KR102498829B1

KR102498829B1 - 검사 장치

Info

Publication number: KR102498829B1
Application number: KR1020200080856A
Authority: KR
Inventors: 아츠시 이와이; 후토시 유루기; 코타 도미나가; 히로아키 마키
Original assignee: 가부시끼가이샤 이시다
Priority date: 2019-07-05
Filing date: 2020-07-01
Publication date: 2023-02-09
Also published as: US20210004951A1; EP3764088B1; EP3764088A3; CN112255251A; JP2021012098A; EP3764088A2; KR20210004858A

Abstract

X선 검사 장치(1)는 복수의 화상 처리 알고리즘을 기억하는 기억부(21), 이물(F)을 부여한 물품(A)에 전자파를 투과시킴으로써 얻어지는 투과 화상(P11), 또는 합성 투과 화상(P13)을 기준 투과 화상(P1)으로서 취득하는 취득부(22), 기억부(21)에 기억된 복수의 화상 처리 알고리즘에 의해 기준 투과 화상(P1)을 각각 처리하는 것에 의해 얻어지는 평가 화상(P3)에 기초하여, 각각의 화상 처리 알고리즘에 대한 이물(F)의 검출 정밀도를 평가하는 평가부(24), 평가부(24)에서의 평가에 기초하여, 화상 처리 알고리즘의 적어도 하나를, 미리 선택된 화상 처리 알고리즘으로서 설정하는 설정부(25)를 구비한다.

Description

검사 장치{INSPECTION APPARATUS}

본 개시의 일 측면은 검사 장치에 관한 것이다.

물품에 전자파를 투과시킴으로써 얻어진 투과 화상에 대해, 화상 처리 알고리즘을 사용한 화상 처리를 실시하여 처리 화상을 생성하고, 이 처리 화상에 기초하여 물품의 검사를 행하는 검사 장치가 알려져 있다. 이와 같은 검사 장치에서는, 복수의 화상 처리 알고리즘이 기억부에 미리 기억되어 있고, 기억된 복수의 화상 처리 알고리즘 중에서 검사 시의 화상 처리에 사용되는 최적의 화상 처리 알고리즘이 선택되어 설정된다.

예를 들면, 특허문헌 1(일본 특허 제5635903호 공보)에는, 피검사물 중에서 검출하는 이물(異物)의 이물 검출 특성을 오퍼레이터가 선택하면, 선택된 이물 검출 특성에 근사하는 복수의 화상 처리 알고리즘을, 미리 기억된 복수의 화상 처리 알고리즘으로부터 추출하여 표시부에 표시하는 검사 장치(X선 검사 장치)가 개시되어 있다.

그러나, 상기 종래의 검사 장치에서는, 이물 검출 특성에 따라 추출된 복수의 화상 처리 알고리즘이 표시부에 표시되지만, 해당 복수의 추출된 화상 처리 알고리즘 중에서 최종적으로 화상 처리에 사용되는 화상 처리 알고리즘을 결정하는 것이 오퍼레이터이다. 이로 인해, 화상 처리 알고리즘을 선택하는데 시간 또는 수고가 요해지거나, 상기 선택의 과정에서 최적의 화상 처리 알고리즘이 선택되지 않는 등 우려가 있다. 이로 인해, 최적의 화상 처리 알고리즘을 선택하는데 개선의 여지가 있다.

이로써, 본 개시의 일 측면은 미리 기억된 복수의 화상 처리 알고리즘 중에서 최적의 화상 처리 알고리즘을 사람의 손을 거치지 않고 설정하는 것이 가능해지는 검사 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 개시의 일 측면에 따른 검사 장치는, 물품에 전자파를 투과시킴으로써 얻어지는 투과 화상에 대해, 복수의 화상 처리 알고리즘 중에서 미리 선택된 화상 처리 알고리즘을 사용하여 화상 처리하고, 그 화상 처리 결과에 기초하여 물품에 포함되는 이물의 유무를 검사하는 검사 장치로서, 복수의 상기 화상 처리 알고리즘을 기억하는 기억부, 이물을 부여한 물품에 전자파를 투과시킴으로써 얻어지는 투과 화상, 또는 물품에 전자파를 투과시킴으로써 얻어지는 투과 화상에 가상적으로 이물을 합성하는 것에 의해 생성되는 합성 투과 화상을 기준 투과 화상으로서 취득하는 취득부, 기억부에 기억된 복수의 화상 처리 알고리즘에 의해 기준 투과 화상을 각각 처리하는 것에 의해 얻어지는 평가 화상에 기초하여, 각각의 화상 처리 알고리즘에 대한 이물의 검출 정밀도를 평가하는 평가부, 평가부에서의 평가에 기초하여, 화상 처리 알고리즘의 적어도 하나를 미리 선택된 화상 처리 알고리즘으로서 설정하는 설정부를 구비한다.

또한, 취득부에 의해 취득되는 기준 투과 화상에 포함되는 이물에는, 이물에 대응하는 시험편(test piece)도 포함된다. 이 구성의 검사 장치에서는, 기억부에 기억된 복수의 화상 처리 알고리즘에 의해 기준 투과 화상을 각각 처리하는 것에 의해 얻어지는 평가 화상에 기초하여, 각각의 화상 처리 알고리즘에 대한 이물의 검출 정밀도가 평가되므로, 화상 처리 알고리즘의 객관적인 평가가 가능해진다. 그리고, 객관적으로 평가된 화상 처리 알고리즘 중에서 적어도 하나의 화상 처리 알고리즘이, 검사 시에서 화상 처리할 때의 미리 선택된 화상 처리 알고리즘으로서 자동으로 설정된다. 그 결과, 미리 기억된 복수의 화상 처리 알고리즘 중에서 최적의 화상 처리 알고리즘을 사람의 손을 거치지 않고 설정하는 것이 가능해진다.

