(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
観察画像に含まれる対象物が略線対称であるときに、該対象物の位置および／または大きさを検出する位置検出方法であって、
前記対象物の線対称の一方の側に第１の所定領域を設定し、
該第１の所定領域内における特定領域以外の画像を反転して該第１の所定領域に係る基準画像を設定し、
該基準画像に基づいて前記線対称の他方の側に第２の所定領域を設定し、
前記第１および前記第２の所定領域の位置に基づいて、前記対象物の位置および／または大きさを検出することを特徴とする位置検出方法。
【請求項２】
観察画像に含まれる対象物が略線対称であるときに、該対象物の位置および／または大きさを検出する位置検出装置であって、
前記対象物の線対称の一方の側に第１の所定領域を設定する第１の設定手段と、
該第１の所定領域内における特定領域以外の画像を反転して該第１の所定領域に係る基準画像を設定する基準画像設定手段と、
該基準画像に基づいて前記線対称の他方の側に第２の所定領域を設定する第２の設定手段と、
前記第１および前記第２の所定領域の位置に基づいて、前記対象物の位置および／または大きさを検出する検出手段とを備えたことを特徴とする位置検出装置。
【請求項３】
観察画像に含まれる対象物が略線対称であるときに、該対象物の位置および／または大きさを検出する位置検出方法をコンピュータに実行させるためのプログラムを記録したコンピュータ読取り可能な記録媒体であって、
前記対象物の線対称の一方の側に第１の所定領域を設定する手順と、
該第１の所定領域内における特定領域以外の画像を反転して該第１の所定領域に係る基準画像を設定する手順と、
該基準画像に基づいて前記線対称の他方の側に第２の所定領域を設定する手順と、
前記第１および前記第２の所定領域の位置に基づいて、前記対象物の位置および／または大きさを検出する手順とを有することを特徴とするコンピュータ読取り可能な記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、観察画像に含まれる略線対称の対象物の位置および／または大きさを検出する位置検出方法および装置並びに位置検出方法をコンピュータに実行させるためのプログラムを記録したコンピュータ読取り可能な記録媒体に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
超ＬＳＩなどの半導体デバイス製造、検査などにおけるウエハあるいはレチクル上の微細パターンの検査を行う検出装置において、前プロセス工程において製作された２０μｍ程度の正方形ボックス上に１０μｍ程度の正方形ボックスを検査対象物として製作し、各ボックスのエッジ位置を検出してアライメント精度を検査するものが知られている。このような検査装置において、検査の対象が略線対称であるという点に着目し、検査対象を表す観察画像の線対称の一方の側に第１の所定領域を設定し、この設定された第１の所定領域の画像を反転して第１の所定領域に係る基準画像を設定し、設定された基準画像を基準として線対称の他方の側に第２の所定領域を設定し、これら第１および第２の所定領域の位置の中心位置から検査対象物の位置を検出する方法が提案されている（特開平６−２５８０４５号）。この方法によれば、検査対象物の観察画像データから、対称性を有する対象パターンの位置を検出する際に、片方のエッジパターンを表す第１の所定領域の基準画像に基づいてもう片方のエッジパターンを確定することができ、検査対象物の画像状態に拘わらず両エッジパターンの中心位置すなわち検査対象物のアライメントを精度よく検出することができる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記特開平６−２５８０４５号に記載された方法は略線対称の対象物については、精度よく位置を検出することができるが、例えば人物の顔画像のように略線対称ではあるが対象物の細部においてその対称性が損なわれている場合には、精度よく対象物の位置を検出することができない。
【０００４】
