(57)【要約】【課題】複数の構成相からなる結合物質における構成相に隣接する異相同士の境界線の割合を画定し、結合物質の特性を予測する画像解析方法を提供する。【解決手段】複数の構成相から構成される結合物質の断面画像から、構成相が接する異相同士の境界線の長さを確定する画像解析方法であって、結合物質を研磨加工する工程と、前記研磨した結合物質の研磨面を顕微鏡撮影し画像を作成する工程と、前記画像の輝度分布から、結合物質中の構成相の存在領域を確定する工程と、確定した構成相の存在領域から異相同士の境界線を画定する工程と、各異相同士の境界線の割合を導出する工程と、からなることを特徴とする複数相から構成される結合物質の画像解析方法。【選択図】図２
2014215987.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の相から構成される結合物質の断面画像から、該結合物質の構成相が接する異相同士の境界線の長さを確定する画像解析方法であって、
結合物質を研磨加工する工程と、
前記研磨した結合物質の研磨面を顕微鏡撮影し画像を作成する工程と、
前記画像の輝度分布から、結合物質中の構成相の存在領域を確定する工程と、
前記確定した構成相の存在領域から異相同士の境界線を画定する工程と、
各異相同士の境界線の割合を導出する工程と、
からなることを特徴とする複数相から構成される結合物質の画像解析方法。
【請求項２】
前記結合物質が焼結鉱であり、前記構成相が、ヘマタイト相、マグネタイト相、カルシウムフェライト相、スラグ相及び気孔相であることを特徴とする請求項１に記載の複数相から構成される結合物質の画像解析方法。
【請求項３】
前記構成相から一つ選択した任意の基準相に隣接する他相の境界線の割合を画定することを特徴とする請求項２に記載の複数相から構成される結合物質の画像解析方法。
【請求項４】
前記境界線の割合から、焼結鉱の特性を推定することを特徴とする請求項３に記載の複数相から構成される結合物質の画像解析方法。
【請求項５】
複数の相から構成される結合物質の断面画像から、該結合物質の構成相が接する異相同士の境界線の長さを確定する画像解析装置であって、
研磨加工した結合物質の研磨面の顕微鏡撮影データを入力し画像を作成する手段と、
前記画像の輝度分布から、結合物質中の構成相の存在領域を確定する手段と、
前記確定した構成相の存在領域から異相同士の境界線を画定する手段と、
各異相同士の境界線の割合を導出する手段と、
前記導出した境界線の割合を出力する手段と、
からなることを特徴とする複数相から構成される結合物質の画像解析装置。
【請求項６】
前記結合物質が焼結鉱であり、前記構成相が、ヘマタイト相、マグネタイト相、カルシウムフェライト相、スラグ相及び気孔相であることを特徴とする請求項５に記載の複数相から構成される結合物質の画像解析装置。
【請求項７】
前記構成相から一つ選択した任意の基準相に隣接する他相の境界線の割合を画定することを特徴とする請求項６に記載の複数相から構成される結合物質の画像解析装置。
【請求項８】
前記境界線の割合から、焼結鉱の特性を推定することを特徴とする請求項７に記載の複数相から構成される結合物質の画像解析装置。
【請求項９】
複数の相から構成される結合物質の断面画像から、異相が接する境界線の長さを確定する画像解析をコンピュータに実行させるためのコンピュータプログラムであって、
研磨加工した結合物質の研磨面の顕微鏡撮影データを入力し画像を作成する工程と、
前記画像の輝度分布から、結合物質中の異相の存在領域を確定する工程と、
異相同士の境界線を画定する工程と、
各異相同士の境界線の割合を画定する工程と、
前記導出した境界線の割合を出力する工程と、
をコンピュータに実行させることを特徴とするコンピュータプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無機材料、特に高炉原料用焼結鉱における複数の相を有する結合物質の組織観察画像解析技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
