JP2000321220A - Ｘ線異物検出方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 被検査物に含まれる異物の検出において、微
小で、透過Ｘ線強度のコントラストの低い異物の検出精
度を高める。 【解決手段】 透過Ｘ線によって被検査物の異物検出を
行うＸ線異物検出方法において、透過Ｘ線像の画像デー
タに対して、異物の画像サイズと少なくとも一方向につ
いて略同じ画像サイズを持つ画像フィルタを用い、高周
波成分を除去するエッジ保存型高周波成分除去処理を施
すことにより、高周波を含まない参照画像データを生成
し、前記画像データと参照画像データとの間で画像減算
を行い、画像減算によって得た画像データの強度信号に
ついて、異物に対応したしきい値を用いてしきい値処理
を行うことにより、異物検出を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、透過Ｘ線の検出に
よって被検査物中の異物の検出を行うＸ線異物検出方法
に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、生肉および加工食品等をはじ
めとして、各分野においてＸ線検査装置を用いた異物検
出が行なわれている。Ｘ線異物検出は、Ｘ線源から被検
査物にＸ線を照射し、被検査物を透過したＸ線により得
られる透過画像によって、被検査物中に含まれる異物の
検出を行うものである。これによって、食品や医薬品中
に含まれる異物の検出を行い、異物を含んだ被検査物の
排除処理を行うことができ、生肉および加工食品中の異
物（金属、骨、木材、合成樹脂等）の検出し、排除を行
っている。

【０００３】従来のＸ線異物検査装置は、被検査物を透
過したＸ線をＸ線ラインセンサで撮像し、これによって
直接得られるＸ線データに対してしきい値処理を行った
り、得られたＸ線データに差分処理等の信号処理を施す
ことによって、異物検出を行っている。

【０００４】図１３は従来のＸ線異物検出を説明するた
めの図である。図１３（ａ）は、被検査物Ａの断面形状
を表しており、図中の符号Ｂは、被検査物中に含まれる
異物を表している。この被検査物ＡにＸ線を照射して、
Ｘ線ラインセンサで検出することにより、図１３（ｂ）
に示すような透過Ｘ線強度が得られる。従来行われてい
る信号処理では、被検査物のＸ線強度データの１ライン
分のデータに対して、ライン方向に１画像分だけずらし
たＸ線強度データを求め、これによって得られる相互に
１画像分だけずれた２つのＸ線強度データについて、高
さ方向の成分の差を求めて、図１３（ｃ）に示すような
差分データを求め、該差分データに対して所定のしきい
値でしきい値処理を行うことによって、異物検出を行っ
ている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】従来の、高さ方向の差
分データによる異物検出方法では、被検査物が複雑な形
状の場合には、異物検出の検出精度が低下するという問
題点がある。

【０００６】差分値は、Ｘ線画像の輝度変化に応じて生
成される。そのため、Ｘ線異物検出において、Ｘ線デー
タの高さ方向の差分を求めると、被検査物中に含まれる
異物だけでなく、被検査物の境界、被検査物の凹凸等の
被検査物の外形形状によっても差分値が得られる。一般
に、被検査物中に含まれる異物の大きさは微小であり、
また、異物の透過Ｘ線強度のコントラストは低いため、
差分処理により得られるデータを用いる場合には、被検
査物の凹凸によるＸ線画像の輝度レベルと、異物の輝度
レベルとの識別は困難である。

【０００７】そのため、図１３（ｃ）に示すように、Ｌ
１,Ｌ２のしきい値によるしきい値処理では、異物Ｂの
検出を行うことができない。

【０００８】そこで、本発明は前記した従来のＸ線異物
検出方法の持つ問題点を解決し、被検査物に含まれる異
物の検出において、微小で、透過Ｘ線強度のコントラス
トの低い異物の検出精度を高めることを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、被検査物にＸ
線を透過させて透過Ｘ線像を求め、求めた透過Ｘ線像の
画像データを画像処理して、被検査物中に含まれる異物
を検出するものである。この画像処理は、異物に関する
画像データと被検査物の形状にかかわる画像データとを
識別し、異物にかかわる画像データを選別するものであ
り、これによって、被検査物中に含まれる異物を検出す
るものである。

