を正確に計数するためにはヒトが目視によって行っていたため、計数に多大な時間と熟練を要していた。
この「微細に粉砕、すり潰されていない微粒子」の計数を、コンピュータ等に自動的に行わせようとする場合、咀嚼された人工食塊を２枚のプレパラートの間に挟んだ状態で、ＣＣＤ（Charge Coupled Device Image Sensor）カメラなどによって撮影し、パターンマッチング等の手段によって計数する必要がある。
【００１１】
しかしながら、人工食塊と微粒子の色の差がはっきりしない場合や、微粒子の輪郭がはっきりと撮影できない場合があり、従来の方法では、「微細に粉砕、すり潰されていない微粒子」の計数を、コンピュータ等によって精度よく行うことは困難であった。
【００１２】
特に、食品安全性を考慮して人工食塊として市販のチューインガムと同等の成分のものを用いる場合には、甘味料として、および、チューインガムの作業工程における必要性から諸成分が含まれているため、これら諸成分がコンピュータ認識を行う際に、画像を曖昧とする原因となっていた。
【００１３】
本発明は、人工食塊と微粒子の色の違いを、撮影時において照射する光源の色の違いによって鮮明にさせることによって、「微細に粉砕、すり潰されていない微粒子」の計数を、コンピュータ等によっても精度よく行うことが可能な画像を撮影するための撮影装置を提供することを目的とする。
【００１４】
さらに、本発明は、このように撮影した画像において、微粒子の形状を鮮明にすることが可能な画像処理方法、ならびに、上述する撮影から画像処理までを行う撮影システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明は、前述したような従来技術における課題および目的を達成するために発明されたものであって、本発明の撮影装置は、被撮影対象を撮影するための撮影装置であって、
前記被撮影対象を上方から撮影するための撮影手段と、
前記被撮影対象の上方から、被撮影対象を照射する上方光源と、
前記被撮影対象の下方から、被撮影対象を照射する下方光源と、を備え、
前記上方光源と、下方光源はそれぞれ異なる波長帯の光を照射し、
前記上方光源と下方光源が両方とも同時に被撮影対象を照射した状態で、前記撮影手段によって、被撮影対象を撮影することを特徴とする。
【００１６】
また、本発明の撮影装置は、前記被撮影対象が、光透過性を有する微粒子を含み、所定の色彩を有する人工食塊であることを特徴とする。
また、本発明の撮影装置は、前記上方光源が、白色光を照射することを特徴とする。
【００１７】
また、本発明の撮影装置は、前記下方光源が、前記微粒子の特徴色となる波長の光を照射することを特徴とする。
また、本発明の撮影装置では、被撮影対象である前記人工食塊の色彩が、青の色相を有することを特徴とする。
【００１８】
また、本発明の撮影装置は、前記下方光源が照射する光の色彩が、赤の色相を有することを特徴とする。
また、本発明の撮影装置は、前記被撮影対象が、プレパラートによって挟持された状態で、前記下方光源の上方で、かつ、前記上方光源および撮影手段の下方に位置することを特徴とする。
【００１９】
また、本発明の撮影装置は、前記人工食塊が、チューインガムであることを特徴とする。
また、本発明の撮影装置は、前記チューインガムに、ガムの基本成分の白色結晶様である構造物が含有されていることを特徴とする。
【００２０】
また、本発明の画像処理方法は、上記の撮影装置によって撮影した被撮影対象の画像において、前記微粒子の形状を鮮明にするための画像処理方法であって、
前記画像のデータを、Ｒ，Ｇ，Ｂの各プレーンの画像に分割するＲＧＢプレーン分割ステップと、
前記ＲＧＢプレーン分割ステップによって分割されたＲプレーン、Ｇプレーン、Ｂプレーンの画像のうち、前記人工食塊の色彩が属するプレーンである除外プレーンによって構成される画像の輝度を反転させるとともに、輝度の最適化を行い、除外画像を生成する除外画像処理ステップと、
前記ＲＧＢプレーン分割ステップによって分割されたＲプレーン、Ｇプレーン、Ｂプレーンのうち、前記下方光源が照射する光の色彩が属するプレーンである取得プレーンによって構成される画像の輝度の最適化を行う取得画像処理ステップと、
