連続するビュー間で発生する物体検出器（ＯＢＪＥＣＴ−ＤＥＴＥＣＴＯＲ）の相対的な運動（ＭＯＴＩＯＮ）を補正（ＣＯＲＲＥＣＴＩＯＮ）する方法
３次元における光断層イメージングのための運動補正の方法を開示する。対象となる物体（１）が照光され、イメージが作成される（１１１）。イメージの水平方向のオフセット補正値が決定される（１１４）。イメージの軸方向のオフセットの補正値が決定される（１１５）。イメージに水平方向のオフセット補正値と軸方向のオフセット補正値が適用され、補正されたファイル・イメージが作成される（１１６）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、参照により本明細書に組み込まれている、２００２年４月１９日にＮｅｌｓｏｎによって出願された同時係属中の米国特許出願第１０／１２６，０２６号「Ｖａｒｉａｂｌｅ Ｍｏｔｉｏｎ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ ｏｆ Ｓｍａｌｌ Ｏｂｊｅｃｔｓ」の一部継続出願（ＣＩＰ）である。
【０００２】
本発明は、イメージングに関し、より詳細には、通常は様々な位置からの連続するビューを必要とし、各ビューは３次元の物体の２次元投影または偽図法を表すイメージング・システムにおける物体検出器の相対的な運動の検出と補正に関する。
【背景技術】
【０００３】
光学投影断層顕微鏡（ＯＰＴＭ：ｏｐｔｉｃａｌ ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ ｔｏｍｏｇｒａｐｈｉｃ ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ）システムは、内径４０ミクロン、外径１５０ミクロンの微小毛細血管内の流体媒質に埋め込まれた生物学的な細胞とその核などの顕微鏡対象物の高解像度イメージングに適している。ＯＰＴＭは、それぞれが物体とその格納容器を光軸に垂直で微小毛細血管の軸に平行な軸のまわりに回転させて得られた複数のビューを使用する。Ｍ×Ｎ型のピクセルの配列で構成されたＣＣＤイメージ・センサーを備えるカメラは、物体と結像光学系（ｉｍａｇｉｎｇ ｏｐｔｉｃｓ）を通過した光をキャプチャし、ＣＣＤ上に視野（ＦＯＶ：ｆｉｅｌｄ ｏｆ ｖｉｅｗ）の拡大イメージを作成する。各ビューは異なる視野からとらえられているので、各ビューの内容は他のビューとは異なっている。
【０００４】
コンポーネントのサイズが極端に小さいために、検出器のＦＯＶの中心に回転の軸（通常は微小毛細血管の中心軸に一致する）を配置するのが非常に難しくなる可能性がある。微小毛細血管を回転させるときに静止した状態にしておくのは、さらに困難である。また、ビュー間で細胞自体が管の軸に沿って移動する可能性がある。結果として、各ビューは管の回転によってすでに変更されているが、さらに軸方向（微小毛細血管の軸に平行）と水平方向（光軸と管の軸に垂直）の両方の軸方向に平行移動（ｔｒａｎｓｌａｔｉｏｎ）が発生している可能性がある。こうした水平方向の平行移動は、回転軸上にない物体に対してすでに存在している平行移動に追加される。
【０００５】
したがって、３次元の正確な再構成を得るには、フィルタ逆投影法を使用するかその他の手段を使用するかにかかわらず、ビューごとの視野の変更によらない軸方向の運動と水平方向の運動の部分に関して補正する必要がある。さらに、検出器のＦＯＶのどこに回転の軸があるかを確認する必要もある。
【０００６】
Ｎｏｗａｋが所有する米国特許４，８５８，１２８号では、連続するシーンが、まず１本の軸内で、次にもう１本の軸内で、独立して相互に相関する方法について説明している。２つの相関の最大値の位置によって、２本の軸に必要なオフセットが決まる。前述の方法には、視野の変更による「本来の（ｎａｔｕｒａｌ）」水平方向の平行移動と微小毛細血管の平行移動による「誤った（ｅｒｒｏｎｅｏｕｓ）」水平方向の平行移動とを区別する手段がない。Ｎｏｗａｋの特許は、「こうした信号のバックグラウンド・コンポーネントを推定し、その推定をイメージ・データから差し引くことは有効な場合がある」ことを教示している。
【０００７】
Ｗｉｌｌｉａｍ Ｈ．Ｐｒｅｓｓ ｅｔ ａｌ．、Ｎｕｍｅｒｉｃａｌ Ｒｅｃｉｐｅｓ ｉｎ Ｃ：Ｔｈｅ Ａｒｔ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ Ｃｏｍｐｕｔｉｎｇ、Ｃａｍｂｒｉｄｇｅ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ Ｐｒｅｓｓ；２ｎｄ ｅｄｉｔｉｏｎ（Ｊａｎｕａｒｙ １、１９９３）では、高速フーリエ変換（ＦＦＴ：ｆａｓｔ Ｆｏｕｒｉｅｒ ｔｒａｎｓｆｏｒｍｓ）を使用した２つのデータ配列間の相互相関の技術をコンピュータ・プログラムによって実装する手段について説明している。手短に言えば、２つのデータ配列（イメージ・データなど）の相互相関は、各配列にＦＦＴを適用し、得られた配列の一方に他方の複素共役をかけ、この結果にさらに逆ＦＦＴを適用することによって求めることができる。
【特許文献１】米国特許出願第１０／１２６，０２６号
【特許文献２】米国特許４，８５８，１２８号
【非特許文献１】Ｗｉｌｌｉａｍ Ｈ．Ｐｒｅｓｓ ｅｔ ａｌ．、Ｎｕｍｅｒｉｃａｌ Ｒｅｃｉｐｅｓ ｉｎ Ｃ：Ｔｈｅ Ａｒｔ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ Ｃｏｍｐｕｔｉｎｇ、Ｃａｍｂｒｉｄｇｅ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ Ｐｒｅｓｓ；２ｎｄ ｅｄｉｔｉｏｎ（Ｊａｎｕａｒｙ １、１９９３）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
最新技術の現在の欠点を克服するために、本発明の１つの目的は、マルチビュー・イメージング・システムにおいてビューごとに微小毛細血管の中心軸の位置を検出する方法を提供することである。本発明のもう１つの目的は、マルチビュー・イメージング・システムにおいて、連続するビュー間の物体検出器の相対的な運動を検出する方法を提供することである。本発明のもう１つの目的は、イメージ・データを補正することによってイメージ・データを収集する間に生じる物体の運動による誤差を除去する方法を提供することである。本発明のさらにもう１つの目的は、物体の軸方向の切片に続く断層再構成を行うための物体の投影または偽図法によるビューを表す複数のＸ−Ｙデータの行列を作成するタイプのイメージング・システムを提供することである。検出された運動は、後のデータを前のデータに合わせて適切にシフトすることによって、またはその逆によって除去できる。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、３次元における光断層イメージングのための運動補正の装置および方法を提供する。対象となる物体は、照光され、イメージが作成される。イメージの水平方向のオフセット補正値が決定される。イメージの軸方向のオフセット補正値が決定される。水平方向のオフセット補正値と軸方向のオフセット補正値がイメージに適用され、補正されたファイル・イメージが作成される。
【００１０】
本発明の新しい機能は、添付の特許請求の範囲に詳細に示されているが、本発明は、以下の発明を実施するための最良の形態と後で説明する図面を組み合わせて参照することで、機構と内容の両方について、その他の目的および機能とともによりよく理解され、評価されるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明は、本明細書では生物学的な細胞に関連する特定の例について説明されているが、このような例が本発明の原理の説明を目的とすること、および本発明がそれに限定されないことは理解されるであろう。本発明は、例えばＸ線ＣＴ（ｃｏｍｐｕｔｅｄ ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ）イメージングなど、他のタイプのイメージング・システムに使用されてもよいが、説明を具体的なものにするために、以下の開示は光投影断層顕微鏡（ＯＰＴＭ）システムの環境で本発明を使用する場合を対象とする。
【００１２】
以下の説明では、数値の例を示す場合に次の仮定が適用される。
１．各イメージは、幅６４０ピクセル、高さ４８０ピクセルで構成される。
２．各ピクセルには、８シングル・ビット（グレー・レベル０〜２５５）の輝度値が含まれる。
３．微小毛細血管を使用するＯＰＴＭに関連して、管の軸は短軸（４８０ピクセル）に平行である。
４．微小毛細血管を使用するＯＰＴＭに関連して、管壁分離（ｔｕｂｅ ｗａｌｌ ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ）は５３０ピクセルである。
５．水平方向のオフセットを求めるときに使用するビンの数（Ｂ１）は２０である。
６．軸方向のオフセットを求めるときに使用するビンの数（Ｂ２）は２である。
７．配列は、１０２４×１０２４個のピクセルにゼロが埋め込まれている。
【００１３】
以上の数値は説明を目的とするものにすぎないこと、すなわち他の数値を使用しても本発明の特性を損なわないことを理解されたい。
【００１４】
ここで図１を参照すると、本発明の教示に従って構築された連続するビュー間で物体検出器の相対的な運動を補正する方法の例示的な実施形態を示す機能ブロック図が示されている。例示的な実施形態では、各イメージの変更されたコピーが生成され、ここで最も輝度の高いピクセルが輝度レベル０に割り当て変更され、他のピクセルはすべて最初のイメージと同じ輝度に維持される。次に、このしきい値化されたイメージの２次元の（２Ｄ）ＦＦＴに、ピクセルごとに参照イメージの２次元ＦＦＴの複素共役がかけられる。次に、得られる配列の輝度は微小毛細血管の軸（以下Ｙ軸と呼ぶ）に平行な各行に沿って合計され、光軸および微小毛細血管の軸に垂直な方向（以下Ｘ軸と呼ぶ）の輝度パターンに関する情報を含む１次元（１Ｄ）配列が得られる。さらに１次元ＦＦＴが適用され、最大値の位置が決定される。この位置によって、微小毛細血管の中心軸のイメージをイメージ内の任意の位置に移動するためにＸ軸方向に適用されるオフセットの量が決定される。
【００１５】
参照イメージは、微小毛細血管壁の分離の不変性を利用しており、取得されたイメージ内で検出された既知の量ごとに分離された最も輝度の高い２本の線で構成され、参照イメージの残りの部分は輝度がゼロである。偽図法のイメージでは、管壁の屈折の兆候が管内部および管とスライド／カバースリップ・アセンブリとの間の素材と一致するため、管壁はぼんやりとしか表示されない。ヒストグラム操作の効果は、管壁とその他のイメージとのコントラストを上げることである。事前に指定された管壁分離を使用すると、イメージのＸ軸に沿った既知のピクセル数と組み合わせることで、管自体の動きと管の回転とその結果としての視野の変更による管内部の物体の動きとを区別できるようになる。不変のフィーチャ（ｃｏｎｓｔａｎｔ ｆｅａｔｕｒｅ）に基づいて２つのイメージを相互相関させることによって、本発明の方法は細胞内の変化するフィーチャの動きを追跡する可能性を最小化する。
【００１６】
相互相関の方法を使用することによって、Ｙ軸からの軸方向のオフセットの量が決定される。そのために、元のイメージのコピーが再度しきい値化されるが、どのピクセルが輝度ゼロに設定変更されるかを決定するために異なる基準を使用する。このイメージに２次元ＦＦＴが適用され、ピクセルごとに直前のビューから得られるしきい値化されたイメージの２次元ＦＦＴの複素共役がかけられる。この結果に２次元ＦＦＴが適用され、現在のイメージの水平方向の補正と直前のイメージの水平方向の補正との差に対応する行に沿った相互相関関数の最大値としてＸ軸のオフセットが決定される。これは従来の方法と異なる点であり、この方法ではＸ軸のオフセットはＹ軸のオフセットによって制約を受ける。つまり、Ｙ軸のオフセットと無関係には決定されない。
【００１７】
軸方向の補正は、水平方向の補正とは異なり、反復処理なので累積誤差が発生する。ただし、軸方向の相互相関関数は、連続するイメージ間で視野が大幅に変更されない限り、つまり、視野の変更が回転における小さな角度の増加に対応する限り、効果的に機能する。角度の増加を小さく維持することによって、空間の内容が大幅には変化しないので、相互相関によって各イメージ内の類似のフィーチャを追跡できる。角度の増加は３次元断層再構成の水平方向の解像度も決定するので、相互相関が適切に機能できるように角度の増加を小さく維持するという要件は厄介なものではない。
【００１８】
手短かに言えば、本発明のこの実施形態は、後続のイメージを適切にシフトして前のイメージに合わせることによって、またはその逆の操作によって、微小毛細血管による軸方向と水平方向の動きの影響を除去する。相互相関の方法を使用して、まず水平方向の軸上、次に管の軸上のオフセットを検出するが、水平方向の動きが決定した後で必ず軸方向の動きの相関が最大になるという制約を伴う。
