JP2010091523A - Method and device for discriminating light and shade pattern, program for executing the method for discriminating light and shade pattern with computer, and computer-readable recording medium recording the program - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method and device for accurately discriminating similarities, even if light and shade difference in a pattern is large or small, and unknown light and shade abnormality or failures are cotained in the pattern, by allowing brightness change to be robust in the method for discriminating light and shade patterns for discriminating whether a discrimination object pattern is similar to a comparison object pattern. <P>SOLUTION: Regular processing is applied on the light and shade values of the discrimination object patterns and the comparison object patterns to generate first and second regular light and shade values. The first and second regular light and shade values are made variables to set a two-dimensional space, making two mutually orthogonal coordinate axes. Points expressed by the first and second regular light and shade values at mutually corresponding positions on the discrimination object patterns and the comparison object patterns in the two-dimensional space are accumulated to make two-dimensional histograms. Gathering of the points making the two-dimensional histograms is classified to at least a single cluster. The method discriminates whether the discrimination object patterns are similar to the comparison object patterns, on the basis of the shapes, positions or frequencies relating to the cluster. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

この発明は濃淡パターン判別方法に関し、より詳しくは、判別対象としての濃淡パターン(これを「判別対象パターン」と呼ぶ。)が、比較対象(リファレンス)としての濃淡パターン(これを「比較対象パターン」と呼ぶ。)に類似しているか否かを判別する濃淡パターン判別方法に関する。   The present invention relates to a light / dark pattern discriminating method, and more specifically, a light / dark pattern as a discrimination target (referred to as a “discrimination target pattern”) is used as a light / dark pattern as a comparison target (reference) (referred to as a “comparison target pattern”). It is related with the shading pattern discrimination method which discriminate | determines whether it is similar.

また、この発明は、そのような濃淡パターン判別方法を実行する濃淡パターン判別装置に関する。   The present invention also relates to a shading pattern discriminating apparatus that executes such a shading pattern discrimination method.

また、この発明は、そのような濃淡パターン判別方法をコンピュータに実行させるためのプログラムに関する。   The present invention also relates to a program for causing a computer to execute such a shading pattern discrimination method.

また、この発明は、そのようなプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体に関する。   The present invention also relates to a computer-readable recording medium recording such a program.

近年、液相成長法、気相成長法などによってされた薄膜の膜厚分布をカメラにより観察し、その膜厚分布が正常であるか、または異常であるかを自動感知することで、成膜プロセスの異常を早期に発見するシステムが開発されている。一般に薄膜を干渉光学系によってカメラで計測した場合、その成膜状態(膜厚分布の状態)は、画像上での濃淡パターンとなって表れる。例えば、或る領域の膜厚とその周辺領域の膜厚との間に差が生じていれば、画像上ではそれらの領域間で濃淡差が発生する。また、成膜条件の予期せぬ乱れによって膜厚分布の状態が変化してしまった場合、画像上ではその薄膜の濃淡パターンとそれ以外の薄膜の濃淡パターンとの間の差異(濃淡値の面内分布の差異)として表れる。   In recent years, film thickness distribution of thin films formed by liquid phase growth method, vapor phase growth method, etc. is observed with a camera, and film formation is performed by automatically detecting whether the film thickness distribution is normal or abnormal. Systems that detect process abnormalities early have been developed. In general, when a thin film is measured by a camera using an interference optical system, the film formation state (film thickness distribution state) appears as a shading pattern on an image. For example, if there is a difference between the film thickness of a certain area and the film thickness of the surrounding area, a difference in density occurs between these areas on the image. In addition, if the film thickness distribution changes due to unexpected disturbance of the film formation conditions, the difference between the thin film light and dark patterns on the image (the surface of the light and dark values) Difference in internal distribution).

カメラによって撮像された画像を用いて成膜状態を自動監視するシステムにおいては、上述のような差異を利用して監視が行われている。自動監視のプロセスとしては、まず、「良」とする膜厚分布に関する画像の濃淡パターンをリファレンスの濃淡パターンとして事前に定めておく。そのうえで、監視対象である膜厚分布に関する画像の濃淡パターンが、リファレンスの濃淡パターンに対してどの程度変動しているかを、画像における濃淡パターン間の差異として定量化し、管理する。さらに、その定量値を元に、監視対象の膜厚分布が、正常(リファレンスとする成膜状態と同程度の状態)であるか、または異常であるかを判別し、異常であると判別された場合は監視担当者にアラームを発報する。   In a system that automatically monitors a film formation state using an image captured by a camera, monitoring is performed using the above-described difference. As an automatic monitoring process, first, a density pattern of an image relating to a film thickness distribution of “good” is previously determined as a reference density pattern. In addition, the degree to which the shade pattern of the image relating to the film thickness distribution to be monitored varies with respect to the reference shade pattern is quantified and managed as a difference between the shade patterns in the image. Furthermore, based on the quantitative value, it is determined whether the film thickness distribution to be monitored is normal (the same level as the reference film formation state) or abnormal, and is determined to be abnormal. If an alarm occurs, an alarm is issued to the person in charge of monitoring.

従来、濃淡パターンの類否または異常の有無を判別する問題(比較対象パターンと判別対象パターンが同類であるとみなせるかを判別する問題、もしくは比較対象パターンと比較して、判別対象パターンに大きな変化があるか(異常が発生しているか)を検知する問題)に関して、様々な方法が提案されている。例えば、最も単純な方法として、両パターン間の差分を取り、その差分画像を解析することによって、パターン上の異常/不良発生有無を検出する方法がある。しかし、このような差分による方法は、濃淡パターンの明るさの変化に対して精度が悪化する。   Conventionally, the problem of determining whether a gray pattern is similar or abnormal (the problem of determining whether the comparison target pattern and the determination target pattern are the same or the comparison target pattern is significantly different from the comparison target pattern) Various methods have been proposed regarding whether or not there is a problem (whether an abnormality has occurred). For example, as the simplest method, there is a method of detecting the presence / absence of an abnormality / defect on a pattern by taking a difference between both patterns and analyzing the difference image. However, such a method based on the difference deteriorates the accuracy with respect to the change in the brightness of the light and shade pattern.

一方、別のアプローチとして、比較対象パターンと判別対象パターンとの間の正規化相関を計算し、その相関値をパターン間の類似度として、パターン判別を行う方法がある。この方法は、パターン全域の明るさの変動に対しても、ロバスト(robust)にパターン間の類似度を計算でき、安定してパターンを判別できるという長所を持つ。その一方で、正規化相関自体には、パターンに階調差が少ない場合(フラットに近いパターンの場合)、ノイズ成分同士で相関を計算することに等しくなり、相関値が不安定になるという大きな問題がある。その問題を回避したパターン比較方法が特許文献1(特開2004−108779号公報)にて開示されている(これを「従来技術1」と呼ぶ。)。   On the other hand, as another approach, there is a method of calculating a normalized correlation between the comparison target pattern and the determination target pattern, and performing pattern determination using the correlation value as the similarity between the patterns. This method has an advantage that the similarity between patterns can be calculated robustly even with respect to variations in brightness across the entire pattern, and the patterns can be discriminated stably. On the other hand, the normalized correlation itself is equivalent to calculating the correlation between noise components when the gradation difference in the pattern is small (in the case of a pattern close to flat), and the correlation value becomes unstable. There's a problem. A pattern comparison method that avoids this problem is disclosed in Patent Document 1 (Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-108779) (referred to as “Prior Art 1”).

また、さらに別なアプローチとして、比較対象パターンの濃淡値と判別対象パターンの濃淡値とから成る2次元ヒストグラムを作成し、この2次元ヒストグラム上の分布を解析することで、両パターン間の差異を判別する方法もある。濃淡値による2次元ヒストグラムとは、濃淡値のスケールをそれぞれx軸、y軸とする2次元空間(x−y空間)において、一方のパターン上の或る位置における濃淡値(x座標)と、もう一方のパターンの同位置における濃淡値(y座標)との組が表す点を、プロットすることによって生成されるものである。従って、両パターンが完全に同一のパターンであれば、2次元ヒストグラム上では、全てのプロット点は直線y=x上にプロットされることになる。例えば特許文献2(特開2001−133418号公報)では、2つの濃淡パターンの比較において、これらの濃淡値から成る2次元ヒストグラムを生成した上で、その分布上の母体分布を成す領域が両パターンの類似領域であるとし、その類似領域から外れた領域をパターン間の差異(パターンの異常)として検出する方法が開示されている(文献では欠陥の検出問題として扱っている)(これを「従来技術2」と呼ぶ。)。また、特許文献3(特開2003−337945号公報)では、カラー画像の分類方法として、1枚のカラー画像のRGBの色空間の分布を2次元空間に射影して2次元ヒストグラムを形成し、その分布の原点を中心とした所定の角度毎に特徴を求める処理をし、その角度毎の特徴量をそのカラー画像の特徴量として、カラー画像を分類する方法が開示されている(これを「従来技術3」と呼ぶ。)。
特開2004−108779号公報 特開2001−133418号公報 特開2003−337945号公報
Another approach is to create a two-dimensional histogram consisting of the gray value of the comparison target pattern and the gray value of the discrimination target pattern, and analyze the distribution on this two-dimensional histogram, so that the difference between the two patterns can be determined. There is also a way to determine. A two-dimensional histogram based on gray values is a gray value (x coordinate) at a certain position on one pattern in a two-dimensional space (xy space) in which the scale of the gray value is the x axis and the y axis, respectively. It is generated by plotting a point represented by a pair with a gray value (y coordinate) at the same position of the other pattern. Therefore, if both patterns are completely the same pattern, all plot points are plotted on the straight line y = x on the two-dimensional histogram. For example, in Patent Document 2 (Japanese Patent Laid-Open No. 2001-133418), in the comparison of two grayscale patterns, a two-dimensional histogram composed of these grayscale values is generated, and the region constituting the matrix distribution on the distribution is the two patterns. And a method of detecting a region deviating from the similar region as a difference between patterns (pattern anomaly) is disclosed (in the literature, it is treated as a defect detection problem). Called Technology 2 ”). Further, in Patent Document 3 (Japanese Patent Laid-Open No. 2003-337945), as a color image classification method, a distribution of RGB color space of one color image is projected onto a two-dimensional space to form a two-dimensional histogram, There is disclosed a method for classifying a color image by performing processing for obtaining a feature for each predetermined angle centered on the origin of the distribution, and using the feature amount for each angle as the feature amount of the color image (this is referred to as “ This is called “prior art 3”).
JP 2004-108779 A JP 2001-133418 A JP 2003-337945 A

薄膜の膜厚分布を監視するシステムにおける濃淡パターンの判別方法には、次のような性質が求められる。まず、他の多くのシステムと同様に、照明条件の変化や、対象物の機種の特性の影響などによる濃淡パターン全域での明るさ変化に対して、ロバストにパターン判別ができることが求められる(工場などの或る程度撮像環境が整備された環境においても、これは無視できない問題である)。   The following characteristics are required for a method of discriminating a gray pattern in a system for monitoring the film thickness distribution of a thin film. First, as with many other systems, it is required to be able to distinguish patterns robustly against changes in brightness across the entire grayscale pattern due to changes in lighting conditions and the influence of the characteristics of the target model (factory). This is a problem that cannot be ignored even in an environment where an imaging environment is prepared to some extent.

また、成膜状態(膜厚分布)を表す濃淡パターン自体は、例えば半導体ウェハなどのように明瞭なエッジを有するものではなく、比較的緩やかな勾配を持って広がったパターンであるため、そのようなパターンに対して精度良く判別できる方法であることが求められる。例えば図1(a)、図1(b)に示すような濃淡分布を持ったパターンをそれぞれ判別対象パターンとする場合を考える。図1(a)、図1(b)のパターン全域を、それぞれ図2−1(a)、図2−1(b)に示すように縦3×横3に9分割して、それぞれ図2−1(c)、図2−1(d)に示すような9つの分割領域(i)〜(ix)を得る。そして、図2−2に示すように、図2−1(c)の9つの分割領域(i)〜(ix)と、図2−1(d)の9つの分割領域(i)〜(ix)とを同じ位置の分割領域同士(例えば「左上」の分割領域同士)でそれぞれ対応させて、分割領域ごとに濃淡パターンの類否判別(異常有無の判別)を実施するものとする。この場合において、分割領域内の濃淡差が大きい場合(例えば図2−1(c)中の左上領域(i)、左下領域(iii)、右上領域(vii)、右下領域(ix))においても、分割領域内の濃淡差が小さい場合(例えば図2−1(c)中の中央領域(v))においても、それぞれの濃淡パターンに対して高精度な判別をする必要がある。   In addition, the shading pattern itself representing the film formation state (film thickness distribution) does not have a clear edge, such as a semiconductor wafer, but spreads with a relatively gentle gradient. It is required to be a method capable of accurately discriminating a simple pattern. For example, consider a case in which patterns having a light and shade distribution as shown in FIG. 1A and FIG. 1 (a) and FIG. 1 (b) are divided into 9 × 3 × 3 as shown in FIGS. 2-1 (a) and 2-1 (b), respectively. -1 (c), nine divided regions (i) to (ix) as shown in FIG. 2-1 (d) are obtained. Then, as shown in FIG. 2-2, the nine divided regions (i) to (ix) in FIG. 2-1 (c) and the nine divided regions (i) to (ix) in FIG. 2-1 (d). ) And the divided regions at the same position (for example, “upper left” divided regions), respectively, and the similarity determination of the light and shade pattern (determination of presence / absence of abnormality) is performed for each divided region. In this case, in the case where there is a large shade difference in the divided areas (for example, upper left area (i), lower left area (iii), upper right area (vii), lower right area (ix) in FIG. 2-1 (c)). Even in the case where the density difference in the divided area is small (for example, the central area (v) in FIG. 2-1 (c)), it is necessary to make a highly accurate discrimination for each density pattern.

また、工場で製品を継続的に生産する場合、成膜状態は、例えば図3−1(a)の状態(初期の状態)から1ヶ月経過して図3−1(b)の状態となり、さらに1ヶ月経過して図3−2(c)の状態となり、さらにまた1ヶ月経過して図3−2(d)の状態となるというように、数ヶ月の期間中に経時的に変化していく。このような経時的な成膜状態の変化を許容しつつ、突発的な成膜状態の変化を異常もしくは不良として検知したい場合、経時的な変化の影響を除くため、判別対象パターンの直近に成膜プロセスを通過した対象の濃淡パターンを比較対象パターンとして濃淡パターンの良否を判別する必要がある。例えば図3−1中に示すように初期の状態では図3−1(a)のパターンを比較対象パターンとする必要がある。また、図3−1中に示すように2ヶ月経過後には図3−2(c)のパターンを比較対象パターンとする必要がある。このため、比較対象パターンを固定するのではなく逐次更新していくことになる。したがって、薄膜の膜厚分布を監視するシステムにおける濃淡パターンの判別方法は、そのような影響によって判別精度が損なわれることの無いものでなければならない。   In addition, when the product is continuously produced in the factory, the film formation state becomes, for example, the state of FIG. 3-1 (b) after one month has elapsed from the state of FIG. 3-1 (a) (initial state), It changes over time during a period of several months, such as the state shown in FIG. 3-2 (c) after one month and the state shown in FIG. 3-2 (d) after another month. To go. When it is desired to detect such a sudden change in the film formation state as abnormal or defective while permitting such a change in the film formation state over time, in order to eliminate the influence of the change over time, the change is made immediately in the pattern to be discriminated. It is necessary to determine whether the light / dark pattern is good or bad by using the light / dark pattern of the target that has passed through the film process as a comparison target pattern. For example, as shown in FIG. 3A, in the initial state, the pattern shown in FIG. Further, as shown in FIG. 3A, after two months have elapsed, the pattern of FIG. For this reason, the comparison target pattern is not fixed, but is sequentially updated. Therefore, the gradation pattern discrimination method in the system for monitoring the film thickness distribution of the thin film must be such that the discrimination accuracy is not impaired by such influence.

