JPH10208046A - Ｘ線異物検出方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 被検査物に含まれる異物の検出において、微
小で、透過Ｘ線強度のコントラストの低い異物の検出精
度を高める。 【解決手段】 被検査物にＸ線を透過させて透過Ｘ線像
を求め、求めた透過ｘ線像の画像データを画像処理す
る。この画像処理は、画像データ中に含まれる異物に関
する画像データと被検査物の形状にかかわる画像データ
とを識別し、異物にかかわる画像データを選別する。こ
のために、Ｘ線画像の画像データ中において、異物と被
検査物とで異なる周波数成分を含むことを利用し、異物
に特有な周波数成分の強度をデータ処理によって抽出
し、これによって、異物データを選別し、異物の検出を
行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

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

【０００２】

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

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

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

【０００５】

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

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

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

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

【０００９】

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

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

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

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

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

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

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

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

【００１７】本発明の異物検出方法の他の実施態様にお
いて、空間周波数処理に用いる画像フィルタは、各画素
に対応して、重み係数を設定した所定の大きさの二次元
領域により設定することができる。この画像フィルタを
用いてローパス処理を行うには、画像データの各画素に
対して、画像データの値と該画像に対応する画像フィル
タの重み係数を乗じ、得られた値を加算し、該加算値を
画像フィルタの画素数で除し、その値を画像データ中の
一画素の値とするものである。これによって、重み係数
を変更することによって、フィルタ特性を変更すること
ができる。

【００１８】本発明の異物検出方法の実施態様によれ
ば、前記重み係数は、各画素に対して共通に１とするも
のであり、これによって、画像フィルタ内に含まれる画
素の値の平均値を求め、この平均値によって、画像デー
タの低周波成分を得ることができる。

【００１９】

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

【００２０】Ｘ線データ計測手段１は、Ｘ線源１１とＸ
線ラインセンサ１２とをベルト１３を挟んで対向して配
置し、Ｘ線画像制御部１４によってＸ線ラインセンサ１
２を制御して、透過Ｘ線による被検査物の撮像を行う。
Ｘ線画像処理部１５は、撮像した透過Ｘ線を画像処理し
Ｘ線データを生成する。

【００２１】異物検出処理部２は、画像処理手段２１と
しきい値処理部２２を備える。画像処理手段２１は、Ｘ
線画像処理部１５からＸ線データを入力し、異物に関す
る画像データを求める画像処理を行う処理手段であり、
しきい値処理部２２は、この画像処理手段２１で求めた
画像データに対してしきい値処理を施すことによって、
被検査物中に含まれる異物の検出を行う手段である。

【００２２】また、表示部３は、表示制御部３１と表示
装置３２を備え、Ｘ線画像処理部１５のＸ線データ、画
像処理手段２１の画像データ、あるいはしきい値処理部
２２の処理結果を入力し、選択的に表示することができ
る。

【００２３】排除部４は、ベルト４３に設けた排除器４
１と、該排除器４１を制御するｔ排除制御部４４を備
え、異物ｌ検出処理部２から出力される異物検出信号に
応じて、対応する被検査物を排除する。

【００２４】次に、本発明のＸ線異物検出方法につい
て、図３、図４のフローチャートに従って説明する。な
お、図４のフローチャートは図３のフローチャート中の
一行程の詳細なフローチャートである。

【００２５】Ｘ線データ計測手段１において、被検査物
をベルト１３に載せ、移動させながらＸ線源１１からＸ
線ビームを被検査物に照射して、透過Ｘ線をＸ線ライン
センサ１２で検出し、Ｘ線画像処理部１５で画像処理し
て、透過Ｘ線の画像データを求める（ステップＳ１）。
異物検出処理部２の画像処理手段２１は、該画像データ
から異物い特有の周波数成分を抽出する画像処理を行
う。この画像データから抽出する周波数成分は、被検査
物とは異なる異物の特有の周波数成分であり、この周波
数成分の抽出によって異物検出を行うものである（ステ
ップＳ２）。

【００２６】ステップＳ２で求めた周波数成分の信号強
度は、被検査物と異物とで異なるため、この信号強度を
多値化し（ステップＳ３）、該多値化データについてし
きい値処理を行うことによって（ステップＳ４）、異物
データの検出を行う（ステップＳ５）。

【００２７】ステップＳ２の画像データから異物に特有
の周波数成分を抽出する処理は、ステップＳ２１、Ｓ２
２による差分画像データの生成によって行うことができ
る。ステップＳ２１は、ステップＳ１で求めた画像デー
タから高周波成分を除去した処理画像データを求める処
理であり、ステップＳ２２は、前記ステップＳ２１で求
めた高周波成分を含まない画像データとステップＳ１の
原画像データとの差分を求める処理である。この処理に
よって、画像データ中に含まれる異物特有の周波数成分
を抽出することができる。

