JPS59184840A - 液体中のダスト測定法及びその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は液体中のダスト測定法およびその装置に関する
ものである。

硝酸などの液体中のダストの個数や大きさなどを測定す
る場合、従来では光電管式により行っていたが、ダスト
と気泡との区別が行われ難いだめ正確な測定ができない
という欠点があった。

本発明は上記の従来の欠点を除去するために成されたも
のであり、液体中のダストの個数や大きさなどを正確に
測定することができる液体中のダス）　１１１定法およ
び装置を提供することを目的とする。

以下本発明の実施例を図面とともに説明する０第１図に
おいて、１は自動焦点機構２およびＸＹＺ自動ステージ
（試料台）３を有する顕微鏡、４は自動焦点機構２に連
設されたテレビカメラ、５は高速イメージプロセッサ、
６はマイクロコンビュ−タシステム、７はＸＹＺ自動ス
テージ３を℃７方向にステップ状に移動させるＸＹＺ自
動ステージコントローラ、８は自動焦点コントローラ、
９はテレビモニタでアル。

上記装置の動作を説明する。まず、液体中のダストを沖
過捕捉したフィルタ（図示せず）をＸＹＺ自動ステージ
３上に載置し、該フィルタ面の反射光を自動焦点機構に
より自動的に焦点を合せて拡大する。ＸＹＺ自動ステー
ジ３および自動焦点機構２の制御（はマイクロコンピュ
ータシステム６の指令によシ各コントローラ７．８によ
って行う。

テレビカメラ４は前記拡大像を光電面上に画像として結
像させ、高速イメージプロセッサ５はテレビカメラ４か
らの画像データを処理してダストの個数や大きさなどの
幾何学的測定を行う。

以下に高速イメージプロセッサ５の詳細な構成および動
作を説明する。第２図は高速イメージプロセッサ５の構
成を示し、１１は第１のプロセッサ、１２は第２のプロ
セッサである。第１のプロセッサ１１は合焦度算出部５
６、局部特徴量算出部１３、二値化処理部１４およびダ
ストの幾何学的計測部１５を備えている。第２のプロセ
ッサ１２は合焦度のチェック部５７、画像の妥当性の判
断部１６および局所しきい値算出部１７を備えている。

合焦度算出部５６は画像を読み込んで合焦度を算出する
ものである。焦点は自動焦点機構２により合わせられて
いるが、それを補うために画像全体の合焦度を求める。

合焦度は近傍点との濃度差／７５ヨ一定閾値以上のもの
のみの和をとり、閾値以上の点の数を有効点数としてカ
ラシトしておく。

第１１図は合焦度算出の具体的構成を示す。７５はクロ
ック発生部、７６は４のカウンタ、７７はＴＶカメラ同
期信号発生部、７８ばＡ／Ｄ変換器、７９は読み込み回
路、８０は減算回路、８１は細点濃度メモリ、８２は閾
値メモリ、８３は比較回路、８４は合焦度・点数カウン
タ、８５は書き込み回路、８６は合焦度・点数メモリで
ある。クロックの発生部７６からのクロック信号により
テレビカメラ同期信号発生部７７においてテレビカメラ
同期信号が作成され、これを受けて、図示しないテレビ
カメラが駆動して対象物を撮影し、ビデオ信号を発生す
る。このアナログのビデオ信号はＡ／Ｄ変換器７８でデ
ジタル信号に変換された後、減算回路８０により細点濃
度メモリ８１から読み込み回路７９を介して出てきたデ
ータを減算し、閾値メモリ８２の値とともに比較回路８
３を介して差が合焦度カウンタ８４にカウントされる。

