KR101792564B1 - Image processing System and Image processing Method - Google Patents

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Abstract

본 발명은 영상 처리 방법 및 이를 이용항 영상 처리 장치에 관한 것으로서, 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 처리 방법은, 전자 현미경으로 영상을 촬영하는 영상 촬영 단계, 전자 현미경의 측정 스테이지를 이동 스캔하면서 대상체의 타깃 부분을 추적하는 영상 추적 모드 또는 타깃 부분에 초점이 맞춰진 상태에서 촬영되는 정지 영상들의 노이즈를 제거하고 영상을 정밀화 하는 영상 정밀화 모드 중 하나의 모드에서 영상을 처리하는 단계 및 처리된 영상을 디스플레이 하는 영상 출력 단계를 포함한다.The present invention relates to an image processing method and an image processing apparatus using the same, and the image processing method according to an embodiment of the present invention includes an image capturing step of capturing an image with an electron microscope, Processing the image in one of the image tracking mode for tracking the target portion of the object or the image refinement mode for removing the noise of the still images photographed in the focused state of the target portion and refining the image, And an image output step for displaying the image.

Description

영상 처리 방법 및 이를 이용한 영상 처리 장치 {Image processing System and Image processing Method}Technical Field [0001] The present invention relates to an image processing method and an image processing apparatus using the same,

본 발명은 영상 처리 방법 및 이를 이용한 영상 처리 장치에 관한 것으로서, 보다 구체적으로 나노 입자의 영상에서 발생하는 각종 노이즈를 개선할 수 있는 영상 처리 방법 및 이를 이용한 영상 처리 장치에 관한 것이다. The present invention relates to an image processing method and an image processing apparatus using the same, and more particularly, to an image processing method and an image processing apparatus using the same that can improve various noises generated in an image of a nanoparticle.

최근 나노기술의 발전으로 광학 현미경의 해상도의 한계를 뛰어넘는 10만 내지 100만배 이상의 고배율 시료표면을 촬영할 수 있는 전자 현미경의 수요가 크게 증가하였다.Recent advances in nanotechnology have greatly increased the demand for electron microscopes capable of imaging high magnification sample surfaces of 100,000 to 1 million times or more beyond the resolution limit of optical microscopes.

특허문헌 1은 동화상을 처리하는 방법 및 시스템에 대한 내용으로, 특허문헌 1의 경우 블러링, 첨예화 처리, 콘트라스트 강조 처리 및 윤곽 강조 처리 등의 영상 기반의 알고리즘을 이용하여 동화상을 처리하는 것에 대하여 개시하고 있다. 특허문헌 2는 패턴 화상 처리 장치에 관한 것으로서, 디지탈 변환 수단, 공간 필터링 처리 수단, 히스토그램 처리 수단, 임계값 설정 수단, 영상분할 및 노이즈 제거, 패턴 비교 및 검출 처리 수단을 통하여 화상을 처리하는 것에 대하여 개시하고 있다.Patent Document 1 discloses a method and system for processing a moving image. In the case of Patent Document 1, processing of a moving image using image-based algorithms such as blurring, sharpening processing, contrast enhancement processing, and contour enhancement processing is disclosed . Patent Document 2 relates to a pattern image processing apparatus and relates to processing an image through digital conversion means, spatial filtering processing means, histogram processing means, threshold value setting means, image division and noise removal, pattern comparison and detection processing means Lt; / RTI >

그러나, 특허문헌 1 및 2의 경우 적용 대상이 홀(hole) 패턴에 한정되어 있어 다양한 대상 또는 시료에 적용하기 어려운 문제점이 있었다.However, in the case of Patent Documents 1 and 2, since the application object is limited to a hole pattern, it is difficult to apply it to various objects or samples.

따라서, 다양한 대상 또는 시료에 적용할 수 있으면서도, 고해상도의 영상을 제공할 수 있는 영상 처리 방법 및 이를 이용한 영상 처리 장치에 대한 필요성이 증가하고 있다.Accordingly, there is an increasing need for an image processing method capable of providing a high-resolution image and an image processing apparatus using the same, which can be applied to various objects or samples.

KRKR 10-155247510-1552475 B1B1 KRKR 10-026433810-0264338 B1B1

본 발명의 목적은 전자 현미경을 이용하여 획득한 나노입자 영상에서 발생하는 노이즈를 개선하여 실시간으로 디스플레이할 수 있는 영상 처리 방법 및 이를 이용한 영상 처리 장치를 제공하는 것이다. An object of the present invention is to provide an image processing method capable of displaying noise in a nanoparticle image obtained using an electron microscope and displaying the same in real time, and an image processing apparatus using the same.

본 발명의 다른 목적은 전자 현미경에서 측정하고자 하는 대상이 배치된 스테이지를 고속 스캔하여, 타깃 부분을 찾는 영상 추적 모드와 상기 타깃 부분을 정밀하게 촬영하는 영상 정밀화 모드를 포함하여 보다 선명하고 깨끗한 화질의 영상을 제공할 수 있는 영상 처리 방법 및 이를 이용한 영상 처리 장치를 제공하는 것이다. It is another object of the present invention to provide an image processing apparatus and an image processing method, which are capable of performing a high-speed scanning of a stage on which an object to be measured is to be measured in an electron microscope, An image processing method capable of providing an image and an image processing apparatus using the same.

본 발명의 또 다른 목적은 정지 상태의 나노 영상을 실시간 영상 처리 기술을 통하여 노이즈가 개선되면서도 고해상도를 갖는 실시간 나노 영상을 제공할 수 있는 영상 처리 방법 및 이를 이용한 영상 처리 장치를 제공하는 것이다.It is another object of the present invention to provide an image processing method capable of providing a real-time nano image having high resolution while improving noise through a real-time image processing technique in a still-state nano image, and an image processing apparatus using the same.

본 발명의 다른 목적은 고속 스캔으로 발생할 수 있는 노이즈 영상에 영상 처리 기반의 필터를 적용하여 보다 선명하고 깨끗한 실시간 영상을 제공할 수 있는 영상 처리 방법 및 이를 이용한 영상 처리 장치를 제공하는 것이다.It is another object of the present invention to provide an image processing method and an image processing apparatus using the image processing method, which can provide a clear and clean real time image by applying an image processing based filter to a noise image that can be generated by a high-speed scan.

본 발명의 일 실시예에 따른 영상 처리 방법은, 전자 현미경으로 영상을 촬영하는 영상 촬영 단계, 전자 현미경의 측정 스테이지를 이동 스캔하면서 대상체의 타깃 부분을 추적하는 영상 추적 모드 또는 타깃 부분에 초점이 맞춰진 상태에서 촬영되는 정지 영상들의 노이즈를 제거하고 영상을 정밀화 하는 영상 정밀화 모드 중 하나의 모드에서 영상을 처리하는 단계 및 처리된 영상을 디스플레이 하는 영상 출력 단계를 포함한다.An image processing method according to an embodiment of the present invention includes an image capturing step of capturing an image with an electron microscope, a image tracking mode of tracking a target portion of the object while scanning the measurement stage of the electron microscope, Processing the image in one of the image refinement modes for removing the noise of the still images photographed in the state and refining the image, and displaying the processed image.

상기 영상 추적 모드에서 영상을 처리하는 단계는, 촬영된 영상 데이터를 기 설정된 색상 공간의 영상 데이터로 변환하는 단계, 변환된 영상 데이터에 가우시안 필터를 적용하는 단계, 상기 필터가 적용된 영상 데이터에서 경계 부분을 추출하는 단계, 및 상기 필터가 적용된 영상 데이터와 상기 경계 부분이 추출된 영상 데이터를 블렌딩하는 단계를 포함할 수 있다.The step of processing the image in the image tracking mode may include converting the photographed image data into image data of a predetermined color space, applying a Gaussian filter to the converted image data, And blending the image data to which the filter is applied and the image data in which the boundary portion is extracted.

상기 경계 부분을 추출하는 단계는, 소벨 필터를 적용하여 수행되며, 상기 블렌딩하는 단계에서, 상기 소벨 필터가 적용된 영상 데이터에 대해 상기 측정 스테이지에 대한 이동방향에 따라 가중치를 적용하여 상기 가우시안 필터가 적용된 영상과 블렌딩할 수 있다.Wherein the step of extracting the boundary part is performed by applying a Sobel filter, and in the blending step, a weight is applied to the image data to which the Sobel filter is applied according to a moving direction of the measurement stage, You can blend with images.

