CN101322009B - X射线检查装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种X射线检查装置(10)，该X射线检查装置(10)能够排除X射线的能量特性、固有滤波器等各种不确定因素的影响，高精度地推定物质的质量。在该X射线检查装置(10)中，用于控制的计算机(20)的功能模块，包括：取样图像取得部(31)、理想曲线制作部(32)、曲线调整部(33)、和质量推定部(34)。取样图像取得部(31)取得10张预先知道实际质量的商品(G)的X射线透过图像。理想曲线制作部(32)根据表示X射线透过图像所包含区域的亮度与其推定质量的关系的数学式，制作表。曲线调整部(33)参照输入的各X射线透过图像的实际质量，调整表，使得推定质量接近实际质量。质量推定部(34)根据调整后的表，求取每单位区域的推定质量，然后将这些推定质量合计，求取商品(G)的推定合计质量。

Description

X射线检查装置 

技术领域

本发明涉及X射线检查装置，其根据对物质进行照射后的X射线透过图像，推定物质的质量。 

背景技术

近年来，人们使用一种X射线质量推定装置，该X射线质量推定装置对被测定物照射X射线，然后根据透过的X射线量推定(算出)被测定物的质量。 

在该X射线质量推定装置中，取得被测定物的X射线透过图像，利用物质厚度越大、X射线透过图像拍摄得越暗的性质，根据X射线透过图像中包含的每单位区域的亮度，例如，根据如果亮度低则质量大、如果亮度大则质量小的情况推定质量。 

具体而言，当设定没有物质时的图像亮度为I₀，X射线透过物质的部分的图像亮度为I，物质的厚度为t时，这些参数之间的关系可以通过以下的关系式(1)表示： 

I/I₀＝e^-μt......(1) 

式中，μ是由X射线能量和物质的种类决定的射线质量系数，表示值越大越能够吸收X射线。 

另外，为了根据图像的亮度推定物质的厚度，使用以下的关系式(2)： 

t＝-1/μ×ln(I/I₀)......(2) 

为了将这些参数变换成质量m，能够利用乘以适当的系数后的以下的关系式(3)表示： 

m＝ct＝-c/μ×ln(I/I₀)＝-αln(I/I_O)......(3) 

(其中，c为用于将物质的厚度变换成质量m的系数)。 

通常，由于X射线透过图像由多个像素构成，所以对每个像素求取m，通过将整个图像的m相加能够推定物质整体的质量。如果利用公式表示，则能够用以下数学式(4)表示： 

M＝∑∑m(x，y)......(4) 

例如，在专利文献1中公开有一种X射线质量推定装置，该X射线质量推定装置对被测定物照射X射线，然后检测透过的X射线，根据透过的X射线量，按照每单位透过区域使用规定的公式计算被测定物的质量，在透过X射线的全部透过区域上对算出的被测定物的每单位透过区域的单位质量进行积分，由此，算出被测定物的全体质量。 

专利文献1：日本特开2002-296022号公报(2002年10月9日公开)。 

发明内容

然而，在上述现有的X射线质量推定装置中存在以下问题。 

即，在上述公报所公开的X射线质量推定装置中，根据规定公式计算每单位透过区域的物质的质量，在全部区域上对单位质量进行积分，求出总质量，但X射线光子能量为连续光谱，不是单一的能量，因此利用基于数字公式的质量推定方法，不能高精度地进行质量推定。 

而且，由于X射线透过图像的亮度，除了物质的厚度以外，例如还因固有滤波器、X射线检测装置的能量特性、伽马校正等图像前处理等不确定因素的影响而变化，因此存在不能推定检查对象物的正确的质量的情况。 

本发明的目的是提供能够排除X射线的能量特性、固有滤波器等各种不确定因素的影响，高精度地推定质量的X射线检查装置。 

本发明第一方面的X射线检查装置为，根据对检查对象物照射的X射线的透过量推定检查对象物的重量的X射线检查装置，其具有：照射部、X射线检测部、取样(sample)图像取得部、输入部、理想曲线制作部、曲线调整部、和质量推定部。照射部向检查对象物照射X射线。X射线检测部对从照射部照射且透过检查对象物的X射线量进行检测。取样图像取得部根据对多个检查对象物进行照射并在X射线检测部检测出的X射线量，取得各自的X射线透过图像。输入部输入取得有X射线透过图像的各检查对象物的实际质量。理想曲线制作部制作表示X射线透过图像所包含的各单位区域的亮度和与之对应的各单位区域的质量的关系的理想曲线。曲线调整部根据由输入部输入的 实际质量，按照各灰度等级(gradation level)调整在理想曲线制作部制作的理想曲线。质量推定部根据在曲线调整部按照各灰度等级调整后的理想曲线推定检查对象物的质量。 

在此，对知道实际质量的多个检查对象物照射X射线，在取得各自的取样图像(X射线透过图像)后，制作表示取样图像所包含的各单位区域的质量与该单位区域的亮度的关系的理想曲线。 

然后，比较根据该理想曲线推定的检查对象物的质量和检查对象物的实际质量，调整理想曲线，使得检查对象物的质量接近实际质量，然后根据调整后的曲线，并根据实际进行检查而取得的X射线透过图像所包含的各单位区域的亮度，推定检查对象物的质量。 

此处，所谓理想曲线，为表示每单位区域的亮度与其质量的关系的图或表所表示的曲线，由数学式表示。 

通常，如上所述，在求取表示由数学式表示的每单位区域的亮度与质量的关系的理想曲线并求取推定质量的方法中，例如因固有滤波器、X射线检测装置的能量特性、伽马校正等图像的前处理等数学式中不包含的各种不确定因素，使得在实际的质量和理想曲线之间产生误差。因此，利用依赖由该数学式表示的理想曲线的质量推定方法，难以正确地推定质量。 

