JP2021148486A - X-ray inspection device and x-ray inspection method - Google Patents

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Abstract

To provide an X-ray inspection device and X-ray inspection method that can cut down costs, and can achieve a highly accurate X-ray inspection using X-ray images of a plurality of energy bands.SOLUTION: An X-ray inspection device, which comprises: an X-ray generator 21; an X-ray detector 24; and a determination unit 33 that determines a quality state of a workpiece W to be inspected, has: an X-ray image storage unit 31 that stores X-ray image data from the X-ray detector 24; and an image creation unit 42 that has a quasi image generation model 41 quasi-generating X-ray image data on other energy band on the basis of a learning result of the X-ray image data on a plurality of different energy bands including a prescribed energy band about a learning object kind, and creates a quasi transmission image in other energy band by the quasi image generation model 41 on the basis of X-ray image data on the workpiece W to be inspected. The determination unit 33 is configured to implement a determination on the basis of X-ray image data on the prescribed energy band of the workpiece W to be inspected, and the quasi transmission image in other energy band created in the image creation unit 42.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、X線検査装置およびX線検査方法に関し、特にデュアルもしくはマルチエナジーのX線検出方式を採用するX線検査装置およびX線検査方法に関する。 The present invention relates to an X-ray inspection apparatus and an X-ray inspection method, and more particularly to an X-ray inspection apparatus and an X-ray inspection method that employ a dual or multi-energy X-ray detection method.

X線により被検査物に要求される品質状態を検査するX線検査装置、特に搬送中の被検査物に照射したX線の所定期間ごとの累積透過量をX線検出器により検出し、透過画像を作成するようにしたX線検査装置が、従前より知られている。 An X-ray inspection device that inspects the quality condition required of the object to be inspected by X-rays, especially the cumulative amount of X-rays that irradiate the object to be inspected during a predetermined period is detected by an X-ray detector and transmitted. An X-ray inspection device that creates an image has been known for some time.

また、このようなX線検査装置における検査方法として、X線エネルギが異なる2つの透過画像データを取得し、両透過画像データのサブトラクション(差分処理)を行なうことで、異物検出精度を高めるものが知られている。 Further, as an inspection method in such an X-ray inspection apparatus, there is one that improves the foreign matter detection accuracy by acquiring two transmitted image data having different X-ray energies and performing subtraction (difference processing) of both transmitted image data. Are known.

従来のこの種のX線検査装置およびX線検査方法としては、例えば被検査物を透過したX線を検出する2つのX線検出器のうち片方にX線硬化フィルタを装着し、X線エネルギが異なる2つの透過画像データを取得して、サブトラクション(差分処理)を行なうようにしたものがある(特許文献1参照)。 Conventional X-ray inspection devices and X-ray inspection methods include, for example, an X-ray curing filter attached to one of two X-ray detectors that detect X-rays transmitted through an object to be inspected, and X-ray energy. There is one that acquires two transparent image data with different values and performs subtraction (difference processing) (see Patent Document 1).

また、2つのX線管の管電流を相違させて両X線管から被検査物に照射するX線の強度を相違させたり2つのX線管の管電圧を変化させてX線の波長に応じた透過力を相違させたりしつつ、2つの検出器で被検査物の透過画像データをそれぞれ検出し、両透過画像データを一画像に合成した上で、その合成画像を縮小することで、合成画像中に残る2つの透過画像の位置ずれを低減するようにしたものがある(特許文献2参照)。 In addition, the tube currents of the two X-ray tubes are made different so that the intensity of the X-rays emitted from both X-ray tubes to the object to be inspected is made different, or the tube voltages of the two X-ray tubes are changed to obtain the wavelength of the X-rays. By detecting the transparent image data of the object to be inspected with two detectors, synthesizing both transparent image data into one image, and then reducing the composite image, while making the corresponding transmission power different. Some are designed to reduce the misalignment of the two transparent images remaining in the composite image (see Patent Document 2).

特開平10−318943号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 10-318943 特開2012−122927号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2012-122927

上述のような従来のX線検査装置およびX線検査方法にあっては、高精度なX線検査を実現しようとすると、複数のエネルギ帯や線質のX線画像を用いてX線検査を行うことが必要になる。 In the conventional X-ray inspection apparatus and X-ray inspection method as described above, in order to realize highly accurate X-ray inspection, X-ray inspection is performed using X-ray images of a plurality of energy bands and radiation qualities. You need to do it.

しかしながら、そのような高精度なX線検査を実現するために、従来、エネルギ帯(線質)の異なる複数のX線画像を生成する複数のX線センサや、複数のエネルギ帯のX線を発生させるX線源またはX線質変換手段等が必要なことから、検査コストが高くなるばかりか、X線検査装置が大型化してしまうという問題があった。 However, in order to realize such highly accurate X-ray inspection, conventionally, a plurality of X-ray sensors that generate a plurality of X-ray images having different energy bands (radio quality) and X-rays of a plurality of energy bands are used. Since an X-ray source or an X-ray quality conversion means to be generated is required, there is a problem that not only the inspection cost is high but also the X-ray inspection apparatus becomes large.

本発明は、上述のような従来の課題を解決すべくなされたものであり、コスト低減が可能で、複数のエネルギ帯のX線画像を用いて高精度なX線検査を実現可能なX線検査装置およびX線検査方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-mentioned conventional problems, can reduce costs, and can realize highly accurate X-ray inspection using X-ray images of a plurality of energy bands. It is an object of the present invention to provide an inspection device and an X-ray inspection method.

(1)本発明に係るX線検査装置は、上記目的達成のため、搬送される被検査物を透過する所定エネルギ帯のX線を発生するX線発生器と、前記被検査物を透過したX線を検出し電気信号に変換して透過領域ごとのX線検出信号を出力するX線検出器と、前記X線検出信号に基づいて前記被検査物の品質状態を判定する判定部と、を備えるX線検査装置において、前記X線検出器からの前記被検査物の前記透過領域ごとのX線検出信号に対応するX線画像データを記憶するX線画像記憶部と、学習対象品種に関する前記所定のエネルギ帯を含む異なる複数のエネルギ帯のX線画像データの学習結果を基に、前記所定のエネルギ帯のX線画像データに対応する他のエネルギ帯のX線画像データを疑似生成する疑似画像生成モデルを有し、前記被検査物の前記X線画像データを基に、前記疑似画像生成モデルにより前記被検査物の前記他のエネルギ帯での疑似透過画像を作成する画像作成部と、を備え、前記判定部は、前記X線画像記憶部に記憶された前記被検査物の前記X線画像データと、前記画像作成部で作成された前記他のエネルギ帯での疑似透過画像とに基づき、前記判定を実行することを特徴とする。 (1) In order to achieve the above object, the X-ray inspection apparatus according to the present invention has transmitted an X-ray generator that generates X-rays in a predetermined energy band that passes through the transported object to be inspected and the X-ray inspection device that has passed through the object to be inspected. An X-ray detector that detects X-rays, converts them into electrical signals, and outputs an X-ray detection signal for each transmission region, and a determination unit that determines the quality status of the object to be inspected based on the X-ray detection signal. The X-ray inspection apparatus including the X-ray image storage unit for storing X-ray image data corresponding to the X-ray detection signal for each transmission region of the object to be inspected from the X-ray detector, and a learning target product type. Based on the learning results of X-ray image data of a plurality of different energy bands including the predetermined energy band, X-ray image data of other energy bands corresponding to the X-ray image data of the predetermined energy band are pseudo-generated. An image creation unit having a pseudo image generation model and creating a pseudo transmission image in the other energy band of the inspected object by the pseudo image generation model based on the X-ray image data of the inspected object. The determination unit includes the X-ray image data of the object to be inspected stored in the X-ray image storage unit, and a pseudo-transmission image in the other energy band created by the image creation unit. Based on the above, the determination is executed.

