圖像解析方法和圖像解析裝置制造方法
【專利摘要】S1：取得試樣的觀察區(qū)域的1幀或多幀的熒光圖像。S2：針對(duì)所取得的1幀或多幀各自的觀察區(qū)域的熒光圖像設(shè)定1個(gè)或多個(gè)解析區(qū)域。S3：提取與各解析區(qū)域?qū)?yīng)的像素的數(shù)據(jù)。S4：設(shè)定多個(gè)相關(guān)計(jì)算中分別使用的像素的數(shù)據(jù)對(duì)的多個(gè)時(shí)間間隔。S5：使用提取出的像素的數(shù)據(jù)進(jìn)行相關(guān)計(jì)算。S6：對(duì)相關(guān)計(jì)算的結(jié)果進(jìn)行擬合。S7：保存解析結(jié)果。S8：針對(duì)S4中設(shè)定的多個(gè)時(shí)間間隔，分別反復(fù)進(jìn)行S5～S7的操作。
【專利說明】圖像解析方法和圖像解析裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及圖像解析方法和圖像解析裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]以往，公知有被稱為熒光相關(guān)分光分析法(FCCS)的圖像解析方法。FCCS例如如專利文獻(xiàn)I所示。在FCCS中，針對(duì)試樣中的一個(gè)或多個(gè)測(cè)定點(diǎn)，在某個(gè)程度的時(shí)間內(nèi)(例如10秒鐘)持續(xù)照射激勵(lì)光，檢測(cè)從測(cè)定點(diǎn)發(fā)出的熒光的強(qiáng)度的波動(dòng)并進(jìn)行相關(guān)解析，從而估計(jì)分子數(shù)和擴(kuò)散常數(shù)。
[0003]并且，還公知有被稱為光柵圖像相關(guān)分光法(RICS)的圖像解析方法。RICS例如如非專利文獻(xiàn)I所示。在RICS中，取得1幀以上的光柵掃描圖像。光柵掃描圖像例如可以是熒光圖像。熒光圖像的各像素的數(shù)據(jù)表示從對(duì)應(yīng)的試樣中的點(diǎn)產(chǎn)生的熒光的強(qiáng)度的信息。像素的數(shù)據(jù)的取得時(shí)間和取得位置分別不同。
[0004]通過使用這些像素的數(shù)據(jù)進(jìn)行空間自相關(guān)解析，得到基于分子波動(dòng)的相關(guān)特性。能夠根據(jù)分子的相關(guān)特性求出擴(kuò)散常數(shù)和分子數(shù)。能夠根據(jù)擴(kuò)散常數(shù)求出分子擴(kuò)散時(shí)間。
[0005]這樣，由于能夠通過進(jìn)行空間自相關(guān)解析來評(píng)價(jià)擴(kuò)散時(shí)間和分子數(shù)等，所以，能夠觀察分子間的相互作用。
[0006]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0007]專利文獻(xiàn)
[0008]專利文獻(xiàn)1:日本特開2007-093277號(hào)公報(bào)
[0009]非專利文獻(xiàn)
[0010]非專利文獻(xiàn)1“Measuring Fast Dynamics in Solutions and Cells witha Laser Scanning Microscope，，，Michelle A.Digman, Claire M.Brown, ParijatSengupta, Paul ff.Wiseman, Alan R.Horwitz, and Enrico Gratton, Biophysical Journal,Vol.89，P1317-1327, August2005.
【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]發(fā)明要解決的課題
[0012]在現(xiàn)有的RICS的解析處理中，將分子的擴(kuò)散時(shí)間(或分子數(shù)等)作為主要解析參數(shù)進(jìn)行處理，但是，能夠解析的成分停留在2個(gè)成分。并且，擬合(fitting)用參數(shù)的設(shè)定困難，2個(gè)成分解析也困難。因此，在由多個(gè)分子種(分子種)構(gòu)成的樣本中，事實(shí)上幾乎未進(jìn)行多成分解析。
[0013]本發(fā)明提供能夠進(jìn)行多成分解析的圖像解析方法和圖像解析裝置。
[0014]用于解決課題的手段