利用本发明的X射线检查装置，在推定上述那样的检查对象物的质量时，在制作理想曲线后，例如按照各灰度等级调整理想曲线，使得根据该理想曲线算出的推定质量接近实际质量。 

由此，通过根据实际质量适当地调整根据多个取样图像取得的理想曲线，能够得到正确地表示每单位区域的亮度和质量的理想曲线。结果，取得实际的检查对象物的X射线透过图像，合计根据该调整后的理想曲线计算出的每单位区域的质量，推定检查对象物的质量，由此，能够得到比现有技术具有更高精度的推定质量。 

本发明第二方面的X射线检查装置为第一方面发明的X射线检查装置，曲线调整部对于与每单位区域的亮度a对应的推定质量m(a)，就±x％分别求取推定质量m+(a)和m-(a)，从这些推定质量中选择偏差最小的推定质量来置换推定质量m(a)，并调整理想曲线。 

这里，对于由m(a)表示的X射线透过图像所包含的每单位区域的 

检查对象物的推定质量，求取为±x％的推定质量m-(a)和m+(a)，从其中选择偏差最小的表(图表)，将推定质量m(a)置换为该值，由此，调整理想曲线。 

由此，通过稍微移动推定质量m(a)并选择最没有偏差的表(图表)，能够更适当地修正理想曲线，求取高精度的推定质量。 

本发明第三方面的X射线检查装置为第二方面发明的X射线检查装置，曲线调整部反复进行推定质量m(a)的置换直到亮度a为规定的灰度等级。 

这里，例如每10个灰度等级即增大亮度a，并从最小10灰度等级至最大210灰度等级反复进行上述推定质量m(a)的置换。 

由此，在各灰度等级，能够均匀地进行使理想曲线接近实际质量的调整。结果，由于能够按照各灰度等级适当地调整理想曲线，所以能够得到更高精度的推定质量。 

本发明第四方面的X射线检查装置为第二或第三方面发明的X射线检查装置，曲线调整部反复进行上述推定质量m(a)的置换，直到推定质量m(a)的偏差在规定的范围内。 

这里，反复进行由曲线调整部进行的理想曲线的调整，直到推定质量m(a)的偏差在规定范围内。 

由此，通过在没有偏差的状态下反复进行曲线的调整，直到使得推定质量m(a)接近实际质量，能够更适当地进行理想曲线的调整。结果，能够取得更高精度的调整后的理想曲线，从而取得与实际质量接近的高精度的推定质量。 

而且，当组合直到该偏差在规定范围内的条件、和直到为规定灰度等级的条件时，能够对在整个灰度等级上被适当地调整、且偏差小的理想曲线进行调整。结果，能够取得更高精度的调整后的理想曲线，并取得接近实际质量的高精度的推定质量。 

本发明第五方面的X射线检查装置为第二～第四方面发明的任一发明的X射线检查装置，曲线调整部仅反复进行规定次数的推定质量m(a)的置换。 

这里，仅反复进行规定次数的曲线调整部进行的理想曲线的调整。 

由此，因为当规定次数的置换结束时能够可靠地结束置换处理， 所以能够高效率地进行理想曲线的调整。结果，能够高效率地取得高精度的调整后的理想曲线，并取得接近实际质量的高精度的推定质量。而且，当与上述各种结束条件组合时，能够取得高精度地调整过的理想曲线，并正确地进行质量的推定。 

本发明第六方面的X射线检查装置为第二或第三方面发明的X射线检查装置，曲线调整部反复进行上述推定质量m(a)的置换直到经过规定时间。 

这里，反复进行由曲线调整部进行的理想曲线的调整，直到经过规定时间。 

由此，因为当经过规定时间时置换就结束，所以推定质量m(a)的置换处理不会为长时间。结果，能够高效率地取得高精度的调整后的理想曲线，并取得接近实际质量的高精度的推定质量。而且当与上述各种结束条件组合时，能够取得高精度地调整过的理想展线，正确地进行质量的推定。 

本发明第七方面的X射线检查装置为第一～第三方面发明的任一发明的X射线检查装置，理想曲线制作部每10灰度等级使亮度a变化，计算推定质量m(a)，并线性插补其之间的值，由此制作理想曲线。 

这里，通过线性插补将亮度a代入用于每10灰度等级制作理想曲线的数学式而得到的推定质量m(a)之间的值，制作理想曲线。 

由此，因为能够高效率地制作理想曲线，所以能够高效率地取得高精度的推定质量。 

本发明第八方面的X射线检查装置为第一～第三方面发明的任一发明的X射线检查装置，理想曲线制作部根据表示X射线透过图像所包含的每单位区域的亮度a与其推定质量m(a)的关系的规定的数学式，制作表示亮度a和推定质量m(a)的关系的表。 

这里，根据表示X射线透过图像所包含的单位区域的亮度a和与该区域对应的推定质量m(a)的关系的规定的数学式制作表，然后根据输入的实际质量调整表，使得接近实际质量。 

由此，通过根据该表在表所包含的值之间插补，能够制作理想曲线并调整理想曲线。结果，与将亮度a代入数学式中计算推定质量m(a)的情况相比，能够大幅地缩短推定质量m(a)的计算时间。 

