(57)【要約】【課題】画素値のヒストグラムが双峰型とならないような撮影画像からドット像をより正確に抽出する。【解決手段】仮閾値に基づいて撮影画像から仮ドットとして抽出し、仮ドットよりも長い第１ウインドウ画像についてヒストグラムを作成し、ヒストグラムが双峰型である場合には、２つのピークの画素値の中間の画素値を閾値として撮影画像からドットを抽出し、ヒストグラムが双峰型でない場合には、仮ドットの輪郭の一部を含み、かつ当該仮ドットよりも小さい第２ウインドウ画像についてのヒストグラムの作成を、双峰型ヒストグラムが得られるまで第２ウインドウ画像の位置またはサイズを変更して繰り返し、得られた双峰型ヒストグラムにおける２つのピークの画素値の中間の画素値を閾値として撮影画像からドットを抽出する。【選択図】図８
2010225010.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
マトリクス状に互いに離れて並ぶ多数のドットパターンが形成された物体表面の撮影画像を解析するための画像処理方法であって、
画像処理装置が、前記撮影画像の画素値の取り得る範囲内の値である仮閾値に基づいて、前記撮影画像から複数のドットパターンのそれぞれに対応したドット像を仮ドットとして抽出し、
前記画像処理装置が、抽出した複数の仮ドットのうちの少なくとも１個について幾何重心を算出し、
前記撮影画像の一部分であって、算出した幾何重心を含み、当該幾何重心をもつ仮ドットの寸法よりも幅が小さく長さが大きい帯状部を有した第１ウインドウ画像について、画素値のヒストグラムを前記画像処理装置が作成し、
前記第１ウインドウ画像について作成したヒストグラムが、ピーク数が２であって、ピーク間の谷の度数と２つのピークの各度数のうちの小さい方との差がピーク同士の間の度数の差よりも大きい双峰型ヒストグラムである場合には、２つのピークの画素値の中間の画素値を閾値として前記撮影画像から複数のドットパターンのそれぞれに対応したドット像をドットとして前記画像処理装置が抽出し、
前記第１ウインドウ画像について作成したヒストグラムが前記双峰型ヒストグラムでない場合には、前記撮影画像の一部分であって、算出した前記幾何重心から一方向にずれた位置を中心とし、当該幾何重心をもつ仮ドットの輪郭の一部を含み、かつ当該仮ドットよりも小さい第２ウインドウ画像についてのヒストグラムの作成を、双峰型ヒストグラムが得られるまで第２ウインドウ画像の位置またはサイズを変更して繰り返し、得られた双峰型ヒストグラムにおける２つのピークの画素値の中間の画素値を閾値として前記撮影画像から複数のドットパターンのそれぞれに対応したドット像をドットとして前記画像処理装置が抽出する
ことを特徴とする画像処理方法。
【請求項２】
前記第１ウインドウ画像についてのヒストグラムの作成では、前記第１ウインドウ画像とサイズが同じでかつ前記第１ウインドウ画像に対して等距離ずつ位置が順にずれた複数の部分画像を第１ウインドウ画像とみなし、複数の第１ウインドウ画像についてのヒストグラムを作成する
請求項１記載の画像処理方法。
【請求項３】
前記第２ウインドウ画像についてのヒストグラムの作成では、前記第２ウインドウ画像とサイズが同じでかつ前記第２ウインドウ画像に対して等距離ずつ位置が順にずれた複数の部分画像を第２ウインドウ画像とみなし、複数の第２ウインドウ画像についてのヒストグラムを作成する
請求項２記載の画像処理方法。
【請求項４】
マトリクス状に互いに離れて並ぶ多数のドットパターンが形成された物体表面の撮影画像を解析するための画像処理装置であって、
前記撮影画像の画素値の取り得る範囲内の値である仮閾値に基づいて、前記撮影画像から複数のドットパターンのそれぞれに対応したドット像を仮ドットとして抽出する仮ドット抽出部と、
抽出された複数の仮ドットのうちの少なくとも１個について幾何重心を算出する仮重心演算部と、
前記撮影画像の一部分であって、算出された幾何重心を含み、当該幾何重心をもつ仮ドットの寸法よりも幅が小さく長さが大きい帯状部を有した第１ウインドウ画像について、画素値のヒストグラムを作成する第１ヒストグラム作成部と、
前記第１ウインドウ画像について作成したヒストグラムが、ピーク数が２であって、ピーク間の谷の度数と２つのピークの各度数のうちの小さい方との差がピーク同士の間の度数の差よりも大きい双峰型ヒストグラムである場合において、２つのピークの画素値の中間の画素値を閾値として前記撮影画像から複数のドットパターンのそれぞれに対応したドット像をドットとして抽出する第１ドット抽出部と、