この構成により、本発明では、エネルギ帯の異なる複数のX線画像を生成するために高価なX線センサやX線源を複数設けたり、X線源を共通化するために高価なX線質変換手段を設けたりする必要がなくなる。したがって、低コストで小型化が図れるX線検査装置となる。しかも、複数のエネルギ帯のX線画像データの学習結果を基に所定のエネルギ帯のX線画像データに対応する他のエネルギ帯のX線画像データを疑似生成するので、各透過領域のX線検出信号に基づくX線画像からエネルギ帯の異なるX線の透過画像を的確に生成でき、それら複数のエネルギ帯のX線画像を用いて高精度なX線検査を実現することが可能となる。 With this configuration, in the present invention, a plurality of expensive X-ray sensors and X-ray sources are provided to generate a plurality of X-ray images having different energy bands, and an expensive X-ray quality is used to share the X-ray sources. There is no need to provide conversion means. Therefore, it is an X-ray inspection device that can be miniaturized at low cost. Moreover, since X-ray image data of other energy bands corresponding to the X-ray image data of a predetermined energy band are pseudo-generated based on the learning results of the X-ray image data of a plurality of energy bands, X-rays in each transmission region are generated. It is possible to accurately generate a transmitted image of X-rays having different energy bands from an X-ray image based on a detection signal, and it is possible to realize a highly accurate X-ray inspection by using the X-ray images of a plurality of energy bands.

(2)本発明において、前記画像作成部は、前記被検査物の前記他のエネルギ帯での疑似透過画像を、前記所定のエネルギ帯のX線画像データに対してX線透過率の異なる画像として生成する構成とすることができる。 (2) In the present invention, the image creating unit uses the pseudo-transmissive image of the object to be inspected in the other energy band as an image having an X-ray transmittance different from that of the X-ray image data in the predetermined energy band. It can be configured to be generated as.

このような形態で実施すると、被検査物の品種ごとのX線吸収特性に応じてX線透過率が変化するときのその変化の態様を、予め学習しておくことにより的確に把握でき、X線透過率の異なる画像を精度良く疑似生成可能となる。 When implemented in such a form, it is possible to accurately grasp the mode of the change when the X-ray transmittance changes according to the X-ray absorption characteristics of each type of the object to be inspected by learning in advance. Images with different line transmittances can be accurately generated in a pseudo manner.

(3)前記画像作成部は、前記搬送される被検査物が所定の検査区間を通過する度に、前記X線画像記憶部に記憶された前記X線画像データを基に、前記所定エネルギ帯でのX線画像を作成するとともに、前記他のエネルギ帯での前記疑似透過画像を作成する構成としてもよい。 (3) The image creating unit performs the predetermined energy band based on the X-ray image data stored in the X-ray image storage unit each time the transported object passes through a predetermined inspection section. In addition to creating the X-ray image in the above, the pseudo-transmission image in the other energy band may be created.

この場合、搬送中の被検査物が所定の検査区間を通過する間にX線画像記憶部に記憶格納されたX線画像データを基に、その被検査物の所定エネルギ帯でのX線画像と他のエネルギ帯での疑似透過画像とが作成されることになり、所定品種の被検査物を学習対象とした深層学習等の結果を好適にかつ有効に活用しつつ、被検査物ごとに複数のエネルギ帯のX線画像を用いて高精度なX線検査を実現することが可能となる。 In this case, an X-ray image in a predetermined energy band of the inspected object is based on the X-ray image data stored and stored in the X-ray image storage unit while the inspected object being conveyed passes through a predetermined inspection section. And pseudo-transmission images in other energy bands will be created, and while appropriately and effectively utilizing the results of deep learning, etc. for the object to be inspected of a predetermined type, for each object to be inspected. It is possible to realize highly accurate X-ray inspection using X-ray images of a plurality of energy bands.

(4)本発明において、前記判定部は、前記被検査物の前記所定エネルギ帯でのX線画像および前記他のエネルギ帯での疑似透過画像に対して、前記判定部での前記判定のための所定の画像処理を実行する画像処理手段を有しているものであってもよい。 (4) In the present invention, the determination unit is used for the determination by the determination unit with respect to the X-ray image of the object to be inspected in the predetermined energy band and the pseudo-transmission image in the other energy band. It may have an image processing means for executing the predetermined image processing of the above.

このような形態で実施すると、所定の画像処理として、所定エネルギ帯と他のエネルギ帯の画像を差分処理等することで、異物を強調させた画像を得ることができる。 When carried out in such a form, it is possible to obtain an image in which foreign matter is emphasized by performing difference processing or the like between an image of a predetermined energy band and an image of another energy band as a predetermined image processing.

(5)本発明において、前記疑似画像生成モデルは、前記学習対象品種に関する前記複数のエネルギ帯のX線画像データから、該複数のエネルギ帯のX線に対する前記被検査物のX線減衰特性の相違を学習したもので構成することができる。 (5) In the present invention, the pseudo image generation model has the X-ray attenuation characteristic of the object to be inspected with respect to the X-rays of the plurality of energy bands from the X-ray image data of the plurality of energy bands relating to the cultivar to be learned. It can be composed of learned differences.

このような形態で実施すると、高低に異なる複数のエネルギ帯のX線に対する被検査物の吸収特性の違い等に起因するX線減衰特性の相違を、疑似画像生成モデルに予め学習させておき、X線画像記憶部に記憶されたX線画像データを基に有効な疑似透過画像を迅速に作成できることになる。 When implemented in such a form, the pseudo-image generation model is trained in advance to learn the difference in the X-ray attenuation characteristics due to the difference in the absorption characteristics of the X-rays to be inspected with respect to the X-rays of a plurality of energy bands having different heights. An effective pseudo-transparent image can be quickly created based on the X-ray image data stored in the X-ray image storage unit.

(6)本発明に係るX線検査方法は、搬送される被検査物を透過する所定エネルギ帯のX線を発生するX線発生段階と、前記被検査物を透過したX線を検出し電気信号に変換して透過領域ごとのX線検出信号を出力するX線検出段階と、前記X線検出信号に基づいて前記被検査物の品質状態を判定する判定段階と、を含むX線検査方法であって、学習対象品種に関する前記所定のエネルギ帯を含む異なる複数のエネルギ帯のX線画像データの学習結果を基に、前記所定のエネルギ帯のX線画像データに対応する他のエネルギ帯のX線画像データを疑似生成可能な疑似画像生成モデルを作成するモデル作成段階と、前記被検査物の前記透過領域ごとのX線検出信号に対応するX線画像データを記憶するX線画像記憶段階と、前記X線画像記憶段階で記憶した前記被検査物の前記X線画像データを基に、前記疑似画像生成モデルにより前記被検査物の前記他のエネルギ帯での疑似透過画像を作成する画像作成段階と、を含み、前記判定段階では、前記X線画像記憶段階で記憶した前記被検査物の前記X線画像データと、前記画像作成段階で作成された前記他のエネルギ帯での疑似透過画像とに基づき、前記判定を実行することを特徴とする。 (6) The X-ray inspection method according to the present invention detects an X-ray generation stage that generates X-rays in a predetermined energy band that passes through the transported object to be inspected and an X-ray that has passed through the object to be inspected and performs electricity. An X-ray inspection method including an X-ray detection step of converting into a signal and outputting an X-ray detection signal for each transmission region, and a determination step of determining the quality state of the object to be inspected based on the X-ray detection signal. The other energy band corresponding to the X-ray image data of the predetermined energy band is based on the learning result of the X-ray image data of a plurality of different energy bands including the predetermined energy band for the cultivar to be learned. A model creation stage for creating a pseudo-image generation model capable of pseudo-generating X-ray image data, and an X-ray image storage stage for storing X-ray image data corresponding to an X-ray detection signal for each transmission region of the object to be inspected. Based on the X-ray image data of the object to be inspected stored in the X-ray image storage step, an image for creating a pseudo-transmission image of the object to be inspected in the other energy band by the pseudo image generation model. Including the creation step, in the determination step, the X-ray image data of the object to be inspected stored in the X-ray image storage step and pseudo-transmission in the other energy band created in the image creation step. It is characterized in that the determination is executed based on the image.

この構成により、本発明方法では、エネルギ帯の異なる複数のX線画像を生成するために高価なX線センサやX線源を使用したり、X線源を共通化するために高価なX線質変換手段を使用したりする必要がなくなり、低コストでのX線検査が可能となる。しかも、複数のエネルギ帯のX線画像データの学習結果を基に所定のエネルギ帯のX線画像データに対応する他のエネルギ帯のX線画像データを疑似生成するので、各透過領域のX線検出信号に基づくX線画像からエネルギ帯の異なるX線の透過画像を的確に生成でき、それら複数のエネルギ帯のX線画像を用いて高精度なX線検査を実現可能となる。 With this configuration, in the method of the present invention, an expensive X-ray sensor or X-ray source is used to generate a plurality of X-ray images having different energy bands, or an expensive X-ray is used to share the X-ray source. There is no need to use quality conversion means, and X-ray inspection can be performed at low cost. Moreover, since X-ray image data of other energy bands corresponding to the X-ray image data of a predetermined energy band are simulated based on the learning results of the X-ray image data of a plurality of energy bands, X-rays in each transmission region are generated. It is possible to accurately generate a transmitted image of X-rays having different energy bands from an X-ray image based on a detection signal, and it is possible to realize a highly accurate X-ray inspection by using the X-ray images of a plurality of energy bands.