【００１９】
まず、工程１１１でテンプレート・イメージが生成される。２本の白線（例えば、グレースケール・レベル６５、５３５）は、それぞれの理想的な位置に作成される。各線は長さ４８０ピクセルであり、イメージの短辺に平行に伸びている。２本の線の位置は、イメージの長辺の次元（６４０ピクセル）と管壁分離（実験的に５３０ピクセルと決定）によって決定される。第１の線は行０に配置され、第２の線は行５３０に配置される。この実施形態では、テンプレート・イメージのサイズは６４０×４８０から１０２４×１０２４まで拡張でき、両方の次元にゼロが埋め込まれるが、この操作は本発明に必須ではない。
【００２０】
２次元ＦＦＴはテンプレート・イメージについて実行され、実部と虚部は結果として得られる配列の交互の添え字に保存される。このようにして、ゼロが埋め込まれた配列では、配列のサイズは２０４８×１０２４である。これで、テンプレート・イメージは使用可能な形式になる。
【００２１】
工程１１４で、水平方向のオフセットが求められる。工程１１４では、背景のピクセルを黒く塗りつぶすためにイメージがしきい値化され、次に２つの輝線の２進のイメージとの相互相関が求められる。対象となるイメージについて、水平方向のオフセットが決定される（１１４）。軸方向の補正で使用するために、イメージごとにＤＬＡＴが保存される。
【００２２】
ここで図２を参照すると、図１で説明された例示的な実施形態を使用するイメージング・システムの水平方向の補正部分を示す機能ブロック図が示されている。水平方向のオフセットの算出に関連する工程１１４には、イメージのグレースケール・ヒストグラムを作成する工程が含まれており、ここでビンの数（Ｂ１）を２〜２５５の任意の整数に設定できる。この例では、Ｂ１＝２０と仮定される。ピクセル数が最大のビンが検出され（最も暗いピクセルに対応する最初のビンを除く）、元のイメージ内でグレースケール値がこのビンと同じかまたはそれを超えるすべてのピクセルは元のイメージのコピーではゼロに設定される。この手順２１の効果は、背景のピクセルをこれ以降の考察の対象から除外し、しきい値化されたイメージを作成することである。
【００２３】
例として、入力イメージの最大と最小のグレースケール値がそれぞれ３１と１９０の場合は、各ビンの幅は８グレー・レベルである［（１＋１９０−３１）／２０＝８］。さらにここで、ヒストグラムはビン＃１６（すなわちグレー・レベル１５１〜１５８）で最大となると仮定する。したがって、これでしきい値化されたイメージは最初のグレー・レベルが１５０を上回るすべてのピクセルのグレー・レベルがゼロになることを除いて元のイメージと同様である。
【００２４】
図４Ａ〜４Ｃは、前述の工程２１をイメージに適用することによる効果を示している。元のイメージとセグメント化されたイメージの視覚的な比較は、セグメント化およびしきい値化される前の細胞のイメージの例を示す図４Ａを参照し、次に図４Ａに示す元のイメージに対応するセグメント化およびしきい値化された細胞のイメージの例を示す図４Ｂを参照することによって実行できる。図４Ｃは、元のイメージとしきい値化を適用した後のイメージについて、グレー・レベルの比較を示す例としてのイメージのヒストグラムである。
【００２５】
しきい値化されたイメージに２次元ＦＦＴが適用され（２２）、そのフーリエ変換にテンプレート・イメージのフーリエ変換の複素共役がかけられる（２３）。得られた配列が６４０行のそれぞれに沿って合計されて（２４）、新しい配列が計算され、この配列に対してフーリエ変換（１次元）が実行され（２５）、しきい値化されたイメージと参照イメージの行の相互相関が求められる。１次元配列の最大値が検出され（２６）、評価される（２８）。最大値の位置はＤＬＡＴで表され、その大きさはＣＭＡＸで表される。
【００２６】
必要なオフセットは、ＤＬＡＴとその理想的な位置５５［（６４０−５３０）／２＝５５］との差で決定される。このようにして、例えば、ＤＬＡＴ＝６３の場合は、上向きに８ピクセルのシフトが必要であり（６３−５５＝８）、ＤＬＡＴ＝４１の場合は、下向きに１４ピクセルのシフトが必要である（５５−４１＝１４）。
【００２７】
データ・セット内のすべてのイメージについて、手順１１４が繰り返される。ただし、各イメージは同じテンプレートを参照するので、累積誤差はないことに留意されたい。軸方向の補正値で使用するために、イメージごとにＤＬＡＴが保存される（２９）。
【００２８】
ここで図３を参照すると、図１で説明された例示的な実施形態を使用するイメージング・システムの軸方向の補正部分を示す機能ブロック図が示されている。最初のイメージを除くすべてのイメージについて、軸方向の補正１１５が実行される。工程３１で入力イメージのコピーがしきい値化され、次に前のイメージのしきい値化されたコピーとの相互相関が求められる。オフセットは、現在の視野［ＤＬＡＴ（Ｎ）］に関する水平方向の補正と直前の視野［ＤＬＡＴ（Ｎ−１）］に関する水平方向の補正との差に対応する行に沿った相互相関関数の最大値として決定される。したがって、軸方向の修正１１５は、水平方向の修正１１４とは異なり、反復処理なので累積誤差が発生する。
【００２９】
水平方向の補正の場合と同様に入力イメージのコピーがしきい値化されるが（３１）、この場合はヒストグラムのビンの数がＢ３である。この例では、Ｂ３＝２である。このようにして、グレー・レベルが中間域より高いすべてのピクセルのグレー・レベルはゼロに設定され、グレー・レベルがそれより低いピクセルは初期値が維持される。例として、入力イメージの最大と最小のグレースケール値がそれぞれ３１と１９０の場合は、輝度が最初に１１０より高かったすべてのピクセルがここでゼロになり、それ以外は最初の値と同じしきい値化されたイメージになる。
【００３０】
このようにして輝度の高いピクセルを黒く塗りつぶしてから、しきい値化されたイメージに対して２次元フーリエ変換を実行する（３２）。さらにフィルタが適用され（３３）、最小のフィーチャが除去されることにより、相互相関の見かけの最大値が得られる。サイズが１０ピクセル以下のフィーチャに対応する最大１０２サイクル／ピクセルの空間周波数のみが増大し、より空間周波数の高いピクセルはゼロに設定される。結果として得られた配列はＳＮとして保存され（３４）、前のイメージのしきい値化されたコピーから得られたＳＮ−１の複素共役がかけられる（３５）。次に、得られた配列に２次元ＦＦＴが適用され、しきい値化され、低域通過フィルタを適用された２つの連続するイメージについて相互相関が求められる。相関配列の大域的な最大値を検出するのは適切ではないので、ここで水平方向の補正の工程１１４から求められる２つの連続するイメージ間の水平方向のオフセットの差［ＤＬＡＴ（Ｎ）−ＤＬＡＴ（Ｎ−１）］が必要である。代わりに、局所的な最大値ＦＭＡＸが［ＤＬＡＴ（Ｎ）−ＤＬＡＴ（Ｎ−１）］に対応する行で検出されるはずである。ＦＭＡＸを含む列はＧＭＡＸと表される。埋め込まれたイメージの次元（この例では１０２４）の半分よりＧＭＡＸの方が大きい場合に、その値は前のイメージに対して負のシフトを表し、その大きさはゼロを埋め込まれた次元からＧＭＡＸの値を引いた値に等しい。ゼロを埋め込まれた次元の半分よりＧＭＡＸの方が小さい場合に、必要なシフトは前のイメージに対して正であり、ＧＭＡＸに等しい。
【００３１】
例として、ＤＬＡＴ（Ｎ−１）＝４５、ＤＬＡＴ（Ｎ）＝６３とする。この場合に、ＦＭＡＸは相関配列の第１８行で検出される（６３−４５＝１８）。ＦＭＡＸ（第１８行の最大値）が第５列にある場合は、ＧＭＡＸ＝５であり、イメージは前のイメージから左に５ピクセルだけシフトする必要がある。最大値が第１０１９行にある場合は（ＧＭＡＸ＝１０１９）、１０１９は５１２より大きいので、イメージを前のイメージから右に５ピクセルだけシフトする必要がある（１０２４−１０１９＝５）。
【００３２】
ＧＭＡＸが検出されると、シフトの値が前の軸方向のオフセットすべての和に加えられ、最初に取得したイメージから現在のイメージまでの差の累積ＤＡＸＣＩＡＬが求められる。シフトは正も負も可能なので、一部のイメージでは軸方向のシフトが必要ない場合もある。イメージごとに、次の４つの値がテキスト・ファイルに書き込まれる。
１．上の管壁の位置ＤＬＡＴ
２．現在のイメージと参照イメージとの相互相関の最大値ＣＭＡＸ
３．現在のイメージと前のイメージとの相互相関の該当する行のＦＭＡＸの位置ＧＭＡＸ（最初のイメージではＧＭＡＸ＝０）
４．ＦＭＡＸ（最初のイメージではＦＭＡＸ＝０）
【００３３】
補正されたファイルは、１つまたは２つの辺から適切な数のピクセルを切り取り、切り取った数だけ残りのピクセルをシフトすることによって生成される。元のイメージの寸法（６４０×４８０）を維持するために、切り取られた辺の反対の端の空白を、元のイメージの最高のグレー・レベルに設定されたピクセルで置き換える。
【００３４】
例えば、１つのイメージで最高のグレー・レベルを２２９とすると、ＤＬＡＴ＝６３、ＤＡＸＩＡＬ＝２９、ＧＭＡＸ＝１０２２である。この場合、上から８行（６３−５５＝８）のピクセルと左から２７列（２９−１０２４＋１０２２＝２７）がイメージから削除される。したがって、第２８列の第９行が左上コーナーに配置される。イメージの下側に８行が追加され、イメージの右側に２８列が追加される。追加されたピクセルのグレー・レベルは２２９である。以上の手順が完了すると、補正されたイメージの左上６３２×４５３ピクセルの領域は、元のイメージの右下６３２×４５３ピクセルの領域と同等である。いずれのイメージも、寸法は６４０×４８０である。
【００３５】
別の例示的な実施形態には、軸方向の補正（１１５）と、補正されたイメージの書き込み（１１６）のみが組み込まれている。この実施形態は、微小毛細血管の壁が見えない場合、および管の水平方向の運動が小さく、無視できることがわかっている場合に有効である。
【００３６】
さらに別の実施形態では、最初のビュー（Ｎ＝０）から管壁の分離が自動的に計算される。それ以外は、本明細書の以上の部分で図１〜３を参照しながら説明した実施形態と同等である。本発明の別の実施形態では、１つまたは複数のイメージにおける管壁の分離の計算に基づいて管壁の分離が決定される。これは、２次元ＦＦＴおよび複素共役による場合と同様に、唯一の輝線によるイメージを参照として使用することによって実行される。第１の実施形態と同様に行が合計され、参照イメージが導かれたイメージ内の位置を基準とする１つの管壁の位置として、最大値の位置が特定される。次に相関値の高い位置は、第１の管壁を基準とした他の管壁の位置を示す。必要に応じて、この第２の最大値の検出を、中心の位置が第１の管壁を基準として推定された管の太さに近い範囲に制限してもよい。この実施形態でも、取得されたすべての視点について唯一の輝線による参照イメージを使用することができる。こうした配置は管壁の分離が未知の場合，または管壁の内側が円でない場合（例えば、管の内側の断面が正方形またはだ円の場合）に有効である。
【００３７】
本発明の別の実施形態では、しきい値化の工程の特性が相関によるフィードバックに基づいて変化してもよい。このような反復アプローチは、水平方向の補正における第１のしきい値化の工程でも、軸方向の補正における第２のしきい値化の工程でも、またはその両方でも使用できる。変更できる１つの特性は、ヒストグラムで使用する分割数すなわちビンの数である。変更できる別の特性は、各ヒストグラム・ビンに含まれるグレー・レベルの数である。例えば、ヒストグラムは輝度レベルの平方根に基づいていてもよい。
【００３８】
本発明の機能により、本方法の出力は入力ファイルの切り取られたコピーであり、切り取られていない部分は垂直方向および／または水平方向にシフトされ、入力イメージのサイズを維持するために、１つまたは２つの縁に追加の空白のピクセルが挿入される。
【００３９】
本発明の別の機能により、本方法を使用した結果はデジタル・ファイルに保存され、コンピュータのワードプロセッシング・アプリケーションで変更および編集できる。さらに、変更されたテキスト・ファイルを使用して２本の軸のオフセットを生成できるので、前述の計算の多くを省略できる。この実施形態では、工程１１４〜１１６の水平方向の補正手順が繰り返されてＣＭＡＸの最大値が検出される。ＣＭＡＸの値が臨界値（ｃｒｉｔｉｃａｌ ｖａｌｕｅ）ＣＣＲＩＴより小さい場合は、しきい値化（２７）で開始される手順全体が繰り返されるが、ヒストグラムのビンの数はＢ１からＢ２に変更される。再びＣＭＡＸが検出され（２６）、評価される（２８）。
【００４０】