さらには、工場やラインの立ち上げ時などの、成膜状態の変化の経時的な変化の傾向や、発生する異常や不良などに関して詳しい知見を得ていない場合(濃淡パターンの特性や種類が事前に把握しきれていない場合)においても、安定して精度良くパターン判別ができることが必要となる。   Furthermore, when there is no detailed knowledge about the tendency of changes in film formation over time, such as when a factory or line is started up, or abnormalities or defects that occur (the characteristics and types of the light and shade patterns are Even in the case where it is not fully understood, it is necessary to be able to discriminate the pattern stably and accurately.

従来技術1では、パターン領域内で濃淡差が少ない場合においても正規化相関を安定して計算できるようにするために、比較対象パターンと判別対象パターンそれぞれに対して、任意のパターンをそれぞれ同じように埋め込んだうえで、正規化相関を計算する方法を提示している。しかし、未知の濃淡パターンの異常や不良を検知しようとする場合、どのようなパターンを埋め込むべきかを事前に決定することは難しく、このため従来技術1の適用は困難である。さらに、正規化相関が持つ別の問題である、(1)パターン領域内の大きな範囲で変化が現れる場合には相関値に差異が現れるが、パターン内の小さな範囲での変化に対しては、たとえ強コントラストな変化であっても、相関値に差異が現れないという問題や、(2)低コントラストな濃淡パターンの変化に対して相関値に差異が現れにくいという問題も解決されないため、未知の異常や不良に対して安定に判別できる方法であるとは言い難い。例えば、図4−1(a)〜(c)に示す正方形の3つの異なる種類の濃淡パターンA、B、Cを基準として設定する。パターンAは、中心が明るく、中心から遠ざかるにつれて次第に暗くなるパターンである。パターンBは、右下隅が明るく、右下隅から遠ざかるにつれて次第に暗くなるパターンである。パターンCは、各部が等しい明るさをもつパターンである。そして、図4−2−1、図4−2−2に示すように、パターンAにシェーディング等を加え又は異常要素を重ねてなる濃淡パターンA−1、A−2、…、A−13を設定する。図4−3−1、図4−3−2に示すように、パターンBにシェーディング等を加え又は異常要素を重ねてなる濃淡パターンB−1、B−2、…、B−13を設定する。また、図4−4−1、図4−4−2に示すように、パターンCにシェーディング等を加え又は異常要素を重ねてなる濃淡パターンC−1、C−2、…、C−13を設定する。さらに、図5−1−1、図5−1−2、図5−1−3に示すように、パターンAとパターンA−1、A−2、…、A−13とを組み合わせて、データセットA−1、A−2、…、A−13を設定する。図5−2−1、図5−2−2、図5−2−3に示すように、パターンBとパターンB−1、B−2、…、B−13とを組み合わせて、データセットB−1、B−2、…、B−13を設定する。また、図5−3−1、図5−3−2、図5−3−3に示すように、パターンCとパターンC−1、C−2、…、C−13とを組み合わせて、データセットC−1、C−2、…、C−13を設定する。なお、簡単のため、図4−2−1から図4−4−2までに示す濃淡パターンと図5−1−1から図5−3−3までに示すデータセットとに同じ符号を用いている。このような図5−1−1から図5−3−3までに示す各データセット、つまり濃淡パターンの各組合せによるパターン判別の問題を考えた場合、上述の正規化相関による判別では良好な判別ができないといえる。具体的には、図5−1−1から図5−3−3までの表中に示すように、「同類」と判別したいデータセットC−2〜C−6に関して正規化相関で判別したとき、判別の結果が「異類」となって誤りとなる。「異類」と判別したいデータセットA−8、A−12、A−13に関して正規化相関で判別したとき、判別の結果が「同類」となって誤りとなる。また、「異類」と判別したいデータセットB−7、B−8、B−12、B−13に関して正規化相関で判別したとき、判別の結果が「同類」となって誤りとなる。このように、正規化相関による判別では類似度が逆転して、誤判別が避けられない。この例で上記正規化相関が持つ2つの問題のうち、前者の問題(1)に相当するのが、データセットA−12、A−13やデータセットB−12、B−13に関する結果であり、後者の問題(2)に相当するのが、データセットA−8やデータセットB−7、B−8に関する結果である。   In the prior art 1, in order to be able to stably calculate the normalized correlation even when there is a small difference in shading within the pattern area, the arbitrary pattern is made the same for each of the comparison target pattern and the discrimination target pattern. The method of calculating the normalized correlation is shown. However, when detecting an abnormality or defect of an unknown grayscale pattern, it is difficult to determine in advance what pattern should be embedded, and thus it is difficult to apply the prior art 1. Furthermore, another problem with normalized correlation is (1) When a change appears in a large range within the pattern area, a difference appears in the correlation value, but for a change in a small range within the pattern, Even if it is a strong contrast change, the problem that the difference does not appear in the correlation value and (2) the problem that the difference in the correlation value does not easily appear with respect to the change in the low-contrast light and shade pattern cannot be solved. It is hard to say that it is a method that can stably determine abnormalities and defects. For example, three different types of shade patterns A, B, and C of a square shown in FIGS. 4-1 (a) to (c) are set as a reference. The pattern A is a pattern in which the center is bright and gradually darkens as the distance from the center increases. Pattern B is a pattern in which the lower right corner is brighter and gradually becomes darker as it moves away from the lower right corner. Pattern C is a pattern in which each part has the same brightness. Then, as shown in FIGS. 4-2-1 and 4-2-2, shade patterns A-1, A-2,..., A-13 are formed by adding shading or the like to the pattern A or overlapping abnormal elements. Set. As shown in FIGS. 4-3-1 and 4-3-2, shade patterns B-1, B-2,..., B-13 are set by adding shading or overlapping abnormal elements to the pattern B. . Further, as shown in FIG. 4-4-1 and FIG. 4-4-2, shade patterns C-1, C-2,. Set. Furthermore, as shown in FIGS. 5-1-1, 5-1-2, and 5-1-3, the pattern A and the patterns A-1, A-2,. Sets A-1, A-2,..., A-13. As shown in FIG. 5-2-1, FIG. 5-2-2, and FIG. 5-2-3, the data set B is obtained by combining the pattern B and the patterns B-1, B-2,. -1, B-2, ..., B-13 are set. Further, as shown in FIG. 5-3-1, FIG. 5-3-2, and FIG. 5-3-3, the pattern C and the patterns C-1, C-2,. Sets C-1, C-2,..., C-13. For the sake of simplicity, the same reference numerals are used for the shading patterns shown in FIGS. 4-2-1 to 4-4-2 and the data sets shown in FIGS. 5-1-1 to 5-3-3. Yes. When considering the problem of pattern discrimination by each data set shown in FIG. 5-1-1 to FIG. 5-3-3, that is, each combination of shading patterns, the discrimination based on the above-described normalized correlation is a good discrimination. It can't be said. Specifically, as shown in the tables from FIGS. 5-1-1 to 5-3-3, when the data sets C-2 to C-6 to be determined as “similar” are determined by normalized correlation As a result, the result of discrimination becomes “different” and an error occurs. When the data sets A-8, A-12, and A-13 that are to be discriminated as “different” are discriminated by normalized correlation, the discrimination result is “similar” and an error occurs. In addition, when the data sets B-7, B-8, B-12, and B-13 that are to be determined as “different” are determined by normalized correlation, the determination result is “similar” and an error occurs. As described above, in the discrimination based on the normalized correlation, the similarity is reversed, and erroneous discrimination cannot be avoided. Among the two problems of the normalized correlation in this example, the former problem (1) corresponds to the results for the data sets A-12, A-13 and the data sets B-12, B-13. Corresponding to the latter problem (2) is the result concerning the data set A-8, the data sets B-7, and B-8.

従来技術2では、例えば、図5−1−1から図5−3−3までに示すデータセットの中で、データセットA−13、B−13、C−13のようにパターン内で急峻に濃淡変化が発生するような場合は、それぞれの2次元ヒストグラムを生成すると、図6−1、図6−2、図6−3に示すように、それぞれ2次元ヒストグラム上における母体分布部とそこから離れた位置に存在する「外れ領域」とを明確に区別できる(図6−1(b)(c)、図6−2(b)(c)、図6−3(b)(c)参照。)。したがって、良好な判別結果が期待できる。しかし、データセットC−9やデータセットA−8のような場合は、図7−1、図7−2に示すように、2次元ヒストグラム上で「外れ領域」が明確に存在しない(図7−1(b)(c)、図7−2(b)(c)参照。)。このため、精度良く判別することは難しい。   In the prior art 2, for example, among the data sets shown in FIGS. 5-1 to 5-3-3, steep in the pattern like the data sets A-13, B-13, and C-13 In the case where shading changes occur, when the respective two-dimensional histograms are generated, as shown in FIGS. 6-1, 6-2, and 6-3, the matrix distribution portion on the two-dimensional histograms and from the respective matrix distribution portions are obtained. It is possible to clearly distinguish the “displaced region” existing at a distant position (see FIGS. 6-1 (b) (c), FIGS. 6-2 (b) (c), and FIGS. 6-3 (b) (c) .) Therefore, a good discrimination result can be expected. However, in the case of data set C-9 or data set A-8, as shown in FIGS. 7-1 and 7-2, there is no clear “outlier region” on the two-dimensional histogram (FIG. 7). -1 (b) (c), see FIGS. 7-2 (b) and (c). For this reason, it is difficult to accurately discriminate.

従来技術3は、2次元ヒストグラム上の分布の原点を中心として角度毎に得られる特徴値を列挙した特徴ベクトルによるパターンの分類方法である。この分類方法では、2次元ヒストグラムは1つのカラー画像から生成され、その分布に対して特徴ベクトルが算出される。従って2つのカラー画像の分類はそれぞれの特徴ベクトルを比較することによって成される。この分類方法を本願が想定する濃淡パターンの判別問題に適用する場合、以下のような手続きになると考えられる。まず濃淡パターンが「同類」−「同類」と判別されるデータセットを1セットとみなし、その2次元ヒストグラムから得られる特徴ベクトルをこのデータセットの特徴ベクトル、すなわち「同類を表す特徴ベクトル」として予め定めておく。そして実際に濃淡パターンを判別していく段階においては、判別対象パターンと比較対象パターンの2次元ヒストグラムから得る特徴ベクトルを、「判別対象パターンに関する特徴ベクトル」として算出したうえで、上記「同類を表す特徴ベクトル」と「判別対象パターンに関する特徴ベクトル」との間で特徴ベクトル同士の類似度を比較して、判別対象パターンと比較対象パターンが「同類」であるか、そうでないか(「異類」であるか)を判別していく、という手続きになる。ここで、例えば図5−1−1から図5−3−3までのデータセットのうち、濃淡パターンが「同類」−「同類」と判別されるデータセットを列挙し、それぞれの2次元ヒストグラムを生成すると、図8−1から図8−6までに示すようになる。ここに例示する「同類」−「同類」のデータセットに関してはそれぞれ比較対象パターンに対して、図9(a)(b)(c)に示すような低コントラストのシェーディングが判別対象パターンに入ったデータセットとなっている。このことから分かるように、それぞれの2次元ヒストグラムの分布は一様ではない。これに対して従来技術3で示された特徴ベクトルを用いる場合、それぞれに関しての特徴ベクトルが大きく異なるものになってしまう。即ち、濃淡パターンの種類(この例においてはデータセットの組)によって「同類表す特徴ベクトル」が大きく異なることになる。先にも述べたとおり、本願で想定する問題において、成膜状態の経時的な変化を許容し、かつ突発的な変化を異常や不良として検知したい場合、比較対象パターンを逐次更新していく必要があり、この場合「同類表す特徴ベクトル」は、比較対象パターンが取りうる種類だけ予め準備しておく必要があるということになる。これは成膜状態の変化の傾向や特性に関して詳しい特性に関する知見を十分に得ていない場合、極めて困難となり、従って従来技術3を用いても精度良い濃淡パターンの判別はできないといえる。   Prior art 3 is a pattern classification method based on feature vectors listing feature values obtained for each angle around the origin of the distribution on the two-dimensional histogram. In this classification method, a two-dimensional histogram is generated from one color image, and a feature vector is calculated for the distribution. Therefore, the classification of the two color images is made by comparing the respective feature vectors. When this classification method is applied to the gray pattern discrimination problem assumed by the present application, the following procedure is considered. First, a data set in which the shading pattern is determined as “similar”-“similar” is regarded as one set, and a feature vector obtained from the two-dimensional histogram is preliminarily set as a feature vector of this data set, that is, a “feature vector representing a similar”. It is decided. In the stage of actually discriminating the light and shade pattern, the feature vector obtained from the two-dimensional histogram of the discrimination target pattern and the comparison target pattern is calculated as the “feature vector related to the discrimination target pattern”, The similarity between feature vectors is compared between “feature vector” and “feature vector related to discrimination target pattern”, and whether the discrimination target pattern and the comparison target pattern are “similar” or not (“different” It is a procedure to determine whether there is. Here, for example, among the data sets from FIG. 5-1-1 to FIG. 5-3-3, data sets in which the shading pattern is discriminated as “same”-“same” are listed, and the respective two-dimensional histograms are listed. When generated, the result is as shown in FIGS. 8-1 to 8-6. For the “similar”-“similar” data sets illustrated here, low contrast shading as shown in FIGS. 9A, 9B, and 9C is included in the discrimination target pattern for each comparison target pattern. It is a data set. As can be seen from this, the distribution of each two-dimensional histogram is not uniform. On the other hand, when the feature vectors shown in the prior art 3 are used, the feature vectors for each of them are greatly different. That is, the “similar feature vectors” vary greatly depending on the type of grayscale pattern (a set of data sets in this example). As mentioned earlier, in the problem assumed in this application, it is necessary to update the comparison target pattern sequentially when it is possible to detect a change in film formation over time and to detect a sudden change as abnormal or defective. In this case, it is necessary to prepare in advance “feature vectors representing the same type” as many types as possible for the comparison target pattern. This is extremely difficult when knowledge about the detailed characteristics regarding the tendency of the change in the film formation state and the characteristics is not sufficiently obtained. Therefore, it can be said that the gradation pattern cannot be accurately discriminated even by using the prior art 3.

そこで、この発明の課題は、判別対象パターンが比較対象パターンに類似しているか否かを判別する濃淡パターン判別方法であって、明るさ変化に対してロバストであるとともに、パターン内の濃淡差が大きても小さくても、またパターン内に未知の濃淡異常や不良が含まれていても、類否を精度良く判別できるものを提供することにある。   Therefore, an object of the present invention is a light / dark pattern determination method for determining whether or not a determination target pattern is similar to a comparison target pattern, which is robust to a change in brightness and has a light / dark difference in the pattern. An object of the present invention is to provide an apparatus capable of accurately determining similarity even if the pattern is large or small, and whether the pattern includes an unknown density abnormality or defect.

また、この発明の課題は、そのような濃淡パターン判別方法を実行する濃淡パターン判別装置を提供することにある。   Another object of the present invention is to provide a shading pattern discriminating apparatus that executes such a shading pattern discrimination method.

