(57)【要約】【課題】ヒストグラム均等化の適用度合いを制御することができる画像処理方法を提供する。【解決手段】  本発明に係る画像処理方法は、輝度情報を有する画像データの輝度の頻度を示す輝度ヒストグラムを生成する輝度ヒストグラム生成工程Ｓ１２と、パラメーター値を取得するパラメーター値取得工程Ｓ１４と、前記輝度ヒストグラムの各輝度の頻度値を、前記パラメーター値でべき乗する頻度値べき乗工程Ｓ１６と、前記パラメーター値でべき乗された前記頻度値に基づいて、トーンカーブを生成するトーンカーブ生成工程Ｓ１８と、前記トーンカーブにより前記画像データを補正して出力画像データとする画像補正工程Ｓ２０と、を含む。【選択図】図８
2014225735.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
輝度情報を有する画像データの輝度の頻度を表す輝度ヒストグラムを生成する輝度ヒストグラム生成工程と、
パラメーター値を取得するパラメーター値取得工程と、
前記輝度ヒストグラムの各輝度の頻度値を、前記パラメーター値でべき乗する頻度値べき乗工程と、
前記パラメーター値でべき乗された前記頻度値に基づいて、トーンカーブを生成するトーンカーブ生成工程と、
前記トーンカーブにより前記画像データを補正して出力画像データとする画像補正工程と、
を含む、画像処理方法。
【請求項２】
請求項１において、
前記パラメーター値は、０以上１以下の値である、画像処理方法。
【請求項３】
請求項１または２において、
前記トーンカーブ生成工程では、前記パラメーター値でべき乗された前記頻度値を累積して累積曲線を作成し、前記累積曲線の最小値を輝度の最小値に対応させ、前記累積曲線の最大値を輝度の最大値に対応させて、前記トーンカーブを生成する、画像処理方法。
【請求項４】
輝度情報を有する画像データの輝度の頻度を表す輝度ヒストグラムを生成する輝度ヒストグラム生成部と、
パラメーター値を取得するパラメーター値取得部と、
前記輝度ヒストグラムの各輝度の頻度値を、前記パラメーター値でべき乗する頻度値べき乗部と、
前記パラメーター値でべき乗された前記頻度値に基づいて、トーンカーブを生成するトーンカーブ生成部と、
前記トーンカーブにより前記画像データを補正して出力画像データとする画像補正部と、
を含む、画像処理装置。
【請求項５】
請求項４において、
前記パラメーター値は、０以上１以下の値である、画像処理装置。
【請求項６】
請求項４または５において、
前記トーンカーブ生成部は、前記パラメーター値でべき乗された前記頻度値を累積して累積曲線を作成し、前記累積曲線の最小値を輝度の最小値に対応させ、前記累積曲線の最大値を輝度の最大値に対応させて、前記トーンカーブを生成する、画像処理装置。
【請求項７】
対象物を撮像して画像データを取得する撮像部と、
前記画像データの輝度の頻度を表す輝度ヒストグラムを生成する輝度ヒストグラム生成部と、
パラメーター値を取得するパラメーター値取得部と、
前記輝度ヒストグラムの各輝度の頻度値を、前記パラメーター値でべき乗する頻度値べき乗部と、
前記パラメーター値でべき乗された前記頻度値に基づいて、トーンカーブを生成するトーンカーブ生成部と、
前記トーンカーブにより前記画像データを補正して出力画像データとする画像補正部と、
を含む、撮像装置。
【請求項８】
請求項７において、
前記パラメーター値は、０以上１以下の値である、撮像装置。
【請求項９】
請求項７または８において、
前記トーンカーブ生成部は、前記パラメーター値でべき乗された前記頻度値を累積して累積曲線を作成し、前記累積曲線の最小値を輝度の最小値に対応させ、前記累積曲線の最大値を輝度の最大値に対応させて、前記トーンカーブを生成する、撮像装置。
【請求項１０】
輝度情報を有する画像データの輝度の頻度を表す輝度ヒストグラムを生成する輝度ヒストグラム生成部と、
パラメーター値を取得するパラメーター値取得部と、
前記輝度ヒストグラムの各輝度の頻度値を、前記パラメーター値でべき乗する頻度値べき乗部と、
前記パラメーター値でべき乗された前記頻度値に基づいて、トーンカーブを生成するトーンカーブ生成部と、
前記トーンカーブにより前記画像データを補正して出力画像データとする画像補正部としてコンピューターを機能させるプログラム。
【請求項１１】
請求項１０において、
前記パラメーター値は、０以上１以下の値である、プログラム。
【請求項１２】
請求項１０または１１において、
前記トーンカーブ生成部は、前記パラメーター値でべき乗された前記頻度値を累積して累積曲線を作成し、前記累積曲線の最小値を輝度の最小値に対応させ、前記累積曲線の最大値を輝度の最大値に対応させて、前記トーンカーブを生成する、プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像処理方法、画像処理装置、撮像装置、およびプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
