特開 2024-133814 Ｘ線検査装置及びＸ線検査方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024133814

(43)【公開日】2024-10-03

(54)【発明の名称】Ｘ線検査装置及びＸ線検査方法

(51)【国際特許分類】

   G01N 23/18 20180101AFI20240926BHJP

   G01N 23/087 20180101ALI20240926BHJP

   G01N 23/04 20180101ALI20240926BHJP

【ＦＩ】

G01N23/18

G01N23/087

G01N23/04

【審査請求】未請求

【請求項の数】11

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023043788

(22)【出願日】2023-03-20

(71)【出願人】

【識別番号】000147833

【氏名又は名称】株式会社イシダ

(74)【代理人】

【識別番号】100088155

【弁理士】

【氏名又は名称】長谷川 芳樹

(74)【代理人】

【識別番号】100113435

【弁理士】

【氏名又は名称】黒木 義樹

(74)【代理人】

【識別番号】100180851

【弁理士】

【氏名又は名称】▲高▼口 誠

(74)【代理人】

【識別番号】100156395

【弁理士】

【氏名又は名称】荒井 寿王

(72)【発明者】

【氏名】吉田 圭佑

【テーマコード（参考）】

2G001

【Ｆターム（参考）】

2G001AA01

2G001AA10

2G001BA11

2G001CA01

2G001DA06

2G001DA08

2G001EA06

2G001HA07

2G001HA13

2G001JA09

2G001KA05

2G001LA01

2G001PA11

(57)【要約】

【課題】異物検査精度を高めることが可能なＸ線検査装置及びＸ線検査方法を提供する。
【解決手段】Ｘ線検査装置１は、Ｘ線照射部２００と、Ｘ線検出部３００と、Ｘ線検出部３００で検出された軟Ｘ線に基づいて低エネルギー画像Ｐ１００を生成すると共に、Ｘ線検出部３００で検出された硬Ｘ線に基づいて高エネルギー画像Ｐ２００を生成する画像生成部４０１と、低エネルギー画像Ｐ１００の輝度を異ならせた修正低エネルギー画像を生成すると共に、高エネルギー画像Ｐ２００の輝度を異ならせた修正高エネルギーを生成する修正画像生成部と、各画像に基づいて第１透過画像の輝度を第２透過画像の輝度に一致又は近似させる輝度変換関数を生成する輝度変換関数生成部４０６と、を備える。
【選択図】図７

【特許請求の範囲】

【請求項1】

物品に少なくとも第１エネルギー帯及び第２エネルギー帯を含むＸ線を照射するＸ線照射部と、
前記物品を透過した前記第１エネルギー帯のＸ線及び前記第２エネルギー帯のＸ線を検出するＸ線検出部と、
前記Ｘ線検出部で検出された前記第１エネルギー帯のＸ線に基づいて第１透過画像を生成すると共に、前記Ｘ線検出部で検出された前記第２エネルギー帯のＸ線に基づいて第２透過画像を生成する画像生成部と、
前記第１透過画像の輝度を異ならせた修正第１透過画像を生成すると共に、前記第２透過画像の輝度を異ならせた修正第２透過画像を生成する修正画像生成部と、
前記第１透過画像、前記修正第１透過画像、前記第２透過画像及び前記修正第２透過画像に基づいて、前記第１透過画像の輝度を前記第２透過画像の輝度に一致又は近似させる輝度変換関数を生成する輝度変換関数生成部と、を備える、Ｘ線検査装置。

【請求項2】

前記修正画像生成部は、前記物品の厚さに関するＸ線吸収特性を用いて、前記物品とは厚さが異なる仮想物品の前記修正第１透過画像を前記第１透過画像から生成すると共に、前記仮想物品の前記修正第２透過画像を前記第２透過画像から生成する、請求項１に記載のＸ線検査装置。

【請求項3】

前記修正画像生成部は、
前記物品とは厚さが異なる他の物品を透過し前記Ｘ線検出部で検出された前記第１エネルギー帯のＸ線に基づいて前記修正第１透過画像を生成すると共に、前記他の物品を透過し前記Ｘ線検出部で検出された前記第２エネルギー帯のＸ線に基づいて前記修正第２透過画像を生成する、請求項１に記載のＸ線検査装置。

【請求項4】

前記画像生成部は、前記Ｘ線照射部のＸ線管電流又はＸ線管電圧を第１値としてＸ線を前記Ｘ線照射部から照射した場合において、前記第１透過画像及び前記第２透過画像を生成し、
前記修正画像生成部は、前記Ｘ線照射部のＸ線管電流又はＸ線管電圧を前記第１値とは異なる第２値としてＸ線を前記Ｘ線照射部から照射した場合において、前記物品を透過し前記Ｘ線検出部で検出された前記第１エネルギー帯のＸ線に基づいて前記修正第１透過画像を生成すると共に、前記物品を透過し前記Ｘ線検出部で検出された前記第２エネルギー帯のＸ線に基づいて前記修正第２透過画像を生成する、請求項１に記載のＸ線検査装置。

【請求項5】

前記輝度変換関数生成部は、
前記第１透過画像と前記修正第１透過画像とに基づき第１ヒストグラムを生成し、
前記第２透過画像と前記修正第２透過画像とに基づき第２ヒストグラムを生成し、
前記第１ヒストグラムと前記第２ヒストグラムとに基づき前記輝度変換関数を生成する、請求項１に記載のＸ線検査装置。

