画像の、特徴点抽出方法、特徴点抽出プログラム、および特徴点抽出装置

【課題】画像から短時間で画像の特徴点を抽出することを目的とし、特に、磁気記録ヘッドのコアの画像等、輝度値の投影データが特徴的な画像から、短時間で正確に画像の特徴点を抽出することを目的とする。
【解決手段】画像を入力し、該入力画像の各画素の輝度値を所定方向に積算して投影データ曲線を作成し、該投影データ曲線を部分ごとに直線近似し、該近似直線の交点を変曲点として抽出することを特徴とする。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像の特徴点抽出方法、特徴点抽出プログラム、および特徴点抽出装置に関し、特に、解像度限界付近の微細構造等の、エッジが不鮮明な画像の特徴点抽出方法、特徴点抽出プログラム、および特徴点抽出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
磁気ディスクの記録密度は、磁気記録ヘッドのコアの大きさ、および形状に依存している。磁気ディスクの大容量化要求に伴い、記録密度を高めるため、磁気記録ヘッドが微細化し、コアの形状ばらつきが相対的に大きくなり、製造工程における形状の制御が重要となっている。
【０００３】
製造工程における製品の良否判定、あるいはプロセスの管理の自動化に画像処理を応用した技術が開示されている。（特許文献１、非特許文献１参照）
【特許文献１】特開２０００−２４９５１８号公報
【非特許文献１】川田洋揮、他３名、「６５ｎｍプロセスノード対応の測定長ＳＥＭ」、日立評論、２００３年４月、ｖｏｌ．８５Ｎｏ．４、ｐ．２３−２８特許文献１には、部品等の対象物の画像を取り込む際の、周囲の照明状態、あるいは対象物の表面状態によって一部暗くなったり、欠けたりするようなことがあっても、その画像の特徴点をとらえて対象物を認識する技術が開示されている。
【０００４】
非特許文献１には、走査型電子顕微鏡から得られる微細パターン画像の測長技術が開示されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
図７に磁気記録ヘッドのコア例を示す。磁気記録ヘッドの主磁極１は漏斗状の形状を有し、磁気記録ヘッドの主磁極１、および、またはリターンヨーク２には図示しない磁気記録コイルが巻かれており、磁気記録コイルにより発生した磁力線を、磁気記録を行う主磁極先端部３に集中させて磁気記録媒体に記録している。
【０００６】
この場合、主磁極１を形成するコアのネック４から100nm程度の主磁極先端部３までの長さ、ネックハイトＮＨが記録特性に大きく影響するため、ネックハイトＮＨを厳密に制御して加工することが重要となっている。
【０００７】
図８の磁気記録ヘッドのコア（主磁極詳細）例に示すごとく、磁気記録ヘッドのコアを走査型電子顕微鏡等で観察してネックの位置のｘ座標ｘ０を探索し、ネックハイトＮＨ＝ｘｃ−ｘ０の位置となるｘｃで切断等の調整加工を行うが、走査型電子顕微鏡を高解像度に設定すると観察に長時間を要する。
【０００８】
また、高解像度の画像はデータ量が多く、ネックの位置のｘ座標を探索するための画像処理にも長時間を要する。画像処理に要する時間を短縮するために、低解像度の画像を用いると、コアの形状が不鮮明になり、ネック位置の探索が困難になる。
【０００９】
また、図９に示すごとく擬似的に境界線が現れ、これを本来の境界線と誤認識し、間違った位置をネックとして検出してしまう場合がある。
【００１０】
特許文献１に記載の技術は、低解像度の不鮮明な画像に対する考慮はされていない。
【００１１】
非特許文献１に記載の技術は、短時間で正確に位置を測定することは考慮されていない。
【００１２】
本発明は、画像から短時間で画像の特徴点を抽出することを目的とし、特に、磁気記録ヘッドのコアの画像等、輝度値の投影データが特徴的な画像から、短時間で正確に画像の特徴点を抽出することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
第一の発明は、画像の特徴点抽出方法であって、画像を入力し、該入力画像の各画素の輝度値を所定方向に積算して投影データ曲線を作成し、該投影データ曲線の変曲点を求め、該変曲点を特徴点として抽出することを特徴とする。
【００１４】
第二の発明は、第一の発明に記載の画像の特徴点抽出方法であって、前記投影データ曲線を部分ごとに直線近似し、該近似直線の交点を変曲点として抽出することを特徴とする。
【００１５】
第三の発明は、第一の発明に記載の画像の特徴点抽出方法であって、前記投影データ曲線を２階微分し、該２階微分値が所定の値以下で連続する範囲を直線として近似し、該近似直線の交点を変曲点として抽出することを特徴とする。
【００１６】
第四の発明は、画像の特徴点抽出プログラムであって、画像を入力するステップと、該入力画像の各画素の輝度値を所定方向に積算して投影データ曲線を作成するステップと、該投影データ曲線を部分ごとに直線近似するステップと、該近似直線の交点を特徴点として抽出するステップとを有することを特徴とする。
【００１７】
第五の発明は、画像の特徴点抽出装置であって、画像を入力する手段と、該入力した画像の輝度値を所定方向に積算して投影データ曲線を出力する投影データ作成手段と、該投影データ曲線を部分ごとに直線近似して出力する直線抽出手段と、該近似直線の交点を特徴点として抽出する交点抽出手段を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明は、本来、２次元で行う画像処理に対して、短時間で実行可能な１次元処理、すなわち輝度値の投影データを求める前処理を行い、該投影データを分析することで、短時間で画像の特徴点を抽出することが可能となる。特に、磁気記録ヘッドのコアの画像等、輝度値の投影データが特徴的な画像から、短時間で正確に画像の特徴点を抽出することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
図１は本発明の原理を示す。図１（Ａ）に示す入力画像の各画素の輝度値をＹ方向に積算して図１（Ｂ）に示す投影データ曲線Ｐ（ｘ）を作成する。次に投影データ曲線Ｐ（ｘ）の変曲点のｘ座標ｘ０を求め、該変曲点を特徴点として抽出する。
【００２０】
これにより、図１１に示すネックのｘ座標ｘ０を抽出し、もってネックハイトＮＨにより定められる切断点のｘｃ座標を特定する。
【実施例１】
【００２１】
図２に、実施例１の処理フロー、図３に実施例１の構成例、図４に実施例１の交点（特徴点）抽出例を示す。図４（Ａ）の投影データ曲線に示すごとく、輝度値の揺らぎ等の影響で、通常、投影データ曲線Ｐ（ｘ）はスムースではない。このため、投影データ曲線Ｐ（ｘ）について、予めスムージングを行わないと、正確な変曲点が抽出出来ない。
【００２２】
図２において、ステップＳ１で、画像を入力する。ステップＳ２で、入力した画像のＹ方向の各画素の輝度値を積算して、図４（Ａ）に示す投影データ曲線Ｐ（ｘ）を作成し、ステップＳ３で投影データ曲線Ｐ（ｘ）に、例えば最小二乗法、あるいは所定区間毎の移動平均等によりスムージングを行い、図４（Ｂ）に示すスムージング結果Ｐｓ（ｘ）を得る。
【００２３】
ステップＳ４では、スムージング結果Ｐｓ（ｘ）から直線抽出を行い、ステップＳ５で抽出した直線の交点のｘ座標を、特徴点ｘ０として抽出する。直線抽出／交点検出結果を図４（Ｃ）に示す。
【実施例２】
【００２４】
図５は、投影データ曲線の微分により直線抽出範囲を求めて直線近似を行う実施例２の概要を示し、図６は実施例２の処理フローを示す。実施例２において、画像入力（ステップＳ５１）、投影データ作成（ステップＳ５２）、およびスムージング（ステップＳ５３）は、実施例１と同様である。
【００２５】
ステップＳ５４で、投影データのスムージング結果Ｐｓ（ｘ）を微分し、Ｐｓ’（ｘ）を求める。結果を図５（Ａ）に示す。ここで、Ｐｓ’（ｘ）がスムースでない場合は、再度、スムージングを行っても良い。
【００２６】
ステップＳ５５で、Ｐｓ’（ｘ）をさらに微分し、Ｐｓ”（ｘ）を求める。結果を図５（Ｂ）に示す。
【００２７】
ステップＳ５６では、｜Ｐｓ”（ｘ）｜＜Ｃの条件を連続して満たすｘの範囲を直線として抽出する。ここで、Ｃは、投影データ曲線Ｐ（ｘ）の所定の範囲が直線と見なせる、２階微分値の許容値である。図５（Ｂ）においては、ｘ１からｘ２を直線Ｌ１として抽出し、ｘ３からｘ４を直線Ｌ２として抽出する。
【００２８】
ステップＳ５７では、抽出した直線Ｌ１、およびＬ２の交点のｘ座標を、特徴点ｘ０として抽出する。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の原理
【図２】実施例１の処理フロー
【図３】実施例１の構成例
【図４】実施例１の交点（特徴点）抽出例
【図５】実施例２
【図６】実施例２の処理フロー
【図７】磁気記録ヘッドのコア例
【図８】磁気記録ヘッドのコア（主磁極詳細）例
【図９】擬似境界線によるネック誤検出例
【符号の説明】
【００３０】
１主磁極
２リターンヨーク
３主磁極先端部
４ネック
３０特徴点抽出装置
３１画像入力手段
３２投影データ作成手段
３３スムージング手段
３４直線抽出手段
３５交点抽出手段