前記除外画像と取得画像とを乗算合成し、乗算画像を生成する画像乗算ステップと、
前記乗算画像を空間周波数画像に変換して、所定の周波数帯域のみを取得するバンドパスフィルタを適用したのち、実空間画像に変換して、Ｘ画像を生成するＢＰＦ適用ステップと、
前記Ｘ画像に対して、ガウス関数に基づいた画像平滑化フィルタを適用することによって、輪郭の膨張処理を行いＹ画像を生成する輪郭膨張ステップと、
前記Ｙ画像を二値化してα画像を生成する二値化ステップと、
を備えることを特徴とする。
【００２１】
また、本発明の画像処理方法は、前記α画像と、前記微粒子の形状を示すパターン画像とを比較することによって、α画像中の微粒子の個数を計数することを特徴とする。
また、本発明の画像処理システムは、上記の撮影装置と、該撮影装置によって撮影した被撮影対象の画像データを処理するための画像処理装置を備えた、画像処理システムであって、
前記撮影装置によって撮影した画像データを保存するための記憶装置と、
前記記憶装置に保存された画像データを処理するための演算処理装置と、を備え、
前記記憶装置に保存された画像データを、前記演算処理装置において、Ｒ，Ｇ，Ｂの各プレーンの画像に分割し、
前記分割されたＲプレーン、Ｇプレーン、Ｂプレーンの画像のうち、前記人工食塊の色彩が属するプレーンである除外プレーンによって構成される画像の輝度を反転させるとともに、輝度の最適化を行い、
前記分割されたＲプレーン、Ｇプレーン、Ｂプレーンの画像のうち、前記下方光源が照射する光の色彩が属するプレーンである取得プレーンによって構成される画像の輝度の最適化を行い、
前記除外画像と取得画像とを乗算合成することで、乗算画像を生成し、
前記乗算画像を空間周波数画像に変換して、所定の周波数帯域のみを取得するバンドパスフィルタを適用したのち、実空間画像に変換して、Ｘ画像を生成し、
前記Ｘ画像に対して、ガウス関数に基づいた画像平滑化フィルタを適用することによって、輪郭の膨張処理を行いＹ画像を生成し、
前記Ｙ画像を二値化してα画像を生成することを特徴とする。
【００２２】
また、本発明の画像処理システムは、前記α画像と、前記微粒子の形状を示すパターン画像とを比較することによって、α画像中の微粒子の個数を計数することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、被撮影対象の撮影時に、上方と下方から異なる波長帯の光を照射することによって、光透過性を有する部分の色と、所定の色彩を有する部分、すなわち、光透過率の低い部分の色とを、明らかに異なる色彩として撮影することができるため、コントラストの高い画像を撮影することができる。
【００２４】
さらに、本発明によれば、コントラストの高い撮影画像に対して画像処理を施すため、画像データにおける不要な部分、すなわち除外部分と、必要な部分、すなわち取得部分とを明確にした画像を生成することができる。
【００２５】
さらに、本発明によれば、被撮影対象中の微粒子の計数を行う場合であっても、除外部分と取得部分とを明確にした画像を用いることで、微粒子の形状、すなわち、取得部分の形状が明確となっているため、コンピュータなどによっても正確に、かつ、迅速に計数を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】図１は、本発明の撮影装置の構成を説明するための概略構成図である。
【図２】図２は、本発明の撮影装置で撮影する被撮影対象の一例であるチューインガムの形状を説明するための概略構成図である。
【図３】図３は、図２のチューインガムを本発明の撮影装置によって撮影するためにプレパラートによって圧延した状態を説明するための概略構成図である。
【図４】図４は、本発明の画像処理システムの構成を説明するための概略構成図である。
【図５】図５は、本発明の画像処理システムにおいて行われる画像処理のステップを説明するフロー図である。
【図６】図６は、図５のステップに沿って行われた画像処理後のα画像の一例を示す図である。
