JP2010026945A - 画像フィルタ生成装置、画像フィルタ生成方法およびプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】変換対象画像の一部に写し出されている観察対象の観察に適切な画像フィルタを高速に生成すること。
【解決手段】画像フィルタ生成装置は、変換対象画像の一部の領域である部分領域をユーザに指定させる部分領域指定部と、変換対象画像の部分領域を一の世代の複数の画像フィルタのそれぞれで変換することにより、複数の選択対象部分画像を生成するフィルタ処理部と、ユーザの選択指示に基づいて、複数の選択対象部分画像のうちの少なくとも１つを選択部分画像として選択する画像選択部と、選択部分画像の変換に適用された一の世代の画像フィルタに含まれる一部のフィルタ部品を、他のフィルタ部品より優先的に組み入れることにより、後の世代の複数の画像フィルタを生成するフィルタ生成部と、変換対象画像をフィルタ処理部に後の世代の複数の画像フィルタで変換させることにより、複数の全体画像を生成させる画像生成部とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、画像フィルタ生成装置、画像フィルタ生成方法およびプログラムに関する。特に本発明は、複数のフィルタ部品を含む画像フィルタを遺伝的に進化させることにより、後の世代の画像フィルタを生成する画像フィルタ生成装置、画像フィルタ生成方法およびプログラムに関する。

遺伝的アルゴリズムまたは遺伝的プログラミングといった進化的計算を用いた画像フィルタの生成方法が知られている（例えば、非特許文献１参照。）。この方法においては、画像フィルタに対して、交叉、突然変異および選択等の操作を複数回繰り返すことにより、新たな画像フィルタを生成していく。このような進化的計算を用いた画像フィルタの生成方法によれば、それぞれの事例に対して最適であって、解析的に得ることが困難な複雑な構造の画像フィルタを、より少ない労力で設計することができる。

前薗正宜 他２名、「遺伝的アルゴリズムによる画像フィルタ設計の研究」、［ｏｎｌｉｎｅ］、コンピュータ利用教育協議会、［２００８年３月２０日検索］、インターネット＜URL：http://www.ciec.or.jp/event/2003/papers/pdf/E00086.pdf＞

しかしながら、従来技術では、画像処理ごとの結果を示す目標画像を予め作成して、コンピュータに与える必要がある。たとえば、目標画像が用意されていない場合、またはどのような目標画像を用意すればよいか不明な場合には、画像フィルタを生成することができない。また、従来技術では、画像に写し出されている一部の物体を観察対象とすることをユーザが望んでいる場合であっても、それと関係なく、画像フィルタを進化させてしまう。このため、従来技術では、仮に目標画像をコンピュータに与えずに画像フィルタを進化させたとしても、計算時間が激増するだけでなく、観察対象の観察に適切な画像フィルタを生成することができない恐れがある。

上記課題を解決するために、本発明の第１の形態においては、入力画像を出力画像に変換する複数のフィルタ部品をそれぞれ含む複数の画像フィルタを遺伝的に進化させることにより、後の世代の複数の画像フィルタを生成する画像フィルタ生成装置であって、変換対象画像の一部の領域である部分領域をユーザに指定させる部分領域指定部と、変換対象画像の部分領域を一の世代の複数の画像フィルタのそれぞれで変換することにより、複数の選択対象部分画像を生成するフィルタ処理部と、ユーザの選択指示に基づいて、複数の選択対象部分画像のうちの少なくとも１つを選択部分画像として選択する画像選択部と、選択部分画像の変換に適用された一の世代の画像フィルタに含まれる一部のフィルタ部品を、他のフィルタ部品より優先的に組み入れることにより、後の世代の複数の画像フィルタを生成するフィルタ生成部と、変換対象画像をフィルタ処理部に後の世代の複数の画像フィルタで変換させることにより、複数の全体画像を生成させる画像生成部とを備える。

なお、上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではなく、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。

以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではなく、また実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。

図１は、実施形態に係る画像フィルタ生成装置１００の機能構成の一例を示す。画像フィルタ生成装置１００は、入力画像を出力画像に変換する複数のフィルタ部品をそれぞれ含む複数の画像フィルタを遺伝的に進化させることにより、後の世代の複数の画像フィルタを生成する。具体的には、画像フィルタ生成装置１００は、画像フィルタに含まれるフィルタ部品群に対して、遺伝子を変化させる突然変異、遺伝子を入れ替える交叉をおこなうことにより、新たな遺伝子をもつフィルタ部品群を生成する。これらの処理を繰り返すことにより、フィルタ部品群を進化させ、目的の画像処理に適した画像フィルタを生成できる。

画像フィルタ生成装置１００は、変換対象画像格納部１０２、部分領域指定部１０３、フィルタ処理部１０４、画像分類部１０６、表示部１０８、選択受付部１１０、画像選択部１１２、フィルタ生成部１１４、画像生成部１１６、フィルタ生成制御部１１８、およびフィルタ格納部１２０を備える。フィルタ格納部１２０は、画像フィルタを格納する。たとえば、フィルタ格納部１２０は、一の世代の複数の画像フィルタを格納する。

変換対象画像格納部１０２は、画像フィルタの変換対象となる変換対象画像を格納する。変換対象画像は、一例として、当該画像フィルタ生成装置１００により生成された画像フィルタが適用されるアプリケーションにおいて、当該画像フィルタに与えられる画像のサンプル等であってよい。変換対象画像は、一例として、使用者により予め生成または撮影された画像であってよい。

部分領域指定部１０３は、変換対象画像の一部の領域である部分領域をユーザに指定させる。たとえば、部分領域指定部１０３は、変換対象画像格納部１０２から、変換対象画像を取得する。そして、部分領域指定部１０３は、取得した変換対象画像を画像フィルタ生成装置１００が備えるディスプレイなどの表示デバイスに表示することにより、取得した変換対象画像の部分領域をユーザに指定させる。