본 개시의 일 측면에 따른 검사 장치에서는, 합성 투과 화상은 물품에 전자파를 투과시킴으로써 얻어지는 투과 화상의 적어도 일부에, 이물에 전자파를 투과시킴으로써 얻어지는 투과 화상을 합성하는 것에 의해 생성될 수 있다. 이로 인해, 이물이 부여된 물품의 투과 화상이 쉽게 취득될 수 있다.

본 개시의 일 측면에 따른 검사 장치에서는, 평가부는 평가 화상의 이물에 대응하는 부분의 평균 밝기, 이물에 대응하는 부분의 최소 밝기, 및 이물 이외의 물품에 대응하는 부분의 최대 밝기에 기초하여 산출되는 득점에 기초하여 검출 정밀도를 평가할 수 있다. 이로 인해, 이물의 검출 정밀도를 보다 정확하게 판정하는 것이 가능해진다.

본 개시의 일 측면에 따른 검사 장치에서는, 화상 처리 알고리즘에 의한 기준 투과 화상의 처리의 결과, 전자파의 투과량이 클수록 어둡게 나타나고, 투과량이 작을수록 밝게 나타나는 평가 화상이 얻어지는 경우, 평가부는 평가 화상의 이물에 대응하는 부분이 밝아질수록, 또한 이물 이외의 물품에 대응하는 부분이 어두워질수록 득점이 높아지도록 설정된 계산식에 기초하여 산출된 득점에 기초하여 검출 정밀도를 평가할 수 있다. 이로 인해, 복수의 화상 처리 알고리즘에 대한 각각의 평가가 명시적으로 나타나므로, 평가부에 의해 평가된 화상 처리 알고리즘을 확실하게 미리 선택된 화상 처리 알고리즘으로서 설정할 수 있다.

본 개시의 일 측면에 따른 검사 장치에서는, 취득부는 벨트 컨베이어에 재치(載置)된 상태로 반송(搬送)되는 이물에 전자파를 투과시킴으로써 얻어지는 투과 화상에 기초하여, 전자파의 투과량이 클수록 어둡게 나타나고, 투과량이 작을수록 밝게 나타나며, 투과 화상으로부터 이물에 대응하는 부분과 이물의 주위 배경에 대응하는 부분을 잘라낸 이물 투과 화상을 생성하고, 이물 투과 화상을 구성하는 각각의 화소의 밝기로부터 이물 투과 화상에서의 밝기의 최빈값이 되는 밝기를 차감하는 것에 의해, 배경에 대응하는 부분의 밝기를 0로 하는 가상 이물 화상을 생성하고, 물품에 전자파를 투과시킴으로써 얻어지는 투과 화상에 가상 이물 화상을 합성하는 것에 의해 합성 투과 화상을 생성할 수 있다. 이로 인해, 화상 처리 알고리즘에 대한 이물의 검출 정밀도를 평가할 때에 사용되는 합성 투과 화상을 쉽게 생성할 수 있으며, 화상 처리 알고리즘을 평가할 때의 화상으로서 적절한 기준 투과 화상을 취득할 수 있다.

본 개시의 일 측면에 따른 검사 장치에서는, 취득부는 이물 투과 화상에서의 배경에 대응하는 부분에 대한 이물에 대응하는 부분의 밝기의 변화인 제1 변화량, 이물이 포함되는 물품에 전자파를 투과시킴으로써 얻어지는 투과 화상에서, 물품에 대응하는 부분에 대한 이물에 대응하는 부분의 제2 변화량을 취득하고, 취득부는 제1 변화량과 제2 변화량에 기초하여, 합성 투과 화상을 구성하는 각각의 화소의 밝기를 보정할 수 있다. 이로 인해, 보다 현실에 가까운 합성 투과 화상을 취득할 수 있으므로, 평가부에 의한 평가 정밀도를 높이는 것이 가능해진다.

본 개시의 일 측면에 의하면, 미리 기억된 복수의 화상 처리 알고리즘 중에서 최적의 화상 처리 알고리즘을 사람의 손을 거치지 않고 설정하는 것이 가능해진다.

도 1은 일 실시형태에 따른 X선 검사 장치의 구성도이다.
도 2는 도 1에 나타낸 실드 박스 내부의 구성도이다.
도 3은 일 실시형태에 따른 X선 검사 장치의 기능 구성을 나타낸 기능 블럭도이다.
도 4는 일 실시형태에 따른 X선 검사 장치에서의 화상 처리의 흐름을 나타낸 설명도이다.
도 5의 A는 컨베이어 벨트에 의해 반송되는 복수의 이물의 투과 화상의 일례이다.
도 5의 B는 이물 투과 화상의 일례이다.
도 5의 C는 이물 투과 화상을 명암 반전시킨 화상의 일례이다.
도 6의 A는 이물 영역 화상의 일례이다.
도 6의 B는 가상 이물 화상의 일례이다.
도 7의 A는 투과 화상의 일례이다.
도 7의 B는 화상 처리 알고리즘에 의한 화상 처리에 의해 이물이 적절히 검출된 평가 화상의 일례이다.
도 7의 C는 화상 처리 알고리즘에 의한 화상 처리에 의해 이물이 적절히 검출되지 않은 평가 화상의 일례이다.

도 1에 나타낸 바와 같이, X선 검사 장치(검사 장치, 1)는 장치 본체(2), 지지 다리(支持脚, 3), 실드 박스(shield box, 4), 반송부(5), X선 조사부(6), X선 검출부(7), 표시 조작부(8), 제어부(20)를 구비하고 있다.