【図７】図７は、図６のα画像において、パターンマッチングによって微粒子の数を計数した場合の、パターンマッチングの状況を画像化した際の図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、本発明の実施の形態（実施例）を、図面に基づいてより詳細に説明する。
図１は、本発明の撮影装置の構成を説明するための概略構成図、図２は、本発明の撮影装置で撮影する被撮影対象の一例であるチューインガムの形状を説明するための概略構成図、図３は、図２のチューインガムを本発明の撮影装置によって撮影するためにプレパラートによって圧延した状態を説明するための概略構成図である。
【００２８】
図１に示すように、本発明の撮影装置は、被撮影対象１８が挟まれた状態のプレパラート２０を上方から撮影する撮影手段１２と、プレパラート２０の上方から光を照射する上方光源１４と、プレパラート２０の下方から光を照射する下方光源１６とを備えている。
【００２９】
撮影手段１２としては、プレパラート２０を近接して撮影できるものであれば、特に限定されるものではないが、例えば、フィルムカメラやＣＣＤ（Charge Coupled Device Image Sensor）、ＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）といった素子を用いたデジタルカメラなどを用いることができる。特に、被撮影対象を撮影したのちに、画像処理を行うことを考慮した場合には、デジタルカメラを用いることが好ましい。また、撮影手段１２としては、静止画のみならず動画も撮影可能なものであっても構わない。
【００３０】
また、上方光源１４としては、撮影手段１２がプレパラート２０を撮影する障害とならない形状であれば、特に限定されるものではないが、例えば、リング型光源を用いたり、撮影手段１２の周囲に複数のＬＥＤ（Light Emitting Diode）を設けたりすることができる。なお、上方光源１４が照射する光としては、特に限定されるものではないが、被撮影対象１８を撮影する際に、色彩に大きな影響を与えない光として白色光を照射することが好ましい。また、撮影時に光量の調整が可能なように、光量調整機能を有する光源を用いることが好ましい。
【００３１】
また、下方光源１６としては、特に限定されるものではなく、広く知られる様々な光源を用いることができる。なお、後述するように、被撮影対象１８が、光透過性を有する微粒子を含んだ所定の色彩を有する人工食塊である場合、微粒子の特徴色となる色彩の波長の光を照射する光源とすることが好ましい。なお、微粒子の特徴色とは、後述する人工食塊３０の基材３２の色彩とは異なる色相を有する色彩、すなわち、基材３２の色彩と微粒子３４の色彩のコントラストが大きくなる色彩のことを意味する。
この場合、下方光源１６として所定の色彩を発光するＬＥＤを用いたり、下方光源１６に所定の色彩を有するフィルタを設けるなどして、任意の波長の光を照射することができる。また、撮影時に光量の調整が可能なように、光量調整機能を有する光源を用いることが好ましい。
【００３２】
なお、符号２２は、撮影手段１２および上方光源１４を所定の高さで固定するための保持手段、符号２４は、保持手段２２が固定される支持軸、符号２６は、下方光源１６が載置される台座部、符号２８は、後述するコンピュータと接続するためのケーブルである。
【００３３】
以下、このような撮影装置１０によって撮影される被撮影対象１８の一例として、「咀嚼により微細に粉砕、すり潰される性質を有するほぼ均一な球形微粒子」を含有した人工食塊を用いた場合について説明する。
【００３４】
図２に示すように、本実施例の人工食塊３０としては、市販のチューインガムと同等の成分のものを用いており、この人工食塊３０は、概ね青色をしたチューインガムのベースとなる基材３２に、光透過性を有する直径２５０から３００μｍ程度の微粒子３４が含まれている。なお、図２では粒状の人工食塊３０を示しているが、板状のものでもよいなど、人工食塊３０の形状は限定されるものではない。また、図２では、説明のために微粒子３４の大きさを実際の大きさよりも大きく、数は少なく描いている。
【００３５】
チューインガムのベースとなる基材３２としては、市販されるチューインガムと同様のものを用いることができる。