また、この発明は、そのような濃淡パターン判別方法をコンピュータに実行させるためのプログラムを提供することにある。   Another object of the present invention is to provide a program for causing a computer to execute such a shading pattern discrimination method.

また、この発明は、そのようなプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体を提供することにある。   Moreover, this invention is providing the computer-readable recording medium which recorded such a program.

上記課題を解決するため、本発明者は次のような考察を行った。   In order to solve the above problems, the present inventor has considered as follows.

上記判別対象パターンと上記比較対象パターンとが真に等しい場合、例えば図5−1−1、図5−2−3、図5−3−1中に示すデータセットA−1、B−1、C−1の場合、それぞれのデータセットから生成された2次元ヒストグラムは、図10−1、図10−2、図10−3に示すように、2次元空間上でy=xの直線上に分布する。上記判別対象パターンとしての濃淡パターンと上記比較対象パターンとしての濃淡パターンとの間に均一な明るさ変化がある場合でも、それらを正規化した濃淡パターンによって2次元ヒストグラムを生成すれば上記のように分布する。また、上記判別対象パターンとしての濃淡パターンに異常や不良が含まれている場合でも、上記濃淡パターンにおける変化の発生位置や、形状(線状であっても円状であっても)が異なっていても、上記異常や不良は、x−yの2次元空間におけるy=xの直線が、「膨らむ」、「曲がる」、「向きを変える」、「形を変える」のうちのいずれか、又はそれらが組み合わさった幾何学的な変化として表れる。また、上記濃淡パターンにおける変化領域の面積の大きさやコントラストの強弱などは、こういった幾何的変化の量(程度)として現れる(ただし、特別な例外的変化としては、先にも示した図6−1、図6−2、図6−3の例のように「外れ領域」が生じるという変化がある。)。したがって、2次元ヒストグラム空間のx−y平面上におけるy=xの直線が幾何的にどの程度、どのように変化したかを測り、複合的に判断することによって、未知の濃淡パターンの異常や不良が発生したとしても、濃淡パターンの類否を精度良く判別できることが期待できる。   In the case where the discrimination target pattern and the comparison target pattern are equal to each other, for example, the data sets A-1, B-1, shown in FIGS. In the case of C-1, the two-dimensional histogram generated from each data set is on a straight line y = x in the two-dimensional space as shown in FIGS. 10-1, 10-2, and 10-3. Distributed. Even if there is a uniform brightness change between the light and shade pattern as the discrimination target pattern and the light and shade pattern as the comparison target pattern, if a two-dimensional histogram is generated by the light and dark pattern obtained by normalizing them, as described above Distributed. In addition, even when an abnormality or a defect is included in the light and shade pattern as the discrimination target pattern, the occurrence position and shape (whether linear or circular) of the light and shade pattern are different. However, the abnormality or defect is any one of the following: y = x straight line in the xy two-dimensional space is “swelling”, “bending”, “changing direction”, “changing shape”, or It appears as a geometric change that combines them. In addition, the size of the change area in the light and shade pattern, contrast strength, and the like appear as the amount (degree) of such geometric change (however, as a special exceptional change, FIG. -1, FIG. 6-2, and the example of FIG. Therefore, by measuring how much the y = x line on the xy plane of the two-dimensional histogram space changes geometrically and how it is complexly determined, abnormalities and defects of unknown gray patterns can be determined. Even if this occurs, it can be expected that the similarity of the light and shade pattern can be accurately determined.

また、濃淡パターン内に濃淡差が少ない場合は、図8−1から図8−6までに例示した通り、わずかなノイズや低コントラストのシェーディングが入っただけで、2次元ヒストグラムの分布が激しく変化する。この性質の故に、従来技術の適用が困難となる。上述のように、この事象をy=xの直線の幾何的な変化として考えた場合も、直線は大きく膨らみ、向きは様々に変わるということになる。しかし、ノイズやシェーディングなどは一般に濃淡パターン全域に緩やか(急激な濃淡値の変化ではない)にかかるものである。したがって、y=xの直線が全体的に膨らむとしても、その形状は損なわれずに、分布全体が楕円や円に近くなる、と考えることができる。したがって、この分布(楕円・円)の形状に関する特徴値は、濃淡差が少ないパターン同士の比較において、ノイズやシェーディングの影響を受け難い特徴値であるといえる。即ち、この形状の特徴を利用すれば濃淡差が少ないパターン同士を比較する場合でも、濃淡パターンの類否を安定して判別できることが期待できる。   Also, when there are few shading differences in the shading pattern, as illustrated in FIGS. 8-1 to 8-6, the distribution of the two-dimensional histogram changes drastically with only slight noise and low-contrast shading. To do. This property makes it difficult to apply the prior art. As described above, when this phenomenon is considered as a geometric change of a straight line of y = x, the straight line swells greatly and its direction changes variously. However, noise, shading, and the like are generally gradual (not abrupt changes in shade value) over the entire shade pattern. Accordingly, even if the straight line y = x swells as a whole, it can be considered that the entire distribution is close to an ellipse or a circle without being damaged. Therefore, it can be said that the feature value related to the shape of this distribution (ellipse / circle) is a feature value that is not easily affected by noise and shading in the comparison of patterns with small shading differences. That is, it can be expected that the similarity of the light and shade pattern can be determined stably even if the patterns having a small light and shade difference are compared by using the feature of this shape.

こういった2次元ヒストグラム空間のx−y平面上におけるy=xの直線に関する幾何的な変化量を定量的に測るには、まず2次元ヒストグラム上の分布をラベリングして、クラスタ(連結された領域)として扱い、そのクラスタの形状特徴を算出することよって定量化できる。例えば、直線が「膨らむ」という事象はクラスタのy=xの直線軸に対する分散として定量化できるし、y=xの直線が「曲がる」、「形を変える」といった事象はクラスタの凹凸度や円らしさといった特徴量で定量化できる。また先にも述べた、例外的ケースである、y=xの直線から完全に外れた「外れ領域」が発生する事象に関しては、生成されるクラスタ数(2つ以上のクラスタが生成されたか否か)によって判別できるし、またその程度はそのクラスタの位置と頻度によって判別することができる。   In order to quantitatively measure the geometric change amount regarding the line y = x on the xy plane of such a two-dimensional histogram space, first, the distribution on the two-dimensional histogram is labeled, and clusters (concatenated) are connected. It can be quantified by calculating the shape feature of the cluster. For example, the phenomenon that the straight line “swells” can be quantified as the variance of the cluster with respect to the y = x linear axis, and the phenomenon such as the y = x straight line “bends” or “changes the shape” It can be quantified by features such as uniqueness. In addition, regarding the event that the “extra area” completely deviating from the line y = x, which is an exceptional case as described above, occurs, the number of clusters to be generated (whether two or more clusters have been generated). ) And the degree can be determined by the position and frequency of the cluster.

この発明の濃淡パターン判別方法は、以上の考察に基づいて創作された。   The light / dark pattern discrimination method of the present invention was created based on the above consideration.

上記課題を解決するため、この発明の濃淡パターン判別方法は、
或る領域に広がる濃淡値分布を示す判別対象パターンが、或る領域に広がる濃淡値分布を示す比較対象パターンに類似しているか否かを判別する濃淡パターン判別方法であって、
上記判別対象パターンの濃淡値に正規化処理を施して第1の正規化濃淡値を生成するとともに、上記比較対象パターンの濃淡値に正規化処理を施して第2の正規化濃淡値を生成し、
上記第1の正規化濃淡値と上記第2の正規化濃淡値を変数とし、かつ互いに直交する2つの座標軸とする2次元空間を設定し、上記2次元空間に、上記判別対象パターンと上記比較対象パターン上の互いに対応する位置における上記第1の正規化濃淡値と上記第2の正規化濃淡値が表す点を累積して、上記判別対象パターン上の上記第1の正規化濃淡値と上記比較対象パターン上の上記第2の正規化濃淡値との相関を表す2次元ヒストグラムを作成し、
上記2次元ヒストグラムをなす上記点の集合を少なくとも1つのクラスタに分類し、
上記クラスタに関する形状、位置若しくは頻度に関する特徴、またはそれらの形状、位置若しくは頻度に関する特徴の組み合わせに基づいて、上記判別対象パターンが上記比較対象パターンに対して類似しているか否かを判別する。
In order to solve the above-described problem, the light / dark pattern discrimination method of the present invention is:
A density pattern determination method for determining whether or not a determination target pattern indicating a gray value distribution spreading in a certain area is similar to a comparison target pattern indicating a gray value distribution extending in a certain area,
A normalization process is performed on the gray value of the discrimination target pattern to generate a first normalized gray value, and a normalization process is performed on the gray value of the comparison target pattern to generate a second normalized gray value. ,
A two-dimensional space in which the first normalized gray value and the second normalized gray value are variables and two coordinate axes are orthogonal to each other is set, and the discrimination target pattern and the comparison are set in the two-dimensional space. The points represented by the first normalized gray value and the second normalized gray value at positions corresponding to each other on the target pattern are accumulated, and the first normalized gray value on the discrimination target pattern and the above Creating a two-dimensional histogram representing the correlation with the second normalized gray value on the comparison target pattern;
Classifying the set of points forming the two-dimensional histogram into at least one cluster;
It is determined whether or not the determination target pattern is similar to the comparison target pattern based on the shape related to the cluster, the feature related to the position or frequency, or the combination of the features related to the shape, position or frequency.

この発明の濃淡パターン判別方法では、上記判別対象パターンの濃淡値に正規化処理を施して第1の正規化濃淡値を生成するとともに、上記比較対象パターンの濃淡値に正規化処理を施して第2の正規化濃淡値を生成している。したがって、上記判別対象パターンが上記比較対象パターンに類似しているか否かの後述の判別結果が、明るさ変化に対してロバストになる。また、この発明の濃淡パターン判別方法では、上記2次元ヒストグラムをなす上記点の集合を少なくとも1つのクラスタに分類し、上記クラスタに関する形状、位置若しくは頻度に関する特徴、またはそれらの形状、位置若しくは頻度に関する特徴の組み合わせに基づいて、上記判別対象パターンが上記比較対象パターンに対して類似しているか否かを判別するので、パターン内の濃淡差が大きても小さくても、またパターン内に未知の濃淡異常や不良が含まれていても、判別対象パターンが比較対象パターンに類似しているか否かを精度良く判別できる。   In the shading pattern discriminating method of the present invention, the shading value of the discrimination target pattern is normalized to generate a first normalized shading value, and the shading value of the comparison target pattern is subjected to normalization processing. A normalized gray value of 2 is generated. Therefore, the determination result described later as to whether or not the determination target pattern is similar to the comparison target pattern is robust against the brightness change. Further, in the grayscale pattern discrimination method of the present invention, the set of points forming the two-dimensional histogram is classified into at least one cluster, and the shape, position, or frequency characteristics relating to the cluster, or the shape, position, or frequency are related. Based on the combination of features, it is determined whether or not the determination target pattern is similar to the comparison target pattern. Even if an abnormality or a defect is included, it can be accurately determined whether or not the determination target pattern is similar to the comparison target pattern.

一実施形態の濃淡パターン判別方法では、上記正規化処理は、上記判別対象パターン、上記比較対象パターンの濃淡値分布をそれぞれ大きさ1かつ平均0の濃淡値分布へ正規化する処理であることを特徴とする。   In one embodiment, the normalization process is a process of normalizing the gray value distributions of the discrimination target pattern and the comparison target pattern to a gray value distribution having a magnitude of 1 and an average of 0, respectively. Features.

この一実施形態の濃淡パターン判別方法では、上記正規化処理によって、上記判別対象パターンと上記比較対象パターンとが対比されるのに適した状態となる。したがって、明るさ変化に対してロバストになる。   In the light / dark pattern discrimination method according to the embodiment, the normalization process is in a state suitable for comparing the discrimination target pattern and the comparison target pattern. Therefore, it is robust against changes in brightness.

一実施形態の濃淡パターン判別方法では、上記2次元ヒストグラムをなす上記点の集合を上記クラスタに分類する処理の前に、上記2次元ヒストグラムに対してノイズ成分を除去するためのフィルタリング処理を施すことを特徴とする。   In the grayscale pattern discrimination method according to an embodiment, a filtering process for removing a noise component is performed on the two-dimensional histogram before the process of classifying the set of points forming the two-dimensional histogram into the cluster. It is characterized by.

この一実施形態の濃淡パターン判別方法では、上記フィルタリング処理によって、2次元ヒストグラム上のノイズ成分、例えば孤立点や欠損点が除去される。したがって、判別対象パターンが比較対象パターンに類似しているか否かをさらに精度良く判別できる。
できる。
In the light / dark pattern discriminating method of this embodiment, noise components such as isolated points and missing points on the two-dimensional histogram are removed by the filtering process. Therefore, it can be determined with higher accuracy whether the determination target pattern is similar to the comparison target pattern.
it can.

一実施形態の濃淡パターン判別方法では、上記フィルタリング処理は、上記2次元ヒストグラム上の頻度値が或る閾値以下であるときその頻度値を0に変換する一方、上記頻度値が上記閾値より大きいときその頻度値を1以上の定数に変換する2値化処理を含むことを特徴とする。   In the shading pattern discriminating method of one embodiment, the filtering process converts the frequency value to 0 when the frequency value on the two-dimensional histogram is less than or equal to a certain threshold value, while the frequency value is larger than the threshold value. A binarization process for converting the frequency value into one or more constants is included.

この一実施形態の濃淡パターン判別方法では、上記2値化処理によって、2次元ヒストグラム上でノイズ的な要素(重要でない要素)の情報を削除できる。   In the shading pattern discrimination method of this embodiment, information on noise-like elements (unimportant elements) on the two-dimensional histogram can be deleted by the binarization process.

一実施形態の濃淡パターン判別方法では、
上記2次元ヒストグラムをなす上記点の集合を上記クラスタに分類する処理は、上記点の集合の本体部分をなすメインクラスタを抽出し、
上記判別対象パターンが上記比較対象パターンに対して類似しているか否かを判別する処理は、上記判別の基準となる上記特徴として、上記メインクラスタの主軸に対する広がり、上記メインクラスタの凹凸度、および/または上記メインクラスタの主軸の方向を用いることを特徴とする。
In the light and shade pattern discrimination method of one embodiment,
The process of classifying the set of points forming the two-dimensional histogram into the clusters extracts a main cluster that forms the main part of the set of points,
The process of determining whether or not the determination target pattern is similar to the comparison target pattern includes, as the characteristics serving as a reference for the determination, a spread with respect to the main axis of the main cluster, an unevenness degree of the main cluster, and / Or the direction of the main axis of the main cluster is used.

この一実施形態の濃淡パターン判別方法では、上記判別の基準となる上記特徴として、上記メインクラスタの主軸に対する広がり、上記メインクラスタの凹凸度、および/または上記メインクラスタの主軸の方向を用いる。したがって、メインクラスタのこのような特徴に基づいて、判別対象パターンが比較対象パターンに類似しているか否かをさらに精度良く判別できる。   In the light / dark pattern discriminating method according to this embodiment, as the features serving as the criteria for the discrimination, the spread of the main cluster with respect to the main axis, the unevenness of the main cluster, and / or the direction of the main axis of the main cluster are used. Therefore, based on such characteristics of the main cluster, it can be determined with higher accuracy whether or not the determination target pattern is similar to the comparison target pattern.

