(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検査物にＸ線を照射するＸ線源と、
前記Ｘ線源から照射される第１エネルギー帯のＸ線を検知する第１センサおよび第２エネルギー帯のＸ線を検知する第２センサを有するセンサユニットと、
前記第１センサにより検知されたＸ線データに基づいて前記被検査物の第１透過画像を生成すると共に、前記第２センサにより検知されたＸ線データに基づいて前記被検査物の第２透過画像を生成する画像生成部と、
前記第１透過画像の輝度分布から第１ヒストグラムを作成し、前記第２透過画像の輝度分布から第２ヒストグラムを作成する、ヒストグラム作成部と、
前記第１ヒストグラムを積分して第１ヒストグラム積算曲線を算出し、前記第２ヒストグラムを積分して第２ヒストグラム積算曲線を算出する、ヒストグラム積算部と、
前記第１ヒストグラム積算曲線が前記第２ヒストグラム積算曲線に一致または近似するように、前記第１ヒストグラム積算曲線の積算値と前記第２ヒストグラム積算曲線の積算値とが一致する輝度の変換比を各輝度で求め、前記第１透過画像の輝度を変換させる輝度変換関数を作成する輝度変換関数作成部と、
前記輝度変換関数を平滑化して平滑輝度変換関数を取得する平滑化部と、
を備えることを特徴とする、Ｘ線検査装置。
【請求項２】
前記平滑化部は、前記輝度変換関数を２次関数に近似して前記平滑輝度変換関数を取得することを特徴とする、請求項１に記載のＸ線検査装置。
【請求項３】
前記輝度変換関数に特定の輝度についての変換データが存在しない場合に、当該輝度変換関数に当該特定の輝度または当該特定の輝度の近傍に仮想の変換データを補完するデータ補完部をさらに備え、
前記平滑化部は、前記データ補完部により当該仮想の変換データが補完された補完後輝度変換関数を平滑化して補完後平滑輝度変換関数を取得することを特徴とする、請求項１または２に記載のＸ線検査装置。
【請求項４】
前記補完後平滑輝度変換関数により輝度が変換された前記第１透過画像の輝度分布の各輝度値と、前記第２透過画像の輝度分布の各輝度値と、の差の総和が最小になるように、当該補完後平滑輝度変換関数を取得するのに用いた前記仮想の変換データの値を調整する仮想データ調整部をさらに備えることを特徴とする、請求項３に記載のＸ線検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被検査物にＸ線を照射することによって異物の検出を行うＸ線検査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、異なるエネルギー帯のＸ線を被検査物に照射することによって得られる透過画像から異物検出を行うＸ線検査装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
特許文献１には、異なるＸ線エネルギーによる同一被検査物に対する２つの透過Ｘ線データを検出する検出器と、透過Ｘ線データを基準物質の厚さに変換する変換器と、基準物質の厚さに変換した２つの変換データを用いて、被検査物と異物の識別を行う判定器を備えた異物検出装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−３１８９４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記した特許文献１の異物検出装置は、被検査物と同等の元素を持つ基準物質について、その厚さと透過Ｘ線データの値との関係を求めておき、検出器で得られた２つの透過Ｘ線データを基準物質の厚さに変換するものである。しかしながら、この異物検出装置は、被検査物と同等の元素を基準物質として規定し、厚さ変換を行うものであるので、当該基準物質のみで構成される被検査物については異物検出を行うことができるものの、被検査物の物性が一様でない食品、および、被検査物に様々な部品が搭載されるような工業製品等については、厚さ変換が困難となる。すなわち、単一の元素のみで構成されない被検査物（食品および工業製品等）について確実に異物検査を実施することができなかった。
【０００６】
そこで、本発明の目的は、確実に異物検出を行うことが可能なＸ線検査装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
一局面に係るＸ線検査装置は、被検査物にＸ線を照射するＸ線源と、Ｘ線源から照射される第１エネルギー帯のＸ線を検知する第１センサおよび第２エネルギー帯のＸ線を検知する第２センサを有するセンサユニットと、第１センサにより検知されたＸ線データに基づいて被検査物の第１透過画像を生成すると共に、第２センサにより検知されたＸ線データに基づいて被検査物の第２透過画像を生成する画像生成部と、第１透過画像の輝度分布から第１ヒストグラムを作成し第２透過画像の輝度分布から第２ヒストグラムを作成するヒストグラム作成部と、第１ヒストグラムを積分して第１ヒストグラム積算曲線を算出し第２ヒストグラムを積分して第２ヒストグラム積算曲線を算出するヒストグラム積算部と、第１ヒストグラム積算曲線が第２ヒストグラム積算曲線に一致または近似するように第１ヒストグラム積算曲線の積算値と第２ヒストグラム積算曲線の積算値とが一致する輝度の変換比を各輝度で求め第１透過画像の輝度を変換させる輝度変換関数を作成する輝度変換関数作成部と、輝度変換関数を平滑化して平滑輝度変換関数を取得する平滑化部と、を備える。
