JPH04294467A

JPH04294467A - 画像処理装置

Info

Publication number: JPH04294467A
Application number: JP3081294A
Authority: JP
Inventors: Katsuhiro Kuroda; 勝広黒田; Eisaku Obo; 英作於保
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1991-03-22
Filing date: 1991-03-22
Publication date: 1992-10-19
Also published as: EP0504876A3; US5681112A; EP0504876A2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、二次元画像の強調処理
に係り、特に電子顕微鏡およびその類似装置の観察像に
好適な画像処理装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】電子顕微鏡像の画像強調法は、従来から
色々行われている。たとえば、画像をフ−リエ変換して
フィルタリングを行なって強調する手法である。しかし
、処理に長時間を要するという問題やア−チファクトの
問題があり、ほとんど実用化されていない。このような
問題を解決するために、特開昭６１−４７０４６号公報
に開示されているような手法がある。すなわち図５に示
すように、画像の強調したい部分（たとえば画像の暗い
部分）を指定し、その部分のみ強調する手法である。この手法は、画像の強調したい部分とその強調の程度を
人為的に指定できるために、実時間で所望の強調処理像
が得られるという特徴があった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上述の手法で
は強調した部分としていない部分との境界が画像に表れ
るという問題があった。また、部分的な強調のみが可能
で、画像全体で強調を行えば意味のないものになるとい
う問題もあった。

【０００４】本発明の目的は、上述した問題をすべて解
決する、すなわち画像全体を実時間でア−チファクトの
生じない画像強調処理装置を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
には、画像全体を人為的にパラメ−タを設定することな
く、かつ空間周波数のような別の空間に変換することな
く画像空間そのままで行なえるようにすればよい。

【０００６】

【作用】上記手段を実現するために、本発明では図４に
示すような手段を考案した。すなわち、画像全体を大き
な明るさの情報（明度情報）と微視的な明るさの情報（
微細構造情報）とに分離し、この微細構造情報のみ画像
強調して明度情報を加えあわせるようにした。ここで、
微細構造情報のみ分離して画像強調処理を行なうのは、
所望の微細構造情報の強調画像を得るために明度情報に
よる悪影響を取り除くためである。すなわち、分離せず
に画像強調を行なうと、明度情報の方が信号が強いため
に主にこの情報の強調画像となり、白黒の強い画像が得
られるだけになる。すなわち、所望の微細構造情報の強
調画像は得られないことになる。本発明の明度情報と微
細構造情報の分離は、かかる理由により考案されたもの
である。

【０００７】本発明では画像空間で処理ができるので、
二次元画像の端から二次元的に走査して順次取り込むの
とほぼ同時に順次上記の処理を行なえる。したがって、
画像全体を実時間で処理ができることになる。一方、明
度情報と微細構造情報との分離処理や微細構造情報の画
像強調処理は実施例に述べるような手法を用いて行なえ
ば、人為的な処理パラメ−タ設定が全く不要である。す
なわち、ア−チファクトを生じさせる要素がない。した
がって、本発明は上記目的を達成できる装置を提供でき
る。

【０００８】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を用いて説明す
る。図１は本発明を走査形電子顕微鏡（ＳＥＭ）に適用
した一実施例を示す図であり、図２は各信号に対応した
ヒストグラムの一例である。

【０００９】一般に、ＳＥＭでは一次電子線１の照射に
より試料２から出てきた二次電子３を検出器４で検出し
て画像信号としている。この画像信号を走査信号発生器
１６による一次電子線１の試料２上の二次元走査と同期
してブラウン管６上に表示したのが試料表面のＳＥＭ像
といわれているものである。本実施例では、この画像信
号の信号強度を１６ｂｉｔＡ／Ｄ変換器７によりデジタ
ル化し、画像信号強度Ｉｍｎとしてメインメモリ８に格
納する。もちろんこの際には、走査信号発生器１６によ
って決められた試料２上の一次電子線１の位置信号はＡ
／Ｄ変換器１７によりデジタル化されて画素位置信号と
してこのメインメモリ８に与えられており、画像信号強
度Ｉｍｎは一次電子線１の試料位置と対応するように二
次元的に格納されている。本実施例では、この二次元画
素を１０２４×１０２４で行った。

