(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｎ（Ｎは２以上の整数）種の分類カテゴリのそれぞれに対応するＮ枚の典型画像を含むＭ（ＭはＮより大きい整数）枚の画像に対し分類カテゴリを付与する教示作業をコンピュータが支援する教示支援方法であって、前記コンピュータが、
前記分類カテゴリの数に応じた次元を有するマップ空間内の各ノードの参照ベクトルを初期化する初期化工程と、
前記画像の各々を前記マップ空間において当該画像の特徴ベクトルと最も近い参照ベクトルを有するノードに分類し、分類結果に基づいて各ノードの参照ベクトルを更新することで各ノードを学習させる学習工程と、
前記学習工程で得られた前記マップ空間における前記画像の分布を可視化して提示出力する出力工程と
を実行し、前記初期化工程では、
（Ｎ＋２）以上の頂点を有する超立方体を前記マップ空間とし、前記頂点のうち、
第１の頂点に、特徴ベクトルを構成する複数の特徴量の値の各々が、前記Ｍ枚の画像それぞれを表す特徴ベクトルにおいて対応する特徴量の値のうちの最小値以下である特徴ベクトルを、
前記第１の頂点から最も遠い第２の頂点に、特徴ベクトルを構成する複数の特徴量の値の各々が、前記Ｍ枚の画像それぞれを表す特徴ベクトルにおいて対応する特徴量の値のうちの最大値以上である特徴ベクトルを、
前記第１および第２の頂点以外の頂点に、前記典型画像の各々に対応する特徴ベクトルを、
それぞれ当該頂点に対応するノードの参照ベクトルとして配置し、
前記頂点以外の各ノードの参照ベクトルの初期値が、前記各頂点の参照ベクトルを境界条件とするポアソン方程式の解として与えられる教示支援方法。
【請求項２】
前記学習工程では、前記画像の前記ノードへの分類と分類結果に基づく参照ベクトルの更新とを、所定の収束条件が満たされるまで交互に繰り返す請求項１に記載の教示支援方法。
【請求項３】
前記学習工程では、前記マップ空間の各頂点に配置された参照ベクトルを更新しない請求項１または２に記載の教示支援方法。
【請求項４】
前記初期化工程において、前記マップ空間の頂点の数が（Ｎ＋２）より大きいとき、前記第１および第２の頂点以外のＮ個の頂点に、前記Ｎ枚の典型画像の各々に対応する特徴ベクトルを参照ベクトルとして配置し、残りの頂点に、前記Ｍ枚の画像の特徴ベクトルの平均に相当する参照ベクトルを配置する請求項１ないし３のいずれかに記載の教示支援方法。
【請求項５】
正方形または立方体を前記マップ空間として、前記出力工程では、当該マップ空間における前記画像の分布を表す散布図を表示手段に表示出力する請求項１ないし４のいずれかに記載の教示支援方法。
【請求項６】
前記出力工程では、一の前記典型画像と、当該典型画像の近傍にある少なくとも一つの他の画像とを、表示手段の同一画面に表示出力する請求項１ないし５のいずれかに記載の教示支援方法。
【請求項７】
複数の画像を取得する取得工程と、
請求項１ないし６のいずれかに記載の教示支援方法により、前記複数の画像の前記マップ空間における分布を提示し、前記複数の画像各々について分類カテゴリの教示入力を受け付ける教示工程と、
前記複数の画像および教示された分類カテゴリを教師データとして学習した分類器を用いて、画像を分類する分類工程と
を備える画像分類方法。
【請求項８】
前記教示工程に先立って、前記取得工程で取得された画像のうちから前記典型画像の指定入力を受け付ける請求項７に記載の画像分類方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、画像処理技術を応用した画像の分類技術に関するものであり、特に、複数の画像に対し分類カテゴリを付与するユーザの教示作業を支援する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
複数の画像を画像相互の類似度に応じて複数のカテゴリに自動分類する技術として、教師あり学習を用いたものがある。この技術では、事前に収集された教師画像の特徴量分布（標本分布）から各分類カテゴリの特徴量分布を推定し、誤分類を最小にするようなカテゴリ間境界を求めることで分類器（識別関数）を構築する。代表的な例としては、線形判別法やニューラルネットワーク、サポートベクタマシン（ＳＶＭ）などが知られている。
【０００３】
この技術では、教師画像に対して当該画像が分類されるべき分類カテゴリが適切に付与されることが、分類精度を向上させる上で必要となる。しかしながら、教師画像に対する分類カテゴリの付与は、ユーザ（熟練者）の目視判断に基づく教示作業により行われており、その作業負担は極めて大きく、またある程度の誤教示も避けられない。
【０００４】
誤教示に起因する分類精度の低下を抑制するための技術としては、例えば特許文献１、２に記載されたものがある。これらの技術では、教示作業により各分類カテゴリに割り振られた画像の特徴量のばらつきが分類カテゴリごとに評価され、教示の結果の妥当性が判断される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１３−１６７５４５号公報
【特許文献２】特開２０１４−０７０９４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記従来技術では、不適切な教示がなされた可能性のある画像を抽出することはできたとしても、それをどのように修正すればよいかの手がかりは示されない。例えば、当該画像が同じ分類カテゴリが付与された他の画像とどの程度乖離しているのか、あるいは他の分類カテゴリが付与された画像とどの程度類似しているのかといった情報が、ユーザに提示されない。また、最初に全ての画像に対し教示が必要である点については通常の教師あり学習と差異がない。このため、教示作業を行うユーザの負担軽減には必ずしもつながらない。
【０００７】
また、ユーザの主観に頼らない分類方法として、教師なし学習を用いる方法も考えられる。しかしながら、初期条件の与え方によって結果が変わるため、画像をその外観に基づき分類するという目的では、結局ユーザが経験に基づき適当な初期条件を与えることがいずれかの段階で必要となり、学習アルゴリズムはそのような要求に応えるものではなく、そのために必要な情報の提供もなされない。
【０００８】
これらの理由から、ユーザが複数の画像に分類カテゴリを付与する教示作業を行うのに際して、例えばコンピュータ処理により、ユーザ負担を軽減し、効率的な教示作業を可能とするための支援が提供されることが望ましいが、そのような技術は確立されるに至っていない。
【０００９】