【００１０】一般に、被検査物中に含まれる異物の大き
さは微小であり、透過Ｘ線強度のコントラストも低レベ
ルである。一方、Ｘ線吸収率の点では、異物を構成する
物質は被検査物を構成する物質よりも大きい。この被検
査物と異物とのＸ線吸収率の相違は、Ｘ線画像の画像デ
ータにおいて、データ中に含まれる周波数成分の差とな
って表される。そのため、異物のＸ線画像の画像データ
は、被検査物のＸ線画像の画像データとは異なる周波数
成分を含むことになる。例えば、ある種の異物について
は、異物のＸ線画像の画像データは、被検査物のＸ線画
像データよりも多くの高周波成分を含むものがあり、こ
の異物に特有の高周波成分に注目することによって、異
物と被検査物との識別を行うことができる。

【００１１】そこで、本発明のＸ線異物検出方法では、
このＸ線画像の画像データ中において、異物と被検査物
とで異なる周波数成分を含むことを利用し、異物に特有
な高周波成分の強度をデータ処理によって抽出し、これ
によって、異物データを選別し、異物の検出を行う。

【００１２】本発明のＸ線異物検出方法は、透過Ｘ線に
よって被検査物の異物検出を行うＸ線異物検出方法にお
いて、透過Ｘ線像の画像データに対して、異物の画像サ
イズと少なくとも一方向について略同じ画像サイズを持
つ画像フィルタを用い、高周波成分を除去するエッジ保
存型高周波成分除去処理を施すことにより、高周波を含
まない参照画像データを生成し、前記画像データと参照
画像データとの間で画像減算を行い、画像減算によって
得た画像データの強度信号について、異物に対応したし
きい値を用いてしきい値処理を行うことにより、異物検
出を行うものである。

【００１３】このしきい値処理は、しきい値として、異
物に特有の周波数成分の強度を識別する値を選択し設定
することにより行うことができる。

【００１４】図１は、本発明のＸ線異物検出方法を説明
するための図である。なお、図１では、画像データに含
まれる異物に特有の高周波成分に注目した場合について
示している。図１（ａ）は、被検査物Ａの断面形状を表
しており、図１（ａ）中の符号Ｂは、被検査物Ａ中に含
まれる異物を表している。この被検査物ＡにＸ線を照射
して、Ｘ線ラインセンサ等の検出器で透過Ｘ線を検出す
ると、図１（ｂ）に示すような透過Ｘ線強度が得られ
る。この図１（ｂ）の画像データには、異物特有の周波
数成分が含まれている。なお、図１では、断面データの
みを表示しているため、画像データは透過Ｘ線強度の１
次元データで表している。また、図１（ｂ）中の両端部
の透過Ｘ線強度は、ホワイトレベルを表している。

【００１５】高周波成分を除去するエッジ保存型高周波
成分除去処理を行うと、図１（ｃ）となる。この図１
（ｃ）の画像データを図１（ｂ）から画像減算して得ら
れる差分画像データを求めると、図１（ｄ）となる。図
１（ｄ）中の高周波成分中には、被検査物の形状による
成分と異物による成分とが含まれる。異物と被検査物の
凹凸との相違は、高周波成分中の異物に特有の信号強度
の値によって識別することができ、図１（ｄ）中の一点
鎖線で示すしきい値を用いてしきい値処理を行うことに
よって、異物検出を行うことができる。

【００１６】本発明の異物検出方法の一実施態様によれ
ば、高周波成分を除去する空間周波数処理は、異物の画
像サイズと少なくとも一方向について略同じ画像サイズ
を持つ画像フィルタを用いて低周波成分を求めるもので
ある。