[0015]本發(fā)明的圖像解析方法具有以下步驟:圖像取得步驟，取得由多個(gè)像素構(gòu)成的至少I幀的圖像；解析區(qū)域設(shè)定步驟，針對(duì)所述至少I幀的圖像設(shè)定至少I個(gè)解析區(qū)域；數(shù)據(jù)提取步驟，提取與各解析區(qū)域?qū)?yīng)的像素的數(shù)據(jù)；時(shí)間間隔設(shè)定步驟，設(shè)定在多個(gè)相關(guān)計(jì)算中分別使用的數(shù)據(jù)對(duì)的多個(gè)時(shí)間間隔；相關(guān)計(jì)算步驟，使用提取數(shù)據(jù)分別對(duì)所述多個(gè)時(shí)間間隔進(jìn)行相關(guān)計(jì)算；以及擬合步驟，分別對(duì)基于所述相關(guān)計(jì)算步驟的多個(gè)相關(guān)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行擬合。
[0016]發(fā)明效果
[0017]根據(jù)本發(fā)明，提供能夠進(jìn)行多成分解析的圖像解析方法和圖像解析裝置。
【專利附圖】

【附圖說明】[0018]圖1概略地示出一個(gè)實(shí)施方式的圖像解析裝置。
[0019]圖2示出圖1所示的控制部的功能塊。
[0020]圖3是一個(gè)實(shí)施方式的圖像解析的流程圖。
[0021]圖4示出I幀的二維圖像的熒光圖像。
[0022]圖5示出I幀的三維圖像的熒光圖像。
[0023]圖6示出多幀的觀察區(qū)域的圖像和I個(gè)解析區(qū)域的提取圖像。
[0024]圖7示出多幀的觀察區(qū)域的圖像和2個(gè)解析區(qū)域的提取圖像。
[0025]圖8示意地示出針對(duì)相同幀的圖像內(nèi)的相同解析區(qū)域的相關(guān)計(jì)算。
[0026]圖9示意地示出針對(duì)不同幀的圖像內(nèi)的相同解析區(qū)域的相關(guān)計(jì)算。
[0027]圖10示意地示出針對(duì)相同幀的圖像內(nèi)的不同解析區(qū)域的相關(guān)計(jì)算。
[0028]圖11示意地示出針對(duì)不同幀的圖像內(nèi)的不同解析區(qū)域的相關(guān)計(jì)算。
[0029]圖12是利用亮度示出與試樣中的分子有關(guān)的空間互相關(guān)值的計(jì)算結(jié)果的圖像。
[0030]圖13示出圖12的空間互相關(guān)值的計(jì)算結(jié)果的擬合結(jié)果。
【具體實(shí)施方式】
[0031]下面，參照附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行說明。
[0032][裝置結(jié)構(gòu)]
[0033]圖1概略地示出一個(gè)實(shí)施方式的圖像解析裝置。該圖像解析裝置以試樣的熒光觀察用的掃描型共焦點(diǎn)光學(xué)顯微鏡為基礎(chǔ)構(gòu)成。
[0034]如圖1所示，圖像解析裝置100具有對(duì)試樣S照射光例如激勵(lì)光的光照射部110、檢測(cè)來自試樣S的光例如熒光的光檢測(cè)部130、進(jìn)行圖像解析所需要的控制的控制部160、支承試樣S的試樣臺(tái)190。
[0035]試樣S收納在微孔板或載玻片等試樣容器內(nèi)，并載置在試樣臺(tái)190上。試樣臺(tái)190例如將試樣S支承為能夠相對(duì)于光照射部110和光檢測(cè)部130在橫向(xy方向)和高度方向(z方向)上移動(dòng)。例如，試樣臺(tái)190包括輸出軸相互垂直的3個(gè)步進(jìn)電機(jī)，能夠通過這些步進(jìn)電機(jī)使試樣S在xyz方向上移動(dòng)。
[0036]圖像解析裝置100例如為多重光照射/多重光檢測(cè)型。因此，光照射部110包括η通道的光源單元111，光檢測(cè)部130包括m通道的光檢測(cè)單元131。光源單元111具有η個(gè)通道，能夠射出η種不同波長的激勵(lì)光。并且，光檢測(cè)單元131具有m個(gè)通道，能夠檢測(cè)m種不同波長的熒光。光源單元111不是必須具有多個(gè)通道，也可以僅具有I個(gè)通道。并且，光檢測(cè)單元131也不是必須具有多個(gè)通道，也可以僅具有I個(gè)通道。
[0037]光照射部110的η通道的光源單元111包括光源112a、…、112η、準(zhǔn)直透鏡114a、...、 114n、分色鏡116a、…、116n。光源112a、…、112n發(fā)出用于激勵(lì)試樣S中包含的突光色素并從試樣S發(fā)出光(突光)的激勵(lì)光。從光源112a、…、112η發(fā)出的激勵(lì)光的波長對(duì)應(yīng)于試樣S中包含的熒光色素的種類而相互不同。光源112a、…、112η例如由與試樣S中的熒光色素對(duì)應(yīng)的振蕩波長的激光光源構(gòu)成。準(zhǔn)直透鏡114a、…、114η分別對(duì)從光源112a、…、112η發(fā)出的激勵(lì)光進(jìn)行準(zhǔn)直。分色鏡116a、…、116η分別使通過準(zhǔn)直透鏡114a、…、114η后的激勵(lì)光向相同方向反射。分色鏡116a、…、116η分別使從圖1的上方入射的激勵(lì)光透射，使從圖1的右方入射的激勵(lì)光反射。其結(jié)果，從光源112a、…、112η分別射出的不同波長的激勵(lì)光通過分色鏡116a后合成為一條光束。由于分色鏡116η不需要透射激勵(lì)光，所以也可以變更為僅是反射鏡。