(7)本発明方法において、前記画像作成段階では、前記被検査物が所定の検査区間を通過する間に前記X線画像記憶部に記憶された前記X線画像データを基に、前記所定エネルギ帯でのX線画像を作成するとともに、該X線画像とはX線透過率の異なる前記他のエネルギ帯での前記疑似透過画像を作成し、前記判定段階では、前記判定に先立ち、前記被検査物の前記所定エネルギ帯でのX線画像および前記他のエネルギ帯での疑似透過画像に対して、前記判定のための所定の画像処理を実行する構成とすることができる。 (7) In the method of the present invention, in the image creation stage, the predetermined energy is based on the X-ray image data stored in the X-ray image storage unit while the object to be inspected passes through a predetermined inspection section. An X-ray image in the band is created, and a pseudo-transmission image in the other energy band having an X-ray transmission rate different from that of the X-ray image is created. The X-ray image in the predetermined energy band of the inspection object and the pseudo-transmission image in the other energy band may be configured to perform the predetermined image processing for the determination.

このような形態で実施すると、所定エネルギ帯と他のエネルギ帯の画像を差分処理または合成して異物を強調させた画像を得ることができるとともに、高低に異なる複数のエネルギ帯のX線に対する被検査物のX線減衰特性の相違を疑似画像生成モデルに予め学習させておき、X線画像記憶部に記憶されたX線画像データを基に、有効な疑似透過画像を迅速に作成可能となる。 When carried out in such a form, it is possible to obtain an image in which foreign matter is emphasized by differential processing or synthesizing images of a predetermined energy band and another energy band, and to cover X-rays of a plurality of energy bands having different heights. The difference in the X-ray attenuation characteristics of the inspection object is learned in advance in the pseudo image generation model, and an effective pseudo transmission image can be quickly created based on the X-ray image data stored in the X-ray image storage unit. ..

本発明によれば、コスト低減が可能で、複数のエネルギ帯のX線画像を用いて高精度なX線検査を実現可能なX線検査装置およびX線検査方法を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide an X-ray inspection apparatus and an X-ray inspection method capable of reducing costs and realizing highly accurate X-ray inspection using X-ray images of a plurality of energy bands.

本発明の一実施形態に係るX線検査装置の概略構成図である。It is a schematic block diagram of the X-ray inspection apparatus which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係るX線検査装置の要部概略構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the schematic structure of the main part of the X-ray inspection apparatus which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係るX線検査装置で実施されるX線検査方法の概略の処理手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the outline processing procedure of the X-ray inspection method carried out by the X-ray inspection apparatus which concerns on one Embodiment of this invention.

以下、本発明を実施するための形態について、図面を参照しつつ説明する。 Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings.

図1および図2に示すように、本発明の一実施形態に係るX線検査装置は、搬送される被検査物(物品)中に混入した異物を検出するX線異物検出装置として構成されている。また、本装置では、本発明の一実施形態に係るX線検査方法として、X線エネルギが異なる2つのX線画像データを取得することで精度良く異物検出することができるX線検査方法を採用している。 As shown in FIGS. 1 and 2, the X-ray inspection device according to the embodiment of the present invention is configured as an X-ray foreign matter detection device that detects foreign matter mixed in the transported object (article) to be inspected. There is. Further, in this apparatus, as an X-ray inspection method according to an embodiment of the present invention, an X-ray inspection method capable of accurately detecting a foreign substance by acquiring two X-ray image data having different X-ray energies is adopted. doing.

まず、本実施形態のX線検査装置の構成について説明する。 First, the configuration of the X-ray inspection apparatus of this embodiment will be described.

図1および図2に示すように、X線検査装置1は、搬送部10、X線検査部20およびそれらの制御部30を具備しており、搬送部10によりコンベア搬送される被検査物Wに対しX線検査部20でX線を照射し、そのX線画像データを基に被検査物Wの品質状態を検査、例えば包装された食品等の被検査物W中への異物C(図2参照)の混入を検出するようになっている。なお、ここにいう品質状態とは、被検査物Wに製品として要求される品質や物理量の適否等、例えば混入異物の有無、欠品の有無、内容物の形状・サイズ・収納状態等の合否、密度・厚さ・体積もしくは質量の分布等である。 As shown in FIGS. 1 and 2, the X-ray inspection apparatus 1 includes a transport unit 10, an X-ray inspection unit 20, and a control unit 30 thereof, and the inspected object W transported by the transport unit 10 on a conveyor. The X-ray inspection unit 20 irradiates the subject with X-rays, and inspects the quality state of the inspected object W based on the X-ray image data. 2) is detected. The quality condition referred to here is the suitability of the quality and physical quantity required for the product W to be inspected, for example, the presence or absence of mixed foreign matter, the presence or absence of missing items, and the pass / fail of the shape, size, storage state, etc. of the contents. , Density / thickness / volume or mass distribution, etc.

搬送部10は、ループ状の搬送ベルト11を複数の搬送ローラ12、13に巻回させ、搬送ベルト11の上走区間11aにより被検査物Wを図1中の右方向に順次搬送することができるコンベアであり、図示しない筐体に支持されている。 The transport unit 10 may wind the loop-shaped transport belt 11 around a plurality of transport rollers 12 and 13 and sequentially transport the object W to be inspected in the right direction in FIG. 1 by the traveling section 11a of the transport belt 11. It is a capable conveyor and is supported by a housing (not shown).

X線検査部20は、搬送部10により搬送される被検査物Wを透過する所定エネルギ帯のX線を発生するX線発生器21を有しており、X線発生器21は、公知のX線管22でその管電流および管電圧に応じた波長および強度のX線を発生させるとともに、外囲器23のX線窓部23aを通し、搬送部10の搬送方向に対し直交するファンビーム状のX線を搬送ベルト11上の被検査物Wに照射できようになっている。 The X-ray inspection unit 20 has an X-ray generator 21 that generates X-rays in a predetermined energy band that passes through the inspected object W conveyed by the transfer unit 10, and the X-ray generator 21 is known. The X-ray tube 22 generates X-rays having a wavelength and intensity corresponding to the tube current and tube voltage, and also passes through the X-ray window portion 23a of the enclosure 23 and is a fan beam orthogonal to the transport direction of the transport unit 10. The shape of the X-ray can be applied to the object W to be inspected on the transport belt 11.

X線検査部20は、さらに、搬送ベルト11の上走区間11aの直下に配置されたX線検出器24を有している。 The X-ray inspection unit 20 further has an X-ray detector 24 arranged directly below the traveling section 11a of the transport belt 11.

このX線検出器24は、詳細を図示しないが、例えば蛍光体であるシンチレータとフォトダイオードもしくは電荷結合素子とからなる検出素子を、搬送部10の搬送路の幅員方向にアレイ状に所定ピッチで配設し、所定解像度でのX線検出を行なうようにしたX線ラインセンサカメラで構成されており、X線発生器21からのX線照射位置に対応する搬送方向所定位置に配置されている。 Although the details of the X-ray detector 24 are not shown, for example, a detection element composed of a scintillator which is a phosphor and a photodiode or a charge coupling element is arranged in an array in a predetermined pitch in the width direction of the transport path of the transport unit 10. The X-ray line sensor camera is arranged so as to detect X-rays at a predetermined resolution, and is arranged at a predetermined position in the transport direction corresponding to the X-ray irradiation position from the X-ray generator 21. ..

すなわち、X線検出器24は、X線発生器21から照射されて被検査物Wを透過したX線を前記検出素子に対応する所定透過領域ごとに検出し、そのX線の透過量に応じた電気信号に変換して、透過領域ごとのX線検出信号を出力できるようになっている。 That is, the X-ray detector 24 detects X-rays irradiated from the X-ray generator 21 and transmitted through the object W to be inspected for each predetermined transmission region corresponding to the detection element, and corresponds to the amount of the X-rays transmitted. It is possible to output an X-ray detection signal for each transmission region by converting it into an electric signal.

