DE2461651C3 - Zählvorrichtung zum Zählen von Mustern - Google Patents

Description

Af?^+I = fS" ^{+ l} +L ) · (S" ^{+ l} +R I

mit 1 < / < Ar, η + 1 als zuletzt abgetastete Zeile, 5,"+' als abgetastetes Informationssignal, und

wobei die Anfangsbedingungen M" = 0, L/,+ ] = 0 und R₀ = 0 gelten, und daß eine Speichereinrichtung (SRj) vorgesehen ist zur Speicherung der k weiteren Maskensignale.

3. Zählvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die logische Schaltung zum Generieren weiterer Maskensignale als zeitlich sequentiell arbeitende Vorrichtung derart ausgebildet ist, daß ein Paar von Ar-elementigen Speicherein- richtungen (1, 4) zum Speichern in Abtastrichtung von abgetasteten Informationssignalen vorgesehen ist, daß ein zweites Paar von Ar-elementigen Speichereinrichtungen (2, 3) vorgesehen ist zur Aufnahme von zuvor erzeugten Maskensignalen, daß die Adressiereinrichtung (7, 8) für die beiden Paare von Speichereinrichtungen so ausgebildet ist, daß jeweils eine Speichereinrichtung (3, 4) jedes Paares nach der Informationsaufnahme die Daten in umgekehrter Reihenfolge ausgeben kann, daß eine <>·> aus Verknüpfungs- und Verzögerungselementen bestehende Schaltungsanordnung zum Erzeugen von Maskenzwischensignalen aus den in den Speichereinrichtungen (1, 2, 3, 4) ausgegebenen Daten vorgesehen ist, daß ein drittes Paar (5,6) von Ar-elementigen Speichereinrichtungen vorgesehen ist zur Aufnahme der erzeugten Maskenzwischensignale, wobei deren Adressiereinrichtung (9/4, 9B) so ausgebildet ist, daß die Daten aus einer der beiden Speichereinrichtungen (5, 6) in Abtastrichtung und aus der jeweils anderen Speichereinrichtung entgegen der Abtastrichiung ausgebbar sind und datf die aus dem dritten Paar (5, 6) von Speichereinrichtungen ausgegebenen Maskenzwischensignale mittels eines UND-Gliedes zu weiteren Maskensignalen verknüpft werden.

Die Erfindung betrifft eine Zählvorrichtung zum Zählen von Mustern gemäß Oberbegriff des An-Spruchs 1.

Eine solche Zählvorrichtung läßt sich beispielsweise dazu verwenden, transparente Kunststoffbälle zu zählen, die so aussehen, als ob sich Poren in ihren Mustern oder Strukturen befinden wurden, wenn man sie unter einem Mikroskop betrachtet; weiterhin können nichtmetallische Einschlüsse gezählt werden, die in einem Metallgefüge in komplizierten Strukturen erzeugt werden. Bei einer bekannten Zählvorrichtung der eingangs genannten Art (DE-OS 19 22 302) wird das zu analysierende Bild von einer Abtastvorrichtung zeilenweise abgetastet, wodurch für jede Zeile ein Signal entsteht, das beispielsweise für die hellen Bildbereiche eine Amplitude »1« und für die dunklen Bildbereiche eine Amplitude »0« aufweist Dieses binäre Signal für eine abgetastete Zeile π wird mittels einer logischen Schaltung um eine Zeilenabtastperiode verzögert, um beim Eintreffen des Signals für die Zeile η + 1 mit diesem einer Koinzidenzschaltung zugeführt werden. Geht man davon aus, daß Musler in einem Bild der Amplitude »I« zugeordnet sind, so entstehen »Maskensignale« mit der Amplitude »1« in dem Zcilcnsignal der jeweiligen Zeile π + 1 überall dort, wo entweder wirklich Muster (hier: helle Muster) vorhanden sind, oder in dem daran anschließenden Bereich, sofern die Amplitude des Signals für die vorangegangene Zeile an entsprechender Stelle »1« ist Ein derartiges Signalverhalten ist nötig, damit durch konkave Bereiche gebildete »überhängende« Teile des Musters sowie durch Bohren oder Einschlüsse entstehende Musterteile nicht unzulässig mehrfach gezählt werden. Der Effekt liegt darin, daß alle Muster so zu Maskenmustern umgebildet werden, daß letztere lediglich konvexe Struktur haben. Ein Zählimpuls kann somit leicht erzeugt werden, wenn das Signal einer Zeile η + I nur die Amplitude »0« aufweist, d h, wenn die Signalamplitude für die Zeile π + \ an keiner Stelle des Musterbereiches mit der Signalamplitude für Zeile η übereinstimmt Bei diesem Verfahren jedoch entstehen in dem »Maskenmuster« Schattenbereiche, die durch die am weitesten in Abtastrichtung ragende Musterkante und die am weitesten »unten« liegende Miisterkante bestimmt werden. Die Folge ist, daß andere Muster, die in diesem Schattenbereich liegen, nicht von der Zählung erfaßt werden. Bei der bekannten Vorrichtung hat man versucht, diesen Nachteil zu kompensieren, indem durch Auswerten des Signalausschnitts im Endbercich des Musters das Schattenmuster bildende Maskensignal der jeweiligen Zeile η + 1 einige Zeit früher beendet wird.

