JP2011089920A - X-ray inspection method and x-ray inspection apparatus using the same - Google Patents

X-ray inspection method and x-ray inspection apparatus using the same Download PDF

Info

Publication number
JP2011089920A
JP2011089920A JP2009244519A JP2009244519A JP2011089920A JP 2011089920 A JP2011089920 A JP 2011089920A JP 2009244519 A JP2009244519 A JP 2009244519A JP 2009244519 A JP2009244519 A JP 2009244519A JP 2011089920 A JP2011089920 A JP 2011089920A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
feature
normal
ray
normal product
ray inspection
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2009244519A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hiroaki Ozawa
弘明 小澤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shimadzu Corp
Original Assignee
Shimadzu Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shimadzu Corp filed Critical Shimadzu Corp
Priority to JP2009244519A priority Critical patent/JP2011089920A/en
Publication of JP2011089920A publication Critical patent/JP2011089920A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an X-ray inspection method and an X-ray inspection apparatus highly reliable by providing appropriate determination conditions on the basis of learning on a distribution of the amount of characteristics of normal products. <P>SOLUTION: In the X-ray inspection method, measurements, inspection, and the generation of characteristic vectors are performed on a plurality of normal products prior to inspection on an object to be inspected (Step S1-S7). A plurality of acquired characteristic vectors are stored as learning data (Step S8-S10) to generate a normal product region (Step S11). Measurements, inspection, and the generation of characteristic vectors are similarly performed on the object to be inspected (Step S12-S18) to determine the quality of the object to be inspected on the basis of whether its characteristic vectors are included in the normal product region or not (Step S19). Since the normal product region generated in the Step S11 is acquired from a distribution of normal products, the determination in the Step S19 includes the correlation between amounts of characteristics. It is thereby possible to perform highly reliable determination. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、検査対象となる物品(以下、これを「被検査物」と称す)に対し、画像処理を施したX線画像から得られる複数種類の特徴量を用いて、異物混入検査、欠陥検査、個数検査等の種々の検査を行うX線検査装置に関する。   The present invention uses a plurality of types of feature amounts obtained from an X-ray image subjected to image processing on an article to be inspected (hereinafter referred to as “inspected object”), and detects foreign matter contamination and defects. The present invention relates to an X-ray inspection apparatus that performs various inspections such as inspection and number inspection.

X線検査装置はX線を物品に照射し、そのX線透過量をX線検出器で測定して、それに基づきX線画像を作成することにより、非破壊で物品の内部を検査する装置である。その用途としては、例えば、包装された商品の内容物に異物が混入していないかを検査する異物混入検査、内容物が所定の個数を備えているかを検査する個数検査、内容物にひび割れ等の欠陥が発生していないかを検査する欠陥検査などがある。これらの検査は食品、医薬品、工業部品等の様々な物品に対して行われる。   An X-ray inspection device is a device that non-destructively inspects the interior of an article by irradiating the article with X-rays, measuring the amount of X-ray transmission with an X-ray detector, and creating an X-ray image based on the X-ray detector. is there. For example, foreign matter contamination inspection for inspecting whether foreign matter is not mixed in the contents of the packaged product, number inspection for inspecting whether the content has a predetermined number, cracks in the content, etc. There is a defect inspection for inspecting whether or not a defect has occurred. These inspections are performed on various articles such as food, pharmaceuticals, and industrial parts.

X線検査装置は、X線透視装置とX線CT(Computed Tomography)装置の2種類に大別される。このうちX線透視装置は一方向からX線を照射して透過画像を得るのに対して、X線CT装置は、被検査物の全周方向で測定されたX線透過量のデータをフーリエ変換で再構成することにより、内部構造の断層像を得るものである。   X-ray inspection apparatuses are roughly classified into two types: X-ray fluoroscopy apparatuses and X-ray CT (Computed Tomography) apparatuses. Among these, the X-ray fluoroscopic apparatus irradiates X-rays from one direction to obtain a transmission image, whereas the X-ray CT apparatus performs Fourier transform on the data of the X-ray transmission amount measured in the entire circumference direction of the inspection object. A tomographic image of the internal structure is obtained by reconstruction by conversion.

X線透視装置は一方向からの透視しか行わないため、X線CT装置に比べて情報量は少ないものの、迅速に被検査物の検査を実行できるという特徴を有している。そのため、ベルトコンベア等により連続的に搬送される物品の連続検査に多く利用されている。一方、X線CT装置は、全周からの撮影と断層像の再構成が必要であり、X線透視装置に比べて処理に時間を要する。これを高速に処理できるようにすることも可能であるが、撮影速度や画像再構成を行うコンピュータの処理速度等を向上させる必要があるため、装置の製造コストが高くなる。従って、高速な処理を必要とする連続検査よりも、精密検査により適性を有している。   Since the X-ray fluoroscopic apparatus only performs fluoroscopy from one direction, the X-ray fluoroscopic apparatus has a feature that although the amount of information is smaller than that of the X-ray CT apparatus, the inspection object can be inspected quickly. Therefore, it is frequently used for continuous inspection of articles continuously conveyed by a belt conveyor or the like. On the other hand, the X-ray CT apparatus requires imaging from the entire circumference and reconstruction of a tomographic image, and requires more processing than the X-ray fluoroscopic apparatus. Although it is possible to process this at high speed, it is necessary to improve the shooting speed, the processing speed of the computer that performs image reconstruction, and the like, which increases the manufacturing cost of the apparatus. Therefore, it is more suitable for precision inspection than continuous inspection that requires high-speed processing.

