JPS6072078A - 画像計測装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 この発明は、被検体に放射線を照射し、取得される透視
画像や断面画像等の被検体の濃淡画像のデータを画像処
理して被検体の状態を計測する画像計測装置に関する。

〔発明の技術的背景とその問題点〕

Ｘ線やγ線等の放射線によって被検体から取得される濃
淡画像データは、被検体内の放射線吸収係数の分布に従
って濃淡階調値が分布したデータ値となる。たとえば、
被検体の輪郭部分（被検体とその背景との境界部）のよ
うに放射線吸収係数の分布が局所的に著しく変化する部
分（以下、局所的変化部分という。）では、取得される
濃淡画像データも、その画素毎の階調値が局所的に著し
く変化したものとなる。このような局所的変化部分とし
ては、被検体の輪郭部分の他に、被検体内部に発生した
空胞や間隙の臨界部や、吸収係数が著しく異なる物質量
の接触部分等、内部構造に応じ種々の部分がある。

そして、このような濃淡画像データの階調値分布の特性
を利用して、被検体の状態、すなわち被検体の形状、そ
の内部構造や物質混合状態等を泪叫するものとして、画
像計測装置がある。

この装置は、濃淡画像から局所的変化ＨＩ３分の情報を
抽出し、この情報に基づいて状態計測を行なうもので医
療分野や非破壊検査分野等多方面の分野において適用さ
れている。

例えば、非破壊検査分野では、製造工程において順次生
産される被検査製品の欠陥を自動的に検査する装置とし
て応用されている。この装置は、表面上一様に見える製
品の内部空胞等の欠陥の存在を、取得画像データの画素
階調値の局所的変化として画像処理により抽出し、製品
輪郭部以外の局所的変化部分（欠陥部の候補）存否によ
り製品の良否を判断するものである。

しかし、この装置では欠陥候補の存否による被検体の良
否判断は行々えるが、その欠陥候補がどの程度の大きさ
であるかという欠陥部の大きさやその面積に関する情報
を計測し、この情報をも加味して被検査製品の良否を判
定することはできなかった。

このため、被検査製品の規格や検定内容に応じて、ある
大きさの欠陥候補を真の欠陥として判定するか否かの評
価を必要とする場合、例えば、所定面積値以下の大きさ
の欠陥候補は欠陥として認識しなくてよい場合であって
も、この装置では評価を行なえないため、欠陥候補の存
在によって全ての不良品として検出してしまい、製造工
程における歩留低下の原因となっていた。

このようなことから画像計測装置においては、局所的変
化部分の存否情報の他に、その大きさ及び面積情報等も
調査して被検体のよシ正確な状態計測を行なうことが望
まれていた。

〔発明の目的〕

この発明は、放射線によって被検体から取得される濃淡
画像のデータを画１象処理して抽出される局所的変化部
分の大きさに関する情報を測定し、この情報に基づいて
被検体の状態を計測できる画像計測装置を提供するもの
である。

〔発明の概要〕

この発明は、内部に放射線吸収係数の分布が局所的に急
激に変化した部分、例えば欠陥部が存在する被検体に対
して放射線を照射し、得られる被検体の透視画像データ
を空間微分によるフィルタリング処理して局ｌツ［的変
化部分を強調し、この強調されたデータを所定の閾値で
２値化処理し、この２値化データから連結成分を抽出し
、この抽出した連結成分に所定順序で順次符号を割り当
て、同一符号が付されている連結成分毎にその連結成分
を構成する画素の個数を計数し、この計数結果に対して
予じめ設定された１画素当シの面積値を乗算して各連結
成分毎にその領域の大きさを計測し、局所的変化部分の
大きさ情報を測定して上記目的を達成するものである。

〔発明の実施例〕

以下、この発明を図面を参照し一実施例を用いて説明す
る。第１図は一実施例の輪郭画像除去装置の全体構成を
示すブロック図、第２図はその記憶部の領域区分を示し
装置の機能を説明するためのブロック図である。

第１図において、１０はＸ勝透視装置、２０は中央演算
部１哩装置で、両者は入出力装置３０を介して接続され
ている。

Ｘ線透視装置１０は、中央演算処理装置２０により制御
されるＸ線発生器１１がＸ線ビームを被検体１２に照射
し、この被検体１２を透過したＸ線量をＸ線検出器１３
が検出して、被検体の透視画像を濃淡画像データとして
連続的な電気信号に変換し出力するものである。ここで
、被検体１２は内部に空胞等の欠陥部が存在するものと
し、得られる透視画像にはその欠陥部に対応して画素階
調値分布が局所的に急激に変化した部分が存在している
ものとする。

