JPH10105699A - ピーク状ノイズの除去方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】本発明は、ピーク状ノイズを確実に除去でき、
良質な画像を生成できるピーク状ノイズの除去方法を提
供する。 【解決手段】対象画像と該対象画像に対して１画素分ず
らした画像との差画像を求め、この差画像のデータの絶
対値が所定の基準値を越えた位置をピーク状ノイズ位置
と判断し、このピーク状ノイズ位置を除いた対象画像の
データを参照してピーク状ノイズ位置のデータを補正す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば走査型レー
ザ顕微鏡や走査型プローブ顕微鏡などより得られる画像
からピーク状ノイズを除去するためのピーク状ノイズの
除去方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】走査型レーザ顕微鏡は、レーザ光源から
のレーザビームをＸ、Ｙ方向に走査しながら対物レンズ
を介して被検体上に照射し、被検体上で反射された検出
ビームを、元の光路を通して戻すとともに、ピンホール
を介して光検出器で検出することにより観察画像を得る
ようにしている。

【０００３】このように走査型レーザ顕微鏡では、被検
体面上にレーザビームが走査されるが、仮に、被検体面
に段差があると、この段差部分でレーザビームの非反射
や乱反射が生じることから、検出ビームの光量変動と、
光検出器での光検出特性により、図１０に示すように段
差のエッヂ部分において、光検出器での検出値が飽和
（saturate) 状態（図示例では０側）まで急激に変化す
るようなピーク状ノイズＡが発生することがある。

【０００４】一方、走査型プローブ顕微鏡についても、
標本観察より得られる画像には、走査型という動作原理
から、画像の水平方向に垂直方向の相関の小さいピーク
状ノイズが存在することがある。

【０００５】このような画像上のピーク状ノイズは、そ
れぞれ顕微鏡の動作原理に起因するものであるが、本来
の観察画像と異なる状態で画像中に現れるため、観察画
像が不自然なものになるばかりか、場合によっては、画
像観察の際に誤った判断を下す原因になることもあっ
た。

【０００６】そこで、従来、ピーク状ノイズを除去する
方法として、スパイク除去フィルタを用いることが考え
られている。ここで、スパイク除去フィルタとは、画像
中の対象画素のデータを、この対象画素周囲の比較対象
画素のデータと比較をしながら補正を行うもので、例え
ば、対象画素を含む一定範囲内（例えば３×３）を比較
対象画素として、これら画素データの平均値と対象画素
のデータを比較し、その差が所定の基準値より大きい場
合、比較対象画素データの平均値に置き換える方法や、
対象画素のデータと、この対象画素データ周囲の一定範
囲内にある任意の画素のデータを比較し、これらの差が
所定の基準値以上である場合、対象画素データを比較画
素データを参照して補正するような方法である。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところが、これらの方
法は、突出した不連続なノイズに対しては有利である
が、突出したノイズが連続していて所定の幅または領域
を持っているようなものについては、対象とする画素を
特定するのが難しいことから、ノイズに相当する部分を
確実に除去できないことがあった。

【０００８】例えば、図１１（ａ）に示すような所定の
幅を有する画素データの立上がり立下がりで、それぞれ
１画素分のピーク状ノイズが２個ずつ発生したような場
合、仮に、一方のピーク状ノイズを対象画素データとす
ると、これの周囲の比較対象画素の平均値との比較結果
から、これらデータの平均値に置き換えられるので、同
図（ｂ）に示すように対象とするピーク状ノイズは除去
されるが、他のピーク状ノイズが、そのまま残ってしま
うことがある。

【０００９】また、図１２（ａ）に示すように所定の幅
を有する画素データの立上がり立下がりでそれぞれ２画
素分のピーク状ノイズが発生したような場合でも、仮に
画素データの立上がりエッヂの２画素分を対象画素デー
タとすると、これの周囲の比較対象画素の平均値との比
較結果から、これらデータの平均値に置き換えられるの
で、同図（ｂ）に示すように対象とするピーク状ノイズ
は除去されるが、ピーク状ノイズの一部がそのまま残っ
てしまうことがある。

【００１０】このような所定の幅または領域を有するノ
イズは、上述した走査型レーザ顕微鏡や走査型プローブ
顕微鏡より得られる画像中に多く存在しているが、上述
したようにピーク状ノイズの全ての除去は難しいことか
らも、ピーク状ノイズの除去処理を行った後も、ピーク
状ノイズが存在して観察画像が不自然なものになってし
まい、画像観察の際に誤った判断を下すおそれがあっ
た。