フィルタ処理部１０４は、部分領域指定部１０３が指定された変換対象画像の部分領域を一の世代の複数の画像フィルタのそれぞれで変換することにより、複数の選択対象部分画像を生成する。フィルタ処理部１０４は、フィルタ格納部１２０から、一の世代の複数の画像フィルタを取得してもよい。

画像分類部１０６は、画像の類似度に基づいて、複数の選択対象部分画像を複数のグループに分類する。たとえば、画像分類部１０６は、一の選択対象部分画像の各領域の値と、他の選択対象部分画像の対応する各領域の値とを比較した比較値を算出する。つぎに、画像分類部１０６は、領域毎の比較値を全領域について平均または合計した値を、一の選択対象部分画像と他の選択対象部分画像との類似度として算出する。そして、画像分類部１０６は、算出された類似度と、予め設定されている閾値とを比較することにより、一の選択対象部分画像と、他の選択対象部分画像とを同一のグループとするか否かを判断する。たとえば、画像分類部１０６は、算出された類似度が、予め設定されている閾値よりも低い場合、一の選択対象部分画像と、他の選択対象部分画像とを同一のグループとすると判断してもよい。

画像分類部１０６は、一の選択対象部分画像のピクセル毎の輝度値と、他の選択対象部分画像の対応するピクセルの輝度値との差分または比率を算出してよい。そして、画像分類部１０６は、ピクセル毎の差分または比率を合計または平均して、類似度を算出してよい。画像分類部１０６は、同様の方法を用いて、複数の選択対象全体画像を複数のグループに分類してもよい。

表示部１０８は、複数の選択対象部分画像を表示する。たとえば、表示部１０８は、複数の選択対象部分画像を、画像フィルタ生成装置１００が備えるディスプレイなどの表示デバイスに表示する。画像分類部１０６が複数の選択対象部分画像を複数のグループに分類した場合、表示部１０８は、複数のグループにそれぞれ属する複数の選択対象部分画像をそれぞれ表示してもよい。

表示部１０８は、複数の選択対象全体画像を表示してもよい。画像分類部１０６が複数の選択対象全体画像を複数のグループに分類した場合、表示部１０８は、複数のグループにそれぞれ属する複数の選択対象全体画像をそれぞれ表示してもよい。

選択受付部１１０は、表示部１０８が表示している複数の選択対象部分画像のうちでユーザが選択する選択対象部分画像を、ユーザから受け付ける。たとえば、選択受付部１１０は、画像フィルタ生成装置１００が備えるマウス、キーボード、入力ボタンなどの入力デバイスによって、選択対象部分画像をユーザから受け付ける。選択受付部１１０は、表示部１０８が表示している複数の選択対象全体画像のうちでユーザが選択する選択対象全体画像を、ユーザから受け付けてもよい。

画像選択部１１２は、ユーザの選択指示に基づいて、複数の選択対象部分画像のうちの少なくとも１つを選択部分画像として選択する。たとえば、画像選択部１１２は、画像フィルタ生成装置１００が備えるマウス、キーボード、入力ボタンなどの入力デバイスによって入力されたユーザの選択指示に基づいて、複数の選択対象部分画像のうちの少なくとも１つを選択部分画像として選択する。

画像選択部１１２は、選択受付部１１０が受け付けた選択対象部分画像を選択部分画像として選択してもよい。画像選択部１１２は、選択受付部１１０が受け付けた選択対象部分画像が属するグループに分類された選択対象部分画像を選択部分画像として選択してもよい。

画像選択部１１２は、選択受付部１１０が受け付けた選択対象全体画像を選択全体画像として選択してもよい。画像選択部１１２は、選択受付部１１０が受け付けた選択対象全体画像が属するグループに分類された選択対象全体画像を選択全体画像として選択してもよい。

フィルタ生成部１１４は、一の世代の複数の画像フィルタに対して交叉および突然変異等の遺伝子的な操作を行い、一の世代の画像フィルタの一部のフィルタ部品を他のフィルタ部品に置換することにより、次の世代の複数の画像フィルタを生成する。フィルタ生成部１１４は、画像選択部１１２によって選択された選択部分画像の変換に適用された一の世代の画像フィルタに含まれる一部のフィルタ部品を、他のフィルタ部品より優先的に組み入れることにより、後の世代の複数の画像フィルタを生成してもよい。

フィルタ生成部１１４は、一の世代の一の画像フィルタの一部のフィルタ部品を、他のフィルタ部品に置換することにより、次の世代の複数の画像フィルタを生成するとともに、選択部分画像の変換に適用された一の世代の画像フィルタを、次の世代の画像フィルタの少なくとも一つとして残してもよい。たとえば、フィルタ生成部１１４は、選択部分画像の変換に適用された一の世代の画像フィルタのクローンを複数作成して、作成した複数のクローンをそれぞれ遺伝的に進化させることにより、次の世代の画像フィルタを複数生成してもよい。

フィルタ生成部１１４は、一の世代の一の画像フィルタの一部のフィルタ部品を、他のフィルタ部品に置換することにより、次の世代の複数の画像フィルタを生成する場合に、選択部分画像の変換に適用された一の世代の画像フィルタの一部のフィルタ部品を、他のフィルタ部品より多く、次の世代の画像フィルタの一部のフィルタ部材として組み入れることにより、次の世代の複数の画像フィルタを生成してもよい。たとえば、フィルタ生成部１１４は、選択部分画像の変換に適用された一の世代の画像フィルタの子の数が、選択部分画像の変換に適用されなかった一の世代の画像フィルタの子の数よりも多くなるように、次の世代の複数の画像フィルタを生成してもよい。