制御部30は、搬送部10での搬送ベルト11による被検査物Wの搬送速度や搬送間隔等を制御する搬送制御手段と、X線検査部20におけるX線照射強度や照射期間を制御したり被検査物Wの搬送速度に応じたX線検出器24のX線ラインセンサでのX線検出周期および各被検査物Wの検出期間等を制御する検査制御手段とを含んでいるが、図示を省略している。 The control unit 30 controls the transport control means for controlling the transport speed and the transport interval of the object W to be inspected by the transport belt 11 in the transport unit 10, and controls the X-ray irradiation intensity and the irradiation period in the X-ray inspection unit 20. It includes an inspection control means for controlling the X-ray detection cycle by the X-ray line sensor of the X-ray detector 24 according to the transport speed of the object W to be inspected, the detection period of each object W to be inspected, and the like. Is omitted.

制御部30は、また、各被検査物Wの検査期間中にX線検出器24からの所定周期ごとのX線検出信号を取り込んでX線画像を記憶するX線画像記憶部31と、X線画像記憶部31に取り込まれた画像データを基に所定の判定処理のための画像処理を実行する画像処理部32と、その画像処理部32による処理後の画像データを基に所定の判定処理、例えば異物の有無を判定する処理を実行する判定部33と、判定部33での判定結果を表示出力可能な表示部34と、を有している。 The control unit 30 also has an X-ray image storage unit 31 that captures an X-ray detection signal from the X-ray detector 24 at predetermined intervals and stores an X-ray image during the inspection period of each object W to be inspected, and an X-ray image storage unit 31. An image processing unit 32 that executes image processing for a predetermined determination process based on the image data captured in the line image storage unit 31, and a predetermined determination process based on the image data processed by the image processing unit 32. For example, it has a determination unit 33 that executes a process of determining the presence or absence of a foreign substance, and a display unit 34 that can display and output the determination result of the determination unit 33.

X線画像記憶部31は、画像入力ユニットであり、例えばX線検出器24の複数の検出素子からのX線検出信号をそれぞれA/D変換し、X線検出器24における検出素子サイズに対応する所定の単位搬送時間ごとに、その検出素子の数n(nは1より大きい整数で、例えば640)個すべての検出素子領域について、その単位時間内の累積の透過量のデータを、例えば0から1023までの階調を表す濃度レベルのデジタルデータとしてメモリに書き込む動作(以下、ライン走査という)を実行するようになっている。 The X-ray image storage unit 31 is an image input unit, for example, A / D-converts X-ray detection signals from a plurality of detection elements of the X-ray detector 24, and corresponds to the size of the detection element in the X-ray detector 24. For each predetermined unit transport time, data on the cumulative transmission amount within the unit time is obtained, for example, 0 for all the detection element regions of the number n (n is an integer larger than 1, for example, 640) of the detection elements. An operation (hereinafter referred to as line scanning) of writing to a memory as digital data having a density level representing gradations from to 1023 is executed.

また、X線画像記憶部31は、ライン走査が各被検査物Wの検査期間に応じた所定走査回数だけ繰り返されるとき、順次メモリに書き込まれた透過濃度データをX線画像データとして生成し、画像処理部32に出力する機能を発揮するデータ処理プログラムおよび作業メモリ(図示していない)を有している。 Further, the X-ray image storage unit 31 sequentially generates transmission density data written in the memory as X-ray image data when the line scanning is repeated a predetermined number of times according to the inspection period of each object W to be inspected. It has a data processing program and a working memory (not shown) that exert a function of outputting to the image processing unit 32.

画像処理部32および判定部33は、例えば図示しないCPU、ROM、RAMおよびI/Oインターフェースを有するマイクロコンピュータと、後述する複数の処理部の各機能を発揮するための制御プログラムをROMと協働して読み出し可能に記憶した補助記憶装置と、タイマー回路等を含んで構成されており、ROM等に格納された制御プログラムに従って、CPUがRAM等との間でデータを授受しながら所定の演算処理を実行するとともに前記制御プログラムを実行するようになっている。 The image processing unit 32 and the determination unit 33 cooperate with the ROM, for example, a microcomputer having a CPU, a ROM, a RAM, and an I / O interface (not shown) and a control program for exerting each function of a plurality of processing units described later. It is configured to include an auxiliary storage device that is readable and stored, a timer circuit, and the like, and a predetermined arithmetic process is performed while the CPU sends and receives data to and from the RAM and the like according to a control program stored in the ROM and the like. Is executed and the control program is executed at the same time.

図2に示すように、画像処理部32は、X線画像記憶部31から取り込まれる被検査物WごとのX線画像に所定のフィルタ処理を施すフィルタ処理手段32aを有している。このフィルタ処理手段32aは、被検査物WごとのX線画像に異物の輪郭(エッジ)の強調処理を施す特徴抽出フィルタ、例えばSobelフィルタのような微分フィルタで、注目画素の近傍領域に所定の演算式に基づく微分処理等を施して異物のエッジを強調するようになっている。 As shown in FIG. 2, the image processing unit 32 has a filter processing means 32a that performs a predetermined filter process on the X-ray image for each object W to be inspected taken from the X-ray image storage unit 31. The filter processing means 32a is a feature extraction filter that enhances the contour (edge) of the foreign matter on the X-ray image for each object W to be inspected, for example, a differential filter such as a Sobel filter, and is predetermined in a region near the pixel of interest. The edge of the foreign matter is emphasized by performing differential processing based on the calculation formula.

画像処理部32は、さらに被測定物WのデュアルエネルギX線画像を差分処理して混入異物の有無検出を行う異物検出プログラムを有している。この異物検出プログラムは、例えば特開2010−91483号公報に記載のように、デュアルエネルギX線画像としてローエネルギ等価厚画像L(図2参照)とハイエネルギ等価厚画像Hの等価厚画像ペアを生成する第1の処理と、等価厚画像ペアに対し混入異物の成分と被測定物の成分とに分離するように独立成分分析を適用して分離行列を求める第2の処理と、分離行列の要素である2つの分離ベクトルに基いて差分処理の重みパラメータを求める第3の処理と、重みパラメータを用いた差分処理によって等価厚画像ペアから混入異物の成分画像を分離する第4の処理と、混入異物の成分画像を閾値処理して異物検出する第5の処理と、を実行するものとすることができる。 The image processing unit 32 further has a foreign matter detection program that performs differential processing on the dual energy X-ray image of the object W to be measured to detect the presence or absence of mixed foreign matter. As described in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2010-91483, this foreign matter detection program produces an equivalent thickness image pair of a low energy equivalent thickness image L (see FIG. 2) and a high energy equivalent thickness image H as dual energy X-ray images. The first process to be generated, the second process to obtain the separation matrix by applying the independent component analysis so as to separate the component of the foreign matter mixed in and the component of the object to be measured for the equivalent thickness image pair, and the separation matrix A third process for obtaining the weight parameter of the difference process based on the two separation vectors that are elements, and a fourth process for separating the component image of the mixed foreign matter from the equivalent thickness image pair by the difference process using the weight parameter. It is possible to execute the fifth process of detecting the foreign matter by performing the threshold processing on the component image of the mixed foreign matter.

判定部33は、例えば差分処理されたX線画像を2値化することにより被検査物Wの内部に含まれる物体の2値画像を得て、この2値画像から、物体の面積、輪郭長および濃度和等の特微量を算出し、その特微量を所定の判定基準値と比較することで、判定条件を満たす異物が被検査物W内に含まれるか否かを判定するようになっている。 The determination unit 33 obtains a binary image of the object contained inside the object W to be inspected by, for example, binarizing the difference-processed X-ray image, and from this binary image, the area and contour length of the object. And, by calculating an extraordinary amount such as the sum of concentrations and comparing the extraordinary amount with a predetermined judgment reference value, it is possible to judge whether or not a foreign substance satisfying the judgment condition is contained in the object W to be inspected. There is.

