JPH07114901A - 画像信号処理方法および装置 - Google Patents

画像信号処理方法および装置

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JPH07114901A
JPH07114901A JP25798093A JP25798093A JPH07114901A JP H07114901 A JPH07114901 A JP H07114901A JP 25798093 A JP25798093 A JP 25798093A JP 25798093 A JP25798093 A JP 25798093A JP H07114901 A JPH07114901 A JP H07114901A
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JP
Japan
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signal
circuit
luminance
logarithmic conversion
brightness
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JP25798093A
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English (en)
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Ichiro Ando
一郎 安藤
Masao Murota
正雄 無漏田
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Jeol Ltd
Original Assignee
Jeol Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 観察に適した輝度分布の画像信号とすること
ができる画像信号処理方法および装置を実現する。 【構成】 増幅器8によって増幅された検出信号は、分
離抽出回路10に供給される。分離抽出回路10は設定
された輝度レベルより高輝度の信号を第1のメモリー1
2に供給して記憶させ、設定された輝度レベルより低輝
度の信号を第2のメモリー13に供給して記憶させる。
第1のメモリー12の信号は、反転回路14に供給され
た後、第1の対数変換回路第15に供給されて対数変換
され、反転回路16に供給される。一方、第2のメモリ
ー12の信号は、第2の対数変換回路17に供給され
る。反転回路16の出力信号と第2の対数変換回路17
の出力とは、加算回路18に供給されて両信号の和が求
められる。加算回路18の出力信号はDA変換器19を
介して陰極線管20に供給される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、走査電子顕微鏡などの
画像信号を処理し、観察に適した状態とするための画像
信号処理方法および装置に関する。
【0002】
【従来の技術】走査電子顕微鏡では、電子銃から発生し
加速された電子ビームをコンデンサレンズと対物レンズ
とによって試料上に細く集束すると共に、電子ビームを
偏向コイルによって2次元的に走査している。試料への
電子ビームの照射によって発生した2次電子や反射電子
が検出され、電子ビームの走査と同期した陰極線管に検
出信号を供給することにより、試料の2次電子像や反射
電子像などを得ることができる。
【0003】このような走査電子顕微鏡において、検出
器からの信号を陰極線管に供給する際、陰極線管での画
像を最適な状態とするため、検出信号の増幅器のゲイン
の調整、ガンマコントロールなどを行ったり、また、線
型や非線型のルックアップテーブルを参照した信号処理
を行っている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、走査電
子顕微鏡などの画像信号のダイナミックレンジは非常に
大きいため、1枚の画像を全ての観察目的に対して最適
な状態にすることは実質上不可能であった。そこで、デ
ジタル画像処理装置を用い、各種のデジタルフィルタを
組み合わせた処理が行われるようになった。この場合、
処理前の画像が適正な輝度分布を有していないときに
は、これらの処理が十分効果を上げることができないば
かりか、かえって画質を劣化させてしまう結果になるこ
ともある。
【0005】デジタル画像処理装置には、画像の輝度を
変化させる機能として、輝度シフトやダイナミックレン
ジの拡大、対数変換そしてヒストグラム平坦化などが用
いられる。しかし、これらの機能を用いても、満足すべ
き結果が得られる場合は少ない。画像によって輝度分布
が大きく変化するにもかかわらず、画像全体を一括処理
するためであり、画像の輝度分布に応じ、輝度階調によ
って異なる処理方法が必要であるが実用的な良い方法が
なかった。
【0006】本発明は、このような点に鑑みてなされた
もので、その目的は、画像信号の内、高輝度部分につい
ては輝度を抑制し、低輝度部分については輝度を強調
し、観察に適した輝度分布の画像信号とすることができ
る画像信号処理方法および装置を実現するにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明に基づく画像信号
処理方法は、画像信号の内、特定輝度レベルを境にして
低輝度部分と高輝度部分とを分離抽出し、分離抽出され
た低輝度部分については対数変換を行い、高輝度部分に
ついては信号を反転させて対数変換した後その信号を反
転させ、その後、2種の信号を加算して画像信号とした
ことを特徴としている。
【0008】また、本発明に基づく画像信号処理装置
は、画像信号が供給され、与えられた特定輝度レベルを