この発明は上記課題に鑑みなされたものであり、ユーザが行う教示作業に対し、ユーザ負担を軽減し、効率的な教示作業を可能とするための支援を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この発明にかかる教示支援方法は、Ｎ（Ｎは２以上の整数）種の分類カテゴリのそれぞれに対応するＮ枚の典型画像を含むＭ（ＭはＮより大きい整数）枚の画像に対し分類カテゴリを付与する教示作業をコンピュータが支援する教示支援方法であって、前記コンピュータが、前記分類カテゴリの数に応じた次元を有するマップ空間内の各ノードの参照ベクトルを初期化する初期化工程と、前記画像の各々を前記マップ空間において当該画像の特徴ベクトルと最も近い参照ベクトルを有するノードに分類し、分類結果に基づいて各ノードの参照ベクトルを更新することで各ノードを学習させる学習工程と、前記学習工程で得られた前記マップ空間における前記画像の分布を可視化して提示出力する出力工程とを実行する。
【００１１】
これらの各工程は、Ｔ．コホネンにより提案された自己組織化マップ（Self-organizing map；ＳＯＭ）の処理アルゴリズムに類似している。ＳＯＭでは、多次元の入力ベクトルを任意の次元のマップ空間に写像して可視化することができ、マップ空間内の各ノードを示す参照ベクトルを入力ベクトルによって学習させる教師なし学習により、類似する入力ベクトルがマップ空間上で近接配置されるようになる。入力ベクトルが画像を表す特徴ベクトルであるとき、類似した特徴を有する画像がマップ空間上で近接配置されクラスタを構成することになる。このことを利用して、複数の画像を相互間の類似の程度に応じ可視化して提示することが可能である。
【００１２】
原理的に教師データを用いない従来のＳＯＭでは、マップ空間における各ノードの参照ベクトルの初期値がランダムに発生される。このため、複数の画像からなる同一の画像セットであっても、マップ空間上に形成されるクラスタの位置は初期値に依存することになる。このような性質は、教示作業を支援するという目的には不向きである。
【００１３】
そこで、本発明の初期化工程では、上記目的を達成するため、（Ｎ＋２）以上の頂点を有する超立方体を前記マップ空間とし、前記頂点のうち、第１の頂点に、特徴ベクトルを構成する複数の特徴量の値の各々が、前記Ｍ枚の画像それぞれを表す特徴ベクトルにおいて対応する特徴量の値のうちの最小値以下である特徴ベクトルを、前記第１の頂点から最も遠い第２の頂点に、特徴ベクトルを構成する複数の特徴量の値の各々が、前記Ｍ枚の画像それぞれを表す特徴ベクトルにおいて対応する特徴量の値のうちの最大値以上である特徴ベクトルを、前記第１および第２の頂点以外の頂点に、前記典型画像の各々に対応する特徴ベクトルを、それぞれ当該頂点に対応するノードの参照ベクトルとして配置し、前記頂点以外の各ノードの参照ベクトルの初期値が、前記各頂点の参照ベクトルを境界条件とするポアソン方程式の解として与えられる。
【００１４】
このように構成された発明では、各参照ベクトルの初期値が形成するベクトル場が、あたかも電荷の分布を与えられた空間におけるポテンシャル場のようにマップ空間に滑らかな超曲面を一意に形成する。予め与えられたＮ枚の典型画像に対応する参照ベクトルは、マップ空間をなす超立方体の頂点に配置され、互いに十分な距離が確保される。また、特徴ベクトルを構成する特徴量の全てが各画像に比べて小さな値を有する参照ベクトルと、特徴量の全てが各画像に比べて大きな値を有する参照ベクトルとがマップ空間上で最も遠い頂点（第１の頂点および第２の頂点）に配置されることで、第１の頂点と第２の頂点とを結ぶ軸に沿った方向では各画像の特徴ベクトルはマップ空間内の広範囲に分布することになる。つまり、マップ空間全体を有効に使って広いダイナミックレンジで画像の分布を示すことができる。
【００１５】
このようにして形成されるマップ空間では、互いに類似した特徴を有する画像が集まってクラスタが形成される。したがって、各頂点に配置されたＮ枚の典型画像の周囲には、当該典型画像に類似した特徴を有する画像が集まる。また、典型画像のいずれとも類似しない画像であっても、相互に類似する画像同士がマップ空間内で集まってクラスタを形成することがある。
【００１６】
ＳＯＭは多次元特徴空間内のベクトルとして表される多数のデータをより低次元のマップ空間に写像して可視化表現するのに適した手法であり、種々の具体的表現方法が提案されている。本発明においても、そのような表現方法の適宜のものを用いて、上記のように分類された画像の分布を可視化しユーザに提示することで、ユーザによる教示作業を支援することができる。
【００１７】
具体的には、本発明では、Ｍ（＞Ｎ）枚の画像からＮ種の分類カテゴリの各々に対して少なくとも１つずつ典型画像が特定されれば、残りの画像については典型画像に対しどの程度類似しているかが自動的に判定されその結果が可視化される。したがって、ユーザは複数の画像からいくつかの分類カテゴリに対応する典型画像を指定（教示）するだけで、それらの典型画像に類似する画像がどれだけあるか、あるいは典型画像とは異なる位置でクラスタを形成する画像があるか等、教示作業を続けるために有用な情報を得ることが可能となる。すなわち、未教示の画像に対して付与すべき分類カテゴリの示唆や、教示済みの画像に対して付与された分類カテゴリの適否などがユーザに示される。
【００１８】
例えば、ある典型画像の近傍に多数の他の画像があるとき、ユーザはそれらを一括して当該典型画像に対応する分類カテゴリへと教示を行うことができる。また、ある典型画像の近傍に分布する画像が少なければ、当該分類カテゴリを廃止したり典型画像を選び直したりすることができる。また、いずれの典型画像の近傍とも異なる位置にクラスタが形成されていれば、当該クラスタに対応する分類カテゴリを新たに創設することができる。
【００１９】
このように、本発明の教示支援方法によれば、いくつかの分類カテゴリに対し少なくとも１つの典型画像が特定されれば、それらの典型画像に対する他の画像の類似度が可視化されて提示される。そのため、ユーザに対し教示作業を少ない作業負担で効率的に行うための効果的な支援を提供することが可能である。
【００２０】
また、この発明にかかる画像分類方法は、複数の画像を取得する取得工程と、上記した教示支援方法により、前記複数の画像の前記マップ空間における分布を提示し、前記複数の画像各々について分類カテゴリの教示入力を受け付ける教示工程と、前記複数の画像および教示された分類カテゴリを教師データとして学習した分類器を用いて、画像を分類する分類工程とを備えている。
【００２１】