【００２８】次に、図４のフローチャートおよび図５〜
図７を用いて、画像データの高周波成分を除去する画像
処理のステップＳ２１の詳細について説明する。なお、
図５は画像処理を行う画像データを説明するための図で
あり、図６、７、８はフィルタによる高周波成分除去処
理を説明するための図である。

【００２９】ベルトの駆動に伴って被検査物を移動させ
ながら透過Ｘ線によって画像データを生成すると、得ら
れる画像データは図５に示すような二次元データとな
る。なお、この二次元データは図示しないメモリに記憶
しておくことができる。図５において、ｉ方向はＸ線ラ
インセンサのライン方向を示し、例えば１列に並べられ
た１０２４個の画素によって構成すことができ、ｊ方向
はベルトの移動方向を示している。

【００３０】以下、図５中の画像データにおいて、
（ｉ，ｊ）で表される画素について、画像データの高周
波成分除去を行う処理について説明する。注目する一つ
の画素（ｉ，ｊ）に対して、周囲の（ｍ×ｎ）個の画像
データＤｐ，ｑを設定し、該画像データＤｐ，ｑのデー
タ値を読み出す（ステップＳ２１ａ）。以下、読み出し
た画像データＤｐ，ｑのデータ値を用いて、画素（ｉ，
ｊ）について高周波成分を除去した画像データの形成を
行う。

【００３１】図６は、画像フィルタを用いた高周波成分
の除去を説明するための図であり、前記図５で示す画像
データＤｐ，ｑに対して画像フィルタを用いて画像デー
タ処理を行う。画像フィルタは、図６に示す（ｍ×ｎ）
個の重み付けＨｐ，ｑによって設定することができる。

【００３２】なお、図７は、画像フィルタの構成例を説
明するための図であり、画像フィルタＨｐ，ｑは画像デ
ータＤｐ，ｑに対応して設定され、各画素は重み付けの
値（Ｈａ〜Ｈｉ）を備える。各重み付けＨｐ，ｑの値
（Ｈａ〜Ｈｉ）は、画像データにおいて被検査物と異物
との識別に要する高周波成分に応じて設定することがで
き、検出対象とする異物に対応して予め求めておくこと
ができる。図７（ｂ）は重み付けＨｐ，ｑの各値を全て
１に設定した画像フィルタの例であり、図７（ｃ）は重
み付けＨｐ，ｑの各値を、データ処理を行う画素につい
ては１に設定し、その他の画素については０．８に設定
した画像フィルタの例である。

【００３３】以下の説明では、図７（ｂ）に示すよう
に、重み付けＨｐ，ｑの各値を全て１に設定した画像フ
ィルタの例を用いて説明する。

【００３４】図６において、読み出した画像データＤ
ｐ，ｑの各値に対して対応する重み付けＨｐ，ｑの値を
乗算し、乗算値（Ｄｐ，ｑ×Ｈｐ，ｑ）を（ｍ×ｎ）個
の画素について加算してΣ（Ｄｐ，ｑ×Ｈｐ，ｑ）を求
め（ステップＳ２１ｂ）、さらに、この加算値Σ（Ｄ
ｐ，ｑ×Ｈｐ，ｑ）を画素数（ｍ×ｎ）で除算して、Σ
（Ｄｐ，ｑ×Ｈｐ，ｑ）／（ｍ×ｎ）を求める。画像フ
ィルタの重み係数の値が１の場合には、この値は、注目
している画素（ｉ，ｊ）および周囲画素の平均値となる
（ステップＳ２１ｃ）。以下、この値をＳｉ，ｊとす
る。

【００３５】前記ステップＳ２１ｃで求めたＳｉ，ｊ
（＝Σ（Ｄｐ，ｑ×Ｈｐ，ｑ）／（ｍ×ｎ））の値を、
注目している一つの画素（ｉ，ｊ）の値とする。このデ
ータ処理によって、注目している画素（ｉ，ｊ）につい
て、画像フィルタを通過させた画像データを設定するこ
とができる（ステップＳ２１ｄ）。

【００３６】その他の画像データに対しても、図４に示
すフローチャートに従って前記データ処理を行うことに
よって、二次元画像全体について、高周波成分を除去す
る空間周波数処理の画像処理を行うことができる。図８
は、二次元画像全体の画像処理を説明するための図であ
る。図８（ａ）において、画素（ｉ，ｊ）対しては、右
上がりの斜線で示す画素について画像フィルタを作用さ
せ、画素（ｉ，ｊ＋１）対しては、左上がりの斜線で示
す画素について画像フィルタを作用させ（図８
（ｂ））、同様の画像処理を画像データ全体に適用する
ことによって、高周波成分を除去した画像データを得
る。