【００１０】このデジタル化された画像信号強度Ｉｍｎ
は、｛（ｍ−１２，ｎ−１２）〜（ｍ−１２，ｎ＋１２
）｝×｛（ｍ＋１２，ｎ−１２）〜（ｍ＋１２，ｎ＋１
２）｝の２５×２５画素の信号強度の中間値を位置（ｍ
，ｎ）の明度信号Ａｍｎとして明度信号メモリ１０に格
納する。この処理は一般にメディアンフィルタといわれ
ている。同時に明度信号Ａｍｎのネガ信号Ａｍｎ’を求
めて（Ｉｍｎ＋Ａｍｎ’）／２＝Ｂｍｎを計算し、微細
構造信号として微細構造信号メモリ１１に格納する。ネ
ガ信号Ａｍｎ’を用いる理由は、Ｂｍｎ値に負の値をで
ないようにするためである。これらの処理は、信号分離
器９によって行われる。ここで、ｍ，ｎはそれぞれ１３から順次１０１２まで行
なう。この処理による各信号（画像）のヒストグラムは
、それぞれ２２、２３に示すようなものである。すなわ
ち、ヒストグラム２２はヒストグラム２１とほぼ相似形
であるが、ヒストグラム２３は濃度段階の中央値にほぼ
集中しているという特徴がある。これらのヒストグラム
からも、明度信号Ａｍｎは画像全体の明るさの程度を示
しており、微細構造信号Ｂｍｎは画像の微細構造を示し
ていることが分かる。また、ヒストグラムが集中してい
るということは、微細構造信号Ｂｍｎは元来コントラス
トの弱いものであることが分かる。

【００１１】つぎに、メモリ１１の微細構造信号に対し
て、その濃度分布の頻度を均一化するいわゆるヒストグ
ラム平坦化と呼ばれる強調処理を強調処理器１２により
行って、微細強調信号Ｃｍｎとして強調信号メモリ１３
に格納する。この処理は、ヒストグラム２３からヒスト
グラム２４のようにするということで、頻度の少ない濃
度は圧縮し、頻度の多い濃度は引き伸ばすという処理で
ある。すなわち、濃度範囲が圧縮される部分に比べて引
き伸ばされる部分に属する画素の数が多いので、全体と
してはコントラストが強調される。この強調処理は、よ
く用いられている微分系のような処理に比べて、ノイズ
に強いという特徴があるということが知られている。な
お、この強調処理器１２の入力までは１６ｂｉｔである
が、この出力以降は８ｂｉｔで行った。これは、処理の
高速化を図るために行ったものである。すなわち、濃度
の引き伸ばしの際には、同一濃度の画素にどの濃度値を
割り当てるかが問題になる。これはランダムに選んでも
よいし、画素の周辺の濃度に応じて順序付けしてもでき
るが、それなりの処理が必要になる。本実施例のように
すれば、最高頻度値の濃度を分割する必要が無くなるか
らである。

【００１２】次に、この微細強調信号Ｃｍｎは明度信号
Ａｍｎと加算器１４で加算されて、所望の画像強調信号
Ｊｍｎとなる。この信号をビデオプリンタ１５に出力し
て、１０００×１０００画素の所望の強調画像を得た。なお、本実施例ではＳＥＭの走査線は約２０００本で行
っているが、二走査線の信号強度を一走査線の信号強度
としてＡ／Ｄ変換器７の入力値とし、Ｓ／Ｎの改善を行
っている。

【００１３】以上、本発明の構成ならびに動作原理につ
いて述べた。ここで、本発明にしたがって実施した処理
画像を図６に示す。この原画像は走査型電子顕微鏡によ
り得られたもので、試料はラットの肝細胞である。原画
像にたいして明度画像は画像全体の大まかな明るさを示
しており、全体の立体情報が主に表されたものとなって
いる。一方、微細構造画像は画像の微細構造のみが抽出
されており、立体情報の乏しい平面的な画像になってい
る。この微細構造情報をヒストグラム平坦化処理により
強調した画像が微細構造強調画像であり、微細構造が鮮
明に強調されていることが分かる。ただ、このままでは
立体感のない画像になっているので、分離されていた明
度画像を加えあわせて画像本来の立体感ある強調画像を
再生している。この強調画像を原画像と比較すると、本
発明の効果は一目瞭然である。

