KR102369713B1 - 엑스레이 이미지 기반 이물질 탐지 성능 최적화 시스템 및 방법 - Google Patents

엑스레이 이미지 기반 이물질 탐지 성능 최적화 시스템 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 엑스레이 이미지 기반 이물질 탐지 성능 최적화 시스템은 이물질이 혼입된 검사 대상 제품에 대한 복수의 엑스레이 이미지(Raw Image)를 획득하는 초기 데이터 획득부; 복수의 이물탐지 알고리즘에 대하여 설정 변경을 하는 연산을 수행하는 연산 수행부; 및 상기 설정 변경된 이물탐지 알고리즘을 이용하여 상기 엑스레이 이미지를 분석하고, 상기 엑스레이 이미지의 분석 결과에 기초하여 이물탐지 결과를 출력하며, 상기 이물탐지 결과를 평가하여 상기 이물탐지 알고리즘에 관한 최적의 설정값을 도출하는 분석부를 포함한다.

Description

엑스레이 이미지 기반 이물질 탐지 성능 최적화 시스템 및 방법{X-RAY IMAGE-BASED FOREIGN MATTER DETECTION PERFORMANCE OPTIMIZATION SYSTEM AND METHOD}
본 발명의 실시예들은 이물질 탐지 기술에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 엑스레이 이미지에 기반하여 검사 대상 제품으로부터 이물질을 탐지하는 성능을 최적화할 수 있는 시스템 및 방법에 관한 것이다.
엑스선(X-ray)은 병원에서 환자의 의학적 정보를 얻기 위한 목적 등으로 다양한 분야에서 널리 사용되고 있다. 엑스선을 발생시키기 위해 사용되는 일반적인 엑스선 발생기(X-Ray Generator)는 음극의 필라멘트에서 생성된 전자가 양극의 타깃에 부딪히면서 엑스선이 발생되는 구조를 갖는다. 이렇게 발생된 엑스선이 피검물에 조사되면 피검물의 재질이나 특성에 따라 감쇠되고, 피검물을 통과한 엑스선이 피사체의 뒤에 설치된 검출기에 영상을 형성하게 된다.
많은 엑스선 시스템은 단일 에너지 밴드를 갖는 엑스선이 피검물을 경유하며 검출되는 감쇠 특성(attenuation characteristic)를 이용하여 영상을 표시한다. 이러한 엑스선 시스템에서, 피검물을 구성하는 물질들의 감쇠 특성이 서로 다른 경우, 품질이 좋은 이미지를 얻을 수 있으나, 물질들의 감쇠 특성이 유사한 경우에는 이미지의 품질이 열화 된다.
다중 에너지 엑스선을 이용하는 시스템은 2개 이상의 에너지 밴드의 엑스선 영상을 획득할 수 있다. 일반적으로, 물질은 서로 다른 에너지 밴드에서 서로 다른 엑스선 감쇠 특성을 보이기 때문에, 이러한 특성을 이용하여 물질별 영상 분리가 가능하다. 즉, 다중 에너지 엑스선은 에너지에 따라 변하는 인체 구성 물질의 흡수 특성의 차이를 이용하여 물질 간의 대조를 증가시키는 기술이다. 기존의 다중 에너지 엑스선 기술은 다음과 같이 다중 노출(Multiple exposure) 방식과 단일 노출(Single exposure) 방식의 두 가지 방식으로 분류할 수 있다.
다중 에너지 엑스선을 이용하는 시스템은 기존 엑스선 시스템과 달리 소스파라미터, 예를 들어 관전압, 관전류, 필터뿐만 아니라 포톤 카운팅 디텍터의 에너지 경계(energy threshold) 등 디텍터 파라미터(detector parameter)를 포함하여 선택해야 하는 촬영 파라미터의 수가 많다. 또한, 촬영 파라미터의 선택에 따라 다중 에너지 엑스선의 원본 영상 화질 변화로서 영상의 노이즈/대조와 최종 처리된(processed) 영상의 화질 변화가 심하기 때문에 고화질 영상 획득을 위해서는 최적의 촬영 파라미터의 선택이 필수적이다.
기존의 단수 촬영 파라미터의 선정 방식은 자동 노출 제어(AEC, automated exposure control)라고 명명되며, 엑스선 튜브의 관전압, 관전류, 노출시간 등의 촬영 파라미터를 선택할 수 있다. 기존의 듀얼 또는 다중 에너지(multi-energy) 촬영 방식은 듀얼 관전압, 듀얼 노출, 듀얼 레이어 및 듀얼 소스 방식 등으로서 엑스선 소스의 파라미터 선정 방법에 한정된다.
관련 선행기술로는 대한민국 공개특허공보 제10-2014-0052563호(발명의 명칭: 최적 다중에너지 엑스선 영상을 획득하는 장치 및 방법, 공개일자: 2014.05.07.)가 있다.