Hierdurch entsteht zwar eine verkleinerte SchattenflS-che, die aber, insbesondere bei Mikroskopbildern, bei denen die Muster oft komplizierte Strukturen aufweisen, noch untragbar groß ist und andere Muster oft verdeckt, so daß trotzdem noch fehlerhafte Zählergebnisse erhalten werden.

Aus der US-PS 34 08 485 ist eine Zählvorrichtung zum Zählen von Mustern in einem mittels Zeilenabtastung zu analysierenden Bild bekannt Bei dieser Vorrichtung wird jedem bei einer Abtastung angetroffenen Muster eine Zahl zugeordnet, und diese Zahl wird im Speicher eines Rechners gespeichert Wird beim Abtasten einer nachfolgenden Zeile ein Muster angetroffen, so wird geprüft, ob in der vorhergehenden Zeile ein Muster angetroffen wurde, welches den soeben angetroffenen Teil des Musters wenigstens teilweise überlappt !st dies der Fall, so wird dem neu angetroffenen Muster dieselbe Nummer zugeordnet Werden einzelnen Bereichen eines einzelnen Musters zuerst verschiedene Zahlen zugeordnet, weil das Muster sich »nach oben« verzweigt, so wird nacii Erkennen der Verbindungsstelle eine einzelne gemeinsam«; Zahl zugeordnet Diese Zählvorrichtung erzeugt zwar keine Schattenbereiche, jedoch erfordert sie einen beträchtlichen Aufwand. Es müssen nämlich Speicher vorgesehen sein, welche die entsprechenden Zahlen speichern. Weiterhin müssen aufwendige schaltungstechnische Einrichtungen zum Verarbeiten der Information zur Verfügung gestellt werden. Dieser hohe Aufwand steht einer wirtschaftlichen und vielfältigen Anwendung der Zählvorrichtung entgegen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Zählvorrichtung der eingangs genannten Art so weiterzubilden, daß die Genauigkeit der Zählung erhöht wird, indem die durch das Maskenbild entstehenden Schattenflächen verkleinert werden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Anspruch 1 angegebene Erfindung gelöst Das durch die erfindungsgemäße Vorrichtung erzeugte Maskenbild füllt die konkaven Bereiche des Musters nur jeweils bis zu derjenigen Abtastzeile auf, die durch die Spitze des »höher gelegenen« Musterteils läuft. Hinsichtlich der eingangs erläuterten bekannten Vorrichtung, bei der die Schattenbereiche schräg zu den Abtastzeilen begrenzt waren, wird bei der Erfindung ein wesentlich geringerer SchattenbereJch erzeugt, was zur Folge hat, daß eventuell in diesem nunmehr nicht verdeckten Bereich liegende Muster erfaßt werden können. Gegenüber der aus der US-PS 34 08 485 bekannten Zählvorrichtung hat die erfindungsgemäße Vorrichtung den Vorteil des einfachen Aufbaus, wodurch sich die Anschaffungskosten beträchtlich vermindern, so daß sich der Einsatz der Zählvorrichtung in vielen Bereichen rentiert.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Un teransprücheir angegeben.