本発明は上記事情に鑑みなされたものであり、略線対称ではあるものの、対象物の細部において対称性が崩れている場合にも精度よく対象物の位置および／または大きさを検出することができる位置検出方法および装置並びに位置検出方法をコンピュータに実行させるためのプログラムを記録したコンピュータ読取り可能な記録媒体を提供することを目的とするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明による位置検出方法は、観察画像に含まれる対象物が略線対称であるときに、該対象物の位置および／または大きさを検出する位置検出方法であって、
前記対象物の線対称の一方の側に第１の所定領域を設定し、
該第１の所定領域内における特定領域以外の画像を反転して該第１の所定領域に係る基準画像を設定し、
該基準画像に基づいて前記線対称の他方の側に第２の所定領域を設定し、
前記第１および前記第２の所定領域の位置に基づいて、前記対象物の位置および／または大きさを検出することを特徴とするものである。
【０００６】
ここで、「基準画像」は、第１の所定領域内において特定領域以外の領域を反転することにより作成される。
【０００７】
また、「特定領域」とは、第１の所定領域内において対象物における対称性が損なわれている領域のことをいう。
【０００８】
さらに、「反転する」とは、観察画像に含まれる対象物の略線対称な軸に平行な軸を対称軸として、特定領域以外の画像を線対称となるように反転することをいう。
【０００９】
また、特定領域以外の画像の反転によって画像が欠落することを防止するために、特定領域の形状は、特定領域以外の画像を反転する際の対称軸に対して略線対称になるように設定することが好ましい。
【００１０】
本発明による画像処理装置は、観察画像に含まれる対象物が略線対称であるときに、該対象物の位置および／または大きさを検出する位置検出装置であって、
前記対象物の線対称の一方の側に第１の所定領域を設定する第１の設定手段と、
該第１の所定領域内における特定領域以外の画像を反転して該第１の所定領域に係る基準画像を設定する基準画像設定手段と、
該基準画像に基づいて前記線対称の他方の側に第２の所定領域を設定する第２の設定手段と、
前記第１および前記第２の所定領域の位置に基づいて、前記対象物の位置および／または大きさを検出する検出手段とを備えたことを特徴とするものである。
【００１１】
なお、本発明による位置検出方法をコンピュータに実行させるためのプログラムとして、コンピュータ読取り可能な記録媒体に記録して提供してもよい。
【００１２】
【発明の効果】
本発明によれば、観察画像に含まれる略線対称の対象物の位置および／または大きさを検出する際に、対象物の線対称の一方の側に設定された第１の所定領域の内部における特定領域以外の画像を反転して基準画像を設定し、さらにこの基準画像に基づいて、線対称の他方の側に第２の所定領域を設定する。ここで、第１の所定領域内に線対称の他方の側とは対称性が崩れている部分がある場合にも、この対称性が崩れている部分を特定領域に設定すれば、対称性が崩れている部分に影響されることなく第１の所定領域と略線対称な位置に第２の所定領域を設定することができる。したがって、第１および第２の所定領域の位置から対象物の位置および／または大きさを精度よく検出することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
【００１４】
図１は本発明の実施形態による位置検出装置の構成を示す概略ブロック図である。図１に示すように、本実施形態による位置検出装置１は、撮像手段２において取得された画像データＳにより表される画像に含まれる略線対称の対象物の位置および／または大きさを検出するものであり、画像データＳに基づいて、対象物の線対称の一方の側に第１の所定領域を設定するとともに、この第１の所定領域内にある特定領域以外の画像を反転して得られる第１の所定領域に係る基準画像をテンプレートＴとして設定する第１の設定手段３と、第１の設定手段３において設定されたテンプレートＴに基づいて、線対称の他方の側に第２の所定領域を設定する第２の設定手段４と、第１および第２の所定領域に基づいて対象物の位置および／または大きさを検出する検出手段５とを備える。
【００１５】
なお、本実施形態においては対象物を人物の顔画像とし、人物の顔を撮像することにより取得された画像データＳに基づいて、顔画像の位置および大きさを検出するものとするが、対象物としては顔画像に限定されるものではない。
【００１６】