図2に示すように、制御部30は、さらに、学習対象品種について予め取得された高低に異なる複数のエネルギ帯の多数のX線画像の画像データを用いて、それら多数の画像間における多数の特徴に共通する複数のエネルギ帯の間での特徴量の違いを学習する学習器で構成され、エネルギ帯と関連付けたモデル化情報を出力可能な生成モデル41と、X線画像記憶部31からの所定画像サイズの画像データに対し、生成モデル41から供給されるエネルギ帯と関連付けたモデル化情報を基に、所定のエネルギ帯のX線画像データを基準に他のエネルギ帯のX線画像データを疑似作成する疑似画像生成部42(画像作成部)と、を有している。 As shown in FIG. 2, the control unit 30 further uses image data of a large number of X-ray images of a plurality of energy bands having different heights acquired in advance for the cultivar to be learned, and a large number of images among the large number of images. A generation model 41 that is composed of a learner that learns the difference in feature quantities between a plurality of energy bands common to features and can output modeling information associated with the energy bands, and an X-ray image storage unit 31. For image data of a predetermined image size, based on modeling information associated with the energy band supplied from the generation model 41, X-ray image data of another energy band is obtained based on the X-ray image data of the predetermined energy band. It has a pseudo image generation unit 42 (image creation unit) for pseudo-creating.

生成モデル41には、予め所定の学習対象品種の被検査物Wに対しX線検査部20で照射される所定のエネルギ帯のX線を照射した場合のX線画像と、X線検査部20のX線照射条件を変更したりX線フィルタを使用したりすることで所定のエネルギ帯とは高低に異ならせた他のエネルギ帯のX線を照射した場合のX線画像とを、学習した結果を基に、X線画像記憶部31に記憶された所定のエネルギ帯での被検査物WのX線画像を基準に他のエネルギ帯のX線画像を疑似生成可能なモデル化情報が予め生成されている。 The generation model 41 includes an X-ray image when the X-ray inspection unit 20 irradiates the X-ray inspection unit 20 with X-rays in a predetermined energy band in advance to the object W of the predetermined learning target type, and the X-ray inspection unit 20. By changing the X-ray irradiation conditions of the above and using an X-ray filter, we learned the X-ray image when X-rays of other energy bands that are different in height from the predetermined energy band are irradiated. Based on the result, modeling information capable of pseudo-generating an X-ray image of another energy band based on the X-ray image of the object W to be inspected in a predetermined energy band stored in the X-ray image storage unit 31 is provided in advance. Has been generated.

具体的には、生成モデル41は、複数のエネルギ帯のエネルギ帯ごとに、同品種の被検査物Wの予めラベル付けされた多数の学習対象のX線画像について、各学習対象のX線画像中にフィルタ(特徴抽出)処理可能な小領域を設定し、その小領域の画像データを1つの特徴量(例えば多階調の画像濃度値)に圧縮する畳み込みの処理を、そのX線画像中で小領域を順次スライドさせながら繰り返してフィルタ内情報が畳み込まれた1層の畳込み層のレイヤ画像を作成し、これを更に圧縮した1層のプーリング層のレイヤ画像を作成する特徴抽出と、隣接するレイヤ画像間のノード(前述の特徴量の値)のランダムな重み付け結合からの組合せの特徴抽出とを、フィルタや移動範囲等を変化させて多層に実行して、領域ベースでなければ抽出し難い特徴量変化を対象画像中の被検査物の位置ずれ等にかかわらず自動抽出可能な多層(n層)のニューラルネットワークを構成している。 Specifically, the generation model 41 describes the X-ray images of each learning target for a large number of pre-labeled X-ray images of the test object W of the same type for each of the energy bands of the plurality of energy bands. A small area that can be filtered (feature extraction) is set inside, and the convolution process that compresses the image data of that small area into one feature amount (for example, a multi-gradation image density value) is performed in the X-ray image. With feature extraction, a layer image of a single convolution layer in which the information in the filter is convoluted is created repeatedly while sliding the small area in sequence, and a layer image of a one-layer pooling layer is created by further compressing this. , Feature extraction of combinations from random weighted combinations of nodes (values of features mentioned above) between adjacent layer images is executed in multiple layers by changing filters, movement ranges, etc., unless it is region-based. It constitutes a multi-layer (n-layer) neural network that can automatically extract changes in features that are difficult to extract regardless of the displacement of the object to be inspected in the target image.

また、生成モデル41は、被検査物Wの所定の品種ごとにサンプル作成された多数の学習対象画像を基に、ニューラルネットワークの各層の特徴量や隣接層のノード間の特徴量の関係を複数のエネルギ帯の間で比較し、被検査物Wに照射されるX線のエネルギ帯が相違する複数のエネルギ帯間の特徴量の差異、例えばX線の透過量比や透過率比を検出したり、多層のレイヤ画像間の特定のノードの結合の組合せにおける特徴量の重み付け係数あるいは活性化関数等の演算式を特定したりして、所定のエネルギ帯から他のエネルギ帯に変更した場合に得られるX線画像の疑似画像(疑似透過画像)を作成するための前述のモデル化情報として出力できるようになっている。 Further, the generation model 41 has a plurality of relationships between the feature quantities of each layer of the neural network and the feature quantities of the nodes of the adjacent layers based on a large number of learning target images created as samples for each predetermined type of the object W to be inspected. The difference in the feature amount between a plurality of energy bands in which the energy band of the X-ray irradiated to the object W is different, for example, the transmission amount ratio and the transmission rate ratio of the X-ray is detected. Or, when a predetermined energy band is changed to another energy band by specifying an arithmetic expression such as a weighting coefficient of a feature amount or an activation function in a combination of connections of specific nodes between multiple layers of layer images. It can be output as the above-mentioned modeling information for creating a pseudo image (pseudo transparent image) of the obtained X-ray image.

疑似画像生成部42は、生成モデル41における多層のニューラルネットワークに対応する画像生成用のニューラルネットワーク、例えば学習済みの各層の透過率比等のパラメータを用いる敵対的生成ネットワークを有しており、X線画像記憶部31から所定のエネルギ帯の画像データが入力されるとき、その所定エネルギ帯の入力画像と、生成モデル41からの前述のモデル化情報とに基づいて、他のエネルギ帯のX線画像データを疑似生成するとともに、他のエネルギ帯のX線画像について学習済みの活性化関数等の演算式を用いて各層の疑似度をチェックする作業を、その疑似の程度を向上させるように繰り返し実行するようになっている。 The pseudo image generation unit 42 has a neural network for image generation corresponding to the multi-layer neural network in the generation model 41, for example, a hostile generation network using parameters such as the transmission ratio of each trained layer. When image data of a predetermined energy band is input from the line image storage unit 31, X-rays of another energy band are obtained based on the input image of the predetermined energy band and the above-mentioned modeling information from the generative model 41. The work of pseudo-generating image data and checking the pseudo degree of each layer using an arithmetic expression such as an activation function that has been learned for X-ray images of other energy bands is repeated so as to improve the degree of pseudo. It is supposed to run.

この疑似画像生成部42は、多層のニューラルネットワークモデルの特徴データを基に所定のエネルギ帯のX線画像データに対してX線透過率の異なる画像として作成した他のエネルギ帯の画像データを、X線画像記憶部31からのX線画像が他のエネルギ帯のX画像であった場合に得られたであろうと推定される疑似画像(多層の各層の画像でも1つの合成画像でも良い)として出力するようになっている。 The pseudo image generation unit 42 creates image data of another energy band as an image having a different X-ray transmission rate from the X-ray image data of a predetermined energy band based on the feature data of the multilayer neural network model. As a pseudo image (an image of each layer of multiple layers or one composite image) presumed to have been obtained when the X-ray image from the X-ray image storage unit 31 was an X image of another energy band. It is designed to output.

制御部30は、このように高低に異なる複数のエネルギ帯に変化させたときの被検査物Wの複数種のX線画像データ(例えばn行k列のデータ)を基に、被検査物Wに対するそれら複数のエネルギ帯のX線の透過率の違い、すなわち、X線のエネルギ帯の違いによる被検査物Wの吸収特性およびそれに対応するX線減衰特性の違いを、多層式の2次元の畳込みニューラルネットワーク構成の生成モデル41で学習しておき、その学習結果を用いる疑似画像生成部42により、X線画像記憶部31からの所定のX線エネルギ帯の画像データを基に他のX線エネルギ帯の疑似透過画像を作成することができるように構成されている。 The control unit 30 is based on the X-ray image data of a plurality of types of the object W to be inspected (for example, data in n rows and k columns) when the energy band is changed to a plurality of energy bands having different heights. The difference in the X-ray transmission characteristics of these multiple energy bands, that is, the difference in the absorption characteristics of the X-ray object W due to the difference in the X-ray energy bands and the corresponding X-ray attenuation characteristics, is described in a multi-layered two-dimensional system. Another X based on the image data of a predetermined X-ray energy band from the X-ray image storage unit 31 by the pseudo image generation unit 42 that has been trained by the generation model 41 of the convolutional neural network configuration and uses the learning result. It is configured to be able to create a pseudo-transmission image of the line energy band.

