JP2006125875A

JP2006125875A - Ｘ線透視装置

Info

Publication number: JP2006125875A
Application number: JP2004311265A
Authority: JP
Inventors: Yoshihiro Tatezawa; 嘉浩立澤
Original assignee: Shimadzu Corp
Current assignee: Shimadzu Corp
Priority date: 2004-10-26
Filing date: 2004-10-26
Publication date: 2006-05-18

Abstract

【課題】比較的簡単なソフトを用いて、電極等の尖頭部の位置を正確に検出することのできるＸ線透視装置を提供する。
【解決手段】透視対象物Ｗを透過したＸ線を検出するＸ線検出器２の出力に基づくＸ線透視像を画像処理する画像処理装置７に、透視対象物Ｗの尖頭部の座標を計測する機能を持たせ、その機能においては、Ｘ線透視像の輝度情報から粒子解析に基づいて透視対象物の端点を検出して、尖頭部の直交座標のうちの一方の座標を決定し、その座標情報に基づくエッジ検出により、他方の座標を決定する。
【選択図】図３

Description

本発明は、各種工業製品等をＸ線を用いて透視して、各種検査や計測を行う装置に関する。

例えばランプ内で互いに対向する電極等の尖頭部間の距離を、そのランプ等を破壊することなく計測する場合、Ｘ線透視装置が用いられることが多い。このような用途に用いられるＸ線透視装置は、Ｘ線発生装置とＸ線エリアセンサを対向配置し、これらの間に透視対象物を支持するための試料ステージを配置した構成を採る（例えば特許文献１参照）。

ここで、このようなＸ線透視像から尖頭部の位置を検出するには、一般には公知のパターン認識の技法を採用することができる。

また、電極の尖頭部の位置検出等、円筒状ないしは円錐状など、中心軸を持つ物品の尖頭部の検出には、図４に例示するように、中心軸の探索に基づいた尖頭部の検出を行う手法も実用化されている。この図４に示す手法は、物品の円筒部分の像Ｆの軸方向複数箇所において、軸直交方向両側のエッジ検出を行い、各箇所における両側のエッジＥ１，Ｅ２の各中点Ｃを探索し、これらの各中点Ｃを通る線を中心軸Ａと判定する。そして、その中心軸Ａ上でエッジを検出すれば、そのエッジ位置Ｐが尖頭部の位置となる。
特開２００３−２８８１２号公報

ところで、尖頭部の位置を検出するための上記した各従来の手法のうち、パターン認識を用いる場合、尖頭部の検出の正確さは基準となるパターン画像に依存し、パターン画像の選択は装置オペレータが試行錯誤的に行う必要がある。また、画像内に検出対象とする尖頭部と類似した形状部分が存在する場合にはそちらを誤検出する危険もある。

一方、中心軸を利用する手法は、比較的簡単なソフトにより尖頭の位置検出を行うことができる反面、物品の製造上の諸事情等に起因して、図５に例示するように、尖頭部の位置Ｐが中心軸Ａ上に存在しない場合には、その位置を正しく検出することができない。

本発明はこのような実情に鑑みてなされたもので、比較的簡単なソフトを用いて、電極等の尖頭部の位置を正確に検出することのできるＸ線透視装置の提供をその課題としている。

上記の課題を解決するため、本発明のＸ線透視装置は、互いに対向配置されたＸ線発生装置とＸ線検出器の間に、透視対象物を載せるための試料ステージが配置されているとともに、上記Ｘ線検出器の出力に基づく透視対象物のＸ線透視像を画像処理する画像処理装置を備えたＸ線透視装置において、上記画像処理装置が、透視対象物の尖頭部の座標を計測する尖頭部座標検出機能を有し、その尖頭部座標検出機能においては、Ｘ線透視像の輝度情報から粒子解析に基づいて透視対象物の端点を検出して、尖頭部の直交座標のうちの一方の座標決定し、その座標情報に基づくエッジ検出により、他方の座標を決定することによって特徴づけられる（請求項１）。

ここで、本発明において、粒子解析による尖頭部の一方の座標の決定の具体的手法として、透視対象物のＸ線透視像をオブジェクトとし、そのオブジェクトに外接する矩形の該当方向への長さの計測により行う構成（請求項２）を好適に採用することができる。