高炉原料用の焼結鉱（以下、焼結鉱あるいは高炉用焼結鉱）は、次のように製造される。鉱石、石灰石、その他副原料、炭材（コークス）、および水をミキサーあるいは混錬機によって造粒する。造粒とは、上記の原料粉末を混合して、ある程度の粒度をもった原料材料に調整することである。こうして造粒した混合物は擬似粒子と呼ばれ、５〜１０ｍｍの粒度になる。また、この擬似粒子を焼結機パレットに装入して堆積させたものを焼結原料層と呼ぶ。この焼結原料層がコークスの燃焼によって焼結反応を起こし、焼結鉱となる。擬似粒子を焼結機のパレット上に装入し、上方からバーナーで擬似粒子内のコークスに着火する。焼結機は下方吸引型であるから、コークスの着火後、熱は上層から下層に伝達され、焼結鉱が製造される。
【０００３】
焼結反応は次のように起こる。焼結原料層の層内温度が１２００℃近くまで上昇すると、Ｆｅ2Ｏ3とＣａＯの界面で固相拡散が進行し固体のＣａＯ−Ｆｅ2Ｏ3が生成する。さらに温度が上昇するとＣａＯ−Ｆｅ2Ｏ3が融液の形態をとる。１２００〜１３００℃にかけて融液量はさらに増加し、周りの原料を取り込みながら融液が拡散する。その後、コークス燃焼の終了と共に温度が下がり、融液は凝固してカルシウムと鉄をメインの元素としたカルシウムフェライト、2次ヘマタイト、スラグ（Ｃａ−Ｆｅ−Ｏ）になる。カルシウムフェライトには、鉄鉱石中に存在するＳｉやＡｌが少量含まれることもある。この融液発生からカルシウムフェライト、２次ヘマタイト、スラグの生成までの一連の反応は焼結原料層全域で均一に起こる訳ではなく、比較的温度の上がり易いコークス近傍や液相が生成され易い組成領域等で局所的に発生する。また、一般に融液発生を伴う焼結反応が起こるのは、昇温における１１００℃から最高温度到達点（約１４００℃以上と言われる）を経て降温過程の１１００℃までとされ、その時間は数分である。このように、焼結反応は、反応時間が短時間でかつ非平衡反応であるという特徴がある。その結果、生成される焼結鉱中には複数の構成相（鉱物相）が存在する。主要な構成相は、ヘマタイト、マグネタイト、カルシウムフェライト、スラグである。また、融液拡散や下方吸引の通り孔として気孔が存在する。
【０００４】
これらの主要構成相および気孔の分布、形状、存在率は焼結鉱の材料特性に影響を与える。高炉用焼結鉱には、強度、被還元性、還元粉化性といった材料特性が求められ、これらの特性が高い焼結鉱ほど品質が高いとされる。しかしながら、主要構成相および気孔と材料特性の関係は複雑である。焼結鉱の気孔を例に挙げると、気孔率が大きくなれば焼結鉱の還元雰囲気に接する表面積が増えることから被還元性は向上する。しかし、気孔率が増えることで焼結鉱の密度が下がり、強度の低下を引き起こす。また、焼結鉱における還元後の強度の指数として使われる還元粉化率は、基本的に被還元性に対して背反する指数であるため、気孔率が上がることで減少する傾向にある。強度、被還元性、還元粉化率の３つの焼結鉱の特性は、ある１つの特性を向上させたからといって他の２つの特性が向上するとは限らない。むしろ、一つの特性を向上させると他の２つの特性が低下することが多い。そのため、一概に高品質の焼結鉱といっても、焼結鉱の３つの特性すべてを向上させることは難しい。現在で言う高品質の焼結鉱とは、一般的に、強度、被還元性、還元粉化率を操業プロセスに最適化させた特性をもつ焼結鉱であると言える。(非特許文献１)。
【０００５】