【００１１】本発明は、上記事情に鑑みてなされたもの
で、ピーク状ノイズを確実に除去でき、良質な画像を生
成できるピーク状ノイズの除去方法を提供することを目
的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
対象画像と、該対象画像に対して少なくとも１画素分ず
らした画像との差画像を求め、この差画像のデータの絶
対値が所定の基準値を越えた位置をピーク状ノイズ位置
と判断し、このピーク状ノイズ位置を除いた前記対象画
像のデータを参照して前記ピーク状ノイズ位置のデータ
を補正するようにしている。

【００１３】請求項２記載の発明は、請求項１記載にお
いて、前記差画像のデータの絶対値が所定の基準値を越
えた位置をピーク状ノイズ位置と判断するとともに、こ
れらピーク状ノイズ位置の間について解像度を参照して
さらにピーク状ノイズ位置を判断するようにしている。

【００１４】請求項３記載の発明は、対象画像のデータ
値が所定の飽和値に達している位置をピーク状ノイズ位
置と判断し、このピーク状ノイズ位置を除いた前記対象
画像のデータを参照して前記ピーク状ノイズ位置のデー
タを補正するようにしている。

【００１５】この結果、請求項１記載の発明によれば、
ピーク状ノイズを確実に検出して除去することができ
る。また、請求項２記載の発明によれば、領域を持った
ピーク状ノイズでも、これらを確実に検出して除去する
ことができる。さらに、請求項３記載の発明によれば、
所定の飽和値に達している状態をピーク状ノイズと判断
して、これを除去することができる。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に従い説明する。 （第１の実施の形態）図１は、本発明が適用される走査
型レーザ顕微鏡の概略構成を示している。図において、
１はレーザ光源で、このレーザ光源１からのレーザビー
ムをビームスプリッタ２を介して対物レンズ９と共役な
位置に設けられたガルバノメータミラー３に入射するよ
うにしている。このガルバノメータミラー３は、Ｙガル
バノドライバ１３により駆動され、レーザビームをＹ方
向に走査する光偏向器として作用するものである。

【００１７】ガルバノメータミラー３で反射したレーザ
ビームは、瞳伝送レンズ４、５を介して対物レンズ９と
共役な位置に設けられたもう一つのガルバノメータミラ
ー６に入射するようにしている。このガルバノメータミ
ラー６は、Ｘガルバノドライバ１４により駆動され、レ
ーザビームをＸ方向に走査する光偏向器として作用する
ものである。

【００１８】そして、ガルバノメータミラー６で反射し
たレーザビームを瞳投影レンズ７、結像レンズ８を通過
させて対物レンズ９の瞳に入射し、被検体Ｓ上に回析に
よって制限されるレーザスポットとして照射するように
している。

【００１９】一方、被検体Ｓ上で反射されたレーザビー
ム（以下、検出ビーム）を、再び元の光路を通ってビー
ムスプリッタ２まで戻し、このビームスプリッタ２を介
して集光レンズ１０で点状に集光し、この集光レンズ１
０の集光位置に配置された光検出器１２で検出するよう
にしている。そして、この光検出器１２で検出した検出
ビームを画像信号に変換して、画像処理装置１５に入力
している。

【００２０】画像処理装置１５は、画像信号を可視化し
てテレビモニタ１６に被検体像を表示させるとともに、
ＣＰＵ１７からの要求に応じて被検体像の画像データを
ＣＰＵ１７に送り出すようにしている。ＣＰＵ１７に
は、キーボード１８やマウス１９より各種の指示入力が
与えられるようになっている。

【００２１】しかして、このように構成した走査型レー
ザ顕微鏡により被検体の観察画像を得るような場合、上
述したように被検体面に段差があると、この段差部分で
のレーザビームの非反射や乱反射により検出ビームの光
量の変動と、光検出器１２での光検出特性により、段差
のエッヂ部分において、光検出器１２での検出値が、あ
る幅をもって飽和することによるピーク状ノイズが測定
されることがある。

【００２２】そして、このようなピーク状ノイズが測定
されると、ＣＰＵ１７により図２に示すフローによりピ
ーク状ノイズの検出が実行される。この場合、まず、ス
テップ２０１で、対象画像とこの対象画像に対して１画
素分ずらした画像との間の差画像を求め、この差画像の
データの絶対値が所定の基準値を越えているかを判断す
る。ここで、差画像のデータの絶対値が所定の基準値を
越えていてＹＥＳならば、この位置をピーク状ノイズ位
置として検出する。そして、ステップ２０２に進み、こ
のピーク状ノイズ位置の近隣のノイズ領域までの距離が
解像度より長いかを判断する。この場合の解像度は、対
象画像に対して、予め所定の値が設定されている。