また、本発明において、エッジ検出による他方の座標の決定の具体的手法として、粒子解析により求められた一方の座標を通り、かつ、他方の座標軸に平行なライン上のラインプロファイルを求め、そのラインプロファイルの輝度変化位置を探索することによって行う構成（請求項３）を採用することができる。

本発明は、透視対象物のＸ線透視像から、粒子解析の手法を用いて端点の座標を求めることにより、課題を解決しようとするものである。

すなわち、粒子解析は画像を２値化してオブジェクトを抽出し、そのオブジェクトの特徴量（面積・直径等）を計測する公知の手法であり、この粒子解析により、尖頭部を有する透視対称物の座標のうち、一方の座標を尖頭部の端点検出によって決定する。この一方の座標の決定に際しては、請求項２に係る発明のように、オブジェクトに外接する矩形の該当方向に沿った辺の長さの計測により容易に行うことができる。そして、このように決定した一方の座標情報に基づくエッジ検出を行うことによって、その一方の座標に直交する他方の座標を決定することができる。この他方の座標の決定の具体例は、請求項３に係る発明のように、一方の座標を通り、かつ、他方の座標軸に平行なライン上のラインプロファイルを求めて、そのラインプロファイルの輝度変化位置を探索する手法であり、このように、粒子解析を主体とする尖頭部の座標計測を採用することにより、前記した図５に例示するように中心軸から逸脱した位置に尖頭部が存在する電極等であっても、その尖頭部の座標を常に正確に求めることができる。

本発明によれば、例えば電極の尖頭部等の座標を、粒子解析を主体とする画像処理により求めるため、従来のパターン認識における基準パターン画像のように、結果に大きく影響するパラメータを持たないが故に、装置オペレータによる試行錯誤的なパラメータの最適化作業が不要となる。しかも、尖頭部が物品の中心軸上に位置していない場合であっても、その座標を正確に計測することができる。

以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態について説明する。
図１は本発明の実施の形態の構成図で、機械的構成を表す模式図とシステム構成を表すブロック図とを併記して示す図である。

Ｘ線発生装置１はＸ線光軸Ｌが鉛直上方に向くようにＸ線を出力し、そのＸ線発生装置１の直上にＸ線検出器２が配置されている。このＸ線検出器２は、例えばイメージインテンシファイアとＣＣＤカメラを組み合わせたものが用いられる。そして、これらの間に、透視対象物Ｗを保持するための試料ステージ３が配置されている。なお、この試料ステージ３はステージ移動機構４によって互いに直交するｘ，ｙ，ｚ軸方向に移動させることができ、また、Ｘ線検出器２は、検出器移動機構５によってＸ線光軸Ｌの方向（ｚ軸方向）に移動させることができる。

Ｘ線検出器２の出力はキャプチャーボード等の画像取込回路６を介して画像処理装置７に取り込まれる。この画像処理装置７は、例えばパーソナルコンピュータを主体とするものであり、Ｘ線検出器２の画素出力を用いた透視対象物ＷのＸ線透視像等を表示するための表示器７ａと、キーボード、マウス等からなる操作部７ｂが接続されている。前記したステージ移動機構４および検出器移動機構５は、この画像処理装置７からインターフェース８を介して供給される制御信号によって制御され、操作部７ｂの操作により手動で、あるいは画像処理装置７にインストールされているプログラムに従って自動的に、Ｘ線検出器２並びに試料ステージ３を移動させる。

そして、この画像処理装置７は、透視対象物Ｗの尖頭部の座標を、以下に示すように粒子解析を主体とする手法により計測する。以下、その手法を図面を参照しつつ詳細に説明する。

図２（Ａ）は、ステージ移動機構４および検出器移動機構５を操作して透視対象物Ｗの位置および撮影倍率を調節することにより、例えばランプ内の電極をＸ線撮影した画像Ｆを示すものあり、前記した図５に示すものと同様、中心軸上に尖頭部が存在しないものであったとし、図示するように定められているｘ軸およびｙ軸の座標を計測するものとする。画像処理装置７では、このようなＸ線透視像を、まず、２値化することによって図２（Ｂ）に示すような２値化画像を得る。２値化に用いるしきい値は、２値化によって透視対象物Ｗ内の測定対象部位のみがオブジェクトＯとして分離される値に選定する。

