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JP2017125840A - Coloration reaction detection system, coloration reaction detection method and program - Google Patents

Coloration reaction detection system, coloration reaction detection method and program Download PDF

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JP2017125840A JP2016227177A JP2016227177A JP2017125840A JP 2017125840 A JP2017125840 A JP 2017125840A JP 2016227177 A JP2016227177 A JP 2016227177A JP 2016227177 A JP2016227177 A JP 2016227177A JP 2017125840 A JP2017125840 A JP 2017125840A
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a coloration reaction detection system for easily obtaining inspection results with respect to multiple items by discriminating patterns of the multiple items of an analysis kit without using a special and expensive inspection device and from images captured by a simple imaging apparatus such as a general-purpose digital camera.SOLUTION: The coloration reaction detection system comprises: an observation angle calculation part for calculating an observation angle of an imaging direction and a reference line of an observation object face with captured image data that are obtained by imaging a coloration reaction appearance region in an analysis kit; an image conversion part for converting the observation angle of the captured image data and generating captured image data for detection similar to an observation angle of reference captured image data indicating a reference pattern for discriminating an inspection result; a similarity calculation part for comparing a pattern of the coloration reaction appearance region with the reference pattern of the reference captured image data to calculate similarity between the pattern and the reference pattern; a coloration reaction detection part for extracting a reference pattern that is most similar to the coloration reaction pattern; and an output part which outputs an inspection result corresponding to the extracted reference pattern.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、妊娠検査やインフルエンザ検査等で使われている簡易検査紙や簡易検査薬を用いた簡易分析キットの呈色反応の検出を行う呈色反応検出システム、呈色反応検出方法及びプログラムに関する。   The present invention relates to a color reaction detection system, a color reaction detection method, and a program for detecting a color reaction of a simple analysis kit using a simple test paper or a simple test drug used in a pregnancy test or an influenza test. .

近年、簡易検査紙や簡易検査薬などを用いた簡易分析キットが、病気、妊娠、化学物質などの判定に多用されるようになってきている。例えば、簡易分析キットの一例として、イムノクロマトグラフィーを用いた簡易な分析手法において、一般的な例を以下に説明する。セルロース膜で形成されたストリップの一端に対して、抗原を含む被検体が滴下されると、この被検体がストリップにおける試薬を溶解する。そして、試薬中の金属コロイドなどで標識がなされた標識抗体と免疫複合体を形成しながら、毛細管現象により抗原がストリップを移動する。免疫複合体を形成した抗原は、ストリップにおける特定の領域(例えば、ライン上の領域)に配置されたキャプチャー抗体上においてトラップされる。この免疫複合体がトラップされることで呈色反応が生じ、この呈色反応によるラインを目視確認して、被検体に対する検査結果の分析が行われる。   In recent years, simple analysis kits using simple test papers, simple test drugs, and the like have been frequently used for determining diseases, pregnancy, chemical substances, and the like. For example, as an example of a simple analysis kit, a general example of a simple analysis method using immunochromatography will be described below. When an analyte containing an antigen is dropped onto one end of a strip formed of a cellulose film, the analyte dissolves the reagent in the strip. The antigen moves through the strip by capillary action while forming an immune complex with the labeled antibody labeled with a metal colloid or the like in the reagent. The antigen that has formed the immune complex is trapped on a capture antibody that is placed in a specific area (eg, an area on the line) in the strip. When this immune complex is trapped, a color reaction occurs, and the line resulting from this color reaction is visually confirmed, and the test result for the subject is analyzed.

また、イムノクロマトグラフィーには、デンシトメトリー分析法の様に、分離されて呈色反応を発生した箇所のスペクトル吸光度を測定し、検体における目的物質の濃度を測定する分析方法もある。   In addition, immunochromatography includes an analysis method, such as a densitometric analysis method, in which the spectral absorbance of a portion where a color reaction has occurred after separation is measured, and the concentration of a target substance in a specimen is measured.

上述したように、イムノクロマトグラフィーを用いた分析を行う専用装置やこの専用装置を用いた検出手法は既に用いられている。
しかし、この分析に用いられる専用装置は、専門家(医療従事者)向けの装置であり、一般的に高価で極めて限られた場所でしか使用することができない。
また、上述した専用装置を用いた検出手法は、この専用装置に組み込まれた特殊な光学装置を用いて照明したり、所定の環境下で撮影されることを前提としている(例えば、特許文献1参照)。
As described above, a dedicated device for performing analysis using immunochromatography and a detection method using this dedicated device have already been used.
However, the dedicated device used for this analysis is a device for professionals (medical workers), and is generally expensive and can be used only in a very limited place.
In addition, the detection method using the dedicated device described above is premised on that illumination is performed using a special optical device incorporated in the dedicated device or photographing is performed in a predetermined environment (for example, Patent Document 1). reference).

また、上述した分析手法は、妊娠検査やインフルエンザ検査において、家庭で使用できる簡易検査キットとして広く用いられている。近年、”Point of Care Testing (POCT)”が提唱されており、病院の専門装置でしか処理できなかった生化学的検査項目を、専門知識がなくてもいつでもどこでも簡便な装置を用い、安価で容易に検査する仕組み作りが急務であり、患者にとって検査をより身近なものにしていこうとする傾向がみられる。また、医療現場においても即座に検査結果を得られ、医師が迅速な処置を施すことが出来るメリットが生まれる。この簡易検査キットを用いることで、医療現場外でも救急車内や家庭内で予備診断を簡易に行うことができ、病院に搬送された後の医療現場における対処を効率的に進めることができる。   The above-described analysis method is widely used as a simple test kit that can be used at home in pregnancy tests and influenza tests. In recent years, “Point of Care Testing (POCT)” has been advocated, and biochemical test items that could only be processed by specialized hospital equipment can be used at low cost, using simple equipment anytime and anywhere, even without expert knowledge. There is an urgent need to create a mechanism for easily testing, and there is a tendency to make testing more accessible to patients. In addition, a test result can be obtained immediately at a medical site, and a merit that a doctor can perform a quick treatment is born. By using this simple test kit, it is possible to easily perform a preliminary diagnosis in an ambulance or at home even outside the medical site, and it is possible to efficiently deal with the medical site after being transported to the hospital.

特開2011−214863号公報JP 2011-214863 A

しかしながら、上述した分析方法は、外乱としての光源を含む家庭などの環境下において、専用装置よりも撮像性能(輝度階調分解能・センサ感度等)の劣る汎用カメラでの撮像画像に簡易に適用できない。   However, the analysis method described above cannot be easily applied to an image captured by a general-purpose camera that has inferior imaging performance (luminance gradation resolution, sensor sensitivity, etc.) in a home environment including a light source as disturbance. .

また、上述した簡易検査キットにおいて、POCTに対応した検査項目として、例えば、動脈血液ガス分析、ヘモグロビン検査、コレステロール値測定、電解質測定、血糖測定、感染症検査、心疾患マーカー、尿検査、便潜血検査、血液凝固検査、ピロリ菌呼気検査などがある。検査項目は、今後も拡充されて増加していくことが予想される。また、一つの簡易分析キットで複数の種類の項目の検査を行う多機能化も進んでいくと考えられる。   In the simple test kit described above, the test items corresponding to POCT include, for example, arterial blood gas analysis, hemoglobin test, cholesterol level measurement, electrolyte measurement, blood glucose measurement, infectious disease test, heart disease marker, urine test, fecal occult blood There are tests, blood coagulation tests, and H. pylori breath tests. Inspection items are expected to expand and increase in the future. In addition, it is thought that multi-functionalization in which multiple types of items are inspected with one simple analysis kit will progress.

この多機能化したイムノクロマトグラフィーの簡易分析キットにおいては、免疫複合体が検査領域を通過したことを示すコントロールライン(あるいはリファレンスライン)を含め、テストラインが複数(例えば、n個)存在することが考えられる。
この場合、呈色反応を示すテストラインがn個存在するため、このテストラインにおける呈色反応の有無の2通りの判定結果を考慮すると、n個のテストラインにおける呈色反応の有無の組み合わせのパターンは2個存在することになる。したがって、テストの項目数が増加すると、テストラインにおける呈色反応の有無の組み合わせのパターンは指数関数的に増加することになり、検査結果についてもその数に対応する。
In this multifunctional simplified immunochromatography analysis kit, there may be a plurality of test lines (for example, n) including a control line (or reference line) indicating that the immune complex has passed through the test region. Conceivable.
In this case, since there are n test lines indicating the color reaction, the combination of the presence / absence of the color reaction in the n test lines is considered in consideration of the two determination results of the presence / absence of the color reaction in the test line. There are 2 n patterns. Therefore, when the number of test items increases, the combination pattern of the presence / absence of a color reaction on the test line increases exponentially, and the inspection result also corresponds to the number.

この組み合わせのパターン毎に検査結果を示す取扱説明書を作成することは、上述した組み合わせのパターン数が多くなるほど困難となる。
また、この取扱説明書を作成したとしても、自身が行った検査結果を、膨大なパターンのなかから探し出し、判定結果を確認するには困難である。さらに自身のパターンを、取扱説明書で異なるパターンと判定し、検査結果を確認し間違える虞がある。
It is more difficult to create an instruction manual indicating the inspection result for each combination pattern as the number of the above-described combination patterns increases.
Even if this instruction manual is created, it is difficult to find out the result of the inspection performed by itself from a huge number of patterns and confirm the determination result. Furthermore, there is a possibility that the user's own pattern is determined as a different pattern in the instruction manual and the inspection result is confirmed to make a mistake.

本発明は、このような状況に鑑みてなされたもので、特殊で高価な検査装置を用いず、汎用的なデジタルカメラなどの簡易な撮像装置により撮像した画像により、分析キットの複数の検査項目のパターンの判定を行い、複数の検査項目それぞれに対する検査結果を容易に得ることが可能な呈色反応検出システム、呈色反応検出方法及びプログラムを提供する。   The present invention has been made in view of such a situation, and does not use a special and expensive inspection device, and uses a plurality of inspection items of the analysis kit based on images captured by a simple imaging device such as a general-purpose digital camera. The present invention provides a color reaction detection system, a color reaction detection method, and a program capable of determining the pattern and easily obtaining inspection results for a plurality of inspection items.

上述した課題を解決するために、本発明の呈色反応検出システムは、イムノクロマトグラフィーを用いた分析キットにおける検体の被検出対象物質の呈色反応により生成されたラインを検出する検出システムであり、前記分析キットの前記ラインが現出する呈色反応出現領域を含む観察対象面を撮像した撮像画像データにより、当該撮像画像データが撮像された前記撮像方向と、前記観察対象面の基準線との成す観察角度を求める観察角度算出部と、前記撮像画像データの前記観察角度を変換し、検査結果を判定するラインの参照パターンが示された参照撮像画像データの観察角度と同様の検出用撮像画像データを生成する画像変換部と、前記呈色反応出現領域のラインの呈色反応パターンと、前記参照撮像画像データの参照パターンとを比較し、前記呈色反応パターンと前記参照パターンとの類似度を算出する類似度算出部と、前記類似度を算出した複数の前記参照パターンのなかから、前記呈色反応パターンに対し、最も類似度が高い参照パターンを抽出する呈色反応検出部と、抽出された前記参照パターンに対応する検査結果を出力する出力部(例えば、実施形態における表示部108)とを備えることを特徴とする。   In order to solve the above-described problem, the color reaction detection system of the present invention is a detection system that detects a line generated by a color reaction of a target substance to be detected in an analysis kit using immunochromatography. The captured image data obtained by capturing the observation target surface including the color reaction appearance region where the line of the analysis kit appears, and the imaging direction in which the captured image data is captured and the reference line of the observation target surface An observation angle calculation unit for obtaining an observation angle formed, and a detection captured image similar to the observation angle of the reference captured image data in which the reference angle of the line for converting the observation angle of the captured image data and determining the inspection result is shown A ratio between the image conversion unit that generates data, the color reaction pattern of the line of the color reaction appearance region, and the reference pattern of the reference captured image data. And a similarity calculation unit that calculates the similarity between the color reaction pattern and the reference pattern, and the most similar to the color reaction pattern among the plurality of reference patterns for which the similarity is calculated. A color reaction detection unit that extracts a reference pattern having a high value and an output unit (for example, the display unit 108 in the embodiment) that outputs a test result corresponding to the extracted reference pattern.

本発明の呈色反応検出システムは、前記呈色反応検出システムが前記分析キットにおける検体の前記被検出対象物質の呈色反応により生成された領域を検出することにより、前記被検出対象物質を検出するものであり、前記撮像画像データが前記分析キットにおける前記呈色反応が現出する前記呈色反応出現領域を含む観察対象面を撮像した画像データであり、前記参照パターンが前記呈色反応が現出する前記領域の検査結果を判定するパターンであり、類似度算出部が、前記呈色反応出現領域の領域の呈色反応パターンと、前記参照撮像画像データの参照パターンとを比較することを特徴とする。   In the color reaction detection system of the present invention, the color reaction detection system detects the region to be detected by detecting a region generated by the color reaction of the material to be detected in the sample in the analysis kit. The captured image data is image data obtained by imaging an observation target surface including the color reaction appearance region where the color reaction appears in the analysis kit, and the reference pattern represents the color reaction. It is a pattern for determining the inspection result of the region that appears, and the similarity calculation unit compares the color reaction pattern of the region of the color reaction appearance region with the reference pattern of the reference captured image data. Features.

本発明の呈色反応検出システムは、前記撮像画像データの前記撮像角度が予め設定の撮像角度範囲内に含まれるか否かの判定を行い、前記撮像角度が前記撮像角度範囲内に含まれていない場合、再度、撮像角度を変えて撮像画像を撮像することを促す通知を行う撮像制御部をさらに備えることを特徴とする。   The color reaction detection system of the present invention determines whether or not the imaging angle of the captured image data is included in a preset imaging angle range, and the imaging angle is included in the imaging angle range. If not, the image pickup control unit is further provided with an image pickup control unit that performs notification for prompting to pick up a picked-up image again by changing the image pickup angle.

本発明の呈色反応検出システムは、前記撮像制御部が、予め前記参照パターンを撮像したと同様の光源下で撮像した前記参照画像データにおける前記分析キットの所定の参照領域における輝度値である参照輝度値と、前記撮像画像データの前記所定の位置と同一の位置の輝度値とを比較し、当該輝度値と前記参照輝度値とが同様となるように前記撮像画像データの輝度値を補正することを特徴とする。   In the color reaction detection system of the present invention, the imaging control unit refers to a luminance value in a predetermined reference region of the analysis kit in the reference image data imaged under the same light source as that previously captured the reference pattern The brightness value is compared with the brightness value at the same position as the predetermined position of the captured image data, and the brightness value of the captured image data is corrected so that the brightness value and the reference brightness value are the same. It is characterized by that.

本発明の呈色反応検出システムは、前記撮像画像データにおける前記分析キットの色見補正用パッチと、予め前記参照画像データを撮像したと同様の光源下で撮像した色見用パッチとの色見を比較し、前記撮像画像データの色見補正用パッチが前記参照画像の色見用パッチと同様となるように、前記撮像画像データの色味を調整する露光制御部をさらに備えることを特徴とする。   The color reaction detection system according to the present invention provides color viewing between the color correction patch of the analysis kit in the captured image data and the color viewing patch captured under the same light source as that previously captured the reference image data. And an exposure control unit that adjusts the color of the captured image data so that the color correction patch of the captured image data is the same as the patch of color reference of the reference image. To do.