焼結鉱の材料特性や主要構成相および気孔の形状や分布を解析する技術は多く存在する。ここでは、主要構成相および気孔の形状と分布を解析する方法を例として述べる。解析技術の一つとして光学顕微鏡による組織観察技術がある。この技術の説明は以下のとおりである。まず、樹脂に埋め込み、研磨した焼結鉱試料の研磨面を光学顕微鏡撮影し、組織画像を得る。そして、撮影した組織画像の各点の輝度の強弱を分析して、組織画像中に存在する各構成相の決定やその形状などの情報を調べる。光学顕微鏡によって撮影された焼結鉱断面研磨面の組織画像を図１に示す。図１のような焼結鉱の組織画像中に存在する輝度の強弱から各構成相と気孔を決定して、各構成相と気孔の分布状態や形状などを調べることができる （非特許文献１）。ただし、このような評価方法は観察者の経験によって判断されることがほとんどであり、各構成相を決定するための輝度領域は曖昧であることが多い。
【０００６】
上記した焼結鉱の組織観察技術の具体的な説明を次に示す。埋め込み研磨した焼結鉱試料を光学顕微鏡で撮影すると焼結鉱の組織画像が得られる。構成相の判別は、組織画像の各点の輝度のレベルを測定することによって行う。すなわち、構成相は、ヘマタイト、マグネタイト、カルシウムフェライト、スラグの順に輝度が低下していき、組織画像内のヘマタイトの輝度が最も高く白色であり、マグネタイト、カルシウムフェライト、スラグの順に淡い灰色から濃い灰色に変わり、気孔が最も輝度が低く黒色となる。また、輝度の高低によって判別した各構成相の面積は、組織画像中の構成相の存在比をリニアに反映しており、組織画像内の各構成相の面積を求めることによって各構成相の存在比を定量することができる（例えば、非特許文献２、非特許文献３）。
【０００７】
光学顕微鏡で撮影して得られた焼結鉱の組織画像中の構成相を決定する方法は２通りある。第一の方法は、観察者の目と感覚で分析する方法である。これは焼結鉱組織画像中の輝度の高低を観察者の判断によって見極めて、構成相の決定を行う方法である。この手法は、組織画像中の構成相の決定を比較的容易に行うことが可能という特徴がある。しかしながら、主観的な分析手法であるため、観察者によって構成相の決定の精度が異なるといった欠点や、構成相の面積比を求めるといった定量的な解析が困難であるという欠点も存在する。
【０００８】
第二の方法は、画像解析などの機械的な方法を用いて、画像中の各ピクセルが示す輝度の高低を数値化し、一定の高さの輝度を有する点を結んで等高線を引き、その等高線に囲まれた範囲を構成相として決定する方法である(非特許文献３)。この方法は機械的な手法であることから、一定の輝度の等高線を用いた場合、観察者の主観が入らない分析が可能であり、また、等高線に囲まれた領域の面積を求めることが容易であるという特徴をもつ。しかし、各構成相の境界を示す輝度の等高線を決定することが困難であるという欠点が存在する。特にマグネタイトとカルシウムフェライトの見極めは難しい。なお、組織画像中の構成相の境界を示す等高線を決定するということは、後に述べる、組織画像のデータから、輝度に対する組織画像に現れる同じ輝度の頻度を目盛った、輝度の度数分布を表すヒストグラムを作成し、輝度の高低に応じて分割して各構成相を割り当て、各構成相の境界を示す輝度の境界値を決定することに等しい。
【０００９】
画像解析のような機械的な評価方法による構成相の判別が困難である理由は、次の通りである。焼結鉱の組織画像中に分布する各構成相を輝度の高低によって識別する必要があるが、構成相の結晶方位や組成の分布によって組織画像の各点の輝度は連続的に変化している。そのため、構成相の境界を示す輝度を機械的に表す境界値を決定することが難しく、これが構成相の判別を困難にしていた。焼結鉱の組織画像中の各ピクセルの輝度を計算する画像解析を行い、横軸に輝度を、縦軸に各輝度のピクセルが画像中に現れる頻度をとって、ヒストグラムを作成すると、焼結鉱の輝度の度数分布は図３のようになる傾向がある。組織画像中の輝度レベルの違いによって各構成相を決定するということは、構成相の境界を示す輝度を表す境界値を決定し、ヒストグラムに境界値を示す縦線を引き、これらの縦線に挟まれた領域を１つの構成相として決定するということである。