この疑似画像生成部42からの他のX線エネルギ帯の疑似透過画像は、X線画像記憶部31からの所定のエネルギ帯のX線画像と共に、画像処理部32に取り込まれ、そこで、前述のデュアルエネルギX線画像の差分処理に使用されて等価厚画像ペアから混入異物の成分画像が分離され、混入異物の成分画像を閾値処理して異物検出処理が実行されるようになっている。 The pseudo-transmissive image of the other X-ray energy band from the pseudo-image generation unit 42 is taken into the image processing unit 32 together with the X-ray image of the predetermined energy band from the X-ray image storage unit 31, and is therefore described above. It is used for the difference processing of the dual energy X-ray image, the component image of the mixed foreign matter is separated from the equivalent thickness image pair, and the component image of the mixed foreign matter is threshold-processed to execute the foreign matter detection processing.

そして、判定部33は、X線画像記憶部31からのX線画像データと疑似画像生成部42からの疑似透過画像との差分処理画像を2値化することにより、被検査物Wの内部に含まれる異物等の物体の2値画像を取得し、その2値画像から、例えばその物体の面積、輪郭長および濃度和の3種類の特微量を算出し、その特微量を所定の判定基準値と比較することで、異物が被検査物W内に含まれるか否かを判定することができる。 Then, the determination unit 33 binarizes the difference-processed image between the X-ray image data from the X-ray image storage unit 31 and the pseudo-transparent image from the pseudo-image generation unit 42 into the inside of the object W to be inspected. A binary image of an object such as a foreign substance contained therein is acquired, and from the binary image, for example, three types of extraordinary traces of the area, contour length, and sum of densities of the object are calculated, and the extraordinary trace value is a predetermined judgment reference value. By comparing with, it is possible to determine whether or not the foreign matter is contained in the object W to be inspected.

このように、本実施形態では、被検査物Wが所定の検査区間を通過する度に、X線画像記憶部31に記憶されるX線画像データを基に所定エネルギ帯でのX線画像が作成されるとともに、他のエネルギ帯での疑似透過画像が併せて作成され、被検査物Wの所定エネルギ帯でのX線画像および他のエネルギ帯での疑似透過画像が差分処理されて、判定部33での判定のための所定の画像処理が実行される。 As described above, in the present embodiment, every time the object W to be inspected passes through a predetermined inspection section, an X-ray image in a predetermined energy band is generated based on the X-ray image data stored in the X-ray image storage unit 31. Along with the creation, a pseudo-transmission image in another energy band is also created, and the X-ray image in the predetermined energy band of the object W to be inspected and the pseudo-transmission image in the other energy band are differentially processed to determine. Predetermined image processing for determination in unit 33 is executed.

次に、本実施形態のX線検査装置1を用いて実行される本発明の一実施形態に係るX線検査方法について説明するとともに、その作用について説明する。 Next, the X-ray inspection method according to the embodiment of the present invention executed by using the X-ray inspection apparatus 1 of the present embodiment will be described, and its operation will be described.

図3は、本実施形態のX線検査装置1の制御部30で実行される本発明の一実施形態に係るX線検査方法における画像処理の概略の処理手順を示している。 FIG. 3 shows a schematic processing procedure of image processing in the X-ray inspection method according to the embodiment of the present invention, which is executed by the control unit 30 of the X-ray inspection apparatus 1 of the present embodiment.

まず、搬送部10により被検査物W(図2中では、例えばパック詰めされたソーセージ)が所定の速度および搬送間隔で搬送されるとともに、所定の検査区間を通過する被検査物Wに対して、予め設定された照射強度でX線検査部20からX線が照射される。 First, the object W to be inspected (for example, packed sausage in FIG. 2) is transported by the transport unit 10 at a predetermined speed and a transport interval, and at the same time, with respect to the object W to be inspected passing through a predetermined inspection section. , X-rays are emitted from the X-ray inspection unit 20 with a preset irradiation intensity.

このとき、検査区間内への被検査物Wの進入が図示しない物品検知センサで検知されると、X線検査部20のX線発生器21から被検査物WにX線が照射され、透過したX線がX線検出器24のライン走査によって所定透過領域ごとに検出されて、そのX線の透過量に応じたX線検出信号が、X線検出器24からX線画像記憶部31に順次取り込まれる(ステップS11)。 At this time, when the entry of the inspected object W into the inspection section is detected by an article detection sensor (not shown), the X-ray generator 21 of the X-ray inspection unit 20 irradiates the inspected object W with X-rays and transmits them. The X-rays are detected for each predetermined transmission region by the line scanning of the X-ray detector 24, and an X-ray detection signal corresponding to the amount of the X-ray transmission is transmitted from the X-ray detector 24 to the X-ray image storage unit 31. It is sequentially taken in (step S11).

そして、X線検出器24のライン走査が所定走査回数だけ繰り返される間に、X線画像記憶部31に順次書き込まれた透過量をその各画素の濃度値とする元の画像(以下、元画像という)のX線画像データが生成され、画像処理部32に出力されるとともに、疑似画像生成部42にも出力される。 Then, while the line scanning of the X-ray detector 24 is repeated a predetermined number of scans, the original image (hereinafter, the original image) in which the transmission amount sequentially written in the X-ray image storage unit 31 is used as the density value of each pixel. The X-ray image data of) is generated and output to the image processing unit 32 and also output to the pseudo image generation unit 42.

次いで、疑似画像生成部42により、X線画像記憶部31からの所定エネルギ帯の入力画像と生成モデル41からの前述のモデル化情報とに基づいて、他のエネルギ帯のX線画像データが疑似生成される(ステップS12)。 Next, the pseudo image generation unit 42 simulates the X-ray image data of another energy band based on the input image of the predetermined energy band from the X-ray image storage unit 31 and the above-mentioned modeling information from the generation model 41. It is generated (step S12).

次いで、画像処理部32により、X線画像記憶部31からの所定のエネルギ帯のX線画像である第1エネルギ画像Lと、疑似画像生成部42からの他のX線エネルギ帯の疑似透過画像である第2エネルギ画像Hとを用いて、前述のデュアルエネルギX線画像の差分処理が実行されて、混入異物があるときにはその成分画像が分離される(ステップS13)。 Next, the image processing unit 32 uses the first energy image L, which is an X-ray image of a predetermined energy band from the X-ray image storage unit 31, and a pseudo transmission image of another X-ray energy band from the pseudo image generation unit 42. The difference processing of the dual energy X-ray image described above is executed using the second energy image H, and when there is a foreign substance mixed in, the component image is separated (step S13).

画像処理部32で差分処理されたX線画像が2値化されて、所定の特微量が算出され、その特微量を所定の判定基準値と比較することで、異物の有無による良否判定が実行される(ステップS14)。 The X-ray image that has been differentially processed by the image processing unit 32 is binarized, a predetermined extraordinary amount is calculated, and the extraordinary amount is compared with a predetermined judgment reference value to execute a pass / fail judgment based on the presence or absence of foreign matter. (Step S14).

このように、本実施形態においては、所定エネルギ帯の元画像を取得するべく、搬送される被検査物Wを透過する所定エネルギ帯のX線を発生させるX線発生段階と、被検査物Wを透過したX線を検出し電気信号に変換して透過領域ごとのX線検出信号を出力するX線検出段階と、X線検出信号に基づいて被検査物Wの品質状態を判定する判定段階と、を含むX線検査方法が実施される。 As described above, in the present embodiment, in order to acquire the original image of the predetermined energy band, the X-ray generation step of generating the X-ray of the predetermined energy band that passes through the conveyed object W and the object W to be inspected. An X-ray detection step that detects X-rays that have passed through and outputs an X-ray detection signal for each transmission region, and a judgment step that determines the quality status of the object W to be inspected based on the X-ray detection signal. And, an X-ray inspection method including.