본 발명의 일 실시예는 엑스레이 제너레이터를 활용하여 제조물 내부 이물질 혼입 여부를 검사할 때, 검사 대상 제품에 최적화된 탐지 성능을 발휘할 수 있는 자동화된 최적화 기술을 제공할 수 있는 엑스레이 이미지 기반 이물질 탐지 성능 최적화 시스템 및 방법을 제공한다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제(들)로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제(들)은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 엑스레이 이미지 기반 이물질 탐지 성능 최적화 시스템은 이물질이 혼입된 검사 대상 제품에 대한 복수의 엑스레이 이미지(Raw Image)를 획득하는 초기 데이터 획득부; 복수의 이물탐지 알고리즘에 대하여 설정 변경을 하면서 상기 엑스레이 이미지를 분석하고, 상기 엑스레이 이미지의 분석 결과에 기초하여 이물탐지 결과를 출력하는 연산 수행부; 및 상기 이물탐지 결과를 평가하여 상기 이물탐지 알고리즘에 관한 최적의 설정값을 도출하는 분석부를 포함한다.
상기 초기 데이터 획득부는 엑스레이 제너레이터(X-Ray Generator)의 설정값을 변경하고 상기 이물질의 조합 변경을 다중 시행하면서 상기 이물질이 혼입된 검사 대상 제품에 대한 복수의 엑스레이 이미지를 획득하고, 상기 엑스레이 이미지 기반 이물질 탐지 성능 최적화 시스템은 상기 엑스레이 이미지의 분석 결과에 기초하여 상기 엑스레이 제너레이터에 관한 최적의 설정값을 도출하는 제너레이터 설정부를 더 포함할 수 있다.
상기 초기 데이터 획득부는 검사 대상 제품 내 이물질 배치 위치(K), 배치할 이물질 종류(L)를 다중 조합하여 N개의 이물질 조합 샘플을 준비하고, 상기 엑스레이 제너레이터의 설정값을 변경하면서 상기 N개의 이물질 조합 샘플별로 엑스레이 이미지를 획득할 수 있다.
상기 엑스레이 제너레이터의 설정값은 상기 엑스레이 제너레이터의 전압, 전류 및 노출 시간 중 적어도 하나에 관한 설정값을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 엑스레이 이미지 기반 이물질 탐지 성능 최적화 시스템은 상기 이물탐지 알고리즘 및 상기 엑스레이 제너레이터 각각에 관한 최적의 설정값을 제품 모델별로 저장 및 관리하는 라이브러리를 참조하여, 상기 엑스레이 이미지에 표시된 제품 형상과 기존 등록된 제품 모델들의 형상을 비교하여 일치 또는 유사한 제품 모델의 최적 설정값으로 상기 이물탐지 알고리즘 및 상기 엑스레이 제너레이터 각각의 설정을 진행하는 제품모델 판정 및 설정부를 더 포함할 수 있다.
상기 연산 수행부는 상기 이물탐지 알고리즘에 대하여 개별적으로 파라미터를 가변하는 설정 변경을 하면서 상기 엑스레이 이미지를 분석할 수 있다.
상기 연산 수행부는 상기 이물탐지 알고리즘에 대하여 종류별로 가변 조합하는 설정 변경을 하면서 상기 엑스레이 이미지를 분석할 수 있다.
상기 이물탐지 알고리즘은 히스토그램 정규화기법, 이진화 기법 및 모폴로지컬 기법을 포함하는 영상 처리 기반의 알고리즘, 엣지 검출(Edge Detection) 및 웨이블릿 변환(Wavelet Transformation)을 포함하는 필터/커널 기법의 알고리즘, 및 유사도 기반 검색, SVM(Support Vector Machine) 및 패턴 매칭(Pattern Matching)을 포함하는 기계 학습 기반의 알고리즘 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 분석부는 상기 이물탐지 결과에 기초하여 정상탐지율, 과탐지율, 오탐지율, 연산 처리시간, 상기 이물탐지 알고리즘의 수량 중 적어도 하나의 요소를 평가하고, 최적화 알고리즘을 활용하여 상기 이물탐지 결과의 평가 요소로부터 상기 이물탐지 알고리즘에 관한 최적의 설정값을 도출할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 엑스레이 이미지 기반 이물질 탐지 성능 최적화 방법은 상기 이물질 탐지 성능 최적화 시스템의 초기 데이터 획득부가 이물질이 혼입된 검사 대상 제품에 대한 복수의 엑스레이 이미지를 획득하는 단계; 상기 이물질 탐지 성능 최적화 시스템의 연산 수행부가 복수의 이물탐지 알고리즘에 대하여 설정 변경을 하면서 상기 엑스레이 이미지를 분석하는 단계; 상기 연산 수행부가 상기 엑스레이 이미지의 분석 결과에 기초하여 이물탐지 결과를 출력하는 단계; 및 상기 이물질 탐지 성능 최적화 시스템의 분석부가 상기 이물탐지 결과를 평가하여 상기 이물탐지 알고리즘에 관한 최적의 설정값을 도출하는 단계를 포함한다.