[0038]光照射部110還包括分色鏡122、電鏡(galvano mirror) 124、物鏡126、物鏡驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)128。分色鏡122使來自光源單兀111的激勵(lì)光朝向電鏡124反射,使從試樣S發(fā)出的熒光透射。電鏡124使激勵(lì)光朝向物鏡126反射，并且對(duì)其反射方向進(jìn)行變更。物鏡126使激勵(lì)光會(huì)聚并照射到試樣S內(nèi)的測(cè)定點(diǎn)，并且取入來自試樣S內(nèi)的測(cè)定點(diǎn)的光。物鏡126使用NA (數(shù)值孔徑)大的物鏡，以形成微小的共焦點(diǎn)區(qū)域(測(cè)定點(diǎn))。由此得到的共焦點(diǎn)區(qū)域的大小成為直徑0.6 μ m左右(xy面內(nèi))、長度2μπι左右(ζ方向)的大致圓筒狀。電鏡124構(gòu)成在xy方向上掃描測(cè)定點(diǎn)的xy掃描機(jī)構(gòu)。除了使用電鏡構(gòu)成xy掃描機(jī)構(gòu)以外，還可以使用聲光調(diào)制元件(AOM)、多棱鏡、全息掃描儀等構(gòu)成xy掃描機(jī)構(gòu)。物鏡驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)128使物鏡126沿著光軸移動(dòng)。由此，使測(cè)定點(diǎn)在ζ方向上移動(dòng)。即，物鏡驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)128構(gòu)成在ζ方向上掃描測(cè)定點(diǎn)的ζ掃描機(jī)構(gòu)。
[0039]光檢測(cè)部130與光照射部110共享物鏡126、電鏡124、分色鏡122。光檢測(cè)部130還包括會(huì)聚透鏡132、針孔134、準(zhǔn)直透鏡136。會(huì)聚透鏡132使透射過分色鏡122的光會(huì)聚。針孔134配置在會(huì)聚透鏡132的焦點(diǎn)上。即，針孔134位于與試樣S內(nèi)的測(cè)定點(diǎn)共軛的位置，僅擇性地使來自測(cè)定點(diǎn)的光選通過。準(zhǔn)直透鏡136使通過針孔134后的光平行。通過準(zhǔn)直透鏡136后的光入射到m通道的光檢測(cè)單元131。
[0040]m通道的光檢測(cè)單兀131包括分色鏡138a、…、138m、突光濾光器140a、...、140m、光檢測(cè)器142a、…、142m。分色鏡138a、…、138m分別選擇性地使作為檢測(cè)對(duì)象的熒光的波段附近的波長的光反射。由于分色鏡138m不需要透射光，所以也可以變更為僅是反射鏡。突光濾光器140a、…、140m分別從由分色鏡138a、…、138m反射的光中遮斷不期望的波長成分的光，僅選擇性地使通過來自光源112a、*“、112n的激勵(lì)光而生成的突光透射。透射過突光濾光器140a、…、140m后的突光分別入射到光檢測(cè)器142a、…、142m。光檢測(cè)器142a、...、142m輸出與所入射的光的強(qiáng)度對(duì)應(yīng)的信號(hào)。即，光檢測(cè)器142a、...、142m輸出來自試樣S內(nèi)的測(cè)定點(diǎn)的熒光強(qiáng)度信號(hào)。
[0041]控制部160例如由個(gè)人計(jì)算機(jī)構(gòu)成?？刂撇?60進(jìn)行試樣S的觀察區(qū)域的熒光圖像的取得/存儲(chǔ)/顯示、解析區(qū)域的設(shè)定等輸入等待、圖像的解析處理(相關(guān)值的計(jì)算、分子數(shù)/擴(kuò)散時(shí)間的估計(jì)等)。并且，控制部160進(jìn)行作為xy掃描機(jī)構(gòu)的電鏡124、作為ζ掃描機(jī)構(gòu)的物鏡驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)128以及試樣臺(tái)190等的控制。
[0042]圖2示出圖1所示的控制部的功能塊。如圖2所示，控制部160包括掃描控制部162、圖像形成部164、存儲(chǔ)部166、顯示部168、輸入部170、解析區(qū)域設(shè)定部172、數(shù)據(jù)提取部174、解析處理部178、時(shí)間間隔設(shè)定部178、臺(tái)控制部180。掃描控制部162、圖像形成部164、存儲(chǔ)部166、臺(tái)控制部180與上述光照射部110和光檢測(cè)部130協(xié)作構(gòu)成圖像取得部。