前記第１ウインドウ画像について作成したヒストグラムが前記双峰型ヒストグラムでない場合において、前記撮影画像の一部分であって、算出した前記幾何重心から一方向にずれた位置を中心とし、当該幾何重心をもつ仮ドットの輪郭の一部を含み、かつ当該仮ドットよりも小さい第２ウインドウ画像についてのヒストグラムの作成を、双峰型ヒストグラムが得られるまで第２ウインドウ画像の位置またはサイズを変更して繰り返す第２ヒストグラム作成部と、
前記第２ヒストグラム作成部によって得られた双峰型ヒストグラムにおける２つのピークの画素値の中間の画素値を閾値として前記撮影画像から複数のドットパターンのそれぞれに対応したドット像をドットとして抽出する第２ドット抽出部と、を備える
ことを特徴とする画像処理装置。
【請求項５】
マトリクス状に互いに離れて並ぶ多数のドットパターンが形成された物体表面の撮影画像を解析するための画像処理装置に備わるコンピュータのためのコンピュータプログラムであって、
前記コンピュータによって実行されたときに、
前記撮影画像の画素値の取り得る範囲内の値である仮閾値に基づいて、前記撮影画像から複数のドットパターンのそれぞれに対応したドット像を仮ドットとして抽出する仮ドット抽出手段と、
抽出された複数の仮ドットのうちの少なくとも１個について幾何重心を算出する重心演算手段と、
前記撮影画像の一部分であって、算出された幾何重心を含み、当該幾何重心をもつ仮ドットの寸法よりも幅が小さく長さが大きい帯状部を有した第１ウインドウ画像について、画素値のヒストグラムを作成する第１ヒストグラム作成手段と、
前記第１ウインドウ画像について作成したヒストグラムが、ピーク数が２であって、ピーク間の谷の度数と２つのピークの各度数のうちの小さい方との差がピーク同士の間の度数の差よりも大きい双峰型ヒストグラムである場合において、２つのピークの画素値の中間の画素値を閾値として前記撮影画像から複数のドットパターンのそれぞれに対応したドット像をドットとして抽出する第１ドット抽出手段と、
前記第１ウインドウ画像について作成したヒストグラムが前記双峰型ヒストグラムでない場合において、前記撮影画像の一部分であって、算出した前記幾何重心から一方向にずれた位置を中心とし、当該幾何重心をもつ仮ドットの輪郭の一部を含み、かつ当該仮ドットよりも小さい第２ウインドウ画像についてのヒストグラムの作成を、双峰型ヒストグラムが得られるまで第２ウインドウ画像の位置またはサイズを変更して繰り返す第２ヒストグラム作成手段と、
前記第２ヒストグラム作成部によって得られた双峰型ヒストグラムにおける２つのピークの画素値の中間の画素値を閾値として前記撮影画像から複数のドットパターンのそれぞれに対応したドット像をドットとして抽出する第２ドット抽出手段と、を前記コンピュータに実現させる
ことを特徴とする画像処理のためのコンピュータプログラム。
【請求項６】
マトリクス状に互いに離れて並ぶ多数のドットパターンが形成された物体表面の撮影画像を解析する画像解析装置であって、
前記撮影画像の画素値の取り得る範囲内の値である仮閾値に基づいて、前記撮影画像から複数のドットパターンのそれぞれに対応したドット像を仮ドットとして抽出する仮ドット抽出部と、
抽出された複数の仮ドットのうちの少なくとも１個について幾何重心を算出する仮重心演算部と、
前記撮影画像の一部分であって、算出された幾何重心を含み、当該幾何重心をもつ仮ドットの寸法よりも幅が小さく長さが大きい帯状部を有した第１ウインドウ画像について、画素値のヒストグラムを作成する第１ヒストグラム作成部と、
前記第１ウインドウ画像について作成したヒストグラムが、ピーク数が２であって、ピーク間の谷の度数と２つのピークの各度数のうちの小さい方との差がピーク同士の間の度数の差よりも大きい双峰型ヒストグラムである場合において、２つのピークの画素値の中間の画素値を閾値として前記撮影画像から複数のドットパターンのそれぞれに対応したドット像をドットとして抽出する第１ドット抽出部と、
前記第１ウインドウ画像について作成したヒストグラムが前記双峰型ヒストグラムでない場合において、前記撮影画像の一部分であって、算出した前記幾何重心から一方向にずれた位置を中心とし、当該幾何重心をもつ仮ドットの輪郭の一部を含み、かつ当該仮ドットよりも小さい第２ウインドウ画像についてのヒストグラムの作成を、双峰型ヒストグラムが得られるまで第２ウインドウ画像の位置またはサイズを変更して繰り返す第２ヒストグラム作成部と、