ここで図５を参照すると、本発明の実施形態で考察するように、毛細血管に充填された細胞の例が図式的に示されている。この例示的な実施形態では、毛細血管３の断面には対象となる物体１（細胞など）が充填されており、管に堅く詰め込まれている。各細胞には、核２が含まれていてもよい。毛細血管３は、ｘ、ｙ、ｚ方向の座標値をとる座標系６を基準とする中心軸４を備えている。場合によっては、少なくとも１つの分子プローブ１５３が細胞内に含まれていてもよい。コンピュータ７は、回転モータ（ｒｏｔａｔｉｏｎａｌ ｍｏｔｏｒ）５と並進モータ（ｔｒａｎｓｌａｔｉｏｎａｌ ｍｏｔｏｒ）８に接続して制御信号を送信する。運動を発生させる１つまたは複数のモータ、ギア、流体工学、またはその他の手段による同等の編成を使用して、毛細血管またはその他の基質（ｓｕｂｓｔｒａｔｅ）に必要な平行移動と回転の運動を実現してもよいことは理解されるであろう。場合によっては、１つまたは複数のモータを手動の位置決め装置またはギア、あるいは水圧式（ｈｙｄｒａｕｌｉｃ）または圧電性（ｐｉｅｚｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ）の装置のように運動を発生させるその他の手段で置き換えてもよい。平行移動の軸はｚ軸であり、回転はｚ軸を中心に行われる。位置決めモータ９が接続され、必要に応じてセントレーション（ｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ）を目的として中央軸に実質的に垂直なｘ軸とｙ軸で定義される平面内で細胞を移動する。
【００４１】
毛細血管の湾曲した表面は円柱レンズの役割を果たすこと、およびこの焦点効果は投影システムにおいて望ましくない場合があることは理解されるであろう。管による光の屈折は、光源と管との間、および管と検出器の表面との間の空間に、屈折率（ｉｎｄｅｘ ｏｆ ｒｅｆｒａｃｔｉｏｎ）が毛細血管の屈折率に等しい物質１０が充填されている場合には発生しないこと、および管は（例えばオイルまたはゲル状の物質を使用して）空間に充填された物質に光学的に結合できることは、当業者には言うまでもない。
【００４２】
この毛細血管に充填された細胞の例について考察する。細胞は、一列に充填され、重ならないようにするのが好ましい。直径約１００ミクロンの細胞全体を直径１００ミクロン未満の毛細血管に充填する密度は、管の長さ１ｃｍあたりおよそ１００個でもよい。直径約２０ミクロンの裸核では、管の直径が物体のサイズ（この場合は約２０ミクロン）に比例する場合は、管の長さ１ｃｍあたりおよそ５００個充填できる。したがって、長さ数ｃｍの毛細血管には数千個の裸核を重ならないように充填できる。管を中心軸４に沿って平行移動させることによって、ｚ方向の運動を実行できる。ｘ、ｙ方向に管を移動することによって、必要に応じて管内の物体を光断層システムの再構成シリンダの中心に配置できる。管を中心軸４のまわりに回転させることによって、様々な放射方向の投影図を作成できる。管を回転せずにｚ方向に一定の速度で移動すると、流れ光断層（ｆｌｏｗ ｏｐｔｉｃａｌ ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ）の特殊なケースがシミュレートされる。
【００４３】
管には細胞が充填されており、管を移動しないと細胞は管の内部で静止の状態にあるという状況で、管を移動することの１つの利点は、対象となる物体が停止してから細胞単位で光断層にほぼ最適な露出を実現する速度で回転できることである。つまり、投影イメージの信号対騒音比を改善でき、流れシステムで一般的な一定の速度と方向で通常作成されるよりよいイメージを作成できる。対象外の物体は、イメージング・システムの外に速やかに移動できるので、多くの細胞で構成されるサンプル内で対象となる細胞を分析する上で区間速度（ｏｖｅｒａｌｌ ｓｐｅｅｄ）を上げることができる。さらに、対象となる物体の上で停止してから必要に応じて回転して様々な投影が可能なので、運動アーチファクト（ｍｏｔｉｏｎ ａｒｔｉｆａｃｔｓ）をほとんど除去できる。さらに、運動システム（ｍｏｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ）はサブミクロンの動きで誘導され、ピクセル・サイズの検出器より細胞を細かくサンプリングできるように有利に適用できる。より詳細には、例えば、Ｎｙｑｕｉｓｔ（ナイキスト）サンプリング係数（ｓａｍｐｌｉｎｇ ｆａｃｔｏｒ）２はピクセル幅の半分を満たす増加で移動する運動システムによって管理できる。同様に、この運動システムは検出器の不完全な充填率（ｆｉｌｌ ｆａｃｔｏｒ）を補正できる。
【００４４】
ここで図６Ａを参照すると、１つの細胞が光インデックス（ｏｐｔｉｃａｌ ｉｎｄｅｘｉｎｇ）物質の媒体に浸された例として、１つの標本の拡大図が示されている。１つの標本は、回転でき、複数の投影を実現できる微小毛細血管３（例えば、こうした１つの管は、ポリマイクロ（Ｐｏｌｙｍｉｃｒｏ）技術、ＬＬＣ、ＡＺ、ＵＳによって製造される）内に示されており、軸方向に走査できる対物レンズ４０が図式的に示されている。照明光源には、顕微鏡のスライド５４の前に配置されるアパーチャ（ａｐｅｒｔｕｒｅ）５１、ストップ（ｓｔｏｐ）５２、集光レンズ（ｃｏｎｄｅｎｓｅｒ ｌｅｎｓ）５３から光を投影する光源５０が含まれる。スライドと薄いカバースリップ５５の間にある微小毛細血管３には、細胞１が含まれている。対物レンズ４０（油浸レンズ（ｏｉｌ−ｉｍｍｅｒｓｉｏｎ ｌｅｎｓ）であるのが好ましい）は、微小毛細血管３を通過した光を受信するように配置されている。対物レンズは、アクチュエータ５７（例えば圧電性のエレメント）によって光軸に沿って平行移動される。カバースリップ５５は、微小毛細血管の中心とカバースリップの外側の表面との距離が対物レンズの作動距離より小さくなるように、十分に薄くなければならない。集光レンズ５３は、屈折率ｎ１以内（例えば空気）である。スライド５４とカバースリップ５５の屈折率はｎ２である。微小毛細血管３を囲む領域５８には、屈折率が適合する媒体１５（光学的ゲル状物質または液浸油（ｏｐｔｉｃａｌ ｇｅｌ ｏｒ ｉｍｍｅｒｓｉｏｎ ｏｉｌ）、屈折率はｎ３）が含まれる。微小毛細血管３自体の屈折率はｎ４である。微小毛細血管内の細胞１を囲む領域５９には、屈折率ｎ５を示す媒体１０が含まれる。細胞内の領域６０には、同じ媒体１０が充填されてもよい。または屈折率がｎ６の別の媒体でもよい。スライド５４とカバースリップ５５で構成される２つの平らで平行な表面間では、円柱レンズによる歪みを防止するために、ｎ３＝ｎ４＝ｎ５＝ｎ６であるのが好ましい（差を最小化する必要がある）。イメージはカメラ４３に投影される。
【００４５】
ここで図６Ａと６Ｂを参照すると、圧電性の並進装置に装着された顕微鏡の対物レンズ（ｍｉｃｒｏ−ｏｂｊｅｃｔｉｖｅ）を組み込んだ、本発明で使用する光断層システムの１つの実施形態が図式的に示されている。圧電性の並進装置５７を使用して、対物レンズ６０を軸方向の距離約４０ミクロン以上移動する。１つの有効な実施形態では、顕微鏡の対物レンズの位置決めシステムは、管の座標系６のｚ軸に沿って上下に調整する適切なアクチュエータ５７を備えている。この実施形態では、これは、ビデオ・カメラ４３が装着され、コンピュータ制御の光源と集光レンズ・アセンブリ６１を備える標準的な透過顕微鏡６４に開口数の大きな対物レンズを装着して使用してもよい。コンピュータ制御の集光レンズと光源５０は、１つまたは複数の白熱電球、アーク灯、レーザ、発光ダイオードを含む光源あるのが有利である。コンピュータ制御信号７０は、コンピュータ制御の集光レンズと光源５０にリンクして光変調を制御する。
【００４６】
カメラ４３の出力は、コンピュータ・メモリ７２に格納される。標本を含む微小毛細血管３は、管の座標系６のｘ軸またはｙ軸に沿って平行移動できる。さらに、微小毛細血管３はコンピュータ制御の回転モータ５を使用してその「θ」軸４９のまわりに回転できる。本明細書で使用するように、微小毛細血管は顕微鏡イメージングの視野が毛細血管の直径と同程度の直径をもつ毛細血管として定義される。例示的な実施形態において、回転モータ５はコンピュータ７から送信された制御信号７１によって制御される。高速の適用例では、他の制御を追加して軸方向に走査する間の振動を軽減してもよい。取得されたイメージは、モニター７３に表示されてもよい。
【００４７】
ここで図７を参照すると、本発明の１つの実施形態で意図された３次元（３Ｄ）イメージ再構成で使用するイメージ取得処理を示す例示的な流れ図が示されている。本発明の１つの実施例で考察するように、３次元イメージ再構成処理には、細胞を充填した管を装填する工程（工程８１）と、対象となる第１の細胞の位置が確認されるまで管を平行移動する工程（工程８２）と、必要に応じて対象となる細胞を中心に配置する工程（工程８３）と、様々な回転角から一連の投影図を作成する工程（工程８４）と、データ・セットの完了を確認する工程（工程８５）と、対象となる細胞がすべて走査されるまで工程８２〜８５を繰り返す工程とが含まれる。工程８６で、運動の補正が行われる。この処理は、例えばコンピュータ７のようなパーソナル・コンピュータで実行されるコンピュータ・ソフトウェア・プログラムで実装してもよい。
【００４８】
ここで図８を参照すると、本発明の１つの実施形態で意図された３次元（３Ｄ）イメージ再構築で使用する運動補正オフセットの例が図式的に示されている。運動補正を適用すると、毛細管壁６２の毛細血管３に含まれる対象となる物体１（細胞または核２など）の水平方向の位置が検出される。水平方向のオフセットは、管の軸Ｚに垂直なイメージの長辺の次元（６４０ピクセル）に沿って発生する誤差である。軸方向のオフセットは、管の軸Ｚに平行なイメージの短辺の次元（４８０ピクセル）に沿って発生する誤差である。対象となる物体１の水平方向の位置はＬＰ、軸方向の位置はＡＰである。イメージは様々な視点から得られるので、運動補正を適用すると様々なビューの同じ平面で維持される同等のフィーチャで対象となる物体を再構成できる。
【００４９】
ソフトウェア・コード記述の例
ソース・コード
以下は、本発明の運動補正の方法による１つの実施形態を実装するソース・コード・テキストの例である。実行可能ファイル（ｒｅｇｃｏｒｒ．ｅｘｅ）は、２つのヘッダー・ファイル（ｒｒａｈｎ．ｈとｒｅｇｃｏｒｒ．ｈ）および４つのＣ＋＋ファイル（ｆｉｌｅｉｎｆｏ．ｃｐｐ、ｎｒ−ｆｆｔ．ｃｐｐ、ｍｕｌｔｉｐｌｙｃｏｍｐｌｅｘｖａｌｕｅｓ．ｃｐｐ、ｒｅｇｃｏｒｒ２．ｃｐｐ）がプロジェクト（ｒｅｇｃｏｒｒ．ｉｄｅ）によってリンクされて構成される。プロジェクトはＢｏｒｌａｎｄ Ｃ＋＋ ５．０１によってコンパイルされ、「Ｗｉｎ３２ Ｃｏｎｓｏｌｅ」モードに設定され、ｓｔａｔｉｃクラス・ライブラリ・フレームワークを使用する。実行可能ファイルのサイズはおよそ６０ｋＢである（プログラム「ｒｅｇｃｏｒｒ．ｅｘｅ」と「ｒｅｇｃｏｒｒ＿ｎｏ＿ｌａｔｅｒａｌ．ｅｘｅ」との相違は、水平方向のオフセットを計算してそれをテキスト・ファイルに書き込むというオプションがあるかどうかのみである。また、いずれのプログラムも計算を省略し、代わりにオフセットをテキスト・ファイルから読み込むことができる）。
【００５０】
（プログラム）
本発明について、特許法に準拠するため、および本発明の新しい原理を適用し、必要に応じて例示的で特殊なコンポーネントを構築して使用するのに必要な情報を当業者に提供するために、本明細書で詳細に説明してきた。ただし、本発明は個々に様々な設備、装置、および再構成アルゴリズムで実行できること、および設備の細部および操作手順のいずれに関しても、本発明の真の精神と範囲を逸脱することなく様々な変更を実装できることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明の教示に従って構築された連続するビュー間の物体検出器の相対的な運動を補正する方法の実施形態の例を示す機能ブロック図である。
【図２】図１で説明された例示的な実施形態を使用するイメージング・システムの水平方向の補正部分を示す機能ブロック図である。
【図３】図１で説明された例示的な実施形態を使用するイメージング・システムの軸方向の補正部分を示す機能ブロック図である。
【図４Ａ】本発明による方法の１つの例で使用されるしきい値化操作を適用する前の細胞のイメージを示す図である。
【図４Ｂ】図４Ａに示すイメージに本発明による方法の１つの例で使用されるしきい値化操作を適用した結果を示す図である。
【図４Ｃ】図４Ａ〜４Ｂに示すイメージの輝度分布を示すヒストグラムである。
【図５】本発明の１つの実施形態で使用される光投影断層顕微鏡（ＯＰＴＭ）システムを図式的に示す図である。
【図６Ａ】圧電性の並進装置に装着された顕微鏡対物レンズを採用する光断層システムの１つの実施形態を図式的に示す図である。
【図６Ｂ】圧電性の並進装置に装着された顕微鏡対物レンズを採用する光断層システムの１つの実施形態を図式的に示す図である。
【図７】本発明の１つの実施形態で意図された３次元（３Ｄ）イメージ再構成で使用するイメージ取得処理を示す例示的な流れ図である。
【図８】本発明の１つの実施形態で意図された３次元（３Ｄ）イメージ再構成で使用する運動補正オフセットの例を図式的に示す図である。
【技術分野】
【０００１】