これらのX線検査装置では、被検査物のX線画像に対して所定の画像処理を施し、そこから1又は複数の特徴量を抽出して、学習等により予め与えられた基準値(許容範囲)と比較することにより、被検査物が正常品であるか否かの判定を行っている。上記の画像処理としては、取得されたX線画像を、背景画像の領域と背景以外の画像の領域とに切り分ける2値化処理や、2値化処理により切り分けられた画像領域の分類を行うラベリング処理等がある。また、抽出される特徴量としては、前記画像領域の周囲長や面積がある(特許文献1)。さらに、前記画像領域におけるX線透過量から、厚みや体積等を特徴量として抽出することもできる(特許文献2)。   In these X-ray inspection apparatuses, predetermined image processing is performed on the X-ray image of the object to be inspected, one or a plurality of feature amounts are extracted therefrom, and a reference value (allowable range) given in advance by learning or the like is extracted. ) To determine whether the object to be inspected is a normal product. As the above-described image processing, a binarization process for dividing the acquired X-ray image into a background image area and an image area other than the background, and a labeling for classifying the image area divided by the binarization process There are processing. The extracted feature amount includes the perimeter and area of the image region (Patent Document 1). Furthermore, from the X-ray transmission amount in the image area, thickness, volume, and the like can be extracted as a feature amount (Patent Document 2).

特開2005-031069号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2005-031069 特開2007-183200号公報JP 2007-183200 A

特許文献1や特許文献2のX線検査装置に見られるように、従来のX線検査装置における検査方法では、各々の特徴量が対応する許容範囲内にあるか否かをそれぞれ独立に判定することにより、被検査物の良否判定を行っていた。しかしながら、この検査方法を経て正常品と判定された商品の中から、その後の目視検査や精密検査等による最終チェックで不良品と判定されてしまうケースがあった。   As can be seen in the X-ray inspection apparatuses of Patent Document 1 and Patent Document 2, in the inspection method in the conventional X-ray inspection apparatus, it is determined independently whether each feature amount is within a corresponding allowable range. As a result, the quality of the inspection object is judged. However, in some cases, products that are determined to be normal products through this inspection method are determined as defective products in the final check by visual inspection or precise inspection after that.

このような問題は、各特徴量が許容範囲の限界の近傍にある場合に容易に起こりうる。例えば、被検査物の長さと幅のパラメータを特徴量として取得する検査の場合、両方の特徴量が共に許容範囲の限界の近傍に存在すれば、その被検査物の面積が正常品の範囲を逸脱してしまうということがある。近年、食品等の管理に対する消費者の要求が厳しくなりつつあり、それに伴って、X線検査装置に要求される異物や欠陥品等の検出精度も高くなってきている。従って、このような誤判定を防ぐためには、上記の例ではさらに面積のパラメータも特徴量に追加するなど特徴量の種類を増加させるか、長さと幅の特徴量に対する許容範囲をより厳しく設定する必要がある。   Such a problem can easily occur when each feature amount is in the vicinity of the limit of the allowable range. For example, in the case of an inspection in which parameters of the length and width of an inspection object are acquired as feature quantities, if both feature quantities exist near the limit of the allowable range, the area of the inspection object is within the range of a normal product. Sometimes it deviates. In recent years, consumer demand for the management of foods and the like has become stricter, and accordingly, the detection accuracy of foreign matters, defective products, and the like required for X-ray inspection apparatuses has increased. Therefore, in order to prevent such a misjudgment, in the above example, the type of feature quantity is increased, for example, the area parameter is added to the feature quantity, or the allowable range for the length and width feature quantities is set more strictly. There is a need.

しかしながら、特徴量の種類を増加させると、それらを抽出するための処理が増加し、その結果、処理時間や装置の製造コストが増加してしまう。また、許容範囲を厳しく設定すると、本来、正常品に含まれるべき被検査物が不良品と判別され、歩留率や作業効率が悪化してしまう。   However, when the types of feature quantities are increased, processing for extracting them increases, and as a result, processing time and device manufacturing costs increase. In addition, if the allowable range is set strictly, an object to be inspected that should be included in a normal product is determined as a defective product, and yield rate and work efficiency deteriorate.

本発明が解決しようとする課題は、適切な判定条件を与えることにより、上記の問題を解決する、信頼性の高いX線検査方法及びX線検査装置を提供することである。   The problem to be solved by the present invention is to provide a highly reliable X-ray inspection method and X-ray inspection apparatus that solve the above-mentioned problems by providing appropriate determination conditions.

上記課題を解決するために成された本発明に係るX線検査方法は、
物品にX線を照射して、その透過量を測定することにより、該物品のX線画像を生成するステップと、前記X線画像からn種類(nは2以上の整数)の特徴量を抽出するステップと、前記抽出されたn種類の特徴量に基づき、n次元の特徴ベクトルを生成するステップと、を有するX線検査方法において、
m個(mは2以上の整数)の正常品に対して特徴ベクトルをそれぞれ生成し、該正常品の特徴ベクトルの分布を学習データとして記憶するステップと、
前記学習データに基づき、正常品領域を決定するステップと、
被検査物に対して特徴ベクトルを生成し、該被検査物の特徴ベクトルが前記正常品領域に含まれているか否かによって、該被検査物が正常品であるか否を判定するステップと、
を有していることを特徴とする。
An X-ray inspection method according to the present invention made to solve the above problems is as follows:
A step of generating an X-ray image of the article by irradiating the article with X-rays and measuring the amount of transmission, and extracting n types (n is an integer of 2 or more) of feature quantities from the X-ray image And a step of generating an n-dimensional feature vector based on the extracted n types of feature quantities,
generating feature vectors for m (m is an integer of 2 or more) normal products, and storing the distribution of feature vectors of the normal products as learning data;
Determining a normal product region based on the learning data;
Generating a feature vector for the inspection object, and determining whether the inspection object is a normal product according to whether the feature vector of the inspection object is included in the normal product region;
It is characterized by having.

