JP3914784B2 - X-ray image processing method - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はＸ線像の画像処理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
画像処理の中には、ぼやけた像をよりフォーカスが合っているように処理する技術が幾つか存在し、アンシャープマスク、２次元高速フーリエ変換、ウイナー変換等がこれに当たる技術である。このうち、アンシャープマスクは、２次電子像や反射電子組成像を処理するのに便利な技術として広く利用されている。
【０００３】
アンシャープマスク処理は、元の像にこれをぼかして反転した像を加えると、元の像のエッジ部分の像が得られ、このエッジ部分の像を元の像に加えると、エッジの強調された像が得られるというものである。このように、元の像をぼかした像をマスクすることからアンシャープマスクと呼ばれている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
アンシャープマスクを用いることで、ぼやけて分かりにくくなった形状を強調し、分かりやすく表現することができるが、アンシャープマスク処理を行うと、像のノイズも増幅されてＳ／Ｎ比が著しく低下する。このため、アンシャープマスクを行う生データはＳ／Ｎ比の高い像であることが望ましい。
【０００５】
ところで、Ｘ線像は数カウントから数百カウント程度の計数測定なので、統計誤差によるノイズが必ず発生し、一般的な写真等の画像と比較してノイズの多い画像である。そのため、アンシャープマスク等の通常の画像処理ソフトの先鋭化処理を施すとこのノイズまで増幅され、むしろ画像の劣化の方が激しくなってしまう。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、先鋭化処理を施し、かつノイズの増幅は抑え、電子線の散乱によるＸ線像き滲みを軽減しようとするものである。
本発明は、電子線を照射した試料から発生する特性Ｘ線を検出して得られるＸ線像をぼかしたぼかし像を作成し、該Ｘ線像から該ぼかし像を差し引いてエッジ像を作成し、該エッジ像を該Ｘ線像に加えて先鋭化した像を作成するＸ線像の画像処理方法であって、電子線の試料中での広がりに電子ビームの太さを加えてＸ線信号の発生領域を算出し、算出したＸ線の発生領域の大きさの分ぼかしたぼかし像を作成することを特徴とする。
また、本発明は、電子線を照射した試料から発生する特性Ｘ線を検出して得られるＸ線像に対する画像処理方法であって、電子線の試料中での広がりに電子ビームの太さを加えてＸ線の発生領域を算出する算出工程と、得られたＸ線像に対して、Ｘ線の発生領域の大きさの分ぼかしたぼかし像を作成するぼかし像作成工程と、該Ｘ線像から該ぼかし像を差し引いてエッジ像を作成するエッジ像作成工程とを有し、該エッジ像が所定範囲にない場合には、該Ｘ線像に該エッジ像を加えて先鋭化したＸ線像に対して前記ぼかし像作成工程及び前記エッジ像作成工程を実施し、該エッジ像が所定範囲にある場合には、該Ｘ線像に該エッジ像を加えて先鋭化したＸ線像を表示用画像とすることを特徴とする。
【０００７】
【発明の実施の形態】
図１は電子線の散乱の概念図である。
電子ビームを試料に照射すると、電子ビームは試料中で散乱され、数μｍ程度広がり、特性Ｘ線を発生させる。このため、高い倍率のＸ線像は滲んだような像になってしまう。この滲みを除くためにＸ線像にアンシャープマスク等の先鋭化処理を行うと、ノイズまで増幅されて画像劣化が激しくなる。そこで、像の劣化を抑えた先鋭化処理を選択し、利用する必要がある。
【０００８】
ところで、Ｘ線の滲みの大きさはＸ線信号の発生する領域の大きさｗで決まる。この領域の大きさｗは電子線の試料中での散乱する広がりをｗ0 、電子ビームの太さをｄ0 としたとき、
ｗ＝ｗ0 ＋ｄ0
で与えられる。そこで、このＸ線信号の発生領域ｗを算出し、この領域にだけ先鋭化処理を施すことにより、Ｘ線像の滲みを軽減し、ノイズの増幅を極力抑えることができる。
【０００９】
電子線の試料中での広がりについては、簡易的にノモグラムを利用することができる。
図２はノモグラムを説明する図である。電子線の試料中での広がりは、元素密度が大きいと小さくなり、加速電圧が大きいと大きくなる関係にあり、図示するように、元素密度と加速電圧とを対応させ、元素密度と加速電圧を結ぶ線と交わる位置が拡散領域の大きさを示すような尺度としての直線が引かれたものである。したがって、元素密度と加速電圧が決まればノモグラムから簡易的に試料中での拡散領域が求められる。
【００１０】