상기 엑스레이 이미지를 분석하는 단계는 상기 이물탐지 알고리즘에 대하여 개별적으로 파라미터를 가변하는 설정 변경을 하면서 상기 엑스레이 이미지를 분석하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 엑스레이 이미지를 분석하는 단계는 상기 이물탐지 알고리즘에 대하여 종류별로 가변 조합하는 설정 변경을 하면서 상기 엑스레이 이미지를 분석하는 단계를 포함할 수 있다.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 첨부 도면들에 포함되어 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 엑스레이 제너레이터를 활용하여 제조물 내부 이물질 혼입 여부를 검사할 때, 검사 대상 제품에 최적화된 탐지 성능을 발휘할 수 있는 자동화된 최적화 기술을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 엑스레이 이미지 기반 이물질 탐지 성능 최적화 시스템을 설명하기 위해 도시한 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따라 엑스레이 이미지를 다량 획득하는 과정을 상세히 설명하기 위해 도시한 도면이다.
도 3은 도 1의 연산 수행부의 상세 구성을 설명하기 위해 도시한 블록도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라 최적화를 진행하는 과정을 상세히 설명하기 위해 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따라 이물탐지 알고리즘 Set의 설정을 변경하는 일례를 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따라 제품모델별로 최적설정값을 자동으로 설정하는 과정을 상세히 설명하기 위해 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 엑스레이 이미지 기반 이물질 탐지 성능 최적화 방법을 설명하기 위해 도시한 흐름도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 있어서 배치위치별로 이물질을 배치하여 준비한 이물질 조합 샘플을 도시한 예시도이다.
본 발명의 이점 및/또는 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다.
또한, 이하 실시되는 본 발명의 바람직한 실시예는 본 발명을 이루는 기술적 구성요소를 효율적으로 설명하기 위해 각각의 시스템 기능구성에 기 구비되어 있거나, 또는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상적으로 구비되는 시스템 기능 구성은 가능한 생략하고, 본 발명을 위해 추가적으로 구비되어야 하는 기능 구성을 위주로 설명한다. 만약 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면, 하기에 도시하지 않고 생략된 기능 구성 중에서 종래에 기 사용되고 있는 구성요소의 기능을 용이하게 이해할 수 있을 것이며, 또한 상기와 같이 생략된 구성 요소와 본 발명을 위해 추가된 구성 요소 사이의 관계도 명백하게 이해할 수 있을 것이다.
또한, 이하의 설명에 있어서, 신호 또는 정보의 "전송", "통신", "송신", "수신" 기타 이와 유사한 의미의 용어는 일 구성요소에서 다른 구성요소로 신호 또는 정보가 직접 전달되는 것뿐만이 아니라 다른 구성요소를 거쳐 전달되는 것도 포함한다. 특히 신호 또는 정보를 일 구성요소로 "전송" 또는 "송신"한다는 것은 그 신호 또는 정보의 최종 목적지를 지시하는 것이고 직접적인 목적지를 의미하는 것이 아니다. 이는 신호 또는 정보의 "수신"에 있어서도 동일하다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 엑스레이 이미지 기반 이물질 탐지 성능 최적화 시스템을 설명하기 위해 도시한 블록도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 엑스레이 이미지 기반 이물질 탐지 성능 최적화 시스템(100)은 초기 데이터 획득부(110), 연산 수행부(120), 제너레이터(Generator) 설정부(130), 분석부(140), 제품모델 판정 및 설정부(150), 및 제어부(160)를 포함하여 구성될 수 있다.
상기 초기 데이터 획득부(110)는 이물질이 혼입된 검사 대상 제품에 대한 복수의 엑스레이 이미지(Raw Image)를 획득할 수 있다.
상기 초기 데이터 획득부(110)는 도 2에 도시된 바와 같이, 엑스레이 제너레이터(X-Ray Generator)의 설정값을 변경하고 상기 이물질의 조합 변경을 다중 시행하면서 상기 이물질이 혼입된 검사 대상 제품에 대한 복수의 엑스레이 이미지(Raw Image)를 획득할 수 있다.
예를 들어, 상기 초기 데이터 획득부(110)는 검사 대상 제품 내 이물질 배치 위치(K), 배치할 이물질 종류(L)를 다중 조합하여 N개의 이물질 조합 샘플을 준비하고(도 8 참조), 상기 엑스레이 제너레이터의 설정값을 변경하면서 상기 N개의 이물질 조합 샘플별로 엑스레이 이미지를 획득할 수 있다.
여기서,
Figure 112020067745005-pat00001
이고,
Figure 112020067745005-pat00002
로서 하나의 이물질 배치 Case 단위이며,
Figure 112020067745005-pat00003
는 이물질이 포함되지 않은 제품의 수량을 의미한다.
또한, 상기 엑스레이 제너레이터의 설정값은 상기 엑스레이 제너레이터의 전압, 전류 및 노출 시간 등에 관한 설정값을 포함할 수 있다. 즉, 상기 초기 데이터 획득부(110)는 상기 엑스레이 제너레이터의 전압, 전류, 노출 시간 등을 변경하면서 상기 이물질 조합 샘플별 엑스레이 이미지를 획득할 수 있다.
상기 획득한 엑스레이 이미지 총 수량(I)은 상기 이물질 조합 샘플 준비 개수(N)와 상기 엑스레이 제너레이터의 설정값 변경 조합 경우의 수(G)의 곱으로 나타낼 수 있다.
