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公開番号2025103573
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-07-09
出願番号2023221041
出願日2023-12-27
発明の名称画像処理装置、及び画像処理方法
出願人三井金属鉱業株式会社
代理人個人,個人,個人
主分類G01B 15/00 20060101AFI20250702BHJP(測定;試験)
要約【課題】迅速、且つ高い精度の解析が可能な画像処理装置、及び画像処理方法を提供する。
【解決手段】本発明の画像処理装置は、母相と第二相を有する焼結体の結晶組織が撮影された撮影画像を取得する画像取得部11と、既知の撮影画像と既知の撮影画像中の母相の結晶粒及び結晶粒界、又は母相の結晶粒界が設定された母相設定画像とを教師データとする母相学習済みモデルを用いて、母相の結晶粒及び結晶粒界、又は母相の結晶粒界を判定し母相判定画像を生成する母相判定部12と、既知の撮影画像と既知の撮影画像中の第二相の結晶粒及び結晶粒界、又は第二相の結晶粒界が設定された第二相設定画像とを教師データとする第二相学習済みモデルを用いて、第二相の結晶粒及び結晶粒界、又は第二相の結晶粒界を判定し第二相判定画像を生成する第二相判定部13と、母相及び第二相の結晶粒径を測定する測定部14と、を有する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
母相と、前記母相と異なる第二相とを有する焼結体の結晶組織が撮影された撮影画像の画像処理装置であって、
前記撮影画像を取得する画像取得部と、
既知の撮影画像と、前記既知の撮影画像中の前記母相の結晶粒及び前記母相の結晶粒界、又は前記母相の結晶粒界が設定された母相設定画像とを含む母相データセットを教師データとして用いた機械学習を行うことにより生成された母相学習済みモデルを用いて、前記撮影画像中の前記母相の結晶粒及び前記母相の結晶粒界、又は前記母相の結晶粒界を判定し、母相判定画像を生成する母相判定部と、
前記既知の撮影画像と、前記既知の撮影画像中の前記第二相の結晶粒及び前記第二相の結晶粒界、又は前記第二相の結晶粒界が設定された第二相設定画像とを含む第二相データセットを教師データとして用いた機械学習を行うことにより生成された第二相学習済みモデルを用いて、前記撮影画像中の前記第二相の結晶粒及び前記第二相の結晶粒界、又は前記第二相の結晶粒界を判定し、第二相判定画像を生成する第二相判定部と、
前記母相判定画像、及び前記第二相判定画像を用いて、前記母相、及び前記第二相の結晶粒径を測定する測定部と、
を有することを特徴とする画像処理装置。
続きを表示（約 1,800 文字）【請求項２】
前記母相判定画像、及び前記第二相判定画像を用いて、二値化処理した母相二値化画像、及び第二相二値化画像を生成する二値化処理部を、さらに有し、
前記測定部が、前記母相二値化画像、及び前記第二相二値化画像を用いて、前記母相、及び前記第二相の結晶粒径を測定することを特徴とする請求項１に記載の画像処理装置。
【請求項３】
母相と、前記母相と異なる第二相とを有する焼結体の結晶組織が撮影された撮影画像の画像処理装置であって、
前記撮影画像を取得する画像取得部と、
既知の撮影画像と、前記既知の撮影画像中の前記母相の結晶粒及び前記母相の結晶粒界、又は前記母相の結晶粒界が設定された母相設定画像とを含む母相データセットを教師データとして用いた機械学習を行うことにより生成された学習済みモデルを用いて、前記撮影画像中の前記母相の結晶粒及び前記母相の結晶粒界、又は前記母相の結晶粒界を判定し、母相判定画像を生成する母相判定部と、