フィルタ生成部１１４は、選択部分画像の変換に適用された一の世代の画像フィルタの一部のフィルタ部品を、次の世代の全ての画像フィルタの一部のフィルタ部材として組み入れることにより、次の世代の複数の画像フィルタを生成してもよい。たとえば、フィルタ生成部１１４は、選択部分画像の変換に適用された一の世代の画像フィルタが次の世代の画像フィルタの全ての親となるように、次の世代の全ての画像フィルタを生成してもよい。

画像生成部１１６は、変換対象画像をフィルタ処理部１０４に後の世代の複数の画像フィルタで変換させることにより、複数の全体画像を生成させる。

フィルタ生成部１１４は、生成した画像フィルタを、フィルタ格納部１２０に格納してもよい。フィルタ生成部１１４は、フィルタ格納部１２０に格納されている一の世代の複数の画像フィルタを、生成した次の世代の複数の画像フィルタに更新してもよい。フィルタ生成部１１４は、フィルタ格納部１２０に格納されている一の世代の複数の画像フィルタとは別に、生成した次の世代の複数の画像フィルタをフィルタ格納部１２０に格納してもよい。

フィルタ生成制御部１１８は、変換対象画像の部分領域を用いて、後の世代の複数の画像フィルタを生成させた後、変換対象画像を用いて、後の世代のさらに後の世代の複数の画像フィルタを生成させる。この場合、フィルタ処理部１０４は、フィルタ生成制御部１１８による制御に基づいて、さらに、前記変換対象画像を前記後の世代の複数の画像フィルタのそれぞれで変換することにより、複数の選択対象全体画像を生成してもよい。また、画像選択部１１２は、フィルタ生成制御部１１８による制御に基づいて、さらに、ユーザの選択指示に基づいて、複数の選択対象全体画像のうちの少なくとも１つを選択全体画像として選択してもよい。また、フィルタ生成部１１４は、フィルタ生成制御部１１８による制御に基づいて、さらに、選択全体画像の変換に適用された後の世代の画像フィルタに含まれる一部のフィルタ部品を、他のフィルタ部品より優先的に組み入れることにより、後の世代のさらに後の世代の複数の画像フィルタを生成してもよい。

また、フィルタ生成部１１４は、一の世代の一の画像フィルタの一部のフィルタ部品を、他のフィルタ部品に置換することにより、次の世代の複数の画像フィルタを生成するとともに、選択全体画像の変換に適用された一の世代の画像フィルタを、次の世代の画像フィルタの少なくとも一つとして残してもよい。たとえば、フィルタ生成部１１４は、選択全体画像の変換に適用された一の世代の画像フィルタのクローンを複数作成して、作成した複数のクローンをそれぞれ遺伝的に進化させることにより、次の世代の画像フィルタを複数生成してもよい。

また、フィルタ生成部１１４は、一の世代の一の画像フィルタの一部のフィルタ部品を、他のフィルタ部品に置換することにより、次の世代の複数の画像フィルタを生成する場合に、選択全体画像の変換に適用された一の世代の画像フィルタの一部のフィルタ部品を、他のフィルタ部品より多く、次の世代の画像フィルタの一部のフィルタ部材として組み入れることにより、次の世代の複数の画像フィルタを生成してもよい。たとえば、フィルタ生成部１１４は、選択全体画像の変換に適用された一の世代の画像フィルタの子の数が、選択全体画像の変換に適用されなかった一の世代の画像フィルタの子の数よりも多くなるように、次の世代の複数の画像フィルタを生成してもよい。

また、フィルタ生成部１１４は、選択全体画像の変換に適用された一の世代の画像フィルタの一部のフィルタ部品を、次の世代の全ての画像フィルタの一部のフィルタ部材として組み入れることにより、次の世代の複数の画像フィルタを生成してもよい。たとえば、フィルタ生成部１１４は、選択全体画像の変換に適用された一の世代の画像フィルタが次の世代の画像フィルタの全ての親となるように、次の世代の全ての画像フィルタを生成してもよい。

画像フィルタ生成装置１００は、フィルタ生成部１１４による処理を複数回繰り返してもよい。すなわち、画像フィルタ生成装置１００は、複数世代にわたり、フィルタ生成部１１４による処理を繰り返してもよい。これにより、画像フィルタ生成装置１００は、変換対象画像を目的に適した画像へ変換することが可能な画像フィルタを、進化的計算を用いて生成することができる。

図２は、フィルタ部品を直列に組み合わせた構成の画像フィルタの一例を示す。図３は、フィルタ部品を木構造に組み合わせた構成の画像フィルタの一例を示す。

画像フィルタ２００は、入力画像データを受け取り、受け取った入力画像データに対してフィルタ演算処理を施して、出力画像データを出力する。画像フィルタ２００は、一例として、画像データに対して演算を施すプログラムであってよい。また、画像フィルタ２００は、一例として、画像データに対して施すべき演算内容を表わす演算式であってもよい。

画像フィルタ２００は、複数のフィルタ部品２０２を組み合わせた構成を有する。画像フィルタ２００は、一例として、図２に示されるように、フィルタ部品２０２を直列に組み合わせた構成を有してよい。また、画像フィルタ２００は、一例として、図３に示されるように、フィルタ部品２０２を木構造に組み合わせた構成を有してよい。

なお、フィルタ部品２０２が木構造に組み合わされた構成の画像フィルタ２００は、木構造の末端のフィルタ部品２０２に入力画像データが与えられ、木構造の最上位のフィルタ部品２０２から出力画像データを出力する。また、このような画像フィルタ２００は、複数の末端のフィルタ部品２０２のそれぞれに、同一の入力画像データが与えられる。これに代えて、このような画像フィルタ２００は、複数の末端のフィルタ部品２０２のそれぞれに互いに異なる入力画像データが与えられてもよい。

複数のフィルタ部品２０２のそれぞれは、プログラムモジュールおよび演算式等であってよい。フィルタ部品２０２は、前段に配置されたフィルタ部品２０２から出力された画像データを受け取り、受け取った画像データに演算を施して後段に配置されたフィルタ部品２０２に与える。

