JP2005123018A - 画像表示方法及び画像表示装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】 取得した試料画像内に方向の異なる直線部分が存在している場合であっても、試料画像取得後における直線部分の検出を全て自動で行うことのできる画像表示方法及び画像表示装置を提供する。
【解決手段】 試料7の画像を取得する画像取得手段と、取得した画像中での方向の異なる複数の境界部を抽出する境界部抽出手段と、抽出された各境界部における直線部分を認識し、これにより方向の異なる複数の直線部分を検出する直線部分検出手段と、検出された方向の異なる複数の直線部分に優先度を付与する優先度付与手段と、付与された優先度に応じて当該優先度に対応する直線部分の方向を画面内での基準方向に合わせて画像を表示する画像表示手段とを有する。ここで、上述した境界部の抽出、直線部分の検出、直線部分への優先度の付与は、メモリ15に格納されたプログラムよって演算処理部14にて実行される。
【選択図】図1
【解決手段】 試料7の画像を取得する画像取得手段と、取得した画像中での方向の異なる複数の境界部を抽出する境界部抽出手段と、抽出された各境界部における直線部分を認識し、これにより方向の異なる複数の直線部分を検出する直線部分検出手段と、検出された方向の異なる複数の直線部分に優先度を付与する優先度付与手段と、付与された優先度に応じて当該優先度に対応する直線部分の方向を画面内での基準方向に合わせて画像を表示する画像表示手段とを有する。ここで、上述した境界部の抽出、直線部分の検出、直線部分への優先度の付与は、メモリ15に格納されたプログラムよって演算処理部14にて実行される。
【選択図】図1
Description
本発明は、画像表示方法及び画像表示装置に関する。
電子ビームを用いた走査電子顕微鏡や測長装置等の画像表示機能を備える装置において、電子ビームの試料への走査により取得した試料の走査像(試料画像)中の直線部分を認識し、当該直線部分と表示画面の基準軸との成す角度を検出し、当該角度に応じて画像(視野)の回転を行うものがある。
このような装置の例として、特開平7−134966号公報(特許文献1)に記載された走査電子顕微鏡があり、以下、当該特許文献1に記載された走査電子顕微鏡の構成について説明する。
特許文献1に示された走査電子顕微鏡において、電子ビームは、X方向偏向コイル及びY方向偏向コイルにより試料面をX,Y方向に2次元走査される。X方向偏向コイル,Y方向偏向コイルには、水平走査信号発生部,垂直走査信号発生部からの走査信号が、各々対応する加算回路を介して供給される。各加算回路には、角度検出装置から角度データが供給される。
走査像表示に用いられるCRTの2つの偏向コイルには、それぞれ水平走査信号発生部,垂直走査信号発生部からの走査信号が供給される。また、検出器で検出された試料からの検出信号が、画像メモリ及びCRTに輝度信号として供給され、CRTにより試料の走査像が表示される。そして、角度検出装置から角度データが各加算回路へ供給されることにより、試料上における試料走査方向を回転させ、CRT画面内の視野を回転することができる。
このような構成からなる走査電子顕微鏡を用いて回転角度を検出する際には、エッジ部検出工程により試料走査像中のエッジ部を検出し、検出されたエッジ部を基に直線近似工程により直線近似を行ってエッジ部に対応する直線を求める。そして、表示画面の垂直方向軸と当該直線との成す角度Θを求める。
その後、当該直線を表示画面の垂直方向軸と一致させる場合には角度データをΘのままとし、また当該直線を表示画面の水平方向軸と一致させる場合には角度データをΘ−90°として、角度検出装置から各加算回路へ当該角度データを供給する。これにより、各加算回路を介して当該角度データが加味された走査信号がX方向偏向コイル,Y方向偏向コイルに供給されて電子ビームが改めて2次元走査されることとなり、所望とする走査像を得ることができる。
ここで、試料画像である走査像内に異なる直線部分が存在する場合には、上述の角度検出では困難な場合がある。その際には、単一の直線部分が検出されるように検出範囲を画像上で指定し、その後、回転角度検出を行うこととなる。
上述の構成からなる走査電子顕微鏡においては、単一の直線部分が試料画像に含まれている際には、自動的に当該直線部分の検出を行うことができる。