X선 검사 장치(1)는 물품(A)을 반송하면서 물품(A)에 X선(전자파)을 조사하는 것에 의해 물품(A)의 X선 투과 화상을 생성하고, 해당 X선 투과 화상에 기초하여 물품(A)의 검사(예를 들면, 수납 수 검사, 이물 혼입 검사, 결품(缺品) 검사, 결함 검사 등)를 행한다. 검사 전의 물품(A)은 반입 컨베이어(51)에 의해 X선 검사 장치(1)에 반입된다. 검사 후의 물품(A)은 반출 컨베이어(52)에 의해 X선 검사 장치(1)로부터 반출된다. X선 검사 장치(1)에 의해 불량품이라고 판정된 물품(A)은 반출 컨베이어(52)의 하류에 배치된 분배 장치(도시 생략)에 의해 생산 라인 외로 분배된다. X선 검사 장치(1)에 의해 양품(良品)이라고 판정된 물품(A)은 해당 분배 장치를 그대로 통과한다.

장치 본체(2)는 제어부(20) 등을 수용하고 있다. 지지 다리(3)는 장치 본체(2)를 지지하고 있다. 실드 박스(4)는 장치 본체(2)에 설치되어 있다. 실드 박스(4)는 외부로의 X선의 누설을 방지한다. 실드 박스(4)의 내부에는 X선에 의한 물품(A)의 검사가 실시되는 검사 영역(R)이 설치되어 있다. 실드 박스(4)에는, 반입구(4a) 및 반출구(4b)가 형성되어 있다. 검사 전의 물품(A)은 반입 컨베이어(51)로부터 반입구(4a)를 통하여 검사 영역(R)에 반입된다. 검사 후의 물품(A)은 검사 영역(R)으로부터 반출구(4b)를 통하여 반출 컨베이어(52)에 반출된다. 반입구(4a) 및 반출구(4b)의 각각에는, X선의 누설을 방지하는 X선 차폐 커튼(도시 생략)이 설치되어 있다.

반송부(5)는 실드 박스(4) 내에 배치되어 있다. 반송부(5)는 반입구(4a)로부터 검사 영역(R)을 통하여 반출구(4b)까지, 반송 방향 D를 따라 물품(A)을 반송한다. 반송부(5)는 예를 들면 반입구(4a)와 반출구(4b) 사이에 걸쳐진 벨트 컨베이어이다.

도 1 및 도 2에 나타낸 바와 같이, X선 조사부(6)는 실드 박스(4) 내에 배치되어 있다. X선 조사부(6)는 반송부(5)에 의해 반송되는 물품(A)에 X선을 조사한다. X선 조사부(6)는 예를 들면 X선을 출사(出射)하는 X선관과, X선관으로부터 출사된 X선을 반송 방향 D에 수직인 면 내에서 부채꼴 형상으로 펼치는 콜리메이터를 포함한다.

X선 검출부(7)는 실드 박스(4) 내에 배치되어 있다. X선 검출부(7)는 X선 조사부(6)로부터 반송부(5)에 의해 반송되는 물품(A)을 향해 조사되며, 물품(A)을 투과한 X선을 검출한다. X선 검출부(7)는 반송 방향 D에 수직인 수평 방향을 따라 일차원으로 배열된 X선 검출 소자에 의해 구성된 라인 센서이다.

도 1에 나타낸 바와 같이, 표시 조작부(8)는 장치 본체(2)에 설치되어 있다. 표시 조작부(8)는 각종 정보를 표시하며, 각종 조건의 입력을 접수한다. 표시 조작부(8)는 예를 들면 액정 디스플레이이며, 터치 패널로서의 조작 화면을 표시한다. 이 경우, 오퍼레이터는 표시 조작부(8)를 통하여 각종 조건을 입력할 수 있다.

제어부(20)는 장치 본체(2) 내에 배치되어 있다. 제어부(20)는 X선 검사 장치(1)의 각부의 동작을 제어한다. 제어부(20)는 CPU(Central Processing Unit), ROM(Read Only Memory), RAM(Random Access Memory), SSD(Solid State Drive) 등으로 구성되어 있다. ROM에는, X선 검사 장치(1)를 제어하기 위한 프로그램이 기록되어 있다. I/O 포트 및 통신 포트에는, 반송부(5), X선 조사부(6), X선 검출부(7) 및 표시 조작부(8)가 접속되어 있다. 이로 인해, 제어부(20)는 X선 검사 장치(1)의 각종 동작을 제어할 수 있다.

제어부(20)는, 도 3에 나타낸 바와 같이, 기억부(21), CPU 및 RAM 등의 하드웨어 상에 소정의 컴퓨터 소프트웨어를 판독시키는 것에 의해, CPU의 제어 하에 실행되는 것에 의해 구성되는 취득부(22), 화상 처리부(23), 평가부(24), 설정부(25) 및 이물 판정부(28)를 구비하고 있다.

기억부(21)는 복수의 화상 처리 알고리즘을 기억한다. 기억부(21)에 기억하는 복수의 화상 처리 알고리즘은 인터넷 등의 네트워크를 통하여 외부에서 취득할 수 있다. 또, 기억부(21)에 기억하는 복수의 화상 처리 알고리즘은 USB 메모리, CF 카드 또는 리무버블 하드 디스크 등의 외부 기억 매체로부터 취득할 수 있다.

기억부(21)에 기억하는 복수의 화상 처리 알고리즘은 생물계에서의 유전 및 진화의 메커니즘을 응용한 수법인 유전적 알고리즘(GA = Genetic Algorithms)을 채용하여, X선 검사 장치(1)의 사양 또는 검사 조건 등에 기초하여 복수의 화상 처리 필터로부터 자동 생성할 수 있다. 또한, 기억부(21)에 미리 기억하는 복수의 화상 처리 알고리즘은 유전적 알고리즘을 채용하여 생성된 알고리즘 이외에, 복수의 화상 처리 필터를 일손으로 적당히 결합한 알고리즘 등이라도 좋다.

