JP6135526B2 - 画像処理方法および画像処理装置 - Google Patents
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Description
(X線分析装置)
図1は、X線分析装置100および画像処理装置200の構成を示すブロック図である。図2は、X線分析装置100の構成を示す斜視図である。図1、図2に示すように、X線分析装置100は、X線源110、試料台120、検出器130、照射機構140および駆動機構150を備えている。
画像処理装置200は、X線分析装置100から受け取ったX線検出画像データの異常値を補正処理する。図1に示すように、画像処理装置200は、例えばCPUを搭載したサーバで構成され、制御部210、画像記録部220、異常要素判定部230、異常要素記憶部240および補正部250を備えている。
図3は、X線検出画像データを3次元空間として表す図である。図3に示す例では、3つの検出器130で受光されることで2次元の画像データが一定の時間間隔で撮影されており、2次元空間と時間軸により構成される3次元空間内に一連の画像データ300a〜300cとして表現することができる。このとき、空間上の特定の要素310a〜310cに注目すると、要素の形の断面を有する時間軸に平行な柱320として表される。
空間補正では、ある時間に測定された画像データの空間的な滑らかさが異常な要素の有無を判定するときの基準となるが、一般的にそのような空間的な滑らかさは任意である。したがって、次の(1)〜(3)に挙げるような仮定で推定される計数値との比較によって不良の判定を行なう。
(1)全てのピークはある分布(例えば2次元ガウス分布)に従うと仮定する。ただし、この場合には、得られる画像に対する知識が必要とされる。
(2)ある範囲(例えば、n×nピクセルの領域で)一定であると仮定する。この仮定を検出器全域で行なえる場合が一様照射である。上記の(1)の特殊な場合である。
(3)全てのピクセルで0であると仮定する。これは、一般的なカメラ等でHotPixel(常にゼロでないピクセル)の簡易検出に用いられるダークフレームと呼ばれるものである。
時間軸補正では、ある位置において測定された複数のデータの時間的な滑らかさが判定の基準となる。対象としている試料が時間的に安定である必要があるが、多くの場合この仮定が成り立ち、また、成り立たない場合でも、ほとんど測定前に成り立つか否かが分かるため対処可能である。
上記のように構成された画像処理装置200の基本的な動作について説明する。まず、X線分析装置100から1または複数の画像データを読み込む。そして、読み込まれた画像データにおいて周囲の強度データに対して著しく異なる強度データを有する異常な要素の有無を判定し、異常な要素がある場合には、異常な要素を関心要素として特定する(第1処理のステップ)。なお、強度データが著しく異なるか否かは、例えば周囲の強度データの平均値に対する差が閾値を超えるか否かにより判定することができる。
次に、画像処理方法の具体例を説明する。図4は、画像処理方法の一例を示すフローチャートである。まず、画像処理装置200は、N(N>0)枚の画像データをX線分析装置100から読み込む(ステップS1)。そして、読み込んだN枚の画像データのうち1枚の画像データを選択し(ステップS2)、異常な要素があるか判定する(ステップS3)。その際には、周囲の強度データの平均値と関心要素の強度データとの差が所定の閾値を超えるか否かで判定することができる。その他、一定領域でフーリエ変換したときの値が一定値を超えるか否か等でも判定可能である。なお、N=1の場合も含まれるが、N≧2の時間軸補正が可能である場合に限ることが好ましい。
上記のように、補正には、空間補正と時間軸補正とがある。図5は、空間における周囲の要素(ピクセル)を用いた補正を示す図である。図5に示すように、指定された露光時間を4分割した時間でX線像を検出した場合には、4分割の各時間の画像データが得られる。このような画像データに周囲の強度データとは著しく値の異なるピクセルが存在したときに、そのピクセルの異常な強度データを周囲のピクセルの強度データを参照して得た強度データに置換することができる。最終的には、このような空間補正を行なった画像データを含めて露光時間全体の画像データを足し合わせることで所望の画像データが得られる。
上記の実施形態では、空間補正を行なった後に時間軸補正を行なっているが、順序を逆にして時間軸補正を行なった後に空間補正を行なってもよい。この場合には、事前に時間軸補正によって主な異常な要素が補正されているため、空間補正では孤立点除去のような簡単なフィルタを掛けるだけで良くなる。また、時間軸補正後のデータを積算してから空間補正を行なえばデータの統計変動による影響を小さくすることができる。
上記の実施形態では、検出器130を固定して撮影された画像データを用いているが、検出器を移動させながら撮影された画像データを用いてもよい。検出器130を移動させる場合には、撮影により得られた画像データは、異なる位置に移動した検出器で撮影された複数の画像データである。これにより、検出器130の特定位置のノイズが生じたときでも、得られた3次元データ上では、時間の経過により固定された空間上でノイズの位置が動くことから、異常な要素として特定し補正処理できる。