また、光透過性を有する微粒子３４としては、口に含んで害のないものであれば、特に限定されるものではないが、例えば、カルバナワックスの微粒子などを用いることができる。
【００３６】
咀嚼機能を評価するために、この人工食塊３０をヒトに所定回数咀嚼させ、咀嚼後の人工食塊３０を、プレパラート２０によって、圧延し、挟持することによって、人工食塊３０を被撮影対象１８として、撮影可能な状態としている。
【００３７】
なお、プレパラート２０は、微粒子３４の直径の１２５％程度の隙間が形成されるように、間隔調整部２１が備えられている。このようなプレパラート２０によって、人工食塊３０を圧延し、挟持することによって、図３に示すように、微粒子３４が重ならずに広げることができる。なお、図３では、説明のために微粒子３４の大きさを実際の大きさよりも大きく、数は少なく描いている。
【００３８】
このように、被撮影対象１８である人工食塊３０が挟持されたプレパラート２０を、撮影装置１０の下方光源１６の上方で、かつ、撮影手段１２および上方光源１４の下方に位置するように配置する。
【００３９】
そして、上方光源１４および下方光源１６を照射した状態で、撮影手段１２によって被撮影対象１８を撮影する。なお、被撮影対象１８として、概ね青色の基材３２からなる人工食塊３０を用いる場合には、下方光源１６として、微粒子の特徴色である赤色の光を照射している。また、上方光源１４としては、白色光を照射している。なお、人工食塊３０としてチューインガムを用いる場合には、必要な添加物としての白色結晶（例えば、キシリトールや炭酸カルシウムなど）が混入されている。
【００４０】
なお、被撮影対象１８を撮影する場合には、蛍光灯の光や太陽光などの外光の影響を受けないように、遮光板（図示せず）などによって、撮影装置１０を包囲することが好ましい。
【００４１】
また、撮影手段１２としてデジタルカメラを用いる場合には、撮影された画像データは後述するコンピュータの記憶装置に記憶される。一方、撮影手段１２としてフィルムカメラを用いた場合には、撮影したフィルムを現像した後、イメージスキャナなどによって、画像データとして、後述するコンピュータに読み取り、記憶装置に記憶する。
【００４２】
なお、このように白色光の上方光源１４と、赤色の下方光源１６によって照射された状態で撮影された被撮影対象１８は、人工食塊３０のベースとなる基材３２、すなわち光透過性を有しない部分については、基材３２そのものの色である概ね青色として撮影され、光透過性を有する微粒子３４は、下方光源１６の光の色である概ね赤色として撮影されることになる。なお、人工食塊３０としてチューインガムを用いた場合に含まれるキシリトールなどの成分（白色結晶）は、白色として撮影される。
【００４３】
なお、本明細書において赤とは、ＪＩＳ慣用色名（JIS Z8102:2001 付表１に記載の色名。以下同様。）において、例えば、とき色、つつじ色、ばら色、からくれない、さんご色、紅梅色、桃色、紅色、紅赤、えんじ、蘇芳、茜色、赤、朱色、紅樺色、あやめ色、鉛丹色、牡丹色、赤紫、ローズレッド、ローズピンク、コチニールレッド、ルビーレッド、ワインレッド、オールドローズ、ローズ、ストロベリー、コーラルレッド、ピンク、ポピーレッド、シグナルレッド、カーマイン、レッド、トマトレッド、バーミリオン、スカーレット、マゼンタ、チェリーピンクのような色を意味し、これらの色と近い色も含んだ概念である。また、Ｒプレーンに属する色彩とは、このような赤の色彩のことを意味する。
【００４４】
また、本明細書において緑とは、ＪＩＳ慣用色名において、例えば、緑、常磐色、深緑、もえぎ色、若竹色、シャトルーズグリーン、リーフグリーン、シーグリーン、アイビーグリーン、アップルグリーン、ミントグリーン、グリーン、コバルトグリーン、エメラルドグリーン、マカライトグリーン、フォレストグリーン、ビリジアン、ビリヤードグリーンのような色を意味し、これらの色と近い色も含んだ概念である。また、Ｇプレーンに属する色彩とは、このような緑の色彩のことを意味する。
【００４５】
