画像処理装置及びそれを備えたＸ線異物検出装置並びに画像処理方法
【課題】従来のものよりも高精細な画像を高速に取得することができる画像処理装置及びそれを備えたＸ線異物検出装置並びに画像処理方法を提供すること。
【解決手段】画像処理装置５は、画像を復元する画像復元手段５２を備え、画像復元手段５２は、関数近似ＰＳＦを生成するＰＳＦ生成手段５２２、関数近似ＰＳＦに基づいて画像復元処理を行うデコンボリューション手段５２３、エッジ保存平滑化処理を行うエッジ保存平滑化手段５２４を備え、エッジ保存平滑化手段５２４は、画像復元処理後に、第１及び第２のエッジ保存平滑化処理をそれぞれ行う第１のエッジ保存平滑化部５２４ａ及び第２のエッジ保存平滑化部５２４ｂを備え、第１及び第２のエッジ保存平滑化処理をそれぞれ順次２回ずつ実施する構成を有する。
【解決手段】画像処理装置５は、画像を復元する画像復元手段５２を備え、画像復元手段５２は、関数近似ＰＳＦを生成するＰＳＦ生成手段５２２、関数近似ＰＳＦに基づいて画像復元処理を行うデコンボリューション手段５２３、エッジ保存平滑化処理を行うエッジ保存平滑化手段５２４を備え、エッジ保存平滑化手段５２４は、画像復元処理後に、第１及び第２のエッジ保存平滑化処理をそれぞれ行う第１のエッジ保存平滑化部５２４ａ及び第２のエッジ保存平滑化部５２４ｂを備え、第１及び第２のエッジ保存平滑化処理をそれぞれ順次２回ずつ実施する構成を有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばＸ線画像を処理する画像処理装置、及びＸ線画像に基づいて混入異物の有無を検出するＸ線異物検出装置、並びに画像処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、Ｘ線画像を処理する装置として、点像分布関数（Point Spread Function：ＰＳＦ）を画像復元パラメータとして復元処理することにより、被写体画像の輪郭が不明瞭となる現象（以下「画像ボケ」という）を抑制して画像復元を行うものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
特許文献１に記載されたものは、高速フーリエ変換(Fast Fourier Transform：ＦＦＴ)処理した画像データをＦＦＴ処理したＰＳＦで除算し、その演算結果を逆ＦＦＴ処理する手法によってデコンボリューション（逆畳み込み積分）演算を行って復元画像を生成するようになっている。
【特許文献１】特開２００８−７３３１８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来のものでは、ＦＦＴ処理後のデコンボリューション演算による画像ボケ復元処理において高周波ノイズが発生するという副作用があることが知られている。この高周波ノイズは、例えばウィーナフィルタ（wiener filter）を使用することによって抑制できるが、ウィーナフィルタを使用すると、そのローパスフィルタ効果によりボケ画像復元効果も抑制されてしまい、被測定物に混入した微小異物を検出することができないという課題があった。
【０００５】
具体的に図１２を用いて説明する。図１２（ａ）は、２つの円内に微小異物が存在する被測定物の原画像の濃度を３Ｄ表示している。この原画像は、微小異物を示す信号がポアソンノイズに埋もれた様子を示している。また、図１２（ｂ）は、原画像に対し、ウィーナフィルタを使用して画像復元処理を行った復元画像を示している。図１２（ｂ）に示すように、ウィーナフィルタによる画像復元処理では微小異物を検出することができないことがわかる。
【０００６】
また、従来のものでは、Ｘ線の散乱による画像ボケ（以下「散乱ボケ」という。）が発生して微小異物を示す信号がポアソンノイズに埋もれてしまい、Ｘ線検出器の分解能を単に向上させるだけでは微小異物が検出できないという課題があった。