本发明第九方面的X射线检查装置为第一～第三方面发明的任一发明的X射线检查装置，单位区域为X射线透过图像所包含的1个像素。 

这里，利用X射线透过图像所包含的像素单位，推定与各自的亮度(灰度等级)对应的质量。 

由此，通过按照每个作为X射线透过图像的最小单位的像素求取推定质量并将它们加以合计，能够高精度地求取检查对象物的推定质量。 

本发明的X射线检查程序为，一种根据对检查对象物照射的X射线的透过量推定检查对象物的重量的X射线检查程序，其使计算机执行具有第一～第五步骤的X射线检查方法。在第一步骤中，检测对多个检查对象物照射的X射线量，根据检测出的X射线量取得各自的X射线透过图像。在第二步骤中，输入在第一步骤中取得的X射线透过图像的各自的检查对象物的实际质量。在第三步骤中，制作根据X射线透过图像所包含的各单位区域的亮度和与之对应的各单位区域的质量而表示的理想曲线。在第四步骤中，根据在第二步骤中输入的实际质量，按照各灰度等级调整在第三步骤中制作的理想曲线。在第五步骤中，根据在上述第四步骤中按照各灰度等级调整后的理想曲线，推定检查对象物的质量。 

这里，对知道实际质量的多个检查对象物照射X射线，在取得各自的取样图像(X射线透过图像)后，制作表示取样图像所包含的每单位区域的质量和该单位区域的亮度间的关系的理想曲线。然后，比较根据该理想曲线推定的检查对象物的质量和检查对象物的实际质量，调整理想曲线，使得检查对象物的推定质量接近实际质量，然后，根据调整后的曲线，根据实际地进行检查而取得的X射线透过图像所包含的各单位区域的亮度，推定检查对象物的质量。 

在此，所谓理想曲线为表示每单位区域的亮度和其质量的关系的图表或由表表示的曲线，由数学式表示。 

通常，如上所述，在求取表示由数学式表示的每单位区域的亮度与质量的关系的理想曲线并求取推定质量的方法中，例如因固有滤波器、X射线检测装置的能量特性、伽马校正等图像的前处理等数学式 中不包含的各种不确定因素，使得在实际的质量和理想曲线之间产生误差。因此，利用依赖由该数学式表示的理想曲线的质量推定方法，难以正确地推定质量。 

利用本发明的X射线检查程序，在推定上述那样的检查对象物的质量时，在制作理想曲线后，例如按照各灰度等级调整理想曲线，使得根据该理想曲线算出的推定质量接近实际质量。 

由此，通过根据实际质量适当地调整根据多个取样图像取得的理想曲线，能够得到正确地表示每单位区域的亮度和质量的理想曲线。结果，取得实际的检查对象物的X射线透过图像，合计根据该调整后的理想曲线计算出的每单位区域的质量，推定检查对象物的质量，由此，能够得到比现有技术具有更高精度的推定质量。 

本发明第十一方面的X射线检查装置为第一～第三方面发明的任一发明的X射线检查装置，理想曲线制作部每10灰度等级使亮度a变化，并计算推定质量m(a)，对线性插补过其之间的值的函数计算移动平均，制作理想曲线。 

由此，因为能够使理想曲线成为光滑的曲线，所以与单纯连接计算出的推定质量值m(a)并进行过线性插补的图表相比，能够减少质量推定值m(a)的摆动(不连续的变化)，能够更高精度地计算推定质量。 

本发明第十二方面的X射线检查装置为第一～第三方面发明的任一发明的X射线检查装置，理想曲线制作部每10灰度等级使亮度a变化，并计算推定质量m(a)，曲线插补其之间的值，制作理想曲线。 

在此，上述曲线插补例如能够通过使用贝塞尔曲线(Bezier Curve)(以n次函数进行近似的方法)、样条曲线(spline curve)等的插补方法而进行。 

由此，因为能够使理想曲线成为光滑的曲线，与单纯连接计算出的推定质量值m(a)并进行过线性插补的图表相比，能够减少质量推定值m(a)的摆动(不连续的变化)，能够更高精度地计算推定质量。 

附图说明

图1为本发明的一个实施方式的X射线检查装置的外观立体图。 

图2为表示图1的X射线检查装置的前后的结构的图。 

图3为图1的X射线检查装置的屏蔽盒(shield box)内部的简易结构图。 

图4为表示图1的X射线检查装置的异物混入检查的原理的示意图。 

图5为表示具有图1的X射线检查装置的控制计算机的结构的控制模块图。 

图6为通过图5的控制计算机包括的CPU读入X射线检查程序而制作的功能模块图。 

图7为表示X射线透过图像所包含的每单位区域的图像的亮度和该部分的物质的厚度的关系的图表。 

图8为表示10张在图1的X射线检查装置中取得的商品的X射线透过图像的图。 

图9为表示根据图1的X射线检查装置的X射线检查程序的质量推定方法的流程的流程图。 

图10(a)为表示使系数α优化之前的表m(a)的图表。(b)为表示使系数α优化后的表m(a)的图表。 

图11(a)～(c)为表示使变换表m(a)优化的过程的图表。 

图12(a)为表示作为商品G的X射线透过图像的一个例子，粉末在袋内大致均匀地存在的状态的图。(b)表示粉末在袋内以集中于一部分的状态存在的图。 

图13为表示通过本发明的X射线检查装置，使用优化后的变换表m(a)和优化前的变换表求得的图12(a)和图12(b)所示的商品的推定质量的比较结果的图。 

图14为表示在本发明的另一实施方式的X射线检查装置中执行的X射线检查方法的处理的流程的流程图。 

图15为表示在本发明的又一实施方式的X射线检查装置中执行的X射线检查方法的处理的流程的流程图 

图16为表示在图15的流程图中实施的曲线插补的概念的说明图。 

符号的说明 

10 X射线检查装置 

11 屏蔽盒 

11a 开口 

12  传送装置 

12a 传送带 

12b 传送装置框架 

12c 开口部 

12f 传送装置电机 

12g 旋转编码器 

13X 射线照射器(照射部) 