취득부(22)는 이물(F)이 포함될 가능성이 있는 물품(A)(도 4 참조)에 X선을 투과시킴으로써 얻어지는 투과 화상(P11)(도 4 참조)을 취득한다. 화상 처리부(23)는 투과 화상(P11)에 대해, 후단에서 상술하는 설정부(25)에 의해 미리 설정되어 있는 화상 처리 알고리즘을 사용한 화상 처리를 실시하고, 다계조(多階調)로 표현된 농담(濃淡) 화상인 처리 화상(P2)을 생성한다. 화상 처리부(23)는 생성한 해당 처리 화상(P2)을 표시 조작부(8)에 표시시킨다.

이물 판정부(28)는 화상 처리부(23)에 의해 화상 처리된 처리 화상(P2)에 기초하여 물품(A)의 검사를 행한다. 구체적으로는, 이물 판정부(28)는 처리 화상(P2)을 일방향으로 주사(走査)하였을 때의 밝기의 변화(예를 들면 밝기 급변부의 유무)에 기초하여, 이물(F)의 유무를 판정(양부(良否) 판정)한다. 이물 판정부(28)는 예를 들면 처리 화상이 표시되는 표시 조작부(8)에서, 이물(F)의 주위를 테두리 등으로 둘러싸거나, 문자를 삽입하는 등 검사 결과를 명시적으로 나타낼 수 있다. 또한, 본 명세서에서 밝기란 화상을 구성하는 각각의 화소의 밝기를 의미하며, 농담값, 농도값, 명도값, 휘도값 등에 의해 나타난다.

이와 같은 X선 검사 장치(1)에서 이물(F)의 검사를 행하기 위해서는, 기억부(21)에 기억된 복수의 화상 처리 알고리즘 중에서 처리 화상(P2)을 생성하기 위한 화상 처리 알고리즘을 미리 선택하고, 검사에 사용되는 화상 처리 알고리즘으로서 설정해 둘 필요가 있다. 그리고, 이물(F)의 검지 정밀도를 높이기 위해서는, 처리 화상(P2)을 생성하기 위해 최적의 화상 처리 알고리즘을 미리 선택하여 설정해 둘 필요가 있다. 이로 인해, X선 검사 장치(1)는 복수의 화상 처리 알고리즘 중에서 검사에 사용되는 화상 처리 알고리즘을 선택하여 설정하는 초기 설정 기능이 구비되어 있다.

종래의 X선 검사 장치는 투과 화상(P11)에 대해 각종 화상 처리 알고리즘이 실시된 각각의 평가 화상(P3)(도 4 참조)을 오퍼레이터에게 제시하고, 오퍼레이터가 주관적으로 최적이라고 느끼는 평가 화상(P3)을 생성한 화상 처리 알고리즘을, 미리 선택된 화상 처리 알고리즘으로서 설정할 수 있는 초기 설정 기능을 가지고 있었다. 본 실시형태에서는, 오퍼레이터의 손을 거치지 않고 자동으로, 복수의 화상 처리 알고리즘 중에서, 최적의 화상 처리 알고리즘을 미리 선택하여 설정할 수 있는 초기 설정 기능을 가지고 있다. 이와 같은 초기 설정 기능은 주로 취득부(22), 화상 처리부(23), 평가부(24) 및 설정부(25)에 의해 구성된다. 이하, 본 실시형태의 초기 설정 기능에 대해 설명한다.

우선, 각 화상 처리 알고리즘에 의해 처리되는 화상인 기준 투과 화상(P1)의 취득 기능에 대해 설명한다. 취득부(22)는, 도 4에 나타낸 바와 같이, 이물(F)이 포함되는 물품(A)에 X선을 투과시킴으로써 얻어지는 투과 화상(P11), 또는 물품(A)에 X선을 투과시킴으로써 얻어지는 양품 투과 화상(PA1)에 이물(F)에 X선을 투과시킴으로써 얻어지는 이물 투과 화상(PF)을 합성하는 것에 의해 생성되는 합성 투과 화상(P13)을 기준 투과 화상(P1)으로서 취득한다.

취득부(22)는 반송부(5)로서의 벨트 컨베이어에 의해 반송되는 이물(F)을 포함한 물품(A)(이물(F)을 포함하지 않은 양품의 물품에 이물(F) 또는 시험편을 장착한 물품(A))에 X선을 조사하고, 물품(A)을 투과한 X선을 검출함으로써 투과 화상(P11)을 취득한다. 본 실시형태의 취득부(22)는 X선의 투과량이 클수록 밝게 나타나고, X선의 투과량이 작을수록 어둡게 나타나는 투과 화상(P11)을 취득한다.

취득부(22)는 반송부(5)로서의 벨트 컨베이어에 의해 반송되는 이물(F)을 포함하지 않은 물품(A)(양품의 물품(A))에 X선을 조사하고, 양품의 물품(A)을 투과한 X선을 검출함으로써 양품 투과 화상(PA1)을 취득한다. 본 실시형태의 취득부(22)는 X선의 투과량이 클수록 밝게 나타나고, X선의 투과량이 작을수록 어둡게 나타나는 양품 투과 화상(PA1)을 취득한다.

또, 취득부(22)는 반송부(5)로서의 벨트 컨베이어에 의해 반송되는 이물(F)에 X선을 조사하고, 이물(F)을 투과한 X선을 검출함으로써 이물 투과 화상(PF)을 취득한다. 본 실시형태의 취득부(22)는 X선의 투과량이 클수록 밝게 나타나고, X선의 투과량이 작을수록 어둡게 나타나는 이물 투과 화상(PF)을 취득한다. 취득부(22)는 이와 같이 하여 얻어진 양품 투과 화상(PA1)에 이물 투과 화상(PF1)을 합성하는 것에 의해, 합성 투과 화상(P13)을 취득한다. 취득부(22)는 X선의 투과량이 클수록 밝게 나타나고, X선의 투과량이 작을수록 어둡게 나타나는 합성 투과 화상(P13)을 취득한다.

