JP2008267916A

JP2008267916A - 成分比率測定装置、成分比率測定方法

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Publication number: JP2008267916A
Application number: JP2007109580A
Authority: JP
Inventors: Toru Yokota; 亨横田
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 2007-04-18
Filing date: 2007-04-18
Publication date: 2008-11-06

Abstract

【課題】標本の成分比率をより高精度に求めることができる成分比率測定装置と、成分比率測定方法を提供すること。
【解決手段】標本１２の画像を取得する画像取得手段１６と、前記画像の画像信号に対して閾値を設定する閾値設定手段２２とを有し、前記閾値により２値化された複数の２値化画像より前記２値化されたそれぞれの面積を計算２４し、前記面積を用いて前記画像の所望領域の面積比２６から前記標本の成分比率を算出する成分比率測定装置１。
【選択図】図１

Description

本発明は、取得した画像の所望領域の面積比から標本の成分比率を求める成分比率測定装置と、成分比率測定方法に関する。

従来、鋳鉄のフェライトとパーライトの成分比率を一枚の取得画像から算出する成分比率測定装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００４−３２５３５８号公報

従来の成分比率測定装置では、標本から取得された１枚の画像に２つの閾値を同時に設定して得られる３値化画像から、所望領域の面積比を算出し標本の成分比率としている。このため、３つの成分からなる標本の成分比率を求める装置としては適しているが、不純物等の第４成分以上の成分を含む標本の場合、従来のように同時に２つの閾値を設定すると、ある１つの成分比率はこれに隣接するほかの成分比率が決定すると自動的に決められてしまい所望領域の成分比率の精度が悪化する恐れがある。

上記課題を解決するため、本発明は、標本の画像を取得する画像取得手段と、前記画像の画像信号に対して閾値を設定するする閾値設定手段とを有し、前記閾値により２値化された複数の２値化画像より前記２値化されたそれぞれの面積を計算し、前記面積を用いて前記画像の所望領域の面積比から前記標本の成分比率を算出することを特徴とする成分比率測定装置を提供する。

また、本発明は、取得した標本の画像信号に対して閾値を設定し前記画像信号に基づく２値化画像を形成する工程と、前記２値化画像の各画像の面積を算出する工程と、前記算出された各面積を用い前記取得画像の所望領域の面積比を算出する工程と、前記算出された面積比から前記標本の成分比率を算出する工程とを有することを特徴とする標本の成分比率測定方法を提供する。

本発明によれば、標本の成分比率をより高精度に求めることができる成分比率測定装置と、成分比率測定方法を提供することができる。

本発明の実施の形態にかかる成分比率測定装置について図面を参照しつつ説明する。

図１は、実施の形態にかかる成分比率測定装置の概略構成図である。図２は、成分比率測定を行う画像例を示す。図３は、輝度信号値に対する閾値の設定例を示し、（ａ）は２つの閾値で２値化する場合を、（ｂ）は１つの閾値で２値化する場合をそれぞれ示す。図４は、２値化された画像例を示し、（ａ）は閾値が図３（ａ）の場合を、（ｂ）は閾値が図３（ｂ）の場合をそれぞれ示す。

以下、鋳鉄の成分比率を求める場合について説明するが、本実施の形態にかかる成分比率測定装置はこれ以外の物質に対しても適用できることは言うまでも無い。また、以下の説明ではモノクロ画像の場合について説明する。

図１において、顕微鏡１０の不図示のステージに載置された標本である鋳鉄１２に不図示の光源から対物レンズ１４を介して照明光が照射され、鋳鉄１２からの反射光は対物レンズ１４を介して集光され、顕微鏡１０の結像光学系を介してカメラ１６で鋳鉄１２の像が撮像される。

標本である鋳鉄１２は、観察表面が公知の方法で研磨、エッチングされている。この結果、図２に示すように、パーライト領域、フェライト領域、及びグラファイト領域がそれぞれ異なる輝度、あるいは色調で観察可能となる。例えば、グラファイト領域は黒色Ａに、パーライト領域は灰色Ｂ（図２では斜線で示す）に、フェライト領域は白色Ｃとして観察、あるいは撮像される。