상기 영상 정밀화 모드에서 영상을 처리하는 단계는, 촬영된 영상 데이터를 기 설정된 색상 공간의 영상 데이터로 변환하는 단계, 변환된 영상 데이터들 사이에서 오차값이 기 설정된 한계값보다 큰 영상 데이터를 제거하는 단계, 오차가 제거된 영상 데이터에서, 최대값 또는 최소값을 취하도록 필터링하는 단계, 상기 최대값 또는 최소값으로 필터링된 영상 데이터의 축소 및 확대를 통하여 영상의 스케일을 조정하는 단계, 및 상기 최대값 또는 최소값으로 필터링된 영상과 상기 스케일이 조정된 영상 사이의 차이 값을 구하여 비교하여, 상기 차이 값에 따라 출력 영상을 산출하는 단계를 포함할 수 있다.The step of processing the image in the image refinement mode may include converting the photographed image data into image data of a predetermined color space, removing image data whose error value is greater than a predetermined threshold value among the converted image data A step of filtering the image data from which the error has been eliminated to take a maximum value or a minimum value, adjusting the scale of the image through reduction and enlargement of the image data filtered by the maximum value or the minimum value, Calculating a difference value between the image filtered by the minimum value and the adjusted image, and calculating an output image according to the difference value.

상기 출력 영상을 산출하는 단계는, 상기 필터링된 영상과 상기 스케일이 조정된 영상 사이에서, 기 설정된 크기의 픽셀 영역 내의 차이 값을 구하여 비교하고, 기 설정된 한계값보다 상기 차이 값이 큰 경우, 상기 필터링된 영상과 상기 스케일이 조정된 영상의 평균 값을 적용하여 출력 영상을 산출하고, 상기 차이 값이 상기 기 설정된 한계값보다 작은 경우, 상기 필터링된 영상을 출력 영상으로 산출할 수 있다.Wherein the step of calculating the output image comprises the steps of: obtaining a difference value within a pixel area of a predetermined size between the filtered image and the adjusted image and comparing the difference value; An output image is calculated by applying an average value of the filtered image and the scaled image, and the filtered image may be calculated as an output image when the difference value is smaller than the predetermined threshold value.

상기 영상을 처리하는 단계는, 시작점 보정 모드로 영상을 처리하는 것을 더 포함하고, 상기 시작점 보정 모드는, 촬영된 영상 데이터를 기 설정된 색상 공간의 영상 데이터로 변환하는 단계, 변환된 영상 데이터에 가우시안 필터를 적용하는 단계, 상기 가우시안 필터가 적용된 영상 데이터를 이진화하는 단계, 이진화된 영상 데이터에서 경계를 추출하는 단계, 및 상기 경계가 추출된 영상 데이터에서 특징부를 추출하여, 영상 왜곡이 없는 영역의 시작점을 표시하는 단계를 포함할 수 있다.Wherein the processing of the image further comprises processing an image in a start point correction mode, wherein the start point correction mode comprises the steps of: converting photographed image data into image data of a predetermined color space; A step of applying a filter, a step of binarizing the image data to which the Gaussian filter is applied, a step of extracting a boundary from the binarized image data, a step of extracting a feature from the extracted image data, For example.

상기 기 설정된 색상 공간으로 영상 데이터로 변환하는 단계는, 상기 촬영된 영상 데이터를 그레이 스케일의 영상 데이터로 변환할 수 있다.The step of converting the image data into the predetermined color space may convert the photographed image data into grayscale image data.

본 발명의 다른 실시예에 따른 영상 처리 장치는, 영상 촬영 유닛, 상기 영상 촬영 유닛에서 촬영된 영상 데이터를 기 설정된 색상 공간으로 변환하는 영상 변환 유닛, 변환된 영상 데이터에 기초하여, 전자 현미경의 측정 스테이지를 이동 스캔하면서 대상체의 타깃 부분을 추적하는 영상 추적 유닛, 상기 변환된 영상 데이터에 기초하여, 타깃 부분에 초점이 맞춰진 상태에서 촬영되는 정지 영상들의 노이즈를 제거하고 영상을 정밀화 하는 영상 정밀화 유닛, 및 상기 영상 추적 유닛 또는 상기 영상 정밀화 유닛에서 처리된 영상을 디스플레이 하는 영상 출력 유닛을 포함한다.An image processing apparatus according to another embodiment of the present invention includes an image capturing unit, an image conversion unit for converting the image data photographed by the image capturing unit into a predetermined color space, An image refinement unit for eliminating noise of still images photographed in a state in which the target portion is focused on the basis of the converted image data and refining the image based on the converted image data, And an image output unit for displaying an image processed by the image tracking unit or the image refinement unit.

상기 영상 추적 유닛은, 상기 변환된 영상 데이터에 가우시안 필터를 적용하는 제2 영상 필터부, 상기 제2 영상 필터부에서 출력된 영상 데이터의 경계 부분을 추출하는 에지 추출부, 및 상기 제2 영상 필터부와 상기 에지 추출부에서 출력되는 영상 데이터들을 블렌딩하는 영상 블렌딩부를 포함할 수 있다.The image tracking unit may further include a second image filter unit for applying a Gaussian filter to the converted image data, an edge extracting unit for extracting a boundary portion of the image data output from the second image filter unit, And an image blending unit for blending the image data output from the edge extracting unit.

상기 영상 정밀화 유닛은, 상기 변환된 영상 데이터들 사이에서 오차값이 기 설정된 한계값보다 큰 영상 데이터를 제거하는 오차 산출부, 상기 오차 산출부에서 출력된 영상 데이터에서, 최대값 또는 최소값을 취하도록 필터링하는 제1 영상 필터부, 상기 제1 영상 필터부에서 출력된 영상 데이터를 축소 및 확대하는 영상 스케일 조정부, 및 상기 스케일 조정부와 상기 제1 영상 필터부에서 출력되는 영상 데이터들을 차이 값에 기초하여, 상기 스케일 조정부와 상기 제1 영상 필터부에서 출력되는 영상 데이터들의 평균 값 또는 상기 제1 영상 필터부에서 출력되는 영상 데이터를 출력 영상으로 선택하는 영상 비교 및 선택부를 포함할 수 있다.The image refinement unit may further include an error calculation unit for eliminating image data whose error value is larger than a preset threshold value among the converted image data, a maximum value or a minimum value of the image data output from the error calculation unit An image scale adjusting unit for reducing and enlarging the image data output from the first image filter unit, and a second image filter unit for filtering the image data output from the scale adjusting unit and the first image filter unit based on the difference value And an image comparison and selection unit that selects an average value of the image data output from the scale adjustment unit and the first image filter unit or image data output from the first image filter unit as an output image.

상기 시작점 보정 모드로 영상을 처리하는 시작점 보정 유닛을 더 포함하고, 상기 시작점 보정 유닛은, 변환된 영상 데이터에 가우시안 필터를 적용하는 제3 영상 필터부, 상기 제3 영상 필터부에서 출력된 영상 데이터를 이진화하는 영상 이진화부, 상기 영상 이진화부에서 출력된 영상 데이터에서 경계를 추출하는 에지 추출부, 및 상기 에지 추출부에서 출력된 영상 데이터에서 특징부를 추출하여, 영상 왜곡이 없는 영역의 시작점을 표시하는 특징 추출부를 포함할 수 있다.And a start point correction unit for processing an image in the start point correction mode, wherein the start point correction unit comprises: a third image filter unit for applying a Gaussian filter to the converted image data; An edge extracting unit for extracting a boundary from the image data output from the image binarizing unit and a feature extracting unit for extracting a feature from the image data output from the edge extracting unit, And a feature extracting unit.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 전자 현미경을 이용하여 획득한 나노입자 영상에서 발생하는 노이즈를 개선하여 실시간으로 디스플레이할 수 있는 영상 처리 방법 및 이를 이용한 영상 처리 장치를 제공할 수 있다. According to an embodiment of the present invention, there is provided an image processing method and an image processing apparatus using the same, which can improve the noise generated in a nanoparticle image acquired using an electron microscope and display the same in real time.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 전자 현미경에서 측정하고자 하는 대상이 배치된 스테이지를 고속 스캔하여, 타깃 부분을 찾는 영상 추적 모드와 상기 타깃 부분을 정밀하게 촬영하는 영상 정밀화 모드를 포함하여 보다 선명하고 깨끗한 화질의 영상을 제공할 수 있는 영상 처리 방법 및 이를 이용한 영상 처리 장치를 제공할 수 있다.In addition, according to an embodiment of the present invention, there is provided an image processing method including a video image tracking mode for scanning a stage on which an object to be measured is placed at a high speed and searching for a target portion, It is possible to provide an image processing method capable of providing a clear and clean image with an image quality and an image processing apparatus using the same.

그리고, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 정지 상태의 나노 영상을 실시간 영상 처리 기술을 통하여 노이즈가 개선되면서도 고해상도를 갖는 실시간 나노 영상을 제공할 수 있는 영상 처리 방법 및 이를 이용한 영상 처리 장치를 제공할 수 있다. According to an embodiment of the present invention, there is provided an image processing method capable of providing a real-time nano image having high resolution while improving noise through a real-time image processing technique in a stationary nano image, and an image processing apparatus using the same .

또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 고속 스캔으로 발생할 수 있는 노이즈 영상에 영상 처리 기반의 필터를 적용하여 보다 선명하고 깨끗한 실시간 영상을 제공할 수 있는 영상 처리 방법 및 이를 이용한 영상 처리 장치를 제공할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, there is provided an image processing method capable of providing a clear and clean real-time image by applying an image processing-based filter to a noise image that can be generated by a high-speed scan, and an image processing apparatus using the same can do.