14X 射线线阵(line)传感器(X射线检测部) 

14a 像素 

15  光电传感器 

16  遮蔽幕 

20  控制计算机(取样图像取得部、理想曲线制作部、曲线调整部、质量推定部) 

21  CPU 

22  ROM 

23  RAM 

24  USB(外部连接端子) 

25  CF(紧凑式闪存：注册商标) 

26  监视器(输入部) 

31  取样图像取得部 

32  表制作部(理想曲线制作部) 

33  表调整部(曲线调整部) 

34  质量推定部 

60  前段传送装置 

70  分类机构 

70a 臂 

80  流水线传送装置 

G   商品(检查对象物) 

具体实施方式

以下，利用图1～图13，对本发明的一个实施方式的X射线检查装置进行说明。 

(X射线检查装置10的整体结构) 

如图1所示，本实施方式的X射线检查装置10例如为，在食品等商品的生产线上对袋装的粉末汤等商品(参照图12(a)等)的质量进行推定的装置。X射线检查装置10向连续地搬运过来的商品照射X射线，检测透过商品的X射线量并根据制作的X射线图像推定商品的质量，检查推定的质量是否在规定的范围内。 

如图2所示，作为X射线检查装置10的检查对象的商品(检查对象物)G通过前段传送装置60搬运到X射线检查装置10中。根据在X射线检查装置10中取得的X射线透过图像推定商品G的质量。利用该X射线检查装置10的质量的推定结果，被发送至配置在X射线检查装置10的下游侧的分类机构70。当在X射线检查装置10中判断商品G为规定范围内的质量时，分类机构70将商品直接送至正规的流水线传送装置(line conveyor)80上。另一方面，当在X射线检查装置10中判断商品G为规定范围外的质量时，则以下游侧的端部为旋转轴的臂70a以阻挡搬送通路的方式转动。由此，能够通过配置在偏离搬送通路的位置上的次品回收箱90回收判断为质量在规定范围外的商品G。 

如图1所示，X射线检查装置10主要具有屏蔽盒11、传送装置12、遮蔽幕16、和带有触摸面板功能的监视器(输入部)26。而且，如图3所示，在其内部具有X射线照射器(照射部)13、X射线线阵传感器(X射线检测部)14、控制计算机(取样图像取得部、理想曲线制作部、曲线调整部、质量推定部)20(参照图5)。 

(屏蔽盒11) 

屏蔽盒11在商品G的入口侧和出口侧的两个面上具有搬入搬出商品用的开口11a。在该屏蔽盒11中收纳有传送装置12、X射线照射器13、X射线线阵传感器14、和控制计算机20等。 

另外，如图1所示，为了防止X射线泄漏到屏蔽盒11的外部，利用遮蔽幕16阻挡开口11a。该遮蔽幕16具有含有铅的橡胶制的幕部，在商品被搬入搬出时，被商品推开。 

另外，在屏蔽盒11的正面上部，除了监视器26以外，还配置有钥匙***口、电源开关等。 

(传送装置12) 

传送装置12是用于在屏蔽盒11内搬送商品的装置，由图5的控制模块包括的传送装置电机12f驱动。传送装置12的搬送速度通过控制计算机20进行的传送装置电机12f的逆变器控制(inverter-control)被精密地控制，使得成为操作者输入的设定速度。 

另外，如图3所示，传送装置12具有传送带12a、和传送装置框架12b，以相对于屏蔽盒11能够取出的状态安装。这样，在进行食品等的检查的情况下，为了保持屏蔽盒11内清洁，能够取出传送装置，频繁地将其洗净。 

传送带12a为无端状的带，被传送装置框架12b从带的内侧支撑。于是，通过接受传送装置电机12f的驱动力并进行旋转，将载置在带上的物体向规定的方向搬送。 

传送装置框架12b从无端状带的内侧支撑传送带12a，并且，如图3所示，在与传送带12a的内侧的面相对的位置上，在与搬送方向成直角的方向上具有长开口的开口部12c。开口部12c形成于传送装置框架12b上的连接X射线照射置13和X射线线阵传感器14的线上。换言之，开口部12c形成于传送装置框架12b的来自X射线照射器13的X射线的照射区域，使得透过商品G的X射线不被传送装置框架12b阻挡。 

(X射线照射器13) 

如图3所示，X射线照射器13配置在传送装置12的上方，通过形成于传送装置框架12b的开口部12c，向配置在传送装置12的下方的X射线线阵传感器14呈扇形形状地照射X射线(参照图3的斜线部分)。 

(X射线线阵传感器14) 

X射线线阵传感器14配置在传送装置12(开口部12c)的下方，检测透过商品G、传送带12a的X射线。如图3和图4所示，X线线阵传感器14由在与传送装置12的搬送方向垂直的方向上成一条直线地水平配置的多个像素14a构成。 

另外，图4为分别表示X射线检查装置10内的照射状态、和这时在构成线阵传感器14的各像素14a中检测出的X射线量的图表。 

(监视器26) 

监视器26为全点阵(full-dot)显示的液晶显示器。并且，监视器26具有触摸面板功能，显示催促输入与初期设定、质量推定后的判定等相关的参数等的画面。 

另外，监视器26还能够显示商品G的X射线透过图像，该X射线透过图像根据X射线线阵传感器14的检测结果被制作后，还被施加过图像处理。这样，能够使使用者在视觉上认识商品G的袋内的粉末集中于一部分等的状态。 