【０００７】
また、Ｘ線画像に対して画像復元の反復計算を行う反復法も知られているが、この方法によって十分な画質を得るためには、反復計算を行うための処理時間を多く要するので、リアルタイム処理が必要なＸ線異物検出装置には採用できないという課題があった。
【０００８】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、従来のものよりも高精細な画像を高速に取得することができる画像処理装置及びそれを備えたＸ線異物検出装置並びに画像処理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】
【０００９】
本発明の請求項１に係る画像処理装置は、被測定物を撮影した画像における検出対象物のエッジを示すエッジ情報を含む被測定物画像のデータを入力する画像データ入力手段と、前記検出対象物の標準試験片を用いて予め取得したエッジ画像に基づいて定めたパラメータによるパラメトリック関数で点像分布関数を近似した関数近似点像分布関数を生成する関数近似点像分布関数生成手段と、前記被測定物画像をガウシアン関数に基づいたコンボリューション画像とし、前記関数近似点像分布関数に基づいてデコンボリューション演算による画像復元処理を行って復元画像を生成する復元画像生成手段と、前記エッジ情報を保存した状態で前記復元画像からノイズを除去するエッジ保存平滑化手段とを備えた構成を有している。
【００１０】
この構成により、本発明の請求項１に係る画像処理装置は、点像分布関数を近似した関数近似点像分布関数を生成してデコンボリューション演算による画像復元を行い、エッジ情報を保存した状態でノイズを除去するエッジ保存平滑化処理を行う。
【００１１】
本発明の請求項２に係る画像処理装置は、前記エッジ保存平滑化手段が、第１及び第２のエッジ保存平滑化処理をそれぞれ行う第１及び第２のエッジ保存平滑化部を備え、前記第１のエッジ保存平滑化部は、前記第１のエッジ保存平滑化処理として、注目画素の近隣画素を含む局所濃度の標準偏差が第１閾値以下のとき前記局所濃度の単純平均を前記注目画素の濃度とした画像データを前記第２のエッジ保存平滑化部に出力し、前記局所濃度の標準偏差が前記第１閾値を超えるとき前記局所濃度の単純平均を予め定めた補正関数で補正して前記注目画素の濃度とした画像データを前記第２のエッジ保存平滑化部に出力するものであり、前記第２のエッジ保存平滑化部は、前記第２のエッジ保存平滑化処理として、前記第１のエッジ保存平滑化部が出力する画像データに係る画像の前記被測定物画像に対する濃度変化値が、第２閾値を超えるときバイラテラルフィルタによるエッジ保存平滑処理を行った画像データを出力し、前記第２閾値以下のとき前記第１のエッジ保存平滑化部からの画像データを該エッジ保存平滑処理を行わずに出力するものであり、前記エッジ保存平滑化手段は、前記第１及び前記第２のエッジ保存平滑化処理をそれぞれ順次２回ずつ実施するものである構成を有している。
【００１２】
この構成により、本発明の請求項２に係る画像処理装置は、第１のエッジ保存平滑化処理において平滑化されなかったエッジ部分についてのみバイラテラルフィルタでエッジ保存平滑化処理を行う。
【００１３】
本発明の請求項３に係る画像処理装置は、前記エッジ保存平滑化手段は、バイラテラルフィルタによってエッジ保存平滑処理を複数回行うエッジ保存平滑化部を備えた構成を有している。
【００１４】
この構成により、本発明の請求項３に係る画像処理装置は、デコンボリューション演算による画像復元処理後にエッジ保存平滑化処理を複数回行う。
【００１５】