複数のフィルタ部品２０２のそれぞれは、一例として、２値化演算、ヒストグラム演算、平滑化演算、エッジ検出演算、モルフォロジ演算及び／又は周波数空間での演算（例えば、ローパスフィルタリング演算およびハイパスフィルタリング演算）等の単項演算をしてよい。さらに、複数のフィルタ部品２０２のそれぞれは、一例として、平均演算、差分演算及び／又はファジー演算（例えば論理和演算、論理積演算、代数和、代数積、限界和、限界積、激烈和および激烈積等）等の二項演算をしてもよい。

図４は、フィルタ部品を直列に組み合わせた構成の画像フィルタに対して行われる遺伝子的な操作の一例を示す。図５は、フィルタ部品を木構造に組み合わせた構成の画像フィルタに対して行われる交叉操作の一例を示す。図６は、フィルタ部品を木構造に組み合わせた構成の画像フィルタに対して行われる突然変異操作の一例を示す。

フィルタ生成部１１４は、一例として、２個又はそれ以上の画像フィルタに対して、遺伝子的な操作の一例である交叉操作を行って新たな２個又はそれ以上の画像フィルタを生成してよい。フィルタ生成部１１４は、一例として、図４および図５に示されるように、既に生成された少なくとも１つの一の画像フィルタ４１０の一部のフィルタ部品群４１２を、既に生成された他の画像フィルタ４２０の少なくとも一部のフィルタ部品群４２２と置換して、新たな画像フィルタ４５０および４６０を生成してよい。なお、フィルタ部品群は、１又は複数のフィルタ部品の組み合わせた部材である。

また、フィルタ生成部１１４は、一例として、一の画像フィルタに対して、遺伝的な操作の一例である突然変異操作を行って新たな一の画像フィルタを生成してよい。フィルタ生成部１１４は、一例として、図４および図６に示されるように、既に生成された一の画像フィルタ４３０の一部のフィルタ部品群４３２を、ランダムに選択された他のフィルタ部品群４７２に置換して、新たな画像フィルタ４７０を生成してよい。

また、フィルタ生成部１１４は、一例として、現世代の画像フィルタをそのまま次世代の画像フィルタとして残してもよい。フィルタ生成部１１４は、一例として、図４に示されるように、画像フィルタ４４０のフィルタ部品の構成をそのまま含む次世代の画像フィルタ４８０を生成してよい。

図７は、画像フィルタ生成装置１００による処理のフローの一例を示す。まず、フィルタ処理部１０４が、変換対象画像および一の世代の複数の画像フィルタを取得する（Ｓ７０２）。つぎに、部分領域指定部１０３が、Ｓ７０２で取得された変換対象画像の一部の領域である部分領域をユーザに指定させる（Ｓ７０４）。つぎに、Ｓ７０４で指定された変換対象画像の部分領域を一の世代の複数の画像フィルタのそれぞれで変換することにより、複数の選択対象部分画像を生成する（Ｓ７０６）。

つぎに、表示部１０８が、Ｓ７０６で生成された複数の選択対象部分画像をそれぞれ表示する（Ｓ７０８）。つぎに、選択受付部１１０が、Ｓ７０８で表示している複数の選択対象部分画像のうちでユーザが選択する選択対象部分画像を、ユーザから受け付ける（Ｓ７１０）。つぎに、画像選択部１１２が、Ｓ７１０で受け付けた選択対象部分画像を選択部分画像として選択する（Ｓ７１２）。

つぎに、フィルタ生成部１１４が、Ｓ７１２で選択された選択部分画像の変換に適用された一の世代の画像フィルタに含まれる一部のフィルタ部品を、他のフィルタ部品より優先的に組み入れることにより、後の世代の複数の画像フィルタを生成する（Ｓ７１４）。つぎに、フィルタ処理部１０４が、フィルタ生成制御部１１８による制御に基づいて、Ｓ７０２で取得された変換対象画像を、Ｓ７１４で生成された後の世代の複数の画像フィルタで変換することにより、複数の選択対象全体画像を生成する（Ｓ７１６）。

つぎに、表示部１０８が、Ｓ７１６で生成された複数の選択対象全体画像をそれぞれ表示する（Ｓ７１８）。つぎに、選択受付部１１０が、Ｓ７１８で表示している複数の選択対象全体画像のうちでユーザが選択する選択対象全体画像を、ユーザから受け付ける（Ｓ７２０）。つぎに、画像選択部１１２が、Ｓ７２０で受け付けた選択対象全体画像を選択全体画像として選択する（Ｓ７２２）。

つぎに、フィルタ生成部１１４が、フィルタ生成制御部１１８による制御に基づいて、さらに、Ｓ７２２で選択された選択全体画像の変換に適用された後の世代の画像フィルタに含まれる一部のフィルタ部品を、他のフィルタ部品より優先的に組み入れることにより、上記後の世代のさらに後の世代の複数の画像フィルタを生成する（Ｓ７２４）。

つぎに、フィルタ生成部１１４が、一連の処理を終了するか否かを判断する（Ｓ７２６）。たとえば、フィルタ生成部１１４は、Ｓ７２４で予め定められた世代の複数の画像フィルタを生成した場合、一連の処理を終了すると判断する。

Ｓ７２６において、一連の処理を終了すると判断した場合（Ｓ７２６：Ｙｅｓ）は、フィルタ生成部１１４が、Ｓ７２４で生成された複数の画像フィルタをフィルタ格納部１２０に格納して（Ｓ７３０）、一連の処理を終了する。一方、Ｓ７２６において、一連の処理を終了しないと判断した場合（Ｓ７２６：Ｎｏ）は、フィルタ生成部１１４が、選択部分画像の選択をユーザに求めるか否かを判断する（Ｓ７２８）。