그리고, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 영상 기반 알고리즘을 이용하여 전자 현미경을 통해 획득한 흔들린 영상, 스펙클(speckle) 노이즈 등을 포함한 각동 노이즈가 포함된 영상의 노이즈를 개선하여 사용자에게 보다 선명하고 깨끗한 영상을 제공할 수 있는 영상 처리 방법 및 이를 이용한 영상 처리 장치를 제공할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, noise of an image including angular noise including a shaken image, speckle noise, and the like acquired through an electron microscope using an image-based algorithm is improved, And can provide a clean image, and an image processing apparatus using the same.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 처리 방법을 개략적으로 나타내는 순서도이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 영상 처리 방법을 개략적으로 나타내는 순서도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 처리 장치를 개략적으로 나타내는 블록도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 영상 처리 장치를 개략적으로 나타내는 블록도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 처리 방법에서 가우시안 필터링 단계의 처리 과정을 나타내는 사진들이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 처리 방법에서 에지 추출 단계의 처리 과정을 나타내는 사진들이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 처리 방법에서 영상 블렌딩 단계의 처리 과정을 나타내는 사진들이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 처리 방법에서 오차 산출 단계의 처리 과정을 나타내는 사진들이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 처리 방법에서 영상 비교 및 선택 단계의 처리 과정을 나타내는 사진들이다.
1 is a flowchart schematically showing an image processing method according to an embodiment of the present invention.
2 is a flowchart schematically showing an image processing method according to another embodiment of the present invention.
3 is a block diagram schematically showing an image processing apparatus according to an embodiment of the present invention.
4 is a block diagram schematically showing an image processing apparatus according to another embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a photograph illustrating a process of a Gaussian filtering step in an image processing method according to an embodiment of the present invention.
6 is a photograph illustrating a process of an edge extracting step in an image processing method according to an embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a photograph illustrating a process of the image blending step in the image processing method according to an embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a photograph showing a processing procedure of an error calculating step in the image processing method according to an embodiment of the present invention.
9 is a photograph illustrating a process of comparing and selecting images in the image processing method according to an embodiment of the present invention.

본 실시예들은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하여 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 특정한 실시 형태에 대해 범위를 한정하려는 것이 아니며, 개시된 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 실시예들을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. These embodiments are capable of various modifications and various embodiments, and specific embodiments will be described in detail with reference to the drawings. It is to be understood, however, that it is not intended to limit the scope of the specific embodiments but includes all transformations, equivalents, and alternatives falling within the spirit and scope of the disclosure disclosed. DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS In the following description of the embodiments of the present invention,

실시예에 있어서 '유닛' 혹은 '부'는 적어도 하나의 기능이나 동작을 수행하며, 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현되거나 하드웨어와 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다. 또한, 복수의 '유닛' 혹은 복수의 '부'는 특정한 하드웨어로 구현될 필요가 있는 '유닛' 혹은 '부'를 제외하고는 적어도 하나의 모듈로 일체화되어 적어도 하나의 프로세서(미도시)로 구현될 수 있다.In the embodiment, 'unit' or 'sub' performs at least one function or operation, and may be implemented in hardware or software, or a combination of hardware and software. In addition, a plurality of 'units' or a plurality of 'parts' are integrated into at least one module except for 'unit' or 'part' which need to be implemented by specific hardware, and are implemented by at least one processor (not shown) .

이하, 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Referring to the accompanying drawings, the same or corresponding elements are denoted by the same reference numerals, and a duplicate description thereof will be omitted.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 처리 방법을 개략적으로 나타내는 순서도이다. 1 is a flowchart schematically showing an image processing method according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 일 실시예에 따른 영상 처리 방법은 영상 촬영 단계(S1), 영상 추적 모드 또는 영상 정밀화 모드 중 하나의 영상 처리 모드를 선택하는 단계(S2), 선택된 영상 처리 모드에 따라 영상 추적 단계(S3) 또는 영상 정밀화 단계(S4)를 처리하고, 처리된 영상을 출력하는 영상 출력 단계(S5)를 포함한다. Referring to FIG. 1, an image processing method according to an exemplary embodiment includes selecting an image processing mode (S1), a video tracking mode, or an image processing mode (S2) And a video output step S5 of processing the tracking step S3 or the video finishing step S4 and outputting the processed video image.

상기 영상 촬영 단계(S1)에서는 전자현미경(Electron Microscope)을 이용하여 수행될 수 있다. 전자현미경의 촬영하고자 하는 대상체를 측정 스테이지 상에 배치하고 영상을 촬영함으로써 수행될 수 있다. In the imaging step S1, an electron microscope may be used. By placing an object to be photographed by an electron microscope on a measurement stage and photographing the image.

구체적으로, 상기 영상 촬영 단계(S1)에서는 대상체를 전자현미경의 측정 스테이지에 올려놓고 스테이지를 이동하면서, 원하는 타깃 부분을 저배율 영상으로 스캔하여 확인하고 나서, 측정하고자 하는 타깃 부분을 고배율로 확대하여 영상을 획득할 수 있다. Specifically, in the image capturing step S1, the target is placed on a measurement stage of an electron microscope and the target is scanned to a low-magnification image while moving the stage. Then, the target portion to be measured is magnified at a high magnification, Can be obtained.

본 발명의 일 실시예에 따르면 영상을 촬영하면서, 영상 처리를 수행함으로써 실시간 나노 영상을 제공할 수 있으나, 반드시 이에 제한되는 것은 아니며 미리 측정된 영상을 처리하는 데에 사용될 수도 있다. According to an embodiment of the present invention, a real-time nano-image can be provided by performing image processing while capturing an image, but the real-time nano-image may not necessarily be provided but may be used for processing a previously measured image.

상기 모드 선택 단계(S2)의 경우, 영상 추적 모드 또는 영상 정밀화 모드 중 하나의 모드를 선택할 수 있다. 영상 추적 모드의 측정 스테이지의 고속 스캔으로 영상을 획득하는 것으로, 획득한 영상에서 타깃 부분을 추적할 수 있다. 영상 추적 모드의 경우 영상의 모션 블러(motion blur) 현상을 완화하기 위하여, 일련의 경계 부분을 강조하고 영상 블러링(blurring) 과정을 통해 노이즈를 제거하면서, 동시에 경계 부분이 선명한 영상을 제공할 수 있다. In the mode selection step S2, one of the image tracking mode and the image refinement mode may be selected. By acquiring an image with a high-speed scan of the measurement stage in the image tracking mode, the target portion can be tracked in the acquired image. In the image tracking mode, in order to alleviate the motion blur phenomenon of the image, a series of boundary portions are emphasized and image blurring is performed to remove noise, and at the same time, have.

한편, 영상 정밀화 모드의 경우, 타깃 부분에 초점이 맞춰진 상태에서 정지 상태의 영상을 제공할 수 있으며, 스펙클 노이즈를 중점적으로 제거하여 영상 화질을 개선한 정밀화된 영상을 제공할 수 있다. On the other hand, in the image refinement mode, it is possible to provide a still image in a state in which the target portion is focused, and it is possible to provide a refined image with improved image quality by mainly removing speckle noise.

상기 모드 선택 단계(S2)는 사용자의 선택 또는 기설정된 순서와 시간에 따라 수행될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 사용자가 전자현미경에서 측정 스테이지를 이동해 가면서 원하는 타깃 부분을 찾는 동안에는 영상 추적 모드를 사용하고, 타깃 부분이 정해지면 타깃 부분의 정밀화 영상을 확인하기 위해 영상 정밀화 모드를 입력하면, 제어부(미도시)는 사용자 입력에 따라 영상 추적 모드 또는 영상 정밀화 모드를 선택하여 영상 처리를 수행할 수 있다. The mode selection step S2 may be performed according to a user's selection or predetermined order and time. According to an embodiment, when the user moves the measurement stage in the electron microscope, the image tracking mode is used while the desired target portion is searched. When the target portion is determined, if the image refinement mode is input to confirm the target image, A control unit (not shown) may perform image processing by selecting a video image tracking mode or an image detailing mode according to a user input.

