CN110333254A - 图像处理装置、异物检查装置、图像处理方法以及异物检查方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种图像处理装置、异物检查装置、图像处理方法以及异物检查方法。能够进行高精度的异物检查。具备背景值设定部，基于位于关注像素的附近并且相对于关注像素处于预先设定的位置关系的至少一个参照像素的第1像素值来设定视为背景值的值，将该值设定为关注像素的背景值。

Description

图像处理装置、异物检查装置、图像处理方法以及异物检查 方法
技术领域
本发明涉及图像处理装置、异物检查装置、图像处理方法以及异物检查方法。
背景技术
锂离子二次电池等的非水电解液二次电池被广泛用于个人计算机、移动电话以及便携信息终端等的电池。特别地，锂离子二次电池相比于以往的二次电池，作为减少CO2的排出量并且有助于节省能量的电池而被关注。
以往，非水电解液二次电池用隔板相对于芯体被卷绕而成的隔板卷绕体的开发正在进行。并且，正在致力于研究对附着于该隔板卷绕体的异物进行检测的异物检查。
作为能够应用于上述异物检查的检查的一个例子，举例专利文献1中公开的技术。专利文献1中公开的技术中，根据检查对象物的图像数据，对各像素的浓度值进行累计并计算累计值，通过将该累计值与规定的阈值进行比较，来检测缺陷。另外，专利文献1所涉及的阈值可基于图像数据而被依次更新。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本公开专利公报“特开2005-265467号公报(2005年9月29日公开)”
由于检查对象物内的电磁波透过率的分布，根据检查对象物内的位置，图像中的明亮度会不同。例如，贴付于检查对象物的标签的图像相比于该检查对象物本身的图像，处于显著变暗的趋势。此外，该明亮度也根据由电磁波以及检查对象物形成的、阴影的有无以及形成区域而变化。
在专利文献1中公开的技术中，未假定此情况，因此由于参照检查对象物的图像中的显著变暗的部分来设定阈值，阈值可能变得不适当。其结果，产生异物检查的精度可能降低的问题。
发明内容
本发明的一方式的目的在于，实现能够进行高精度的异物检查的、图像处理装置、异物检查装置、图像处理方法以及异物检查方法。
为了解决上述的课题，本发明的一实施方式所涉及的图像处理装置针对拍摄了检查图像中成为背景的检查对象物与相对于背景具有对比度的异物的图像，进行图像处理，上述图像处理装置具备：存储部，对与构成上述图像的多个像素分别对应的第1像素值进行存储；像素值运算部，将上述多个像素分别设为关注像素，对关注像素的第2像素值进行计算，第2像素值是该关注像素的第1像素值与该关注像素的背景值之差、或者该差相对于该背景值的比率；和背景值设定部，针对上述各关注像素，基于位于该关注像素的附近并且相对于该关注像素处于预先设定的位置关系的至少一个参照像素的第1像素值来设定视为背景值的值，将该值设定为该关注像素的上述背景值。
为了解决上述的课题，本发明的一实施方式所涉及的图像处理方法针对拍摄了检查图像中成为背景的检查对象物与相对于背景具有对比度的异物的图像，进行图像处理，上述图像处理方法包含：存储工序，对与构成上述图像的多个像素分别对应的第1像素值进行存储；像素值运算工序，将上述多个像素分别设为关注像素，对该关注像素的第2像素值进行计算，第2像素值是该关注像素的第1像素值与该关注像素的背景值之差、或者该差相对于该背景值的比率；和背景值设定工序，针对上述各关注像素，基于位于该关注像素的附近并且相对于该关注像素处于预先设定的位置关系的至少一个参照像素的第1像素值来设定视为背景值的值，将该值设定为该关注像素的上述背景值。
通过本发明的一方式，能够进行高精度的异物检查。
附图说明
图1是表示本发明的一方式所涉及的异物检查装置的概略结构的图。
图2是图像传感器的主面的俯视图。
图3是表示多个参照像素的设定例的俯视图。
图4是表示基于图像处理装置的图像处理的流程的流程图。
图5将由存储部存储的各第1像素值与图2所示的多个像素分别建立对应来表示。
图6将图5所示的各第1像素值、以及基于针对各像素而设定的背景值而由像素值运算部计算出的各第2像素值与图2所示的多个像素分别建立对应来表示。
图7将基于图6所示的各第2像素值而由像素值累计部累计的各累计值与图2所示的多个像素分别建立对应来表示。
图8是表示包含电磁波产生源中的电磁波的产生部分的中心和某一个像素的四角的四角锥的立体图。
图9是表示图1所示的异物检查装置的第1变形例的概略结构的图。
图10是表示图1所示的异物检查装置的第2变形例的概略结构的图。
图11是对基于旋转机构的检查对象物的旋转进行说明的图。
图12是表示将X射线用作为电磁波的异物检查装置中的、针对像素值累计部的有效性进行了验证的结果的表。
-符号说明-
1 检查对象物
11 芯体
12 非水电解液二次电池用隔板
13 异物
14 胶带或者标签
15 轴
2 电磁波产生源
21 电磁波
22 电磁波的产生部分的中心
23 四角锥