一方、電子ビーム径ｄ0 は電子銃によって大きさが変わるので、実測データが必要となる。図３はＥＰＭＡについて加速電圧をパラメータ（１０ＫＶ、３０ＫＶ）としたとき、照射電流Ｉ（Ａ）に対する電子ビーム径ｄ0 の関係を求めたグラフで、実線はタングステンフィラメント電子銃（Ｗ hairpin）、破線はＬａＢ6 電子銃（破線）を示している。このグラフより照射電流が分かれば電子ビーム径ｄ0 が求められる。
【００１１】
試料中での電子線の拡散領域と電子ビーム径ｄ0 が求められれば、これを加えたものとして試料中でのＸ線信号の発生領域が求められる。こうして求められたＸ線発生領域の大きさを画像上の大きさに換算し、この大きさに応じたアンシャープマスク等通常の先鋭化処理を適用し、予測される電子線の広がりによる滲みの成分だけを取り除くことにより、ノイズの増幅による像の劣化を最小限に抑えて先鋭化したＸ線像を得ることができる。
【００１２】
図４は画像処理を適用したＥＰＭＡの構成例を説明する図である。
ＥＰＭＡ１は電子光学系と試料ステージを制御するとともに、特性Ｘ線データを取り込んで画像処理するコンピュータコントロール２５と、Ｘ線像を表示する画像表示手段３２を有している。フィラメント３から放出された電子ビーム２は所定の加速電圧で加速され、集束レンズ４、対物レンズ６を通してスキャンコイル１４で走査されながら、試料５に照射される。コンピュータコントロール２５で制御されるＸＹステージコントロール２０と、Ｚ軸コントロール２１とで制御されるモータ１７〜１９（Ｘ，Ｙ，Ｚ）により駆動制御される試料ステージ７上に試料５は載せてあり、電子線の照射点Ｐ、分光素子９、特定波長のＸ線１０を検出する検出器１１はローランド円上にある。また、電子光学系はコンピュータコントロール２５で制御される電子光学系制御手段３１によって制御され、検出器１１で検出された特性Ｘ線のデータは、分光器コントロール２３を通してコンピュータコントロール２５のメモリ２６に取り込まれる。
【００１３】
コンピュータコントロール２５は、照射電流から電子ビーム径を算出し、さらに試料の元素密度と加速電圧とから試料中での拡散領域を求める演算手段３０を備え、さらにアンシャープマスク等の先鋭化処理を行う画像処理ソフトが搭載されている。演算手段３０では、Ｘ線発生領域を演算し、取り込んだ特性Ｘ線のデータに対してＸ線発生領域にのみアンシャープマスク等の先鋭化処理を施し、滲みを極力排除したＸ線像を画像表示手段３２に表示する。
【００１４】
図５は本発明の画像処理フローの１例を説明する図である。
Ｘ線像を測定し（ステップＳ１）、分光条件を入力または読み込んで（ステップＳ２）、Ｘ線の発生領域を計算する（ステップＳ３）。次いで、ステップＳ４〜Ｓ６でＸ線発生領域に対してアンシャープマスク処理を行う。まず、Ｘ線の発生領域の分だけぼかした像を作成し（ステップＳ４）、元の像からぼかし像を引いてエッジの像を作り（ステップＳ５）、元の像とエッジの像を加えて先鋭化した像を作成する（ステップ６）。このように、Ｘ線の発生領域を求め、その領域にのみアンシャープマスク等の先鋭化処理を施すことにより、滲みを軽減し、かつノイズを最小限に抑えたＸ線像を得ることができる。
【００１５】
図６は先鋭化処理として回帰計算を行う場合の処理をフローを説明する図である。
Ｘ線像を測定し（ステップＳ１１）、分光条件を入力または読み込み（ステップＳ１２）、Ｘ線の発生領域を計算する（スップＳ１３）。次いで、ステップＳ１４〜Ｓ１７により先鋭化処理を行う。まず、Ｘ線の発生領域の分だけぼかし像を作り（ステップＳ１４）、元の像からぼかし像を引いて、エッジの像を作る（ステップＳ１５）。次に、エッジ像が所定値以内かの判断を行う（ステップ１６）。ＹＥＳの場合は元の像とエッジ像を加えて先鋭化した像を作り（ステップＳ１８）、処理を終了する。ＮＯの場合は、元の像とエッジ像を加えて先鋭化した像を作り（ステップＳ１７）、再度ステップＳ１４〜Ｓ１６の処理を行う。また、ステップＳ１６において、元の像とぼかし像の一致を判断するのではなく先鋭化の処理回数を始めに指定しても良い。このような処理により、一層滲みのないＸ線像を得ることが可能である。
【００１７】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、分光条件から求めた電子線の広がりの大きさをパラメータとして利用し、広がった領域にのみ先鋭化処理を施して像の劣化を最小限にし、予測される電子線の広がりによる滲みの成分だけを取り除いたＸ線像を得ることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】 電子線の散乱の概念図である。
【図２】 ノモグラムを説明する図である。
【図３】 ＥＰＭＡについて照射電流に対する電子ビーム径の関係を求めた実測データを示す図である。
【図４】 ＥＰＭＡの構成例を説明する図である。
【図５】 本発明の画像処理フローの１例を説明する図である。
【図６】 回帰計算を行う場合の処理をフローを説明する図である。