[0043]在取得試樣S的突光圖像時(shí)，掃描控制部162控制電鏡124,以使得相對(duì)于試樣S對(duì)激勵(lì)光的照射位置進(jìn)行光柵掃描。并且，如果需要，掃描控制部162控制物鏡驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)128，以使得相對(duì)于試樣S對(duì)激勵(lì)光的照射位置進(jìn)行z掃描。圖像形成部164根據(jù)從掃描控制部162輸入的激勵(lì)光的照射位置的信息和光檢測(cè)器142a、…、142m的輸出信號(hào)形成試樣S的熒光圖像。由此，取得熒光圖像。存儲(chǔ)部166存儲(chǔ)由圖像形成部164形成的熒光圖像。顯示部168顯示試樣S的熒光圖像和解析處理結(jié)果。輸入部170例如包括鼠標(biāo)和鍵盤，與顯示部168 —起構(gòu)成GUI。該GUI用于觀察區(qū)域和解析區(qū)域的設(shè)定等。臺(tái)控制部180例如根據(jù)來自輸入部170的輸入信息控制試樣臺(tái)190，以設(shè)定觀察區(qū)域。解析區(qū)域設(shè)定部172根據(jù)來自輸入部170的輸入信息設(shè)定解析區(qū)域。數(shù)據(jù)提取部174提取用于進(jìn)行相關(guān)計(jì)算的解析區(qū)域的數(shù)據(jù)。時(shí)間間隔設(shè)定部176設(shè)定在多個(gè)相關(guān)計(jì)算中分別使用的數(shù)據(jù)對(duì)的多個(gè)時(shí)間間隔。解析處理部178使用解析區(qū)域的圖像的像素的數(shù)據(jù)進(jìn)行相關(guān)計(jì)算。解析處理部178的處理在后面詳細(xì)敘述。[0044]在圖1中，從光源112a、…、112η發(fā)出的激勵(lì)光經(jīng)由準(zhǔn)直透鏡114a、…、114η、分色鏡116a、…、116η、分色鏡122、電鏡124、物鏡126照射到試樣S內(nèi)的測(cè)定點(diǎn)。通過電鏡124，在xy方向上對(duì)被照射激勵(lì)光的測(cè)定點(diǎn)進(jìn)行光柵掃描。并且，根據(jù)需要，每當(dāng)一次光柵掃描結(jié)束時(shí)，通過物鏡驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)128進(jìn)行z掃描。在觀察區(qū)域的全體范圍內(nèi)對(duì)測(cè)定點(diǎn)進(jìn)行掃描。受到激勵(lì)光的試樣S從測(cè)定點(diǎn)發(fā)出熒光。來自試樣S的光(除了熒光以外，還包括不期望的反射光等)經(jīng)由物鏡126、電鏡124、分色鏡122、會(huì)聚透鏡132到達(dá)針孔134。由于針孔134位于與測(cè)定點(diǎn)共軛的位置，所以，僅來自試樣S內(nèi)的測(cè)定點(diǎn)的光通過針孔134。通過針孔134后的光、即來自試樣S內(nèi)的測(cè)定點(diǎn)的光經(jīng)由準(zhǔn)直透鏡136入射到m通道的光檢測(cè)單元131。通過分色鏡138a、…、138m，按照波長對(duì)入射到m通道的光檢測(cè)單元131的光進(jìn)行分離(即分光)，并且，通過熒光濾光器140a、…、140m去除不期望的成分。通過熒光濾光器140a、…、140m后的突光分別入射到光檢測(cè)器142a、…、142m。光檢測(cè)器142a、…、142m分別輸出表不入射光即從試樣S內(nèi)的測(cè)定點(diǎn)發(fā)出的突光的強(qiáng)度的突光強(qiáng)度信號(hào)。該突光強(qiáng)度信號(hào)被輸入到圖像形成部164。圖像形成部164與xy方向(和z方向)的位置信息同步地對(duì)所輸入的熒光強(qiáng)度信號(hào)進(jìn)行處理，形成試樣S內(nèi)的觀察區(qū)域的熒光圖像。所形成的熒光圖像被保存在存儲(chǔ)部166中。存儲(chǔ)部166中保存的熒光圖像直接顯示在顯示部168中，或者通過解析處理部178進(jìn)行處理并將解析處理結(jié)果顯示在顯示部168中。
[0045][解析順序]
[0046]下面，參照?qǐng)D3對(duì)圖像解析的順序進(jìn)行說明。并且，適當(dāng)參照?qǐng)D4~圖11對(duì)各步驟進(jìn)行說明。
[0047](步驟SI)
[0048]取得試樣S的觀察區(qū)域的I幀或多幀的圖像例如熒光圖像。經(jīng)由光源單元111的I個(gè)通道和與其對(duì)應(yīng)的光檢測(cè)單元131的I個(gè)通道取得熒光圖像。各幀的熒光圖像由通過激勵(lì)光的掃描而按時(shí)間序列取得數(shù)據(jù)的多個(gè)像素構(gòu)成。實(shí)際上，測(cè)定點(diǎn)在xyz方向上具有空間的寬度，像素具有與該測(cè)定點(diǎn)的空間寬度對(duì)應(yīng)的大小。熒光圖像的各像素的數(shù)據(jù)例如是從對(duì)應(yīng)的測(cè)定點(diǎn)發(fā)出的熒光的強(qiáng)度。
