JP2016121875A - Ｘ線検査装置 - Google Patents

Abstract

【課題】画像取得時の積算時間を短く設定しても、画像上のちらつきを抑制しつつ、輪郭を鮮明化したＸ線透視画像を表示することのできるＸ線検査装置を提供する。
【解決手段】Ｘ線検出器２からの出力に基づく原画像に対し、輪郭を抽出し、その抽出された輪郭を基に、原画像を輪郭周辺領域と残余の他領域とに分割し、輪郭周辺領域については輪郭強調処理を、他領域については平滑化処理を施したうえで、各領域の画像を合成して表示器１７に表示することにより、短い積算時間で取得した画像であっても、Ｘ線焦点１ａで発生する揺らぎに起因する画像のちらつきを抑制し、かつ、被検査物の輪郭を鮮明化した画像を表示して、検査効率を向上させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、工業製品などの被検査物にＸ線を照射して得られるＸ線透過情報を用いて、その被検査物のＸ線透視画像を構築して表示し、被検査物の欠陥の有無などを検査するＸ線検査装置に関する。

被検査物のＸ線透視画像を表示器に表示し、その被検査物の内部欠陥などを検査するＸ線検査装置においては、一般に、Ｘ線発生装置とＸ線検出器を対向配置し、その間に被検査物を搭載して三次元方向に移動可能な観察ステージを配置した構造を採る。通常、Ｘ線発生装置はコーンビーム状のＸ線を発生するものが用いられ、また、Ｘ線検出器は二次元検出器が用いられる。これにより、Ｘ線検出器の出力から被検査物の二次元のＸ線透過情報が得られ、その情報に基づいて被検査物のＸ線透視画像が構築される（例えば特許文献１参照）。

より具体的には、Ｘ線検出器から所定の微小時間ごとに取り込まれる各画素出力をそれぞれ設定時間分だけ積算して、透視像を形成する各画素の画素値（濃度値）を決定する。

ところで、以上のようなＸ線検査装置におけるＸ線検出器からの出力を用いたＸ線透視画像においては、Ｘ線発生装置のＸ線焦点で発生するＸ線の揺らぎに起因して、画像上にちらつきが生じる。通常、このちらつきを抑えるために、画像取得時の積算時間、つまり上記した積算のための時間を長く設定することで対処している。

上記の透視画像の一例を図８，９に示す。なお、図８は積算時間０．２５秒の場合であり、図９は積算時間を４秒とした場合の例である。図９の透視画像では図８のものに比して画像上のちらつきが低減されている。

しかしながら、この種のＸ線検査装置においては、被検査物上の透視位置を変化させながら欠陥の有無等を検査する場合が多く、積算時間を長く設定すると作業効率が低下するなどの問題が生じることもある。

このような問題を回避して画像上のちらつきを抑制する手法として、ローパスフィルタ等を用いて画像を平滑化する方法がある。この平滑化処理を採用することにより、積算時間を長くすることなく画像上のちらつきを抑制することができる。ここで、ローパスフィルタを用いて図８の画像を平滑化した画像の例を図１０に示す。図１０のように、画像取得時の積算時間を０．２５秒としたままで、画像上のちらつきを抑制することができる。

一方、画像上のちらつきとは別に、画像の輪郭がぼやけている場合には、ハイパスフィルタやアンシャープフィルタなどを用いた輪郭強調処理を採用することが一般に知られている。図８の画像に輪郭強調処理を施した画像を図１１に示す。

特開２０１３−２５００７２号公報

ところで、透視画像上にちらつきが生じている場合、ローパスフィルタなどを用いて画像を平滑化することにより、短い積算時間で取得した画像であってもちらつきを抑えることができる反面、画像全体がぼやけてしまうという問題が生じる。特に、画像の輪郭がぼやけてしまうことにより、画像の視認性が悪化し、検査結果に影響することもある。

また、取得した透視画像上でのちらつきは軽微であるものの輪郭がぼやけている場合には、輪郭強調処理を施すことで輪郭の鮮明化が可能であるが、一方で画像のちらつきも同時に強調されてしまうという問題が発生する。