【符号の説明】
１…ＥＰＭＡ、２…電子ビーム、３…フィラメント、４…集束レンズ、５…試料、６…対物レンズ、７…試料ステージ、８…Ｘ線、９…分光素子、１０…特定波長のＸ線、１１…検出器、１４…スキャンコイル、１７，１８，１９…モータ、２０…ステージコントロールＸ，Ｙ、２１…Ｚ軸コントロール、２３…分光器コントロール、２５…コンピュータコントロール、２６…メモリ、３０…演算手段、３１…電子光学系制御手段、３２…画像表示手段。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an X-ray image processing method.
[0002]
[Prior art]
In image processing, there are several techniques for processing a blurred image so that it is more in focus, such as unsharp mask, two-dimensional fast Fourier transform, and Wiener transform. Of these, the unsharp mask is widely used as a convenient technique for processing secondary electron images and reflected electron composition images.
[0003]
Unsharp mask processing gives an image of the edge portion of the original image by adding an image that is blurred and inverted to the original image, and when this edge portion image is added to the original image, the edges are emphasized. The image is obtained. In this way, it is called an unsharp mask because it masks an image obtained by blurring the original image.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
By using an unsharp mask, it is possible to emphasize a blurry and difficult-to-understand shape and express it in an easy-to-understand manner. However, when unsharp mask processing is used, image noise is amplified and the S / N ratio is significantly reduced. To do. For this reason, it is desirable that the raw data for performing unsharp masking is an image having a high S / N ratio.
[0005]
Incidentally, since X-ray images are counted from several counts to several hundred counts, noise due to statistical errors is inevitably generated, and the images are noisy compared to general images such as photographs. For this reason, when sharpening processing of normal image processing software such as an unsharp mask is performed, this noise is amplified, and rather the deterioration of the image becomes more severe.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
The present invention is intended to sharpen, suppress noise amplification, and reduce X-ray image bleeding due to electron beam scattering.