【００２３】ここで、近隣のノイズ領域までの距離が解
像度より長くＹＥＳならば、ステップ２０３で、このピ
ーク状ノイズ位置は、近隣のノイズ領域とは別の新しい
ノイズ領域と判断し、また、近隣のノイズ領域までの距
離が解像度より短くＮＯならば、ステップ２０４で、近
隣のノイズ領域の一部と判断する。

【００２４】そして、ステップ２０５で、対象画像の全
領域に対して検出が終了したかを判断し、ＮＯならば、
ステップ２０１に戻って、上述したと同様な動作を繰り
返すようになる。

【００２５】一方、ステップ２０１で、差画像のデータ
の絶対値が所定の基準値を越えておらずＮＯならば、今
度は、ステップ２０６に進む。ステップ２０６では、対
象画像のデータ値が飽和値以上または以下であるか判断
する。ここで、対象画像のデータ値が飽和値以上または
以下でＹＥＳならば、改めて、この位置をピーク状ノイ
ズ位置として検出する。そして、ステップ２０７に進
み、このピーク状ノイズ位置の近隣のノイズ領域までの
距離が解像度より長いかを判断する。

【００２６】ここでも、近隣のノイズ領域までの距離が
解像度より長くＹＥＳならば、ステップ２０８で、この
ピーク状ノイズ位置は、近隣のノイズ領域とは別の新し
いノイズ領域と判断し、また、近隣のノイズ領域までの
距離が解像度より短くＮＯならば、ステップ２０９で、
近隣のノイズ領域の一部と判断する。

【００２７】そして、ステップ２０５で、対象画像の全
領域に対して検出が終了したかを判断し、ＮＯならば、
ステップ２０１に戻って、上述したと同様な動作を繰り
返すようになる。

【００２８】一方、ステップ２０６で、対象画像のデー
タ値が飽和値以上または以下でなくＮＯならば、ピーク
状ノイズ位置でないと断定して直ちにステップ２０５に
進み、対象画像の全領域に対して検出が終了したかを判
断し、ＮＯならば、ステップ２０１に戻って、上述した
と同様な動作を繰り返すようになる。

【００２９】そして、このようにしてピーク状ノイズ位
置が検出されると、この後、検出されたピーク状ノイズ
位置の補正を行うが、この時の補正は、多項式近似方法
が用いられ、この補正に用いられる参照データの位置
を、検出されたピーク状ノイズ位置を除いて設定する。
この場合、参照データの点数は、任意に選択され、画像
の縁まで範囲を広げて取り出すようにする。

【００３０】例えば、図３（ａ）に示すようにピーク状
ノイズ位置Ｎが検出された場合、参照データ点数を３と
すると、参照データ位置Ｓ1 は、同図に示すようにな
り、参照データ点数を６とすると、参照データ位置Ｓ2
は、同図（ｂ）に示すようになる。

【００３１】次に、このようなフローに沿って実際にピ
ーク状ノイズを検出する場合を説明する。まず、図４
（ａ）に示すように所定の幅を有する画素データの立上
がり立下がりで、それぞれ１画素分のピーク状ノイズが
発生するような場合、このような対象画像に対して、同
図（ｂ）に示すように１画素分ずらした画像との差画像
を求め、この差画像のデータ値が正または負方向の所定
の基準値＋Ｌ、−Ｌを越えているかを判断する。そし
て、これら基準値＋Ｌ、−Ｌを越えているものをピーク
状ノイズとして検出する。同図（ｃ）は、各画素ごとの
比較結果を示すもので、○は通常データ、×はピーク状
ノイズである。

【００３２】次いで、これら×で表すピーク状ノイズ位
置について、近隣のノイズ領域までの距離が解像度より
長いかを判断してノイズ領域を決定する。この場合、３
個のピーク状ノイズにより１つのノイズ領域が形成され
ている。

【００３３】そして、これらノイズ領域のピーク状ノイ
ズに対して、補正のための参照データ位置を設定する。
この場合、参照データ点数を３とすると、同図（ｃ）に
示すようにピーク状ノイズ位置を除いた位置に設定し、
これら参照位置のデータを参照画像から取り出すととも
に、これら参照データを用いて、ピーク状ノイズ位置
（図４（ｃ）の×部分）のデータを補正することによ
り、同図（ｄ）に示すようにピーク状ノイズが除去され
た画像データが再生される。