このように構成された発明では、画像を分類するための予備段階としての教示作業におけるユーザ負担が軽減されているので、画像分類の処理コストを低減することが可能である。また、教示作業に対する適切な支援が与えられることで教示結果の信頼性を高めることができるため、画像分類の精度向上を図ることが可能になる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、未教示の画像に対し付与されるべき分類カテゴリに関する情報や、教示済みの画像に対する分類カテゴリの適否に関する情報などをユーザに提示して、ユーザが行う教示作業に対し、ユーザ負担を軽減し、効率的な教示作業を可能とするための支援を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】この発明を好適に適用可能な検査システムの概略構成を示す図である。
【図２】欠陥検出装置の動作を示すフローチャートである。
【図３】欠陥分類装置の動作を示すフローチャートである。
【図４】欠陥分類装置により実行される事前学習処理を示すフローチャートである。
【図５】参照ベクトルの初期値を説明する図である。
【図６】分類結果の表示出力例を示す図である。
【図７】分類結果の表示出力例を示す図である。
【図８】三次元マップ空間での表示出力例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
図１はこの発明を好適に適用可能な検査システムの概略構成を示す図である。この検査システム１は、検査対象である半導体基板Ｓの外観に現れたピンホールや異物等の欠陥検査を行い、検出された欠陥の自動分類を行う検査システムである。検査システム１は、基板Ｓ上の検査対象領域から欠陥を検出する欠陥検出装置２と、欠陥検出装置２により検出された欠陥をより詳細に分析して欠陥の種類を特定する欠陥分類装置３とを備えている。欠陥検出装置２は基板Ｓの製造ラインに組み込まれ、検査システム１はいわゆるインライン型のシステムとなっている。
【００２５】
欠陥検出装置２は、基板Ｓ上の検査対象領域の画像を取得する画像取得ユニット２０と、画像取得ユニット２０からの画像データを解析して欠陥検出を行う検出ユニット２１とを備えている。画像取得ユニット２０は、例えばＣＣＤセンサまたはＣＭＯＳセンサなどの撮像素子を有し基板Ｓ上の検査対象領域を撮像することにより画像データを取得する撮像部２０１、基板Ｓを保持するステージ２０２、および、撮像部２０１に対してステージ２０２を相対的に移動させるステージ駆動部２０３を備えている。ステージ駆動部２０３はボールねじ、ガイドレールおよびモータにより構成される。撮像部２０１およびステージ駆動部２０３は検出ユニット２１に設けられた機構制御部２１１により制御されており、機構制御部２１１からの制御指令に応じて動作することで、基板Ｓ上の検査対象領域を撮像する。
【００２６】
撮像部２０１による撮像で得られた画像データに対して欠陥検出部２１２が適宜のデータ処理を施して欠陥検出を行う。欠陥検出部２１２は、撮像部２０１から与えられた画像データに対して適宜のデータ処理、例えばノイズ除去処理や平滑化処理などを施し、こうして処理された画像データに基づき欠陥検出を行う。より具体的には、実際の基板Ｓにおいて撮像された画像と、記憶部２１３に予め記憶された無欠陥の基板の画像とを比較して、その差異が予め定められた基準を超える場合には当該画像に欠陥が含まれると判定する。欠陥検出部２１２は、検出した欠陥の画像データをインターフェース（Ｉ／Ｆ）２１４を介して欠陥分類装置３に送信する。
【００２７】
欠陥分類装置３は、欠陥検出装置２から与えられる欠陥データに基づき、検出された欠陥の種別を判定する。すなわち、欠陥分類装置３は欠陥検出装置２から与えられる欠陥画像データに基づいて当該欠陥が属すべき分類カテゴリへと欠陥を自動分類（ＡＤＣ；Automatic Defect Classification）する機能を有している。この欠陥分類装置３は、この発明の一実施形態を実装した装置である。以下に説明するように、一般的なパーソナルコンピュータが有するハードウェア資源を用いて、本発明にかかる各処理を記述した制御プログラムを実行させることにより、欠陥分類装置３としての機能を実現することが可能である。
【００２８】
欠陥分類装置３は、予め読み込まれた制御プログラムを実行することにより、図１に示す各機能ブロックを専用ハードウェアおよびソフトウェアにより実現する。欠陥分類装置３は、欠陥検出装置２から欠陥画像データを受信するためのインターフェース（Ｉ／Ｆ）３１、欠陥画像データに基づく自動分類により、当該欠陥の種別を判定する欠陥分類部（ＡＤＣ）３２を備えている。インターフェース３１は例えばＬＡＮ（Local Area Network）を介して他の外部機器と通信が可能となっている。
【００２９】
欠陥検出装置２から与えられる画像データおよび欠陥分類部３２における処理過程で生じる種々の処理データは必要に応じて記憶部３３に随時保存される。欠陥分類部３２は、与えられた欠陥画像データに基づき特徴量算出部３４が算出した複数種の特徴量の値に基づき、当該欠陥画像を、欠陥種別に対応して予め設定された複数の分類カテゴリのいずれかに分類する。
【００３０】
さらに、欠陥分類装置３は、ユーザからの操作入力を受け付けるキーボードおよびマウスなどの入力受付部３５および操作手順や処理結果等のユーザ向け視覚情報を表示する表示部３６を備えている。
【００３１】
欠陥分類部３２は、検出された欠陥をＳＶＭ（サポートベクタマシン；Support Vector Machine）、ニューラルネットワーク、決定木、判別分析等適宜の学習アルゴリズムを利用して分類する処理をソフトウェア的に実行する。具体的には、欠陥検査装置２から与えられて記憶部３３に記憶保存された欠陥画像データと、当該欠陥画像が分類されるべき分類カテゴリに関するユーザからの教示情報とに基づいて予め適宜の学習アルゴリズムによる機械学習を行っておく。そして、未分類の欠陥画像に対応する画像データが新たに与えられると、学習結果に基づく自動分類を行って新たな欠陥画像をいずれかの分類カテゴリに分類する。
【００３２】
図２は欠陥検出装置の動作を示すフローチャートである。欠陥検出装置２は、検査対象基板Ｓを撮像し、その撮像結果から欠陥を検出するための動作として以下の欠陥検出処理を実行する。最初に検査対象基板Ｓが画像取得ユニット２０のステージ２０２にロードされると（ステップＳ１０１）、機構制御部２１１が撮像部２０１およびステージ駆動部２０３を制御して、基板Ｓ上の所定の検査対象位置を撮像し画像を取得する（ステップＳ２０２）。こうして得られた画像データに対して、欠陥検出部２１２は、必要に応じて例えば輝度調整やノイズ除去等の処理を行う。さらに、予め記憶部２１３に記憶されている無欠陥の基板の画像データのうち、当該検査対象位置に対応する画像データを読み出して、撮像により得られた画像データとの画素単位の差分を算出する（ステップＳ１０３）。
【００３３】