ヒストグラム均等化（Ｈｉｓｔｏｇｒａｍ  Ｅｑｕａｌｉｚａｔｉｏｎ）処理とは、一般に、入力画像の輝度ヒストグラムが均等化されるように、各画素の輝度を再調整する処理を言う。ヒストグラム均等化処理は、入力画像のヒストグラムの累積曲線をトーンカーブに見立てて入力画像に適用することにより実施される。
【０００３】
しかしながら、ヒストグラム均等化処理により、ノイズを増長させる場合がある。それを回避する手法として、ヒストグラム均等化処理にコントラスト制限(Ｃｏｎｔｒａｓｔ
Ｌｉｍｉｔｅｄ)を追加した手法(Ｃｏｎｔｒａｓｔ  Ｌｉｍｉｔｅｄ  Ｈｉｓｔｏｇｒａｍ  Ｅｑｕａｌｉｚａｔｉｏｎ、ＣＬＨＥ)が提案されている。
【０００４】
ＣＬＨＥでは、入力画像のヒストグラム累積曲線を作る際に、入力画像のヒストグラムが一定の閾値を超えないようにする。その結果、累積曲線、すなわちトーンカーブの傾きが、閾値の値に応じて一定以下に制限される。これにより、ＣＬＨＥは、入力画像の微小な輝度差が強調され過ぎないという特徴を備える。ＣＬＨＥにおいては、この閾値あるいは累積曲線の最大傾きが、唯一のパラメーターとなる。
【０００５】
また、例えば、特許文献１には、アーティファクトの発生を回避し、変更した後の画像がより自然に見えるヒストグラム均等化を用いた手法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００３−２８１５２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、ヒストグラム均等化処理は、画像の情報量（エントロピー）を最大化するという意味で理想的な手法であるが、ユーザーはヒストグラム均等化の適用度合いを調節できない。すなわち、ヒストグラム均等化処理では、入力画像によってはノイズを過剰に強調してしまう場合でも、適用度合いを加減するという操作ができないという問題があった。
【０００８】
本発明は、以上のような問題点に鑑みてなされたものであり、本発明のいくつかの態様によれば、ヒストグラム均等化の適用度合いを制御することができる画像処理方法、画像処理装置、撮像装置、およびプログラムを提供することができる。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
（１）本発明に係る画像処理方法は、
輝度情報を有する画像データの輝度の頻度を表す輝度ヒストグラムを生成する輝度ヒストグラム生成工程と、
パラメーター値を取得するパラメーター値取得工程と、
前記輝度ヒストグラムの各輝度の頻度値を、前記パラメーター値でべき乗する頻度値べき乗工程と、
前記パラメーター値でべき乗された前記頻度値に基づいて、トーンカーブを生成するト
ーンカーブ生成工程と、
前記トーンカーブにより前記画像データを補正して出力画像データとする画像補正工程と、
を含む。
【００１０】
このような画像処理方法によれば、パラメーター値がヒストグラム均等化の適用度合いを制御するパラメーターとして機能するため、ヒストグラム均等化の適用度合いを制御することができる。
【００１１】
さらに、輝度ヒストグラムの各輝度の頻度値をべき乗するときの指数をパラメーター値として用いることにより、パラメーター値の変化量に対するユーザーが知覚する出力画像の変化の度合いを一定にすることができる。これにより、所望の画像を得るためのパラメーター値の設定を容易に行うことができ、所望の画像を容易に得ることができる。
【００１２】
（２）本発明に係る画像処理方法において、
前記パラメーター値は、０以上１以下の値であってもよい。
【００１３】
このような画像処理方法によれば、ヒストグラム均等化の適用度合いを制御することができる。
【００１４】
（３）本発明に係る画像処理方法において、
前記トーンカーブ生成工程では、前記パラメーター値でべき乗された前記頻度値を累積して累積曲線を作成し、前記累積曲線の最小値を輝度の最小値に対応させ、前記累積曲線の最大値を輝度の最大値に対応させて、前記トーンカーブを生成してもよい。
【００１５】
このような画像処理方法によれば、ヒストグラム均等化の適用度合いを制御することができる。
【００１６】
（４）本発明に係る画像処理装置は、
輝度情報を有する画像データの輝度の頻度を表す輝度ヒストグラムを生成する輝度ヒストグラム生成部と、
パラメーター値を取得するパラメーター値取得部と、
前記輝度ヒストグラムの各輝度の頻度値を、前記パラメーター値でべき乗する頻度値べき乗部と、
前記パラメーター値でべき乗された前記頻度値に基づいて、トーンカーブを生成するトーンカーブ生成部と、
前記トーンカーブにより前記画像データを補正して出力画像データとする画像補正部と、
を含む。
【００１７】
このような画像処理装置によれば、パラメーター値がヒストグラム均等化の適用度合いを制御するパラメーターとして機能するため、ヒストグラム均等化の適用度合いを制御することができる。
【００１８】
