JP6286291B2 - 画像処理装置、画像取得装置、画像処理方法および画像取得方法 - Google Patents

Description

本発明は、画像を処理する技術、および、画像を取得する技術に関する。

近年、様々な電子機器にＦＰＤ(Flat Panel Display)が設けられる。このような表示装置の製造において透明な基材上に形成された透明電極膜等の透明なパターンの外観を検査する場合、例えば、基材に光を照射し、反射光を受光することによりパターンの画像が取得される。特許文献１では、光照射部から基材上の撮像領域に至る光軸と基材の法線とのなす照射角と、撮像領域からラインセンサに至る光軸と当該法線とのなす検出角とを等しく維持しつつ、画像を取得する装置が開示されている。当該装置では、画像のコントラストが高くなる照射角および検出角の設定角度が利用される。

なお、特許文献２では、エッジを保存した平滑化モデルを得る手法が開示されている。当該手法では、注目領域における注目画素と周辺画素との画素値乖離度および位置乖離度が算出され、画素値乖離度と位置乖離度とを用いて相関指標値が求められる。そして、この相関指標値から周辺画素のフィルタ係数が求められ、画素値乖離度から注目画素のフィルタ係数が求められ、当該フィルタ係数を用いてフィルタ演算が行われる。また、エッジを保存しつつノイズを除去する平滑化手法として、バイラテラルフィルタやεフィルタも知られている。

特開２０１３−６８４６０号公報 特開２００８−２０５７３７号公報

ところで、透明な基材に微小な粒状物質（いわゆる、フィラー）が含まれている場合や、基材の表面に微小な凹凸が存在する場合等には、撮像した画像において多数の粒状要素が存在し、パターンの検査を精度よく行うことができない。エッジを保存しつつノイズを除去する上記画像処理により粒状要素を除去することも考えられるが、粒状要素がパターン領域のエッジよりもコントラストが高い場合、パターン領域のエッジと共に粒状要素も保存されてしまう。

本発明は上記課題に鑑みなされたものであり、パターン領域のエッジよりもコントラストが高い粒状要素を含む画像において、パターン領域のエッジを保存しつつ、コントラストが高い粒状要素を除去することを目的としている。

請求項１に記載の発明は、画像処理装置であって、パターン領域を示すとともに、前記パターン領域のエッジよりもコントラストが高い粒状要素を含む画像において、各画素を注目画素として、前記注目画素を中心とする所定サイズの領域に含まれる複数の対象画素における輝度値の分布の中央近傍を示す値を代表値として取得する代表値取得部と、前記注目画素の輝度値が前記代表値を中心として設定される輝度値範囲内である場合に、前記注目画素の輝度値を基準値として設定し、前記注目画素の輝度値が前記輝度値範囲外である場合に前記代表値を基準値として設定する基準値設定部と、前記複数の対象画素の輝度値を用いるとともに、各対象画素の輝度値と前記基準値との差が小さいほど前記各対象画素の輝度値に対する重み付けが大きくなるフィルタ処理を行うことにより前記注目画素の新たな輝度値を求めるフィルタ処理部とを備える。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の画像処理装置であって、前記代表値取得部が、前記複数の対象画素における輝度値のばらつきを示す値を求め、前記基準値設定部が、前記ばらつきを示す値に基づいて前記輝度値範囲の幅を決定し、前記輝度値範囲を用いて前記基準値を設定する。

請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の画像処理装置であって、前記フィルタ処理部が、前記複数の対象画素のうち、輝度値が前記代表値を中心として設定される輝度値範囲外となる対象画素の前記輝度値を前記フィルタ処理において除外する。

請求項４に記載の発明は、画像処理装置であって、パターン領域を示すとともに、前記パターン領域のエッジよりもコントラストが高い粒状要素を含む画像において、各画素を注目画素として、前記注目画素を中心とする所定サイズの領域に含まれる複数の対象画素における輝度値の分布の中央近傍を示す値を代表値として取得する代表値取得部と、前記注目画素の輝度値が前記代表値を中心として設定される輝度値範囲内である場合に、前記注目画素の輝度値を基準値として設定し、前記注目画素の輝度値が前記輝度値範囲外である場合に前記代表値を基準値として設定する、または、前記注目画素の輝度値にかかわらず前記代表値を基準値として設定する基準値設定部と、前記複数の対象画素の輝度値を用いるとともに、各対象画素の輝度値と前記基準値との差が小さいほど前記各対象画素の輝度値に対する重み付けが大きくなるフィルタ処理を行うことにより前記注目画素の新たな輝度値を求めるフィルタ処理部とを備え、前記フィルタ処理部が、前記複数の対象画素のうち、輝度値が前記代表値を中心として設定される輝度値範囲外となる対象画素の前記輝度値を前記フィルタ処理において除外する。
請求項５に記載の発明は、請求項１ないし４のいずれかに記載の画像処理装置であって、前記フィルタ処理において、前記各対象画素と前記注目画素との距離が小さいほど前記各対象画素の輝度値に対する重み付けが大きくなる。