前記第２ヒストグラム作成部によって得られた双峰型ヒストグラムにおける２つのピークの画素値の中間の画素値を閾値として前記撮影画像から複数のドットパターンのそれぞれに対応したドット像をドットとして抽出する第２ドット抽出部と、
前記第１ドット抽出部または前記第２ドット抽出部によって抽出された複数のドットのそれぞれの幾何重心を算出する重心演算部と、
前記重心演算部によって算出された幾何重心に基づいて、隣接するドット間の距離のばらつきを算出するピッチ解析部と、
前記第１ドット抽出部または前記第２ドット抽出部によって抽出された複数のドットのそれぞれの面積を算出する面積演算部と、
前記面積演算部によって算出された面積に基づいて、ドット間の大きさのばらつきを算出するサイズ解析部と、を備える
ことを特徴とする画像解析装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像解析のための画像処理の方法および装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
各種分野の研究や調査および製品開発や品質管理において、試料を撮影した画像の解析が行われている。解析には解析の対象に応じた機能をもつ画像解析用のソフトウェアが用いられる。粉体や粒の写真の解析に用いられるソフトウェアは、粒子の重心・幅／長さ・周囲長を計算する機能を有する。
【０００３】
画像解析において有用な画像処理の一つに多値画像の２値化がある。２値化により画像は閾値より暗い部分と明るい部分とに分かれる。この閾値の設定に判別分析法が用いられている。判別分析法は画像の各画素を画素値別にカウントしたヒストグラムに基づいて閾値を設定する。詳しくは、ヒストグラムを仮閾値で２つのグループに分けてグループ間の分散を計算する。この計算を少しずつ仮閾値を変えて行い、分散が最大になる仮閾値を閾値として設定する。ヒストグラムが２つのピークをもついわゆる双峰型である場合、判別分析法による閾値はピーク間の谷の画素値となる。
【０００４】
２値化の良否は閾値の設定に依存する。２値化する画像が写真（撮影画像）である場合、撮影時の照明むらに起因して、画像の全体にわたって良好な２値化結果の得られるような閾値を設定するのは難しい。そこで、原画像である一つの写真に複数の閾値をそれぞれ適用して当該写真を２値化し、得られた複数の２値画像を合成した画像を解析の対象とする手法が提案されている（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１０−２６９３５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
画像解析はビットパターンドメディアの研究開発および品質管理においても有用である。ビットパターンドメディア（ＢＰＭ）は、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）と呼ばれる磁気記憶装置に組み付ける高記録密度ディスクとして実用化が進められている記録メディアである。ビットパターンドメディアは、５〜２０ｎｍ程度の大きさの磁性ドットが１０〜４０ｎｍ程度のピッチでマトリクス状に配置された記録面をもつ。ビットパターンドメディアの製造工程は、磁性ドットに対応した微細加工を行う複数の工程を含む。これら工程のそれぞれを終えた段階での加工面の状態をＳＥＭ(Scanning Electron Microscope)によって画像化して画像解析をすることによって、ドットの設計や工程条件の選定の参考となる情報を得ることができる。
【０００７】
しかし、ビットパターンドメディアでは、ドットとその他の部分との面積比が1：1ではないので、ヒストグラムが双峰型ではない非対称なものとなる。このため、２値化の閾値を適正に設定して良好な２値画像を得るのが難しい。２値画像において、ドットが実際よりも極端に大きかったり小さかったりすると、画像におけるドットのサイズやピッチのばらつきを正しく評価することができない。
【０００８】