本発明の呈色反応検出システムは、前記分析キットが、イムノクロマトグラフィー法を用いた被検出対象物質の呈色反応により検体の検出を行う構成であることを特徴とする。   The color reaction detection system of the present invention is characterized in that the analysis kit is configured to detect a specimen by a color reaction of a detection target substance using an immunochromatography method.

本発明の呈色反応検出システムは、前記分析キットが、被検出対象物質の呈色反応により検体の検出を行う媒体として、少なくともpH(ピーエッチ)試験紙、尿検査紙、酸化度測定紙の簡易検査紙が用いられていることを特徴とする。   In the color reaction detection system of the present invention, the analysis kit is a simple medium of at least pH test paper, urine test paper, and oxidation degree measurement paper as a medium for detecting a sample by a color reaction of a substance to be detected. An inspection paper is used.

本発明の呈色反応検出方法は、イムノクロマトグラフィーを用いた分析キットにおける検体の被検出対象物質の呈色反応により生成されたラインを検出する検出方法であり、観察角度算出部が、前記分析キットの前記ラインが現出する呈色反応出現領域を含む観察対象面を撮像した撮像画像データにより、当該撮像画像データが撮像された前記撮像方向と、前記観察対象面の基準線との成す観察角度を求める観察角度算出過程と、画像変換部が、前記撮像画像データの前記観察角度を変換し、検査結果を判定するラインの参照パターンが示された参照撮像画像データの観察角度と同様の検出用撮像画像データを生成する画像変換過程と、類似度算出部が、前記呈色反応出現領域のラインの呈色反応パターンと、前記参照撮像画像データの参照パターンとを比較し、前記呈色反応パターンと前記参照パターンとの類似度を算出する類似度算出過程と、呈色反応検出部が、前記類似度を算出した複数の前記参照パターンのなかから、前記呈色反応パターンに対し、最も類似度が高い参照パターンを抽出する呈色反応検出過程と、出力部が、抽出された前記参照パターンに対応する検査結果を出力する出力過程とを含むことを特徴とする。   The color reaction detection method of the present invention is a detection method for detecting a line generated by a color reaction of a target substance to be detected in an analysis kit using immunochromatography, and the observation angle calculation unit is the analysis kit. The observation angle formed by the imaging direction in which the captured image data is captured by the captured image data obtained by capturing the observation target surface including the color reaction appearance region where the line appears, and the reference line of the observation target surface The observation angle calculation process for obtaining the detection angle, and the image conversion unit converts the observation angle of the captured image data and detects the same as the observation angle of the reference captured image data in which the reference pattern of the line for determining the inspection result is shown. An image conversion process for generating captured image data, a similarity calculation unit, a color reaction pattern of a line in the color reaction appearance region, and a reference to the reference captured image data The similarity calculation process of calculating the similarity between the color reaction pattern and the reference pattern by comparing the turn, and the color reaction detection unit, from among the plurality of reference patterns calculated the similarity, A color reaction detection process for extracting a reference pattern having the highest similarity to the color reaction pattern, and an output unit including an output process for outputting a test result corresponding to the extracted reference pattern. Features.

本発明のプログラムは、イムノクロマトグラフィーを用いた分析キットにおける検体の被検出対象物質の呈色反応により生成されたラインを検出する呈色反応検出システムの機能をコンピュータに実行させるプログラムであり、前記コンピュータを、前記分析キットの前記ラインが現出する呈色反応出現領域を含む観察対象面を撮像した撮像画像データにより、当該撮像画像データが撮像された前記撮像方向と、前記観察対象面の基準線との成す観察角度を求める観察角度算出手段、前記撮像画像データの前記観察角度を変換し、検査結果を判定するラインの参照パターンが示された参照撮像画像データの観察角度と同様の検出用撮像画像データを生成する画像変換手段、前記呈色反応出現領域のラインの呈色反応パターンと、前記参照撮像画像データの参照パターンとを比較し、前記呈色反応パターンと前記参照パターンとの類似度を算出する類似度算出手段、前記類似度を算出した複数の前記参照パターンのなかから、前記呈色反応パターンに対し、最も類似度が高い参照パターンを抽出する呈色反応検出手段、抽出された前記参照パターンに対応する検査結果を出力する出力手段として機能させるためのプログラムである。   The program of the present invention is a program for causing a computer to execute the function of a color reaction detection system that detects a line generated by a color reaction of a target substance to be detected in an analysis kit using immunochromatography. The imaging direction in which the captured image data is captured by the captured image data obtained by capturing the observation target surface including the color reaction appearance region where the line of the analysis kit appears, and the reference line of the observation target surface An observation angle calculation means for obtaining an observation angle formed by the above-mentioned: an imaging for detection similar to the observation angle of the reference captured image data in which the reference angle of the line for determining the inspection result is shown by converting the observation angle of the captured image data Image conversion means for generating image data, a color reaction pattern of the color reaction appearance region line, and the reference imaging Similarity calculating means for comparing a reference pattern of image data and calculating a similarity between the color reaction pattern and the reference pattern, and the color reaction from among the plurality of reference patterns for which the similarity is calculated This is a program for functioning as a color reaction detection means for extracting a reference pattern having the highest similarity to a pattern and an output means for outputting a test result corresponding to the extracted reference pattern.

以上説明したように、本発明によれば、特殊で高価な検査装置を用いず、汎用的なデジタルカメラなどの簡易な撮像装置により撮像した画像により、分析キットの複数の検査項目のパターンの判定を行い、複数の検査項目それぞれに対する検査結果を容易に得ることが可能な呈色反応検出システム、呈色反応検出方法及びプログラムを提供することができる。   As described above, according to the present invention, determination of patterns of a plurality of inspection items of an analysis kit is performed based on an image captured by a simple imaging device such as a general-purpose digital camera without using a special and expensive inspection device. It is possible to provide a color reaction detection system, a color reaction detection method, and a program capable of easily obtaining inspection results for each of a plurality of inspection items.

本発明の第1の実施形態による呈色反応検出システムの構成例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structural example of the color reaction detection system by the 1st Embodiment of this invention. 本実施形態における呈色反応検出システムの解析対象の分析キットの一例であるイムノクロマトグラフィー法を用いた分析キットの外観を示す図である。It is a figure which shows the external appearance of the analysis kit using the immunochromatography method which is an example of the analysis kit of the analysis object of the color reaction detection system in this embodiment. 呈色反応出現領域を撮像する際の撮像部101の観察角度を説明する図である。It is a figure explaining the observation angle of the imaging part 101 at the time of imaging a color reaction appearance area | region. 画像データ記憶部109に予め記憶されている参照パターンと検査結果との対応を示すテーブルの構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of the table which shows a response | compatibility with the reference pattern previously stored in the image data memory | storage part 109, and a test result. 第1の実施形態の検出システムにおける簡易検査紙や簡易検査薬を用いた呈色反応検出対象に対する呈色反応検出処理の動作例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the operation example of the color reaction detection process with respect to the color reaction detection target using the simple test paper and simple test chemical in the detection system of 1st Embodiment. 第2の実施形態による呈色反応検出システムの構成例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structural example of the color reaction detection system by 2nd Embodiment.

<第1の実施形態>
以下、本発明の第1の実施形態について、図面を参照して説明する。
図1は、本発明の第1の実施形態による呈色反応検出システムの構成例を示すブロック図である。図1において、呈色反応検出システム1は、撮像部101、露光制御部102、観察角度算出部103、撮像制御部104、画像変換部105、類似度算出部106、呈色反応検出部107、表示部108及び画像データ記憶部109の各々を備えている。
<First Embodiment>
A first embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration example of a color reaction detection system according to the first embodiment of the present invention. In FIG. 1, the color reaction detection system 1 includes an imaging unit 101, an exposure control unit 102, an observation angle calculation unit 103, an imaging control unit 104, an image conversion unit 105, a similarity calculation unit 106, a color reaction detection unit 107, Each of the display unit 108 and the image data storage unit 109 is provided.

撮像部101は、例えば、CCD(Charge Coupled Device)あるいはCMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)などのイメージセンサを用いたデジタルカメラ、あるいは携帯端末に備えられた撮像装置などであり、対象物を撮像して撮像画像データを出力する。第1の実施形態において、撮像画像データとしては、例えば白黒のようなモノトーンの画像を対象としている。   The imaging unit 101 is, for example, a digital camera using an image sensor such as a CCD (Charge Coupled Device) or a CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor), or an imaging device provided in a portable terminal. Output captured image data. In the first embodiment, the captured image data is a monotone image such as black and white.

ここで、撮像部101は、汎用デジタルカメラの通常の明るさ感度分解能がそれほど高くない。汎用デジタルカメラは、撮像画像データの各々の画素が例えば、明るさ感度分解能が0から255階調度の256階調で記録される。このため、分析キットにおいて、デンシトメトリー分析法を実施するために必要な階調度を有する撮像画像データを取得する場合、一枚の撮像画像データのみでは不可能である。
このため、汎用デジタルカメラで明るさ感度分解能を疑似的に高くする手法として、露光制御部102の制御によりシャッタースピードなどを変え、複数の露光条件の異なる撮像画像データを撮像し、この複数の撮像画像データ合成して用いる手法がある。その手法の一例としては、良く知られている手法の一つである、P.DebevecによるHDR合成手法(Paul E. Debevec and Jitendra Malik. Recovering High Dynamic Range Radiance Maps from Photographs. In SIGGRAPH 97, August 1997)を適用することができる。
Here, the imaging unit 101 does not have a high brightness sensitivity resolution of a general-purpose digital camera. In the general-purpose digital camera, each pixel of the captured image data is recorded with, for example, 256 gradations of brightness sensitivity resolution from 0 to 255 gradations. For this reason, when the captured image data having the gradation necessary for performing the densitometry analysis method is acquired in the analysis kit, it is impossible with only one captured image data.
For this reason, as a technique for artificially increasing the brightness sensitivity resolution with a general-purpose digital camera, the shutter speed is changed under the control of the exposure control unit 102, and a plurality of captured image data with different exposure conditions is captured. There is a method of combining and using image data. As an example of this method, one of the well-known methods is HDR synthesis method by P. Debevec (Paul E. Debevec and Jitendra Malik. Recovering High Dynamic Range Radiance Maps from Photographs. In SIGGRAPH 97, August 1997 ) Can be applied.

撮像制御部104は、撮像部101が分析キットの撮像画像である撮像画像データを撮像する際、焦点深度、撮像素子の感度(ISO(International Organization for Standardization)感度)などの撮像部101の撮像条件を、予め設定された数値に制御する。   When the imaging unit 101 captures captured image data that is a captured image of the analysis kit, the imaging control unit 104 captures imaging conditions of the imaging unit 101 such as a depth of focus and sensitivity (ISO (International Organization for Standardization) sensitivity) of the imaging device. Is controlled to a preset numerical value.

露光制御部102は、露光の撮像の条件として、シャッタースピード、絞り値、照明光の有無、照明光の強度などの撮像部101の撮像条件を制御する。また、露光制御部102は、呈色反応検出システム1の撮像する呈色反応出現領域(分析キット)の周囲の明るさに対応し、撮像時において必要に応じてフラッシュ光源のような照明光の点灯指示を、図示しない照明部に対して出力する。   The exposure control unit 102 controls imaging conditions of the imaging unit 101 such as shutter speed, aperture value, presence / absence of illumination light, and intensity of illumination light as exposure imaging conditions. Further, the exposure control unit 102 corresponds to the brightness around the color reaction appearance region (analysis kit) imaged by the color reaction detection system 1, and emits illumination light such as a flash light source as necessary at the time of imaging. A lighting instruction is output to an illumination unit (not shown).

図2は、本実施形態における呈色反応検出システムの解析対象の分析キットの一例であるイムノクロマトグラフィー法を用いた分析キットの外観を示す図である。本実施形態が検出対象とする分析キットは、例えば、図2に示す外観を有する分析キット容器900である。分析キット容器900は、観察対象面901と滴下部903とを備えている。観察対象面901は、呈色反応出現領域902と標識抗体反応部904とを備えている。標識抗体反応部904は、滴下部903に滴下された検体に含まれる被検出対象物質(抗原)を標識する標識抗体が存在する領域である。標識抗体反応部904において、標識抗体の各々に対応する被検出対象物に対し、それぞれ標識抗体が反応して結合して免疫複合体となる。本実施形態においては、呈色反応出現領域902における呈色反応領域をライン上の領域とする。この免疫複合体は、観察対象面901における呈色反応出現領域902を移動し、テストライン905、906、907及び908などを経由し、コントロールライン909に到達する。コントロールライン909は、検体が全てのテストラインを通過したことを、通知するために設けられている。このコントロールラインは、ここで検体の移動が停止し、呈色反応を示すことで、検査の終了をユーザに対して通知する。   FIG. 2 is a diagram showing the appearance of an analysis kit using an immunochromatography method, which is an example of an analysis kit to be analyzed by the color reaction detection system in the present embodiment. The analysis kit to be detected by this embodiment is, for example, an analysis kit container 900 having an appearance shown in FIG. The analysis kit container 900 includes an observation target surface 901 and a dropping unit 903. The observation target surface 901 includes a color reaction appearance region 902 and a labeled antibody reaction unit 904. The labeled antibody reaction unit 904 is a region where a labeled antibody that labels the detection target substance (antigen) contained in the specimen dropped into the dropping unit 903 is present. In the labeled antibody reaction unit 904, the labeled antibody reacts and binds to the detection target corresponding to each of the labeled antibodies to form an immune complex. In the present embodiment, the color reaction region in the color reaction appearance region 902 is defined as a region on the line. The immune complex moves in the color reaction appearance region 902 on the observation target surface 901, and reaches the control line 909 via the test lines 905, 906, 907, and 908. The control line 909 is provided to notify that the sample has passed all the test lines. The control line notifies the user of the end of the examination by stopping the movement of the specimen and indicating a color reaction.

テストライン905、906、907及び908の各々は、それぞれ異なる被検出対象物質に対するキャプチャー抗体が固定されている領域である。このキャプチャー抗体に対応する被検出対象物質は、そのテストラインにおいてキャプチャー抗体に結合して(抗原抗体反応により結合して)固定される。これにより、検体に被検出対象物質が存在すれば、その被検出対象物に対応するキャプチャー抗体のあるテストラインは、標識抗体に標識として付与されている金属コロイド(発色体)による呈色反応により、所定の色のラインとして発色することで認識される。   Each of the test lines 905, 906, 907, and 908 is an area where capture antibodies for different substances to be detected are fixed. The target substance to be detected corresponding to the capture antibody binds to the capture antibody and binds to the capture antibody in the test line (by the antigen-antibody reaction). As a result, if there is a target substance to be detected in the specimen, a test line with a capture antibody corresponding to the target object is detected by a color reaction by a metal colloid (coloring body) attached as a label to the labeled antibody. , It is recognized by coloring as a line of a predetermined color.