【００１７】本発明の異物検出方法の他の実施態様にお
いて、エッジ保存型高周波成分除去処理に用いる画像フ
ィルタは、中央値（メディアン）フィルタである。中央
値（メディアン）フィルタは、設定した局所領域中で定
まる中央値を出力するフィルタである。ここで、一般に
中央値（メディアン）は大きさＮの標本をソートして順
位がＮ／２となる標本値であり、画像フィルタの場合で
は観察窓中の画素の濃度を順に配列し、その中央の順位
となる濃度を中央値（メディアン）とする。したがっ
て、画像の中央値（メディアン）フィルタは、観察窓中
の画素の濃度の中央値（メディアン）で観察窓中の中央
画素の濃度値を置き換える操作を行なうフィルタであ
る。

【００１８】中央値（メディアン）フィルタ等を用いた
エッジ保存型高周波成分除去処理は、境界部分の特徴を
保存したまま高周波成分の雑音成分を除去するという特
徴を備える高周波成分除去処理であり、画像フィルタに
適用することによって雑音成分除去による画像のボケを
抑制するという効果がある。

【００１９】本発明は、エッジ保存型高周波成分除去処
理に用いる画像フィルタを用いることによって、画像の
ボケを抑制するしながら異物による成分を含む雑音成分
を除去して被検査物の形状による成分を取り出すことが
でき、これによて被検査物の形状による成分と異物によ
る成分とを識別して取り出すことができる。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図を
参照しながら詳細に説明する。図２は、本発明のＸ線異
物検出方法を適用することができるＸ線異物検出装置の
概略を説明するためのブロック図である。図２の概略ブ
ロック図において、Ｘ線異物検出装置は、被検査物を透
過した透過Ｘ線量を計測して、Ｘ線データを得るＸ線デ
ータ計測手段１と、該Ｘ線の画像データを処理して、検
査物中に含まれる異物の検出を行う異物検出処理部２
と、データの表示を行う表示部３と、異物検出処理部２
からの検出信号に基づいて異物が含まれている被検査物
の排除を行う排除部４とを備える。

【００２１】Ｘ線データ計測手段１は、Ｘ線源１１とＸ
線ラインセンサ１２とをベルト１３を挟んで対向して配
置し、Ｘ線画像制御部１４によってＸ線ラインセンサ１
２を制御して、透過Ｘ線による被検査物の撮像を行う。
Ｘ線画像処理部１５は、撮像した透過Ｘ線を画像処理し
Ｘ線データを生成する。

【００２２】異物検出処理部２は、画像処理手段２１と
しきい値処理部２２を備える。画像処理手段２１は、Ｘ
線画像処理部１５からＸ線データを入力し、異物に関す
る画像データを求める画像処理を行う処理手段であり、
しきい値処理部２２は、この画像処理手段２１で求めた
画像データに対してしきい値処理を施すことによって、
被検査物中に含まれる異物の検出を行う手段である。

【００２３】また、表示部３は、表示制御部３１と表示
装置３２を備え、Ｘ線画像処理部１５のＸ線データ、画
像処理手段２１の画像データ、あるいはしきい値処理部
２２の処理結果を入力し、選択的に表示することができ
る。

【００２４】排除部４は、ベルト４３に設けた排除器４
１と、該排除器４１を制御するｔ排除制御部４４を備
え、異物ｌ検出処理部２から出力される異物検出信号に
応じて、対応する被検査物を排除する。

【００２５】次に、本発明のＸ線異物検出方法につい
て、図３、図４のフローチャートに従って説明する。な
お、図４のフローチャートは図３のフローチャート中の
一行程の詳細なフローチャートである。