さらに、本実施形態では、被検査物Wの透過領域ごとのX線検出信号に対応するX線画像データを記憶するX線画像記憶段階(前述のステップS11)と、学習対象品種に関する異なる複数のエネルギ帯のX線画像データから、それら複数のエネルギ帯のX線に対する被検査物WのX線減衰特性の相違を学習し、所定のエネルギ帯のX線画像データに対応する他のエネルギ帯のX線画像データを疑似生成可能な疑似画像生成モデル41を作成するモデル作成段階と、X線画像記憶段階で記憶した被検査物WのX線画像データを基に、疑似画像生成モデルにより被検査物Wの他のエネルギ帯での疑似透過画像を作成する画像作成段階(前述のステップS12)と、を含み、判定段階(前述のステップS13、S14)では、X線画像記憶段階で記憶した被検査物WのX線画像データと、画像作成段階で作成された他のエネルギ帯での疑似透過画像とに基づき、異物有無の判定を実行する。 Further, in the present embodiment, an X-ray image storage step (step S11 described above) for storing X-ray image data corresponding to the X-ray detection signal for each transmission region of the object W to be inspected, and a plurality of different types of learning target varieties. From the X-ray image data of the energy band, the difference in the X-ray attenuation characteristics of the object W to be inspected with respect to the X-rays of the plurality of energy bands is learned, and the X-ray image data of the other energy bands corresponding to the X-ray image data of the predetermined energy band. Based on the X-ray image data of the object W to be inspected stored in the model creation stage for creating the pseudo-image generation model 41 capable of pseudo-generating X-ray image data and the X-ray image storage stage, the inspected object is inspected by the pseudo-image generation model. In the determination step (steps S13 and S14 described above), which includes an image creation step (step S12 described above) for creating a pseudo-transmissive image in another energy band of the object W, the subject stored in the X-ray image storage step. The presence or absence of foreign matter is determined based on the X-ray image data of the inspection object W and the pseudo-transmission image in another energy band created in the image creation stage.

このように構成された本実施形態においては、エネルギ帯の異なる複数のX線画像を生成するために高価なX線センサやX線源を使用したり、X線源を共通化するために高価なX線質変換手段を使用したりする必要がなく、低コストでのX線検査が可能となる。しかも、複数のエネルギ帯のX線画像データの学習結果を基に所定のエネルギ帯のX線画像データに対応する他のエネルギ帯のX線画像データを疑似生成できるので、各透過領域のX線検出信号に基づくX線画像からエネルギ帯の異なるX線の透過画像を的確に生成でき、それら複数のエネルギ帯のX線画像を用いてサブトラクション法等による高精度な異物検出が可能なX線検査を実現できることになる。 In the present embodiment configured in this way, an expensive X-ray sensor or X-ray source is used to generate a plurality of X-ray images having different energy bands, or an expensive X-ray source is used in common. It is not necessary to use a simple X-ray quality conversion means, and X-ray inspection can be performed at low cost. Moreover, since X-ray image data of other energy bands corresponding to the X-ray image data of a predetermined energy band can be simulated based on the learning results of the X-ray image data of a plurality of energy bands, X-rays in each transmission region can be generated. X-ray inspection that can accurately generate transmitted images of X-rays with different energy bands from X-ray images based on the detection signal, and can detect foreign substances with high accuracy by subtraction method etc. using these X-ray images of multiple energy bands. Will be realized.

特に、本実施形態では、画像作成段階で、被検査物Wが所定の検査区間を通過する間にX線画像記憶段階で記憶されたX線画像データを基に、所定エネルギ帯でのX線画像を作成するとともに、該X線画像とはX線透過率の異なる他のエネルギ帯での疑似透過画像を作成し、判定段階では、判定に先立ち、被検査物の所定エネルギ帯でのX線画像および他のエネルギ帯での疑似透過画像に対して、判定のための所定の画像処理を実行することができる。 In particular, in the present embodiment, X-rays in a predetermined energy band are obtained based on the X-ray image data stored in the X-ray image storage stage while the object W to be inspected passes through the predetermined inspection section in the image creation stage. In addition to creating an image, a pseudo-transmission image in another energy band having an X-ray transmission rate different from that of the X-ray image is created. Predetermined image processing for determination can be performed on the image and the pseudo-transparent image in other energy bands.

したがって、所定エネルギ帯と他のエネルギ帯の画像を差分処理または合成して異物を強調させた画像を得ることができるとともに、高低に異なる複数のエネルギ帯のX線に対する被検査物WのX線減衰特性の相違を疑似画像生成モデルに予め学習させておき、X線画像記憶段階で記憶済みのX線画像データを基に、有効な疑似透過画像を迅速に作成可能となる。 Therefore, it is possible to obtain an image in which foreign matter is emphasized by performing difference processing or synthesizing images of a predetermined energy band and another energy band, and X-rays of an inspected object W with respect to X-rays of a plurality of energy bands having different heights. The difference in attenuation characteristics is trained in advance in the pseudo image generation model, and an effective pseudo transmission image can be quickly created based on the X-ray image data stored in the X-ray image storage stage.

以上のように、本実施形態においては、コスト低減が可能で、複数のエネルギ帯のX線画像を用いて高精度なX線検査を実現可能なX線検査装置およびX線検査方法を提供することができる。 As described above, the present embodiment provides an X-ray inspection apparatus and an X-ray inspection method capable of reducing costs and realizing highly accurate X-ray inspection using X-ray images of a plurality of energy bands. be able to.

なお、上述の一実施形態においては、X線検査装置1をX線異物検出装置とし、判定部33での判定のための画像処理部32での画像処理をエネルギサブトラクション法による2つのエネルギ帯のX線画像の差分処理としたが、本発明は、X線異物検出装置以外のX線検出装置にも適用可能であるし、デュアルエネルギ検出方式でなくマルチエナジーX線検出方式の装置にも適用可能である。検査の内容に応じて画像処理部32での画像処理を従来知られた他の画像処理に置換し得ることは、いうまでもない。 In one embodiment described above, the X-ray inspection device 1 is used as an X-ray foreign matter detection device, and the image processing by the image processing unit 32 for determination by the determination unit 33 is performed by the energy subtraction method for two energy bands. Although the difference processing of the X-ray image is used, the present invention can be applied to an X-ray detection device other than the X-ray foreign matter detection device, and is also applied to a multi-energy X-ray detection method device instead of the dual energy detection method. It is possible. Needless to say, the image processing in the image processing unit 32 can be replaced with other conventionally known image processing depending on the content of the inspection.

また、本発明にいう疑似透過画像を作成する画像作成部は、AI(人工知能)を用いた多層式のニューラルネットワーク構成の学習器や画像生成モデルを使用するものとしたが、被検査物の品種や搬送形態、検査項目等に応じて、学習内容を追加・変更したり画像処理に用いる画像の種別を増減変更したりしてもよいことは勿論である。 Further, the image creation unit for creating the pseudo-transparent image referred to in the present invention uses a learner having a multi-layer neural network configuration using AI (artificial intelligence) or an image generation model, but the object to be inspected. Of course, the learning content may be added or changed, or the type of image used for image processing may be increased or decreased depending on the type, transport form, inspection item, and the like.

以上説明したように、本発明は、コスト低減が可能で、複数のエネルギ帯のX線画像を用いて高精度なX線検査を実現可能なX線検査装置およびX線検査方法を提供できるものである。かかる本発明は、デュアルもしくはマルチエナジーのX線検出方式を採用するX線検査装置およびX線検査方法全般に有用である。 As described above, the present invention can provide an X-ray inspection apparatus and an X-ray inspection method capable of reducing costs and realizing highly accurate X-ray inspection using X-ray images of a plurality of energy bands. Is. The present invention is useful for all X-ray inspection devices and X-ray inspection methods that employ dual or multi-energy X-ray detection methods.

