JP2011085498A - Ｘ線検査装置およびｘ線検査装置用検査プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】ユーザが画像処理のための各種パラメータを設定することなく、簡単な操作によって自動的に各種パラメータが適切に設定され、検査前の設定作業を簡略化することのできるＸ線検査装置を提供する。
【解決手段】正常な検査対象物のＸ線透視像を採取し、そのＸ線透視像から、検査領域検出用のパラメータを自動的に設定するとともに、同じく上記のＸ線透視像から、物品像を抽出するために用いる２値化しきい値を仮決定した後、物品抽出用のしきい値を適正化して自動的に設定することで、検査前に正常な検査対象物のＸ線透視像を採取するだけで検査領域検出用パラメータと物品抽出用のしきい値の設定作業を不要とする。
【選択図】図２

Description

本発明は、検査対象物のＸ線透視像の画像処理により、検査対象物の欠陥検査および異物検査を行うＸ線検査装置、または、このようなＸ線検査装置に用いられる検査プログラムに関する。

Ｘ線検査装置においては、一般に、検査対象物にＸ線を照射し、その透過Ｘ線をＸ線検出器で検出することによって得られるＸ線透視像を画像処理し、検査対象物の欠陥や異物の有無を検査する。

検査対象物の欠陥検査では、Ｘ線透視像を２値化することにより、検査対象物像を抽出し、検査対象物の特徴量、つまり面積、体積、周囲長などを許容範囲と比較することで、検査対象物の良否を判定する（例えば特許文献１，２参照）。

また、検査対象物が容器内に物品を収容しているような形態では、ユーザがパラメータとして容器を識別するための２値化しきい値と容器の厚みを設定することで、画像処理によってその容器の像を検出したうえで、その内側を検査領域とし、Ｘ線透視像中での物品の検出範囲を限定することも可能となっている（例えば特許文献３参照）。

特開２００７−１８３２００号公報 特開２００５−０３１０６９号公報 特開２００５−００３４８０号公報

以上のような従来のＸ線検査装置においては、画像処理のためのパラメータとして、物品像を抽出するために用いられる物品像抽出用の２値化しきい値と、容器像を識別してその内側を検査領域とするための検査領域検出用の２値化しきい値や容器の厚みなどを、ユーザが手動で入力しなければならないため、複数のパラメータを設定するのに時間が掛かったり、適当でない値を設定して誤った検査をしてしまうといった問題があった。

本発明はこのような実情に鑑みてなされたもので、ユーザが画像処理のためのパラメータを設定することなく、簡単な操作によって自動的に各種パラメータが適切に設定され、もって検査前の作業を簡略化し、短時間で実際の検査に移行することのできるＸ線検査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線検査装置は、Ｘ線発生装置からのＸ線を検査対象物に照射し、その透過Ｘ線をＸ線検出器で検出して得られる検査対象物のＸ線透視像を、画像処理して当該検査対象物の良否判定を行う判定手段を備えたＸ線検査装置において、検査対象物のＸ線透視像から、検査領域検出用パラメータを用いて容器の内側の検査領域を検出する検査領域検出手段と、物品像抽出用しきい値を用いて、上記検査領域中の個々の物品像を抽出して上記判定手段による判定に供する物品像抽出手段を備えるとともに、正常な検査対象物のＸ線透視像から、上記検査領域検出用パラメータを自動的に設定する検査領域検出用パラメータ自動設定手段と、正常な検査対象物のＸ線透視像から、上記物品像抽出用しきい値を仮決定する物品像抽出用しきい値仮決定手段と、仮決定された物品像抽出用しきい値を用いた２値化像から、当該物品像抽出用しきい値を適正化して自動的に設定する物品像抽出用しきい値設定手段を備えていることによって特徴付けられる（請求項１）。

ここで、本発明においては、上記に加えて、正常な検査対象物のＸ線透視像から、上記判定手段による欠陥検査に用いる物品の特徴量の許容範囲を自動的に設定する特徴量許容範囲自動設定手段を備えた構成（請求項２）を採用することができ、また、本発明においては、正常な検査対象物のＸ線透視像から、上記判定手段による異物検査で用いる異物の有無を判定するためのパラメータを自動的に設定する異物検査用パラメータ自動設定手段を備えた構成（請求項３）を採用することもできる。

更に、本発明においては、正常な検査対象物のＸ線透視像から、上記判定手段による判定に供すべきＸ線透過画像の取得条件を自動的に設定する画像取得条件設定手段を備えた構成（請求項４）とすることもできる。