たとえば、フィルタ生成部１１４は、Ｓ７２４で予め定められた世代の複数の画像フィルタを生成した場合、選択画像の選択をユーザに求めると判断してもよい。また、フィルタ生成部１１４は、Ｓ７２４で生成された複数の画像フィルタの類似度に基づいて、選択画像の選択をユーザに求めるか否かを判断してもよい。たとえば、フィルタ生成部１１４は、Ｓ７２４で生成された複数の画像フィルタの類似度が高い場合、すなわち、画像フィルタ同士が類似している場合、選択画像の選択をユーザに求めると判断してもよい。

Ｓ７２８において、選択画像の選択をユーザに求めないと判断した場合（Ｓ７２８：Ｎｏ）は、Ｓ７２４に戻り、フィルタ生成部１１４が、さらに後の世代の複数の画像フィルタを生成する。一方、Ｓ７２８において、選択画像の選択をユーザに求めると判断した場合（Ｓ７２８：Ｙｅｓ）は、Ｓ７０２に戻り、Ｓ７０２以降の処理をおこなう。この場合、Ｓ７０２において、フィルタ処理部１０４は、Ｓ７２４で生成された複数の画像フィルタを一の世代の複数の画像ファイルとして取得してもよい。

図８は、変換対象画像の一例を示す。画像８００は、細胞を撮像した画像の一例を示す。細胞を観察する場合、その観察対象は、細胞の数、状態、種類、形状、面積など様々である。しかしながら、画像８００からでは、観察対象を適切に観察できない場合がある。そこで、画像８００に対して、観察対象に応じた適切なフィルタ処理を施す必要がある。たとえば、画像８００からでは、細胞の数を適切に計測できない場合、画像８００に対して、適切なフィルタ処理を施すことにより、細胞の数を適切に計測することが可能な画像を生成する必要がある。

図９は、部分領域の一例を示す。画面９００は、画像フィルタ生成装置１００が有するディスプレイに表示された、部分領域の指定を受け付ける画面の一例を示す。

画面９００には、図８に示した変換対象画像である画像８００が表示されている。ユーザは、マウス、キーボードなどの入力デバイスの操作により、画面９００に表示されている画像８００において、四角形、円形などの形状を有する部分領域を指定することができる。たとえば、ユーザは、生存している細胞の数を適切に計測できる画像を得たい場合、画像８００において、生存している細胞が写し出されている部分領域を指定する。

ここで、画像フィルタ生成装置１００は、画像８００を拡大または縮小したうえで、部分領域が指定できるようにしてもよい。また、指定された部分領域を、画面９００上に拡大して表示するようにしてもよい。フィルタ処理部１０４は、ユーザによって指定された部分領域を一の世代の複数の画像フィルタのそれぞれで変換することにより、複数の選択対象部分画像を生成する。

また、画像フィルタ生成装置１００は、画像８００において、複数の部分領域をユーザが指定できるようにしてもよい。この場合、フィルタ処理部１０４は、指定された部分領域ごとに、複数の選択対象部分画像を生成してもよい。

図１０は、選択対象部分画像の一例を示す。画面１０００は、画像フィルタ生成装置１００が有するディスプレイに表示された、選択対象部分画像の選択を受け付ける画面の一例を示す。

画面１０００には、選択対象部分画像１０１０、選択対象部分画像１０２０、および選択対象部分画像１０３０が表示されている。選択対象部分画像１０１０、選択対象部分画像１０２０、および選択対象部分画像１０３０は、それぞれ、フィルタ処理部１０４によって生成された選択対象部分画像であって、図９に示した画面９００において指定された画像８００の部分領域を複数の画像フィルタのそれぞれで変換することにより生成された選択対象部分画像を示す。

ユーザは、マウス、キーボードなどの入力デバイスの操作により、画面１０００に表示されている選択対象部分画像の中から、観察対象を最も適切に観察することができる思われる任意の選択対象部分画像を選択部分画像として選択することができる。画像選択部１１２は、画面１０００に表示されている選択対象部分画像の中から、ユーザによって選択された選択対象部分画像を、選択部分画像として選択する。フィルタ生成部１１４は、選択された選択部分画像の生成に用いられた画像フィルタを遺伝的に進化させる。

フィルタ生成部１１４は、選択された選択部分画像の生成に用いられた画像フィルタに対して、種類が異なる複数の子孫をそれぞれ選択することにより、種類が異なる複数の画像フィルタをそれぞれ生成してもよい。他の例として、フィルタ生成部１１４は、選択されなかった複数の選択対象部分画像のそれぞれに対して、当該選択対象部分画像の生成に用いられた画像フィルタの少なくとも一部を、選択された選択部分画像の生成に用いられた画像フィルタの少なくとも一部に変換することにより、種類が異なる複数の画像フィルタを生成してもよい。これらにより、画像フィルタ生成装置１００は、指定された部分領域に写し出されている観察対象の観察に適した部分画像を出力する画像フィルタを生成できる。フィルタ生成部１１４は、進化した画像フィルタを、フィルタ格納部１２０に格納してもよい。

たとえば、ユーザは、生存している細胞の数を適切に計測できる画像を得たい場合、画面１０００に表示されている選択対象部分画像の中から、生存している細胞の数を最も適切に計測することができると思われる任意の選択対象部分画像を選択部分画像として選択する。この場合、フィルタ生成部１１４は、選択された選択部分画像の生成に用いられた画像フィルタを遺伝的に進化させることにより、生存している細胞の数を適切に計測することができる画像を出力する複数の画像フィルタを生成する。

なお、画像選択部１１２は、画面１０００に表示されている選択対象部分画像の中から、ユーザによって選択された複数の選択対象部分画像のそれぞれを、選択部分画像として選択してもよい。この場合、フィルタ生成部１１４は、選択された選択部分画像ごとに、複数の画像フィルタを生成してもよい。