撮像された画像に欠陥が含まれなければ予め記憶されていた無欠陥の画像との差は小さい一方、欠陥が含まれていれば大きな差異が現れる。このことを利用して、両者の差分を求めることで欠陥の有無を判定することが可能である。具体的には、得られた差分画像に対して適宜の平滑化処理および二値化処理を行って（ステップＳ１０４）、有意な差が認められる領域があればその部分を欠陥部分として抽出する（ステップＳ１０５）。欠陥が検出された画像については（ステップＳ１０６）、当該画像を欠陥画像として、インターフェース２１４を介して欠陥分類装置３に送信する（ステップＳ１０７）。上記処理を、検査対象位置を順次変えながら基板Ｓの全体について行うことで（ステップＳ１０８）、基板Ｓの検査が完了する。
【００３４】
欠陥検出装置２は、検査対象基板Ｓの各位置を検査して欠陥の有無を判定する。一方、欠陥分類装置３は、検出された欠陥の種別を判定して、欠陥の発生傾向を分析してその結果を製造ラインにフィードバックしたり、欠陥検出装置２による欠陥検出処理の処理内容の調整を行うのに用いられる。検出された欠陥の分析を欠陥分類装置３により行うことで、欠陥検出装置２は欠陥検出に特化した処理を実行することができるので、高速での欠陥検出が可能となる。
【００３５】
図３は欠陥分類装置の動作を示すフローチャートである。上記した通り、欠陥分類装置３は欠陥検出装置２から出力される欠陥画像を、その欠陥種別に応じた分類カテゴリに分類する。より具体的には、欠陥分類部３２が予め収集された欠陥画像データに基づき事前学習（後述）を行っておき（ステップＳ２０１）、未分類の欠陥画像が欠陥検出装置２から新たに与えられると（ステップＳ２０２）、特徴量算出部３４が当該欠陥画像を特徴付ける複数の特徴量の値を算出する（ステップＳ２０３）。そして、欠陥分類部３２が、算出された特徴量の値に基づき、事前学習により構成された分類器を用いて当該欠陥画像を複数の分類カテゴリのいずれかに分類する（ステップＳ２０４）。
【００３６】
分類カテゴリは当該基板Ｓにおいて発生し得る複数の欠陥種別に対応して複数種が予め設定されており、例えば異物、傷、気泡、ピンホール、パターン断線、短絡などが代表的なものであるが、これらに限定されるものではない。
【００３７】
図４は欠陥分類装置により実行される事前学習処理を示すフローチャートである。事前学習処理は、種々の欠陥を撮像した教師画像と、ユーザから教示される、当該教師画像がどの分類カテゴリに分類すべきものであるかを示す教示情報とに基づいて行われる。欠陥の典型的な外観を示す教師画像が多いほど学習効果が向上し、分類精度を高めることが可能である。一方、多数の教師画像の各々に対し分類カテゴリを割り当てる教示作業については、装置が未学習である以上自動的に処理することができず、経験を有するユーザの目視による判断に頼らざるを得ない。教師画像が多いと、単にそのためのユーザの作業量が増大するだけでなく、教示のばらつきに起因する誤分類を抑制するために各教師画像に対し矛盾のない教示を行うことが求められ、このためのユーザの作業負担が著しく重くなる。
【００３８】
そこで、この実施形態の事前学習処理は、ユーザ負担を軽減しユーザによる効率的な教示作業を可能とするために、ユーザに対し各種の支援機能が提供されるように構成されている。具体的には、ユーザに対して、分類カテゴリをなす欠陥種別の特定と、それらの分類カテゴリの各々について当該分類カテゴリの特徴が強く現れた典型例（典型画像）を多数の教師画像から１枚ずつ選出する作業とが求められる。これらがユーザにより指定されると、欠陥分類装置３は、他の教師画像について、与えられた情報に基づいて画像相互間の類似度合いを判定し、その結果を可視化してユーザに提示する。ユーザは提示された情報を参考にして、他の画像に対する教示入力や分類カテゴリの設定の再検討などを行うことが可能となり、何ら手がかりが与えられない状態での教示作業に比べ、遥かに少ない作業負担で効率的に教示作業を行うことができる。このための処理内容について、以下に説明する。
【００３９】
最初に、教師画像として用いられる複数の欠陥画像が収集される（ステップＳ３０１）。ここでは欠陥検出装置２から出力される欠陥画像を教師画像としてこれを順次記憶部３３に保存することで収集を行うものとするが、例えば予め用意された画像ライブラリや外部のストレージに収集された教師画像データを取得する態様であってもよい。当然ながら、欠陥画像は、分類すべきカテゴリの数よりも多数が必要である。
【００４０】
次に、これらの教師画像を分類すべき分類カテゴリの種別と、分類カテゴリごとに１枚ずつの典型例とを指定することが、表示部３６への適宜のメッセージ表示によりユーザに求められる。ユーザからの指定入力は入力受付部３５により受け付けられる（ステップＳ３０２）。分類カテゴリおよび典型例の指定は事後的に変更することが可能であり、この時点で厳密な判断がユーザに要求されるものではない。もちろん、早期に的確な指定がなされることで、以降の処理はさらに効率的なものとなる。
【００４１】
続いて、各教師画像の類似度合いを可視化表示するためのマップの次元が設定される（ステップＳ３０３）。後述するように、この実施形態では、典型例として指定された教師画像に対し、他の教師画像がどの程度類似しているかが各種の表示態様で表示される。例えば教師画像の分布を任意の次元のマップ空間での散布図として表すことができるが、その次元が選択可能である。この次元の設定については、ユーザ指定を受け付けるようにしてもよく、また指定された分類カテゴリの種別数に応じて自動的に設定されるようにしてもよい。
【００４２】
原理的には、例えば任意の次元の超立方体をマップ空間とすることが可能である。このうち、ユーザが画像の分布を直感的に把握しやすい態様で可視化することのできるマップ空間は、二次元空間における正方形、三次元空間における立方体などである。その他、正方形または立方体を複数用いて、より高次元でのマップ表現も可能である。
【００４３】
次に、各教師画像の特徴を表す複数種の特徴量が、特徴量算出部３４により算出される（ステップＳ３０４）。各教師画像は、複数の特徴量を要素とする特徴ベクトルによってその特徴が数値表現される。マップ空間での見やすい可視化という目的のためには、各画像の特徴量は所定の数値範囲、例えば０ないし１の範囲で正規化された形式で表現されてもよい。以下、各教師画像の特徴ベクトルはこのように正規化された特徴量によって表されるものとする。
【００４４】
なお、ステップＳ３０２ないしステップＳ３０４の実行順序は上記に限定されず、任意の順序で実行して同じ結果を得ることが可能である。
【００４５】
