JPH09198498A

JPH09198498A - 映像信号処理方法および装置

Info

Publication number: JPH09198498A
Application number: JP8008090A
Authority: JP
Inventors: Mitsugi Yamada; 貢山田
Original assignee: Jeol Ltd
Current assignee: Jeol Ltd
Priority date: 1996-01-22
Filing date: 1996-01-22
Publication date: 1997-07-31

Abstract

(57)【要約】【目的】短い演算時間でノイズ除去が可能な映像信号
処理方法および装置を実現する。【構成】第１のメディアンフィルタ演算器２１は、特
定の画素に対し、隣り合った水平方向の所定の領域の画
素信号を比較器１９で比較し、中央値決定器２０でその
中央値を選び、その中央値を特定の画素の信号として第
２の画像メモリー２２に供給して記憶させる。第２の画
像メモリー２２の各画素に記憶された信号は、読み出さ
れて垂直方向の第２のメディアンフィルタ演算器２５に
供給される。第２のメディアンフィルタ演算器２５は、
特定の画素に対し、隣り合った垂直方向の所定の領域の
画素信号を比較器２３で比較し、中央値決定器２４でそ
の中央値を選び、その中央値を特定の画素の信号として
第３の画像メモリー２６に供給して記憶させる。

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
荷電粒子ビーム装置において、試料から得られた信号の
ノイズを除去するに好適な映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、試料への電子ビー
ムの照射に基づいて発生した２次電子などを検出してい
るが、一般的に、試料の損傷と分解能の制約などから、
一次電子ビームの電流量を充分にとることができない。
その結果、２次電子検出器として使用するシンチレータ
の発光がパルス状となって、ノイズを含んだ像が得られ
ることになる。

【０００３】そのため、画像メモリーを用意し、検出信
号を画像メモリーに供給して記憶させる際、信号の積算
処理を行い、信号のＳＮ比を向上させるようにしてい
る。すなわち、良く知られているように、試料からの検
出信号の情報は、時間的に不変であるのに対して、信号
検出の過程で生じるノイズは、ランダムに現れる。した
がって、信号の積算処理を行うことにより、ノイズの情
報は小さな値となり、像のＳＮ比は向上する。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記した信号の積算処
理を行うと、ノイズを除去できる反面、フレーム間の演
算を行うために、積算処理によって像が安定するまでに
時間がかかることになる。そのため、試料ステージの移
動やフォーカス合わせなどのときには、移動中の像やフ
ォーカスを変化させた後の像などがぼけてしまう。

【０００５】このため、メディアンフィルタ処理を行っ
て像の応答時間を悪くせず、ノイズを除去することが考
えられる。このメディアンフィルタは、画像メモリー内
の特定画素に注目すると、この画素を含むある領域内の
画素の各値を比較し、中央値を特定画素の値として出力
する非線形なフィルタであり、このメディアンフィルタ
処理を行うようにした走査電子顕微鏡の一例を図１に示
す。

【０００６】図中１は電子銃である。電子銃１から発生
した電子ビームＥＢは、集束レンズ２と対物レンズ３に
よって試料４上に細く集束される。また、電子ビームＥ
Ｂは、走査コイル５によって偏向され、試料４上の電子
ビームの照射位置は走査される。走査コイル５にはビー
ム走査制御器６から２次元的な走査信号が供給される。
また、試料４は試料ステージ制御器７によって駆動され
るモータ８により、Ｘ，Ｙの２次元方向に移動させられ
る移動ステージ９上に載せられている。

【０００７】試料４への電子ビームＥＢの照射によって
発生した２次電子は、２次電子検出器１０によって検出
される。検出器１０の検出信号は、ＡＤ変換器１１によ
ってディジタル信号に変換された後、第１の画像メモリ
ー１２に供給される。第１の画像メモリー１２の各画素
に記憶された信号は、比較器１３と中央値決定器１４と
から構成されているメディアンフィルタ演算器１５に供
給され、メディアンフィルタ処理が実行される。メディ
アンフィルタ処理された各画素信号は第２の画像メモリ
ー１６に供給されて記憶される。画像メモリー１６に記
憶された信号は、ＤＡ変換器１７によってアナログ信号
に変換された後、陰極線管１８に供給される。このよう
な構成の動作を次に説明する。

【０００８】２次電子像を観察する場合、試料４上で電
子ビームＥＢの２次元走査が行われる。試料４への電子
ビームＥＢの照射に基づいて発生した２次電子は、検出
器１０によって検出される。検出信号はＡＤ変換器１１
を介して第１の画像メモリー１２に供給される。第１の
画像メモリー１２の各画素に記憶された信号は、読み出
されてメディアンフィルタ演算器１５に供給される。