請求項６に記載の発明は、請求項１ないし５のいずれかに記載の画像処理装置であって、前記画像が、透明基材上に形成された透明電極膜を示す画像である。

請求項７に記載の発明は、基材上に形成された薄膜パターンの画像を取得する画像取得装置であって、前記基材を撮像することにより撮像画像を取得する撮像ユニットと、前記撮像画像に対して処理を行う請求項１ないし６のいずれかに記載の画像処理装置とを備える。

請求項８に記載の発明は、画像処理方法であって、ａ）パターン領域を示すとともに、前記パターン領域のエッジよりもコントラストが高い粒状要素を含む画像において、各画素を注目画素として、前記注目画素を中心とする所定サイズの領域に含まれる複数の対象画素における輝度値の分布の中央近傍を示す値を代表値として取得する工程と、ｂ）前記注目画素の輝度値が前記代表値を中心として設定される輝度値範囲内である場合に、前記注目画素の輝度値を基準値として設定し、前記注目画素の輝度値が前記輝度値範囲外である場合に前記代表値を基準値として設定する工程と、ｃ）前記複数の対象画素の輝度値を用いるとともに、各対象画素の輝度値と前記基準値との差が小さいほど前記各対象画素の輝度値に対する重み付けが大きくなるフィルタ処理を行うことにより前記注目画素の新たな輝度値を求める工程とを備える。

請求項９に記載の発明は、請求項８に記載の画像処理方法であって、前記ａ）工程において、前記複数の対象画素における輝度値のばらつきを示す値が求められ、前記ｂ）工程において、前記ばらつきを示す値に基づいて前記輝度値範囲の幅が決定され、前記輝度値範囲を用いて前記基準値が設定される。

請求項１０に記載の発明は、請求項８または９に記載の画像処理方法であって、前記ｃ）工程において、前記複数の対象画素のうち、輝度値が前記代表値を中心として設定される輝度値範囲外となる対象画素の前記輝度値が前記フィルタ処理において除外される。

請求項１１に記載の発明は、画像処理方法であって、ａ）パターン領域を示すとともに、前記パターン領域のエッジよりもコントラストが高い粒状要素を含む画像において、各画素を注目画素として、前記注目画素を中心とする所定サイズの領域に含まれる複数の対象画素における輝度値の分布の中央近傍を示す値を代表値として取得する工程と、ｂ）前記注目画素の輝度値が前記代表値を中心として設定される輝度値範囲内である場合に、前記注目画素の輝度値を基準値として設定し、前記注目画素の輝度値が前記輝度値範囲外である場合に前記代表値を基準値として設定する、または、前記注目画素の輝度値にかかわらず前記代表値を基準値として設定する工程と、ｃ）前記複数の対象画素の輝度値を用いるとともに、各対象画素の輝度値と前記基準値との差が小さいほど前記各対象画素の輝度値に対する重み付けが大きくなるフィルタ処理を行うことにより前記注目画素の新たな輝度値を求める工程とを備え、前記ｃ）工程において、前記複数の対象画素のうち、輝度値が前記代表値を中心として設定される輝度値範囲外となる対象画素の前記輝度値が前記フィルタ処理において除外される。
請求項１２に記載の発明は、請求項８ないし１１のいずれかに記載の画像処理方法であって、前記フィルタ処理において、前記各対象画素と前記注目画素との距離が小さいほど前記各対象画素の輝度値に対する重み付けが大きくなる。

請求項１３に記載の発明は、請求項８ないし１２のいずれかに記載の画像処理方法であって、前記画像が、透明基材上に形成された透明電極膜を示す画像である。

請求項１４に記載の発明は、基材上に形成された薄膜パターンの画像を取得する画像取得方法であって、前記基材を撮像することにより撮像画像を取得する工程と、前記撮像画像に対して処理を行う請求項８ないし１３のいずれかに記載の画像処理方法とを備える。

本発明によれば、パターン領域を示すとともに、パターン領域のエッジよりもコントラストが高い粒状要素を含む画像において、パターン領域のエッジを保存しつつ、コントラストが高い粒状要素を除去することができる。

画像取得装置の構成を示す図である。 コンピュータの構成を示す図である。 コンピュータが実現する機能構成を示すブロック図である。 基材上のパターンを検査する処理の流れを示す図である。 基材を示す断面図である。 撮像画像を示す図である。 対象領域の輝度値プロファイルを示す図である。 対象領域の輝度値プロファイルを示す図である。 処理済み画像を示す図である。 比較例の処理による処理済み画像を示す図である。

図１は、本発明の一の実施の形態に係る画像取得装置１の構成を示す図である。画像取得装置１は、基材９上に形成された薄膜パターンの画像を取得するとともに、当該画像に基づいて薄膜パターンの外観検査を行う。すなわち、画像取得装置１は、パターン検査装置としての機能を含む。本実施の形態では、基材９はガラス基板または透明フィルムである。薄膜パターンは、例えば、透明電極膜である。基材９上には、反射防止膜等の他の膜が設けられてもよい。以下の説明では、薄膜パターンを単に「パターン」と呼ぶ。基材９は、例えば静電容量型のタッチパネルの製造に用いられる。