カメラ１６で撮像された鋳鉄１２の画像は、画像処理回路等を内蔵する例えば、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）などの制御装置１８に送られ、画像処理されてモニタ２０に表示される。

ＰＣ１８は、画像処理された鋳鉄１２の画像（以後、標本画像と記す）に後述する閾値を設定する閾値設定手段２２、閾値が設定された画像から各領域面積を算出する面積計算手段２４、取得した面積から所望の領域の面積比率を算出する面積比率計算手段２６、及び標本画像や閾値処理された２値画像等をそれぞれ記憶するメモリ２８などを有している。このようにして、成分比率測定装置１が構成されている。

次に、成分比率測定装置１により、取得した標本画像から成分比率を算出するまでの処理を説明する。

メモリの記憶されている標本画像の輝度信号に対して閾値を設定して成分比率を算出する。図３（ａ）に示すように、輝度信号値のゼロからＭａｘまでの間に、２つの閾値ｔｈ１と閾値ｔｈ２を閾値設定手段２２を介して設定する。閾値設定手段２２は、標本画像を表示するモニタ２０にＧＵＩで表示される。２つの閾値は、ゼロから閾値ｔｈ１間でグラファイト領域を、閾値ｔｈ１から閾値ｔｈ２間でパーライト領域を、及び閾値ｔｈ２からＭａｘ間でフェライト領域及びその他の成分領域（例えば、不純物など）に分離する。なお、この閾値ｔｈ１、閾値ｔｈ２は、作業者の経験に基づき設定しても良いし、自動的にＰＣ１８で設定することも可能である。

標本画像に閾値ｔｈ１、閾値ｔｈ２を設定して画像処理した状態を図４（ａ）に示す。本実施の形態では、閾値ｔｈ１と閾値ｔｈ２間を白色に、それ以外のゼロから閾値ｔｈ１、及び閾値ｔｈ２からＭａｘ間を黒色とする２値化処理を行う。この結果、図４（ａ）に示すように、パーライト領域Ｃが白色、その他のグラファイト領域Ａとフェライト領域Ｂ及びその他の成分領域が黒色に２値化された２値化画像が得られる。なお、ここで設定する閾値は、上記２つに限らず３つ以上であっても良い。また３つ以上の場合でも所望の領域が白色となるように２値化処理をすればよい。また、閾値を１つとしても、閾値以上、未満の２値化画像を得ることが可能である。

次に、図３（ｂ）に示すように、閾値設定手段２２を介して標本画像に閾値ｔｈ３を設定する。閾値ｔｈ３は閾値ｔｈ２のＭａｘ側に設定する。そして、ゼロから閾値ｔｈ３間を黒色に、閾値ｔｈ３からＭａｘ間を白色とする２値化処理を行う。この２値化処理後の２値化画像を図４（ｂ）に示す。この結果、フェライト領域Ｂが白色に、その他のグラファイト領域Ａとパーライト領域Ｃ及びその他の成分領域が黒色に２値化された２値化画像が得られる。

図３（ａ）、（ｂ）の閾値において、閾値ｔｈ２と閾値ｔｈ３間は、図３（ａ）でフェライト領域Ａとされた領域内に内在する不純物やその他の第４成分の面積あるいは傷などに起因する面積を除去するものである。なお、図３（ｂ）において設定する閾値は、上記１つに限らず２つ以上であっても良い。また２つ以上の場合でも所望の領域が白色となるように２値化処理をすればよい。

次に、図４（ａ）、（ｂ）の２枚の２値化画像から面積計算手段２４を用いて、図４（ａ）の白色部分Ｃ（パーライト領域）の面積Ｓｐと、図４（ｂ）の白色部分Ｂ（フェライト領域）の面積Ｓｆをそれぞれ計算する。ここで得られた面積Ｓｐと面積Ｓｆをもちいて面積比率計算手段２６が、面積比率Ｓｐ／Ｓｆを計算し、この結果から標本１２のパーライトとフェライトの成分比率を求めることができる。