図３のヒストグラムを例に挙げると、焼結鉱組織画像から求めた輝度のヒストグラムは、その度数分布に顕著なピークが存在しない連続的な分布をもち、各構成相の境界を示す輝度の境界値を明確に決定することが困難であるということが判る。もし、構成相の結晶方位の向きや組成が統一されているならば、輝度ヒストグラムには顕著な度数分布のピークが構成相の数だけ存在し、構成相を区分する輝度の境界値の決定も容易になる。しかし、不均一性が高く焼結反応の後に急冷して生成される焼結鉱の組織には、そのような構成相は生まれない。その結果、構成相の機械的な判別は困難であり、観察者の主観的な目視観察でしか構成相を判別することができず、構成相の分布状態と焼結鉱の特性の相関を究めるには不十分である。
【００１０】
以上のことから、焼結鉱の組織情報として、気孔を含む構成相の分布や形状および存在比を解析することができる光学顕微鏡の組織画像観察法には、(1)構成相を区分する輝度の境界値を機械的に決定することが困難、(2)組織画像の数が少ない場合は、焼結鉱断面の僅かな領域の分析であるため焼結鉱全体の構成相の分布や形状が必ずしも反映されていているとは限らない、という２つの欠点があった。そのため、この欠点を解消し、焼結鉱組織画像中の構成相を区分する輝度の境界値を精度よく決定する技術を開発することで、材料特性向上に結び付く知見を得られると考えられる。例えば、焼結鉱中の構成相の配置関係を求め、そこから構成相の分布状態や隣接情報を定量値として抽出して、焼結鉱の特性と比較することが可能となる。
【００１１】
従来の焼結鉱における組織観察法に、組織画像中の各画素の輝度を求め、輝度を横軸にとってヒストグラム化し、そのヒストグラム中の輝度範囲を求めた後、対象画像に対応する組織画像中の構成相の境界を決定するというものがあった（特許文献１）。しかしながら、構成相を識別するための輝度が必ずしも同一とは限らない焼結鉱の組織画像を対象とした場合、この方法では構成相の境界の決定は困難であった。
【００１２】
次に、焼結鉱の構成相の解析技術について記述する。数ある焼結鉱解析技術の中でも、焼結鉱中に複数存在する構成相の存在比を決定する代表的な技術としてＸ線回折法による結晶構造解析技術がある。試料にＸ線を照射し、試料内の結晶構造を反映して回折される回折光のパターンを解析することで、試料中に存在する構成相を特定し、構成相の存在比を定量することができる。しかしながら、試料として焼結鉱を粉砕した粉末試料を用いるため、焼結鉱中の構成相の分布や気孔率、気孔形状などの情報を解析することはできないという欠点があった。
【００１３】
焼結鉱に代表される複数の構成相を持つ結合物質において、強度、被還元性、還元粉化率などの各種特性を決定する因子として、各相の隣接状態に関する情報が重要であるが、従来の技術においては、この情報を定量的に評価する技術は存在しなかった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】特開平２−２３２５５０号公報
【非特許文献】
【００１５】
【非特許文献１】稲角忠弘，「焼結鉱」(日本鉄鋼協会，2000)
【非特許文献２】釜三夫，「鐵と鋼」 : 日本鐡鋼協會々誌 69(12), S749 （1983）
【非特許文献３】「画像処理による材料組織解析の現状」  (日本鉄鋼協会、1986)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
以上に鑑み、本発明者らは、構成層の隣接状態を定量的に評価する方法を探索した。
【００１７】
本発明は、複数相からなる結合物質、特に、高炉用焼結鉱の光学顕微鏡の組織観察画像における定量評価法において課題であった、組織画像から求めた輝度分布のヒストグラムにヘマタイト相、マグネタイト相、カルシウムフェライト相、スラグ相及び気孔相に対応する輝度分布を区分する輝度の境界値を客観的に決定し、これによって画定した境界線に基づいて、構成相が接する異相同士の境界線から隣接率を決定して、結合物質の特性の推測精度を向上させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明の複数相からなる結合物質の断面画像解析方法は、