3 图像传感器
31 主面
32 像素
33 关注像素
34 参照像素
35 不合适像素
36～38 像素群
4 图像处理装置
41 存储部
42 像素值运算部
43 背景值设定部
44 像素值累计部
5 移动机构
6 旋转机构
100、101、102 异物检查装置
具体实施方式
图1是表示本发明的一方式所涉及的异物检查装置100的概略结构的图。图2是图像传感器3的主面31的俯视图。
异物检查装置100对附着于检查对象物1的异物13进行检测。检查对象物1是非水电解液二次电池用隔板12相对于芯体11卷绕而成的隔板卷绕体。其中，检查对象物1也可以是非水电解液二次电池用隔板12以外的薄膜相对于芯体11卷绕而成的对象物，也可以不是薄膜相对于芯体11卷绕而成的对象物。异物检查装置100具备：电磁波产生源2、图像传感器3以及图像处理装置4。
电磁波产生源2向检查对象物1的侧面的一侧照射电磁波21。电磁波21透过检查对象物1以及异物13，从检查对象物1的侧面的另一侧出来。所谓检查对象物1各自的侧面，是由非水电解液二次电池用隔板12的宽度方向端部分别构成的面。所谓非水电解液二次电池用隔板12的宽度方向，是沿着非水电解液二次电池用隔板12的面的方向，即非水电解液二次电池用隔板12的制造工序中相对于非水电解液二次电池用隔板12被传送的方向垂直的方向。这里，作为电磁波21，应用从电磁波产生源2放射状地出射的X射线。
图像传感器3具有主面31。在主面31，设置接受透过检查对象物1以及异物13的电磁波21并构成该电磁波21的图像的多个像素32。为了图示方便，图2中，选取多个像素32之中被配置为15行15列的矩阵状的225个像素32来表示。这里，作为图像传感器3，应用X射线图像传感器。
可以说多个像素32所构成的图像是对检查图像中成为背景的检查对象物1和相对于背景具有对比度的异物13进行拍摄得到的图像。
在本实施方式中，说明为异物13是例如金属异物等相比于检查对象物1使透过的X射线更大地衰减的材质。在该情况下，可以说多个像素32所构成的图像是透过包含异物13的检查对象物1、且相比于检查对象物1被附着于检查对象物1的异物13更大地衰减的电磁波21的图像。
另外，异物13也可以相反地，例如是形成于检查对象物1内的空洞缺陷(气泡)等相比于检查对象物1使透过的X射线更小地衰减的材质。在该情况下，也可以说多个像素32所构成的图像是透过包含异物13的检查对象物1、且相比于检查对象物1被附着于检查对象物1的异物13更小地衰减的电磁波21的图像。
在任何情况下，多个像素32所构成的图像都是对检查图像中成为背景的检查对象物1和相对于背景具有对比度的异物13进行拍摄得到的图像。
图像处理装置4对多个像素32所构成的图像进行图像处理。图像处理装置4具备：存储部41、像素值运算部42、背景值设定部43以及像素值累计部44。
存储部41例如包含公知的存储介质。存储部41对构成图像处理装置4进行图像处理的上述图像的、与多个像素32分别对应的像素值进行存储。以下，将存储部41所存储的像素值称为第1像素值。本申请说明书中，第1像素值以及后述的背景值是对应的图像越亮、为越大的值，但针对该图像的明亮度的大小关系也可以反转。
图3是表示多个参照像素34的设定例的俯视图。图3中多个参照像素34是通过阴影来图示的多个像素32。参照像素34如后面所述，是为了设定对应的关注像素33的背景值所必需的像素32。
像素值运算部42例如包含CPU(Central Processing Unit)或者硬件逻辑。以下，作为一个例子，对图3所示的关注像素33进行说明。关注像素33如后面所述，是通过对应的多个参照像素34来设定其背景值的像素32。像素值运算部42将多个像素32分别设为关注像素33，基于存储于存储部42的第1像素值，计算该关注像素33的第2像素值。换言之，像素值运算部42对各像素32的第2像素值进行计算。
这里，分别关于关注像素33以及上述各像素32，第2像素值是第1像素值与背景值的差的、相对于该背景值的比率。可以说该背景值是相当于基于检查对象物1的电磁波21的衰减量的值。换句话说，分别关于关注像素33以及上述各像素32，第2像素值是“(第1像素值-背景值)/背景值”。由于第2像素值的运算结果是求取该差相对于该背景值的比率，因此也称为相对浓度。
背景值设定部43例如包含CPU或者硬件逻辑。背景值设定部43针对各关注像素33，基于位于关注像素33的附近并且相对于关注像素33处于预先设定的位置关系的参照像素34的第1像素值来设定视为背景值的值，并将该值设定为关注像素33的背景值。这里所谓的各关注像素33相当于上述各像素32。
像素值累计部44对属于特定的连续区域的像素群的各第2像素值进行累计。
图4是表示基于图像处理装置4的图像处理的流程的流程图。
若多个像素32构成电磁波21的图像，首先，存储部41对与多个像素32分别对应的第1像素值进行存储。该处理相当于图4的步骤S1。图5中，将由存储部41存储的各第1像素值与图2所示的多个像素32分别建立对应来表示。图5表示上述225个像素32之中，中央的5×5＝25个像素32构成被检查对象物1以及异物13衰减的电磁波21的图像、其他的像素32构成被检查对象物1衰减的电磁波21的图像的例子。该中央的25个像素32与像素群37对应。图5中，A1以及A2的定义如下。