一実施形態の濃淡パターン判別方法では、
上記2次元ヒストグラムをなす上記点の集合を上記クラスタに分類する処理は、上記メインクラスタに加えて、上記点の集合のうち上記本体部分とは異なる部分を表すサブクラスタを抽出し、
上記判別対象パターンが上記比較対象パターンに対して類似しているか否かを判別する処理は、上記判別の基準となる上記特徴として、上記サブクラスタと上記メインクラスタとの間の距離、上記サブクラスタの重心位置、上記サブクラスタ内の上記点の頻度総和、および/または上記サブクラスタ面積を用いることを特徴とする。
In the light and shade pattern discrimination method of one embodiment,
In the process of classifying the set of points forming the two-dimensional histogram into the clusters, in addition to the main cluster, a sub-cluster representing a part different from the main body part is extracted from the set of points,
The process of determining whether or not the determination target pattern is similar to the comparison target pattern includes, as the characteristics serving as a reference for the determination, the distance between the sub-cluster and the main cluster, the sub-cluster Centroid position, frequency sum of the points in the sub-cluster, and / or sub-cluster area.

この一実施形態の濃淡パターン判別方法では、上記判別の基準となる上記特徴として、上記サブクラスタと上記メインクラスタとの間の距離、上記サブクラスタの重心位置、上記サブクラスタ内の上記点の頻度総和、および/または上記サブクラスタ面積を用いる。したがって、サブクラスタのこのような特徴に基づいて、判別対象パターンが比較対象パターンに類似しているか否かをさらに精度良く判別できる。   In the light / dark pattern discrimination method according to this embodiment, the features serving as the criteria for the discrimination include the distance between the sub-cluster and the main cluster, the position of the center of gravity of the sub-cluster, and the frequency of the points in the sub-cluster. Use the sum and / or the sub-cluster area. Therefore, based on such characteristics of the sub-cluster, it can be determined with higher accuracy whether or not the determination target pattern is similar to the comparison target pattern.

一実施形態の濃淡パターン判別方法では、上記判別対象パターンが上記比較対象パターンに対して類似しているか否かを判別する処理は、上記クラスタ毎に順次行い、上記クラスタのいずれか1つに基づいて上記判別対象パターンが上記比較対象パターンに対して類似していないと判定したとき、直ちに判別処理を終了することを特徴とする。   In the shading pattern discrimination method according to an embodiment, the process of discriminating whether or not the discrimination target pattern is similar to the comparison target pattern is sequentially performed for each cluster, and is based on any one of the clusters. When the determination target pattern is determined not to be similar to the comparison target pattern, the determination process is immediately terminated.

この一実施形態の濃淡パターン判別方法では、無用なクラスタに対する判別処理を省略できる。したがって、判別処理のための時間を全体として短縮できる。   In the shading pattern discrimination method of this embodiment, discrimination processing for useless clusters can be omitted. Therefore, the time for the discrimination process can be shortened as a whole.

なお、上記分類されたクラスタに識別番号を付与するラベリング処理を含むのが望ましい。その場合、各クラスタ毎に順次、上記判別対象パターンが上記比較対象パターンに対して類似しているか否かを判別する処理を容易に実行できる。   It is desirable to include a labeling process for assigning identification numbers to the classified clusters. In this case, it is possible to easily execute processing for determining whether or not the determination target pattern is similar to the comparison target pattern sequentially for each cluster.

この発明の濃淡パターン判別装置は、
或る領域に広がる濃淡値分布を示す判別対象パターンが、或る領域に広がる濃淡値分布を示す比較対象パターンに類似しているか否かを判別する濃淡パターン判別装置であって、
上記判別対象パターンと上記比較対象パターンの濃淡値データを入力するデータ入力部と、
上記判別対象パターンの濃淡値に正規化処理を施して第1の正規化濃淡値を生成するとともに、上記比較対象パターンの濃淡値に正規化処理を施して第2の正規化濃淡値を生成する正規化処理部と、
上記第1の正規化濃淡値と上記第2の正規化濃淡値を変数とし、かつ互いに直交する2つの座標軸とする2次元空間を設定し、上記2次元空間に、上記判別対象パターンと上記比較対象パターン上の互いに対応する位置における上記第1の正規化濃淡値と上記第2の正規化濃淡値が表す点を累積して、上記判別対象パターン上の上記第1の正規化濃淡値と上記比較対象パターン上の上記第2の正規化濃淡値との相関を表す2次元ヒストグラムを作成する2次元ヒストグラム作成部と、
上記2次元ヒストグラムをなす上記点の集合を少なくとも1つのクラスタに分類し、上記クラスタに関する形状、位置若しくは頻度に関する特徴、またはそれらの形状、位置若しくは頻度に関する特徴の組み合わせに基づいて、上記判別対象パターンが上記比較対象パターンに対して類似しているか否かを判別する類否判別部とを備える。
The gray pattern discriminating apparatus of the present invention is
A light / dark pattern determining apparatus for determining whether or not a determination target pattern indicating a gray value distribution spreading in a certain area is similar to a comparison target pattern indicating a gray value distribution extending in a certain area,
A data input unit for inputting gray value data of the discrimination target pattern and the comparison target pattern;
Normalization processing is performed on the gray value of the discrimination target pattern to generate a first normalized gray value, and normalization processing is performed on the gray value of the comparison target pattern to generate a second normalized gray value. A normalization processing unit;
A two-dimensional space in which the first normalized gray value and the second normalized gray value are variables and two coordinate axes are orthogonal to each other is set, and the discrimination target pattern and the comparison are set in the two-dimensional space. The points represented by the first normalized gray value and the second normalized gray value at positions corresponding to each other on the target pattern are accumulated, and the first normalized gray value on the discrimination target pattern and the above A two-dimensional histogram creation unit that creates a two-dimensional histogram representing a correlation with the second normalized gray value on the comparison target pattern;
The set of points constituting the two-dimensional histogram is classified into at least one cluster, and the discrimination target pattern is based on a feature related to the shape, position or frequency related to the cluster, or a combination of features related to the shape, position or frequency. A similarity determination unit that determines whether or not is similar to the comparison target pattern.

この発明の濃淡パターン判別装置は、上記正規化処理部が、上記判別対象パターンの濃淡値に正規化処理を施して第1の正規化濃淡値を生成するとともに、上記比較対象パターンの濃淡値に正規化処理を施して第2の正規化濃淡値を生成する。したがって、後述の類否判別部による判別結果が、明るさ変化に対してロバストになる。また、この発明の濃淡パターン判別装置では、上記2次元ヒストグラム作成部が、上記第1の正規化濃淡値と上記第2の正規化濃淡値を変数とし、かつ互いに直交する2つの座標軸とする2次元空間を設定し、上記2次元空間に、上記判別対象パターンと上記比較対象パターン上の互いに対応する位置における上記第1の正規化濃淡値と上記第2の正規化濃淡値が表す点を累積して、上記判別対象パターン上の上記第1の正規化濃淡値と上記比較対象パターン上の上記第2の正規化濃淡値との相関を表す2次元ヒストグラムを作成する。上記類否判別部が、上記2次元ヒストグラムをなす上記点の集合を少なくとも1つのクラスタに分類し、上記クラスタに関する形状、位置若しくは頻度に関する特徴、またはそれらの形状、位置若しくは頻度に関する特徴の組み合わせに基づいて、上記判別対象パターンが上記比較対象パターンに対して類似しているか否かを判別する。したがって、パターン内の濃淡差が大きても小さくても、またパターン内に未知の濃淡異常や不良が含まれていても、判別対象パターンが比較対象パターンに類似しているか否かを精度良く判別できる。   In the light / dark pattern discriminating apparatus according to the present invention, the normalization processing unit generates a first normalized light / dark value by performing normalization processing on the light / dark value of the pattern to be discriminated, and sets the light and dark value of the comparison target pattern. A normalization process is performed to generate a second normalized gray value. Therefore, the determination result by the similarity determination unit described later is robust against the brightness change. In the light / dark pattern discriminating apparatus according to the present invention, the two-dimensional histogram creating unit uses the first normalized gray value and the second normalized gray value as variables and uses two coordinate axes orthogonal to each other. A dimension space is set, and the points represented by the first normalized gray value and the second normalized gray value at positions corresponding to each other on the discrimination target pattern and the comparison target pattern are accumulated in the two-dimensional space. Then, a two-dimensional histogram representing the correlation between the first normalized gray value on the discrimination target pattern and the second normalized gray value on the comparison target pattern is created. The similarity determination unit classifies the set of points forming the two-dimensional histogram into at least one cluster, and combines the shape, position, or frequency with respect to the cluster, or a combination of features with respect to the shape, position, or frequency. Based on this, it is determined whether or not the determination target pattern is similar to the comparison target pattern. Therefore, whether the pattern to be discriminated is similar to the pattern to be compared or not, regardless of whether the shading difference in the pattern is large or small, or whether the pattern contains unknown shading abnormalities or defects it can.

なお、上記濃淡パターン判別装置は、上記判別対象パターンと上記比較対象パターンの濃淡値データを入力するデータ入力部を備えるのが望ましい。その場合、上記データ入力部が、上記判別対象パターンと上記比較対象パターンの濃淡値データを入力する。これらの濃淡値データを対象として、判別対象パターンが比較対象パターンに類似しているか否かが判別される。   In addition, it is preferable that the light / dark pattern discriminating apparatus includes a data input unit for inputting light / dark value data of the light discrimination value pattern and the comparison target pattern. In that case, the data input unit inputs gray value data of the discrimination target pattern and the comparison target pattern. Whether or not the discrimination target pattern is similar to the comparison target pattern is discriminated with respect to the gray value data.

また、上記濃淡パターン判別装置は、上記類否判別部による判別結果を出力する表示装置やデータ出力部を備えるのが望ましい。これにより、上記濃淡パターン判別装置を使用するユーザが、判別対象パターンが比較対象パターンに類似しているか否かの判別結果を容易に知ることができる。   In addition, it is desirable that the light / dark pattern discriminating apparatus includes a display device or a data output unit that outputs a discrimination result by the similarity judgment unit. Thereby, the user who uses the said light / dark pattern determination apparatus can know easily the determination result as to whether or not the determination target pattern is similar to the comparison target pattern.

この発明のプログラムは、上記濃淡パターン判別方法をコンピュータに実行させるためのプログラムである。   The program of this invention is a program for making a computer perform the said light / dark pattern discrimination method.

この発明の記録媒体は、上記プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体である。   The recording medium of the present invention is a computer-readable recording medium on which the program is recorded.

以下、この発明を図示の実施の形態により詳細に説明する。   Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the illustrated embodiments.

図11は、一実施形態の濃淡パターン判別方法の流れを例示している。ここで、この方法で取り扱う濃淡パターン、すなわち比較対象パターンと判別対象パターンとは、全て同じサイズで位置合わせ済みであるものとする。なお、比較対象パターンと判別対象パターンにおける「位置」は、後述の図12(a)(b)中に示すように、XY座標によって指定される矩形の小領域(この例では画素)を指す。   FIG. 11 illustrates the flow of the shading pattern discrimination method of one embodiment. Here, it is assumed that the shading patterns handled by this method, that is, the comparison target pattern and the discrimination target pattern are all aligned with the same size. Note that the “position” in the comparison target pattern and the discrimination target pattern indicates a rectangular small region (pixel in this example) designated by the XY coordinates, as shown in FIGS.

まず上記判別対象パターンの濃淡値に正規化処理を施して第1の正規化濃淡値を生成するとともに、上記比較対象パターンの濃淡値に正規化処理を施して第1の正規化濃淡値を生成する。具体的には、この正規化処理では、判別対象パターンの濃淡値分布と比較対象パターンの濃淡値分布をそれぞれ、大きさ1かつ平均0の濃淡値分布をもつパターンに正規化する(S001、S002)。これは均一な明るさ変化に対してもロバストにパターンを判別するための処理である。   First, a normalization process is performed on the grayscale value of the discrimination target pattern to generate a first normalized grayscale value, and a normalization process is performed on the grayscale value of the comparison target pattern to generate a first normalized grayscale value. To do. Specifically, in this normalization process, the grayscale value distribution of the discrimination target pattern and the grayscale value distribution of the comparison target pattern are each normalized to a pattern having a grayscale value distribution of size 1 and average 0 (S001, S002). ). This is a process for robustly discriminating patterns even with uniform brightness changes.

続いて、上記判別対象パターン上の第1の正規化濃淡値と上記比較対象パターン上の第2の正規化濃淡値との相関を表す2次元ヒストグラムを生成する(S003)。なお、以下、簡単のため、正規化濃淡値を単に「濃淡値」という。   Subsequently, a two-dimensional histogram representing the correlation between the first normalized gray value on the discrimination target pattern and the second normalized gray value on the comparison target pattern is generated (S003). Hereinafter, for the sake of simplicity, the normalized gray value is simply referred to as a “light value”.

ここで、この2次元ヒストグラムの生成方法に関して、図12を用いて具体的に説明する。図12(b)に示すように、比較対象パターンの或る位置(i,j)における濃淡値をLbとする。図12(a)に示すように、判別対象パターンでのその位置に対応する位置(i,j)の濃淡値をLaとする(ここでは両濃淡パターンは同じサイズで位置合わせ済みとしているので、XY座標上で濃淡値Laの位置(i,j)は濃淡値Lbの位置(i,j)と一致している。)。ここで、図12(c)に示すように、判別対象パターン上の濃淡値、比較対象パターン上の濃淡値を変数とし、かつ互いに直交する縦軸、横軸とする2次元空間を設定する。そして、図12(a)、図12(b)のXY座標上の位置(i,j)の濃淡値La,Lbに基づいて、図12(c)の2次元空間における位置(La,Lb)の頻度に1を加える。つまり、1つの点d1(○印で示す)を加える。このようにして、図12(a)、図12(b)のXY座標上の全ての位置(i,j)について、上記2次元空間に、判別対象パターンと比較対象パターン上の互いに対応する位置における正規化濃淡値Laと正規化濃淡値Lbが表す点を累積する。これにより、判別対象パターンと比較対象パターンに関する2次元ヒストグラムが生成される。この2次元ヒストグラムは、比較対象パターンの濃淡値と判別対象パターンの濃淡値との相関を表す2次元画像(頻度を画素値とする)とみなすことができる。   Here, the method for generating the two-dimensional histogram will be specifically described with reference to FIG. As shown in FIG. 12B, the gray value at a certain position (i, j) of the comparison target pattern is Lb. As shown in FIG. 12A, the gray value of the position (i, j) corresponding to the position in the discrimination target pattern is La (here, since both the gray patterns are aligned with the same size, The position (i, j) of the light / dark value La on the XY coordinates coincides with the position (i, j) of the light / dark value Lb). Here, as shown in FIG. 12C, a two-dimensional space is set in which the gray value on the discrimination target pattern and the gray value on the comparison target pattern are variables, and the vertical axis and the horizontal axis are orthogonal to each other. Then, based on the gray values La and Lb of the position (i, j) on the XY coordinates in FIGS. 12A and 12B, the position (La, Lb) in the two-dimensional space of FIG. Add 1 to the frequency of That is, one point d1 (indicated by a circle) is added. In this way, the positions corresponding to each other on the discrimination target pattern and the comparison target pattern in the two-dimensional space for all the positions (i, j) on the XY coordinates in FIGS. 12 (a) and 12 (b). The points represented by the normalized gray value La and the normalized gray value Lb are accumulated. Thereby, a two-dimensional histogram relating to the discrimination target pattern and the comparison target pattern is generated. This two-dimensional histogram can be regarded as a two-dimensional image (the frequency is a pixel value) representing the correlation between the gray value of the comparison target pattern and the gray value of the discrimination target pattern.