さらに、輝度ヒストグラムの各輝度の頻度値をべき乗するときの指数をパラメーター値として用いることにより、パラメーター値の変化量に対するユーザーが知覚する出力画像の変化の度合いを一定にすることができる。これにより、所望の画像を得るためのパラメーター値の設定を容易に行うことができ、所望の画像を容易に得ることができる。
【００１９】
（５）本発明に係る画像処理装置において、
前記パラメーター値は、０以上１以下の値であってもよい。
【００２０】
このような画像処理装置によれば、ヒストグラム均等化の適用度合いを制御することができる。
【００２１】
（６）本発明に係る画像処理装置において、
前記トーンカーブ生成部は、前記パラメーター値でべき乗された前記頻度値を累積して累積曲線を作成し、前記累積曲線の最小値を輝度の最小値に対応させ、前記累積曲線の最大値を輝度の最大値に対応させて、前記トーンカーブを生成してもよい。
【００２２】
このような画像処理装置によれば、ヒストグラム均等化の適用度合いを制御することができる。
【００２３】
（７）本発明に係る撮像装置は、
対象物を撮像して画像データを取得する撮像部と、
前記画像データの輝度の頻度を表す輝度ヒストグラムを生成する輝度ヒストグラム生成部と、
パラメーター値を取得するパラメーター値取得部と、
前記輝度ヒストグラムの各輝度の頻度値を、前記パラメーター値でべき乗する頻度値べき乗部と、
前記パラメーター値でべき乗された前記頻度値に基づいて、トーンカーブを生成するトーンカーブ生成部と、
前記トーンカーブにより前記画像データを補正して出力画像データとする画像補正部と、
を含む。
【００２４】
このような撮像装置によれば、パラメーター値がヒストグラム均等化の適用度合いを制御するパラメーターとして機能するため、ヒストグラム均等化の適用度合いを制御することができる。
【００２５】
さらに、輝度ヒストグラムの各輝度の頻度値をべき乗するときの指数をパラメーター値として用いることにより、パラメーター値の変化量に対するユーザーが知覚する出力画像の変化の度合いを一定にすることができる。これにより、所望の画像を得るためのパラメーター値の設定を容易に行うことができ、所望の画像を容易に得ることができる。
【００２６】
（８）本発明に係る撮像装置において、
前記パラメーター値は、０以上１以下の値であってもよい。
【００２７】
このような撮像装置によれば、ヒストグラム均等化の適用度合いを制御することができる。
【００２８】
（９）本発明に係る撮像装置において、
前記トーンカーブ生成部は、前記パラメーター値でべき乗された前記頻度値を累積して累積曲線を作成し、前記累積曲線の最小値を輝度の最小値に対応させ、前記累積曲線の最大値を輝度の最大値に対応させて、前記トーンカーブを生成してもよい。
【００２９】
このような撮像装置によれば、ヒストグラム均等化の適用度合いを制御することができる。
【００３０】
（１０）本発明に係るプログラムは、
輝度情報を有する画像データの輝度の頻度を表す輝度ヒストグラムを生成する輝度ヒストグラム生成部と、
パラメーター値を取得するパラメーター値取得部と、
前記輝度ヒストグラムの各輝度の頻度値を、前記パラメーター値でべき乗する頻度値べき乗部と、
前記パラメーター値でべき乗された前記頻度値に基づいて、トーンカーブを生成するトーンカーブ生成部と、
前記トーンカーブにより前記画像データを補正して出力画像データとする画像補正部としてコンピューターを機能させる。
【００３１】
このようなプログラムによれば、パラメーター値がヒストグラム均等化の適用度合いを制御するパラメーターとして機能するため、ヒストグラム均等化の適用度合いを制御することができる。
【００３２】
さらに、輝度ヒストグラムの各輝度の頻度値をべき乗するときの指数をパラメーター値として用いることにより、パラメーター値の変化量に対するユーザーが知覚する出力画像の変化の度合いを一定にすることができる。これにより、所望の画像を得るためのパラメーター値の設定を容易に行うことができ、所望の画像を容易に得ることができる。
【００３３】
（１１）本発明に係るプログラムにおいて、
前記パラメーター値は、０以上１以下の値であってもよい。
【００３４】
このようなプログラムによれば、ヒストグラム均等化の適用度合いを制御することができる。
【００３５】
（１２）本発明に係るプログラムにおいて、
前記トーンカーブ生成部は、前記パラメーター値でべき乗された前記頻度値を累積して累積曲線を作成し、前記累積曲線の最小値を輝度の最小値に対応させ、前記累積曲線の最大値を輝度の最大値に対応させて、前記トーンカーブを生成してもよい。
【００３６】
このようなプログラムによれば、ヒストグラム均等化の適用度合いを制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本実施形態に係る撮像装置の構成を示す図。
【図２】輝度ヒストグラム生成部で生成された輝度ヒストグラムの一例を示す図。
【図３】パラメーター値を設定するためのユーザーインターフェースの一例を示す図。
【図４】パラメーター値を設定するためのユーザーインターフェースの一例を示す図。
【図５】頻度値べき乗部で生成された、パラメーター値でべき乗された各輝度の頻度値を表すヒストグラムの一例を示す図。