A1：与基于检查对象物1的电磁波21的衰减量对应的第1像素值
A2：与基于检查对象物1以及异物13的电磁波21的衰减量对应的第1像素值
接着，背景值设定部43针对各像素32，设定背景值。该处理相当于图4的步骤S2。通过背景值设定部43设定背景值，在异物检查装置100中，起到以下的效果。
即，通过上述的结构，基于位于关注像素33的附近的参照像素34的第1像素值来设定背景值。由此，在例如基于X射线的透过检查中，在对透过率虽稍有偏差但相对较高的检查对象物1、和该检查对象物1中包含且透过率相对较低的异物13进行检测的情况下，能够得到减少了该偏差的影响的第2像素值。并且，通过参照第2像素值来检测异物13，能够进行高精度的异物检查。
即，通过上述的结构，能够消除检查对象物1中的透过率的分布。例如，即使与该分布对应的、透过率相对于检查对象物1内的位置的斜率中的等高线不是直线，只要该等高线的曲率较低，就能够大概准确地、即极少误差地设定背景值，并且能够计算正确的第2像素值。
然而，在本实施方式中，电磁波产生源2通过让电子碰撞金属板来产生X射线，但由于电子所碰撞的场所被加热，因此为了改变碰撞电子的该金属板的场所，该金属板振动。由此，电磁波产生源2不是点状而是面状地产生该X射线。其结果，在电磁波产生源2将该X射线照射为电磁波21的情况下，每当拍摄时，电磁波21的图像的明亮度的分布就能够产生偏差。此外，由于在电磁波21的图像产生的噪声，每当拍摄时，电磁波21的图像的明亮度的分布就能够产生偏差。在这种情况下，也能够通过上述结构，得到减少了上述偏差的影响的第2像素值。
通过避开第1像素值极大的像素32以及第1像素值极小的像素32来设定参照像素34，能够防止背景值从所希望的值明显偏离。结果，能够得到减少了上述偏差的影响的第2像素值。
参照像素34只要被设定至少一个即可，但优选如图3所示那样是多个。由此，由于为了设定设为背景值的值而可使用的第1像素值的数量增加，因此能够扩大背景值的设定方法的选项。以下对该选项进行说明。
如图3所示，优选多个参照像素34是被配置为包围对应的关注像素33的多个像素32。
通过上述的结构，在具有不相应为用于设定背景值的值的第1像素值的不合适像素35集中位于某个参照像素34及其附近的情况下，能够减小不合适像素35占用多个参照像素34的比例。因此，能够减少不合适像素35的第1像素值对背景值的设定有负面影响的可能性。
即，图3中，若将被赋予斜线的各像素32设为不合适像素35，则多个不合适像素35集中于图中左上。通过上述结构，虽然也存在相应于不合适像素35的参照像素34，但不相应于不合适像素35的参照像素34较多存在。这样，能够减小不合适像素35占用多个参照像素34的比例。
另外，作为不合适像素35的一个例子，举例构成透过贴付于检查对象物1的胶带或者标签14的电磁波21的图像的像素32。由这些像素32得到的第1像素值相比于由构成透过检查对象物1本身的电磁波21的图像、即没有阴影的图像的像素32得到的第1像素值，具有成为极小值的趋势。
如图3所示，优选多个参照像素34在从对应的关注像素33观察的情况下，是在行方向以及列方向被对称配置的多个像素32。另外，该行方向以及该列方向分别对应于图3中“行方向”以及“列方向”。
此外，可以说图3所示的多个参照像素34是将像素群36以关注像素33为中心4次旋转对称地配置的。这样，优选多个参照像素34是以对应的关注像素33为中心，n(n是2以上的整数)次旋转对称地配置的多个像素32。
通过上述的结构，即使在不合适像素35相对于关注像素33集中位于任何方向的情况下，也能够减小不合适像素35占用多个参照像素34的比例。因此，能够减少不合适像素35的第1像素值对背景值的设定有负面影响的可能性。
即，图3中，多个不合适像素35集中于从关注像素33朝向图中左上的方向。通过上述的结构，虽然也存在相应于不合适像素35的参照像素34，但不相应于不合适像素35的参照像素34较多存在。这样，能够减小不合适像素35占用多个参照像素34的比例。
例如，在异物检查装置100中需要改变拍摄检查对象物1的朝向的情况下，伴随于此，多个不合适像素35集中的位置也变化。由于异物检查装置100中难以充分控制检查对象物1的朝向，因此不可避免地与检查对象物1的朝向变化的情况同样地，多个不合适像素35集中的位置变化。通过异物检查装置100，在拍摄检查对象物1的朝向的变化前以及变化后这两方，能够减小不合适像素35占用多个参照像素34的比例。因此，可以说异物检查装置100对于拍摄检查对象物1的朝向的依赖性较小。
另外，图3中，多个参照像素34是相互不分离地被配置为包围关注像素33的多个像素32，但并不限定于此。即，也可以至少一个参照像素34与其他参照像素34分离配置。例如，也可以各参照像素34分散存在。此外，也可以多个参照像素34被分为多个框，各框分散存在，构成同一框的各参照像素34相邻。