次に、図13に示すように、このようにして生成された2次元ヒストグラムに対して、分布上のノイズ成分(孤立点や欠損点)を除去するために、2次元の膨張・収縮フィルタリングを実施する(S004)。これにより、図13(a)中に示す孤立点d2,d3を除去するとともに、欠損点v1,v2を穴埋めする。また、さらに分布全体を2次元の平滑化フィルタなどによって平滑化してもよい。これにより、後述する判別処理がより高精度になる。   Next, as shown in FIG. 13, two-dimensional expansion / contraction filtering is performed on the two-dimensional histogram generated in this way in order to remove noise components (isolated points and missing points) on the distribution. Implement (S004). Thereby, the isolated points d2 and d3 shown in FIG. 13A are removed and the missing points v1 and v2 are filled. Further, the entire distribution may be smoothed by a two-dimensional smoothing filter or the like. Thereby, the discrimination process described later becomes more accurate.

なお、次工程(ラベリング処理)の前処理として、2次元ヒストグラムに2値化処理を施してもよい。この場合、膨張・収縮処理は2値化処理後に実施する。この2値化処理は、2次元ヒストグラム上の頻度値が或る閾値以下のものを0に、上記閾値より大きいものを0以外の定数に設定する(例えば画像として扱う場合、最大の階調値255にする)処理である。この2値化処理を行えば、2次元ヒストグラム上でノイズ的な要素(重要でない要素)の情報を削除できる。したがって、後述する判別処理がより高精度になることを期待できる。   As a pre-process for the next process (labeling process), a binarization process may be performed on the two-dimensional histogram. In this case, the expansion / contraction process is performed after the binarization process. In this binarization processing, the frequency value on the two-dimensional histogram is set to 0 when the frequency value is below a certain threshold value, and set to a constant other than 0 when the frequency value is greater than the threshold value (for example, when treating as an image, the maximum gradation value) 255). If this binarization processing is performed, information on noise-like elements (unimportant elements) on the two-dimensional histogram can be deleted. Therefore, it can be expected that the discrimination process described later will be more accurate.

次に、図14に示すように、上記2次元空間で上記2次元ヒストグラムをなす点の集合を少なくとも1つのクラスタに分類するとともに、ラベリング処理を行って各クラスタにそれぞれID(識別番号)を付与する(S005)。   Next, as shown in FIG. 14, the set of points forming the two-dimensional histogram in the two-dimensional space is classified into at least one cluster, and a labeling process is performed to assign an ID (identification number) to each cluster. (S005).

次に、IDが付与された各クラスタに関して形状、位置及び頻度に関する特徴を算出する(S006)。ここでそれぞれに関する特徴を例示すると、
I)形状に関する特徴
・主軸に対する広がり
・主軸の方向がy=xの直線となす角度
・クラスタの凹凸度
・クラスタの面積
II)位置に関する特徴
・クラスタの重心位置
III)頻度に関する特徴
・クラスタ内の頻度総和
(このステップS006以前に2値化処理を実施した場合は、その2値化処理前の頻度分布におけるそれぞれのクラスタ内の頻度の総和)
といったものが挙げられる。
Next, the feature regarding the shape, position, and frequency is calculated for each cluster to which the ID is assigned (S006). Here are some examples of features
I) Features related to the shape ・ Spread with respect to the main axis ・ An angle that the direction of the main axis forms a straight line of y = x ・ Roughness of the cluster ・ Area of the cluster
II) Features related to position-Cluster center of gravity
III) Features related to frequency-Sum of frequencies in cluster (If binarization processing was performed before this step S006, the sum of frequencies in each cluster in the frequency distribution before the binarization processing)
And so on.

この例では、これらの特徴を判別に利用するものとする。すなわち、各クラスタに関してこれらの特徴を求めた後、この特徴を用いてパターン判別を行っていく(これらの特徴に関する詳細は以下の説明の中で述べる)。   In this example, these features are used for discrimination. That is, after obtaining these features for each cluster, pattern discrimination is performed using these features (details regarding these features will be described in the following description).

まず、各クラスタを「メインクラスタ」と「サブクラスタ」とのいずれかに分類する(S007)。「メインクラスタ」とは、図14(b)中に例示するクラスタMCのように、2次元ヒストグラムの点の集合の本体部分に相当するクラスタを指す。「メインクラスタ」は1個に限られる。クラスタが1つである場合はそれがメインクラスタとなる。「サブクラスタ」とは、図14(b)中に例示するサブクラスタSCのように、メインクラスタに相当する本体部分とは異なる部分に対応するクラスタを指す。「サブクラスタ」は複数個であっても良い。この分類は、上述の「クラスタの面積」や「クラスタの重心位置」に関する特徴を用いて実施できる。例えば「クラスタの面積」に関する特徴から、最も大きな面積を持つクラスタをメインクラスタとして分類しても良いし、予め定められた面積を持つクラスタのうちで、「クラスタの重心位置」が座標原点に最も近いクラスタをメインクラスタとして分類しても良い。   First, each cluster is classified into either “main cluster” or “sub-cluster” (S007). The “main cluster” refers to a cluster corresponding to a main part of a set of points of a two-dimensional histogram, like the cluster MC illustrated in FIG. The “main cluster” is limited to one. If there is one cluster, it becomes the main cluster. The “sub-cluster” refers to a cluster corresponding to a portion different from the main body portion corresponding to the main cluster, like the sub-cluster SC illustrated in FIG. There may be a plurality of “sub-clusters”. This classification can be performed using the above-described features relating to the “cluster area” and “cluster centroid position”. For example, the cluster having the largest area may be classified as the main cluster based on the characteristics related to the “cluster area”, and among the clusters having a predetermined area, the “cluster centroid position” is the largest at the coordinate origin. You may classify a near cluster as a main cluster.

次に、分類されたメインクラスタの「特徴」に基づく判別処理を実施する(S008)。このメインクラスタに対する判別処理において、「判別対象パターンは比較対象パターンと異類」と判別された場合(S009でYES)、それを最終結果として、パターン判別処理を完了する(S015)。このメインクラスタに対する判別処理の詳細については後述する。   Next, discrimination processing based on the “feature” of the classified main cluster is performed (S008). In the determination processing for the main cluster, when it is determined that “the determination target pattern is different from the comparison target pattern” (YES in S009), the pattern determination processing is completed with this as a final result (S015). Details of the discrimination processing for the main cluster will be described later.

上記判別処理において「判別対象パターンは比較対象パターンと異類」とは判別されない場合(S009でNO)、サブクラスタの「特徴」に基づくパターン判別処理を実施する(S010〜S013)。例えばサブクラスタがN個ある場合は、k=1,2,3,…というように順次、各サブクラスタの判別処理を実施していく。そして、或るサブクラスタkの判別結果において「判別対象パターンは比較対象パターンと異類」と判別された場合(S012でYES)、それを最終結果として、その時点でパターン判別処理を完了する(S015)。全てのサブクラスタ(N個)の判別処理(S010〜S013)を完了しても、「判別対象パターンは比較対象パターンと異類」とは判別されなかった場合、最終結果を「判別対象パターンは比較対象パターンと同類」として、パターン判別処理を完了する(S014)。なお、この場合、全てのサブクラスタk=1,2,3,…,Nの判別処理において「判別対象パターンは比較対象パターンと同類」という暫定的判別結果が得られている。個々のサブクラスタの特徴に基づく判別処理の詳細については後述する。   If the “discrimination target pattern is not different from the comparison target pattern” in the discrimination process (NO in S009), pattern discrimination processing based on the “feature” of the subcluster is performed (S010 to S013). For example, when there are N sub-clusters, the discrimination processing of each sub-cluster is sequentially performed as k = 1, 2, 3,. If it is determined that “the determination target pattern is different from the comparison target pattern” in the determination result of a certain sub-cluster k (YES in S012), this is used as a final result, and the pattern determination process is completed at that time (S015). ). Even if the discrimination processing (S010 to S013) for all the sub-clusters (N) is completed, if it is not discriminated that “the discrimination target pattern is different from the comparison target pattern”, the final result is “the discrimination target pattern is compared”. The pattern discrimination process is completed as “similar to target pattern” (S014). In this case, a provisional discrimination result that “the discrimination target pattern is similar to the comparison target pattern” is obtained in the discrimination processing for all the subclusters k = 1, 2, 3,. Details of the discrimination processing based on the characteristics of individual sub-clusters will be described later.

以上がパターン判別処理の全体のフローとなる。   The above is the overall flow of the pattern discrimination process.

図15は、上記メインクラスタに対する判別処理(図11中のS008)の流れを示している。   FIG. 15 shows the flow of the discrimination process for the main cluster (S008 in FIG. 11).

この判別処理においては、まず、メインクラスタの形状に関する特徴に基づいて、メインクラスタの主軸に対する広がりが大きいか否かを判別する(S101)。   In this determination process, first, it is determined whether or not the spread of the main cluster with respect to the main axis is large based on the feature related to the shape of the main cluster (S101).

ここで「主軸」とは、この例では2次元ヒストグラムの慣性主軸を計算し、その慣性主軸に一致させて定める。また、主軸に対する「広がり」の程度は、主軸に対するメインクラスタ内の要素の散らばり具合を意味する。この「広がり」としては、例えば主軸から最も遠い距離にある点までの距離によって分散を計算してもよいし、またフェレ系を計算してもよいし、またメインクラスタを構成する全ての要素に関する頻度値から分散を計算してもよい。図16(a)の例では、この「広がり」は、メインクラスタMCの主軸Mから最も遠い点同士の間の距離Eとして示されている。この例では、これを主軸Mに対する広がりEとして説明を続ける。   In this example, the “principal axis” is determined by calculating the inertial principal axis of the two-dimensional histogram and matching the inertial principal axis. The degree of “spreading” with respect to the main axis means the degree of dispersion of elements in the main cluster with respect to the main axis. As this “spread”, for example, the variance may be calculated by the distance to the point farthest from the main axis, the Ferret system may be calculated, and all elements constituting the main cluster may be calculated. The variance may be calculated from the frequency value. In the example of FIG. 16A, this “spread” is shown as a distance E between points farthest from the main axis M of the main cluster MC. In this example, the description will be continued as a spread E with respect to the main axis M.

この判別(図15のS101)を行う理由は、主軸Mに対する広がりEが大きい場合は、比較対象パターンと判別対象パターンとの間で「濃淡パターンに何らかの大きな変化がある」か、または比較対象パターンと判別対象パターンの「パターン領域内で濃淡差が少ない」かのいずれかであると推測されるからである。   The reason for performing this determination (S101 in FIG. 15) is that when the spread E with respect to the main axis M is large, “there is any significant change in the shading pattern” between the comparison target pattern and the determination target pattern, or the comparison target pattern This is because it is estimated that the pattern to be discriminated is “there is little difference in shading in the pattern area”.

ステップS101でメインクラスタの主軸Mに対する広がりEが大きいと判定された場合(S101でYES)は、続いて、メインクラスタの凹凸度が高いか否かを判別する(S102)。   If it is determined in step S101 that the spread E with respect to the main axis M of the main cluster is large (YES in S101), it is subsequently determined whether or not the unevenness of the main cluster is high (S102).

ここで、「凹凸度」とは、メインクラスタの形状の凹凸の程度を表す指標を意味する。「凹凸度が高い」とは、メインクラスタの形状が「よりでこぼこしている」という意味になる。この「凹凸度」を定量化するためには、例えば図16(b)中に示すように、メインクラスタの凸包(そのクラスタを含む最小の凸多角形)を求めた上で、その凸包が占める領域(凸包領域)Jの周囲長と実際のメインクラスタが占める領域(クラスタ領域)Fの周囲長との比、または凸包が占める領域Jの面積と実際のメインクラスタが占める領域Fの面積との比によって定義する。そのように「凹凸度」を周囲長の比または面積の比によって定義した場合、メインクラスタの形状の凹凸がより激しいほど、凹凸度の値は大きく(高く)なる。また、クラスタの形状の凹凸がほぼ無ければ、凹凸度の値が小さくなる(1.0に近づく)。この例では、このようにして「凹凸度」を定義したものとして説明を続ける。   Here, “degree of unevenness” means an index representing the degree of unevenness of the shape of the main cluster. “High unevenness” means that the shape of the main cluster is “more bumpy”. In order to quantify the “concave / convex degree”, for example, as shown in FIG. 16B, the convex hull of the main cluster (the smallest convex polygon including the cluster) is obtained, and then the convex hull is obtained. The ratio of the perimeter of the area (convex hull area) J occupied by the area to the perimeter of the area (cluster area) F occupied by the actual main cluster, or the area F of the area J occupied by the convex hull and the area F occupied by the actual main cluster It is defined by the ratio with the area. As described above, when the “concave / convex degree” is defined by the ratio of the peripheral length or the ratio of the area, the more uneven the main cluster shape is, the larger (higher) the unevenness value is. Further, if there is almost no unevenness in the shape of the cluster, the value of the unevenness degree becomes small (approaching 1.0). In this example, the description will be continued assuming that the “degree of unevenness” is defined in this way.

図15のステップS102でメインクラスタの凹凸度が高いと判定された場合(S102でYES)は、「濃淡パターンに何らかの大きな変化がある」可能性が高い。したがって、「判別対象パターンは比較対象パターンと異類」であると判定する(S105)。これにより、メインクラスタに対する判別処理を終了するとともに、パターン判別処理も全体として終了する。   If it is determined in step S102 in FIG. 15 that the unevenness degree of the main cluster is high (YES in S102), there is a high possibility that “there is any significant change in the shading pattern”. Therefore, it is determined that “the determination target pattern is different from the comparison target pattern” (S105). As a result, the determination process for the main cluster is completed, and the pattern determination process is also ended as a whole.

一方、メインクラスタの凹凸度が低いと判定された場合(S102でNO)は、「パターン領域内で濃淡差が少ない」と解釈できるため、「判別対象パターンが比較対象パターンと同類」であると暫定的に判定する(S104)。これにより、メインクラスタの判別処理を終了する。   On the other hand, when it is determined that the unevenness degree of the main cluster is low (NO in S102), it can be interpreted as “there is little difference in shading within the pattern region”, and thus “the determination target pattern is similar to the comparison target pattern”. A provisional determination is made (S104). As a result, the main cluster discrimination processing is completed.

一方、ステップS101でメインクラスタの主軸Mに対する広がりEが小さいと判定された場合(S101でNO)は、続いて、主軸Mの方向θ(横軸から反時計回りに測った角度)が45度から外れているか否かを判別する(S103)。   On the other hand, if it is determined in step S101 that the spread E with respect to the main axis M of the main cluster is small (NO in S101), then the direction θ of the main axis M (angle measured counterclockwise from the horizontal axis) is 45 degrees. It is discriminated whether or not it is out of the range (S103).

この判別を行う理由は、「主軸Mに対する広がりEが小さい」というだけでは濃淡パターン全域で濃淡の変化がほとんど無いとはいえないからである。なお、主軸Mの方向θが45度から外れているか否かは、主軸Mがy=xの直線方向から図中に示すΔθのように外れているか否かを意味する。   The reason for performing this determination is that it cannot be said that there is almost no change in light and shade in the entire light and shade pattern just by saying “the spread E with respect to the main axis M is small”. Whether or not the direction θ of the main axis M deviates from 45 degrees means whether or not the main axis M deviates from the linear direction of y = x as Δθ shown in the drawing.

ステップS103で主軸Mの方向θが45度から外れていないと判定された場合(S103でNO)、濃淡パターン全域で濃淡の変化がほとんど無い、即ち「判別対象パターンが比較対象パターンと同類」であると暫定的に判定する(S104)。これにより、メインクラスタに対する判別処理を終了する。   If it is determined in step S103 that the direction θ of the spindle M is not deviated from 45 degrees (NO in S103), there is almost no change in light and shade in the entire light and shade pattern, that is, “the determination target pattern is similar to the comparison target pattern”. It is tentatively determined that there is (S104). Thereby, the discrimination process for the main cluster is completed.