（１）複数の相から構成される結合物質の断面画像から、該結合物質の構成相が接する異相同士の境界線の長さを確定する画像解析方法であって、
結合物質を研磨加工する工程と、
前記研磨した結合物質の研磨面を顕微鏡撮影し画像を作成する工程と、
前記画像の輝度分布から、結合物質中の構成相の存在領域を確定する工程と、
前記確定した構成相の存在領域から異相同士の境界線を画定する工程と、
各異相同士の境界線の割合を導出する工程と、
からなることを特徴とする複数相から構成される結合物質の画像解析方法。
【００１９】
（２）前記結合物質が焼結鉱であり、前記構成相が、ヘマタイト相、マグネタイト相、カルシウムフェライト相、スラグ相及び気孔相であることを特徴とする前記（１）に記載の複数相から構成される結合物質の画像解析方法。
【００２０】
（３）前記構成相から一つ選択した任意の基準相に隣接する他相の境界線の割合を画定することを特徴とする前記（２）に記載の複数相から構成される結合物質の画像解析方法。
（４）前記境界線の割合から、焼結鉱の特性を推定することを特徴とする前記（３）に記載の複数相から構成される結合物質の画像解析方法。
（５）複数の相から構成される結合物質の断面画像から、該結合物質の構成相が接する異相同士の境界線の長さを確定する画像解析装置であって、
研磨加工した結合物質の研磨面の顕微鏡撮影データを入力し画像を作成する手段と、
前記画像の輝度分布から、結合物質中の構成相の存在領域を確定する手段と、
前記確定した構成相の存在領域から異相同士の境界線を画定する手段と、
各異相同士の境界線の割合を導出する手段と、
前記導出した境界線の割合を出力する手段と、
からなることを特徴とする複数相から構成される結合物質の画像解析装置。
（６）前記結合物質が焼結鉱であり、前記構成相が、ヘマタイト相、マグネタイト相、カルシウムフェライト相、スラグ相及び気孔相であることを特徴とする前記（５）に記載の複数相から構成される結合物質の画像解析装置。
（７）前記構成相から一つ選択した任意の基準相に隣接する他相の境界線の割合を画定することを特徴とする前記（６）に記載の複数相から構成される結合物質の画像解析装置。
（８）前記境界線の割合から、焼結鉱の特性を推定することを特徴とする前記（７）に記載の複数相から構成される結合物質の画像解析装置。
（９）複数の相から構成される結合物質の断面画像から、異相が接する境界線の長さを確定する画像解析をコンピュータに実行させるためのコンピュータプログラムであって、
研磨加工した結合物質の研磨面の顕微鏡撮影データを入力し画像を作成する工程と、
前記画像の輝度分布から、結合物質中の異相の存在領域を確定する工程と、
異相同士の境界線を画定する工程と、
各異相同士の境界線の割合を画定する工程と、
前記導出した境界線の割合を出力する工程と、
をコンピュータに実行させることを特徴とするコンピュータプログラム。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、組織断面画像において、構成相の分布状態を精確に確定して、構成相が接する異相同士の境界線から隣接率を計算し、その値から結合物質の特性を精度よく推定することができる。これにより、例えば、焼結鉱の焼結組織における各構成相間の隣接率から、マクロ特性（強度、還元性、還元粉化率）を定量的に、精度よく見積もることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】焼結鉱の組織画像を示す図である。
【図２】焼結鉱の組織画像を４値化した例を示す図である。
【図３】焼結鉱の組織画像の輝度分布のヒストグラムの例を示す図である。
【図４】境界線が確定できない隣接領域において、画像処理によって境界線を決定する圧縮膨張処理操作を施したイメージを表す図である。