背景值设定部43将多个参照像素34各自的第1像素值的中央值、或者除去最大值以及最小值的值之中处于预先设定的顺序的值设定为背景值。该中央值在多个参照像素34各自的第1像素值的总数是2p(p是自然数)个的情况下，是第p个大的第1像素值与第p+1个大的第1像素值的平均值，在该总数是2p+1个的情况下，是第p+1个大的第1像素值。此外，优选除去该最大值以及最小值的值之中预先设定的顺序是根据噪声等的特性，容易求取本来的背景值的顺序。作为该顺序而优选的值是尽量接近于该总数的一半的值的情况较多，但也存在优选根据检查对象物1的形状以及/或者配置，例如使用最频值的考虑方法来决定该顺序的情况。这是针对多个参照像素34来求取明亮度的直方图、基于出现频率的高度来决定该预先设定的顺序(例如，采用出现频率最高的明亮度所对应的顺序)的方法。
通过上述的结构，能够容易防止多个参照像素34各自的第1像素值之中、极端大的值或者极端小的值被设定为背景值的情况。换句话说，能够防止背景值表示不当到极端明亮的背景、或者不当到极端阴暗的背景。此外，能够容易防止由于该影响，导致背景值与本来的值较大偏离的情况。因此，能够通过拍摄的图像来设定适合的背景值。
例如，在某个参照像素34所构成的图像中包含噪声的情况下，该参照像素34的第1像素值能够成为极端大的值或者极端小的值。可以说异物检查装置100减少了由于这样的噪声导致其值紊乱的第1像素值被应用为背景值的可能性。
背景值设定部43也能够应用于在使检查对象物1以及异物13反射电磁波21的异物检查中，对相当于基于检查对象物1的电磁波21的衰减量的背景值进行设定的情况。
接着，像素值运算部42对各像素32的第2像素值进行计算。该处理相当于图4的步骤S3。图6中，将图5所示的各第1像素值、以及基于针对各像素32而设定的背景值并由像素值运算部42计算出的各第2像素值与图2所示的多个像素32分别建立对应来表示。图6中，B1以及B2的定义如下。
B1：B1＝(A1-对应的像素32的背景值)/对应的像素32的背景值
B2：B2＝(A2-对应的像素32的背景值)/对应的像素32的背景值
另外，理想地，A1与对应的像素32的背景值相同，B1为0。各第2像素值为与异物13中的像素32所对应的部分的厚度相应的值。
接着，像素值累计部44对属于特定的连续区域的像素群的各第2像素值进行累计。该处理相当于图4的步骤S4。
图7中，将基于图6所示的各第2像素值而由像素值累计部44累计的各累计值与图2所示的多个像素32分别建立对应来表示。图7中，表示将多个像素32分别设为关注像素33、将以关注像素33为中心而被设置为3行3列的总计9个像素32设为连续区域，对属于该连续区域的像素群38所对应的该9个像素32的各第2像素值进行累计的例子。图7中，C1～C7的定义如下。
C1：C1＝9＊B1
C2：C2＝8＊B1+1＊B2
C3：C3＝7＊B1+2＊B2
C4：C4＝6＊B1+3＊B2
C5：C5＝5＊B1+4＊B2
C6：C6＝3＊B1+6＊B2
C7：C7＝9＊B2
如上所述，电磁波产生源2不是点状而是面状地产生X射线。其结果，在电磁波产生源2将该X射线照射为电磁波21的情况下，电磁波21的图像产生模糊。因此，图像上的异物13的像中，本来应反映到某个像素32的衰减量的一部分被反映到该像素32的周边的像素32。
此外，X射线与可见光不同，难以使用透镜，缩小光斑直径或者转换为平行光。因此，相比于使用可见光的情况，图像中包含的异物13的像容易产生模糊。
但是，通过上述的结构，通过对属于特定的连续区域的像素群的第2像素值进行累计后，将该连续区域的大小设定为大于作为检测对象的异物13的大小，能够对该异物13导致产生的X射线的衰减量的总和进行计算。因此，能够检测图像中包含的异物13的像。其结果，能够减少异物13的检测遗漏的产生风险。此外，即使在图像产生模糊的情况下，也活用能够减少异物13的检测遗漏的产生风险这一优点，比以往缩短图像拍摄中的曝光时间。另外，即使像素值累计部44是取代各第2像素值而对存储部41所存储的各第1像素值进行累计的结构，也能够得到这些效果。
若对以上进行总结，特定的连续区域至少是比包含构成被检查对象物1以及异物13衰减的电磁波21的图像的全部像素32的区域大的区域。
此外，更加优选该特定的连续区域是比还包含与该图像中的异物13的模糊对应的全部像素32的区域大的区域。这样，能够更加可靠地检测上述图像中包含的异物13的像。
另外，上述特定的连续区域也可以适当调整为至少包含与图像中的异物13的模糊对应的像素的程度。
此外，属于特定的连续区域的多个像素32各自的第2像素值的累计值为与异物13中的该多个像素32所对应的部分的体积相应的值。因此，能够推断异物13的一部分或者全部的体积，因此能够判定具有某一定以上的体积的异物13的有无。换句话说，通过上述的结构，能够推断异物13的立体的尺寸。