【００２６】Ｘ線データ計測手段１において、被検査物
をベルト１３に載せ、移動させながらＸ線源１１からＸ
線ビームを被検査物に照射して、透過Ｘ線をＸ線ライン
センサ１２で検出し、Ｘ線画像処理部１５で画像処理し
て、透過Ｘ線の画像データを求める（ステップＳ１）。
異物検出処理部２の画像処理手段２１は、該画像データ
から異物に特有の周波数成分を抽出する画像処理を行
う。この画像データから抽出する周波数成分は、被検査
物の形状とは異なる異物の特有の周波数成分であり、こ
の周波数成分の抽出によって異物検出を行うものである
（ステップＳ２）。

【００２７】ステップＳ２で求めた周波数成分の信号強
度は、被検査物と異物とで異なるため、この信号強度に
ついて複数レベルのしきい値処理を行うことによって
（ステップＳ３）、異物データの検出を行う（ステップ
Ｓ４）。

【００２８】ステップＳ２の画像データから異物に特有
の周波数成分を抽出する処理は、ステップＳ２１、Ｓ２
２による差分画像データの生成によって行うことができ
る。ステップＳ２１は、ステップＳ１で求めた画像デー
タから高周波成分を除去した処理画像データを求める処
理であり、ステップＳ２２は、前記ステップＳ２１で求
めた高周波成分を含まない画像データとステップＳ１の
原画像データとの差分を求める処理である。この処理に
よって、画像データ中に含まれる異物特有の周波数成分
を抽出することができる。

【００２９】次に、図４のフローチャートおよび図５〜
図８を用いて、画像データの高周波成分を除去する画像
処理のステップＳ２１の詳細について説明する。なお、
図５は画像処理を行う画像データを説明するための図で
あり、図６〜８はフィルタによる高周波成分除去処理を
説明するための図である。

【００３０】ベルトの駆動に伴って被検査物を移動させ
ながら透過Ｘ線によって画像データを生成すると、得ら
れる画像データは図５に示すような二次元データとな
る。なお、この二次元データは図示しないメモリに記憶
しておくことができる。図５において、ｉ方向はＸ線ラ
インセンサのライン方向を示し、例えば１列に並べられ
た１０２４個の画素によって構成すことができ、ｊ方向
はベルトの移動方向を示している。

【００３１】以下、図５中の画像データにおいて、
（ｉ，ｊ）で表される画素について、画像データの高周
波成分除去を行う処理について説明する。注目する一つ
の画素（ｉ，ｊ）に対して、周囲の（ｍ×ｎ）個の画像
データＤｐ，ｑを設定し、該画像データＤｐ，ｑのデー
タ値を読み出す（ステップＳ２１ａ）。以下、読み出し
た画像データＤｐ，ｑのデータ値を用いて、画素（ｉ，
ｊ）を中心とする観察窓内に存在する画素の濃度値につ
いて度数分布を作成し、中央の順位にある濃度値を
（ｉ，ｊ）を画素（ｉ，ｊ）の画像データＳｉ，ｊとす
る。

【００３２】図６は中央値（メディアン）フィルタによ
るエッジ保存型高周波成分の除去を説明するための図で
ある。図６（ａ）は観察窓として大きさが５の一次元フ
ィルタの例を示している。図６（ｂ）は、図６（ａ）の
一次元フィルタの適用例を示している。この例では、一
次元フィルタは大きさが５であるため、データから順に
５つのデータを取り出し、その値を大きさ順に並べ替え
て中央にある値を選択し、データ値とする。図６（ｂ）
の下方に示すデータ値は、中央値（メディアン）フィル
タ処理を施した結果を示している。

【００３３】中央値（メディアン）フィルタに用いる観
察窓は、二次元フィルタとすることもでき、図６は二次
元中央値（メディアン）フィルタの例を示している。図
６（ａ）は十字形状のフィルタ例であり、図６（ｂ）は
矩形状のフィルタ例である。図６（ａ）、（ｂ）共に、
観察窓内にある画素のデータ値を大きさ順に並べ替えて
中央にある値を選択して、画素（ｍ，ｎ）のデータ値と
する。なお、十字形状及び矩形形状の大きさは、異物の
大きさ等に応じて任意に定めることができる。