また、上記課題を解決するために成された本発明に係るX線検査装置は、
物品にX線を照射して、その透過量を測定することにより、該物品のX線画像を生成する画像生成手段と、前記X線画像からn種類(nは2以上の整数)の特徴量を抽出する特徴量抽出手段と、前記抽出されたn種類の特徴量に基づき、n次元の特徴ベクトルを生成する特徴ベクトル生成手段と、を有するX線検査装置において、
m個(mは2以上の整数)の正常品に対して特徴ベクトルをそれぞれ生成し、該正常品の特徴ベクトルの分布を学習データとして記憶する学習手段と、
前記学習データに基づき、正常品領域を決定する領域決定手段と、
被検査物に対して特徴ベクトルを生成し、該被検査物の特徴ベクトルが前記正常品領域に含まれているか否かによって、該被検査物が正常品であるか否を判定する判定手段と、
を有していることを特徴とする。
Further, an X-ray inspection apparatus according to the present invention made to solve the above problems is
Image generation means for generating an X-ray image of the article by irradiating the article with X-rays and measuring the amount of transmission, and n types (n is an integer of 2 or more) of feature quantities from the X-ray image In an X-ray inspection apparatus comprising: a feature quantity extracting unit that extracts a feature vector; and a feature vector generating unit that generates an n-dimensional feature vector based on the n types of extracted feature quantities.
learning means for generating feature vectors for m (m is an integer of 2 or more) normal products, and storing the distribution of the feature vectors of the normal products as learning data;
Based on the learning data, a region determining means for determining a normal product region;
Determining means for generating a feature vector for the object to be inspected, and determining whether the object to be inspected is a normal product according to whether the feature vector of the object to be inspected is included in the normal product region; ,
It is characterized by having.

なお、前記特徴ベクトルの存在する空間は、各特徴量パラメータを座標軸とする空間(以下、これを「特徴空間」と称す)であっても良いし、その写像空間であっても良い。また、特徴空間から写像空間に変換する関数(写像関数)は線形・非線形のどちらであっても良い。   The space in which the feature vector exists may be a space having each feature parameter as a coordinate axis (hereinafter referred to as “feature space”) or a mapping space thereof. The function (mapping function) for converting from the feature space to the mapping space may be either linear or non-linear.

また、前記正常品領域の決定には、サポートベクターマシン、単純ベイズ分類器、クラスタ解析等の機械学習やデータマイニング分野での手法など、様々な方法を用いることができる。   In addition, various methods such as a support vector machine, naive Bayes classifier, machine learning such as cluster analysis, and a technique in the data mining field can be used for determining the normal product region.

本発明では、複数個の正常品に対して予め取得した特徴ベクトルの分布に基づいて正常品領域を決定し、その後、被検査物の特徴ベクトルが正常品領域に含まれるか否かにより被検査物の良否を判定する。上記の正常品領域は特徴量間の相関関係を含んだものであるため、正常品領域を用いた判定も必然的に特徴量間の相関関係を含んだものになる。これにより、被検査物を適切に判定することができ、従来より信頼性の高いX線検査方法及びX線検査装置を提供することができる。また、正常品の特徴ベクトルの分布から正常品領域を自動的に設定できるため、ユーザが許容範囲の数値を入れる必要がなく、使い勝手が改善するという効果も得ることができる。   In the present invention, a normal product region is determined based on a distribution of feature vectors acquired in advance for a plurality of normal products, and then the device to be inspected depends on whether or not the feature vector of the device to be inspected is included in the normal product region. Judge the quality of things. Since the normal product region includes the correlation between the feature amounts, the determination using the normal product region necessarily includes the correlation between the feature amounts. Thereby, it is possible to appropriately determine the inspection object, and it is possible to provide an X-ray inspection method and an X-ray inspection apparatus that are more reliable than those in the past. Further, since the normal product region can be automatically set from the distribution of the feature vector of the normal product, it is not necessary for the user to enter a numerical value within the allowable range, and the usability can be improved.

従来のX線検査方法では検出できない欠陥品の例を示すグラフ。The graph which shows the example of the defect which cannot be detected with the conventional X-ray inspection method. 本発明に係るX線検出装置の一実施例の構成を示すブロック図。The block diagram which shows the structure of one Example of the X-ray detection apparatus which concerns on this invention. 本実施例のX線検出装置の動作の手順を示すフローチャート。The flowchart which shows the procedure of operation | movement of the X-ray detection apparatus of a present Example. 本実施例のX線検出方法における正常品領域の生成の手順を示す模式図。The schematic diagram which shows the procedure of the production | generation of the normal product area | region in the X-ray detection method of a present Example.

従来のX線検査方法では、各特徴量毎の独立した検査を組み合わせるだけであるため、複数の特徴量に相関関係があった場合には、正常品の分布から外れている欠陥品でも正常品と見なす場合がある。これを、図1を用いて説明する。   Since conventional X-ray inspection methods only combine independent inspections for each feature quantity, if there is a correlation between multiple feature quantities, defective products that are out of the normal product distribution are also normal products. May be considered. This will be described with reference to FIG.

図1の(a)に示すように、特徴量として例えば長さと幅を使用する検査では、正常品の面積が一定の範囲内に収まっていなければならないことがある。このような場合、長さと幅が共に許容範囲の大きい方の限界に近かったり、逆に小さい方の限界に近かったりすると、たとえ各々の特徴量が許容範囲内に収まっていたとしても、面積が正常品の分布する領域から外れてしまう。また、図1の(b)に示すように、特徴量として面積と体積を使用する検査で、形状等の問題により、これらの特徴量の比率が一定の範囲内になければならないこともある。従って、複数の特徴量が互いに何らかの関係を有する場合には、その相関関係も考慮して被検査物の良否判定を行う必要がある。   As shown in FIG. 1A, in the inspection using, for example, the length and the width as the feature quantity, the area of the normal product may have to be within a certain range. In such a case, if both the length and width are close to the limit of the larger allowable range, or vice versa, even if each feature amount is within the allowable range, the area is reduced. It will deviate from the area where normal products are distributed. Further, as shown in FIG. 1B, in the inspection using the area and the volume as the feature amount, the ratio of these feature amounts may have to be within a certain range due to problems such as shape. Therefore, when a plurality of feature quantities have some relationship with each other, it is necessary to determine the quality of the inspection object in consideration of the correlation.