本発明は、このような事情に鑑み、画素値のヒストグラムが双峰型とならないような撮影画像からドット像をより正確に抽出することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成する方法は、マトリクス状に互いに離れて並ぶ多数のドットパターンが形成された物体表面の撮影画像を解析するための画像処理方法であって、画像処理装置が、前記撮影画像の画素値の取り得る範囲内の値である仮閾値に基づいて、前記撮影画像から複数のドットパターンのそれぞれに対応したドット像を仮ドットとして抽出し、前記画像処理装置が、抽出した複数の仮ドットのうちの少なくとも１個について幾何重心を算出し、前記撮影画像の一部分であって、算出した幾何重心を含み、当該幾何重心をもつ仮ドットの寸法よりも幅が小さく長さが大きい帯状部を有した第１ウインドウ画像について、画素値のヒストグラムを前記画像処理装置が作成し、前記第１ウインドウ画像について作成したヒストグラムが、ピーク数が２であって、ピーク間の谷の度数と２つのピークの各度数のうちの小さい方との差がピーク同士の間の度数の差よりも大きい双峰型ヒストグラムである場合には、２つのピークの画素値の中間の画素値を閾値として前記撮影画像から複数のドットパターンのそれぞれに対応したドット像をドットとして前記画像処理装置が抽出し、前記第１ウインドウ画像について作成したヒストグラムが前記双峰型ヒストグラムでない場合には、前記撮影画像の一部分であって、算出した前記幾何重心から一方向にずれた位置を中心とし、当該幾何重心をもつ仮ドットの輪郭の一部を含み、かつ当該仮ドットよりも小さい第２ウインドウ画像についてのヒストグラムの作成を、双峰型ヒストグラムが得られるまで第２ウインドウ画像の位置またはサイズを変更して繰り返し、得られた双峰型ヒストグラムにおける２つのピークの画素値の中間の画素値を閾値として前記撮影画像から複数のドットパターンのそれぞれに対応したドット像をドットとして前記画像処理装置が抽出する。
【００１０】
上記目的を達成する装置は、マトリクス状に互いに離れて並ぶ多数のドットパターンが形成された物体表面の撮影画像を解析するための画像処理装置であって、前記撮影画像の画素値の取り得る範囲内の値である仮閾値に基づいて、前記撮影画像から複数のドットパターンのそれぞれに対応したドット像を仮ドットとして抽出する仮ドット抽出部と、抽出された複数の仮ドットのうちの少なくとも１個について幾何重心を算出する仮重心演算部と、前記撮影画像の一部分であって、算出された幾何重心を含み、当該幾何重心をもつ仮ドットの寸法よりも幅が小さく長さが大きい帯状部を有した第１ウインドウ画像について、画素値のヒストグラムを作成する第１ヒストグラム作成部と、前記第１ウインドウ画像について作成したヒストグラムが、ピーク数が２であって、ピーク間の谷の度数と２つのピークの各度数のうちの小さい方との差がピーク同士の間の度数の差よりも大きい双峰型ヒストグラムである場合において、２つのピークの画素値の中間の画素値を閾値として前記撮影画像から複数のドットパターンのそれぞれに対応したドット像をドットとして抽出する第１ドット抽出部と、前記第１ウインドウ画像について作成したヒストグラムが前記双峰型ヒストグラムでない場合において、前記撮影画像の一部分であって、算出した前記幾何重心から一方向にずれた位置を中心とし、当該幾何重心をもつ仮ドットの輪郭の一部を含み、かつ当該仮ドットよりも小さい第２ウインドウ画像についてのヒストグラムの作成を、双峰型ヒストグラムが得られるまで第２ウインドウ画像の位置またはサイズを変更して繰り返す第２ヒストグラム作成部と、前記第２ヒストグラム作成部によって得られた双峰型ヒストグラムにおける２つのピークの画素値の中間の画素値を閾値として前記撮影画像から複数のドットパターンのそれぞれに対応したドット像をドットとして抽出する第２ドット抽出部と、を備える。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、画素値のヒストグラムが双峰型とならないような撮影画像から当該撮影画像に含まれるドット像をより正確に抽出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】ビットパターンドメディアの概略構成を示す図である。
【図２】ビットパターンドメディアの製造工程の一例を示す図である。
【図３】ビットパターンドメディアの製造に用いるスタンパの作製途中の表面パターンの一例を示すＳＥＭによる写真である。
【図４】ビットパターンドメディアの製造に用いるスタンパの作製途中の表面パターンの一例を示すＳＥＭによる写真である。
【図５】画像解析装置の動作を示すフローチャートである。
【図６】像全体についてのヒストグラムの一例を示す図である。
【図７】仮ドットの抽出結果の模式図である。
【図８】第１ウインドウの例を示す図である。
【図９】第１ウインドウ画像についてのヒストグラムの一例を示す図である。
【図１０】ドットの抽出結果の模式図である。
【図１１】第２ウインドウの例を示す図である。
【図１２】ヒストグラムの判別条件を示す図である。
【図１３】図４の撮影画像についてのヒストグラムの例を示す図である。