상기 초기 데이터 획득부(110)는 상기 엑스레이 이미지 및 이미지별 엑스레이 제너레이터 설정값, 이물질 조합 샘플 정보를 함께 관리할 수 있다.
상기 엑스레이 제너레이터의 전압, 전류, 노출 시간 등에 관한 설정값의 변경 조합 경우의 수(G)는 다음의 수학식 1과 같이 정의될 수 있다.
[수학식 1]
Figure 112020067745005-pat00004
여기서, GV는 전압 변경 Step 수, GI는 전류 변경 Step 수, GE는 노출 시간 Step 수를 나타내고, Step 단위는 전압, 전류, 노출 시간별로 각각 정의될 수 있다.
한편, 상기 초기 데이터 획득부(110)는 상기 엑스레이 제너레이터에 의해 촬영된 영상의 분석을 통하여 상기 검사 대상 제품의 종류를 인식할 수 있다. 상기 초기 데이터 획득부(110)는 이전까지 인식된 종류와 다른 종류의 검사 대상 제품을 인식하는 경우, 검사 대상 제품의 종류 변경과 관련하여 관리자에게 통보하기 위한 알림 메시지를 작성하여 제공할 수 있다. 이에 따라, 상기 관리자는 해당 종류의 검사 대상 제품에 매칭된 설정값 관련 데이터를 직접 입력하여 현재의 최적 설정값을 해당 종류의 검사 대상 제품의 최적 설정값(조합)으로 수동 변경할 수 있다. 이와는 달리 검사 대상 제품이 변경되는 경우 최적 설정값으로 자동 설정할 수 있는데 이에 대해서는 상기 제품모델 판정 및 설정부(150)의 설명 시 상세히 기술하기로 한다.
상기 연산 수행부(120)는 복수의 이물탐지 알고리즘에 대하여 설정 변경을 하는 연산을 수행할 수 있다. 구체적으로, 상기 연산 수행부(120)는 상기 이물탐지 알고리즘에 대하여 종류별로 다수 개 가변 조합하는 설정 변경을 하는 연산을 수행할 수 있으며, 또 달리 상기 이물탐지 알고리즘에 대하여 개별적으로 파라미터를 가변하는 설정 변경을 하는 연산을 수행할 수 있다.
이때, 상기 연산 수행부(120)는 두 가지 이상 종류의 설정 변경을 독립적으로 수행할 수도 있으며, 또 달리 상기 가변 조합의 설정 변경을 한 다음에 상기 파라미터의 설정 변경을 순차적으로 진행할 수도 있다.
다시 말하면, 상기 연산 수행부(120)는 상기 가변 조합의 설정 변경을 통해 상기 다수 개의 가변 조합된 이물탐지 알고리즘 각각에 대하여 개별적으로 그 파라미터를 가변하는 설정 변경을 하는 과정을 반복 수행하는 연산을 수행할 수 있다.
이를 위해, 상기 연산 수행부(120)는 도 3에 도시된 바와 같이 입력부(310), 검출부(320), 비교부(330), 및 저장부(340)를 포함하여 구성될 수 있다. 참고로, 도 3은 도 1의 연산 수행부(120)의 상세 구성을 설명하기 위해 도시한 블록도이다.
상기 입력부(310)는 사용자의 조작에 따라 정해진 종류의 이물탐지 알고리즘을 입력할 수 있다. 또한, 상기 입력부(310)는 사용자의 조작에 따라 상기 이물탐지 알고리즘의 파라미터 값을 다른 값으로 변경하면서 입력할 수 있다(기본 세팅된 파라미터 값을 기준으로 일정 값을 증가 또는 감소).
상기 검출부(320)는 도 4에 도시된 바와 같이 상기 이물탐지 알고리즘을 다수 개 가변 조합하는 설정 변경을 하고, 상기 이물탐지 알고리즘의 가변 조합 관련 설정 변경을 통해 상기 엑스레이 이미지로부터 이물질을 탐지할 수 있다.
도 4의 예에서와 같이, 상기 검출부(320)는 케이스(Case) 1과 같이 이물탐지 알고리즘 f1, f2, f3를 조합하는 설정 변경을 통해 상기 엑스레이 이미지로부터 이물질을 탐지할 수 있다. 또한, 상기 검출부(320)는 케이스 2와 같이 이물탐지 알고리즘 f2, f3, f4를 조합하거나 이물탐지 알고리즘 f1, f3를 조합하는 등과 같이 가변 조합의 설정 변경을 통해 상기 엑스레이 이미지로부터 이물질을 탐지할 수 있다.
또는/또한, 상기 검출부(320)는 도 4에 도시된 바와 같이 개별 이물탐지 알고리즘의 설정값(Parameter) 변경을 통해 상기 엑스레이 이미지로부터 이물질을 탐지할 수 있다. 다시 말해, 상기 검출부(320)는 개별 이물탐지 알고리즘에 기본 세팅된 설정값을 기준으로 일정 값을 증가 또는 감소시키면서 설정값을 변경할 수 있으며, 변경된 각각의 설정값에 따른 개별 이물탐지 알고리즘을 실행하여 상기 엑스레이 이미지로부터 이물질을 탐지할 수 있다.