Im folgenden werden Ausführungsbeispielc der Erfindung an Hand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 ein beispielhaftes Muster zur Erläuterung des Zählprinzips nach der vorliegenden Erfindung, sowie zur Veranschaulichung des Verfahrens, nach dem ein Bild abgetastet wird,

Fig.2 ein erfindungsgemäßes Maskenbild des in F i g. 1 dargestellten Bildes,

F i g. 3 eine schematische Schaltungsanordnung einer Zelle zur Erzeugung des Maskenbildes unter Verwendung einer logischen Scha'i'jng,

Fig.4 eine schematische Darstellung einer parallel

arbeitenden Schaltung zum Erzeugen eines Maskenbildes,

Fig,5 ein Blockdiegramm einer Schaltung zum Zählen der konvexen Bereiche von Mustern und

F i g. 6 eine schematische Darstellung einer sequenziell arbeitenden Schaltung zur Erzeugung von Maskenbildern unter Verwendung einer logischen Schaltung,

Das der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Prinzip soll zunächst an Hand der Fi g. I und 2 erläutert werden.

Es wird von folgender Annahme ausgegangen: Wenn das rechtwinklige System der Koordinaten X- Y in der gezeigten Richtung in bezug auf das Bild in Fig. 1 definiert ist so erfolgt die Abtastung für jede Abtastzeile in Richtung der X-Achse, während die Abtastung für aufeinanderfolgende Abtastzeilen in Richtung der V-Achse erfolgt, und zwar in der Reihenfolge n-*n+\^n+2... Bei einem herkömmlichen Verfahren wird die sogenannte »Schwellwertfeststellungstechnrk« (threshold detecting technique) auf ein elektrisches Signal angewandt das für jede Abtastzeile erzeugt wird; indem an K Punkten, die in Richtung der X-Achse den gleichen Abstand haben, eine Abtastung durchgeführt wird, kann ein binäres Bild erzeugt werden, das in der Weise digitalisiert ist, daß der Bereich eines Musters als logische »1« und die andere Phase als logische »0« dargestellt sind.

Durch die vorliegende Erfindung sollen Poren, d. h, Einschlüsse und die konkaven Bereiche, die in F i g. 2 nach unten geöffnet sind, aufgefüllt werden, und zwar soweit, daß diese Bereiche Grenzlinien haben, die parallel zu den Abtastzeilen verlaufen. In Fig.2 bezeichnet Feinen Bereich, der zu dem zu untersuchenden Muster gehört; Q bezeichnet neu geschaffene, d. h. aufgefüllte Bereiche, und das Maskenmuster ist ein Bereich PUQ, der die Summenmenge des zu untersuchenden Musters P und der neu geschaffenen Bereiche 9 ist

Eine auf diesem Prinzip der vorliegenden Erfindung beruhende Ausführungsform soll im folgenden unter Bezugnahme auf die F i g. 3 und 4 erläutert werden.

Dabei ist das Signal, das sich auf das ursprüngliche Bild bezieht, durch S gekennzeichnet, und das sich auf das Maskenbild beziehende Signal durch M, wird ein Bildelement bzw. Digitalisierung in Ahtastrichmng bezeichnet, so wird der Wert des Bildelements des zu untersuchenden Bildes durch 5," angegeben, und der Wert des Bildelements des entsprechenden Maskenbildes ist durch Mf gekennzeichnet. Da von einer binären Abbildung ausgegangen wird, nehmen sowohl 5," als auch Mp die logischen Werte »1« oder »0« an.