本発明の請求項４に係る画像処理装置は、被測定物を撮影した画像における検出対象物のエッジを示すエッジ情報を含む被測定物画像のデータを入力する画像データ入力手段と、前記検出対象物の標準試験片を用いて予め取得したエッジ画像に基づいて定めたパラメータによるパラメトリック関数で点像分布関数を近似した関数近似点像分布関数を生成する関数近似点像分布関数生成手段と、前記エッジ情報を保存した状態でノイズを除去する第１及び第２のエッジ保存平滑化処理をそれぞれ行う第１及び第２のエッジ保存平滑化部を有するエッジ保存平滑化手段と、前記エッジ保存平滑化手段が出力する画像データに係る画像をガウシアン関数に基づいたコンボリューション画像とし、前記関数近似点像分布関数に基づいてデコンボリューション演算による画像復元処理を行って復元画像を生成する復元画像生成手段とを備え、前記第１のエッジ保存平滑化部は、前記第１のエッジ保存平滑化処理として、注目画素の近隣画素を含む局所濃度の標準偏差が第１閾値以下のとき前記局所濃度の単純平均を前記注目画素の濃度とした画像データを前記第２のエッジ保存平滑化部に出力し、前記局所濃度の標準偏差が前記第１閾値を超えるとき前記局所濃度の単純平均を予め定めた補正関数で補正して前記注目画素の濃度とした画像データを前記第２のエッジ保存平滑化部に出力するものであり、前記第２のエッジ保存平滑化部は、前記第２のエッジ保存平滑化処理として、前記第１のエッジ保存平滑化部が出力する画像データに係る画像の前記被測定物画像に対する濃度変化値が、第２閾値を超えるときバイラテラルフィルタによるエッジ保存平滑処理を行った画像データを出力し、前記第２閾値以下のとき前記第１のエッジ保存平滑化部からの画像データを該エッジ保存平滑処理を行わずに出力するものであり、前記エッジ保存平滑化手段は、前記画像復元処理を挟んで、前記第１及び前記第２のエッジ保存平滑化処理をそれぞれ順次２回ずつ実施するものである構成を有している。
【００１６】
この構成により、本発明の請求項４に係る画像処理装置は、第１のエッジ保存平滑化処理をした後、デコンボリューション演算による画像復元処理を行って復元画像を生成し、その後、第２のエッジ保存平滑化処理を行う。
【００１７】
本発明の請求項５に係る画像処理装置は、前記バイラテラルフィルタが、注目画素と近隣画素との距離に基づいたパラメータで定めたスーパーガウシアン関数と、前記注目画素と前記近隣画素との濃度差に基づいたパラメータで定めたサブガウシアン関数とに基づいて重み付けが設定された双加重移動平均フィルタである構成を有している。
【００１８】
この構成により、本発明の請求項５に係る画像処理装置は、バイラテラルフィルタを双加重移動平均フィルタとしてエッジ保存平滑化処理を行う。
【００１９】
本発明の請求項６に係る画像処理装置は、前記ガウシアン関数は、サブガウシアン関数及びスーパーガウシアン関数を含み、前記関数近似点像分布関数生成手段は、サブガウシアン関数及びスーパーガウシアン関数のいずれか１つを前記パラメータによって定めて前記関数近似点像分布関数を生成するものである構成を有している。
【００２０】
この構成により、本発明の請求項６に係る画像処理装置は、サブガウシアン関数及びスーパーガウシアン関数のうちのいずれか１つの関数をパラメータによって定めて関数近似点像分布関数を生成する。
【００２１】
本発明の請求項７に係るＸ線異物検出装置は、画像処理装置と、Ｘ線を前記被測定物に照射するＸ線源と、前記被測定物を透過したＸ線を検出して検出情報を前記画像処理装置に出力するＸ線検出手段とを備え、前記画像処理装置は、前記検出情報に基づいて前記被測定物に含まれる異物を検出する異物検出手段を備えた構成を有している。
【００２２】
この構成により、本発明の請求項７に係るＸ線異物検出装置は、点像分布関数を近似した関数近似点像分布関数を生成してデコンボリューション演算による画像復元を行い、エッジ情報を保存した状態でノイズを除去するエッジ保存平滑化処理を行う画像処理装置を備え、被測定物に含まれる異物を検出する。