ぞしてＸ線透視装置１０の出力信号は、Ａ／Ｄ変換器１
４で全システムの処理速度によって定められたサンプリ
ング周期と、所定の量子化レベルとによシ、例えば画素
側８２５６（画素）Ｘ２５６（画素）画素階調値８ｂｉ
ｔの量子化された離散化信号に変換でれる。

入出力装置３０は、Ａ／Ｄ変換器１４で変換された濃淡
画数のデータを中央演算処理装置２０に供給し、かつ中
央演算処理装置２０からの制御信号をＸ線透視装置１０
に供給するインターフェイスである。

中央演算処理装置２０は、変換処理部２１、記憶部２２
、から構成されておυ、変換処理部２１は入出力装置３
０と入出力バス２３を介して接続され、かつ記憶部２２
にダイレクトメモリアクセスバス２４を介して接続され
ている。

記憶部２２は、制御プログラム領域２２１、濃淡画像デ
ータ格納領域２２２、局所的変化強調データ格納領域２
２３．２値化画像データ格納領域２２４、連結成分デー
タ格納領域２２５、画素個数格納テーブル領域２２６か
ら構成されている。各データ格納領域２２２．２２３．
２２４．２２５はＡ／Ｄ変換器１４のサンプリング数及
び量子化レベルと対応させ、本実施例では画素個数２５
６Ｘ２５６、階調値８　（ｂｉｔ）のメモリ領域が確保
されている。また画素個数格納テーブル領域２２６は第
３図に示すような領域番号コラム、画素個数コラム、面
積値コラムとを有するテーブルが形成されており、各コ
ラムとも２５６個に区分されている。

制御プログラム領域２２１には、変換処理部２１が実行
する制御プログラムが格納されている。濃淡画像データ
格納領域２２２には、Ａ／Ｄ変換器１４で量子化された
離散化信号に変換された濃淡画像データが対応画素毎に
遂次格納される。局所的変化強調データ格納領域２２３
（（は、Ａ／Ｄ変換された濃淡画像データを微分フィル
タリング処理して局所的に画素の階調値が著しく変化し
ている部分が強調された画像データが格納される。２値
化画像データ格納領域２２４には、局所的変化部分が強
調されたデータを所定閾値で、１．０の値に２値化変換
された画像データが格納される。連結成分データ格納領
域２２５には、順次２値化データの１の値をもつ画素の
連結具合を調べ抽出される連結成分に対し、所定順序で
番号が割り当てられた画像データが格納される。

そして画素間数格納テーブル領域２２６は、その領域番
号コラム２２６Ａに各連結成分に割り当てられる領域番
号が順次格納され、その画素個数コラム２２６Ｂにはり
［定走査によってカウントされる各連結成分毎の＋ｉｌ
ｊ素個数が、その対応領域番号毎に格納され、その面積
値コラム２２６０に（は画素１１Ｍ数コラム２２６Ｂに
格納された各画素個数に予じめ設定されている１画素当
υの実質面積値を乗算した値がその対応領域番号毎に格
納されている。

次に、本実施例の動作について第４図を参照し説明する
。第４図は、中央演算処理装置２０の変換処理部２１が
実行するステップを示すフローチャートで、その実行プ
ログラムは制御プログラム領域２２に格納されている。

まず変換処理部２１は、制御プログラムの実行ステップ
に従い、入出力装置３０を通じてＸ線透視装置１０にＸ
線透視濃淡画像データ取得命令を出力する。この命令に
応じＸ線透視装置１０は、被検体１２に対してＸ線発生
器１１からＸ線を照射させ、その透過Ｘ線量をＸ線検出
器１３に検出させ、その透視画像の濃淡データを連続的
な電気信号に変換しＡ／Ｄ変換器１４に出力する。Ａ／
Ｄ変換器１４は、この電気信号を所定のサンプリング数
と量子化レベルで量子化された離散的電気信号に変換し
、濃淡画像データ信号として入出力装置３０を通じ中央
演算処理装置ｆ２０に供給する。

中央演詩、処理装置２０に濃淡画像データが供給される
と、その変換処理部２１は、入出力バス２３、ダイレク
トメモリアクセスバス−２４を通じて記憶部２２の濃淡
１ＩｉＩＩ像データ格納領域２２２にその対応画素・苺
に格納する。この格納された濃淡画像データは被検体１
２の局所的変化部分を画素階調値の分布が局所的に著し
く変化した部分（近接した画素の階調値の相対差が大き
な部分）として変換されたものである。

すると、変換処理部２１は濃淡画像データを読み出し空
間微分によるフィルタリング処理を行ない局所的変化部
分例えば被検体の輪郭部分や内部の窒胞等欠陥部分の強
調を行なう。この空＋ｈ＋微分によるフィルタリング処
理とは、一般的に空間微分法として知られるもので、溌
淡画像データに微分フィルタリング作用を有する加重テ
ーブルをかけ合せ、濃淡画像中の局所的変化部分を強調
するものである。そして、この実施例においては、架間
微分として１次微分を採用しており、これによって高次
微分の際発生する高周波領域雑音成分の周波数の微分次
数乗倍での増幅を回避することが可能となる。

この１次微分によるフィルタリング処理としては、濃淡
画像データに対して、行方向１次微また列方向１次微分
作用を持つ加重テーブル果に対して、それぞれ各要素の
値について絶対値処理をし、得られる両値を各要素の値
組に加算して、局所的変化部分を強調したデータを得る
ものである。このように行方向、列方向の両加重テーブ
ルをそれぞれかけ合せ、その後絶対値処理して得られる
両データを各々加算することにより、２次微分の持つ対
称性を１次微分においても持たせることができるように
なる０このようにして得られた局所的変化部分強ｙｔａ
ｍ淡画像データはアクセスバス２４を通じ局所的変化デ
ータ格納領域２２３に格納される。

次に、変換処理部２１は局所的変化部分強調データを所
定閾値、たとえば被検体の背景部分等に含まれる雑音成
分を十分に除去し得る臨界階調値（本実施例では階調値
３２とする。）で２値化処理する。この２値化処理によ
って、階調値Ｏ〜３２までの濃淡画像データは“°０″
に、階調値３３〜２５５の濃淡画像データは“１″に変
換される。この処理はソフトウェアによる変換の他にも
、閾値を境界にして下位に０“が、上位に１″が配列さ
れたデータ変換用テーブルを形成しておき、このテーブ
ルを用いて各濃淡画像データの階調値毎に対比変換する
ノ・−ド構成によっても容易に実現できる。この２値化
処理されたデータはアクセスバス２４を通じて２値化画
像データ格納領域２２４に格納きれる。

すると変換処理部２１は２値化画像データから“１“の
値を持つ画素の連結具合をたとえばラスクスキャン等の
走査によって調査して近傍の複数画素が連結している連
結成分を抽出し、この抽出した連結成分に対して所定の
順序で領域番号を割り当て、番号付けされた図形からな
る画像データに変換する。この連結された画素成分の領
域を抽出する際、ある一画素に対する周囲の画素の連結
具合を判断する基準として、いわゆる「４連結」や「８
連結」と称されるものがある。この４連結とは、現在走
査中である特定画素に対して、その上圧右下の４画素と
の連結具合を走査を通じて調べるもので、８連結とは、
特定画素とそれを取囲む８画素（上圧右下の画素の他に
斜めの４画素が含寸れだもの）との連結具合を調べるも
のである。この連結具合の調査は、一度の全画面走査の
際、順次特定される“１°°の値の画素と、その４連結
、又は８連結のいずれかの画素に１つでも１′の値の画
素があれば、それらの画素は連結した成分として抽出し
て行くものである。

そして連結している成分として抽出されたパ１°゛の値
を持つ画素の塊り（連結成分）は、その連結している画
素に対して所定走査順序に従ってその塊り毎に対応した
領域番号が割り当てられる。

ここで、連結成分毎にその構成画素に対して番−弓を割
り当てる処理について説明する。まず変換処理部２１は
連結具合を調査し連結成分を抽出した画ｆ象データを、
再び所定順序に従って走査する。そして各連結成分は、
この走査順序に従って順次塊や毎に特定される領域番号
が、その連結している画素に対して遂次割り当てられる
。すなわち、連結成分を構成し７ている画素の値は、そ
の連結成分毎に対応する領域番号の値と、同一の階調値
に変換され、例えばある連結成分の領域：＠鍔が５“と
すると、その連結成分に連結された全ての画素（画素値
゛１°゛）は、所定の走査順に従って遂次その階調値が
“１゛からその領域番号値“５“に変換される。