【０００９】メディアンフィルタ演算器１５は、特定の
画素に対し、隣り合った所定の領域の画素信号を比較器
１３で比較し、中央値決定器１４でその中央値を選び、
その中央値を特定の画素の信号として第２の画像メモリ
ー１６に供給して記憶させる。このメディアンフィルタ
処理について図２，図３を参照して更に詳細に説明す
る。

【００１０】図２（ａ）は第１の画像メモリー１２を示
しており、画素ｅについての処理を行う場合、画素ｅを
中心とした９画素（ａ〜ｉ）の信号が比較される。例え
ば、９画素の信号値が図３に示す場合には、各画素の信
号値が比較され、その中央値が選択される。図３の場
合、信号の大きい順に並べると次の通りとなる。

【００１１】２０，１９，１８，１７，１６，１５，
３，２，１従って、図３の場合には、メディアンフィル
タ処理された結果として、第１の画像メモリー１２のｅ
画素については、中央値である１６が選ばれ、その値
は、図２（ｂ）の第２の画像メモリー１６のｅ´の画素
に記憶される。このような処理が第１の画像メモリー１
２内の全ての画素に対して実行され、第２の画像メモリ
ー１６内には、処理後のノイズ成分が著しく軽減された
信号が記憶される。この第２の画像メモリー１６に記憶
された信号はＤＡ変換器１７を介して陰極線管１８に供
給され、陰極線管１８上にはノイズがほぼ除去された２
次電子像が表示されることになる。

【００１２】上記したメディアンフィルタ処理を行う
と、像の応答時間を悪くしないでノイズを除去すること
ができるものの、ノイズ除去の効果を大きくするために
は、演算領域を大きくする必要がある。しかしながら、
演算領域を大きくすると、比較演算の回数が多くなって
しまい、リアルタイムに演算を実行することが困難とな
る。例えば、図２の例では、水平方向に３画素、垂直方
向に３画素の計９画素の領域についてメディアンフィル
タ処理を実行したが、この場合には、１画素あたり_９Ｃ
_２＝３６回の比較演算が必要となる。

【００１３】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、短い演算時間でノイズ除去が可能
な映像信号処理方法および装置を実現するにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明に基づく映像信号
処理方法は、映像信号を第１の画像メモリーに記憶さ
せ、第１の画像メモリーの各画素について、第１の方向
の複数の画素との間でメディアンフィルタ処理を行い、
その結果を第２の画像メモリーに記憶させ、第２の画像
メモリーの各画素について、第１の方向と垂直な第２の
方向の複数の画素との間でメディアンフィルタ処理を行
い、２回のメディアンフィルタ処理を行った信号に基づ
いて像の表示を行うようにしたことを特徴としている。

【００１５】本発明に基づく映像信号処理装置は、映像
信号を記憶する第１の画像メモリーと、第１の画像メモ
リーの各画素について、第１の方向の複数の画素との間
でメディアンフィルタ処理を行い、その結果を第２の画
像メモリーに記憶させるための第１のメディアンフィル
タ演算器と、第２の画像メモリーの各画素について、第
１の方向と垂直な第２の方向の複数の画素との間でメデ
ィアンフィルタ処理を行い、その結果を第３の画像メモ
リーに記憶させるための第２のメディアンフィルタ演算
器とを備えており、第３の画像メモリーに記憶された信
号に基づいて像の表示を行うようにしたことを特徴とし
ている。

【００１６】本発明に基づく映像信号処理方法および装
置では、各画素について、最初に第１の方向についてメ
ディアンフィルタ処理を行い、その後、第２の方向につ
いてメディアンフィルタ処理を行う。

【００１７】

【実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実施の形
態を詳細に説明する。図４は本発明に基づく走査電子顕
微鏡の一例を示しており、図１の装置と同一ないしは類
似部分には同一番号が付されている。この実施例で、第
１の画像メモリー１２に記憶された各画素の信号は、比
較器１９と中央値決定器２０とより成る第１のメディア
ンフィルタ演算器２１に供給される。第１のメディアン
フィルタ演算器２１でフィルタ処理された信号は、第２
の画像メモリー２２に供給されて記憶される。