また、本明細書において青とは、ＪＩＳ慣用色名において、例えば、青緑、新橋色、浅葱色、白群、納戸色、かめのぞき、水色、藍鼠、空色、青、藍色、濃藍、勿忘草色、露草色、はなだ色、紺青、るり色、るり紺、紺色、かきつばた色、勝色、群青色、藤納戸、ききょう色、紺藍、ナイルブルー、ピーコックブルー、ターコイズブルー、マリンブルー、シアン、スカイブルー、セルリアンブルー、サックスブルー、ブルー、コバルトブルー、アイアンブルー、ブルシャンブルー、ネービーブルー、ウルトラマリンブルー、オリエンタルブルーのような色を意味し、これらの色と近い色も含んだ概念である。また、Ｂプレーンに属する色彩とは、このような青の色彩のことを意味する。
【００４６】
以下、撮影された画像データの画像処理について説明する。
図４は、本発明の画像処理システムの構成を説明するための概略構成図である。
本発明の画像処理システム５０は、上述する撮影装置１０と、記憶装置５４および演算処理装置５６を備えたコンピュータ５２によって構成されている。
【００４７】
上述するように、撮影装置１０によって撮影された画像は、画像データとして、コンピュータ５２の記憶装置５４に保存される。そして、保存された画像データは、微粒子３４の形状が鮮明となるように、図５に示す手順に従って、演算処理装置５６によって画像処理が行わる。
【００４８】
まず、撮影された画像データは、赤色の成分（Ｒプレーン）のみを有するＲ画像、緑色の成分（Ｇプレーン）のみを有するＧ画像、青色の成分（Ｂプレーン）のみを有するＢ画像に分割される（Ｓ１０）。
【００４９】
なお、各プレーンの成分のみを有する各画像は、各画素が輝度情報のみを有しており、各画像を実空間画像として表現した場合には、グレースケール画像として表現される。
次いで、人工食塊３０の色彩、すなわち本実施例においては青色が属するプレーンであるＢプレーン画像の輝度を反転させるとともに、輝度の最適化を行い、除外画像としてＢ＾画像を生成する（Ｓ１１）。
【００５０】
次に、下方光源１６が照射する光の色彩、すなわち本実施例においては微粒子の特徴色である赤色が属するプレーンであるＲプレーン画像の輝度の最適化を行う（Ｓ１２）。
なお、輝度の最適化としては、画像処理方法として一般的に用いられている方法、例えば、画像データのコントラストを上げる方法などを用いることができる。
【００５１】
そして、Ｂ＾画像とＲ画像とを乗算合成し、乗算画像としてＢ＾Ｒ画像を生成する（Ｓ１３）。なお、乗算合成とは、例えば、所定位置の画素の色をＲＧＢ表記とした場合に（Ｒa，Ｇa，Ｂa）によって表すことができる画像Ａと、所定位置の画素の色をＲＧＢ表記とした場合に（Ｒb，Ｇb，Ｂb）によって表すことができる画像Ｂを画像合成した場合に、所定位置の画素の色をＲＧＢ表記として数１によって表すことができる合成方法である。なお、乗算合成の際には、画像全ての画素について、同様の計算が行われ乗算合成される。
【００５２】
【数１】
なお、白色として撮影されたキシリトールなどの添加物は、Ｂ＾画像と、Ｒ画像を乗算合成することによって、除外情報となり、後述する画像処理後のα画像においては、黒色で表現される。
【００５３】
そして、乗算画像であるＢ＾Ｒ画像を、例えば、離散コサイン変換やフーリエ変換などによって空間周波数画像に変換し、所定の周波数帯域のみを取り出すために所定の通過周波数帯域を有するバンドパスフィルタを適用する。その後、バンドパスフィルタを通過した空間周波数画像を、例えば、逆フーリエ変換などによって実空間画像に変換し、この得られた画像データをＸ画像とする（Ｓ１４）。
【００５４】
次いで、Ｘ画像に対して、ガウス関数（正規分布）に基づいた画像平滑化フィルタを適用することによって、画像データにおける微粒子３４の輪郭を膨張させる（Ｓ１５）。このようにして得られた画像データをＹ画像とする。
【００５５】
そして、Ｙ画像を二値化することによって、白と黒のみによって表現されるα画像を生成する（Ｓ１６）。
このように画像処理を行い、生成されたα画像においては、図６に示すように、被撮影対象１８の基材３２の部分、すなわち、概ね青色の部分については、黒によって表現され、微粒子３４の部分、すなわち、概ね赤色の部分については、白によって表現される。なお、図６は、被撮影対象１８の一部を撮影し、上述する画像処理を施したものである。