영상 추적 모드를 선택한 경우 영상 추적 단계(S3)가 진행될 수 있다. 전자 현미경은 전자총으로 인해 발생된 전자가 대상체에 반사되어 되돌아오는 전자 에너지를 검출함으로써 영상을 획득한다. 이 때, 반사되어 돌아오는 전자의 에너지는 항상 일정하지는 않기 때문에 스펙클 노이즈가 발생하게 된다. 또한, 영상 추적 모드에서 영상을 측정하는 경우 측정 스테이지 내에서 이동하는 중에 영상을 촬영하므로 실제 대상체의 구조와의 다른 왜곡 현상(모션 블러 현상)이 발생할 수 있다. If the image tracking mode is selected, the image tracking step S3 may be performed. The electron microscope acquires images by detecting the electron energy generated by the electron gun and reflected back to the object. At this time, speckle noise occurs because the energy of the reflected electrons is not always constant. In addition, when an image is measured in the image tracking mode, since the image is captured while moving in the measurement stage, a distortion phenomenon (motion blur phenomenon) different from the structure of the actual object may occur.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 영상 추적 단계(S3)는 영상 변환 단계(S31), 가우시안 필터링 단계(S33) 및 영상 블러링 단계(S37)를 포함할 수 있다. According to an embodiment of the present invention, the image tracking step S3 may include an image conversion step S31, a Gaussian filtering step S33, and an image blurring step S37.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면 가우시안 필터링 단계(S33)와 영상 블러링 단계(S37) 사이에 에지 추출 단계(S35)를 더 포함할 수 있다. 에지 추출 단계(S35)의 경우 영상을 보다 선명하게 하기 위한 과정으로, 이후에 영상 정밀화 단계에서 보다 정말화된 영상을 확인할 수 있으므로, 영상 처리 시간 등을 고려하여 선택적으로 수행될 수도 있다. Also, according to an embodiment of the present invention, an edge extraction step S35 may be further included between the Gaussian filtering step S33 and the image blurring step S37. In the edge extracting step (S35), a process for sharpening an image can be performed. Since the image can be confirmed more accurately in the image refinement step, it can be selectively performed considering an image processing time and the like.

이러한 노이즈를 제거하기 위해, 영상 변환 단계(S31)에서 입력된 측정된 영상 데이터의 기 설정된 색상 공간으로 변환한다. 일 실시예에 따르면, 측정된 영상의 RGB 데이터를 그레이 스케일의 영상 데이터로 변환할 수 있다. In order to remove such noise, it is converted into a predetermined color space of the measured image data input in the image conversion step S31. According to an embodiment, the RGB data of the measured image can be converted into the gray scale image data.

그리고 나서, 가우시안 필터링 단계(S33)에서 변환된 그레이 스케일의 영상 데이터에 가우시안 필터를 적용하여 처리하여, 스펙클 노이즈를 제거할 수 있다. Then, the Gaussian filter is applied to the image data of the gray scale converted in the Gaussian filtering step (S33), and the speckle noise can be removed.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 처리 방법에서 가우시안 필터링 단계의 처리 과정을 나타내는 사진들이다. 도 5는 그레이 스케일 영상에 대한 가우시안 필터의 적용 전(도 5의 (a)) 및 후(도 5의 (b))의 영상을 나타낸다. 영상의 고주파 성분을 제거하기 위한 저주파 통과 필터인, 가우시안 필터의 적용으로 영상의 블러링 처리를 할 수 있다. 도 5를 참조하면, 가우시안 필터의 적용 전(도 5의 (a))의 경우 영상에서 밝거나 어두운 점들이 산재되어 나타나지만, 적용 후(도 5의 (b))의 경우 이러한 점들이 제거되어 스펙클 노이즈가 대부분 제거된 것을 확인할 수 있다. FIG. 5 is a photograph illustrating a process of a Gaussian filtering step in an image processing method according to an embodiment of the present invention. Fig. 5 shows images before (Fig. 5 (a)) and after (Fig. 5 (b)) of the Gaussian filter for the gray scale image. The blurring of the image can be performed by applying a Gaussian filter, which is a low-pass filter for eliminating high frequency components of the image. Referring to FIG. 5, bright or dark dots appear scattered in the image before application of the Gaussian filter (FIG. 5 (a)), but in the case of the application (FIG. 5 (b) Most of the noise is removed.

그리고 나서, 에지 추출 단계(S35)에서 영상에서 에지를 추출하여 모션 블러 현상으로 인해 불분명한 경계 부분을 추출 및 강조할 수 있다. 스테이지 이동으로 인한 모션 블러 현상 등의 왜곡 현상을 개선하기 위해서, 첨예화 처리(Image Sharpening), 언샤프 마스킹 처리(Unsharp Masking Processing), 경계부분 강조 처리(Edge Enhancement) 등을 수행할 수 있으며, 이러한 영상 처리 과정을 통하여 물체의 윤곽선이나 경계부분을 강조할 수 있다. Then, an edge is extracted from the image in the edge extracting step (S35), and an unclear boundary portion due to the motion blur phenomenon can be extracted and emphasized. Image Sharpening, Unsharp Masking Processing, Edge Enhancement, and the like can be performed in order to improve the distortion phenomenon such as motion blur due to the movement of the stage. Throughout the process, the outline or boundary of an object can be emphasized.

본 발명의 일 실시예에 따르면 상기 에지 추출 단계(S35)에서 소벨 필터(Sobel Filter)를 적용할 수 있다. 소벨 필터의 적용으로 모션 블러 현상으로 인한 불분명한 경계 부분을 추출 및 강조할 수 있고, 가우시안 필터로 인한 경계 부분의 블러링 현상을 방지하기 위해 경계 부분을 강조할 수 있다. 보다 구체적으로 x축에 대하여 소벨 필터를 적용하고, y축에 대하여 소벨 필터를 적용하고, 각각 x축 및 y의 결과를 사용하여 이 후의 영상 블렌딩 단계(S37)에서의 가중치를 적용할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, a Sobel filter may be applied in the edge extraction step S35. By applying the Sobel filter, it is possible to extract and emphasize the unclear boundary due to the motion blur phenomenon and to emphasize the boundary to prevent the blurring of the boundary due to the Gaussian filter. More specifically, the Sobel filter may be applied to the x-axis, the Sobel filter may be applied to the y-axis, and the weights in the subsequent image blending step (S37) may be applied using the results of the x-axis and y, respectively.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 처리 방법에서 에지 추출 단계(S35)에서 x축에 대하여 소벨 필터를 적용한 결과(도 6의 (a))와 y축에 대하여 소벨 필터를 적용한 결과(도 6의 (b))를 나타내는 사진들이다. x축에 대한 소벨 필터를 적용한 결과, 즉 x축에 대한 에지 추출에 의해 보다 선명한 영상이 제공되는 것을 확인할 수 있으며, 이 결과는 이후 영상 블렌딩 단계(S37)에 사용될 수 있다.6 is a graph illustrating a result obtained by applying a Sobel filter (FIG. 6A) on the x-axis and a Sobel filter applied on the y-axis in the edge extraction step S35 in the image processing method according to an embodiment of the present invention 6 (b)). It can be seen that a clearer image is provided by applying the Sobel filter to the x-axis, i.e., by edge extraction on the x-axis, and this result can then be used in the image blending step (S37).

상기 영상 블렌딩 단계(S37)에서는 영상의 가우시안 필터가 적용된 영상 데이터와 에지 추출이 적용된 영상 데이터를 블렌딩(blending) 함으로써 수행된다. 일 실시예에 따르면, 가우시안 필터가 적용된 영상 데이터와 소벨 필터가 적용된 영상 데이터를 블렌딩할 수 있으며, 스테이지의 이동 방향에 따라 가중치를 다르게 적용하도록 설정될 수 있다.The image blending step S37 is performed by blending the image data to which the Gaussian filter of the image is applied and the image data to which the edge extraction is applied. According to one embodiment, the image data to which the Gaussian filter is applied and the image data to which the Sobel filter is applied may be blended, and the weight may be set to be different according to the moving direction of the stage.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 처리 방법에서 영상 블렌딩 단계(S37)의 처리 과정을 나타내는 사진들이다. 도 7의 (a)는 원본 영상을 나타내며, 도 7의 (b)는 가우시안 필터가 적용된 영상 데이터와, 소벨 필터가 적용된 영상 데이터에서 x축 블렌딩 가중치를 1로, y축 블렌딩 가중치를 0으로 처리하여 블렌딩한 영상을 나타낸다. 도 7의 (c)는 가우시안 필터가 적용된 영상 데이터와, 소벨 필터가 적용된 영상 데이터에서 x축 블렌딩 가중치를 0.5로, y축 블렌딩 가중치를 0.5으로 처리하여 블렌딩한 영상을 나타낸다. 도 7의 (d)는 가우시안 필터가 적용된 영상 데이터와, 소벨 필터가 적용된 영상 데이터에서 x축 블렌딩 가중치를 0으로, y축 블렌딩 가중치를 1으로 처리하여 블렌딩한 영상을 나타낸다.FIG. 7 is a photograph showing a process of the image blending step (S37) in the image processing method according to an embodiment of the present invention. 7A shows an original image. FIG. 7B shows an example in which the x-axis blending weight is set to 1 and the y-axis blending weight is set to 0 in the image data to which the Gaussian filter is applied and the image data to which the Sobel filter is applied And shows the blended image. FIG. 7C shows an image blended by processing the Gaussian filter-applied image data and the Sobel filter-applied image data by processing an x-axis blending weight value of 0.5 and a y-axis blending weight value of 0.5. FIG. 7 (d) shows an image obtained by blending the x-axis blending weight with 0 and the y-axis blending weight with 1 in the image data to which the Gaussian filter is applied and the image data to which the Sobel filter is applied.