４のカウンタ７６は４個のクロック信号を受けて１個の
出力を出し、細点濃度メモリ８１、読み込み回路７９を
介して減算回路８ｏに信号を送る。全画像の処理を終っ
たならば、書き込み回路８５を経て、合焦度・点数メモ
リ８６に書き出す。局部特徴量算出部１３は画像を）売
み込んで局所特徴量を算出するものである。４常、画像
の背景（即ちフィルタ）は全体に一様ではなく、濃度勾
配を持つ。このとき、画像全体に一定の濃度しきい値を
設定し、この値より犬か小かでダストとフィルタを識別
分離することは難しい場合が多い。そこで、画像を例え
ば８×８の小区画に分割し、各区画毎にしきい値を設定
することが考えられる。このしきい値の算出には二通り
の方法があり、その小区画の濃度ヒストグラムを作成し
、七のｉ９ターンからしきい値を決める方法と濃度平均
値から閾値を決める方法がある。濃度ヒストグラムを用
いて閾値を求める方法は具体的には濃度ヒストグラムか
らこれを簡略化したヒストグラムビットパターンを作成
する。第３図において、（４）は画像濃度を６４段階に
分け、各段階における現出頻度を表わした濃度ヒストグ
ラムであり、（Ｂ）は濃度ヒストグラムにおける頻度が
所定値以上の濃度に対応するビットに１を立て、その他
を０とした６４ビツトから成るヒストグラムビットノや
ターンを示す。

第３図はこのヒストグラムピットノやターンの作成のた
めの局所特徴量算出部１３の具体的構成を示し、１８は
クロック発生部、１９は４のカウンタ、２０は１６のカ
ウンタ、２１は５１２のカウンタ、２２はテレビカメラ
同期信号発生部、２３１ｄＡ／Ｄ変換器、２４はビット
アドレスレジスタ、２５は書き込み回路、２６は水平区
画アドレスレジスタ、２７は６４×８個の３２カウンタ
２７ａと８個の６４ビツトのメモリ２７ｂを有するカウ
ンタである。又、２８は書き込み回路、２９はヒストグ
ラムビットノやターンメモリ、３０は垂直区画アドレス
レジスタである。クロック発生部１８からのクロック信
号によりテレビカメラ同期信号発生部２２においてテレ
ビカメラ同期信号が作成され、これを受けて図示しない
テレビカメラが駆動してフィルタを撮影し、ビデオ信号
を発生する。

このアナログのビデオ信号ばＡ／Ｄ変換器２３でデジタ
ル信号に変換された後、ビットアドレスレジスタ２４に
よって６４個の３２カウンタ２７ａのうぢ濃度段階が対
応したものに選択してカウントされる。４のカウンタエ
９は４個のクロック信号を受けて１個の出力分出し省き
込み回路２５を介シテカウンタ２７に信号を送る。又、
１６のカウンタ２０ば４ｘ１６＝６４個のクロック信号
毎に１個の出力を出し、水平区画アト９レスレジスタ２
６を介して水平８区画の３２カウンタ２７ａのアドレス
が決定される。従って、５１２個の３２カウンタ２７ａ
のアドレスは各アドレスレジスタ２４．２６の信号によ
って選定され、この選定された３２カウンタ２７ａＫ書
き込み回路２５がらの信号により４個のビデオ信号に付
１回カウントが行われる。ある３２カウンタ２７ａがフ
ルカウントされるとこれに対応したメモリ２７ｂにｌが
立てられる。５１２のカウンタ２１１ｄ５１’２ｘ６４
個のクロック信号毎に１回信号を出し、この信号は書き
込み回路２８および垂直区画アドレスレジスタ３０に入
力され、これにょクヒストグラムビット・母ターンメモ
リ２９の垂直一段目にメモリ２７ｂの８ワード（１ワー
ドが６４ビツト）の内容即ち垂直−役目の水平８区画の
ヒストグラムビット・ぞターンが記憶される。以下同様
に垂直８区画の操作が行われ、全画像の濃度ヒストグラ
ムのビットパターンがメモリ２９に記憶される。