そして、本発明においては、上記検査領域検出用パラメータ設定手段、物品抽出用しきい値仮決定手段、物品抽出用しきい値設定手段、特徴量許容範囲自動設定手段、異物検査用パラメータ自動設定手段、もしくは画像取得条件設定手段は、複数の正常な検査対象物のＸ線透視像を用いて該当の処理を実行する構成（請求項５）を好適に採用することができる。

一方、本発明のＸ線検査装置用検査プログラムは、Ｘ線発生装置からのＸ線を検査対象物に照射し、その透過Ｘ線をＸ線検出器で検出して得られる検査対象物のＸ線透視像を処理することにより、検査対象物の良否判定を行うＸ線検査装置における上記処理を実行するコンピュータに用いられる検査プログラムであって、上記コンピュータを、検査対象物の良否判定を行う判定手段と、検査対象物のＸ線透視像から、検査領域検出用パラメータを用いて容器の内側の検査領域を検出する検査領域検出手段と、物品像抽出用しきい値を用いて、上記検査領域中の個々の物品像を抽出して上記判定手段による判定に供する物品像抽出手段と、正常な検査対象物のＸ線透視像から、上記検査領域検出用パラメータを自動的に設定する検査領域検出用パラメータ自動設定手段と、正常な検査対象物のＸ線透視像から、上記物品像抽出用しきい値を仮決定する物品像抽出用しきい値仮決定手段と、仮決定された物品像抽出用しきい値を用いた２値化像から、当該物品像抽出用しきい値を適正化して自動的に設定する物品像抽出用しきい値設定手段として機能させることによって特徴付けられる（請求項６）。

本発明は、実際の検査前に、正常な検査対象物のＸ線透視像を取得し、そのＸ線透視像を用いて検査領域を検出するためのパラメータと、物品を識別するためのしきい値を自動的に設定することで、課題を解決しようとするものである。

すなわち、検査領域検出用パラメータは、正常な検査対象物のＸ線透視像に対して、大津の判別分析法（”判別および最小２乗基準に基づく自動しきい値選定法”「信学論（Ｄ）」，Ｖｏｌ．６３，Ｎｏ．４，ｐｐ．３４９−３５６，１９８０−０４）などの公知の手法を用いて、容器の像を抽出するためのしきい値と、容器の幅を決定して設定するとともに、容器内の個々の物品を抽出するためのしきい値、つまり物品像抽出用しきい値については、同じく正常な検査対象物のＸ線透視像上の検査領域で上記と同等の判別分析法等を用いてこれを仮決定した後、仮決定した物品抽出用しきい値を適当な範囲で変化させながら、物品像の検出、および、物品像の特徴量（例えば面積や体積）の計算を行い、特徴量が一定の範囲内に収まるように当該しきい値の適正化を図ったうえで、自動的に設定する。このときに用いる「一定の範囲内」の基準は、装置固有のもの（例えば特徴量の平均値±数％など）としてもよいし、ユーザにあらかじめ入力させる手段を持たせてもよい。また、仮決定した物品抽出用しきい値を適当な範囲で変化させても特徴量が適当な範囲に収まらない場合は、判別分析法などの既知の手法を用いたしきい値を採用する。

従って、実際の検査動作において、検査領域を検出するためのしきい値や容器幅、個々の物品の像を抽出して判定に供するためのしきい値については、ユーザが設定する必要がなくなる。

また、請求項２並びに３に係る発明では、上記に加えて、正常な検査対象物のＸ線透視像から、欠陥検査のための物品の特徴量（面積、体積、周囲長、濃度分散等）の許容範囲を自動的に設定し、あるいは異物の有無を判定するためのパラメータ、例えばしきい値や異物フィルタの種類等を自動的に設定することで、ユーザによる設定作業の更なる軽減を可能とする。

請求項４に係る発明では、正常な検査対象物のＸ線透視像から、Ｘ線透視像の取得条件、すなわち、Ｘ線発生装置（Ｘ線管）の管電圧や管電流、Ｘ線検出器のコントラスト、画像処理上のフィルタの種別等、を自動的に設定する。この設定は、上記した請求項１〜３に係る発明の各種設定動作等に先立って行うことが好ましい。

以上の請求項１〜４に係る発明の設定のための各処理は、請求項５に係る発明のように、複数の正常な検査対象物のＸ線透視像を用いて行うことが好ましく、上記の各処理においては、複数のＸ線透視像から得るデータの最大値や最小値、あるいは平均値等を適宜に用いることで、設定結果の正確性を向上させることができる。

本発明によれば、従来ユーザが手動により設定していた検査領域のパラメータや、個々の物品の像を抽出するためのしきい値等が、正常な検査対象物のＸ線透視像を取得するだけで自動的に設定されるので、ユーザの設定作業の短縮化並びに簡略化を達成することができる。