【００２３】
本発明の請求項８に係る画像処理方法は、被測定物を撮影した画像における検出対象物のエッジを示すエッジ情報を含む被測定物画像のデータを入力する画像データ入力ステップと、前記検出対象物の標準試験片を用いて予め取得したエッジ画像に基づいて定めたパラメータによるパラメトリック関数で点像分布関数を近似した関数近似点像分布関数を生成する関数近似点像分布関数生成ステップと、前記被測定物画像をガウシアン関数に基づいたコンボリューション画像とし、前記関数近似点像分布関数に基づいてデコンボリューション演算による画像復元処理を行って復元画像を生成する画像復元ステップと、前記エッジ情報を保存した状態で前記復元画像からノイズを除去するエッジ保存平滑化ステップとを含む構成を有している。
【００２４】
この構成により、本発明の請求項８に係る画像処理方法は、点像分布関数を近似した関数近似点像分布関数を生成してデコンボリューション演算による画像復元を行い、エッジ情報を保存した状態でノイズを除去するエッジ保存平滑化処理を行う。
【００２５】
本発明の請求項９に係る画像処理方法は、前記エッジ保存平滑化ステップは、第１及び第２のエッジ保存平滑化処理をそれぞれ行う第１及び第２のエッジ保存平滑化ステップを含み、前記第１のエッジ保存平滑化ステップにおいて、前記第１のエッジ保存平滑化処理として、注目画素の近隣画素を含む局所濃度の標準偏差が第１閾値以下のとき前記局所濃度の単純平均を前記注目画素の濃度とした画像データを出力し、前記局所濃度の標準偏差が前記第１閾値を超えるとき前記局所濃度の単純平均を予め定めた補正関数で補正して前記注目画素の濃度とした画像データを出力し、前記第２のエッジ保存平滑化ステップにおいて、前記第２のエッジ保存平滑化処理として、前記第１のエッジ保存平滑化ステップで出力する画像データに係る画像の前記被測定物画像に対する濃度変化値が、第２閾値を超えるときバイラテラルフィルタによるエッジ保存平滑処理を行った画像データを出力し、前記第２閾値以下のとき前記第１のエッジ保存平滑化ステップからの画像データを該エッジ保存平滑処理を行わずに出力し、前記エッジ保存平滑化ステップにおいて、前記第１及び前記第２のエッジ保存平滑化処理をそれぞれ順次２回ずつ実施する構成を有している。
【００２６】
この構成により、本発明の請求項９に係る画像処理方法は、第１のエッジ保存平滑化処理において平滑化されなかったエッジ部分についてのみバイラテラルフィルタでエッジ保存平滑化処理を行う。
【００２７】
本発明の請求項１０に係る画像処理方法は、前記エッジ保存平滑化ステップは、バイラテラルフィルタによってエッジ保存平滑処理を複数回行うエッジ保存平滑化ステップを含む構成を有している。
【００２８】
この構成により、本発明の請求項１０に係る画像処理方法は、エッジ保存平滑化処理を複数回行う。
【００２９】
本発明の請求項１１に係る画像処理方法は、被測定物を撮影した画像における検出対象物のエッジを示すエッジ情報を含む被測定物画像のデータを入力する画像データ入力ステップと、前記検出対象物の標準試験片を用いて予め取得したエッジ画像に基づいて定めたパラメータによるパラメトリック関数で点像分布関数を近似した関数近似点像分布関数を生成する関数近似点像分布関数生成ステップと、前記エッジ情報を保存した状態でノイズを除去する第１及び第２のエッジ保存平滑化処理をそれぞれ行う第１及び第２のエッジ保存平滑化ステップを有するエッジ保存平滑化ステップと、前記エッジ保存平滑化ステップで出力する画像データに係る画像をガウシアン関数に基づいたコンボリューション画像とし、前記関数近似点像分布関数に基づいてデコンボリューション演算による画像復元処理を行って復元画像を生成する