しかしながら、異なる直線部分が試料画像内に含まれている場合には、上述のごとく、単一の直線部分が検出されるように検出範囲を画像上で指定する必要がある。この検出範囲の指定は、試料画像を目視にて確認しながらのオペレータによるマニュアル操作によって行われることとなる。
従って、この場合には、試料画像の取得後における直線部分の検出を全て自動的に行うことができないこととなり、オペレータの手間がかかるという要改善点があった。
本発明は、このような点に鑑みてなされたものであり、取得した試料画像内に異なる直線部分が存在している場合であっても、試料画像取得後における直線部分の検出を全て自動で行うことのできる画像表示方法及び画像表示装置を提供することを目的とする。
本発明における画像表示方法は、試料の画像を取得する画像取得工程と、取得した画像中での方向の異なる複数の境界部を抽出する境界部抽出工程と、抽出された各境界部における直線部分を認識し、これにより方向の異なる複数の直線部分を検出する直線部分検出工程と、検出された方向の異なる複数の直線部分に優先度を付与する優先度付与工程と、付与された優先度に応じて当該優先度に対応する直線部分の方向を画面内での基準方向に合わせて画像を表示する画像表示工程とを有することを特徴とする。
また、本発明における画像表示装置は、試料の画像を取得する画像取得手段と、取得した画像中での方向の異なる複数の境界部を抽出する境界部抽出手段と、抽出された各境界部における直線部分を認識し、これにより方向の異なる複数の直線部分を検出する直線部分検出手段と、検出された方向の異なる複数の直線部分に優先度を付与する優先度付与手段と、付与された優先度に応じて当該優先度に対応する直線部分の方向を画面内での基準方向に合わせて画像を表示する画像表示手段とを有することを特徴とする。
本発明においては、取得された試料の画像中での方向の異なる複数の境界部を抽出し、抽出された各境界部における直線部分を認識して方向の異なる複数の直線部分を検出し、検出された方向の異なる複数の直線部分に優先度を付与し、付与された優先度に応じて当該優先度に対応する直線部分の方向を画面内での基準方向に合わせて画像を表示する。
よって、試料画像の取得後における直線部分の検出を、方向の異なる複数の直線部分も含めて全て自動的に行い、その後、複数の直線部分に優先度を付与して付与された優先度に応じて画像を表示することとなる。従って、オペレータによって試料画像における検出範囲の指定を行う必要がなく、効率的に処理を行うことができる。
以下、図面を参照して本発明における画像表示方法及び画像表示装置について説明する。
図1は、本発明における画像表示装置を示す概略構成図であり、当該画像表示装置は、試料の走査像が検出されて表示される走査電子顕微鏡の構成を備える測長装置の例となっている。同図において、1は電子銃であり、電子銃1から放出されて加速された電子ビーム6は、集束レンズ2及び対物レンズ4により試料7上に細く集束される。このとき、電子ビーム6は、走査コイル3によって偏向され、試料7上を走査する。
集束レンズ2、走査コイル3、及び対物レンズ4により電子光学系20が構成され、これによりこの電子光学系20によって電子ビーム6は制御されて試料7上に照射されることとなる。
このようにして電子ビーム6が照射された試料7からは、2次電子や反射電子からなる被検出電子19が発生する。この被検出電子19は検出器8により検出される。検出器8は、検出した被検出電子19の検出結果に基づいて検出信号を出力する。出力された検出信号は、図示しない増幅器により増幅されてA/D変換器9に送られる。A/D変換器9は、検出器8からの検出信号をディジタル信号に変換してバスライン10に出力する。
ここで、試料7は、試料ステージ機構5に載置されている。この試料ステージ機構5は、試料7を水平方向、垂直方向、回転方向、及び傾斜方向に適宜移動させるためのものである。なお、試料ステージ機構5に載置された試料7に電子銃1から電子ビーム6が照射される際には、電子銃1と試料ステージ機構5との間の空間は、図示しない排気手段によって所定の真空度まで真空引きされる。
電子銃1、集束レンズ2、走査コイル3、対物レンズ4、及び試料ステージ機構5は、それぞれ被駆動要素1〜5として対応する駆動部1a〜5aによって駆動制御される。これら駆動部1a〜5aは、それぞれバスライン10に接続されており、バスライン10を介して送られた制御信号に応じてそれぞれ対応する被駆動要素1〜5を駆動制御する。