(控制计算机20) 

控制计算机20在CPU21中执行控制程序中包含的图像处理程式(routine)、检查判定处理程式等。并且，控制计算机20在CF(紧凑型闪存：注册商标)25等存储部中保存积蓄与不良商品对应的X射线图像、检查结果、X射线图像的校正用数据等 

作为具体的结构，如图5所示，控制计算机20搭载CPU21，并且作为CPU21控制的主存储部搭载有ROM22、RAM23和CF25。 

在CF25中存储有用于控制各部位的各种程序、与成为质量推定的基础的X射线透过图像相关的信息等。 

而且，控制计算机20具有：控制监视器26的数据显示的显示控制电路、从监视器26的触摸面板输入键输入数据的键输入电路、用于进行未图示的印刷机的数据打印的控制等的I/O端口、和作为外部连接端子的USB24等。 

而且，CPU21、ROM22、RAM23、CF25等通过地址总线、数据总线等总线相互连接。 

而且，控制计算机20与传送装置电机12f、旋转偏码器12g、X射线照射器13、X射线线阵传感器14、和光电传感器15等连接。 

利用控制计算机20接收在安装在传送装置电机12f上的旋转偏码器12g中检测出的传送装置12的搬送速度。 

另外，控制计算机20接收来自光电传感器15的信号，对作为被检查物的商品G到达X射线线阵传感器14的位置的时间进行检测， 其中，上述光电传感器15作为由夹住传送装置而配置的一对投光器和受光器构成的同步传感器。 

(由控制计算机20制作的功能模块) 

在本实施方式中，控制计算机20所包括的CPU21读入存放在CF25中的X射线检查程序，制作图6所示的功能模块。 

具体而言，在控制计算机20内，如图6所示，作为功能模块制作取样图像取得部31、表制作部(理想曲线制作部)32、表调整部(曲线调整部)33和质量推定部34。 

取样图像取得部31，对于10个预先知道质量的袋装粉末汤的商品G取得X射线透过图像(以下，将10个商品G的各自的质量表示为“实际质量”。) 

表制作部32，对于在取样图像取得部31中取得的各个单位区域(1个像素)的亮度a，根据用于计算该区域的推定质量m的以下的数学式(3)，制作表(理想曲线)m(a)。 

m＝ct＝-c/μ×ln(I/I₀)＝-αln(I/I₀)……(3) 

(其中，m：推定质量，c：用于从物质的厚度变换为质量的系数，t：物质厚度，I：没有物质时的亮度；I₀：透过物质时的亮度，μ：射线吸收系数) 

表调整部33对通过监视器26输入的10个商品G的各自的实际质量和合计利用上述表(理想曲线)求得的各灰度等级的推定质量后的合计推定质量进行比较，并调整表，使得合计推定质量接近实际质量。 

质量推定部34根据在表调整部33调整过的表(理想曲线)，并按照每个单位区域(1个像素)的亮度，取得各单位区域的推定质量，将这些推定质量合计从而计算出商品G的推定质量。 

另外，关于利用这些功能块的质量推定的方法，在后面叙述。 

(利用控制计算机20的质量推定的流程) 

一般而言，如果对由上述数学式(1)那样的指数函数表示的图表(I/I₀＝e^-μt)、和表示实际的质量的图表进行比较，则可知，在取得的X射线透过图像中物质的厚度与该部分的亮度(将没有物质时的亮度标准化为1.0的亮度)的关系会产生图7所示那样的误差。特别是，在表 示实际的质量的图表中，在厚度t比较小的区域亮度急剧降低。这是以下情况引起的，能量比较小的X射线先被吸收，越通过物质则X射线的射线性质变得越硬。而且，如上所述，X射线透过图像的亮度，除了X射线的能量分布、物质的厚度以外，还包含有无使用固有滤波器、X射线检测装置的能量特性、伽马校正等图像处理等不确定因素。 

在此，在图8中表示使用实际质量为8.0g的商品G而求得推定质量的10个X射线透过图像。与其他X射线透过图像相比可知，在粉末集中在袋内的一处的下段左端和下段中央的X射线透过图像中，推定质量为比作为实际质量的8.0g大的数值。 

在本实施方式的X射线检查装置10中，根据以上的问题，对于商品G，为了排除袋内的粉末集中于一处的情况、各种不确定因素的影响，从而进行高精度的质量推定，根据图9所示的流程图进行质量的推定。 

即，在步骤S1中，例如将1.0代入上述数学式(3)的α中，将与图像亮度(灰度等级)a(0～220)对应的推定质量m(a)制作成表。根据数学式(3)制作的表首先每10灰度等级地使亮度a变化，并将其存放在与m(a)相当的表上，利用线性插补求取其之间的数值。这样，在控制计算机20的表制作部32，制作图10(a)所示的表示亮度和推定质量m(a)的关系的表(理想曲线)。另外，考虑到如果根据数学式(3)求出所有亮度的推定质量则会耗费过多的时间，在此，利用数学式(3)每间隔10灰度等级求取其推定质量，然后通过线性插补求取其之间的值。 

在步骤S2中，如图8所示，向预先知道实际质量为8.0g的10个商品G照射X射线，在取样图像取得部31取得10张X射线透过图像。然后，对于取得的10张X射线透过图像，利用表m(a)变换计算出推定质量，并求取它们的平均值Mave。而且，为了得到广范围的亮度数据，10个取样图像优选为混合存在有粉末在袋内集中于一处、均匀分布等的图像。 