对作为X射线的电磁波21的衰减量与异物13的体积的关系详细进行说明。异物13的体积相当于异物13的立体的尺寸。以下，说明为异物13的尺寸微小。具体地，微小的异物13的尺寸例如是收敛于直径0.05mm以上并且直径0.3mm以下的球的程度的尺寸。
电磁波21的透过率T可通过下述的式(1)来求取。另外，式(1)中，a是电磁波21透过的物质的吸收系数，z是电磁波21透过该物质的长度的合计。另外，在电磁波21向该物质的入射是一次的情况下，z是沿着电磁波21透过方向的该物质的厚度。作为电磁波21向该物质的入射是多次的情况的一个例子，举例该物质的内部存在空洞，或者该物质弯曲的情况。
【式1】
T＝e-az…(1)
此外，关于由于电磁波21透过异物13，导致电磁波21的图像变暗何种程度，能够通过1-T来表示。将该1-T称为遮挡率。
图8是表示包含电磁波产生源2中的电磁波21的产生部分的中心22和某一个像素32的四角的四角锥23的立体图。下述的式(2)中表示四角锥23中，针对异物13对遮挡率进行积分的计算。式(2)的运算结果为由于该像素32中的异物13导致的电磁波21的强度的衰减率。另外，式(2)中，x所对应的x方向以及y所对应的y方向均相对于异物13的厚度方向垂直，并且相互垂直。
【式2】
∫∫(1-e-az)dxdy…(2)
这里，在异物13的尺寸微小的情况下，在异物13周边，与像素32的面大致平行的四角锥23的剖面尺寸几乎一定。由此，在异物13周边，四角锥23能够近似于长方体。此外，在z与0几乎相等时，下述的式(3)成立。
【式3】
(1-e-az)≈az…(3)
由此，像素32中的异物13所导致的电磁波21的强度的衰减率能够通过下述的式(4)来近似。
【式4】
a∫∫zdxdy…(4)
并且，式(4)的运算结果相当于上述长方体与异物13重合的部分的体积。由以上可知，作为X射线的电磁波21的衰减量与异物13的体积之间存在相关性。换句话说，能够按照多个像素32的每一个，基于上述的相对浓度，求取与对应的上述长方体重合的异物13的体积。
这里补充，将相对浓度(之前定义的B1以及B2)或者其累计值(之前定义的C1～C7)转换为异物13的体积的机制。将基于检查对象物1的电磁波21的衰减量所对应的第1像素值(理想地，与背景值相等)设为L。L与基于异物13的T相乘得到的LT为实际的第1像素值。L是根据电磁波21内的位置而不同的值。换言之，L是x、y的函数L(x，y)。第2像素值可通过(LT-L)/L＝(T-1)来表示，因此将其与-1相乘并对x、y进行积分得到的结果、即式(2)与式(4)近似一致。若将由式(2)求出的值除以比例系数a，则能够求取异物13的体积。另外，在使用第1像素值与背景值的差的累计值的情况下，(T-1)为L(T-1)。在该情况下，为了推断异物13的体积，L需要是常量。换言之，也能够使用该差的累计值来推断检查对象物1不包含异物13。
像素值累计部44将多个像素32分别设为关注像素33，对属于包含关注像素33的特定的连续区域的像素群的各第2像素值进行累计。
通过上述的结构，通过对设定为检测下限值的异物13的体积所大致对应的连续区域进行设定，将异物13所对应的累计值使用为阈值，能够选择性地检测具有检测下限值以上的体积的异物13。
优选像素值累计部44对具有表示衰减量大于阈值的值的第2像素值并且形成连续区域的多个像素32各自的第2像素值进行累计。优选该阈值是不会按照多个像素32的每一个、被电磁波21的图像产生的噪声或模糊所左右而能够明确掌握电磁波21被异物13衰减的值。
具有表示衰减量大于阈值的值的第2像素值并且形成连续区域的多个像素32能够视为一个独立的异物13所对应的像素。因此，能够推断一个独立的异物13的体积。
此外，像素值累计部44也可以针对作为累计对象的至少2个第2像素值进行加权。
例如，在异物13是球体的情况下，由于越从异物13的中央朝向边缘，与电磁波21重合的异物13的体积越小，因此可预料图像变亮。并且，以将与异物13对应得到的值最大化为目的，作为该加权的一个例子，考虑在累计对各第2像素值进行加权，以使得越是接近异物13的边缘的位置所对应的第2像素值，对累计值的贡献越小。
这样，像素值累计部44通过根据作为检测对象的假定异物13的形状(例如，球体、多面体等)，对各第2像素值分别进行加权并得到累计值，从而更加能够在没有遗漏图像中的异物13的像的情况下进行检测。
异物检查装置100具备作为X射线图像传感器的图像传感器3和图像处理装置4，存储部41将由该X射线图像传感器获取的图像的像素值存储为第1像素值。
其中，电磁波21并不限定于X射线。作为X射线以外的电磁波21的一个例子，举例可见光、红外线等公知的各种电磁波。伴随于此，针对图像传感器3，也能够适当选择适合于电磁波21的种类的传感器。作为X射线图像传感器以外的图像传感器3的具体例，举例FPD(Flat Panel Detector：平板检测器)。
此外，作为第2像素值，也可以取代上述的相对浓度，使用第1像素值与背景值之差。其中，为了推断异物13的体积，适合将该相对浓度用作为第2像素值。
