JPWO2017014194A1 - 光検査システム及び画像処理アルゴリズム設定方法 - Google Patents

Abstract

光検出システムは、光照射部と、光検出部と、検査部と、アルゴリズム提示部と、アルゴリズム設定部と、を備える。アルゴリズム提示部は、検査条件を指標として分類された複数の画像処理アルゴリズムのうち、オペレータによって指定された検査条件に対応する少なくとも１つの画像処理アルゴリズムを提示する。アルゴリズム設定部は、アルゴリズム提示部によって提示された少なくとも１つの画像処理アルゴリズムのうち、オペレータによって選択された画像処理アルゴリズムを設定する。検査部は、アルゴリズム設定部によって設定された画像処理アルゴリズムに基づいて光透過画像に画像処理を施して処理画像を生成する。

Description

本開示は、光検査システム及び画像処理アルゴリズム設定方法に関する。

物品を透過した光（Ｘ線、近赤外線、その他の電磁波）を検出することで光透過画像を生成し、当該光透過画像に画像処理を施すことで物品の検査を行う光検査装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１２−１３７３８７号公報

上述したような光検査装置においては、予め設定された画像処理アルゴリズムに基づいて光透過画像に画像処理が施される。しかし、物品の種類等の検査条件は多種多様であるため、予め設定された画像処理アルゴリズムに基づく画像処理では、物品の検査を適切に行うことができない場合がある。

そこで、本開示の一形態は、物品の検査に適した画像処理アルゴリズムを容易に設定することができる光検査システム及び画像処理アルゴリズム設定方法を提供することを目的とする。

本開示の一形態に係る光検査システムは、物品に光を照射する光照射部と、物品を透過した光を検出する光検出部と、光検出部から出力された信号に基づいて光透過画像を生成し、光透過画像に画像処理を施して処理画像を生成し、処理画像に基づいて物品の検査を行う検査部と、検査条件を指標として分類された複数の画像処理アルゴリズムのうち、オペレータによって指定された検査条件に対応する少なくとも１つの画像処理アルゴリズムを提示するアルゴリズム提示部と、アルゴリズム提示部によって提示された少なくとも１つの画像処理アルゴリズムのうち、オペレータによって選択された画像処理アルゴリズムを設定するアルゴリズム設定部と、を備え、検査部は、アルゴリズム設定部によって設定された画像処理アルゴリズムに基づいて光透過画像に画像処理を施して処理画像を生成する。

この光検査システムでは、オペレータによって検査条件が指定されると、当該検査条件に対応する少なくとも１つの画像処理アルゴリズムが提示される。これにより、オペレータは、物品の検査に適した画像処理アルゴリズムを容易に選択することができる。そして、オペレータによって画像処理アルゴリズムが選択されると、当該画像処理アルゴリズムが設定されて、当該画像処理アルゴリズムに基づいて光透過画像に画像処理が施される。これにより、物品の検査を適切に行うことができる。よって、この光検査システムによれば、物品の検査に適した画像処理アルゴリズムを容易に設定することができる。

本開示の一形態に係る光検査システムでは、検査条件は、物品の種類、物品に含まれ得る異物の種類、光透過画像における濃淡、及び光照射部の光照射出力の少なくとも１つを含んでもよい。更に、物品の種類は、物品の材料、形状及び大きさの少なくとも１つの種類を含んでもよい。また、異物の種類は、異物の材料、形状及び大きさの少なくとも１つの種類を含んでもよい。これらを指標として複数の画像処理アルゴリズムが分類されることで、物品の検査に適した画像処理アルゴリズムが提示され易くなる。

本開示の一形態に係る光検査システムは、処理画像を表示する表示部を更に備えてもよい。これにより、オペレータは、提示された画像処理アルゴリズムに基づいて光透過画像に画像処理を施した場合の効果を予め確認することができ、その結果、物品の検査に適した画像処理アルゴリズムを精度良く選択することができる。