そこで本発明に係るX線検査装置では、複数の正常品の特徴ベクトルを学習データとして、これらの正常品の特徴ベクトルの分布を含む正常品領域を生成した後に、被検査物の特徴ベクトルが正常品領域に含まれるか否かによって被検査物の良否を判定する。この正常品領域は正常品の分布から得られるものであるため、必然的に特徴量間の相関関係を含んだものとなる。従って、図1及び2に示すような、従来の検査方法では正常品の分布から外れているにも関わらず正常品と判定されてしまう場合でも、適切に不良品と判定することが可能となる。   Therefore, in the X-ray inspection apparatus according to the present invention, after generating a normal product region including a distribution of feature vectors of a plurality of normal products using the feature vectors of a plurality of normal products as the learning data, the feature vector of the inspection object is normal. The quality of the object to be inspected is determined depending on whether it is included in the product area. Since the normal product region is obtained from the distribution of normal products, it necessarily includes a correlation between feature quantities. Therefore, even when the conventional inspection method as shown in FIGS. 1 and 2 is determined as a normal product despite being out of the distribution of the normal product, it can be appropriately determined as a defective product. .

本発明に係るX線検査装置の一実施例を図2〜4を用いて説明する。ここで、図2は本実施例のX線検査装置の構成を示すブロック図、図3は該X線検査装置による検査の手順を示すフローチャート、図4は本実施例のX線検出方法における正常品領域の生成の手順を示す模式図である。   An embodiment of the X-ray inspection apparatus according to the present invention will be described with reference to FIGS. Here, FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of the X-ray inspection apparatus of the present embodiment, FIG. 3 is a flowchart showing the procedure of inspection by the X-ray inspection apparatus, and FIG. 4 is normal in the X-ray detection method of the present embodiment. It is a schematic diagram which shows the procedure of a production | generation area | region.

図2に示す本実施例のX線検査装置の構成について、以下、説明を行う。
本実施例のX線検査装置は、正常品や被検査物にX線を照射し、その透過量を測定する測定部10と、測定部10で測定されたX線透過量に基づいてX線画像を作成し、n種類(nは2以上の整数)の特徴量を抽出して、n次元特徴ベクトルを生成する検査部20と、複数の正常品の特徴ベクトルの分布を学習し、正常品領域を決定する前処理部30と、前処理部30で決定された正常品領域に基づき、被検査物の良否判定を行う判定部40と、から構成されている。
The configuration of the X-ray inspection apparatus of this embodiment shown in FIG. 2 will be described below.
The X-ray inspection apparatus according to the present embodiment irradiates a normal product or an object to be inspected with X-rays and measures the amount of transmission, and the X-ray transmission based on the amount of X-ray transmission measured by the measurement unit 10. An image is created, n types (n is an integer of 2 or more) feature quantities are extracted, an inspection unit 20 that generates an n-dimensional feature vector, and a distribution of a plurality of normal product feature vectors are learned. A pre-processing unit 30 that determines an area and a determination unit 40 that determines pass / fail of an inspection object based on a normal product area determined by the pre-processing unit 30.

また、上記した測定部10は、X線源からX線を照射するX線照射部11と、X線が照射された正常品や被検査物のX線透過量を測定する、X線検出器等から成るX線検出部12と、を有している。検査部20は、X線検出部12で測定された正常品や被検査物のX線透過量に基づき、それらのX線画像を生成する画像生成部21と、画像生成部21で生成されたX線画像に画像処理を施す画像処理部22と、画像処理部22で画像処理を施されたX線画像からn種類の特徴量を抽出する特徴量抽出部23と、特徴量抽出部23で抽出された特徴量からn次元の特徴ベクトルを生成する特徴ベクトル生成部24と、を有している。さらに、前処理部30は、特徴ベクトル生成部24で生成された特徴ベクトルのデータが正常品であるか被検査物であるかによって、この特徴ベクトルのデータを該前処理部30に送るか判定部40に送るかを切り替える切替部31と、切替部31により該前処理部30に送られてきた複数の正常品の特徴ベクトルを学習・記憶する学習部32と、その分布から正常品領域を決定する領域決定部33と、を有している。   The measurement unit 10 described above includes an X-ray irradiation unit 11 that emits X-rays from an X-ray source, and an X-ray detector that measures the X-ray transmission amount of a normal product or an inspection object irradiated with X-rays. And an X-ray detection unit 12 made up of, and the like. The inspection unit 20 is generated by the image generation unit 21 and the image generation unit 21 that generate X-ray images based on the X-ray transmission amounts of normal products and inspection objects measured by the X-ray detection unit 12. An image processing unit 22 that performs image processing on an X-ray image, a feature amount extraction unit 23 that extracts n types of feature amounts from the X-ray image subjected to image processing by the image processing unit 22, and a feature amount extraction unit 23 And a feature vector generation unit 24 that generates an n-dimensional feature vector from the extracted feature quantity. Further, the preprocessing unit 30 determines whether to send the feature vector data to the preprocessing unit 30 depending on whether the feature vector data generated by the feature vector generation unit 24 is a normal product or an inspection object. A switching unit 31 that switches whether to send to the unit 40, a learning unit 32 that learns and stores feature vectors of a plurality of normal products sent to the preprocessing unit 30 by the switching unit 31, and a normal product region from the distribution And an area determination unit 33 to be determined.

次に、図2に示した本実施例のX線検査装置の検査の手順を、図3のフローチャートを用いて説明する。
本実施例のX線検査装置では、被検査物に対する検査を行う前に、複数の正常品に対して各々の特徴ベクトルを生成し、学習データとして記憶する(ステップS1〜S10)。この特徴ベクトルの生成及び学習は、以下のようにして行われる。
Next, the inspection procedure of the X-ray inspection apparatus of this embodiment shown in FIG. 2 will be described with reference to the flowchart of FIG.
In the X-ray inspection apparatus of the present embodiment, before performing inspection on the inspection object, each feature vector is generated for a plurality of normal products and stored as learning data (steps S1 to S10). The generation and learning of the feature vector is performed as follows.