前記既知の撮影画像と、前記既知の撮影画像中の前記第二相の結晶粒及び前記第二相の結晶粒界、又は前記第二相の結晶粒界が設定された第二相設定画像とを含む第二相データセットを教師データとして用いた機械学習を行うことにより生成された学習済みモデルを用いて、前記撮影画像中の前記第二相の結晶粒及び前記第二相の結晶粒界、又は前記第二相の結晶粒界を判定し、第二相判定画像を生成する第二相判定部と、
を有することを特徴とする画像処理装置。
【請求項４】
母相を有する焼結体の結晶組織が撮影された撮影画像の画像処理装置であって、
前記撮影画像を取得する画像取得部と、
既知の撮影画像と、前記既知の撮影画像中の前記母相の結晶粒及び前記母相の結晶粒界、又は前記母相の結晶粒界が設定された母相設定画像とを含む母相データセットを教師データとして用いた機械学習を行うことにより生成された学習済みモデルを用いて、前記撮影画像中の前記母相の結晶粒及び前記母相の結晶粒界、又は前記母相の結晶粒界を判定し、母相判定画像を生成する母相判定部と、
を有することを特徴とする画像処理装置。
【請求項５】
母相と、前記母相と異なる第二相とを有する焼結体の結晶組織が撮影された撮影画像の画像処理装置であって、
前記撮影画像を取得する画像取得部と、
前記既知の撮影画像と、前記既知の撮影画像中の前記第二相の結晶粒及び前記第二相の結晶粒界、又は前記第二相の結晶粒界が設定された第二相設定画像と含む第二相データセットを教師データとして用いた機械学習を行うことにより生成された学習済みモデルを用いて、前記撮影画像中の前記第二相の結晶粒及び前記第二相の結晶粒界、又は前記第二相の結晶粒界を判定し、第二相判定画像を生成する第二相判定部と、
を有することを特徴とする画像処理装置。
【請求項６】
前記母相判定画像、およびまたは、前記第二相判定画像を用いて、二値化処理した母相二値化画像、およびまたは、第二相二値化画像を生成する二値化処理部と、
前記母相二値化画像、およびまたは、前記第二相二値化画像を用いて、前記母相、およびまたは、前記第二相の結晶粒径を測定する測定部と、
をさらに有することを特徴とする請求項３～５の何れか１つに記載の画像処理装置。
【請求項７】
前記焼結体が、スパッタリングターゲット用焼結体であることを特徴とする請求項１～５の何れか１つに記載の画像処理装置。
【請求項８】
前記焼結体が、前記母相がＩｎ
２
Ｏ
３
相であり、且つ前記第二相がＩｎ
４
Ｓｎ
３
Ｏ
１２
相であるＩＴＯ焼結体であることを特徴とする請求項１～５の何れか１つに記載の画像処理装置。
【請求項９】
前記撮影画像が、走査型電子顕微鏡で撮影された二次電子像、反射電子像、立体像の何れか１つの画像であることを特徴とする請求項１～５の何れか１つに記載の画像処理装置。
【請求項１０】
前記撮影画像が、王水によるエッチング処理された前記焼結体の断面を撮影した画像であることを特徴とする請求項１～５の何れか１つに記載の画像処理装置。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像処理装置、及び画像処理方法に関する。
続きを表示（約 2,000 文字）【背景技術】
【０００２】
スパッタリングターゲット材に用いられる焼結体の結晶粒径を測定する際、当該焼結体の結晶組織が撮影された画像を観察して、各結晶相や、結晶粒界を判定する作業を人手で行う場合、作業者に多大な労力を強いることになっていた。
【０００３】
一方、特許文献１に開示された結晶解析装置は、試料に形成された断面のＥＢＳＰデータに基づき、試料の多面体像の複数の面について各面の法線方向の結晶方位を示す三次元結晶方位マップを構築することによって、結晶相の帰属や、結晶粒径を測定することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２０１４－５９２３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に開示された結晶解析装置では、試料を、所定の間隔（特許文献１では１０ｍｍ間隔）でスライス加工し、且つ、互いに略平行な複数の断面を形成する断面加工が必要であり、手間のかかる作業を要していた。また、各断面のＥＢＳＰデータで構築した二次元結晶方位マップを、断面加工のスライス間隔に基づいて配置させることにより、三次元結晶方位マップを構築していることから、結晶粒径の測定に長時間を要していた。