在步骤S3中，变更m(a)，使得在步骤S2中求得的平均值Mave根据以下的关系式(5)与检查物质量Mt相等，设定图10(b)中的实线所示的变更后的表为初期表(理想曲线)。而且，在图10(b)中 以虚线表示变更前的表，以实线表示变更后的初期表(理想曲线)。 

m(a)＝m(a)×Mt/Mave......(5) 

在步骤S4中，将10代入数学式(3)的亮度a中，求取推定质量m(a)。在此，之所以将亮度a从10开始依次代入20、30......，是因为如果代入亮度0则推定质量为无限大。因此，也可以从将1代入亮度a的位置开始，以下依次代入11、21、31......从而求取推定质量。 

在步骤S5中，为了探讨使表m(a)上下稍微移动后的变化，对表m(a)进行±2％并重新制作表m+(a)和m-(a)。这时，通过在m(a-10)和m(a)之间进行线性插补求取a-10和a之间的表，并通过在m(a)和m(a+10)之间进行线性插补求取a和a+10之间的表，由此制作各表m+(a)、m-(a)。 

在步骤S6中，根据在步骤S5中新制作的两个表m+(a)和m-(a)、以及原来的表m(a)，分别对10张X射线透过图像计算推定质量。 

在步骤S7中，从在步骤S6中通过三个表m(a)、m+(a)、m-(a)计算出的10张X射线透过图像的推定质量中，选择标准偏差最小的(偏差小的)表，将该表与m(a)置换。 

例如，在某亮度(灰度等级)a中，当m+(a)比m(a)的标准偏差小时，对于与其亮度a相当的部分，将表m(a)置换为表m+(a)。另一方面，当m(a)比m+(a)的标准偏差小时，对于与其亮度a相当的部分，不置换表m(a)，维持原状。 

具体而言，如图11(a)所示，在亮度a＝10的部分中，比较以实线表示的表m(10)、以上侧的虚线表示的表m+(10)、以及以下侧的虚线表示的表m-(10)的标准偏差，选择标准偏差最小的m+(10)。于是，如图11(b)所示，在亮度a＝10的部分上，表m(10)置换为表m+(10)。 

在步骤S8中，判定亮度a是否为210，当为No时，进入步骤S10，每次将亮度a增加10，并反复进行上述步骤S7中的m(a)的置换处理，直到a＝210为止。 

即，在亮度a＝20、30、40......时同样地反复进行表的置换，制作图11(c)中以实线表示的表。 

其中，该步骤S7中的处理与表调整部33的表、即理想曲线的调 整处理相当。 

在步骤S9中，根据通过置换处理得到的调整后的表m(a)求取10张X射线透过图像的质量，判定其偏差是否在0.1g以下。在此，当比0.1g大时，回到步骤S4反复进行上述处理，直到偏差为0.1g以下为止。 

在本发明的X射线检查装置10中，经过以上的处理，制作用于从拍摄的商品G的X射线透过图像推定商品G的质量的变换表m(a)(参照图11(c))。这样，通过使用图11(c)所示的优化的调整后的变换表m(a)进行作为检查对象的商品G的质量推定，与依靠现有的数学式的质量推定方法相比，能够得到高精度的质量推定结果。 

在此，对于实际质量为10.0g的商品G，在图13中表示使用优化前后的变换表进行检查的结果。 

如图12(a)和图12(b)所示，可知，在将变换表m(a)优化之前的结果中，袋内粉末均匀的商品(10.34g)和集中于一处的商品(9.79g)的推定质量的误差为0.55g，与此相对，在根据上述图9所示的流程图将变换表m(a)优化后的结果中，袋内粉末均匀的商品(10.03g)和集中于一处的商品(9.95g)的推定质量的误差为0.08g，变得很小。而且，关于根据优化后的变换表求得的推定质量，对于均匀的商品、集中于一处的商品这两者，相对于实际质量10.0g的误差从之前的0.34g、0.21g大幅减少至0.03g、0.05g。 

这样，从图13所示的结果可知，通过利用根据图9所示的流程图进行优化后的变换表m(a)计算推定质量，能够比现有技术更正确地求得商品G的推定质量。 

(本X射线检查装置10的特征) 

(1)如图5所示，在本实施方式的X射线检查装置10中，搭载在控制计算机20中的CPU21读入存放在CF25中的X射线检查程序，形成图6所示的功能模块。该功能模块包括取样图像取得部31、表制作部32、表调整部33、和质量推定部34。取样图像取得部31取得10张预先知道实际质量的商品G的X射线透过图像。表制作部32根据表示X射线透过图像包含的每单位区域的亮度与该部分的推定质量的关系的上述数学式(3)，制作表(理想曲线)m(a)。表调整部33参照通过监视器26输入的各X射线透过图像的实际质量，每10个灰度等 级调整表m(a)，使得推定质量接近实际质量。质量推定部34，根据调整后的表m(a)求取每单位区域的推定质量，将这些推定质量合计从而求取商品G的推定合计质量。 

这样，通过使用参照实际质量调整后的表m(a)求取推定质量，与直接使用根据数学式(3)制作的表m(a)求取推定质量的现有方法相比，能够求得更接近实际质量的高精度的推定质量。 

(2)使用本实施方式的X射线检查装置10，对于由表制作部32制作的表m(a)，制作±2％后的新表m+(a)、m-(a)，如图11(a)～图11(c)所示，按照每个规定的灰度等级，比较这些表m(a)，m+(a)，m-(a)，反复置换标准偏差最小的表为m(a)，并调整表m(a)。 