一方、ステップS103で主軸Mの方向θが45度から外れていると判定された場合(S103でYES)場合、その外れている理由は、濃淡パターン領域内で濃淡値が変化している(例えば一定方向へ変化している)か、または、メインクラスタMC以外にサブクラスタSCが存在し、そのサブクラスタが原因でメインクラスタの主軸Mが傾いている(主軸Mの傾きに影響を与えるほどサブクラスタSC内の頻度総和が大きい)か、のいずれかであると解釈される。いずれの場合においても、濃淡パターン全域で変化があることになるため、この時点で「判別対象パターンは比較対象パターンと異類」と判別する(S105)。これにより、メインクラスタに対する判別処理を終了するとともに、パターン判別処理も全体として終了する。   On the other hand, if it is determined in step S103 that the direction θ of the spindle M is out of 45 degrees (YES in S103), the reason for the deviation is that the gray value changes in the gray pattern area (for example, Or the sub-cluster SC is present in addition to the main cluster MC, and the main cluster M is tilted due to the sub-cluster (the sub-cluster is so affected that the tilt of the main axis M is affected). Or the sum of the frequencies in the cluster SC is large). In any case, since there is a change in the entire shade pattern, it is determined that “the determination target pattern is different from the comparison target pattern” at this point (S105). As a result, the determination process for the main cluster is completed, and the pattern determination process is also ended as a whole.

図17は、上記個々のサブクラスタに対する判別処理(図11中のS011)の流れを示している。   FIG. 17 shows the flow of discrimination processing (S011 in FIG. 11) for the individual sub-clusters.

先に述べた2次元ヒストグラムにサブクラスタが存在している場合、そのサブクラスタの性質として以下の2通りが考えられる。
(ア) 本来メインクラスタの一部であるべきもの(途切れてしまったもの)
(イ) メインクラスタとは完全に独立したもの
図17の判別処理では、サブクラスタの性質が上記(ア)と(イ)のいずれかであることを考慮して、図18中に示すサブクラスタSCとメインクラスタMCとの間の距離D(以下、単に「メインクラスタとの距離」Dという。)と、サブクラスタ内の「頻度総和」とを用いた判別を行ってゆく。具体的には次の通りである。
When a sub-cluster exists in the above-described two-dimensional histogram, the following two types can be considered as the properties of the sub-cluster.
(A) What should originally be part of the main cluster (discontinued)
(A) Completely independent of the main cluster In the discrimination processing of FIG. 17, the sub-cluster shown in FIG. 18 is considered in consideration of the nature of the sub-cluster (a) or (b). A determination is made using a distance D between the SC and the main cluster MC (hereinafter simply referred to as “distance to the main cluster” D) and a “frequency sum” in the sub-cluster. Specifically, it is as follows.

まず、「メインクラスタとの距離」が大きいか否かを判別する(S201)。   First, it is determined whether or not the “distance from the main cluster” is large (S201).

ここで、「メインクラスタとの距離」が小さいと判定された場合(S201でNO)、そのサブクラスタはメインクラスタのノイズ成分であると考えて、そのサブクラスタは、本来メインクラスタの一部であるべきものが途切れてしまったものであると判断する(上記ア)。したがって、そのサブクラスタをパターン判別には使用せず、この時点では「判別対象パターンは比較対象パターンと同類」であると暫定的に判定する(S203)。そして、他のサブクラスタの解析へ移行する。   Here, when it is determined that the “distance to the main cluster” is small (NO in S201), the subcluster is considered to be a noise component of the main cluster, and the subcluster is originally a part of the main cluster. It is determined that what should have been interrupted (above a). Therefore, the sub-cluster is not used for pattern discrimination, and at this time, it is provisionally determined that “the discrimination target pattern is similar to the comparison target pattern” (S203). Then, the process proceeds to analysis of another subcluster.

なお、このステップS201で、「メインクラスタとの距離」のみではなく、その重心位置がy=xの直線上に分布するか否か、という判定基準を加えて用いてもよい(そのサブクラスタはy=xの直線上に存在するメインクラスタが途切れたものである、という解釈である。)。   In this step S201, not only the “distance to the main cluster” but also a criterion of whether or not the center of gravity is distributed on a straight line of y = x may be used (the subcluster is This is an interpretation that the main cluster existing on the straight line y = x is interrupted.)

一方、ステップS201で「メインクラスタとの距離」が大きいと判定された場合(S201でYES)、続いて、そのサブクラスタ内の「頻度総和」が大きいか否かを判別する(S202)。   On the other hand, if it is determined in step S201 that the “distance to the main cluster” is large (YES in S201), it is then determined whether the “frequency sum” in the sub-cluster is large (S202).

この判別を行う理由は、次の通りである。すなわち、ステップS201で「メインクラスタとの距離」が大きいと判定された場合(S201でYES)は、そのサブクラスタは濃淡パターンの強い濃淡変動を表していると考えることができる。さらに、そのサブクラスタは、ノイズ的な成分(パターンの類否判別に影響しない程度の変動)であるか、そうでないか(濃度パターンの類否判別に影響する変動)であるかのいずれかであると考えられる。ここで、そのサブクラスタ内の「頻度総和」が少ないものは、元の濃淡パターンにおいては深刻な変化となっていないと考えられる。   The reason for this determination is as follows. That is, if it is determined in step S201 that the “distance to the main cluster” is large (YES in S201), it can be considered that the sub-cluster represents a strong light / dark variation of the light / dark pattern. Furthermore, the sub-cluster is either a noisy component (variation that does not affect pattern similarity determination) or not (variation that affects density pattern similarity determination). It is believed that there is. Here, it is considered that a case where the “frequency sum” in the sub-cluster is small is not a serious change in the original shading pattern.

そこで、そのサブクラスタの「頻度総和」が小さいと判定された場合(S202でNO)、そのサブクラスタがノイズ的成分であると考える。したがって、そのサブクラスタをパターン判別には使用せず、この時点では「判別対象パターンは比較対象パターンと同類」であると暫定的に判定する(S203)。そして、他のサブクラスタの解析へ移行する。   Therefore, when it is determined that the “frequency sum” of the subcluster is small (NO in S202), the subcluster is considered to be a noise component. Therefore, the sub-cluster is not used for pattern discrimination, and at this time, it is provisionally determined that “the discrimination target pattern is similar to the comparison target pattern” (S203). Then, the process proceeds to analysis of another subcluster.

一方、そのサブクラスタ内の「頻度総和」が大きいと判定された場合(S202でYES)は、そのサブクラスタが濃度パターンの類否判別に影響する変動であると考えて、この時点で「判別対象パターンは比較対象パターンと異類」と判別する(S204)。そして、サブクラスタに対する判別処理を終了するとともに、パターン判別処理も全体として終了する。   On the other hand, if it is determined that the “frequency sum” in the sub-cluster is large (YES in S202), the sub-cluster is considered to be a fluctuation that affects the similarity determination of the density pattern. It is determined that the target pattern is different from the comparison target pattern (S204). Then, the discrimination processing for the sub-cluster is finished, and the pattern discrimination processing is also finished as a whole.

ただし、そのサブクラスタが濃度パターンの類否判別に関わる変動であると判断された場合、さらに、より精度の高い判別を実施しても良い。具体的には、そのサブクラスタを形成する濃淡値が、元の濃淡パターン上でどの位置(座標)に出現しているかを確認し、出現している位置が連続的であったり周期的であったりするか、またはスポット的に分散しているか、を判定する。そのためには、クリッピング処理を行ってそのサブクラスタから特定の濃淡値を抜き出したり、濃淡値の連結成分にラベリング処理を施し、ラベリングされた連結成分の面積・近接度などを計算したりする。これにより、そのサブクラスタが真にパターンの類否判別に影響する変動であるか、またはノイズ的な成分であるかを確認する。このより精度の高い判別でそのサブクラスタがノイズ的成分であると判定された場合は、そのサブクラスタをパターン判別には使用せず、「判別対象パターンは比較対象パターンと同類」であると暫定的に判定する(S203)。そして、他のサブクラスタの解析へ移行する。   However, when it is determined that the sub-cluster is a variation related to the similarity determination of the density pattern, a more accurate determination may be performed. Specifically, it is confirmed at which position (coordinates) the gray value forming the subcluster appears on the original gray pattern, and the appearing position is continuous or periodic. Or whether it is dispersed in a spot manner. For this purpose, a specific gray value is extracted from the sub-cluster by performing clipping processing, or a connected component of the gray value is labeled, and the area / proximity of the labeled connected component is calculated. As a result, it is confirmed whether the sub-cluster is a fluctuation that really affects pattern similarity determination or a noise component. If it is determined that the sub-cluster is a noisy component in this more accurate determination, the sub-cluster is not used for pattern determination, and it is tentative that "the determination target pattern is similar to the comparison target pattern". (S203). Then, the process proceeds to analysis of another subcluster.

図19−1−1から図19−1−3は、図5−1−1から図5−1−3に示したデータセットA−2、A−3、…、A−13が、本実施形態の濃淡パターン判別方法によってどのように判別されるかを示している。図19−2−1から図19−2−3は、図5−2−1から図5−2−3に示したデータセットB−2、B−3、…、B−13が、本実施形態の濃淡パターン判別方法によってどのように判別されるかを示している。また、図19−3−1から図19−3−3は、図5−3−1から図5−3−3に示したデータセットC−2、C−3、…、C−13が、本実施形態の濃淡パターン判別方法によってどのように判別されるかを示している。図19−1−1から図19−3−3において、最左列の(a)欄は、対象となるデータセットの番号を示している。左から2列目の(b)欄は、対応するデータセットから作成された2次元ヒストグラム(濃淡値正規化済み、2値化前)を示している。左から3列目の(c)欄は、対応するデータセットから作成された2値化後の2次元ヒストグラムを示している。左から4列目の(d)欄は、対応する上記2次元ヒストグラムをクラスタに分類(クラスタリング)した状態を示している。最右列の欄には判別結果を示している。   19-1-1 to 19-1-3 show that the data sets A-2, A-3,..., A-13 shown in FIGS. It shows how the pattern is discriminated by the shape shading pattern discrimination method. 19-2-1 to 19-2-3 show that the data sets B-2, B-3,..., B-13 shown in FIGS. It shows how the pattern is discriminated by the shape shading pattern discrimination method. In addition, FIGS. 19-3-1 to 19-3-3 show that the data sets C-2, C-3,..., C-13 shown in FIGS. It shows how it is discriminated by the shading pattern discrimination method of this embodiment. In FIGS. 19-1-1 to 19-3-3, the leftmost column (a) indicates the number of the target data set. The column (b) in the second column from the left shows a two-dimensional histogram created from the corresponding data set (normalized gray value and before binarization). The (c) column in the third column from the left shows a binarized two-dimensional histogram created from the corresponding data set. The (d) column in the fourth column from the left shows a state where the corresponding two-dimensional histogram is classified into clusters (clustering). The determination result is shown in the rightmost column.

これらの図19−1−1から図19−3−3において、まず「判別対象パターンは比較対象パターンと同類」であると判定されるべきデータセットに関して着目する。   In these FIG. 19-1-1 to FIG. 19-3-3, attention is first focused on a data set to be determined as “a discrimination target pattern is similar to a comparison target pattern”.

例えばデータセットA−2からデータセットA−6、およびデータセットB−2からデータセットB−6に関しては、クラスタは1つだけ(メインクラスタMC)である。そのメインクラスタに対する判別処理によれば、メインクラスタの主軸に対する広がりが小さく、また主軸の方向が45度(y=x)の方向とほぼ等しい。したがって、「同類」であると判別され、正しい判別結果が得られている。   For example, regarding data set A-2 to data set A-6 and data set B-2 to data set B-6, there is only one cluster (main cluster MC). According to the discrimination processing for the main cluster, the spread of the main cluster with respect to the main axis is small, and the direction of the main axis is substantially equal to the direction of 45 degrees (y = x). Therefore, it is determined as “similar” and a correct determination result is obtained.

また、データセットC−2からデータセットC−6に関しては、クラスタは1つだけ(メインクラスタMC)である。そのメインクラスタに対する判別処理によれば、メインクラスタの主軸に対する広がりが大きいものの、その形状の凹凸度は低い。したがって、「同類」であると判別され、正しい判別結果が得られている。   Further, regarding data set C-2 to data set C-6, there is only one cluster (main cluster MC). According to the discrimination processing for the main cluster, the main cluster has a large spread with respect to the main axis, but the degree of unevenness of the shape is low. Therefore, it is determined as “similar” and a correct determination result is obtained.

次に、「判別対象パターンは比較対象パターンと異類」であると判定されるべきデータセットに関して着目する。   Next, attention is focused on the data set that should be determined as “the determination target pattern is different from the comparison target pattern”.

例えばデータセットA−7からデータセットA−10、およびデータセットB−7からデータセットB−11に関しては、メインクラスタに対する判別処理によれば、メインクラスタの主軸に対する広がりが大きく、形状の凹凸度が高い。したがって、「異類」であると判別される。なお、これらのデータセットの中には実際にはサブクラスタを有するものもあるが、それらのサブクラスタに関する判別は行われない(判別結果としては「サブクラスタ無し」)。そして、そのまま「異類」であるという結果が最終判別結果となり、正しい判別結果が得られている。   For example, regarding the data set A-7 to the data set A-10 and the data set B-7 to the data set B-11, according to the determination process for the main cluster, the main cluster has a large spread with respect to the main axis, and the shape unevenness degree Is expensive. Therefore, it is determined to be “different”. Note that some of these data sets actually have sub-clusters, but no determination is made regarding those sub-clusters (the determination result is “no sub-cluster”). The result of being “different” as it is is the final discrimination result, and the correct discrimination result is obtained.

また、データセットA−11、A−12、A−13、及びデータセットB−12、B−13に関しては、それぞれ、1つのメインクラスタMCと、少なくとも1つのサブクラスタSCとが存在する(データセットA−11に関しては、2つのサブクラスタSC1,SC2が存在する。)。これらのデータセットに関して、メインクラスタに対する判別処理によれば、メインクラスタの主軸に対する広がりが小さく、また主軸の方向が45度(y=x)の方向に近い。したがって、「同類」であると判別される。しかし、サブクラスタに対する判別処理において、そのサブクラスタはメインクラスタから独立した別個のものとして判定される。そのサブクラスタ内の頻度総和から最終的には異類と判別され、正しい判別結果が得られている。   Each of the data sets A-11, A-12, A-13 and the data sets B-12, B-13 includes one main cluster MC and at least one subcluster SC (data For set A-11, there are two sub-clusters SC1, SC2.) With respect to these data sets, according to the discrimination processing for the main cluster, the spread of the main cluster with respect to the main axis is small, and the direction of the main axis is close to the direction of 45 degrees (y = x). Therefore, it is determined as “similar”. However, in the discrimination processing for the sub-cluster, the sub-cluster is determined as a separate one independent from the main cluster. From the sum of the frequencies in the sub-cluster, it is finally discriminated to be different and a correct discrimination result is obtained.