バスライン10には、画像形成部12が接続されており、A/D変換器9からのディジタル信号を受けて試料7の走査像(画像)を形成する。画像形成部12により形成された試料の走査像となる画像は、画像記憶部13に記憶される。
画像記憶部13に記憶された画像は、バスライン10を介して演算処理部14に送られ、演算処理部14により所定の演算処理が行われる。なお、演算処理部14にはメモリ15が接続されている。このメモリ15には、演算処理部14において行われる演算処理を実行するためのプログラムが格納されている。
また、画像記憶部13に記憶された画像は、バスライン10を介して画像処理部16に送られることにより所定の画像処理が行われ、画像処理部16によって新たな画像が作成される。
さらに、バスライン10には画像作成部18が接続されており、画像記憶部13に記憶された画像や画像処理部16により処理されて作成された画像を組み合わせて、複数の画像を有する表示画像を作成する。
そして、バスライン10にはLCDやCRT等からなる画像表示部18が接続されており、画像記憶部13に記憶された画像、画像処理部16により作成された画像、及び画像作成部17により作成された画像等が表示される。
また、バスライン10には入力部19が接続されている。この入力部19は、マウスやジョイスティック等のポインティングデバイス及びキーボードから構成されている。本発明における画像表示装置を使用するオペレータは、入力部19を適宜手動操作することにより、後述するモードの設定や、電子ビーム6の照射条件や試料7の位置等を調整することができる。
なお、バスライン10には制御部11が接続されており、この制御部11により上述の各構成要素を制御するととも、当該制御に必要とされる所定の演算が実行される。そして、当該画像表示装置は、上述のごとく測長装置の例であるので、取得した画像に基づく測長検査処理もこの制御部11によって実行される。
ここで、この画像表示装置の動作には、観察モードと測長モードとがある。観察モードにおいては、試料の走査像である画像を取得して当該走査像を画像表示部18に表示する。また、測長モードにおいては、観察モードにおいて取得した画像に基づいて測長検査を行う。
以上が本発明における画像表示装置の構成を示すものであり、以下に当該画像表示装置を用いた画像表示方法について説明する。
はじめに、オペレータによる入力部19の操作より、画像表示装置の動作として観察モードが選択されて設定される。観察モードが設定されると、画像表示装置を構成する電子銃1、電子光学系20、及び試料ステージ機構5は所定の条件で駆動制御され、これにより試料ステージ機構5に載置された試料7に電子ビームが照射される。このとき、上述の図示しない排気手段により電子銃1と試料ステージ機構5との間の空間は真空引きされている。
電子光学系20を構成する走査コイル3により、電子ビーム6は偏向され、試料7上の所定領域を走査領域として2次元走査する。この電子ビーム6の2次元走査により、試料7上の当該走査領域からは2次電子もしくは反射電子等の被検出電子19が発生する。
この被検出電子19は検出器8により検出され、検出器8は被検出電子19の検出結果に基づいて検出信号を出力する。出力された検出信号は増幅されてA/D変換器9に送られ、A/D変換器9によりディジタル信号に変換される。この変換後のディジタル信号は、バスライン10を介して画像形成部12に送られる。
画像形成部12は、当該ディジタル信号を受けて試料7の走査像を形成する。これにより、試料7の走査像である画像が取得される(画像取得工程)。
なお、このとき、検出器8、A/D変換器9、及び画像形成部12により画像取得手段が構成される。
本実施例において、このようにして試料7から取得された走査像の一例を図2に示す。ここで、図2は、本実施例における走査像の一例を示す画像である。
図2に示すような画像が走査像として画像形成部12により形成された後、当該画像の画像データはバスライン10を介して画像記憶部13に送られ、当該画像データは画像記憶部13内に一旦記憶される。さらに、画像記憶部13に記憶された画像データはバスライン10を介して画像表示部18に送られ、当該画像データに対応する画像(走査像)が表示される。