【０００６】
本発明は、上記課題に鑑みて、迅速、且つ高い精度の解析が可能な画像処理装置、及び画像処理方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するためになされた本発明の画像処理装置は、母相と、前記母相と異なる第二相とを有する焼結体の結晶組織が撮影された撮影画像の画像処理装置であって、前記撮影画像を取得する画像取得部と、既知の撮影画像と、前記既知の撮影画像中の前記母相の結晶粒及び前記母相の結晶粒界、又は前記母相の結晶粒界が設定された母相設定画像とを含む母相データセットを教師データとして用いた機械学習を行うことにより生成された母相学習済みモデルを用いて、前記撮影画像中の前記母相の結晶粒及び前記母相の結晶粒界、又は前記母相の結晶粒界を判定し、母相判定画像を生成する母相判定部と、前記既知の撮影画像と、前記既知の撮影画像中の前記第二相の結晶粒及び前記第二相の結晶粒界、又は前記第二相の結晶粒界が設定された第二相設定画像とを含む第二相データセットを教師データとして用いた機械学習を行うことにより生成された第二相学習済みモデルを用いて、前記撮影画像中の前記第二相の結晶粒及び前記第二相の結晶粒界、又は前記第二相の結晶粒界を判定し、第二相判定画像を生成する第二相判定部と、前記母相判定画像、及び前記第二相判定画像を用いて、前記母相、及び前記第二相の結晶粒径を測定する測定部と、を有することを特徴とする。
【０００８】
本発明の画像処理装置を用いて、画像処理対象である焼結体は、スパッタリングターゲット用焼結体であってもよく、例えばＩＴＯ焼結体であってもよい。ここで、ＩＴＯ焼結体では、母相はＩｎ
２
Ｏ
３
相であり、母相と異なる第二相はＩｎ
４
Ｓｎ
３
Ｏ
１２
相である。なお、第二相は、母相と異なる結晶組織を示す総称であり、母相と異なる結晶組織が複数ある焼結体では、母相と異なる全ての結晶組織を第二相とする。
【０００９】
画像取得部は、母相と、第二相とを有する焼結体の結晶組織が撮影された撮影画像を取得する。具体的には、画像取得部は、本発明の画像処理装置と、有線、又は無線を問わず、通信可能に接続された走査型電子顕微鏡等で撮影された撮影画像を取得する。また、撮影画像として、光学顕微鏡である実態顕微鏡や、レーザー顕微鏡で撮影された撮影画像が挙げられる。さらに、撮影画像として、電子顕微鏡である走査型電子顕微鏡で撮影された二次電子像、反射電子像、立体像等の撮影画像であってもよく、また透過型電子顕微鏡で撮影された二次電子像、反射電子像、立体像等の撮影画像であってもよい。
【００１０】
ここで、本発明に係る撮影画像は、母相と、第二相とを有する焼結体の結晶組織が撮影された画像である。また、撮影画像は、走査型電子顕微鏡を用いて撮影されたＳＥＭ画像であると、母相と、第二相の粒径が数μｍと微粒であることから、それらの粒界が鮮明に撮影できる点で好ましい。撮影画像は、次のように撮影される。先ず、焼結体を切断して得られた切断面を、研磨紙＃１８０、＃４００、＃８００、＃１０００、＃２０００を用いて段階的に研磨し、最後にバフ研磨して鏡面に仕上げる。次に、鏡面に仕上げた当該切断面を、走査型電子顕微鏡（ＳＵ３５００、株式会社日立ハイテクノロジーズ製）を用いて撮影する。
（【００１１】以降は省略されています）

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