【図６】トーンカーブ生成部で生成された累積曲線の一例を示すグラフ。
【図７】トーンカーブ生成部で生成されたトーンカーブの一例を示すグラフ。
【図８】本実施形態に係る画像処理装置の画像補正処理の一例を示すフローチャート。
【図９】本実施形態に係る画像補正処理を行った結果の一例を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００３８】
以下、本発明の好適な実施形態について図面を用いて詳細に説明する。なお、以下に説
明する実施形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではない。また、以下で説明される構成の全てが本発明の必須構成要件であるとは限らない。
【００３９】
１．  撮像装置
まず、本実施形態に係る撮像装置について図面を参照しながら説明する。図１は、本実施形態に係る撮像装置１００の構成を示す図である。本実施形態では、本発明に係る撮像装置が走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）である場合について説明する。
【００４０】
撮像装置１００は、図１に示すように、本発明に係る画像処理装置を含んで構成されている。ここでは、本発明に係る画像処理装置として、画像処理装置１０Ａを用いた場合について説明する。
【００４１】
撮像装置１００は、さらに、図１に示すように撮像部１０Ｂを含んで構成されている。
【００４２】
撮像部１０Ｂは、対象物を撮像して画像データを取得する。撮像部１０Ｂは、図示の例では、試料Ｓ上で電子線Ｅ１を走査し、電子線Ｅ１が試料Ｓ内で散乱されることによって試料Ｓから放出される電子Ｅ２を検出して、画像データを取得する。撮像部１０Ｂは、図１に示すように、電子線源１と、集束レンズ２と、走査偏向器４と、対物レンズ６と、試料ステージ８と、検出部９と、を含んで構成されている。
【００４３】
電子線源１は、電子線（一次電子線）Ｅ１を発生させる。電子線源１は、例えば、公知の電子銃であり、陰極から放出された電子を陽極で加速して電子線Ｅ１を放出する。電子線源１として用いられる電子銃は特に限定されず、例えば熱電子放出型や、熱電界放出型、冷陰極電界放出型などの電子銃を用いることができる。電子線源１には、駆動部１ａから、陰極から放出された電子を加速するための加速電圧が供給される。電子線源１から放出された電子線Ｅ１は、撮像部１０Ｂを構成している光学系の光軸Ｚに沿って進行する。
【００４４】
集束レンズ２は、電子線源１の後段（電子線Ｅ１の下流側）に配置されている。集束レンズ２は、電子線Ｅ１を集束させるためのレンズである。
【００４５】
走査偏向器（走査コイル）４は、集束レンズ２の後段に配置されている。走査偏向器４は、集束レンズ２および対物レンズ６で集束された電子線Ｅ１を試料Ｓ上で走査するための電磁コイルである。走査偏向器４は、図示の例では、２段（２段偏向系）であるが、２段以上であってもよい。走査偏向器４は、電子線Ｅ１を偏向させることで、電子線Ｅ１を試料Ｓ上で走査することができる。走査偏向器４は、制御部２７で生成された走査信号（制御信号）に基づいて、電子線Ｅ１の走査を行う。
【００４６】
対物レンズ６は、走査偏向器４の後段に配置されている。対物レンズ６は、電子線Ｅ１を集束して、試料Ｓに照射するためのレンズである。
【００４７】
試料ステージ８は、試料Ｓを保持し、試料Ｓを移動させることができる。試料ステージ８は、例えば、試料Ｓの水平移動、上下移動、回転、傾斜などの動作を行うことができる。
【００４８】
電子線源１、集束レンズ２、走査偏向器４、対物レンズ６、試料ステージ８は、それぞれ対応する駆動部１ａ，２ａ，４ａ，６ａ，８ａによって、駆動制御される。各駆動部１ａ，２ａ，４ａ，６ａ，８ａは、バスライン４０に接続されており、バスライン４０を介して、制御部２７から駆動信号が供給される。各駆動部１ａ，２ａ，４ａ，６ａ，８ａは、供給された駆動信号に基づいて、電子線源１、集束レンズ２、走査偏向器４、対物レンズ６、試料ステージ８の駆動を行う。
【００４９】
検出部９は、電子線Ｅ１が照射されることにより試料Ｓから放出された電子Ｅ２（二次電子や反射電子）を検出する。検出部９は、図示はしないが、例えば、シンチレーターおよび光電子増倍管を含んで構成されている。検出部９で検出された二次電子や反射電子の検出信号（強度信号）は、Ａ／Ｄ変換部９ａを介して、バスライン４０に送られる。そして、該検出信号は、電子線Ｅ１の走査信号と同期された画像データとして、記憶部３４に記憶される。この画像データにより、試料Ｓの走査電子像が生成される。検出部９は、図示の例では、対物レンズ６と試料Ｓ（試料ステージ８）との間に配置されている。なお、検出部９の配置は特に限定されず、例えば対物レンズ６の上方（上段）に配置されてもよい。
【００５０】
画像処理装置１０Ａは、処理部２０と、表示部３０と、操作部３２と、記憶部３４と、を含んで構成されている。画像処理装置１０Ａは、例えば、パーソナルコンピューター（ＰＣ）によって実現することができる。