【図１４】２重パターン画像に対するウインドウの適用の模式図である。
【図１５】画像解析装置の機能構成を示す図である。
【図１６】画像解析装置として機能するパーソナルコンピュータのハードウェア構成の一例を示す図である。
【図１７】第１ウインドウの他の例を示す図である。
【図１８】第１ウインドウの他の例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
ビットパターンドメディアの製造において工程を評価するための画像解析が行われる。図１（Ａ）に例示されるように、ビットパターンドメディア９は、複数の記録トラック９０が仮想の同心円を描くように定められた円環状の磁気記録面（ディスク面）Ｓ２を有する。磁気記録面Ｓ２は、図では示されないが、１周を所定角度ずつ分割する形で周方向に沿って複数のサーボ領域と複数のユーザデータ領域とに区画されている。サーボ領域およびユーザデータ領域は周方向に交互に並ぶ。各サーボ領域にはトラッキングのためのマーク、クロック生成のためのマーク、およびアドレス情報を表わすコードを含むサーボパターンが設けられている。ユーザデータ領域には、磁気記録面Ｓ２の一部を拡大して示す図１（Ｂ）のとおり、非磁性の分離領域９５で囲まれる多数のドットパターン９１が規則的に配列されている。例示のドットパターン９１は円形であり、その直径は１０〜２０ｎｍ程度である。図ではドットパターン９１の一部に符号を付してあるが、図１（Ｂ）中の白抜きの丸は全てドットパターン２１を表わす。複数の記録トラック９０のそれぞれに、周方向（図の左右方向）および径方向（図の上下方向）に沿ってマトリクス状に並ぶドットパターン９１のうちの周方向に沿って一列にほぼ等間隔に並ぶドットパターン９１が対応する。各記録トラック９０におけるドットパターン９１の配列ピッチは２０〜３０ｎｍ程度であり、記録トラック９０の配列ピッチも同程度である。記録トラック９０は厳密には円環状であるが、数十程度のドットパターン９１が対応する一部分を見れば、実質的に直線状である。
【００１４】
一般に、ビットパターンドメディア９の製造にはインプリント技術が用いられる。ドットパターン９１の配置位置を決めるスタンパを作製する過程、およびスタンパを用いてビットパターンドメディア９を作製する過程の双方に、画像解析による評価の対象となる幾つかの工程がある。
【００１５】
スタンパ作製過程は、ガラス基板上のメタル層を覆うレジストを電子ビームによって部分的に露光する工程（ＥＢ描画）、レジストを現像する工程、メタル層をエッチングしてメタルマスクを形成する工程、およびガラス基板をエッチングする工程を有する。これら行程のうちＥＢ描画を除く３つの工程のそれぞれの終了段階で、凹凸を有する加工面の走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）による観察が行われ、当該加工面のＳＥＭ写真が解析対象の画像として保存される。
【００１６】
メディア作製過程は、スタンパをＵＶ硬化性または熱硬化性の樹脂層に押し付けるインプリント行程、メタルマスクを形成する工程、磁性膜をエッチングする工程、非磁性体を埋め込む工程、および表面平坦化や保護膜を設けるその他の工程を有する。これらの工程のうち、インプリントから磁性膜のエッチングまでの各工程の終了段階で、凹凸を有する加工面のＳＥＭ写真が解析対象の画像として保存される。
【００１７】
図３および図４には、スタンパの作製途中の加工面のＳＥＭによる撮影画像の例が示される。図３では、ドットパターン９１に対応するようにドット像（図中の複数の黒い塊）が並ぶ様子が読み取れるが、各ドット像の輪郭は鮮明ではない。図４では、加工面の凹凸の境界が強調され、各ドット像の周縁部分が白っぽく見える。２重のパターンが形成されているように見える図４のような画像を以下では便宜的に「２重パターン画像」と呼ぶことがある。
【００１８】
ビットパターンドメディアに係る画像解析に有用な画像処理の手順が図５のフローチャートによって示される。
【００１９】
画像を記憶するストレージから解析対象の一つまたは複数の撮影画像を読み込み、必要に応じて倍率を調整する前処理を行う（＃１０、＃１１）。本実施形態における撮影画像は、輝度レベルを示す画素値をもつ画素の集合である。画素値は０〜２５５の範囲内の値をとる。
【００２０】