また、請求項２〜４に係る発明によれば、上記に加えて良否判定用のパラメータやＸ線条件並びに検出器の設定をも自動的に行うので、ユーザの設定作業を更に短縮化並びに簡略化することが可能となる。

更に、請求項５に係る発明のように、各種の設定のために、正常な複数の検査対象物のＸ線透視像を用いることにより、正常物品のＸ線透視像の変動具合を考慮した、適切なパラメータ値をより確実に自動設定することができ、自動設定後にユーザがパラメータ値を修正しなければならないといった不具合を避けることができる。

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を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おいて、実際の検査の前に実行される自動設定手順を表すフローチャートである。 図２のフローチャートで用いる正常な検査対象物のＸ線透視像の例を示す図である。

１ Ｘ線発生装置
２ Ｘ線ラインセンサ
３ コンベア
４ 画像形成部
５ 光電センサ
６ 画像メモリ
７ モニタ兼操作部
８画像処理部
９ 判定部
１０ パラメータメモリ
１１ 演算・制御部
１２ 搬送駆動回路

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に構成図を示すように、Ｘ線発生装置１とＸ線ラインセンサ２とが対向配置され、これらの間に、検査対象物Ｗを搬送するためのコンベア３が配置されている。Ｘ線発生装置１は、スリット等を介することによりファンビーム状のＸ線を出力し、Ｘ線ラインセンサ２はそのファンビーム状のＸ線の広がり方向に複数の素子が並ぶように配置されている。図１ではＸ線ラインセンサ２の各素子は紙面に垂直な方向に並んでいる。検査対象物Ｗはコンベア３によってファンビーム状のＸ線の広がり方向に対して直交する方向に一定の速度で搬送される。

Ｘ線ラインセンサ２の出力、つまり入射したＸ線の１次元の線量分布は画像形成部４に常時取り込まれる。Ｘ線発生装置１とＸ線ラインセンサ２の対に対し、コンベア３の検査対象物Ｗの搬送方向上流側には光電センサ５が配置されており、画像形成部４はこの光電センサ５の出力によって検査対象物Ｗの到来を検知し、これを起点にＸ線ラインセンサ２から出力されている１次元の線量分布を時間順に並べることによって検査対象物Ｗの像を含む２次元のＸ線透視像を構築する。

以上のようにして構築されたＸ線透視像は画像メモリ６に取り込まれ、モニタ兼操作部７に表示されるとともに、画像処理部８による処理に供される。画像処理部８では、まず、検査対象物ＷのＸ線透視像を検査領域検出用のしきい値を用いて２値化し、容器の像を識別し、その容器の外縁の内側の領域から容器幅に相当する収縮量を見越して、容器の内側を検査領域とする処理や、検査領域内の画像を物品像抽出用しきい値を用いて２値化し、物品の像を抽出する処理、更には抽出した物品像の面積や体積、周囲長などの特徴量を求める処理や、異物検出のためのしきい値や異物フィルタを用いた画像処理を行う。その画像処理により求められた特徴量等は判定部９による判定に供され、特徴量の許容範囲等と比較されて欠陥の有無が判定される。その結果は判定信号として出力され、例えばコンベア３の下流側に設けられる振り分け機構（図示略）等に送られ、良品と欠陥品とを振り分ける。

以上の画像処理部８および判定部９で用いられる各種しきい値やフィルタ、および特徴量の許容範囲等のパラメータは、パラメータメモリ１０に記憶されており、このパラメータメモリ１０内の各種しきい値や許容幅等は、後述する動作により自動的に設定される。

上記した画像形成部４、画像メモリ６、画像処理部８、判定部９、パラメータメモリ１０は演算・制御部１１の制御下に置かれている。また、コンベア３を駆動する搬送駆動回路１２についても、演算・制御部１１の制御下に置かれている。また、演算・制御部１１はＸ線コントローラ（図示略）を通じて、Ｘ線発生装置１の管電流および管電圧を決定する。ここで、画像形成部４、画像メモリ６、画像処理部８、判定部９、パラメータメモリ１０および演算・制御部１１は、実際にはコンピュータとその周辺機器によって構成され、インストールされているプログラムに従った機能を実現するのであるが、図１ではその主要な機能ごとにブロックで表している。

さて、上記したパラメータメモリ１０に記憶される画像処理のための各種しきい値や、特徴量の許容範囲等は、実際の検査に先立って、モニタ兼操作部７を操作して設定モードを選択した状態で、正常な検査対象物をコンベア３に流すことによって、自動的に設定される。以下、その設定動作を図２に示すフローチャートを参照しつつ説明する。