第１の設定手段３においては、以下のようにしてテンプレートＴが設定される。図２（ａ）は画像データＳにより表される人物の顔画像を示す図である。図２（ａ）に示す顔画像はＹ軸に平行な軸（破線）に関して対称性を有し、かつ目が向かって左側（人物から見たら右側）を向いているものである。第１の設定手段３においては、まず図３（ａ）に示すような明暗のパターンを検出するフィルタにより、線対称の一方の側（図２に向かって左側）においてフィルタリング処理を施し、図２（ｂ）に示すように、左目を含む第１の所定領域Ａ１を設定する。なお、本実施形態において位置および大きさが検出される顔画像は大きさが顕著に変化するものではないため、例えば顔画像の平均的な大きさに基づいて、図３（ａ）に示すフィルタの大きさが設定される。なお、図３（ｂ）に示すフィルタを用いることにより、目が向かって右側を向いている場合にも対応することができる。
【００１７】
さらに、図４に示すように第１の所定領域Ａ１内の中央部に黒目を含む特定領域Ｎ１を設定し、この特定領域Ｎ１以外の領域Ｎ２をＹ軸に平行な軸を対称軸として反転し、特定領域Ｎ１と合成することにより、図５に示すようにテンプレートＴを作成する。
【００１８】
第２の設定手段４は、まず線対称の他方の側（図２に向かって右側）において、テンプレートＴよりも十分に大きい探索エリアＥを設定し、この探索エリアＥ内においてテンプレートＴを走査しながら相互相関係数を求め、最も相関係数が大きい領域を検出し、この領域を図２（ｃ）に示すように第２の所定領域Ａ２として設定するものである。
【００１９】
検出手段５は、第１の所定領域Ａ１および第２の所定領域Ａ２のＸ軸方向における中心座標Ｘ１，Ｘ２を算出し、この中心座標Ｘ１，Ｘ２に基づいて、顔画像の位置および大きさを求めるものである。具体的には、中心座標Ｘ１，Ｘ２の中点を両目の中点と見なしてこれを顔画像の位置、差分値を両目の間隔と見なしてこれを顔画像の大きさとして求める（図２（ｄ）参照）。
【００２０】
次いで、本実施形態の動作について説明する。図６は本実施形態の動作を示すフローチャートである。
【００２１】
まず、撮像手段２において画像データＳを取得する（ステップＳ１）。次に、図３（ａ）に示すフィルタにより、図２（ａ）の左側の領域においてフィルタリング処理を行い第１の所定領域Ａ１を設定する（ステップＳ２）。次いで、設定された第１の所定領域Ａ１のＸ軸方向におけるの中心座標をＸ１として算出する（ステップＳ３）。
【００２２】
そして、図４に示すように第１の所定領域Ａ１内に特定領域Ｎ１と特定領域Ｎ１以外の部分を表す領域Ｎ２を設定する（ステップＳ４）。さらに、図５に示すように領域Ｎ２をＹ軸に平行な軸を対称軸として反転してテンプレートＴを作成する（ステップＳ５）。
【００２３】
次に、図２（ａ）の右側の領域において、テンプレートＴよりＸ軸方向に十分に大きい探索エリアＥを設定する（ステップＳ６）。そして、探索エリアＥ内において、テンプレートＴをＸ軸方向およびＹ軸方向に１画素ずつずらしながらテンプレートＴと探索エリアＥ内におけるテンプレートＴと対応する領域との相関係数を求めるテンプレートマッチングを行う（ステップＳ７）。
【００２４】
次いで、求められた相関係数が最大値となるテンプレートＴの領域を第２の所定領域Ａ２として設定し（ステップＳ８）、第２の所定領域Ａ２のＸ軸方向における中心位置をＸ２として求める（ステップＳ９）。そして、ステップＳ３において求められた座標Ｘ１とステップＳ９において求められた座標Ｘ２との中心座標Ｘｃを、Ｘｃ＝（Ｘ１＋Ｘ２）／２の演算により顔画像の位置として求め、座標Ｘ２と座標Ｘ１との差分値ΔＸを顔画像の大きさとして求めて（ステップＳ１０）、処理を終了する。
【００２５】
このように、本実施形態によれば、図２に示す目のみが横を向いた顔画像のように、略線対称ではあるが細部においてその対称性が崩れているような場合にも、対称性が崩れている部分に影響されることなく第１の所定領域Ａ１と線対称な位置に第２の所定領域Ａ２を設定することができるため、第１および第２の所定領域Ａ１，Ａ２の中心位置から顔画像等の対象物の位置および大きさを精度よく検出することができる。
【００２６】
また、顔画像の位置および大きさを精度よく求めることができるため、人物が撮影された多数の画像から、安定な位置および大きさにより人物を切り出すことが可能となる。
【００２７】
なお、上記実施形態においては、顔画像の位置および大きさの双方を求めているが、いずれか一方のみを求めるようにしてもよい。
【００２８】