此外，异物检查装置100中，是图像处理装置4被设置于图像传感器3的外部的结构。但是，也可以是图像处理装置4被设置于图像传感器3的内部的结构。
图9是表示图1所示的异物检查装置100的第1变形例即异物检查装置101的概略结构的图。另外，以下，为了方便说明，针对具有与之前说明的部件相同的功能的部件，赋予相同的符号并不重复其说明。异物检查装置101在异物检查装置100的结构的基础上，还具备移动机构5。
可以说检查对象物1在电磁波21的入射侧所对应的电磁波产生源2侧的侧面与电磁波21的出射侧所对应的图像传感器3侧的侧面之间，具有厚度。另外，该厚度的方向与图9中“MZ方向”对应。移动机构5使检查对象物1在相对于MZ方向大致垂直的方向平行移动。具体而言，移动机构5使检查对象物1在沿着相对于MZ方向大致垂直的面的某一个方向移动，以使得横穿电磁波产生源2与图像传感器3之间。另外，与检查对象物1的移动方向平行的方向对应于图9中“MY方向”。
此外，图像传感器3是TDI(Time Delay Integration，时间延迟积分)传感器。在图像传感器3是TDI传感器的异物检查装置101中，按照下述的要领来对附着于检查对象物1的异物13进行检测。
首先，如上述那样，通过移动机构5来使检查对象物1平行移动，并且对由移动机构5平行移动的检查对象物1照射电磁波21。然后，图像传感器3的多个像素32接受透过检查对象物1的电磁波21，从多个像素32所构成的电磁波21的图像检测异物13。多个像素32针对多个定时构成电磁波21的图像，由此，按照每个检查阶段，构成检查对象物1中的同一位置的图像。另外，各检查阶段包含图3中在列方向排列的多个像素32。该多个定时换言之，是检查对象物1处于相互不同的位置的多个状态。并且，通过将按照该检查阶段的每一个构成的、检查对象物1中的同一位置的图像重合，得到使异物13显著化的图像，来检测异物13。
通过异物检查装置101，能够在使具有厚度的检查对象物1移动并进行的检查中，抑制基于模糊的检查能力的降低，实现检查的高效率化，并且减少异物的检测遗漏的产生风险。
图10是表示图1所示的异物检查装置100的第2变形例即异物检查装置102的概略结构的图。图11是对基于旋转机构6的检查对象物1的旋转进行说明的图。异物检查装置102在异物检查装置100的结构的基础上，还具备旋转机构6。
旋转机构6使检查对象物1按照在从电磁波21的入射侧朝向电磁波21的出射侧的方向、即与MZ方向平行的方向延伸的轴15旋转。如图11所示，轴15相当于检查对象物1的中心轴。
此外，图像传感器3是TDI传感器。在图像传感器3是TDI传感器的异物检查装置102中，按照下述的要领来检测附着于检查对象物1的异物13。
首先，如上述那样通过旋转机构6来使检查对象物1旋转，并且对通过旋转机构6而旋转的检查对象物1照射电磁波21。然后，图像传感器3的多个像素32接受透过检查对象物1的电磁波21，之后到检测异物13为止的要领在异物检查装置101和异物检查装置102中相同。
通过使检查对象物1平行移动或者旋转并进行检查，能够实现检查的高效化。另一方面，在使具有厚度的检查对象物1平行移动或者旋转并进行的检查中，异物13的像模糊成为问题。即，在使用作为TDI传感器的图像传感器3来按照上述任意一个要领对附着于检查对象物1的异物13进行检测的情况下，在各检查阶段构成的图像中，异物13可能在MY方向模糊。特别是，在检查对象物1的厚度较大的情况下，该趋势显著。
异物检查装置101以及异物检查装置102分别具备图像处理装置4、特别是像素值累计部44，因此由于与异物检查装置100相同的原理，能够减少异物13的检测遗漏的产生风险。关于也能够比以往缩短图像拍摄中的曝光时间，也与异物检查装置100相同。
以下，对将X射线用作为电磁波21的异物检查装置100中的像素值累计部44的有效性进行了验证。图12是表示该验证的结果的表。
首先，对包含异物13的检查对象物1的图像拍摄4次，分别设为图12中“异物图像1”～“异物图像4”。此外，对不包含异物13的检查对象物1的图像拍摄13次，分别设为图12中“无异物图像1”～“无异物图像13”。
分别针对这些图像，关于某个关注像素33，分别按照下述定义的手法1～手法7，求出浓度值。其中，关于手法3～手法7，在求取各第2像素值的平均值的阶段，使用各第2像素值的累计值。
手法1：以关注像素33为中心并设为3行3列的总计9个像素32的各第2像素值之中，将第三小的值设为浓度值
手法2：以关注像素33为中心并设为3行3列的总计9个像素32的各第2像素值之中，将最小的值、第二小的值、第三小的值的平均值设为浓度值
手法3：将以关注像素33为中心并设为3行3列的总计9个像素32的各第2像素值的平均值设为浓度值
手法4：将以关注像素33为中心并设为4行4列的总计16个像素32的各第2像素值的平均值设为浓度值
手法5：将以关注像素33为中心并设为5行5列的总计25个像素32的各第2像素值的平均值设为浓度值
手法6：针对将以关注像素33为中心并设为5行5列的总结25个像素32的各第2像素值，将按照规定的正态分布进行加权得到的值的平均值设为浓度值