画像復元ステップとを含み、前記第１のエッジ保存平滑化ステップにおいて、前記第１のエッジ保存平滑化処理として、注目画素の近隣画素を含む局所濃度の標準偏差が第１閾値以下のとき前記局所濃度の単純平均を前記注目画素の濃度とした画像データを出力し、前記局所濃度の標準偏差が前記第１閾値を超えるとき前記局所濃度の単純平均を予め定めた補正関数で補正して前記注目画素の濃度とした画像データを出力し、前記第２のエッジ保存平滑化ステップにおいて、前記第２のエッジ保存平滑化処理として、前記第１のエッジ保存平滑化ステップで出力する画像データに係る画像の前記被測定物画像に対する濃度変化値が、第２閾値を超えるときバイラテラルフィルタによるエッジ保存平滑処理を行った画像データを出力し、前記第２閾値以下のとき前記第１のエッジ保存平滑化ステップからの画像データを該エッジ保存平滑処理を行わずに出力し、前記エッジ保存平滑化ステップにおいて、前記画像復元ステップを挟んで、前記第１及び前記第２のエッジ保存平滑化処理をそれぞれ順次２回ずつ実施する構成を有している。
【００３０】
この構成により、本発明の請求項１１に係る画像処理方法は、第１のエッジ保存平滑化処理をした後、デコンボリューション演算による画像復元処理を行って復元画像を生成し、その後、第２のエッジ保存平滑化処理を行う。
【発明の効果】
【００３１】
本発明の請求項１に係る画像処理装置は、点像分布関数を近似した関数近似点像分布関数を生成してデコンボリューション演算による画像復元を行い、エッジ情報を保存した状態でノイズを除去するエッジ保存平滑化処理を行うことにより、従来のものよりも高精細な画像を高速に取得することができる。
【００３２】
本発明の請求項２に係る画像処理装置は、第１のエッジ保存平滑化処理において平滑化されなかったエッジ部分についてのみバイラテラルフィルタでエッジ保存平滑化処理を行うことにより、従来のものよりも高精細な画像を高速に取得することができる。
【００３３】
本発明の請求項３に係る画像処理装置は、デコンボリューション演算による画像復元処理後にエッジ保存平滑化処理を複数回行うことにより、従来のものよりも格段に高精細な画像を高速に取得することができる。
【００３４】
本発明の請求項４に係る画像処理装置は、第１のエッジ保存平滑化処理をした後、デコンボリューション演算による画像復元処理を行って復元画像を生成し、その後、第２のエッジ保存平滑化処理を行うことにより、従来のものよりも高精細な画像を高速に取得することができる。
【００３５】
本発明の請求項５に係る画像処理装置は、バイラテラルフィルタを双加重移動平均フィルタとしてエッジ保存平滑化処理を行うことにより、従来のものよりも高精細な画像を高速に取得することができる。
【００３６】
本発明の請求項６に係る画像処理装置は、サブガウシアン関数及びスーパーガウシアン関数のうちのいずれか１つの関数をパラメータによって定めて関数近似点像分布関数を生成することにより、従来のものよりも高精細な画像を高速に取得することができる。
【００３７】
本発明の請求項７に係るＸ線異物検出装置は、点像分布関数を近似した関数近似点像分布関数を生成してデコンボリューション演算による画像復元を行い、エッジ情報を保存した状態でノイズを除去するエッジ保存平滑化処理を行う画像処理装置を備え、被測定物に含まれる異物を検出することにより、散乱ボケが発生してポアソンノイズに埋もれ、従来のものでは検出できなかった微小異物もリアルタイムに検出することができる。
【００３８】
本発明の請求項８に係る画像処理方法は、点像分布関数を近似した関数近似点像分布関数を生成してデコンボリューション演算による画像復元を行い、エッジ情報を保存した状態でノイズを除去するエッジ保存平滑化処理を行うことにより、従来のものよりも高精細な画像を高速に取得することができる。