本発明の課題は、画像取得時の積算時間を短く設定しても、画像上のちらつきを抑制しつつ、輪郭を鮮明化した透視画像を表示することができ、もって検査効率を低下させることなく、被検査物の良好なＸ線透視画像を表示して正確な検査を行うことのできるＸ線検査装置を提供することにある。

上記の課題を解決するため、本発明のＸ線検査装置は、互いに対向配置されたＸ線源とＸ線検出器の間に、被検査物を搭載する観察ステージが配置され、Ｘ線源からのＸ線を被検査物に照射して得られる透過Ｘ線をＸ線検出器で検出し、その検出出力に基づく被検査物のＸ線透過像を画像処理装置で画像処理したうえで表示器に表示するＸ線検査装置において、以下の構成を備えることを特徴とする。

すなわち、画像処理装置は、画像上の輪郭を抽出する輪郭抽出手段と、その輪郭抽出手段により抽出された輪郭の周辺の輪郭周辺領域とそれ以外の他領域とに分割する画像領域分割処理手段と、画像を平滑化する平滑化処理手段と、画像の輪郭を強調する輪郭強調処理手段と、画像を合成する画像合成手段を含み、上記画像領域分割処理手段により分割された各領域について、上記輪郭周辺領域は輪郭強調処理を施すとともに、上記他領域は平滑化処理を施し、これらの各処理後の画像を上記画像合成手段で合成して上記表示器に表示する構成を備えている。

ここで、本発明においては、上記他領域について、平滑化処理を施すことに代えて、処理を施さずに上記画像合成手段による画像合成に供するようにしてもよく、この場合、輪郭周辺領域は輪郭強調処理を行うものとする。これにより、原画像の輪郭周辺領域のみが輪郭強調された画像が表示器に表示されることになる。

また、上記輪郭周辺領域については、輪郭強調処理を施すことに代えて、処理を施さずに上記画像合成手段による画像合成に供するようにしてもよく、この場合、他領域は平滑化処理を行うものとする。これにより、輪郭周辺領域は原画像が、その他の領域は平滑化処理された画像が表示器に表示されることになる。

さらに、本発明において、上記画像領域分割処理手段は、上記輪郭周辺領域と上記他領域の間に少なくとも１つの中間領域を設けて画像を分割するように構成され、その中間領域を含めた全ての領域についてそれぞれに個別の処理を施し、処理後の各領域の画像を上記画像合成手段により合成して上記表示器に表示するとともに、上記中間領域の処理は、上記他領域とは異なる条件による平滑化処理、輪郭強調処理、無処理のいずれかとする構成を採用してもよい。

ここで、本発明における画像領域分割処理手段による領域分割の手法としては、上記輪郭抽出手段により抽出された輪郭像を膨張処理し、その膨張処理後の輪郭像の外縁を、上記輪郭周辺領域の外縁もしくは上記中間領域の外縁として設定する方法を採用することができる。

また、本発明においては、上記輪郭抽出手段により抽出された輪郭のうち、輪郭の両側の画素濃度の差が大きい部位ほど、上記輪郭強調手段による強調処理をより鮮明なものとする構成を採用することもできる。

本発明は、Ｘ線検出器の出力を積算した画素情報を用いた透視画像、つまり原画像に対し、その全体に一定の画像処理を一様に施すのではなく、画像上の輪郭を基準として複数の領域に分け、それぞれに適した処理を施し、各領域の処理後の画像を合成することで課題を解決しようとするものである。

すなわち、本発明においては、原画像上で被検査物の輪郭を抽出し、その抽出した輪郭の周辺領域と、その他の領域に分け、輪郭周辺領域には輪郭強調処理を、他領域には平滑化処理を行う。これにより、Ｘ線焦点で発生する揺らぎに起因する画像上でのちらつきを抑制しつつ、鮮明な輪郭を持つＸ線透視画像を得ることができる。