【００３４】次に、図５（ａ）に示すように所定の幅を
有する画像データの立上がり立下がりで、それぞれ２画
素分のピーク状ノイズが発生するような対象画像の場
合、このような対象画像に対して、１画素分ずらした画
像との差画像を求め、この差画像のデータ値が正または
負方向の所定の基準値を越えているかを判断する。ここ
で、仮に基準値を越えていない場合、今度は、対象画像
のデータ値を同図（ａ）に示す、所定の飽和値＋Ｈ、−
Ｈと比較し、これら飽和値＋Ｈ、−Ｈに達しているもの
をピーク状ノイズ位置として検出する。同図（ｂ）は、
対象画像のデータ値と飽和値との比較結果を示すもの
で、○は通常データ、×はピーク状ノイズである。

【００３５】次いで、これら×で表すピーク状ノイズ位
置について、近隣のノイズ領域までの距離が解像度より
長いかを判断してノイズ領域を決定する。この場合、２
個のピーク状ノイズにより１つのノイズ領域が形成され
る。

【００３６】そして、これらノイズ領域のピーク状ノイ
ズに対して、補正のための参照データ位置を設定し、こ
れら参照位置のデータを参照画像から取り出すととも
に、これら参照データを用いて、ピーク状ノイズ位置
（図４（ｂ）の×部分）を補正することにより、同図
（ｃ）に示すようにピーク状ノイズが除去された画像デ
ータが再生される。

【００３７】次に、画像データのエッヂとピーク状ノイ
ズを識別する場合を説明する。まず、図６に示すように
所定の幅を有する画像データの場合、このような対象画
像に対して、同図（ｂ）に示すように１画素分ずらした
画像との差画像を求め、この差画像のデータ値が正また
は負方向の所定の基準値＋Ｌ、−Ｌを越えているかを判
断する。そして、これら基準値＋Ｌ、−Ｌを越えている
ものをピーク状ノイズとして検出すると、同図（ｃ）に
示すように、通常データ○、ピーク状ノイズ×として得
られる。

【００３８】この場合、×で表すピーク状ノイズ位置
は、７画素分離れている。そして、これらのピーク状ノ
イズ位置について、近隣するのノイズ領域までの距離が
解像度の値より長いか判断するが、ここで仮に解像度の
値を１とすると、これらピーク状ノイズ位置は同一ノイ
ズ領域のものでないと判断される。

【００３９】そして、このような１点ずつのピーク状ノ
イズ位置の場合は、ピーク状ノイズでなくエッヂと判断
して処理される。次に、図７に示すように１画素分の画
像データの場合、このような対象画像についても、同図
（ｂ）に示すように１画素分ずらした画像との差画像を
求め、この差画像のデータ値が正または負方向の所定の
基準値＋Ｌ、−Ｌを越えているかを判断する。そして、
これら基準値＋Ｌ、−Ｌを越えているものをピーク状ノ
イズとして検出すると、同図（ｃ）に示すように、通常
データ○、ピーク状ノイズ×として得られる。

【００４０】ここでの各ピーク状ノイズ位置は、２点ず
つの同一ノイズ領域のものとして得られるので、この場
合は、ピーク状ノイズと判断して処理される。つまり、
これら図６と図７の場合は、ピーク状ノイズ位置の検出
が１点の時はエッヂ、２点以上の場合はピーク状ノイズ
と判断すれば対応できることになる。

【００４１】次に、図８に示すように２画素分の画像デ
ータの場合、このような対象画像についても、同図
（ｂ）に示すように１画素分ずらした画像との差画像を
求め、この差画像のデータ値が正または負方向の所定の
基準値＋Ｌ、−Ｌを越えているかを判断する。そして、
これら基準値＋Ｌ、−Ｌを越えているものをピーク状ノ
イズとして検出すると、同図（ｃ）に示すように、通常
データ○、ピーク状ノイズ×として得られる。

【００４２】この場合、×で表すピーク状ノイズ位置が
１画素分おいて現れるが、これらピーク状ノイズ位置に
ついて、近隣するノイズ位置までの距離が解像度より長
いか判断するが、ここで仮に解像度の値を１とすると、
同図（ｃ）の×と×の間に位置される○の部分は、ピー
ク状ノイズと見做され、×○×は、×××として同一ノ
イズ領域として判断される。

【００４３】そして、これらノイズ領域のピーク状ノイ
ズについても、補正のための参照データ位置を設定し、
これら参照位置のデータを参照画像から取り出すととも
に、これら参照データを用いて、ピーク状ノイズ位置
（図８（ｃ）の×部分）を補正することにより、これら
ピーク状ノイズは、全て除去されることになる。 （第２の実施の形態）一般に、走査型顕微鏡により得ら
れる画像は、その走査型という測定原理から操作ライン
ごとの測定条件の微妙な差やノイズ量の差などが影響し
て、画像の水平方向に、垂直方向の相関小さい線状のピ
ーク状ノイズが存在することがある。この線状のピーク
状ノイズは、走査型プローブ顕微鏡により得られる画像
によく見られる（図９（ａ）（ｂ））。