例えば、テストライン906及び907の各々は、検体にそれぞれのキャプチャー抗体に対応する被検出対象物が含まれていたため、呈色反応により呈色反応ラインのパターンが生じる。ここで、呈色反応ラインとは、テストラインのキャプチャー抗体に対し、このキャプチャー抗体に対応する被検出物質(すなわち免疫複合体)が結合し、呈色したラインを示している。一方、テストライン905及び908の各々は、検体にそれぞれのキャプチャー抗体に対応する被検出対象物が含まれていないため、呈色反応によるラインのパターンは生じない。
本実施形態による呈色反応検出システム1は、上述した呈色反応により呈色反応ライン、また呈色反応を起こさないテストラインとで形成される呈色反応パターンを、予め検査の結果を示す参照パターン群の各々とを比較し、合致する参照パターンに対応する検査結果を、検体の検査結果としている。
For example, since each of the test lines 906 and 907 includes a detection target corresponding to each capture antibody in the specimen, a color reaction line pattern is generated by the color reaction. Here, the color reaction line indicates a color line formed by binding a detection substance (that is, immune complex) corresponding to the capture antibody to the capture antibody of the test line. On the other hand, since each of the test lines 905 and 908 does not include the detection target corresponding to each capture antibody in the specimen, a line pattern due to the color reaction does not occur.
In the color reaction detection system 1 according to the present embodiment, the color reaction pattern formed by the color reaction line by the above-described color reaction and the test line that does not cause the color reaction is referred to in advance as a result of inspection. Each pattern group is compared, and the test result corresponding to the matching reference pattern is used as the test result of the specimen.

観察角度算出部103は、呈色反応出現領域(図2における呈色反応出現領域902)の撮像画像データが撮像された3次元空間において、撮像を行った位置である観察位置(座標値)及び撮像部101の撮像方向の各々を座標変換式(後述)から求める。ここで、観察位置は、3次元空間を示す3次元座標系における座標値を示している。すなわち、観察角度算出部103は、求めた観察位置及び撮像方向から、各撮像画像データにおける呈色反応出現領域902(すなわち、分析キット900の観察対象面901)の観察角度(あるいは撮像角度)を求める。   The observation angle calculation unit 103 includes an observation position (coordinate value) that is a position at which imaging is performed in a three-dimensional space in which captured image data of the color reaction appearance region (color reaction appearance region 902 in FIG. 2) is captured. Each of the imaging directions of the imaging unit 101 is obtained from a coordinate conversion formula (described later). Here, the observation position indicates a coordinate value in a three-dimensional coordinate system indicating a three-dimensional space. That is, the observation angle calculation unit 103 determines the observation angle (or imaging angle) of the color reaction appearance region 902 (that is, the observation target surface 901 of the analysis kit 900) in each captured image data from the obtained observation position and imaging direction. Ask.

本実施形態においては、予め設定された所定の焦点距離にて、撮像画像データを撮像部101により呈色反応出現領域902を含む呈色反応出現領域902を撮像し(以下、呈色反応出現領域902を撮像とする)、撮像画像データとする。
観察角度算出部103は、この撮像画像データから、上述したように、予め設定された座標変換式を用いることにより、3次元空間における呈色反応出現領域902を撮像した撮像画像データの観察角度を推定している。
In the present embodiment, a color reaction appearance region 902 including a color reaction appearance region 902 is imaged by the imaging unit 101 with captured image data at a predetermined focal length set in advance (hereinafter, a color reaction appearance region). 902 is taken as an image), and taken image data.
From the captured image data, the observation angle calculation unit 103 calculates the observation angle of the captured image data obtained by capturing the color reaction appearance region 902 in the three-dimensional space by using a preset coordinate conversion formula as described above. Estimated.

上述した観察角度を求める座標変換式は、分析キットに設けられた呈色反応出現領域902に対する呈色反応検出を行う前処理(呈色反応検出を行う準備)に用いられる。この前処理は、予め複数枚の撮像画像データ(後述するキャリブレーションボードを撮像した撮像画像データ)から3次元空間を再生した際、複数の撮像画像データの2次元座標における画素の位置と3次元空間における座標位置とを対応付ける際に生成される式である。予め生成された座標変換式は、画像データ記憶部109に対して、予め呈色反応検出対象毎に書き込んで記憶されている。ここで、呈色反応検出対象とは、分析キットの種類を示している。分析キットの分析キット容器900の形状が異なる場合、それぞれの容器形状により生成した座標変換式を準備する必要がある。   The coordinate conversion formula for obtaining the observation angle described above is used for preprocessing (preparation for performing color reaction detection) for performing color reaction detection on the color reaction appearance region 902 provided in the analysis kit. In this preprocessing, when a three-dimensional space is reproduced from a plurality of pieces of captured image data (captured image data obtained by imaging a calibration board described later), the pixel positions and three-dimensional coordinates of the plurality of captured image data are reproduced. It is an expression generated when associating coordinate positions in space. The coordinate conversion formula generated in advance is written and stored in advance in the image data storage unit 109 for each color reaction detection target. Here, the color reaction detection target indicates the type of analysis kit. When the shapes of the analysis kit containers 900 of the analysis kit are different, it is necessary to prepare coordinate conversion formulas generated according to the respective container shapes.

図3は、呈色反応出現領域を撮像する際の撮像部101の観察角度を説明する図である。図3において、滴下部903から検体が滴下され、クロマトグラフィーの原理により、検体が滴下部903からコントロールライン907の方向に向かって、呈色反応出現領域902内を移動する。この検体中に被検出対象物があれば、標識抗体反応部(不図示)において標識抗体が結合されて免疫複合体を生成する。そして、呈色反応出現領域902内の特定の箇所(テストライン)のキャプチャー抗体に結合することにより、標識抗体の標識物質により呈色反応が発生することによる呈色反応ラインが観察される。   FIG. 3 is a diagram illustrating an observation angle of the imaging unit 101 when imaging a color reaction appearance region. In FIG. 3, the sample is dropped from the dropping unit 903, and the sample moves in the color reaction appearance region 902 from the dropping unit 903 toward the control line 907 according to the principle of chromatography. If there is an object to be detected in this sample, the labeled antibody is bound in a labeled antibody reaction part (not shown) to generate an immune complex. Then, by binding to a capture antibody at a specific location (test line) in the color reaction appearance region 902, a color reaction line due to the occurrence of a color reaction caused by the labeling substance of the label antibody is observed.

法線400は、撮像画像データの撮像方向の観察角度を示すための基準線であり、呈色反応出現領域902の表面の面方向を示す法線である。観察角度αは、撮像部101の撮像方向101Aと法線400とのなす角度である。
ここで、例えば、観察角度算出部103は、法線400に平行な方向をz軸とし、呈色反応出現領域902の辺の各々がx軸及びy軸の各々と平行となるように、分析キットを3次元座標系において配置する。例えば、分析キット容器900の各辺により形成される頂点のいずれかが、3次元座標系の原点Oと一致するように、3次元座標系において、分析キット500をx軸及びy軸からなる2次元平面に配置する。このため、分析キット容器900の厚さ方向がz軸に対して平行となる。この分析キット容器900の3次元形状は、予め既知の情報として、すでに述べた座標変換の式とともに、画像データ記憶部109に対して記憶されている。
The normal line 400 is a reference line for indicating the observation angle in the imaging direction of the captured image data, and is a normal line indicating the surface direction of the surface of the color reaction appearance region 902. The observation angle α is an angle formed by the imaging direction 101A of the imaging unit 101 and the normal line 400.
Here, for example, the observation angle calculation unit 103 performs analysis so that the direction parallel to the normal line 400 is the z-axis and each side of the color reaction appearance region 902 is parallel to each of the x-axis and the y-axis. The kit is placed in a three-dimensional coordinate system. For example, in the three-dimensional coordinate system, the analysis kit 500 is made up of the x axis and the y axis so that any one of the vertices formed by each side of the analysis kit container 900 coincides with the origin O of the three-dimensional coordinate system. Place in the dimension plane. For this reason, the thickness direction of the analysis kit container 900 is parallel to the z-axis. The three-dimensional shape of the analysis kit container 900 is stored in advance in the image data storage unit 109 as known information together with the coordinate conversion formula already described.

図1に戻り、観察角度算出部103は、撮像画像データの観察角度を求める際、3次元座標系における分析キット容器900の3次元形状の各座標と、撮像画像データ(2次元座標系)の各画素(座標)とを、上記座標変換式により対応付ける。そして、観察角度算出部103は、上記対応付けにより、3次元空間の3次元座標系における撮像画像データの撮像位置と、この撮像位置からの撮像画像データの撮像方向を求める。このとき、観察角度算出部103は、すでに述べたように、3次元座標系において呈色反応出現領域902の3次元形状のいずれかの頂点を原点とし、法線400がz軸と平行となり、各辺がx軸またはy軸と平行となるように、分析キット容器900上に3次元空間を規定する。   Returning to FIG. 1, when the observation angle calculation unit 103 obtains the observation angle of the captured image data, the coordinates of the three-dimensional shape of the analysis kit container 900 in the three-dimensional coordinate system and the captured image data (two-dimensional coordinate system). Each pixel (coordinate) is associated with the coordinate conversion formula. And the observation angle calculation part 103 calculates | requires the imaging position of the captured image data from this imaging position, and the imaging position of the captured image data in the three-dimensional coordinate system of three-dimensional space by the said correlation. At this time, as described above, the observation angle calculation unit 103 has one vertex of the three-dimensional shape of the color reaction appearance region 902 in the three-dimensional coordinate system as the origin, and the normal 400 is parallel to the z axis. A three-dimensional space is defined on the analysis kit container 900 so that each side is parallel to the x-axis or the y-axis.

そして、観察角度算出部103は、この分析キット容器900の3次元形状を基準として、3次元座標系における撮像部101の撮像画像データの撮像位置、及び撮像方向を求める。これにより、観察角度算出部103は、法線400と撮像部101の撮像方向101Aとの成す観察角度αを求める。   Then, the observation angle calculation unit 103 obtains the imaging position and imaging direction of the captured image data of the imaging unit 101 in the three-dimensional coordinate system with reference to the three-dimensional shape of the analysis kit container 900. Thereby, the observation angle calculation unit 103 obtains an observation angle α formed by the normal 400 and the imaging direction 101A of the imaging unit 101.

本実施形態においては、事前に撮像部101に対してカメラキャリブレーション(カメラ較正)が行われていることが前提として必要である。このカメラキャリブレーションとは、予め三次元形状が既知なキャリブレーションボードを撮像領域内で一回あるいは複数回撮像し、撮像された一枚あるいは複数の撮像画像データを用いて三次元空間の三次元座標系における座標点と、撮像画像データの2次元座標系における座標点(二次元ピクセル)の複数の座標点の対応を取る。これにより、撮像部101とキャリブレーションボードとの相対位置関係(以下、外部パラメタ)を示す上記座標変換式と、撮像部101の光学中心や各画素(2次元ピクセル)における光線入射方向ベクトル、レンズ歪みなど(以下、撮像部101の内部パラメタ)を推定する。   In the present embodiment, it is necessary on the premise that camera calibration (camera calibration) is performed on the imaging unit 101 in advance. In this camera calibration, a calibration board having a known three-dimensional shape is imaged once or a plurality of times in an imaging region, and the one or a plurality of captured image data is used to capture a three-dimensional space in a three-dimensional space. A coordinate point in the coordinate system is associated with a plurality of coordinate points (two-dimensional pixels) in the two-dimensional coordinate system of the captured image data. As a result, the coordinate conversion formula indicating the relative positional relationship between the imaging unit 101 and the calibration board (hereinafter, external parameters), the optical center of the imaging unit 101 and the light incident direction vector in each pixel (two-dimensional pixel), lens A distortion or the like (hereinafter, an internal parameter of the imaging unit 101) is estimated.

ここで、本実施形態においては、後述する観察角度算出部103が撮像画像データの観察角度を推定するため、予め撮像部101で撮像した複数の異なる視点方向からキャリブレーションボードを撮像した2次元画像から、すなわち多視点の撮像画像データからグローバル座標系(3次元座標系)を再構成する。そして、同一ピクセルにおける再構成した3次元座標系における座標点と、撮像部101が撮像した撮像画像データの2次元座標系における座標点との対応関係を示す座標変換式(撮像部10の内部パラメータにより求めた変換式)を、カメラキャリブレーション時に求めておく。   Here, in this embodiment, in order that the observation angle calculation part 103 mentioned later estimates the observation angle of captured image data, the two-dimensional image which imaged the calibration board from several different viewpoint directions imaged with the imaging part 101 previously. That is, the global coordinate system (three-dimensional coordinate system) is reconstructed from the multi-viewpoint captured image data. Then, a coordinate conversion formula (internal parameter of the image capturing unit 10) indicating the correspondence between the coordinate point in the reconstructed 3D coordinate system in the same pixel and the coordinate point in the 2D coordinate system of the captured image data captured by the image capturing unit 101. The conversion formula obtained by (1) is obtained at the time of camera calibration.

上述したように、本実施形態において、観察角度の推定は、事前に撮像部101に対してカメラキャリブレーション(カメラ較正)が行われることにより、検出システムにおける呈色反応検出処理の実行時に撮像部101の内部パラメタが既知であり、かつ分析キット容器900及び呈色反応出現領域902の三次元形状が既知であることが前提である。これにより、呈色反応出現領域902の撮像画像データを撮像し、上記座標変換式によって三次元座標系における座標点と撮像画像データの二次元座標系のピクセルとの複数の対応点情報を得て、この対応点座標から撮像部101と呈色反応出現領域902との相対位置関係を推定できる。すなわち、呈色反応出現領域902を撮像した際における、三次元座標系における撮像部101の観察位置及び観察角度(撮像方向)が推定できる。   As described above, in this embodiment, the observation angle is estimated by performing camera calibration (camera calibration) on the imaging unit 101 in advance, so that the imaging unit is executed when the color reaction detection process is performed in the detection system. It is assumed that the internal parameters 101 are known and the three-dimensional shapes of the analysis kit container 900 and the color reaction appearance region 902 are known. As a result, the imaged image data of the color reaction appearance region 902 is imaged, and information on a plurality of corresponding points between the coordinate point in the three-dimensional coordinate system and the pixel in the two-dimensional coordinate system of the imaged image data is obtained by the coordinate conversion formula. The relative positional relationship between the imaging unit 101 and the color reaction appearance region 902 can be estimated from the corresponding point coordinates. That is, the observation position and observation angle (imaging direction) of the imaging unit 101 in the three-dimensional coordinate system when the color reaction appearance region 902 is imaged can be estimated.