画像取得装置１は、基材９を移動する移動機構１１、撮像ユニット１３およびコンピュータ３を備える。移動機構１１は、基材９を上面上に保持するステージ２１、ステージ２１を基材９の主面に平行な図１中のＸ方向へと移動するＸ方向移動部２２、並びに、基材９の主面に平行、かつ、Ｘ方向に垂直なＹ方向へとＸ方向移動部２２を移動するＹ方向移動部２３を備える。移動機構１１は基材９を後述の撮像領域９０に対して相対的に移動する機構である。なお、Ｘ方向およびＹ方向に垂直な図１中のＺ方向にステージ２１を移動する機構や、Ｚ方向に平行な軸を中心としてステージ２１を回動する機構が、移動機構１１に追加されてもよい。画像取得装置１では、コンピュータ３が、画像取得装置１の全体制御を担う全体制御部としての役割を果たす。

撮像ユニット１３は、基材９上の撮像領域９０に向かって光を出射する光照射部１３１、撮像領域９０からの反射光を受光するラインセンサ１３２、並びに、光照射部１３１による光の照射角およびラインセンサ１３２による検出角を変更する角度変更機構１３３を備える。ここで、照射角とは、光照射部１３１から撮像領域９０に至る光軸Ｊ１と基材９の法線Ｎとのなす角θ１である。検出角とは、撮像領域９０からラインセンサ１３２に至る光軸Ｊ２と法線Ｎとのなす角θ２である。

光照射部１３１は、パターンに対して透過性を有する波長の光を出射する。光は、少なくとも線状の撮像領域９０に照射される。光照射部１３１は、Ｘ方向に配列された複数のＬＥＤ、および、ＬＥＤからの光を均一化して、Ｘ方向に伸びる撮像領域９０へと導く光学系を備える。ラインセンサ１３２は、１次元の撮像素子、および、撮像領域９０と撮像素子の受光面とを光学的に共役とする光学系を備える。なお、光照射部１３１、ラインセンサ１３２および角度変更機構１３３を基材９の法線Ｎの方向に一体的に移動するオートフォーカス機構が撮像ユニット１３に設けられてもよい。

後述する撮像画像の取得時には、基材９は、移動機構１１により、撮像領域９０と交差する方向に移動する。すなわち、移動機構１１は基材９を撮像領域９０に対して相対的に移動する機構である。基材９の移動に並行して、ラインセンサ１３２により、線状の撮像領域９０のライン画像が高速に繰り返し取得され、２次元の撮像画像が取得される。本実施の形態では、基材９は撮像領域９０に対して垂直なＹ方向に移動するが、撮像領域９０は移動方向に対して傾斜してもよい。基材９を撮像する撮像ユニット１３には移動機構１１の一部が含まれると捉えられてよい。

角度変更機構１３３は、照射角θ１と検出角θ２とを等しく維持しつつ照射角θ１および検出角θ２を変更する。したがって、以下の説明における検出角の大きさは照射角の大きさでもあり、照射角の大きさは検出角の大きさでもある。光照射部１３１およびラインセンサ１３２は、角度変更機構１３３を介して、ベース壁１３４に支持される。ベース壁１３４は、Ｙ方向およびＺ方向に平行な板部材である。

ベース壁１３４には、撮像領域９０を中心とする円弧状の第１開口２０１および第２開口２０２が設けられる。角度変更機構１３３は、第１開口２０１に沿って光照射部１３１を移動させるためのモータ１３５、並びに、ガイド部、ラックおよびピニオン（図示省略）を有し、第２開口２０２に沿ってラインセンサ１３２を移動させるためのモータ１３６、並びに、ガイド部、ラックおよびピニオン（図示省略）をさらに有する。

図２は、コンピュータ３の構成を示す図である。コンピュータ３は各種演算処理を行うＣＰＵ３１、基本プログラムを記憶するＲＯＭ３２および各種情報を記憶するＲＡＭ３３を含む一般的なコンピュータシステムの構成となっている。コンピュータ３は、情報記憶を行う固定ディスク３４、画像等の各種情報の表示を行うディスプレイ３５、操作者からの入力を受け付けるキーボード３６ａおよびマウス３６ｂ、光ディスク、磁気ディスク、光磁気ディスク等のコンピュータ読み取り可能な記録媒体３０から情報の読み取りを行う読取装置３７、並びに、画像取得装置１の他の構成との間で信号を送受信する通信部３８をさらに含む。

コンピュータ３では、事前に読取装置３７を介して記録媒体３０からプログラム３００が読み出されて固定ディスク３４に記憶されている。ＣＰＵ３１は、プログラム３００に従ってＲＡＭ３３や固定ディスク３４を利用しつつ演算処理を実行し、後述の機能を実現する。

図３は、コンピュータ３が実現する機能構成を示すブロック図であり、コンピュータ３のＣＰＵ３１、ＲＯＭ３２、ＲＡＭ３３、固定ディスク３４等により実現される機能構成を示している。コンピュータ３は、画像処理部４１、検査部４２および記憶部４９を有する。画像処理部４１は、代表値取得部４１１、基準値設定部４１２およびフィルタ処理部４１３を有し、撮像ユニット１３により取得される撮像画像に対して後述の画像処理を行う。記憶部４９は、撮像画像データ４９１を記憶する。これらの構成が実現する機能の詳細については後述する。なお、これらの機能は専用の電気回路により構築されてもよく、部分的に専用の電気回路が利用されてもよい。