【００４４】このような場合は、画像の垂直方向に対し
て本発明を適用する。つまり、この場合も、まず画像デ
ータを読み込み、上方向に１画素分ずらしたデータとの
差を取り、その値の大きさと基準値を比較し、基準値以
上であれば、その位置をピーク状ノイズ位置として検出
する。また、元のデータそのものがある値（通常、その
画像の最大値）以上である場合、または元のデータその
ものがある値（通常、その画像の最小値）以下である場
合も同時に検出していく。

【００４５】このようにしてピーク状ノイズ位置を検出
した後、上述したと同様に参照データを取り出し、検出
したピーク状ノイズ位置の補正を行う。このようにして
も、上述した第１の実施の形態と同様な効果を期待でき
る。

【００４６】なお、上述の実施の形態では、対象画像に
対して１画素分ずらした画像との差画像を求めるように
したが、２画素以上ずらした画像との差画像を求めるよ
うにしてもよい。また、上述の実施の形態では、ピーク
状ノイズ位置の補正方法として、多項式近似を用いてい
るが、スムージング近似やスプライン近似などを用いて
もよい。また、基準値、参照データ点数、実行回数など
は任意であり、対象画像に要求される解像度によって設
定することもできる。さらに、上述では、ＣＰＵ１７を
用いて一連の処理を行っているが、画像処理装置１５に
より行ってもよい。

【００４７】

【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、１画
素分のピーク状ノイズは勿論、領域を持ったピーク状ノ
イズでも、これらを確実に検出して除去することができ
るので、画像の輪郭のぼけなどを防止して、良質な観察
画像を得られ、画像観察の際に誤った判断を下すような
おそれを確実に回避できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態が適用される走査型
レーザ顕微鏡の概略構成を示す図。

【図２】第１の実施の形態におけるピーク状ノイズの検
出を説明するためのフローチャート。

【図３】第１の実施の形態での参照データの設定の仕方
を説明するための図。

【図４】第１の実施の形態でのピーク状ノイズの検出を
説明するための図。

【図５】第１の実施の形態での他のピーク状ノイズの検
出を説明するための図。

【図６】第１の実施の形態での他のピーク状ノイズの検
出を説明するための図。

【図７】第１の実施の形態での他のピーク状ノイズの検
出を説明するための図。

【図８】第１の実施の形態での他のピーク状ノイズの検
出を説明するための図。

【図９】本発明の第２の実施の形態を説明するための走
査型プローブ顕微鏡より得られる画像中のピーク状ノイ
ズを示す図。

【図１０】従来の走査型レーザ顕微鏡でのピーク状ノイ
ズの発生状態を説明する図。

【図１１】従来のピーク状ノイズの検出方法を説明する
ための図。

【図１２】従来のピーク状ノイズの他の検出方法を説明
するための図。

【符号の説明】

１…レーザ光源、 ２…ビームスプリッタ、 ３…ガルバノメータミラー、 ４、５…瞳伝送レンズ、 ６…ガルバノメータミラー、 ７…瞳投影レンズ、 ８…結像レンズ、 ９…対物レンズ、 １０…集光レンズ、 １２…光検出器、 １３…Ｙガルバノドライバ、 １４…Ｘガルバノドライバ、 １５…画像処理装置、 １６…テレビモニタ、 １７…ＣＰＵ、 １８…キーボード、 １９…マウス。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 対象画像と、該対象画像に対して少なく
   とも１画素分ずらした画像との差画像を求め、 この差画像のデータの絶対値が所定の基準値を越えた位
   置をピーク状ノイズ位置と判断し、 このピーク状ノイズ位置を除いた前記対象画像のデータ
   を参照して前記ピーク状ノイズ位置のデータを補正する
   ことを特徴とするピーク状ノイズの除去方法。
2. 【請求項２】 前記差画像のデータの絶対値が所定の基
   準値を越えた位置をピーク状ノイズ位置と判断するとと
   もに、これらピーク状ノイズ位置の間について解像度を
   参照してさらにピーク状ノイズ位置を判断することを特
   徴とする請求項１記載のピーク状ノイズの除去方法。
3. 【請求項３】 対象画像のデータ値が所定の飽和値に達
   している位置をピーク状ノイズ位置と判断し、 このピーク状ノイズ位置を除いた前記対象画像のデータ
   を参照して前記ピーク状ノイズ位置のデータを補正する
   ことを特徴とするピーク状ノイズの除去方法。