【図５】ピクセルの隣接状態の例を示す図である。
【図６】基準相の周囲長の計算方法を示す図である。
【図７】隣接率の計算方法を示す図である。
【図８】画像解析装置のブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
本発明における、構成層の隣接状態の評価手法の手順は、以下のとおりである。
（１）複数の相を有する結合物質の組織画像において、着目する相に隣接する特定の相の境界線の長さの割合を示す隣接率を求めて解析する。
【００２４】
（２）隣接率を求めることで、複数相を有する結合物質の構成相の隣接情報を定量化し、定量化された隣接情報から材料強度などの特性をある程度推定することが可能となる。
【００２５】
（３）隣接率の計算には、多値化処理された画像情報を用いる。多値化画像処理は、結合物質として焼結鉱を例に取ると、焼結鉱の組織画像から求めた輝度ヒストグラムを構成相毎の領域に分け各領域の境界値となる輝度を決定し、隣り合う境界値により鋏まれる範囲にある輝度を有する画像の領域を単色化することにより、構成相の存在形態を観察しやすくする技術である。
【００２６】
（４）例として、気孔を中心に、他相の隣接率を計算する。まず、画像中の気孔の全周囲長を求める（Ｘとする）。その後、気孔の全周囲長におけるヘマタイトと接する曲線の全長（Ａとする）、マグネタイトと接する曲線の全長（Ｂとする）、カルシウムフェライトと接する曲線の全長（Ｃとする）を求め、各曲線の全長Ａ、Ｂ、ＣをそれぞれＸで割ることで、隣接率Ａ／Ｘ，Ｂ／Ｘ，Ｃ／Ｘを求める。ここで、
Ａ＋Ｂ＋Ｃ＝Ｘ
となっている。
【００２７】
（５）本発明は、事前処理として、さらに、輝度範囲の多値化画像に対して、相の圧縮・膨張処理を行ってもよい。
【００２８】
材料特性である強度、被還元性、還元粉化率は、焼結鉱中に含まれる構成相の存在比と分布状態、並びに、気孔率と気孔形状などの因子によって変化する。これらの因子はそれぞれ独立して材料特性に影響を与える訳ではなく、各因子同士が複雑に影響し合って材料特性に反映する。
【００２９】
例えば、焼結鉱の還元を考えた場合、気孔周辺から還元が進行していくため、気孔周辺にヘマタイト（ＨＭ）が多いと、被還元性が高い焼結鉱であることが予測できる。つまり、隣接率のうち、（ＨＭ）／（気孔）の値が高いと、還元し易い焼結鉱であるといえる。
【００３０】
一方、焼結鉱は、冷却時にカルシウムフェライト（ＣＦ）となる融液が、ヘマタイトを取り込む形で生成される（融液がＨＭに浸透していく）ことで、焼き締められて強度を発現するので、隣接率のうち、（ＨＭ）／（ＣＦ）が高い焼結鉱は高強度であると推定できる。
【００３１】
また、生成時の通気の関係から、（ＣＦ）／（気孔）の隣接率が高い場合にも、高強度な焼結鉱となる可能性が高いといえる。
【００３２】
還元粉化率については、被還元性が高いと低下する傾向にあるので、被還元性とは逆に、（ＨＭ）／（気孔）の隣接率が低いと還元粉化率が高い焼結鉱であることが推定できる。
【００３３】
このように、複数相からなる結合物質においては、各相が他相とどの程度隣接しているかを計測することにより、当該結合物質の特性を特定することが可能となる。
実際の手法は、次の通りである。
【００３４】
成品歩留りサイズの焼結鉱（粒度５ｍｍ以上）に対して、樹脂による埋め込み研磨加工による断面研ぎ出しを行う。この断面を光学顕微鏡によって撮影する。可能であれば、全体を１枚の画像に加工した方が良い。こうして得た画像を図１に示す。
【００３５】
得られた画像に対して、画素の輝度を統計処理して、図３に示されるような輝度分布のヒストグラムを作成し、輝度の違いから各構成対象（ヘマタイト、マグネタイト、カルシウムフェライト、スラグ及び気孔）に対応する輝度範囲を求め、多値化画像を得る。多値化された画像を図２に示す(図２では簡易化のため、スラグ相を省いている)。
