JPH0282374A - 多孔質体の空隙率測定方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 る。

断面領域は濃度均一であるため、まず１次微分処理を施
し微分値の反転２値化処理をすると断面領域は抽出でき
るが空隙領域の中で濃度均一領域まで抽出される。

上述の２値化画像をマスクとして原画像から濃度均一領
域を抜き出し、次の特徴量を用いて断面領域のみ分離し
それ以外の空隙領域との面積比を計算する。この特徴量
による判定は表１に示すとおりである。

特徴量 ■平均濃度 表１ 第２図は本発明を実施例するための測定装置のブロック
図を示す。

多孔質体の切断面を、光学顕微鏡１で拡大した像をＣＣ
Ｄ　（電荷結合素子）カメラ２で撮影して得られた画像
信号か、またはＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）３で撮影し
て得られた画像信号をＩＰ（画像処理装置）４へ送り、
ＩＰ４に設けられているＡ／Ｄ変換器でディジタル画像
に変換される。ディジタル画像はＩＦ５内の画像メモリ
に格納され、高精細モニタ５へ画像表示され、必要に応
してハードコピー６でコピーされる。画像はディスク７
あるいはハードディスク８に記録することがてきる。

多孔質体の空隙率の測定は、ｒｐ＜に設りられている画
像メモリに格納されたデータにＥＷＳ　（エンジニアリ
ングワークステーション）９で第３図のフローチャート
に示す画像処理を施す。ＥＷＳ９で処理された結果はモ
ニタ１０に表示され、必要に応じてプリンタ１１からプ
リント出力がなされる。

本実施例における画像処理の例は、ポリエチレンの焼結
体を対象として測定したのものであり、ＳＥＭ３から入
力した画像に対して ■１次微分オペレータによるエツジ検出０及転２値化 ■小領域の除去 ■領域の平均濃度、領域の濃度ヒストグラムのピーク幅
および領域輪郭のエツジ強度による断面領域と空隙領域
との判別 ■空隙率（面積比）計算 の処理を行って空隙率を高速かつ高精度で測定している
。特徴量として前述した４種を定義し、対象物によって
この特徴量の適当な組合せを選択することができるよう
になりでいるので、多孔質体の多くの場合に適用でき空
隙率を高精度て測定することができる。

第３図は本発明実施例の測定手順の概略を示すフローチ
ャートである。

第４図は第３図に示すフローチャートに従って処理され
たポリスチレン焼結体の処理画像を示す。

まず、ステップＳ１において、ポリスチレン焼結体切断
面をＳＥＭ３によって撮影し、得られた顕微鏡画像をＩ
Ｆ４に入力する。第４図　（Δ）に示す原画像が顕微鏡
画像であり、倍率は１５０倍である。

濃度均一領域を抽出するためにステップＳ２において１
微分分オペレータによるエツジ検出が行なわれ、ステッ
プＳ３において、反転２値化の処理が行われる。このよ
うな処理で得られた画像が第４図（Ｂ）に示す。濃度均
一領域は白色で表わされている。

ステップＳ２およびＳ３における処理で得られた画像に
は小さな領域が存在するが、断面領域は所定の大きさ以
上であるため、ステップｓ４において小領域を除去する
画像処理が行なわれる。

以上の処理により第４図（Ｃ）に示すように濃度均一領
域が１の値をもっ２値画像が得られる。

次にステップＳ５において、第４図（’Ｃ）に示す２値
画像をマスクとして原画像（第４図（Ａ）参照）より濃
度均一領域を切り出し、抽出された領域を４種の特徴量
を組合せて断面領域と空隙領域とを判別する。

ステップＳ６において断面領域と空隙領域との面積比、
すなわち空隙率が計算される。そして、ステップＳ７に
おいて、空隙領域の面積比を空隙率としてモニタ１０に
結果が表示される。

以上のように行なわれた画像処理の詳細な処理内容は以
下のとおりである。

（１）濃度均一領域の検出 濃度分布が−様な領域を検出するためには、濃７炎の変
化が少ないことから濃度の微分を行い、微分値の小さい
領域を抽出する。

ディジタル画像の場合、微分は実際には差分として求め
る。第５図（Ａ）および（８）に示す１微分分オペレー
タにより、水平方向の差分ｏ（ｘ、ｙ）、垂直方向の差
分ｖ　（ｘ　、ｙ）を求める。第５図（Ａ）は水平方向
の差分のオペレータであり、第５図（Ｂ）は垂直方向の
差分のオペレータである。＋（ｘ、ｙ）を原画像中の点
（ｘ　、　ｙ）　におりる濃度値とすると、ｕ　（ｘ、
ｙ）　、ｖ　（ｘ、ｙ）　は次のとおりとなる。

１−１（ｘ、ｙ）−１（ｘ＋Ｉ、ｙ−１）＋２１（ｘ＋
Ｉ、ｙ）＋Ｉ（ｘ＋１．ｙ＋１）（１（ｘ−１，ｙ−１
）＋２１（ｘ−１，ｙ）＋Ｉ（ｘ−１，ｙ＋１））−（
１）Ｖ（ｘ、ｙ）−１（ｘ−１，ｙ−１）＋２１（ｘ、
ｙ−１）Ｏ（ｘ＋１．ｙ−１）−（Ｉ（ｘ−１，ｙ＋１
）＋２Ｉ（ｘ、ｙ＋１）＋Ｉ（ｘ＋１．ｙ＋１））・・
・　（２）これより濃度勾配の大きさはＥ（ｘ、ｙ）ａ
（ｘ、ｙ）＝Ｎ票ｙ）’＋Ｖ（ｘ、ｙ）’　　　　　−
（３）となる。

