粒子测定装置以及粒子测定方法制造方法及图纸

该粒子测定装置具有：载物台、反射光用照明装置、透射光用照明装置、照明控制装置、摄像装置和图像处理装置。而且，基于使用透射光对不透明微粒群进行了摄像后得到的透射光图像和使用反射光对不透明微粒群进行了摄像后得到的反射光图像，通过规定的方法，将透射光图像中存在的透射光粒子和反射光图像中存在的反射光粒子相对应，由此，同时测定微粒群中各粒子的各种特征（位置、大小、明亮度等）。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及对不透明微粒的位置、大小以及明亮度等进行测定的。本申请基于2010年4月I日在日本申请的特愿2010 — 084986号主张优先权，并将其内容援用于此。
技术介绍
作为评价各种待验粒子的形状、尺寸、品质等的方法，广泛采用向通过摄像装置对该待验粒子进行摄像所得的图像施以图像处理，由此来测定待验粒子的形状、尺寸、明亮度等的方法(粒子图像处理计量)。 作为这样的粒子图像处理计量方法，包括使用单一的照明装置作为摄影时的照明装置，从待验粒子的上方或下方照射光的方法；使用多个照明装置作为摄影时的照明装置，从待验粒子的上方以及下方同时照射光的方法；以及分别独立地控制多个照明装置，从待验粒子的上方以及下方分别进行控制来照射光的方法。首先，作为使用单一照明的方法，例如，专利文献I中公开了的方法是在与待验粒子形成对比(contrast)的摄影用纸板上散布该待验粒子，使用从待验粒子上方照明的反射光进行摄影后，进行粒子图像处理计量。此外，专利文献2中公开了的方法是在待验粒子的下方设置反射板，主要使用从待验粒子上方照明的反射透射光进行摄影后，进行粒子图像处理计量。此外，专利文献3中公开了的方法是从集尘板的背面照射强光，使用通过粉尘产生的散射光进行摄影后，进行粒子图像处理计量。接着，作为使用来自待验粒子的上方以及下方的同时照明的方法，例如，专利文献4中公开了的方法是使用从载置了待验粒子的微孔板(micix) plate)的上方以及下方的照明射入的光进行摄影后，进行粒子图像处理计量。此外，专利文献5中公开了向透明容器同时照射透射光和反射光来识别气泡和异物的方法。另外，在该专利文献5的方法中，气泡是作为明亮度高的粒子而被识别的。接下来，作为使用来自待验粒子的上方以及下方的独立照明的方法，例如，专利文献6中公开了的方法是向胶片照射透射光来进行粒子图像处理，测定了胶片内的气泡位置后，照射反射光来测定气泡的反射率，并对气泡与胶片的伤痕或尘埃进行区别。此外，专利文献7中公开了的方法是向作为透明或半透明粒子的谷粒照射透射光来测定粒子的透射光量，接下来照射反射光来测定粒子的颜色，并判断米粒等的品质。现有技术文献专利文献专利文献I :日本特开2002 - 188990号公报专利文献2 :日本特开2008 - 76333号公报专利文献3 :日本特开2003 - 75353号公报专利文献4 :日本特开昭62 - 105031号公报专利文献5 :日本特开昭60 - 205337号公报专利文献6 :日本特开平8 - 189903号公报专利文献7 :日本特开2000 - 180369号公报
技术实现思路