【０００８】
上記構成によれば、特定の透過画像（第１透過画像および第２透過画像）によって得られた輝度変換関数を平滑化することによって、被検査物に共通する輝度の特性を現した平滑輝度変換関数を取得することができる。つまり、特定の透過画像の輝度分布にばらつきがある場合でも、当該平滑化によって、一般化された平滑輝度変換関数を得ることができる。これにより、上記した特定の透過画像とは異なる輝度分布を有する被検査物についても、一般化された当該平滑輝度変換関数に基づいて、第１透過画像の輝度を第２透過画像の輝度に略一致させることができる。これにより、第１透過画像の被検査物の輝度と、第２透過画像の被検査物の輝度とが略一致するので、第１透過画像および第２透過画像から被検査物を消し込むことができる。その結果、被検査物と異物とのコントラストに差異がある第１透過画像および第２透過画像において、被検査物の消し込みが可能となるので、異物のみの抽出が可能となる。これにより、確実に異物検出を行うことができる。
特に、食品等の被検査物は、工業製品と異なり、内容物の材質が不均一であるので被検査物の輝度分布に個体差が生じる。このため、被検査物に共通する輝度の特性を現した平滑輝度変換関数を取得することにより、輝度分布に個体差が生じる食品等の被検査物に対する検査も可能となる。
【０００９】
Ｘ線検査装置において、平滑化部は、輝度変換関数を２次関数に近似して平滑輝度変換関数を取得する。
【００１０】
この場合、近似式が高次元の関数の場合、特定の透過画像に起因する輝度のばらつきを高次元の関数の曲線で再現してしまうところ、上記構成によれば、輝度変換関数を、被検査物に共通する輝度の特性を十分に表現する２次関数に近似することができる。これにより、特定の透過画像とは異なる輝度分布を有する被検査物の透過画像についても、当該２次関数に係る平滑輝度変換関数に基づいて、適切に輝度変換することができる。
【００１１】
Ｘ線検査装置において、輝度変換関数に特定の輝度についての変換データが存在しない場合に、当該輝度変換関数に当該特定の輝度または当該特定の輝度の近傍に仮想の変換データを補完するデータ補完部をさらに備え、平滑化部は、データ補完部により当該仮想の変換データが補完された補完後輝度変換関数を平滑化して補完後平滑輝度変換関数を取得する。
【００１２】
上記構成によれば、第１透過画像および第２透過画像から得られた輝度変換関数に特定の輝度についての変換データが無い場合でも、仮想の変換データを補完して平滑化することによって、当該特定の輝度についての変換データを有する補完後平滑輝度変換関数を取得することができる。これにより、第１透過画像および第２透過画像に存在しなかった輝度についても、適切に輝度変換ができるようになるので、被検査物の消し込みが正確になるので、異物の検出精度が向上する。
【００１３】
Ｘ線検査装置において、補完後平滑輝度変換関数により輝度が変換された第１透過画像の輝度分布の各輝度値と、第２透過画像の輝度分布の各輝度値と、の差の総和が最小になるように、当該補完後平滑輝度変換関数を取得するのに用いた仮想の変換データの値を調整する仮想データ調整部をさらに備える。
【００１４】
上記構成によれば、第１透過画像の輝度分布を第２透過画像の輝度分布に最も近似させるような補完後平滑輝度変換関数を取得することができる。これにより、輝度変換後の第１透過画像の輝度と第２透過画像の輝度とが略一致し、被検査物の消し込みがより正確になるので、異物の検出精度がさらに向上する。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の一実施形態に係るＸ線検査装置の全体構成を示した模式斜視図である。
【図２】センサユニットの詳細を示した模式斜視図である。
【図３】Ｘ線検査装置のブロック図である。
【図４】低エネルギー画像Ｐ１００および高エネルギー画像Ｐ２００を示した画像図である。
【図５】低エネルギー画像Ｐ１００を拡大した画像図である。
【図６】低エネルギー画像Ｐ１００を位置合わせした画像図である。
【図７】低エネルギー画像Ｐ１００と高エネルギー画像Ｐ２００とを重ね合わせた画像図であって、（ａ）位置合わせ前の状態を示した画像図、（ｂ）位置合わせした後の状態を示した画像図である。
【図８】低エネルギーヒストグラムＨ１００と高エネルギーヒストグラムＨ２００とを示したグラフである。
【図９】低エネルギーヒストグラム積算曲線Ｃ１００と高エネルギーヒストグラム積算曲線Ｃ２００とを示したグラフである。
【図１０】低エネルギーヒストグラム積算曲線Ｃ１００と高エネルギーヒストグラム積算曲線Ｃ２００とから変換比Ｒを算出するのを説明するためのグラフである。
【図１１】輝度変換テーブルＴ１００を示したグラフである。
【図１２】輝度変換テーブルＴ１００、補完後輝度変換テーブルＴ１０１、および、補完後平滑輝度変換テーブルＴ１０２を示したグラフである。
【図１３】輝度変換前後における低エネルギー画像Ｐ１００を示した画像図である。
【図１４】低エネルギーヒストグラムＨ１００、高エネルギーヒストグラムＨ２００、および、輝度変換後低エネルギー画像Ｐ１０１のヒストグラムＨ１０１を示したグラフである。
【図１５】輝度変換後低エネルギー画像Ｐ１０１、高エネルギー画像Ｐ２００、および、両画像Ｐ１０１を画像Ｐ２００で除算して得られた結果画像Ｐ３００を示した画像図である。
【図１６】結果画像Ｐ３００、ノイズが除去され、異物以外の領域の値が０となるように輝度変換した結果画像Ｐ３０１、および、２値化された２値化画像Ｐ３０２、最終画像Ｐ４００を示した画像図である。
【図１７】画像処理方法を示したフローチャートである。
【図１８】輝度変換テーブルの取得方法を示したフローチャートである。
【図１９】変形例に係るＸ線検査装置における低エネルギーヒストグラムＨ１００ａ、中エネルギーヒストグラムＨ３００ａ、および、高エネルギーヒストグラムＨ２００ａを示したグラフである。
【図２０】輝度変換テーブルＴ１００ａおよびＴ２００ａを示したグラフである。
【図２１】平滑輝度変換テーブルＴ１０２ａおよびＴ２０２ａを示したグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施形態に係るＸ線検査装置１００について図面を参照しながら説明する。
【００１７】
本実施形態に係るＸ線検査装置１００は、図１及び図２に示すように、食品等（例えば、袋入りの複数のソーセージ等）の被検査物Ａの検査を行うＸ線検査装置であって、主として、被検査物Ａを搬送する搬送部５００と、被検査物ＡにＸ線を照射するＸ線源２００と、Ｘ線源２００から照射されるＸ線を検知するセンサを有するセンサユニット３００と、画像処理部４００（図３参照）とを備えている。
【００１８】
（搬送部）
搬送部５００は、被検査物Ａを検査位置に搬送するために設けられている。この搬送部５００は、ベルトコンベア、トップチェーンコンベア、回転テーブルなど様々な搬送機構を適用することが可能である。
【００１９】
（Ｘ線源）
Ｘ線源２００は、搬送部５００により検査位置まで搬送される被検査物ＡにＸ線を照射する。このＸ線源２００から照射されるＸ線には、低エネルギー（長波長）から高エネルギー（短波長）までの様々なエネルギー帯のＸ線が含まれている。なお、低エネルギーおよび高エネルギーと記載したが、この「高」および「低」は、Ｘ線源２００から照射される複数のエネルギー帯の中で相対的に「高い」および「低い」のであって、特定の範囲を現すものではない。以下、同様である。
【００２０】
（センサユニット）
センサユニット３００は、図２に示すように、Ｘ線源２００から照射されるＸ線を検知するものであって、低エネルギー帯のＸ線を検知する低エネルギー用センサ３１０と、高エネルギー帯のＸ線を検知する高エネルギー用センサ３２０と、当該両センサの間に配置されるフィルタ３３０とを備えている。このセンサユニット３００の低エネルギー用センサ３１０、フィルタ３３０、および、高エネルギー用センサ３２０は、Ｘ線源２００に近い方からこの順に配置されている。低エネルギー用センサ３１０は、低エネルギー帯のＸ線を捕えるように設計されており、Ｘ線源２００から照射されるＸ線は、低エネルギーであるほど当該低エネルギー用センサ３１０で吸収される。この低エネルギー用センサ３１０を突き抜けるＸ線は、高エネルギー帯のＸ線である。高エネルギー用センサ３２０は、高エネルギー帯のＸ線を捕えるように設計されている。フィルタ３３０は、低エネルギー用センサ３１０を突き抜けたＸ線の中で中エネルギー帯のＸ線を除去するために設けられている。
【００２１】
（画像処理部）
画像処理部４００は、図３に示すように、センサユニット３００から送信されるＸ線データに基づいてＸ線透過画像を作成し、その透過画像に対して、各種の画像処理を施す。この画像処理部４００は、画像生成部４０１、画像拡縮部４０２、画像位置合わせ部４０３、ヒストグラム作成部４０４、ヒストグラム積算部４０５、輝度変換テーブル作成部４０６、データ補完部４０７、平滑化部４０８、画像変換部４０９、仮想データ調整部４１０、除算部４１１、フィルタ部４１２、及び、２値化部４１３、を有している。
【００２２】
（画像生成部）