【００３６】
ここで、４値（多値）化画像処理において、組織画像の輝度コントラストは一般的には不連続になるはずであるが、多値化画像処理前の組織画像は、装置的要因などの影響により、実際には存在しないはずの輝度を観察してしまうことがある。このような場合には、隣接率の測定精度が低下してしまう。
【００３７】
そこで、多値化画像に対して、相の圧縮・膨張処理を行う。
図４に概念図を示す圧縮・膨張処理により、不連続なコントラストを削除する画像処理を行って、各相同士の隣接状況が明確になり、高精度の解析が可能となる。
【００３８】
図４では、隣接する２つの相の間に、長楕円で囲んだ輝度不明瞭な部位が存在しており、この領域の両側に位置する相の境界線を画定することができなくなっている。
そこで、輝度不明瞭な領域の両側に位置する相をいったん縮小し、輝度不明瞭な部分を画像情報的に削除したうえで、両側の相をそれらの境界に向かって、排他的に膨張させて隣接状態を作成し、境界線を画定する。
【００３９】
その後、４値化画像に対して、隣接率を求める。
隣接率は、任意のある相の周囲長において、他相に接する線分長を比率で表した指標である。
【００４０】
隣接率を求めるステップを図５〜７により説明する。以下、具体的な方法の例を示すが、本方法はその内容に限定されるものではない。
図７において、もっとも濃く表示した相Ｘを基準相として、相Ｘより明色で表示した相Ａ，Ｂ，Ｃとの隣接率を求める。
【００４１】
（１）第１ステップ：境界線の認識
第１ステップは、基準相と他相の境界線の認識である。これは、画像中にある基準相Ｘのピクセルにおいて、縦横に隣接する４個のピクセルの相を識別することで行う。
もし、基準相Ｘの周囲に他相がない場合、ピクセルは図５（ａ）のような形態をとる。図６において、このような基準相Ｘは、その周囲４辺を白抜きの４辺（白線）で囲まれている。
逆に他相がある場合には、図５（ｂ）の内のいずれかの形態をとる。図６における基準相の周囲に位置するピクセルは、周囲の４辺の内、１〜４辺を他相Ａ，Ｂ，Ｃのいずれかの相と共有する。図６において、基準相Ｘのピクセルと隣接する他相は、斜線で表示されている。
【００４２】
組織画像中の全ての基準相Ｘのピクセルに対して解析を行い、図５（ｂ）の形態をとるピクセルを識別し、境界線を画定する。
【００４３】
（２）第２ステップ：周囲長の算出
第２ステップは、第１ステップで求めた境界線を繋ぎ合せて基準相Ｘの周囲長を算出する過程である。境界線の解析結果を、組織画像に適用することで、図６のように、基準相Ｘの全周長を算出することができる。図６に示した例において、基準相Ｘの周囲長（黒線）は、１ピクセルの１辺を単位として、３０単位である。
【００４４】
（３）第３ステップ：隣接状態の解析
第３ステップにおいて、基準相の全周囲長から隣接状態を解析する。
図６における基準相の周囲に隣接する相を各相毎に識別し、図７のように隣接率を計算する。
【００４５】
図７によれば、基準相Ｘの周囲長３０単位について、他相Ａ，Ｂ，Ｃと隣接するそれぞれの周囲長を計算すると、Ａは１３単位、Ｂは１２単位、Ｃは５単位であるから、それぞれの隣接率は、１３／３０＝０．４３（４３％）、１２／３０＝０．４０（４０％）、５／３０＝０．１７（１７％）と計算され、全体を足すと１（１００％）となっている。
【００４６】
表１は、図２に示した４値化した焼結鉱の埋め込み断面組織画像において、ヘマタイト（ＨＭ）、マグネタイト（ＭＧ）、カルシウムフェライト（ＣＦ）及び気孔を基準相として、その周囲長を画定し、隣接する他相について、隣接率を求めた結果を示す（焼結鉱に適用する場合、スラグ相(S)も存在するが、本例では、簡易化のため多値化画像処理の時点で省略した。）。
【００４７】
【表１】
2014215987.tif 000003
【００４８】
表１のデータに基づいてこの焼結鉱の特性を推定すると、
（１）気孔周りにヘマタイトが少ない（隣接率：２４．２％）ので、還元性は低く、還元粉化率は高い。