多次元特徴空間における画像の分布をより低次元のマップ空間に写像し可視化する手法として、Ｔ．コホネン（コホーネン）により提唱された自己組織化マップ（ＳＯＭ）が有名である。ＳＯＭでは、マップ空間を構成する各ノードの参照ベクトルが、入力ベクトルである教師画像の特徴ベクトルに応じて調整されることによりノードが学習を行う。そして、学習されたノードの参照ベクトルに基づいて未知の画像をマッピングする。具体的には、未知の画像の特徴ベクトルと近い参照ベクトルを有するノードに当該画像を配置することで、マップ空間における当該画像の位置が決定される。
【００４６】
この実施形態でも、ＳＯＭの基本原理を用いてマッピングを行うことで、相互に類似する画像をマップ空間上の近接位置に配置することで、画像間の類似度が表される。ただし、各ノードの参照ベクトルの初期値の設定方法が公知のＳＯＭとは異なっており、ユーザにより指定された典型例の情報がマッピングに反映されるようになっている。この目的のために、超立方体として設定されたマップ空間の各頂点に対応するノードに対し、ユーザにより指定された典型例の情報に基づいて決定される参照ベクトルの初期値が配置される（ステップＳ３０５）。
【００４７】
図５は参照ベクトルの初期値を説明する図である。より具体的には、図５（ａ）はマップ空間の頂点に対応するノードへの参照ベクトルの配置を示し、図５（ｂ）は初期化終了後の各ノードへの参照ベクトルの配置を示す。ここでは、２種類の分類カテゴリがあり、それぞれ１つずつ典型例が指定されているものとする。また、各教師画像はＸＹ平面上の二次元マップ空間に写像されるものとする。
【００４８】
なお、図５（ａ）および図５（ｂ）では、原理を理解しやすくするために、参照ベクトルＲ＝（ｒ1，ｒ2，…，ｒi，…）を構成する複数の要素のうち、一の特徴量に対応する一の要素ｒiのみが図示されている。すなわち参照ベクトルＷがあたかもスカラー量のように表現されているが、ＳＯＭの原理に則り、実際にはベクトル量としての参照ベクトルＲがマップ空間（この場合はＸＹ平面）に配置される。
【００４９】
この実施形態では、図５（ａ）に示すように、マップ空間の各頂点のうち、マップ空間において最も離れた位置にある（この例では正方形の対角に位置する）２つの頂点に対応するノードに、各要素ｒi（ｉ＝１，２，…）の値が全ての教師画像の特徴ベクトルの当該要素ｒiの値の最小値以下である参照ベクトルＲmin、および各要素ｒi（ｉ＝１，２，…）の値が全ての教師画像の特徴ベクトルの当該要素ｒiの値の最大値以上である参照ベクトルＲmaxがそれぞれ配置される。
【００５０】
参照ベクトルＲminとしては、例えばゼロベクトル（０，０，…，０）を用いることができる。また、参照ベクトルＲmaxとしては、例えば正規化された特徴量の最大値１を各要素の値とするベクトル（１，１，…，１）を用いることができる。
【００５１】
正方形マップ空間の他の２つの頂点に対応するノードには、ユーザにより指定された２つの分類カテゴリ（例えば「気泡」と「異物」）に対応する２つの典型例の特徴ベクトルと等しい参照ベクトルＲ1、Ｒ2がそれぞれ配置される。このような配置を可能とするために、マップ空間は、分類カテゴリの種類数Ｎ（Ｎは２以上の整数）に対して（Ｎ＋２）以上の頂点を有する超立方体であることが必要である。言い換えれば、分類カテゴリの種類数Ｎが決まればマップ空間の次元を決定することができる。
【００５２】
上記のように分類カテゴリ数Ｎが２のとき、マップ空間は二次元以上、例えば二次元平面上の適宜の形状、例えば正方形とすることができる。また、分類カテゴリ数Ｎが３ないし６のとき、マップ空間は三次元以上、例えば立方体とすることができる。また例えば、分類カテゴリ数Ｎが７ないし１４のとき、マップ空間は四次元以上の超立方体とすることができる。
【００５３】
Ｎ個の典型例に対し、マップ空間の頂点の数が（Ｎ＋２）より大きいとき、典型例が配置されない頂点が生じる。このような頂点には、参照ベクトルＲmin、Ｒmaxおよび典型例の特徴ベクトルとは異なる適宜の参照ベクトル、例えば全教師画像の特徴ベクトルから求めた平均的なベクトルに等しい参照ベクトルを配置することができる。
【００５４】
このようにして各頂点に対応するノードに配置された参照ベクトルＲ1、Ｒ2、Ｒmin、Ｒmaxから、マップ空間内の他の各ノードの参照ベクトルが初期化される（ステップＳ３０６）。すなわち、図５（ａ）において格子点として表される各ノードの参照ベクトルの初期値が求められる。具体的には、図５（ａ）に示すように配置された参照ベクトルをあたかも空間に配置された電荷のように扱い、これらの参照ベクトルを各位置に置くことでマップ空間にポテンシャル場が形成されると仮定する。
【００５５】
空間内の電位分布は、空間内での電荷配置（あるいは特定の位置における電位）を境界条件とするポアソン方程式の解として求められることが知られている。特に静電場はラプラス方程式によって記述され、空間内各部の電位はその近傍の電位の平均値によって表される。そして、電位分布を数値計算する方法としては、例えば、各部の電位をその近傍の電位の平均値によって記述し、全ての位置で電位の変化がなくなるまでこれを繰り返す方法（ガウス＝ザイデル法）が知られている。このような知見は周知であるため、計算式の導出は省略する。
【００５６】
この考え方をマップ空間における参照ベクトルに適用すると、
（１）マップ空間の頂点に対応するノードに、典型例の特徴ベクトルに対応する参照ベクトルを配置する、
（２）頂点以外の各ノードにゼロベクトルを配置する、
（３）頂点以外の各ノードの参照ベクトルを、近傍のノードの参照ベクトルの平均に置き換える、
（４）全てのノードの参照ベクトルについて変化がなくなるまで、上記（３）を繰り返す、
という処理手順が得られる。上記手順で各ノードの参照ベクトルを求めることにより、参照ベクトルが初期化される。
【００５７】
上記（１）ないし（４）の処理により各ノードの参照ベクトルを初期化することで、各ノードの参照ベクトルの初期値が決定される。このとき、ＸＹ平面において各ノードの参照ベクトルの当該要素ｒiがなすスカラー場（ポテンシャル場）は、図５（ｂ）に示すようにマップ空間において比較的凹凸の少ない滑らかな曲面となる。すなわち、各参照ベクトルがなすベクトル場は滑らかな超曲面となる。
【００５８】
こうして得られた参照ベクトルを初期値として、ＳＯＭと同様の考え方で他の教師画像を用いた学習が行われる。すなわち、典型例以外の各教師画像は、当該教師画像の特徴ベクトルと最も近い参照ベクトルを有するノードに分類される（ステップＳ３０７）。特徴ベクトルと参照ベクトルとの距離については、例えば両ベクトルの内積の大きさによって評価することができ、各ノードのうち、教師画像の特徴ベクトルとの内積が最も大きくなるような参照ベクトルを有するノードが、当該教師画像が分類されるべきノードであるということができる。
【００５９】