このとき、画像表示部18には図2に示す画像が表示画像として表示される。オペレータは、当該画像を目視にて確認し、この画像が所望の画像であるか否かを判断する。当該画像が所望とする画像ではない場合には、オペレータは入力部19を操作し、制御部11を介して試料ステージ機構5や電子光学系20の駆動制御を行い、試料7上での電子ビーム6の走査領域を適宜変化させて、目的とする走査像を取得する。また、表示されている画像の焦点状態等が不適切である場合には同様に電子光学系20を駆動制御して、適切な表示画像が得られるように調整する。
このようにして、画像表示部18に表示された試料の走査像がオペレータの所望とする画像となった場合には、制御部11の制御により、以下の工程を当該画像表示装置(測長装置)内部において自動的に行う。
まず、画像記憶部13に記憶されている画像データを、バスライン10を介して演算処理部14に送る。演算処理部14においては、当該画像データに対して第1の演算処理を行う。この演算処理はソーベル(Sobel)フィルタ演算であり。当該演算処理によって画像内における境界部が抽出される。
図2に示す画像中では、方向の異なる複数の境界部が存在している。すなわち、同図に示された試料の画像は、凹凸形状を有する試料表面の画像となっており、この試料表面における凸部(稜部)及び凹部(谷部)が境界部に相当する。図2の例においては、主として3方向の境界部が存在している。例えば、図中において31a〜31c及び32a〜32cで図示する部分である。ここで、31a〜31cは各方向での凸部の例を示しており、また、32a〜32cは各方向での凹部の例を示している。
そして、各方向の境界部31a〜31c及び32a〜32cについて、各々同じ方向となっている境界部が別途複数存在している。つまり、例えば、境界部31aついて着目すると、当該境界部31aの方向と同一方向となっている他の境界部は、図2からわかるように、境界部32aを含めて複数個存在している。このことは、境界部31aとは方向が異なる境界部31b及び境界部31cについても、それぞれ同様のことがいえる。
演算処理部14でソーベルフィルタ演算を行うと、方向の異なる複数の境界部を含む画像中内の各境界部が抽出されることとなる。このようなソーベルフィルタ演算処理を実施した後の画像を図3に示す。ここで、図3は、図2の画像をソーベルフィルタ演算により処理した後の状態を示す画像である(境界部抽出工程)。
なお、このとき、演算処理部14により境界部抽出手段が構成されることとなる。
演算処理部14は、上述の境界部抽出工程を実施した後、これに引き続いて、第2の演算処理である画像中の直線部分を検出する直線部分検出処理を行う。この直線部分検出処理は、図3に示したソーベルフィルタ演算処理後の画像に対して、当該画像中での直線部分を検出する。
すなわち、この画像に対してハフ(Hough)変換を行い、当該画像中の全ての直線部分を認識する。これら直線部分は上記各境界部に対応しており、図3からわかるように、方向の異なる複数の直線部分が存在している。
従って、ハフ変換を行うことにより、画像中の全ての直線部分が認識され、方向の異なる複数の直線部分が検出される。なお、一例として、図2における境界部31a及び境界部32aに対応する直線部分を、それぞれ図3中に33a及び34aとして示す(直線部分検出工程)。
なお、このとき、演算処理部14により直線部分検出手段が構成されることとなる。
さらに引き続いて、演算処理部14は、直線部分検出工程において検出された方向の異なる複数の直線部分に優先度を付与する。この際には、まず、方向の異なる直線部分ごとに、その直線部分の方向と同一方向となる直線部分をカウントする。
このカウント処理について図4を参照して説明する。図4は、図3の画像を簡略化した模式図である。同図において、それぞれ方向の異なる3つの直線群41〜43が存在する。ここで、視覚的にわかりやすくするため、直線群41における各直線部分を実線で表し、直線群42における各直線部分を一点鎖線で表し、直線群43における各直線部分を二点鎖線で表す。これら直線群41〜43のそれぞれについて、同一方向となっている直線部分の個数をカウントする。
図4の例においては、直線群41では、同一方向となっている直線部分の個数は13である。また、直線群42では、同一方向となっている直線部分の個数は8個である。そして、直線群43では、同一方向となっている直線部分の個数は5個である。なお、参考として、図4において、図3での直線部分33a及び34aに対応する各直線部分を同様に33a及び34aで示す。