なお、原画像におけるちらつきが小さい場合には、輪郭周辺領域の輪郭強調処理のみを行い、他領域は原画像のままとしても上記と同等のＸ線透視画像が得られる（全体を輪郭強調処理した場合のちらつきの強調がない）。反対に、原画像における輪郭が鮮明である場合には、他領域の平滑化処理のみを行って輪郭周辺領域は原画像のままとしても、同様に上記と同等のＸ線透視画像が得られる（全体を平滑化処理した場合の輪郭のぼやけがない）。

本発明によれば、Ｘ線検出器からの出力データに基づく原画像から輪郭を抽出し、その輪郭の周辺領域とその他の領域に画像を分割し、それぞれの領域に適した処理を施した後に各領域の画像を合成して表示器に表示するので、Ｘ線焦点で発生する揺らぎに起因する画像のちらつきを抑制し、かつ、像の輪郭を強調したり、あるいはちらつきを強調することなく輪郭のみを強調したり、さらには輪郭のぼやけを生じることなくちらつきを抑制することが可能となり、ひいては画像取得時の積算時間を長く設定することなく、画像上のちらつきを排して鮮明な輪郭を持つＸ線透視画像を得て、検査効率を向上させることができる。

本発明の機械的構成と機能的構成とを併記して示す。 Ｘ線検出器の出力に基づくＸ線透視画像（原画像）の輪郭抽出画像を示す。 図２の画像に対する膨張処理後の画像を示す。 図３の白色部分（輪郭周辺領域）の原画像を輪郭強調処理し、他領域を黒色とした画像を示す。 図３の黒色部分（他領域）の原画像を平滑化処理し、輪郭周辺領域を黒色とした画像を示す。 図４と図５の合成画像を示す。 輪郭周辺領域と他領域との間に中間領域を設けた場合の模式的説明。 積算時間を０．２５秒として取得した際のＸ線透視画像を示す。 図８の被写体を４秒の積算時間で取得した際のＸ線透視画像を示す。 図８の画像を原画像として平滑化処理を施した画像を示す。 図８の画像を原画像として輪郭強調処理を施した画像を示す。

以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態について説明する。
図１は本発明の構成図であり、機械的構成を模式図で、機能的構成をブロック図でそれぞれ示している。

Ｘ線発生装置１はそのＸ線焦点１ａからコーンビーム状のＸ線を鉛直上方に向けて発生し、このＸ線発生装置１の上方に対向するように二次元のＸ線検出器２が配置されている。そして、これらのＸ線発生装置１とＸ線検出器２の間に、被検査物を搭載するための観察ステージ３が配置されている。この観察ステージ３は、三軸駆動機構４により、Ｘ線発生装置１とＸ線検出器２とを結ぶＸ線光軸方向を含む互いに直交する３軸方向に移動させることができる。この観察ステージ３の三軸駆動機構４に対する駆動制御信号は、操作部１１を操作することによって、制御部１２および駆動制御部１３を通じて与えられる。

なお、以上のＸ線発生装置１、Ｘ線検出器２および観察ステージ３は、Ｘ線防護箱５内に収容されている。

Ｘ線検出器２からの出力は画像データ取込回路１４によって所定の微小時間ごとに取り込まれ、メモリ１５内で画素ごとに積算される。そして、設定された積算時間到達時点での画素ごとの積算値により、被検査物のＸ線透視画像の原画像が構築される。メモリ１５に取得された原画像のデータは、画像処理装置１６によって処理されたうえで、表示器１７に表示される。

画像処理装置１６は、原画像上で輪郭を抽出する輪郭抽出部２１、輪郭抽出部２１により抽出された輪郭を基準として原画像上で輪郭周辺領域とその残余領域である他領域とに画像領域を分割する画像領域分割処理部２２と、画像を平滑化する平滑化処理部２３と、画像の輪郭を強調する輪郭強調処理部２４、および分割された各領域の画像を合成する画像合成部２５を主体として構成されている。