次に、濃度平均値より閾値を求める方法はまず局所濃度
平均値を求める。第１０図は局所濃度平均値の具体的構
成を示し、６１はクロック発生部、６２は４のカウンタ
、６３は８のカウンタ、６４は５１２のカウンタ、６５
はテレビカメラ同期信号発生部、６６はＡ／Ｄ変換器、
６７は加算回路、６８は読み込み回路、６９は水平区画
ナトレスレジスタ、７０は１６ビツト×１６個のメモリ
、７１は書き込み回路、７２はシフト回路、７３は濃度
平均値メモリ、７４は垂直区画アドレスレジスタである
。

クロック発生部６１からのクロック信号によりテレビカ
メラ同期信号発生部６５においてテレビカメラ同期信号
が作成され、これを受けて図示しないテレビカメラが駆
動してフィルタを撮影し、ビデオ信号を発生する。この
アナログのビデオ信号はＡ／Ｄ変換器６６でデ・フタル
信号に変換された後、濃度加算メモリに加算される。４
のカウンタ６−２は４個のクロック信号を受けて１個の
出力を出し、加算回路６７書き込み回路７１を介して濃
度加算メモリ７０に信号を送る。父、８のカウンタ６３
は４　Ｘ　８　＝　３２個のクロック信号毎に１個の出
力を出し、水平区画アドレスレジスタ６９を介して、水
平１６区画の濃度加算メモリ７０のアドレスが決定され
る。５１２のカウンタ６４は５１２Ｘ３２個のクロック
信号毎に１回信号を出し、この信号はシフト回路７２及
び垂直区画アドレスレジスタ７４に入力され、濃度平均
値メモリ７３の垂直一段目に濃度加算メモリがシフトさ
れた結果の８　ｂｉｔ　Ｘ　１６ワードの内容が即ち垂
直一段目の水平１６区画の濃度平均値が記憶される。

以下同様に、垂直１６区画の操作が行なわれ、全画像の
濃度平均値がメモリ７３に記憶される。

又、第１図において、判断部１６は画像の妥当性の判断
を行う。即ち、局所特徴欧算出部１３において計算され
たヒストグラムビットパターン又は濃度平均値に基いて
焦点外れ画像又は測定対象物以外の物が存在する画像を
識別する。具体的には、ヒストグラムピットＡターンの
１の数がある基準値以下のときは焦点外れ画像であると
判断する。また、ｌの立つ位置がある濃度値に対応する
ビット位置よＶ小さい／Ｎｏターンがある基準値以上存
在すれば対象物以外の画像であると判定する。

これらはプログラムによってロジックにより組み立てら
れ、場合に応じて種々に変えられる。

又、局所しきい値算出部１７は局所しきい値を算出する
部分である〇二値化のためのしきい値はヒストグラムピ
ットパターンより次のように決められる。即ち、ヒスト
グラムピットノやターンにおいて、１が立つピットの連
続がただ一つだけ存在するものを正常な区画とする。連
続した１の中間の濃度しＲルをＡとすると、二つのしき
い値Ｔ１゜Ｔ２をＴ＋　””　Ａ　＋　Ｄ　、　Ｔ２＝
　Ａ　−Ｄ　（ただし、Ｄはコンスタント又は連続した
１の数の関数とする。）と決められる。正常でない区画
は隣接する正常な区画のしきい値で決めるか、あるいは
測定から除外するためにＴ１に最大値、Ｔ２に零を設定
する。濃度平均値より閾値を算出する場合は局所濃度平
均値Ａより二つの閾値Ｔ１１Ｔ２をＴ１＝ＡＸ　Ｃ１−
Ｄ　）　。