演算処理部14は、このカウント結果から、各直線群に優先度を付与する。本実施例においては、カウント値の大きなものから順に優先度が高くなるように優先度を付与する。従って、直線群41には優先度1が付与され、また直線群42には優先度2が付与され、さらに直線群43には優先度3が付与される。この結果、直線群及びそれに属する直線部分に、上記カウント値に応じて優先度が付与される(優先度付与工程)。
なお、このとき、演算処理部14により優先度付与手段が構成されることとなる。
このようにして付与された優先度のデータは制御部11に送られる。制御部11は、優先度が付与された直線部分(直線群を構成する直線部分)が、画像表示部18における画面の基準方向に沿うための画像回転量を算出する。ここでは、基準方向として、当該画面の縦方向(Y軸方向)に沿うための画像回転量とする。
本実施例においては、上述のごとく3つの優先度があり、上記優先度1に対応する画像回転量1、優先度2に対応する画像回転量2、及び優先度3に画像回転量3をそれぞれ算出する。
制御部11にて算出された画像回転量1〜3の各データは、対応する優先度1〜3の各データとともに画像処理部16に送られる。そして、画像処理部16は、画像記憶部13に記憶されている画像データ(図2に示す画像の画像データ)を読み出し、受けた優先度1〜3及びそれに対応する画像回転量1〜3の各データに基づいて、画像記憶部13から読み出した画像データを画像処理する。
すなわち、当該画像データによる画像が、優先度ごとに対応する画像回転量だけ回転した回転画像を作成する。これにより、優先度1に対応する画像回転量1だけ回転した回転画像1が作成される。またこれと同様に、優先度2に対応する画像回転量2だけ回転した回転画像2、及び優先度3に対応する画像回転量3だけ回転した回転画像3が作成される。
これらの回転画像1〜3の各データは、対応する優先度1〜3とともに画像作成部17に送られる。そして、画像作成部17は、画像記憶部13に記憶されている画像データ(図2に示す画像の画像データ)を読み出し、受けた優先度1〜3及びそれに対応する回転画像1〜3の各データと、画像記憶部13から読み出した画像データとが同一の画像に含まれるような表示画像を作成する。
この表示画像の画像データはバスライン10を介して画像表示部18に送られて画像表示される(画像表示工程)。
なお、このとき、画像処理部16、画像作成部17、及び画像表示部18により画像表示手段が構成されることとなる。
このときの表示画像の一例を図5に示す。ここで、図5は、画像作成部17で作成された合成画像に基づく表示画像の一例である。
同図においては、画面50の中央部に画像54が位置している。この画像54は、画像記憶部13から読み出された画像データの画像である。また、画面50の下部には3つの画像51〜53が位置している。画像51は優先度1となっている回転画像1であり、画像52は優先度2となっている回転画像2であり、画像53は優先度3となっている回転画像3である。
ここで、画像54中には、白抜きの直線1〜3が表示されている。これらの直線について説明すると、直線1は優先度1となっている直線部分と平行になっており、優先度1の直線部分の方向を示すものである。また、直線2及び直線3は、それぞれ優先度2及び優先度3となっている直線部分と平行になっており、各々優先度2及び優先度3の直線部分の方向を示すものである。
従って、画像51は、画像54中の直線1がY軸方向(基準方向)に沿って合うように画像54が回転された回転画像1である。また、画像52は、画像54中の直線2がY軸方向に沿って合うように画像54が回転された回転画像2である。そして、画像53は、画像54中の直線3がY軸方向に沿って合うように画像が回転された回転画像3である。
なお、各画像51〜53の画像中には、その優先度を示す数字が表示されている。すなわち、画像51中には優先度を示す「1」が表示されている。そして、画像52及び画像53中には、それぞれの優先度「2」及び「3」が表示されている。
このように本発明においては、試料画像の取得後における直線部分の検出を、方向の異なる複数の直線部分も含めて全て自動的に行い、その後、複数の直線部分に優先度を付与して付与された優先度に応じて画像を表示することとなる。従って、オペレータによって試料画像における検出範囲の指定を行う必要がなく、効率的に処理を行うことができる。
この後、オペレータは、画像表示部18により表示された図5の表示画像を目視にて確認する。そして、この表示画像中の各回転画像である画像51、画像52、及び画像53を確認し、所望とする回転画像を選択する。この選択操作は、オペレータが入力部19を操作することにより行われる。