[0049]觀察區(qū)域是二維區(qū)域或三維區(qū)域，與其對(duì)應(yīng)地，熒光圖像是二維圖像或三維圖像。在觀察區(qū)域?yàn)?二維區(qū)域的情況下，熒光圖像是二維地排列有在xy方向上具有大小的像素的二維圖像。并且，在觀察區(qū)域?yàn)槿S區(qū)域的情況下，熒光圖像是三維地排列有在xyz方向上具有大小的像素的三維圖像。并且，從另一方面來看，三維圖像由ζ位置不同的多幀的二維圖像構(gòu)成。
[0050]圖4示出I幀的二維圖像的熒光圖像。在圖4中，τ p是某個(gè)像素和與其相鄰的下一個(gè)像素之間的取得時(shí)間的偏移(像素時(shí)間)。即，像素時(shí)間τρ是取得I個(gè)像素的數(shù)據(jù)所需要的時(shí)間。并且，T1是某行的最初的像素和下一行的最初的像素之間的取得時(shí)間的偏移(行時(shí)間)。即，行時(shí)間^是指掃描I行所需要的時(shí)間。
[0051]圖5不出I幀的二維圖像。在圖5中，τρ是像素時(shí)間，！^是行時(shí)間，τ f是某中貞的最初的像素和下一幀的最初的像素之間的取得時(shí)間的偏移(幀時(shí)間)。即，幀時(shí)間τ f是指掃描I幀所需要的時(shí)間。
[0052](步驟S2)
[0053]對(duì)所取得的I幀或多幀各自的觀察區(qū)域的圖像例如熒光圖像設(shè)定I個(gè)或多個(gè)解析區(qū)域。多個(gè)解析區(qū)域是空間上不同的區(qū)域，通常相互分開而不重復(fù)。對(duì)于二維觀察區(qū)域，解析區(qū)域?yàn)槎S區(qū)域，對(duì)于三維觀察區(qū)域，解析區(qū)域通常為三維區(qū)域，但是也可以是二維區(qū)域。在圖6中，在取得100幀時(shí)，對(duì)多幀~f1(?各自的觀察區(qū)域的熒光圖像設(shè)定I個(gè)解析區(qū)域A1，解析區(qū)域A1位于細(xì)胞核外。并且，在圖7中，對(duì)多幀4~各自的觀察區(qū)域的熒光圖像設(shè)定2個(gè)解析區(qū)域Ap A2，例如，解析區(qū)域A1位于細(xì)胞核外，解析區(qū)域A2位于細(xì)胞核內(nèi)。
[0054](步驟S3)
[0055]提取與各解析區(qū)域?qū)?yīng)的像素的數(shù)據(jù)。在圖6中，示出提取出的多幀~f1(IQ的解析區(qū)域A1的像素的數(shù)據(jù)即圖像。并且，在圖7中，示出提取出的多幀的解析區(qū)域ApA2的像素的數(shù)據(jù)即圖像。
[0056](步驟S4)
[0057]設(shè)定在多個(gè)相關(guān)計(jì)算中分別使用的數(shù)據(jù)對(duì)的多個(gè)時(shí)間間隔(延遲時(shí)間)。各時(shí)間間隔對(duì)應(yīng)于各相關(guān)計(jì)算用的積和計(jì)算中使用的多對(duì)像素的數(shù)據(jù)的取得時(shí)間之差。例如，某個(gè)時(shí)間間隔對(duì)應(yīng)于相同幀的相同或不同解析區(qū)域內(nèi)的2個(gè)像素，另一個(gè)時(shí)間間隔對(duì)應(yīng)于不同幀的相同或不同解析區(qū)域內(nèi)的2個(gè)像素。這些時(shí)間間隔優(yōu)選設(shè)定為能夠進(jìn)行足夠次數(shù)的積和計(jì)算。
[0058](步驟S5)
[0059]使用提取出的像素的數(shù)據(jù)進(jìn)行相關(guān)計(jì)算。相關(guān)計(jì)算中應(yīng)用的計(jì)算式根據(jù)解析區(qū)域的圖像是二維圖像還是三維圖像而不同。并且，根據(jù)相關(guān)計(jì)算的積和計(jì)算中使用的多個(gè)數(shù)據(jù)對(duì)各自的2個(gè)像素是屬于相同解析區(qū)域還是屬于不同解析區(qū)域而不同。而且，還根據(jù)相關(guān)計(jì)算的積和計(jì)算中使用的多個(gè)數(shù)據(jù)對(duì)各自的2個(gè)像素是屬于相同幀的圖像還是屬于不同幀的圖像而不同。
[0060]針對(duì)二維圖像的應(yīng)用計(jì)算式如下所述。
[0061]1.各數(shù)據(jù)對(duì)的2個(gè)像素屬于相同解析區(qū)域的圖像、且屬于相同幀的圖像的情況。該情況下，使用相同幀的圖像內(nèi)的相同解析區(qū)域內(nèi)的像素的數(shù)據(jù)對(duì)進(jìn)行相關(guān)計(jì)算。該相關(guān)計(jì)算為自相關(guān)計(jì)算。圖8示意地示出該情況下的相關(guān)計(jì)算。[0062][數(shù)學(xué)式I]