【００５１】
表示部３０は、バスライン４０を介して処理部２０から入力される表示信号に基づいて、処理部２０の処理結果等を文字やグラフその他の情報として表示するものである。表示部３０は、例えば、画像取得部２１で取得された画像（入力画像）、および画像補正部２６で補正された画像（出力画像）を表示する。表示部３０は、例えば、ＣＲＴ、ＬＣＤ、タッチパネル型ディスプレイなどである。
【００５２】
操作部３２は、ユーザーによる操作に応じた操作信号を取得し、バスライン４０を介して処理部２０に送る処理を行う。操作部３２は、例えば、ボタン、キー、タッチパネル型ディスプレイ、マイクなどである。
【００５３】
記憶部３４は、処理部２０が各種の計算処理や制御処理を行うためのプログラムやデータ等を記憶している。また、記憶部３４は、処理部２０の作業領域として用いられ、操作部３２から入力された操作信号、処理部２０が各種プログラムに従って実行した算出結果等を一時的に記憶するためにも使用される。記憶部３４は、バスライン４０に接続されている。
【００５４】
処理部（ＣＰＵ）２０は、記憶部３４に記憶されているプログラムに従って、各種の計算処理を行う。処理部２０は、記憶部３４に記憶されているプログラムを実行することで、以下に説明する、画像取得部２１、輝度ヒストグラム生成部２２、パラメーター値取得部２３、頻度値べき乗部２４、トーンカーブ生成部２５、画像補正部２６、制御部２７として機能する。ただし、処理部２０の少なくとも一部をハードウェア（専用回路）で実現してもよい。
【００５５】
画像取得部２１は、補正の対象となる画像（入力画像）の画像データを取得する。画像取得部２１は、図示の例では、記憶部３４から、検出部９の検出信号を走査信号に同期させた画像データを取得する。ここで、画像データは、画像を形成する各画素の輝度の情報を有している。画像取得部２１は、該画像データから表示信号を生成して、表示部３０に入力画像を表示させてもよい。
【００５６】
輝度ヒストグラム生成部２２は、輝度情報を有する画像データの輝度の頻度を表す輝度ヒストグラムを生成する。図２は、輝度ヒストグラム生成部２２で生成された輝度ヒストグラムの一例を示す図である。輝度ヒストグラムは、図２に示すように、横軸に輝度、縦軸に各輝度の頻度値（度数）を示す。図示の例では、輝度は、０から２５５までの２５６階調で表されている。輝度ヒストグラムは、画像の輝度の分布を示すグラフである。輝度ヒストグラム生成部２２は、画像データから、各輝度の頻度を算出し、輝度ヒストグラム
を生成する。
【００５７】
パラメーター値取得部２３は、パラメーター値ｑを取得する。ここで、パラメーター値ｑは、ヒストグラム均等化の適用度合いを決定する数値である。より具体的には、パラメーター値ｑは、後述する頻度値べき乗部２４において、各輝度の頻度値をべき乗するときの指数である。パラメーター値ｑは、０以上１以下（０≦ｑ≦１）の値である。パラメーター値ｑが大きいほど、ヒストグラム均等化の適用度合いが大きくなる。ここで、ヒストグラム均等化とは、入力画像の輝度ヒストグラムが均等化するように、各画素の輝度を再調整する処理をいう。ヒストグラム均等化の適用度合いが大きくなるほど、画像の情報量（エントロピー）が大きくなる。すなわち、パラメーター値ｑは、画像の情報量（エントロピー）を制御するパラメーターであるともいえる。
【００５８】
パラメーター値取得部２３は、設定されたパラメーター値ｑの情報を取得する。パラメーター値ｑは、例えば、ユーザーによって設定される。図３は、パラメーター値を設定するためのユーザーインターフェース３００の一例を示す図である。図３に示すユーザーインターフェース３００は、例えば、表示部３０に表示される。ユーザーインターフェース３００では、例えば、ユーザーがつまみ３０２をスライドさせて値を指定することによって、パラメーター値ｑが設定される。すなわち、ユーザーインターフェース３００は、スライダーコントロールである。図３に示す「０」は、パラメーター値ｑが「０」であることを示し、図３に示す「１００」は、パラメーター値ｑが「１」であることを示している。
【００５９】
図４は、パラメーター値を設定するためのユーザーインターフェース３１０の一例を示す図である。図４に示すユーザーインターフェース３１０は、例えば表示部３０に表示される。ユーザーインターフェース３１０では、ユーザーが図４に示すボタンを押下することによってパラメーター値ｑが設定される。すなわち、ユーザーインターフェース３１０は、ボタンコントロールである。例えば、図４に示す「Ｎｏｎｅ」ボタンが押下されるとパラメーター値ｑが「０」に設定され、「Ｌｏｗ」ボタンが押下されるとパラメーター値ｑが「０．２」に設定され、「Ｍｅｄｉｕｍ」ボタンが押下されるとパラメーター値ｑが「０．６」に設定され、「Ｈｉｇｈ」ボタンが押下されるとパラメーター値ｑが「１」に設定される。図３および図４に示すユーザーインターフェース３００，３１０は、例えば操作部３２として機能する。
【００６０】