【００１４】以上、本発明の一実施例を示したが、この
実施例に限ることなく実施できることはいうまでもない
。特に、数値で示したものは一例である。たとえば、メ
ディアンフィルタ処理を２５×２５画素で行ったが、よ
り少ない画素やより多くの画素で行っても本処理は可能
である。ただ、処理時間や画像の強調の程度から判断し
て、経験的には１１×１１から３１×３１の画素で行う
のが実用的であることが、本実施例から分かった。また
、この明度情報Ａｍｎの処理を信号強度Ｉｍｎの中間値
で行ったが、例えば平均値で行っても可能である。また
、処理時間との関係で、より簡単化を図れるロ−パスフ
ィルタを用いてもよい。要は、画素の明るさの程度を求
める処理であればよい。一方、ヒストグラム平坦化処理
において、図１の実施例では自動的に求められるように
したが、半導体の外観検査ＳＥＭ装置では試料がほぼ決
まっているので濃度変換曲線を前もって準備しておき、
それにしたがった強調を行ってもよい。これは処理時間
の短縮につながる。さらに、一般に微細構造画像のヒス
トグラムは濃度の中央値にほぼ集中しているので、図３
に示すように単純なコントラストの引き伸ばしを行って
も類似の効果は得られる。要は、コントラストを強調で
きる手法であればよく、本実施例ではその一例を示した
にすぎない。また一方、一度粗い走査（たとえば１００
本）を行って各処理の主な処理情報をあらかじめ得てお
き、それにしたがって各処理を行なってもよい。これは
、すべての処理を各走査毎にただちに行えるので、処理
の高速化が図れる。

【００１５】本発明の実施例として図１ではＳＥＭに適
用した。しかし、本発明はこのＳＥＭに限ることなく一
般の画像強調処理として使用できることはいうまでもな
い。たとえば、電子線の応用装置としては時系列的に信
号の得られる走査形透過電子顕微鏡（ＳＴＥＭ）や走査
形トンネル顕微鏡（ＳＴＭ）の類似装置はいうまでもな
く、広く用いられている透過形電子顕微鏡（ＴＥＭ）に
も用いることができる。一般にＴＥＭの画像は時系列的
ではないが、結像面に撮像素子を置いて時系列的に信号
を得られるようにしておけばよい。また、電子顕微鏡以
外でもレ−ザ顕微鏡のような光学顕微鏡のような画像は
じめ、Ｘ線ＣＴ、ＭＲＩ等の診断画像やあらゆる分野の
画像強調処理として用いることができる。

【００１６】

【発明の効果】本発明によれば、まず人為的に仮定する
処理パラメ−タ設定が全くないのでア−チファクトのな
い処理画像が得られる効果がある。また、画像そのもの
の実空間で強調処理を行うので画像信号の取り込みと同
時に順次処理が行える効果があり、これを画像全体で行
える。すなわち、ア−チファクトのない強調画像を実時
間で行える画像処理装置を提供できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示すブロック図。

【図２】本発明の各信号（画像）のヒストグラムの一例
を示した図

【図３】本発明の他の強調処理を示したヒストグラム

【
図４】本発明の原理を説明するためのブロック図

【図５
】従来のＳＥＭの画像強調処理図。

【図６】本発明の一実施例装置によるラットの肝細胞の
走査型電子顕微鏡画像写真及びその処理画像写真。

【符号の説明】

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】二次元画像の強調処理において、画像全体
を大きな明るさの情報（明度情報）と微視的な明るさの
情報（微細構造情報）とに分離する分離手段と、上記微
細構造情報のみ画像強調して明度情報を加えあわせる加
算手段とを有することを特徴とする画像処理装置。
【請求項２】請求項１記載の画像処理装置において、明
度情報と微細構造情報との分離は、着目している画素周
辺のｎ×ｎ画素の画像信号強度からこの画素の明るさの
程度を求めて明度信号強度とし，画像信号強度から明度
信号強度を引いた信号強度を微細構造信号強度としたこ
とを特徴とする画像処理装置。
【請求項３】請求項２記載の画像処理装置において、ｎ
は略１１から３１のいずれかの整数値であり、画像信号
強度の中間値を明度信号強度としたことを特徴とする画
像処理装置。
【請求項４】上記微細構造情報の画像強調は、濃度分布
の頻度を均一化することによる強調処理を行ったことを
特徴とする請求項１から請求項３までに記載のいづれか
の画像処理装置。
【請求項５】上記微細構造情報の画像強調は、あらかじ
め準備してある濃度変換曲線にしたがって強調処理を行
ったことを特徴とする請求項１から請求項３までに記載
のいづれかの画像処理装置。
【請求項６】請求項１から６までのいずれか記載の画像
処理装置を用いたことを特徴とする電子線応用装置。
【請求項７】請求項６記載の電子線応用装置において、
二次元画像信号を走査型で順次得られるように構成され
たことを特徴とする電子線応用装置。