境にして低輝度部分と高輝度部分とを分離抽出するため
の分離抽出回路と、分離抽出された低輝度部分の信号を
対数変換する第1の対数変換回路と、分離抽出された高
輝度部分の信号を反転する第1の反転回路と、第1の反
転回路の出力を対数変換する第2の対数変換回路と、第
2の対数変換回路の出力信号を反転する第2の反転回路
と、第1の対数変換回路と第2の反転回路との和を求め
る加算回路と、加算回路の出力に応じて像を表示する表
示手段とを備えたことを特徴としている。
【0009】
【作用】本発明では、高輝度部分と低輝度部分とを分離
し、それぞれ対数変換することにより、高輝度部分の信
号強度を抑制する一方、低輝度部分の信号強度を持ち上
げ、観察に適した信号強度の映像信号を得る。
【0010】
【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細
に説明する。図1は本発明の一実施例の走査電子顕微鏡
を示しており、1は電子銃である。電子銃1から発生し
加速された電子ビームEBは、コンデンサレンズ2、対
物レンズ3によって試料4上に細く集束される。試料4
に照射される電子ビームEBは、偏向器5によって偏向
されるが、偏向器5には走査信号発生回路6から走査信
号が供給されており、その結果、試料の特定領域は電子
ビームEBによって2次元的に走査される。
【0011】試料4への電子ビームEBの照射に基づき
試料から発生した2次電子は、2次電子検出器7によっ
て検出される。検出器7からの検出信号は、増幅器8を
介してAD変換器9に供給される。AD変換器9の出力
信号は、分離抽出回路10に供給される。この分離抽出
回路10には、閾値設定端末11により設定された閾値
(任意の輝度レベル)が供給され、この閾値を境にして
信号は分離され、高輝度信号は第1のメモリー12に供
給され、低輝度信号は第2のメモリー13に供給されて
記憶される。
【0012】第1のメモリー12の信号は、読み出され
て反転回路14に供給される。反転回路14の出力は、
第1の対数変換回路15に供給されて対数変換された
後、反転回路16に供給される。一方、第2のメモリー
12の信号は、読み出されて第2の対数変換回路17に
供給される。反転回路16の出力信号と第2の対数変換
回路17の出力とは、加算回路18に供給されて両信号
の和が求められる。加算回路18の出力信号はDA変換
器19を介して陰極線管20に供給される。なお、各回
路は、図示していないが、コンピュータにより制御され
ている。このような構成の動作を次に説明する。
【0013】まず、通常の走査電子顕微鏡像は、偏向器
5により試料4上で電子ビームを2次元的に走査し、試
料への電子ビームの照射によって発生した2次電子を検
出器7によって検出し、その検出信号を増幅器8を介し
て陰極線管19に供給することによって得ることができ
る。
【0014】さて、上記した検出信号の処理回路におい
て、まず、増幅器8によって増幅された検出信号は、A
D変換器9によってディジタル信号に変換された後、分
離抽出回路10に供給される。この分離抽出回路10に
は、閾値設定端末11から所望の輝度レベルが供給され
ている。分離抽出回路10は設定された輝度レベルより
高輝度の信号を第1のメモリー12に供給して記憶さ
せ、設定された輝度レベルより低輝度の信号を第2のメ
モリー13に供給して記憶させる。
【0015】図2は(a)の原画像ヒストグラムを例
に、高輝度信号の処理の流れを説明するための図であ
る。(a)の信号は、分離抽出回路10において閾値以
下の部分の輝度を0にする。この例では閾値として24
を入力しているので、0〜24の部分が輝度0となり、
25〜49の部分はそのまま残る。すなわち、高輝度部
分のみ抽出したことになる。その結果(b)の高輝度が
強調された信号がメモリー12に記憶される。メモリー
12に記憶された信号は、読み出され、反転回路14に
おいて信号反転され、(c)の信号とされる。ここで、
反転前の輝度をx、反転後の輝度をyとすれば、反転内
容は次の式で表すことができる。
【0016】y=49−x (c)の信号は、1階調だけ増やされ、(d)の信号と
される。ただし、この場合、最高階調49については変
化しない。この操作は、次に述べる操作によって低輝度
部と高輝度部の一部が再び混ざってしまわないためのも
のである。次に(d)の信号に対して49が入力され、
(e)の信号とされる。(e)の信号は、(f)に示す
ように、0〜25の階調が0〜49の階調に拡大、すな
わち、ダイナミックレンジが拡大される。この処理は、
次に続く対数変換のための前処理である。(f)の信号
は、対数変換回路15において対数変換され、(g)の
信号とされる。この変換は、変換前の輝度値をx、変換
後の輝度値をyとすると、下式に従って行われる。
【0017】y=49×log(1+x)/log50 対数変換回路15において対数変換された信号は、更
に、輝度が1/2に縮小され、(h)の信号とされる。
(h)の信号は、輝度反転回路16に供給されて輝度が
反転され(i)の信号される。この操作により、原画像
(a)において輝度値が25であった部分は25のまま
とし、最大輝度値も実質上変化させずに、25と49の
間の輝度を抑制する結果となる。ただし、このままでは
分離された輝度部分は全て輝度値49になっている。従
って、低輝度部をクリア(輝度値0)し、49を入力し
て(j)の信号を得る。
【0018】図3は(a)の原画像ヒストグラムを例
に、低輝度信号の処理の流れを説明するための図であ
る。(a)の信号は、分離抽出回路10において閾値以
上の部分の輝度を0にする。この場合は高輝度分離の場
合の24ではなく、25が入力され、その結果、0〜2
4の部分がそのまま残り、25〜49の部分の輝度が0
となる。すなわち、低輝度部分が抽出される。その結果
(b)の低輝度が強調された信号がメモリー12に記憶