検査部20で得られる特徴ベクトルのデータが前処理部30に送られるように、該前処理部30内の切替部31を操作し、測定部10の所定の位置(X線照射位置)に正常品を送る(ステップS1)。そして、X線照射部11から該正常品にX線を照射し(ステップS2)、その透過量をX線検出部12で測定する(ステップS3)。X線検出部12で測定されたX線透過量のデータは検査部20内の画像生成部21に送られ、前記正常品に対するX線画像が生成される(ステップS4)。しかしながら、画像生成部21で生成されたX線画像は、正常品の画像のみならず背景画像も含むため、画像処理部22で所定の画像処理を施すことにより、背景画像と正常品の画像とを切り分けることが必要となる。この画像処理には、例えば2値化処理やラベリング処理等を用いることができる。これにより、X線画像から対象となる物品(この場合は正常品)の領域が検出できる(ステップS5)。   The switching unit 31 in the preprocessing unit 30 is operated so that the feature vector data obtained by the inspection unit 20 is sent to the preprocessing unit 30, and the measurement unit 10 is normal at a predetermined position (X-ray irradiation position). The product is sent (step S1). Then, the normal product is irradiated with X-rays from the X-ray irradiation unit 11 (step S2), and the amount of transmission is measured by the X-ray detection unit 12 (step S3). The X-ray transmission data measured by the X-ray detector 12 is sent to the image generator 21 in the inspection unit 20 to generate an X-ray image for the normal product (step S4). However, since the X-ray image generated by the image generation unit 21 includes not only a normal product image but also a background image, the image processing unit 22 performs predetermined image processing to obtain a background image and a normal product image. Must be separated. For this image processing, for example, binarization processing or labeling processing can be used. Thereby, the region of the target article (in this case, a normal product) can be detected from the X-ray image (step S5).

画像処理部22で検出した正常品の画像領域に対し、特徴量抽出部23では検査に使用するn種類の特徴量x1,x2,...,xnが抽出される(ステップS6)。この抽出されたn種類の特徴量x1,x2,...,xnを用いて、各特徴量パラメータを座標軸とするn次元特徴空間における特徴ベクトルX=[x1,x2,...,xn]を特徴ベクトル生成部24で生成する(ステップS7)。なお、検査に使用する特徴量としては、例えば面積、体積、周囲長、慣性主軸方向の最大長、円形度など、既知の画像特徴量を用いることができる。さらに、特徴ベクトル生成部24で生成された前記正常品の特徴ベクトルのデータは前処理部30内の学習部32に送られ、学習データとして記憶される(ステップS8)。 For the normal product image region detected by the image processing unit 22, the feature amount extraction unit 23 extracts n types of feature amounts x 1 , x 2 ,..., X n used for inspection (step S6). . Using the n types of extracted feature quantities x 1 , x 2 , ..., x n , feature vectors X = [x 1 , x 2 ,. .., x n ] are generated by the feature vector generation unit 24 (step S7). As the feature amount used for the inspection, for example, a known image feature amount such as an area, a volume, a perimeter length, a maximum length in the inertial principal axis direction, and a circularity can be used. Furthermore, the feature vector data of the normal product generated by the feature vector generation unit 24 is sent to the learning unit 32 in the preprocessing unit 30 and stored as learning data (step S8).

以上の処理を他の正常品に対して繰り返し行うことにより、複数の正常品に対する特徴ベクトルの学習データを得ることができる(ステップS9及びS10)。ここで、特徴ベクトルを生成した正常品の個数をmとし、m個の正常品の特徴ベクトルをそれぞれX1,X2,...,Xmとして、その集合を学習データA={X1,X2,...,Xm}で表す。なお、正常品の個数mは最低でも検査に使用する特徴量の種類の数nよりも多いことが望ましく、また、多ければ多いほど良い。 By repeating the above processing for other normal products, feature vector learning data for a plurality of normal products can be obtained (steps S9 and S10). Here, the number of normal products that have generated feature vectors is m, the feature vectors of m normal products are X 1 , X 2 ,..., X m , and the set is the learning data A = {X 1 , X 2 , ..., X m }. It is desirable that the number m of normal products is at least as large as the number n of feature types used for inspection, and the larger the number, the better.

次に、学習部32で得られた学習データAから正常品領域を決定する(ステップS11)。以下、本実施例で用いた正常品領域の決定方法を図4を用いて説明する。
図4(a)は、n次元特徴空間における学習データAの各要素(正常品の特徴ベクトル)の分布を模式的に示したものである。ここで、これらの分布を平均Xの多次元正規分布で近似できるものと仮定する。また、正常品の特徴ベクトルは、多次元正規分布の確率密度関数が一定の閾値以上の値をとる範囲にあると仮定する。これらの仮定の下で、学習データAに含まれるm個の正常品の特徴ベクトルX1,X2,...,Xmの平均が零ベクトルとなるように平行移動した後に白色化を行うと、その写像空間内における正常品領域は、原点を中心とする所定の半径以下の球領域となる。以下、この所定の半径をRで表す。
Next, a normal product region is determined from the learning data A obtained by the learning unit 32 (step S11). Hereinafter, the method for determining the normal product region used in this embodiment will be described with reference to FIG.
FIG. 4 (a) schematically shows the distribution of each element (normal feature vector) of the learning data A in the n-dimensional feature space. Here, it is assumed that these distributions can be approximated by a multidimensional normal distribution with an average X. Further, it is assumed that the normal feature vector is in a range in which the probability density function of the multidimensional normal distribution takes a value equal to or greater than a certain threshold value. Under these assumptions, whitening is performed after translation so that the average of m normal product feature vectors X 1 , X 2 , ..., X m included in learning data A is zero vector Then, the normal product region in the mapping space is a spherical region having a predetermined radius or less with the origin at the center. Hereinafter, this predetermined radius is represented by R.