【００５６】
このように、微粒子３４の形状を鮮明にすることによって、例えば、図７に示すように、パターンマッチングなどの方法によって、微粒子３４の個数を演算処理装置において、正確に、かつ、迅速に計数することが可能となる。
【００５７】
なお、図６に示すように、撮影手段１２の有効画素数や解像度などの問題により、被撮影対象１８全体を撮影できない場合には、プレパラート２０を平面方向に回転可能な台座に載置することによって、プレパラート２０を回転させながら撮影手段１２によって撮影することによって、撮影手段１２の焦点距離等を変えずに被撮影対象１８を撮影することができる。
【００５８】
以上、本発明の好ましい実施例を説明したが、本発明はこれに限定されることはなく、例えば、画像処理を行うコンピュータ５２をサーバーとし、撮影装置１０によって撮影された画像データをインターネットなどのネットワークを介してコンピュータ５０に送信して画像処理を行うなど、本発明の目的を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
【符号の説明】
【００５９】
１０ 撮影装置
１２ 撮影手段
１４ 上方光源
１６ 下方光源
１８ 被撮影対象
２０ プレパラート
２１ 間隔調整部
２２ 保持手段
２４ 支持軸
２６ 台座部
２８ ケーブル
３０ 人工食塊
３２ 基材
３４ 微粒子
５０ 画像処理システム
５２ コンピュータ
５４ 記憶装置
５６ 演算処理装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被撮影対象を撮影するための撮影装置であって、
前記被撮影対象を上方から撮影するための撮影手段と、
前記被撮影対象の上方から、被撮影対象を照射する上方光源と、
前記被撮影対象の下方から、被撮影対象を照射する下方光源と、を備え、
前記上方光源と、下方光源はそれぞれ異なる波長帯の光を照射し、
前記上方光源と下方光源が両方とも同時に被撮影対象を照射した状態で、前記撮影手段によって、被撮影対象を撮影することを特徴とする撮影装置。
【請求項２】
前記被撮影対象が、光透過性を有する微粒子を含み、所定の色彩を有する人工食塊であることを特徴とする請求項１に記載の撮影装置。
【請求項３】
前記上方光源が、白色光を照射することを特徴とする請求項１または２に記載の撮影装置。
【請求項４】
前記下方光源が、前記微粒子の特徴色となる波長の光を照射することを特徴とする請求項２または３に記載の撮影装置。
【請求項５】
前記人工食塊の色彩が、青の色相を有することを特徴とする請求項２から４のいずれかに記載の撮影装置。
【請求項６】
前記下方光源が照射する光の色彩が、赤の色相を有することを特徴とする請求項５に記載の撮影装置。
【請求項７】
前記被撮影対象が、プレパラートによって挟持された状態で、前記下方光源の上方で、かつ、前記上方光源および撮影手段の下方に位置することを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の撮影装置。
【請求項８】
前記人工食塊が、チューインガムであることを特徴とする請求項２から７のいずれかに記載の撮影装置。
【請求項９】
前記チューインガムに、キシリトール（ほかの必要添加物）が含有されていることを特徴とする請求項８に記載の撮影装置。
【請求項１０】
請求項２から９のいずれかに記載の撮影装置によって撮影した被撮影対象の画像において、前記微粒子の形状を鮮明にするための画像処理方法であって、
前記画像のデータを、Ｒ，Ｇ，Ｂの各プレーンの画像に分割するＲＧＢプレーン分割ステップと、
前記ＲＧＢプレーン分割ステップによって分割されたＲプレーン、Ｇプレーン、Ｂプレーンの画像のうち、前記人工食塊の色彩が属するプレーンである除外プレーンによって構成される画像の輝度を反転させるとともに、輝度の最適化を行い、除外画像を生成する除外画像処理ステップと、
前記ＲＧＢプレーン分割ステップによって分割されたＲプレーン、Ｇプレーン、Ｂプレーンのうち、前記下方光源が照射する光の色彩が属するプレーンである取得プレーンによって構成される画像の輝度の最適化を行う取得画像処理ステップと、