1 X線検査装置
10 搬送部
11 搬送ベルト
11a 上走区間
12、13 搬送ローラ
20 X線検査部
21 X線発生器
22 X線管
23 外囲器
23a X線窓部
24 X線検出器
30 制御部
31 X線画像記憶部
32 画像処理部
32a フィルタ処理手段
33 判定部
34 表示部
41 生成モデル(疑似画像生成モデル)
42 疑似画像生成部(画像作成部)
1 X-ray inspection device 10 Conveying unit 11 Conveying belt 11a Running section 12, 13 Conveying roller 20 X-ray inspection unit 21 X-ray generator 22 X-ray tube 23 Enclosure 23a X-ray window 24 X-ray detector 30 Control Unit 31 X-ray image storage unit 32 Image processing unit 32a Filter processing means 33 Judgment unit 34 Display unit 41 Generation model (pseudo image generation model)
42 Pseudo image generation unit (image creation unit)

Claims (7)

搬送される被検査物を透過する所定エネルギ帯のX線を発生するX線発生器と、前記被検査物を透過したX線を検出し電気信号に変換して透過領域ごとのX線検出信号を出力するX線検出器と、前記X線検出信号に基づいて前記被検査物の品質状態を判定する判定部と、を備えるX線検査装置において、
前記X線検出器からの前記被検査物の前記透過領域ごとのX線検出信号に対応するX線画像データを記憶するX線画像記憶部と、
学習対象品種に関する前記所定のエネルギ帯を含む異なる複数のエネルギ帯のX線画像データの学習結果を基に、前記所定のエネルギ帯のX線画像データに対応する他のエネルギ帯のX線画像データを疑似生成する疑似画像生成モデルを有し、前記被検査物の前記X線画像データを基に、前記疑似画像生成モデルにより前記被検査物の前記他のエネルギ帯での疑似透過画像を作成する画像作成部と、を備え、
前記判定部は、前記X線画像記憶部に記憶された前記被検査物の前記X線画像データと、前記画像作成部で作成された前記他のエネルギ帯での疑似透過画像とに基づき、前記判定を実行することを特徴とするX線検査装置。
An X-ray generator that generates X-rays in a predetermined energy band that passes through the transported object to be inspected, and an X-ray detection signal that detects the X-rays that have passed through the object to be inspected and converts them into electrical signals for each transmission region. In an X-ray inspection apparatus including an X-ray detector that outputs an X-ray detector and a determination unit that determines the quality state of the object to be inspected based on the X-ray detection signal.
An X-ray image storage unit that stores X-ray image data corresponding to an X-ray detection signal for each transmission region of the object to be inspected from the X-ray detector.
Based on the learning results of X-ray image data of a plurality of different energy bands including the predetermined energy band for the cultivar to be learned, X-ray image data of other energy bands corresponding to the X-ray image data of the predetermined energy band. Has a pseudo-image generation model that pseudo-generates the Equipped with an image creation unit
The determination unit is based on the X-ray image data of the object to be inspected stored in the X-ray image storage unit and the pseudo-transmission image in the other energy band created by the image creation unit. An X-ray inspection apparatus characterized by performing a determination.
前記画像作成部は、前記被検査物の前記他のエネルギ帯での疑似透過画像を、前記所定のエネルギ帯のX線画像データに対してX線透過率の異なる画像として生成することを特徴とする請求項1に記載のX線検査装置。 The image creating unit is characterized in that a pseudo-transmission image of the object to be inspected in the other energy band is generated as an image having a different X-ray transmittance with respect to the X-ray image data of the predetermined energy band. The X-ray inspection apparatus according to claim 1. 前記画像作成部は、前記搬送される被検査物が所定の検査区間を通過する度に、前記X線画像記憶部に記憶された前記X線画像データを基に、前記所定エネルギ帯でのX線画像を作成するとともに、前記他のエネルギ帯での前記疑似透過画像を作成す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。 Each time the transported object passes through a predetermined inspection section, the image creating unit performs X in the predetermined energy band based on the X-ray image data stored in the X-ray image storage unit. The X-ray inspection apparatus according to claim 1 or 2, wherein a line image is created and the pseudo-transmission image in the other energy band is created. 前記判定部は、前記被検査物の前記所定エネルギ帯でのX線画像および前記他のエネルギ帯での疑似透過画像に対して、前記判定部での前記判定のための所定の画像処理を実行する画像処理手段を有していることを特徴とする請求項1ないし3のいずれか一項に記載のX線検査装置。 The determination unit executes predetermined image processing for the determination by the determination unit on the X-ray image in the predetermined energy band and the pseudo-transmission image in the other energy band of the object to be inspected. The X-ray inspection apparatus according to any one of claims 1 to 3, further comprising an image processing means. 前記疑似画像生成モデルは、前記学習対象品種に関する前記複数のエネルギ帯のX線画像データから、該複数のエネルギ帯のX線に対する前記被検査物のX線減衰特性の相違を学習したものであることを特徴とする請求項1ないし4のいずれか一項に記載のX線検査装置。 The pseudo image generation model is obtained by learning the difference in the X-ray attenuation characteristics of the object to be inspected with respect to the X-rays of the plurality of energy bands from the X-ray image data of the plurality of energy bands relating to the cultivar to be learned. The X-ray inspection apparatus according to any one of claims 1 to 4, wherein the X-ray inspection apparatus is characterized. 搬送される被検査物を透過する所定エネルギ帯のX線を発生するX線発生段階と、
前記被検査物を透過したX線を検出し電気信号に変換して透過領域ごとのX線検出信号を出力するX線検出段階と、
前記X線検出信号に基づいて前記被検査物の品質状態を判定する判定段階と、を含むX線検査方法であって、
学習対象品種に関する前記所定のエネルギ帯を含む異なる複数のエネルギ帯のX線画像データの学習結果を基に、前記所定のエネルギ帯のX線画像データに対応する他のエネルギ帯のX線画像データを疑似生成可能な疑似画像生成モデルを作成するモデル作成段階と、
前記被検査物の前記透過領域ごとのX線検出信号に対応するX線画像データを記憶するX線画像記憶段階と、
前記X線画像記憶段階で記憶した前記被検査物の前記X線画像データを基に、前記疑似画像生成モデルにより前記被検査物の前記他のエネルギ帯での疑似透過画像を作成する画像作成段階と、を含み、
前記判定段階では、前記X線画像記憶段階で記憶した前記被検査物の前記X線画像データと、前記画像作成段階で作成された前記他のエネルギ帯での疑似透過画像とに基づき、前記判定を実行することを特徴とするX線検査方法。
An X-ray generation stage that generates X-rays in a predetermined energy band that passes through the transported object to be inspected.
An X-ray detection step that detects X-rays that have passed through the object to be inspected, converts them into electrical signals, and outputs an X-ray detection signal for each transmission region.
An X-ray inspection method including a determination step of determining the quality state of the object to be inspected based on the X-ray detection signal.
Based on the learning results of X-ray image data of a plurality of different energy bands including the predetermined energy band for the cultivar to be learned, X-ray image data of other energy bands corresponding to the X-ray image data of the predetermined energy band. At the model creation stage to create a pseudo-image generation model that can be pseudo-generated,
An X-ray image storage step for storing X-ray image data corresponding to the X-ray detection signal for each transmission region of the object to be inspected, and an X-ray image storage step.
An image creation step of creating a pseudo-transmission image of the object to be inspected in the other energy band by the pseudo image generation model based on the X-ray image data of the object to be inspected stored in the X-ray image storage step. And, including
In the determination step, the determination is made based on the X-ray image data of the object to be inspected stored in the X-ray image storage step and the pseudo-transmission image in the other energy band created in the image creation step. An X-ray inspection method characterized by performing.
前記画像作成段階では、前記被検査物が所定の検査区間を通過する間に記憶された前記X線画像データを基に、前記所定エネルギ帯でのX線画像を作成するとともに、該X線画像とはX線透過率の異なる前記他のエネルギ帯での前記疑似透過画像を作成し、
前記判定段階では、前記判定に先立ち、前記被検査物の前記所定エネルギ帯でのX線画像および前記他のエネルギ帯での疑似透過画像に対して、前記判定のための所定の画像処理を実行することを特徴とする請求項6に記載のX線検査方法。
In the image creation stage, an X-ray image in the predetermined energy band is created based on the X-ray image data stored while the object to be inspected passes through the predetermined inspection section, and the X-ray image is created. Creates the pseudo-transmission image in the other energy band having a different X-ray transmission rate.
In the determination step, prior to the determination, a predetermined image processing for the determination is executed on the X-ray image in the predetermined energy band and the pseudo-transmission image in the other energy band of the object to be inspected. The X-ray inspection method according to claim 6, wherein the X-ray inspection method is performed.
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