本出願は、参照により本明細書に組み込まれている、２００２年４月１９日にＮｅｌｓｏｎによって出願された同時係属中の米国特許出願第１０／１２６，０２６号「Ｖａｒｉａｂｌｅ Ｍｏｔｉｏｎ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ ｏｆ Ｓｍａｌｌ Ｏｂｊｅｃｔｓ」の一部継続出願（ＣＩＰ）である。
【０００２】
本発明は、イメージングに関し、より詳細には、通常は様々な位置からの連続するビューを必要とし、各ビューは３次元の物体の２次元投影または偽図法を表すイメージング・システムにおける物体検出器の相対的な運動の検出と補正に関する。
【背景技術】
【０００３】
光学投影断層顕微鏡（ＯＰＴＭ：ｏｐｔｉｃａｌ ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ ｔｏｍｏｇｒａｐｈｉｃ ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ）システムは、内径４０ミクロン、外径１５０ミクロンの微小毛細血管内の流体媒質に埋め込まれた生物学的な細胞とその核などの顕微鏡対象物の高解像度イメージングに適している。ＯＰＴＭは、それぞれが物体とその格納容器を光軸に垂直で微小毛細血管の軸に平行な軸のまわりに回転させて得られた複数のビューを使用する。Ｍ×Ｎ型のピクセルの配列で構成されたＣＣＤイメージ・センサーを備えるカメラは、物体と結像光学系（ｉｍａｇｉｎｇ ｏｐｔｉｃｓ）を通過した光をキャプチャし、ＣＣＤ上に視野（ＦＯＶ：ｆｉｅｌｄ ｏｆ ｖｉｅｗ）の拡大イメージを作成する。各ビューは異なる視野からとらえられているので、各ビューの内容は他のビューとは異なっている。
【０００４】
コンポーネントのサイズが極端に小さいために、検出器のＦＯＶの中心に回転の軸（通常は微小毛細血管の中心軸に一致する）を配置するのが非常に難しくなる可能性がある。微小毛細血管を回転させるときに静止した状態にしておくのは、さらに困難である。また、ビュー間で細胞自体が管の軸に沿って移動する可能性がある。結果として、各ビューは管の回転によってすでに変更されているが、さらに軸方向（微小毛細血管の軸に平行）と水平方向（光軸と管の軸に垂直）の両方の軸方向に平行移動（ｔｒａｎｓｌａｔｉｏｎ）が発生している可能性がある。こうした水平方向の平行移動は、回転軸上にない物体に対してすでに存在している平行移動に追加される。
【０００５】
したがって、３次元の正確な再構成を得るには、フィルタ逆投影法を使用するかその他の手段を使用するかにかかわらず、ビューごとの視野の変更によらない軸方向の運動と水平方向の運動の部分に関して補正する必要がある。さらに、検出器のＦＯＶのどこに回転の軸があるかを確認する必要もある。
【０００６】
Ｎｏｗａｋが所有する米国特許４，８５８，１２８号では、連続するシーンが、まず１本の軸内で、次にもう１本の軸内で、独立して相互に相関する方法について説明している。２つの相関の最大値の位置によって、２本の軸に必要なオフセットが決まる。前述の方法には、視野の変更による「本来の（ｎａｔｕｒａｌ）」水平方向の平行移動と微小毛細血管の平行移動による「誤った（ｅｒｒｏｎｅｏｕｓ）」水平方向の平行移動とを区別する手段がない。Ｎｏｗａｋの特許は、「こうした信号のバックグラウンド・コンポーネントを推定し、その推定をイメージ・データから差し引くことは有効な場合がある」ことを教示している。
【０００７】
Ｗｉｌｌｉａｍ Ｈ．Ｐｒｅｓｓ ｅｔ ａｌ．、Ｎｕｍｅｒｉｃａｌ Ｒｅｃｉｐｅｓ ｉｎ Ｃ：Ｔｈｅ Ａｒｔ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ Ｃｏｍｐｕｔｉｎｇ、Ｃａｍｂｒｉｄｇｅ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ Ｐｒｅｓｓ；２ｎｄ ｅｄｉｔｉｏｎ（Ｊａｎｕａｒｙ １、１９９３）では、高速フーリエ変換（ＦＦＴ：ｆａｓｔ Ｆｏｕｒｉｅｒ ｔｒａｎｓｆｏｒｍｓ）を使用した２つのデータ配列間の相互相関の技術をコンピュータ・プログラムによって実装する手段について説明している。手短に言えば、２つのデータ配列（イメージ・データなど）の相互相関は、各配列にＦＦＴを適用し、得られた配列の一方に他方の複素共役をかけ、この結果にさらに逆ＦＦＴを適用することによって求めることができる。
【特許文献１】米国特許出願第１０／１２６，０２６号
【特許文献２】米国特許４，８５８，１２８号
【非特許文献１】Ｗｉｌｌｉａｍ Ｈ．Ｐｒｅｓｓ ｅｔ ａｌ．、Ｎｕｍｅｒｉｃａｌ Ｒｅｃｉｐｅｓ ｉｎ Ｃ：Ｔｈｅ Ａｒｔ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ Ｃｏｍｐｕｔｉｎｇ、Ｃａｍｂｒｉｄｇｅ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ Ｐｒｅｓｓ；２ｎｄ ｅｄｉｔｉｏｎ（Ｊａｎｕａｒｙ １、１９９３）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
最新技術の現在の欠点を克服するために、本発明の１つの目的は、マルチビュー・イメージング・システムにおいてビューごとに微小毛細血管の中心軸の位置を検出する方法を提供することである。本発明のもう１つの目的は、マルチビュー・イメージング・システムにおいて、連続するビュー間の物体検出器の相対的な運動を検出する方法を提供することである。本発明のもう１つの目的は、イメージ・データを補正することによってイメージ・データを収集する間に生じる物体の運動による誤差を除去する方法を提供することである。本発明のさらにもう１つの目的は、物体の軸方向の切片に続く断層再構成を行うための物体の投影または偽図法によるビューを表す複数のＸ−Ｙデータの行列を作成するタイプのイメージング・システムを提供することである。検出された運動は、後のデータを前のデータに合わせて適切にシフトすることによって、またはその逆によって除去できる。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、３次元における光断層イメージングのための運動補正の装置および方法を提供する。対象となる物体は、照光され、イメージが作成される。イメージの水平方向のオフセット補正値が決定される。イメージの軸方向のオフセット補正値が決定される。水平方向のオフセット補正値と軸方向のオフセット補正値がイメージに適用され、補正されたファイル・イメージが作成される。
【００１０】
本発明の新しい機能は、添付の特許請求の範囲に詳細に示されているが、本発明は、以下の発明を実施するための最良の形態と後で説明する図面を組み合わせて参照することで、機構と内容の両方について、その他の目的および機能とともによりよく理解され、評価されるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明は、本明細書では生物学的な細胞に関連する特定の例について説明されているが、このような例が本発明の原理の説明を目的とすること、および本発明がそれに限定されないことは理解されるであろう。本発明は、例えばＸ線ＣＴ（ｃｏｍｐｕｔｅｄ ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ）イメージングなど、他のタイプのイメージング・システムに使用されてもよいが、説明を具体的なものにするために、以下の開示は光投影断層顕微鏡（ＯＰＴＭ）システムの環境で本発明を使用する場合を対象とする。
【００１２】
以下の説明では、数値の例を示す場合に次の仮定が適用される。
１．各イメージは、幅６４０ピクセル、高さ４８０ピクセルで構成される。
２．各ピクセルには、８シングル・ビット（グレー・レベル０〜２５５）の輝度値が含まれる。
３．微小毛細血管を使用するＯＰＴＭに関連して、管の軸は短軸（４８０ピクセル）に平行である。
４．微小毛細血管を使用するＯＰＴＭに関連して、管壁分離（ｔｕｂｅ ｗａｌｌ ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ）は５３０ピクセルである。
５．水平方向のオフセットを求めるときに使用するビンの数（Ｂ１）は２０である。
６．軸方向のオフセットを求めるときに使用するビンの数（Ｂ２）は２である。
７．配列は、１０２４×１０２４個のピクセルにゼロが埋め込まれている。
【００１３】
以上の数値は説明を目的とするものにすぎないこと、すなわち他の数値を使用しても本発明の特性を損なわないことを理解されたい。
【００１４】
ここで図１を参照すると、本発明の教示に従って構築された連続するビュー間で物体検出器の相対的な運動を補正する方法の例示的な実施形態を示す機能ブロック図が示されている。例示的な実施形態では、各イメージの変更されたコピーが生成され、ここで最も輝度の高いピクセルが輝度レベル０に割り当て変更され、他のピクセルはすべて最初のイメージと同じ輝度に維持される。次に、このしきい値化されたイメージの２次元の（２Ｄ）ＦＦＴに、ピクセルごとに参照イメージの２次元ＦＦＴの複素共役がかけられる。次に、得られる配列の輝度は微小毛細血管の軸（以下Ｙ軸と呼ぶ）に平行な各行に沿って合計され、光軸および微小毛細血管の軸に垂直な方向（以下Ｘ軸と呼ぶ）の輝度パターンに関する情報を含む１次元（１Ｄ）配列が得られる。さらに１次元ＦＦＴが適用され、最大値の位置が決定される。この位置によって、微小毛細血管の中心軸のイメージをイメージ内の任意の位置に移動するためにＸ軸方向に適用されるオフセットの量が決定される。
【００１５】
参照イメージは、微小毛細血管壁の分離の不変性を利用しており、取得されたイメージ内で検出された既知の量ごとに分離された最も輝度の高い２本の線で構成され、参照イメージの残りの部分は輝度がゼロである。偽図法のイメージでは、管壁の屈折の兆候が管内部および管とスライド／カバースリップ・アセンブリとの間の素材と一致するため、管壁はぼんやりとしか表示されない。ヒストグラム操作の効果は、管壁とその他のイメージとのコントラストを上げることである。事前に指定された管壁分離を使用すると、イメージのＸ軸に沿った既知のピクセル数と組み合わせることで、管自体の動きと管の回転とその結果としての視野の変更による管内部の物体の動きとを区別できるようになる。不変のフィーチャ（ｃｏｎｓｔａｎｔ ｆｅａｔｕｒｅ）に基づいて２つのイメージを相互相関させることによって、本発明の方法は細胞内の変化するフィーチャの動きを追跡する可能性を最小化する。
【００１６】
相互相関の方法を使用することによって、Ｙ軸からの軸方向のオフセットの量が決定される。そのために、元のイメージのコピーが再度しきい値化されるが、どのピクセルが輝度ゼロに設定変更されるかを決定するために異なる基準を使用する。このイメージに２次元ＦＦＴが適用され、ピクセルごとに直前のビューから得られるしきい値化されたイメージの２次元ＦＦＴの複素共役がかけられる。この結果に２次元ＦＦＴが適用され、現在のイメージの水平方向の補正と直前のイメージの水平方向の補正との差に対応する行に沿った相互相関関数の最大値としてＸ軸のオフセットが決定される。これは従来の方法と異なる点であり、この方法ではＸ軸のオフセットはＹ軸のオフセットによって制約を受ける。つまり、Ｙ軸のオフセットと無関係には決定されない。
【００１７】
軸方向の補正は、水平方向の補正とは異なり、反復処理なので累積誤差が発生する。ただし、軸方向の相互相関関数は、連続するイメージ間で視野が大幅に変更されない限り、つまり、視野の変更が回転における小さな角度の増加に対応する限り、効果的に機能する。角度の増加を小さく維持することによって、空間の内容が大幅には変化しないので、相互相関によって各イメージ内の類似のフィーチャを追跡できる。角度の増加は３次元断層再構成の水平方向の解像度も決定するので、相互相関が適切に機能できるように角度の増加を小さく維持するという要件は厄介なものではない。
【００１８】
手短かに言えば、本発明のこの実施形態は、後続のイメージを適切にシフトして前のイメージに合わせることによって、またはその逆の操作によって、微小毛細血管による軸方向と水平方向の動きの影響を除去する。相互相関の方法を使用して、まず水平方向の軸上、次に管の軸上のオフセットを検出するが、水平方向の動きが決定した後で必ず軸方向の動きの相関が最大になるという制約を伴う。
【００１９】
まず、工程１１１でテンプレート・イメージが生成される。２本の白線（例えば、グレースケール・レベル６５、５３５）は、それぞれの理想的な位置に作成される。各線は長さ４８０ピクセルであり、イメージの短辺に平行に伸びている。２本の線の位置は、イメージの長辺の次元（６４０ピクセル）と管壁分離（実験的に５３０ピクセルと決定）によって決定される。第１の線は行０に配置され、第２の線は行５３０に配置される。この実施形態では、テンプレート・イメージのサイズは６４０×４８０から１０２４×１０２４まで拡張でき、両方の次元にゼロが埋め込まれるが、この操作は本発明に必須ではない。
【００２０】