[0063]
【權(quán)利要求】
1.一種圖像解析方法，其具有以下步驟: 圖像取得步驟，取得由多個(gè)像素構(gòu)成的至少I幀的圖像； 解析區(qū)域設(shè)定步驟，針對(duì)所述至少I幀的圖像設(shè)定至少I個(gè)解析區(qū)域； 數(shù)據(jù)提取步驟，提取與各解析區(qū)域?qū)?yīng)的像素的數(shù)據(jù)； 時(shí)間間隔設(shè)定步驟，設(shè)定在多個(gè)相關(guān)計(jì)算中分別使用的數(shù)據(jù)對(duì)的多個(gè)時(shí)間間隔； 相關(guān)計(jì)算步驟，使用提取數(shù)據(jù)分別對(duì)所述多個(gè)時(shí)間間隔進(jìn)行相關(guān)計(jì)算；以及 擬合步驟，分別對(duì)基于所述相關(guān)計(jì)算步驟的多個(gè)相關(guān)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行擬合。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的圖像解析方法，其中， 在所述圖像取得步驟中，取得多幀的圖像， 在所述解析區(qū)域設(shè)定步驟中，針對(duì)各幀的圖像設(shè)定I個(gè)解析區(qū)域，所述解析區(qū)域是各幀的圖像內(nèi)的相同區(qū)域。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的圖像解析方法，其中， 在所述相關(guān)計(jì)算步驟中，使用相同幀的圖像內(nèi)的相同解析區(qū)域內(nèi)的像素的數(shù)據(jù)對(duì)進(jìn)行相關(guān)計(jì)算。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的圖像解析方法，其中， 在所述相關(guān)計(jì)算步驟中，使用不同幀的圖像內(nèi)的相同解析區(qū)域內(nèi)的像素的數(shù)據(jù)對(duì)進(jìn)行相關(guān)計(jì)算。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的圖像解析方法，其中， 在所述圖像取得步驟中，取得多幀的圖像， 在所述解析區(qū)域設(shè)定步驟中，針對(duì)各幀的圖像設(shè)定多個(gè)解析區(qū)域，所述多個(gè)解析區(qū)域分別是各幀的圖像內(nèi)的相同區(qū)域。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的圖像解析方法，其中， 在所述相關(guān)計(jì)算步驟中，使用相同幀的圖像內(nèi)的不同解析區(qū)域內(nèi)的像素的數(shù)據(jù)對(duì)進(jìn)行相關(guān)計(jì)算。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的圖像解析方法，其中， 在所述相關(guān)計(jì)算步驟中，使用不同幀的圖像內(nèi)的不同解析區(qū)域內(nèi)的像素的數(shù)據(jù)對(duì)進(jìn)行相關(guān)計(jì)算。
8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的圖像解析方法，其中， 所述解析區(qū)域的圖像是二維圖像， 在所述相關(guān)計(jì)算步驟中，使用下式進(jìn)行相關(guān)計(jì)算: [數(shù)學(xué)式1]
9.根據(jù)權(quán)利要求4所述的圖像解析方法，其中，所述解析區(qū)域的圖像是二維圖像， 在所述相關(guān)計(jì)算步驟中，使用下式進(jìn)行相關(guān)計(jì)算: [數(shù)學(xué)式2]
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的圖像解析方法，其中， 所述解析區(qū)域的圖像是二維圖像， 在所述相關(guān)計(jì)算步驟中，使用下式進(jìn)行相關(guān)計(jì)算: [數(shù)學(xué)式3]
11.根據(jù)權(quán)利要求7所述的圖像解析方法，其中， 所述解析區(qū)域的圖像是二維圖像， 在所述相關(guān)計(jì)算步驟中，使用下式進(jìn)行相關(guān)計(jì)算: [數(shù)學(xué)式4]

12.根據(jù)權(quán)利要求8~11中的任意一項(xiàng)所述的圖像解析方法，其中， 在所述擬合步驟中，使用下式進(jìn)行擬合:
13.根據(jù)權(quán)利要求3所述的圖像解析方法，其中， 所述解析區(qū)域的圖像是三維圖像， 在所述相關(guān)計(jì)算步驟中，使用下式進(jìn)行相關(guān)計(jì)算: [數(shù)學(xué)式6]