도 7의 (b) 내지 (d)를 참조하면, x축 블렌딩에 가중치를 크게 설정할수록 보다 선명하고 깨끗한 영상이 획득되는 것을 알 수 있다. 즉, 도 6에서 에지 추출 단계(S35)에서 x축에 대한 소벨 필터의 적용 결과 보다 선명한 영상을 획득할 수 있었으므로, x축 블렌딩에 보다 큰 가중치를 둔 경우 더 선명한 영상을 획득할 수 있다는 것을 알 수 있다.Referring to FIGS. 7 (b) to 7 (d), it can be seen that a clearer and cleaner image is obtained as the weights are set larger in the x-axis blending. That is, in the edge extracting step S35 in FIG. 6, since a clearer image can be obtained than the result of applying the Sobel filter to the x-axis, a clearer image can be obtained when a larger weight is applied to the x-axis blending Able to know.

영상 블렌딩 결과는 영상 출력 단계(S5)를 통하여 사용자가 확인하게 할 수 있다. 사용자는 스테이지를 이동시키면서 영상 추적 모드로 영상을 처리하여 실시간으로 영상을 확인할 수 있다. 영상 추적 모드는 기 설정된 시간 동안 지속되게 할 수 있으며, 사용자의 입력에 따라 제어부에서 시작 시점과 종료 시점을 제어하여 영상 추적 모드의 지속 시간을 제어하게 할 수 있다. The image blending result can be confirmed by the user through the image output step S5. The user can view the image in real time by processing the image in the image tracking mode while moving the stage. The image tracking mode may be maintained for a predetermined time, and the controller may control the start time and end time of the image to control the duration of the image tracking mode.

기 설정된 시간 후에 또는 사용자의 입력에 따라 타깃 부분이 확정되면, 영상 정밀화 모드에서 영상 처리를 수행할 수 있다. After the predetermined time or when the target portion is determined according to the user's input, the image processing can be performed in the image refinement mode.

영상 정밀화 모드에서는 타깃 부분의 정밀화된 영상을 얻을 수 있다. 타깃 부분이 확정된 후에 정지 상태로 영상을 촬영할 수 있다. 이러한 방식으로 획득된 영상은 측정 스테이지의 이동으로 인한 왜곡 현상(모션 블러 현상)이 많이 발생하지 않으나, 전자 현미경의 특성상 흑색 또는 백색 반점과 같은 스펙클 잡음이 주로 나타난다. In the image refinement mode, the refined image of the target portion can be obtained. After the target part is confirmed, the image can be captured in the stopped state. The image obtained in this way does not cause a lot of distortion (motion blur) due to the movement of the measurement stage, but the speckle noise such as black or white spots mainly appears due to the characteristics of the electron microscope.

영상 정밀화 모드에서는 획득한 영상에서의 스펙클 잡음을 개선하기 위하여, 같은 위치에서 획득한 여러 장의 영상에 대하여 먼저 같은 위치의 영상인지를 확인하여 영상 선별 과정을 거친 후, 블러링 처리 및 각 픽셀의 최대값 또는 최소값을 취하여 처리하고, 스케일 조정 과정을 통하여 블러링 된 영상과의 비교를 통해 최적값을 도출하는 일련의 처리로 잡음을 효과적으로 개선할 수 있다.In the image refinement mode, to improve the speckle noise in the acquired image, the multiple images acquired at the same position are first checked for the same position, and then subjected to the image selection process. Then, The maximum value or the minimum value is taken, and the noise is effectively improved by a series of processes in which the optimum value is derived through comparison with the blurred image through the scale adjustment process.

상기 영상 정밀화 단계(S4)의 경우, 영상 변환 단계(S40), 오차 산출 단계(S41), 최대값 또는 최소값 필터링 단계(S45), 영상 스케일 조정 단계(S45) 및 영상 비교 및 선택 단계(S47)를 포함할 수 있다.In the image refinement step S4, the image transformation step S40, the error calculation step S41, the maximum value or minimum value filtering step S45, the image scale adjustment step S45 and the image comparison and selection step S47 are performed. . ≪ / RTI >

상기 영상 변환 단계(S40)에서는 영상 추적 단계(S3)의 영상 변환 단계(S31)에서와 마찬가지로, 영상의 색상 정보를 영상 처리를 위한 색상 공간의 데이터로 변환할 수 있다. 일 실시예에 따르면, RGB 색상 공간의 데이터를 그레이 스케일의 데이터로 변환할 수 있다. In the image conversion step S40, as in the image conversion step S31 of the image tracking step S3, the color information of the image can be converted into data of the color space for image processing. According to one embodiment, data in the RGB color space can be converted to gray scale data.

그리고 나서, 오차 산출 단계(S41)에서 이전 영상과의 오차를 비교하여 오차가 심한 영상은 처리 대상에서 제외할 수 있다. 오차 산출 단계(S41)에서는 영상 촬영 단계에서 측정되는 영상들이 같은 위치의 영상인지를 확인하여 선별하는 과정을 거칠 수 있다.Then, in the error calculation step (S41), the error with the previous image is compared, and an image with a large error can be excluded from the processing object. In the error calculation step S41, it is checked whether the images measured in the image capturing step are images at the same position.

일 실시예에 따르면, 획득된 영상들 사이의 차영상을 구하고, 차영상에서 같은 부분이 어두운 영상이고, 서로 다른 부분이 흰색 영상으로 표시된다면, 차영상에서 전체의 밝기 값을 모두 더하여 그 값이 기 설정된 한계값(Threshold) 이상인 경우 해당 영상을 제외하는 방식으로 진행될 수 있다. According to an embodiment, if the difference image between the obtained images is obtained, and if the same portion is dark and the different portion is displayed as a white image, the brightness values of all of the difference images are all added, If the threshold value is equal to or greater than a predetermined threshold value, the corresponding image may be excluded.

도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 처리 방법에서 오차 산출 단계(S41)의 처리 과정을 나타내는 사진들이다. FIG. 8 is a photograph showing a processing procedure of an error calculating step S41 in the image processing method according to an embodiment of the present invention.

도 8의 (a), (b) 및 (c)의 경우 서로 다른 시점의 영상들이다. 도 8의 (d)는 도 8의 (a)의 영상과 (c)의 영상의 차영상이고, 도 8의 (e)는 도 8의 (b)와 (d)의 차영상이다. 여기서 같은 부분은 검은색으로 표시되고, 다른 부분은 흰색으로 표시된다. 이 경우, 대부분이 검은색으로 표시된 도 8의 (d)의 차영상의 경우 밝기 값의 합이 기 설정된 한계값을 초과하지 않지만, 흰색 부분이 많이 보이는 도 8의 (e)의 영상의 경우 밝기의 합이 기 설정된 한계값을 초과하고 있다. 그에 다라, 도 8의 (a) 및 (c) 영상은 오차가 적지만, 도 8의 (b) 영상은 오차가 크므로, 이후 처리 과정에서 제외된다. 8 (a), 8 (b), and 8 (c) are images at different viewpoints. 8 (d) is a difference image between the image of FIG. 8 (a) and the image of FIG. 8 (c), and FIG. 8 (e) is the difference image of FIG. 8 (b) and FIG. Here, the same part is displayed in black and the other part is displayed in white. In this case, in the case of the difference image of FIG. 8 (d) in which most of the pixels are displayed in black, the sum of the brightness values does not exceed the preset limit value, but in the case of the image of FIG. 8 (e) Exceeds the preset limit value. 8 (a) and 8 (c) have a small amount of error, but the image of FIG. 8 (b) has a large error.

오차가 큰 영상을 제거한 뒤에, 상기 최대값 또는 최소값 필터링 단계(S43)를 통해 영상의 픽셀들 중에서 최대값 또는 최소값을 취하도록 필터링 단계를 거칠 수 있다. 사용자의 입력에 의해 제어부에서 최대값 필터링을 수행할지 또는 최소값 필터링을 수행할 지를 선택할 수 있으나, 반드시 이에 제한되는 것은 아니나 미리 설정된 조건에 따라 최대값 또는 최소값 필터링을 수행할 수 있다.After the image having a large error is removed, filtering may be performed to take the maximum value or the minimum value among the pixels of the image through the maximum value or minimum value filtering step S43. Depending on the input of the user, it is possible to select whether to perform the maximum value filtering or the minimum value filtering in the control unit, but the maximum value or the minimum value filtering can be performed according to preset conditions, though not necessarily limited thereto.

최대값 또는 최소값 필터링 단계(S43)의 적용 후에, 상기 영상 스케일 조정 단계(S45)를 통하여 영상의 스케일 조정을 통하여 노이즈를 최소화할 수 있다. 구체적으로 최대/최소 필터가 적용된 영상을 피라미드 알고리즘을 이용하여 영상 축소(scale down)와 영상 확대(scale up) 조정을 수행할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 이전 프로세스의 영상을 1/256 배율로 줄였다가 다시 원래의 크기로 변환하는 과정을 거쳐 수행될 수 있다. 원래의 크기로 변환된 복구된 영상은 블러 효과를 가지게 되나, 영상에서 스펙클 노이즈와 같은 부분을 제거할 수 있다.After applying the maximum value or minimum value filtering step S43, noise can be minimized through the image scale adjustment step S45. Specifically, it is possible to perform image scale down and scale up adjustment using a pyramid algorithm on an image to which a maximum / minimum filter is applied. According to an embodiment, the image of the previous process may be reduced to 1/256 magnification and then converted to the original size. The reconstructed image converted to its original size has a blur effect, but it can remove speckle noise from the image.