这样，因为能够对根据数学式(3)制作的表m(a)进行优化，使得能够推定更接近实际质量的质量，所以能够比现有技术求取更高精度的推定质量。 

(3)如图9的步骤S8所示，使用本实施方式的X射线检查装置10，反复进行上述表m(a)的优化处理(置换)，直到亮度a从10灰度等级每次增大10灰度等级至210灰度等级。 

这样，通过设定规定灰度等级数作为表m(a)的优化处理结束条件，能够得到各个灰度等级(亮度)的优化的表m(a)。结果是，能够得到更高精度的推定质量。 

(4)如图9的步骤S9所示，使用本实施方式的X射线检查装置10，反复进行上述表m(a)的优化处理(置换)，直到求得的10个X射线透过图像的推定质量的偏差在0.1g以下。 

这样，通过反复进行作为求取推定质量的基础的表m(a)的优化处理，直到偏差为规定量以下，能够更精细地将表m(a)优化并求得高精度的推定质量。另外，如图9的步骤S8、步骤S9所示，作为表m(a)的优化处理的结束条件，通过组合直到规定灰度等级为止的第一条件、和直到偏差在规定量以下的第二条件，能够进行更详细的表m(a)的调整，因此能够求得更高精度的推定质量。 

(5)如图9的步骤S1所示，使用本实施方式的X射线检查装置10，使亮度a每10灰度等级地变化并根据数学式(3)计算推定质量，然后在其之间进行线性插补，由此，制作表m(a)。 

这样，与对表m(a)的所有灰度等级均使用数学式(3)制作表m(a)的情况相比，能够大幅度地缩短表m(a)的制作时间，并高效率地求取推定质量。 

(6)在本实施方式的X射线检查装置10中，作为用于求取推定质量的工具，使用表示X射线透过图像所包含的每单位区域的亮度a与其部分的推定质量的关系的表m(a)。 

这样，与根据数学式求取推定质量的方法相比，能够大幅度地缩短计算推定质量的时间。 

(7)在本实施方式的X射线检查装置10中，作为X射线透过图像所包含的单位区域，按照每个像素求取亮度及其推定质量。 

这样，通过将作为X射线透过图像所包含的最小单位的1个像素作为单位来求取推定质量，能够求得更高精度的推定质量。 

(另一实施方式) 

以上，虽然对本发明的一个实施方式进行了说明，但本发明并不限于上述实施方式，在不偏离发明的宗旨的范围内能够进行各种变更。 

(A)在上述实施方式中，列举制作表示X射线透过图像所包含的单位区域的亮度a与其区域的推定质量的关系的表m(a)并求取商品G的推定质量的例子进行了说明，但本发明不限于此。 

例如，不一定必须制作表m(a)，对于由数学式表示的部分也可以使用数学式。但如上述实施方式那样，当利用表m(a)求取推定质量时，与使用数学式的情况比较，能够大幅缩短求取推定质量的处理时间，就这点而言，优选如上述实施方式那样使用表。 

(B)在上述实施方式中，如图9所示，列举反复进行表m(a)的优化处理的S5～S8的循环，将亮度每次增大10灰度等级直到220灰度等级的例子进行了说明。但本发明不限于此。 

作为优化处理的结束条件，不限于亮度达到220灰度等级的情况，例如，既可以在达到其他灰度等级后结束处理，也可以进行控制，使得在反复规定次数后或经过规定时间后结束处理。或者，也可以将多个上述结束条件组合。 

(C)在上述实施方式中，如图9所示，列举反复进行表m(a)的优化处理的S4～S10的循环直到偏差为0.1g以下的例子进行了说明。但 本发明不限于此。 

作为优化处理的结束条件，不限于偏差为0.1g以下的状态，例如，既可以在偏差为0.1g以外的其他数值以下的状态下结束处理，也可以进行控制，使得在反复规定次数后或经过规定时间后结束处理。或者，也可以将多个上述结束条件组合。 

(D)在上述实施方式中，列举取得与预先知道质量的10个商品G对应的10张X射线透过图像作为X射线透过图像的取样图像的例子进行了说明。但本发明不限于此。 

作为取样图像数，不限于10张，例如，既可以是5张以下，也可以是20张以上。 

(E)在上述实施方式中，列举从推定质量m(a)、m+(a)和m-(a)中选择标准偏差最小的推定质量，然后进行置换m(a)的处理的例子进行了说明。但本发明不限于此。 

例如，作为选择的方法，不限于标准偏差，也能够观察分散等其它的偏差要素而进行选择。 

(F)在上述实施方式中，列举在X射线检查装置10中使用本发明的例子进行了说明。但本发明不限于此。 

例如，也能够将本发明应用于存放于X射线检查装置的存储部中的X射线检查程序。在这种情况下，CPU读入该X射线检查程序，使计算机执行根据图9所示的流程图进行处理的X射线检查方法。 

(G)在上述实施方式中，列举如下例子进行了说明：在步骤S5中，为了探讨将表m(a)上下稍微移动后的变化，对表m(a)进行±2％新制作表m+(a)和m-(a)，通过对m(a-10)和m(a)之间进行线性插补求取a-10和a之间的表，并通过对m(a)和m+(a)之间进行线性插补求取a和a+10之间的表，由此，制作各表m+(a)、m-(a)。但本发明不限于此。 

例如，图14所示，也可以在步骤S5之后，***步骤S5a，调整通过线性插补求得的表。具体而言，在步骤S5a中，对于进行过线性插补的表，根据以下数学式1，计算移动平均，使得在制作图表时成为光滑的曲线，减少表的变动(推定质量的偏差)。 

(数1) 

$F\left(x\right)=\left(\underset{X=-n}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}f(x+X)\right)/(2n+1)$