また、データセットC−12、C−13に関しては、クラスタは1つだけ(メインクラスタMC)である。そのメインクラスタに対する判別処理によれば、メインクラスタの判別において、メインクラスタの主軸に対する広がりが小さいが、45度方向から大きく外れている。したがって、「異類」であると判定されている。サブクラスタに関する判別は行われず、この判定結果が最終判別結果となり、正しい判別結果が得られている。   For data sets C-12 and C-13, there is only one cluster (main cluster MC). According to the determination processing for the main cluster, in the determination of the main cluster, the spread of the main cluster with respect to the main axis is small, but is greatly deviated from the 45 degree direction. Therefore, it is determined to be “different”. The determination regarding the sub-cluster is not performed, and the determination result becomes the final determination result, and the correct determination result is obtained.

このように、この濃淡パターン判別方法によれば、明るさ変化に対してロバストであるとともに、パターン内の濃淡差が大きても小さくても、またパターン内に未知の濃淡異常や不良が含まれていても、類否を精度良く判別できる。   As described above, according to this light / dark pattern discrimination method, it is robust against changes in brightness, and even if the light / dark difference in the pattern is large or small, an unknown light / dark abnormality or defect is included in the pattern. Even if it is, the similarity can be determined with high accuracy.

また、上記判別対象パターンが上記比較対象パターンに対して類似しているか否かを判別する処理は、上記クラスタ毎に順次行っている。そして、上記メインクラスタ、サブクラスタのいずれか1つに基づいて「異類」であると判定されたとき、直ちに判別処理を終了している。したがって、無用なクラスタに対する判別処理を省略できる。したがって、判別処理のための時間を全体として短縮できる。   Further, the process of determining whether or not the determination target pattern is similar to the comparison target pattern is sequentially performed for each cluster. Then, when it is determined as “distinct” based on one of the main cluster and the sub-cluster, the determination process is immediately terminated. Therefore, it is possible to omit the discrimination processing for useless clusters. Therefore, the time for the discrimination process can be shortened as a whole.

図20は、上記濃淡パターン判別方法を実施するのに適した一実施形態の濃淡パターン判別装置110を含むシステム100の構成を示している。   FIG. 20 shows a configuration of a system 100 including a light / dark pattern discriminating apparatus 110 according to an embodiment suitable for carrying out the light / dark pattern discriminating method.

このシステム100は、濃淡パターン判別装置110と、工場の生産ラインからデータを収集して格納するデータベース101と、入力装置102と、表示装置108と、出力装置109とを備えている。   The system 100 includes a light / dark pattern discriminating device 110, a database 101 for collecting and storing data from a factory production line, an input device 102, a display device 108, and an output device 109.

データベース101は、例えばハードディスクドライブなどの外部記憶装置からなっている。この例では、データベース101には、判別対象パターンと比較対象パターンとを表すデータが蓄積されている。   The database 101 is composed of an external storage device such as a hard disk drive. In this example, the database 101 stores data representing the discrimination target pattern and the comparison target pattern.

入力装置102は、例えばキーボードやマウスで構成される。この例では、入力装置102は、濃淡パターン判別装置110に対して、ユーザが解析対象となるパターンの指定などを入力するために用いられる。   The input device 102 is composed of, for example, a keyboard and a mouse. In this example, the input device 102 is used by the user to input a specification of a pattern to be analyzed to the gray pattern discriminating device 110.

表示装置108は、LCD(液晶表示パネル)またはCRT(陰極線管)などの画像を表示できる装置からなる。解析対象となるパターンや、判別結果を画像として表示するのに用いられる。   The display device 108 is a device that can display an image such as an LCD (liquid crystal display panel) or a CRT (cathode ray tube). It is used to display the pattern to be analyzed and the discrimination result as an image.

出力装置109は、紙出力、あるいは磁気ディスクや携帯用半導体メモリなどを通して、濃淡パターン判別装置110による特性分布解析結果を出力する。   The output device 109 outputs the result of characteristic distribution analysis by the light / dark pattern discriminating device 110 through paper output or a magnetic disk or portable semiconductor memory.

濃淡パターン判別装置110は、データ入力部と103と、正規化処理部104と、2次元ヒストグラム作成部105と、類否判別部106と、判別結果出力部107とを含んでいる。   The light / dark pattern discriminating apparatus 110 includes a data input unit 103, a normalization processing unit 104, a two-dimensional histogram creation unit 105, a similarity determination unit 106, and a discrimination result output unit 107.

データ入力部と103は、データベース101から判別対象パターンと比較対象パターンとを表すデータを入力して、判別対象パターンと比較対象パターンとを同じサイズに加工して位置合わせする。また、データ入力部と103は、入力装置102からの解析対象となるパターンの指定を受け取る。   The data input unit 103 receives data representing the discrimination target pattern and the comparison target pattern from the database 101, processes the discrimination target pattern and the comparison target pattern into the same size, and aligns them. Further, the data input unit 103 receives the designation of the pattern to be analyzed from the input device 102.

正規化処理部104は、上記判別対象パターンの濃淡値に正規化処理を施して第1の正規化濃淡値を生成するとともに、上記比較対象パターンの濃淡値に正規化処理を施して第2の正規化濃淡値を生成する。したがって、後述の類否判別部106によって得られた判別結果が、明るさ変化に対してロバストになる。   The normalization processing unit 104 performs a normalization process on the gray value of the discrimination target pattern to generate a first normalized gray value, and performs a normalization process on the gray value of the comparison target pattern to generate a second value. Generate normalized gray values. Therefore, the determination result obtained by the similarity determination unit 106 described later is robust against the brightness change.

2次元ヒストグラム作成部105は、上記第1の正規化濃淡値と上記第2の正規化濃淡値を変数とし、かつ互いに直交する2つの座標軸とする2次元空間を設定し、上記2次元空間に、上記判別対象パターンと上記比較対象パターン上の互いに対応する位置における上記第1の正規化濃淡値と上記第2の正規化濃淡値が表す点を累積して、上記判別対象パターン上の上記第1の正規化濃淡値と上記比較対象パターン上の上記第2の正規化濃淡値との相関を表す2次元ヒストグラムを作成する。   The two-dimensional histogram creation unit 105 sets a two-dimensional space having the first normalized gray value and the second normalized gray value as variables and two coordinate axes orthogonal to each other, and the two-dimensional histogram is stored in the two-dimensional space. The points represented by the first normalized gray value and the second normalized gray value at positions corresponding to each other on the discrimination target pattern and the comparison target pattern are accumulated, and the first on the discrimination target pattern is accumulated. A two-dimensional histogram representing a correlation between one normalized gray value and the second normalized gray value on the comparison target pattern is created.

類否判別部106は、上記2次元ヒストグラムをなす上記点の集合を少なくとも1つのクラスタに分類し、上記クラスタに関する形状、位置若しくは頻度に関する特徴、またはそれらの形状、位置若しくは頻度に関する特徴の組み合わせに基づいて、上記判別対象パターンが上記比較対象パターンに対して類似しているか否かを判別する。   The similarity determination unit 106 classifies the set of the points forming the two-dimensional histogram into at least one cluster, and combines the feature related to the shape, position, or frequency with respect to the cluster, or a combination of features related to the shape, position, or frequency. Based on this, it is determined whether or not the determination target pattern is similar to the comparison target pattern.

判別結果出力部107は、類否判別部106によって得られた判別結果を、表示装置108や出力装置109に適したデータ形式に変換して出力する。   The discrimination result output unit 107 converts the discrimination result obtained by the similarity discrimination unit 106 into a data format suitable for the display device 108 and the output device 109 and outputs the data format.

この濃淡パターン判別装置110によれば、パターン内の濃淡差が大きても小さくても、またパターン内に未知の濃淡異常や不良が含まれていても、類否を精度良く判別できる。   According to the shading pattern discriminating apparatus 110, whether the shading difference in the pattern is large or small, or whether an unknown shading abnormality or defect is included in the pattern, can be discriminated with high accuracy.

なお、上述の濃淡パターン判別方法をコンピュータに実行させるためのプログラムとして構築しても良い。   In addition, you may construct | assemble as a program for making a computer perform the above-mentioned shade pattern discrimination method.

また、そのようなプログラムを図20中に示すCD−ROM130などのコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して配布できるようにしても良い。上記プログラムを汎用コンピュータにインストールすることで、汎用コンピュータによって上記濃淡パターン判別方法を実行することが可能である。   Also, such a program may be recorded and distributed on a computer-readable recording medium such as the CD-ROM 130 shown in FIG. By installing the program on a general-purpose computer, the gray-scale pattern discrimination method can be executed by the general-purpose computer.

成膜状態を表す一般的な濃淡パターンの例を示す図である。It is a figure which shows the example of the general shading pattern showing the film-forming state. 正常な成膜状態を表す濃淡パターン、成膜状態に異常が発生した場合の濃淡パターンを縦3×横3に9分割した状態を例示する図である。It is a figure which illustrates the state which divided the light / dark pattern showing a normal film-forming state, and the light / dark pattern when abnormality occurs in the film-forming state into 9 divided vertically 3 × 3. 図2−1中の分割領域ごとに濃淡パターンの類否判別を行う態様を示す図である。It is a figure which shows the aspect which performs the similarity determination of a light / dark pattern for every division area in FIGS. 成膜状態を表す濃淡パターンが経時変化する場合に、初期状態の濃淡パターンの類否判別を行う態様を示す図である。It is a figure which shows the aspect which performs similarity determination of the shading pattern of an initial state, when the shading pattern showing a film-forming state changes with time. 2ヶ月後の成膜状態を表す濃淡パターンの類否判別を行う態様を示す図である。It is a figure which shows the aspect which performs the similarity determination of the light / dark pattern showing the film-forming state after two months. 基準となる正方形の3つの異なる種類の濃淡パターンA、B、Cを例示する図である。It is a figure which illustrates three different kinds of light and shade patterns A, B, and C of a square serving as a reference. 図4−1(a)のパターンAにシェーディング等を加え又は異常要素を重ねてなる濃淡パターンを示す図である。It is a figure which shows the light / dark pattern which adds shading etc. to the pattern A of FIG. 図4−1(a)のパターンAにシェーディング等を加え又は異常要素を重ねてなる濃淡パターンを示す図である。It is a figure which shows the light / dark pattern which adds shading etc. to the pattern A of FIG. 図4−1(b)のパターンBにシェーディング等を加え又は異常要素を重ねてなる濃淡パターンを示す図である。It is a figure which shows the shading pattern formed by adding shading etc. to the pattern B of FIG. 図4−1(b)のパターンBにシェーディング等を加え又は異常要素を重ねてなる濃淡パターンを示す図である。It is a figure which shows the shading pattern formed by adding shading etc. to the pattern B of FIG. 図4−1(c)のパターンCにシェーディング等を加え又は異常要素を重ねてなる濃淡パターンを示す図である。It is a figure which shows the shading pattern formed by adding shading etc. to the pattern C of FIG. 図4−1(c)のパターンCにシェーディング等を加え又は異常要素を重ねてなる濃淡パターンを示す図である。It is a figure which shows the shading pattern formed by adding shading etc. to the pattern C of FIG. 比較対象パターンと判別対象パターンとのデータセットA−1、…、A−4と、それらのデータセットに関して正規化相関を用いて類否を判別した場合の判別結果を例示する図である。It is a figure which illustrates the discrimination | determination result when the similarity is discriminate | determined using normalization correlation regarding data set A-1, ..., A-4 of a comparison object pattern and a discrimination | determination object pattern, and those data sets. 比較対象パターンと判別対象パターンとのデータセットA−5、…、A−9と、それらのデータセットに関して正規化相関を用いて類否を判別した場合の判別結果を例示する図である。It is a figure which illustrates the discrimination | determination result when the similarity is discriminate | determined using the normalization correlation regarding data set A-5, ..., A-9 of a comparison object pattern and a discrimination | determination object pattern, and those data sets. 比較対象パターンと判別対象パターンとのデータセットA−10、…、A−13と、それらのデータセットに関して正規化相関を用いて類否を判別した場合の判別結果を例示する図である。It is a figure which illustrates the discrimination | determination result at the time of discriminating similarity using the data set A-10, ..., A-13 of a comparison object pattern and a discrimination | determination object pattern, and normalization correlation regarding those data sets. 比較対象パターンと判別対象パターンとのデータセットB−1、…B−4と、それらのデータセットに関して正規化相関を用いて類否を判別した場合の判別結果を例示する図である。It is a figure which illustrates the discrimination | determination result when the similarity is discriminate | determined using normalized correlation regarding the data sets B-1, ... B-4 of the comparison target pattern and the discrimination target pattern, and those data sets. 比較対象パターンと判別対象パターンとのデータセットB−5、…、B−9と、それらのデータセットに関して正規化相関を用いて類否を判別した場合の判別結果を例示する図である。It is a figure which illustrates the discrimination | determination result at the time of discriminating similarity using the data set B-5, ..., B-9 of a comparison object pattern and a discrimination | determination object pattern, and normalization correlation regarding those data sets. 比較対象パターンと判別対象パターンとのデータセットB−10、…、B−13と、それらのデータセットに関して正規化相関を用いて類否を判別した場合の判別結果を例示する図である。It is a figure which illustrates the discrimination | determination result at the time of discriminating similarity using normalization correlation regarding data set B-10, ..., B-13 of a comparison object pattern and a discrimination | determination object pattern, and those data sets. 比較対象パターンと判別対象パターンとのデータセットC−1、…C−4と、それらのデータセットに関して正規化相関を用いて類否を判別した場合の判別結果を例示する図である。It is a figure which illustrates the discrimination | determination result when the similarity is discriminate | determined using the normalized correlation regarding the data sets C-1, ... C-4 of the comparison target pattern and the discrimination target pattern, and those data sets. 比較対象パターンと判別対象パターンとのデータセットC−5、…、C−9と、それらのデータセットに関して正規化相関を用いて類否を判別した場合の判別結果を例示する図である。It is a figure which illustrates the discrimination | determination result when the similarity is discriminate | determined using the normalized correlation regarding the data sets C-5, ..., C-9 of the comparison target pattern and the discrimination target pattern, and those data sets. 比較対象パターンと判別対象パターンとのデータセットC−10、…、C−13と、それらのデータセットに関して正規化相関を用いて類否を判別した場合の判別結果を例示する図である。It is a figure which illustrates the discrimination | determination result when the similarity is discriminate | determined using the normalization correlation regarding the data sets C-10, ..., C-13 of the comparison target pattern and the discrimination target pattern, and those data sets. データセットA−13に関して従来技術2が正しい判別結果を生む態様を示す図である。It is a figure which shows the aspect in which the prior art 2 produces the correct discrimination result regarding data set A-13. データセットB−13に関して従来技術2が正しい判別結果を生む態様を示す図である。It is a figure which shows the aspect in which the prior art 2 produces the correct discrimination result regarding data set B-13. データセットC−13に関して従来技術2が正しい判別結果を生む態様を示す図である。It is a figure which shows the aspect in which the prior art 2 produces the correct discrimination result regarding data set C-13. データセットC−9に関して従来技術2が誤りの判別結果を生む態様を示す図である。It is a figure which shows the aspect in which the prior art 2 produces | generates the discrimination | determination result of an error regarding the data set C-9. データセットA−8に関して従来技術2が誤りの判別結果を生む態様を示す図である。It is a figure which shows the aspect in which the prior art 2 produces | generates the discrimination | determination result of an error regarding data set A-8. データセットC−2に関して従来技術3が誤りの判別結果を生む態様を示す図である。It is a figure which shows the aspect in which the prior art 3 produces the discrimination | determination result of an error regarding the data set C-2. データセットC−3に関して従来技術3が誤りの判別結果を生む態様を示す図である。It is a figure which shows the aspect in which the prior art 3 produces the discrimination | determination result of an error regarding the data set C-3. データセットC−4に関して従来技術3が誤りの判別結果を生む態様を示す図である。It is a figure which shows the aspect in which the prior art 3 produces the discrimination | determination result of an error regarding the data set C-4. データセットC−5に関して従来技術3が誤りの判別結果を生む態様を示す図である。It is a figure which shows the aspect in which the prior art 3 produces the discrimination | determination result of an error regarding the data set C-5. データセットA−2に関して従来技術3が誤りの判別結果を生む態様を示す図である。It is a figure which shows the aspect in which the prior art 3 produces | generates the discrimination | determination result of an error regarding data set A-2. データセットB−2に関して従来技術3が誤りの判別結果を生む態様を示す図である。It is a figure which shows the aspect in which the prior art 3 produces | generates the discrimination | determination result of an error regarding data set B-2. 特定のデータセットに対して与えているシェーディングを説明する図である。It is a figure explaining the shading provided with respect to a specific data set. 同一のパターンを対比したデータセットA−1から生成される2次元ヒストグラムの例を示した図である。It is the figure which showed the example of the two-dimensional histogram produced | generated from the data set A-1 which contrasted the same pattern. 同一のパターンを対比したデータセットB−1から生成される2次元ヒストグラムの例を示した図である。It is the figure which showed the example of the two-dimensional histogram produced | generated from the data set B-1 which contrasted the same pattern. 同一のパターンを対比したデータセットC−1から生成される2次元ヒストグラムの例を示した図である。It is the figure which showed the example of the two-dimensional histogram produced | generated from the data set C-1 which contrasted the same pattern. 本発明の一実施形態の濃淡パターン判別方法の流れを示す図である。It is a figure which shows the flow of the light / dark pattern discrimination method of one Embodiment of this invention. 上記濃淡パターン判別方法での2次元ヒストグラムの生成方法を説明する図である。It is a figure explaining the production | generation method of the two-dimensional histogram in the said light / dark pattern discrimination method. 上記濃淡パターン判別方法での上記2次元ヒストグラムに対するフィルタリング処理を説明する図である。It is a figure explaining the filtering process with respect to the said two-dimensional histogram in the said shading pattern discrimination method. 上記濃淡パターン判別方法での、上記2次元ヒストグラムから得られたクラスタにラベリング処理を説明する図である。It is a figure explaining the labeling process to the cluster obtained from the said two-dimensional histogram in the said light / dark pattern discrimination method. 上記2次元ヒストグラムから得られたメインクラスタに対する判別処理の流れを示す図である。It is a figure which shows the flow of the discrimination | determination process with respect to the main cluster obtained from the said two-dimensional histogram. 上記メインクラスタに関する特徴の例を説明する図である。It is a figure explaining the example of the characteristic regarding the said main cluster. 上記2次元ヒストグラムから得られたサブクラスタに対する判別処理の流れを示す図である。It is a figure which shows the flow of the discrimination | determination process with respect to the subcluster obtained from the said two-dimensional histogram. サブクラスタの特徴としての、サブクラスタとメインクラスタとの間の距離を例示して説明する図である。It is a figure which illustrates and illustrates the distance between a subcluster and a main cluster as a feature of a subcluster. 上記データセットA−2、…、A−5についての、上記濃淡パターン判別方法による判別結果を説明する図である。It is a figure explaining the discrimination | determination result by the said light / dark pattern discrimination method about the said data sets A-2, ..., A-5. 上記データセットA−6、…、A−9についての、上記濃淡パターン判別方法による判別結果を説明する図である。It is a figure explaining the discrimination | determination result by the said shading pattern discrimination method about the said data sets A-6, ..., A-9. 上記データセットA−10、…、A−13についての、上記濃淡パターン判別方法による判別結果を説明する図である。It is a figure explaining the discrimination | determination result by the said light / dark pattern discrimination method about the said data sets A-10, ..., and A-13. 上記データセットB−2、…、B−5についての、上記濃淡パターン判別方法による判別結果を説明する図である。It is a figure explaining the discrimination | determination result by the said light / dark pattern discrimination method about the said data sets B-2, ..., B-5. 上記データセットB−6、…、B−9についての、上記濃淡パターン判別方法による判別結果を説明する図である。It is a figure explaining the discrimination | determination result by the said shading pattern discrimination method about the said data sets B-6, ..., B-9. 上記データセットB−10、…、B−13についての、上記濃淡パターン判別方法による判別結果を説明する図である。It is a figure explaining the discrimination | determination result by the said light / dark pattern discrimination method about the said data sets B-10, ..., B-13. 上記データセットC−2、…、C−5についての、上記濃淡パターン判別方法による判別結果を説明する図である。It is a figure explaining the discrimination | determination result by the said light / dark pattern discrimination method about the said data sets C-2, ..., C-5. 上記データセットC−6、…、C−9についての、上記濃淡パターン判別方法による判別結果を説明する図である。It is a figure explaining the discrimination | determination result by the said light / dark pattern discrimination method about the said data sets C-6, ..., C-9. 上記データセットC−10、…、C−13についての、上記濃淡パターン判別方法による判別結果を説明する図である。It is a figure explaining the discrimination | determination result by the said shading pattern discrimination method about the said data sets C-10, ..., C-13. この発明の一実施形態の濃淡パターン判別装置を含むシステムの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the system containing the light / dark pattern discrimination | determination apparatus of one Embodiment of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