상기 단계(S45)에서 영상의 스케일의 축소 및 확대 과정을 통해 생성된 영상과 상기 단계(S43)에서 최대/최소 필터가 적용된 영상은, 영상 비교 및 선택 단계(S47)에서 각 픽셀 값을 비교하여, 2개의 영상 중 하나의 영상을 선택하여 3처리할 수 있다. The image generated through the reduction and enlargement of the image scale in step S45 and the image on which the maximum / minimum filter is applied in step S43 are compared with each other in the image comparison and selection step S47 , One of two images can be selected and processed.

구체적으로, 2개의 영상의 픽셀 값을 비교하여 차이 값이 기 설정된 값보다 큰 경우 인접 픽셀의 평균 값을 사용하고, 차이 값이 상기 기 설정된 값보다 작은 경우 상기 단계(S43)의 최대/최소 필터가 적용된 영상 데이터를 그대로 사용할 수 있다. Specifically, when the pixel values of the two images are compared and the average value of the adjacent pixels is used when the difference value is larger than the predetermined value, and when the difference value is smaller than the preset value, the maximum / Can be used as it is.

이는, 차이 값이 큰 경우, 스펙클 노이즈일 가능성이 높으므로 이를 개선하기 위하여 인접 픽셀의 평균 값을 적용한 것이다. If the difference is large, it is likely to be a speckle noise. To improve this, an average value of adjacent pixels is applied.

본 발명의 일 실시예에 따르면 인접 픽셀의 평균 값을 구할 때, 인접 픽셀 영역의 크기는 사용자의 입력에 따라 미리 설정될 수 있으며, 일 예로 3×3, 5×5, 7×7 또는 9×9일 수 있다. 영상 처리 조건 및 영상 처리 장치의 환경에 따라 다양하게 설정될 수 있음은 물론이다. According to an embodiment of the present invention, when the average value of adjacent pixels is obtained, the size of the adjacent pixel region may be set in advance according to a user's input. For example, 3x3, 5x5, 7x7, or 9x 9. But may be variously set according to the image processing condition and the environment of the image processing apparatus.

도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 처리 방법에서 영상 비교 및 선택 단계(S47)의 처리 과정을 나타내는 사진들이다. 9 is a photograph illustrating a process of comparing and selecting an image (S47) in the image processing method according to an embodiment of the present invention.

상기 도 9의 (a)의 경우 상기 단계(S43) 후의 최대값 필터가 적용된 영상이고, (b)는 상기 단계(S45) 후의 피라미드 알고리즘의 적용 후의 영상이다. 도 9의 (a) 및 (b)의 영상에서의 픽셀 값을 비교하였을 때 기 설정된 값보다 크므로, 평균 값을 적용하여 도 9의 (c)와 같은 영상을 얻었다. 도 9의 (c)에서 볼 수 있듯이 최대값 필터 영상(도 9의 (a))과 비교하였을 때 검은색 및 흰색 반점들이 제거된 것을 확인할 수 있다. In the case of FIG. 9A, the maximum value filter is applied after the step S43, and FIG. 9B is the image after applying the pyramid algorithm after the step S45. When the pixel values in the images of FIGS. 9A and 9B are compared with each other, the image is larger than a preset value, and an average value is applied to obtain an image as shown in FIG. 9C. As can be seen from FIG. 9 (c), it can be seen that black and white spots are removed when compared with the maximum value filter image (FIG. 9 (a)).

그리고 나서, 영상 정밀화 단계(S4)를 거쳐 처리된 영상 데이터는 영상 출력 단계(S5)로 제공될 수 있다. Then, the processed image data through the image refinement step S4 may be provided to the image output step S5.

도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 영상 처리 방법을 개략적으로 나타내는 순서도이다.2 is a flowchart schematically showing an image processing method according to another embodiment of the present invention.

도 2를 참조하면, 영상 촬영 단계(S1)에서 촬영된 영상의 처리에 있어서 시작점 보정 모드를 더 포함할 수 있다. 영상 추적 단계(S3)와 영상 정밀화 단계(S4)d의 경우 도 1의 실시예와 같이 진행될 수 있다.Referring to FIG. 2, the start point correction mode may be further included in the processing of the image photographed in the image capturing step S1. The image tracking step S3 and the image refinement step S4 may be performed as in the embodiment of FIG.

시작점 보정 모드에서는 경우 스테이지의 이동으로 인해 발생하는 영상 왜곡에 대해 왜곡된 영상의 위치를 알려주는 선을 사용자에게 표시할 수 있다. In the start point correction mode, a line indicating the position of the distorted image with respect to the image distortion caused by the movement of the case stage can be displayed to the user.

시작점 보정 모드를 수행하기 위한 시작점 보정 단계의 경우, 영상 변환 단계(S61), 가우시안 필터링 단계(S63), 영상 이진화 단계(S65), 에지 추출 단계(S67) 및 특징 추출 단계(S69)를 포함할 수 있다.In the case of the starting point correcting step for performing the starting point correcting mode, the image converting step S61, the Gaussian filtering step S63, the image binarizing step S65, the edge extracting step S67 and the feature extracting step S69 .

구체적으로, 영상 변환 단계(S61)에서는 측정된 영상의 RGB 색상 데이터를 그레이 스케일 데이터로 변환한다. 그리고 나서 가우시안 필터를 적용한 뒤에, 오추 경계화(Otsu thresholding) 방법을 적용하여 영상 이진화 단계(S65)가 수행될 수 있다. 그리고, 캐니 에지 추적기(Canny edge detector)를 적용하여 에지 추출 단계(S67)를 수행하고, 허프 변환(hough transform)을 이용하여 특징을 추출하여 선을 그어줌으로써 영상 왜곡이 없는 영역의 시작점을 표시할 수 있다. 이러한 정보 제공을 통하여 사용자는 빠른 스캐닝으로 인한 영상 왜곡 위치를 보다 쉽게 탐지할 수 있다. Specifically, in the image conversion step S61, the RGB color data of the measured image is converted into gray scale data. After applying the Gaussian filter, the image binarization step S65 may be performed by applying the Otsu thresholding method. Then, an edge extraction step (S67) is performed by applying a Canny edge detector, a feature is extracted using a hough transform, and a line is drawn to display a starting point of an area without image distortion . By providing such information, the user can more easily detect the image distortion position due to the fast scanning.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 처리 장치를 개략적으로 나타내는 블록도이다. 3 is a block diagram schematically showing an image processing apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 처리 장치는 영상 촬영 유닛(10), 이에 연결된 영상 변환 유닛(20), 상기 영상 변환 유닛(20)에 연결된 정밀화 유닛(30)과 영상 추적 유닛(40) 및 상기 영상 정밀화 유닛(30) 및 영상 추적 유닛(40)에 연결된 영상 출력 유닛(40)을 포함할 수 있다. 본 발명의 영상 처리 장치의 경우 영상 처리 방법에서 사용된 방식들이 적용될 수 있다. 3, an image processing apparatus according to an embodiment of the present invention includes an image capturing unit 10, an image conversion unit 20 connected thereto, a refinement unit 30 connected to the image conversion unit 20, A tracking unit 40 and an image output unit 40 connected to the image refinement unit 30 and the image tracking unit 40. [ In the case of the image processing apparatus of the present invention, the methods used in the image processing method can be applied.

구체적으로, 영상 촬영 유닛(10)에서는 대상체의 영상을 전자 현미경에 의하는 방식으로 촬영할 수 있다. Specifically, in the image capturing unit 10, an image of a target object can be photographed by an electron microscope.

영상 촬영 유닛(10)에 의해 촬영된 영상은 영상 변환 유닛(20)을 통해 그레이 스케일로 변환된 뒤, 영상 정밀화 유닛(30) 또는 영상 추적 유닛(40)에 입력될 수 있다. 그리고, 영상 정밀화 유닛(30) 또는 영상 추적 유닛(40)에 의해 처리된 영상 데이터는 영상 출력 유닛(50)을 통하여 실시간으로 나노 영상을 제공할 수 있다. 일 실시예에 따르면 상기 영상 출력 유닛(50)으로 본 기술분야에서 사용될 수 있는 다양한 디스플레이 장치가 이에 적용될 수 있다. The image photographed by the image capturing unit 10 may be converted to gray scale through the image converting unit 20 and then input to the image refining unit 30 or the image capturing unit 40. [ The image data processed by the image refinement unit 30 or the image tracking unit 40 can provide a nano image in real time through the image output unit 50. According to one embodiment, the display unit 50 may be applied to various display devices that can be used in the art.