도 4의 예에서와 같이, 상기 검출부(320)는 케이스(Case) 1과 같이 개별 이물탐지 알고리즘 f1의 파라미터 x1, x2, x3를 각각 상수 a, b, c로 변경한 다음, 이물탐지 알고리즘 f1을 실행하여 상기 엑스레이 이미지로부터 이물질을 탐지할 수 있다. 또한, 상기 검출부(320)는 케이스 2와 같이 x1, x2, x3를 각각 상수 a, d, e로 변경한 다음, 이물탐지 알고리즘 f1을 실행하는 과정을 통하여 상기 엑스레이 이미지로부터 이물질을 탐지할 수 있다.
상기 비교부(330)는 상기 이물질의 탐지 결과 데이터를 사전 테스트 결과 데이터와 비교하여 유사도를 분석할 수 있다. 즉, 상기 비교부(330)는 상기 이물질의 탐지 결과 데이터와 상기 사전 테스트 결과 데이터의 비교를 통해 유사도를 분석하여 두 데이터의 일치율을 도출하고, 상기 두 데이터의 일치율이 미리 설정된 기준치(예: 90%)를 초과하는 경우 해당 분석 결과, 즉 해당 탐지 결과 데이터와 해당 엑스레이 이미지를 상기 저장부(340)로 전달할 수 있다.
여기서, 상기 사전 테스트 결과 데이터는 이미지 획득 당시 혼입된 이물질의 종류, 위치, 수량, 종류 등에 관한 데이터를 포함할 수 있다. 그리고, 상기 이물 탐지 결과 데이터는 상기 탐지된 이물질별 위치, 형상 정보 등에 관한 데이터를 포함할 수 있다.
상기 저장부(340)는 상기 분석 결과[엑스레이 이미지 및 탐지 결과 데이터(이물 탐지 정보)], 상기 분석에 사용된 엑스레이 이미지(Raw Image)의 촬영 조건(Generator의 전압, 전류, 노출 조건 등), 이물탐지 알고리즘 조합의 형태, 각 이물탐지 알고리즘별 Parameter들의 값 등을 저장할 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에서, 상기 이물탐지 알고리즘은 객체 크기, 명암 농도, 형태 특성, 그라디언트(gradient) 특성 등을 기반으로 상기 검사 대상 제품으로부터 이물질을 탐지할 수 있다. 예를 들면, 상기 명암 농도를 기반으로 하는 알고리즘의 경우, 객체(이물질)의 재질에 따라 X선 투과 정도가 달라지고, 명암의 차이로 표시되는 특성을 이용하여, 그 명암 농도가 기준 농도 이상 또는 이하일 때 이물질로 판정할 수 있다.
상기 객체 크기를 기반으로 하는 알고리즘의 경우, 객체의 크기가 기준 크기 이상 또는 이하일 때 이물질로 판정할 수 있다. 상기 형태 특성을 기반으로 하는 알고리즘의 경우, 상기 객체의 형태가 일정 폭 이하로 가늘거나, 폭 대비 길이가 일정 비율 이상 높을 때 이물질로 판정할 수 있다. 상기 그라디언트 특성을 기반으로 하는 알고리즘의 경우, 이물질이 있을 경우 X-Ray 이미지 상에서 픽셀의 농도 변화가 일정값 이상 급격히 변하게 되며, 이를 활용하여 이물질로 판정할 수 있다.
참고로, 본 실시예에 적용되는 이물탐지 알고리즘은 히스토그램 정규화기법, 이진화 기법(일반적 이진화, 지역 표준화 이진화, 다중 문턱 값 이진화) 및 모폴로지컬 기법을 포함하는 영상 처리 기반의 알고리즘, 엣지 검출(Edge Detection) 및 웨이블릿 변환(Wavelet Transformation)을 포함하는 필터/커널 기법의 알고리즘, 및 유사도 기반 검색, SVM(Support Vector Machine) 및 패턴 매칭(Pattern Matching)을 포함하는 기계 학습 기반의 알고리즘 등을 포함할 수 있다.
다시 도 1을 참조하면, 상기 제너레이터 설정부(130)는 상기 엑스레이 이미지의 분석 결과에 기초하여 상기 엑스레이 제너레이터에 관한 최적의 설정값을 도출할 수 있다.
즉, 상기 제너레이터 설정부(130)는 상기 초기 데이터 획득부(110)에 의해 상기 엑스레이 이미지를 획득할 당시 혼입된 이물질의 제품내 배치위치, 배치 이물질 종류, 이물질별 배치수량 등의 이물질 조합 정보와 상기 연산 수행부(120)에 의해 출력된 이물탐지 결과를 비교할 수 있으며, 상기 비교를 통해 상기 엑스레이 제너레이터의 전압, 전류 및 노출 시간 등에 관한 최적의 설정값을 도출해낼 수 있다.
상기 분석부(140)는 상기 연산 수행부(120)에 의해 설정 변경된 이물탐지 알고리즘을 이용하여 상기 엑스레이 이미지를 분석하고, 상기 엑스레이 이미지의 분석 결과에 기초하여 이물탐지 결과를 출력할 수 있다. 상기 분석부(140)는 상기 이물탐지 결과를 평가하여 상기 이물탐지 알고리즘에 관한 최적의 설정값을 도출할 수 있다.