図１１は、選択対象全体画像の一例を示す。画面１１００は、画像フィルタ生成装置１００が有するディスプレイに表示された、選択対象全体画像の選択を受け付ける画面の一例を示す。

画面１１００には、選択対象全体画像１１１０、選択対象全体画像１１２０、および選択対象全体画像１１３０が表示されている。選択対象全体画像１１１０、選択対象全体画像１１２０、および選択対象全体画像１１３０は、それぞれ、フィルタ処理部１０４によって生成された選択対象全体画像であって、図８に示した画像８００を、図１０で説明したように生成された複数の画像フィルタのそれぞれで変換することにより生成された選択対象全体画像を示す。

ユーザは、マウス、キーボードなどの入力デバイスの操作により、画面１１００に表示されている選択対象全体画像の中から、観察対象を最も適切に観察することができる思われる任意の選択対象全体画像を選択部分画像として選択することができる。画像選択部１１２は、画面１１００に表示されている選択対象全体画像の中から、ユーザによって選択された選択対象全体画像を、選択全体画像として選択する。フィルタ生成部１１４は、選択された選択全体画像の生成に用いられた画像フィルタを遺伝的に進化させる。

フィルタ生成部１１４は、選択された選択全体画像の生成に用いられた画像フィルタに対して、種類が異なる複数の子孫をそれぞれ選択することにより、種類が異なる複数の画像フィルタをそれぞれ生成してもよい。他の例として、フィルタ生成部１１４は、選択されなかった複数の選択対象全体画像のそれぞれに対して、当該選択対象全体画像の生成に用いられた画像フィルタの少なくとも一部を、選択された選択全体画像の生成に用いられた画像フィルタの少なくとも一部に変換することにより、種類が異なる複数の画像フィルタを生成してもよい。これらにより、画像フィルタ生成装置１００は、指定された部分領域に写し出されている観察対象の観察に適した全体画像を出力する画像フィルタを生成できる。フィルタ生成部１１４は、進化した画像フィルタを、フィルタ格納部１２０に格納してもよい。

たとえば、ユーザは、生存している細胞の数を適切に計測できる画像を得たい場合、画面１１００に表示されている選択対象画像の中から、生存している細胞の数を最も適切に計測することができると思われる任意の選択対象全体画像を選択全体画像として選択する。この場合、フィルタ生成部１１４は、選択された選択全体画像の生成に用いられた画像フィルタを遺伝的に進化させることにより、生存している細胞の数を適切に計測することができる画像を出力する複数の画像フィルタを生成する。

なお、画像選択部１１２は、画面１１００に表示されている選択対象全体画像の中から、ユーザによって選択された複数の選択対象全体画像のそれぞれを、選択全体画像として選択してもよい。この場合、フィルタ生成部１１４は、選択された選択全体画像ごとに、複数の画像フィルタを生成してもよい。

画像フィルタ生成装置１００は、画像フィルタを遺伝的に進化させる過程において、上記した画像フィルタ生成処理を繰り返しおこなってもよい。たとえば、画像フィルタ生成装置１００は、画像フィルタ生成処理を、世代毎におこなってもよい。また、画像フィルタ生成装置１００は、画像フィルタ生成処理を、定期的におこなってもよい。たとえば、画像フィルタ生成装置１００は、画像フィルタ生成処理を、所定回数ごと、所定期間ごとにおこなってもよい。

このように、本実施形態に係る画像フィルタ生成装置１００によれば、画像フィルタを遺伝的に進化させる過程において、観察対象を含む部分領域をユーザに指定させたうえで、進化の目標とすべき画像を適時ユーザに選択させることにより、観察対象の観察に適した画像を得るための画像フィルタを、少ない処理ステップで生成することができる。このため、本実施形態に係る画像フィルタ生成装置１００によれば、変換対象画像の一部に写し出されている観察対象の観察に適切な画像フィルタを高速に生成することができる。また、観察対象に適した目標画像が用意されていない場合、どのような目標画像を用意すればよいか不明な場合であっても、目標画像をコンピュータに与えることなく、観察対象の観察に適切な画像フィルタを高速に生成することができる。

図１２は、画像フィルタ生成装置１００のハードウェア構成の一例を示す。画像フィルタ生成装置１００は、ホスト・コントローラ１５８２により相互に接続されるＣＰＵ１５０５、ＲＡＭ１５２０、グラフィック・コントローラ１５７５、および表示デバイス１５８０を有するＣＰＵ周辺部を備える。また、画像フィルタ生成装置１００は、Ｉ／Ｏ（入出力）コントローラ１５８４によりホスト・コントローラ１５８２に接続される通信Ｉ／Ｆ１５３０、ハードディスクドライブ１５４０、およびＣＤ−ＲＯＭドライブ１５６０を有する入出力部を備える。さらに、画像フィルタ生成装置１００は、Ｉ／Ｏコントローラ１５８４に接続されるＲＯＭ１５１０、ＦＤ（フレキシブルディスク）ドライブ１５５０、およびＩ／Ｏ（入出力）チップ１５７０を有するレガシー入出力部を備える。

ホスト・コントローラ１５８２は、ＲＡＭ１５２０と、高転送レートでＲＡＭ１５２０をアクセスするＣＰＵ１５０５およびグラフィック・コントローラ１５７５とを接続する。ＣＰＵ１５０５は、ＲＯＭ１５１０およびＲＡＭ１５２０に格納されたプログラムに基づいて動作して、各部を制御する。グラフィック・コントローラ１５７５は、ＣＰＵ１５０５等がＲＡＭ１５２０内に設けたフレーム・バッファ上に生成する画像データを取得して、表示デバイス１５８０上に表示させる。これに代えて、グラフィック・コントローラ１５７５は、ＣＰＵ１５０５等が生成する画像データを格納するフレーム・バッファを、内部に含んでもよい。