具体的には、Xi'=Xi−Xa、A'={X1',X2',...,Xm'}とすると、この集合A'は学習データAの特徴ベクトルの平均が零ベクトルになるように平行移動したものとなる(図4(b))。ここで、集合A'の要素に対する共分散行列をCとし、この共分散行列Cの固有値をd1,d2,...,dn、各固有値に対応する、ノルムが1の固有ベクトルをe1,e2,...,enで表す。このとき、固有値の平方根を対角成分とする行列を

Figure 2011089920
とし、固有ベクトルを列ベクトルに持つ行列をE=(e1 T e2 T ... en T)とすると、集合A'の要素に対する白色化行列Vは、V = DETで計算することができる。なお、白色化行列の計算方法は一通りでなく、別の計算方法によって得られた白色化行列を本発明に用いることもできる。例えば、ある白色化行列V'に任意の直交行列Uを掛けたUV'も白色化行列となる。前記の行列Eは直交行列であるため、EDETも白色化行列となる。従って、DETの代わりにEDETを白色化行列Vとして用いても良い。 Specifically, if X i '= X i −X a and A' = {X 1 ', X 2 ', ..., X m '}, this set A' is the feature vector of the training data A. The average is translated so as to be a zero vector (FIG. 4B). Where the covariance matrix for the elements of set A 'is C, the eigenvalues of this covariance matrix C are d 1 , d 2 , ..., d n , and the eigenvectors with norm equal to 1 corresponding to each eigenvalue e 1 , e 2 , ..., e n At this time, the matrix whose diagonal component is the square root of the eigenvalue is
Figure 2011089920
And the matrix with eigenvectors in the column vector is E = (e 1 T e 2 T ... e n T ), the whitening matrix V for the elements of the set A 'can be calculated with V = DE T it can. The whitening matrix calculation method is not limited to one, and a whitening matrix obtained by another calculation method can also be used in the present invention. For example, UV ′ obtained by multiplying a certain whitening matrix V ′ by an arbitrary orthogonal matrix U is also a whitening matrix. Since the matrix E is an orthogonal matrix, EDE T is also a whitening matrix. Therefore, EDE T may be used as the whitening matrix V instead of DE T.

原点を平行移動した後に、白色化行列Vによる変換を行うことにより、正常品領域は、特徴空間から線形変換された写像空間上での、原点を中心とする半径R以下の球領域として決定される(図4(c))。   After the origin is translated, the normal area is determined as a spherical area with a radius R or less centered on the origin in the mapping space linearly transformed from the feature space by performing conversion using the whitening matrix V. (FIG. 4 (c)).

次に、以下に示す手順により被検査物に対する検査を行う。
前処理部30内の切替部31を操作し、検査部20で得られる特徴ベクトルのデータが判定部に送られるように、該前処理部30内の切替部31を操作する。そして、被検査物に対して、正常品で示した処理と同様の処理を行い、その特徴ベクトルを生成する(ステップS12〜S18)。これらのステップにより得られた被検査物の特徴ベクトルをYとする。
Next, the inspection object is inspected according to the following procedure.
The switching unit 31 in the preprocessing unit 30 is operated, and the switching unit 31 in the preprocessing unit 30 is operated so that the feature vector data obtained by the inspection unit 20 is sent to the determination unit. Then, the same processing as the processing shown for the normal product is performed on the inspection object, and its feature vector is generated (steps S12 to S18). Let Y be the feature vector of the inspected object obtained by these steps.

この被検査物の特徴ベクトルYが、ステップS11で決定した正常品領域に含まれていれば正常品、含まれていなければ不良品と判定する(ステップS19)。ここで、ステップS19における判定は、ステップS11で用いた白色化行列Vにより、次式で行うことができる。
‖ V (Y−Xa) ‖ ≦ R
すなわち、上式が成立すれば被検査物の特徴ベクトルYは正常品領域に含まれているため、正常品と判定される。
If the feature vector Y of the inspection object is included in the normal product region determined in step S11, it is determined as a normal product, and if not included, it is determined as a defective product (step S19). Here, the determination in step S19 can be performed by the following equation using the whitening matrix V used in step S11.
‖ V (Y−X a ) ≦ ≤ R
That is, if the above equation holds, the feature vector Y of the object to be inspected is included in the normal product region, and is thus determined as a normal product.

なお、領域決定部33における正常品領域の決定には、上記した白色化による方法の他にも、機械学習やデータマイニング分野での手法(サポートベクターマシンや単純ベイズ分類器、クラスタ解析など)など正常品の分布を適切に捉えられる手法が利用できる。   In addition to the above-described whitening method, the region determination unit 33 determines a normal product region using a method in the field of machine learning or data mining (support vector machine, naive Bayes classifier, cluster analysis, etc.), etc. A method that can properly capture the distribution of normal products can be used.

10…測定部
11…X線照射部
12…X線検出部
20…検査部
21…画像生成部
22…画像処理部
23…特徴量抽出部
24…特徴ベクトル生成部
30…前処理部
31…切替部
32…学習部
33…領域決定部
40…判定部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Measurement part 11 ... X-ray irradiation part 12 ... X-ray detection part 20 ... Inspection part 21 ... Image generation part 22 ... Image processing part 23 ... Feature-value extraction part 24 ... Feature vector generation part 30 ... Pre-processing part 31 ... Switching Unit 32 ... Learning unit 33 ... Area determination unit 40 ... Determination unit

Claims (8)