즉, 상기 분석부(140)는 상기 이물탐지 결과에 기초하여 정상탐지율, 과탐지율, 오탐지율, 연산 처리시간, 상기 이물탐지 알고리즘의 수량 중 적어도 하나의 요소를 평가하고, Genetic Algorithm(GA), Direct Search Algorithm, Meta Optimization Algorithm 등의 최적화 알고리즘을 활용하여 상기 이물탐지 결과의 평가 요소로부터 상기 이물탐지 알고리즘에 관한 최적의 설정값을 도출할 수 있다.
이를 위해, 도 5에 도시된 바와 같이 상기 분석부(140)는 상기 초기 데이터 획득부(110)에 의해 상기 엑스레이 이미지를 획득할 당시 혼입된 이물질의 제품내 배치위치, 배치 이물질 종류, 이물질별 배치수량 등의 이물질 조합 정보와 상기 연산 수행부(120)에 의해 출력된 이물탐지 결과를 비교할 수 있으며, 상기 비교를 통해 상기 이물탐지 결과를 평가한 후, 가중평균, Decision Tree, Boosting 기법 등의 알고리즘 조합 방법 및 이물탐지 알고리즘 라이브러리(125)를 이용하여 상기 이물탐지 알고리즘에 관한 최적의 설정값을 도출할 수 있다. 상기 도출된 최적 설정값은 제품모델별 최적설정값 관리 라이브러리(155)에 저장될 수 있다.
상기 제품모델 판정 및 설정부(150)는 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 이물탐지 알고리즘 및 상기 엑스레이 제너레이터 각각에 관한 최적의 설정값을 제품 모델별로 저장 및 관리하는 라이브러리(155)를 참조하여, 상기 엑스레이 이미지에 표시된 제품 형상과 기존 등록된 제품 모델들의 형상을 비교하여 일치 또는 유사한 제품 모델의 최적 설정값으로 상기 이물탐지 알고리즘 및 상기 엑스레이 제너레이터 각각의 설정을 진행할 수 있다.
상기 제어부(160)는 본 발명의 일 실시예에 따른 엑스레이 이미지 기반 이물질 탐지 성능 최적화 시스템(100), 즉 상기 초기 데이터 획득부(110), 상기 연산 수행부(120), 상기 제너레이터 설정부(130), 상기 분석부(140), 제품모델 판정 및 설정부(150) 등의 동작을 전반적으로 제어할 수 있다.
이와 같이 본 발명의 일 실시예에서는 엑스레이 제너레이터(X-Ray 장비)를 활용하여 제조물 내부 이물질 혼입 여부를 검사할 때, 검사 대상 제품에 최적화된 탐지 성능을 발휘할 수 있는 자동화된 최적화 기술을 제공할 수 있다.
이상에서 설명된 장치는 하드웨어 구성 요소, 소프트웨어 구성 요소, 및/또는 하드웨어 구성 요소 및 소프트웨어 구성 요소의 조합으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 실시예들에서 설명된 장치 및 구성 요소는, 예를 들어, 프로세서, 컨트롤러, ALU(arithmetic logic unit), 디지털 신호 프로세서(digital signal processor), 마이크로컴퓨터, FPA(field programmable array), PLU(programmable logic unit), 마이크로프로세서, 또는 명령(instruction)을 실행하고 응답할 수 있는 다른 어떠한 장치와 같이, 하나 이상의 범용 컴퓨터 또는 특수 목적 컴퓨터를 이용하여 구현될 수 있다. 처리 장치는 운영 체제(OS) 및 상기 운영 체제 상에서 수행되는 하나 이상의 소프트웨어 애플리케이션을 수행할 수 있다. 또한, 처리 장치는 소프트웨어의 실행에 응답하여, 데이터를 접근, 저장, 조작, 처리 및 생성할 수도 있다. 이해의 편의를 위하여, 처리 장치는 하나가 사용되는 것으로 설명된 경우도 있지만, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는, 처리 장치가 복수 개의 처리 요소(processing element) 및/또는 복수 유형의 처리 요소를 포함할 수 있음을 알 수 있다. 예를 들어, 처리 장치는 복수 개의 프로세서 또는 하나의 프로세서 및 하나의 컨트롤러를 포함할 수 있다. 또한, 병렬 프로세서(parallel processor)와 같은, 다른 처리 구성(processing configuration)도 가능하다.
소프트웨어는 컴퓨터 프로그램(computer program), 코드(code), 명령(instruction), 또는 이들 중 하나 이상의 조합을 포함할 수 있으며, 원하는 대로 동작하도록 처리 장치를 구성하거나 독립적으로 또는 결합적으로(collectively) 처리 장치를 명령할 수 있다. 소프트웨어 및/또는 데이터는, 처리 장치에 의하여 해석되거나 처리 장치에 명령 또는 데이터를 제공하기 위하여, 어떤 유형의 기계, 구성요소(component), 물리적 장치, 가상 장치(virtual equipment), 컴퓨터 저장 매체 또는 장치, 또는 전송되는 신호 파(signal wave)에 영구적으로, 또는 일시적으로 구체화(embody)될 수 있다. 소프트웨어는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템 상에 분산되어서, 분산된 방법으로 저장되거나 실행될 수도 있다. 소프트웨어 및 데이터는 하나 이상의 컴퓨터 판독 가능 기록 매체에 저장될 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 엑스레이 이미지 기반 이물질 탐지 성능 최적화 방법을 설명하기 위해 도시한 흐름도이다.