なお、上記説明において、各領域の表示色は白黒に限らず適宜変更可能である。

（変形例）
次に、本実施の形態にかかる成分比率測定装置１の２値化処理の変形例として、カラー画像を用いる場合について、画像信号の赤色信号（Ｒ）を例として説明する。なお、ＲＧＢの赤色以外の信号、緑色、青色、あるいはＣＭＹ（シアン、マゼンタ、イエロー）、ＨＳＩ（色相、彩度、明度）等の信号を用いることも可能である。

図５は、カラー画像の赤色信号値（Ｒ）に対する閾値設定例を示し、（ａ）は２つの閾値で２値化する場合を、（ｂ）は１つの閾値で２値化する場合をそれぞれ示す。図６は、２値化された画像例を示し、（ａ）は閾値が図５（ａ）の場合を、（ｂ）は閾値が図５（ｂ）の場合をそれぞれ示す。

メモリの記憶されている標本画像の輝度信号に対して閾値を設定して成分比率を算出する。図５（ａ）に示すように、赤色信号値のゼロからＭａｘまでの間に、２つの閾値Ｒｔｈ１と閾値Ｒｔｈ２を閾値設定手段２２を介して設定する。２つの閾値は、ゼロから閾値Ｒｔｈ１間でグラファイト領域を、閾値Ｒｔｈ１から閾値Ｒｔｈ２間でパーライト領域を、及び閾値Ｒｔｈ２からＭａｘ間でフェライト領域及びその他の成分領域（例えば、不純物など）に分離する。なお、この閾値Ｒｔｈ１、閾値Ｒｔｈ２は、作業者の経験に基づいて設定しても良いし、自動的にＰＣ１８で設定することも可能である。

標本画像に閾値Ｒｔｈ１、閾値Ｒｔｈ２を設定して画像処理した状態を図６（ａ）に示す。本変形例では、閾値Ｒｔｈ１と閾値Ｒｔｈ２間を赤色（図中ではドットで示す）に、それ以外のゼロから閾値Ｒｔｈ１、及び閾値Ｒｔｈ２からＭａｘ間を黒色とする２値化処理を行う。この結果、図６（ａ）に示すように、パーライト領域Ｃが赤色、その他のグラファイト領域Ａとフェライト領域Ｂ及びその他の成分領域が黒色に２値化された２値化画像が得られる。なお、ここで設定する閾値は、上記２つに限らず３つ以上であっても良いし、また１つでも良い。また３つ以上の場合でも所望の領域が赤色となるように２値化処理をすればよい。

次に、図５（ｂ）に示すように、閾値設定手段２２を介して標本画像に閾値Ｒｔｈ３を設定する。閾値Ｒｔｈ３は閾値Ｒｔｈ２のＭａｘ側に設定する。そして、ゼロから閾値Ｒｔｈ３間を黒色、閾値Ｒｔｈ３からＭａｘ間を赤色とする２値化処理を行う。この２値化処理後の２値化画像を図６（ｂ）に示す。この結果、フェライト領域Ｂが赤色、その他のグラファイト領域Ａとパーライト領域Ｃ及びその他の成分領域が黒色に２値化された２値化画像が得られる。

図５（ａ）、（ｂ）の閾値において、閾値Ｒｔｈ２と閾値Ｒｔｈ３間は、図５（ａ）でフェライト領域Ａとされた領域内に内在する不純物やその他の第４成分の面積あるいは傷などに起因する面積を除去するものである。なお、ここで設定する閾値は、上記１つに限らず２つ以上であっても良い。また２つ以上の場合でも所望の領域が赤色となるように２値化処理をすればよい。