このような走査を全画像データに対して行なうと、連結
成分毎に対応した酢号が付された番号図形の画像データ
が作成される。

このような処理によって連結成分毎にその画素に対して
対応する領域番号が遂次割シ当てられ、得られた番号図
形の画像データは、アクセスバス２４を通じてその領域
番号を階調値として順次連結成分データ格納領域２２５
に格納される。

次に、変換処理部２１は領域番号付けされた１［ｉＩｉ
像データに対して所定順序の走査、たとえばラスクスキ
ャンを施し、この走査によって同一領域番号が割シ当て
られている画素の個数をその領域番号毎にカウントし、
各連結成分を構成する画素の数を算出する。この操作に
は第３図に示す画素個数格納テーブル領域２２６を用い
て行なう。すなわち変換処理部２１は、テーブル２２６
の領域番号コラム２２６Ａに、各連結成分に対し割り当
てた領域番号を順次登鈴し、走査によってその領域番号
の画素を検出する毎に遂次その領域番号コラムに対応し
た画素個数コラム２２６Ｂ内の直を１づつ加算した値に
更新する。そしてこの走査が全画像データに対して行な
われると、画素個数コラム２２６Ｂ内には各領域番号毎
にその連結成分の画素の個数が格納される。

この１１２ｊ素数は、各連結成分の大きさを表わす値で
、上記処理によって連結成分として抽出されていた局所
的変化部分の大きさの目やすとして判！’ｔｆさＪ′す
る〇 次に、この画素個数を算出すると変換処理部２１は２値
化処理における所定の閾値と対応させて予じめ設定され
ている１画素当りの実際の面租値を各領域番号毎にその
画素個数に対して乗算し、局所的変化部分の而、積値を
儂］出する。

このようにして算出された各領域番号毎の局所的変化部
分の面績匝は、その対応した面積値コラム２２６Ｃに１
唾次格納される。

このようにして、本実施例では被検体内に存在する欠陥
や空助り等を濃淡画像における画素の階調値分布の局所
的変化＋４１ｉ分として取得し１、この画像データに対
して局所的変化部分強調処理、２値化処理、連結成分抽
出及び番号付は処理を施と１各局所的変化部分に対応す
る画素個数をめそのｍｌ積値を算出するもので、この各
局所的変化部分における大きさに関する情報を単純な処
理操作によって測定することができる。

このため製造工程において順次生産されるセラミック製
品や鋳物の自動欠陥検査を行なう場合、その欠陥候補製
品を検出においてその欠陥部の大きさに関する情報も加
味して検査をすることができるようになるので、検査基
準を一定に保てるため、その検査に客観性を持たせるこ
とができ、高信頼性での評価管理及び歩留の向上が望め
る。

また、局所的変化部分をその塊り毎に遂次領域番号が割
り当てられた図形として取得し、同一領域番号が付され
た画素の個数をカウントしているだめ、単純なカウント
処理によって各連結成分の大きさが判断できる。

なお、一実施例においては、局所的変化部分の面積値を
算出だめの棟々の画像処理操作をソフトウェア処理によ
って行なう例を用いて説明したが、本９も明では、面積
値算出のソフトウェアが実現されれば、そのプログラム
の表現形態によって限定されることはなく、また種々の
画ｒ象処理操作をハードに置換したＩＣチップを用いて
構成することもできる。

寸だ、−実施例では、湿炭画［象データとして被検体各
７ｆｌＸのＸ純照射経路におけるＸ組吸収率の積分値で
ある透視ｌｉ！！！１８：Ｊ！テークを用いて説明した
。しかし、この発明はコリメートてれた放射線をあらゆ
る方向から被検体に曝射し、その透過放射線を検出器で
検知し、被検体での放射線の吸収率を測定し、これに画
１譲１ｊ＋構成処理を施すＣ′」゛スキャナによってイ
（Ｉられた放射線の透過方向の１す「層［夕の画１象デ
ータを濃淡画像データとして適用しても同様の結果がイ
４）られる。