【００３９】
本発明の請求項９に係る画像処理方法は、第１のエッジ保存平滑化処理において平滑化されなかったエッジ部分についてのみバイラテラルフィルタでエッジ保存平滑化処理を行うことにより、従来のものよりも高精細な画像を高速に取得することができる。
【００４０】
本発明の請求項１０に係る画像処理方法は、エッジ保存平滑化処理を複数回行うことにより、従来のものよりも高精細な画像を高速に取得することができる。
【００４１】
本発明の請求項１１に係る画像処理方法は、第１のエッジ保存平滑化処理をした後、デコンボリューション演算による画像復元処理を行って復元画像を生成し、その後、第２のエッジ保存平滑化処理を行うことにより、従来のものよりも高精細な画像を高速に取得することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４２】
以下、本発明の実施形態について図面を用いて説明する。
【００４３】
（第１の実施形態）
まず、本発明の第１の実施形態におけるＸ線異物検出装置の構成について説明する。
【００４４】
図１に示すように、本実施形態におけるＸ線異物検出装置１０は、Ｘ線を照射するＸ線源１と、Ｘ線が照射される被測定物２と、被測定物２を搬送する搬送手段３と、被測定物２及び搬送手段３を透過したＸ線を検出するＸ線検出器４と、画像処理を行う画像処理装置５と、検査情報を入力する検査情報入力手段６と、画像を表示する画像表示手段７とを備えている。
【００４５】
Ｘ線源１は、例えば陰極フィラメントからの熱電子をその陰極と陽極との間の高電圧により陽極ターゲットに衝突させてＸ線を発生させるＸ線管を有しており、発生したＸ線を下方のＸ線検出器４に向けて不図示のスリットにより搬送手段３の幅員方向（搬送方向と直交する方向）に広がる扇形のビームに整形して照射するようになっている。すなわち、Ｘ線源１は、Ｘ線検出器４と共にいわゆるＸ線ファンビーム光学系を構成している。
【００４６】
被測定物２は、例えば食品や医薬品等であって、含有する微小異物の検出対象となるものである。なお、図１においては、便宜上被測定物２を個体として示しているが、被測定物２は、粒状体、フレーク、粉体等を含むばら状又は粉状のものであってもよい。
【００４７】
搬送手段３は、例えばベルトコンベアで構成され、被測定物２をその品種に対応する所定の一定搬送速度で搬送するとともに、その搬送途中で被測定物２をＸ線源１とＸ線検出器４との間に通すようになっている。Ｘ線源１から照射されたＸ線は、被測定物２による吸収とベルトコンベアによる僅かな吸収とを受けてこれらを透過した後、Ｘ線検出器４に到達する。
【００４８】
Ｘ線検出器４は、搬送手段３の幅員方向に隣り合う複数の透過領域のそれぞれについて、被測定物２を透過したＸ線を検出し各透過領域における所定時間毎の累積透過量のデータを検出情報として出力するようになっている。このＸ線検出器４は、詳細を図示しないが、例えばＸ線ラインセンサで構成されている。このＸ線ラインセンサは、検出素子を搬送手段３の幅員方向にアレイ状に所定ピッチで配設した公知のもので、所定解像度でのＸ線検出を行うことができるものである。
【００４９】
前述のＸ線源１、搬送手段３及びＸ線検出器４は、それぞれ所定のタイミングで動作するよう図示しない制御装置によって制御されるようになっている。この制御装置は、例えばＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ及びＩ／Ｏインターフェースを有するマイクロコンピュータを含んで構成されており、ＲＯＭに格納された所定のプログラムに従って搬送及びＸ線の照射・検出制御を実行するためのプログラム等を有している。
【００５０】