そして、教師画像が分類されたノードおよびその近傍のノードの参照ベクトルが、当該ノードに分類された教師画像の特徴ベクトルに近づくように更新される（ステップＳ３０８）。学習結果が教師画像の選択順序の影響を受けないようにするために、全ての教師画像の分類が完了してから、各ノードに分類された特徴ベクトルを用いて参照ベクトルが更新される。１つのノードに複数の教師画像が分類されている場合には、それらの特徴ベクトルを平均したベクトルが用いられる。これは、いわゆるバッチ学習型ＳＯＭの考え方と同様である。
【００６０】
ステップＳ３０７およびＳ３０８の処理は、所定の収束条件、例えば全ての参照ベクトルの変化がなくなるまで繰り返される（ステップＳ３０９）。収束条件が成立すると（ステップＳ３０９においてＹＥＳ）、各ノードの学習が終了し、最終的に得られた教師画像の分類結果が、言わば改良された自己組織化マップとして表示部３６に表示出力され、ユーザに提示される（ステップＳ３１０）。
【００６１】
図６および図７は分類結果の表示出力例を示す図である。図６（ａ）に示す例では、マップ空間のノードと当該ノードに分類される教師画像の数が５行×５列のマトリクステーブルとして表示されている。すなわち、図６（ａ）の各枠内では、左上にノードを識別するためのノード番号が示され、右下に当該ノードに分類された教師画像の数が示されている。各ノードに対応する枠はマップ空間での位置に応じた配置で表示される。参照ベクトルＲ1に対応する典型例Ｆ1は左上のノード番号００の枠に含まれ、参照ベクトルＲ2に対応する典型例Ｆ2は右下のノード番号４４の枠に含まれる。図において点線で囲んだ箇所は多くの教師画像が集まってクラスタを形成している部分を示す。
【００６２】
これらの典型例Ｆ1，Ｆ2を含むノードおよびその近傍のノードには多くの教師画像が含まれるクラスタが形成されており、指定された典型例が概ね適切なものであったことが示される。中でも、典型例Ｆ1を含む左上のノード００は特に多くの教師画像が集まるクラスタの中心となっており、典型例Ｆ1がこの分類カテゴリの典型例としてふさわしいものであることが示される。また、ノード００およびそれに極めて近いノードに分類された教師画像については、典型例Ｆ1と同一の分類カテゴリ（例えば気泡）が付与されるのが適切であることが、この結果からわかる。
【００６３】
図６（ａ）に示されたテーブルの表示画面は、例えばユーザがノード００を選択したとき、図６（ｂ）に示されるように、ノード００に分類された画像Ｉｍの一覧を表示する画面ウィンドウＷに切り替わるようにすることができる。選択されたノードがユーザ指定の典型例を含むノードである場合には、典型例Ｉｃと他の画像Ｉｍとをユーザが画面上で対比することができるように、これらを同一画面に並べて表示することがより好ましい。
【００６４】
ユーザは、一覧表示された画像を確認して問題がなければ、カーソルＣを操作してそれらを一括して選択し画面左の分類カテゴリフォルダのいずれか（例えば「気泡」）に移動させることで、複数の画像に対し一括して教示を行うことができる。一方、同じカテゴリへ分類することが適当でない画像が含まれていれば選択から除外したり、他の分類カテゴリへ教示したりすることができる。このようにすることで、１つ１つの教師画像を目視判断する従来技術に比べ、ユーザによる教示作業は極めて効率的なものとなり、ユーザの作業負担は軽減される。
【００６５】
一方、図６（ａ）において、典型例Ｆ2が分類されたノード４４を含む右下に形成されたクラスタでは、当該ノード４４はクラスタの中心から少し外れており、むしろノード３３に多くの教師画像が集まってクラスタの中心となっていると読み取れる。したがって、当該分類カテゴリ（例えば「異物」）の典型例としては、ノード３３に分類された教師画像Ｆ2ａから選ばれるのが好ましいことが示唆される。この場合にも、ノード３３に分類された教師画像を一覧画面に表示させて、より好ましい典型例を探し直すことができる。
【００６６】
図６（ａ）からはさらに、テーブルの右上近くに、典型例Ｆ1，Ｆ2をそれぞれ含むクラスタとは離隔してもう１つのクラスタが形成されていることが読み取れる。このことは、左上のクラスタが示す「気泡」、右下のクラスタが示す「異物」とは別の欠陥種別を含んだ教師画像が相当数あることを示唆するものと言える。したがって、このクラスタに対応する分類カテゴリ（例えば「傷」）と、当該クラスタから選出した典型例Ｆ3とを新たに指定することができるようにすれば、このような欠陥種別にも事後的に対応して分類を行うことが可能となる。
【００６７】
この他、少数の教師画像がさらに小さなクラスタを形成し、あるいはどのクラスタにも属さず孤立するなど種々の態様で、全ての教師画像がマップ空間上に配置される。こうして、典型例とされた画像に対し他の教師画像がどの程度類似しているか、あるいは乖離しているかがマップ上の分布として明示される。
【００６８】
図７（ａ）に示す表示例では、教師画像の分類結果がＸＹ平面上の散布図として表示される。また図７（ｂ）に示す表示例では、ノードごとの教師画像の数がグラフとして示される。なお、図７（ａ）では各ドットが１つの教師画像に対応しておりドット数が画像の数を表すが、各ノードに分類された教師画像の数に応じた大きさの円によって画像の分布が表されてもよい。これらの表示態様によっても、指定された典型例の近傍やそれから離隔した位置に他の教師画像がどのように分布しているかをユーザは容易に読み取ることが可能である。ユーザの目的に応じて、これらの表示態様が適宜切り替えられることができるようにすればなお好ましい。
【００６９】
図８は三次元マップ空間での表示出力例を示す図である。マップ空間の次元が三次元である場合も、ＸＹＺ空間内の立方体の対角線上に当たる２つの頂点に、参照ベクトルＲmin，Ｒmaxがそれぞれ配置される。他の６つの頂点には、最大６種類までの分類カテゴリに対応する典型例がそれぞれ配置される。
【００７０】
頂点に配置された典型例に類似した教師画像群はマップ空間において当該頂点の近傍に集まってクラスタを形成する。類似した画像が多数あれば大きなクラスタが形成され、少なければ小さなクラスタが形成される。また、典型例とは異なる特徴において類似する画像群は、頂点とは異なる位置にクラスタを形成する。このようなマップ表示がなされることで、二次元マップの場合と同様、ユーザは、指定した典型例に類似する画像がどの程度存在するか、あるいは典型例として指定しなかったが大きなクラスタを形成するような画像群があるか否か等を直感的に把握することができる。
【００７１】
なお、典型例が配置された頂点以外では、当該頂点に配置された参照ベクトルは人工的に作成されたものであり、必ずしも実在しない仮想的な画像の特徴ベクトルに対応するものとなっている。このため、当該頂点の近傍に集まってくる画像が少なくなることもあり得る。