여기서 설명하는 엑스레이 이미지 기반 이물질 탐지 성능 최적화 방법은 본 발명의 하나의 실시예에 불과하며, 그 이외에 필요에 따라 다양한 단계들이 아래와 같이 부가될 수 있고, 하기의 단계들도 순서를 변경하여 실시될 수 있으므로, 본 발명이 하기에 설명하는 각 단계 및 그 순서에 한정되는 것은 아니다.
도 1 및 도 7을 참조하면, 단계(710)에서 상기 이물질 탐지 성능 최적화 시스템(100)의 초기 데이터 획득부(110)는 이물질이 혼입된 검사 대상 제품에 대한 복수의 엑스레이 이미지(Raw Image)를 획득할 수 있다.
이때, 상기 이물질 탐지 성능 최적화 시스템(100)의 초기 데이터 획득부(110)는 엑스레이 제너레이터(X-Ray Generator)의 설정값, 예컨대 전압, 전류, 노출 시간 등을 변경하고 상기 이물질의 조합 변경을 다중 시행하면서 상기 이물질이 혼입된 검사 대상 제품에 대한 복수의 엑스레이 이미지를 획득하고, 이에 따라 상기 이물질 탐지 성능 최적화 시스템(100)의 제너레이터 설정부(130)는 상기 엑스레이 이미지의 분석 결과에 기초하여 상기 엑스레이 제너레이터에 관한 최적의 설정값을 도출할 수 있다.
다음으로, 단계(720)에서 상기 이물질 탐지 성능 최적화 시스템(100)의 연산 수행부(120)는 복수의 이물탐지 알고리즘에 대하여 설정 변경을 하면서 상기 엑스레이 이미지를 분석할 수 있다.
즉, 상기 이물질 탐지 성능 최적화 시스템(100)의 연산 수행부(120)는 상기 이물탐지 알고리즘을 다수 개 가변 조합하는 설정 변경을 하면서 상기 엑스레이 이미지를 분석할 수 있으며, 또 달리 상기 이물탐지 알고리즘에 대하여 개별적으로 파라미터 값을 가변하는 설정 변경을 하면서 상기 엑스레이 이미지를 분석할 수 있다.
다음으로, 단계(730)에서 상기 이물질 탐지 성능 최적화 시스템(100)의 연산 수행부(120)는 상기 엑스레이 이미지의 분석 결과에 기초하여 이물탐지 결과를 출력할 수 있다.
다음으로, 단계(740)에서 상기 이물질 탐지 성능 최적화 시스템(100)의 분석부(140)는 상기 이물탐지 결과를 평가하여 상기 이물탐지 알고리즘에 관한 최적의 설정값을 도출할 수 있다.
실시예에 따른 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 실시예를 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CDROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 실시예의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.
그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 청구범위와 균등한 것들도 후술하는 청구범위의 범위에 속한다.
110: 초기 데이터 획득부
120: 연산 수행부
130: 제너레이터 설정부
140: 분석부
150: 제품모델 판정 및 설정부
160: 제어부
310: 입력부
320: 검출부
330: 비교부
340: 저장부

Claims (12)

  1. 이물질이 혼입된 검사 대상 제품에 대한 복수의 엑스레이 이미지(Raw Image)를 획득하는 초기 데이터 획득부;
    복수의 이물탐지 알고리즘에 대하여 설정 변경을 하는 연산을 수행하는 연산 수행부; 및
    상기 설정 변경된 이물탐지 알고리즘을 이용하여 상기 엑스레이 이미지를 분석하고, 상기 엑스레이 이미지의 분석 결과에 기초하여 이물탐지 결과를 출력하며, 상기 이물탐지 결과를 평가하여 상기 이물탐지 알고리즘에 관한 최적의 설정값을 도출하는 분석부;를 포함하고,
    상기 초기 데이터 획득부는
    엑스레이 제너레이터(X-Ray Generator)의 설정값을 변경하고 상기 이물질의 조합 변경을 다중 시행하면서 상기 이물질이 혼입된 검사 대상 제품에 대한 복수의 엑스레이 이미지를 획득하고,
    상기 엑스레이 이미지 기반 이물질 탐지 성능 최적화 시스템은
    상기 엑스레이 이미지의 분석 결과에 기초하여 상기 엑스레이 제너레이터에 관한 최적의 설정값을 도출하는 제너레이터 설정부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 엑스레이 이미지 기반 이물질 탐지 성능 최적화 시스템.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 초기 데이터 획득부는
    검사 대상 제품 내 이물질 배치 위치(K), 배치할 이물질 종류(L)를 다중 조합하여 N개의 이물질 조합 샘플을 준비하고, 상기 엑스레이 제너레이터의 설정값을 변경하면서 상기 N개의 이물질 조합 샘플별로 엑스레이 이미지를 획득하는 것을 특징으로 하는 엑스레이 이미지 기반 이물질 탐지 성능 최적화 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 엑스레이 제너레이터의 설정값은