モニタ兼操作部７を操作して設定モードを選択する。これによって以下の設定動作のプログラムがスタートする。

正常な検査対象物をコンベア３上に供給する。これにより、その検査対象物はＸ線発生装置１とＸ線ラインセンサ２の間を通過し、その検査対象物のＸ線透視像が取り込まれる。そして、そのＸ線透視像から、画像の明るさやコントラスト、明るさの飽和状態の有無等に基づき、画像取得のためのパラメータ、すなわちＸ線発生装置１に供給すべき管電圧と管電流、Ｘ線ラインセンサ２の出力による画像のコントラスト、画像処理ソフト上のフィルタの種類などを自動的に設定する。

その画像取得パラメータの設定が終了した後、再び正常な検査対象物をコンベア３上に供給する。この供給は例えばモニタ兼操作部７の表示によりその旨を促す等、ユーザに対して報知することもできる。供給された正常な検査対象物のＸ線透視像が取り込まれ、以下の各種しきい値等の設定に供される。

すなわち、検査対象物が図３にそのＸ線透視像を例示するように、容器Ｔ内に複数個の物品Ｇが収容された形態である場合、全体の像から、まず、検査領域を検出するためのパラメータを自動的に設定する。この検査領域は、容器Ｔの内縁の内側であり、まず、容器Ｔの像を検出するためのしきい値を、全体像に対して大津の判別分析法を適用し、背景から容器Ｔの像を検出するしきい値を決定する。次に、そのしきい値を用いて、容器Ｔの像の領域を検出した後、その領域に対して更に同様の判別分析法を用いて容器の縁を検出し、その厚みを調べる。このとき、画像の上下左右それぞれの容器Ｔの厚みを評価することで、画像水平・垂直方向、または、上下左右方向の厚みによる検査領域の収縮量を別々に設定することもできる。このようにして求めた容器検出用のしきい値と、容器の厚みに相当する検査領域の収縮幅が、検査領域検出用のパラメータとして一旦記憶される。ここで、この段階で容器Ｔの縁が検出されない場合は、容器がない検査対象物であるとして、画像全体を検査領域とすると判断する。

次に、検査領域内の物品を抽出するためのしきい値を決定する。このしきい値の決定には、まず、Ｘ線透視像上の検査領域内で上記同様の大津の判別分析法を適用して、しきい値Ｔを仮決定する。次に、その仮しきい値Ｔをもとにしきい値の探索範囲Ｔｍａｘ〜Ｔｍｉｎを計算した後、その範囲内でしきい値Ｔ′を変化させながら、各しきい値Ｔ′を用いて、２値化およびラベリング処理による物品検出を行い、透視像に現れている全ての物品の特徴量（面積または体積）を計算し、特徴量が一定範囲内に収まっているか否かを判別する。特徴量が一定範囲内に収まった時点で、そのときに用いているしきい値Ｔ′を適正化されたしきい値として採用する。仮決定されたしきい値Ｔを用いて
このとき用いる「一定の範囲」の基準は、装置固有のものでもよいし、ユーザにあらかじめ設定させたものであってもよい。また、面積または体積が一定の範囲内に収まらない場合は、判別分析法、または他の既知のしきい値自動決定法で算出された値Ｔを適正な値として採用する。この値は適正化された物品抽出用のしきい値として一旦記憶される。

次に、採取したＸ線透視像から、異物検査用パラメータおよび欠陥検査用パラメータを自動的に決定する。異物検査用のパラメータは、異物検出のためのしきい値や異物検出フィルタの種別である。欠陥検査用パラメータは物品Ｇの特徴量、すなわち面積、体積、周囲長、濃度分散などの許容範囲である。これらの決定に際しては、例えば異物検出用しきい値の決定にあっては、正常な検査対象物のＸ線透視像の個々の物品Ｇの像の最も濃い画素の濃度値に対し、更に規定量だけ濃い濃度値とする等で決定することができる。また、欠陥検査用の特徴量の許容範囲としては、同じく正常な検査対象物のＸ線透視像の個々の物品Ｇの特徴量を求め、その最大値よりも規定量だけ大きい値を上限値、最小値よりも規定量だけ小さい値を下限値とする等で決定することができる。