양품 투과 화상(PA1)이란 이물(F)을 포함하지 않은 검사 대상 물품의 X선 투과 화상이다. 이 양품 투과 화상(PA1)에 이물 투과 화상(PF)에 기초하여 생성되는 가상 이물 화상(PF3)(도 6의 A 및 도 6의 B 참조)을 합성하여 형성되는 합성 투과 화상(P13)은 동종의 물품의 이물 검사에서 사용되는 최적의 화상 처리 알고리즘을 평가하기 위한 기준이 되는 기준 투과 화상(P1)이다. 즉, 가상 이물 화상(PF3)은 양품 투과 화상(PA1)에서의 가상적인 이물의 크기, 위치가 미리 정해져 있다. 양품 투과 화상(PA1)에 합성된 가상 이물상(像)의 위치, 크기가 정해져 있는 상태로 각 화상 처리 알고리즘에 의한 화상 처리를 행할 수 있으므로, 이물(F)이 존재하는 위치(화소)를 설정하는 작업(라벨링) 등의 수고가 생략될 수 있고, 각 화상 처리 알고리즘에 의한 화상 처리 결과로부터 적절히 이물 검출을 할 수 있는지 여부에 따라 각 화상 처리 알고리즘을 평가할 수 있다.

여기서, 취득부(22)에 의한 합성 투과 화상(P13)에 대해, 가상 이물 화상(PF3)을 사용하여 합성 투과 화상(P13)을 생성하는 기능에 대해 보다 상세하게 설명한다. 본 실시형태의 X선 검사 장치(1)에서는, 이물(F)의 종류마다의 투과 화상인 가상 이물 화상(PF3)(도 6의 A 및 도 6의 B 참조)을 미리 기억(등록)할 수 있는 기능을 가진다. 이와 같은 기능을 갖는 X선 검사 장치(1)에서는, 양품 투과 화상(PA1)을 취득하면, 미리 등록되어 있는 가상 이물 화상(PF3)을 사용하여 기준 투과 화상(P1)을 생성할 수 있다. 즉, 양품의 물품(A)에 이물(F)(또는 시험편)을 재치한 상태의 샘플을 벨트 컨베이어에 흘려보내고, 기준 투과 화상(P1)을 취득하는 수고가 생략할 수 있다. 이하, 가상 이물 화상(PF3)의 생성 기능에 대해 설명한다.

도 5의 A에 나타낸 바와 같이, 취득부(22)는 복수의 이물(F)의 투과 화상(PF0)을 취득한다. 구체적으로는, 오퍼레이터에 의해 복수의 이물(F)이 반송부(5)로서의 컨베이어 벨트 상에 배열되고, X선 검사 장치(1)에 의한 투과 화상이 취득된다. 도 5의 A는 종류가 동일한 이물(F)이며, 사이즈가 서로 상이하다. 취득부(22)는 예를 들면 오퍼레이터가 이물(F)로서 등록하고자 하는 이물(F)이 포함되는 부분(영역)(예를 들면 도 5의 A의 프레임부)이 적당한 방법에 의해 선택되면, 해당 부분을 잘라내며, 도 5의 B에 나타낸 이물 투과 화상(PF)을 생성한다. 취득부(22)는 도 5의 C에 나타낸 이물 투과 화상(PF)을 명암 반전시킨 이물 투과 화상(PF1)을 취득한다.

여기서, 취득부(22)는 이물 투과 화상(PF1)의 밝기 히스토그램을 생성하여, 밝기의 최빈값을 취득한다. 취득부(22)는 해당 최빈값을 이물 투과 화상(PF1)에서의 이물(F) 이외의 부분인 배경 부분이라고 판정한다. 취득부(22)는 이물 투과 화상(PF1)의 전체에 대해, 상기의 최빈값이 되는 밝기를 차감하고, 도 6의 A에 나타낸 이물(F) 이외의 부분의 밝기를 0로 한 이물 영역 화상(PF2)을 취득한다. 즉, 이물 영역 화상(PF2)은 밝기를 0가 되는 부분(검정으로 나타나는 부분)을 배경으로서, 이물(F)에 대응하는 영역이 주위에 비하여 밝아지도록 나타난 화상이다. 취득부(22)는, 도 6의 B에 나타낸 바와 같이, 이물 영역 화상(PF2)의 이물(F)에 대응하는 영역을 팽창시킨 가상 이물 화상(PF3)을 생성한다.

취득부(22)는 상기의 양품 투과 화상(PA1)에 가상 이물 화상(PF3)을 합성시키는 것에 의해, 합성 투과 화상(P13)을 생성한다. 이때, 취득부(22)는 이물 투과 화상(PF1)에서 배경에 대응하는 부분(영역)에 대한 이물(F)에 대응하는 부분(영역)의 밝기의 변화인 제1 변화량과, 이물(F)을 포함한 물품(A)에 X선을 투과시킴으로써 얻어지는 투과 화상(P11)에서 물품(A)에 대응하는 부분에 대한 이물(F)에 대응하는 부분의 밝기의 변화인 제2 변화량을 취득한다. 취득부(22)는 상기의 제1 변화량과 제2 변화량에 기초하여, 합성 투과 화상(P13)을 구성하는 각각의 화소의 밝기를 보정한다.

보다 상세하게는, 이하의 계산식에 의해 산출되는 합성 화상의 밝기에 기초하여, 합성 투과 화상(P13)을 구성하는 각각의 화소의 밝기를 보정한다.