入力部19からの回転画像の選択情報は、バスライン10を介して制御部11に送られる。制御部11は、選択された回転画像に対応する走査像(画像)を改めて所得するように各構成要素を制御する。この場合、試料ステージ機構5を駆動制御して試料7を回転させて走査像を得るようにしてもよい。また、電子光学系20の走査コイル3を駆動制御して電子ビーム6の走査領域を回転させて走査像を得るようにしてもよい。
オペレータは、この後に測長モードを選択し、このようにして改めて取得された走査像を基に測長検査処理を行う。この際には、制御部11の制御及び演算によって実行される。このとき、検出された直線部分と基準方向とが自動的に沿った状態となっており、これにより当該直線部分の方向と基準方向とが高精度に合わされているので、例えば2つの直線部分間の距離の測長を精度よく確実に行うことができる。
上述のごとく、本発明においては、試料画像内に方向の異なる直線部分が含まれている場合であっても、オペレータのマニュアル操作による検出範囲の指定を行うことなく、当該試料画像全体を演算処理することにより、自動的に直線部分の検出を行うことができる。従って、直線部分の検出を効率良く処理することができる。
なお、上述の実施例では、画像表示工程において表示される合成画像に含まれる各回転画像(図5中の画像51〜53)は画像処理部16によって作成されていたが、電子光学系20を構成する走査コイル3を駆動制御して電子ビーム6の走査領域を回転して走査像を取得するようにしてもよい。
また、境界部抽出工程においては、ソーベルフィルタ演算処理に限る必要はなく、境界部抽出を実行できる他のフィルタリング演算処理を行うようにしてもよい。
さらに、直線部分検出工程においては、ハフ変換に限る必要はなく、直線部分検出を実行できる他の変換処理を行うようにしてもよい。
1…電子銃、2…集束レンズ、3…走査コイル、4…対物レンズ、5…試料ステージ機構、6…電子ビーム、7…試料、8…検出器、9…A/D変換器、10…バスライン、11…制御部、12…画像形成部、13…画像記憶部、14…演算処理部、15…メモリ、16…画像処理部、17…画像作成部、18…画像表示部、19…入力部
Claims (8)
- 試料の画像を取得する画像取得工程と、取得した画像中での方向の異なる複数の境界部を抽出する境界部抽出工程と、抽出された各境界部における直線部分を認識し、これにより方向の異なる複数の直線部分を検出する直線部分検出工程と、検出された方向の異なる複数の直線部分に優先度を付与する優先度付与工程と、付与された優先度に応じて当該優先度に対応する直線部分の方向を画面内での基準方向に合わせて画像を表示する画像表示工程とを有することを特徴とする画像表示方法。
- 前記優先度付与工程において、方向の異なる直線部分ごとに、その直線部分の方向と同一方向となる直線部分の個数をカウントし、そのカウント値に応じて優先度を付与することを特徴とする請求項1記載の画像表示方法。
- 前記境界部抽出工程において、ソーベルフィルタ演算により境界部が抽出されることを特徴とする請求項1若しくは2記載の画像表示方法。
- 前記直線部分検出工程において、ハフ変換により直線部分が検出されることを特徴とする請求項1乃至3何れかに記載の画像表示方法。
- 試料の画像を取得する画像取得手段と、取得した画像中での方向の異なる複数の境界部を抽出する境界部抽出手段と、抽出された各境界部における直線部分を認識し、これにより方向の異なる複数の直線部分を検出する直線部分検出手段と、検出された方向の異なる複数の直線部分に優先度を付与する優先度付与手段と、付与された優先度に応じて当該優先度に対応する直線部分の方向を画面内での基準方向に合わせて画像を表示する画像表示手段とを有することを特徴とする画像表示装置。
- 前記優先度付与手段は、方向の異なる直線部分ごとに、その直線部分の方向と同一方向となる直線部分の個数をカウントし、そのカウント値に応じて優先度を付与することを特徴とする請求項5記載の画像表示装置。
- 前記境界部抽出手段は、ソーベルフィルタ演算により境界部を抽出することを特徴とする請求項5若しくは6記載の画像表示装置。
- 前記直線部分検出工程は、ハフ変換により直線部分を検出することを特徴とする請求項5乃至7何れかに記載の画像表示装置。
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