以上の画像処理装置１６による処理動作について詳述すると、まず、輪郭抽出部２１により原画像上の輪郭を抽出する。このＸ線検出器２からの出力に基づくＸ線透視画像（原画像）の輪郭を抽出した画像の例を、図２に示す。なお、この図２は、前記した図８に示した積算時間０．２５秒の原画像から輪郭を抽出した図である。

次に、画像領域分割処理部２２によって、図２の輪郭抽出画像を基に原画像を輪郭周辺領域と他領域に分割する。この画像領域分割処理部２２は、より具体的には、モルフォロジー（形態）処理技法を用いた膨張処理により、図２の輪郭抽出画像における輪郭像を膨張処理し、その膨張処理後の輪郭像上の領域を輪郭周辺領域、その残余領域を他領域とする。図３は、図２の画像を基に輪郭周辺領域と他領域とに分割するために形成した、図２の輪郭像を膨張処理後に２値化した図である。この図３の画像において、白色部分が輪郭周辺領域であり、黒色部分が他領域となる。

以上のようにして分割された輪郭周辺領域と他領域の各原画像は、輪郭周辺領域については輪郭強調処理部２４に、他領域については平滑化処理部２３へと送られ、それぞれの処理に供される。図４に、図３における輪郭周辺領域（白色部分領域）について輪郭強調処理を施し、かつ、他領域については黒色画素で表した画像を示し、図５には、図３における他領域（黒色部分領域）について平滑化処理を施し、かつ、輪郭周辺領域については黒色画素で表した画像を示す。なお、輪郭強調処理としてはハイパスフィルタやアンシャープフィルタを用いた処理等を、平滑化処理としてはローパスフィルタを用いた処理等を採用することができる。

図４，５の処理後の各領域の画像は、画像合成部２５において相互に合成される。これにより、原画像上の輪郭周辺領域については輪郭強調処理を施し、かつ、他領域については平滑化処理を施した画像が得られる。そして、図４の輪郭周辺領域を輪郭強調処理した画像と、図５の他領域を平滑化処理した画像とを合成した後の画像を図６に示す。この図６の画像は、０．２５秒という短い積算時間で取得した原画像でありながら、ちらつきがなく、しかも輪郭が鮮明な画像となり、この画像を表示器に表示することにより、正確で効率的な検査を実現することができる。

以上の実施の形態においては、輪郭周辺領域を輪郭強調処理し、他領域を平滑化処理した例を示したが、原画像において比較的鮮明な輪郭が得られるような被検査物の検査にあっては、輪郭周辺領域を原画像のままで他領域を平滑化処理して、その各領域の画像を合成してもよく、この場合には、画像全体を平滑化する場合に問題となる輪郭のぼやけを防止することができる。

また、原画像におけるちらつきが検査に影響を与える可能性が低い場合には、他領域を原画像のままで輪郭周辺領域を輪郭強調処理して、その各領域の画像を合成してもよく、この場合には、画像全体を輪郭強調処理する場合に問題となるちらつきの強調を防止することができる。

さらに、以上の実施の形態においては、原画像を輪郭周辺領域と他領域の２つの領域に分割した例を示したが、これらの各領域の間に１つ又は複数の中間領域を設け、各領域に対してそれぞれに異なる処理を施して合成することもできる。

すなわち、図７に模式的に示すように、原画像上で抽出された輪郭Ｅを基準としてこれを膨張させることで形成した輪郭周辺領域ｅの外側に中間領域ｎを形成し、他領域ａを合わせた合計３つの領域について、それぞれに個別の処理を施したうえで合成する。例えば、輪郭周辺領域ｅについては輪郭強調処理、他領域ａについては平滑化処理を施し、また中間領域ｎについては原画像のままとするか、あるいは、他領域ａと中間領域ｎに対して処理条件を相違させた平滑化処理を施したうえで、各領域の画像を合成する。

また、輪郭周辺領域の画像に対する輪郭強調処理について、全ての処理条件を同一とせず、原画像上での輪郭を挟んだ両側の画像の濃淡差に合わせて異なる条件での輪郭強調処理を行うこともできる。すなわち、輪郭抽出処理においては画素の濃度値を微分する等の処理を行って隣り合う画素の濃度値の差が大きい部分を探し出し、その部分を輪郭部分として抽出するのであるが、その濃度値の差が大きい部分と小さい部分とで輪郭強調処理の条件を変更する。具体的には、抽出された輪郭のうち、両側の濃度値の差が大きい部分ほど、より鮮明な輪郭となるような強調処理を施す。このような処理を施した画像においては、濃度値の差が小さい部分における輪郭が必要以上に強調されたものとならず、被検査物のＸ線透視画像に、より現実の透視像に近いニュアンスを持たせることができる。

また、以上の各実施の形態においては、短い積算時間で取得した原画像に対して本発明を適用することにより、透視画像を鮮明化しつつ、ちらつきを抑制する効果を得る場合を示したが、本発明の輪郭周辺領域と他領域に分割して各領域に必要とする処理を施す技術は、例えば長い積算時間で取得した原画像の輪郭のみを強調するような用途にも適用し得ることは勿論である。

１ Ｘ線発生装置
２ Ｘ線検出器
３ 観察ステージ
４ 三軸駆動機構
５ Ｘ線防護箱
１１ 操作部
１２ 制御部
１３ 駆動制御部
１４ 画像データ取込回路
１５ メモリ
１６ 画像処理装置
１７ 表示器
２１ 輪郭抽出部（輪郭抽出手段）
２２ 画像領域分割処理部（画像領域分割処理手段）
２３ 平滑化処理部（平滑化処理手段）
２４ 輪郭強調処理部（輪郭強調処理手段）
２５ 画像合成部（画像合成手段）

Claims (6)

1. 互いに対向配置されたＸ線源とＸ線検出器の間に、被検査物を搭載する観察ステージが配置され、Ｘ線源からのＸ線を被検査物に照射して得られる透過Ｘ線をＸ線検出器で検出し、その検出出力に基づく被検査物のＸ線透過像を画像処理装置で画像処理したうえで表示器に表示するＸ線検査装置において、
   上記画像処理装置は、画像上の輪郭を抽出する輪郭抽出手段と、その輪郭抽出手段により抽出された輪郭の周辺の輪郭周辺領域とそれ以外の他領域とに分割する画像領域分割処理手段と、画像を平滑化する平滑化処理手段と、画像の輪郭を強調する輪郭強調処理手段と、画像を合成する画像合成手段を含み、
   上記画像領域分割処理手段により分割された各領域について、上記輪郭周辺領域は輪郭強調処理を施すとともに、上記他領域は平滑化処理を施し、これらの各処理後の画像を上記画像合成手段で合成して上記表示器に表示することを特徴とするＸ線検査装置。
2. 請求項１における上記他領域について、平滑化処理を施すことに代えて、処理を施さずに上記画像合成手段による画像合成に供することを特徴とするＸ線検査装置。
3. 請求項１における上記輪郭周辺領域について、輪郭強調処理を施すことに代えて、処理を施さずに上記画像合成手段による画像合成に供することを特徴とするＸ線検査装置。
4. 上記画像領域分割処理手段は、上記輪郭周辺領域と上記他領域の間に少なくとも１つの中間領域を設けて画像を分割するように構成され、その中間領域を含めた全ての領域についてそれぞれに個別の処理を施し、処理後の各領域の画像を上記画像合成手段により合成して上記表示器に表示するとともに、上記中間領域の処理は、上記他領域とは異なる条件による平滑化処理、輪郭強調処理、無処理のいずれかとすることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のＸ線検査装置。
5. 上記画像領域分割処理手段は、上記輪郭抽出手段により抽出された輪郭像を膨張処理し、その膨張処理後の輪郭像の外縁を、上記輪郭周辺領域の外縁もしくは上記中間領域の外縁として設定することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のＸ線検査装置。
6. 上記輪郭抽出手段により抽出された輪郭のうち、輪郭の両側の画素濃度の差が大きい部位ほど、上記輪郭強調手段による強調処理をより鮮明なものとすることを特徴とする請求項１、２又は４のいずれか１項に記載のＸ線検査装置。