２次元ＦＦＴはテンプレート・イメージについて実行され、実部と虚部は結果として得られる配列の交互の添え字に保存される。このようにして、ゼロが埋め込まれた配列では、配列のサイズは２０４８×１０２４である。これで、テンプレート・イメージは使用可能な形式になる。
【００２１】
工程１１４で、水平方向のオフセットが求められる。工程１１４では、背景のピクセルを黒く塗りつぶすためにイメージがしきい値化され、次に２つの輝線の２進のイメージとの相互相関が求められる。対象となるイメージについて、水平方向のオフセットが決定される（１１４）。軸方向の補正で使用するために、イメージごとにＤＬＡＴが保存される。
【００２２】
ここで図２を参照すると、図１で説明された例示的な実施形態を使用するイメージング・システムの水平方向の補正部分を示す機能ブロック図が示されている。水平方向のオフセットの算出に関連する工程１１４には、イメージのグレースケール・ヒストグラムを作成する工程が含まれており、ここでビンの数（Ｂ１）を２〜２５５の任意の整数に設定できる。この例では、Ｂ１＝２０と仮定される。ピクセル数が最大のビンが検出され（最も暗いピクセルに対応する最初のビンを除く）、元のイメージ内でグレースケール値がこのビンと同じかまたはそれを超えるすべてのピクセルは元のイメージのコピーではゼロに設定される。この手順２１の効果は、背景のピクセルをこれ以降の考察の対象から除外し、しきい値化されたイメージを作成することである。
【００２３】
例として、入力イメージの最大と最小のグレースケール値がそれぞれ３１と１９０の場合は、各ビンの幅は８グレー・レベルである［（１＋１９０−３１）／２０＝８］。さらにここで、ヒストグラムはビン＃１６（すなわちグレー・レベル１５１〜１５８）で最大となると仮定する。したがって、これでしきい値化されたイメージは最初のグレー・レベルが１５０を上回るすべてのピクセルのグレー・レベルがゼロになることを除いて元のイメージと同様である。
【００２４】
図４Ａ〜４Ｃは、前述の工程２１をイメージに適用することによる効果を示している。元のイメージとセグメント化されたイメージの視覚的な比較は、セグメント化およびしきい値化される前の細胞のイメージの例を示す図４Ａを参照し、次に図４Ａに示す元のイメージに対応するセグメント化およびしきい値化された細胞のイメージの例を示す図４Ｂを参照することによって実行できる。図４Ｃは、元のイメージとしきい値化を適用した後のイメージについて、グレー・レベルの比較を示す例としてのイメージのヒストグラムである。
【００２５】
しきい値化されたイメージに２次元ＦＦＴが適用され（２２）、そのフーリエ変換にテンプレート・イメージのフーリエ変換の複素共役がかけられる（２３）。得られた配列が６４０行のそれぞれに沿って合計されて（２４）、新しい配列が計算され、この配列に対してフーリエ変換（１次元）が実行され（２５）、しきい値化されたイメージと参照イメージの行の相互相関が求められる。１次元配列の最大値が検出され（２６）、評価される（２８）。最大値の位置はＤＬＡＴで表され、その大きさはＣＭＡＸで表される。
【００２６】
必要なオフセットは、ＤＬＡＴとその理想的な位置５５［（６４０−５３０）／２＝５５］との差で決定される。このようにして、例えば、ＤＬＡＴ＝６３の場合は、上向きに８ピクセルのシフトが必要であり（６３−５５＝８）、ＤＬＡＴ＝４１の場合は、下向きに１４ピクセルのシフトが必要である（５５−４１＝１４）。
【００２７】
データ・セット内のすべてのイメージについて、手順１１４が繰り返される。ただし、各イメージは同じテンプレートを参照するので、累積誤差はないことに留意されたい。軸方向の補正値で使用するために、イメージごとにＤＬＡＴが保存される（２９）。
【００２８】
ここで図３を参照すると、図１で説明された例示的な実施形態を使用するイメージング・システムの軸方向の補正部分を示す機能ブロック図が示されている。最初のイメージを除くすべてのイメージについて、軸方向の補正１１５が実行される。工程３１で入力イメージのコピーがしきい値化され、次に前のイメージのしきい値化されたコピーとの相互相関が求められる。オフセットは、現在の視野［ＤＬＡＴ（Ｎ）］に関する水平方向の補正と直前の視野［ＤＬＡＴ（Ｎ−１）］に関する水平方向の補正との差に対応する行に沿った相互相関関数の最大値として決定される。したがって、軸方向の修正１１５は、水平方向の修正１１４とは異なり、反復処理なので累積誤差が発生する。
【００２９】
水平方向の補正の場合と同様に入力イメージのコピーがしきい値化されるが（３１）、この場合はヒストグラムのビンの数がＢ３である。この例では、Ｂ３＝２である。このようにして、グレー・レベルが中間域より高いすべてのピクセルのグレー・レベルはゼロに設定され、グレー・レベルがそれより低いピクセルは初期値が維持される。例として、入力イメージの最大と最小のグレースケール値がそれぞれ３１と１９０の場合は、輝度が最初に１１０より高かったすべてのピクセルがここでゼロになり、それ以外は最初の値と同じしきい値化されたイメージになる。
【００３０】
このようにして輝度の高いピクセルを黒く塗りつぶしてから、しきい値化されたイメージに対して２次元フーリエ変換を実行する（３２）。さらにフィルタが適用され（３３）、最小のフィーチャが除去されることにより、相互相関の見かけの最大値が得られる。サイズが１０ピクセル以下のフィーチャに対応する最大１０２サイクル／ピクセルの空間周波数のみが増大し、より空間周波数の高いピクセルはゼロに設定される。結果として得られた配列はＳＮとして保存され（３４）、前のイメージのしきい値化されたコピーから得られたＳＮ−１の複素共役がかけられる（３５）。次に、得られた配列に２次元ＦＦＴが適用され、しきい値化され、低域通過フィルタを適用された２つの連続するイメージについて相互相関が求められる。相関配列の大域的な最大値を検出するのは適切ではないので、ここで水平方向の補正の工程１１４から求められる２つの連続するイメージ間の水平方向のオフセットの差［ＤＬＡＴ（Ｎ）−ＤＬＡＴ（Ｎ−１）］が必要である。代わりに、局所的な最大値ＦＭＡＸが［ＤＬＡＴ（Ｎ）−ＤＬＡＴ（Ｎ−１）］に対応する行で検出されるはずである。ＦＭＡＸを含む列はＧＭＡＸと表される。埋め込まれたイメージの次元（この例では１０２４）の半分よりＧＭＡＸの方が大きい場合に、その値は前のイメージに対して負のシフトを表し、その大きさはゼロを埋め込まれた次元からＧＭＡＸの値を引いた値に等しい。ゼロを埋め込まれた次元の半分よりＧＭＡＸの方が小さい場合に、必要なシフトは前のイメージに対して正であり、ＧＭＡＸに等しい。
【００３１】
例として、ＤＬＡＴ（Ｎ−１）＝４５、ＤＬＡＴ（Ｎ）＝６３とする。この場合に、ＦＭＡＸは相関配列の第１８行で検出される（６３−４５＝１８）。ＦＭＡＸ（第１８行の最大値）が第５列にある場合は、ＧＭＡＸ＝５であり、イメージは前のイメージから左に５ピクセルだけシフトする必要がある。最大値が第１０１９行にある場合は（ＧＭＡＸ＝１０１９）、１０１９は５１２より大きいので、イメージを前のイメージから右に５ピクセルだけシフトする必要がある（１０２４−１０１９＝５）。
【００３２】
ＧＭＡＸが検出されると、シフトの値が前の軸方向のオフセットすべての和に加えられ、最初に取得したイメージから現在のイメージまでの差の累積ＤＡＸＣＩＡＬが求められる。シフトは正も負も可能なので、一部のイメージでは軸方向のシフトが必要ない場合もある。イメージごとに、次の４つの値がテキスト・ファイルに書き込まれる。
１．上の管壁の位置ＤＬＡＴ
２．現在のイメージと参照イメージとの相互相関の最大値ＣＭＡＸ
３．現在のイメージと前のイメージとの相互相関の該当する行のＦＭＡＸの位置ＧＭＡＸ（最初のイメージではＧＭＡＸ＝０）
４．ＦＭＡＸ（最初のイメージではＦＭＡＸ＝０）
【００３３】
補正されたファイルは、１つまたは２つの辺から適切な数のピクセルを切り取り、切り取った数だけ残りのピクセルをシフトすることによって生成される。元のイメージの寸法（６４０×４８０）を維持するために、切り取られた辺の反対の端の空白を、元のイメージの最高のグレー・レベルに設定されたピクセルで置き換える。
【００３４】
例えば、１つのイメージで最高のグレー・レベルを２２９とすると、ＤＬＡＴ＝６３、ＤＡＸＩＡＬ＝２９、ＧＭＡＸ＝１０２２である。この場合、上から８行（６３−５５＝８）のピクセルと左から２７列（２９−１０２４＋１０２２＝２７）がイメージから削除される。したがって、第２８列の第９行が左上コーナーに配置される。イメージの下側に８行が追加され、イメージの右側に２８列が追加される。追加されたピクセルのグレー・レベルは２２９である。以上の手順が完了すると、補正されたイメージの左上６３２×４５３ピクセルの領域は、元のイメージの右下６３２×４５３ピクセルの領域と同等である。いずれのイメージも、寸法は６４０×４８０である。
【００３５】
別の例示的な実施形態には、軸方向の補正（１１５）と、補正されたイメージの書き込み（１１６）のみが組み込まれている。この実施形態は、微小毛細血管の壁が見えない場合、および管の水平方向の運動が小さく、無視できることがわかっている場合に有効である。
【００３６】
さらに別の実施形態では、最初のビュー（Ｎ＝０）から管壁の分離が自動的に計算される。それ以外は、本明細書の以上の部分で図１〜３を参照しながら説明した実施形態と同等である。本発明の別の実施形態では、１つまたは複数のイメージにおける管壁の分離の計算に基づいて管壁の分離が決定される。これは、２次元ＦＦＴおよび複素共役による場合と同様に、唯一の輝線によるイメージを参照として使用することによって実行される。第１の実施形態と同様に行が合計され、参照イメージが導かれたイメージ内の位置を基準とする１つの管壁の位置として、最大値の位置が特定される。次に相関値の高い位置は、第１の管壁を基準とした他の管壁の位置を示す。必要に応じて、この第２の最大値の検出を、中心の位置が第１の管壁を基準として推定された管の太さに近い範囲に制限してもよい。この実施形態でも、取得されたすべての視点について唯一の輝線による参照イメージを使用することができる。こうした配置は管壁の分離が未知の場合，または管壁の内側が円でない場合（例えば、管の内側の断面が正方形またはだ円の場合）に有効である。
【００３７】
本発明の別の実施形態では、しきい値化の工程の特性が相関によるフィードバックに基づいて変化してもよい。このような反復アプローチは、水平方向の補正における第１のしきい値化の工程でも、軸方向の補正における第２のしきい値化の工程でも、またはその両方でも使用できる。変更できる１つの特性は、ヒストグラムで使用する分割数すなわちビンの数である。変更できる別の特性は、各ヒストグラム・ビンに含まれるグレー・レベルの数である。例えば、ヒストグラムは輝度レベルの平方根に基づいていてもよい。
【００３８】
本発明の機能により、本方法の出力は入力ファイルの切り取られたコピーであり、切り取られていない部分は垂直方向および／または水平方向にシフトされ、入力イメージのサイズを維持するために、１つまたは２つの縁に追加の空白のピクセルが挿入される。
【００３９】
本発明の別の機能により、本方法を使用した結果はデジタル・ファイルに保存され、コンピュータのワードプロセッシング・アプリケーションで変更および編集できる。さらに、変更されたテキスト・ファイルを使用して２本の軸のオフセットを生成できるので、前述の計算の多くを省略できる。この実施形態では、工程１１４〜１１６の水平方向の補正手順が繰り返されてＣＭＡＸの最大値が検出される。ＣＭＡＸの値が臨界値（ｃｒｉｔｉｃａｌ ｖａｌｕｅ）ＣＣＲＩＴより小さい場合は、しきい値化（２７）で開始される手順全体が繰り返されるが、ヒストグラムのビンの数はＢ１からＢ２に変更される。再びＣＭＡＸが検出され（２６）、評価される（２８）。
【００４０】
ここで図５を参照すると、本発明の実施形態で考察するように、毛細血管に充填された細胞の例が図式的に示されている。この例示的な実施形態では、毛細血管３の断面には対象となる物体１（細胞など）が充填されており、管に堅く詰め込まれている。各細胞には、核２が含まれていてもよい。毛細血管３は、ｘ、ｙ、ｚ方向の座標値をとる座標系６を基準とする中心軸４を備えている。場合によっては、少なくとも１つの分子プローブ１５３が細胞内に含まれていてもよい。コンピュータ７は、回転モータ（ｒｏｔａｔｉｏｎａｌ ｍｏｔｏｒ）５と並進モータ（ｔｒａｎｓｌａｔｉｏｎａｌ ｍｏｔｏｒ）８に接続して制御信号を送信する。運動を発生させる１つまたは複数のモータ、ギア、流体工学、またはその他の手段による同等の編成を使用して、毛細血管またはその他の基質（ｓｕｂｓｔｒａｔｅ）に必要な平行移動と回転の運動を実現してもよいことは理解されるであろう。場合によっては、１つまたは複数のモータを手動の位置決め装置またはギア、あるいは水圧式（ｈｙｄｒａｕｌｉｃ）または圧電性（ｐｉｅｚｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ）の装置のように運動を発生させるその他の手段で置き換えてもよい。平行移動の軸はｚ軸であり、回転はｚ軸を中心に行われる。位置決めモータ９が接続され、必要に応じてセントレーション（ｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ）を目的として中央軸に実質的に垂直なｘ軸とｙ軸で定義される平面内で細胞を移動する。