本実施形態において、例えばカメラキャリブレーションとしては、良く知られている手法の一つである、Z.Zhangによる解析手法(Z.Zhang, "A flexible new technique for camera calibration", IEEE Transactions on Pattern Analysis and Machine Intelligence, Vol.22, No.11, pages 1330-1334, 2000)を適用して、撮像画像データを撮像した際の観察角度を推定することができる。ただし、上記Z.Zhangによる解析手法を適用して観察角度の推定を行う場合、検出システムに入力する撮像画像データは、カメラキャリブレーション時に固定された焦点と同様の焦点(望ましくは同一の焦点)で撮像された画像データである必要がある。   In this embodiment, for example, camera calibration is one of well-known techniques, such as Z.Zhang, “A flexible new technique for camera calibration”, IEEE Transactions on Pattern Analysis. and Machine Intelligence, Vol. 22, No. 11, pages 1330-1334, 2000) can be applied to estimate the observation angle when the captured image data is captured. However, when the observation angle is estimated by applying the analysis method according to Z.Zhang, the captured image data input to the detection system is the same focus (preferably the same focus) as the focus fixed during camera calibration. The image data must be captured at

画像変換部105は、呈色反応出現領域902の撮像画像データにおける呈色反応パターンと、予め登録された呈色反応出現領域902に現れる全ての呈色反応のパターン(参照パターン群)を比較するため、撮像画像データの正規化を行う。撮像画像データ中の呈色反応出現領域902上では全ての三次元座標が既知のため、参照パターン群が撮像された際の外部パラメタ、内部パラメタを用いて呈色反応出現領域902上の全ての三次元座標を再投影すれば、参照パターン群と同じ座標系で呈色反応出現領域902における呈色反応パターンを比較することができる。すなわち、画像変換部105は、求められた撮像角度αに基づき、撮像画像データの呈色反応出現領域902を、検査結果を判定するラインの参照パターンが示された参照撮像画像データにおける参照呈色反応出現領域の面と平行かつ重なり合う検出用撮像画像データに変換する。この検出用撮像画像データは、三次元座標系において、参照撮像画像データと同様の撮像位置及び撮像角度から撮像した画像に変換したものである。   The image conversion unit 105 compares the color reaction pattern in the captured image data of the color reaction appearance area 902 with all the color reaction patterns (reference pattern groups) appearing in the color reaction appearance area 902 registered in advance. Therefore, the captured image data is normalized. Since all three-dimensional coordinates are known on the color reaction appearance region 902 in the captured image data, all the color reaction appearance regions 902 using the external parameters and internal parameters when the reference pattern group is imaged are used. If the three-dimensional coordinates are reprojected, the color reaction patterns in the color reaction appearance region 902 can be compared in the same coordinate system as the reference pattern group. That is, the image conversion unit 105 displays the color reaction appearance region 902 of the captured image data based on the obtained imaging angle α, and the reference color in the reference captured image data in which the reference pattern of the line for determining the inspection result is shown. It converts into the picked-up image data for a detection which is parallel and overlaps with the surface of a reaction appearance area | region. The detected captured image data is converted into an image captured from the same imaging position and imaging angle as the reference captured image data in the three-dimensional coordinate system.

類似度算出部106は、呈色反応出現領域902の撮像画像データと、予め画像データ記憶部109に登録された参照パターン群のデータを順次参照し、類似度を算出する。これらの画像は画像変換部105によって正規化されているので、類似度算出部106は、呈色反応出現領域902上の全ての画素についてテンプレートマッチングを行い、それにより得られたスコアを類似度とする。ここで、類似度算出部106は、テンプレートマッチングが行う際、例えば、撮像画像データの呈色反応出現領域902の画像データと参照パターン群の画像データとの各々において対応する画素毎の輝度値の平均二乗誤差を求める。そして、類似度算出部106は、上記平均二乗誤差を全ての画素(ピクセル)あるいは一部の対応する画素において加算し、この加算結果を類似度を示す数値として出力する。したがって、類似度の数値が低いほど、撮像画像データと参照パターン群のデータとは類似している。   The similarity calculation unit 106 sequentially refers to the captured image data of the color reaction appearance region 902 and reference pattern group data registered in advance in the image data storage unit 109 to calculate the similarity. Since these images are normalized by the image conversion unit 105, the similarity calculation unit 106 performs template matching for all the pixels on the color reaction appearance region 902, and the score obtained thereby is used as the similarity. To do. Here, when the template matching is performed, the similarity calculation unit 106 calculates the luminance value for each pixel corresponding to each of the image data of the color reaction appearance region 902 of the captured image data and the image data of the reference pattern group, for example. Find the mean square error. Then, the similarity calculation unit 106 adds the above mean square error in all pixels (pixels) or some corresponding pixels, and outputs the addition result as a numerical value indicating the similarity. Therefore, the lower the similarity value, the more similar the captured image data and the reference pattern group data.

図4は、画像データ記憶部109に予め記憶されている参照パターンと検査結果との対応を示すテーブルの構成例を示す図である。
図4(a)は、参照パターン識別情報と参照パターン画像インデックスとの対応を示す参照パターンテーブルの構成例である。参照パターン識別情報は、参照パターン個々を識別する識別情報である。参照パターン画像インデックスは、画像データ記憶部109における参照パターンの画像が記憶されているアドレスを示している。
図4(b)は、参照パターン識別情報と参照パターンの示す検査結果との対応を示す検査結果テーブルの構成例である。検査結果は、呈色反応ラインのテストラインのキャプチャ抗体に結合された被検出対象物に対応する検査の結果を示している。
図4(c)は、参照パターン識別情報と参照パターンの示す検査結果との対応を示す類似度テーブルの構成例である。類似度は、検出用撮像画像データにおける呈色反応パターンと、各参照パターンとの類似の度合いを示している。
FIG. 4 is a diagram illustrating a configuration example of a table indicating the correspondence between the reference pattern stored in advance in the image data storage unit 109 and the inspection result.
FIG. 4A is a configuration example of a reference pattern table showing the correspondence between the reference pattern identification information and the reference pattern image index. The reference pattern identification information is identification information for identifying each reference pattern. The reference pattern image index indicates an address where the image of the reference pattern in the image data storage unit 109 is stored.
FIG. 4B is a configuration example of an inspection result table indicating correspondence between the reference pattern identification information and the inspection result indicated by the reference pattern. The inspection result indicates the result of the inspection corresponding to the detection target object bound to the capture antibody of the test line of the color reaction line.
FIG. 4C is a configuration example of a similarity table indicating the correspondence between the reference pattern identification information and the inspection result indicated by the reference pattern. The degree of similarity indicates the degree of similarity between the color reaction pattern in the detected captured image data and each reference pattern.

図1に戻り、類似度算出部106は、画像データ記憶部109における参照パターンテーブルを参照し、順次、参照パターン画像インデックスを読み出す。そして、類似度算出部106は、参照パターン画像インデックスにより、画像データ記憶部109から参照パターンの画像を読み出す。そして、類似度算出部106は、画像データ記憶部109から順次読み出す参照パターンと、検出用撮像画像データにおける呈色反応パターンとの類似度を求め、求めた類似度を、画像データ記憶部109における類似度テーブルにおいて、それぞれ対応する参照パターンの参照パターン識別情報の類似度の欄に書き込んで記憶させる。   Returning to FIG. 1, the similarity calculation unit 106 refers to the reference pattern table in the image data storage unit 109 and sequentially reads the reference pattern image index. Then, the similarity calculation unit 106 reads an image of the reference pattern from the image data storage unit 109 using the reference pattern image index. Then, the similarity calculation unit 106 obtains the similarity between the reference pattern sequentially read from the image data storage unit 109 and the color reaction pattern in the detected captured image data, and the obtained similarity is obtained in the image data storage unit 109. In the similarity table, the information is written and stored in the similarity column of the reference pattern identification information of the corresponding reference pattern.

呈色反応検出部107は、画像データ記憶部109に記憶されている類似度テーブルを参照し、この類似度テーブルから、参照パターン群の全てに対応する検出用撮像画像データの呈色反応パターンとの類似度を読み出す。
そして、呈色反応検出部107は、読み出した全ての参照パターン群の類似度各々と、予め設定されている類似閾値と比較し、類似閾値を下回るものの中で最も類似度が低い(最も類似している)参照パターンを選択する。
The color reaction detection unit 107 refers to the similarity table stored in the image data storage unit 109, and from this similarity table, the color reaction pattern of the detected captured image data corresponding to all the reference pattern groups and Read the similarity of.
Then, the color reaction detection unit 107 compares each of the read similarities of all the reference pattern groups with a preset similarity threshold, and the similarity is the lowest among those below the similarity threshold (the most similar). Select the reference pattern.

この類似閾値は、呈色反応出現領域の撮像画像が参照パターン群の画像のうちいずれかと一致することを保証する値であり、参照パターン群の各画像データと、それに対応する撮像画像データの間で計算される類似度を目安に設定される。検出用撮像画像データの呈色反応パターンに対し、参照パターン群の画像データの内で最も一致するものは、それ以外の画像データに比べて類似度の差が顕著となると考えられる。したがって、類似度が類似閾値を下回る参照パターンは、参照パターン群において通常ただ一つである。
また、類似閾値を下回るものが複数あった場合、呈色反応検出部107は、その中で最も類似度の低い参照パターンを選択する。そして、呈色反応検出部107は、画像データ記憶部109に記憶されている検査結果テーブルを参照し、選択した参照パターンの参照パターン識別情報に対応する検査結果を抽出する。
The similarity threshold is a value that guarantees that the captured image of the color reaction appearance region matches one of the images of the reference pattern group, and is between each image data of the reference pattern group and the corresponding captured image data. It is set by using the similarity calculated in. It is considered that the difference in similarity between the image data of the reference pattern group and the color pattern reaction pattern of the detected captured image data that is the most similar to the other image data is significant. Therefore, there is usually only one reference pattern whose similarity is below the similarity threshold in the reference pattern group.
In addition, when there are a plurality of samples that are below the similarity threshold, the color reaction detection unit 107 selects the reference pattern with the lowest similarity among them. Then, the color reaction detection unit 107 refers to the inspection result table stored in the image data storage unit 109 and extracts the inspection result corresponding to the reference pattern identification information of the selected reference pattern.

表示部108は、表示する液晶ディスプレイなどの表示装置であり、呈色反応検出部107が抽出した検査結果を表示画面に表示する。あるいは、図示しないプリンタなどの印刷装置から、呈色反応検出部107が抽出した検査結果を出力するように構成しても良い。   The display unit 108 is a display device such as a liquid crystal display for displaying, and displays the examination result extracted by the color reaction detection unit 107 on the display screen. Alternatively, the inspection result extracted by the color reaction detection unit 107 may be output from a printing apparatus such as a printer (not shown).

また、撮像制御部104は、撮像時において、呈色反応出現領域902を撮像する際の観察角度が予め設定された角度範囲に入っているか否かの判定を行う。ここで、角度範囲とは、画像変換部105が画像変換した際、呈色反応パターンにおいて呈色反応検出が可能な情報量を保持しうる撮像画像データが撮像できる観察角度の範囲を示している。例えば、呈色反応出現領域902の法線400に対して、観察方向がほぼ直交するような観察角度α(すなわち、α=90°あるいは270°)で撮影をすると、撮像画像データにおける呈色反応出現領域902の画像の画素が非常に少なくなり、呈色反応ラインが不鮮明となり呈色反応検出を精度よく行うことができなくなる。   Further, the imaging control unit 104 determines whether or not the observation angle at the time of imaging the color reaction appearance region 902 is within a preset angle range during imaging. Here, the angle range indicates a range of observation angles at which captured image data that can hold an amount of information capable of detecting a color reaction in the color reaction pattern when the image conversion unit 105 performs image conversion can be captured. . For example, when photographing is performed at an observation angle α (that is, α = 90 ° or 270 °) such that the observation direction is substantially orthogonal to the normal line 400 of the color reaction appearance region 902, the color reaction in the captured image data. The number of pixels in the image of the appearance area 902 becomes very small, the color reaction line becomes unclear, and the color reaction detection cannot be performed accurately.

このため、撮像制御部104は、撮像部101の撮像画像データの撮像方向である観察角度を、観察角度算出部103に対して推定させる。
そして、撮像制御部104は、観察角度算出部103が推定した観察角度が角度範囲に入っている場合、撮像処理における角度条件を満たし、一方、推定された観察角度が角度範囲に入っていない場合、撮像処理における角度条件を満たさないとする表示を表示部108の表示画面に表示し、ユーザに対して角度範囲の観察角度に調整することを促す。このとき、撮像制御部104は、表示部108の表示画面に上下左右に少し動かすことを通知する表示を行う。あるいは、撮像制御部104は、撮像部101を撮像する際、表示部108に対して、表示画面に角度範囲に入る観察角度となるように、分析キット容器900の画像の形状に合わせた枠を表示する。
Therefore, the imaging control unit 104 causes the observation angle calculation unit 103 to estimate the observation angle that is the imaging direction of the captured image data of the imaging unit 101.
When the observation angle estimated by the observation angle calculation unit 103 is within the angle range, the imaging control unit 104 satisfies the angle condition in the imaging process, while the estimated observation angle is not within the angle range. A display indicating that the angle condition in the imaging process is not satisfied is displayed on the display screen of the display unit 108 to prompt the user to adjust the observation angle within the angle range. At this time, the imaging control unit 104 displays on the display screen of the display unit 108 a notification notifying that it is moved slightly up and down and left and right. Alternatively, when imaging the imaging unit 101, the imaging control unit 104 sets a frame that matches the shape of the image of the analysis kit container 900 so that the display unit 108 has an observation angle that falls within an angle range on the display screen. indicate.

また、撮像制御部104は、撮像する際に、画像データ記憶部109に記憶されている参照パターン群の画像データに対し、撮像部101が比較可能品質を有する撮像画像データを撮像する撮像条件を満足しているか否かの判定を行う。また、撮像条件における露光条件に対して、照明(たとえばフラッシュ光源)の有無あるいは照明の強度を必要に応じて加える構成としても良い。   In addition, the imaging control unit 104 sets imaging conditions for imaging captured image data having comparable quality with respect to the image data of the reference pattern group stored in the image data storage unit 109 when imaging. Determine if you are satisfied. Further, it may be configured such that the presence or absence of illumination (for example, a flash light source) or the intensity of illumination is added as necessary to the exposure conditions in the imaging conditions.

また、撮像制御部104は、撮像条件として、撮像部101における露光条件を設定する際、輝度ヒストグラムを生成する。撮像制御部104は、各画素の階調度の分布を示すものであり、撮像画像データにおける階調度の分布が高階調度側あるいは低階調度側に偏っていないか否かの判定において、生成した輝度ヒストグラムを用いている。例えば、輝度ヒストグラムにおける階調度の分布が低階調度側に偏っている場合、すなわち、階調度が「0」から「255」の256段階で表現されており、撮像画像データにおける階調度「0」近傍の画素が多い場合、撮像画像データに黒つぶれが発生して正解画像データとの比較が行えなくなる。一方、輝度ヒストグラムにおける階調度の分布が高階調度側に偏っている場合、すなわち撮像画像データにおける階調度「255」近傍の画素が多い場合、撮像画像データに白飛びが発生して正解画像データとの比較が行えなくなる。   Further, the imaging control unit 104 generates a luminance histogram when setting an exposure condition in the imaging unit 101 as an imaging condition. The imaging control unit 104 indicates the distribution of the gradation of each pixel, and the generated luminance in determining whether the distribution of the gradation in the captured image data is not biased toward the high gradation level or the low gradation level. A histogram is used. For example, when the distribution of gradation in the luminance histogram is biased toward the low gradation, that is, the gradation is expressed in 256 levels from “0” to “255”, and the gradation in the captured image data is “0”. When there are many neighboring pixels, blackout occurs in the captured image data, and comparison with the correct image data cannot be performed. On the other hand, when the distribution of the gradation in the luminance histogram is biased toward the high gradation, that is, when there are many pixels in the vicinity of the gradation “255” in the captured image data, whiteout occurs in the captured image data and the correct image data Cannot be compared.