物品にX線を照射して、その透過量を測定することにより、該物品のX線画像を生成するステップと、前記X線画像からn種類(nは2以上の整数)の特徴量を抽出するステップと、前記抽出されたn種類の特徴量に基づき、n次元の特徴ベクトルを生成するステップと、を有するX線検査方法において、
m個(mは2以上の整数)の正常品に対して特徴ベクトルをそれぞれ生成し、該正常品の特徴ベクトルの分布を学習データとして記憶するステップと、
前記学習データに基づき、正常品領域を決定するステップと、
被検査物に対して特徴ベクトルを生成し、該被検査物の特徴ベクトルが前記正常品領域に含まれているか否かによって、該被検査物が正常品であるか否を判定するステップと、
を有していることを特徴とするX線検査方法。
A step of generating an X-ray image of the article by irradiating the article with X-rays and measuring the amount of transmission, and extracting n types (n is an integer of 2 or more) of feature quantities from the X-ray image And a step of generating an n-dimensional feature vector based on the extracted n types of feature quantities,
generating feature vectors for m (m is an integer of 2 or more) normal products, and storing the distribution of feature vectors of the normal products as learning data;
Determining a normal product region based on the learning data;
Generating a feature vector for the inspection object, and determining whether the inspection object is a normal product according to whether the feature vector of the inspection object is included in the normal product region;
An X-ray inspection method characterized by comprising:
前記正常品領域が、各特徴量パラメータを座標軸とする特徴空間を白色化行列で変換した写像空間上で与えられていることを特徴とする請求項1に記載のX線検査方法。   The X-ray inspection method according to claim 1, wherein the normal product region is provided on a mapping space obtained by converting a feature space having each feature parameter as a coordinate axis with a whitening matrix. 前記m個の正常品の特徴ベクトルをX1,X2,...,Xm、これらの特徴ベクトルの平均をXaとし、ベクトルXj'をXj'=Xj-Xa、集合A'をA'={X1',X2',...,Xm'}としたとき、前記白色化行列が、集合A'の要素に対する共分散行列Cの固有値d1,d2,...,dn、及び固有ベクトルe1,e2,...,enを用いて
Figure 2011089920
で与えられ、被検査物の特徴ベクトルYに対する前記正常品領域が、
‖V(Y-Xa)‖≦R
(ただし、Rは前記正常品領域の半径である。)で与えられることを特徴とする請求項2に記載のX線検査方法。
The feature vectors of the m normal products are X 1 , X 2 , ..., X m , the average of these feature vectors is X a , the vector X j ′ is X j ′ = X j −X a , and the set When A ′ is A ′ = {X 1 ′, X 2 ′, ..., X m ′}, the whitening matrix is the eigenvalue d 1 , d 2 of the covariance matrix C for the elements of the set A ′. , ..., d n and eigenvectors e 1 , e 2 , ..., e n
Figure 2011089920
The normal product region for the feature vector Y of the object to be inspected is
‖V (YX a ) ‖ ≦ R
The X-ray inspection method according to claim 2, wherein R is a radius of the normal product region.
前記正常品の個数mが前記特徴量の種類数nよりも大きいことを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載のX線検査方法。   The X-ray inspection method according to claim 1, wherein the number m of the normal products is larger than the number n of types of the feature values. 物品にX線を照射して、その透過量を測定することにより、該物品のX線画像を生成する画像生成手段と、前記X線画像からn種類(nは2以上の整数)の特徴量を抽出する特徴量抽出手段と、前記抽出されたn種類の特徴量に基づき、n次元の特徴ベクトルを生成する特徴ベクトル生成手段と、を有するX線検査装置において、
m個(mは2以上の整数)の正常品に対して特徴ベクトルをそれぞれ生成し、該正常品の特徴ベクトルの分布を学習データとして記憶する学習手段と、
前記学習データに基づき、正常品領域を決定する領域決定手段と、
被検査物に対して特徴ベクトルを生成し、該被検査物の特徴ベクトルが前記正常品領域に含まれているか否かによって、該被検査物が正常品であるか否を判定する判定手段と、
を有していることを特徴とするX線検査装置。
Image generation means for generating an X-ray image of the article by irradiating the article with X-rays and measuring the amount of transmission, and n types (n is an integer of 2 or more) of feature quantities from the X-ray image In an X-ray inspection apparatus comprising: a feature quantity extracting unit that extracts a feature vector; and a feature vector generating unit that generates an n-dimensional feature vector based on the n types of extracted feature quantities.
learning means for generating feature vectors for m (m is an integer of 2 or more) normal products, and storing the distribution of the feature vectors of the normal products as learning data;
Based on the learning data, a region determining means for determining a normal product region;
Determining means for generating a feature vector for the object to be inspected, and determining whether the object to be inspected is a normal product according to whether the feature vector of the object to be inspected is included in the normal product region; ,
An X-ray inspection apparatus characterized by comprising:
前記正常品領域が、各特徴量パラメータを座標軸とする特徴空間を白色化行列で変換した写像空間上で与えられていることを特徴とする請求項5に記載のX線検査装置。   The X-ray inspection apparatus according to claim 5, wherein the normal product region is provided on a mapping space obtained by converting a feature space having each feature parameter as a coordinate axis with a whitening matrix. 前記m個の正常品の特徴ベクトルをX1,X2,...,Xm、これらの特徴ベクトルの平均をXaとし、ベクトルXj'をXj'=Xj-Xa、集合A'をA'={X1',X2',...,Xm'}としたとき、前記白色化行列が、集合A'の要素に対する共分散行列Cの固有値d1,d2,...,dn、及び固有ベクトルe1,e2,...,enを用いて
Figure 2011089920
で与えられ、被検査物の特徴ベクトルYに対する前記正常品領域が、
‖V(Y-Xa)‖≦R
(ただし、Rは前記正常品領域の半径である。)で与えられることを特徴とする請求項6に記載のX線検査装置。
The feature vectors of the m normal products are X 1 , X 2 , ..., X m , the average of these feature vectors is X a , the vector X j ′ is X j ′ = X j −X a , and the set When A ′ is A ′ = {X 1 ′, X 2 ′, ..., X m ′}, the whitening matrix is the eigenvalue d 1 , d 2 of the covariance matrix C for the elements of the set A ′. , ..., d n and eigenvectors e 1 , e 2 , ..., e n
Figure 2011089920
The normal product region for the feature vector Y of the object to be inspected is
‖V (YX a ) ‖ ≦ R
The X-ray inspection apparatus according to claim 6, wherein R is a radius of the normal product region.
前記正常品の個数mが前記特徴量の種類数nよりも大きいことを特徴とする請求項5〜7のいずれかに記載のX線検査装置。   The X-ray inspection apparatus according to claim 5, wherein the number m of the normal products is larger than the number n of types of the feature values.
JP2009244519A 2009-10-23 2009-10-23 X-ray inspection method and x-ray inspection apparatus using the same Pending JP2011089920A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2009244519A JP2011089920A (en) 2009-10-23 2009-10-23 X-ray inspection method and x-ray inspection apparatus using the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2009244519A JP2011089920A (en) 2009-10-23 2009-10-23 X-ray inspection method and x-ray inspection apparatus using the same