【請求項6】

前記輝度変換関数生成部は、
前記第１透過画像に基づき第１ヒストグラムを生成し、
前記第２透過画像に基づき第２ヒストグラムを生成し、
前記修正第１透過画像に基づき第３ヒストグラムを生成し、
前記修正第２透過画像に基づき第４ヒストグラムを生成し、
前記第１及び第２ヒストグラムに基づき第１輝度変換関数を生成し、
前記第３及び第４ヒストグラムに基づき第２輝度変換関数を生成し、
前記第１及び第２輝度変換関数に基づき前記輝度変換関数を生成する、請求項１に記載のＸ線検査装置。

【請求項7】

前記輝度変換関数生成部は、
前記第１及び第２透過画像に基づき第１輝度変換関数を生成し、
前記修正第１透過画像及び前記修正第２透過画像に基づき第２輝度変換関数を生成し、
前記第１及び第２輝度変換関数に基づき前記輝度変換関数を生成する、請求項１に記載のＸ線検査装置。

【請求項8】

前記Ｘ線検出部は、前記Ｘ線をフォトンカウンティング方式で検出可能である、請求項１に記載のＸ線検査装置。

【請求項9】

前記Ｘ線検出部は、前記第１エネルギー帯のＸ線を検出する第１検出部と、前記第２エネルギー帯のＸ線を検出する第２検出部と、を含む、デュアルエナジーセンサである、請求項１に記載のＸ線検査装置。

【請求項10】

前記輝度変換関数生成部は、前記第１透過画像に基づき第１ヒストグラムを生成し、前記第２透過画像に基づき第２ヒストグラムを生成し、
前記修正画像生成部は、前記第１及び第２ヒストグラムの少なくとも何れかに基づいて、前記物品の厚さに対する前記仮想物品の厚さの倍率を求める、請求項２に記載のＸ線検査装置。

【請求項11】

物品に少なくとも第１エネルギー帯及び第２エネルギー帯を含むＸ線を照射するＸ線照射ステップと、
前記物品を透過した前記第１エネルギー帯のＸ線及び前記第２エネルギー帯のＸ線を検出する検出ステップと、
前記検出ステップで検出された前記第１エネルギー帯のＸ線に基づいて第１透過画像を生成すると共に、前記検出ステップで検出された前記第２エネルギー帯のＸ線に基づいて第２透過画像を生成する画像生成ステップと、
前記第１透過画像の輝度を異ならせた修正第１透過画像を生成すると共に、前記第２透過画像の輝度を異ならせた修正第２透過画像を生成する修正画像生成ステップと、
前記第１透過画像、前記修正第１透過画像、前記第２透過画像及び前記修正第２透過画像に基づいて、前記第１透過画像の輝度を前記第２透過画像の輝度に一致又は近似させる輝度変換関数を生成する輝度変換関数生成ステップと、を備える、Ｘ線検査方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、Ｘ線検査装置及びＸ線検査方法に関する。

【背景技術】

【0002】

複数のエネルギー帯を含むＸ線を物品に照射し、物品を透過した当該Ｘ線の検出結果から複数のエネルギー帯毎に透過画像を生成し、生成した複数の透過画像に基づいて物品に含まれる異物を検出するＸ線検査装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。このようなＸ線検査装置では、複数の透過画像それぞれの輝度を略一致するように変換させるための輝度変換関数を生成する。輝度変換関数を用いた輝度変換後の複数の透過画像を比較することで物品の消し込みを行い、異物の領域のみを抽出する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特許第５７７１０１３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

上述したようなＸ線検査装置では、輝度変換関数を生成する際、透過画像から得られない輝度の範囲については、例えばベジェ曲線等を用いて仮想的に補完する場合ある。しかしこの場合、補完した当該範囲において異物検査精度が低下してしまう可能正がある。

【0005】

そこで、本開示は、異物検査精度を高めることが可能なＸ線検査装置及びＸ線検査方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

（１）本開示の一側面に係るＸ線検査装置は、物品に少なくとも第１エネルギー帯及び第２エネルギー帯を含むＸ線を照射するＸ線照射部と、物品を透過した第１エネルギー帯のＸ線及び第２エネルギー帯のＸ線を検出するＸ線検出部と、Ｘ線検出部で検出された第１エネルギー帯のＸ線に基づいて第１透過画像を生成すると共に、Ｘ線検出部で検出された第２エネルギー帯のＸ線に基づいて第２透過画像を生成する画像生成部と、第１透過画像の輝度を異ならせた修正第１透過画像を生成すると共に、第２透過画像の輝度を異ならせた修正第２透過画像を生成する修正画像生成部と、第１透過画像、修正第１透過画像、第２透過画像及び修正第２透過画像に基づいて、第１透過画像の輝度を第２透過画像の輝度に一致又は近似させる輝度変換関数を生成する輝度変換関数生成部と、を備える。

【0007】

このＸ線検査装置では、輝度変換関数を生成する際、第１及び第２透過画像からだけでは得られない範囲の輝度を、修正第１透過画像及び修正第２透過画像を用いることで得ることが可能となる。よって、輝度変換関数を生成する際にベジェ曲線等を用いて仮想的に補完する必要性を低減し、輝度変換関数を精度よく生成することができる。したがって、異物検査精度を高めることが可能となる。

【0008】

（２）上記（１）に記載されたＸ線検査装置では、修正画像生成部は、物品の厚さに関するＸ線吸収特性を用いて、物品とは厚さが異なる仮想物品の修正第１透過画像を第１透過画像から生成すると共に、仮想物品の修正第２透過画像を第２透過画像から生成してもよい。これにより、修正第１透過画像及び修正第２透過画像をシミュレーションによって得ることができる。

