特許 6787076 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

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6787076

(24)【登録日】2020年11月2日

(45)【発行日】2020年11月18日

(54)【発明の名称】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

(51)【国際特許分類】

   G01N 33/543 20060101AFI20201109BHJP

   G01N 33/52 20060101ALI20201109BHJP

   G01N 21/78 20060101ALI20201109BHJP

【ＦＩ】

   G01N33/543 521

   G01N33/52 B

   G01N21/78 A

   G01N21/78 Z

【請求項の数】9

【全頁数】23

(21)【出願番号】特願2016-227177(P2016-227177)

(22)【出願日】2016年11月22日

(65)【公開番号】特開2017-125840(P2017-125840A)

(43)【公開日】2017年7月20日

【審査請求日】2019年10月24日

(31)【優先権主張番号】特願2016-4692(P2016-4692)

(32)【優先日】2016年1月13日

(33)【優先権主張国】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000003193

【氏名又は名称】凸版印刷株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100149548

【弁理士】

【氏名又は名称】松沼 泰史

(74)【代理人】

【識別番号】100139686

【弁理士】

【氏名又は名称】鈴木 史朗

(74)【代理人】

【識別番号】100169764

【弁理士】

【氏名又は名称】清水 雄一郎

(74)【代理人】

【識別番号】100147267

【弁理士】

【氏名又は名称】大槻 真紀子

(74)【代理人】

【識別番号】100064908

【弁理士】

【氏名又は名称】志賀 正武

(74)【代理人】

【識別番号】100108578

【弁理士】

【氏名又は名称】高橋 詔男

(74)【代理人】

【識別番号】100152146

【弁理士】

【氏名又は名称】伏見 俊介

(72)【発明者】

【氏名】増田 智仁

(72)【発明者】

【氏名】岡田 崇

【審査官】 大瀧 真理

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１５−０１０９４３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−２１４８６３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１４／０２４０４９１（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 米国特許出願公開第２０１３／０２４４３３９（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｎ ３３／４８ − ３３／９８

Ｇ０１Ｎ ２１／７８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

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。

【請求項2】

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。

【請求項3】

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。

【請求項4】

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。

【請求項5】

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。

【請求項6】

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。

【請求項7】

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。

【請求項8】

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。

【請求項9】

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。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

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。

【背景技術】

【0002】

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。

【0003】

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。

【0004】

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)。

【0005】

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。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開２０１１−２１４８６３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

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。

【0008】

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。

【0009】

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^ｎ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。

【0010】

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。

【0011】

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。

【課題を解決するための手段】

【0012】

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。

【0013】

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。

【0014】

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。

【0015】

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。

【0016】

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。

【0017】

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。

【0018】

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。

【0019】

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。

【0020】

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。

【発明の効果】

【0021】

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。

【図面の簡単な説明】

【0022】

【図1】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2】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。

【図3】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4】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5】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。

【図6】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。

【発明を実施するための形態】

【0023】

＜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。

【0024】

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。

【0025】

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。

【0026】

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。

【0027】

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。

【0028】

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。

【0029】

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。

【0030】

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。

【0031】

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。

【0032】

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。

【0033】

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。

【0034】

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。

【0035】

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。

【0036】

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。

【0037】

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。

【0038】

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。

【0039】

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。

【0040】

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。

【0041】

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。

【0042】

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。

【0043】

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。

【0044】

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。

【0045】

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。

【0046】

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。

【0047】

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。

【0048】

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。

【0049】

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。

【0050】

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。

【0051】

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。

【0052】

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。

【0053】

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。

【0054】

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。

【0055】

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。

【0056】

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。

【0057】

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。

【0058】

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。

【0059】

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。

【0060】

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。

【0061】

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。

【0062】

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。

【0063】

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。

【0064】

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。

【0065】

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。

【0066】

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。

【0067】

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。

【0068】

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。

【0069】

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。

【0070】

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。

【0071】

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。

【0072】

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。

【0073】

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。

【0074】

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。

【0075】

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。

【0076】

＜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。

【0077】

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。

【0078】

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。

【0079】

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。

【0080】

＜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。

【0081】

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。

【0082】

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。

【0083】

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。

【0084】

標準的な光源で撮像された補正用パッチの色味がＣ_ｇｔ（Ｒ_ｇｔ，Ｇ_ｇｔ，Ｂ_ｇｔ）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Ｃ_ｉｎ（Ｒ_ｉｎ，Ｇ_ｉｎ，Ｂ_ｉｎ）と算出された場合、色味Ｃ_ｇｔと色味Ｃ_ｉｎ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。

【0085】

【数1】

【0086】

この（１）式において、上述したように、Ｃ_ｇｔ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（Ｒ_ｇｔ，Ｇ_ｇｔ，Ｂ_ｇｔ）であり、Ｃ_ｉｎ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（Ｒ_ｉｎ，Ｇ_ｉｎ，Ｂ_ｉｎ）である。
これにより、（１）式は、以下の（２）式で表される。

【0087】

【数2】

【0088】

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Ｃ_ｇｔ（Ｒ_ｇｔ，Ｇ_ｇｔ，Ｂ_ｇｔ）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Ｃ_ｉｎ（Ｒ_ｉｎ，Ｇ_ｉｎ，Ｂ_ｉｎ）を抽出し、補正用パッチの色味Ｃ_ｇｔ（Ｒ_ｇｔ，Ｇ_ｇｔ，Ｂ_ｇｔ）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。

【0089】

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。

【0090】

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。

【0091】

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。

【0092】

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。

【0093】

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。

【0094】

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。

【0095】

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。

【0096】

＜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。

【0097】

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。

【0098】

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。

【0099】

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。

【符号の説明】

【0100】

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

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】