MC メインクラスタ
SC サブクラスタ
110 濃淡パターン判別装置
MC Main cluster SC Sub cluster 110 Shading pattern discrimination device

Claims (10)

或る領域に広がる濃淡値分布を示す判別対象パターンが、或る領域に広がる濃淡値分布を示す比較対象パターンに類似しているか否かを判別する濃淡パターン判別方法であって、
上記判別対象パターンの濃淡値に正規化処理を施して第1の正規化濃淡値を生成するとともに、上記比較対象パターンの濃淡値に正規化処理を施して第2の正規化濃淡値を生成し、
上記第1の正規化濃淡値と上記第2の正規化濃淡値を変数とし、かつ互いに直交する2つの座標軸とする2次元空間を設定し、上記2次元空間に、上記判別対象パターンと上記比較対象パターン上の互いに対応する位置における上記第1の正規化濃淡値と上記第2の正規化濃淡値が表す点を累積して、上記判別対象パターン上の上記第1の正規化濃淡値と上記比較対象パターン上の上記第2の正規化濃淡値との相関を表す2次元ヒストグラムを作成し、
上記2次元ヒストグラムをなす上記点の集合を少なくとも1つのクラスタに分類し、
上記クラスタに関する形状、位置若しくは頻度に関する特徴、またはそれらの形状、位置若しくは頻度に関する特徴の組み合わせに基づいて、上記判別対象パターンが上記比較対象パターンに対して類似しているか否かを判別する濃淡パターン判別方法。
A density pattern determination method for determining whether or not a determination target pattern indicating a gray value distribution spreading in a certain area is similar to a comparison target pattern indicating a gray value distribution extending in a certain area,
A normalization process is performed on the gray value of the discrimination target pattern to generate a first normalized gray value, and a normalization process is performed on the gray value of the comparison target pattern to generate a second normalized gray value. ,
A two-dimensional space in which the first normalized gray value and the second normalized gray value are variables and two coordinate axes are orthogonal to each other is set, and the discrimination target pattern and the comparison are set in the two-dimensional space. The points represented by the first normalized gray value and the second normalized gray value at positions corresponding to each other on the target pattern are accumulated, and the first normalized gray value on the discrimination target pattern and the above Creating a two-dimensional histogram representing the correlation with the second normalized gray value on the comparison target pattern;
Classifying the set of points forming the two-dimensional histogram into at least one cluster;
A gray pattern for determining whether or not the determination target pattern is similar to the comparison target pattern based on the shape, position, or frequency characteristics related to the cluster, or a combination of characteristics related to the shape, position, or frequency How to determine.
請求項1に記載の濃淡パターン判別方法において、
上記正規化処理は、上記判別対象パターン、上記比較対象パターンの濃淡値分布をそれぞれ大きさ1かつ平均0の濃淡値分布へ正規化する処理であることを特徴とする濃淡パターン判別方法。
In the light / dark pattern discrimination method according to claim 1,
The gradation pattern discrimination method characterized in that the normalization process is a process of normalizing the density value distributions of the discrimination target pattern and the comparison target pattern to a gray value distribution having a magnitude of 1 and an average of 0, respectively.
請求項1または2に記載の濃淡パターン判別方法において、
上記2次元ヒストグラムをなす上記点の集合を上記クラスタに分類する処理の前に、上記2次元ヒストグラムに対してノイズ成分を除去するためのフィルタリング処理を施すことを特徴とする濃淡パターン判別方法。
In the light / dark pattern discrimination method according to claim 1 or 2,
A gray-scale pattern discriminating method comprising performing filtering processing for removing noise components on the two-dimensional histogram before the processing of classifying the set of points forming the two-dimensional histogram into the clusters.
請求項3に記載の濃淡パターン判別方法において、
上記フィルタリング処理は、上記2次元ヒストグラム上の頻度値が或る閾値以下であるときその頻度値を0に変換する一方、上記頻度値が上記閾値より大きいときその頻度値を1以上の定数に変換する2値化処理を含むことを特徴とする濃淡パターン判別方法。
In the light and shade pattern discrimination method according to claim 3,
The filtering process converts the frequency value to 0 when the frequency value on the two-dimensional histogram is less than or equal to a certain threshold value, and converts the frequency value to a constant of 1 or more when the frequency value is greater than the threshold value. A gradation pattern discriminating method characterized by including binarization processing.
請求項1から4までのいずれか一つに記載の濃淡パターン判別方法において、
上記2次元ヒストグラムをなす上記点の集合を上記クラスタに分類する処理は、上記点の集合の本体部分をなすメインクラスタを抽出し、
上記判別対象パターンが上記比較対象パターンに対して類似しているか否かを判別する処理は、上記判別の基準となる上記特徴として、上記メインクラスタの主軸に対する広がり、上記メインクラスタの凹凸度、および/または上記メインクラスタの主軸の方向を用いることを特徴とする濃淡パターン判別方法。
In the light / dark pattern discrimination method according to any one of claims 1 to 4,
The process of classifying the set of points forming the two-dimensional histogram into the clusters extracts a main cluster that forms the main part of the set of points,
The process of determining whether or not the determination target pattern is similar to the comparison target pattern includes, as the characteristics serving as a reference for the determination, a spread with respect to the main axis of the main cluster, an unevenness degree of the main cluster, and A method for discriminating light and shade patterns, wherein the direction of the main axis of the main cluster is used.
請求項5に記載の濃淡パターン判別方法において、
上記2次元ヒストグラムをなす上記点の集合を上記クラスタに分類する処理は、上記メインクラスタに加えて、上記点の集合のうち上記本体部分とは異なる部分を表すサブクラスタを抽出し、
上記判別対象パターンが上記比較対象パターンに対して類似しているか否かを判別する処理は、上記判別の基準となる上記特徴として、上記サブクラスタと上記メインクラスタとの間の距離、上記サブクラスタの重心位置、上記サブクラスタ内の上記点の頻度総和、および/または上記サブクラスタ面積を用いることを特徴とする濃淡パターン判別方法。
In the light and shade pattern discrimination method according to claim 5,
In the process of classifying the set of points forming the two-dimensional histogram into the clusters, in addition to the main cluster, a sub-cluster representing a part different from the main body part is extracted from the set of points,
The process of determining whether or not the determination target pattern is similar to the comparison target pattern includes, as the characteristics serving as a reference for the determination, the distance between the sub-cluster and the main cluster, the sub-cluster A gray-scale pattern discriminating method using the position of the center of gravity, the frequency sum of the points in the sub-cluster, and / or the sub-cluster area.
請求項1から6までのいずれか一つに記載の濃淡パターン判別方法において、
上記判別対象パターンが上記比較対象パターンに対して類似しているか否かを判別する処理は、上記クラスタ毎に順次行い、上記クラスタのいずれか1つに基づいて上記判別対象パターンが上記比較対象パターンに対して類似していないと判定したとき、直ちに判別処理を終了することを特徴とする濃淡パターン判別方法。
In the light and shade pattern discrimination method according to any one of claims 1 to 6,
The process of determining whether or not the determination target pattern is similar to the comparison target pattern is sequentially performed for each cluster, and the determination target pattern is based on any one of the clusters. A gray-scale pattern discriminating method characterized in that the discriminating process is immediately terminated when it is judged that the image is not similar to the above.
或る領域に広がる濃淡値分布を示す判別対象パターンが、或る領域に広がる濃淡値分布を示す比較対象パターンに類似しているか否かを判別する濃淡パターン判別装置であって、
上記判別対象パターンと上記比較対象パターンの濃淡値データを入力するデータ入力部と、
上記判別対象パターンの濃淡値に正規化処理を施して第1の正規化濃淡値を生成するとともに、上記比較対象パターンの濃淡値に正規化処理を施して第2の正規化濃淡値を生成する正規化処理部と、
上記第1の正規化濃淡値と上記第2の正規化濃淡値を変数とし、かつ互いに直交する2つの座標軸とする2次元空間を設定し、上記2次元空間に、上記判別対象パターンと上記比較対象パターン上の互いに対応する位置における上記第1の正規化濃淡値と上記第2の正規化濃淡値が表す点を累積して、上記判別対象パターン上の上記第1の正規化濃淡値と上記比較対象パターン上の上記第2の正規化濃淡値との相関を表す2次元ヒストグラムを作成する2次元ヒストグラム作成部と、
上記2次元ヒストグラムをなす上記点の集合を少なくとも1つのクラスタに分類し、上記クラスタに関する形状、位置若しくは頻度に関する特徴、またはそれらの形状、位置若しくは頻度に関する特徴の組み合わせに基づいて、上記判別対象パターンが上記比較対象パターンに対して類似しているか否かを判別する類否判別部とを備えた濃淡パターン判別装置。
A light / dark pattern determining apparatus for determining whether or not a determination target pattern indicating a gray value distribution spreading in a certain area is similar to a comparison target pattern indicating a gray value distribution extending in a certain area,
A data input unit for inputting gray value data of the discrimination target pattern and the comparison target pattern;
Normalization processing is performed on the gray value of the discrimination target pattern to generate a first normalized gray value, and normalization processing is performed on the gray value of the comparison target pattern to generate a second normalized gray value. A normalization processing unit;
A two-dimensional space in which the first normalized gray value and the second normalized gray value are variables and two coordinate axes are orthogonal to each other is set, and the discrimination target pattern and the comparison are set in the two-dimensional space. The points represented by the first normalized gray value and the second normalized gray value at positions corresponding to each other on the target pattern are accumulated, and the first normalized gray value on the discrimination target pattern and the above A two-dimensional histogram creation unit that creates a two-dimensional histogram representing a correlation with the second normalized gray value on the comparison target pattern;
The set of points constituting the two-dimensional histogram is classified into at least one cluster, and the discrimination target pattern is based on a feature related to the shape, position or frequency related to the cluster, or a combination of features related to the shape, position or frequency. A gray pattern discriminating apparatus comprising: an analogy discriminating unit that discriminates whether or not the pattern is similar to the comparison target pattern.
請求項1から7までのいずれか一つに記載の濃淡パターン判別方法をコンピュータに実行させるためのプログラム。   A program for causing a computer to execute the shading pattern discrimination method according to any one of claims 1 to 7. 請求項9に記載のプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。   A computer-readable recording medium on which the program according to claim 9 is recorded.
JP2008264071A 2008-10-10 2008-10-10 Method and device for discriminating light and shade pattern, program for executing the method for discriminating light and shade pattern with computer, and computer-readable recording medium recording the program Pending JP2010091523A (en)

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