또한, 조정 계수란 합성 시의 가중치을 나타내고 있다.

본 실시형태의 X선 검사 장치(1)에서는, 이와 같은 취득부(22)에 의한 합성 화상의 보정에 의해, 보다 현실에 가까운 합성 투과 화상(P13)을 취득할 수 있다. 또한, 도 4에서는, X선의 투과량이 작을수록 어둡게 나타나는 합성 투과 화상(P13)을 예로 들어 설명하였으나, 이것에 한정되지 않고 명암이 반대여도 된다. 또, 투과 화상(P11)도 동일하게 명암이 반대여도 된다.

다음에, 각 화상 처리 알고리즘을 평가하는 기능에 대해 설명한다. 화상 처리부(23)는 평가부(24)에 의해 화상 처리 알고리즘의 평가가 행해지는 평가 화상(P3)을 생성한다. 구체적으로는, 화상 처리부(23)는 취득부(22)에 의해 취득된 기준 투과 화상(P1)에 대해, 기억부(21)에 기억된 화상 처리 알고리즘을 사용하여 화상 처리를 실시하여 평가 화상(P3)을 생성하는 처리를, 기억부(21)에 기억된 복수의 화상 처리 알고리즘의 각각에 대해 행한다.

즉, 도 4에 나타낸 바와 같이, 화상 처리부(23)는 복수의 화상 처리 알고리즘의 각각에 의해 기준 투과 화상(P1)(투과 화상(P11) 또는 합성 투과 화상(P13))이 화상 처리된, 복수의 평가 화상(P31, P32, …, P3n)을 생성한다.

또한, 화상 처리부(23)는 기억부(21)에 기억된 모두(예를 들면 200 이상)의 화상 처리 알고리즘에 대한 상기 평가 화상(P3)을 생성할 수 있고, 예를 들면 각종 선출 수법을 사용하여 자동으로 선출되는 일부(예를 들면 5~10 정도)의 화상 처리 알고리즘에 대한 평가 화상(P3)을 생성할 수 있다.

평가부(24)는 화상 처리부(23)에 의해 생성되는 평가 화상(P3)에 기초하여, 각각의 화상 처리 알고리즘에 대한 이물의 검출 정밀도를 평가한다. 평가부(24)는 평가 화상(P3)의 이물(F)에 대응하는 부분의 평균 밝기, 이물(F)에 대응하는 부분의 최소 밝기, 및 이물(F) 이외의 물품(A)에 대응하는 부분의 최대 밝기에 기초하여 산출되는 Score(득점)에 기초하여, 이물(F)의 검출 정밀도를 평가한다.

상세하게는, 평가부(24)는 평가 화상(P3)의 이물(F)에 대응하는 부분(화소)이 밝아질수록, 또한 이물(F) 이외의 물품(A)에 대응하는 부분(화소)이 어두워질수록 Score가 높아지도록 설정된 계산식에 기초하여 산출된 득점에 기초하여 검출 정밀도를 평가한다. 보다 상세하게는, 평가부(24)는 하기의 산출식(1)에 의해 얻어지는 Score에 기초하여, 이물의 검출 정밀도를 평가한다. 본 실시형태에서는, 평가부(24)는 최대의 Score가 되는 평가 화상(P3)을 생성한 화상 처리 알고리즘을 최적 알고리즘이라고 판정한다.

상술의 산출식(1)에 의하면, 하기에 나타낸 바와 같이, 화상 처리 알고리즘을 올바르게 평가하는 것이 가능한 것을 설명한다. 우선, 이물(F)이 4개소에 포함된 샘플품의 투과 화상(P11)(도 7의 A 참조)을 기준 투과 화상(P1)으로서 취득하고, 해당 기준 투과 화상(P1)에 대해, 제1 화상 처리 알고리즘과, 제1 화상 처리 알고리즘과는 사이한 제2 화상 처리 알고리즘을 각각 실시하여, 평가 화상(P31)과 평가 화상(P32)을 생성하였다. 평가 화상(P31)은 화상 처리 알고리즘에 의한 화상 처리에 의해 바람직하게 이물(F)이 검출된 화상이며, 평가 화상(P32)은 화상 처리 알고리즘에 의한 화상 처리에 의해 이물(F)이 적절히 검출할 수 없었던 화상인 것을 알 수 있다.

이와 같은 평가 화상(P31) 및 평가 화상(P32)의 각각을, 상기의 산출식(1)에 기초하여 Score를 산출하면, 하기에 나타낸 표 1의 결과가 된다. 즉, 상기의 산출식(1)에 의하면, 바람직하게 이물(F)이 검출된 화상의 Score는 이물(F)이 적절히 검출할 수 없었던 화상의 Score보다 커지는 것을 알 수 있다.

	제1 화상 처리 알고리즘	제2 화상 처리 알고리즘
Score	68.2	0
이물 F 부분의 평균 밝이	130	135
이물 F 부분의 최소 밝이	115	122
이물 F 부분 이외의 최대 밝이	16	158
평균 레벨 차이	100	0
최소 레벨 차이	100	0
평균 콘트라스트	40	0
최소 콘트라스트	70	0
레벨 균일도	0.91	0.92

설정부(25)는 기억부(21)에 기억된 복수의 화상 처리 알고리즘 중 평가부(24)에 의해 선택된 하나를, 검사에 사용되는 화상 처리 알고리즘으로서 설정(확정)한다. 본 실시형태의 설정부(25)는 평가부(24)에 의해 산출된 Score의 점수가 가장 높은 화상 처리 알고리즘을 검사에 사용되는 화상 처리 알고리즘으로서 설정한다. 설정부(25)는 복수종(예를 들면 200~300종)의 물품(A)의 각각에 대해, 복수의 감도 레벨마다, 평가부(24)에 의해 최적으로 평가된 화상 처리 알고리즘을 설정한다.