14.根據(jù)權(quán)利要求4所述的圖像解析方法，其中， 所述解析區(qū)域的圖像是三維圖像， 在所述相關(guān)計(jì)算步驟中，使用下式進(jìn)行相關(guān)計(jì)算: [數(shù)學(xué)式7]
15.根據(jù)權(quán)利要求6所述的圖像解析方法，其中，所述解析區(qū)域的圖像是三維圖像， 在所述相關(guān)計(jì)算步驟中，使用下式進(jìn)行相關(guān)計(jì)算: [數(shù)學(xué)式8]
16.根據(jù)權(quán)利要求7所述的圖像解析方法，其中， 所述解析區(qū)域的圖像是三維圖像， [數(shù)學(xué)式9]
17.根據(jù)權(quán)利要求13~16中的任意一項(xiàng)所述的圖像解析方法，其中， 在所述擬合步驟中，使用下式進(jìn)行擬合: [數(shù)學(xué)式10]
18.根據(jù)權(quán)利要求1~17中的任意一項(xiàng)所述的圖像解析方法，其中， 所述圖像解析方法還具有以下步驟:通過進(jìn)行所述擬合，估計(jì)所述解析區(qū)域內(nèi)的各成分的分子種的分子數(shù)，使用下式計(jì)算分子種的比例:
19.根據(jù)權(quán)利要求1~18中的任意一項(xiàng)所述的圖像解析方法，其中， 所述圖像解析方法還具有對(duì)所述解析區(qū)域內(nèi)的像素的數(shù)據(jù)進(jìn)行重構(gòu)的步驟，在所述相關(guān)計(jì)算步驟中，使用重構(gòu)的數(shù)據(jù)進(jìn)行相關(guān)計(jì)算。
20.根據(jù)權(quán)利要求1~19中的任意一項(xiàng)所述的圖像解析方法，其中， 各幀的圖像由通過光掃描而按時(shí)間序列取得了數(shù)據(jù)的多個(gè)像素構(gòu)成。
21.根據(jù)權(quán)利要求1~20中的任意一項(xiàng)所述的圖像解析方法，其中， 所述圖像解析方法還具有顯示相關(guān)解析結(jié)果的步驟。
22.—種圖像解析裝置，其具有: 圖像取得部，其取得由多個(gè)像素構(gòu)成的至少I幀的圖像； 解析區(qū)域設(shè)定部，其針對(duì)所述至少I幀的圖像設(shè)定至少I個(gè)解析區(qū)域； 數(shù)據(jù)提取部，其提取與各解析區(qū)域?qū)?yīng)的像素的數(shù)據(jù)； 時(shí)間間隔設(shè)定部，其設(shè)定在多個(gè)相關(guān)計(jì)算中分別使用的數(shù)據(jù)對(duì)的多個(gè)時(shí)間間隔；以及解析處理部，其使用提取數(shù)據(jù)分別對(duì)所述多個(gè)時(shí)間間隔進(jìn)行相關(guān)計(jì)算，并且分別對(duì)多個(gè)相關(guān)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行擬合。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的圖像解析裝置，其中， 所述圖像取得部取得多幀的圖像， 所述解析區(qū)域設(shè)定部針對(duì)各幀的圖像設(shè)定I個(gè)解析區(qū)域，所述解析區(qū)域是各幀的圖像內(nèi)的相同區(qū)域。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的圖像解析裝置，其中， 所述解析處理部使用相同幀的圖像內(nèi)的相同解析區(qū)域內(nèi)的像素的數(shù)據(jù)對(duì)進(jìn)行相關(guān)計(jì)算。
25.根據(jù)權(quán)利要求23所述的圖像解析裝置，其中， 所述解析處理部使用不同幀的圖像內(nèi)的相同解析區(qū)域內(nèi)的像素的數(shù)據(jù)對(duì)進(jìn)行相關(guān)計(jì)算。
26.根據(jù)權(quán)利要求22所述的圖像解析裝置，其中， 所述圖像取得部取得多幀的圖像， 所述解析區(qū)域設(shè)定部針對(duì)各幀的圖像設(shè)定多個(gè)解析區(qū)域，所述多個(gè)解析區(qū)域分別是各幀的圖像內(nèi)的相同區(qū)域。
27.根據(jù)權(quán)利要求26所述的圖像解析裝置，其中， 所述解析處理部使用相同幀的圖像內(nèi)的不同解析區(qū)域內(nèi)的像素的數(shù)據(jù)對(duì)進(jìn)行相關(guān)計(jì)算。
28.根據(jù)權(quán)利要求26所述的圖像解析裝置，其中， 所述解析處理部使用不同幀的圖像內(nèi)的不同解析區(qū)域內(nèi)的像素的數(shù)據(jù)對(duì)進(jìn)行相關(guān)計(jì)算。