このため、輝度ヒストグラムの分布が階調度が「0」から「255」の範囲の中央近傍に存在するように、露光条件を設定する必要がある。
撮像制御部104は、輝度ヒストグラムの階調度の分布に基づき、照明の調整やシャッタースピードの変更が必要か否かの判定を行う。撮像制御部104は、黒つぶれが発生することが推定され、輝度ヒストグラムの分布を高階調度側にシフトさせる照明の調整もしくはシャッタースピードの変更が必要な場合、露光制御部102に対して撮像時における呈色反応出現領域200の照明を所定の強度で行わせるか(例えばフラッシュ光を撮像方向に照射させる)、またはシャッタースピードを長くして輝度値を調整する。また、撮像制御部104は、呈色反応検出システム1が露光制御部102及び照明を有していない場合、ユーザに対して必要な光強度の照明を呈色反応出現領域200に対して照射することを促す表示を表示部108の表示画面に表示する。
For this reason, it is necessary to set the exposure conditions so that the distribution of the luminance histogram exists in the vicinity of the center of the range of gradation from “0” to “255”.
The imaging control unit 104 determines whether it is necessary to adjust the illumination or change the shutter speed based on the distribution of the gradation levels of the luminance histogram. When it is estimated that blackout will occur and the adjustment of illumination or shifting of the shutter speed is required to shift the distribution of the luminance histogram to the higher gradation level, the imaging control unit 104 instructs the exposure control unit 102 during imaging. The color reaction appearance region 200 is illuminated with a predetermined intensity (for example, flash light is irradiated in the imaging direction), or the brightness value is adjusted by increasing the shutter speed. In addition, when the color reaction detection system 1 does not have the exposure control unit 102 and illumination, the imaging control unit 104 irradiates the color reaction appearance region 200 with illumination having a light intensity necessary for the user. A display prompting the user is displayed on the display screen of the display unit 108.

次に、図5は、第1の実施形態の検出システムにおける簡易検査紙や簡易検査薬を用いた呈色反応検出対象に対する呈色反応検出処理の動作例を示すフローチャートである。
ステップS101:
撮像制御部104は、撮像部101における呈色反応検出対象の現在の撮像条件を検出、例えば観察角度、露光条件などを検出する。
Next, FIG. 5 is a flowchart illustrating an operation example of the color reaction detection process for the color reaction detection target using the simple test paper and the simple test medicine in the detection system of the first embodiment.
Step S101:
The imaging control unit 104 detects a current imaging condition of a color reaction detection target in the imaging unit 101, for example, an observation angle and an exposure condition.

ステップS102:
撮像制御部104は、露光条件などの撮像条件の全てが、参照パターン群における参照パターンの画像データと比較することが可能な画質の撮像画像データを撮像できる撮像条件であるか否かの判定を行う。
このとき、撮像制御部104は、参照パターン群における参照パターンの画像データと比較することが可能な画質の撮像画像データを撮像できる撮像条件である場合、処理をステップS103へ進める。一方、撮像制御部104は、参照パターン群における参照パターンの画像データと比較することが可能な画質の撮像画像データを撮像できる撮像条件でない場合、処理をステップS104へ進める。
Step S102:
The imaging control unit 104 determines whether or not all of the imaging conditions such as the exposure condition are imaging conditions that can capture the captured image data with image quality that can be compared with the image data of the reference pattern in the reference pattern group. Do.
At this time, the imaging control unit 104 advances the process to step S103 if the imaging condition allows imaging of captured image data with image quality that can be compared with the image data of the reference pattern in the reference pattern group. On the other hand, the imaging control unit 104 advances the process to step S <b> 104 when the imaging condition is not sufficient to capture the captured image data with image quality that can be compared with the image data of the reference pattern in the reference pattern group.

ステップS103:
撮像制御部104は、撮像画像データにおける呈色反応出現領域902の撮像位置を抽出する。すなわち、撮像制御部104は、撮像部101の撮像範囲内における分析キット容器900(呈色反応検出対象)の3次元形状を得る。そして、撮像制御部104は、得られた分析キット容器900の3次元形状と、予め記憶されている参照用の分析キット容器900の3次元形状とを比較し、撮像部101の撮像範囲内における呈色反応出現領域902領域を抽出する。
Step S103:
The imaging control unit 104 extracts the imaging position of the color reaction appearance region 902 in the captured image data. That is, the imaging control unit 104 obtains the three-dimensional shape of the analysis kit container 900 (color reaction detection target) within the imaging range of the imaging unit 101. Then, the imaging control unit 104 compares the obtained three-dimensional shape of the analysis kit container 900 with the three-dimensional shape of the reference analysis kit container 900 stored in advance, and within the imaging range of the imaging unit 101. A color reaction appearance region 902 region is extracted.

ステップS104:
撮像制御部104は、撮像条件において満たされていない条件を表示部108の表示画面に表示し、ユーザに対して撮像条件における満たされていない条件の調整を示唆する。
Step S104:
The imaging control unit 104 displays a condition that is not satisfied in the imaging condition on the display screen of the display unit 108, and suggests adjustment of the condition that is not satisfied in the imaging condition to the user.

ステップS105:
撮像制御部104は、撮像部101の撮像範囲における呈色反応出現領域902と、予め記憶されている分析キット容器900の3次元形状における呈色反応出現領域902とを比較する。そして、撮像制御部104は、呈色反応出現領域902全体が撮像画像データに含まれているか否か、すなわち観察領域内に呈色反応出現領域902全体が含まれているか否かの判定を行う。
このとき、撮像制御部104は、呈色反応出現領域902全体が撮像画像データに含まれている場合、処理をステップS106へ進め、一方、呈色反応出現領域902全体が撮像画像データに含まれていない場合、処理をステップS107へ進める。
Step S105:
The imaging control unit 104 compares the color reaction appearance region 902 in the imaging range of the imaging unit 101 with the color reaction appearance region 902 in the three-dimensional shape of the analysis kit container 900 stored in advance. Then, the imaging control unit 104 determines whether or not the entire color reaction appearance region 902 is included in the captured image data, that is, whether or not the entire color reaction appearance region 902 is included in the observation region. .
At this time, if the entire color reaction appearance region 902 is included in the captured image data, the imaging control unit 104 advances the process to step S106, while the entire color reaction appearance region 902 is included in the captured image data. If not, the process proceeds to step S107.

ステップS106:
撮像制御部104は、呈色反応出現領域902の撮像方向、すなわち観察角度の推定処理を観察角度算出部103に行わせる。
これにより、観察角度算出部103は、撮像部101の撮像範囲における撮像画像データから得られる分析キット容器900の3次元形状と、予め記憶されている3次元座標系における分析キット容器900の3次元形状とを比較することにより、呈色反応出現領域902観察角度を推定する。ここで、観察角度算出部103は、上記比較により、撮像部101が分析キット容器900を撮像する撮像方向を求める。そして、観察角度算出部103は、3次元座標系における分析キット容器900の呈色反応出現領域902が添付されている面(分析キット容器900の上面あるいは下面の呈色反応出現領域902が添付されているいずれかの面)の法線と、撮像部101の撮像方向とのなす角度を観察角度として求め、撮像制御部104に対して出力する。
Step S106:
The imaging control unit 104 causes the observation angle calculation unit 103 to perform processing for estimating the imaging direction of the color reaction appearance region 902, that is, the observation angle.
As a result, the observation angle calculation unit 103 performs the three-dimensional shape of the analysis kit container 900 obtained from the captured image data in the imaging range of the imaging unit 101, and the three-dimensional analysis kit container 900 in a pre-stored three-dimensional coordinate system. The color reaction appearance region 902 observation angle is estimated by comparing the shape. Here, the observation angle calculation unit 103 obtains an imaging direction in which the imaging unit 101 images the analysis kit container 900 based on the comparison. Then, the observation angle calculation unit 103 has a surface to which the color reaction appearance region 902 of the analysis kit container 900 in the three-dimensional coordinate system is attached (a color reaction appearance region 902 on the upper surface or the lower surface of the analysis kit container 900 is attached. The angle formed by the normal of any one of the planes) and the imaging direction of the imaging unit 101 is obtained as an observation angle, and is output to the imaging control unit 104.

ステップS107:
撮像制御部104は、撮像部101の撮像範囲内に呈色反応出現領域902の領域が全て含まれるように、撮像部101の撮像する撮像位置を調整することを表示部108の表示画面に表示し、ユーザに対して撮像位置の変更を示唆する。
Step S107:
The imaging control unit 104 displays on the display screen of the display unit 108 that the imaging position captured by the imaging unit 101 is adjusted so that the entire color reaction appearance region 902 is included in the imaging range of the imaging unit 101. Then, the change of the imaging position is suggested to the user.

ステップS108:
撮像制御部104は、呈色反応出現領域902全体が撮像画像データを撮像する撮像方向、すなわち観察角度が予め設定された角度範囲に入っているか否かの判定を行う。
このとき、撮像制御部104は、撮像部101の観察角度が角度範囲内にある場合、処理をステップS109へ進め、一方、撮像部101の観察角度が角度範囲内にない場合、処理をステップS110へ進める。
Step S108:
The imaging control unit 104 determines whether or not the entire color reaction appearance region 902 is in the imaging direction in which the captured image data is captured, that is, the observation angle is within a preset angle range.
At this time, if the observation angle of the imaging unit 101 is within the angle range, the imaging control unit 104 advances the process to step S109. On the other hand, if the observation angle of the imaging unit 101 is not within the angular range, the process proceeds to step S110. Proceed to

ステップS109:
撮像制御部104は、呈色反応出現領域902の撮像が可能であることを示す画像を、表示部108の表示画面に表示し、呈色反応出現領域902の撮像をユーザに対して促す。
そして、ユーザは、表示画面を確認して、呈色反応検出システム1の入力手段から、撮像指示を入力する。
これにより、撮像制御部104は、撮像部101に対して撮像処理を行わせて、撮像画像データを得る。
Step S109:
The imaging control unit 104 displays an image indicating that the color reaction appearance region 902 can be imaged on the display screen of the display unit 108 and prompts the user to image the color reaction appearance region 902.
Then, the user confirms the display screen and inputs an imaging instruction from the input means of the color reaction detection system 1.
Thereby, the imaging control unit 104 causes the imaging unit 101 to perform imaging processing to obtain captured image data.

ステップS110:
撮像制御部104は、撮像部101の観察角度が予め設定されている角度範囲以内に含まれるように、撮像部101の撮像する撮像方向を調整することを表示部108の表示画面に表示し、ユーザに対して撮像方向の変更を示唆する。
Step S110:
The imaging control unit 104 displays on the display screen of the display unit 108 that the imaging direction of the imaging unit 101 is adjusted so that the observation angle of the imaging unit 101 falls within a preset angle range. It suggests the user to change the imaging direction.

ステップS111:
画像変換部105は、観察角度算出部103から供給される撮像角度に基づき、撮像画像データの呈色反応出現領域902を、検査結果を判定するラインの参照パターンが示された参照撮像画像データにおける参照呈色反応出現領域の面と平行かつ重なり合う検出用撮像画像データに変換する。すなわち、画像変換部105は、撮像画像データの撮像位置及び観察角度を変換して、検査結果を判定するラインの参照パターンが示された参照撮像画像データと同様の撮像位置及び観察角度とした検出用撮像画像データを生成する。
これにより、画像変換部105は、撮像画像データの呈色反応出現領域902と参照撮像画像データにおける参照呈色反応出現領域とを、同様の撮像位置及び観察角度として比較することが可能となる。また、画像変換部105は、画像データ記憶部109の参照パターン群における参照パターン各々の画像とテンプレートマッチングできるように、撮像画像データの正規化を行い、検出用撮像画像データを生成する。
Step S111:
Based on the imaging angle supplied from the observation angle calculation unit 103, the image conversion unit 105 displays the color reaction appearance region 902 of the captured image data in the reference captured image data in which the reference pattern of the line for determining the inspection result is indicated. It converts into the picked-up image data for a detection which is parallel and overlaps with the surface of a reference color reaction appearance area. That is, the image conversion unit 105 converts the imaging position and the observation angle of the captured image data, and detects the same imaging position and observation angle as the reference captured image data in which the reference pattern of the line for determining the inspection result is shown. The captured image data is generated.
As a result, the image conversion unit 105 can compare the color reaction appearance region 902 of the captured image data with the reference color reaction appearance region of the reference captured image data as the same imaging position and observation angle. Further, the image conversion unit 105 normalizes the captured image data so as to perform template matching with each image of the reference pattern in the reference pattern group of the image data storage unit 109, and generates captured image data for detection.

ステップS112:
類似度算出部106は、画像データ記憶部109の参照パターンテーブルの参照パターン群から順次参照パターンの画像データを読み出し、この読み出した参照パターンと検出用撮像画像データの呈色反応出現領域902における呈色反応パターンとをテンプレートマッチングを行う。
ここで、類似度算出部106は、参照パターンテーブルの参照パターン群における全ての参照パターンと、検出用撮像画像データの呈色反応出現領域902における呈色反応パターンとをテンプレートマッチングを行う。
そして、類似度算出部106は、参照パターン群における参照パターンと、テンプレートマッチングにより求めた検出用撮像画像データの呈色反応出現領域902における呈色反応パターンとの類似度を、画像データ記憶部109の類似度テーブルに対して、各参照パターンの参照パターン識別情報に対応させて、それぞれの参照パターンと呈色反応パターンとの類似度を書き込んで記憶させる。
Step S112:
The similarity calculation unit 106 sequentially reads the reference pattern image data from the reference pattern group of the reference pattern table of the image data storage unit 109, and presents the read reference pattern and the detected captured image data in the color reaction appearance region 902. Template matching is performed with the color reaction pattern.
Here, the similarity calculation unit 106 performs template matching between all the reference patterns in the reference pattern group of the reference pattern table and the color reaction patterns in the color reaction appearance region 902 of the detection captured image data.
Then, the similarity calculation unit 106 uses the image data storage unit 109 to calculate the similarity between the reference pattern in the reference pattern group and the color reaction pattern in the color reaction appearance region 902 of the detected captured image data obtained by template matching. In the similarity table, the similarity between each reference pattern and the color reaction pattern is written and stored in association with the reference pattern identification information of each reference pattern.

ステップS113:
呈色反応検出部107は、画像データ記憶部109の類似度テーブルを参照し、この類似度テーブルにおける全ての参照パターンに対応する類似度のなかから、あらかじめ設定された類似閾値を超える参照パターンの有無の判定を行う。
このとき、呈色反応検出部107は、類似閾値を超える参照パターンがある場合、処理をステップS114へ進め、一方、類似閾値を超える参照パターンが無い場合、処理をステップS115へ進める。
Step S113:
The color reaction detection unit 107 refers to the similarity table of the image data storage unit 109, and from among the similarities corresponding to all the reference patterns in the similarity table, a reference pattern that exceeds a preset similarity threshold value. The presence / absence judgment is performed.
At this time, if there is a reference pattern that exceeds the similarity threshold, the color reaction detection unit 107 proceeds to step S114. On the other hand, if there is no reference pattern that exceeds the similarity threshold, the process proceeds to step S115.

ステップS114:
呈色反応検出部107は、類似度テーブルにおいて類似閾値を超える参照パターンが複数ある場合、最も類似度の高い参照パターンを選択する。そして、呈色反応検出部107は、画像データ記憶部109の検査結果テーブルから、選択した参照パターンの参照パターン識別情報に対応した検査結果を抽出する。呈色反応検出部107は、検査結果テーブルから抽出した検査結果を、表示部108の表示画面に表示して処理を終了する。
Step S114:
When there are a plurality of reference patterns exceeding the similarity threshold in the similarity table, the color reaction detection unit 107 selects the reference pattern with the highest similarity. Then, the color reaction detection unit 107 extracts an inspection result corresponding to the reference pattern identification information of the selected reference pattern from the inspection result table of the image data storage unit 109. The color reaction detection unit 107 displays the inspection result extracted from the inspection result table on the display screen of the display unit 108 and ends the process.

ステップS115:
呈色反応検出部107は、呈色反応出現領域200の撮像画像に対応する参照パターンが、参照パターン群のなかに無いと判定し、表示部108に呈色反応が検出できなかったことを表示して終了する。
Step S115:
The color reaction detection unit 107 determines that the reference pattern corresponding to the captured image of the color reaction appearance region 200 is not in the reference pattern group, and displays on the display unit 108 that the color reaction could not be detected. And exit.