（２）ヘマタイト周りには、カルシウムフェライトが多く存在する（隣接率：４０．９７％）ことから、焼結反応時には、融液がヘマタイト周辺に存在していたことが推察される。
【００４９】
このように、本発明によれば、焼結鉱などの結合物質のスライス断面画像から、主観にとらわれず、客観的基準で、その物質の特性を精度よく推定することが可能であり、焼結鉱に適用すれば、高炉操業に適した特性を持つ焼結鉱を製造することができる。
次に、本発明の画像解析装置を説明する。
図８は、画像解析装置の機能的な構成の一例を示す図である。図８に示す各ブロックが有する機能は、例えば、コンピュータにインストールされている専用プログラムを実行することにより実現される。以下に、画像解析装置が有する機能の一例を説明する。
（画像作成部）
画像作成部は、成品歩留りサイズの焼結鉱（粒度５ｍｍ以上）等の結合物質に対して、樹脂による埋め込み研磨加工による断面研ぎ出しを行い、この断面を光学顕微鏡によって撮影したデータを入力し、画像を作成する。
（存在領域確定部）
得られた画像に対して、画素の輝度を統計処理して、図３に示されるような輝度分布のヒストグラムを作成し、輝度の違いから各構成対象（ヘマタイト、マグネタイト、カルシウムフェライト、スラグ及び気孔）に対応する輝度範囲を求め、多値化画像を得る。
（境界線確定部）
基準相と他相の境界線の認識を行う。組織画像中の全ての基準相Ｘのピクセルに対して解析を行い、ピクセルを識別し、境界線を画定する。
（境界線割合導出部）
基準相の全周囲長から隣接状態を解析する。基準相の周囲に隣接する相を各相毎に識別し、隣接率を計算する。
（出力部）
求めた隣接率を出力する。
なお、以上説明した本発明の実施形態は、コンピュータがプログラムを実行することによって実現することができる。また、前記プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体及び前記プログラム等のコンピュータプログラムプロダクトも本発明の実施形態として適用することができる。記録媒体としては、例えば、フレキシブルディスク、ハードディスク、光ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、磁気テープ、不揮発性のメモリカード、ＲＯＭ等を用いることができる。
また、以上説明した本発明の実施形態は、何れも本発明を実施するにあたっての具体化の例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその技術思想、またはその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。
【産業上の利用可能性】
【００５０】
本発明によれば、複数の構成相からなる結合物質、特に焼結鉱のような非平衡状態で焼結された不均一な物質について、それぞれの構成相が接する異相同士の境界線から計算した値を用いて、隣接状態を客観的な数値で評価することができ、高炉操業に欠くことのできない焼結鉱の特性を精度よく推定することができるので、製鉄産業における貢献は大であり、また、その他の複数の構成相からなる結合物質についても、応用することが可能であるので、産業上の利用価値は高い。
【図３】
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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１】
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【図２】
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【図４】
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