Wenn der Wert M₁"+¹ des Bildelements der Maskenabbildung, die der (7i+1)-ten Abtastzeile entspricht, erzeugt werden soll, so reichen das Signal M/¹ für die Maskenabbildung, die der (n+IJ-teti Abtastzeile vorhergeht, und das Signal 5,"^+l von der <7i +- 1)-ten Abtastzeile für das ursprüngliche Bild nicht aus, das Muster in den schraffierten Bereichen (die Poren konkaven Bereiche! zu füllen, so daß zusätzlich zwischen benachbarten Bildelementen eine horizontale Införmätiönsübertra'ung durchgeführt werden muß. Bei diesem Übertrajjungssignal wird das Signal, das sich in der horizontalen Abtastrichtung fortpflanzt, Ri genannt, während das in die entgegengesetzte Richtung übertragene Signal U genannt wird; dabei zeigt der Zusatz /, das das Übertragungssignal von dem /-ten Bildelement auf der Abtastzeile erzeugt wird. Mit dieser Definition der vorhandenen Signale kann die Erzeugung

der Maskenabbildung durch die folgenden Gleichungen dargestellt werden:

A/?¹¹ = (S: ^{+ l} + L_{1 + 1}) (S?'¹ + R, ,) (I)

Li - M?., (SJ^{1 + 1} + L₁₊₁) (2)

Ri = MUt (S?*¹ + K,._i) M
dabei gelten die folgenden Anfangsbedingungen:

L^₁ = 0 (5)

R₀ = 0 (6|

Gleichung (I) zeigt, daß das Bildelement M,^ntt der Maskenabbildung aus dem Bildelemcnt 5,'"' der entsprechenden ursprünglichen Abbildung und den Übertragungssignalcn /?,-i und L₁₊1 von dem da/u benachbarten Bildelemcnt erzeugt wird; die Gleichungen (2) und (3) zeigen die Bedingungen, unter denen die nach links und nach rechts gerichteten Übertragungssignale erzeugt werden.

Eine in Fig. 3 gezeigte Zelle Ci zur Erzeugung des Maskcnbildes kann sofort aus den Gleichungen (I), (2) und (3) gebildet werden; diese Zelle kann als Schaltung betrachtet werden, in der die Logik zur Erzeugung der Maskenstrukturen wie die in den Gleichungen (1), (2) und (3) angegeben ist, räumlich verwirklicht ist. In Fig. 3 bezeichnet der Buchstabe A ein UND-Glied, während der Buchstabe B ein ODER-Glied bezeichnet. Fig. 4 zeigt eine parallel arbeitende Schaltung zur Erzeugung der Maskenbildcr, die durch die Verwendung der Erzeugungszcllen Ci für das Maskenbild in Form einer iterativ arbeitenden logischen Schaltung gebildet ist (im folgenden sollen die Zellen Ci nur noch als »Erzeugungszellcn« bezeichnet werden).

Es soll nun eine Folge von Betriebsabläufen unter Bezugnahme auf Fig. 4 beschrieben werden; das Bildsignal S, das nacheinander durch lineare Abtastung

SR] mit parallelem Ausgang mit AC Bits gespeichert, die gleich der Zahl der Bildelemente pro Abtastzeile sind; die parallelen Ausgangssignale des Schieberegisters werden als Eingangssignale auf die entsprechenden Erzeugungszellen Cigegeben, die die iterativ arbeitende logische Schaltung bilden; dadurch wird jeder Erzeugungszelle O" ein Bildsignal 5," ^{+ I} übermittelt, das sich auf die (n+ 1 )-te Abtastzeile bezieht.

