(57)【要約】      （修正有）【課題】被検査物の材質や厚さが一様でなく、Ｘ線透視画像上で異物像の一部の輝度が相違して表示される場合でも、球状の異物の輪郭をほぼ正確に抽出するＸ線検査装置を提供する。【解決手段】被検査物のＸ線透視画像上の画素の輝度情報に基づき異物の輪郭を抽出した後、その輪郭上に一定の間隔で複数の点をサンプリングし、連続する３個以上の規定数のサンプリング点を通る円を求める動作を、サンプリング点を１個ずつずらしながら行い、求めた各円について、その円を求めるのに用いた点以外のサンプリング点の近傍を通る回数を求め、最も回数の多い円を異物像の輪郭とする。そうすることで、二値化等で抽出した異物像の輪郭が被検査物の構造に起因してその一部が欠落した状態となっていても、欠落部分を修正してより正確な異物の寸法情報の取得が可能となる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｘ線源からのＸ線を被検査物に照射したときの透過Ｘ線をＸ線検出器で検出し、その検出データを用いて被検査物のＸ線透視画像を構築するＸ線検査装置において、
被検査物のＸ線透視画像上の画素の輝度情報に基づき、当該透視画像上の異物像を認識してその輪郭を抽出する異物像輪郭抽出手段と、抽出された輪郭から異物の寸法情報を求める異物寸法情報取得手段と、上記異物像輪郭抽出手段により抽出された異物の輪郭のうち、被検査物の構造に起因して略円形に現れるべき異物のＸ線透視画像の一部が欠落している輪郭について、欠落していない部分の輪郭情報に基づいて当該輪郭を円形に修正する輪郭修正手段を有し、上記異物寸法情報取得手段は、輪郭を修正したものについては修正後の輪郭から寸法情報を取得するとともに、
上記輪郭修正手段は、上記異物像輪郭抽出手段により抽出された輪郭上に一定の間隔で複数の点をサンプリングし、連続する３個以上の規定数のサンプリング点を通る円を求める動作を、サンプリング点を１個ずつずらしながら順次実行するとともに、求めた個々の円について、その円が当該円を求めるのに用いた規定数のサンプリング点以外のサンプリング点の近傍を通る回数を求め、その回数が最も多い円を異物像の輪郭と決定することを特徴とするＸ線検査装置。
【請求項２】
上記輪郭修正手段は上記異物像輪郭抽出手段により抽出された輪郭上に一定の間隔で複数の点をサンプリングした後、曲線近似計算によりその各サンプリング点を繋ぐような近似曲線を求め、その近似曲線に対して輪郭との一致度が低い領域に含まれるサンプリング点を除外して上記円の計算を実行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】
上記輪郭修正手段は、上記サンプリング点の近傍を通る回数が最も多い円を決定した後、その円上で近傍に上記サンプリング点の存在が少ない領域の周辺で、輝度変化の大きな箇所を探索し、その箇所を異物像の輪郭とすることを特徴とする請求項１又は２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Ｘ線検査装置に関し、特に、製品中に混入した気泡等の球状の異物量等を検査するのに有用なＸ線検査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
各種樹脂成形品やアルミダイキャスト、あるいは半田付け部など、材料を溶融させた後に固化させた部材等には、気泡が入り込む場合があり、このような気泡を含む製品は一般には欠陥品となる。したがって、欠陥の原因となる気泡の混入は好ましくないものの、工程によっては気泡の混入を阻止することが難しく、気泡混入量がある一定のレベル以下のものを良品として選別するような検査をすることが多い。
【０００３】
このとき、欠陥の度合いを数値化したものをパラメータとして、あらかじめ設定されている基準値（限度値）と比較して合否判定を行うことが、選別作業の繰り返し安定性や容易性の点で好ましい。
【０００４】
また、部材中の気泡等の異物の有無や量を検査する際には、Ｘ線を用いて被検査物の透視画像を構築するＸ線検査装置が多用されている（例えば特許文献１参照）。Ｘ線検査装置で得られた情報から欠陥の度合いを数値化するには、例えばＸ線透視画像上に現れる欠陥部分の面積を算出する手法がある。この手法について、図６の模式図を用いて以下に説明する。
【０００５】
Ｘ線透視画像上において、図６（ａ）に示すように、気泡６１等の欠陥は正常部６２と比較すると輝度の相違で現れており、通常は図６（ｂ）に示すように、輝度値が周辺部と異なる部分を二値化等の画像処理によって抽出し、この抽出した部分の面積Ｄを欠陥部分の面積としている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−１９８２０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、各種の樹脂成形品やアルミダイキャスト、あるいは半田内に混入する気泡は概ね球状となることから、Ｘ線透視画像上では略円形に現れる。したがって、材質や厚さが均一な被検査物の場合は、その内部に存在する気泡がＸ線透視画像において一様な背景中に輝度の高い略円形の像として現れるため、前記した二値化で十分かつ正確に抽出することができる。しかしながら、材質や厚さが一様でない被検査物の場合は、単純な二値化では欠陥部分を正確に抽出することができない。
【０００８】
ここで、図７において、材質や厚さが場所によって相違する（一様でない）部分を有する被検査物のＸ線透視画像を模式的に示す。図７（ａ）に示す通り、被検査物のＸ線透視画像にはＸ線の透過度により輝度が明るい（被検査物の厚みが薄い）部分７１と、暗い（被検査物の厚みが厚い）部分７２が生じている。そして、これらに跨がるように気泡７３が存在している場合、Ｘ線透視画像の暗部７２における気泡７３の像は、明部７１における気泡７３の像に比して暗くなる。そして、輝度のしきい値を設定し、単純な二値化を行って気泡７３の像の輪郭７３ａを抽出すると、図７（ｂ）に示す通り輪郭７３ａは実際の気泡７３の像の輪郭を正しく抽出したものとはならず、この輪郭７３ａを用いて面積を計算しても、その計算結果は欠陥の度合いを正しく表した数値とはならない。
【０００９】
本発明はこのような実情に鑑みてなされたもので、材質が一様でない、あるいは厚さが場所によって相違する被検査物等のように、Ｘ線透視画像上で異物像の一部の輝度が相違して表示される場合でも、球状の異物の輪郭をほぼ正確に抽出することのできるＸ線検査装置の提供をその課題としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の課題を解決するため、本発明のＸ線検査装置は、Ｘ線源からのＸ線を被検査物に照射したときの透過Ｘ線をＸ線検出器で検出し、その検出データを用いて被検査物のＸ線透視画像を構築するＸ線検査装置において、被検査物のＸ線透視画像上の画素の輝度情報に基づき、当該透視画像上の異物像を認識してその輪郭を抽出する異物像輪郭抽出手段と、抽出された輪郭から異物の寸法情報を求める異物寸法情報取得手段と、上記異物像輪郭抽出手段により抽出された異物の輪郭のうち、被検査物の構造に起因して略円形に現れるべき異物のＸ線透視画像の一部が欠落している輪郭について、欠落していない部分の輪郭情報に基づいて当該輪郭を円形に修正する輪郭修正手段を有し、上記異物寸法情報取得手段は、輪郭を修正したものについては修正後の輪郭から寸法情報を取得するとともに、上記輪郭修正手段は、上記異物像輪郭抽出手段により抽出された輪郭上に一定の間隔で複数の点をサンプリングし、連続する３個以上の規定数のサンプリング点を通る円を求める動作を、サンプリング点を１個ずつずらしながら順次実行するとともに、求めた個々の円について、その円が当該円を求めるのに用いた規定数のサンプリング点以外のサンプリング点の近傍を通る回数を求め、その回数が最も多い円を異物像の輪郭と決定することを特徴とすることによって特徴づけられる（請求項１）。
【００１１】
ここで、本発明において、上記輪郭修正手段は、上記異物像輪郭抽出手段により抽出された輪郭上に一定の間隔で複数の点をサンプリングした後、曲線近似計算によりその各サンプリング点を繋ぐような近似曲線を求め、その近似曲線に対して一致度が低いサンプリング点を除外して上記円の計算を実行する構成（請求項２）を採用することができる。
【００１２】
また、本発明において、上記輪郭修正手段は、上記サンプリング点の近傍を通る回数が最も多い円を決定した後、その円上において近傍に上記サンプリング点の存在が少ない領域の周辺で、輝度変化の大きな箇所を探索し、その箇所を異物像の輪郭とする構成（請求項３）を採用することもできる。
【００１３】
本発明は、気泡等の球状の異物が、Ｘ線透視画像上で略円形の像となることを利用して、Ｘ線透視画像上で抽出した異物像の輪郭について、円形からある程度以上に逸脱した箇所を見つけて、その部分を円形に近づけるように修正することで、単に二値化して抽出した異物像の輪郭に比してより正確に異物像を表した輪郭を得ようとするものである。
【００１４】
すなわち、輝度のしきい値等を用いた一般的な二値化により、例えば前記図７のような異物像の輪郭７３ａを抽出した後に、その輪郭７３ａ上に一定の間隔で複数の点をサンプリングし、各サンプリング点のうち、連続する３個以上の規定個数のサンプリング点を通る円を求める。
【００１５】
そして、サンプリング点を１個ずつずらして上記の作業を繰り返し、求められた各円について、その円を求めるのに用いたサンプリング点以外のサンプリング点の近傍をどれだけ通っているかを判定する。
【００１６】
欠落していない部分の規定数のサンプリング点を用いて求めた円は、これらのサンプリング点を除く他のサンプリング点のうち、欠落していない部分の殆どのサンプリング点の近傍を通る。
これに対し、欠落部分のサンプリング点の規定個数、あるいは欠落部分のサンプリング点を一部に含む規定数のサンプリング点を用いて求めた円は、円にならないか、極めて大きな円となるか、あるいは小さな円となる。つまり、欠落していない部分のサンプリング点の近傍を通ることがなく、また、欠落している部分のサンプリング点についても一部を除いて近傍を通ることがない。
【００１７】
したがって、欠落していない部分の規定数のサンプリング点を用いて求めた円のうちのいずれかが、他のサンプリング点の近傍を通る回数が最も多くなり、その円が異物像の輪郭と決定される。これにより、その輪郭は、欠落している部分が修復されて本来の輪郭に近いものとなる。
【００１８】
上記したサンプリング点を通る円を求めるに当たり、請求項２に係る発明では、輪郭上に複数の点をサンプリングした後に、これらのサンプリング点を繋いで得られた近似曲線に対して輪郭との一致度の低い領域に含まれるサンプリング点については、円の計算に用いないようにしている。
近似曲線に対して輪郭との一致度が低い領域に含まれるサンプリング点は、欠落していない部分と欠落している部分の境界位置近傍に位置するものであり、これを除外することにより、円の計算に用いられるサンプリング点は、欠落していない部分のサンプリング点と欠落している部分のサンプリング点とに明確に分かれるため、上記した輪郭の修正ミスの発生を確実に防止することができる。
【００１９】
また、以上の輪郭修正処理では、修正後の輪郭が幾何学的な円となるが、請求項３に係る発明のように、上記した手順で決定した円をそのまま補正後の輪郭とせず、その円上の領域で、サンプリング点が近傍に存在しない、あるいは少ない箇所については、本来の輪郭が欠落している部分であるとして、この箇所に関して輝度変化の大きな箇所を探索することにより、単純な二値化では抽出できなかった本来の輪郭を得ることができ、より正確に輪郭を修正することができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、被検査物の材質や厚さの非一様性に起因して、単純な二値化による画像処理では気泡等の球状の異物像の一部が抽出できずに欠落するような場合でも、その欠落部分を実質的に修正した輪郭が得られることから、欠陥部分の面積等の寸法情報をパラメータとして基準値と比較して判定を行う場合に、被検査物の構造によらず正確な合否判定を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の機械的構成を表す模式図と機能的構成を表すブロック図とを併記して示す図。
【図２】本発明の実施形態における主要動作を示すフローチャート。
【図３】本発明における輪郭修正手段の説明図。
【図４】不要なサンプリング点を除外した状態を示す図３同様の説明図。
【図５】本発明の輪郭修正手段における修正後の輪郭の決定方法を示す説明図。
【図６】Ｘ線透視画像上で気泡等の欠陥像を抽出する従来手法の説明図。
【図７】従来手法において異物の輪郭が正しく抽出できない場合の説明図。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
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は本発明の実施の形態を示す構成図であり、主要な機械的構成を模式図、機能的構成をブロック図でそれぞれ示している。
【００２３】
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２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Ｓを搭載するための観察ステージ３が配置されている。なお、この観察ステージ３は、操作部１１を操作することにより駆動機構（図示略）を介して３次元方向に移動させることができる。また、Ｘ線発生装置１とＸ線検出器２と観察ステージ３はＸ線防護箱４内に収容されている。
【００２４】
Ｘ線検出器２からの出力データは画像データ取込回路１２によって所定時間ごとに取り込まれ、メモリ１３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ＳのＸ線透視画像が構築される。このＸ線透視画像は、表示器１４に表示されるとともに、以下に示すように画像処理部１５の輪郭抽出部１５ａにおいて異物（気泡）像の輪郭が抽出・集積される。また、画像処理部１５の輪郭修正部１５ｂにより修正された輪郭情報は演算部１６において異物像の面積の算出に供される。さらに、算出された面積値は、欠陥の度合いを数値化したパラメータとして、被検査物Ｓの合否判定を行う判定部１７に送信され、あらかじめ設定された基準値との比較に供される。
【００２５】
以上の各機能は制御部１８の制御下に置かれており、また、操作部１１の操作による各種の設定や指定等も制御部１８を通じてそれぞれに設定内容等が送信される。
【００２６】
さて、この実施の形態の特徴は、Ｘ線透視画像において本来ならば略円形に現れるはずの被検査物内に存在する球状の気泡の像が、被検査物の材質や厚さの非一様性に起因して、通常の単純な二値化による輪郭抽出では一部が欠落した形状となる場合に、その欠落部分を修正して本来の像に近い形状（円形）にして面積の算出に供する機能を有している点にある。
以下、上述した手順および手法について図２のフローチャートを参照しつつ詳述する。
【００２７】
被検査物ＳのＸ線透視画像は、まず、輪郭抽出部１５ａにおいて、気泡の像の採取とその輪郭の抽出に供される。このとき用いられる輪郭抽出手段は、輝度値としきい値を比較して二値化することによる公知のものである。
【００２８】
次に、本発明の輪郭修正手段について、図３，４を用いて具体的に説明する。図３（ａ）は模式図であり、図３（ｂ）は図３（ａ）の部分拡大図である。また、図３（ｂ）および図４，５については、図を見やすくするために色を付さずに示している。
【００２９】
図３に示すように、前記した輪郭抽出手段により抽出した輪郭Ｅ上に沿って一定間隔で複数のサンプリング点Ｐを設け、その各サンプリング点Ｐを繋いで近似曲線Ａを算出する。なお、この近似曲線の算出には、例えばスプライン補間法を採用することができる。
【００３０】
気泡の像は略円形であることから、輪郭Ｅのうち気泡を正しく捉えている部分は、近似曲線Ａと輪郭Ｅがほぼ一致するのに対し、気泡を正しく捉えていない部分は、特に気泡を正しく捉えている部分との境界近傍において近似曲線Ａと輪郭Ｅとの一致度が低くなる。したがって、輪郭Ｅ上で一定間隔に並ぶ各サンプリング点Ｐのうち、その近似曲線Ａに対して輪郭Ｅの一致度が低くなっている領域に含まれるサンプリング点Ｐ’を除外する（図４参照）。これにより、残ったサンプリング点Ｐは、気泡を正しく捉えている部分のものと、正しく捉えていない部分のものとが明確に分かれるので、後述する輪郭修正部１５ｂにおける輪郭修正処理時の誤作動を確実に防止することができる。そして、残ったサンプリング点Ｐを用いて以下の計算を実行する。
【００３１】
すなわち、残ったサンプリング点Ｐの全てについて、１個ずつずらしながら順次３個の連続したサンプリング点Ｐを通る円を求める。３点を通る円は幾何学的かつ一意的に決まるが、そのうちのいずれかは輪郭Ｅのうち気泡を正しく捉えている部分における３個のサンプリング点Ｐを基準にして求めた円であり、このような円が幾つか求められる。そして、それらの中から気泡を正しく捉えている部分における輪郭Ｅに最も近い円を以下のようにして選択する。
【００３２】
上記のようにして求めた各円について、ある１つの円を求めるのに用いた３個のサンプリング点を除く他のサンプリング点の近傍を、その円がどれだけ通るかという回数を評価し、その回数が最多の円を選択する。そして、選択した円を修正後の気泡の輪郭と決定して面積を算出する。
【００３３】
ここで、図５を用いて上記の評価の原理について説明する。
図５（ａ）に示すように、輪郭Ｅ上で気泡を正しく捉えている部分上の連続した３個のサンプリング点Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３を通る円Ｃ１は、これら以外のサンプリング点Ｐ４〜Ｐ８のうち、気泡を正しく捉えている部分上の２つのサンプリング点Ｐ４，Ｐ５の近傍を通る。これに対し、例えば図５（ｂ）に示すように、連続する３個のサンプリング点のうち１個が気泡を正しく捉えていない部分上のサンプリング点Ｐ８を含むサンプリング点Ｐ１，Ｐ２，Ｐ８を通る円Ｃ２は、これら以外のサンプリング点Ｐ３〜Ｐ７のいずれのサンプリング点の近傍も通らない。また、図５（ｃ）に示すように、気泡を正しく捉えていない部分上の２個のサンプリング点Ｐ７，Ｐ８と、気泡を正しく捉えている部分上の１個の点Ｐ１を通る円Ｃ３は、これら以外のサンプリング点Ｐ２〜Ｐ６のうちサンプリング点Ｐ３の近傍を通ることになるが、これは偶然であり図５（ａ）に示す円Ｃ１のように、必然的に他のサンプリング点近傍を通る場合に比してその個数は少なくなる。
【００３４】
したがって、上記した評価手法により決定された円は、気泡を正しく捉えている部分を含む円と見なすことができ、気泡を正しく捉えていない部分、つまり、被検査物の構造に由来して実際には略円形となるべき気泡の像の輪郭の一部が欠落している部分を修正し、概ね本来の形状を復元した輪郭として用いることができる。このようにして決定した円を修正後の気泡の像の輪郭として算出した面積値を、欠陥の度合いを数値化したパラメータとして合否判定に供することは、単純に二値化して取得した輪郭をそのまま用いる場合に比して、判定精度を大きく向上させることができる。
【００３５】
なお、以上の輪郭修正処理は、本来略円形に現れる気泡の像の輪郭の一部が欠落している場合にのみ実行され、このような欠落部分のない気泡の像の輪郭については、二値化して得られた輪郭をそのまま用いる。この際の輪郭修正処理に供すべき輪郭の選択は、オペレータがＸ線透視画像上で指定してもよいし、あるいはパターン認識等の公知の画像処理を用いて自動的に指定してもよい。
【００３６】
ここで、以上の実施の形態においては、上記のように決定した円をそのまま補正後の気泡の像の輪郭として用いたが、それ以外の手法としては以下のようなものがある。
すなわち、上記と同様に円を決定した後、当該円上でサンプリング点が近傍に存在しない部分は、二値化により抽出した輪郭上で気泡を正しく捉えていない部分であることから、その部分周辺に限定して輝度値変化が大きな場所を探索し、その境界を気泡の輪郭として、残りの部分については先に二値化により抽出した輪郭をそのまま用い、これらを合成して全体の輪郭とすることもできる。このようにすれば、細部の形状をより正確に抽出した輪郭とすることができる。
【００３７】
また、上記した実施の形態においては、３個の連続するサンプリング点Ｐを通る円Ｃを計算して求めたが、連続する４個以上の規定数のサンプリング点を通る円を求めるようにしてもよい。このとき、幾何学的に４点以上の点を通る円は描けない場合もあるが、最小二乗法等の近似計算を用いたり、例えば４個以上のサンプリング点内で、各サンプリング点ごとに連続する３個のサンプリング点を抽出してそれらを通る円を計算し、得られた複数の円を平均化するなどの手法を採用したりすることにより実施可能である。
【００３８】
また、上記した実施の形態においては、補正後の輪郭から異物像の寸法情報として面積を算出したが、例えば直径を求めたり、体積を推定したりするなど、他の寸法情報を算出するようにしてもよいことは勿論である。
【００３９】
さらに、以上の説明では、被検査物内に混入した気泡を検査対象（異物）としたが、本発明は気泡に限らず、任意の略球状の異物の検査に対して有用である。
【符号の説明】
【００４０】
１  Ｘ線発生装置（Ｘ線源）
２  Ｘ線検出器
３  観察ステージ
４  Ｘ線防護箱
１１  操作部
１２  画像データ取込回路
１３  メモリ
１４  表示器
１５  画像処理部
１５ａ  輪郭抽出部（異物像輪郭抽出手段）
１５ｂ  輪郭修正部（輪郭修正手段）
１６  演算部
１７  判定部
１８  制御部
Ｃ１〜Ｃ３  円
Ｅ  輪郭
Ｐ１〜Ｐ８  サンプリング点
Ｓ  被検査物
【図１】
2016217913.tif 000003
【図２】
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【図４】
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【図５】
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【図３】
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【図６】
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【図７】
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