Ｉ／Ｏコントローラ１５８４は、ホスト・コントローラ１５８２と、比較的高速な入出力装置である通信Ｉ／Ｆ１５３０、ハードディスクドライブ１５４０、ＣＤ−ＲＯＭドライブ１５６０を接続する。通信Ｉ／Ｆ１５３０は、ネットワークを介して外部と通信する。ハードディスクドライブ１５４０は、ＣＰＵ１５０５が使用するプログラムおよびデータを格納する。ＣＤ−ＲＯＭドライブ１５６０は、ＣＤ−ＲＯＭ１５９５からプログラムまたはデータを読み取り、ＲＡＭ１５２０を介してハードディスクドライブ１５４０に提供する。

また、Ｉ／Ｏコントローラ１５８４には、ＲＯＭ１５１０と、ＦＤドライブ１５５０、およびＩ／Ｏチップ１５７０の比較的低速な入出力装置とが接続される。ＲＯＭ１５１０は、画像フィルタ生成装置１００の起動時にＣＰＵ１５０５が実行するブート・プログラム、画像フィルタ生成装置１００のハードウェアに依存するプログラム等を格納する。ＦＤドライブ１５５０は、フレキシブルディスク１５９０からプログラムまたはデータを読み取り、ＲＡＭ１５２０を介してハードディスクドライブ１５４０に提供する。Ｉ／Ｏチップ１５７０は、ＦＤドライブ１５５０、例えばパラレル・ポート、シリアル・ポート、キーボード・ポート、マウス・ポート等を介して各種の入出力装置を接続する。

ＲＡＭ１５２０を介してハードディスクドライブ１５４０に提供されるプログラムは、フレキシブルディスク１５９０、ＣＤ−ＲＯＭ１５９５、またはＩＣカード等の記録媒体に格納されて利用者によって提供される。プログラムは、記録媒体から読み出され、ＲＡＭ１５２０を介して画像フィルタ生成装置１００内のハードディスクドライブ１５４０にインストールされ、ＣＰＵ１５０５において実行される。画像フィルタ生成装置１００にインストールされて実行されるプログラムは、ＣＰＵ１５０５等に働きかけて、コンピュータを、図１から図１１にかけて説明した、画像フィルタ生成装置１００が有する各機能部として機能させる。

以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。

実施形態に係る画像フィルタ生成装置１００の機能構成の一例を示す。 フィルタ部品を直列に組み合わせた構成の画像フィルタの一例を示す。 フィルタ部品を木構造に組み合わせた構成の画像フィルタの一例を示す。 フィルタ部品を直列に組み合わせた構成の画像フィルタに対して行われる遺伝子的な操作の一例を示す。 フィルタ部品を木構造に組み合わせた構成の画像フィルタに対して行われる交叉操作の一例を示す。 フィルタ部品を木構造に組み合わせた構成の画像フィルタに対して行われる突然変異操作の一例を示す。 画像フィルタ生成装置１００による処理のフローの一例を示す。 変換対象画像の一例を示す。 部分領域の一例を示す。 選択対象部分画像の一例を示す。 選択対象全体画像の一例を示す。 画像フィルタ生成装置１００のハードウェア構成の一例を示す。

符号の説明

１００ 画像フィルタ生成装置
１０２ 変換対象画像格納部
１０３ 部分領域指定部
１０４ フィルタ処理部
１０６ 画像分類部
１０８ 表示部
１１０ 選択受付部
１１２ 画像選択部
１１４ フィルタ生成部
１１６ 画像生成部
１１８ フィルタ生成制御部
１２０ フィルタ格納部
２００ 画像フィルタ
２０２ フィルタ部品
４１０ 画像フィルタ
４１２ フィルタ部品群
４２０ 画像フィルタ
４２２ フィルタ部品群
４３０ 画像フィルタ
４３２ フィルタ部品群
４４０ 画像フィルタ
４５０ 画像フィルタ
４６０ 画像フィルタ
４７０ 画像フィルタ
４７２ フィルタ部品群
４８０ 画像フィルタ
８００ 画像
９００ 画面
１０００ 画面
１０１０ 選択対象部分画像
１０２０ 選択対象部分画像
１０３０ 選択対象部分画像
１１００ 画面
１１１０ 選択対象全体画像
１１２０ 選択対象全体画像
１１３０ 選択対象全体画像
１５０５ ＣＰＵ
１５１０ ＲＯＭ
１５２０ ＲＡＭ
１５３０ 通信Ｉ／Ｆ
１５４０ ハードディスクドライブ
１５５０ ＦＤドライブ
１５６０ ＣＤ−ＲＯＭドライブ
１５７０ Ｉ／Ｏチップ
１５７５ グラフィック・コントローラ
１５８０ 表示デバイス
１５８２ ホスト・コントローラ
１５８４ Ｉ／Ｏコントローラ
１５９０ フレキシブルディスク
１５９５ ＣＤ−ＲＯＭ

Claims (9)