【００４１】
毛細血管の湾曲した表面は円柱レンズの役割を果たすこと、およびこの焦点効果は投影システムにおいて望ましくない場合があることは理解されるであろう。管による光の屈折は、光源と管との間、および管と検出器の表面との間の空間に、屈折率（ｉｎｄｅｘ ｏｆ ｒｅｆｒａｃｔｉｏｎ）が毛細血管の屈折率に等しい物質１０が充填されている場合には発生しないこと、および管は（例えばオイルまたはゲル状の物質を使用して）空間に充填された物質に光学的に結合できることは、当業者には言うまでもない。
【００４２】
この毛細血管に充填された細胞の例について考察する。細胞は、一列に充填され、重ならないようにするのが好ましい。直径約１００ミクロンの細胞全体を直径１００ミクロン未満の毛細血管に充填する密度は、管の長さ１ｃｍあたりおよそ１００個でもよい。直径約２０ミクロンの裸核では、管の直径が物体のサイズ（この場合は約２０ミクロン）に比例する場合は、管の長さ１ｃｍあたりおよそ５００個充填できる。したがって、長さ数ｃｍの毛細血管には数千個の裸核を重ならないように充填できる。管を中心軸４に沿って平行移動させることによって、ｚ方向の運動を実行できる。ｘ、ｙ方向に管を移動することによって、必要に応じて管内の物体を光断層システムの再構成シリンダの中心に配置できる。管を中心軸４のまわりに回転させることによって、様々な放射方向の投影図を作成できる。管を回転せずにｚ方向に一定の速度で移動すると、流れ光断層（ｆｌｏｗ ｏｐｔｉｃａｌ ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ）の特殊なケースがシミュレートされる。
【００４３】
管には細胞が充填されており、管を移動しないと細胞は管の内部で静止の状態にあるという状況で、管を移動することの１つの利点は、対象となる物体が停止してから細胞単位で光断層にほぼ最適な露出を実現する速度で回転できることである。つまり、投影イメージの信号対騒音比を改善でき、流れシステムで一般的な一定の速度と方向で通常作成されるよりよいイメージを作成できる。対象外の物体は、イメージング・システムの外に速やかに移動できるので、多くの細胞で構成されるサンプル内で対象となる細胞を分析する上で区間速度（ｏｖｅｒａｌｌ ｓｐｅｅｄ）を上げることができる。さらに、対象となる物体の上で停止してから必要に応じて回転して様々な投影が可能なので、運動アーチファクト（ｍｏｔｉｏｎ ａｒｔｉｆａｃｔｓ）をほとんど除去できる。さらに、運動システム（ｍｏｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ）はサブミクロンの動きで誘導され、ピクセル・サイズの検出器より細胞を細かくサンプリングできるように有利に適用できる。より詳細には、例えば、Ｎｙｑｕｉｓｔ（ナイキスト）サンプリング係数（ｓａｍｐｌｉｎｇ ｆａｃｔｏｒ）２はピクセル幅の半分を満たす増加で移動する運動システムによって管理できる。同様に、この運動システムは検出器の不完全な充填率（ｆｉｌｌ ｆａｃｔｏｒ）を補正できる。
【００４４】
ここで図６Ａを参照すると、１つの細胞が光インデックス（ｏｐｔｉｃａｌ ｉｎｄｅｘｉｎｇ）物質の媒体に浸された例として、１つの標本の拡大図が示されている。１つの標本は、回転でき、複数の投影を実現できる微小毛細血管３（例えば、こうした１つの管は、ポリマイクロ（Ｐｏｌｙｍｉｃｒｏ）技術、ＬＬＣ、ＡＺ、ＵＳによって製造される）内に示されており、軸方向に走査できる対物レンズ４０が図式的に示されている。照明光源には、顕微鏡のスライド５４の前に配置されるアパーチャ（ａｐｅｒｔｕｒｅ）５１、ストップ（ｓｔｏｐ）５２、集光レンズ（ｃｏｎｄｅｎｓｅｒ ｌｅｎｓ）５３から光を投影する光源５０が含まれる。スライドと薄いカバースリップ５５の間にある微小毛細血管３には、細胞１が含まれている。対物レンズ４０（油浸レンズ（ｏｉｌ−ｉｍｍｅｒｓｉｏｎ ｌｅｎｓ）であるのが好ましい）は、微小毛細血管３を通過した光を受信するように配置されている。対物レンズは、アクチュエータ５７（例えば圧電性のエレメント）によって光軸に沿って平行移動される。カバースリップ５５は、微小毛細血管の中心とカバースリップの外側の表面との距離が対物レンズの作動距離より小さくなるように、十分に薄くなければならない。集光レンズ５３は、屈折率ｎ１以内（例えば空気）である。スライド５４とカバースリップ５５の屈折率はｎ２である。微小毛細血管３を囲む領域５８には、屈折率が適合する媒体１５（光学的ゲル状物質または液浸油（ｏｐｔｉｃａｌ ｇｅｌ ｏｒ ｉｍｍｅｒｓｉｏｎ ｏｉｌ）、屈折率はｎ３）が含まれる。微小毛細血管３自体の屈折率はｎ４である。微小毛細血管内の細胞１を囲む領域５９には、屈折率ｎ５を示す媒体１０が含まれる。細胞内の領域６０には、同じ媒体１０が充填されてもよい。または屈折率がｎ６の別の媒体でもよい。スライド５４とカバースリップ５５で構成される２つの平らで平行な表面間では、円柱レンズによる歪みを防止するために、ｎ３＝ｎ４＝ｎ５＝ｎ６であるのが好ましい（差を最小化する必要がある）。イメージはカメラ４３に投影される。
【００４５】
ここで図６Ａと６Ｂを参照すると、圧電性の並進装置に装着された顕微鏡の対物レンズ（ｍｉｃｒｏ−ｏｂｊｅｃｔｉｖｅ）を組み込んだ、本発明で使用する光断層システムの１つの実施形態が図式的に示されている。圧電性の並進装置５７を使用して、対物レンズ６０を軸方向の距離約４０ミクロン以上移動する。１つの有効な実施形態では、顕微鏡の対物レンズの位置決めシステムは、管の座標系６のｚ軸に沿って上下に調整する適切なアクチュエータ５７を備えている。この実施形態では、これは、ビデオ・カメラ４３が装着され、コンピュータ制御の光源と集光レンズ・アセンブリ６１を備える標準的な透過顕微鏡６４に開口数の大きな対物レンズを装着して使用してもよい。コンピュータ制御の集光レンズと光源５０は、１つまたは複数の白熱電球、アーク灯、レーザ、発光ダイオードを含む光源あるのが有利である。コンピュータ制御信号７０は、コンピュータ制御の集光レンズと光源５０にリンクして光変調を制御する。
【００４６】
カメラ４３の出力は、コンピュータ・メモリ７２に格納される。標本を含む微小毛細血管３は、管の座標系６のｘ軸またはｙ軸に沿って平行移動できる。さらに、微小毛細血管３はコンピュータ制御の回転モータ５を使用してその「θ」軸４９のまわりに回転できる。本明細書で使用するように、微小毛細血管は顕微鏡イメージングの視野が毛細血管の直径と同程度の直径をもつ毛細血管として定義される。例示的な実施形態において、回転モータ５はコンピュータ７から送信された制御信号７１によって制御される。高速の適用例では、他の制御を追加して軸方向に走査する間の振動を軽減してもよい。取得されたイメージは、モニター７３に表示されてもよい。
【００４７】
ここで図７を参照すると、本発明の１つの実施形態で意図された３次元（３Ｄ）イメージ再構成で使用するイメージ取得処理を示す例示的な流れ図が示されている。本発明の１つの実施例で考察するように、３次元イメージ再構成処理には、細胞を充填した管を装填する工程（工程８１）と、対象となる第１の細胞の位置が確認されるまで管を平行移動する工程（工程８２）と、必要に応じて対象となる細胞を中心に配置する工程（工程８３）と、様々な回転角から一連の投影図を作成する工程（工程８４）と、データ・セットの完了を確認する工程（工程８５）と、対象となる細胞がすべて走査されるまで工程８２〜８５を繰り返す工程とが含まれる。工程８６で、運動の補正が行われる。この処理は、例えばコンピュータ７のようなパーソナル・コンピュータで実行されるコンピュータ・ソフトウェア・プログラムで実装してもよい。
【００４８】
ここで図８を参照すると、本発明の１つの実施形態で意図された３次元（３Ｄ）イメージ再構築で使用する運動補正オフセットの例が図式的に示されている。運動補正を適用すると、毛細管壁６２の毛細血管３に含まれる対象となる物体１（細胞または核２など）の水平方向の位置が検出される。水平方向のオフセットは、管の軸Ｚに垂直なイメージの長辺の次元（６４０ピクセル）に沿って発生する誤差である。軸方向のオフセットは、管の軸Ｚに平行なイメージの短辺の次元（４８０ピクセル）に沿って発生する誤差である。対象となる物体１の水平方向の位置はＬＰ、軸方向の位置はＡＰである。イメージは様々な視点から得られるので、運動補正を適用すると様々なビューの同じ平面で維持される同等のフィーチャで対象となる物体を再構成できる。
【００４９】
ソフトウェア・コード記述の例
ソース・コード
以下は、本発明の運動補正の方法による１つの実施形態を実装するソース・コード・テキストの例である。実行可能ファイル（ｒｅｇｃｏｒｒ．ｅｘｅ）は、２つのヘッダー・ファイル（ｒｒａｈｎ．ｈとｒｅｇｃｏｒｒ．ｈ）および４つのＣ＋＋ファイル（ｆｉｌｅｉｎｆｏ．ｃｐｐ、ｎｒ−ｆｆｔ．ｃｐｐ、ｍｕｌｔｉｐｌｙｃｏｍｐｌｅｘｖａｌｕｅｓ．ｃｐｐ、ｒｅｇｃｏｒｒ２．ｃｐｐ）がプロジェクト（ｒｅｇｃｏｒｒ．ｉｄｅ）によってリンクされて構成される。プロジェクトはＢｏｒｌａｎｄ Ｃ＋＋ ５．０１によってコンパイルされ、「Ｗｉｎ３２ Ｃｏｎｓｏｌｅ」モードに設定され、ｓｔａｔｉｃクラス・ライブラリ・フレームワークを使用する。実行可能ファイルのサイズはおよそ６０ｋＢである（プログラム「ｒｅｇｃｏｒｒ．ｅｘｅ」と「ｒｅｇｃｏｒｒ＿ｎｏ＿ｌａｔｅｒａｌ．ｅｘｅ」との相違は、水平方向のオフセットを計算してそれをテキスト・ファイルに書き込むというオプションがあるかどうかのみである。また、いずれのプログラムも計算を省略し、代わりにオフセットをテキスト・ファイルから読み込むことができる）。
【００５０】
（プログラム）
本発明について、特許法に準拠するため、および本発明の新しい原理を適用し、必要に応じて例示的で特殊なコンポーネントを構築して使用するのに必要な情報を当業者に提供するために、本明細書で詳細に説明してきた。ただし、本発明は個々に様々な設備、装置、および再構成アルゴリズムで実行できること、および設備の細部および操作手順のいずれに関しても、本発明の真の精神と範囲を逸脱することなく様々な変更を実装できることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明の教示に従って構築された連続するビュー間の物体検出器の相対的な運動を補正する方法の実施形態の例を示す機能ブロック図である。
【図２】図１で説明された例示的な実施形態を使用するイメージング・システムの水平方向の補正部分を示す機能ブロック図である。
【図３】図１で説明された例示的な実施形態を使用するイメージング・システムの軸方向の補正部分を示す機能ブロック図である。
【図４Ａ】本発明による方法の１つの例で使用されるしきい値化操作を適用する前の細胞のイメージを示す図である。
【図４Ｂ】図４Ａに示すイメージに本発明による方法の１つの例で使用されるしきい値化操作を適用した結果を示す図である。
【図４Ｃ】図４Ａ〜４Ｂに示すイメージの輝度分布を示すヒストグラムである。
【図５】本発明の１つの実施形態で使用される光投影断層顕微鏡（ＯＰＴＭ）システムを図式的に示す図である。
【図６Ａ】圧電性の並進装置に装着された顕微鏡対物レンズを採用する光断層システムの１つの実施形態を図式的に示す図である。
【図６Ｂ】圧電性の並進装置に装着された顕微鏡対物レンズを採用する光断層システムの１つの実施形態を図式的に示す図である。
【図７】本発明の１つの実施形態で意図された３次元（３Ｄ）イメージ再構成で使用するイメージ取得処理を示す例示的な流れ図である。
【図８】本発明の１つの実施形態で意図された３次元（３Ｄ）イメージ再構成で使用する運動補正オフセットの例を図式的に示す図である。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
連続するビュー間で物体検出器の相対的な運動を補正する方法であって、
対象となる物体（１）を照光し、イメージを作成する工程（１１１）と、
前記イメージの水平方向のオフセット補正値を決定する工程（１１４）と、
前記イメージの軸方向のオフセット補正値を決定する工程（１１５）と、
前記水平方向のオフセット補正値と前記軸方向のオフセット補正値とを前記イメージに適用し、補正されたファイル・イメージを作成する工程（ｌ１６）とを備える方法。
【請求項２】
前記イメージの水平方向のオフセット補正値を決定する工程（１１４）は、
前記イメージをしきい値化する工程（２１）と、