上述した構成により、本実施形態によれば、呈色反応出現領域902を撮像した撮像画像データと、参照パターン群における呈色反応出現領域902に現れる全ての呈色反応パターンとを比較し、検体検査の呈色反応検出を行う。このため、本実施形態によれば、従来のように高価で特殊な検出装置を用いず、かつ呈色反応出現領域902の設置状況(複数種類のテストラインが存在する分析キットなど)に依存することがなく、汎用的なデジタルカメラのような簡易な画像撮像装置による呈色反応出現領域902の撮像画像によって、簡易検査紙や簡易検査薬を用いた分析キットにおける呈色反応パターンの検出を容易に、高い精度で行うことが可能となる。   With the configuration described above, according to the present embodiment, the captured image data obtained by imaging the color reaction appearance region 902 is compared with all the color reaction patterns that appear in the color reaction appearance region 902 in the reference pattern group, and the specimen Performs color reaction detection for inspection. Therefore, according to the present embodiment, an expensive and special detection device is not used as in the prior art, and it depends on the installation state of the color reaction appearance region 902 (such as an analysis kit having a plurality of types of test lines). Easily detect the color reaction pattern in an analysis kit using simple test paper or simple test chemicals by using the captured image of the color reaction appearance region 902 with a simple image capturing device such as a general-purpose digital camera. In addition, it is possible to carry out with high accuracy.

ここで、呈色反応検出システムの解析対象の分析キット900について詳述する。
分析キット900は、図2に例示した通り、呈色反応出現領域902が平面上のものでもよいし、内部に検査薬などが充填された円柱状などのチューブ型の形状、あるいは呈色反応出現領域902の媒体として、pH(ピーエッチ)試験紙(リトマス試験紙を含む)、尿検査紙、酸化度測定紙(食用油検査用)などの簡易検査紙のような紙形状のものでもよい。
また、平面上の呈色反応出現領域をもつ分析キットにおいて、呈色反応出現領域902における観察対称面901における呈色反応を示す呈色反応領域が図2に示すライン形状であっても良いし、ドット形状あるいはスポット形状でも良い。
Here, the analysis kit 900 to be analyzed by the color reaction detection system will be described in detail.
As illustrated in FIG. 2, the analysis kit 900 may have a color reaction appearance region 902 on a flat surface, a tube shape such as a cylindrical shape filled with a test agent, or a color reaction appearance. The medium in the region 902 may be in the form of paper such as simple test paper such as pH (peech etch) test paper (including litmus test paper), urine test paper, and oxidation degree measurement paper (for cooking oil test).
In addition, in an analysis kit having a color reaction appearance area on a plane, the color reaction area showing the color reaction on the observation symmetry plane 901 in the color reaction appearance area 902 may be the line shape shown in FIG. Alternatively, a dot shape or a spot shape may be used.

平面上の呈色反応出現領域の中には、図2に例示した通り、滴下部903に被検出対象物質を滴下して、目的物質の各々の呈色反応出現領域で呈色反応を示すイムノクロマトグラフィー法を用いた検査を行う分析キットや、試験紙や試薬が観察対称面901に設けられている(例えば、貼り付けられている)プレートを被検出対象物質に浸漬して呈色反応を見る分析キットでもよい。
また、分析キットの中にはスポイトのようなチューブ状の呈色反応出現領域を有しているものもあり、被検出対象物質を分析キットの吸水部から吸入して、チューブにおける非検出対象物のチューブ内の充填物(検査薬など)中における浸漬に応じた呈色反応を見るものもある。本発明における分析キットは、そのいずれでも良いし、これらの組み合わせで構成されてもよい。
In the color reaction appearance region on the plane, as illustrated in FIG. 2, as illustrated in FIG. 2, an immunochromatography in which a target substance to be detected is dropped on the dropping unit 903 and the color reaction appears in each color reaction appearance region of the target substance. Analyze kits that perform inspections using the graphic method, and observe the color reaction by immersing (for example, affixed) plates on which the test paper and reagents are provided on the observation symmetry plane 901 in the target substance to be detected. An analysis kit may be used.
Some analysis kits have a tube-like color reaction appearance region such as a dropper, and the target substance to be detected is sucked from the water absorption part of the analysis kit, and the non-detection target in the tube Some of them see a color reaction in response to immersion in a filling (test agent, etc.) in the tube. Any of these may be sufficient as the analysis kit in this invention, and you may be comprised by these combinations.

一方、チューブ型の分析キットは、呈色反応領域の形状が呈色反応出現領域902のように平面ではなく、筒(円柱)状となる場合がある。しかしながら、チューブ型の筒上の形状をした分析キットであっても、チューブ内における筒状の充填物の表面において、三次元座標が既知であるパタン(領域)が存在することを仮定すれば、平面の場合と同様に観察角度を推定することが可能である。つまり、そのパタン(領域)の三次元座標と撮像画像上の二次元ピクセル座標との対応を取ることにより、観察角度算出部103を用いて、すでに説明した平面上の観察対称面901における呈色反応を示す呈色反応領域を検出する場合と同様に観察角度を推定できる。   On the other hand, in the tube-type analysis kit, the shape of the color reaction region may not be a plane as in the color reaction appearance region 902, but may be a cylinder (column). However, even in the case of an analysis kit having a shape on a tube-type cylinder, assuming that there is a pattern (region) whose three-dimensional coordinates are known on the surface of the cylindrical packing in the tube, The observation angle can be estimated as in the case of a plane. In other words, by taking the correspondence between the three-dimensional coordinates of the pattern (region) and the two-dimensional pixel coordinates on the captured image, the observation angle calculation unit 103 is used to display the color on the observation symmetry plane 901 on the plane already described. The observation angle can be estimated as in the case of detecting the color reaction region indicating the reaction.

上述した分析キット900は、被検出対象物質がイムノクロマトグラフィー法を用いた典型的な被検出対象物質である特定のタンパク質でもよいし、またはウイルス、菌類、細菌等の微生物でもよい。
また、上述した分析キット900は、被検出対象物質が特定のDNA構造を抽出するために検出される核酸であってもよい。
さらに、上述した分析キット900は、被検出対象物質が、水質検査に混入された混入物質、油の劣化状態を検出する油酸化度を示す物質、あるいは食物に含まれる糖などの化学物質(例えば、果物におけるショ糖の含量による糖度の測定)であってもよい。
In the analysis kit 900 described above, the target substance to be detected may be a specific protein that is a typical target substance to be detected using an immunochromatography method, or may be a microorganism such as a virus, a fungus, or a bacterium.
Further, the analysis kit 900 described above may be a nucleic acid that is detected in order for the substance to be detected to extract a specific DNA structure.
Further, in the above-described analysis kit 900, the target substance to be detected is a chemical substance (for example, a saccharide contained in food, a substance showing an oil oxidation degree for detecting a deterioration state of oil, a mixed substance mixed in a water quality test, or the like. , Measurement of sugar content based on sucrose content in fruits).

呈色反応検出システムは、分析キット900において、観察対称面901における呈色反応出現領域902の色変化(異なる種類の色に変化)を検知するものでもよいし、色の濃度変化(同一の色の濃度の変化)を検知するものでもよい。
また、呈色反応検出システムは、分析キット900において、呈色反応出現領域902における蛍光や燐光を撮像し、この撮像画像における色変化(異なる種類の色に変化)を検知するものでもよいし、色の濃度変化(同一の色の濃度の変化)を検知するものでもよい。
In the analysis kit 900, the color reaction detection system may detect a color change (change to a different type of color) in the color reaction appearance region 902 on the observation symmetry plane 901, or a color density change (the same color). It is also possible to detect a change in the concentration of (a).
Further, the color reaction detection system may be one that captures fluorescence or phosphorescence in the color reaction appearance region 902 in the analysis kit 900 and detects a color change (change to a different type of color) in the captured image. A color density change (change in the density of the same color) may be detected.

また、被検出対象物質の分析キットにおける検査を行う際、呈色反応検出システムが呈色反応領域の変化を、静止画像ではなく動画像として撮像画像を撮像し、一定の連続時間において撮像された動画像から、呈色反応出現領域902における色変化または濃度変化の変化速度を検出するものでもよい。ここで、色変化とは、初期の色から予め設定された色に変化することを示している。これにより、測定者が色変化または濃度変化の時間を計測するより高い精度で変化時間を検出することができる。   In addition, when performing an inspection with an analysis kit for a target substance to be detected, the color reaction detection system captures a captured image as a moving image instead of a still image, and captures a change in the color reaction region, and is captured in a certain continuous time. It is also possible to detect the change speed of the color change or density change in the color reaction appearance region 902 from the moving image. Here, the color change indicates a change from an initial color to a preset color. As a result, the change time can be detected with higher accuracy than the measurer measures the color change or density change time.

<第2の実施形態>
以下、本発明の第2の実施形態について、図面を参照して説明する。
第2の実施形態は、図1に示す第1の実施形態による呈色反応検出システム1の構成と同様である。以下、第1の実施形態と異なる動作を説明する。また、第2の実施形態において、撮像画像データとしては、第1の実施形態と同様に、例えば白黒のようなモノトーンの画像を対象としている。
第1の実施形態においては、呈色反応ラインの有無による呈色反応パターンの検出を対象としていた。しかしながら、第2の実施形態による呈色反応検出システム1は、呈色反応ラインの有無のみでなく、呈色反応ラインの濃淡の検出を含む呈色反応パターンの判定を含んでいる。
<Second Embodiment>
Hereinafter, a second embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
The second embodiment is the same as the configuration of the color reaction detection system 1 according to the first embodiment shown in FIG. Hereinafter, operations different from those of the first embodiment will be described. In the second embodiment, the captured image data is a monotone image such as black and white, for example, as in the first embodiment.
In the first embodiment, detection of a color reaction pattern based on the presence or absence of a color reaction line is targeted. However, the color reaction detection system 1 according to the second embodiment includes not only the presence / absence of the color reaction line but also the determination of the color reaction pattern including the detection of the density of the color reaction line.

濃淡の判定の場合、光源環境が異なることにより、呈色反応パターンの呈色反応ラインの濃淡が異なった階調度で撮像されることになる。このため、検出用撮像画像データにおける呈色反応パターンの呈色反応ラインの濃淡と、参照パターンの呈色反応ラインの濃淡との比較を行う際、類似度の算出に誤差が生じることになる。
このため、予め参照パターン群における参照パターンの画像データを撮像した際の光源環境と同一環境において、分析キット容器900の表面、標識抗体反応部904の表面及び呈色反応出現領域902の下地の表面の所定の領域を参照領域として、この参照領域の画像データを補正用画像データとして撮像しておき、この補正用画像データを画像データ記憶部109に対して書き込んで記憶させておく。
In the case of light / dark determination, the light / light environment of the color reaction pattern causes the color reaction line of the color reaction pattern to be imaged at different gradations. For this reason, when comparing the density of the color reaction line of the color reaction pattern in the captured image data for detection with the density of the color reaction line of the reference pattern, an error occurs in the calculation of the similarity.
For this reason, in the same environment as the light source environment when the image data of the reference pattern in the reference pattern group is captured in advance, the surface of the analysis kit container 900, the surface of the labeled antibody reaction unit 904, and the surface of the base of the color reaction appearance region 902 The predetermined area is taken as a reference area, and the image data of the reference area is captured as correction image data, and the correction image data is written and stored in the image data storage unit 109.

そして、撮像制御部104は、撮像画像データを撮像した際、画像データ記憶部109から上記補正用画像データを読み出す。撮像制御部104は、読み出した参照領域の補正用画像データの階調度(参照輝度値)と、撮像した撮像画像データにおける参照領域の画像データの階調度(輝度値)とを比較する。ここで、参照領域の階調度は、例えば、参照領域内の各画素の階調度の平均値を用いる。
ここで、撮像制御部104は、撮像画像データにおける参照領域の画像データの階調度を、参照領域の補正用画像データの階調度で除算し、除算結果の数値を濃淡補正係数とする。そして、撮像制御部104は、撮像画像データの各画素の階調度に対して、上記濃淡補正係数を乗算し、撮像画像データの各画素の階調度の補正を行う。
上述した撮像画像データの各画素の階調度の補正は、例えば、図5のフローチャートにおけるステップS109における呈色反応出現領域の撮像処理、すなわち撮像画像データが撮像された後に、ステップS111における画像変換処理の前に行われる。
Then, the imaging control unit 104 reads the correction image data from the image data storage unit 109 when imaging the captured image data. The imaging control unit 104 compares the gradation level (reference luminance value) of the read-out correction area image data with the gradation level (luminance value) of the image data of the reference area in the captured image data. Here, the gradation value of the reference area is, for example, an average value of the gradation degrees of each pixel in the reference area.
Here, the imaging control unit 104 divides the gradation level of the image data of the reference area in the captured image data by the gradation level of the correction area image data of the reference area, and sets the numerical value of the division result as a density correction coefficient. Then, the imaging control unit 104 multiplies the gradation level of each pixel of the captured image data by the above-described density correction coefficient to correct the gradation level of each pixel of the captured image data.
For example, the correction of the gradation of each pixel of the captured image data described above is performed by, for example, imaging processing of the color reaction appearance region in step S109 in the flowchart of FIG. 5, that is, image conversion processing in step S111 after the captured image data is captured. Done before.

上述した構成により、本実施形態は、参照領域の補正用画像データの階調度に対する、撮像画像データにおける参照領域の画像データの階調度の比として濃淡補正係数を求め、この濃淡補正係数を撮像画像データの各画素の階調度に対して乗算して、撮像画像データを補正する。このため、本実施形態によれば、参照パターンの画像データを撮像した際の光源環境と同一環境においてした状態に、異なる光源環境で撮像した撮像画像データの各画素の階調度を補正することができる。これにより、本実施形態によれば、参照パターンの呈色反応ラインの濃淡との比較をテンプレートマッチングで行う際、参照パターンの光源環境と異なる光源環境下で撮像した撮像画像の呈色反応パターンとの比較処理を高い精度で行うことができる。   With the above-described configuration, the present embodiment obtains a density correction coefficient as a ratio of the gradation level of the image data in the reference area in the captured image data to the gradation level of the correction image data in the reference area, and uses this density correction coefficient as the captured image. The captured image data is corrected by multiplying the gradation level of each pixel of the data. For this reason, according to the present embodiment, it is possible to correct the gradation level of each pixel of the captured image data captured in a different light source environment in the same environment as the light source environment when the image data of the reference pattern is captured. it can. Thus, according to the present embodiment, when the template matching is used for comparison with the light and shade of the color reaction line of the reference pattern, the color reaction pattern of the captured image captured in a light source environment different from the light source environment of the reference pattern and The comparison process can be performed with high accuracy.

<第3の実施形態>
以下、本発明の第3の実施形態について、図面を参照して説明する。
第2の実施形態は、図1に示す第1の実施形態による呈色反応検出システム1の構成と同様である。以下、第1の実施形態と異なる動作を説明する。また、第3の実施形態において、撮像画像データとしては、カラー画像(各色成分RGBの濃淡を含む)を対象としている。
撮像画像データ及び参照パターンの画像データとしてカラー画像を用いて、撮像画像データの呈色反応パターンと参照パターンとを比較して呈色反応を検出する際、撮像画像データの色見が重要となる。
<Third Embodiment>
Hereinafter, a third embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
The second embodiment is the same as the configuration of the color reaction detection system 1 according to the first embodiment shown in FIG. Hereinafter, operations different from those of the first embodiment will be described. In the third embodiment, the captured image data is a color image (including the shades of each color component RGB).
Using color images as captured image data and reference pattern image data, and comparing the color reaction pattern of the captured image data with the reference pattern to detect a color reaction, the color appearance of the captured image data is important. .