    상기 엑스레이 제너레이터의 전압, 전류 및 노출 시간 중 적어도 하나에 관한 설정값을 포함하는 것을 특징으로 하는 엑스레이 이미지 기반 이물질 탐지 성능 최적화 시스템.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 이물탐지 알고리즘 및 상기 엑스레이 제너레이터 각각에 관한 최적의 설정값을 제품 모델별로 저장 및 관리하는 라이브러리를 참조하여, 상기 엑스레이 이미지에 표시된 제품 형상과 기존 등록된 제품 모델들의 형상을 비교하여 일치 또는 유사한 제품 모델의 최적 설정값으로 상기 이물탐지 알고리즘 및 상기 엑스레이 제너레이터 각각의 설정을 진행하는 제품모델 판정 및 설정부
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 엑스레이 이미지 기반 이물질 탐지 성능 최적화 시스템.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 연산 수행부는
    상기 이물탐지 알고리즘에 대하여 개별적으로 파라미터를 입력받아 가변하는 설정 변경의 연산을 수행하는 것을 특징으로 하는 엑스레이 이미지 기반 이물질 탐지 성능 최적화 시스템.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 연산 수행부는
    상기 이물탐지 알고리즘에 대하여 종류별로 가변 조합의 입력을 받아 설정 변경을 하는 연산을 수행하는 것을 특징으로 하는 엑스레이 이미지 기반 이물질 탐지 성능 최적화 시스템.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 이물탐지 알고리즘은
    히스토그램 정규화기법, 이진화 기법 및 모폴로지컬 기법을 포함하는 영상 처리 기반의 알고리즘, 엣지 검출(Edge Detection) 및 웨이블릿 변환(Wavelet Transformation)을 포함하는 필터/커널 기법의 알고리즘, 및 유사도 기반 검색, SVM(Support Vector Machine) 및 패턴 매칭(Pattern Matching)을 포함하는 기계 학습 기반의 알고리즘 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 엑스레이 이미지 기반 이물질 탐지 성능 최적화 시스템.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 분석부는
    상기 이물탐지 결과에 기초하여 정상탐지율, 과탐지율, 오탐지율, 연산 처리시간, 상기 이물탐지 알고리즘의 수량 중 적어도 하나의 요소를 평가하고, 최적화 알고리즘을 활용하여 상기 이물탐지 결과의 평가 요소로부터 상기 이물탐지 알고리즘에 관한 최적의 설정값을 도출하는 것을 특징으로 하는 엑스레이 이미지 기반 이물질 탐지 성능 최적화 시스템.
  10. 엑스레이 이미지 기반 이물질 탐지 성능 최적화 시스템을 이용한 이물질 탐지 성능 최적화 방법에 있어서,
    상기 이물질 탐지 성능 최적화 시스템의 초기 데이터 획득부가 이물질이 혼입된 검사 대상 제품에 대한 복수의 엑스레이 이미지를 획득하는 단계;
    상기 이물질 탐지 성능 최적화 시스템의 연산 수행부가 복수의 이물탐지 알고리즘에 대하여 설정 변경을 하는 연산을 수행하는 단계;
    상기 이물질 탐지 성능 최적화 시스템의 분석부가 상기 설정 변경된 이물탐지 알고리즘을 이용하여 상기 엑스레이 이미지를 분석하고, 상기 엑스레이 이미지의 분석 결과에 기초하여 이물탐지 결과를 출력하는 단계; 및
    상기 분석부가 상기 이물탐지 결과를 평가하여 상기 이물탐지 알고리즘에 관한 최적의 설정값을 도출하는 단계;를 포함하고,
    상기 복수의 엑스레이 이미지를 획득하는 단계는
    상기 초기 데이터 획득부가 엑스레이 제너레이터(X-Ray Generator)의 설정값을 변경하고 상기 이물질의 조합 변경을 다중 시행하면서 상기 이물질이 혼입된 검사 대상 제품에 대한 복수의 엑스레이 이미지를 획득하는 단계를 포함하며,
    상기 이물질 탐지 성능 최적화 방법은
    상기 이물질 탐지 성능 최적화 시스템의 제너레이터 설정부가 상기 엑스레이 이미지의 분석 결과에 기초하여 상기 엑스레이 제너레이터에 관한 최적의 설정값을 도출하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 엑스레이 이미지 기반 이물질 탐지 성능 최적화 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 연산을 수행하는 단계는
    상기 이물탐지 알고리즘에 대하여 개별적으로 파라미터를 입력받아 가변하는 설정 변경의 연산을 수행하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 엑스레이 이미지 기반 이물질 탐지 성능 최적화 방법.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 연산을 수행하는 단계는
    상기 이물탐지 알고리즘에 대하여 종류별로 가변 조합의 입력을 받아 설정 변경을 하는 연산을 수행하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 엑스레이 이미지 기반 이물질 탐지 성능 최적화 방법.
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