Ｔ２＝　（６４Ａ　）　×（１−Ｄ　）　＋　Ａ　（Ｄ
はコンスタント）と決められる。この部分もソフトウェ
アで適当に組み換えることができる。

第５−は二値化処理部１４の具体的構成を示し、３１は
クロック発生部、３２は６４カウンタ、３３は８カウン
タ、３９はテレビカメラ同期信号発生部、４０はＡ／Ｄ
変換部で、これらは第２図のものと同様のものであり、
共用できるものは共用しても良い。３４，３６．４１は
メモリアドレスレジスタ、３５．３７は夫々プロセッサ
１２からの信号により８×８の小区画のしきい値Ｔ、、
Ｔ２を設定された第１および第２のしきい値メモリ、３
８は比較回路、４４．４５は読み込み回路、４２は書き
込み回路、４３はメモリである。この場合、比較回路３
８においては、しきい値メモリ３５から読み出されだし
きい値Ｔ、およびしきい値メモリ３７から読み出された
しきい値Ｔ２とＡ／Ｄ変換器４０の出力Ｒを比較し、Ｒ
：＞　’ＬおよびＲ（Ｔ２のときにメモリ４３に１を記
憶させる。この結果、メモリ４３においては、ダストに
対応した位置に−１が記憶され、それ以外の位置には零
が記憶される。

ダストの幾伺学的計測部１５は例えばダストの粒子個数
、面積および等面積円径さらには最長径などを算出する
。算出の方式は、連結部分（接続している１の部分）に
同一ラベルを付け、このラベルの数で粒子個数、各ラベ
ルの要素数で面積を夫々算出するものである。基本的に
は第７図（Ａ）〜（Ｑのフローチャートに従った回路構
成を行う。各メモリの設定は第６図のようにする０即ち
、第６図において、（ト）はレベルメモリ（メモリ４３
と同様の記憶内容を有する。）　、（Ｂ）はラベルカウ
ンタ、（Ｃ）は面積カウンタ、■）は粒径カウンタであ
る。又、各変数はレジスタを指し、判定は比較回路で行
い、最大値は専用の最大値算出回路で行う。

フローチャートにおいて、まず第７図（ト）ではラベル
カウンタに１をセットし、面積カウンタは全て零にセッ
トする。次にレベルメモリのアドレスを零にしてその値
Ｘを取出す。Ｘが１（ダスト）であればその周囲のアド
レスにおけるＸの最大値風は求め、このＸＭが１であれ
ばうＲル化を行うためにラベルカウンタに１を加える。

ＸＭが零であればラベル化は終了しており、ＸＭはレベ
ルメモリに格納される。う々ルカウンタの値が６３以上
になるとカウント不能でラベル化を行わない。ラベルカ
ウンタ値はレベルメモリに格納する。こうして、レベル
メモリの各アドレス（ｉ、Ｊ＝５１２）ｔで同じ操作が
行われ、ラベル数はダストの個数に対応したものとなり
、同じラベルカウント値（ラベルナンバー）の数がダス
トの面積ヲ示すことになる。又、第７図（Ｂ）において
も、Ｘ−０即ち背景の場合にはレベルメモリのアドレス
を進め、Ｘ〜１即ちラベル化が行われた場合には面積カ
ウンタのＸ−２番目に１カウントしてラベル数をカウン
トし、これにより各ダストの面積が計数される。

Ｘ＝１の場合はラベルナシの場合でＦＬＧＩが１となり
何もしないでフローが進められる。第７図（Ｃ）におい
ては、面積カウンタの値Ｘを順次値り出し、ヒストグラ
ムの最小値ＤＭおよびその刻みＤＤｋＤ−ＤＭ即ち゛粒
子径を計算し、 外部から入力して−７、− 粒径カウンタのこの計算値のアドレスに１をカウントす
る。こうして、ＦＬＧＩが零になれば一画面の処理が終
了する。

尚、第７図（ト）のフローチャートに示したように各ダ
ストのラベル付けを行う場合にあるアドレスとその周囲
の特定のアドレスにおけるデータの中の最大値を求め、
この最大値が１の場合にうＲルカウンタに１を加えてう
Ｒル付けを行うようにしているが、ダストの形状によっ
ては第８図に示すように同一のダストであるにもかかわ
らず異ったラベル番号が付されることが生じる。即ち、
ラベル番号２のものと同一のものであっても異った物と
判断されてうＲ層番号３を付されることがある。