【００１８】第２の画像メモリー２２に記憶された各画
素の信号は、比較器２３と中央値決定器２４とより成る
第２のメディアンフィルタ演算器２５に供給される。第
２のメディアンフィルタ演算器２５でフィルタ処理され
た信号は、第３の画像メモリー２６に供給されて記憶さ
れる。第３の画像メモリー２６に記憶された信号は、Ｄ
Ａ変換器１７によってアナログ信号に変換された後、陰
極線管１８に供給される。このような構成の動作を次に
説明する。

【００１９】２次電子像を観察する場合、試料４上で電
子ビームＥＢの２次元走査が行われる。試料４への電子
ビームＥＢの照射に基づいて発生した２次電子は、検出
器１０によって検出される。検出信号はＡＤ変換器１１
を介して第１の画像メモリー１２に供給される。第１の
画像メモリー１２の各画素に記憶された信号は、読み出
されて水平方向の第１のメディアンフィルタ演算器２１
に供給される。

【００２０】第１のメディアンフィルタ演算器２１は、
特定の画素に対し、隣り合った水平方向の所定の領域の
画素信号を比較器１９で比較し、中央値決定器２０でそ
の中央値を選び、その中央値を特定の画素の信号として
第２の画像メモリー２２に供給して記憶させる。このメ
ディアンフィルタ処理について図５，図３を参照して更
に詳細に説明する。

【００２１】図５（ａ）は第１の画像メモリー１２を示
しており、画素ｂ，ｅ，ｈについての処理を行う場合、
画素ｂについては画素ｂを中心とした水平方向の３画素
（ａ〜ｃ）の信号が比較される。例えば、３画素ａ，
ｂ，ｃの信号値が図３に示す場合には、各画素の信号値
が比較され、その中央値が選択される。図３の場合、信
号の大きい順に並べると次の通りとなる。

【００２２】２０，１８，１６従って、図３の場合には、メディアンフィルタ処理され
た結果として、第１の画像メモリー１２のｂ画素につい
ては、中央値である１８が選ばれ、その値は、図５
（ｂ）の第２の画像メモリー２２のｂ´の画素に記憶さ
れる。次に、画素ｅについては画素ｅを中心とした水平
方向の３画素（ｄ〜ｆ）の信号が比較される。例えば、
３画素ｄ，ｅ，ｆの信号値が図３に示す場合には、各画
素の信号値が比較され、その中央値が選択される。図３
の場合、信号の大きい順に並べると次の通りとなる。

【００２３】１９，１７，１５従って、図３の場合には、メディアンフィルタ処理され
た結果として、第１の画像メモリー１２のｅ画素につい
ては、中央値である１７が選ばれ、その値は、図５
（ｂ）の第２の画像メモリー２２のｅ´の画素に記憶さ
れる。次に、画素ｈについては画素ｈを中心とした水平
方向の３画素（ｇ〜ｉ）の信号が比較される。例えば、
３画素ｇ，ｈ，ｉの信号値が図３に示す場合には、各画
素の信号値が比較され、その中央値が選択される。図３
の場合、信号の大きい順に並べると次の通りとなる。

【００２４】１，２，３従って、図３の場合には、メディアンフィルタ処理され
た結果として、第１の画像メモリー１２のｈ画素につい
ては、中央値である２が選ばれ、その値は、図５（ｂ）
の第２の画像メモリー２２のｈ´の画素に記憶される。
このような処理が第１の画像メモリー１２内の全ての画
素に対して実行され、第２の画像メモリー２２内には、
水平方向に対してメディアンフィルタ処理された後の信
号が記憶される。

【００２５】第２の画像メモリー２２の各画素に記憶さ
れた信号は、読み出されて垂直方向の第２のメディアン
フィルタ演算器２５に供給される。第２のメディアンフ
ィルタ演算器２５は、特定の画素に対し、隣り合った垂
直方向の所定の領域の画素信号を比較器２３で比較し、
中央値決定器２４でその中央値を選び、その中央値を特
定の画素の信号として第３の画像メモリー２６に供給し
て記憶させる。このメディアンフィルタ処理について図
５，図３を参照して更に詳細に説明する。

【００２６】図５（ｂ）は第２の画像メモリー２２を示
しており、画素ｅ´についての処理を行う場合、画素ｅ
´を中心とした垂直方向の３画素（ｂ´，ｅ´，ｈ´）
の信号が比較される。３画素の信号値は、上記水平方向
のメディアンフィルタ処理された結果として、１８，１
７，３となっており、この信号値が比較され、その中央
値である１７が選択される。この値は、図５（ｃ）の第
３の画像メモリー２６のｅ´´の画素に記憶される。