撮影画像からドット像の輪郭（いわゆる等高線）を抽出するための仮閾値を設定する（＃１２）。輪郭の抽出に代えて輪郭の内側が塗り潰された形のドット像を抽出する場合にもこの仮閾値を設定する。仮閾値の設定には、２値化の手法として一般的な上述の判別分析法を用いる。図６は図３の撮影画像について求めた輝度ヒストグラムを示している。図６の輝度ヒストグラムは高輝度側にピーク（山）をもつ単峰型である。これは図３において比較的に暗いドットの占める割合よりも比較的に明るい背景部の占める割合が多いように見えるのと符合する。図６において、仮閾値Ｎｔｈ１は画素値範囲の中央値Ｎｍよりも高輝度側の値である。
【００２１】
撮影画像から画素値が仮閾値Ｎｔｈ１と一致する画素を選ぶことによって仮ドットを抽出する（＃１３）。図７は仮ドット９２の抽出の結果を模式的に示す。仮ドット９２は、肉眼で見える黒っぽい塊よりも明らかに大きい。具体的には黒っぽく見える塊の径が１５ｎｍ程度であるのに対して抽出された複数の仮ドット９２の平均径は１９．８ｎｍにもなる。これでは信憑性のある解析結果を得ることができないので、より正確にドットを抽出する以下の処理を行う。
【００２２】
少なくとも１個の仮ドット９２の幾何重心を仮重心として計算する（＃１４）。計算には公知の重心演算の方法を用いればよい。そして、図８（Ａ）のように仮重心Ｇ１を中心とする第１ウインドウ５１を設定する。第１ウインドウ５１はドットの並ぶ方向（図では水平方向）に沿う真っ直ぐな帯状である。第１ウインドウ５１の長さＬは重心演算時に求められた仮ドット９２の対応方向の寸法Ｈよりも大きく、幅Ｗは仮ドット９２の対応方向の寸法Ｖよりも小さい。長さＬは第１ウインドウ５１が仮ドット９２の両端を跨ぐように選定される。図８（Ａ）の例示では、長さＬはドットパターンの設計上のピッチｐ１よりも小さい。幅Ｗは画素の数個から１０個程度分の大きさ（例えば４画素分）である。長さＬおよび幅Ｗは、前処理の倍率調整に応じ適宜変更される。図８（Ｂ）の例示では、第１ウインドウ５１は図の垂直方向に長い。長さＬは仮ドット９２の対応方向の寸法Ｖよりも大きく、ドットパターンの設計上のピッチｐ２よりも小さい。幅Ｗは仮ドット９２の対応方向の寸法Ｈよりも小さい。
【００２３】
抽出された複数の仮ドット９２のそれぞれに同じサイズの第１ウインドウ５１が設定される。複数の仮ドット９２について個別に仮重心Ｇ１を計算した場合には、仮ドット９２ごとに仮重心Ｇ１が中心となるように第１ウインドウ５１の位置が設定される。代表として１個の仮ドット９２について仮重心Ｇ１を計算した場合には、当該１個の仮ドット９２に対して設定した第１ウインドウ５１を水平方向にピッチｐ１ずつ、垂直方向にピッチｐ２ずつシフトさせる形で複数の仮ドット９２について第１ウインドウ５１が設定される。その際、ドット配列方向が水平方向または垂直方向に対して傾いていることが予め判っている場合には、ドット配列方向に沿って第１ウインドウ５１をシフトさせればよい。
【００２４】
図５に戻って、ステップ＃１６では、第１ヒストグラムとして、撮影画像のうちの第１ウインドウ５１に対応した部分（第１ウインドウ画像）についての輝度ヒストグラムを作成する。ヒストグラムの作成とは、画素値の分布をデータ化すること、すなわち画素値別に画素数をカウントする処理を意味する。
【００２５】
作成した第１ヒストグラムが図９に例示されるように双峰型である場合には、ステップ＃２１へ進んで閾値Ｎｔｈ２を設定する。設定される閾値Ｎｔｈ２は、２つのピークの画素値の中間値である。ピークの画素値はピーク付近の画素値範囲における最大値ではなく、ピーク付近の画素値の平均値である。
【００２６】
撮影画像から画素値が閾値Ｎｔｈ２と一致する画素を選ぶことによってドットを抽出する（＃２２）。図１０はドット９３の抽出の結果を模式的に示す。ドット９３は、肉眼で見える黒っぽい塊とほぼ一致する。図３の撮影画像について実際に得られた複数のドット９３の平均径は１４．９ｎｍであった。図７と図１０とにより、撮影画像のうちの第１ウインドウ５１に対応した部分に注目して２値化（または等高線化）の閾値Ｎｔｈ２を設定することがドット抽出に有効であることが示される。
【００２７】
ドット９３を抽出した後、当該撮影画像におけるドット９３間のピッチのばらつきを定量化するピッチ解析（＃２３）および複数のドット９３の大きさのばらつきを定量化するサイズピッチ解析（＃２４）などを行う。さらに解析すべき撮影画像が読み込まれている場合には（＃２５）、ステップ＃１０に戻って画像処理および解析を行う。
【００２８】