本開示の一形態に係る画像処理アルゴリズム設定方法は、光検査システムにおいて実施される画像処理アルゴリズム設定方法であって、検査条件を指標として分類された複数の画像処理アルゴリズムのうち、オペレータによって指定された検査条件に対応する少なくとも１つの画像処理アルゴリズムを提示するステップと、提示された少なくとも１つの画像処理アルゴリズムのうち、オペレータによって選択された画像処理アルゴリズムを設定するステップと、を含む。

この画像処理アルゴリズム設定方法によれば、上述した光検査システムと同様の理由により、物品の検査に適した画像処理アルゴリズムを容易に設定することができる。

本開示の一形態によれば、物品の検査に適した画像処理アルゴリズムを容易に設定することができる光検査システム及び画像処理アルゴリズム設定方法を提供することが可能となる。

図１は、本開示の実施形態に係るＸ線検査装置の外観を示す斜視図である。 図２は、図１のＸ線検査装置のシールドボックス内の構成を示す斜視図である。 図３は、図１のＸ線検査装置の機能的な構成を示すブロック図である。 図４は、図１のＸ線検査装置において用いられる画像処理アルゴリズムの一例を示す図である。 図５は、図１のＸ線検査装置において実施される画像処理アルゴリズム設定方法を示すフローチャートである。 図６の（ａ）及び（ｂ）は、提示された画像処理アルゴリズムに基づいて生成された処理画像を示す図である。

以下、本開示の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、各図において同一又は相当部分には同一符号を付し、重複する説明を省略する。

図１及び図２に示されるように、Ｘ線検査装置（光検査システム）１は、シールドボックス３と、コンベア５と、Ｘ線照射器（光照射部）７と、Ｘ線ラインセンサ（光検出部）９と、モニタ（表示部）１１と、を備えている。Ｘ線検査装置１は、食品等の物品Ｇの生産ラインに設置され、物品Ｇに含まれる異物の有無を検査する。

シールドボックス３は、コンベア５、Ｘ線照射器７及びＸ線ラインセンサ９を収容している。シールドボックス３の両側面には、一対の開口部３ａが設けられている。各開口部３ａは、例えば鉛を含むゴムからなる遮蔽カーテン（図示省略）によって塞がれている。これにより、各開口部３ａを介してシールドボックス３外にＸ線が漏洩することが抑制されている。

コンベア５は、一対の開口部３ａ間に掛け渡されるように、シールドボックス３内に配置されている。コンベア５は、コンベアモータ（図示省略）によって無端状のベルト５ａを回転させることで、ベルト５ａ上に載置された物品Ｇを搬送する。これにより、物品Ｇは、一方の開口部３ａを介してシールドボックス３内に搬入され、他方の開口部３ａを介してシールドボックス３外に搬出される。

Ｘ線照射器７は、ベルト５ａの上方に位置するように、シールドボックス３内に配置されている。Ｘ線照射器７は、ベルト５ａの幅方向に沿ってベルト５ａを横切るようにＸ線を照射する。これにより、Ｘ線照射器７は、コンベア５によって搬送される物品ＧにＸ線を照射する。

Ｘ線ラインセンサ９は、ベルト５ａの下方に位置するように、シールドボックス３内に配置されている。Ｘ線ラインセンサ９は、ベルト５ａの幅方向に沿って一列に配置された複数の画素センサ９ａを有している。これにより、Ｘ線ラインセンサ９は、コンベア５によって搬送される物品Ｇを透過したＸ線を検出する。

モニタ１１は、例えば液晶ディスプレイであり、処理画像等の各種情報を表示する。モニタ１１は、タッチパネル機能を有しており、オペレータによる各種条件の入力等を受け付けるインタフェースとして機能する。

図３に示されるように、Ｘ線検査装置１は、制御部２０を更に備えている。制御部２０は、検査部２１と、アルゴリズム提示部２３と、アルゴリズム設定部２５と、を有している。制御部２０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＡＭ（Random Access Memory）及びＲＯＭ(Read Only Memory)等によって構成されており、検査部２１、アルゴリズム提示部２３及びアルゴリズム設定部２５は、制御部２０において、機能ブロックとして構成される。