前記イメージをテンプレート・イメージと相互相関する工程（２２、２３、２４、２５、２６、２７）とをさらに備える請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記テンプレート・イメージは、
あらかじめ指定された位置に少なくとも２本の白線を作成し、暫定的なテンプレート・イメージを作成する工程と、
前記暫定的なテンプレート・イメージを拡張して２次元にゼロを埋め込み、拡張されたテンプレート・イメージを作成する工程と、
前記拡張されたテンプレート・イメージに対して２次元のＦＦＴを実行（２２）して最終的なテンプレート・イメージを作成する工程とを備える方法で作成される（１１１）請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記イメージをしきい値化する工程（２１）は、
複数のビンを含む前記イメージのグレースケール・ヒストグラムを検出する工程と、
ピクセル数が最大のビンを特定する工程と、
前記イメージ内で前記ビンのグレースケール値以上のすべてのピクセルを前記イメージのコピー内でゼロに設定する工程と、
前記イメージの前記コピーに２次元のＦＦＴを適用してフーリエ変換を作成する工程（２２）と、
前記フーリエ変換に前記テンプレート・イメージのフーリエ変換の複素共役をかけて新しいイメージ配列を作成する工程（２３）と、
複数の行のそれぞれについて前記新しいイメージ配列を合計し、水平方向の合計配列を計算する工程（２４）と、
前記水平方向の合計配列の１次元フーリエ変換を計算し、前記元のイメージの前記コピーと前記テンプレート・イメージについて行の相互相関を検出する工程（２５）と、
上側の管壁の補正されない位置を前記水平方向の合計配列の最大値の位置として設定する工程（２６）と、
前記水平方向のオフセットを前記上側の管壁の前記補正されない位置とあらかじめ指定された管壁の端の位置との差として決定する工程（２８）とをさらに備える請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記イメージの軸方向のオフセット補正値を決定する工程は、
前記イメージをしきい値化する工程（３１）と、
前記イメージを前のイメージのしきい値化されたものと相互相関する工程（３２、３３、３４、３５、３６、３７）と、
軸方向のオフセットを前記２つのイメージの前記水平方向の補正の差に対応する行に沿った前記相互相関関数の最大値として決定する工程（３８）とをさらに備える請求項４に記載の方法。
【請求項６】
軸方向のオフセットを決定する工程は、
複数のビンを含む前記イメージの前記グレースケール・ヒストグラムを検出する工程と、
前記ピクセル数が最大のビンを特定する工程と、
前記元のイメージ内の前記ビンのグレースケール値以上のすべてのピクセルを前記元のイメージのコピー内でゼロに設定する工程と、
前記しきい値化されたイメージに低域通過フィルタを適用する工程（３３）と、
前記しきい値化され、低域通過フィルタを適用されたイメージと前のイメージのしきい値化され、低域通過フィルタを適用されたものとの相互相関を計算する工程（３５、３６）と、
前記２つのイメージの前記水平方向のオフセットの差に対応する前記得られた相互相関の前記行における最大の補正値を検出する工程（３７）と、
前記補正値を前記前の軸方向のオフセットのすべての合計に加える工程とをさらに備える請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記上側の管壁の位置をファイルに書き込む工程と、
前記現在のイメージと前記テンプレート・イメージとの前記相互相関の前記最大値をファイルに書き込む工程と、
前記相互相関の適切な行の前記最大の補正値の位置をファイルに書き込み、前記適切な行は前記２つのイメージの水平方向のオフセットの前記差に対応する行である工程と、
前記最大の補正値をファイルに書き込む工程と、
１つまたは２つの辺から適切な数のピクセルを切り取り、残りのピクセルを前記切り取った数だけシフトすることによって補正されたイメージを生成する工程とをさらに備える請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記対象となる物体（１）は細胞または細胞核である請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記相互相関の前記最大値の大きさがあらかじめ指定された値より小さい場合に、前記ヒストグラムのビンの数を別の値にして前記工程を繰り返す工程をさらに備える請求項４に記載の方法。
【請求項１０】
イメージング・システムにおける位置決めと運動の誤差を補正する装置であって、
物体（１）の少なくとも２つのビューを取得する手段（５、４３、５０、６０）と、
Ｍ行Ｎ列のイメージ輝度データを含む前記少なくとも２つのビューと、
取得した各ビューのイメージ輝度データのパターンを対応するイメージ輝度データの標準パターンと比較してそれらの間の類似性に関する情報を含む２つの係数「Ａ」と「Ｂ」を求める手段（７）とを備えており、
前記比較の手段（７）は、
輝度レベルが指定された範囲内にあるピクセルに対して輝度レベルの変更が適用された前記取得した１つのイメージの変更されたコピーを作成する第１の手段と、
前記取得した１つのビューの前記変更されたコピーと前記標準ビューとの相互相関を実行する第２の手段と、
前記得られた相互相関関数の最大値を検出して評価し、前記最大値がある行または列に基づいて前記係数「Ａ」の値を決定する第３の手段と、
輝度レベルが指定された範囲内にあるピクセルに対して輝度レベルの変更が適用された前記取得した複数のイメージの変更されたコピーを作成する第４の手段と
取得した連続するイメージの前記変更されたコピー２つの間の相互相関を実行する第５の手段と、
前記得られた相互相関関数の制限された最大値を検出および評価し、前記制限は、前記制限された最大値がある行または列が、係数「Ａ」がある行または列に直交し、それを横切る必要があることである第６の手段と、
係数「Ｂ」を決定する前記制限された最大値の場所とを含む装置。
【請求項１１】
前記係数「Ａ」と「Ｂ」の前記値に応答して前記取得したビューを２つの直交する方向にシフトし、前記量の方向と大きさは前記係数「Ａ」と「Ｂ」の前記値に関連する手段を備える請求項１０に記載の装置。
【請求項１２】
前記相互相関を実行して係数「Ａ」を決定する手段は、前記行または列を合計して１次元配列を取得し、前記合計は前記係数「Ａ」によって大きさが決定される前記シフトの方向と直交する方向に実行される工程を含む請求項１０に記載の装置。
【請求項１３】
前記参照パターンは、１つまたは複数の行または列を除いてすべてのピクセルが同じ輝度の値をとり、前記１つまたは複数の行または列は均等であるが、他のピクセルとは大きく異なる輝度値をとるＭ行Ｎ列のイメージ輝度データの配列を備える請求項１０に記載の装置。
【請求項１４】
前記参照パターンは、１つまたは複数の行または列で構成される２つのグループを除いてすべてのピクセルが同じ輝度の値をとり、前記２つのグループは均等であるが、他のピクセルとは大きく異なる輝度値をとるＭ行Ｎ列のイメージ輝度データの配列を備えており、微小毛細血管（３）の向かい合う壁の明らかな分離に対応する分離があり、前記向かい合う壁の両方が２つ以上の連続するイメージの視野に表れ、前記微小毛細血管（３）は対象となる物体を含む請求項１０に記載の装置。
【請求項１５】
前記対象となる物体（１）は生物学的な細胞または細胞核である請求項１４に記載の装置。
【請求項１６】
しきい値化、相互相関、および前記相互相関の最大値の検出および評価の工程を繰り返す手段を含み、前記繰り返しの手段は複数のしきい値化に基づく前記最大の相関の最大値を検出する手段を含む請求項１０に記載の装置。
【請求項１７】
２つのグループすなわち行または列の分離は取得された１つまたは複数のイメージに基づいて計算される請求項１４に記載の装置。
【請求項１８】
対象となる物体の３次元の（３Ｄ）再構成を行う方法であって、
（ａ）対象となる一連の物体を線形の容器に充填する工程（８１）と、
（ｂ）少なくとも１つの光学投影ビームを使用して前記対象となる一連の物体の少なくとも１つの物体を照光する工程（５０）と、
（ｃ）前記対象となる少なくとも１つの物体が前記少なくとも１つの光学投影ビームの範囲内に入るまで、前記線形の容器を平行移動する工程（８２）と、
（ｄ）必要に応じて前記少なくとも１つの物体を中心に配置する工程（８３）と、
（ｅ）複数の放射角を使用して前記少なくとも１つの物体を回転させる工程（８４）と、
（ｆ）前記複数の放射角のそれぞれの角度で一連の投影イメージを生成する工程（８４）と、
（ｇ）前記対象となる一連の物体（１）の走査が完了するまで、工程（ｂ）〜（ｆ）を繰り返す工程（８５）と、
（ｈ）前記走査されたイメージの水平方向のオフセット補正値を決定し、前記走査されたイメージの軸方向のオフセット補正値を決定し、さらに前記水平方向のオフセット補正値と前記軸方向のオフセット補正値を前記走査されたイメージに適用して補正されたファイル・イメージを作成することによって、前記走査された対象となる一連の物体（１）の運動を補正する工程（８６）とを備える方法。
【請求項１９】
前記少なくとも１つの物体（１）は細胞または細胞核である請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記一連の対象となる物体を線型の容器に充填する工程（８１）は、複数の細胞を微小毛細血管（３）に充填する工程を備える請求項１８に記載の方法。
【請求項２１】
連続するビュー間の物体検出器の相対的な運動を補正する方法であって、
対象となる物体（１）をイメージングしてイメージを作成する工程（１１１）と、
前記イメージの軸方向のオフセット補正値を決定し、前記イメージの軸方向のオフセット補正値を決定する工程はさらに前記イメージをしきい値化する工程（３１）と、前記イメージを前のイメージのしきい値化されたものと相互相関する工程（３２、３３、３５、３６）と、軸方向のオフセットを前記２つのイメージの前記水平方向の補正値の差に対応する行に沿った前記相互相関関数の最大値として決定する工程（３７）とを備える工程（１１５）と、
前記イメージの水平方向のオフセット補正値を決定する工程（１１４）と、
前記水平方向のオフセット補正値と前記軸方向のオフセット補正値とを前記イメージに適用し、補正されたファイル・イメージを作成する工程（ｌ１６）とを備える方法。
【請求項２２】
複数のイメージが作成されて１つの入力イメージ・ファイルが生成され、複数の補正されたファイル・イメージは前記入力イメージ・ファイルの切り取られたコピーであり、切り取られていない部分は垂直方向および／または水平方向にシフトされ、入力ファイル・イメージのサイズを維持するために１つまたは２つのボーダーに追加の空白のピクセルが挿入される請求項１に記載の方法。
【請求項２３】
前記補正されたファイル・イメージは、デジタル・ファイルに保存された計算されたオフセット値を備える請求項１に記載の方法。
【請求項２４】
前記計算されたオフセット値はコンピュータ・ワードプロセッシングで処理されて変更されたテキスト・ファイルが作成され、前記変更されたテキスト・ファイルは２本の軸のオフセットを生成するのに使用され、前記イメージの水平方向のオフセット補正値を決定する工程は繰り返されて最大値が検出される請求項２３に記載の方法。
【請求項２５】
前記計算されたオフセット値は、
前記上側の管壁の位置と、
現在のイメージと前記テンプレート・イメージとの相互相関の最大値と、
前記現在のイメージと前記テンプレート・イメージとの相互相関に対応する行の最大相互相関の位置と、
最大相互相関値と
を備える請求項２２に記載の方法。
【請求項１】
連続するビュー間で物体検出器の相対的な運動を補正する方法であって、
対象となる物体（１）を照光し、イメージを作成する工程（１１１）と、
前記イメージの水平方向のオフセット補正値を決定する工程（１１４）と、
前記イメージの軸方向のオフセット補正値を決定する工程（１１５）と、
前記水平方向のオフセット補正値と前記軸方向のオフセット補正値とを前記イメージに適用し、補正されたファイル・イメージを作成する工程（ｌ１６）とを備える方法。
【請求項２】
前記イメージの水平方向のオフセット補正値を決定する工程（１１４）は、
前記イメージをしきい値化する工程（２１）と、
前記イメージをテンプレート・イメージと相互相関する工程（２２、２３、２４、２５、２６、２７）とをさらに備える請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記テンプレート・イメージは、
あらかじめ指定された位置に少なくとも２本の白線を作成し、暫定的なテンプレート・イメージを作成する工程と、
前記暫定的なテンプレート・イメージを拡張して２次元にゼロを埋め込み、拡張されたテンプレート・イメージを作成する工程と、