１微分分により濃度勾配の大きさ（エツジ強度）　Ｅ　
（ｘ、ｙ）が得られる。画像中の背景から濃度均−領域
を分離するために次の反転２値化処理を行う。

反転２値化された画像には、断面領域および前述した空
隙領域の■および■のほかに局所的に濃度均一な小領域
まで検出されているので、所定の面積以下の領域を除去
する。検出されれた領域同士は連結しておらず、独立な
領域になっているので領域ごとに各種の特徴量を計算す
ることができる。

（２）特徴量による判別 （１）で得られた処理画像は２値画像であるので、原画
像および２値画像のＩＭごとに論理演算の和（ＡＮＤ）
をとって濃度均一領域を切り出し、それぞれの領域ごと
に特徴量を計算し、断面領域と空隙領域との特徴量の違
いをもとにそれぞれの領域を判別する。

■領域の平均濃度により判別 平均濃度の小さい領域を除去することにより、空隙領域
■の奥深い所にある暗く見える領域を除去する。

■領域の濃度分布のピーク幅による判別領域の濃度分布
を求めると、断面領域は平面であるため濃度分布が一様
であり、鋭いピークをもつ分布になるが、空隙領域■の
なだらかに傾斜している領域はより分散した分布をもっ
ている。濃度分布の特徴量として第６図に示すように半
値幅Ｗ２あるいはｌ／ｎ値幅ｗｎを定義し、それらの値
によって断面領域および空隙領域を判別する。

■領域輪郭のエツジ強度による判別 断面領域においては濃度は均一であるが、断面領域が途
切れた箇所では濃度が変化する。この箇所を輪郭と称す
る。断面領域の輪郭では濃度変化が急激であるため、１
次微分したときの濃度勾配の大きさ（エツジ強度）は大
きく、空隙領域■では傾斜がなだらかな領域であるため
、その輪郭ではエツジ強度は小さいので、輪郭のエツジ
強度によって判別することができる。

■領域の形状因子による判別 各領域の形状に着目すると、断面領域では滑らかな曲線
の輪郭になっており、空隙領域■では凹凸が急激な輪郭
になっているため、次の形状因子１あるいは２を定義し
、それらの値によフて判別する。

形状因子１−周囲長／（外接図形の周囲長）あるいは 形状因子２−４π×面積／（周囲長）２断面および空隙
の各領域を判別するときの判定基準は次のように代表的
な数枚の画像から実験的に設定されている。

本実施例のポリエチレン焼結体の空隙率測定では、焼結
体サンプルの代表的な画像を数枚選び、それらの画像ご
とに濃度均一領域を検出後、各領域の形状因子を計算す
ると、形状因子１については、その値が大きい所は空隙
領域であり、小さい所は断面領域であるので、それらの
中間の値を判定基準とする。

［発明の効果コ 以上説明したように、本発明においては、多孔質体の断
面を撮影して得られた画像から断面領域を分離・抽出し
、それ以外を空隙領域としてこれらの領域の面積比を言
」算することにより多孔質体の空隙領域を高精度で測定
することができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は多孔質体の断面を示す図、 第２図は本発明実施例における測定装置の構成図、 第３図は本発明実施例の処理手順を示すフローチャート
、 第４図は本発明実施例における処理画像を示す図、 第５図は本発明実施例における１次数分オペレータを示
す図、 第６図は本発明実施例における濃度分布を示す図である
。 １・・・光学顕微鏡、 ２・・・ＣＣＯ（電荷結合素子）カメラ、３・・・ＳＥ
Ｍ（走査型電子顕微鏡）、４・・・ＩＰ（画像処理装置
）、 ５・・・高精細モニタ、 ６・・・ハードコピー ７・・・光ディスク、 ８・・・ハードディスク、 ９・・・ＥＷＳ　（エンジニアリ ン）、 ｌＯ・・・モニタ、 １１・・・プリンタ。 ングワークステーショ ′＃ｔ、影１匈 タタｐＬｌ”Ｅ　イ杢　θ　打面　をｊ（す図第１図 −−ｘ オく茫ｉ男突宏靴イダ頒二お１すｚｌ）欠籟ズ４≧オ公
し一夕を示す１囚第５図 手続補正書働刻 平成１年１月２６日 １、事件の表示 特願昭６３−２３３４６４号 ２、発明の名称 多孔質体の空隙率測定方法 ３、補正をする者 事件との関係　　特許出願人 旭化成工業株式会社 ４、代理人 住所〒１０７ 東京都港区赤坂５丁目１番３１号 第６セイコービル３階 （全送日　昭和６３年１２月２０日） ６、補正の対象 明細書の「４図面の簡単な説明」の欄 ７、補正の内容 （１）明細書第１４頁第１５行ないし第１６行の「処理
画像を示す図、」を「粒子状構造物の処理画像を示す写
真、」に補正する。 （２）図面の第４図を別紙の通り補正する（内容に変更
なし）。 以　　　」二

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １）多孔質体を所定の面で切断して得られた切断面を撮
   像する工程と、該撮像によって得られた画像中の断面領
   域および空隙領域のうちの断面領域を分離・抽出する工
   程と、該断面領域以外を空隙領域としてこれらの領域の
   面積比を算出する工程とを含むことを特徴とする多孔質
   体の空隙率測定方法。