Andererseits empfängt jede Erzeugungszelle Ci auch als Eingangssignal das Signal M," für die Maskenabbildung, das für die n-te Abtastung bereits erzeugt ist, (d. h., das Ausgangssignal des Schieberegisters SR2), während gleichzeitig jede Erzeugungszelle Ci Übertragungssignale Λ,_ι und Lj₊ 1 in bezug auf seine benachbarte Erzeugungszelle Ciabgibt und aufnimmt; nachdem also die Informationen in alle Schieberegister SR\ und S/?? eingegeben worden sind und die Übertragungssignale .das Verknüpfungsglied einer jeden Erzeugungszelle Ci passiert haben, erzeugt das Ausgangssignal einer jeden Erzeugungszelle Ci ein Maskenbild-Signal M,"+¹ für die (n+ l)-te Abtastung, das die Gleichungen (1), (2) und (3) erfüllt. Diese Signale werden parallel zu einem Schieberegister SRi ausgelesen, das als Parallel-Serien-Umsetzer arbeitet; diese Signale werden weiterhin seriell synchron mit dem 5 Eingangssignal für eine neue Abtastung ausgelesen, wodurch das (n+\)-te Maskenbild-Signal M erzeugt wird. Das Maskenbildsignal M wird sofort zu dem Schieberegister SR} übertragen, um ein neues Maskenbild zu erzeugen.

Das Ausgangssignal M' des Schieberegisters SRi ist ein Maskensignal, das in bezug auf das Maskenbildsignal /V/um „-ine Abtastung verzögert ist. Eine Einrichtung Co verwendet diese beiden Signale M und M', um die Maskenmuster zu zählen. Die dafür vorgesehene Schaltung ist in F i g. 5 dargestellt und soll im folgenden erläutert werden.

Die Schaltung weist logische Elemente auf und enthalt O-Flip-Flops Il und 12, /K-Flip-Flops 13 und 14 und einen Zähler 15, um als Eingangssignal ein Signal aufzunehmen, das synchron in bezug auf den Anstieg des Taktimpulses CP geformt ist, der durch die Anordnung nach F i g. 4 erhalten wird; dadurch wird das Muster gezählt.

Fig. 6 zeigt eine weitere Ausführungsform einer logischen Schaltung nach der vorliegenden Erfindung zur Erzeugung der Maskcnstruktur; dabei wird statt der räumlich-parallelen Schaltung nach I- i g. 4 eine vollständig zeitlich sequentielle Behandlung verwendet. Aus dem rechten Ausdruck von Gleichung (I) ist es bekannt, daß eine Maskenabbildung erzeugt werden kann durch Bildung von

λ/;;' = s: Mi;' = .S7

L₁

und anschließend des logischen Produktes davon. Dies kann einfach durchgeführt werden, indem Signalspeichereinrichtungen, wie beispielsweise Schreib/ Lese-Speicher 1, 2, 3, 4, 5 und 6 mit einer Speicherkapazität von K_ Bits pro Abtastzeile verwendet werden: darin werden Adressen mit Hilfe von rev crsiblen oder Zweirichtungszählern 7,8,9 A und 9 B gekennzeichnet. Das Eingangsbildsignal S für die (n+ l)-te Abtastung kann in die Speicher mit wahlfreiem Zugriff 1 und 4 für die Bildelemente 1 bis K_ auf der Abtastzeile eingeschrieben werden, indem die Zweirichiiingc7ählpr 7 nnH R vorwärts ako in Rirhliine auf den Höchststand, gezählt werden. Gleichzeitig damit wird das Maskenbildsignal M für die n-te Abtastzeile mit Hilfe der gleichen reversiblen Zähler in den Speichern 2 und 3 gespeichert. Anschließend werden die Zähler 7 und 8 zurückgesetzt, wonach wiederum eine Zählung in Vorwärtsrichtung mit dem Zähler 7 durchgeführt wird, während mit dem Zähler 8 eine Rückwärtszählung, also in Richtung O durchgeführt wird, um die gespeicherten Informationen auszulesen: dadurch werden die ijitdelemente von Nr. 1 an aufwärts nacheinander von den Speichern 1 und 2 ausgelesen, während die Bildelemente von Nr. K an nacheinander von den Speichern 3 und 4 ausgelesen werden. Wird eine Schaltung mit zwei Verzögerungselementen r pro Bildelement in bezug auf das Ausgangssignal des Speichers 1 und das Ausgangssignal des Speichers 2 eingesetzt, so ergibt sich Ri in Gleichung (3) mit dem Ergebnis, daß Mi*¹ erzeugt wird, das die Gleichung (7) erfüllt In bezug auf die Speicher 3 und 4 wird in ähnlicher Weise AfU⁺¹ erzeugt, das Gleichung (8) erfüllt An dem Ausgang des UND-Gliedes 10 wird also ein Maskenmustersignal Merzeugt, das dem durch die vorher beschriebene Ausführungsform erzeugten ähnelt wenn im einzelnen der folgende Betriebsablauf stattfindet: Der Speicher 5 speichert M'k¹ , wenn mit dem reversiblen Zähler 9 A in Vorwärtsrichtung, also in Richtung auf seinen Höchst-