図４は、基材９上のパターンを検査する処理の流れを示す図である。パターン検査では、まず、検査対象のパターンが形成された基材９が準備され、ステージ２１上に載置される（ステップＳ１１）。図５は、基材９を示す断面図である。既述のように、基材９の主面上には、透明電極膜のパターン９１が形成される。また、基材９の内部には、微小な粒状物質９２（いわゆる、フィラー）が含まれる。粒状物質９２は、基材９の全体に分散している。

本実施の形態では、撮像画像においてパターンを示す領域（以下、「パターン領域」という。）のエッジのコントラストを高くすることが可能な照射角および検出角の角度が、基材９上の膜構造（膜の種類と厚さとの組合せ）毎に予め求められている。パターン領域のエッジのコントラストは、撮像画像におけるパターン領域のエッジ近傍におけるパターン領域と背景領域との間の輝度差（の絶対値）である。コンピュータ３では、ステージ２１上の基材９の膜構造に合わせて、照射角および検出角の設定すべき角度（以下、「設定角度」という。）が特定され、角度変更機構１３３を制御することにより、照射角および検出角が当該設定角度となる（ステップＳ１２）。

続いて、光照射部１３１からの光の出射が開始され、基材９上の検査すべき位置が撮像領域９０を通過するように、移動機構１１により基材９がＹ方向に連続的に移動する。基材９の移動に並行して、ラインセンサ１３２では、線状の撮像領域９０のライン画像が高速に繰り返し取得される。これにより、パターンを示す２次元の撮像画像が取得され、記憶部４９にて撮像画像データ４９１として記憶される（ステップＳ１３）。

図６は、撮像画像の一部を示す図である。図６では、各領域に付す平行斜線の幅が狭いほど、当該領域の輝度（輝度値の平均値）が低いことを示す。撮像画像８は、パターン領域８１および背景領域８２を含む。背景領域８２は、非パターン領域である。また、撮像画像８には、多数の微小な粒状要素８３１，８３２，８３３が含まれる。ここで、粒状要素８３１〜８３３は、基材９の内部に存在する既述の粒状物質９２や基材９の主面における微小な凹凸、あるいは、ノイズ等に起因する。粒状要素８３１〜８３３のうち、図６中にて符号８３１を付す複数の粒状要素は最も輝度が低く、符号８３２を付す粒状要素は最も輝度が高い。また、各粒状要素８３１〜８３３と当該粒状要素８３１〜８３３の周囲との間の輝度差を、当該粒状要素８３１〜８３３のコントラストとして、粒状要素８３１のコントラストは、パターン領域８１のエッジ８１１のコントラストよりも高い。粒状要素８３２，８３３のコントラストは、パターン領域８１のエッジ８１１のコントラストよりも低い。

代表値取得部４１１では、撮像画像８において各画素を注目画素として、当該注目画素を中心とする所定サイズの対象領域が設定され、対象領域に含まれる複数の画素（以下、「対象画素」という。）が特定される。例えば、図６中にて符号７１を付す画素が注目画素である場合、符号７１１を付す対象領域（破線の矩形にて示す。）に含まれる全ての画素が対象画素となる。図６中にて符号７２を付す画素が注目画素である場合、符号７２１を付す対象領域（破線の矩形にて示す。）に含まれる全ての画素が対象画素となる。対象領域は粒状要素よりも十分に大きいことが好ましい。以下の処理では、注目画素７１，７２も対象画素の１つとして扱われる。なお、各注目画素の対象領域は、当該注目画素に対する後述のフィルタ処理におけるフィルタ範囲に相当する。

図７および図８は、対象領域の輝度値プロファイルを示す図である。図７では、図６中の対象領域７１１において注目画素７１を中心として横方向に並ぶ対象画素の輝度値を示し、図８では、図６中の対象領域７２１において注目画素７２を中心として横方向に並ぶ対象画素の輝度値を示している。また、図７および図８では、注目画素の位置に符号７１，７２を付し、パターン領域８１、背景領域８２、粒状要素８３１，８３２の範囲を同じ符号を付す矢印にて示している。図８に示すように、背景領域８２において粒状要素８３１に含まれない非粒状領域と粒状要素８３１との輝度差は、背景領域８２の非粒状領域とパターン領域８１との輝度差よりも大きい。

注目画素に対する複数の対象画素が特定されると、当該複数の対象画素における輝度値の代表値、および、輝度値のばらつきを示す値が取得される（ステップＳ１４）。輝度値の代表値は、例えば平均値であり、輝度値のばらつきを示す値は、例えば標準偏差である。実際には、撮像画像８の１つの画素を注目画素として、ステップＳ１４の処理、並びに、後述のステップＳ１５〜Ｓ１７の処理が順に行われ、これらの一連の処理が、注目画素を他の画素に変更しつつ繰り返される。図４では、処理の繰り返しを示すブロックの図示を省略している。以下の記載では、画素７１が注目画素である場合と、画素７２が注目画素である場合とを対比するため、複数の画素をそれぞれ注目画素とする場合の処理を並行して説明する。

基準値設定部４１２では、輝度値の代表値をｍ、輝度値のばらつきを示す値をｄ、所定の係数をｓとして、（ｍ−ｓ・ｄ）を下限値とし、（ｍ＋ｓ・ｄ）を上限値とする輝度値範囲が、基準値判定範囲として決定される。そして、図７の例のように、注目画素７１の輝度値Ｐ１が基準値判定範囲Ｒ１内（輝度値が上限値または下限値である場合を含む。）である場合に、当該注目画素７１の輝度値Ｐ１が、後述のフィルタ処理にて利用される基準値として設定される。また、図８の例のように、注目画素７２の輝度値Ｐ２が基準値判定範囲Ｒ２外である場合に、輝度値の代表値ＰＡが基準値として設定される（ステップＳ１５）。図６の対象領域７２１では、背景領域８２の面積がパターン領域８１の面積よりも十分に大きく、かつ、当該背景領域８２において粒状要素８３１に含まれない非粒状領域が、粒状要素８３１に含まれる領域よりも十分に大きい。したがって、図８中の輝度値の代表値ＰＡは、背景領域８２の非粒状領域における輝度値に近似する。なお、上記係数ｓは、粒状要素のサイズや分布、あるいは、粒状要素のコントラスト等を考慮して適宜決定される（対象領域のサイズ等において同様）。

基準値設定部４１２では、さらに、注目画素７１，７２に対する複数の対象画素のうち、輝度値が当該基準値判定範囲Ｒ１，Ｒ２内となる対象画素が、抽出画素として特定される（ステップＳ１６）。言い換えると、複数の対象画素のうち、輝度値が当該基準値判定範囲Ｒ１，Ｒ２外となる対象画素が除外され、残りの対象画素が抽出画素となる。図７の例では、背景領域８２に含まれる対象画素が除外され、図８の例では、粒状要素８３１に含まれる対象画素が除外される。

続いて、フィルタ処理部４１３では、注目画素に対して所定のフィルタ処理が行われる。フィルタ処理では、フィルタ範囲内の複数の画素の輝度値に対して係数（重み付け）を乗じて足し込む演算が行われる。ここで、一般的なフィルタ処理の１つであるバイラテラルフィルタについて説明する。バイラテラルフィルタでは、フィルタ範囲の行方向のサイズを（２ｆｘ＋１）、列方向のサイズを（２ｆｙ＋１）とし、画像における注目画素の輝度値をｉ（ｘ，ｙ）として表す場合に、当該注目画素の新たな輝度値ｉ０（ｘ，ｙ）が、所定の係数σ_ｄ，σ_ｖを用いて数１にて求められる。

バイラテラルフィルタでは、（輝度値が等しい場合に）フィルタ範囲に含まれる各画素と注目画素との距離が小さいほど当該画素の輝度値に対する重み付けが大きくなるため、注目画素に近い画素を中心とした平滑化の作用が含まれる。数１中の係数σ_ｄは、バイラテラルフィルタ処理により画像が平滑化される度合いを調整する。また、バイラテラルフィルタでは、（注目画素との距離が等しい場合に）フィルタ範囲に含まれる各画素の輝度値と注目画素の輝度値との差が小さいほど当該画素の輝度値に対する重み付けが大きくなる。したがって、フィルタ範囲に、明暗（輝度）が異なる２つの領域が存在する場合に、注目画素が位置する領域とは異なる領域の新たな輝度値に対する影響が低下する。その結果、当該２つの領域間のエッジがぼけにくくなる、すなわち、エッジが保存され易くなる。数１中の係数σ_ｖは、バイラテラルフィルタ処理によりエッジが保存される度合いを調整する。

画像取得装置１におけるフィルタ処理部４１３では、バイラテラルフィルタを変形したフィルタ処理が行われる。具体的には、数１中の「ｉ（ｘ＋ｋ，ｙ＋ｌ）」にて特定される対象画素が抽出画素ではないｋおよびｌの組合せについては、計算は行われない（すなわち、当該ｋおよびｌの組合せにおける値が０である。）。また、数１における「ｉ（ｘ，ｙ）」が基準値に置き換えられる。したがって、輝度値の代表値ＰＡが基準値として設定される図８の例では、粒状要素８３１に含まれる注目画素７２の新たな輝度値を求める際に、各抽出画素の輝度値と基準値ＰＡとの差が小さいほど当該抽出画素の輝度値に対する重み付けが大きくなる。その結果、注目画素７２の新たな輝度値は、パターン領域８１の輝度値および粒状要素８３１の輝度値よりも、輝度値の代表値ＰＡに近似した値となり、背景領域８２の非粒状領域における輝度値に比較的近似する。

一方、図７の例のように、注目画素７１の輝度値Ｐ１が基準値として設定される場合には、各抽出画素の輝度値と注目画素７１の輝度値Ｐ１との差が小さいほど当該抽出画素の輝度値に対する重み付けが大きくなる。よって、注目画素７１の新たな輝度値は、注目画素７１の元の輝度値に比較的近似する。このようにして、注目画素に対して複数の抽出画素の輝度値を用いるフィルタ処理が行われ、当該注目画素の新たな輝度値が求められる（ステップＳ１７）。

既述のように、実際には、撮像画像８の１つの画素を注目画素とするステップＳ１４〜Ｓ１７の処理が、注目画素を他の画素に変更しつつ繰り返される。そして、撮像画像８の全ての画素に対して新たな輝度値が求められることにより、図９に示すように、撮像画像８に対して上記フィルタ処理を施した画像８ａ（以下、「処理済み画像８ａ」という。）が生成され、記憶部４９にて処理済み画像データ４９２として記憶される。

図６の撮像画像８において、コントラストが高い粒状要素８３１に含まれる注目画素に対するフィルタ処理では、輝度値の代表値が基準値として設定されるため、粒状要素８３１の周囲の輝度値に比較的近似した値が新たな輝度値として取得される。これにより、粒状要素８３１が、図９に示す処理済み画像８ａにおいておよそ除去される。図６の撮像画像８においてコントラストが低い微小な粒状要素８３２，８３３は、通常の平滑化成分により、図９に示す処理済み画像８ａにおいておよそ除去される。処理済み画像８ａは、必要に応じてディスプレイ３５に表示されてよい。

検査部４２には、欠陥を含まないパターンを示す参照画像（のデータ）が記憶されており、処理済み画像と参照画像とを比較することにより、パターンにおける欠陥の有無が判定される（ステップＳ１８）。処理済み画像に基づくパターンの検査は参照画像との比較以外の手法にて行われてもよい。また、パターン領域のエッジ間の距離（パターンの幅）等の測定が行われ、測定結果に基づいてパターンの良否が判定されてもよい。

ここで、一般的なバイラテラルフィルタを用いる比較例の処理について説明する。比較例の処理では、数１を用いてフィルタ処理が行われる。既述のように、数１のフィルタ処理では、各注目画素に対する対象領域に含まれる各対象画素の輝度値と当該注目画素の輝度値との差が小さいほど当該対象画素の輝度値に対する重み付けが大きくなる。したがって、図８の例のように、粒状要素８３１に含まれる注目画素７２に対する新たな輝度値は、粒状要素８３１における輝度値に近似し、図１０に示すように、比較例の処理による処理済み画像９９では、撮像画像８における粒状要素８３１が残存する。

これに対し、画像取得装置１では、各注目画素を中心とする対象領域における輝度値の代表値が取得され、当該注目画素の輝度値が当該代表値を中心として設定される基準値判定範囲内である場合に、当該注目画素の輝度値が基準値として設定され、当該基準値判定範囲外である場合に、当該代表値が基準値として設定される。そして、対象領域に含まれる各対象画素の輝度値と基準値との差が小さいほど当該対象画素の輝度値に対する重み付けが大きくなるフィルタ処理を行うことにより、注目画素の新たな輝度値が求められる。これにより、パターン領域を示すとともに、パターン領域のエッジよりもコントラストが高い粒状要素を含む撮像画像において、パターン領域のエッジを保存しつつ、コントラストが高い粒状要素を除去することができる。その結果、パターンの検査（欠陥の検出や形状の測定を含む。）を高精度かつ安定して行うことができる。

基準値の設定に用いられる基準値判定範囲の幅が、対象領域内の複数の対象画素における輝度値のばらつきを示す値に基づいて決定されることにより、適切な基準値判定範囲を容易に設定することができる。さらに、当該複数の対象画素のうち、輝度値が基準値判定範囲外となる対象画素の当該輝度値がフィルタ処理において除外されることにより、異常な輝度値がフィルタ処理にて利用されることが防止され、注目画素の新たな輝度値を適切に求めることができる。

上記画像取得装置１では様々な変形が可能である。

代表値取得部４１１にて取得される輝度値の代表値は、対象領域内の複数の対象画素における輝度値の分布の中央近傍を示す値であればよく、中央値等の他の統計量であってよい。また、輝度値の代表値は、輝度値が基準値判定範囲内に含まれる対象画素（抽出画素）における輝度値の平均値や中央値等であってもよい。同様に、複数の対象画素における輝度値のばらつきを示す値は、標準偏差以外に、統計的ばらつきを示す他の統計量であってよい。

各注目画素に対する対象領域において、輝度値のばらつきを示す値が所定値以上となる場合にのみ、数１における「ｉ（ｘ，ｙ）」を基準値に置き換えた上記フィルタ処理が行われ、輝度値のばらつきを示す値が所定値未満となる場合に、一般的なバイラテラルフィルタ処理（比較例の処理）が行われてもよい。この場合、撮像画像のうち、コントラストが高い粒状要素８３１を含む領域のみに対して、基準値を利用する上記フィルタ処理を行うことが可能となる。換言すると、このような領域のみを示す画像（撮像画像の一部）に対して、上記フィルタ処理が行われる。

上記実施の形態では、基準値の設定に用いられる輝度値範囲（基準値判定範囲）の幅が、複数の対象画素における輝度値のばらつきを示す値に基づいて決定されるが、基材９の種類等によっては、基準値の設定に用いられる輝度値範囲の幅が予め定められてもよい。このように、基準値の設定に用いられる輝度値範囲は、演算により求められる可変の幅、または、予め定められる一定の幅にて設定される。また、フィルタ処理において除外する対象画素の選択（抽出画素の特定）に用いられる輝度値範囲は、代表値を中心として設定されるのであるならば、基準値判定範囲と異なっていてもよい。