される。メモリー12に記憶された信号は、読み出さ
れ、対数変換回路13に供給される。
【0019】この回路でまず(b)の信号は、1階調だ
け増やされ、(c)の信号とされる。ただし、この場
合、最高階調49については変化しない。この操作は、
次に述べる操作によって低輝度部と高輝度部の一部が再
び混ざってしまわないためのものである。(c)の信号
は、49が入力され、(d)の信号とされる。(d)の
信号は、(e)に示すように、0〜25の階調が0〜4
9の階調に拡大、すなわち、ダイナミックレンジが拡大
される。この処理は、次に続く対数変換のための前処理
である。(e)の信号は、第2の対数変換回路15にお
いて対数変換され、(f)の信号とされる。第2の対数
変換回路15において対数変換された信号は、更に、輝
度が1/2に縮小され、(g)の信号とされる。
【0020】反転回路14の出力である図2(j)の信
号(高輝度信号)と、第2の対数変換回路17の出力で
ある図3(f)の信号(低輝度信号)とは、加算回路1
8に供給され、両信号の和が求められる。この和の信号
を図4に示す。図4の信号はDA変換器19によってア
ナログ信号に変換された後、陰極線管20に供給され、
陰極線管20には試料4の2次電子像が表示される。こ
の陰極線管20に表示された信号は、高輝度部分の信号
強度が抑制され、低輝度部分の信号強度が持ち上げられ
た観察に適したものとなる。
【0021】なお、上記した信号処理において、輝度を
0〜A、閾値をαA、処理前の輝度をx、処理後の輝度
をyとすると、低輝度部分の信号処理の一般式は次のよ
うに表すことかできる。
【0022】
【数1】
【0023】また、高輝度部分の信号処理の一般式は次
のように表すことができる。
【0024】
【数2】
【0025】上式から明らかなように、輝度値0,α
A,Aについては処理後も値は変化しない。そして、0
<x<αAでは、x>yとなり、αA<x<Aではx<
yとなることが分かる。なお、低輝度と高輝度との干渉
を避けるため、信号処理の途中で1階調ずらしているの
で、厳密には前記実施例と上式とは異なる処理となる
が、実質上は問題とはならない。
【0026】以上本発明の実施例を説明したが、本発明
はこの実施例に限定されない。例えば、走査電子顕微鏡
の2次電子検出信号を例に説明したが、他の映像信号に
本発明を適用することができる。
【0027】
【発明の効果】以上説明したように、本発明に基づく信
号処理方法と装置は、映像信号の内、高輝度部分と低輝
度部分とを分離し、それぞれ対数変換した後両信号の和
を求め、和の信号により映像を表示するようにしたの
で、高輝度部分の信号強度を抑制する一方、低輝度部分
の信号強度を持ち上げることができ、観察に適した信号
強度分布の映像信号を得ることができる。また、分離輝
度を任意に設定ができ、画面を観察しながら、分離輝度
レベルを変化させることにより、最適な状態の像の観察
を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に基づく走査電子顕微鏡の一実施例を示
す図である。
【図2】高輝度部分の信号処理の流れを説明するための
図である。
【図3】低輝度部分の信号処理の流れを説明するための
図である。
【図4】別々に信号処理された高輝度部分と低輝度部分
の信号の加算結果を示す図である。
【符号の説明】
1 電子銃 2 コンデンサレンズ 3 対物レンズ 4 試料 5 偏向器 6 走査信号発生回路 7 2次電子検出器 8 増幅器 9 AD変換器 10 分離抽出回路 11 閾値設定端末 12,13 メモリー 14 第1の反転回路 15 第1の対数変換回路 16 第2の反転回路 17 第2の対数変換回路 18 加算回路 19 DA変換器 20 陰極線管

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 画像信号の内、特定輝度レベルを境にし
    て低輝度部分と高輝度部分とを分離抽出し、分離抽出さ
    れた低輝度部分については対数変換を行い、高輝度部分
    については信号を反転させて対数変換した後その信号を
    反転させ、その後、2種の信号を加算して画像信号とし
    た画像信号処理方法。
  2. 【請求項2】 画像信号が供給され、与えられた特定輝
    度レベルを境にして低輝度部分と高輝度部分とを分離抽
    出するための分離抽出回路と、分離抽出された低輝度部
    分の信号を対数変換する第1の対数変換回路と、分離抽
    出された高輝度部分の信号を反転する第1の反転回路
    と、第1の反転回路の出力を対数変換する第2の対数変
    換回路と、第2の対数変換回路の出力信号を反転する第
    2の反転回路と、第1の対数変換回路と第2の反転回路
    との和を求める加算回路と、加算回路の出力に応じて像
    を表示する表示手段とを備えた画像信号処理装置。
JP25798093A 1993-10-15 1993-10-15 画像信号処理方法および装置 Withdrawn JPH07114901A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009543273A (ja) * 2006-07-06 2009-12-03 カール・ツァイス・エヌティーエス・ゲーエムベーハー 画像を生成するための方法および装置
JP2010514106A (ja) * 2006-12-21 2010-04-30 フォルシュングスツェントルム・ユーリッヒ・ゲゼルシャフト・ミット・ベシュレンクテル・ハフツング 電子顕微鏡及びデフォーカス偏差又は解像限界の測定方法

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Effective date: 20001226