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stand, gezählt wird; der Speicher 6 speichert MH'. so erzeugte Maskenmustersignal M kann durch die

wenn der reversible Zähler 9 B in Rückwärtsrichtung. Speicher 2 und 3 auf die gleiche Weise gelesen werden,

also in Richtung Null zählt; dann zählen die reversiblen wie es oben beschrieben wurde. Das Ausgangssignal der

Zähler 9 A und 9 B synchron mit dem zunächst Zählschaltung Co für den konvexen Bereich stellt also

beschriebenen Lesevorgang für ein neues Bildeingangs- > wie bei der vorherigen Ausführungsform die Zahl der

signal 5 wieder in Vorwärtsrichtung, um dadurch Muster dar; dabei sind Mund Wdie Eingangssignale zu

A/l*¹ auszulesen; und dann wird hiervon mit Hilfe des dieser Schaltung und M' das Ausgangssignal des

UNl' Gliedes IO das logische Produkt genommen. Das Speichers 2.

Hierzu 5 IJkilt Zeicliniumen

Claims (2)

1. Patentansprüche;

   1, Zählvorrichtung zum Zählen von Mustern in einem mittels Zeilenabtastung zu analysierenden Bild, mit einer Ar-elementigen Speichereinrichtung zum zwischenzeitlichen Speichern von A: Abschnitten einer abgetasteten Zeile, sowie einer Vorrichtung zum Vergleichen der Information von zwei nacheinander abgetasteten Zeilen und zur Bildung to von Maskensignalen für ein Maskenbild, das aus jedem festgestellten Muster dadurch entsteht, daß in Richtung der Zeilenfolge geöffnete konkave Bereiche des Musters aufgefüllt werden, und eine Zählschaltung zum Zählen der in der Zeilenfolge tiefstliegenden konvexen Bereiche der Maskenbilder, dadurch gekennzeichnet, daß eine zusätzliche Ar-elementige Speichereinrichtung (SR2; 2, 3) vorgesehen ist zur Aufnahme von Ar für die zuvor abgeästete Zeileninformation gebildeten Maskensignalen, daß eine logische Schaltung (Ci, r, F i g. 6B) zum Generieren weiterer Ar Maskensignale aus den in den Speichereinrichtungen (SR 1, SR 2-, 1, 4, 2, 3) gespeicherten Signalen vorgesehen ist, weiche dann an einer betreffenden Stelle ein Maskensignal erzeugt, wenn entweder an dieser Stelle ein Mustersignal abgetastet wurde, oder wenn in der vorhergehenden Zeile an derselben Stelle ein Maskensignal erzeugt wurde und auf jeder Seite dieser Stelle in derselben Zeile mindestens ein Signal in desselben Musters abgetastet wurde.
2. 2. Zählvorrichtung nach Airrpruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die logische Schaltung zum Generieren weiterer k Maskcnsigr^le aus Argleichen Elementen (Q) besteht, die jeweils gemäß folgender « Formeln generierte Maskensignale (Mp⁺ ') abgeben: