JP2005351736A - Ｘ線画像鮮鋭化処理方法、及びｘ線画像撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 Ｘ線の照射による撮像対象物の画像を撮像するＸ線画像撮像において、上記撮像された画像に生じるエッジぼけを除去して明瞭なエッジとすることで、当該画像の鮮鋭化を行う。
【解決手段】 Ｘ線画像に対して、Ｘ線源、撮像部、及び撮像対象物の配置関係により幾何学的に算出されるエッジぼけ幅に基づいて画像濃度差検出間隔を設定し、この上記画像濃度差検出間隔をそれぞれの画像処理領域において異なる位置に順次配置して、最大の画像濃度差が検出される位置をエッジ位置として検出する。さらに、この上記エッジ位置の前後に配置されるそれぞれの隣接画像処理領域の画像濃度を、上記撮像対象物の材質情報及び厚み情報に基づいて算出される濃度プロファイルに従って設定される設定画像濃度に変換することにより、上記エッジを境界とした鮮鋭な画像を得る。
【選択図】 図１

Description

本発明は、Ｘ線の照射による撮像対象物の画像を撮像するＸ線画像撮像方法及び撮像装置に関するものであり、特に、撮像された画像を鮮鋭化することで画像改善を行うＸ線画像鮮鋭化処理方法及びＸ線画像撮像装置に関する。

従来、このようなＸ線画像撮像方法及び装置としては様々なものが知られており、例えば、Ｘ線の照射源であるＸ線源と、これに対向して配置されたＸ線撮像器とを用い、その間に撮像対象物を配置させることにより、上記撮像対象物の透視画像を得るような方法及び装置がある。

近年、製品が微細化、複雑化する中で、製造過程若しくは製造後の過程における当該製品の内部状況がその製品品質に影響を及ぼすことがあるため、当該製品を分解することなく、その内部状態を視覚的に確認することが求められている。

このような製品の内部状態の視覚的な確認手段として、上記Ｘ線画像撮像方法及び装置が用いられている。すなわち、当該製造過程若しくは製造後の過程において、上記撮像対象物として当該製品の透過画像をＸ線の照射により撮像することで、当該画像に基づいて、上記製品の内部状態を確認することが行われている。

また、このような従来のＸ線画像撮像においては、高倍率画像を得るために、一般的にマイクロフォーカス型と呼ばれる放射点の微少なＸ線源が用いられることが多い。上記放射点のサイズが大きいと、その放射点（およそ数μｍというオーダーの径を有する）の領域内で複数の位置から撮像対象物における同一対象点を照射することとなるため、撮像された画像において上記対象点を拡大すると、画像上にぼけとなって現れ、このようなぼけが生じることを抑制するためである。

特開２００１−２０３９１０号公報

近年、上記撮像対象物である製品の微細化・複雑化がさらに進行し、Ｘ線を用いてより高精度な画像を取得できることが強く望まれている。

しかしながら、現実的にマイクロフォーカス型のＸ線源を用いても、その放射点のサイズをゼロすることはできず、必ず有限の大きさを有することとなるため、撮像された画像において上記対象点を拡大するような場合にあっては、当該画像を処理することで上記撮像対象物の形状等の検査を行うのに無視することができないようなぼけが生じることがあり、このようなぼけが当該画像中に存在することにより、明確な画像を得ることができず、上記検査処理を行うことができないという問題がある。

このような問題に対処するために、上記放射点をさらに極小に絞り込むという方法も考えられるが、確実な上記検査処理の実現に必要な程度に明瞭な画像を得るためには、一定量の放射線が必要であり、上記放射点を極小とするとエネルギ密度が高まるため、Ｘ線源（放射点ターゲット材）の寿命が短くなるという問題がある。

また、従来において上記特許文献１のように、画像内の対象を２次元的な方向性情報を元に当該画像の鮮鋭化を行う方法が提案されているが、Ｘ線透視画像のように３次元空間情報が投影された画像に対して、２次元情報から本来の鮮鋭化画像を推察することには無理があり、従来の発明は必ずしも効率よく明瞭な画像を得るというものではなく、上記問題を改善することはできるものではない。

従って、本発明の目的は、上記問題を解決することにあって、Ｘ線の照射による撮像対象物の画像を撮像するＸ線画像撮像において、上記撮像された画像に生じるエッジぼけを除去して明瞭なエッジとすることで、当該画像の鮮鋭化を行うことができるＸ線画像鮮鋭化方法及びＸ線画像撮像装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明は以下のように構成する。

本発明の第１態様によれば、Ｘ線源より照射されたＸ線を撮像対象物に照射し、その透過照射線を撮像部において感受して取得された当該撮像対象物の画像を、略帯状の領域である複数の画像処理領域に区分し、
上記各々の画像処理領域において、
エッジぼけが生じる画像領域の上記略帯状の長手方向の長さ寸法であるエッジぼけ幅を、上記Ｘ線源、上記撮像部、及び上記撮像対象物のそれぞれの配置関係より幾何学的に算出して、当該算出されたエッジぼけ幅に基づいて設定された画像濃度差検出間隔を、上記各々の画像処理領域上における上記略帯状の長手方向沿いの互いに異なる複数の位置に順次配置して、当該それぞれ配置された画像濃度差検出間隔における両端位置の画像濃度差を検出して、当該画像濃度差が最大となる配置における上記画像濃度差検出間隔の中点位置を上記エッジとして検出し、
当該エッジを境界とするそれぞれの隣接画像処理領域の画像濃度を、上記撮像対象物のＸ線減衰量に基づいて設定される上記それぞれの隣接画像処理領域の設定画像濃度に変換することで上記各々の画像処理領域の鮮鋭化を行い、上記画像全体の鮮鋭化を行うことを特徴とするＸ線画像鮮鋭化処理方法を提供する。

本発明の第２態様によれば、上記各々の画像処理領域において、上記エッジぼけ幅を算出して、当該算出されたエッジぼけ幅に基づいて上記画像濃度差検出間隔を設定し、
その後、上記各々の画像処理領域において、当該画像濃度差検出間隔の順次配置を行う第２態様に記載のＸ線画像鮮鋭化処理方法を提供する。

本発明の第３態様によれば、上記画像濃度差検出間隔は、上記エッジぼけ幅よりも小さくならないように設定される第１態様又は第２態様に記載のＸ線画像鮮鋭化処理方法を提供する。

本発明の第４態様によれば、上記画像濃度差検出間隔は、上記エッジぼけ幅に、上記画像に生じる画像ノイズ幅が加算された間隔寸法として設定される第１態様又は第２態様に記載のＸ線画像鮮鋭化処理方法を提供する。

本発明の第５態様によれば、上記エッジぼけ幅は、上記Ｘ線源、上記撮像部、及び上記撮像対象物のそれぞれの配置関係に加えて、当該Ｘ線源の線源焦点径及び上記撮像対象物の厚み寸法を用いて、幾何学的に算出される第１態様から第４態様のいずれか１つに記載のＸ線画像鮮鋭化処理方法を提供する。

本発明の第６態様によれば、上記撮像対象物の材質情報と厚み情報に基づいて、当該撮像対象物におけるＸ線減衰量を算出し、当該算出されたＸ線減衰量に基づいて、上記それぞれの画像処理領域における上記帯状の長手方向の位置と画像濃度との関係を示す画像濃度プロファイルを算出し、当該画像濃度プロファイルに基づいて、上記それぞれの隣接画像処理領域における設定画像濃度の算出を行う第１態様から第５態様のいずれか１つに記載のＸ線画像鮮鋭化処理方法を提供する。

本発明の第７態様によれば、上記撮像対象物は、上記Ｘ線の照射方向に略沿った方向の寸法である厚み寸法の相違により形成される段部を有する大略板体であって、上記撮像対象物の画像において当該段部が上記エッジとして検出される第１態様から第６態様のいずれか１つに記載のＸ線画像鮮鋭化処理方法を提供する。

本発明の第８態様によれば、上記各々の画像処理領域における上記画像濃度差検出間隔の順次配置は、上記撮像対象物の画像において、当該撮像対象物の形状情報に基づき上記段部が配置されていると判断される位置及びその近傍の画像領域にて行われる第７態様に記載のＸ線画像鮮鋭化処理方法を提供する。

本発明の第９態様によれば、上記Ｘ線源と上記撮像部との間の距離の相違に起因する上記撮像された画像における画像濃度の不均一性を、当該画像に対してシェーディング補正処理を施すことで低減し、その後、上記エッジ検出を行う第１態様から第８態様のいずれか１つに記載のＸ線画像鮮鋭化処理方法を提供する。

本発明の第１０態様によれば、Ｘ線を照射可能なＸ線源と、
撮像対象物に向けて上記Ｘ線源より照射された上記Ｘ線の透過照射線を感受して、上記撮像対象物の画像を取得する撮像部と、
上記撮像部にて取得された画像を保持するとともに、当該画像を略帯状の領域である複数の画像処理領域に区分して、上記各々の画像処理領域毎に鮮鋭化処理を行うことで当該画像全体の鮮鋭化処理を行う画像鮮鋭化処理装置とを備え、
上記画像鮮鋭化処理装置は、
当該各画像処理領域において、エッジぼけが生じる画像領域の上記略帯状の長手方向の長さ寸法であるエッジぼけ幅を、上記Ｘ線源、上記撮像部、及び上記撮像対象物のそれぞれの配置関係より幾何学的に算出し、当該算出されたエッジぼけ幅に基づいて設定された画像濃度差検出間隔を、上記各画像処理領域における上記帯状の長手方向沿いの互いに異なる複数の位置に順次配置して、当該それぞれ配置される画像濃度差検出間隔における両端の画像濃度の差を検出することで、当該画像濃度差が最大となる配置における上記画像濃度差検出間隔の中点位置を上記エッジとして検出するエッジ検出手段と、
上記エッジ検出手段により検出された上記エッジを境界とするそれぞれの隣接画像処理領域の画像濃度を、上記撮像対象物のＸ線減衰量に基づいて設定される上記それぞれの隣接画像処理領域の設定画像濃度に変換することで、上記各画像処理領域の鮮鋭化処理を行う画像濃度変換手段とを備えることを特徴とするＸ線画像撮像装置を提供する。

本発明の第１１態様によれば、上記画像鮮鋭化処理装置は、当該各画像処理領域において、上記エッジぼけ幅の幾何学的な算出と、当該算出されたエッジぼけ幅に基づく上記画像濃度差検出間隔の設定を行う画像濃度差検出間隔設定手段をさらに備え、
上記エッジ検出手段は、上記画像濃度差検出間隔設定手段により設定された上記画像濃度差検出間隔を用いて、上記エッジ検出を行う第１０態様に記載のＸ線画像撮像装置を提供する。

本発明の上記態様によれば、上記撮像対象物にＸ線が照射されることにより取得された３次元的な画像であるＸ線画像に対して、上記Ｘ線源、撮像部、及び撮像対象物の配置関係により幾何学的に算出されるエッジぼけ幅に基づいて画像濃度差検出間隔を設定し、この上記画像濃度差検出間隔をそれぞれの画像処理領域において異なる位置に順次配置して、最大の画像濃度差が検出される位置をエッジ位置として検出することができる。このように上記画像濃度差検出間隔を上記エッジぼけ幅を用いて設定していることにより、３次元的な画像において生じるエッジぼけの存在にもかかわらずに、上記エッジ位置を確実に検出することができる。さらに、このようにエッジ位置が検出された後、この上記エッジの前後に配置されるそれぞれの隣接画像処理領域の画像濃度を、上記撮像対象物の材質情報及び厚み情報に基づいて算出される濃度プロファイルに従って設定される設定画像濃度に変換することにより、上記エッジを境界とした鮮鋭な画像を得ることができる。

従って、例えば、製造過程あるいは製造後の製品の内部構造の検査の際に、Ｘ線画像を用いて鮮鋭化された画像を取得することができ、高精度かつ確実な検査を実現することができる。

以下に、本発明にかかる実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。

本発明の一の実施形態にかかるＸ線画像撮像装置１０１の模式的な構成を示す模式図を図１に示す。なお、このＸ線画像撮像装置１０１は、本発明のＸ線画像改善方法を実現する装置の一例でもある。

図１に示すように、Ｘ線画像撮像装置１０１は、Ｘ線Ｗを照射可能なＸ線源１１と、このＸ線源１１から照射されたＸ線Ｗを感受可能なＸ線撮像部１３とを備えている。また、Ｘ線画像撮像装置１０１においては、Ｘ線源１１とＸ線撮像部１３との間に、撮像対象物１２を配置し、その配置位置を解除可能に保持することが可能となっている。

このようにＸ線源１１とＸ線撮像部１３との間に撮像対象物１２を配置させた状態にて、Ｘ線源より撮像対象物１２に向けてＸ線Ｗを照射して、撮像対象物１２よりの透過照射線をＸ線撮像部１３にて感受することで、撮像対象物１２のＸ線画像を取得することが可能となっている。

また、図１に示すように撮像対象物１２は、例えば、互いに異なる材質により形成された板体である第１板体１２ａと第２板体１２ｂとが重ね合わせられて形成されており、撮像対象物１２において、図示左側の部分は、第１板体１２ａと第２板体１２ｂとが重ね合わせられ、図示右側の部分は、第２板体１２ｂのみにて構成されるように、図示略中央付近に段部１２ｃが形成されている。すなわち、撮像対象物１２は、段部１２ｃを境界として、その両側に厚さ寸法が異なるように形成されている。

また、このような構成を有する撮像対象物１２に対して、Ｘ線源１１より照射されたＸ線Ｗは略放射状に直進し、撮像対象物１２においてその一部が吸収されるとともに、その他部が透過されて、透過照射線としてＸ線撮像部１３にて感受される。また、Ｘ線Ｗは、撮像対象物１２の原子量や厚みが大きいほど、より吸収されることとなるため、例えば重金属等が撮像対象物１２内に存在するような場合にあっては、照射されたＸ線Ｗがより多く吸収されることとなり、例えば、Ｘ線撮像部１３において黒い画像として撮像される。

また、Ｘ線撮像装置１０１は、撮像に関する制御を行う撮像制御装置２０を備えている。ここで、この撮像制御装置２０の構成を模式的に示す制御ブロック図を図２に示す。

図２に示すように、撮像制御装置２０は、Ｘ線源１１よりのＸ線の照射開始／停止動作の制御、及びＸ線の照射量の制御を行うＸ線コントローラ２１と、Ｘ線撮像部１３にて取得された画像が入力される画像入力インターフェース（以降、画像入力Ｉ／Ｆとする）２２と、この画像入力Ｉ／Ｆ２２に入力された画像データを、読み出し可能に記憶するフレームメモリ２３と、フレームメモリ２３に記憶された画像データを読み出して、当該画像データに対して、後述する画像改善処理として画像鮮鋭化処理を行う演算部の一例であるＣＰＵ２４と、このＣＰＵ２４にて画像鮮鋭化処理が施された画像データを、撮像制御装置２０の外部に読み取り可能に出力する外部インターフェース（以降、外部Ｉ／Ｆとする）２５とを備えている。なお、本実施形態においては、撮像制御装置２０が、画像鮮鋭化処理装置の一例となっている。

次に、撮像対象物１２の材質と厚み及び撮像された画像における画像濃度（画像の明るさ）の関係を図３に示す。なお、図３においては、撮像対象物１２の厚さ寸法を横軸に示し、画像濃度を縦軸に示し、当該縦軸においては、図示上方へ行くほど明るい画像であることを示している。また、図３においては、撮像対象物１２において、第１板体１２ａを構成する材質ａの画像濃度減衰曲線を３４ａにて示し、第２板体１２ｂを構成する材質ｂの画像濃度減衰曲線を３４ｂにて示す。

また、図３において、ｔ_ａは第１板体１２ａの厚さ寸法、ｔ_ｂは第２板体１２ｂの厚さ寸法、Ｉ_ａは第１板体１２ａの画像濃度、Ｉ_ｂは第２板体１２ｂの画像濃度、Ｉ_ｏは厚さ寸法がゼロのときの画像濃度である。

図３に示すように、材質ａよりも材質ｂの方が厚さ寸法の増加量に対する画像濃度の減衰量が大きく、材質ｂの方が材質ａに比してその原子量が大きいものと考えられる。また、それぞれの濃度減衰曲線３４ａ、３４ｂより、厚さ寸法ｔ_ａを有する第１板体１２ａの画像濃度がＩ_ａであり、厚さ寸法ｔ_ｂを有する第２板体１２ｂの画像濃度がＩ_ｂであることが判る。

ここで、濃度減衰曲線３４ａにおける画像濃度の減衰係数をμ_ａとし、濃度減衰曲線３４ｂにおける画像濃度の減衰係数をμ_ｂとすると、それぞれの画像濃度Ｉ_ａ、Ｉ_ｂと、厚さ寸法ｔ_ａ、ｔ_ｂとの関係は、数１及び数２のように表される。
Ｉ_ａ＝Ｉ_ｏ・ｅｘｐ（−μ_ａ・ｔ_ａ） ・・・（数１）
Ｉ_ｂ＝Ｉ_ｏ・ｅｘｐ（−μ_ｂ・ｔ_ｂ） ・・・（数２）

さらに、数１及び数２より、撮像対象物１２における第１板体１２ａと第２板体１２ｂとが重ね合わされている部分における画像濃度をＩ_ａｂとすると、画像濃度Ｉ_ａｂは数３のように求めることができる。
Ｉ_ａｂ＝Ｉ_ｏ・ｅｘｐ（−μ_ａ・ｔ_ａ−μ_ｂ・ｔ_ｂ） ・・・（数３）

数１から数３に基づくと、計算上は、図１のＸ線画像撮像装置１０１において、撮像された撮像対象物１２の画像は、段部１２ｃを境界として、図示左側の部分が画像濃度Ｉａｂにて撮像され、図示右側の部分が画像濃度Ｉｂにて撮像されることとなる。

ここで、Ｘ線画像撮像装置１０１を用いて撮像される画像の計算上における画像イメージＰを図４に示す。図４に示すように、画像イメージＰは、図示左側に配置されている画像領域３１と、図示右側に配置されている画像領域３２とに、境界Ｂにおいて分けられた画像となっている。画像領域３１は、図１の撮像対象物１２における段部１２ｃの図示左側の部分に相当する画像であり、その画像濃度はＩ_ａｂとなる。一方、画像領域３２は、図１の撮像対象物１２における段部１２ｃの図示右側の部分に相当する画像であり、その画像濃度はＩ_ｂとなる。

ここで、図４の画像イメージＰにおいて、それぞれの画像領域３１、３２に渡って配置された略帯状の画像領域（後述する画像処理領域）３３における画像濃度の変化状態を示す画像濃度プロファイルを図５に示す。なお、図５においては、縦軸に画像濃度として画像の明るさ（図示上方へ行くほど、明るい画像であることを示す）を示し、横軸に画像領域３３におけるその略帯状の長手方向沿いの位置を示す。

図５に示すように、理想の画像濃度プロファイル４４（図中点線にて示す）は、図示左側部分において画像濃度Ｉ_ａｂとなり、図示右側部分において画像濃度Ｉ_ｂとなり、その境界が明確なものとされている。すなわち、図４における画像領域３１と画像領域３２とのそれぞれの画像濃度が、境界Ｂを境として明確に変化されている状態を示している。

しかしながら、図５に示すように、実際に撮像された画像における画像濃度プロファイル４３（図中実線にて示す）においては、理想の画像濃度プロファイル４４のように、境界Ｂにおいて急激にその画像濃度が変化されるのではなく、緩やかに変化している。これは、Ｘ線源１１の焦点サイズの影響等により生じるエッジぼけ（エッジなまり）が実際の画像中に存在することによるものである。

このように撮像された画像において存在するエッジなまりを解消して、実際の画像濃度プロファイル４３を理想の画像濃度プロファイル４４に近づけることで、当該画像の鮮鋭化処理を行う画像処理方法について、以下に具体的に説明する。

まず、このような画像鮮鋭化処理を行うにあたって、Ｘ線源１１、Ｘ線撮像部１３、及び撮像対象物１２のそれぞれの配置関係等により幾何学的に生じるものと考えられるエッジぼけ幅の算出方法について説明する。また、この説明にあたって、上記それぞれの配置関係を幾何学的に示す模式説明図を図６に示す。なお、図６においては、Ｘ線源１１から撮像対象物１２までの距離をＬ１、Ｘ線源１１からＸ線撮像部１３までの距離をＬ２、撮像対象物１２の厚さ寸法をＴ、Ｘ線源１１の焦点径を２Ｒ、Ｘ線源１１の照射中心から撮像対象物１２におけるＸ線Ｒの照射位置までの距離である対象物ズレ量をＭとしている。

図６に示すような幾何学的関係、すなわち、Ｘ線源１１、Ｘ線撮像部１３、及び撮像対象物１２のそれぞれの配置関係と、Ｘ線源１１の焦点径２Ｒ及び撮像対象物１２の厚さ寸法Ｔとにより、Ｘ線源１１の焦点径に起因するエッジぼけ量Ｘ１を数４のように算出することができる。また、撮像対象物１２の厚さ寸法Ｔに起因するエッジぼけ量Ｘ２を数５のように算出することができる。
Ｘ１＝２Ｒ・（Ｌ２／Ｌ１−１） ・・・（数４）
Ｘ２＝Ｌ２・Ｔ・（Ｄ＋Ｒ）／（Ｌ１・（Ｌ１＋Ｔ）） ・・・（数５）

実際の画像においては、Ｘ線源１１の焦点径に起因するエッジぼけ量Ｘ１と、撮像対象物１２の厚さ寸法Ｔに起因するエッジぼけ量Ｘ２とが複合されたエッジぼけ量Ｘが生じることとなるが、本例の場合では、エッジぼけ量Ｘ１にはエッジぼけ量Ｘ２が包含されていると考えることができるため、複合されたエッジぼけ量Ｘ＝Ｘ１とみなすことができる。なお、本例においては、撮像対象物１２の厚み方向の２点である点Ａと点Ｂとの間が直線であるような場合について説明したが、このような場合にあっては、厚みに起因するエッジぼけは、その画像階調の変化率が略一様でなだらかなぼけとして生じることとなる。一方、点Ａと点Ｂとの間が曲線であるような場合にあっては、同様にエッジぼけが生じることとなるが、その画像階調の変化率は一様ではなくなる。

次に、本実施形態にかかる画像処理方法について、その手順を具体的に示すフローチャートを図７に示し、図７に基づいて以下に説明する。なお、図７に示すそれぞれの手順に関する制御は、Ｘ線画像撮像装置１０１が備える撮像制御装置２０により行われる。

まず、図７のフローチャートのステップＳ１において、撮像対象物１２の材質情報及び厚み寸法情報に基づいて、撮像される画像における画像階調を推定する。この推定にあたっては、図３において説明した撮像対象物１２の画像濃度減衰曲線が用いられる。次に、ステップＳ２において、上記推定された画像階調、すなわち、図３に示すそれぞれの画像濃度減衰曲線と、数１から数３までのそれぞれの数式を用いて、エッジ部の前後のそれぞれの隣接画像領域の画像濃度階調しきい値を設定する。すなわち、図４に示す画像Ｐにおいて、境界Ｂがエッジ部に相当し、この境界Ｂの前後の画像領域３１、３２を隣接画像領域として、それぞれの隣接画像領域３１、３２の計算上における設定画像濃度を設定する。隣接画像領域３１は、第１板体１２ａと第２板体１２ｂとが重ね合わされている部分の画像であるから、その設定画像濃度は、数３により算出される画像濃度Ｉ_ａｂとなる。一方、隣接画像領域３２は、第２板体１２ｂのみの画像であるから、その設定画像濃度は、数２により算出される画像濃度Ｉ_ｂとなる。

また、ステップＳ１及びＳ２とは独立して、ステップＳ３において、幾何学的にエッジぼけ幅、すなわちエッジぼけ量Ｘの算出を行う。なお、この算出にあたっては、上述した図６の模式説明図を用いて数４及び数５に基づき、行われる。

次に、ステップＳ４において、上記算出されたエッジぼけ幅Ｘに基づいて、画像濃度差検出間隔の設定を行う。ここでこの画像濃度差検出間隔とは、撮像された画像において、任意の２点（すなわち２画素）の画像濃度差を検出するために設けられる当該２点間の間隔寸法のことである。この画像濃度差検出間隔を用いて、撮像された画像における画像濃度の変化が際立っている位置の検出が行われる。

また、この画像濃度差検出間隔は、エッジぼけ幅Ｘよりも小さくならないように設定され、好ましくは、画像に存在するノイズ成分の幅、例えば１〜２画素程度だけ、それぞれの端部においてエッジぼけ幅Ｘよりも大きくなるように設定される。すなわち、撮像された画像において、その画像濃度差が最大となる位置は、エッジ部の位置であるものの、上述したようにエッジ部にはエッジぼけ幅Ｘが存在しているため、画像濃度差が最大となる２点間の間隔はエッジぼけ幅Ｘ以上の間隔となる。しかしながら、撮像された画像上には様々な要因によりノイズ成分が含まれており、このようなノイズ成分が存在する幅分だけ、エッジぼけ幅Ｘよりも大きく設定する必要がある。また、上記２点間の間隔が、エッジぼけ幅Ｘよりも大きくなりすぎるような場合にあっては、画像上においてどの２点間を採っても画像濃度差が常に最大となるような現象が生じてしまう。従って、画像濃度差検出間隔は、上述のようにエッジぼけ幅Ｘよりもやや大きくなる程度に設定することが好ましい。なお、本実施形態においては、ＣＰＵ２４がステップＳ３及びＳ４において実施される画像濃度差検出間隔の設定処理を行う画像濃度差検出間隔設定手段としての機能を有している。

なお、撮像対象物１２の形状等により、撮像された画像におけるエッジ部の位置によって、エッジぼけ幅Ｘが異なるような場合にあっては、それぞれの位置毎にエッジぼけ幅Ｘを算出し、さらに、それぞれのエッジぼけ幅Ｘに応じて個別に画像濃度差検出間隔が設定される。この設定されたそれぞれの画像濃度差検出間隔は、画像における位置情報、あるいは撮像対象物１２の位置情報と関連付けられて取り出し可能に記憶される。

また、それぞれのステップＳ１からＳ４は、撮像制御装置２０におけるＣＰＵ２４において行われ、その結果はフレームメモリ２３に取り出し可能に記憶される。なお、本実施形態の画像鮮鋭化処理は、このようにステップＳ１からＳ４が撮像制御装置２０のＣＰＵ２４において行われるような場合に限定されるものではなく、このような場合に代えて、例えば、ステップＳ１からＳ４までの処理が、撮像制御装置２０の外部のコンピュータ等により行われ、その結果データ、すなわち、画像濃度階調しきい値（設定画像濃度）及び画像濃度差検出間隔が、外部Ｉ／Ｆ２５を通して入力されて、フレームメモリ２３に記憶されるような場合であってもよい。もちろん、ステップＳ１からＳ４の一部の処理だけが、撮像制御装置２０の外部にて行われるような場合であってもよい。このようなステップＳ１からＳ４までのそれぞれの処理は、後述する画像鮮鋭化処理を行うための準備作業的な処理として位置づけることができるからである。

次に、図１のＸ線画像撮像装置１０１において、撮像対象物１２のＸ線による画像が取得される。この取得された画像データは、Ｘ線撮像部１３から画像入力Ｉ／Ｆを通じて入力され、フレームメモリ２３に取り出し可能に記憶される（ステップＳ５）。

その後、記憶された画像が取り出されて、この画像全体に対してシェーディング補正処理を施す（ステップＳ６）。ここで、シェーディング補正処理とは、画像濃度正規化処理のことであり、Ｘ線源１１における放射点からＸ線撮像部１３までの距離が、Ｘ線撮像部１３における位置によって異なることに起因して生じる画像濃度の不均一を均一化する処理のことである。すなわち、撮像された画像における中央付近では上記放射点からの距離が近く、周辺付近においては上記放射点からの距離が遠くなることにより生じる画像濃度の不均一を均一化するものである。

このようなシェーディング補正処理としては、撮像対象物のない状態においてこの不均一性を記録しておき、基準点に対する各画素の濃度比を求めておく。次に、撮像対象物１２を撮像した画像に対して、上記濃度比の逆比を乗じることにより、不均一性を除去する方法などを一般的に用いることができる。

次に、ステップＳ７において、上記シェーディング補正処理が施された画像を、複数の画像処理領域に区分する。具体的には、図４に示す画像において、境界Ｂ、すなわちエッジ部Ｂとまたぎ、隣接画像領域３１と３２とを含むように、略帯状の画像領域とされた複数の画像処理領域３３に区分する。この画像処理涼気３３の帯状の幅寸法は、例えば、画画素単位にて設定することができ、ＣＰＵ２４の処理能力や画像鮮鋭化レベルに応じて決定することができる。

次に、これらの区分された画像処理領域３３の中から、一の画像処理領域３３を選択する（ステップＳ８）。フレームメモリ２３に記憶保持されている画像濃度差検出間隔のデータを取り出し、この選択された画像処理領域３３の上記略帯状の長手方向における複数の位置に上記画像濃度差検出間隔を順次配置し、それぞれの配置における２点間の画像濃度差の検出を行う（ステップＳ９）。なお、このような画像濃度差検出間隔の順次配置は、画像処理領域３３の略全体に渡って、例えば、１画素ずつその配置をずらしながら配置させて行くこともできるが、撮像対象物１２の形状が予めＮＣデータ等により把握可能であるような場合にあっては、データ上、エッジ部Ｂが存在しているとされる位置の近傍における領域についてのみ、例えば１画素ずつその配置をずらしながら配置させていくことができる。このようにすることで、画像濃度差検出間隔を配置させる位置を必要最小限とすることができ、効率的な処理を実現することができる。

このようにそれぞれの配置に画像濃度差検出間隔を順次配置して、２点間の画像濃度差の検出が行われると、この検出された画像濃度差のデータの中に、予め設定された画像濃度差の規定条件（規定値）に達するようなデータが存在するかどうかの判断が行われる（ステップＳ１０）。この規定条件は、例えば、画像処理領域３３内にエッジ部Ｂが存在しるような場合に生じる画像濃度差よりもやや小さい値を設定することができる。このように規定条件に達しているかどうかを判断することで、エッジ部Ｂが含まれていない画像処理領域３３に対して、不必要な画像の鮮鋭化を行う必要を無くすことができる。すなわち、上記規定条件を満たさないと判断された場合には、ステップＳ１４において、当該画像処理領域３３に対して画像鮮鋭化処理を実施しないという処置が採られることとなる。

一方、ステップＳ１０において、検出されたいずれかの画像濃度差が規定条件を満たすと判断された場合には、ステップＳ１１において、画像濃度差が最大となる配置における画像濃度差検出間隔の中点位置をエッジ位置として検出する。

具体的に図５において説明すると、図５に示すように、撮像された画像、すなわち画像処理領域３３における上記略帯状の長手方向沿いにおける実際の画像濃度プロファイル４３は上記方向沿いにおける略中間位置付近において、その画像濃度が緩やかに大きく変化している。この緩やかに変化している部分における幅、すなわち図示横軸方向の長さ寸法がエッジぼけ幅Ｘとなる。しかし、実際にこの緩やかに変化している幅には、上述したようにノイズ成分が含まれるため、エッジぼけ幅Ｘよりもやや大きな幅寸法となる。そのため、エッジぼけ幅Ｘよりもやや大きく設定された画像濃度差検出間隔Ｚが用いられて、実際の画像濃度プロファイル４３上に配置された画像濃度差検出間隔Ｚにおける２点間の画像濃度差Ｄの検出を行う。設計上、エッジ部が配置されているべき領域近傍において、この画像濃度差検出間隔Ｚを順次配置していき、その画像濃度差Ｄを順次検出する。これらの検出された画像濃度差Ｄの中から、最大値となる画像濃度差Ｄが検出された画像濃度差検出間隔Ｚの配置におけるその中点位置をエッジ部が実際に存在する位置として検出する。すなわち、図５においては、画像処理領域３３の上記略帯状の長手方向における位置Ｑにエッジ部Ｂが実際に位置されていると判断する。なお、本実施形態においては、ＣＰＵ２４が、ステップＳ９及びＳ１１にて実施されるエッジ検出処理を行うエッジ検出手段の機能を有している。

その後、この画像処理領域３３において、上記検出されたエッジ位置の前後の隣接画像領域３１と３２に相当する領域、例えば、隣接画像処理領域３１ａ、３２ａの画像濃度として、ステップＳ２において求めた画像濃度階調しきい値を適用し、画像処理領域３３の鮮鋭化を図る（ステップＳ１２）。すなわち、隣接画像処理領域３１ａの画像濃度として画像濃度Ｉ_ａｂを適用し、隣接画像処理領域３２ａの画像濃度として画像濃度Ｉ_ｂを適用する。このようにそれぞれの画像濃度を適用することで、図５の理想の画像濃度プロファイル４４に示すように、位置Ｑを境界として、その図示左右方向の画像濃度を明確にすることができ、画像処理領域３３における画像鮮鋭化を行うことができる。なお、本実施形態においては、ＣＰＵ２４が、ステップＳ１２にて実施される画像濃度の変換処理を行う画像濃度変換手段としての機能を有している。

次に、ステップＳ１３において、次に処理すべき画像処理領域３３の有無が判断されて、有りと判断された場合には、ステップＳ８において、別の一の画像処理領域が選択され、当該選択された画像処理領域に対する上述したそれぞれの処理手順が施される。一方、次に処理すべき画像処理領域がないと判断された場合には、画像鮮鋭化処理が完了する。

なお、上述においては詳細には説明しなかったが、撮像された画像において複数に区分された画像処理領域３３に対する鮮鋭化処理がそれぞれの行われた後、それぞれの区分された画像処理領域（非処理済み画像領域）が一体的な状態とされて、画像全体の鮮鋭化処理が施された状態とされる。このように処理が施された画像データは、外部Ｉ／Ｆを通じて、撮像制御装置２０より出力される。

さらに、このように出力された画像データを用いて、撮像対象物１２の設計データ等と比較することで、例えば撮像対象物１２における段部１２ｃの形成位置の検査を行うことができる。

このような形成位置の検査は、上述のような段部１２ｃのような場合について限定されるものではなく、撮像対象物１２においてＸ線の照射により画像濃度差が生じるような形状あるいは材質に対して適用することができ、様々なものに適用することができる。また、段部１２ｃが略直線状に形成されている場合についてのみ限定されるものではなく、曲線状に形成されているような場合についても適用することができる。このように曲線状に形成されるような場合であっても、画像処理領域３３のように微細な幅の画像領域にて鮮鋭化処理を行う場合にあっては、個々の画像処理領域３３においては略直線状の場合と同様な状態と考えることができるからである。

また、上述においては、撮像対象物１２が第１板体１２ａと第２板体１２ｂとが重ね合わせて形成されているような場合について説明したが、上記それぞれの板体が略平板状に形成されているような場合についてのみ限定されるものではなく、曲板状に形成されているような場合であっても適用することができる。上述したように、微細な画像処理領域においては、曲板を平板に近似して見なすこともでき、あるいはこのように見なさず、幾何学的にエッジぼけ幅を算出することもできるからである。なお、このような曲板状の撮像対象物１２の具体例としては、例えば、図８の模式図に示すような捲回極板を撮像対象物１２として内蔵する乾電池９０等が挙げられる。このような乾電池９０においては、製造過程において内蔵された曲板状の捲回極板１２の形成状態（形成位置や形状等）の検査をＸ線による画像撮像により行い、本発明の処理方法を適用することで、高精度かつ確実な検査を実現することができる。

従って、このようなＸ線画像撮像装置１０１において、Ｘ線画像の鮮鋭化処理を行うことにより、３次元的な画像において、エッジぼけの存在にかかわらず確実にエッジ位置の検出を行うことができ、さらにこのように検出されたエッジを用いてその両側の画像における画像濃度を変換することで、画像の鮮鋭化を行うことができる。
このようにＸ線画像における鮮鋭化処理が実現可能となることにより、製造過程、あるいは製造後の製品に対する外観からは視認検査を行うことができないような内部構造の検査を高精度かつ確実に行うことができる。

なお、上記様々な実施形態のうちの任意の実施形態を適宜組み合わせることにより、それぞれの有する効果を奏するようにすることができる。

本発明のＸ線画像改善方法及びＸ線画像撮像装置は、従来に比べて明瞭なＸ線画像を得ることができるため、インライン検査などを含む産業用途に求められる機能提供が実現でき、このような分野の進展及び生産性の向上に大きく寄与するものである。

本発明の一の実施形態にかかるＸ線画像撮像装置の構成を示す模式図である。 図１のＸ線画像撮像装置における撮像制御装置の構成を示す制御ブロック図である。 撮像対象物が有する第１板体と第２板体の形成材料における厚み寸法とＸ線による画像濃度との関係を示す画像濃度減衰曲線を示すグラフである。 図１のＸ線画像撮像装置により撮像された画像を示す模式説明図である。 画像における理想の画像濃度プロファイルと実際の画像濃度プロファイルとの関係を示すグラフ形式の模式説明図である。 Ｘ線画像において生じるエッジぼけ幅を幾何学的に算出するための模式説明図である。 Ｘ線画像鮮鋭化処理の手順を示すフローチャートである。 本発明のＸ線画像鮮鋭化処理を用いたＸ線検査が適用される乾電池の検査を示す模式説明図である。

符号の説明

１１ Ｘ線源
１２ 撮像対象物
１２ａ 第１板体
１２ｂ 第２板体
１２ｃ 段部
１３ Ｘ線撮像部
２０ 撮像制御装置
２１ Ｘ線コントローラ
２２ 画像入力Ｉ／Ｆ
２３ フレームメモリ
２４ ＣＰＵ
２５ 外部Ｉ／Ｆ
３１、３２ 画像領域（隣接画像領域）
３１ａ、３２ａ 隣接画像処理領域
３３ 画像処理領域
３４ａ、３４ｂ 画像濃度減衰曲線
４３ 実際の画像濃度プロファイル
４４ 理想の画像濃度プロファイル
９０ 乾電池
１０１ Ｘ線画像撮像装置
Ｂ 境界（エッジ部）
Ｘ エッジぼけ幅
Ｚ 画像濃度差検出間隔

Claims (11)

1. Ｘ線源より照射されたＸ線を撮像対象物に照射し、その透過照射線を撮像部において感受して取得された当該撮像対象物の画像を、略帯状の領域である複数の画像処理領域に区分し、
   上記各々の画像処理領域において、
   エッジぼけが生じる画像領域の上記略帯状の長手方向の長さ寸法であるエッジぼけ幅を、上記Ｘ線源、上記撮像部、及び上記撮像対象物のそれぞれの配置関係より幾何学的に算出して、当該算出されたエッジぼけ幅に基づいて設定された画像濃度差検出間隔を、上記各々の画像処理領域上における上記略帯状の長手方向沿いの互いに異なる複数の位置に順次配置して、当該それぞれ配置された画像濃度差検出間隔における両端位置の画像濃度差を検出して、当該画像濃度差が最大となる配置における上記画像濃度差検出間隔の中点位置を上記エッジとして検出し、
   当該エッジを境界とするそれぞれの隣接画像処理領域の画像濃度を、上記撮像対象物のＸ線減衰量に基づいて設定される上記それぞれの隣接画像処理領域の設定画像濃度に変換することで上記各々の画像処理領域の鮮鋭化を行い、上記画像全体の鮮鋭化を行うことを特徴とするＸ線画像鮮鋭化処理方法。
2. 上記各々の画像処理領域において、上記エッジぼけ幅を算出して、当該算出されたエッジぼけ幅に基づいて上記画像濃度差検出間隔を設定し、
   その後、上記各々の画像処理領域において、当該画像濃度差検出間隔の順次配置を行う請求項１に記載のＸ線画像鮮鋭化処理方法。
3. 上記画像濃度差検出間隔は、上記エッジぼけ幅よりも小さくならないように設定される請求項１又は２に記載のＸ線画像鮮鋭化処理方法。
4. 上記画像濃度差検出間隔は、上記エッジぼけ幅に、上記画像に生じる画像ノイズ幅が加算された間隔寸法として設定される請求項１又は２に記載のＸ線画像鮮鋭化処理方法。
5. 上記エッジぼけ幅は、上記Ｘ線源、上記撮像部、及び上記撮像対象物のそれぞれの配置関係に加えて、当該Ｘ線源の線源焦点径及び上記撮像対象物の厚み寸法を用いて、幾何学的に算出される請求項１から４のいずれか１つに記載のＸ線画像鮮鋭化処理方法。
6. 上記撮像対象物の材質情報と厚み情報に基づいて、当該撮像対象物におけるＸ線減衰量を算出し、当該算出されたＸ線減衰量に基づいて、上記それぞれの画像処理領域における上記帯状の長手方向の位置と画像濃度との関係を示す画像濃度プロファイルを算出し、当該画像濃度プロファイルに基づいて、上記それぞれの隣接画像処理領域における設定画像濃度の算出を行う請求項１から５のいずれか１つに記載のＸ線画像鮮鋭化処理方法。
7. 上記撮像対象物は、上記Ｘ線の照射方向に略沿った方向の寸法である厚み寸法の相違により形成される段部を有する大略板体であって、上記撮像対象物の画像において当該段部が上記エッジとして検出される請求項１から６のいずれか１つに記載のＸ線画像鮮鋭化処理方法。
8. 上記各々の画像処理領域における上記画像濃度差検出間隔の順次配置は、上記撮像対象物の画像において、当該撮像対象物の形状情報に基づき上記段部が配置されていると判断される位置及びその近傍の画像領域にて行われる請求項７に記載のＸ線画像鮮鋭化処理方法。
9. 上記Ｘ線源と上記撮像部との間の距離の相違に起因する上記撮像された画像における画像濃度の不均一性を、当該画像に対してシェーディング補正処理を施すことで低減し、その後、上記エッジ検出を行う請求項１から８のいずれか１つに記載のＸ線画像鮮鋭化処理方法。
10. Ｘ線を照射可能なＸ線源と、
    撮像対象物に向けて上記Ｘ線源より照射された上記Ｘ線の透過照射線を感受して、上記撮像対象物の画像を取得する撮像部と、
    上記撮像部にて取得された画像を保持するとともに、当該画像を略帯状の領域である複数の画像処理領域に区分して、上記各々の画像処理領域毎に鮮鋭化処理を行うことで当該画像全体の鮮鋭化処理を行う画像鮮鋭化処理装置とを備え、
    上記画像鮮鋭化処理装置は、
    当該各画像処理領域において、エッジぼけが生じる画像領域の上記略帯状の長手方向の長さ寸法であるエッジぼけ幅を、上記Ｘ線源、上記撮像部、及び上記撮像対象物のそれぞれの配置関係より幾何学的に算出し、当該算出されたエッジぼけ幅に基づいて設定された画像濃度差検出間隔を、上記各画像処理領域における上記帯状の長手方向沿いの互いに異なる複数の位置に順次配置して、当該それぞれ配置される画像濃度差検出間隔における両端の画像濃度の差を検出することで、当該画像濃度差が最大となる配置における上記画像濃度差検出間隔の中点位置を上記エッジとして検出するエッジ検出手段と、
    上記エッジ検出手段により検出された上記エッジを境界とするそれぞれの隣接画像処理領域の画像濃度を、上記撮像対象物のＸ線減衰量に基づいて設定される上記それぞれの隣接画像処理領域の設定画像濃度に変換することで、上記各画像処理領域の鮮鋭化処理を行う画像濃度変換手段とを備えることを特徴とするＸ線画像撮像装置。
11. 上記画像鮮鋭化処理装置は、当該各画像処理領域において、上記エッジぼけ幅の幾何学的な算出と、当該算出されたエッジぼけ幅に基づく上記画像濃度差検出間隔の設定を行う画像濃度差検出間隔設定手段をさらに備え、
    上記エッジ検出手段は、上記画像濃度差検出間隔設定手段により設定された上記画像濃度差検出間隔を用いて、上記エッジ検出を行う請求項１０に記載のＸ線画像撮像装置。
    

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