다음에, 이상과 같이 구성된 X선 검사 장치(1)에서, 물품(A)에 대해, 이물(F)의 종류마다, 감도 레벨마다 최적의 화상 처리 알고리즘을 설정하는 순서(초기 설정)를 행하는 순서에 대해 설명한다. 또, 여기서는 합성 투과 화상(P13)을 기준 투과 화상(P1)으로서 사용되는 순서에 대해 설명한다.

오퍼레이터는 초기 설정 화면인 감도 오토셋 메뉴 화면에서, 예를 들면 감도 레벨 4~7로 추출하고자 하는 이물(F)의 종류를 세팅한다. 다음에, 오퍼레이터는 X선의 출력 레벨 및 화상 강조 레벨의 설정을 감도 오토셋에 의해 결정한 후, 이물(F)이 포함될 가능성이 있는 물품(A)으로서, 이물(F)이 포함되지 않은 양품의 물품(A)을 반송부(5)에 흘려보내고, 양품 투과 화상(PA1)을 취득시킨다. 오퍼레이터는 해당 작업을 반복하여, 10개의 양품 투과 화상(PA1)을 취득시킨다.

다음에, 오퍼레이터는 양품 투과 화상(PA1)에, 감도 레벨 4 때에 추출하고자 하는 이물(F)에 대응하는 가상 이물 화상(PF3)을 선택한다. X선 검사 장치(1)는 오퍼레이터에 의해 선택된 가상 이물 화상(PF3)을 10개의 양품 투과 화상(PA1)의 각각에 합성하고, 10개의 합성 투과 화상(P13)을 생성한다. X선 검사 장치(1)에서는, 10개의 합성 투과 화상(P13)이 생성되면, 자동으로 또는 오퍼레이터의 조작에 의해, 10개의 합성 투과 화상(P13)에 대한, 복수의 화상 처리 알고리즘에 의한 화상 처리가 개시된다. 화상 처리 알고리즘은 상술한 바와 같이 기억부(21)(외부 기억 매체를 포함함)에 기억되어 있다.

X선 검사 장치(1)에서는, 복수의 화상 처리 알고리즘에 의해 처리된 각각의 평가 화상(P3)이 생성되면, 평가 화상(P3)의 각각에 대해, 이물의 검출 정밀도를 평가하기 위한 Score가 산출된다. X선 검사 장치(1)는 Score가 가장 높은 화상 처리 알고리즘을 선출하여, 검사에 사용되는 화상 처리 알고리즘으로서 자동으로 설정된다. 여기서는, 어떤 물품(A)에 대해, 어떤 이물(F)의 감도 레벨 4로 최적의 화상 처리 알고리즘이 설정된다. 오퍼레이터는 동일한 순서를 감도 레벨 5~7에 대해서도 반복한다.

이와 같은 초기 설정이 행해진 X선 검사 장치(1)에서 물품(A)의 검사를 행하는 경우, 오퍼레이터는 적어도 물품(A)의 종류를 선택하기만 하면, 복수의 화상 처리 알고리즘 중에서 미리 선택된 화상 처리 알고리즘을 사용하여 투과 화상(P11)의 화상 처리가 실시되며, 물품(A)의 검사가 실행된다.

이상 설명한 바와 같이, 본 실시형태에 따른 X선 검사 장치(1)에서는, 기억부(21)에 기억된 복수의 화상 처리 알고리즘에 의해 기준 투과 화상(P1)을 각각 처리하는 것에 의해 얻어지는 평가 화상(P3)에 기초하여, 각각의 화상 처리 알고리즘에 대한 이물(F)의 검출 정밀도가 평가되므로, 화상 처리 알고리즘의 객관적인 평가가 가능해진다. 그리고, 객관적으로 평가된 화상 처리 알고리즘 중에서, 검사 시에서 화상 처리할 때의 미리 선택된 화상 처리 알고리즘으로서 자동으로 설정된다. 그 결과, 미리 기억된 복수의 화상 처리 알고리즘 중에서 최적의 화상 처리 알고리즘을 사람의 손을 거치지 않고 설정하는 것이 가능해진다.

이상, 본 개시의 일 측면에 따른 실시형태에 대해 설명하였으나, 본 개시의 일 측면은 반드시 상술한 실시형태에 한정되는 것이 아니며, 그 요지를 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변경이 가능하다.

상기 실시형태에서는, 하나의 라인 센서로 구성된 X선 검출부(7)를 예로 들어 설명하였으나, 제1 라인 센서 및 제2 라인 센서의 2개의 라인 센서를 가질 수 있다. 이 경우, 제1 라인 센서는 저 에너지대의 X선을 검출하고, 제2 라인 센서는 저 에너지대보다 높은 에너지대의 X선을 검출하는, 소위 듀얼 에너지 센서일 수 있다. 이 경우에도, 제1 라인 센서 및 제2 라인 센서의 검출에 의해 생성되는 투과 화상에 대해, 각각 적절한 화상 처리 알고리즘이 실시된다. 따라서, 초기 설정에서도, 물품(A)에 대해, 이물(F)의 종류마다, 감도 레벨마다, 제1 라인 센서 및 제2 라인 센서의 각각에 대한 최적의 화상 처리 알고리즘이 설정된다.

상기 실시형태에서는, 물품(A)에 대해, 이물(F)의 종류마다, 감도 레벨마다 최적의 알고리즘을 하나 설정하는 예를 들어 설명하였으나, 2개 이상이 선택되며, 미리 선택된 화상 처리 알고리즘으로서 설정될 수 있다.