検査部２１は、Ｘ線ラインセンサ９から出力された信号に基づいて物品ＧのＸ線透過画像（光透過画像）を生成し、当該Ｘ線透過画像に画像処理を施して処理画像を生成する。検査部２１は、生成した処理画像に基づいて、物品Ｇに含まれる異物の有無を検査する。処理画像を生成する際には、検査部２１は、予め設定された少なくとも１つの画像処理アルゴリズムに基づいてＸ線透過画像に画像処理を施すことができる。

ここで、画像処理アルゴリズムについて説明する。画像処理アルゴリズムとは、Ｘ線透過画像に施す画像処理の処理手順を示す型であり、例えば、１つの画像処理フィルタ、又は、複数の画像処理フィルタの組み合わせによって構成される。図４に示される画像処理アルゴリズムの一例では、フィルタＣ１，Ｃ２によって、異物を含む物品ＧのＸ線透過画像が縮小されて画像１が生成される。続いて、フィルタＦ１〜Ｆ５によって、画像１から異物像が除去されて画像２が生成される。その一方で、フィルタＦ６，Ｆ７によって、画像１において異物像が強調されて画像３が生成される。続いて、Subtractionにおいて、画像２と画像３との差分が求められ、異物像が抽出された処理画像が生成される。

アルゴリズム提示部２３は、検査条件を指標として分類された複数の画像処理アルゴリズムを、インターネット等の通信網を介して取得することができる。アルゴリズム提示部２３は、検査条件を指標として分類された複数の画像処理アルゴリズムのうち、オペレータによって指定された検査条件に対応する少なくとも１つの画像処理アルゴリズムを提示する。なお、オペレータによる検査条件の指定は、インタフェースとして機能するモニタ１１を介して行われる。

アルゴリズム設定部２５は、アルゴリズム提示部２３によって提示された少なくとも１つの画像処理アルゴリズムのうち、オペレータによって選択された画像処理アルゴリズムを設定する。つまり、アルゴリズム設定部２５は、予め設定された少なくとも１つの画像処理アルゴリズムに加え（又は、予め設定された少なくとも１つの画像処理アルゴリズムに代えて）、オペレータによって選択された画像処理アルゴリズムを検査部２１が用いるように設定する。なお、オペレータによる画像処理アルゴリズムの選択は、インタフェースとして機能するモニタ１１を介して行われる。

ここで、検査条件について説明する。検査条件とは、物品Ｇの検査（物品Ｇに含まれる異物の有無の検査等）を行うための各種条件であり、物品Ｇの種類、物品Ｇに含まれ得る異物（つまり、検出すべき異物）の種類、Ｘ線透過画像における濃淡、及びＸ線照射器７のＸ線照射出力（光照射出力）の少なくとも１つを含んでいる。物品Ｇの種類は、物品Ｇの材料、形状及び大きさの少なくとも１つの種類を含んでいる。物品Ｇに含まれ得る異物の種類は、異物の材料、形状及び大きさの少なくとも１つの種類を含んでいる。光透過画像における濃淡は、物品像と異物像との濃淡値の差、背景と異物像との濃淡値の差、及びその両方の少なくとも１つを含んでいる。

アルゴリズム提示部２３によって取得される複数の画像処理アルゴリズムは、上述したような検査条件を指標として分類されている。例えば、「物品Ｇの種類が肉である」という検査条件には、物品Ｇの種類が肉である場合の検査に適した画像処理アルゴリズムが対応付けられる。「異物の種類が金属である」という検査条件には、異物の種類が金属である場合の検査に適した画像処理アルゴリズムが対応付けられる。「物品像と異物像との濃淡値の差が所定値（例えば、濃淡を２５５階調に分けたうちの２０）以上の値である」という検査条件には、物品像と異物像との濃淡値の差が所定値（例えば、濃淡を２５５階調に分けたうちの２０）以上の値である場合の検査に適した画像処理アルゴリズムが対応付けられる。「Ｘ線照射器７のＸ線照射出力が所定値（例えば、７５ｋＶ）以上の値である」という検査条件には、Ｘ線照射器７のＸ線照射出力が所定値（例えば、７５ｋＶ）以上の値である場合の検査に適した画像処理アルゴリズムが対応付けられる。

次に、Ｘ線検査装置１において実施される画像処理アルゴリズム設定方法について、図５に示されるフローチャートを参照しつつ説明する。ここでは、物品Ｇが「ブロック肉」であり、検出すべき異物が「直径０．５ｍｍ、長さ２ｍｍ程度のＳＵＳ（ステンレス鋼）線」である場合について説明する。

まず、オペレータによって、「物品Ｇの種類がブロック肉である」という検査条件が指定されると（ステップＳ０１）、アルゴリズム提示部２３が、検査条件を指標として分類された複数の画像処理アルゴリズムのうち、オペレータによって指定された検査条件に対応する少なくとも１つの画像処理アルゴリズムを提示する（ステップＳ０２）。例えば、１０個の画像処理アルゴリズムが提示され、モニタ１１に表示される。

続いて、検査条件の更なる指定があり（ステップＳ０３）、オペレータによって、「異物の種類がＳＵＳ線である」という検査条件が指定されると（ステップＳ０１）、アルゴリズム提示部２３が、先に提示した複数の画像処理アルゴリズムのうち、オペレータによって指定された検査条件に対応する少なくとも１つの画像処理アルゴリズムを提示する（ステップＳ０２）。例えば、提示された１０個の画像処理アルゴリズムが絞り込まれて、５個の画像処理アルゴリズムが提示され、モニタ１１に表示される。

続いて、検査条件の更なる指定があり（ステップＳ０３）、オペレータによって、「異物の大きさとして、直径が０．５ｍｍであり、長さが２ｍｍである」という検査条件が指定されると（ステップＳ０１）、アルゴリズム提示部２３が、先に提示した複数の画像処理アルゴリズムのうち、オペレータによって指定された検査条件に対応する少なくとも１つの画像処理アルゴリズムを提示する（ステップＳ０２）。例えば、提示された５個の画像処理アルゴリズムが絞り込まれて、２個の画像処理アルゴリズムＡ１，Ａ２が提示され、モニタ１１に表示される。

続いて、検査条件の更なる指定がなくなると（ステップＳ０３）、オペレータによって、アルゴリズム提示部２３によって提示された２個の画像処理アルゴリズムＡ１，Ａ２の試用が要求される（ステップＳ０４）。なお、オペレータによる試用の要求は、インタフェースとして機能するモニタ１１を介して行われる。

２個の画像処理アルゴリズムＡ１，Ａ２の試用においては、複数の異物テストピースＰ１〜Ｐ５（Ｐ１：「直径１．０ｍｍ、長さ２ｍｍのＳＵＳ線」、Ｐ２：「直径０．８ｍｍ、長さ２ｍｍのＳＵＳ線」、Ｐ３：「直径０．６ｍｍ、長さ２ｍｍのＳＵＳ線」、Ｐ４：「直径０．５ｍｍ、長さ２ｍｍのＳＵＳ線」、Ｐ５：「直径０．４ｍｍ、長さ２ｍｍのＳＵＳ線」）が貼り付けられたブロック肉がテストサンプルとして準備され、Ｘ線検査装置１において、画像処理アルゴリズムＡ１，Ａ２に基づく検査が実施される。

具体的には、検査部２１が、画像処理アルゴリズムＡ１に基づいて、テストサンプルのＸ線透過画像に画像処理を施して処理画像を生成し、当該処理画像に基づいて、物品Ｇに含まれる異物の有無を検査する。当該処理画像を含む検査結果は、図６の（ａ）に示されるように、モニタ１１に表示される。図６の（ａ）には、検査結果として、全ての異物テストピースＰ１〜Ｐ５が検出されたことが示されている。

同様に、検査部２１が、画像処理アルゴリズムＡ２に基づいて、テストサンプルのＸ線透過画像に画像処理を施して処理画像を生成し、当該処理画像に基づいて、物品Ｇに含まれる異物の有無を検査する。当該処理画像を含む検査結果は、図６の（ｂ）に示されるように、モニタ１１に表示される。図６の（ｂ）には、検査結果として、異物テストピースＰ１〜Ｐ３が検出されたものの、異物テストピースＰ４〜Ｐ５が検出されなかったことが示されている。

なお、検査部２１は、アルゴリズム提示部２３によって提示された複数の画像処理アルゴリズムのそれぞれに基づいて生成した処理画像のそれぞれについて、評価値Ｅ（例えば、Ｅ＝ｋ１×「異物像の位置での反応強さ」＋ｋ２×「異物像の無い位置での反応弱さ」）を算出し、当該複数の画像処理アルゴリズムを評価値Ｅの高い順にモニタ１１に表示させてもよい。また、異物テストピースが貼り付けられていない物品ＧのＸ線透過画像を生成し、当該Ｘ線透過画像に、異物像に相当する像を貼り付けることで、テストサンプルのＸ線透過画像として用いてもよい。なお、評価値Ｅの算出は、姿勢、内容物の偏り等によるばらつきの影響を排除するために、物品を複数回（例えば、５回）流して算出される評価値Ｅの平均をとってもよい。

以上の試用の結果、検査に適した画像処理アルゴリズムとして画像処理アルゴリズムＡ１がオペレータによって選択されると（ステップＳ０５）、アルゴリズム設定部２５が、アルゴリズム提示部２３によって提示された２個の画像処理アルゴリズムＡ１，Ａ２のうち、オペレータによって選択された画像処理アルゴリズムＡ１を設定する（ステップＳ０５）。つまり、アルゴリズム設定部２５は、予め設定された少なくとも１つの画像処理アルゴリズムに加え（又は、予め設定された少なくとも１つの画像処理アルゴリズムに代えて）、オペレータによって選択された画像処理アルゴリズムＡ１を検査部２１が用いるように設定する。

これにより、検査部２１は、実際の検査において、アルゴリズム設定部２５によって設定された画像処理アルゴリズムＡ１に基づいてＸ線透過画像に画像処理を施して処理画像を生成し、生成した処理画像に基づいて、物品Ｇに含まれる異物の有無を検査することができる。このとき、モニタ１１は、当該処理画像を含む検査結果を表示することができる。

以上説明したように、Ｘ線検査装置１では、オペレータによって検査条件が指定されると、当該検査条件に対応する少なくとも１つの画像処理アルゴリズムが提示される。これにより、オペレータは、物品Ｇの検査に適した画像処理アルゴリズムを容易に選択することができる。そして、オペレータによって画像処理アルゴリズムが選択されると、当該画像処理アルゴリズムが設定されて、当該画像処理アルゴリズムに基づいてＸ線透過画像に画像処理が施される。これにより、多くの種類の画像処理アルゴリズムを予め設定しておかなくても、物品Ｇの検査を適切に行うことができる。よって、Ｘ線検査装置１（及びＸ線検査装置１において実施される画像処理アルゴリズム設定方法）によれば、物品Ｇの検査に適した画像処理アルゴリズムを容易に設定することができる。

また、Ｘ線検査装置１では、検査条件が、物品Ｇの種類、物品Ｇに含まれ得る異物の種類、Ｘ線透過画像における濃淡、及びＸ線照射器７のＸ線照射出力の少なくとも１つを含んでいる。更に、物品Ｇの種類は、物品Ｇの材料、形状及び大きさの少なくとも１つの種類を含んでいる。また、異物の種類は、異物の材料、形状及び大きさの少なくとも１つの種類を含んでいる。これらを指標として複数の画像処理アルゴリズムが分類されることで、物品Ｇの検査に適した画像処理アルゴリズムが提示され易くなる。

また、Ｘ線検査装置１では、モニタ１１が、処理画像を含む検査結果を表示する。これにより、オペレータは、提示された画像処理アルゴリズムに基づいてＸ線透過画像に画像処理を施した場合の効果を予め確認することができ、その結果、物品Ｇの検査に適した画像処理アルゴリズムを精度良く選択することができる。