次に、２値化されたオブジェクトＯに対して、粒子解析を行う。この粒子解析は、２値化されたオブジェクトの特徴量（面積、直径等）を計測するために多用されるソフトであって、市販ソフト・ライブラリなどを利用することができる。ここでは、粒子解析により、図３（Ａ）に示すように、オブジェクトＯに外接する矩形Ｓのｘ軸方向（オブジェクトの長手方向）の辺の長さＰｘを特徴量として計測する。この長さＰｘが尖頭部のｘ軸座標となる。

次に、図３（Ｂ）に示すように、Ｘ線透視像を構成する画素のうち、ｘ軸座標Ｐｘを通り、かつ、ｙ軸に平行なラインＬｙ上の画素のラインプロファイルを求める。このラインプロファイルは、同図（Ｃ）に示すように、ラインＬｙはオブジェクトＯに外接しているが故に、尖頭部の位置においてのみ輝度が黒レベルになる。従って、このラインプロファイルにおける輝度変化の位置を探索することにより、尖頭部のｙ軸座標Ｐｙを求めることができる。

ここで、以上の実施の形態においては、粒子解析によりオブジェクトに外接する矩形の辺の長さを特徴量として計測して一方の座標を求めた例を示したが、オブジェクト長軸の長さなど、透視対象の形状によって他の特徴量利用することもできる。

また、他方の座標（ｙ軸座標）についても、以上の実施の形態においては一方の座標情報を用いてラインプロファイルの輝度変化位置から求めたが、例えば矩形Ｓ中でｘ軸に沿った全ラインについて、黒レベルの画素数を表すヒストグラムを作成して、黒レベルの画素数が最も多いライン位置をｙ軸座標とすることもできる。

なお、粒子解析によりオブジェクトの特徴量を計測することによって、一方の座標のみならず他方の座標も一意的に決定する場合には、他方の座標を決定するための工程は不要となることは勿論である。

また、透視対象の形状等によっては、座標の決定の手順を上記と逆とすることもできる。

本発明の実施の形態の構成図で、機械的構成を表す模式図とシステム構成表すブロック図とを併記して示す図である。本発明の実施の形態による尖頭部の座標決定手順の説明図であり、（Ａ）は透視対象物のＸ線透視像、（Ｂ）はそのＸ線透視像を２値化した画像の例を示す図である。同じく本発明の実施の形態による尖頭部の座標決定手順の説明図であり、（Ａ）は粒子解析によりオブジェクトに外接する矩形からｘ座標を計測する際の説明図で、（Ｂ）はｙ座標を計測する際の説明図、（Ｃ）は（Ｂ）におけるラインＬｙ上のラインプロファイルの例を示すグラフである。中心軸を持つ物品の尖頭部の検出に用いられる従来の手法の説明図である。図４の手法により正確に尖頭部を検出することのできない物品形状の説明図である。

符号の説明

１Ｘ線発生装置
２Ｘ線検出器
３試料ステージ
６画像取込回路
７画像処理装置
Ｗ透視対象物

Claims

互いに対向配置されたＸ線発生装置とＸ線検出器の間に、透視対象物を載せるための試料テーブルが配置されているとともに、上記Ｘ線検出器の出力に基づく透視対象物のＸ線透視像を画像処理する画像処理装置を備えたＸ線透視装置において、
上記画像処理装置が、透視対象物の尖頭部の座標を計測する尖頭部座標検出機能を有し、その尖頭部座標検出機能においては、Ｘ線透視像の輝度情報から粒子解析に基づいて透視対象物の端点を検出して、尖頭部の直交座標のうちの一方の座標を決定し、その座標情報に基づくエッジ検出により、他方の座標を決定することを特徴とするＸ線透視装置。
上記粒子解析による尖頭部の一方の座標の決定を、透視対象物のＸ線透視像をオブジェクトとし、そのオブジェクトに外接する矩形の該当方向に沿った辺の長さの計測により行うことを特徴とする請求項１に記載のＸ線透視装置。
上記他方の座標の決定を、上記一方の座標を通り、かつ、他方の座標軸に平行なライン上のラインプロファイルを求め、そのラインプロファイルの輝度変化位置を探索することによって行うことを特徴とする請求項１または２に記載のＸ線透視装置。