1. 入力画像を出力画像に変換する複数のフィルタ部品をそれぞれ含む複数の画像フィルタを遺伝的に進化させることにより、後の世代の複数の画像フィルタを生成する画像フィルタ生成装置であって、
   変換対象画像の一部の領域である部分領域をユーザに指定させる部分領域指定部と、
   前記変換対象画像の前記部分領域を一の世代の複数の画像フィルタのそれぞれで変換することにより、複数の選択対象部分画像を生成するフィルタ処理部と、
   ユーザの選択指示に基づいて、前記複数の選択対象部分画像のうちの少なくとも１つを選択部分画像として選択する画像選択部と、
   前記選択部分画像の変換に適用された前記一の世代の画像フィルタに含まれる一部のフィルタ部品を、他のフィルタ部品より優先的に組み入れることにより、前記後の世代の複数の画像フィルタを生成するフィルタ生成部と、
   前記変換対象画像を前記フィルタ処理部に前記後の世代の複数の画像フィルタで変換させることにより、複数の全体画像を生成させる画像生成部と
   を備える画像フィルタ生成装置。
2. 前記変換対象画像の部分領域を用いて、前記後の世代の複数の画像フィルタを生成させた後、前記変換対象画像を用いて、前記後の世代のさらに後の世代の複数の画像フィルタを生成させるフィルタ生成制御部
   をさらに備え、
   前記フィルタ処理部は、前記フィルタ生成制御部による制御に基づいて、さらに、前記変換対象画像を前記後の世代の複数の画像フィルタのそれぞれで変換することにより、複数の選択対象全体画像を生成し、
   前記画像選択部は、前記フィルタ生成制御部による制御に基づいて、さらに、前記ユーザの選択指示に基づいて、前記複数の選択対象全体画像のうちの少なくとも１つを選択全体画像として選択し、
   前記フィルタ生成部は、前記フィルタ生成制御部による制御に基づいて、さらに、前記選択全体画像の変換に適用された前記後の世代の画像フィルタに含まれる一部のフィルタ部品を、他のフィルタ部品より優先的に組み入れることにより、前記後の世代のさらに後の世代の複数の画像フィルタを生成する請求項１に記載の画像フィルタ生成装置。
3. 前記フィルタ生成部は、前記一の世代の一の画像フィルタの一部のフィルタ部品を、他のフィルタ部品に置換することにより、次の世代の複数の画像フィルタを生成するとともに、前記選択部分画像または前記選択全体画像の変換に適用された前記一の世代の画像フィルタを、前記次の世代の画像フィルタの少なくとも一つとして残す請求項２に記載の画像フィルタ生成装置。
4. 前記フィルタ生成部は、前記一の世代の一の画像フィルタの一部のフィルタ部品を、他のフィルタ部品に置換することにより、次の世代の複数の画像フィルタを生成する場合に、前記選択部分画像または前記選択全体画像の変換に適用された前記一の世代の画像フィルタの一部のフィルタ部品を、他のフィルタ部品より多く、前記次の世代の画像フィルタの一部のフィルタ部材として組み入れることにより、前記次の世代の複数の画像フィルタを生成する請求項２に記載の画像フィルタ生成装置。
5. 前記フィルタ生成部は、前記選択部分画像または前記選択全体画像の変換に適用された前記一の世代の画像フィルタの一部のフィルタ部品を、前記次の世代の全ての画像フィルタの一部のフィルタ部材として組み入れることにより、前記次の世代の複数の画像フィルタを生成する請求項４に記載の画像フィルタ生成装置。
6. 前記複数の選択対象部分画像または前記複数の選択対象全体画像を表示する表示部と、
   前記表示部が表示している前記複数の選択対象部分画像または前記複数の選択対象全体画像のうちで前記ユーザが選択する前記選択対象部分画像または前記選択対象全体画像を、前記ユーザから受け付ける選択受付部と
   をさらに備え、
   前記画像選択部は、前記選択受付部が受け付けた前記選択対象部分画像または前記選択対象全体画像を前記選択部分画像または前記選択全体画像として選択する請求項２に記載の画像フィルタ生成装置。
7. 画像の類似度に基づいて、前記複数の選択対象部分画像または前記複数の選択対象全体画像を複数のグループに分類する画像分類部
   をさらに備え、
   前記表示部は、前記複数のグループにそれぞれ属する前記複数の選択対象部分画像または前記複数の選択対象全体画像をそれぞれ表示し、
   前記画像選択部は、前記選択受付部が受け付けた前記選択対象部分画像または前記選択対象全体が属する前記グループに分類された前記選択対象部分画像または前記選択対象全体画像を前記選択部分画像または前記選択全体画像として選択する請求項６に記載の画像フィルタ生成装置。
8. 入力画像を出力画像に変換する複数のフィルタ部品をそれぞれ含む複数の画像フィルタを遺伝的に進化させることにより、後の世代の複数の画像フィルタを生成する画像フィルタ生成方法であって、
   変換対象画像の一部の領域である部分領域をユーザに指定させる部分領域指定工程と、
   前記変換対象画像の前記部分領域を一の世代の複数の画像フィルタのそれぞれで変換することにより、複数の選択対象部分画像を生成するフィルタ処理工程と、
   ユーザの選択指示に基づいて、前記複数の選択対象部分画像のうちの少なくとも１つを選択部分画像として選択する画像選択工程と、
   前記選択部分画像の変換に適用された前記一の世代の画像フィルタに含まれる一部のフィルタ部品を、他のフィルタ部品より優先的に組み入れることにより、前記後の世代の複数の画像フィルタを生成するフィルタ生成工程と、
   前記変換対象画像を前記フィルタ処理工程に前記後の世代の複数の画像フィルタで変換させることにより、複数の全体画像を生成させる画像生成工程と
   を備える画像フィルタ生成方法。
9. 入力画像を出力画像に変換する複数のフィルタ部品をそれぞれ含む複数の画像フィルタを遺伝的に進化させることにより、後の世代の複数の画像フィルタを生成する画像フィルタ生成装置用のプログラムであって、コンピュータを、
   変換対象画像の一部の領域である部分領域をユーザに指定させる部分領域指定部、
   前記変換対象画像の前記部分領域を一の世代の複数の画像フィルタのそれぞれで変換することにより、複数の選択対象部分画像を生成するフィルタ処理部、
   ユーザの選択指示に基づいて、前記複数の選択対象部分画像のうちの少なくとも１つを選択部分画像として選択する画像選択部、
   前記選択部分画像の変換に適用された前記一の世代の画像フィルタに含まれる一部のフィルタ部品を、他のフィルタ部品より優先的に組み入れることにより、前記後の世代の複数の画像フィルタを生成するフィルタ生成部、
   前記変換対象画像を前記フィルタ処理部に前記後の世代の複数の画像フィルタで変換させることにより、複数の全体画像を生成させる画像生成部
   として機能させるプログラム。

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