なお、パラメーター値ｑは、あらかじめ記憶部３４に記憶されていてもよい。この場合、パラメーター値ｑは、あらかじめ決められた値に設定される。
【００６１】
頻度値べき乗部２４は、輝度ヒストグラムの各輝度の頻度値を、パラメーター値ｑでべき乗する。例えば、輝度ヒストグラムのある輝度ｉ（ｉ＝０，１，２，・・・，２５５）の頻度値をＮｉとすると、頻度値べき乗部２４は、Ｎｉ’＝Ｎｉｑの計算を行う。Ｎｉ’は、パラメーター値ｑでべき乗された各輝度の頻度値である。
【００６２】
ここで、頻度値べき乗部２４は、輝度ヒストグラムの各輝度の頻度値Ｎｉをパラメーター値ｑでべき乗する前に、輝度ヒストグラムの各輝度の頻度値Ｎｉに、一律に、処理部２０で処理可能な数値範囲内で十分小さな値を加算してもよい。これは、例えば頻度値Ｎｉが「０」である輝度があった場合に、零の零乗の演算（「００」、数学的に定義されずＰＣ等の計算機ではプラットフォームにより挙動が異なる）を回避するためである。また、パラメーター値ｑが「０」のときに、リニアなトーンカーブが生成されるようにするためのである。なお、頻度値べき乗部２４は、この各輝度の頻度値Ｎｉに小さな値を加算する処理を行わなくてもよい。
【００６３】
図５は、頻度値べき乗部２４で生成された、パラメーター値ｑでべき乗された各輝度の頻度値Ｎｉ’を表すヒストグラムの一例を示す図である。なお、図５では、ｑ＝０．５である。また、図５に示すヒストグラムでは、各輝度の頻度値Ｎｉに、一律に０．１を加算したものをべき乗して各輝度の頻度値Ｎｉ’とした。
【００６４】
トーンカーブ生成部２５は、パラメーター値ｑでべき乗された頻度値Ｎｉ’に基づいて、トーンカーブを生成する。
【００６５】
具体的には、トーンカーブ生成部２５は、まず、パラメーター値ｑでべき乗された頻度値Ｎｉ’を累積して累積曲線（累積分布関数）を作成する。図６は、トーンカーブ生成部２５で作成された累積曲線の一例を示すグラフである。図６に示すグラフの横軸は輝度であり、縦軸は累積頻度である。ここで、累積頻度とは、輝度ヒストグラムにおいて、各輝度ごとにそれ以下の頻度値の合計を表したものである。トーンカーブ生成部２５は、例えば、図５に示すヒストグラムの各輝度の頻度値Ｎｉ’を累積して累積ヒストグラムを作成し、累積曲線を作成する。
【００６６】
次に、トーンカーブ生成部２５は、累積曲線の最小値を輝度の最小値に対応させ、累積曲線の最大値を輝度の最大値に対応させて、トーンカーブを生成する（スケーリング）。図７は、トーンカーブ生成部２５で作成されたトーンカーブの一例を示すグラフである。図７に示すグラフの横軸は入力画像の輝度（入力輝度）であり、縦軸は出力画像の輝度（出力輝度）である。図７では、入力画像の輝度および出力画像の輝度は、０から２５５までの２５６階調で表されている。トーンカーブは、入力画像の輝度値を、出力画像の輝度値に変換する関数として定義される。
【００６７】
画像補正部２６は、トーンカーブ生成部２５が生成したトーンカーブにより、入力画像データを補正して、出力画像データとする。具体的には、画像補正部２６は、入力画像の各画素の輝度を、トーンカーブを適用して、出力画像の輝度値に変換する。これにより、出力画像データが得られる。
【００６８】
画像補正部２６は、出力画像データから表示信号を生成して、表示部３０に補正後の画像（走査電子像）を表示させてもよい。
【００６９】
制御部２７は、電子線源１、集束レンズ２、走査偏向器４、対物レンズ６、および試料ステージ８を制御する。具体的には、制御部２７は、電子線源１、集束レンズ２、走査偏向器４、対物レンズ６、および試料ステージ８を制御するための制御信号を生成し出力する。各制御信号は、それぞれ対応する駆動部１ａ，２ａ，４ａ，６ａ，８ａを介して、電子線源１、集束レンズ２、走査偏向器４、対物レンズ６、試料ステージ８に入力される。
【００７０】
２．  画像補正処理
次に、本実施形態に係る画像処理装置１０Ａの画像補正処理（本実施形態に係る画像処理方法）の一例について図面を参照しながら説明する。図８は、本実施形態に係る画像処理装置１０Ａの画像補正処理の一例を示すフローチャートである。
【００７１】
まず、画像取得部２１は、入力画像の画像データを取得する（Ｓ１０）。画像取得部２１は、撮像部１０Ｂで撮像された電子顕微鏡像を入力画像として、該電子顕微鏡像の画像データを取得する。
【００７２】
次に、輝度ヒストグラム生成部２２は、入力画像の画像データの輝度の頻度を表す輝度ヒストグラム（図２参照）を生成する（Ｓ１２）。
【００７３】
次に、ユーザーによってパラメーター値ｑが設定されると、パラメーター値取得部２３は、設定されたパラメーター値ｑの情報を取得する（Ｓ１４）。なお、パラメーター値取得部２３は、記憶部３４から、あらかじめ記憶されているパラメーター値ｑを取得してもよい。
【００７４】
次に、頻度値べき乗部２４は、入力画像の輝度ヒストグラムの各輝度の頻度値Ｎｉを、パラメーター値ｑでべき乗する（Ｓ１６）。具体的には、頻度値べき乗部２４は、まず、輝度ヒストグラムの各輝度の頻度値Ｎｉに、一律に、処理部２０で処理可能な数値範囲内で十分小さな値を加算する。次に、頻度値べき乗部２４は、該小さな値が加算された各輝度の頻度値を、パラメーター値ｑでべき乗する（図５参照）。