29.根據(jù)權(quán)利要求24所述的圖像解析裝置，其中， 所述解析區(qū)域的圖像是二維圖像， 所述解析處理部使用下式進(jìn)行相關(guān)計(jì)算: [數(shù)學(xué)式12]
30.根據(jù)權(quán)利要求25所述的圖像解析裝置，其中， 所述解析區(qū)域的圖像是二維圖像， 所述解析處理部使用下式進(jìn)行相關(guān)計(jì)算: [數(shù)學(xué)式13]
31.根據(jù)權(quán)利要求27所述的圖像解析裝置，其中， 所述解析區(qū)域的圖像是二維圖像， 所述解析處理部使用下式進(jìn)行相關(guān)計(jì)算: [數(shù)學(xué)式14]
32.根據(jù)權(quán)利要求28所述的圖像解析裝置，其中， 所述解析區(qū)域的圖像是二維圖像， 所述解析處理部使用下式進(jìn)行相關(guān)計(jì)算: [數(shù)學(xué)式15]
33.根據(jù)權(quán)利要求29~32中的任意一項(xiàng)所述的圖像解析裝置，其中， 所述解析處理部使用下式進(jìn)行擬合: [數(shù)學(xué)式16]
34.根據(jù)權(quán)利要求24所述的圖像解析裝置，其中， 所述解析區(qū)域的圖像是三維圖像， 所述解析處理部使用下式進(jìn)行相關(guān)計(jì)算: [數(shù)學(xué)式17]
35.根據(jù)權(quán)利要求25所述的圖像解析裝置，其中， 所述解析區(qū)域的圖像是三維圖像， 所述解析處理部使用下式進(jìn)行相關(guān)計(jì)算: [數(shù)學(xué)式18]

36.根據(jù)權(quán)利要求27所述的圖像解析裝置，其中， 所述解析區(qū)域的圖像是三維圖像， 所述解析處理部使用下式進(jìn)行相關(guān)計(jì)算: [數(shù)學(xué)式19]
37.根據(jù)權(quán)利要求28所述的圖像解析裝置，其中， 所述解析區(qū)域的圖像是三維圖像， [數(shù)學(xué)式20] ^, Σ(χ + ^,y + r ,z + f )/Mi2i β3Λ —、=..............................S..........?1^......?χ:.......?:.......Ζ)/μ21) 這里，G3dd。是幀fi的解析區(qū)域A1和幀fj的解析區(qū)域A2之間的互相關(guān)值，Ilfi是幀fi的解析區(qū)域4的圖像的像素的數(shù)據(jù)例如熒光強(qiáng)度數(shù)據(jù)，I2fj是幀A的解析區(qū)域A2的圖像的像素的數(shù)據(jù)例如熒光強(qiáng)度數(shù)據(jù)，x、y、z是測(cè)定點(diǎn)的空間坐標(biāo)，ξ、Ψ、Π是從測(cè)定點(diǎn)起的空間坐標(biāo)的變化量，M12ij是幀&的解析區(qū)域A1和幀fj的解析區(qū)域A2的圖像的像素的數(shù)據(jù)的積和計(jì)算的次數(shù)，Mli是幀&的解析區(qū)域A1的圖像的像素的數(shù)據(jù)的總數(shù)，M2j是幀&的解析區(qū)域4的圖像的像素的數(shù)據(jù)的總數(shù)。
38.根據(jù)權(quán)利要求34~37中的任意一項(xiàng)所述的圖像解析裝置，其中， 所述解析處理部使用下式進(jìn)行擬合: [數(shù)學(xué)式21]
39.根據(jù)權(quán)利要求22~38中的任意一項(xiàng)所述的圖像解析裝置，其中， 所述解析處理部通過進(jìn)行所述擬合，估計(jì)所述解析區(qū)域內(nèi)的各成分的分子種的分子數(shù)，使用下式計(jì)算分子種的比例: [數(shù)學(xué)式22]
40.根據(jù)權(quán)利要求22~39中的任意一項(xiàng)所述的圖像解析裝置，其中， 所述解析處理部對(duì)所述解析區(qū)域內(nèi)的像素的數(shù)據(jù)進(jìn)行重構(gòu)，使用重構(gòu)的數(shù)據(jù)進(jìn)行相關(guān)計(jì)算。
41.根據(jù)權(quán)利要求22~40中的任意一項(xiàng)所述的圖像解析裝置，其中， 各幀的圖像由通過光掃描而按時(shí)間序列取得了數(shù)據(jù)的多個(gè)像素構(gòu)成。
42.根據(jù)權(quán)利要求22~41中的任意一項(xiàng)所述的圖像解析裝置，其中， 所述圖像解析裝置還具有顯示相關(guān)解析結(jié)果的顯示部。
【文檔編號(hào)】G01N21/64GK103917860SQ201280055334
【公開日】2014年7月9日 申請(qǐng)日期:2012年10月4日 優(yōu)先權(quán)日:2011年11月10日
【發(fā)明者】鈴木明美 申請(qǐng)人:奧林巴斯株式會(huì)社