【００７２】
また、異なる頂点に配置された複数の典型例を含むようにしてそれぞれ形成されるクラスタが一体となってそれらの境界が不明瞭となる場合もあり得る。このような場合には、例えばそれらの典型例がより離れた頂点に配置されるようにして再学習を行うことで、境界をより明確にすることができる場合もある。
【００７３】
図４に戻って、この実施形態の事前学習処理では、典型例の再指定や分類カテゴリの新設を可能となっている。すなわち、分類カテゴリや典型例の再指定が必要なときには（ステップＳ３１１においてＹＥＳ）、ステップＳ３０２に戻り、分類カテゴリおよび典型例の指定を新たに受け付ける。一方、再指定が必要なければ、ユーザは上記のように表示される分類結果を参考情報としながら、未教示の教師画像について分類されるべき分類カテゴリを指定入力する教示作業を行うことができる。
【００７４】
全ての教師画像について教示入力が受け付けられると（ステップＳ３１２）、各教師画像の特徴量と、当該教師画像に付与された分類カテゴリに関する教示情報とに基づき、欠陥分類部３２が適宜の機械学習アルゴリズムを実行して分類器を構成する（ステップＳ３１３）。これにより事前学習処理は完了し、こうして構成された分類器が、未知の欠陥画像の分類に適用される。
【００７５】
以上のように、この実施形態では、教師あり学習により構成された分類器を用いて未知の欠陥画像を分類することで、欠陥種別の典型例との類似度合いに基づく欠陥分類を行うことができる。多数の教師画像に対する教示作業はユーザにとって大きな負担となり得るが、この実施形態では、ユーザが各分類カテゴリに対し１つずつ典型例を指定すれば、他の教師画像の典型例との類似度合いが自動的に判定され、その結果が可視化されて提示される。そのため、ユーザによる教示作業の負担は大きく軽減され、教示作業を効率的に行うことが可能となる。すなわち、この実施形態は、ユーザが行う教示作業に対し極めて効果的な支援を提供することができる。
【００７６】
判定結果を可視化する手法としてはＳＯＭの考え方が用いられるが、マップ空間の参照ベクトルの初期値の設定において、本実施形態は従来のＳＯＭとは異なっている。従来のＳＯＭアルゴリズムは教師なし学習を可能とするためのものである。基本的なＳＯＭの手法では、マップ空間の各ノードの参照ベクトルが乱数により初期化される。このため、初期化された参照ベクトルによりマップ空間に形成されるベクトル場は、原理的に多くの凹凸を含むものとなる。
【００７７】
教師画像の特徴ベクトルが入力ベクトルとして与えられると、当該教師画像はその特徴ベクトルと最も近い参照ベクトルを有するノードに分類される。上記のように参照ベクトルがランダムに初期化されている場合、特徴ベクトルの差異が比較的小さい教師画像同士がマップ空間上で大きく離れた位置に配置されてしまうことがあり得る。特に学習の初期段階でこれが顕著である。このため、似通った特徴を有する２つの画像でありながらそれらが互いに異なるクラスタを形成することがあり、ユーザが指定する典型例を基準とした分類には適さない。
【００７８】
なおＳＯＭでは、全入力データの主成分分析結果に基づいて参照ベクトルを整然と初期配置するという手法も採られるが、それにより得られる結果が人間の主観により指定される典型例を中心とした分類と一致する確率は極めて低い。このように、ユーザから何らの教示も受けない教師なし学習では、ユーザの感覚に見合った分類方法を提供することが困難である。
【００７９】
これに対し、この実施形態では、参照ベクトルの初期値を決定する段階で最小限のユーザ入力、すなわち幾つかの分類カテゴリの特定と、各分類カテゴリに対する１つずつの典型例の指定とを受け付ける。そして、これらの情報に基づいてマップ空間での参照ベクトルが初期化される。
【００８０】
具体的には、マップ空間を構成する超立方体において最も遠い２つの頂点に対応するノードに、各要素の値が全ての教師画像の特徴ベクトル以下である参照ベクトルＲminと、各要素の値が全ての教師画像の特徴ベクトル以上である参照ベクトルＲmaxとを配置する。超立方体の対角に当たる２つの頂点にこれらの参照ベクトルを配置することで、各教師画像の特徴ベクトルはマップ空間内の広い範囲に分布することになり、マップ空間のダイナミックレンジを有効に利用することができる。
【００８１】
また、超立方体の他の頂点には、ユーザにより指定された典型例の特徴ベクトルに相当する参照ベクトルが配置される。これにより、典型例がマップ空間で互いに離隔して配置されるため、１つの典型例と他の典型例との間に十分な距離を確保して、それぞれが属するクラスタの境界が曖昧になるのを抑制することができる。典型例についてユーザからの教示を受けない従来のＳＯＭでは、このように典型例同士をマップ上で明確に分離しユーザの感覚に合った分類をすることが、原理的に不可能である。
【００８２】
そして、他の各ノードの参照ベクトルの初期値は、こうしてマップ空間の各頂点に対応するノードに配置された参照ベクトルを境界条件とするポアソン方程式の各ノード位置での解として与えられる。このため、初期化されたマップ空間において参照ベクトルにより形成されるベクトル場は比較的凹凸の少ない滑らかな超曲面となる。したがって、特徴ベクトルが似通った２つの教師画像が場の凹凸によって分断される確率は小さく、これらはマップ空間内で近接した位置に配置され単一のクラスタを形成すると期待される。
【００８３】
似た特徴を有する教師画像同士がマップ空間で複数のクラスタを形成した場合、それらが本当に別のクラスタとすべきものか、あるいは初期化の結果として偶然分断されたものかをユーザが見極める必要が生じる。このことはユーザ負担の増大を招き、教示を支援するという目的に反する。ユーザにより指定された典型例をマップ上に離隔配置し、それらの間を滑らかに接続する場を形成するような参照ベクトルを各ノードの初期値として設定することで、このような問題は回避される。
【００８４】
そして、こうして参照ベクトルが初期化されたノードを、典型例以外の教師画像により学習させることで、典型例と似た特徴を有する教師画像はマップ空間上で典型例の近傍に集まる一方、似ていない教師画像はより遠い位置に現れる。このように、分類カテゴリごとに１つの典型例が指定されれば、他の教師画像については自動的に典型例との関係がマップ空間上で可視化される。ユーザは提示された結果を参考にして教示作業を行うことが可能であり、教師あり学習のための教示作業におけるユーザの負担が大きく軽減されている。
【００８５】
教師なし学習に基づく分類では、分類結果が必ずしも人間の感覚に沿ったものとならず、ユーザが分類結果に違和感を覚えることがあり得る。一方、教師あり学習に基づく分類では、分類カテゴリ数を予め決めておいたり、全ての教師画像をユーザが目視判断したりする必要がある。本実施形態の分類方法では、これらの欠点が解消されている。