【００７５】
次に、トーンカーブ生成部２５は、パラメーター値ｑでべき乗された各輝度の頻度値Ｎｉ’に基づいて（図５に示す輝度ヒストグラムに基づいて）、トーンカーブを生成する（Ｓ１８）。具体的には、トーンカーブ生成部２５は、パラメーター値ｑでべき乗された各輝度の頻度値Ｎｉ’を累積して累積曲線（図６参照）を作成し、該累積曲線の最小値を輝度の最小値に対応させ、該累積曲線の最大値を輝度の最大値に対応させてトーンカーブ（図７参照）を生成する。
【００７６】
次に、画像補正部２６は、トーンカーブ生成部２５で生成されたトーンカーブにより、入力画像の画像データを補正する（Ｓ２０）。これにより、出力画像が生成される。画像補正部２６は、生成された出力画像に基づいて表示信号を生成し、表示部３０に出力画像を表示させる。そして、処理部２０は、画像補正処理を終了する。
【００７７】
３．  実施例
次に、本実施形態の実施例について図面を参照しながら説明する。図９は、本実施形態に係る画像補正処理を行った結果の一例を示す図である。
【００７８】
図９に示す画像は、入力画像として走査電子像（ＳＥＭ像）を用いて、本実施形態に係る画像補正処理により入力画像を補正して得られた出力画像である。また、図９に示すヒストグラムは各出力画像に対応するヒストグラムである。また、図９に示すパラメーター値（以下「パラメーター値Ｑ」ともいう）は、各出力画像を得るために用いたパラメーター値ｑを１００倍したものである。すなわち、図９に示す各画像は、ヒストグラム均等化の適用度合いが異なっている。
【００７９】
図９に示すパラメーター値Ｑが「０」（すなわちｑ＝０）の出力画像は、入力画像と同じ画像である。パラメーター値Ｑが「０」（ｑ＝０）のときには、Ｎｉ’＝Ｎｉｑ＝Ｎｉ０＝１であるため、トーンカーブは「出力輝度＝入力輝度」で表される関数となるためである。パラメーター値Ｑが「０」（ｑ＝０）の出力画像は、ヒストグラム均等化の適用度合いが最も小さい画像といえる。
【００８０】
図９に示すパラメーター値Ｑが「１００」（すなわちｑ＝１）の出力画像は、各輝度の頻度値Ｎｉをべき乗せずに累積曲線を作成してトーンカーブを生成した場合と同じ画像である。パラメーター値Ｑが「１００」（ｑ＝１）のときには、Ｎｉ’＝Ｎｉｑ＝Ｎｉ１＝Ｎｉとなるためである。パラメーター値Ｑが「１００」（ｑ＝１）の出力画像は、ヒストグラム均等化の適用度合いが最も大きい画像といえる。
【００８１】
このように、図９に示す結果から、パラメーター値Ｑが大きくなるほど（ｑが大きくなるほど）、ヒストグラム均等化の適用度合いが大きくなっていることがわかる。すなわち、パラメーター値Ｑが大きくなるほど（ｑが大きくなるほど）、画像の情報量（エントロピー）が大きくなっていることがわかる。このように、本実施形態では、パラメーター値
ｑを設定することにより、ヒストグラム均等化の適用度合いを制御して、所望の画像を得ることができる。
【００８２】
また、本実施例では、各輝度の頻度値Ｎｉをべき乗するときの指数（パラメーター値ｑ）を、ヒストグラム均等化の適用度合いのパラメーターとして用いている。ここで、心理的な感覚量は、刺激の強度ではなく、その対数に比例して知覚される（フェヒナーの法則）。したがって、各輝度の頻度値Ｎｉをべき乗するときの指数をパラメーター値として用いることで、パラメーター値ｑの変化量に対するユーザーが知覚する出力画像の変化の度合いを一定にすることができる。具体的には、図９において、パラメーター値Ｑが「１０」（ｑが０．１）変化した場合にユーザーが知覚する出力画像の変化の度合いは、一定である。すなわち、図９に示す隣接する出力画像間において、ユーザーが知覚する出力画像の変化の度合いは、等しい。したがって、ユーザーは、所望の画像を得るためのパラメーター値ｑの設定を容易に行うことができ、所望の画像を容易に得ることができる。
【００８３】
本実施形態では、パラメーター値取得部２３は、パラメーター値ｑを取得し、輝度値べき乗部２４は、輝度ヒストグラムの各輝度の頻度値Ｎｉを、パラメーター値ｑでべき乗し、トーンカーブ生成部２５は、パラメーター値ｑでべき乗された各輝度の頻度値Ｎｉ’に基づいて、トーンカーブを生成し、画像補正部２６は、該トーンカーブにより画像データを補正して出力画像データとする。これにより、パラメーター値ｑが、ヒストグラム均等化の適用度合いを制御するパラメーターとして機能するため、ヒストグラム均等化の適用度合いを制御することができる。
【００８４】
さらに、本実施形態では、上述したように、各輝度の頻度値Ｎｉをべき乗するときの指数をパラメーター値として用いることで、パラメーター値ｑの変化量に対するユーザーが知覚する出力画像の変化の度合いを一定にすることができる。これにより、所望の画像を得るためのパラメーター値ｑの設定を容易に行うことができ、所望の画像を容易に得ることができる。
【００８５】
