高倍率光学顕微鏡画像からのパンフォーカス・ステレオ表示

本研究では、光学顕微鏡の欠点である焦点深度の浅さに起因するボケによる試料の形状認知の困難さを解決するために、画像処理とコンピュータグラフィックスの両者の手法を融合した高倍率光学顕微鏡画像のパンフォーカス・ステレオ表示法を開発した。すなわち、次の項目に関する手法の開発を行った。1.焦点位置を一定間隔で奥行き方向に変化させた複数枚の光学顕微鏡画像をCCDカメラから取り込み、それらの連続画像から、合焦点領域のみを高速かつ精度よく抽出する手法を開発した。焦点の合っている領域ほど空間周波数が高くなるという性質を利用し、画像中の高周波成分を取り出したマップ画像を用いて合焦点領域の抽出を行う。さらに精度良く合焦点領域を抽出するために、マップ画像値を奥行き方向にスプライン補間して合焦点位置を決定する方法を開発した。2.抽出された合焦点領域ををもとに、合焦点領域の色をもった柱状ボクセルにより3次元形状を構築し、カラー陰影表示を施したステレオ表示を行う方法を開発した。多数の柱状ボクセルの表示を高速に行うために、視点位置からの可視の優先順位に従ってボクセル画を描画する手法を開発した。さらに詳細な観察を行うために、表面の高さに応じた類似カラー表示を行うことも可能である。土木工学の材料学や医学分野における、水中の微粒子や眼球内部の観察に本手法を適用することにより、その有用性を明かにした。

本研究では、光学顕微鏡の欠点である焦点深度の浅さに起因するボケによる試料の形状認知の困難さを解決するために、画像処理とコンピュータグラフィックスの両者の手法を融合した高倍率光学顕微鏡画像のパンフォーカス・ステレオ表示法を開発した。すなわち、次の項目に関する手法の開発を行った。1.焦点位置を一定間隔で奥行き方向に変化させた複数枚の光学顕微鏡画像をCCDカメラから取り込み、それらの連続画像から、合焦点領域のみを高速かつ精度よく抽出する手法を開発した。焦点の合っている領域ほど空間周波数が高くなるという性質を利用し、画像中の高周波成分を取り出したマップ画像を用いて合焦点領域の抽出を行う。さらに精度良く合焦点領域を抽出するために、マップ画像値を奥行き方向にスプライン補間して合焦点位置を決定する方法を開発した。2.抽出された合焦点領域ををもとに、合焦点領域の色をもった柱状ボクセルにより3次元形状を構築し、カラー陰影表示を施したステレオ表示を行う方法を開発した。多数の柱状ボクセルの表示を高速に行うために、視点位置からの可視の優先順位に従ってボクセル画を描画する手法を開発した。さらに詳細な観察を行うために、表面の高さに応じた類似カラー表示を行うことも可能である。土木工学の材料学や医学分野における、水中の微粒子や眼球内部の観察に本手法を適用することにより、その有用性を明かにした。