【００８６】
以上説明したように、この実施形態では、図４に示される事前学習処理に本発明にかかる「教示支援方法」が適用されており、そのうちステップＳ３０２ないしＳ３０６が本発明の「初期化工程」に相当し、ステップＳ３０７ないしＳ３０９が本発明の「学習工程」に相当している。そして、ステップＳ３１０が本発明の「出力工程」に相当している。また、図３に示される欠陥分類処理に本発明の「画像分類方法」が適用されており、そのうちステップＳ２０１が本発明の「取得工程」および「教示工程」に相当している。また、ステップＳ２０４が本発明の「分類工程」に相当している。
【００８７】
また、上記実施形態では、欠陥分類装置３としての機能が実装されたコンピュータが本発明の「コンピュータ」に相当し、表示部３６が本発明の「表示手段」として機能している。
【００８８】
なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したもの以外に種々の変更を行うことが可能である。例えば、上記実施形態では、１つの正方形により二次元マップ空間が、また１つの立方体により三次元マップ空間が可視化表現されている。しかしながら、これらを複数使用してより多次元のマップ空間が表示されるようにしてもよい。
【００８９】
また例えば、上記実施形態は基板Ｓの製造ラインに設置されたインライン型検査システム１であるが、本発明にかかる教示支援方法および画像分類方法については、製造ラインとは独立して設けられたコンピュータシステムにより実現することも可能である。また、前述のように、本発明にかかる教示支援方法および画像分類方法は、一般的なハードウェア構成を有するパーソナルコンピュータやワークステーションに上記処理内容を記述した制御プログラムを実行させることにより実現可能である。したがって、既存の検査装置に追加的に組み込まれる制御プログラムとして、本発明を提供することも可能である。
【００９０】
また例えば、上記実施形態では、参照ベクトルＲminとしてゼロベクトルを、参照ベクトルＲmaxとして正規化された要素の値が全て１であるベクトルを用いているが、これらに限定されない。例えば、全ての教師画像の特徴ベクトルを要素（特徴量）ごとに比較し、各要素における最小値（または最大値）を当該要素の値とするようなベクトルを参照ベクトルＲmin（または参照ベクトルＲmax）として用いてもよい。また、上記実施形態では各特徴量を正規化しているが、これは処理の便宜上のものであり必須の要件ではない。
【００９１】
また、上記実施形態は半導体基板の欠陥を検査する検査装置であるが、本発明の適用対象は、半導体基板を検査する装置だけでなく、他の対象物、例えばプリント基板やガラス基板等を検査する装置や、各種材料の表面状態を検査する表面検査装置であってもよい。さらに、分類すべき画像は上記のような基板の欠陥画像に限定されず、例えば病理組織や細胞等の生物試料を撮像した画像、人間の顔認識のための画像などであってもよく、このような画像を分類する目的のために、本発明を適用することも可能である。
【００９２】
以上、具体的な実施形態を例示して説明してきたように、この発明にかかる教示支援方法の学習工程は、画像のノードへの分類と分類結果に基づく参照ベクトルの更新とを、所定の収束条件が満たされるまで交互に繰り返すように構成されてもよい。参照ベクトルの１回の更新で目的に応じた初期値が得られることはまれであり、処理を繰り返して学習結果を収束させるようにすることで、より分類精度を高めることができる。
【００９３】
また例えば、学習工程は、マップ空間の各頂点に配置された参照ベクトルを更新しないように構成されてもよい。こうすることで、頂点ではユーザにより指定された典型画像に対応する参照ベクトルが保持されるので、典型画像に類似した画像によるクラスタをマップ空間の頂点付近に形成させることができ、他の典型例がなすクラスタとの間を明確に分離することができる。
【００９４】
また、初期化工程において、マップ空間の頂点の数が（Ｎ＋２）より大きいとき、第１および第２の頂点以外のＮ個の頂点に、Ｎ枚の典型画像の各々に対応する特徴ベクトルを参照ベクトルとして配置し、残りの頂点に、Ｍ枚の画像の特徴ベクトルの平均に相当する参照ベクトルを配置するようにしてもよい。このように、典型例が配置された頂点以外の頂点には平均的な参照ベクトルを配置することで、典型例と類似する特徴を有する教師画像が他の頂点に引き寄せられることが抑制され、典型例に類似した画像を典型例の周囲に効果的に集めることができる。
【００９５】
また例えば、正方形または立方体をマップ空間として、出力工程では、当該マップ空間における画像の分布を表す散布図を表示手段に表示出力するように構成されてもよい。このような表示態様では、各教師画像が典型例とどの程度類似しているか、あるいは各典型例に類似する他の教師画像がどの程度あるかが一目瞭然となる。
【００９６】
また例えば出力工程では、一の典型画像と、当該典型画像の近傍にある少なくとも一つの他の画像とを、表示手段の同一画面に表示出力するようにしてもよい。このような表示態様によれば、ユーザは典型画像に類似していると判定された他の画像を典型画像と比較し評価することが可能となる。
【００９７】
また、本発明にかかる画像分類方法では、教示工程に先立って、取得工程で取得された画像のうちから典型画像の指定入力を受け付けるようにしてもよい。このような構成では、取得工程においては典型画像であるか否かとは関係なく種々の画像を収集することができ、収集された多くの画像を教師画像とすることで、分類性能の優れた分類器を構成することが可能になる。
【産業上の利用可能性】
【００９８】
本発明は、基板の欠陥検査や生物試料の分析、顔認識など、曖昧さやばらつきを有する画像をその特徴に基づいて分類する技術分野に対し、好適に適用可能である。
【符号の説明】
【００９９】
１  検査システム
２  欠陥検出装置
３  欠陥分類装置（コンピュータ）
３２  欠陥分類部
３４  特徴量算出部
３５  入力受付部
３６  表示部（表示手段）
２０１  撮像部
Ｓ３０２〜Ｓ３０６  初期化工程
Ｓ３０７〜Ｓ３０９  学習工程
Ｓ３１０  出力工程
Ｓ２０１  取得工程、教示工程
Ｓ２０４  分類工程
【図１】
0006596260.tif 000002
【図２】
0006596260.tif 000003
【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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