本実施形態では、単一のパラメーター値ｑにより、ヒストグラム均等化の適用度合いを制御することができる。また、本実施形態では、パラメーター値ｑを設定することで、ヒストグラム均等化の適用度合いを連続的に（滑らかに）変化させることができる。
【００８６】
本実施形態では、トーンカーブ生成部２５は、パラメーター値ｑでべき乗された各輝度の頻度値Ｎｉ’を累積して累積曲線を作成し、該累積曲線の最小値を輝度の最小値に対応させ、該累積曲線の最大値を輝度の最大値に対応させて、トーンカーブを生成する。これにより、ヒストグラム均等化の適用度合いを制御することができる。
【００８７】
本実施形態では、入力画像は、走査電子顕微鏡で撮像された走査電子像である。走査電子像では、エッジ効果によって試料Ｓのエッジが強調されすぎる場合がある。ここで、エッジ効果とは、試料表面に微細な突起やステップ状の構造があると、突起の先端やエッジ部分が、ある幅を持って明るくなる現象である。本実施形態では、ヒストグラム均等化の適用度合いを制御することができるため、エッジ効果の影響を低減しつつ、試料Ｓの形状を確認しやすい良好な画像を得ることができる。
【００８８】
なお、本発明は上述した実施形態に限定されず、本発明の要旨の範囲内で種々の変形実施が可能である。
【００８９】
例えば、上述した実施形態では、本発明に係る撮像装置が走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）である場合について説明したが、本発明に係る撮像装置はこれに限定されずに、例えば透過電子顕微鏡（ＴＥＭ）、走査透過電子顕微鏡（ＳＴＥＭ）等の電子顕微鏡であってもよい
。また、本発明に係る撮像装置は、例えばデジタルカメラであってもよい。また、本発明に係る撮像装置は、ＭＲＩ、ＣＴ、Ｘ線撮影装置（レントゲン撮影装置）等の医用装置であってもよい。
【００９０】
また、上述した実施形態では、白黒グレースケール画像を取得する撮像装置を用いて説明したが、本発明に係る撮像装置は、例えばデジタルカメラ等のカラー画像を取得する撮像装置であってもよい。その場合、撮像装置の撮像部からの画像データを、ＹＣｂＣｒ色空間や、ＨＬＳ色空間等に変換したうえで、その色空間のうちの輝度（または明度）成分に本発明を適用してもよい。
【００９１】
また、例えば、上述した実施形態では、画像処理装置１０Ａは、撮像部１０Ｂで撮像された画像を補正していたが、画像処理装置１０Ａは、光ディスク（ＣＤ、ＤＶＤ）、磁気ディスク、ハードディスク、メモリー（フラッシュメモリー等）の記録媒体等を介して、他の撮像装置で撮像された画像を入力画像として取得して、画像補正処理を行ってもよい。
【００９２】
また、例えば、上述した実施形態では、パラメーター値ｑの値を１つ設定する場合について説明したが、パラメーター値ｑは複数の値が設定されてもよい。この場合、処理部２０は、図８に示す画像補正処理を、設定されたパラメーター値ｑのそれぞれについて行う。これにより、例えば図９に示すように、ヒストグラム均等化の適用度合いの異なる複数の画像を得ることができる。処理部２０は、例えば、これらの画像を表示部３０に表示する処理を行う。これにより、ユーザーは、表示部３０に表示されたヒストグラム均等化の適用度合いの異なる複数の画像から所望の画像を選択することができる。
【００９３】
本発明は、実施の形態で説明した構成と実質的に同一の構成（例えば、機能、方法および結果が同一の構成、あるいは目的及び効果が同一の構成）を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成の本質的でない部分を置き換えた構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成又は同一の目的を達成することができる構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。
【符号の説明】
【００９４】
１…電子線源、１ａ…駆動部、２…集束レンズ、２ａ…駆動部、４…走査偏向器、４ａ…駆動部、６…対物レンズ、６ａ…駆動部、８…試料ステージ、８ａ…駆動部、９…検出部、９ａ…Ａ／Ｄ変換部、１０Ａ…画像処理装置、１０Ｂ…撮像部、２０…処理部、２１…画像取得部、２２…輝度ヒストグラム生成部、２３…パラメーター値取得部、２４…頻度値べき乗部、２５…トーンカーブ生成部、２６…画像補正部、２７…制御部、３０…表示部、３２…操作部、３４…記憶部、４０…バスライン、１００…撮像装置、３００…ユーザーインターフェース、３０２…つまみ、３１０…ユーザーインターフェース
【図１】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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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９】
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