【0009】

（３）上記（１）に記載されたＸ線検査装置では、修正画像生成部は、物品とは厚さが異なる他の物品を透過しＸ線検出部で検出された第１エネルギー帯のＸ線に基づいて修正第１透過画像を生成すると共に、他の物品を透過しＸ線検出部で検出された第２エネルギー帯のＸ線に基づいて修正第２透過画像を生成してもよい。これにより、修正第１透過画像及び修正第２透過画像を、他の物品へのＸ線の照射によって得ることができる。

【0010】

（４）上記（１）に記載されたＸ線検査装置では、画像生成部は、Ｘ線照射部のＸ線管電流又はＸ線管電圧を第１値としてＸ線をＸ線照射部から照射した場合において、第１透過画像及び第２透過画像を生成し、修正画像生成部は、Ｘ線照射部のＸ線管電流又はＸ線管電圧を第１値とは異なる第２値としてＸ線をＸ線照射部から照射した場合において、物品を透過しＸ線検出部で検出された第１エネルギー帯のＸ線に基づいて修正第１透過画像を生成すると共に、物品を透過しＸ線検出部で検出された第２エネルギー帯のＸ線に基づいて修正第２透過画像を生成してもよい。これにより、修正第１透過画像及び修正第２透過画像を、物品へのＸ線の照射条件を変えることによって得ることができる。

【0011】

（５）上記（１）～（４）の何れか一項に記載されたＸ線検査装置では、輝度変換関数生成部は、第１透過画像と修正第１透過画像とに基づき第１ヒストグラムを生成し、第２透過画像と修正第２透過画像とに基づき第２ヒストグラムを生成し、第１ヒストグラムと第２ヒストグラムとに基づき輝度変換関数を生成してもよい。この場合、輝度変換関数を具体的に生成することができる。

【0012】

（６）上記（１）～（４）の何れか一項に記載されたＸ線検査装置では、輝度変換関数生成部は、第１透過画像に基づき第１ヒストグラムを生成し、第２透過画像に基づき第２ヒストグラムを生成し、修正第１透過画像に基づき第３ヒストグラムを生成し、修正第２透過画像に基づき第４ヒストグラムを生成し、第１及び第２ヒストグラムに基づき第１輝度変換関数を生成し、第３及び第４ヒストグラムに基づき第２輝度変換関数を生成し、第１及び第２輝度変換関数に基づき輝度変換関数を生成してもよい。この場合、輝度変換関数を具体的に生成することができる。

【0013】

（７）上記（１）～（４）の何れか一項に記載されたＸ線検査装置では、輝度変換関数生成部は、第１及び第２透過画像に基づき第１輝度変換関数を生成し、修正第１透過画像及び修正第２透過画像に基づき第２輝度変換関数を生成し、第１及び第２輝度変換関数に基づき輝度変換関数を生成してもよい。この場合、輝度変換関数を具体的に生成することができる。

【0014】

（８）上記（１）～（７）の何れか一項に記載されたＸ線検査装置では、Ｘ線検出部は、Ｘ線をフォトンカウンティング方式で検出可能であってもよい。この場合、フォトンカウンティング方式を利用してＸ線を検出することができる。

【0015】

（９）上記（１）～（７）の何れか一項に記載されたＸ線検査装置では、Ｘ線検出部は、第１エネルギー帯のＸ線を検出する第１検出部と、第２エネルギー帯のＸ線を検出する第２検出部と、を含む、デュアルエナジーセンサであってもよい。この場合、デュアルエナジーセンサをＸ線検出部に利用することができる。

【0016】

（１０）上記（１）～（７）の何れか一項に記載されたＸ線検査装置では、輝度変換関数生成部は、第１透過画像に基づき第１ヒストグラムを生成し、第２透過画像に基づき第２ヒストグラムを生成し、修正画像生成部は、第１及び第２ヒストグラムの少なくとも何れかに基づいて、物品の厚さに対する仮想物品の厚さの倍率を求めてもよい。この場合、仮想物品の厚さの倍率を、第１及び第２ヒストグラムの少なくとも何れかに基づき具体的に求めることが可能となる。

【0017】

（１１）本開示の一側面に係るＸ線検査方法は、物品に少なくとも第１エネルギー帯及び第２エネルギー帯を含むＸ線を照射するＸ線照射ステップと、物品を透過した第１エネルギー帯のＸ線及び第２エネルギー帯のＸ線を検出する検出ステップと、検出ステップで検出された第１エネルギー帯のＸ線に基づいて第１透過画像を生成すると共に、検出ステップで検出された第２エネルギー帯のＸ線に基づいて第２透過画像を生成する画像生成ステップと、第１透過画像の輝度を異ならせた修正第１透過画像を生成すると共に、第２透過画像の輝度を異ならせた修正第２透過画像を生成する修正画像生成ステップと、第１透過画像、修正第１透過画像、第２透過画像及び修正第２透過画像に基づいて、第１透過画像の輝度を第２透過画像の輝度に一致又は近似させる輝度変換関数を生成する輝度変換関数生成ステップと、を備える。

【0018】

このＸ線検査方法においても、輝度変換関数を生成する際、第１及び第２透過画像からだけでは得られない範囲の輝度を、修正第１透過画像及び修正第２透過画像を用いることで得られることが可能となる。よって、輝度変換関数を生成する際にベジェ曲線等を用いて仮想的に補完する必要性を低減し、輝度変換関数を精度よく生成することができる。したがって、異物検査精度を高めることが可能となる。