基準値設定部４１２では、注目画素の輝度値にかかわらず、対象領域における輝度値の代表値を基準値として設定することも可能である。この場合も、各対象画素の輝度値と基準値との差が小さいほど当該対象画素の輝度値に対する重み付けが大きくなるフィルタ処理により、処理済み画像において、パターン領域のエッジを保存しつつ、コントラストが高い粒状要素を除去することができる。一方、処理済み画像においてエッジが鈍ることを抑制するには、注目画素の輝度値が当該代表値を中心として設定される輝度値範囲内である場合に、当該注目画素の輝度値が基準値として設定され、当該輝度値範囲外である場合に、当該代表値が基準値として設定されることが好ましい。

上記実施の形態では、エッジ保存型平滑化フィルタの一つであるバイラテラルフィルタを変形した処理が行われるが、フィルタ処理部４１３では、各対象画素の輝度値と基準値との差が小さいほど当該対象画素の輝度値に対する重み付けが大きくなる他のフィルタ処理が行われてもよい。このようなフィルタ処理として、εフィルタにおける注目画素の輝度値を基準値に置き換えた処理や、特開２００８−２０５７３７号公報（上記特許文献２）に記載の手法における注目画素の輝度値を基準値に置き換えた処理を例示することができる。

処理済み画像の用途等によっては、各注目画素の対象領域に含まれる複数の対象画素から抽出画素を特定するステップＳ１６の処理が省略され、フィルタ処理部４１３におけるフィルタ処理において、対象領域に含まれる全ての対象画素の輝度値を用いて、注目画素の新たな輝度値が求められてよい。

既述のように、内部に含まれるフィラーや表面の微小な凹凸等の影響により、透明基材を撮像した画像では、パターン領域のエッジよりもコントラストが高い粒状要素が含まれ易くなる。したがって、画像においてパターン領域のエッジを保存しつつ、コントラストが高い粒状要素を除去することが可能な上記画像処理は、透明基材上に形成された透明電極膜を示す画像に対する処理として特に適しているといえる。もちろん、有色の基材や基材以外の対象物を撮像して、パターン領域のエッジよりもコントラストが高い粒状要素を含む画像が取得される場合に、上記画像処理が行われてもよい。画像処理装置である画像処理部４１による処理は、基材９上のパターンの検査以外に、様々な用途に利用可能である。

上記実施の形態および各変形例における構成は、相互に矛盾しない限り適宜組み合わされてよい。

１ 画像取得装置
８ 撮像画像
８ａ 処理済み画像
９ 基材
１３ 撮像ユニット
４１ 画像処理部
７１，７２ 注目画素
８１ パターン領域
９１ パターン
４１１ 代表値取得部
４１２ 基準値設定部
４１３ フィルタ処理部
７１１，７２１ 対象領域
８１１ エッジ
８３１〜８３３ 粒状要素
Ｐ１，Ｐ２ （注目画素の）輝度値
ＰＡ 代表値
Ｒ１，Ｒ２ 基準値判定範囲
Ｓ１１〜Ｓ１８ ステップ

Claims (14)