【００３４】図８を用いて、中央値（メディアン）フィ
ルタの処理例を説明する。なお、図８に示す観察窓は、
３×３の９個の画素を含み、中央の画素（ｉ，ｊ）の濃
度値を定めるものである。図８（ａ）において、画素
（ｉ，ｊ）の周囲の複数の画素（ｍ×ｎ）（図８では
（３×３））の画像データＤp,q （（Ｄi-1,j-1）から
（Ｄi+1,j+1））を読み出し（ステップＳ２１ａ）、該
画像データＤp,q を濃度値（Ｄｋ〜Ｄｋ＋６）について
度数分布を求める。図８（ｂ）は度数分布グラフを示
し、添え字の丸数字は、濃度値の小さい方から大きい方
への順番を示している（ステップＳ２１ｂ）。

【００３５】図８（ｂ）の度数分布グラフにおいて、中
央値はＤｋ＋３である。そこで、図８（ｃ）に示すよう
に、濃度値Ｄｋ＋３を画素（ｉ，ｊ）の画像データＳ
ｉ，ｊとする。このデータ処理によって、注目している
画素（ｉ，ｊ）について、画像フィルタを通過させた画
像データを設定することができる（ステップＳ２１
ｃ）。

【００３６】その他の画像データに対しても、図４に示
すフローチャートに従って前記データ処理を行うことに
よって、二次元画像全体について、高周波成分を除去す
るエッジ保存型高周波成分除去処理の画像処理を行うこ
とができる。

【００３７】なお、前記図では、画像フィルタを３×３
の画素によって構成する例を示しているが、画像フィル
タの画素数および形状は、検出する異物の大きさや形状
に応じて設定することができる。

【００３８】図３のフローチャートにおいて、ステップ
Ｓ２の高周波成分抽出の画像処理を行った後、ステップ
Ｓ３以降のデータ処理を行う。ステップＳ２２で求めた
差分画像データは、ステップＳ３で多値化し、多値化し
た結果について、異物の検出を行う（ステップＳ４）。

【００３９】図９は、画像データ処理の一例を示すため
の図であり、二つの棒状の被検査物が重なった状態で透
過Ｘ線像を検出した場合を示し、一方の被検査物中には
異物が含まれた例を示している。図９（ａ）は、検出し
た透過Ｘ線強度を逆転させて示した図であり、物質によ
るＸ線の吸収の程度を表している。図９（ａ）の画像
は、前記ステップＳ１により得られる画像データであ
る。図中のＢで示す微小な突起部分は異物を示してい
る。

【００４０】次に、ステップＳ２１の高周波成分を除去
するエッジ保存型高周波成分除去処理の画像処理を行う
と、図９（ｂ）が得られる。次に、図９（ａ）と図９
（ｂ）を用いて、ステップＳ２２に従って差分画像デー
タを求めると、図９（ｃ）を得る。図９（ｃ）は、被検
査物の境界部分と異物Ｂを示している。

【００４１】図１０は、図９（ｃ）中の直線に沿った画
像データについて、しきい値処理を行う場合を示してい
る。被検査物の形状による差分データの強度と異物によ
る差分データの強度は異なるため、複数のレベルのしき
い値を選択することによって、異物の候補の抽出を行う
ことができる。図１０中の一点鎖線は被検査物を検出す
るしきい値レベルであり、二点鎖線は異物を検出するし
きい値レベルである。異物を検出するしきい値レベル
は、ノイズレベルと被検査物のしきい値レベルとの間に
設定することができる。

【００４２】図１１はステップＳ４の異物検出を説明す
るための図である。図１１において、異物候補（字模様
部分Ｃ，Ｄ，Ｅ）の結合状態について基準を設けること
によって異物検出が行われ、候補が１個以上ある場合を
異物とする時、全ての候補Ｃ，Ｄ，Ｅが異物と検出さ
れ、２個以上連続する場合を異物とするとき、候補Ｄ，
Ｅが異物と検出される。