【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像の特徴点抽出方法であって、
画像を入力し、
該入力画像の各画素の輝度値を所定方向に積算して投影データ曲線を作成し、
該投影データ曲線の変曲点を求め、
該変曲点を特徴点として抽出することを特徴とする画像の特徴点抽出方法。
【請求項２】
請求項１に記載の画像の特徴点抽出方法であって、
前記投影データ曲線を部分ごとに直線近似し、
該近似直線の交点を変曲点として抽出することを特徴とする画像の特徴点抽出方法。
【請求項３】
請求項１に記載の画像の特徴点抽出方法であって、
前記投影データ曲線を２階微分し、
該２階微分値が所定の値以下で連続する範囲を直線として近似し、
該近似直線の交点を変曲点として抽出することを特徴とする画像の特徴点抽出方法。
【請求項４】
画像の特徴点抽出プログラムであって、
画像を入力するステップと、
該入力画像の各画素の輝度値を所定方向に積算して投影データ曲線を作成するステップと、
該投影データ曲線を部分ごとに直線近似するステップと、
該近似直線の交点を特徴点として抽出するステップとを有することを特徴とする画像の特徴点抽出プログラム。
【請求項５】
画像の特徴点抽出装置であって、画像を入力する手段と、該入力した画像の輝度値を所定方向に積算して投影データ曲線を出力する投影データ作成手段と、該投影データ曲線を部分ごとに直線近似して出力する直線抽出手段と、該近似直線の交点を特徴点として抽出する交点抽出手段を有することを特徴とする画像の特徴点抽出装置。

【図１】