前記拡張されたテンプレート・イメージに対して２次元のＦＦＴを実行（２２）して最終的なテンプレート・イメージを作成する工程とを備える方法で作成される（１１１）請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記イメージをしきい値化する工程（２１）は、
複数のビンを含む前記イメージのグレースケール・ヒストグラムを検出する工程と、
ピクセル数が最大のビンを特定する工程と、
前記イメージ内で前記ビンのグレースケール値以上のすべてのピクセルを前記イメージのコピー内でゼロに設定する工程と、
前記イメージの前記コピーに２次元のＦＦＴを適用してフーリエ変換を作成する工程（２２）と、
前記フーリエ変換に前記テンプレート・イメージのフーリエ変換の複素共役をかけて新しいイメージ配列を作成する工程（２３）と、
複数の行のそれぞれについて前記新しいイメージ配列を合計し、水平方向の合計配列を計算する工程（２４）と、
前記水平方向の合計配列の１次元フーリエ変換を計算し、前記元のイメージの前記コピーと前記テンプレート・イメージについて行の相互相関を検出する工程（２５）と、
上側の管壁の補正されない位置を前記水平方向の合計配列の最大値の位置として設定する工程（２６）と、
前記水平方向のオフセットを前記上側の管壁の前記補正されない位置とあらかじめ指定された管壁の端の位置との差として決定する工程（２８）とをさらに備える請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記イメージの軸方向のオフセット補正値を決定する工程は、
前記イメージをしきい値化する工程（３１）と、
前記イメージを前のイメージのしきい値化されたものと相互相関する工程（３２、３３、３４、３５、３６、３７）と、
軸方向のオフセットを前記２つのイメージの前記水平方向の補正の差に対応する行に沿った前記相互相関関数の最大値として決定する工程（３８）とをさらに備える請求項４に記載の方法。
【請求項６】
軸方向のオフセットを決定する工程は、
複数のビンを含む前記イメージの前記グレースケール・ヒストグラムを検出する工程と、
前記ピクセル数が最大のビンを特定する工程と、
前記元のイメージ内の前記ビンのグレースケール値以上のすべてのピクセルを前記元のイメージのコピー内でゼロに設定する工程と、
前記しきい値化されたイメージに低域通過フィルタを適用する工程（３３）と、
前記しきい値化され、低域通過フィルタを適用されたイメージと前のイメージのしきい値化され、低域通過フィルタを適用されたものとの相互相関を計算する工程（３５、３６）と、
前記２つのイメージの前記水平方向のオフセットの差に対応する前記得られた相互相関の前記行における最大の補正値を検出する工程（３７）と、
前記補正値を前記前の軸方向のオフセットのすべての合計に加える工程とをさらに備える請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記上側の管壁の位置をファイルに書き込む工程と、
前記現在のイメージと前記テンプレート・イメージとの前記相互相関の前記最大値をファイルに書き込む工程と、
前記相互相関の適切な行の前記最大の補正値の位置をファイルに書き込み、前記適切な行は前記２つのイメージの水平方向のオフセットの前記差に対応する行である工程と、
前記最大の補正値をファイルに書き込む工程と、
１つまたは２つの辺から適切な数のピクセルを切り取り、残りのピクセルを前記切り取った数だけシフトすることによって補正されたイメージを生成する工程とをさらに備える請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記対象となる物体（１）は細胞または細胞核である請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記相互相関の前記最大値の大きさがあらかじめ指定された値より小さい場合に、前記ヒストグラムのビンの数を別の値にして前記工程を繰り返す工程をさらに備える請求項４に記載の方法。
【請求項１０】
イメージング・システムにおける位置決めと運動の誤差を補正する装置であって、
物体（１）の少なくとも２つのビューを取得する手段（５、４３、５０、６０）と、
Ｍ行Ｎ列のイメージ輝度データを含む前記少なくとも２つのビューと、
取得した各ビューのイメージ輝度データのパターンを対応するイメージ輝度データの標準パターンと比較してそれらの間の類似性に関する情報を含む２つの係数「Ａ」と「Ｂ」を求める手段（７）とを備えており、
前記比較の手段（７）は、
輝度レベルが指定された範囲内にあるピクセルに対して輝度レベルの変更が適用された前記取得した１つのイメージの変更されたコピーを作成する第１の手段と、
前記取得した１つのビューの前記変更されたコピーと前記標準ビューとの相互相関を実行する第２の手段と、
前記得られた相互相関関数の最大値を検出して評価し、前記最大値がある行または列に基づいて前記係数「Ａ」の値を決定する第３の手段と、
輝度レベルが指定された範囲内にあるピクセルに対して輝度レベルの変更が適用された前記取得した複数のイメージの変更されたコピーを作成する第４の手段と
取得した連続するイメージの前記変更されたコピー２つの間の相互相関を実行する第５の手段と、
前記得られた相互相関関数の制限された最大値を検出および評価し、前記制限は、前記制限された最大値がある行または列が、係数「Ａ」がある行または列に直交し、それを横切る必要があることである第６の手段と、
係数「Ｂ」を決定する前記制限された最大値の場所とを含む装置。
【請求項１１】
前記係数「Ａ」と「Ｂ」の前記値に応答して前記取得したビューを２つの直交する方向にシフトし、前記量の方向と大きさは前記係数「Ａ」と「Ｂ」の前記値に関連する手段を備える請求項１０に記載の装置。
【請求項１２】
前記相互相関を実行して係数「Ａ」を決定する手段は、前記行または列を合計して１次元配列を取得し、前記合計は前記係数「Ａ」によって大きさが決定される前記シフトの方向と直交する方向に実行される工程を含む請求項１０に記載の装置。
【請求項１３】
前記参照パターンは、１つまたは複数の行または列を除いてすべてのピクセルが同じ輝度の値をとり、前記１つまたは複数の行または列は均等であるが、他のピクセルとは大きく異なる輝度値をとるＭ行Ｎ列のイメージ輝度データの配列を備える請求項１０に記載の装置。
【請求項１４】
前記参照パターンは、１つまたは複数の行または列で構成される２つのグループを除いてすべてのピクセルが同じ輝度の値をとり、前記２つのグループは均等であるが、他のピクセルとは大きく異なる輝度値をとるＭ行Ｎ列のイメージ輝度データの配列を備えており、微小毛細血管（３）の向かい合う壁の明らかな分離に対応する分離があり、前記向かい合う壁の両方が２つ以上の連続するイメージの視野に表れ、前記微小毛細血管（３）は対象となる物体を含む請求項１０に記載の装置。
【請求項１５】
前記対象となる物体（１）は生物学的な細胞または細胞核である請求項１４に記載の装置。
【請求項１６】
しきい値化、相互相関、および前記相互相関の最大値の検出および評価の工程を繰り返す手段を含み、前記繰り返しの手段は複数のしきい値化に基づく前記最大の相関の最大値を検出する手段を含む請求項１０に記載の装置。
【請求項１７】
２つのグループすなわち行または列の分離は取得された１つまたは複数のイメージに基づいて計算される請求項１４に記載の装置。
【請求項１８】
対象となる物体の３次元の（３Ｄ）再構成を行う方法であって、
（ａ）対象となる一連の物体を線形の容器に充填する工程（８１）と、
（ｂ）少なくとも１つの光学投影ビームを使用して前記対象となる一連の物体の少なくとも１つの物体を照光する工程（５０）と、
（ｃ）前記対象となる少なくとも１つの物体が前記少なくとも１つの光学投影ビームの範囲内に入るまで、前記線形の容器を平行移動する工程（８２）と、
（ｄ）必要に応じて前記少なくとも１つの物体を中心に配置する工程（８３）と、
（ｅ）複数の放射角を使用して前記少なくとも１つの物体を回転させる工程（８４）と、
（ｆ）前記複数の放射角のそれぞれの角度で一連の投影イメージを生成する工程（８４）と、
（ｇ）前記対象となる一連の物体（１）の走査が完了するまで、工程（ｂ）〜（ｆ）を繰り返す工程（８５）と、
（ｈ）前記走査されたイメージの水平方向のオフセット補正値を決定し、前記走査されたイメージの軸方向のオフセット補正値を決定し、さらに前記水平方向のオフセット補正値と前記軸方向のオフセット補正値を前記走査されたイメージに適用して補正されたファイル・イメージを作成することによって、前記走査された対象となる一連の物体（１）の運動を補正する工程（８６）とを備える方法。
【請求項１９】
前記少なくとも１つの物体（１）は細胞または細胞核である請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記一連の対象となる物体を線型の容器に充填する工程（８１）は、複数の細胞を微小毛細血管（３）に充填する工程を備える請求項１８に記載の方法。
【請求項２１】
連続するビュー間の物体検出器の相対的な運動を補正する方法であって、
対象となる物体（１）をイメージングしてイメージを作成する工程（１１１）と、
前記イメージの軸方向のオフセット補正値を決定し、前記イメージの軸方向のオフセット補正値を決定する工程はさらに前記イメージをしきい値化する工程（３１）と、前記イメージを前のイメージのしきい値化されたものと相互相関する工程（３２、３３、３５、３６）と、軸方向のオフセットを前記２つのイメージの前記水平方向の補正値の差に対応する行に沿った前記相互相関関数の最大値として決定する工程（３７）とを備える工程（１１５）と、
前記イメージの水平方向のオフセット補正値を決定する工程（１１４）と、
前記水平方向のオフセット補正値と前記軸方向のオフセット補正値とを前記イメージに適用し、補正されたファイル・イメージを作成する工程（ｌ１６）とを備える方法。
【請求項２２】
複数のイメージが作成されて１つの入力イメージ・ファイルが生成され、複数の補正されたファイル・イメージは前記入力イメージ・ファイルの切り取られたコピーであり、切り取られていない部分は垂直方向および／または水平方向にシフトされ、入力ファイル・イメージのサイズを維持するために１つまたは２つのボーダーに追加の空白のピクセルが挿入される請求項１に記載の方法。
【請求項２３】
前記補正されたファイル・イメージは、デジタル・ファイルに保存された計算されたオフセット値を備える請求項１に記載の方法。
【請求項２４】
前記計算されたオフセット値はコンピュータ・ワードプロセッシングで処理されて変更されたテキスト・ファイルが作成され、前記変更されたテキスト・ファイルは２本の軸のオフセットを生成するのに使用され、前記イメージの水平方向のオフセット補正値を決定する工程は繰り返されて最大値が検出される請求項２３に記載の方法。
【請求項２５】
前記計算されたオフセット値は、
前記上側の管壁の位置と、
現在のイメージと前記テンプレート・イメージとの相互相関の最大値と、
前記現在のイメージと前記テンプレート・イメージとの相互相関に対応する行の最大相互相関の位置と、
最大相互相関値と
を備える請求項２２に記載の方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４Ａ】
【図４Ｂ】
【図４Ｃ】
【図５】
【図６Ａ】
【図６Ｂ】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４Ａ】
【図４Ｂ】
【図４Ｃ】
【図５】
【図６Ａ】
【図６Ｂ】
【図７】
【図８】
【公表番号】特表２００８−５０４０６０（Ｐ２００８−５０４０６０Ａ）
【公表日】平成２０年２月１４日（２００８．２．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−５１８０９２（Ｐ２００７−５１８０９２）
【出願日】平成１７年６月６日（２００５．６．６）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００５／０１９８４７
【国際公開番号】ＷＯ２００６／０１１９４５
【国際公開日】平成１８年２月２日（２００６．２．２）
【出願人】（５０３３５１９６２）ヴィジョンゲイト，インコーポレーテッド (7)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２０年２月１４日（２００８．２．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年６月６日（２００５．６．６）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００５／０１９８４７
【国際公開番号】ＷＯ２００６／０１１９４５
【国際公開日】平成１８年２月２日（２００６．２．２）
【出願人】（５０３３５１９６２）ヴィジョンゲイト，インコーポレーテッド (7)
【Ｆターム（参考）】
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