さらに、−太施例においては、勝、明を容易にするだめ
連結成分抽出処理、領域番号性は処理、画素個数カウン
ト処理において各々独自に所定＋１１１’ｌ序のノＪ：
１￥を／Ｉｔ！ｉシてそれぞれ処理していたが、この発
明においては、一度の走査によって上記３処理を同時性
なうこともできる。すなわち所定の順序で走査をしなが
ら連結成分を抽出するとともに、その連結成分毎に領域
番号を付し、その画素個数をカウントするように構成す
ることにより実現できる。

また、一実施例ではＸ線によって濃淡画像データを取得
したが他にα線、β線、γ線、赤外線、電磁波等の放射
線を用いても同様データを取得できる。

そして、一実施例におけるＡ／Ｄ変換器のサンプリング
数、量子化レベル及び２値化の閾値等は全システムとの
関連において自由に設定できる。

寸だ、一実施例においては、３画素周期の１次微分フィ
ルタを用いたが、検゛出すべき局所的変化部分の大きさ
に応じてその周期を変化させてもよく、また１次微分フ
ィルタに代えて高次微分フィルタ、だとえば２次微分フ
ィルタを強調しても良い。

さらに、一実施例において連結成分抽出処理の結果抽出
されだ局ｎ「面変化部分のうち、被検体の輸Ｖ、１９’
Ｋｌ（と対応するものは無祝し、それ以外の部分の連結
成分の大きさを調べることにより、被検体内部の欠陥餉
補のみを抽出できるようになる。

さらに、連結成分抽出処理及び領域番号性は処理の結果
図形が得られるだめ、この番号により局所的変化ｔｂｂ
分を位置１’Ｊけることができ、この査号毎に各局１９
［的変化ｊｌｉ分の大きさ情報を解４Ｊ’ｌするととも
でひる。例えば、連結成分として抽１′１つされた局１
．！ＩＦ的変化部分のうち、被検体の輪郭部を表わす部
分の不帰図形は無視して、他の波検体内の局１ツ「面変
化部分、すなわち内部欠陥候補の１片号図形のみからの
１［ｉＩｌ像情報をその番号毎に得ることもできる。−
！たＩｆＴｈ管１１部の番号図形を図形パターン層析す
ることにより、被検体外形を測定することもできる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、濃淡画像データ
をその局所的変化部分を強調した２値画像に変換し、こ
の２値画像を連結成分毎に抽出し領域番号を付した番号
図形として取得し、領域番号毎に図形の大きさを測定す
ることにより、局所的変化部分の大きさに関する情報を
計測することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例の全体構成を示すブロック
図、第２図及び第３図はこの発明の一実施例の構成を説
明するだめの図、第４図はこの発明の一実梅例の動作を
説明するだめのフローチャートである。 １ｏ−−Ｘ線透視装置 １４　・　Ａ、　／　Ｄ変換器 ２０　中央演算処理装置 ２工　変換処理部 ２２　記憶部 ２２２・　濃淡画像データ格納領域 ２２３　局所的変化強調データ格納領域２２４　・２値
化データ格納領域 ２２５　・・連結成分データ格納領域 ２２６　画素個数格納テーブル領域 代理人　弁理士　則近憲佑　（ほか−名）第　１　図 第　２　図 第　３　図 ２６

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）放射線を照射して被検体の濃淡画像のデータを取
   得し連続的な電気信号に変換する放射線撮像手段と、こ
   の放射線撮像手段から出力される電気信号を量子化され
   た離散的信号に変換するＡ／Ｄ変換器と、このＡ／Ｄ変
   換器で変換された画］象データを空間微分によるフィル
   タリング処理して局所的に濃淡画像の画素値の分布が著
   しく変化している部分を強調する局所的変化強調手段と
   、この局所的変化強調手段で強調された画像データを所
   定閾値で２値化処理する２値化手段と、この２値化十段
   で２値化された画像データから連結成分を抽出しこの抽
   出した連結成分に予じめ定められた順序でＩＩＫ４次符
   号全符号当てる連結成分抽出手段と、この連結成分抽出
   手段で同一符号が割り当てられた連結成分毎にその連結
   しでいる画素の個数を計数し、この計数値から各連結成
   分毎にその占める領域の大きさを測定する画素個数カウ
   ント手段とを備える画像計測装置。
2. （２）画素個数カウント手段が前記画素個数の計数値に
   対して予じち設定された１画素当りの実質面積値を乗算
   し、前記被検体の各連結成分に対応する部分の面積値を
   計測することを特徴とする特許請求範囲第１項記載の画
   像計測装置。