【発明の効果】

【0019】

本開示によれば、異物検査精度を高めることが可能なＸ線検査装置及びＸ線検査方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0020】

【図1】図１は、一実施形態に係るＸ線検査装置の構成図である。

【図2】図２は、図１のＸ線検査装置の機能構成を示すブロック図である。

【図3】図３（ａ）は、低エネルギー画像を示す図である。図３（ｂ）は、高エネルギー画像を示す図である。

【図4】図４（ａ）は、第１及び第２ヒストグラムの一例を示すグラフである。図４（ｂ）は、第１輝度変換関数の一例を示すグラフである。

【図5】図５（ａ）は、第３及び第４ヒストグラムの一例を示すグラフである。図５（ｂ）は、第２輝度変換関数の一例を示すグラフである。

【図6】図６は、合成後の輝度変換関数の一例を示すグラフである。

【図7】図７は、図１のＸ線検査装置によるＸ線検査方法を示すフローチャートである。

【図8】図８は、低エネルギー画像の一例を示す図である。

【図9】図９は、修正低エネルギー画像の一例を示す図である。

【図10】図１０（ａ）は、異物感度評価結果を示すグラフである。図１０（ｂ）は、異物感度評価結果を示す他のグラフである。図１０（ｃ）は、異物感度の評価結果を示す更に他のグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0021】

以下、本開示の実施形態について図面を参照しながら説明する。各図において同一又は相当の部分には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

【0022】

図１に示されるように、Ｘ線検査装置１は、Ｘ線照射部２００と、Ｘ線検出部３００と、画像処理部４００と、搬送部５００と、を備えている。Ｘ線検査装置１は、Ｘ線の透過性を利用して被検査物（物品）Ａに含まれる異物を検出する。被検査物Ａとして、袋入りの複数のソーセージ等を例示する。被検査物Ａは、例えば鶏の胸肉であってもよい。

【0023】

搬送部５００は、被検査物Ａを搬送する。搬送部５００には、ベルトコンベア、トップチェーンコンベア、回転テーブル等、様々な搬送機構を適用することが可能である。Ｘ線照射部２００は、搬送部５００によって搬送される被検査物ＡにＸ線を照射する。Ｘ線照射部２００から照射されるＸ線には、低エネルギー帯（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。

【0024】

Ｘ線検出部３００は、搬送部５００によって搬送される被検査物Ａに照射されたＸ線を検出する。Ｘ線検出部３００は、デュアルエナジーセンサである。Ｘ線検出部３００は、低エネルギー用センサ（第１検出部）３１０と、高エネルギー用センサ（第２検出部）３２０と、フィルタ３５０と、を備えている。低エネルギー用センサ３１０、フィルタ３５０、及び高エネルギー用センサ３２０は、Ｘ線照射部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、被検査物Ａを透過した低エネルギー帯（第１エネルギー帯）のＸ線（軟Ｘ線）を検出する。高エネルギー用センサ３２０は、被検査物Ａを透過した高エネルギー帯（第２エネルギー帯）のＸ線（硬Ｘ線）を検出する。フィルタ３５０は、軟Ｘ線と硬Ｘ線との間のエネルギー帯のＸ線を吸収する。

【0025】

低エネルギー用センサ３１０及び高エネルギー用センサ３２０は、例えば、１次元に配列された複数のＸ線検出素子を含むラインセンサである。複数のＸ線検出素子は、搬送部５００による被検査物Ａの搬送方向Ｄ１及びＸ線照射部２００によるＸ線の照射方向Ｄ２の両方向に交差する方向に沿って配列されている。

【0026】

図２に示されるように、画像処理部４００には、低エネルギー用センサ３１０から出力された検出信号が入力されると共に、高エネルギー用センサ３２０から出力された検出信号が入力される。画像処理部４００は、これらの検出信号に基づいてＸ線透過画像を生成し、当該Ｘ線透過画像に対して各種の画像処理を実行する。画像処理部４００は、例えば、プロセッサ（例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）等）及びメモリ（例えば、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory））等によって構成されている。

【0027】

画像処理部４００は、画像生成部４０１、修正画像生成部４０２、輝度変換関数生成部４０６及び検査部４１１を有している。画像生成部４０１は、低エネルギー用センサ３１０で検出された軟Ｘ線に基づいて、被検査物Ａの軟Ｘ線透過画像である低エネルギー画像Ｐ１００（第１透過画像）を生成する。画像生成部４０１は、高エネルギー用センサ３２０で検出された硬Ｘ線に基づいて、被検査物Ａの硬Ｘ線透過画像である高エネルギー画像Ｐ２００（第２透過画像）を生成する。

【0028】

図３（ａ）に示されるように、低エネルギー画像Ｐ１００は、相対的にコントラストが高く、全体的に暗くなっている。また、図３（ｂ）に示されるように、高エネルギー画像Ｐ２００は、相対的にコントラストが低く、全体的に明るくなっている。更に、図３（ａ）及び図３（ｂ）に示されるように、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との間に、Ｘ線吸収率の違いがあることに起因する。