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

【００３８】上記したステップＳ２１の画像データの高
周波成分除去の画像処理は一例であり、他の画像処理に
よって行うことも可能である。また、上記した差分画像
データを求めるステップＳ２も１例であり、他の空間周
波数処理の画像処理を行うことも可能である。

【００３９】上記ステップＳ２の高周波成分抽出の画像
処理を行った後、再び図３のステップＳ３以降のデータ
処理を行う。ステップＳ２２で求めた差分画像データ
は、ステップＳ３で多値化し、ステップＳ４で多値化し
たデータに対してしきい値処理を行う。このしきい値処
理によって、異物の検出を行う（ステップＳ５）図９
は、画像データ処理の一例を示すための図であり、二つ
の棒状の被検査物が重なった状態で透過Ｘ線像を検出し
た場合を示し、一方の被検査物中には異物が含まれた例
を示している。図９（ａ）は、検出した透過Ｘ線強度を
逆転させて示した図であり、物質によるＸ線の吸収の程
度を表している。図９（ａ）の画像は、前記ステップＳ
１により得られる画像データである。図中のＢで示す微
小な突起部分は異物を示している。

【００４０】次に、ステップＳ２１の高周波成分を除去
する空間周波数処理の画像処理を行うと、図９（ｂ）が
得られる。次に、図９（ａ）と（ｂ）を用いて、ステッ
プＳ２２に従って差分画像データを求めると、図９
（ｃ）を得る。図９（ｃ）は、被検査物の境界部分と異
物Ｂを示している。

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

【００４２】図１１はステップＳ５の異物検出を説明す
るための図である。図１１は、異物検出を行う画像の範
囲を示している。図中のＣは単一画素を異物検出の範囲
とするものであり、該画素において、前記ステップＳ４
のしきい値処理によって異物レベルと判定された場合
に、異物と判定する。

【００４３】また、図中のＤ，Ｅは連続する複数画素を
異物検出の範囲とするものであり、Ｄはｉ方向に連続す
る複数画素であり、Ｅはｉ方向およびｊ方向に連続する
複数画素において、しきい値処理によって異物レベルと
判定された場合に、異物と判定する。なお、異物検出を
行う画素の範囲は、被検査物中に含まれる異物の大きさ
等の形状特性によって、定めることができる。

【００４４】また、図１２は、前記ステップＳ２１で使
用する画像フィルタの他の例を示す図である。画像フィ
ルタは、前記図５，６に示すような、画素数が３×３の
矩形に限らず、他の画素数および形状の画像フィルタを
用いることができる。図１２（ａ）の画像フィルタＭ１
は、画素数を５×５とするものであり、図１２（ｂ）の
画像フィルタＭ２は、長方形の形状とするものである。
画像フィルタの大きさおよび形状は、被検査物中に含ま
れる異物の大きさおよび形状に応じて設定することがで
きる。画像フィルタの大きさおよび形状は、異物が画像
フィルタの少なくとも一方向について画像フィルタに含
まれるよう設定することが望ましい。なお、図１２中、
斜線部分は画像フィルタを示し、模様地の部分は異物を
示している。

【００４５】本発明の実施態様によれば、被検査物中に
予想される異物に応じて画像フィルタの大きさや形状を
設定し、また、異物のＸ線吸収特性に応じてしきい値を
設定することによって、透過Ｘ線強度のコントラストの
低い異物に対しても、異物検出の精度を向上させること
ができる。

【００４６】

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

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のＸ線異物検出方法を説明するための図
である。

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

【図３】本発明のＸ線異物検出方法を説明するためのフ
ローチャートである。

【図４】本発明のＸ線異物検出方法を説明するためのフ
ローチャートである。

【図５】本発明の画像処理を行う画像データを説明する
ための図でる。

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

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

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

【図９】本発明の画像データ処理の一例を示すための図
である。

【図１０】本発明のしきい値処理を説明するための図で
ある。

【図１１】本発明の異物検出の処理を説明するための図
である。

【図１２】本発明の画像フィルタの他の例を示す図であ
る。

【図１３】従来のＸ線異物検出を説明するための図であ
る。

【符号の説明】

１…Ｘ線データ計測手段、２…異物検出処理部、３…表
示部、４…排除部、１１…Ｘ線源、１２…Ｘ線ラインセ
ンサ、１３…ベルト、１４…Ｘ線画像制御部、１５…Ｘ
線画像処理部、２１…画像処理手段、２２…しきい値処
理部、３１…表示制御部、３２…表示装置、４１…排除
器、４３…ベルト、４４…排除制御部。

Claims (1)

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