一方、ステップ＃１７のチェックにおいて、第１ヒストグラムが双峰型でない場合には、図１１（Ａ）のように仮重心Ｇ１から一方向にずれた位置を中心とする第２ウインドウ５２を設定する（＃１８）。第２ウインドウ５２は仮ドット９２の輪郭の一部を含んで当該輪郭の一部を跨ぎ、かつ当該仮ドット９２よりも小さい。第２ウインドウ５２のデフォルトサイズは数画素×数画素〜１０画素×１０画素分、例えば４×４画素分である。後述のように第２ウインドウ５２の位置およびサイズの一方または両方が適宜変更される。図示の第２ウインドウ５２は四角形であるが、上記条件を満たす限り形状は任意である。図１１（Ｂ）の例示では、第２ウインドウ５２の中心は仮重心Ｇ１から図の垂直方向にずれた位置である。
【００２９】
抽出された複数の仮ドット９２のそれぞれに同じサイズの第２ウインドウ５２が設定される。複数の仮ドット９２について個別に仮重心Ｇ１を計算した場合には、仮ドット９２ごとに仮重心Ｇ１から一定距離ずれた位置が中心となるように第２ウインドウ５２の位置が設定される。代表として１個の仮ドット９２について仮重心Ｇ１を計算した場合には、当該１個の仮ドット９２に対して設定した第２ウインドウ５２を水平方向にピッチｐ１ずつ、垂直方向にピッチｐ２ずつシフトさせる形で複数の仮ドット９２について第２ウインドウ５１が設定される。その際、ドット配列方向が水平方向または垂直方向に対して傾いていることが予め判っている場合には、ドット配列方向に沿って第２ウインドウ５２をシフトさせればよい。
【００３０】
図５に戻って、ステップ＃１９では、第２ヒストグラムとして、撮影画像のうちの第２ウインドウ５１に対応した部分（第２ウインドウ画像）についての輝度ヒストグラムを作成する。
【００３１】
作成した第２ヒストグラムが双峰型でない場合には、双峰型ヒストグラムが得られるまで第２ウインドウ５２の位置またはサイズを例えば１画素分ずつ変更して第２ヒストグラムの作成を繰り返す（＃２０、＃１８）。双峰型ヒストグラムが得られたならば、ステップ＃２１へ進んで上述のとおり閾値Ｎｔｈ２を設定してドット９３を抽出する。
【００３２】
双峰型ヒストグラムであるか否かの判別は、図１２に示される条件に従う。輝度ヒストグラムにおける最低輝度から最大輝度までの画素数変化を平準化して谷が一つか否かを調べる。谷が一つであって、谷の画素数と２つのピークの各画素数のうちの小さい方との差Ｄｐｖがピーク同士の間の画素数の差Ｄｐｐよりも大きい場合に、作成した輝度ヒストグラムを双峰型と判別する。
【００３３】
第１ヒストグラムが双峰型でない場合の例としては、図４に示した２重パターン画像の全体を対象にヒストグラムを作成した場合がある。図４の２重パターン画像は、背景が黒っぽく、ドットの輪郭が白っぽく、輪郭の内側が黒と白の中間の灰色っぽく見える。図４の２重パターン画像の全体を対象にした輝度ヒストグラムは、図１３（Ａ）のような３以上のピークをもつ。２重パターン画像のうちの第１ウインドウ画像を対象とすると、図１３（Ｂ）のような単峰型の輝度ヒストグラムが得られる。さらに第２ウインドウ画像に対象を絞ってヒストグラムを作成すると、図１３（Ｃ）のような双峰型の輝度ヒストグラムが得られる。
【００３４】
図１４（Ａ）は２重パターン画像に第１ウインドウ５１を適用した状態を示し、図１４（Ｂ）は２重パターン画像に第２ウインドウ５２を適用した状態を示す。例示では８×７個の仮ドットに対して第１ウインドウ５１または第２ウインドウ５２が適用されている。ウインドウを適用する仮ドット数をユーザが指定するようにしてもよい。
【００３５】
以上の画像処理および画像解析を行う画像解析装置の機能構成が図１５に示される。
【００３６】
画像解析装置１は、入出力ブロック１Ａ、画像処理ブロック１Ｂ、および画像解析ブロック１Ｃを備える。これらブロックは、プログラムとそれを実行するコンピュータとで実現される機能要素である。画像解析装置１のうち、入出力ブロック１Ａと画像処理ブロック１Ｂとにより画像処理装置が構成される。
【００３７】
入出力ブロック１Ａは、ユーザの指示操作を受け付ける操作入力部１１１と、ストレージ１０４から撮影画像を読み込むデータ管理部１１２と、処理の結果や操作画面をディスプレイ１０７に表示させる表示制御部１１３とを有する。
【００３８】
画像処理ブロック１Ｂは、仮ドット抽出部１２１、仮重心演算部１２２、第１ヒストグラム作成部１２３、第１ドット抽出部１２４、第２ヒストグラム作成部１２６、および第２ドット抽出部１２７を有する。
【００３９】
仮ドット抽出部１２１は、撮影画像の画素値の取り得る範囲内の値である仮閾値Ｎｔｈ１に基づいて、撮影画像から複数のドットパターンのそれぞれに対応したドット像を仮ドット９２として抽出する。
【００４０】