专利技术所要解决的课题但是，在上述专利文献I的方法中，仅利用反射光进行摄像，因此存在待验粒子的尺寸测定精度低的问题。这是因为，即使是均匀的物质，来自粒子的反射光的明亮度也依位置的不同而有很大的不同。即，依粒子表面的位置不用，从照明装置射入的光的反射角存在差异，一般地，在粒子的周缘部被拍摄得明亮度很低。此外，也可能存在作为镜面反射的高亮。特别是，欲以少的像素数量来捕捉各微粒的情况下，该影响将变得明显。此外，在专利文献I的方法中，粒子图像的背景明亮度被固定，因此，在待验粒子的明亮度分布大的情况 下，存在的问题是将产生与背景形成相同颜色而无法识别的粒子。此外，在专利文献2的方法中，仅使用透射光进行摄像，因此，存在的问题是虽然能够测定粒子的尺寸，但不能获得关于粒子明亮度的信息。此外，在专利文献3的方法中，在散射光很强的情况下，存在的问题是待验粒子所存在的区域内的像素周围的像素也被拍摄得明亮度很高，因此，待验粒子的尺寸的测定精度低。此外，在专利文献4的方法中，虽然使用了从上方以及下方的双方进行照明的照明装置，但因为仅是同时对双方进行照明，所以将明亮度接近于通过来自下方的照明所产生的明亮度的待验粒子识别为粒子。此外，即使能够识别，因为粒子的边界一般也并不明显，所以存在待验粒子尺寸的测定精度低的问题。此外，在专利文献5的方法中，因为仅是同时从上方以及下方进行照明，所以与专利文献4的方法存在相同的问题。此外，像气泡这样的透明粒子的光散射大，所以也存在待验粒子的尺寸测定精度低的问题。此外，在专利文献6的方法中，仅能够识别像气泡这样的反射率极大的透明粒子。即，对于像气泡这样的透明粒子，通过使用透射光进行摄像的话，仅能够识别粒子的周缘部(边缘)的一部分，使用反射光的话则散射光强，因此，存在尺寸测定精度低的问题。此外，如专利文献6所记载的，尘埃与背景形成几乎相同的明亮度，不能进行定量的明亮度测定。此外，在专利文献7的方法中，第一，对于像谷粒这样的透明粒子，透射光的散射强，因此，与专利文献6等相同地，尺寸测定精度低。第二，在专利文献7的方法中，若以作为粒子所允许的水平的高明亮度对透射图像(利用透射光进行了摄像后得到的图像)进行二值化处理，则将样本制作的操作或测定操作上无法避免的、待验粒子的基板的有色透明的污垢或虽在摄像边界内却存在于与检查面分离的位置的污染粒子(易附着于透明基板的下面、镜头表面、样本透明保护板等上，均被作为中间明亮度的污点加以拍摄)误认为粒子的可能性高。第三，在专利文献7的方法中，未作说明地使从通过透射光进行了摄影的图像中识别出的粒子(透射光识别粒子)与从通过反射光进行了摄影的图像中识别出的粒子(反射光识别粒子)一一对应，但在对大小或明亮度上具有很大分布的一般的微粒进行图像处理的情况下，像这样能够一一对应的情况很少。通常，会频繁发生对应粒子不存在或多个粒子与I个粒子对应的情况，如不设法将透射光识别粒子与反射光识别粒子对应起来，则不能通过图像处理来判断粒子的综合特征(形状、尺寸、明亮度等)。另外，在专利文献3的方法中，测定对象为少数的谷粒，因此，对象的大小和色差本身很小，且以多个像素相对应的方式对I个谷粒进行摄影，因此，可以想到，即使没有特别的粒子对应法也能够使其一一对应。第四，在专利文献7的方法中，并未同时从下方和上方进行照射，因此，无法选择使用通过来自上方的照明所产生的来自谷粒的反射光进行摄影时的背景色。在该方法中，白色的米等的谷粒为测定对象，因此，仅为黑色的背景也没有问题，但在对一般的微粒进行摄影时，可以想到，会产生很多明亮度无法与背景相区别的粒子。如上，到目前为止尚未提出一种将大小或明亮度等上具有很大分布的不透明微粒群作为对象，同时测定微粒群中的各粒子的各种特征(位置、大小、明亮度等)的方法。因此，本专利技术是鉴于上述问题而完成的，本专利技术的目的在于提供一种将大小或明 亮度等具有很大分布的不透明微粒群作为对象，同时测定微粒群中的各粒子的各种特征(位置、大小、明亮度等)的。