상기 영상 추적 유닛(40)의 경우 변환된 영상 데이터에 블러링을 적용하기 위해 가우시안 필터를 적용하는 제2 영상 필터부(41), 가우시안 필터가 적용된 영상에서 소벨 필터를 이용하여 경계부분을 추출하는 에지 추출부(43), 및 에지 추출부(43)에서 출력되는 영상 데이터와 제2 영상 필터부(41)에서 출력되는 영상 데이터를 블렌딩하는 영상 블렌딩부(45)를 포함할 수 있다.A second image filter unit 41 for applying a Gaussian filter to apply blurring to the converted image data in the case of the image tracking unit 40, and a second image filter unit 41 for extracting a boundary portion using an Sobel filter in an image to which a Gaussian filter is applied An edge extracting unit 43 and an image blending unit 45 for blending the image data output from the edge extracting unit 43 and the image data output from the second image filter unit 41. [

상기 에지 추출부(43)는 영상을 선명하게 하기 위한 것으로, 영상 처리 시간을 줄이고 고속의 실시간 스캔을 제공하기 위해 선택적으로 제공될 수 있다. The edge extracting unit 43 may be selectively provided to reduce image processing time and provide high-speed real-time scanning for sharpening an image.

한편 정밀화 유닛(30)은 획득하고자 하는 타깃 부분의 영상을 정밀화 하기 위한 것으로, 영상 추적 유닛(40)을 통하여 타깃 부분을 추적한 뒤에 수행될 수도 있고, 또는 타깃 부분이 미리 정해진 경우 바로 정밀화 유닛(30)을 통하여 영상을 분석할 수도 있다.  On the other hand, the refinement unit 30 is for refining the image of the target part to be acquired, and may be performed after tracking the target part through the image tracking unit 40, or when the target part is predetermined, 30). ≪ / RTI >

한편, 정밀화 유닛(30)은 영상 변환 유닛(20)을 통해 그레이 스케일로 변환된 데이터에서 오차가 심한 영상을 제외하는 오차 산출부(31), 각 픽셀 들 중에서 최대값 또는 최소값을 취하도록 필터링 하는 제1 영상 필터부(33), 최대값 또는 최소값이 필터링 된 영상을 피라미드 알고리즘을 이용하여 영상 축소 후 영상 확대를 통하여 영상 스케일을 조정하는 영상 스케일 조정부(35) 및 제1 영상 필터부(33)의 영상 데이터와 영상 스케일 조정부(35)에 의한 영상 데이터를 비교하여 비교 값이 기 설정된 값보다 큰 경우 인접 픽셀들의 평균 값을 적용하고, 비교 값이 기 설정된 값보다 작은 경우 제1 영상 필터부(33)의 값을 사용하는 영상 비교 및 선택부를 포함한다. On the other hand, the precision unit 30 includes an error calculator 31 for excluding an image having a large error in data converted into gray scale through the image conversion unit 20, and a filtering unit 31 for filtering the maximum or minimum value among the pixels A first image filter unit 33, an image scale adjustment unit 35 and a first image filter unit 33 for adjusting an image scale through image enlargement after image reduction using a pyramid algorithm, The image data of the first image filter unit 35 and the image data of the image scale adjustment unit 35 are compared. When the comparison value is larger than the preset value, the average value of the adjacent pixels is applied. If the comparison value is smaller than the preset value, 33).

도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 영상 처리 장치를 개략적으로 나타내는 블록도이다. 4 is a block diagram schematically showing an image processing apparatus according to another embodiment of the present invention.

도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 처리 장치는 시작점 보정 유닛(60)을 더 포함한다. 상기 시작점 보정 유닛(60)은 그레이 스케일로 변환된 영상 데이터를 입력 받아, 가우시안 필터를 적용하는 제3 영상 필터부(61), 오추 경계화 방식을 적용하여 영상을 이진화하는 영상 이진화부(63), 캐니 에지 추적기를 적용하여 경계를 추출하는 에지 추출부(65) 및 특징을 추출하여 영상 왜곡이 없는 영역의 시작점을 표시하는 특징 추출부(67)을 포함한다. Referring to FIG. 4, the image processing apparatus according to an embodiment of the present invention further includes a start point correction unit 60. The starting point correction unit 60 includes a third image filter unit 61 for receiving the image data converted into gray scale and applying a Gaussian filter, an image binarizer 63 for binarizing the image by applying a perceptual aliasing method, An edge extracting unit 65 for extracting a boundary by applying a canyon edge tracker, and a feature extracting unit 67 for extracting a feature and displaying a starting point of an area having no image distortion.

그리고, 상기 시작점 보정 유닛(60)에 의해 처리된 영상 데이터는 영상 출력 유닛(50)을 통해 사용자에게 제공될 수 있다.The video data processed by the starting point correction unit 60 may be provided to the user through the video output unit 50. [

본 발명의 일 실시예에 따른 영상 처리 방법 및 영상 처리 장치에 따르면, 전자현미경을 통하여 영상 추적 모드(또는 영상 추적 유닛)와 영상 정밀화 모드(또는 영상 정밀화 유닛)로 나노 입자 영상을 획득할 수 있고, 영상에서 노이즈를 개선하여 선명한 영상을 제공할 수 있고, 실시간 영상을 제공할 수 있다. According to an image processing method and an image processing apparatus according to an embodiment of the present invention, a nanoparticle image can be obtained through an electron microscope in a image tracking mode (or a image tracking unit) and an image refinement mode (or an image refinement unit) , It is possible to provide a clear image by improving the noise in the image, and to provide a real-time image.

상기 영상 추적 모드(또는 영상 추적 유닛)에서 획득한 여상은 측정 스테이지에서의 이동 중에 획득한 영상으로 모션 블러와 같은 노이즈가 더해져 왜곡이 많이 발생할 수 있다. 그러나, 영상 데이터에 대하여 색상 정보를 그레이 스케일 데이터로 변환한 뒤, 스펙클 노이즈를 제거하기 위한 공간 영역 필터 처리를 수행하고, 움직임으로 발생할 수 있는 영상 왜곡을 보정하기 위해 경계 부분을 검출 및 추출하여 상기 공간 영역 필터 처리를 한 영상과 함성함으로써 노이즈를 개선할 수 있다. The image obtained in the image tracking mode (or the image tracking unit) may be distorted due to noise such as motion blur added to the image obtained during the movement in the measurement stage. However, after the color information is converted into gray scale data for the image data, the spatial domain filter processing for removing the speckle noise is performed, and the boundary portion is detected and extracted to correct the image distortion that may occur due to the motion Noise can be improved by coexisting with the image subjected to the spatial domain filter processing.

또한, 영상 정밀화 모드(또는 영상 정밀화 유닛)에서 촬영한 다수의 영상의 경우 색상 정보를 그레이 스케일의 데이터로 변환한 뒤, 다수의 정지 영상에서의 위치 오차가 발생한 영상을 파악 및 선별하여 일련의 과정을 통하여 오차 있는 영상을 제외한 동일한 다수의 스펙클 노이즈를 개선하기 위한 최대값 또는 최소값 필터를 중첩 적용하여, 또한 최대값 또는 최소값 필터를 중첩하여 적용한 영상과 해당 영상의 축소 및 확대 과정을 통해 산출된 영상 데이터를 비교하여 최적값의 영상을 도출해 낼 수 있다. In addition, in the case of a plurality of images captured by the image refinement mode (or the image refinement unit), color information is converted into gray scale data, and then an image in which a positional error occurs in a plurality of still images is identified and selected, A maximum value or a minimum value filter is applied to overcome the same speckle noise except for an error image and the maximum value or minimum value filter is superimposed and applied, It is possible to derive an image having the optimum value by comparing the image data.

그에 따라, 전자 현미경에서 획득한 영상의 왜곡 현상이나 스펙클 잡음을 제거한 선명하고 깨끗한 화질의 영상을 제공할 수 있다.Accordingly, it is possible to provide a clear and clean image with no distorted image or speckle noise acquired by an electron microscope.