次に、図2に示すような装置構成でX線の回折像を撮影し、図4に示すような処理で異常値の補正を行なった。図10(a)、(b)は、それぞれ補正しない場合の画像データと補正した場合の画像データとを示す図である。補正しない場合の画像データには、異常値の表れたピクセルが点状のノイズとして現れているのに対し、補正した場合の画像データにはほとんど点状のノイズが生じていないことが分かる。
110 X線源
120 試料台
130 検出器
140 照射機構
150 駆動機構
S 試料
200 画像処理装置
210 制御部
220 画像記録部
230 異常要素判定部
240 異常要素記憶部
250 補正部
300a〜300c 画像データ
310a〜310c 要素
400a〜400c 画像データ
410a〜410c 要素
Claims (8)
- X線検出画像データの異常値を補正処理する画像処理方法であって、
回折X線を撮影して得られた1または複数の画像データを読み込むステップと、
前記読み込まれた画像データにおいて周囲の強度データに対して著しく異なる強度データを有する異常な要素の有無を判定し、前記異常な要素がある場合には、前記異常な要素を関心要素として特定する第1処理のステップと、
前記読み込まれた画像データの集合における前記関心要素に基づき時間軸に沿って、前後の時刻の強度データに対して著しく異なる強度データを有する異常な要素の有無を判定し、前記異常な要素がある場合には、前記異常な要素を周囲の時刻の強度データのみから算出した代替値に置き換える第2処理のステップと、を含むことを特徴とする画像処理方法。 - X線検出画像データの異常値を補正処理する画像処理方法であって、
回折X線を撮影して得られた1または複数の画像データを読み込むステップと、
前記読み込まれた画像データの集合において、各要素に基づき時間軸に沿って、前後の時刻の強度データに対して著しく異なる強度データを有する異常な要素の有無を判定し、前記異常な要素がある場合には、前記異常な要素を周囲の時刻の強度データのみから算出した代替値に置き換える第1処理のステップと、
前記読み込まれた画像データのそれぞれにおいて周囲の強度データに対して著しく異なる強度データを有する異常な要素の有無を判定し、前記異常な要素がある場合には、前記異常な要素を周囲の強度データのみから算出した代替値に置き換える第2処理のステップと、を含むことを特徴とする画像処理方法。 - 前記撮影により得られた画像データを次々と蓄積するステップを更に含み、
前記蓄積された画像データの所定数を用いて前記異常な要素の有無の判定および代替値への置き換えを行なった画像データをユーザが操作可能なシステムへ、リアルタイムに提供することを特徴とする請求項1または請求項2記載の画像処理方法。 - 前記撮影により得られた画像データは、ユーザにより指定された露光時間を分割して、前記分割された時間毎に撮影された複数の画像データであることを特徴とする請求項1から請求項3のいずれかに記載の画像処理方法。
- 前記撮影により得られた画像データは、異なる位置に移動した検出器で撮影された複数の画像データであることを特徴とする請求項1から請求項4のいずれかに記載の画像処理方法。
- 前記要素は、各画像データの撮影時間およびピクセルで特定されることを特徴とする請求項1から請求項5のいずれかに記載の画像処理方法。
- X線検出画像データの異常値を補正処理する画像処理装置であって、
回折X線を撮影して得られた1または複数の画像データを読み込む画像記録部と、
前記読み込まれた画像データにおいて周囲の強度データに対して著しく異なる強度データを有する異常な要素の有無を判定し、前記異常な要素がある場合には、前記異常な要素を関心要素として特定し、前記読み込まれた画像データの集合における前記関心要素に基づき時間軸に沿って、前後の時刻の強度データに対して著しく異なる強度データを有する異常な要素の有無を判定する異常要素判定部と、
前記異常な要素がある場合には、前記異常な要素を周囲の時刻の強度データのみから算出した代替値に置き換える補正部と、を備えることを特徴とする画像処理装置。 - X線検出画像データの異常値を補正処理する画像処理装置であって、
回折X線を撮影して得られた1または複数の画像データを読み込む画像記録部と、
前記読み込まれた画像データの集合において、各要素に基づき時間軸に沿って、前後の時刻の強度データに対して著しく異なる強度データを有する異常な要素の有無を判定する異常要素判定部と、
前記異常な要素がある場合には、前記異常な要素を周囲の時刻の強度データのみから算出した代替値に置き換える補正部と、を備え、
前記異常要素判定部は、前記読み込まれた画像データのそれぞれにおいて周囲の強度データに対して著しく異なる強度データを有する異常な要素の有無を判定し、
前記補正部は、前記異常な要素がある場合には、前記異常な要素を周囲の強度データのみから算出した代替値に置き換えることを特徴とする画像処理装置。
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