１つの正常な検査対象物についての以上の処理が終了すると、モニタ兼操作部７の表示等により、次の正常な検査対象物の供給を促し、それに基づいて次の検査対象物をコンベア３上に供給することによって、上記と同等の動作が繰り返される。規定個数の正常な検査対象物の供給を終了した時点で、それぞれの検査対象物のＸ線透視像を用いた各処理による結果を相互に比較し、それぞれに最適なものを決定する。例えば、検査領域や物品抽出用のしきい値では、得られた複数の値の最小値を最適値として採用し、検査領域の収縮量では、得られた値の最大値を最適値として採用する。このようにして決定された各パラメータは、パラメータメモリ１０に記憶され、実際の検査作業に用いられる。

以上の本発明の実施の形態によると、検査作業に先立ってパラメータを何ら設定することなく、所要個数の正常な検査対象物をコンベア３上に供給するだけで、検査に必要な各種パラメータが自動的に設定されることになり、従来のこの種の検査装置に比して検査前の設定作業を大幅に短縮化することができると同時に、誤ったパラメータを設定して誤った検査を行ってしまうことを防止することができる。また、図３のように容器内で物品が相互に接近しているような場合でも、欠陥検査時に物品像どうしが一体化しないような適切なしきい値を字をと設定することができるため、従来のようにユーザが試行錯誤しながらの設定作業が不要となり、ユーザの負担を軽減することができる。

Claims (6)

1. Ｘ線発生装置からのＸ線を検査対象物に照射し、その透過Ｘ線をＸ線検出器で検出して得られる検査対象物のＸ線透視像を、画像処理して当該検査対象物の良否判定を行う判定手段を備えたＸ線検査装置において、
   検査対象物のＸ線透視像から、検査領域検出用パラメータを用いて容器の内側の検査領域を検出する検査領域検出手段と、物品像抽出用しきい値を用いて、上記検査領域中の個々の物品像を抽出して上記判定手段による判定に供する物品像抽出手段を備えるとともに、
   正常な検査対象物のＸ線透視像から、上記検査領域検出用パラメータを自動的に設定する検査領域検出用パラメータ自動設定手段と、正常な検査対象物のＸ線透視像から、上記物品像抽出用しきい値を仮決定する物品像抽出用しきい値仮決定手段と、上記仮決定された物品像抽出用しきい値を用いた２値化像から、当該物品像抽出用しきい値を適正化して自動的に設定する物品像抽出用しきい値設定手段を備えていることを特徴とするＸ線検査装置。
2. 正常な検査対象物のＸ線透視像から、上記判定手段による欠陥検査に用いる物品の特徴量の許容範囲を自動的に設定する特徴量許容範囲自動設定手段を備えていることを特徴とする請求項１に記載のＸ線検査装置。
3. 正常な検査対象物のＸ線透視像から、上記判定手段による異物検査で用いる異物の有無を判定するためのパラメータを自動的に設定する異物検査用パラメータ自動設定手段を備えていることを特徴とする請求項１または２に記載のＸ線検査装置。
4. 正常な検査対象物のＸ線透視像から、上記判定手段による判定に供すべきＸ線透視画像の取得条件を自動的に設定する画像取得条件設定手段を備えていることを特徴とする請求項１、２または３のいずれかに記載のＸ線検査装置。
5. 上記検査領域検出用パラメータ設定手段、物品抽出用しきい値仮決定手段、物品抽出用しきい値設定手段、特徴量許容範囲自動設定手段、異物検査用パラメータ自動設定手段、もしくは画像取得条件設定手段は、複数の正常な検査対象物のＸ線透視像を用いて該当の処理を実行することを特徴とする請求項１、２、３、または４のいずれか１項に記載のＸ線検査装置。
6. Ｘ線発生装置からのＸ線を検査対象物に照射し、その透過Ｘ線をＸ線検出器で検出して得られる検査対象物のＸ線透視像を処理することにより、検査対象物の良否判定を行うＸ線検査装置における上記処理を実行するコンピュータに用いられる検査プログラムであって、
   上記コンピュータを、検査対象物の良否判定を行う判定手段と、検査対象物のＸ線透視像から、検査領域検出用パラメータを用いて容器の内側の検査領域を検出する検査領域検出手段と、物品像抽出用しきい値を用いて、上記検査領域中の個々の物品像を抽出して上記判定手段による判定に供する物品像抽出手段と、正常な検査対象物のＸ線透視像から、上記検査領域検出用パラメータを自動的に設定する検査領域検出用パラメータ自動設定手段と、正常な検査対象物のＸ線透視像から、上記物品像抽出用しきい値を仮決定する物品像抽出用しきい値仮決定手段と、仮決定された物品像抽出用しきい値を用いた２値化像から、当該物品像抽出用しきい値を適正化して自動的に設定する物品像抽出用しきい値設定手段として機能させることを特徴とするＸ線検査装置用検査プログラム。

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