画像生成部４０１は、低エネルギー用センサ３１０により検知されたＸ線データに基づいて被検査物Ａの透過画像（以下、低エネルギー画像Ｐ１００とする）を生成すると共に、高エネルギー用センサ３２０により検知されたＸ線データに基づいて被検査物Ａの透過画像（以下、高エネルギー画像Ｐ２００とする）を生成する。図４に示すように、この画像生成部４０１で生成された低エネルギー画像Ｐ１００は、比較的コントラストが高く、全体的に暗くなっている。また、高エネルギー画像Ｐ２００は、比較的コントラストが低く、全体的に明るくなっている。また、図４に示すように、低エネルギー画像Ｐ１００における異物Ｓと被検査物Ａ（被検査物Ａの重なりの無い領域）とのコントラストに比べて、高エネルギー画像Ｐ２００における異物Ｓと被検査物Ａ（被検査物Ａの重なりの無い領域）とのコントラストが、小さくなっている。これは、異物Ｓと被検査物Ａとに、Ｘ線吸収率の違いがあることに起因する。
【００２３】
（画像拡縮部）
画像拡縮部４０２は、低エネルギー画像Ｐ１００における被検査物Ａと高エネルギー画像Ｐ２００における被検査物Ａとの大きさを合わせる。Ｘ線源２００から照射されるＸ線は、扇状に放射されると共に（図１の２点鎖線参照）、Ｘ線源２００から低エネルギー用センサ３１０までの距離とＸ線源２００から高エネルギー用センサ３２０までの距離とが異なるので、低エネルギー画像Ｐ１００における被検査物Ａと高エネルギー画像Ｐ２００における被検査物Ａとの大きさが異なる。すなわち、高エネルギー画像Ｐ２００における被検査物Ａが、低エネルギー画像Ｐ１００における被検査物Ａより僅かに大きくなる。そこで、画像拡縮部４０２は、図５に示すように、低エネルギー画像Ｐ１００を変換比Ｒだけセンサの長手方向に拡大する。この変換比Ｒは、Ｘ線源２００から低エネルギー用センサ３１０までの距離をＬ１、Ｘ線源２００から高エネルギー用センサ３２０までの距離をＬ２とすると、Ｒ＝Ｌ２／Ｌ１で得られる。ここでは、低エネルギー画像Ｐ１００を拡大する例について説明したが、当然、高エネルギー画像Ｐ２００をＲの逆数（１／Ｒ）の比率で縮小しても良い。
【００２４】
（画像位置合わせ部）
画像位置合わせ部４０３は、低エネルギー画像Ｐ１００における被検査物Ａと高エネルギー画像Ｐ２００における被検査物Ａとの位置を合わせる。具体的には、図６に示すように、低エネルギー画像Ｐ１００を上下左右に移動させて、低エネルギー画像Ｐ１００と高エネルギー画像Ｐ２００との差異が最小になるようにしている。本実施形態の画像位置合わせ部４０３は、両画像を重ね合わせて、各画素において両画像の輝度値の差の絶対値の総和を算出し、その総和が最小となるように自動的に位置合わせを行う。図７（ａ）に示すように、画像位置合わせ部４０３による位置合わせ前では、被検査物Ａのエッジ部分Ｅ１および異物Ｓのエッジ部分Ｅ２が現れる。なお、画像上のエッジ部分が、被対象物Ａのエッジ部分Ｅ１か、異物Ｓのエッジ部分Ｅ２かは、判別不可能である。そして、図７（ｂ）に示すように、画像位置合わせ部４０３による位置合わせ後では、被検査物Ａおよび異物Ｓの位置ズレが解消されて、ほぼ黒一色の状態の画像となる。なお、この図７（ｂ）の位置合わせ後の画像に示すように、単に低エネルギー画像Ｐ１００の拡大および位置合わせだけでは、異物Ｓの領域についてもほぼ黒一色になり、異物Ｓの判別が不可能である。そこで、以下で説明するヒストグラム作成部４０４、ヒストグラム積算部４０５、輝度変換テーブル作成部４０６、データ補完部４０７、平滑化部４０８、画像変換部４０９、仮想データ調整部４１０、除算部４１１、フィルタ部４１２、及び、２値化部４１３により、低エネルギー画像Ｐ１００の画像処理を施すことによって、異物Ｓの判別を可能にする。
【００２５】
（ヒストグラム作成部）
ヒストグラム作成部４０４は、低エネルギー画像Ｐ１００の輝度分布を示す低エネルギーヒストグラムＨ１００を作成すると共に、高エネルギー画像Ｐ２００の輝度分布を示す高エネルギーヒストグラムＨ２００を作成する。上記したように、低エネルギー画像Ｐ１００は、高エネルギー画像Ｐ２００に比べて全体的に暗くなっているので、図８に示すように、低エネルギーヒストグラムＨ１００は、高エネルギーヒストグラムＨ２００に比べて、図中の左側（画素明暗が明るい側）に寄っている。
【００２６】
（ヒストグラム積算部）
ヒストグラム積算部４０５は、図９に示すように、上記した低エネルギーヒストグラムＨ１００を積分して低エネルギーヒストグラム積算曲線Ｃ１００を算出すると共に、高エネルギーヒストグラムＨ２００を積分して高エネルギーヒストグラム積算曲線Ｃ２００を算出する。
【００２７】
（輝度変換テーブル作成部）
輝度変換テーブル作成部４０６は、低エネルギーヒストグラム積算曲線Ｃ１００と高エネルギーヒストグラム積算曲線Ｃ２００とを比較して、低エネルギーヒストグラム積算曲線Ｃ１００を高エネルギーヒストグラム積算曲線Ｃ２００に一致または近似させる輝度変換テーブルＴ１００を作成する。具体的には、図１０に示すように、低エネルギーヒストグラム積算曲線Ｃ１００の積算値Ｉ１と、高エネルギーヒストグラム積算曲線の積算値Ｉ２とが一致する輝度の変換比Ｉ＝Ｉ１／Ｉ２を各輝度で求めることにより、図１１に示した輝度変換テーブルＴ１００を得る。
【００２８】
（データ補完部）
画像生成部４０１により生成された低エネルギー画像Ｐ１００および高エネルギー画像Ｐ２００に輝度値の低い画素（暗い画素）が無い場合には、当該輝度値の変換比Ｉを求めることができない。そのため、図１１に示すように、上記した輝度変換テーブル作成部４０６により作成された輝度変換テーブルＴ１００の輝度値の低い領域Ｓには、変換データが存在しない。この場合、輝度値の低い画素については、輝度変換を行うことができない。そこで、データ補完部４０７は、上記した輝度変換テーブルＴ１００に、輝度値の低い領域Ｓにおいて仮想の変換データＤを補完する。以下、仮想の変換データＤが補完された輝度変換テーブルを、「補完後輝度変換テーブルＴ１０１」とする。
【００２９】
（平滑化部）
平滑化部４０８は、図１２に示すように、補完後輝度変換テーブルＴ１０１を平滑化する。以下、この平滑化部４０８により平滑化された補完後平滑輝度変換テーブルを、「補完後平滑輝度変換テーブルＴ１０２」とする。上記した画像生成部４０１により生成された低エネルギー画像Ｐ１００および高エネルギー画像Ｐ２００の輝度分布が狭い場合等には、平滑化前の輝度変換テーブルＴ１００が滑らかでない曲線でない場合がある。この場合、上記した低エネルギー画像Ｐ１００および高エネルギー画像Ｐ２００とは異なる輝度分布を有する被検査物Ａを対象にした場合、妥当な輝度変換が行えない。そのため、平滑化部４０８は、種々の輝度分布を有する被検査物Ａに対応可能な一般化された輝度変換テーブルを取得すべく、補完後輝度変換テーブルＴ１０１を平滑化して、滑らかな曲線を描く補完後平滑輝度変換テーブルＴ１０２を取得する。実験の結果から、２次関数で近似すれば十分実用的なテーブルを取得できたことから、本実施形態の平滑化部４０８は、補完後輝度変換テーブルＴ１０１を２次関数で近似して、補完後平滑輝度変換テーブルＴ１０２を取得する。
【００３０】
（画像変換部）
画像変換部４０９は、図１３に示すように、補完後平滑輝度変換テーブルＴ１０２に基づいて、低エネルギー画像Ｐ１００の輝度変換を行い、輝度変換後低エネルギー画像Ｐ１０１を取得する。
【００３１】
（仮想データ調整部）
図１４に示すように、輝度変換後低エネルギー画像Ｐ１０１のヒストグラムＨ１０１と、高エネルギー画像Ｐ２００のヒストグラム（高エネルギーヒストグラム）Ｈ２００とを比較すると、厳密には一致していない。そこで、この仮想データ調整部４１０は、輝度変換後低エネルギー画像Ｐ１０１の輝度分布の各輝度値と、高エネルギー画像Ｐ２００の輝度分布の各輝度値と、の差の総和が最小（最小２乗法）になるように、当該補完後平滑輝度変換テーブルＴ１０２を取得するのに用いた仮想の変換データＤの値を調整する。これにより、最適化された補完後平滑輝度変換テーブルＴ１０２を取得でき、当該テーブルＴ１０２により輝度変換された輝度変換後低エネルギー画像Ｐ１０１の輝度と、高エネルギー画像Ｐ２００の輝度とが略一致するので、被検査物Ａの消し込みが可能となる。なお、この最適化された補完後平滑輝度変換テーブルＴ１０２は、画像処理部４００の記憶部（図示せず）に格納されている。
【００３２】
（除算部）
図１５に示すように、除算部４１１は、最適化された補完後平滑輝度変換テーブルＴ１０２により輝度変換された輝度変換後低エネルギー画像Ｐ１０１の輝度値と、高エネルギー画像Ｐ２００の輝度値とを各画素で除算することによって、被検査物Ａの消し込みを行う。輝度変換後低エネルギー画像Ｐ１０１の各画素の輝度値と、高エネルギー画像Ｐ２００の各画素の輝度値との差を求めることによって、被検査物Ａの消し込みを行っても良いが、実験の結果から、除算する方が被検査物Ａの消し込み精度が良いことが分かったので、本実施形態の除算部４１１は、除算を行うことにより、被検査物Ａの消し込みを行う。ただし、単純に除算すると、画像処理部４００が整数しか保持できない構成となっているので、ほとんどの演算結果が１となってしまう。例えば、その演算結果は、１．０１、１．１１、１．２１等の値となる。そのため、除算部４１１は、両画像の輝度値を除算した結果を１００倍にして、被検査物Ａの消し込みがなされた結果画像Ｐ３００を出力する。なお、当該結果画像Ｐ３００は、後述するフィルタ部４１２による処理の後に、輝度値を１００だけオフセットする処理が行われる。これにより、異物Ｓ以外の領域とは異なる輝度値を保持する異物Ｓが現れた結果画像Ｐ３００を取得できる。
【００３３】
（フィルタ部）
フィルタ部４１２は、当該結果画像Ｐ３００に含まれるランダムノイズを除去するために設けられている。通常、Ｘ線透過画像には、ランダムノイズが含まれており、被検査物Ａの消し込みを行った結果画像Ｐ３００にも当該ランダムノイズが含まれている。被検査物Ａに異物Ｓが含まれている場合、Ｘ線透過画像の異物Ｓがある領域は、ノイズより大きな値となっているので、本実施形態のフィルタ部４１２は、ガウシアンフィルタを用いて、細かいノイズを除去すると共に、上述したように輝度値を１００だけオフセットすることによって、異物Ｓがある領域を抽出する。なお、整数値の桁数を減らすことができるので、簡易な演算処理装置で高速処理することができる。また、ノイズが除去された図１６の結果画像Ｐ３０１は、全体が暗く（ほぼ黒一色に）なっているが、実際には、異物Ｓの領域は、異物Ｓ以外の領域（ほぼ黒一色の）とは異なるデータ値を保持している。
【００３４】
（２値化部）
ノイズが除去された結果画像Ｐ３０１は、２値化部４１３により、一定の値を閾値として、２値化される。これにより、図１６に示すように、異物Ｓのみが抽出された２値化画像Ｐ３０２を取得できる。この後、画像処理部４００は、当該２値化画像Ｐ３０２と高エネルギー画像Ｐ２００とを重ね合わせて、最終画像Ｐ４００を作成する。なお、ここでは、２値化画像Ｐ３０２と高エネルギー画像Ｐ２００とを重ね合わせたが、当然、２値化画像Ｐ３０２と低エネルギー画像Ｐ１００とを重ね合わせても良い。
【００３５】
（画像処理部による画像処理方法について）
次に、図１７のフローチャートに沿って、画像処理部４００による画像処理方法について説明を行う。
【００３６】
まず、検査位置に被検査物Ａが搬送されると、Ｘ線源２００からＸ線が照射されて低エネルギー用センサ３１０および高エネルギー用センサ３２０によりＸ線が検知される。そうすると、画像生成部４０１により、同時に、低エネルギー用センサ３１０により検知されたＸ線データに基づいて低エネルギー画像Ｐ１００（図４参照）が生成されると共に、高エネルギー用センサ３２０により検知されたＸ線データに基づいて高エネルギー画像Ｐ２００（図４参照）が生成される（ステップＳ１：画像取得）。
【００３７】
上記のように、低エネルギー画像Ｐ１００および高エネルギー画像Ｐ２００が取得されると、
（１）画像拡縮部４０２により、低エネルギー画像Ｐ１００を変換比Ｒだけセンサの長手方向に拡大すると共に（図５参照）、
（２）画像位置合わせ部４０３により、低エネルギー画像Ｐ１００と高エネルギー画像Ｐ２００との位置合わせを行って（図６参照）、
低エネルギー画像Ｐ１００と高エネルギー画像Ｐ２００との調整を図る（ステップＳ２：画像アライメント）。なお、この画像の拡大と移動とは、アフィン変換により実現することができる。
【００３８】
次に、低エネルギー画像Ｐ１００の輝度と高エネルギー画像Ｐ２００の輝度とが略一致するように、低エネルギー画像Ｐ１００の輝度変換を行う。具体的には、画像変換部４０９により、記憶部（図示せず）に記憶される最適化された補完後平滑輝度変換テーブルＴ１０２に基づいて、低エネルギー画像Ｐ１００の輝度変換が行われる（図１３参照）（ステップＳ３：コントラスト整合）。なお、この補完後平滑輝度変換テーブルＴ１０２の取得方法については、後述する。
【００３９】
そして、輝度変換された低エネルギー画像（輝度変換後低エネルギー画像）Ｐ１０１と、高エネルギー画像Ｐ２００とを比較して演算する。具体的には、除算部４１１により、輝度変換された低エネルギー画像（輝度変換後低エネルギー画像）Ｐ１０１の輝度値と、高エネルギー画像Ｐ２００の輝度値とを各画素で除算することによって、両画像の差異を抽出された結果画像Ｐ３００（図１５参照）を得る（ステップＳ４：２画像間演算）。
【００４０】
次に、フィルタ部４１２により、抽出された結果画像Ｐ３００のノイズを除去して、異物Ｓが抽出されない領域の値が０となるように輝度変換する（図１６参照）（ステップＳ５：ノイズ除去）。
【００４１】
そして、２値化部４１３により、ノイズが除去された結果画像Ｐ３０１を、一定の値を閾値として２値化し、異物Ｓのみが抽出された２値化画像Ｐ３０２を取得する（図１６参照）（ステップＳ６：２値化）。最後に、当該２値化画像Ｐ３０２と高エネルギー画像Ｐ２００とを重ね合わせて、被検査物Ａに異物Ｓが映し出された最終画像Ｐ４００が出力される。
【００４２】
（輝度変換テーブルの取得方法について）
次に、図１８のフローチャートに沿って、画像処理部４００による補完後平滑輝度変換テーブルＴ１０２の取得方法について説明を行う。本実施形態に係る画像処理部４００は、記憶部（図示せず）に記憶される当該テーブルＴ１０２に基づいて、低エネルギー画像Ｐ１００の輝度変換を行い、低エネルギー画像Ｐ１００と高エネルギー画像Ｐ２００とのコントラスト整合を図っている（ステップＳ３：コントラスト整合参照）。
【００４３】
画像生成部４０１による画像取得（ステップＳ１１）、並びに、画像拡縮部４０２および画像位置合わせ部４０３による画像アライメント（ステップＳ１２）は、それぞれ、画像処理部４００による画像処理方法についてのステップＳ１並びにステップＳ２と同じであるので、その説明を省略する。
【００４４】
次に、ヒストグラム作成部４０４により、低エネルギー画像Ｐ１００の輝度分布を示す低エネルギーヒストグラムＨ１００（図８参照）と、高エネルギー画像Ｐ２００の輝度分布を示す高エネルギーヒストグラムＨ２００（図８参照）とが作成される（ステップＳ１３：ヒストグラム作成）。そして、ヒストグラム積算部４０５により、当該低エネルギーヒストグラムＨ１００および高エネルギーヒストグラムＨ２００が、それぞれ積分されて、低エネルギーヒストグラム積算曲線Ｃ１００（図９参照）および高エネルギーヒストグラム積算曲線Ｃ２００（図９参照）が算出される（ステップＳ１４：ヒストグラム積算）。
【００４５】
そして、輝度変換テーブル作成部４０６により、低エネルギーヒストグラム積算曲線Ｃ１００と高エネルギーヒストグラム積算曲線Ｃ２００とから、輝度変換テーブルＴ１００（図１１参照）が作成される（ステップＳ１５：輝度変換テーブル作成）。この際、データ補完部４０７により、当該輝度変換テーブルに、輝度値が低い領域Ｓに仮想の変換データＤ（図１１参照）が補完される（ステップＳ１６：仮想データ補完）。
【００４６】
次に、平滑化部４０８により、仮想の変換データＤが補完された補完後輝度変換テーブルＴ１０１（図１２参照）が平滑化される（ステップＳ１７：平滑化）。これにより、補完後平滑輝度変換テーブルＴ１０２（図１２参照）が取得される。そして、当該補完後平滑輝度変換テーブルＴ１０２によって輝度変換された低エネルギー画像Ｐ１００の輝度分布の各輝度値と、高エネルギー画像Ｐ２００の輝度分布の各輝度値と、の差の総和が最小になるように、上記補完後平滑輝度変換テーブルＴ１０２を取得するのに用いた仮想の変換データＤの値が調整される（図１４参照）（ステップＳ１８：仮想データ調整）。その結果、最適化された補完後平滑輝度変換テーブルＴ１０２が取得されて、当該テーブルＴ１０２は記憶部（図示せず）に格納される。
【００４７】
（本実施形態における効果）
以上のように、本実施形態に係るＸ線検査装置１００においては、特定の透過画像（低エネルギー画像Ｐ１００および高エネルギー画像Ｐ２００）によって得られた輝度変換テーブルＴ１００を平滑化することによって、被検査物Ａに共通する輝度の特性を現した補完後平滑輝度変換テーブルＴ１０２を取得することができる。つまり、特定の透過画像の輝度分布にばらつきがある場合でも、当該平滑化によって、一般化された補完後平滑輝度変換テーブルＴ１０２を得ることができる。これにより、上記した特定の透過画像とは異なる輝度分布を有する被検査物Ａについても（種々の輝度分布を有する被検査物Ａに対応可能な）、一般化された当該補完後平滑輝度変換テーブルＴ１０２に基づいて、低エネルギー画像Ｐ１００の輝度を高エネルギー画像Ｐ２００の輝度に略一致させることができる。これにより、低エネルギー画像Ｐ１００の被検査物Ａの輝度と、高エネルギー画像Ｐ２００の被検査物Ａの輝度とが略一致するので、低エネルギー画像Ｐ１００および高エネルギー画像Ｐ２００から被検査物Ａを消し込むことができる。その結果、被検査物Ａと異物Ｓとのコントラストに差異がある低エネルギー画像Ｐ１００および高エネルギー画像Ｐ２００において、被検査物Ａの消し込みが可能となるので、異物Ｓのみの抽出が可能となる。
【００４８】
特に、食品（例えば、ソーセージ）等の被検査物Ａは、工業製品と異なり、内容物の材質が不均一であるので被検査物Ａの輝度分布に個体差が生じる。このため、被検査物Ａに共通する輝度の特性を現した補完後平滑輝度変換テーブルＴ１０２を取得することにより、輝度分布に個体差が生じる食品等の被検査物Ａに対する検査も可能となる。
【００４９】
また、本実施形態では、近似式が高次元の関数の場合、特定の透過画像に起因する輝度のばらつきを高次元の関数の曲線で再現してしまうところ、本実施形態では、輝度変換テーブルＴ１００を、被検査物Ａに共通する輝度の特性を十分に表現する２次関数に近似することができる。これにより、特定の透過画像とは異なる輝度分布を有する被検査物Ａの透過画像についても、当該２次関数に係る補完後平滑輝度変換テーブルＴ１０２に基づいて、適切に輝度変換することができる。
【００５０】
また、本実施形態では、低エネルギー画像Ｐ１００および高エネルギー画像Ｐ２００から得られた輝度変換テーブルＴ１００に輝度値の低い領域Ｓにおいて変換データが無い場合でも、仮想の変換データＤを補完して平滑化することによって、当該輝度値の低い領域Ｓについての変換データを有する補完後平滑輝度変換テーブルＴ１０２を取得することができる。これにより、低エネルギー画像Ｐ１００および高エネルギー画像Ｐ２００に存在しなかった輝度についても、適切に輝度変換ができるようになるので、被検査物Ａの消し込みが正確になるので、異物Ｓの検出精度が向上する。
【００５１】
また、本実施形態では、補完後平滑輝度変換テーブルＴ１０２を取得するのに用いた仮想の変換データＤの値を調整する仮想データ調整部４１０を設けることによって、低エネルギー画像Ｐ１００の輝度分布（ヒストグラムＨ１００）を高エネルギー画像Ｐ２００の輝度分布（ヒストグラムＨ２００）に最も近似させるような補完後平滑輝度変換テーブルＴ１０２を取得することができる。これにより、輝度変換後低エネルギー画像Ｐ１０１の輝度と高エネルギー画像Ｐ２００の輝度とが略一致するので、被検査物Ａの消し込みがより正確になるので、異物Ｓの検出精度がさらに向上する。
【００５２】
＜請求項の各構成要素と上記実施形態の各部との対応関係＞
上記実施形態においては、Ｘ線検査装置１００が「Ｘ線検査装置」に相当し、被検査物Ａが「被検査物」に相当し、Ｘ線源２００が「Ｘ線源」に相当し、センサユニット３００が「センサユニット」に相当し、低エネルギー用センサ３１０が「第１センサ」に相当し、高エネルギー用センサ３２０が「第２センサ」に相当し、低エネルギー画像Ｐ１００が「第１透過画像」に相当し、高エネルギー画像Ｐ２００が「第２透過画像」に相当し、画像生成部４０１が「画像生成部」に相当し、輝度変換テーブルＴ１００が「輝度変換関数」に相当し、補完後輝度変換テーブルＴ１０１が「補完後輝度変換関数」に相当し、平滑化部４０８が「平滑化部」に相当し、補完後平滑輝度変換テーブルＴ１０２が「平滑輝度変換関数」および「補完後平滑輝度変換関数」に相当し、輝度変換テーブル作成部４０６が「輝度変換関数作成部」に相当し、データ補完部４０７が「データ補完部」に相当し、仮想の変換データＤが「仮想の変換データ」に相当し、仮想データ調整部４１０が「仮想データ調整部」に相当する。
【００５３】
以上、本発明の実施形態について図面に基づいて説明したが、具体的な構成は、これらの実施形態に限定されるものでないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明だけではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれる。
【００５４】
例えば、上記実施形態では、２つのセンサ（低エネルギー用センサ３１０および高エネルギー用センサ３２０）を用いる例について説明したが、本発明はこれに限らず、３つ以上のセンサを用いることによって、Ｘ線吸収率が異なる複数種類の異物Ｓを検出可能に構成しても良い。一例として、３つのセンサを用いた場合、図１９に示すように、低エネルギーヒストグラムＨ１００ａ、高エネルギーヒストグラムＨ２００ａ、および、中エネルギーヒストグラムＨ３００ａが取得される。そして、当該ヒストグラムＨ１００ａおよびＨ２００ａを比較して、図２０に示すように、低エネルギー画像の輝度が高エネルギー画像の輝度に一致または近似するように当該低エネルギー画像の輝度を変換させる輝度変換テーブルＴ１００ａを作成すると共に、ヒストグラムＨ３００ａおよびＨ２００ａを比較して、中エネルギー画像の輝度が高エネルギー画像の輝度に一致または近似するように当該中エネルギー画像の輝度を変換させる輝度変換テーブルＴ２００ａを作成する。そして、輝度変換テーブルＴ１００ａおよびＴ２００ａを各々平滑化して、図２１に示すように、平滑輝度変換テーブルＴ１０２ａおよびＴ２０２ａを作成する。これにより、これらの平滑輝度変換テーブルＴ１０２ａを用いて、低エネルギー画像の輝度と高エネルギー画像の輝度とを略一致させることができるので、所定の種類の異物Ｓの検出が可能になる。また、平滑輝度変換テーブルＴ２０２ａを用いて、中エネルギー画像の輝度と高エネルギー画像の輝度とを略一致させることができるので、上記異物Ｓとは異なるＸ線吸収率を有する異物Ｓの検出が可能になる。すなわち、３つのセンサを用いることにより、Ｘ線吸収率が異なる２種類の異物Ｓの検出が可能となる。
【符号の説明】
【００５５】
１００  Ｘ線検査装置
２００  Ｘ線源
３００  センサユニット
３１０  低エネルギー用センサ
３２０  高エネルギー用センサ
３３０  フィルタ
４００  画像処理部
４０１  画像生成部
４０２  画像拡縮部
４０３  画像位置合わせ部
４０４  ヒストグラム作成部
４０５  ヒストグラム積算部
４０６  輝度変換テーブル作成部
４０７  データ補完部
４０８  平滑化部
４０９  画像変換部
４１０  仮想データ調整部
４１１  除算部
４１２  フィルタ部
４１３  ２値化部
Ａ  被検査物
Ｓ  異物
Ｐ１００  低エネルギー画像
Ｐ２００  高エネルギー画像
Ｐ１０１  輝度変換後低エネルギー画像
Ｈ１００  低エネルギーヒストグラム
Ｈ２００  高エネルギーヒストグラム
Ｃ１００  低エネルギーヒストグラム積算曲線
Ｃ２００  高エネルギーヒストグラム積算曲線
Ｔ１００  輝度変換テーブル
Ｔ１０１  補完後輝度変換テーブル
Ｔ１０２  補完後平滑輝度変換テーブル
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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