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2011089920A true JP2011089920A (en) 2011-05-06

Family

ID=44108297

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2009244519A Pending JP2011089920A (en) 2009-10-23 2009-10-23 X-ray inspection method and x-ray inspection apparatus using the same

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2011089920A (en)

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2019040503A (en) * 2017-08-28 2019-03-14 沖電気工業株式会社 Authentication device, program, and authentication method
JP2019045235A (en) * 2017-08-31 2019-03-22 株式会社Ihiエアロスペース Image inspection system, image inspection method and program for image inspection
JP2019215328A (en) * 2018-04-24 2019-12-19 エクスロン インターナショナル ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツングYxlon International Gmbh Method for acquiring information from x-ray computer tomography data to optimize injection molding process of short fiber-reinforced plastic
WO2020004068A1 (en) * 2018-06-29 2020-01-02 株式会社イシダ Inspection device, inspection system, inspection method, inspection program and recording medium
WO2020071162A1 (en) 2018-10-01 2020-04-09 株式会社システムスクエア Training data generation device and training data generation program
JP2020142928A (en) * 2019-03-04 2020-09-10 株式会社ビジュアルジャパン Abnormality detection system
JPWO2019235022A1 (en) * 2018-06-08 2021-06-17 株式会社イシダ Inspection equipment
JP2021152489A (en) * 2020-03-24 2021-09-30 株式会社 システムスクエア Teacher data generation device, inspection device, and program
EP3754594A4 (en) * 2018-02-14 2021-11-17 ISHIDA CO., Ltd. Inspection device

Cited By (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2019040503A (en) * 2017-08-28 2019-03-14 沖電気工業株式会社 Authentication device, program, and authentication method
JP2019045235A (en) * 2017-08-31 2019-03-22 株式会社Ihiエアロスペース Image inspection system, image inspection method and program for image inspection
US11977036B2 (en) 2018-02-14 2024-05-07 Ishida Co., Ltd. Inspection device
EP3754594A4 (en) * 2018-02-14 2021-11-17 ISHIDA CO., Ltd. Inspection device
JP2019215328A (en) * 2018-04-24 2019-12-19 エクスロン インターナショナル ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツングYxlon International Gmbh Method for acquiring information from x-ray computer tomography data to optimize injection molding process of short fiber-reinforced plastic
JP7196009B2 (en) 2018-04-24 2022-12-26 エクスロン インターナショナル ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング Method for obtaining information from X-ray computed tomography data for optimizing the injection molding process of short fiber reinforced plastic parts
JPWO2019235022A1 (en) * 2018-06-08 2021-06-17 株式会社イシダ Inspection equipment
JP2020003387A (en) * 2018-06-29 2020-01-09 株式会社イシダ Inspection device, inspection system, inspection method, inspection program and recording medium
JP7250301B2 (en) 2018-06-29 2023-04-03 株式会社イシダ Inspection device, inspection system, inspection method, inspection program and recording medium
WO2020004068A1 (en) * 2018-06-29 2020-01-02 株式会社イシダ Inspection device, inspection system, inspection method, inspection program and recording medium
JP6754155B1 (en) * 2018-10-01 2020-09-09 株式会社 システムスクエア Teacher data generator, inspection device and computer program
WO2020071162A1 (en) 2018-10-01 2020-04-09 株式会社システムスクエア Training data generation device and training data generation program
JP2020142928A (en) * 2019-03-04 2020-09-10 株式会社ビジュアルジャパン Abnormality detection system
JP7446567B2 (en) 2019-03-04 2024-03-11 株式会社LoPAS Anomaly detection system
JP2021152489A (en) * 2020-03-24 2021-09-30 株式会社 システムスクエア Teacher data generation device, inspection device, and program
WO2021193733A1 (en) 2020-03-24 2021-09-30 株式会社システムスクエア Training data generation device, inspection device, and program

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2011089920A (en) X-ray inspection method and x-ray inspection apparatus using the same
US10520452B2 (en) Automated quality control and selection
Warnett et al. Towards in-process x-ray CT for dimensional metrology
US11953451B2 (en) Item inspection by dynamic selection of projection angle
JP4944892B2 (en) Method and apparatus for performing security inspection on liquid articles using radiation
JP5164777B2 (en) Liquid article inspection method and equipment
US11927586B2 (en) Item inspection by radiation imaging using an iterative projection-matching approach
KR20150099860A (en) Object inspection method, display method and device
US9299001B2 (en) Object identification using sparse spectral components
US8090150B2 (en) Method and system for identifying a containment vessel
JP2009014705A (en) Method and device for inspecting drug concealed in liquid article
US20190137419A1 (en) Dual-energy microfocus radiographic imaging method for meat inspection
AU2017376804B2 (en) Dual-energy microfocus radiographic imaging method for meat inspection
Fleßner et al. Evaluating and visualizing the quality of surface points determined from computed tomography volume data
Wulfsohn et al. Volume estimation from projections
JP2007322344A (en) X-ray inspection device
JP2011085424A (en) X-ray inspection method and x-ray inspection device using the same
Yu et al. Analysis and processing of decayed log CT image based on multifractal theory
Li et al. Detection of cracks in computer tomography images of logs based on fractal dimension
Xiao et al. Automatic detection method for BGA defects based on x-ray imaging
JP2008175691A (en) X-ray inspection apparatus and inspection method
JP7240780B1 (en) inspection equipment
Andriiashen et al. X-ray Image Generation as a Method of Performance Prediction for Real-Time Inspection: a Case Study
JP7406220B2 (en) X-ray inspection equipment
Al-Hameed et al. Context-Based Image Segmentation of Radiography