以上、本開示の実施形態について説明したが、本開示の一形態は、上記実施形態に限定されるものではない。

例えば、本開示の一形態は、Ｘ線検査装置に限定されず、電磁波を利用して物品の検査を行う光検査装置であればよい。つまり、本開示の一形態において、光とは、Ｘ線、近赤外線、その他の電磁波である。また、本開示の一形態は、物品に含まれる異物の有無を検査するものに限定されず、フィルム包装材等のパッケージ内に食品等の内容物を収容して出荷するような物品において、パッケージの封止部への内容物の噛み込み、パッケージ内での内容物の破損、パッケージ内への異物の混入等を検査するものであってもよい。また、物品の種類は肉に限定されず、様々な物品を検査対象とすることができる。同様に、異物の種類は金属に限定されず、様々な異物を検査対象とすることができる。

検査部、アルゴリズム提示部及びアルゴリズム設定部は、機能ブロックとして構成されるものに限定されず、ハード構成として構成されていてもよい。また、検査条件を指標として分類された複数の画像処理アルゴリズムは、光検査装置内に設けられた内部メモリに保存されてもよいし、光検査装置外に設けられた外部メモリに保存されてもよい。また、検査条件を指標として分類された複数の画像処理アルゴリズムは、インターネット等の通信網を介して光検査装置に提供される態様に限定されず、メモリカード等の記憶媒体を介して光検査装置に提供されてもよい。つまり、本開示の一形態は、上述したように、光検査システムが光検査装置のみから構成されている場合に限定されず、光検査システムが、光検査装置と、電気通信回線（例えば、インターネット等の通信網）を介して当該光検査装置と接続された外部装置（例えば、光検査装置外に設けられた外部メモリ）と、を備えて構成されている場合も含む。

１…Ｘ線検査装置（光検査システム）、７…Ｘ線照射器（光照射部）、９…Ｘ線ラインセンサ（光検出部）、１１…モニタ（表示部）、２１…検査部、２３…アルゴリズム提示部、２５…アルゴリズム設定部、Ｇ…物品。

Claims (6)

1. 物品に光を照射する光照射部と、
   前記物品を透過した光を検出する光検出部と、
   前記光検出部から出力された信号に基づいて光透過画像を生成し、前記光透過画像に画像処理を施して処理画像を生成し、前記処理画像に基づいて前記物品の検査を行う検査部と、
   検査条件を指標として分類された複数の画像処理アルゴリズムのうち、オペレータによって指定された前記検査条件に対応する少なくとも１つの前記画像処理アルゴリズムを提示するアルゴリズム提示部と、
   前記アルゴリズム提示部によって提示された少なくとも１つの前記画像処理アルゴリズムのうち、前記オペレータによって選択された前記画像処理アルゴリズムを設定するアルゴリズム設定部と、を備え、
   前記検査部は、前記アルゴリズム設定部によって設定された前記画像処理アルゴリズムに基づいて前記光透過画像に前記画像処理を施して前記処理画像を生成する、光検査システム。
2. 前記検査条件は、前記物品の種類、前記物品に含まれ得る異物の種類、前記光透過画像における濃淡、及び前記光照射部の光照射出力の少なくとも１つを含む、請求項１記載の光検査システム。
3. 前記物品の種類は、前記物品の材料、形状及び大きさの少なくとも１つの種類を含む、請求項２記載の光検査システム。
4. 前記異物の種類は、前記異物の材料、形状及び大きさの少なくとも１つの種類を含む、請求項２又は３記載の光検査システム。
5. 前記処理画像を表示する表示部を更に備える、請求項１〜４のいずれか一項記載の光検査システム。
6. 光検査システムにおいて実施される画像処理アルゴリズム設定方法であって、
   検査条件を指標として分類された複数の画像処理アルゴリズムのうち、オペレータによって指定された前記検査条件に対応する少なくとも１つの前記画像処理アルゴリズムを提示するステップと、
   提示された少なくとも１つの前記画像処理アルゴリズムのうち、前記オペレータによって選択された前記画像処理アルゴリズムを設定するステップと、を含む、画像処理アルゴリズム設定方法。

Images