次に、図６（ａ）、（ｂ）の２枚の２値化画像から面積計算手段２４を用いて、図６（ａ）の赤色部分Ｃ（パーライト領域）の面積Ｓｐと、図６（ｂ）の赤色部分Ｂ（フェライト領域）の面積Ｓｆをそれぞれ計算する。ここで得られた面積Ｓｐと面積Ｓｆをもちいて面積比率計算手段２６が、面積比率Ｓｐ／Ｓｆを計算し、この結果から標本１２のパーライトとフェライトの成分比率を求めることができる。

なお、上記説明において、表示色は赤黒に限らず適宜変更可能である。

以上述べたように、本実施の形態にかかる成分比率測定装置１によれば、少なくとも２つの閾値による２値化画像と少なくとも１つの閾値による２値化画像の２枚の２値化画像を用いることで、対象領域内に内在する不要な面積成分を除去可能となり、標本の成分比率をより高精度に測定することが可能になる。なお、２値化画像は、２枚に限らず３枚以上の２値化画像を用いて面積比率を算出するようにすることも可能である。

なお、上述の実施の形態は例に過ぎず、上述の構成や形状に限定されるものではなく、本発明の範囲内において適宜修正、変更が可能である。例えば、他の金属成分の比率測定はもちろん、測定対象が生物や細胞などであっても適用可能である。

実施の形態にかかる成分比率測定装置の概略構成図である。成分比率測定を行う画像例を示す。輝度信号値に対する閾値の設定例を示し、（ａ）は２つの閾値で２値化する場合を、（ｂ）は１つの閾値で２値化する場合をそれぞれ示す。２値化された画像例を示し、（ａ）は閾値が図３（ａ）の場合を、（ｂ）は閾値が図３（ｂ）の場合をそれぞれ示す。カラー画像の赤色信号（Ｒ）に対する閾値設定例を示し、（ａ）は２つの閾値で２値化する場合を、（ｂ）は１つの閾値で２値化する場合をそれぞれ示す。２値化された画像例を示し、（ａ）は閾値が図５（ａ）の場合を、（ｂ）は閾値が図５（ｂ）の場合をそれぞれ示す。

符号の説明

１成分比率測定装置
１０顕微鏡
１２標本（鋳鉄）
１４対物レンズ
１６カメラ
１８パーソナルコンピュータ
２０モニタ
２２閾値設定手段
２４面積計算手段
２６面積比率計算手段
２８メモリ
Ａグラファイト領域
Ｂフェライト領域
Ｃパーライト領域
ｔｈ１、ｔｈ２、ｔｈ３輝度信号閾値
Ｒｔｈ１、Ｒｔｈ２、Ｒｔｈ３赤色信号閾値

Claims

標本の画像を取得する画像取得手段と、
前記画像の画像信号に対して閾値を設定する閾値設定手段とを有し、
前記閾値により２値化された複数の２値化画像より前記２値化されたそれぞれの面積を計算し、前記面積を用いて前記画像の所望領域の面積比から前記標本の成分比率を算出することを特徴とする成分比率測定装置。
前記複数の２値化画像は、閾値設定手段で少なくとも２つの閾値を設定して取得された少なくとも１つの２値化画像と、前記閾値設定手段で少なくとも１つの閾値を設定して取得された少なくとも１つの２値化画像とを含むことを特徴とする請求項１に記載の成分比率測定装置。
前記画像信号は、輝度信号であることを特徴とする請求項１または２に記載の成分比率測定装置。
前記画像信号は、色信号であることを特徴とする請求項１または２に記載の成分比率測定装置。
前記標本は、鋳鉄を含むことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の成分比率測定装置。
前記面積比を算出する前記所望領域は、前記鋳鉄におけるフェライト領域とパーライト領域とからなることを特徴とする請求項５に記載の成分比率測定装置。
取得した標本の画像信号に対して閾値を設定し前記画像信号に基づく２値化画像を形成する工程と、
前記２値化画像の各画像の面積を算出する工程と、
前記算出された各面積を用い前記取得画像の所望領域の面積比を算出する工程と、
前記算出された面積比から前記標本の成分比率を算出する工程とを有することを特徴とする標本の成分比率測定方法。