手法7：针对以关注像素33为中心并设为5行5列的总计25个像素32的各第2像素值，将按照与手法6不同的(具体而言，改变了加权中使用的高斯加权的方差的)正态分布进行加权得到的值的平均值设为浓度值
并且，分别针对手法1～手法7，求取下述定义的最差S、最差N以及最差S/最差N比。
最差S：“异物图像1”～“异物图像4”各自的浓度值之中，最接近于0％的
最差N：“无异物图像1”～“无异物图像13”各自的浓度值之中，最远离0％的
最差S/最差N比：最差S相对于最差N的比率
另外，若最差S/最差N比大于1，则视为可分别适当地区分“异物图像1”～“异物图像4”和“无异物图像1”～“无异物图像13”，因此可以说可充分抑制没有虚报(与没有异物13无关地，设为检测到异物13的现象)的状态下的异物13的检测遗漏。此外，由于最差S/最差N比越大，越可视为该区分更加明确，因此可以说没有虚报的状态下的异物13的检测遗漏的抑制效果较高。
通过图12可知，分别在手法3～手法7中，由于最差S/最差N比大于1，因此可充分抑制没有虚报的状态下的异物13的检测遗漏。另一方面，通过图12可知，分别在手法1以及手法2中，由于最差S/最差N比小于1，因此未充分抑制没有虚报的状态下的异物13的检测遗漏。特别地，随着向手法3、手法4、手法5移动，换言之，随着累计第2像素值的对象的像素32的数量变多，最差S/最差N比变大，因此可以说没有虚报的状态下的异物13的检测遗漏的抑制效果变高。
根据以上的结果可知，通过对属于包含关注像素33的连续区域的像素群的各第2像素值进行累计，对没有虚报的状态下的异物13的检测遗漏进行抑制的效果提高，因此可知异物检查装置100中的像素值累计部44的有效性。
(总结)
本发明的一实施方式所涉及的图像处理装置针对拍摄了检查图像中成为背景的检查对象物、与相对于背景具有对比度的异物的图像，进行图像处理，上述图像处理装置具备：存储部，对与构成上述图像的多个像素分别对应的第1像素值进行存储；像素值运算部，将上述多个像素分别设为关注像素，对该关注像素的第1像素值与该关注像素的背景值之差、或者该差相对于该背景值的比率、即该关注像素的第2像素值进行计算；和背景值设定部，针对上述各关注像素，基于位于该关注像素的附近并且相对于该关注像素处于预先设定的位置关系的至少一个参照像素的第1像素值来设定视为背景值的值，将该值设定为该关注像素的上述背景值。
本发明的一实施方式所涉及的图像处理方法针对拍摄了检查图像中成为背景的检查对象物、与相对于背景具有对比度的异物的图像，进行图像处理，上述图像处理方法包含：存储工序，对与构成上述图像的多个像素分别对应的第1像素值进行存储；像素值运算工序，将上述多个像素分别设为关注像素，对该关注像素的第1像素值与该关注像素的背景值之差、或者该差相对于该背景值的比率、即该关注像素的第2像素值进行计算；和背景值设定工序，针对上述各关注像素，基于位于该关注像素的附近并且相对于该关注像素处于预先设定的位置关系的至少一个参照像素的第1像素值来设定视为背景值的值，将该值设定为该关注像素的上述背景值。
通过上述的结构，基于位于关注像素的附近的参照像素的第1像素值来设定背景值。由此，例如在基于X射线的透过检查中，在对透过率稍有偏差但相对较高的检查对象物、和包含于该检查对象物并透过率相对较低的异物进行检测的情况下，能够得到减少了该偏差的影响的第2像素值。并且，通过参照第2像素值来检测异物，能够进行高精度的异物检查。
通过上述的结构，能够消除检查对象物中的透过率的分布。例如，即使该分布所对应的、相对于检查对象物内的位置的透过率的斜率中的等高线不是直线，只要该等高线的曲率较低，就能够大体准确地、即极少误差地设定背景值，并且能够计算正确的第2像素值。
分别在本发明的一实施方式所涉及的图像处理装置以及图像处理方法中，上述至少一个参照像素是多个参照像素。
通过上述的结构，由于设定视为背景值的值可使用的第1像素值的数量增加，因此能够扩大背景值的设定方法的选项。
分别在本发明的一实施方式所涉及的图像处理装置以及图像处理方法中，上述多个参照像素包含被配置为包围对应的上述关注像素的多个像素。
通过上述的结构，在具有不相应为用于设定背景值的值的第1像素值的不合适像素集中位于某个参照像素及其附近的情况下，能够减小不合适像素占用多个参照像素的比例。因此，能够减少不合适像素的第1像素值对背景值的设定有负面影响的可能性。
分别在本发明的一实施方式所涉及的图像处理装置以及图像处理方法中，上述多个参照像素包含在从对应的上述关注像素观察的情况下，在行方向以及列方向被对称地配置的多个像素。
通过上述的结构，即使在不合适像素相对于关注像素集中位于任意方向的情况下，也能够在某种程度上减小不合适像素占用多个参照像素的比例。因此，能够减少不合适像素的第1像素值对背景值的设定有负面影响的可能性。
分别在本发明的一实施方式所涉及的图像处理装置以及图像处理方法中，上述多个参照像素包含以对应的上述关注像素为中心n(n是2以上的整数)次旋转对称地配置的多个像素。