撮像制御部104は、現在の撮像画像データを解析し、分析キットの呈色反応出現領域902の撮像画像に対して、露光制御部102の指示により光源環境の影響を排除する処理を行う。また、汎用のデジタルカメラにホワイトバランス機能が備わっている場合、ホワイトバランス機能を用いて、光源環境の影響を排除する処理を行っても良い。   The imaging control unit 104 analyzes the current captured image data, and performs a process of removing the influence of the light source environment on the captured image of the color reaction appearance region 902 of the analysis kit according to an instruction from the exposure control unit 102. When a general-purpose digital camera has a white balance function, the white balance function may be used to remove the influence of the light source environment.

また、色味(各画素の色成分RGBの階調度)の補正方法としては、以下の構成により行うことができる。分析キット容器900の観察対象面901における呈色反応出現領域902の表面の検査に影響を与えない位置(例えば、標識抗体反応部904から見て液滴部コントロールラインが生成される位置より遠い距離にある領域)に色味の異なる3個の補正用パッチを配置しておく。 ここで、検査に影響を与えない位置 とは、例えば観察対象面901において、標識抗体反応部904から呈色反応出現領域902におけるコントロールラインまでのテストラインが配置される領域以外の領域を示している。   In addition, as a method for correcting the color (gradation degree of the color component RGB of each pixel), the following configuration can be used. A position on the observation target surface 901 of the analysis kit container 900 that does not affect the inspection of the surface of the color reaction appearance region 902 (for example, a distance farther than a position where a droplet part control line is generated when viewed from the labeled antibody reaction part 904) 3), three correction patches having different colors are arranged in advance. Here, the position that does not affect the inspection indicates, for example, an area other than the area where the test line from the labeled antibody reaction unit 904 to the control line in the color reaction appearance area 902 is arranged on the observation target surface 901. Yes.

標準的な光源(例えばD65の光源)環境下で参照パターンを撮像し、同時に撮像される補正用パッチ各々の画像データから分光反射率を予め測定し、画像データ記憶部109に書き込んで記憶させておく。
この3個の補正用パッチ各々の分光反射率を用いて、撮像画像データにおける呈色反応パターンの色味の補正を行うことで、上記標準的な光源環境下で撮像した色味の撮像画像データを得ることができ、同一の光源環境下で撮像した参照パターン及び呈色反応パターンとして比較することが可能となる。
A reference pattern is imaged in a standard light source (for example, D65 light source) environment, spectral reflectance is measured in advance from the image data of each correction patch imaged at the same time, and is written and stored in the image data storage unit 109. deep.
By using the spectral reflectance of each of the three correction patches, the color of the color reaction pattern in the captured image data is corrected to obtain the captured image data of the color captured in the standard light source environment. Can be obtained and compared as a reference pattern and a color reaction pattern captured in the same light source environment.

標準的な光源で撮像された補正用パッチの色味がCgt(Rgt,Ggt,Bgt)と算出され、撮像画像データにおける補正用バッチの色味がCin(Rin,Gin,Bin)と算出された場合、色味Cgtと色味Cinとの間には、最も簡単な色補正の変換式を一例として適用した場合、以下の(1)式が成り立つ。 The color of the correction patch imaged with a standard light source is calculated as C gt (R gt , G gt , B gt ), and the color of the correction batch in the captured image data is determined as C in (R in , G in , B in ), the following formula (1) is established between the color C gt and the color C in when the simplest color correction conversion formula is applied as an example.

Figure 2017125840
Figure 2017125840

この(1)式において、上述したように、Cgtは標準的な光源で撮像された補正用パッチの色味であり、色成分RGBで記載すると(Rgt,Ggt,Bgt)であり、Cinは撮像画像データにおける補正用バッチの色味であり、色成分RGBで記載すると(Rin,Gin,Bin)である。
これにより、(1)式は、以下の(2)式で表される。
In the equation (1), as described above, C gt is the color of the correction patch imaged with a standard light source, and is described as the color component RGB (R gt , G gt , B gt ). , C in is the color of the correction batch in the captured image data, and is described as the color component RGB (R in , G in , B in ).
Thereby, (1) Formula is represented by the following (2) Formula.

Figure 2017125840
Figure 2017125840

各々の色味が異なる3個の補正用パッチを用いることにより、標準的な光源で撮像された補正用パッチの色味と、撮像画像データにおける補正用バッチの色味との組み合わせが3対以上得ることにより、(2)式における行列Aが得られる。
ここで、撮像制御部104は、画像データ記憶部109から3種類の補正用パッチの色味Cgt(Rgt,Ggt,Bgt)と、(2)式とを読み出す。そして、撮像制御部104は、撮像画像データから、3種類の補正用バッチの色味Cin(Rin,Gin,Bin)を抽出し、補正用パッチの色味Cgt(Rgt,Ggt,Bgt)を用いて、3種類の補正用パッチの各々に対応させた(2)式を用いて行列Aを算出する。撮像制御部104は、算出した行列Aを用いて(2)式により、任意の光源下で撮像した撮像画像データの各画素の色味を、標準的な光源下で撮像される色味に変換する。
By using three correction patches each having a different color, there are three or more combinations of the color of the correction patch imaged with a standard light source and the color of the correction batch in the captured image data. By obtaining, the matrix A in the equation (2) is obtained.
Here, the imaging control unit 104 reads out three types of correction patch colors C gt (R gt , G gt , B gt ) and the expression (2) from the image data storage unit 109. Then, the imaging control unit 104 extracts the color C in (R in , G in , B in ) of the three types of correction batches from the captured image data, and the color C gt (R gt , R gt , G gt , B gt ) is used to calculate matrix A using equation (2) corresponding to each of the three types of correction patches. The imaging control unit 104 converts the color tone of each pixel of the captured image data captured under an arbitrary light source into a color imaged under a standard light source, using the calculated matrix A, using equation (2). To do.

上述したように、行列Aを求めて、(2)式を用いることにより、任意の光源下で撮像された撮像画像データの色味を、標準的な光源下で撮像された色味に変換することが可能となる。これにより、参照パターンと呈色反応パターンとを標準的な光源下に統一された状態で比較することができる。標準的な光源下において、参照パターンと呈色反応パターンとを比較するため、撮像画像データから照明(光源環境下)の影響を排除し、高精度な呈色反応の検出処理を行うことができる。
上述した撮像画像データに対する色味の補正の処理は、例えば、図5のフローチャートにおけるステップS109における呈色反応出現領域902の撮像処理、すなわち呈色反応出現領域902を含む観察対象面901の撮像画像データが撮像された後に、ステップS111における画像変換処理の前に行われる。
As described above, the matrix A is obtained, and the color of the captured image data captured under an arbitrary light source is converted into the color captured under a standard light source by using Equation (2). It becomes possible. As a result, the reference pattern and the color reaction pattern can be compared in a unified state under a standard light source. Since the reference pattern and the color reaction pattern are compared with each other under a standard light source, the influence of illumination (under the light source environment) can be eliminated from the captured image data, and a highly accurate color reaction detection process can be performed. .
For example, the color correction processing for the captured image data described above is performed by imaging the color reaction appearance region 902 in step S109 in the flowchart of FIG. 5, that is, the captured image of the observation target surface 901 including the color reaction appearance region 902. After the data is imaged, this is performed before the image conversion process in step S111.

また、すでに説明したように、類似度算出部106は、ステップS112において、予め画像データ記憶部109に登録された参照パターン群のデータを順次参照し、類似度を算出する。ここで用いる検出用撮像画像データは、画像変換部105によって正規化されており、呈色反応出現領域902上の全ての画素についてテンプレートマッチングが行われる。このテンプレートマッチングが行われる際、類似度算出部106は、例えば、撮像画像データにおける呈色反応出現領域902の画像データと参照パターン群の画像データとの各々において対応する各画素の色成分RGB毎の輝度値の平均二乗誤差を求める。そして、類似度算出部106は、上記平均二乗誤差を全ての画素(ピクセル)あるいは一部の対応する画素おいて加算し、この加算結果を類似度を示す数値として出力する。したがって、類似度の数値が低いほど、撮像画像データと参照パターン群のデータとは類似している。   In addition, as already described, the similarity calculation unit 106 sequentially refers to the reference pattern group data registered in advance in the image data storage unit 109 in step S112 to calculate the similarity. The captured image data for detection used here is normalized by the image conversion unit 105, and template matching is performed for all the pixels on the color reaction appearance region 902. When this template matching is performed, the similarity calculation unit 106, for example, for each color component RGB of each pixel corresponding to each of the image data of the color reaction appearance region 902 and the image data of the reference pattern group in the captured image data. The mean square error of the luminance value of is calculated. Then, the similarity calculation unit 106 adds the above mean square error in all pixels (pixels) or some corresponding pixels, and outputs the addition result as a numerical value indicating the similarity. Therefore, the lower the similarity value, the more similar the captured image data and the reference pattern group data.

また、類似度算出部106は、撮像画像データ及び正解画像データにおける画素の全て、あるいは一部の対応する画素の色成分RGBの数値を適切な色空間に変換した後、色空間のユークリッド距離の二乗値を加算し、この加算結果を類似度を示す数値として出力する構成としても良い。この場合も平均二乗誤差を用いた場合と同様に、類似度の数値が低いほど、撮像画像データと正解画像データとは類似している。   Further, the similarity calculation unit 106 converts the numerical values of the color components RGB of all or some of the corresponding pixels in the captured image data and the correct image data into an appropriate color space, and then calculates the Euclidean distance of the color space. A configuration may be adopted in which square values are added and the addition result is output as a numerical value indicating the degree of similarity. Also in this case, as in the case of using the mean square error, the lower the similarity value, the more similar the captured image data and the correct image data.

上述したように、類似度算出部106は、検出用撮像画像データにおける呈色反応出現領域902の撮像画像データと、画像データ記憶部109に記憶されている参照パターン群における参照パターンの画像データとの間で順次類似度を求める。
そして、類似度算出部106は、求めた各参照パターンに対応する類似度を、この類似度を求めた参照パターンの参照パターン識別情報に対応させて、画像データ記憶部109における類似度テーブル書き込んで記憶させる。
As described above, the similarity calculation unit 106 includes the captured image data of the color reaction appearance region 902 in the captured image data for detection, the image data of the reference pattern in the reference pattern group stored in the image data storage unit 109, and The degree of similarity is obtained sequentially.
Then, the similarity calculation unit 106 writes the similarity corresponding to each obtained reference pattern in the similarity table in the image data storage unit 109 in association with the reference pattern identification information of the reference pattern for which the similarity is obtained. Remember.

また、撮像画像データを撮像した際における光源の放射する光の強度が参照パターン群の各々の参照パターンの画像データに対応していない場合、撮像画像データの呈色反応出現領域902と参照パターンの画像データとの単純な画素の比較ができない。
このため、類似度算出部106は、所定の画素間における色成分RGBの色味で評価、すなわち検出用撮像画像データの所定の画素間におけるR/G(Rの階調度及びGの階調度との比)と、検出用撮像画像データの所定の画素間に対応する参照パターン群の画像データの画素間におけるR/Gとの平均二乗誤差を算出するように構成しても良い。
Further, when the intensity of light emitted from the light source when the captured image data is captured does not correspond to the image data of each reference pattern of the reference pattern group, the color reaction appearance region 902 of the captured image data and the reference pattern Simple pixel comparison with image data is not possible.
For this reason, the similarity calculation unit 106 evaluates the color component RGB between predetermined pixels, that is, R / G (R gradation and G gradation between predetermined pixels of the detection image data). Ratio) and the R / G between the pixels of the image data of the reference pattern group corresponding to the predetermined pixels of the detected captured image data may be calculated.

上記所定の画素間とは、例えば、予め2点の画素PA及び画素PBを組とし、この画素PAと画素PBとの対応関係を示している。ここで、所定の画素間として用いる画素の組み合わせは、予めR/GやB/Gが大きくなる画素の組合せを設定させておく。そして、画素PAのRの階調度を画素PBのGの階調度で除算した比として、撮像画像データの呈色反応パターンの画像データと参照パターンの画像データとの各々において、対応する位置の画素の組毎にR/Gを求める。また、R/Gのみでなく、B/G(Bの階調度及びGの階調度との比)を組合わせもR/Gと同様に用いて、参照パターンと呈色反応パターンとの類似度を算出しても良い。   The term “between predetermined pixels” refers to, for example, a pair of two pixels PA and PB in advance, and shows the correspondence between this pixel PA and pixel PB. Here, as a combination of pixels used between predetermined pixels, a combination of pixels in which R / G and B / G are increased is set in advance. Then, as a ratio obtained by dividing the R gradation of the pixel PA by the G gradation of the pixel PB, the pixel at the corresponding position in each of the color reaction pattern image data of the captured image data and the reference pattern image data R / G is obtained for each set. In addition to R / G, a combination of B / G (ratio between B gradation and G gradation) is also used in the same manner as R / G, and the similarity between the reference pattern and the color reaction pattern is determined. May be calculated.

上述した類似度算出部106が検出用撮像画像データに行う色味補正の処理は、すでに述べた撮像制御部104が撮像画像データに対して行う色味補正の処理と組み合わせる構成としても良いし、いずれかによる色味補正のみを行うように構成しても良い。
上述したように、本実施形態によれば、カラー画像における各画素に対する色味補正を行うため、異なる光源下における光の強度の差を吸収させることが可能となり、参照パターンと呈色反応パターンとのテンプレートマッチングにおいて高い精度の類似度を示す数値を算出することができる。
The above-described color correction processing performed on the detected captured image data by the similarity calculation unit 106 may be combined with the above-described color correction processing performed on the captured image data by the imaging control unit 104. Only one of the color corrections may be performed.
As described above, according to the present embodiment, since color correction is performed on each pixel in a color image, it is possible to absorb a difference in light intensity under different light sources, and a reference pattern and a color reaction pattern It is possible to calculate a numerical value indicating a high degree of similarity in template matching.

<第4の実施形態>
以下、本発明の第2の実施形態について、図面を参照して説明する。
図6は、第2の実施形態による呈色反応検出システムの構成例を示すブロック図である。図6において、呈色反応検出システム1Aは、呈色反応検出装置10及び撮像装置20を備えている。呈色反応検出装置10は、観察角度算出部103、撮像制御部104、画像変換部105、類似度算出部106、呈色反応検出部107、表示部108及び画像データ記憶部109の各々を備えている。また、撮像装置20は、撮像部101、露光制御部102の各々を備えている。図6において、第1の実施形態と同様の構成については同一の符号を付してある。
<Fourth Embodiment>
Hereinafter, a second embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 6 is a block diagram illustrating a configuration example of a color reaction detection system according to the second embodiment. In FIG. 6, the color reaction detection system 1 </ b> A includes a color reaction detection device 10 and an imaging device 20. The color reaction detection device 10 includes an observation angle calculation unit 103, an imaging control unit 104, an image conversion unit 105, a similarity calculation unit 106, a color reaction detection unit 107, a display unit 108, and an image data storage unit 109. ing. The imaging device 20 includes an imaging unit 101 and an exposure control unit 102. In FIG. 6, the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals.