仮重心演算部１２２は、抽出された複数の仮ドット９２のうちの少なくとも１個について幾何重心を仮重心Ｇ１として算出する。
【００４１】
第１ヒストグラム作成部１２３は、撮影画像の一部分であって、算出された仮重心Ｇ１を含み、当該仮重心Ｇ１をもつ仮ドット９２の寸法よりも幅が小さく長さが大きい帯状部を有した第１ウインドウ画像について、画素値のヒストグラムを作成する。
【００４２】
第１ドット抽出部１２４は、第１ウインドウ画像について作成したヒストグラムが、双峰型ヒストグラムである場合において、２つのピークの画素値の中間の画素値を閾値Ｎｔｈ２として撮影画像から複数のドットパターンのそれぞれに対応したドット像をドット９３として抽出する。
【００４３】
第２ヒストグラム作成部１２６は、第１ウインドウ画像について作成したヒストグラムが双峰型ヒストグラムでない場合において、撮影画像の一部分であって、仮重心Ｇ１から一方向にずれた位置を中心とし、仮ドット９２の輪郭の一部を含み、かつ当該仮ドット９２よりも小さい第２ウインドウ画像についてのヒストグラムの作成を、双峰型ヒストグラムが得られるまで第２ウインドウ画像の位置またはサイズを変更して繰り返す。
【００４４】
第２ドット抽出部１２７は、第２ヒストグラム作成部１２６によって得られた双峰型ヒストグラムにおける２つのピークの画素値の中間の画素値を閾値Ｎｔｈ２として撮影画像から複数のドットパターンのそれぞれに対応したドット像をドット９３として抽出する。
【００４５】
画像解析ブロック１Ｃは、重心演算部１３１、ピッチ解析部１３２、面積演算部１３３、およびサイズ解析部１３４を備える。
【００４６】
重心演算部１３１は、第１ドット抽出部１２４または第２ドット抽出部１２７によって抽出された複数のドット９３のそれぞれの幾何重心を算出する。
【００４７】
ピッチ解析部１３２は、重心演算部１３１によって算出された幾何重心に基づいて、隣接するドット間の距離のばらつきを算出する。
【００４８】
面積演算部１３３は、第１ドット抽出部１２４または第２ドット抽出部１２７によって抽出された複数のドット９３のそれぞれの面積を算出する。
【００４９】
サイズ解析部１３４は、面積演算部１３３によって算出された面積に基づいて、ドット９３間の大きさのばらつきを算出する。
【００５０】
以上の要素を有した画像解析装置１として、例えば一般的なハードウェア構成を有したパーソナルコンピュータを機能させることができる。図１６のように、パーソナルコンピュータ３は、各種プログラムを実行するＣＰＵ１０１、制御プログラムを記憶するＲＯＭ１０２、プログラム実行のワークエリアとして用いられるＲＡＭ１０３、およびストレージとしてのハードディスクドライブ１０４を有する。ＣＤ−ＲＯＭやＤＶＤにアクセスするためのリムーバブルメディアドライブ１０５およびネットワーク接続のための通信インタフェース１０５もパーソナルコンピュータ３の構成要素である。また、パーソナルコンピュータ３は、ヒューマンインタフェースデバイスとしてのディスプレイ１０７、キーボード１０８およびマウス１０９を含む。画像処理および解析用のプログラムは必ずしも不揮発性のストレージに記憶させる必要はなく、リムーバブルメディアまたは通信回線が介在する外部のサーバからＲＡＭ１０３にダウンロードされて実行されてもよい。
【００５１】
以上の実施形態において、第１ウインドウ５１に代えて図１７に示す十字状の第１ウインドウ５１ｂを設定してもよい。さらに、図１８の例のように一方向に沿う複数の仮ドット９２に跨る長い帯状の第１ウインドウ５１ｃを設定してもよい。第１ウインドウ５１ｃの垂直方向の位置を決める方法として、一列の仮ドット９２の仮重心Ｇ１の平均の位置を通る１個の第１ウインドウ５１ｃの位置を決め、垂直方向にピッチｐ２ずつシフトさせて複数の第１ウインドウ５１ｃの位置を決める方法がある。
【符号の説明】
【００５２】
１    画像解析装置（画像処理装置）
Ｎｔｈ１    仮閾値
９１    ドットパターン
９２    仮ドット
１２１    仮ドット抽出部
Ｇ１    仮重心（幾何重心）
１２２    仮重心演算部
５１    第１ウインドウ
１２３    第１ヒストグラム作成部
９３    ドット
１２４    第１ドット抽出部
５２    第２ウインドウ画像
１２６    第２ヒストグラム作成部
１２７    第２ドット抽出部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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