The present invention creates a blurred image obtained by blurring an X-ray image obtained by detecting characteristic X-rays generated from a sample irradiated with an electron beam, and creates an edge image by subtracting the blurred image from the X-ray image. An X-ray image processing method for creating a sharpened image by adding the edge image to the X-ray image, wherein an X-ray signal is obtained by adding the thickness of the electron beam to the spread of the electron beam in the sample. The generation region is calculated, and a blurred image that is blurred by the size of the calculated X-ray generation region is created.
The present invention also relates to an image processing method for an X-ray image obtained by detecting characteristic X-rays generated from a sample irradiated with an electron beam, wherein the thickness of the electron beam is set in the spread of the electron beam in the sample. In addition, a calculation step of calculating an X-ray generation region, a blurred image generation step of generating a blurred image that is blurred by the size of the X-ray generation region from the obtained X-ray image, and the X-ray An edge image creation step of creating an edge image by subtracting the blurred image from the image, and when the edge image is not within a predetermined range, the edge image is added to the X-ray image to sharpen the X-ray The blurred image creation step and the edge image creation step are performed on the image, and when the edge image is within a predetermined range, the edge image is added to the X-ray image to display a sharpened X-ray image. It is set as the image for use.
[0007]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
FIG. 1 is a conceptual diagram of electron beam scattering.
When the sample is irradiated with the electron beam, the electron beam is scattered in the sample and spreads by about several μm to generate characteristic X-rays. For this reason, a high-magnification X-ray image becomes a blurred image. When sharpening processing such as an unsharp mask is performed on the X-ray image in order to remove the blur, noise is amplified and image deterioration becomes severe. Therefore, it is necessary to select and use a sharpening process that suppresses image degradation.
[0008]
By the way, the size of the X-ray blur is determined by the size w of the region where the X-ray signal is generated. The size w of this region is defined as w 0 when the scattering of the electron beam in the sample is w 0 and the thickness of the electron beam is d 0 .
w = w 0 + d 0
Given in. Therefore, by calculating the X-ray signal generation region w and performing sharpening processing only on this region, blurring of the X-ray image can be reduced and noise amplification can be suppressed as much as possible.
[0009]
A nomogram can be used for the spread of the electron beam in the sample.
FIG. 2 is a diagram for explaining a nomogram. The spread of the electron beam in the sample decreases as the element density increases, and increases as the acceleration voltage increases.As shown in the figure, the element density and acceleration voltage are made to correspond to each other. A straight line is drawn as a scale such that the position where the connecting line intersects indicates the size of the diffusion region. Therefore, if the element density and the acceleration voltage are determined, a diffusion region in the sample can be easily obtained from the nomogram.
[0010]
On the other hand, since the electron beam diameter d 0 varies depending on the electron gun, actual measurement data is required. FIG. 3 is a graph showing the relationship between the irradiation current I (A) and the electron beam diameter d 0 when the acceleration voltage is set as a parameter (10 KV, 30 KV) for EPMA. The solid line is a tungsten filament electron gun (W hairpin), and the broken line Indicates a LaB 6 electron gun (broken line). If the irradiation current is known from this graph, the electron beam diameter d 0 can be obtained.
[0011]
If the diffusion region of the electron beam in the sample and the electron beam diameter d 0 are obtained, the X-ray signal generation region in the sample can be obtained by adding them. The size of the X-ray generation area obtained in this way is converted into the size on the image, and a normal sharpening process such as an unsharp mask according to this size is applied. By removing only the components, it is possible to obtain a sharpened X-ray image while minimizing image degradation due to noise amplification.
[0012]
FIG. 4 is a diagram for explaining a configuration example of EPMA to which image processing is applied.
The
[0013]
The
[0014]
FIG. 5 is a diagram for explaining an example of the image processing flow of the present invention.
An X-ray image is measured (step S1), spectral conditions are input or read (step S2), and an X-ray generation region is calculated (step S3). Next, unsharp mask processing is performed on the X-ray generation region in steps S4 to S6. First, an image blurred by the X-ray generation region is created (step S4), a blurred image is drawn from the original image to create an edge image (step S5), and the original image and the edge image are added. A sharpened image is created (step 6). As described above, an X-ray generation region is obtained, and sharpening processing such as an unsharp mask is performed only on the region, thereby obtaining an X-ray image with reduced bleeding and minimized noise. .
[0015]
FIG. 6 is a diagram for explaining the flow of processing when regression calculation is performed as sharpening processing.
An X-ray image is measured (step S11), spectral conditions are input or read (step S12), and an X-ray generation region is calculated (step S13). Next, sharpening processing is performed in steps S14 to S17. First, a blurred image is created for the X-ray generation area (step S14), and the blurred image is subtracted from the original image to create an edge image (step S15). Next, it is determined whether the edge image is within a predetermined value (step 16). If YES, the original image and the edge image are added to create a sharpened image (step S18), and the process is terminated. In the case of NO, a sharpened image is created by adding the original image and the edge image (step S17), and the processing of steps S14 to S16 is performed again. In step S16, instead of determining whether the original image and the blurred image match, the number of sharpening processes may be specified first. By such processing, it is possible to obtain an X-ray image without further bleeding.
[0017]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the magnitude of the spread of the electron beam obtained from the spectroscopic conditions is used as a parameter, and sharpening processing is performed only on the spread area to minimize image degradation, which is predicted. It is possible to obtain an X-ray image from which only the bleeding component due to the spread of the electron beam is removed.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a conceptual diagram of electron beam scattering.
FIG. 2 is a diagram illustrating a nomogram.
FIG. 3 is a diagram showing actual measurement data obtained by obtaining a relationship between an electron beam diameter and an irradiation current for EPMA.
FIG. 4 is a diagram for explaining a configuration example of EPMA.
FIG. 5 is a diagram illustrating an example of an image processing flow according to the present invention.
FIG. 6 is a diagram illustrating a flow of processing when regression calculation is performed.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
Claims (2)
電子線の試料中での広がりに電子ビームの太さを加えてＸ線信号の発生領域を算出し、算出したＸ線の発生領域の大きさの分ぼかしたぼかし像を作成することを特徴とするＸ線像の画像処理方法。 A blurred image obtained by blurring an X-ray image obtained by detecting characteristic X-rays generated from a sample irradiated with an electron beam is created, and an edge image is created by subtracting the blurred image from the X-ray image. X-ray image processing method for creating a sharpened image in addition to the X-ray image,
The X-ray signal generation area is calculated by adding the thickness of the electron beam to the spread of the electron beam in the sample, and a blurred image is created by blurring the size of the calculated X-ray generation area. An X-ray image processing method.
電子線の試料中での広がりに電子ビームの太さを加えてＸ線の発生領域を算出する算出工程と、A calculation step of calculating the X-ray generation region by adding the thickness of the electron beam to the spread of the electron beam in the sample;
得られたＸ線像に対して、Ｘ線の発生領域の大きさの分ぼかしたぼかし像を作成するぼかし像作成工程と、A blurred image creation step of creating a blurred image that is blurred by the size of the X-ray generation region with respect to the obtained X-ray image;
該Ｘ線像から該ぼかし像を差し引いてエッジ像を作成するエッジ像作成工程とを有し、An edge image creating step of creating an edge image by subtracting the blurred image from the X-ray image, 該エッジ像が所定範囲にない場合には、該Ｘ線像に該エッジ像を加えて先鋭化したＸ線像に対して前記ぼかし像作成工程及び前記エッジ像作成工程を実施し、When the edge image is not within a predetermined range, the blurred image creation step and the edge image creation step are performed on the X-ray image sharpened by adding the edge image to the X-ray image,
該エッジ像が所定範囲にある場合には、該Ｘ線像に該エッジ像を加えて先鋭化したＸ線像を表示用画像とすることを特徴とするＸ線像の画像処理方法。An X-ray image processing method, wherein, when the edge image is within a predetermined range, an X-ray image sharpened by adding the edge image to the X-ray image is used as a display image.
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