通过上述的结构，即使在不合适像素相对于关注像素集中位于任意方向的情况下，也能够减少不合适像素占用多个参照像素的比例。因此，能够充分减少不合适像素的第1像素值对背景值的设定有负面影响的可能性。
在本发明的一实施方式所涉及的图像处理装置中，上述背景值设定部将上述多个参照像素各自的第1像素值的中央值、或者除去最大值以及最小值的值之中处于预先设定的顺序的值设定为上述背景值。
本发明的一实施方式所涉及的图像处理方法在上述背景值设定工序中，将上述多个参照像素各自的第1像素值的中央值、或者除去最大值以及最小值的值之中处于预先设定的顺序的值设定为上述背景值。
通过上述的结构，容易防止将多个参照像素各自的第1像素值之中、极端大的值或者极端小的值设定为背景值。此外，容易防止由于该影响，导致背景值从本来的值较大偏离。因此，通过拍摄的图像能够设定适合的背景值。
本发明的一实施方式所涉及的异物检查装置具备X射线图像传感器和上述图像处理装置，上述存储部将由上述X射线图像传感器获取的图像的像素值存储为上述第1像素值。
本发明的一实施方式所涉及的异物检查方法包含上述图像处理方法，上述存储工序中，将由X射线图像传感器获取的图像的像素值存储为上述第1像素值。
通过上述的结构，上述异物检查装置以及上述异物检查方法分别起到与上述图像处理装置以及上述图像处理方法相同的效果。
本发明并不限定于上述的各实施方式，在权利要求所示的范围内能够进行各种变更，将不同实施方式中分别公开的技术手段适当地组合而得到的实施方式也包含于本发明的技术范围。

Claims (14)

1.一种图像处理装置，针对拍摄了检查图像中成为背景的检查对象物与相对于背景具有对比度的异物的图像，进行图像处理，
上述图像处理装置具备：
存储部，对与构成上述图像的多个像素分别对应的第1像素值进行存储；
像素值运算部，将上述多个像素分别设为关注像素，对该关注像素的第2像素值进行计算，其中上述第2像素值是该关注像素的第1像素值与该关注像素的背景值之差、或者该差相对于该背景值的比率；和
背景值设定部，针对上述各关注像素，基于位于该关注像素的附近并且相对于该关注像素处于预先设定的位置关系的至少一个参照像素的第1像素值来设定视为背景值的值，将该值设定为该关注像素的上述背景值。
2.根据权利要求1所述的图像处理装置，其中，
上述至少一个参照像素是多个参照像素。
3.根据权利要求2所述的图像处理装置，其中，
上述多个参照像素包含被配置为包围对应的上述关注像素的多个像素。
4.根据权利要求2所述的图像处理装置，其中，
上述多个参照像素包含在从对应的上述关注像素观察的情况下在行方向以及列方向被对称地配置的多个像素。
5.根据权利要求2所述的图像处理装置，其中，
上述多个参照像素包含以对应的上述关注像素为中心n次旋转对称地配置的多个像素，n是2以上的整数。
6.根据权利要求2所述的图像处理装置，其中，
上述背景值设定部将上述多个参照像素各自的第1像素值的中央值、或者除去最大值以及最小值的值之中处于预先设定的顺序的值设定为上述背景值。
7.一种异物检查装置，具备：
X射线图像传感器；和
权利要求1至6的任意一项所述的图像处理装置，
上述存储部将由上述X射线图像传感器获取的图像的像素值存储为上述第1像素值。
8.一种图像处理方法，针对拍摄了检查图像中成为背景的检查对象物与相对于背景具有对比度的异物的图像，进行图像处理，上述图像处理方法包含：
存储工序，对与构成上述图像的多个像素分别对应的第1像素值进行存储；
像素值运算工序，将上述多个像素分别设为关注像素，对该关注像素的第2像素值进行计算，上述第2像素值是该关注像素的第1像素值与该关注像素的背景值的差、或者该差相对于该背景值的比率；和
背景值设定工序，针对上述各关注像素，基于位于该关注像素的附近并且相对于该关注像素处于预先设定的位置关系的至少一个参照像素的第1像素值来设定视为背景值的值，将该值设定为该关注像素的上述背景值。
9.根据权利要求8所述的图像处理方法，其中，
上述至少一个参照像素是多个参照像素。
10.根据权利要求9所述的图像处理方法，其中，
上述多个参照像素包含被配置为包围对应的上述关注像素的多个像素。
11.根据权利要求9所述的图像处理方法，其中，
上述多个参照像素包含在从对应的上述关注像素观察的情况下在行方向以及列方向被对称地配置的多个像素。
12.根据权利要求9所述的图像处理方法，其中，
上述多个参照像素包含以对应的上述关注像素为中心n次旋转对称地配置的多个像素，n是2以上的整数。
13.根据权利要求9所述的图像处理方法，其中，
上述背景值设定工序中，将上述多个参照像素各自的第1像素值的中央值、或者除去最大值以及最小值的值之中处于预先设定的顺序的值设定为上述背景值。
14.一种异物检查方法，
包含权利要求8至13的任意一项所述的图像处理方法，
在上述存储工序中，将通过X射线图像传感器而获取的图像的像素值存储为上述第1像素值。
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