前記除外画像と取得画像とを乗算合成し、乗算画像を生成する画像乗算ステップと、
前記乗算画像を空間周波数画像に変換して、所定の周波数帯域のみを取得するバンドパスフィルタを適用したのち、実空間画像に変換して、Ｘ画像を生成するＢＰＦ適用ステップと、
前記Ｘ画像に対して、ガウス関数に基づいた画像平滑化フィルタを適用することによって、輪郭の膨張処理を行いＹ画像を生成する輪郭膨張ステップと、
前記Ｙ画像を二値化してα画像を生成する二値化ステップと、
を備えることを特徴とする画像処理方法。
【請求項１１】
前記α画像と、前記微粒子の形状を示すパターン画像とを比較することによって、α画像中の微粒子の個数を計数することを特徴とする請求項１０に記載の画像処理方法。
【請求項１２】
請求項２から９のいずれかに記載の撮影装置と、該撮影装置によって撮影した被撮影対象の画像データを処理するための画像処理装置を備えた、画像処理システムであって、
前記撮影装置によって撮影した画像データを保存するための記憶装置と、
前記記憶装置に保存された画像データを処理するための演算処理装置と、を備え、
前記記憶装置に保存された画像データを、前記演算処理装置において、Ｒ，Ｇ，Ｂの各プレーンの画像に分割し、
前記分割されたＲプレーン、Ｇプレーン、Ｂプレーンの画像のうち、前記人工食塊の色彩が属するプレーンである除外プレーンによって構成される画像の輝度を反転させるとともに、輝度の最適化を行い、
前記分割されたＲプレーン、Ｇプレーン、Ｂプレーンの画像のうち、前記下方光源が照射する光の色彩が属するプレーンである取得プレーンによって構成される画像の輝度の最適化を行い、
前記除外画像と取得画像とを乗算合成することで、乗算画像を生成し、
前記乗算画像を空間周波数画像に変換して、所定の周波数帯域のみを取得するバンドパスフィルタを適用したのち、実空間画像に変換して、Ｘ画像を生成し、
前記Ｘ画像に対して、ガウス関数に基づいた画像平滑化フィルタを適用することによって、輪郭の膨張処理を行いＹ画像を生成し、
前記Ｙ画像を二値化してα画像を生成することを特徴とする画像処理システム。
【請求項１３】
前記α画像と、前記微粒子の形状を示すパターン画像とを比較することによって、α画像中の微粒子の個数を計数することを特徴とする請求項１２に記載の画像処理システム。
【請求項１】
被撮影対象を撮影するための撮影装置であって、
前記被撮影対象を上方から撮影するための撮影手段と、
前記被撮影対象の上方から、被撮影対象を照射する上方光源と、
前記被撮影対象の下方から、被撮影対象を照射する下方光源と、を備え、
前記上方光源と、下方光源はそれぞれ異なる波長帯の光を照射し、
前記上方光源と下方光源が両方とも同時に被撮影対象を照射した状態で、前記撮影手段によって、被撮影対象を撮影することを特徴とする撮影装置。
【請求項２】
前記被撮影対象が、光透過性を有する微粒子を含み、所定の色彩を有する人工食塊であることを特徴とする請求項１に記載の撮影装置。
【請求項３】
前記上方光源が、白色光を照射することを特徴とする請求項１または２に記載の撮影装置。
【請求項４】
前記下方光源が、前記微粒子の特徴色となる波長の光を照射することを特徴とする請求項２または３に記載の撮影装置。
【請求項５】
前記人工食塊の色彩が、青の色相を有することを特徴とする請求項２から４のいずれかに記載の撮影装置。
【請求項６】
前記下方光源が照射する光の色彩が、赤の色相を有することを特徴とする請求項５に記載の撮影装置。
【請求項７】
前記被撮影対象が、プレパラートによって挟持された状態で、前記下方光源の上方で、かつ、前記上方光源および撮影手段の下方に位置することを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の撮影装置。
【請求項８】
前記人工食塊が、チューインガムであることを特徴とする請求項２から７のいずれかに記載の撮影装置。
【請求項９】
前記チューインガムに、キシリトール（ほかの必要添加物）が含有されていることを特徴とする請求項８に記載の撮影装置。
【請求項１０】