1. 画像処理装置であって、
   パターン領域を示すとともに、前記パターン領域のエッジよりもコントラストが高い粒状要素を含む画像において、各画素を注目画素として、前記注目画素を中心とする所定サイズの領域に含まれる複数の対象画素における輝度値の分布の中央近傍を示す値を代表値として取得する代表値取得部と、
   前記注目画素の輝度値が前記代表値を中心として設定される輝度値範囲内である場合に、前記注目画素の輝度値を基準値として設定し、前記注目画素の輝度値が前記輝度値範囲外である場合に前記代表値を基準値として設定する基準値設定部と、
   前記複数の対象画素の輝度値を用いるとともに、各対象画素の輝度値と前記基準値との差が小さいほど前記各対象画素の輝度値に対する重み付けが大きくなるフィルタ処理を行うことにより前記注目画素の新たな輝度値を求めるフィルタ処理部と、
   を備えることを特徴とする画像処理装置。
2. 請求項１に記載の画像処理装置であって、
   前記代表値取得部が、前記複数の対象画素における輝度値のばらつきを示す値を求め、
   前記基準値設定部が、前記ばらつきを示す値に基づいて前記輝度値範囲の幅を決定し、前記輝度値範囲を用いて前記基準値を設定することを特徴とする画像処理装置。
3. 請求項１または２に記載の画像処理装置であって、
   前記フィルタ処理部が、前記複数の対象画素のうち、輝度値が前記代表値を中心として設定される輝度値範囲外となる対象画素の前記輝度値を前記フィルタ処理において除外することを特徴とする画像処理装置。
4. 画像処理装置であって、
   パターン領域を示すとともに、前記パターン領域のエッジよりもコントラストが高い粒状要素を含む画像において、各画素を注目画素として、前記注目画素を中心とする所定サイズの領域に含まれる複数の対象画素における輝度値の分布の中央近傍を示す値を代表値として取得する代表値取得部と、
   前記注目画素の輝度値が前記代表値を中心として設定される輝度値範囲内である場合に、前記注目画素の輝度値を基準値として設定し、前記注目画素の輝度値が前記輝度値範囲外である場合に前記代表値を基準値として設定する、または、前記注目画素の輝度値にかかわらず前記代表値を基準値として設定する基準値設定部と、
   前記複数の対象画素の輝度値を用いるとともに、各対象画素の輝度値と前記基準値との差が小さいほど前記各対象画素の輝度値に対する重み付けが大きくなるフィルタ処理を行うことにより前記注目画素の新たな輝度値を求めるフィルタ処理部と、
   を備え、
   前記フィルタ処理部が、前記複数の対象画素のうち、輝度値が前記代表値を中心として設定される輝度値範囲外となる対象画素の前記輝度値を前記フィルタ処理において除外することを特徴とする画像処理装置。
5. 請求項１ないし４のいずれかに記載の画像処理装置であって、
   前記フィルタ処理において、前記各対象画素と前記注目画素との距離が小さいほど前記各対象画素の輝度値に対する重み付けが大きくなることを特徴とする画像処理装置。
6. 請求項１ないし５のいずれかに記載の画像処理装置であって、
   前記画像が、透明基材上に形成された透明電極膜を示す画像であることを特徴とする画像処理装置。
7. 基材上に形成された薄膜パターンの画像を取得する画像取得装置であって、
   前記基材を撮像することにより撮像画像を取得する撮像ユニットと、
   前記撮像画像に対して処理を行う請求項１ないし６のいずれかに記載の画像処理装置と、
   を備えることを特徴とする画像取得装置。
8. 画像処理方法であって、
   ａ）パターン領域を示すとともに、前記パターン領域のエッジよりもコントラストが高い粒状要素を含む画像において、各画素を注目画素として、前記注目画素を中心とする所定サイズの領域に含まれる複数の対象画素における輝度値の分布の中央近傍を示す値を代表値として取得する工程と、
   ｂ）前記注目画素の輝度値が前記代表値を中心として設定される輝度値範囲内である場合に、前記注目画素の輝度値を基準値として設定し、前記注目画素の輝度値が前記輝度値範囲外である場合に前記代表値を基準値として設定する工程と、
   ｃ）前記複数の対象画素の輝度値を用いるとともに、各対象画素の輝度値と前記基準値との差が小さいほど前記各対象画素の輝度値に対する重み付けが大きくなるフィルタ処理を行うことにより前記注目画素の新たな輝度値を求める工程と、
   を備えることを特徴とする画像処理方法。
9. 請求項８に記載の画像処理方法であって、
   前記ａ）工程において、前記複数の対象画素における輝度値のばらつきを示す値が求められ、
   前記ｂ）工程において、前記ばらつきを示す値に基づいて前記輝度値範囲の幅が決定され、前記輝度値範囲を用いて前記基準値が設定されることを特徴とする画像処理方法。
10. 請求項８または９に記載の画像処理方法であって、
    前記ｃ）工程において、前記複数の対象画素のうち、輝度値が前記代表値を中心として設定される輝度値範囲外となる対象画素の前記輝度値が前記フィルタ処理において除外されることを特徴とする画像処理方法。
11. 画像処理方法であって、
    ａ）パターン領域を示すとともに、前記パターン領域のエッジよりもコントラストが高い粒状要素を含む画像において、各画素を注目画素として、前記注目画素を中心とする所定サイズの領域に含まれる複数の対象画素における輝度値の分布の中央近傍を示す値を代表値として取得する工程と、
    ｂ）前記注目画素の輝度値が前記代表値を中心として設定される輝度値範囲内である場合に、前記注目画素の輝度値を基準値として設定し、前記注目画素の輝度値が前記輝度値範囲外である場合に前記代表値を基準値として設定する、または、前記注目画素の輝度値にかかわらず前記代表値を基準値として設定する工程と、
    ｃ）前記複数の対象画素の輝度値を用いるとともに、各対象画素の輝度値と前記基準値との差が小さいほど前記各対象画素の輝度値に対する重み付けが大きくなるフィルタ処理を行うことにより前記注目画素の新たな輝度値を求める工程と、
    を備え、
    前記ｃ）工程において、前記複数の対象画素のうち、輝度値が前記代表値を中心として設定される輝度値範囲外となる対象画素の前記輝度値が前記フィルタ処理において除外されることを特徴とする画像処理方法。
12. 請求項８ないし１１のいずれかに記載の画像処理方法であって、
    前記フィルタ処理において、前記各対象画素と前記注目画素との距離が小さいほど前記各対象画素の輝度値に対する重み付けが大きくなることを特徴とする画像処理方法。
13. 請求項８ないし１２のいずれかに記載の画像処理方法であって、
    前記画像が、透明基材上に形成された透明電極膜を示す画像であることを特徴とする画像処理方法。
14. 基材上に形成された薄膜パターンの画像を取得する画像取得方法であって、
    前記基材を撮像することにより撮像画像を取得する工程と、
    前記撮像画像に対して処理を行う請求項８ないし１３のいずれかに記載の画像処理方法と、
    を備えることを特徴とする画像取得方法。

Images