用于解决课题的手段本专利技术者们为了解决上述课题，经过锐意地重复研究，结果，提案了一种新的方法，即，将测定对象限定为不透明微粒群，基于使用透射光对微粒群进行了摄像后得到的透射光图像和使用反射光对微粒群进行了摄像后得到的反射光图像，使存在于透射光图像的透射光粒子与存在于反射光图像中的反射光粒子相对应，由此发现，即使测定对象为大小或明亮度等上具有很大分布的微粒群，也能够同时测定各粒子的各种特征(位置、大小、明亮度等)，并根据该信息最终完成本专利技术。(I) S卩，本专利技术的一个方案的粒子测定装置本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.04.01 JP 2010-0849861.一种粒子测定装置，其特征在于，具有 载物台，具有载置面，该载置面上载置有散布了不透明的微粒的透明基板，或者直接散布有上述微粒； 反射光用照明装置，设于该载物台的上述载置面一侧，并朝向该载物台照射具有规定的装置发光面亮度的第一光； 透射光用照明装置，设于上述载物台的与上述载置面相反的一侧，并朝向上述载物台照射具有规定的装置发光面亮度的第二光； 照明控制装置，分别单独地控制上述第一光的装置发光面亮度和上述第二光的装置发光面亮度； 摄像装置，具有生成透射光图像的透射光图像生成部和生成反射光图像的反射光图像生成部，并相对于上述载物台设置在上述载置面一侧，其中，上述透射光图像是以将上述第二光的装置发光面亮度设为不为O的规定亮度且将上述第一光的装置发光面亮度设为O的方式由上述照明控制装置进行了控制的状态下对上述微粒进行摄像而获得的图像；上述反射光图像是以将上述第二光的装置发光面亮度设为在I或2以上的条件下被设定的规定亮度且将上述第一光的装置发光面亮度设为不为O的规定亮度的方式由上述照明控制装置进行了控制的状态下对上述微粒进行摄像而获得的图像；以及 图像处理装置，将在上述透射光图像中被识别为上述微粒的摄像图像的候补的I个或2个以上的透射光粒子的位置及大小与在上述反射光图像中被识别为上述微粒的摄像图像的候补的I个或2个以上的反射光粒子的位置及大小进行比较，由此使位置及大小的差在规定范围以内的上述透射光粒子与上述反射光粒子建立对应，基于该建立对应结果，计算上述透射光粒子的位置及大小来作为上述微粒的位置及大小，并且计算上述反射光粒子或上述透射光粒子的代表明亮度来作为上述微粒的明亮度。2.根据权利要求I所述的粒子测定装置，其特征在于， 上述图像处理装置具有 透射光粒子检测部，基于使用规定的明亮度阈值对上述透射光图像进行二值化而获得的图像的明亮度分布，将上述透射光图像的像素坐标中明亮度比规定明亮度低的像素集合而成的像素区域确定为上述透射光粒子存在的区域，并对该透射光粒子的存在区域内的像素的位置坐标进行检测； 透射光粒子信息计算部，基于该透射光粒子检测部的检测结果，至少计算出上述透射光粒子的位置及大小； 反射光粒子检测部，基于上述反射光图像的明亮度分布，将上述反射光图像的像素坐标中与周围像素的明亮度差在规定值以上的像素集合而成的像素区域确定为上述反射光粒子存在的区域，并对该反射光粒子的存在区域内的像素的位置坐标进行检测； 反射光粒子信息计算部，基于上述反射光粒子检测部的检测结果，至少计算出上述反射光粒子的位置及大小； 建立对应处理部，基于上述透射光粒子信息计算部的计算结果以及上述反射光粒子信息计算部的计算结果，将上述反射光粒子的位置及大小与所有上述透射光粒子的位置及大小进行比较，使位置及大小的差分别在规定范围以内的上述透射光粒子与上述反射光粒子建立对应，并将与任何上述透射光粒子均没有建立对应的上述反射光粒子从上述微粒的摄像图像的候补中排除；以及 粒子信息计算部，计算上述透射光粒子的位置及大小来作为上述微粒的位置及大小，计算与上述透射光粒子建立了对应的上述反射光粒子的代表明亮度来作为上述微粒的明亮度，并且计算与任何上述反射光粒子均没有建立对应的上述透射光粒子的明亮度来作为规定明亮度。