Claims (11)

전자 현미경으로 영상을 촬영하는 영상 촬영 단계;
전자 현미경의 측정 스테이지를 이동 스캔하면서 대상체의 타깃 부분을 추적하는 영상 추적 모드 또는 타깃 부분에 초점이 맞춰진 상태에서 촬영되는 정지 영상들의 노이즈를 제거하고 영상을 정밀화 하는 영상 정밀화 모드 중 하나의 모드로 영상을 처리하는 단계; 및
처리된 영상을 디스플레이 하는 영상 출력 단계를 포함하고,
상기 영상 정밀화 모드에서 영상을 처리하는 단계는,
촬영된 영상 데이터를 기 설정된 색상 공간의 영상 데이터로 변환하는 단계;
변환된 영상 데이터들 사이에서 오차값이 기 설정된 한계값보다 큰 영상 데이터를 제거하는 단계;
오차가 제거된 영상 데이터에서, 최대값 또는 최소값을 취하도록 필터링하는 단계;
상기 최대값 또는 최소값으로 필터링된 영상 데이터의 축소 및 확대를 통하여 영상의 스케일을 조정하는 단계; 및
상기 최대값 또는 최소값으로 필터링된 영상과 상기 스케일이 조정된 영상 사이의 차이 값을 구하여 비교하여, 상기 차이 값에 따라 출력 영상을 산출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 처리 방법.
An image photographing step of photographing an image with an electron microscope;
In the image tracking mode in which the target portion of the object is tracked while scanning the measurement stage of the electron microscope or the image refinement mode in which the noise is removed from the still images photographed in the focused state of the target portion and the image is refined, Lt; / RTI > And
And a video output step of displaying the processed video,
Wherein the processing the image in the image refinement mode comprises:
Converting the photographed image data into image data of a predetermined color space;
Removing image data whose error value is greater than a predetermined threshold value among the converted image data;
Filtering out the error-eliminated image data to take a maximum value or a minimum value;
Adjusting a scale of the image through reduction and enlargement of the image data filtered by the maximum value or the minimum value; And
Calculating a difference value between the image filtered by the maximum or minimum value and the adjusted image and calculating an output image according to the difference value.
제 1 항에 있어서,
상기 영상 추적 모드에서 영상을 처리하는 단계는,
촬영된 영상 데이터를 기 설정된 색상 공간의 영상 데이터로 변환하는 단계;
변환된 영상 데이터에 가우시안 필터를 적용하는 단계;
상기 필터가 적용된 영상 데이터에서 경계 부분을 추출하는 단계; 및
상기 필터가 적용된 영상 데이터와 상기 경계 부분이 추출된 영상 데이터를 블렌딩하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 처리 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the processing the image in the image tracking mode comprises:
Converting the photographed image data into image data of a predetermined color space;
Applying a Gaussian filter to the transformed image data;
Extracting a boundary portion from the image data to which the filter is applied; And
And blending the image data to which the filter is applied and the image data in which the boundary portion is extracted.
제 2 항에 있어서,
상기 경계 부분을 추출하는 단계는, 소벨 필터를 적용하여 수행되며,
상기 블렌딩하는 단계에서, 상기 소벨 필터가 적용된 영상 데이터에 대해 상기 측정 스테이지에 대한 이동방향에 따라 가중치를 적용하여 상기 가우시안 필터가 적용된 영상과 블렌딩하는 것을 특징으로 하는 영상 처리 방법.
3. The method of claim 2,
The step of extracting the boundary portion is performed by applying a Sobel filter,
Wherein in the blending step, a weight is applied to the image data to which the Sobel filter is applied according to a moving direction of the measurement stage, and the image is blended with the image to which the Gaussian filter is applied.
삭제delete 제 1 항에 있어서,
상기 출력 영상을 산출하는 단계는,
상기 필터링된 영상과 상기 스케일이 조정된 영상 사이에서, 기 설정된 크기의 픽셀 영역 내의 차이 값을 구하여 비교하고,
기 설정된 한계값보다 상기 차이 값이 큰 경우, 상기 필터링된 영상과 상기 스케일이 조정된 영상의 평균 값을 적용하여 출력 영상을 산출하고,
상기 차이 값이 상기 기 설정된 한계값보다 작은 경우, 상기 필터링된 영상을 출력 영상으로 산출하는 것을 특징으로 하는 영상 처리 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the step of calculating the output image comprises:
Calculating a difference value within a pixel region of a predetermined size between the filtered image and the scaled image,
Calculating an output image by applying an average value of the filtered image and the scaled image if the difference value is larger than a predetermined threshold value,
And calculating the filtered image as an output image when the difference value is smaller than the predetermined threshold value.
제 1 항에 있어서,
상기 영상을 처리하는 단계는, 시작점 보정 모드로 영상을 처리하는 것을 더 포함하고, 상기 시작점 보정 모드는,
촬영된 영상 데이터를 기 설정된 색상 공간의 영상 데이터로 변환하는 단계;
변환된 영상 데이터에 가우시안 필터를 적용하는 단계;
상기 가우시안 필터가 적용된 영상 데이터를 이진화하는 단계;
이진화된 영상 데이터에서 경계를 추출하는 단계; 및
상기 경계가 추출된 영상 데이터에서 특징부를 추출하여, 영상 왜곡이 없는 영역의 시작점을 표시하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 처리 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the step of processing the image further comprises processing an image in a start point correction mode,
Converting the photographed image data into image data of a predetermined color space;
Applying a Gaussian filter to the transformed image data;
Binarizing the image data to which the Gaussian filter is applied;
Extracting a boundary from the binarized image data; And
And extracting features from the extracted image data to display a starting point of an area free from image distortion.
제 1 항에 있어서,
상기 기 설정된 색상 공간으로 영상 데이터로 변환하는 단계는,
상기 촬영된 영상 데이터를 그레이 스케일의 영상 데이터로 변환하는 것을 특징으로 하는 영상 처리 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the converting the image data into the predetermined color space comprises:
And converting the photographed image data into grayscale image data.
영상 촬영 유닛;
상기 영상 촬영 유닛에서 촬영된 영상 데이터를 기 설정된 색상 공간으로 변환하는 영상 변환 유닛;
변환된 영상 데이터에 기초하여, 전자 현미경의 측정 스테이지를 이동 스캔하면서 대상체의 타깃 부분을 추적하는 영상 추적 유닛;
상기 변환된 영상 데이터에 기초하여, 타깃 부분에 초점이 맞춰진 상태에서 촬영되는 정지 영상들의 노이즈를 제거하고 영상을 정밀화 하는 영상 정밀화 유닛; 및
상기 영상 추적 유닛 또는 상기 영상 정밀화 유닛에서 처리된 영상을 디스플레이 하는 영상 출력 유닛을 포함하고,
상기 영상 정밀화 유닛은,
상기 변환된 영상 데이터들 사이에서 오차값이 기 설정된 한계값보다 큰 영상 데이터를 제거하는 오차 산출부;
상기 오차 산출부에서 출력된 영상 데이터에서, 최대값 또는 최소값을 취하도록 필터링하는 제1 영상 필터부;
상기 제1 영상 필터부에서 출력된 영상 데이터를 축소 및 확대하는 영상 스케일 조정부; 및
상기 스케일 조정부와 상기 제1 영상 필터부에서 출력되는 영상 데이터들을 차이 값을 비교하여, 상기 스케일 조정부와 상기 제1 영상 필터부에서 출력되는 영상 데이터들의 평균 값 또는 상기 제1 영상 필터부에서 출력되는 영상 데이터를 출력 영상으로 선택하는 영상 비교 및 선택부를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 처리 장치.
An image capturing unit;
An image conversion unit for converting the image data photographed by the image capturing unit into a predetermined color space;
A video tracking unit for tracking a target portion of the object while moving and scanning the measurement stage of the electron microscope based on the converted image data;
An image refinement unit for eliminating noise of still images photographed in a focused state on a target portion and refining an image based on the converted image data; And
And an image output unit for displaying an image processed by the image tracking unit or the image refinement unit,
Wherein the image refinement unit comprises:
An error calculator for removing image data having an error value greater than a predetermined threshold value among the converted image data;
A first image filtering unit for filtering the image data output from the error calculating unit to take a maximum value or a minimum value;
An image scale adjustment unit for reducing and enlarging the image data output from the first image filter unit; And
And an average value of the image data output from the scale adjusting unit and the first image filter unit or an average value of the image data output from the first image filter unit, And an image comparison and selection unit for selecting the image data as an output image.
제 8 항에 있어서,
상기 영상 추적 유닛은,
상기 변환된 영상 데이터에 가우시안 필터를 적용하는 제2 영상 필터부;
상기 제2 영상 필터부에서 출력된 영상 데이터의 경계 부분을 추출하는 에지 추출부; 및
상기 제2 영상 필터부와 상기 에지 추출부에서 출력되는 영상 데이터들을 블렌딩하는 영상 블렌딩부를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 처리 장치.
9. The method of claim 8,
The image-
A second image filter for applying a Gaussian filter to the converted image data;
An edge extracting unit for extracting a boundary portion of the image data output from the second image filter unit; And
And an image blending unit for blending the image data output from the second image filter unit and the edge extraction unit.
삭제delete 제 8 항에 있어서,
시작점 보정 모드로 영상을 처리하는 시작점 보정 유닛을 더 포함하고,
상기 시작점 보정 유닛은,
변환된 영상 데이터에 가우시안 필터를 적용하는 제3 영상 필터부;
상기 제3 영상 필터부에서 출력된 영상 데이터를 이진화하는 영상 이진화부;
상기 영상 이진화부에서 출력된 영상 데이터에서 경계를 추출하는 에지 추출부; 및
상기 에지 추출부에서 출력된 영상 데이터에서 특징부를 추출하여, 영상 왜곡이 없는 영역의 시작점을 표시하는 특징 추출부를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 처리 장치.
9. The method of claim 8,
And a start point correction unit for processing the image in the start point correction mode,
The starting point correction unit
A third image filter unit for applying a Gaussian filter to the converted image data;
An image binarizer for binarizing the image data output from the third image filter unit;
An edge extraction unit for extracting a boundary from the image data output from the image binarization unit; And
And a feature extracting unit that extracts a feature from the image data output from the edge extracting unit and displays a starting point of an area without image distortion.
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