本実施形態においては、呈色反応検出システムが第1の実施形態における撮像及び露光の機能を撮像装置20として、呈色反応検出装置10から分離された構成となっている。これにより、撮像装置20として、汎用のデジタルカメラあるいは携帯端末(携帯電話やスマートファン含む)などを呈色反応検出用の撮像画像データの撮像に容易に用いることができる。
また、呈色反応検出システム1Aはクラウド構成として、図示してはいないが、デジタルカメラあるいは携帯端末とインターネットなどの情報通信回線を用いて通信できるようにしてもよい。そして、呈色反応検出装置10は、クラウド上のサーバとして設けられ、すでに述べた第1の実施形態と同様に、撮像装置20であるデジタルカメラあるいは携帯端末から送信される撮像画像データを用いて、呈色反応出現領域902における呈色反応パターンの検出処理を行う構成としてもよい。
また、第4の実施形態の構成は、すでに説明した第1の実施形態から第3の実施形態の構成として用いることができる。
In the present embodiment, the color reaction detection system is configured to be separated from the color reaction detection device 10 with the imaging and exposure functions in the first embodiment as the imaging device 20. As a result, a general-purpose digital camera or a portable terminal (including a mobile phone or a smart fan) can be easily used as the imaging device 20 for imaging image data for color reaction detection.
Moreover, although not shown in figure, the color reaction detection system 1A may communicate with a digital camera or a portable terminal using an information communication line such as the Internet. The color reaction detection device 10 is provided as a server on the cloud, and uses the captured image data transmitted from the digital camera or mobile terminal that is the imaging device 20 as in the first embodiment already described. The color reaction pattern detection process in the color reaction appearance region 902 may be performed.
The configuration of the fourth embodiment can be used as the configuration of the first to third embodiments already described.

なお、本発明における図1の呈色反応検出システム1、図6の呈色反応検出システム1Aの機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することにより、呈色反応検出の処理を行ってもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、OSや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。
また、「コンピュータシステム」は、ホームページ提供環境(あるいは表示環境)を備えたWWWシステムも含むものとする。また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ROM、CD−ROM等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムが送信された場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリ(RAM)のように、一定時間プログラムを保持しているものも含むものとする。
Note that the program for realizing the functions of the color reaction detection system 1 of FIG. 1 and the color reaction detection system 1A of FIG. 6 according to the present invention is recorded on a computer-readable recording medium and recorded on the recording medium. The color reaction detection process may be performed by causing the computer system to read and execute the program. Here, the “computer system” includes an OS and hardware such as peripheral devices.
The “computer system” includes a WWW system having a homepage providing environment (or display environment). The “computer-readable recording medium” refers to a storage device such as a flexible medium, a magneto-optical disk, a portable medium such as a ROM and a CD-ROM, and a hard disk incorporated in a computer system. Further, the “computer-readable recording medium” refers to a volatile memory (RAM) in a computer system that becomes a server or a client when a program is transmitted via a network such as the Internet or a communication line such as a telephone line. In addition, those holding programs for a certain period of time are also included.

また、上記プログラムは、このプログラムを記憶装置等に格納したコンピュータシステムから、伝送媒体を介して、あるいは、伝送媒体中の伝送波により他のコンピュータシステムに伝送されてもよい。ここで、プログラムを伝送する「伝送媒体」は、インターネット等のネットワーク(通信網)や電話回線等の通信回線(通信線)のように情報を伝送する機能を有する媒体のことをいう。また、上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良い。さらに、前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるもの、いわゆる差分ファイル(差分プログラム)であっても良い。   The program may be transmitted from a computer system storing the program in a storage device or the like to another computer system via a transmission medium or by a transmission wave in the transmission medium. Here, the “transmission medium” for transmitting the program refers to a medium having a function of transmitting information, such as a network (communication network) such as the Internet or a communication line (communication line) such as a telephone line. The program may be for realizing a part of the functions described above. Furthermore, what can implement | achieve the function mentioned above in combination with the program already recorded on the computer system, and what is called a difference file (difference program) may be sufficient.

1,1A…呈色反応検出システム
10…呈色反応検出装置
20…撮像装置
101…撮像部
101A…撮像方向
102…露光制御部
103…観察角度算出部
104…撮像制御部
105…画像変換部
106…類似度算出部
107…呈色反応検出部
108…表示部
109…画像データ記憶部
400…法線
900…分析キット容器
901…観察対象面
902…呈色反応出現領域
903…滴下部
904…標識抗体反応部
905,906,907,908…テストライン
909…コントロールライン
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1,1A ... Color reaction detection system 10 ... Color reaction detection apparatus 20 ... Imaging device 101 ... Imaging part 101A ... Imaging direction 102 ... Exposure control part 103 ... Observation angle calculation part 104 ... Imaging control part 105 ... Image conversion part 106 ... Similarity calculation unit 107 ... color reaction detection unit 108 ... display unit 109 ... image data storage unit 400 ... normal 900 ... analysis kit container 901 ... observation target surface 902 ... color reaction appearance region 903 ... dropping unit 904 ... label Antibody reaction part 905, 906, 907, 908 ... Test line 909 ... Control line

Claims (9)

分析キットにおける呈色反応により検体の被検出対象物質を検出する呈色反応検出システムであり、
前記分析キットにおける前記呈色反応が現出する呈色反応出現領域を含む観察対象面を撮像した撮像画像データにより、当該撮像画像データが撮像された前記撮像方向と、前記観察対象面の基準線との成す観察角度を求める観察角度算出部と、
前記撮像画像データの前記観察角度を変換し、検査結果を判定する前記呈色反応の参照パターンが示された参照撮像画像データの観察角度と同様の検出用撮像画像データを生成する画像変換部と、
前記呈色反応出現領域の呈色反応パターンと、前記参照撮像画像データの参照パターンとを比較し、前記呈色反応パターンと前記参照パターンとの類似度を算出する類似度算出部と、
前記類似度を算出した複数の前記参照パターンのなかから、前記呈色反応パターンに対し、類似度が高い参照パターンを抽出する呈色反応検出部と、
抽出された前記参照パターンに対応する検査結果を出力する出力部と
を備えることを特徴とする呈色反応検出システム。
A color reaction detection system that detects a target substance to be detected by a color reaction in an analysis kit,
The imaging direction in which the captured image data is captured by the captured image data of the observation target surface including the color reaction appearance region where the color reaction appears in the analysis kit, and the reference line of the observation target surface An observation angle calculation unit for obtaining an observation angle formed by:
An image conversion unit that converts the observation angle of the captured image data and generates detection captured image data similar to the observation angle of the reference captured image data in which a reference pattern of the color reaction for determining an examination result is shown; ,
A similarity calculation unit that compares a color reaction pattern of the color reaction appearance region with a reference pattern of the reference captured image data and calculates a similarity between the color reaction pattern and the reference pattern;
A color reaction detection unit that extracts a reference pattern having a high similarity to the color reaction pattern from the plurality of reference patterns for which the similarity is calculated;
A color reaction detection system, comprising: an output unit that outputs an inspection result corresponding to the extracted reference pattern.
前記呈色反応検出システムが前記分析キットにおける検体の前記被検出対象物質の呈色反応により生成された領域を検出することにより、前記被検出対象物質を検出するものであり、
前記撮像画像データが前記分析キットにおける前記呈色反応が現出する前記呈色反応出現領域を含む観察対象面を撮像した画像データであり、
前記参照パターンが前記呈色反応が現出する前記領域の検査結果を判定するパターンであり、
類似度算出部が、前記呈色反応出現領域の領域の呈色反応パターンと、前記参照撮像画像データの参照パターンとを比較する
ことを特徴とする請求項1に記載の呈色反応検出システム。
The color reaction detection system detects the detection target substance by detecting a region generated by the color reaction of the detection target substance of the sample in the analysis kit,
The captured image data is image data obtained by imaging the observation target surface including the color reaction appearance region where the color reaction in the analysis kit appears.
The reference pattern is a pattern for determining an inspection result of the region where the color reaction appears,
The color reaction detection system according to claim 1, wherein the similarity calculation unit compares the color reaction pattern of the color reaction appearance region and the reference pattern of the reference captured image data.
前記撮像画像データの前記観察角度が予め設定の観察角度範囲内に含まれるか否かの判定を行い、前記観察角度が前記観察角度範囲内に含まれていない場合、再度、観察角度を変えて撮像画像を撮像することを促す通知を行う撮像制御部をさらに備える
ことを特徴とする請求項1または請求項2に記載の呈色反応検出システム。
It is determined whether or not the observation angle of the captured image data is included in a preset observation angle range. If the observation angle is not included in the observation angle range, the observation angle is changed again. The color reaction detection system according to claim 1, further comprising: an imaging control unit that performs notification that prompts the user to capture a captured image.
前記撮像制御部が、
予め前記参照パターンを撮像したと同様の光源下で撮像した前記参照画像データにおける前記分析キットの所定の参照領域における輝度値である参照輝度値と、前記撮像画像データの前記所定の位置と同一の位置の輝度値とを比較し、当該輝度値と前記参照輝度値とが同様となるように前記撮像画像データの輝度値を補正する
ことを特徴とする請求項3に記載の呈色反応検出システム。
The imaging control unit
A reference luminance value that is a luminance value in a predetermined reference region of the analysis kit in the reference image data imaged under the same light source as the image of the reference pattern in advance, and the same position as the predetermined position of the captured image data 4. The color reaction detection system according to claim 3, wherein the brightness value of the captured image data is corrected so that the brightness value of the position is compared and the brightness value and the reference brightness value are the same. .
前記撮像画像データにおける前記分析キットの色見補正用パッチと、予め前記参照画像データを撮像したと同様の光源下で撮像した色見用パッチとの色見を比較し、前記撮像画像データの色見補正用パッチが前記参照画像の色見用パッチと同様となるように、前記撮像画像データの色味を調整する露光制御部をさらに備える
ことを特徴とする請求項3または請求項4に記載の呈色反応検出システム。
The color of the picked-up image data is compared with the color-seeking correction patch of the analysis kit in the picked-up image data and the color-seeking patch picked up under the same light source as the reference image data picked up in advance. 5. The exposure control unit according to claim 3, further comprising: an exposure control unit configured to adjust a color of the captured image data so that the viewing correction patch is similar to the color viewing patch of the reference image. Color reaction detection system.
前記分析キットが、
イムノクロマトグラフィー法を用いた被検出対象物質の呈色反応により検体の検出を行う構成である
ことを特徴とする請求項1から請求項5のいずれか一項に記載の呈色反応検出システム。
The analysis kit is
The color reaction detection system according to any one of claims 1 to 5, wherein the specimen is detected by a color reaction of a target substance to be detected using an immunochromatography method.
前記分析キットが、
被検出対象物質の呈色反応により検体の検出を行う媒体として、少なくともpH(ピーエッチ)試験紙、尿検査紙、酸化度測定紙の簡易検査紙が用いられている
ことを特徴とする請求項1から請求項5のいずれか一項に記載の呈色反応検出システム。
The analysis kit is
2. A simple test paper such as a pH (pee etch) test paper, a urine test paper, or an oxidation degree measurement paper is used as a medium for detecting a specimen by a color reaction of a target substance to be detected. The color reaction detection system according to claim 5.
分析キットにおける検体の被検出対象物質の呈色反応により生成された領域を検出する検出方法であり、
観察角度算出部が、前記分析キットの前記領域が現出する呈色反応出現領域を含む観察対象面を撮像した撮像画像データにより、当該撮像画像データが撮像された前記撮像方向と、前記観察対象面の基準線との成す観察角度を求める観察角度算出過程と、
画像変換部が、前記撮像画像データの前記観察角度を変換し、検査結果を判定する領域の参照パターンが示された参照撮像画像データの観察角度と同様の検出用撮像画像データを生成する画像変換過程と、
類似度算出部が、前記呈色反応出現領域の領域の呈色反応パターンと、前記参照撮像画像データの参照パターンとを比較し、前記呈色反応パターンと前記参照パターンとの類似度を算出する類似度算出過程と、
呈色反応検出部が、前記類似度を算出した複数の前記参照パターンのなかから、前記呈色反応パターンに対し、最も類似度が高い参照パターンを抽出する呈色反応検出過程と、
出力部が、抽出された前記参照パターンに対応する検査結果を出力する出力過程と
を含むことを特徴とする呈色反応検出方法。
A detection method for detecting a region generated by a color reaction of a target substance to be detected in a sample in an analysis kit,
The observation angle calculation unit uses the captured image data obtained by capturing the observation target surface including the color reaction appearance region where the region of the analysis kit appears, and the imaging direction in which the captured image data is captured, and the observation target An observation angle calculation process for obtaining an observation angle formed with the reference line of the surface,
Image conversion in which the image conversion unit converts the observation angle of the captured image data and generates captured image data for detection similar to the observation angle of the reference captured image data in which the reference pattern of the region for determining the inspection result is indicated Process,
The similarity calculation unit compares the color reaction pattern in the color reaction appearance region and the reference pattern of the reference captured image data, and calculates the similarity between the color reaction pattern and the reference pattern. Similarity calculation process,
A color reaction detection process in which a color reaction detection unit extracts a reference pattern having the highest similarity to the color reaction pattern from among the plurality of reference patterns for which the similarity is calculated,
The color reaction detection method, wherein the output unit includes an output process of outputting the inspection result corresponding to the extracted reference pattern.
分析キットにおける検体の被検出対象物質の呈色反応により生成された領域を検出する呈色反応検出システムの機能をコンピュータに実行させるプログラムであり、
前記コンピュータを、
前記分析キットの前記領域が現出する呈色反応出現領域を含む観察対象面を撮像した撮像画像データにより、当該撮像画像データが撮像された前記撮像方向と、前記観察対象面の基準線との成す観察角度を求める観察角度算出手段、
前記撮像画像データの前記観察角度を変換し、検査結果を判定する領域の参照パターンが示された参照撮像画像データの観察角度と同様の検出用撮像画像データを生成する画像変換手段、
前記呈色反応出現領域の領域の呈色反応パターンと、前記参照撮像画像データの参照パターンとを比較し、前記呈色反応パターンと前記参照パターンとの類似度を算出する類似度算出手段、
前記類似度を算出した複数の前記参照パターンのなかから、前記呈色反応パターンに対し、最も類似度が高い参照パターンを抽出する呈色反応検出手段、
抽出された前記参照パターンに対応する検査結果を出力する出力手段
として機能させるためのプログラム。
A program that causes a computer to execute a function of a color reaction detection system that detects a region generated by a color reaction of a target substance to be detected in an analysis kit,
The computer,
The captured image data obtained by capturing the observation target surface including the color reaction appearance region where the region of the analysis kit appears, and the imaging direction in which the captured image data is captured and the reference line of the observation target surface An observation angle calculation means for obtaining an observation angle formed;
Image conversion means for converting the observation angle of the captured image data and generating captured image data for detection similar to the observation angle of the reference captured image data in which a reference pattern of a region for determining an inspection result is indicated;
A similarity calculation means for comparing the color reaction pattern of the color reaction appearance region and the reference pattern of the reference captured image data, and calculating the similarity between the color reaction pattern and the reference pattern;
Color reaction detecting means for extracting a reference pattern having the highest similarity to the color reaction pattern from the plurality of reference patterns for which the similarity is calculated,
A program for functioning as an output means for outputting an inspection result corresponding to the extracted reference pattern.
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