【００２７】このようにして、第２の画像メモリー２２
内の全ての画素について垂直方向のメディアンフィルタ
処理が実行され、第３の画像メモリー２６にはその処理
が施された信号が記憶される。この第３の画像メモリー
２６に記憶された信号は、各画素に対して水平と垂直の
両方向についてメディアンフィルタ処理された信号であ
り、この信号は、ＤＡ変換器１７を介して陰極線管１８
に供給されることから、陰極線管１８上にはノイズがほ
ぼ除去された２次電子像が表示されることになる。

【００２８】上記したように、本発明に基づく信号処理
は、メディアンフィルタ演算を水平方向と垂直方向に分
解して行っている。この結果、上記した実施の形態にお
けるｅ画素に注目すると、水平方向のメディアンフィル
タ演算は３画素に対して行うため、その比較演算回数は
１画素当たり_３Ｃ_２＝３となる。また、垂直方向のメデ
ィアンフィルタ演算も３画素に対して行うため、その比
較演算回数は１画素当たり_３Ｃ_２＝３となる。従って、
合計の比較演算回数は１画素当たり３＋３＝６となり、
図１，２，３で説明した方式（３６回の比較演算回数が
必要）に比較すると、１／６の回数でメディアンフィル
タ処理を行うことができ、演算時間を極めて短縮するこ
とができる。

【００２９】なお、ｅ画素について、図１，２，３で説
明した提案方式の場合には、最終的に中央値として１６
が選ばれたが、上記した本発明の実施の形態では、最終
的に１７が選ばれ、真値より１つだけ値がずれてしまう
が、ノイズ除去効果にはこの点はさほど影響しない。

【００３０】以上本発明の一実施例を詳述したが、本発
明はこの実施例に限定されない。例えば、２次電子を検
出したが、反射電子を検出してもよい。また、実施例で
は、走査電子顕微鏡を例に説明したが、イオンビームを
用いた装置などにも本発明を適用することができる。更
に、９画素に対してのメディアンフィルタ処理について
説明したが、この処理を２５画素や他の画素数に対して
実行しても良い。

【００３１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に基づく映
像信号処理方法および装置では、各画素について、２次
元のメディアンフィルタ処理を水平と垂直の２つの一次
元のメディアンフィルタ処理に分解することを基本とし
ており、最初に第１の方向について一次元のメディアン
フィルタ処理を行い、その後、第２の方向について一次
元のメディアンフィルタ処理を行うようにしたので、演
算器の構成を大幅に簡単化させることができ、また、演
算時間を短縮させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】２次元のメディアンフィルタ処理を実行する走
査電子顕微鏡の一例を示す図である。

【図２】２次元のメディアンフィルタ処理を説明するた
めの図である。

【図３】２次元のメディアンフィルタ処理を説明するた
めの図である。

【図４】本発明に基づく信号処理を実施するための走査
電子顕微鏡の一例を示す図である。

【図５】本発明に基づく２次元のメディアンフィルタ処
理を説明するための図である。

【符号の説明】

１電子銃２集束レンズ３対物レンズ４試料５偏向コイル６ビーム走査制御器７ステージ制御器８モータ９移動ステージ１０検出器１１ＡＤ変換器１２第１の画像メモリー１７ＤＡ変換器１８陰極線管１９，２３比較器２０，２４中央値決定器２１第１のメディアンフィルタ演算器２２第２の画像メモリー２５第１のメディアンフィルタ演算器２６第３の画像メモリー

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】映像信号を第１の画像メモリーに記憶さ
せ、第１の画像メモリーの各画素について、第１の方向
の複数の画素との間でメディアンフィルタ処理を行い、
その結果を第２の画像メモリーに記憶させ、第２の画像
メモリーの各画素について、第１の方向と垂直な第２の
方向の複数の画素との間でメディアンフィルタ処理を行
い、２回のメディアンフィルタ処理を行った信号に基づ
いて像の表示を行うようにした映像信号処理方法。
【請求項２】映像信号を記憶する第１の画像メモリー
と、第１の画像メモリーの各画素について、第１の方向
の複数の画素との間でメディアンフィルタ処理を行い、
その結果を第２の画像メモリーに記憶させるための第１
のメディアンフィルタ演算器と、第２の画像メモリーの
各画素について、第１の方向と垂直な第２の方向の複数
の画素との間でメディアンフィルタ処理を行い、その結
果を第３の画像メモリーに記憶させるための第２のメデ
ィアンフィルタ演算器とを備えており、第３の画像メモ
リーに記憶された信号に基づいて像の表示を行うように
した映像信号処理装置。