【００４３】また、図１２は、前記ステップＳ２１で使
用する画像フィルタの他の例を示す図である。画像フィ
ルタは、前記例に示すような、画素数が３×３の矩形に
限らず、他の画素数および形状の画像フィルタを用いる
ことができる。図１２（ａ）の画像フィルタＭ１は、画
素数を５×５とするものであり、図１２（ｂ）の画像フ
ィルタＭ２は、３×７の長方形の形状とするものであ
る。画像フィルタの大きさおよび形状は、被検査物中に
含まれる異物の大きさおよび形状に応じて設定すること
ができる。画像フィルタの大きさおよび形状は、異物が
画像フィルタの少なくとも一方向について画像フィルタ
に含まれるよう設定することが望ましい。なお、図１２
中、斜線部分は画像フィルタを示し、模様地の部分は異
物を示している。

【００４４】本発明の実施態様によれば、被検査物中に
予想される異物に応じて画像フィルタの大きさや形状を
設定し、また、異物のＸ線吸収特性に応じてしきい値を
設定することによって、透過Ｘ線強度のコントラストの
低い異物に対しても、異物検出の精度を向上させること
ができる。

【００４５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の被検査物
に含まれる異物の検出において、微小で、透過Ｘ線強度
のコントラストの低い異物の検出精度を高めることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のＸ線異物検出方法を説明するための図
である。

【図２】本発明のＸ線異物検出方法を適用することがで
きるＸ線異物検出装置の概略を説明するためのブロック
図である。

【図３】本発明のＸ線異物検出方法を説明するためのフ
ローチャートである。

【図４】本発明のＸ線異物検出方法を説明するためのフ
ローチャートである。

【図５】本発明の画像処理を行う画像データを説明する
ための図でる。

【図６】本発明の画像フィルタによる高周波成分除去処
理を説明するための図である。

【図７】本発明の画像フィルタによる高周波成分除去処
理を説明するための図である。

【図８】本発明の画像フィルタによる高周波成分除去処
理を説明するための図である。

【図９】本発明の画像データ処理の一例を示すための図
である。

【図１０】本発明のしきい値処理を説明するための図で
ある。

【図１１】本発明の異物検出の処理を説明するための図
である。

【図１２】本発明の画像フィルタの他の例を示す図であ
る。

【図１３】従来のＸ線異物検出を説明するための図であ
る。

【符号の説明】

１…Ｘ線データ計測手段、２…異物検出処理部、３…表
示部３、４…排除部、１１…Ｘ線源１１、１２…Ｘ線ラ
インセンサ、１３…ベルト、１４…Ｘ線画像制御部１
４、１５…Ｘ線画像処理部１５、２１…画像処理手段、
２２…しきい値処理部２２、３１…表示制御部、３２…
表示装置、４１…排除器、４３…ベルト、４…排除制御
部。

フロントページの続き Ｆターム(参考） 2G001 AA01 BA11 CA01 DA02 DA08 FA06 FA23 FA30 HA07 HA13 JA09 KA03 PA03 PA11 5B057 BA03 CE06 CH09 DA02 DB02 DC22

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 透過Ｘ線によって被検査物の異物検出を
   行うＸ線異物検出方法において、透過Ｘ線像の画像デー
   タに対して、異物の画像サイズと少なくとも一方向につ
   いて略同じ画像サイズを持つ画像フィルタを用い、高周
   波成分を除去するエッジ保存型高周波成分除去処理を施
   すことにより、高周波を含まない参照画像データを生成
   し、前記画像データと参照画像データとの間で画像減算
   を行い、前記画像減算によって得た画像データの強度信
   号について、異物に対応したしきい値を用いてしきい値
   処理を行うことにより、異物検出を行うことを特徴とす
   るＸ線異物検出方法。