そこで、これを防ぐために幾何学的計測部１５において
は第９図に示すような構成も有している。

図において、４６〜５０はレベルメモリのあるアドレス
とその周囲の四つのアドレスであり、５１は各アドレス
のデータの中の最大値と第２の最大値を求める最大値算
出回路、５２は零比＠器、５１はメモリアドレスレジス
タ、５４は書き込み回路、５５は同一化テーブルである
。この場合、第２の最大値を零比較器５２において零と
比較し、第２の最大値が零でない場合にはメモリアドレ
スレジスタ５３に最大値とともに信号を送ってそのクロ
ス点に同一化テーブル５５のアドレスを決定し、このア
ドレスに１を設定する。従って、第７図のような場合に
はラベル番号が２，３となっており、第２の堡犬値が２
であるから同一物と判定され、同一化テーブル５５の対
応したアドレスに１を設定される。そして、前述した面
積カウント時にこの同一化テーブル５５を参照し、２の
数および３の数を加えることにより同一物としての正確
な面積を算出するようにしている。

以上のように本発明においては、液体中のダストを濾過
してフィルタ面上に捕捉し、該フィルタ面の反射光を光
電面上に画像として結像させ、この画像データ処理によ
シダストの幾何学的測定を行っており、従来のようにダ
ストと気泡の区別が付は稚いようなことはなく、従って
ダストの個数や大きさなどの幾何学的測定を正確に行う
ことができる。又、高速イメージプロセッサは一部（第
１のプロセッサノをハードで他の部分（第２のプロセッ
サ）をソフトで処理を行っておｐ、高速で種々のケース
に対応できるものが得られる。

【図面の簡単な説明】

各図は本発明に係るものであυ、第１図はダスト測定装
置の構成図、第２図は高速イメージプロセッサの構成図
、第３図（Ａ）　、、　（Ｂ）は夫々画像の濃度ヒスト
グラムおよびそのピットノやターン、第４図は局所特徴
量算出部の構成図、第５図は二値化処理部の構成図、第
６図（Ａ）〜（ハ）はダストの幾何学的計測部において
用いられる各メモリの説明図、第７図（４）〜（Ｑはダ
ストの幾何学的計測部のフローチャート、第８図は同一
のダストに異ったラベルが付されることの説明図、第９
図はダスートの幾何学的計測部における同一化テーブル
作成部分の構成図、第１０図は濃度平均値算出部の構成
図、第１１図は合焦度算出部の構成図である。 １・・・顕微鏡、２・・・自動焦点機構、３・・・ＸＹ
ｚ自動ステージ、４・・・テレビカメラ、５・・・高速
イメージプロセッサ、６・・・マイクロコンビュータン
ステム、７・・・ＸＹＺ自動ステージコントローラ、８
・・・自動焦点コントローラ。 第　１　図 第２図 第３図 （Ａ） 第５図 第７図（Ｂ） 牢 第　７　図（Ｃ） ＮＥＸＴ　　廷理 第８図 第９図 第１０図 □□］−一 第１１図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）液体中のダストを濾過してフィルタ面上に捕捉し
   、該フィルタ面の反射光を光電面上に画像として結像さ
   せ、次いで該光電面上の多数点において光量を測定して
   画像の濃度ヒストグラム又は濃度平均値を求め、この濃
   度ヒストグラム又は濃度平均値に基いてダストの部分と
   フィルタの部分との濃度しきい値を求め、この濃度しき
   い値に基いて画像データ処理を行うことによりダストの
   幾何学的測定を行うことを特徴とする液体中のダスト測
   定法。
2. （２）液体中のダストをテ過捕捉したフィルタを載置す
   る試料台とフィルタ面に自動的に焦点を合せて拡大する
   自動焦点機構とを有する顕微鏡と、フィルタ面の拡大像
   を光電面上に画像として結像させるテレビカメラと、テ
   レビカメラからの画像データを処理してダストの幾何学
   的測定を行う高速イメージプロセッサと、各部のコント
   ロールを行うコンピュータを備えだことを特徴とする液
   体中のダスト測定装置。