請求項２から９のいずれかに記載の撮影装置によって撮影した被撮影対象の画像において、前記微粒子の形状を鮮明にするための画像処理方法であって、
前記画像のデータを、Ｒ，Ｇ，Ｂの各プレーンの画像に分割するＲＧＢプレーン分割ステップと、
前記ＲＧＢプレーン分割ステップによって分割されたＲプレーン、Ｇプレーン、Ｂプレーンの画像のうち、前記人工食塊の色彩が属するプレーンである除外プレーンによって構成される画像の輝度を反転させるとともに、輝度の最適化を行い、除外画像を生成する除外画像処理ステップと、
前記ＲＧＢプレーン分割ステップによって分割されたＲプレーン、Ｇプレーン、Ｂプレーンのうち、前記下方光源が照射する光の色彩が属するプレーンである取得プレーンによって構成される画像の輝度の最適化を行う取得画像処理ステップと、
前記除外画像と取得画像とを乗算合成し、乗算画像を生成する画像乗算ステップと、
前記乗算画像を空間周波数画像に変換して、所定の周波数帯域のみを取得するバンドパスフィルタを適用したのち、実空間画像に変換して、Ｘ画像を生成するＢＰＦ適用ステップと、
前記Ｘ画像に対して、ガウス関数に基づいた画像平滑化フィルタを適用することによって、輪郭の膨張処理を行いＹ画像を生成する輪郭膨張ステップと、
前記Ｙ画像を二値化してα画像を生成する二値化ステップと、
を備えることを特徴とする画像処理方法。
【請求項１１】
前記α画像と、前記微粒子の形状を示すパターン画像とを比較することによって、α画像中の微粒子の個数を計数することを特徴とする請求項１０に記載の画像処理方法。
【請求項１２】
請求項２から９のいずれかに記載の撮影装置と、該撮影装置によって撮影した被撮影対象の画像データを処理するための画像処理装置を備えた、画像処理システムであって、
前記撮影装置によって撮影した画像データを保存するための記憶装置と、
前記記憶装置に保存された画像データを処理するための演算処理装置と、を備え、
前記記憶装置に保存された画像データを、前記演算処理装置において、Ｒ，Ｇ，Ｂの各プレーンの画像に分割し、
前記分割されたＲプレーン、Ｇプレーン、Ｂプレーンの画像のうち、前記人工食塊の色彩が属するプレーンである除外プレーンによって構成される画像の輝度を反転させるとともに、輝度の最適化を行い、
前記分割されたＲプレーン、Ｇプレーン、Ｂプレーンの画像のうち、前記下方光源が照射する光の色彩が属するプレーンである取得プレーンによって構成される画像の輝度の最適化を行い、
前記除外画像と取得画像とを乗算合成することで、乗算画像を生成し、
前記乗算画像を空間周波数画像に変換して、所定の周波数帯域のみを取得するバンドパスフィルタを適用したのち、実空間画像に変換して、Ｘ画像を生成し、
前記Ｘ画像に対して、ガウス関数に基づいた画像平滑化フィルタを適用することによって、輪郭の膨張処理を行いＹ画像を生成し、
前記Ｙ画像を二値化してα画像を生成することを特徴とする画像処理システム。
【請求項１３】
前記α画像と、前記微粒子の形状を示すパターン画像とを比較することによって、α画像中の微粒子の個数を計数することを特徴とする請求項１２に記載の画像処理システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１１−１０３５８６（Ｐ２０１１−１０３５８６Ａ）
【公開日】平成２３年５月２６日（２０１１．５．２６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２５８１７０（Ｐ２００９−２５８１７０）
【出願日】平成２１年１１月１１日（２００９．１１．１１）
【出願人】（５０７１８４５９１）株式会社エグザマスティカ (1)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年５月２６日（２０１１．５．２６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１１月１１日（２００９．１１．１１）
【出願人】（５０７１８４５９１）株式会社エグザマスティカ (1)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]