3.根据权利要求2所述的粒子测定装置，其特征在于， 在以上述反射光图像上的上述反射光粒子的背景明亮度成为比用于区别粒子明暗的明亮度阈值高的明亮度的方式由上述照明控制装置设定了上述第二光的装置发光面亮度的状态下，上述反射光图像生成部生成上述反射光图像； 上述反射光粒子检测部基于使用用于区别上述粒子明暗的明亮度阈值对上述反射光图像进行二值化而获得的图像的明亮度分布，将上述反射光图像的像素坐标中明亮度比规定明亮度低的像素集合而成的像素区域确定为上述反射光粒子存在的区域，并对上述反射光粒子的存在区域内的像素的位置坐标进行检测； 上述粒子信息计算部将对应于与上述反射光粒子建立了对应的上述透射光粒子的上述微粒，识别为暗色粒子，该暗色粒子具有比用于区别上述粒子明暗的明亮度阈值低的明亮度，上述粒子信息计算部将对应于与任何上述反射光粒子均没有建立对应的上述透射光粒子的上述微粒，识别为亮色粒子，该亮色粒子具有比用于区别上述粒子明暗的明亮度阈值高的明亮度。4.根据权利要求2所述的粒子测定装置，其特征在于， 在以上述反射光图像上的上述反射光粒子的背景明亮度成为比用于区别粒子明暗的明亮度阈值低的明亮度的方式由上述照明控制装置设定了上述第二光的装置发光面亮度的状态下，上述反射光图像生成部生成上述反射光图像； 上述反射光粒子检测部基于使用用于区别上述粒子明暗的明亮度阈值对上述反射光图像进行二值化而获得的图像的明亮度分布，将上述反射光图像的像素坐标中明亮度比规定明亮度高的像素集合而成的像素区域确定为上述反射光粒子存在的区域，并对上述反射光粒子的存在区域内的像素的位置坐标进行检测； 上述粒子信息计算部将对应于与上述反射光粒子建立了对应的上述透射光粒子的上述微粒，识别为亮色粒子，该亮色粒子具有比用于区别上述粒子明暗的明亮度阈值高的明亮度，上述粒子信息计算部将对应于与任何上述反射光粒子均没有建立对应的上述透射光粒子的上述微粒，识别为暗色粒子，该暗色粒子具有比用于区别上述粒子明暗的明亮度阈值低的明亮度。5.根据权利要求2所述的粒子测定装置，其特征在于， 在以上述反射光图像上的上述反射光粒子的背景明亮度成为比用于区别粒子明暗的第一明亮度阈值低的明亮度的方式由上述照明控制装置设定了上述第二光的装置发光面亮度的状态下，上述反射光图像生成部生成对上述微粒进行摄像而获得的暗背景时反射光图像，并且， 在以上述反射光图像上的上述反射光粒子的背景明亮度成为比用于区别粒子明暗的第二明亮度阈值高的明亮度的方式由上述照明控制装置设定了上述第二光的装置发光面亮度的状态下，上述反射光图像生成部生成对上述微粒进行摄像而获得的亮背景时反射光图像，上述第二明亮度阈值是低于上述第一明亮度阈值的明亮度阈值； 上述反射光粒子检测部基于使用上述第一明亮度阈值对上述暗背景时反射光图像进行二值化而获得的图像的明亮度分布，将上述反射光图像的像素坐标中高明亮度的像素集合而成的像素区域确定为上述反射光粒子存在的区域，并对上述反射光粒子的存在区域内的像素的位置坐标进行检测，并且， 上述反射光粒子检测部基于使用上述第二明亮度阈值对上述亮背景时反射光图像进行二值化而获得的图像的明亮度分布，将上述反射光图像的像素坐标中低明亮度的像素集合而成的像素区域确定为上述反射光粒子存在的区域，并对上述反射光粒子的存在区域内...

【专利技术属性】
技术研发人员：伊藤信明，
申请(专利权)人：新日本制铁株式会社，
类型：
国别省市：