また、上記実施形態においては、第１の所定領域Ａ１の中央部に特定領域Ｎ１を設定し、特定領域Ｎ１以外の領域Ｎ２を反転してテンプレートＴを作成しているが、対象とする画像の所定領域Ａ１の対称性が損なわれている状態に応じて、第１の所定領域Ａ１の中央部以外の領域を特定領域Ｎ１として設定し、特定領域Ｎ１以外の領域Ｎ２を反転してテンプレートＴを作成してもよい。
【００２９】
さらに、上記実施形態においては、第１の所定領域Ａ１の設定後、テンプレートＴを作成して２次元的にテンプレートマッチングを行って、第２の所定領域Ａ２を設定しているが、例えば顔画像の左右の位置のみを求めれば良いような場合には、以下のように左右の１次元方向のデータのみを対象に処理を行ってもよい。
【００３０】
図７は本実施形態の他の動作を示すフローチャートである。まず、ステップＳ１１において画像データＳを取得し、ステップＳ１２において第１の所定領域Ａ１を設定する。次に、ステップＳ１３において図８に示すように第１の所定領域Ａ１におけるＹ軸方向の幅Ｙ３の範囲内においてＸ軸方向におけるラインデータＤ[i]（i：０〜（Ａ−１）、Ａはデータ数）を取得する。
【００３１】
そして、ラインデータＤ[i]において、第１の所定領域Ａ１内のデータを切り出してテンプレートＴとする（ステップＳ１４）。このとき、第１の所定領域Ａ１の始点のＸ座標をＸ３、テンプレートＴのデータ数をＮとすると、切り出したデータＴ１[j]（j：１〜（Ｎ−１））は、
Ｔ１[j]＝Ｄ[Ｘ３＋（Ｎ−１）−j]
となる。このデータＴ１[j]は第１の所定領域Ａ１をＹ軸に平行な軸を対称軸として反転したものとなっている。
【００３２】
次に、ラインデータＤ[i]が図８に示す領域Ｎ１におけるＹ軸方向の幅Ｙ４の範囲内にあるか否かが判断され（ステップＳ１５）、その範囲内にない場合はステップＳ１７へ進む。その範囲内にある場合には、領域Ｎ１に対応するデータを反転する（ステップＳ１６）。ここで、領域Ｎ１の始点のＸ座標をＸ４、データ数をｑとするとデータをＴ２[k]（ｋ：０〜ｑ−１）は、
Ｔ２[k]＝Ｄ[Ｘ４＋ｋ]
となる。
【００３３】
ステップＳ１７においては、テンプレートＴよりも十分に大きい探索エリアＥを設定する。その始点のＸ座標をＸ５、データ数をＬ（Ｎ＜Ｌ）とすると、探索エリアＥのデータＥ[k]（ｋ：０〜Ｌ−１）は、
Ｅ[k]＝Ｄ[Ｘ５＋ｋ]
となる。次いで、ｍの初期値を０と設定し（ステップＳ１８）、ステップＳ１９において、探索エリアＥ内からデータ数Ｎの分だけデータを切り出す。このとき切り出したデータＥｍ[j]（j：１〜（Ｎ−１））は、
Ｅｍ[j]＝Ｅ[ｍ＋ｊ]
となる。
【００３４】
そして、ステップＳ２０において、Ｅｍ[j]とＴ１[j]との相互相関係数を求めこれをＣ[m]とする。ステップＳ２１，Ｓ２２において、ｍを０から（Ｌ−Ｎ）まで変化させながら、ステップＳ１９，Ｓ２０の処理を行う。
【００３５】
そして、相関係数Ｃ[m]の最大値となるｍの値を求め、これをＸｍａｘとする（ステップＳ２３）。さらに、ステップＳ２４において下記の式により、両目の中心座標Ｘｃｎｔを算出する。
【００３６】
Ｘｃｎｔ＝（Ｘ３＋Ｎ−１＋Ｘ５＋Ｘｍａｘ）／２
これにより、１本のラインデータＤ[i]における両目の中心のＸ座標を求めることができる。
【００３７】
そして、以上の処理を図８に示すＹ３の範囲内の全ラインデータに対して行って各ライン毎の中心座標Ｘｃｎｔを求め、これらの平均値を顔画像の位置として求める。
【００３８】
このように、図７に示す処理によっても顔画像の位置を求めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態による位置検出装置の構成を示す概略ブロック図
【図２】顔画像を示す図
【図３】第１の所定領域を設定するフィルタを示す図
【図４】第１の所定領域を示す図
【図５】テンプレートを示す図
【図６】本実施形態の動作を示すフローチャート
【図７】本実施形態の他の動作を示すフローチャート
【図８】図７の動作を説明するための図
【符号の説明】
１    位置検出装置
２    撮像手段
３    第１の設定手段
４    第２の設定手段
５    検出手段
【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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