상기 실시형태에서는, 취득부(22)는 합성 투과 화상(P13)의 생성 방법의 예로서, 물품(A)에 전자파를 투과시킴으로써 얻어지는 투과 화상(양품 투과 화상(PA1))에, 이물 투과 화상(PF)을 합성하는 것에 의해 생성되는 예를 들어 설명하였으나 이것에 한정되지 않는다. 예를 들면, 양품 투과 화상(PA1)을 구성하는 화소의 적어도 일부의 화소값을, 전자파의 흡수 특성 등에 기초하여 결정되는 소정의 화소값을 기초하여 변경하는 처리를 행할 수 있다. 이와 같은 처리는 컴퓨터 프로그램에 의해 처리될 수 있다.

또, 상기 실시형태에서는, 검사 장치가 X선 검사 장치(1)인 형태를 일례로 설명하였다. 그러나, 본 개시에 따른 검사 장치는 X선 검사 장치(1)에 한정되지 않고, 전자파를 이용하여 물품(A)의 이물 검사를 행하는 장치일 수 있다. 여기서, 전자파란 X선, 근적외선, 빛, 기타 전자파이다. 또, 물품(A)의 종류는 특별히 한정되지 않고, 다양한 물품(A)을 검사 대상으로 할 수 있다. 이와 같이, 이물의 종류는 특히 한정되지 않고, 다양한 이물을 검사 대상으로 할 수 있다.

Claims

물품에 전자파를 투과시킴으로써 얻어지는 투과 화상에 대해, 복수의 화상 처리 알고리즘 중에서 미리 선택된 화상 처리 알고리즘을 사용하여 화상 처리하고, 그 화상 처리 결과에 기초하여 상기 물품에 포함되는 이물(異物)의 유무를 검사하는 검사 장치로서,
복수의 화상 처리 필터를 결합한, 복수의 상기 화상 처리 알고리즘을 기억하는 기억부,
이물을 부여한 상기 물품에 전자파를 투과시킴으로써 얻어지는 투과 화상, 또는 상기 물품에 전자파를 투과시킴으로써 얻어지는 투과 화상에 가상적으로 상기 이물을 합성하는 것에 의해 생성되는 합성 투과 화상을 기준 투과 화상으로서 취득하는 취득부,
상기 기억부에 기억된 복수의 상기 화상 처리 알고리즘에 의해 상기 기준 투과 화상을 각각 처리하는 것에 의해 얻어지는 평가 화상에 기초하여, 각각의 상기 화상 처리 알고리즘에 대한 상기 이물의 검출 정밀도를 평가하는 평가부,
상기 평가부에서의 평가에 기초하여, 상기 화상 처리 알고리즘의 적어도 하나를 상기 미리 선택된 화상 처리 알고리즘으로서 설정하는 설정부
를 포함하고,
상기 취득부는, 상기 투과 화상에서 배경에 대응하는 부분에 대한 상기 이물에 대응하는 부분의 밝기의 변화인 제1 변화량과, 상기 투과 화상에서, 상기 물품에 대응하는 부분에 대한 상기 이물에 대응하는 부분의 제2 변화량을 취득하고, 상기 제1 변화량과 상기 제2 변화량 중 적어도 일방에 기초하여, 상기 합성 투과 화상을 구성하는 각각의 화소의 밝기를 보정하고,
상기 평가부는, 상기 평가 화상의 상기 이물에 대응하는 부분과 상기 이물 이외의 상기 물품에 대응하는 부분과의 밝기의 차이에 기초하여 상기 검출 정밀도를 평가하는, 검사 장치.
제1항에 있어서,
상기 합성 투과 화상은 상기 물품에 전자파를 투과시킴으로써 얻어지는 투과 화상의 적어도 일부에, 상기 이물에 전자파를 투과시킴으로써 얻어지는 투과 화상을 합성하는 것에 의해 생성되는, 검사 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 평가부는 상기 평가 화상의 상기 이물에 대응하는 부분의 평균 밝기, 상기 이물에 대응하는 부분의 최소 밝기, 및 상기 이물 이외의 상기 물품에 대응하는 부분의 최대 밝기에 기초하여 산출되는 득점에 기초하여 상기 검출 정밀도를 평가하는, 검사 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 취득부는 벨트 컨베이어에 재치(載置)된 상태로 반송(搬送)되는 상기 이물에 전자파를 투과시킴으로써 얻어지는 투과 화상에 기초하여, 전자파의 투과량이 클수록 어둡게 나타나고, 상기 투과량이 작을수록 밝게 나타나며, 상기 투과 화상으로부터 상기 이물에 대응하는 부분과 상기 이물의 주위 배경에 대응하는 부분을 잘라낸 이물 투과 화상을 생성하고, 상기 이물 투과 화상을 구성하는 각각의 화소의 밝기로부터 상기 이물 투과 화상에서의 밝기의 최빈값이 되는 밝기를 차감하는 것에 의해, 상기 배경에 대응하는 부분의 밝기를 0로 하는 가상 이물 화상을 생성하고, 상기 물품에 전자파를 투과시킴으로써 얻어지는 투과 화상에 상기 가상 이물 화상을 합성하는 것에 의해 상기 합성 투과 화상을 생성하는, 검사 장치.
제4항에 있어서,
상기 취득부는,
상기 이물 투과 화상에서의 상기 배경에 대응하는 부분에 대한 상기 이물에 대응하는 부분의 밝기의 변화인 제1 변화량,
상기 이물이 포함되는 상기 물품에 전자파를 투과시킴으로써 얻어지는 투과 화상에서, 상기 물품에 대응하는 부분에 대한 상기 이물에 대응하는 부분의 제2 변화량을 취득하고,
상기 취득부는 상기 제1 변화량과 상기 제2 변화량에 기초하여, 상기 합성 투과 화상을 구성하는 각각의 화소의 밝기를 보정하는, 검사 장치.
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