这样，因为与通过线性插补制作的表相比，能够防止仅因各像素的亮度稍微发生变化就使得推定质量不连续地变化的情况，所以能够更高精度地计算推定质量。 

(H)在上述实施方式中，列举以下例子进行了说明：在步骤S1中，使亮度a每10灰度等级发生变化，并将其存放在与m(a)相当的表上，通过线性插补求取其之间的数值，在控制计算机20的表制作部32中，制作图10(a)所示的表示亮度和推定质量m(a)的关系的表(理想曲线)。但本发明不限于此。 

例如，如图15所示，也可以***步骤S5b代替步骤S5，调整通过曲线插补求得的表。 

具体而言，在步骤S5b中，制作对m(a)进行+10％时的表m+(a)，并制作对m(a)进行-10％时的表m-(a)，通过m(a-10)和m(a)之间的曲线插补求取a-10和a之间的表，通过m(a)和m(a+10)之间的曲线插补求取a和a+10之间的表。 

作为曲线插补的方法，可以使用图16所示的利用以n次函数进行近似的所谓贝塞尔曲线的插补方法。这样，如果从N个控制点采用称为贝塞尔曲线的插补方法，则能够利用N-1次函数进行曲线插补。例如，当制作连接4个控制点的曲线时，能够求得由三次函数表示的曲线。即，在给与图16所示的P1～P4的4个控制点的情况下，首先，设定以t∶1-t的比率分割P1～P2的点P5。然后，同样设定以相同的比率对P2～P3、P3～P4进行分割的点P6和P7。接着，设定以相同的比率对P5～P6、P6～P7进行分割的点P8、P9，之后，最后求取以相同的比率对P8～P9进行分割的点P10。在0≤t≤1的条件下连续进行该操作，沿P10的轨迹描绘贝塞尔曲线，由此，能够进行曲线插补。 

结果是，因为与通过线性插补制作的表相比，能够防止仅因各像素的亮度稍微发生变化就使得推定质量不连续地变化的情况，所以能够更高精度地计算推定质量。 

另外，作为进行曲线插补的方法，不限于在上述另一实施方式(G)和(H)中说明的方法，例如，也能够利用样条曲线等进行插补。 

产业上的利用可能性 

本发明的X射线检查装置，因为取得比现有技术能够得到更高精度的推定质量的效果，所以能够广泛地应用于从X射线透过图像所包含的区域的亮度推定质量的X射线质量推定装置。 

Claims (11)

1.一种X射线检查装置，其根据对检查对象物照射的X射线的透过量推定所述检查对象物的质量，其特征在于，包括：

照射部，其向所述检查对象物照射X射线；

X射线检测部，其对从所述照射部照射并透过所述检查对象物的X射线量进行检测；

取样图像取得部，其根据对多个所述检查对象物进行照射并在所述X射线检测部检测出的X射线量，取得各自的X射线透过图像；

输入部，其输入各所述检查对象物的实际质量，其中，所述检查对象物是已被取得所述X射线透过图像的检查对象物；

理想曲线制作部，其制作表示所述X射线透过图像所包含的各单位区域的亮度a和与之对应的各单位区域的推定质量m(a)的关系的理想曲线；

曲线调整部，其根据由所述输入部输入的所述实际质量，按照各灰度等级调整在所述理想曲线制作部制作的所述理想曲线；和

质量推定部，其根据在所述曲线调整部按照各灰度等级调整后的所述理想曲线推定所述检查对象物的质量。

2.如权利要求1所述的X射线检查装置，其特征在于：

所述曲线调整部对于与所述各单位区域的亮度a对应的推定质量m(a)，就±x％分别求取推定质量m+(a)和m-(a)，从这些推定质量中选择偏差最小的推定质量来置换所述推定质量m(a)，并调整所述理想曲线。

3.如权利要求2所述的X射线检查装置，其特征在于：

所述曲线调整部反复进行所述推定质量m(a)的置换，直到所述亮度a为规定的灰度等级。

4.如权利要求2所述的X射线检查装置，其特征在于：

所述曲线调整部反复进行所述推定质量m(a)的置换，直到所述推定质量m(a)的偏差在规定的范围内。

5.如权利要求2所述的X射线检查装置，其特征在于：

所述曲线调整部只反复进行规定次数的所述推定质量m(a)的置换。

6.如权利要求2所述的X射线检查装置，其特征在于：

所述曲线调整部反复进行所述推定质量m(a)的置换直到经过规定时间。

7.如权利要求1～3中的任一项所述的X射线检查装置，其特征在于：

所述理想曲线制作部每10灰度等级使所述亮度a变化，计算所述推定质量m(a)，并线性插补其之间的值，由此制作所述理想曲线。

8.如权利要求1～3中的任一项所述的X射线检查装置，其特征在于：

所述理想曲线制作部根据表示所述X射线透过图像所包含的所述各单位区域的亮度a与其推定质量m(a)的关系的规定的数学式，制作表示所述亮度a和所述推定质量m(a)的关系的表。

9.如权利要求1～3中的任一项所述的X射线检查装置，其特征在于：

所述单位区域为所述X射线透过图像所包含的1个像素。

10.如权利要求1～3中的任一项所述的X射线检查装置，其特征在于：

所述理想曲线制作部每10灰度等级使所述亮度a变化，并计算所述推定质量m(a)，对线性插补过其之间的值的函数计算移动平均，制作所述理想曲线。

11.如权利要求1～3中的任一项所述的X射线检查装置，其特征在于：

所述理想曲线制作部每10灰度等级使所述亮度a变化，并计算所述推定质量m(a)，曲线插补其之间的值，制作所述理想曲线。

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