【0029】

図２に戻り、修正画像生成部４０２は、低エネルギー画像Ｐ１００の輝度を異ならせた修正低エネルギー画像（修正第１透過画像）を生成すると共に、高エネルギー画像Ｐ２００の輝度を異ならせた修正高エネルギー画像（修正第２透過画像）を生成する。修正画像生成部４０２は、被検査物Ａの厚さに関するＸ線吸収特性を用いて、被検査物Ａとは厚さが異なる仮想物品の修正低エネルギー画像を低エネルギー画像Ｐ１００から生成する。修正画像生成部４０２は、被検査物Ａの厚さに関するＸ線吸収特性を用いて、仮想物品の修正高エネルギーを高エネルギー画像Ｐ２００から生成する。仮想物品は、仮想的な（シミュレーション上の）被検査物Ａである。

【0030】

具体的には、修正画像生成部４０２は、修正低エネルギー画像を生成する場合、まず、事前に背景情報を取得する。修正画像生成部４０２は、二値化しきい値に背景情報を使用して、低エネルギー画像Ｐ１００からマスクを生成する。修正画像生成部４０２は、以下のシミュレーション原理に基づいて、低エネルギー画像Ｐ１００におけるマスク領域に対して、ｎ倍厚の仮想物品のシミュレーション画像を生成する。

【0031】

入射強度Ｉ_０の単色Ｘ線が、厚さｄの物体を通過後に強度Ｉ_１となった場合、強度Ｉ_１は次式（１）で表される。
Ｉ_１＝Ｉ_０ｅｘｐ（－μｄ） ・・・（１） μ：線吸収係数
厚さがｎ倍の物体を通過後に強度Ｉ_２となった場合、強度Ｉ_２は次式（２）で表される。
Ｉ_２＝Ｉ_０ｅｘｐ（－μｄ×ｎ） ・・・（２）
上記式（１）及び上記式（２）により、入射強度Ｉ_０、低エネルギー画像の強度Ｉ_１、修正低エネルギー画像の強度Ｉ_２、及び、被検査物Ａの厚さの倍率ｎとした場合、関係式は次式（３），（４）となる。
（Ｉ_１／Ｉ_０）^ｎ＝Ｉ_２／Ｉ_０ ・・・（３）
Ｉ_２＝Ｉ_１ ^ｎ／Ｉ_０ ^ｎ－１ ・・・（４）

【0032】

したがって、低エネルギー画像Ｐ１００における強度Ｉ_１と入射強度Ｉ_０とから、修正低エネルギー画像の強度Ｉ_２へ変換することができる。すなわち、修正画像生成部４０２によれば、低エネルギー画像Ｐ１００から、厚さに関するＸ線吸収特性を利用して修正低エネルギー画像が生成される。同様に、修正画像生成部４０２によれば、高エネルギー画像Ｐ２００から、厚さに関するＸ線吸収特性を利用して修正高エネルギー画像が生成される。なお、仮想物品の被検査物Ａに対する厚さの倍率ｎは、特に限定されないが、例えば１．２５、１．５０、１．７５及び２．００等の少なくとも何れかであってもよい。

【0033】

輝度変換関数生成部４０６は、低エネルギー画像Ｐ１００、修正低エネルギー画像、高エネルギー画像Ｐ２００及び修正高エネルギー画像に基づいて、低エネルギー画像Ｐ１００の輝度を高エネルギー画像Ｐ２００の輝度に一致又は近似させるルックアップテーブルである輝度変換関数Ｔ１５０（図６参照）を生成する。輝度変換関数生成部４０６は、以下に詳説するように、低エネルギー画像Ｐ１００及び高エネルギー画像Ｐ２００に基づき第１輝度変換関数Ｔ１００を生成し、修正低エネルギー画像及び修正高エネルギー画像に基づき第２輝度変換関数Ｔ２００を生成し、第１及び第２輝度変換関数Ｔ１００，Ｔ２００に基づき輝度変換関数Ｔ１５０を生成する。

【0034】

輝度変換関数生成部４０６は、低エネルギー画像Ｐ１００の輝度分布を示す第１ヒストグラムＨ１００を生成すると共に、高エネルギー画像Ｐ２００の輝度分布を示す第２ヒストグラムＨ２００を生成する（図４（ａ）参照）。輝度変換関数生成部４０６は、第１ヒストグラムＨ１００を積分することにより低エネルギーヒストグラム積算曲線を算出すると共に、第２ヒストグラムＨ２００を積分することにより高エネルギーヒストグラム積算曲線を算出する。

【0035】

輝度変換関数生成部４０６は、低エネルギーヒストグラム積算曲線と高エネルギーヒストグラム積算曲線とを比較することにより、低エネルギー画像Ｐ１００の輝度を高エネルギー画像Ｐ２００の輝度に一致又は近似させる第１輝度変換関数Ｔ１００を生成する。具体的には、輝度変換関数生成部４０６は、低エネルギーヒストグラム積算曲線の積算値と、高エネルギー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る。これにより、輝度変換関数生成部４０６は、低エネルギー画像Ｐ１００及び高エネルギー画像Ｐ２００に関して、輝度と変換比とが関連付けられた第１輝度変換関数Ｔ１００を得る（図４（ｂ）参照）。

【0036】

輝度変換関数生成部４０６は、修正低エネルギー画像の輝度分布を示す第３ヒストグラムＨ１１０を生成すると共に、修正高エネルギー画像の輝度分布を示す第４ヒストグラムＨ２１０を生成する（図５（ａ）参照）。輝度変換関数生成部４０６は、第３ヒストグラムＨ１１０を積分することにより修正低エネルギーヒストグラム積算曲線を算出すると共に、第４ヒストグラムＨ２１０を積分することにより修正高エネルギーヒストグラム積算曲線を算出する。

【0037】

輝度変換関数生成部４０６は、修正低エネルギーヒストグラム積算曲線と修正高エネルギーヒストグラム積算曲線とを比較することにより、修正低エネルギー画像の輝度を修正高エネルギー画像の輝度に一致又は近似させる第２輝度変換関数Ｔ１１０を生成する。具体的には、輝度変換関数生成部４０６は、修正低エネルギーヒストグラム積算曲線の積算値と、修正高エネルギー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る。これにより、輝度変換関数生成部４０６は、修正低エネルギー画像及び修正高エネルギー画像に関して、輝度と変換比とが関連付けられた第２輝度変換関数Ｔ１１０を得る（図５（ｂ）参照）。

【0038】

低エネルギー画像Ｐ１００及び高エネルギー画像Ｐ２００の画素が無い輝度値については、当該輝度値の変換比を求めることができない。そのため、図４（ｂ）に示されるように、輝度変換関数生成部４０６により生成された第１輝度変換関数Ｔ１００の輝度値の低い範囲Ｌには、変換データが存在しない。そこで、図４（ｂ）、図５（ｂ）及び図６に示されるように、輝度変換関数生成部４０６は、第１輝度変換関数Ｔ１００に第２輝度変換関数Ｔ１１０を合成する。

【0039】

具体的には、輝度変換関数生成部４０６は、第１輝度変換関数Ｔ１００において輝度値の低い範囲Ｌについて、第２輝度変換関数Ｔ１１０の範囲Ｌの輝度値を組み合わせる。換言すると、輝度変換関数生成部４０６は、第１輝度変換関数Ｔ１００の輝度値の低い側の終端に対して、第２輝度変換関数Ｔ１１０の範囲Ｌの輝度値を、所定係数を掛けて繋ぐように補正する。これにより、輝度変換関数生成部４０６は、変換データが存在しない範囲（領域）を有さない輝度変換関数Ｔ１５０を得る。なお、輝度変換関数生成部４０６による第１輝度変換関数Ｔ１００と第２輝度変換関数Ｔ１１０との合成手法は、特に限定されず、平均化するように両者を合成してもよいし、公知手法により両者を適宜に組み合わせてもよい。

【0040】

検査部４１１は、輝度変換関数生成部４０６により生成した輝度変換関数Ｔ１５０に基づいて、低エネルギー画像Ｐ１００の各画素の輝度を変換し、輝度変換後低エネルギー画像を取得する。検査部４１１は、輝度が変換された後の低エネルギー画像（すなわち、輝度変換後低エネルギー画像）と高エネルギー画像Ｐ２００とに基づいて、被検査物Ａに含まれている異物Ｓを検出する。ここでの検出手法としては、公知の種々の手法を用いることができる。

【0041】

次に、図７のフローチャートを参照して、Ｘ線検査装置１によるＸ線検査方法について説明する。

【0042】

まず、搬送部５００により検査位置に被検査物Ａを搬送し、Ｘ線照射部２００により被検査物ＡにＸ線を照射する（ステップＳ１：Ｘ線照射ステップ）。低エネルギー用センサ３１０により被検査物Ａを透過した低エネルギー帯のＸ線を検出し、高エネルギー用センサ３２０により被検査物Ａを透過した高エネルギー帯のＸ線を検出する（ステップＳ２：検出ステップ）。

【0043】

続いて、画像生成部４０１により、検出した低エネルギー帯のＸ線に基づいて被検査物Ａの低エネルギー画像Ｐ１００を生成すると共に、検出した高エネルギー帯のＸ線に基づいて被検査物Ａの高エネルギー画像Ｐ２００を生成する（ステップＳ３：画像生成ステップ）。修正画像生成部４０２により、低エネルギー画像Ｐ１００の輝度を異ならせた修正低エネルギー画像を生成すると共に、高エネルギー画像Ｐ２００の輝度を異ならせた修正高エネルギー画像を生成する（ステップＳ４：修正画像生成ステップ）。輝度変換関数生成部４０６により、低エネルギー画像Ｐ１００、修正低エネルギー画像、高エネルギー画像Ｐ２００及び高エネルギー画像に基づいて、輝度変換関数Ｔ１５０を生成する（ステップＳ５：輝度変換関数生成ステップ）。

【0044】

続いて、検査部４１１により、輝度変換関数Ｔ１５０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を取得する。検査部４１１により、輝度変換後低エネルギー画像及び高エネルギー画像Ｐ２００に基づいて、被検査物Ａに含まれている異物Ｓを検出する（ステップＳ６）。

【0045】

図８は、低エネルギー画像Ｐ１００の一例を示す図である。図９は、修正低エネルギー画像Ｐ１０１の一例を示す図である。図８及び図９に示されるように、本実施形態では、修正画像生成部４０２により、厚さに関するＸ線吸収特性を利用してシミュレートすることで、低エネルギー画像Ｐ１００における強度Ｉ_１と入射強度Ｉ_０とから修正低エネルギー画像の強度Ｉ_２へ変換することができ、低エネルギー画像Ｐ１００から修正低エネルギー画像Ｐ１０１を生成することができる。

【0046】

以上、Ｘ線検査装置１及びＸ線検査方法では、輝度変換関数Ｔ１５０を生成する際、低エネルギー画像Ｐ１００及び高エネルギー画像Ｐ２００からだけでは得られない範囲Ｌの輝度を、修正低エネルギー画像及び修正高エネルギー画像を用いることで得られることが可能となる。よって、輝度変換関数Ｔ１５０を生成する際にベジェ曲線等を用いて仮想的に補完する必要性を低減し、輝度変換関数Ｔ１５０を精度よく生成することができる。したがって、異物検査精度を高めることが可能となる。

【0047】

Ｘ線検査装置１及びＸ線検査方法では、修正画像生成部４０２は、被検査物Ａの厚さに関するＸ線吸収特性を用いて、被検査物Ａとは厚さが異なる仮想物品の修正低エネルギー画像を低エネルギー画像Ｐ１００から生成すると共に、仮想物品の修正高エネルギー画像を高エネルギー画像Ｐ２００から生成する。これにより、修正低エネルギー画像及び修正高エネルギー画像をシミュレーションによって得ることができる。

【0048】

Ｘ線検査装置１及びＸ線検査方法では、輝度変換関数生成部４０６は、第１透過画像に基づき第１ヒストグラムＨ１００を生成し、第２透過画像に基づき第２ヒストグラムＨ２００を生成し、修正第１透過画像に基づき第３ヒストグラムＨ１１０を生成し、修正第２透過画像に基づき第４ヒストグラムＨ２１０を生成し、第１及び第２ヒストグラムＨ１００，Ｈ２００に基づき第１輝度変換関数Ｔ１００を生成し、第３及び第４ヒストグラムＨ１１０，Ｈ２１０に基づき第２輝度変換関数Ｔ２００を生成し、第１及び第２輝度変換関数Ｔ１００，２００に基づき輝度変換関数Ｔ１５０を生成する。この場合、輝度変換関数Ｔ１５０を具体的に生成することができる。

【0049】

Ｘ線検査装置１及びＸ線検査方法では、輝度変換関数生成部４０６は、低エネルギー画像Ｐ１００及び高エネルギー画像Ｐ２００から第１輝度変換関数Ｔ１００を生成し、修正低エネルギー画像及び修正高エネルギー画像に基づき第２輝度変換関数Ｔ２００を生成し、第１及び第２輝度変換関数Ｔ１００，Ｔ２００に基づき輝度変換関数Ｔ１５０を生成する。この場合、輝度変換関数Ｔ１５０を具体的に生成することができる。

【0050】

Ｘ線検査装置１及びＸ線検査方法では、Ｘ線検出部３００は、デュアルエナジーセンサである。デュアルエナジーセンサをＸ線検出部３００に利用することができる。Ｘ線検査装置１及びＸ線検査方法では、輝度変換関数Ｔ１５０を生成する場合、ベジェ曲線等を用いた補完等のために多数のＸ線透過画像を用意する必要がなく、その手間を省くことができる。

【0051】

ここで、Ｘ線検査装置１に係る実施例と、第１輝度変換関数Ｔ１００を輝度変換関数とした（第２輝度変換関数Ｔ２００による合成を行わない）Ｘ線検査装置に係る比較例と、を用いて、異物感度を評価した。比較例では、輝度変換関数における変換データが存在しない範囲に、ベジェ曲線等を用いた補完を施している。その評価結果を図１０（ａ）、図１０（ｂ）及び図１０（ｃ）に示す。

【0052】

図１０（ａ）は、異物が石英ガラスの場合の異物感度評価結果を示すグラフである。図１０（ｂ）は、異物が０．５ｍｍ厚のアルミニウムの場合の異物感度評価結果を示すグラフである。図１０（ｃ）は、異物が０．３ｍｍ厚のアルミニウムの場合の異物感度の評価結果を示すグラフである。図中において、縦軸は、異物検査１０回中に異物が検出された頻度であり、横軸は異物の長さである。図１０（ａ）、図１０（ｂ）及び図１０（ｃ）に示されるように、実施例では、比較例では検出困難な異物も確実に検出できることがわかる。実施例では、様々なサイズ及び材質の異物についても確実に検出できることがわかる。異物検出のための感度レベルの閾値について、実施例では比較例よりも小さく（例えば１／２以下）することができる。

【0053】

なお、本実施形態において、入射強度Ｉ_０は、背景情報のヒストグラムにおける幅ｗ及び高さｈを考慮した値であってもよく、例えば幅ｗ及び高さｈの関数であってもよい。修正低エネルギー画像及び修正高エネルギー画像は、部分的に倍率ｎが異なるように生成された画像であってもよい。

【0054】

また、修正画像生成部４０２により生成した修正低エネルギー画像及び修正高エネルギー画像の第３及び第４ヒストグラムＨ１１０，Ｈ２１０について、実際に厚さをｎ倍にした被検査物Ａの低エネルギー画像及び修正高エネルギー画像のヒストグラム（以下、「実ヒストグラム」ともいう）と比較評価した。比較評価では、被検査物Ａとして、例えばアクリル板及び食品を包装する袋帯等を用いた。その結果、第３及び第４ヒストグラムＨ１１０，Ｈ２１０と実ヒストグラムとが精度よく一致することを確認することができた。

【0055】

［変形例］
以上、本開示の一実施形態について説明したが、本開示は、上述した実施形態に限定されない。

【0056】

上記実施形態では、修正画像生成部４０２は、Ｘ線吸収特性を用いたシミュレートにより修正低エネルギー画像及び修正高エネルギー画像を生成したが、これに限定されない。本開示の一態様に係る修正画像生成部は、物品とは厚さが異なる実物である他の物品を透過しＸ線検出部で検出された第１エネルギー帯のＸ線に基づいて修正第１透過画像を生成すると共に、他の物品を透過しＸ線検出部で検出された第２エネルギー帯のＸ線に基づいて修正第２透過画像を生成してもよい。この場合、修正第１透過画像及び修正第２透過画像を、他の物品へのＸ線の照射によって得ることができる。

【0057】

上記実施形態では、修正画像生成部４０２は、Ｘ線吸収特性を用いたシミュレートにより修正低エネルギー画像及び修正高エネルギー画像を生成したが、これに限定されない。本開示の一態様に係る修正画像生成部は、Ｘ線照射部の照射時間、Ｘ線管電流又はＸ線管電圧を第１値としてＸ線照射部からＸ線を照射した場合において、第１透過画像及び第２透過画像を生成してもよい。修正画像生成部は、Ｘ線照射部の照射時間、Ｘ線管電流又はＸ線管電圧を第１値とは異なる第２値としてＸ線照射部からＸ線を照射した場合において、物品を透過しＸ線検出部で検出された第１エネルギー帯のＸ線に基づいて修正第１透過画像を生成すると共に、物品を透過しＸ線検出部で検出された第２エネルギー帯のＸ線に基づいて修正第２透過画像を生成してもよい。これにより、修正第１透過画像及び修正第２透過画像を、物品へのＸ線の照射条件を変えることによって得ることができる。また、Ｘ線の照射条件を異ならせず、又はそれらを異ならせることに加え、Ｘ線検出部３００の露光時間又はゲインを異ならせて修正第１透過画像及び修正第２透過画像を得ても同様の効果を得ることができる。

【0058】

上記実施形態では、輝度変換関数生成部４０６は、低エネルギー画像Ｐ１００と修正低エネルギー画像とに基づき低エネルギーヒストグラムを生成し、高エネルギー画像Ｐ２００と修正高エネルギー画像とに基づき高エネルギーヒストグラムを生成し、これらに基づき輝度変換関数Ｔ１５０を生成してもよい。この場合、輝度変換関数Ｔ１５０を具体的に生成することができる。

【0059】

上記実施形態では、Ｘ線検出部３００は、Ｘ線をフォトンカウンティング方式で検出可能であってもよい。この場合、フォトンカウンティング方式を利用してＸ線を検出することができる。上記実施形態では、輝度変換関数生成部４０６は、生成した輝度変換関数Ｔ１５０に対して、ベジェ曲線等による補完を行ってもよい。

【0060】

上記実施形態では、修正画像生成部４０２は、第１及び第２ヒストグラムＨ１００，Ｈ２００の少なくとも何れかに基づいて、仮想物品の厚さの倍率ｎを求めてもよい。例えば、修正画像生成部４０２は、「第１及び第２ヒストグラムＨ１００，Ｈ２００の少なくとも何れかのピーク値」と「仮想物品の厚さの倍率ｎ（例えば１．５～５．０(０．５単位)の８つ」との関係を示すデータテーブルを有していてもよい。修正画像生成部４０２は、当該データテーブルを用いて、第１及び第２ヒストグラムＨ１００，Ｈ２００の少なくとも何れかから、仮想物品の厚さの倍率ｎを自動選択してもよい。

【0061】

これにより、仮想物品の厚さの望ましい倍率ｎを、第１及び第２ヒストグラムＨ１００，Ｈ２００の少なくとも何れかから具体的に求めることが可能となる。これは、次の理由による。すなわち、第１及び第２輝度変換関数Ｔ１００，Ｔ２００を合成する上で、第２輝度変換関数Ｔ２００における画素が無い輝度値の範囲について、狭いほど望ましく、存在したとしても、当該範囲の輝度値が小さい方が望ましい。この点、第１及び第２ヒストグラムＨ１００，Ｈ２００の少なくとも何れかを指標にすることで、上記式（４）の関係に基づくことで、望ましい倍率ｎないしその目処を予想できるためである。

【0062】

上記実施形態では、画像生成部４０１及び修正画像生成部４０２の少なくとも何れかの処理を、Ｘ線検出部３００の複数のＸ線検出素子が並ぶ方向において分けて実施してもよい。例えば、搬送方向と直交する水平方向に沿って並ぶ複数のＸ線検出素子毎に、画像生成部４０１及び修正画像生成部４０２により各画像とを生成してもよい。この場合、搬送方向Ｄ１と直交する水平方向に沿って並ぶ複数のＸ線検出素子毎に、Ｘ線の被検査物Ａの進入角度を考慮して、画像生成部４０１及び修正画像生成部４０２により生成する各画像に補正を施してもよい。この場合、シミュレートにより修正低エネルギー画像及び修正高エネルギー画像を生成する場合にそのシミュレート精度を高めることが可能となる。

【符号の説明】

【0063】

１…Ｘ線検査装置、２００…Ｘ線照射部、３００…Ｘ線検出部、３１０…低エネルギー用センサ（第１検出部）、３２０…高エネルギー用センサ（第２検出部）、４０１…画像生成部、４０２…修正画像生成部、４０６…輝度変換関数生成部、４１１…検査部、Ａ…被検査物（物品）、Ｈ１００…第１ヒストグラム、Ｈ１１０…第３ヒストグラム、Ｈ２００…第２ヒストグラム、Ｈ２１０…第４ヒストグラム、Ｐ１００…低エネルギー画像（第１透過画像）、Ｐ２００…高エネルギー画像（第２透過画像）、Ｔ１００…第１輝度変換関数、Ｔ２００…第２輝度変換関数、Ｔ１５０…輝度変換関数。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】