画像処理装置５は、画像データを入力する画像入力手段５１と、画像を復元する画像復元手段５２と、異物を検出する異物検出手段５３と、異物か否かを判定する異物判定手段５４とを備えている。画像処理装置５は、前述の制御装置と同様な構成になっており、微小異物を検出するための画像処理プログラムをマイクロコンピュータが実行するようになっている。
【００５１】
画像入力手段５１は、Ｘ線検出器４の複数の検出素子からのＸ線検出信号をそれぞれＡ／Ｄ変換するとともに、それら検出素子の配設ピッチに対応する所定の単位搬送時間毎に、搬送路幅員方向の全ｎ（ｎは正の整数、例えば６４０）個の透過領域について、その単位時間内の累積の透過Ｘ線量（以下「透過量」という）のデータを、例えば０から１０２３までの階調を表す透過量レベルのライン検出情報として外部に出力することができ、そのためのＡ／Ｄ変換器やメモリ等（いずれも図示省略）を有している。なお、画像入力手段５１は、各被測定物２に対してライン走査がなされるとき画像入力手段５１のメモリに書き込まれた透過量データに対応して、被測定物２が無くＸ線透過量の値が最大で被測定物２によるＸ線吸収量がゼロとなるときに最小濃度値となり、Ｘ線透過量の値が最小で被測定物２によるＸ線吸収量が最大となるときに最大濃度値となるように、すなわち対数変換を用いて等価厚データに変換したＸ線画像を出力するようになっている。なお、画像入力手段５１は、本発明に係る画像データ入力手段を構成する。
【００５２】
画像復元手段５２は、パラメータ設定手段５２１、ＰＳＦ生成手段５２２、デコンボリューション手段５２３、エッジ保存平滑化手段５２４を備え、画像入力手段５１から入力するＸ線画像（以下「被測定物画像」という。）のデータに対し、カーネルサイズＮ（Ｎ×Ｎ画素）のカーネルを用いる局所処理を含む画像復元処理を行うようになっている。
【００５３】
パラメータ設定手段５２１は、例えば、キーボードやマウス等の入力デバイス、パラメータのデータを記憶するメモリ等を備えている。このパラメータは、エッジ保存平滑化パラメータ、例えばカーネル内において画素濃度値を求める対象としている画素（以下「注目画素」という。）を中心に濃度及び距離に応じて近隣画素の画素値を重み付けするためのパラメータ（後述）等を設定するものであって、関数近似ＰＳＦ（後述）を設定するためのカーネルサイズＮ、標準偏差σ、指数γを含む。これらのパラメータのデータは、異物検出の工程を実施する前に、検出対象である微小異物の標準試験片を被測定物２に含有させ、微小異物の標準試験片が最も鮮明に撮像された際のデータを採用したものである。標準試験片としては、例えば直径が０．２ｍｍ〜２ｍｍ程度の金属球を用いるのが好ましい。また、パラメータのデータは、Ｘ線源１が照射するＸ線エネルギ値、Ｘ線検出器４の素子サイズ、Ｘ線検出器４の種類、被測定物の種類等に応じて設定するのが好ましい。また、パラメータのデータは、微小異物の種類や大きさを考慮して定めるのが好ましい。
【００５４】
ＰＳＦ生成手段５２２は、パラメータ設定手段５２１が設定したパラメータσ、γに基づくパラメトリック関数でＰＳＦを近似した関数近似ＰＳＦを生成し、そのデータを、デコンボリューション手段５２３及びエッジ保存平滑化手段５２４に出力するようになっている。なお、ＰＳＦ生成手段５２２は、本発明に係る関数近似点像分布関数生成手段を構成する。
【００５５】
具体的には、ＰＳＦ生成手段５２２は、パラメータ設定手段５２１が設定したσ、γに基づいた関数近似ＰＳＦを（１）式により生成する。なお、ｒは注目画素から所定画素までの距離を示す。
【００５６】
PSF(r) ∝ exp｛-0.5・(r/σ)γ｝ （１）
【００５７】
ここで、関数近似ＰＳＦは、γ＝２ならば一般のガウシアン関数、γ＞２ならばサブガウシアン関数、γ＜２ならばスーパーガウシンアン関数となり、図２に近似モデルの斜視図を示す。図２（ａ）は、Ｎ＝１１、σ＝１．２、γ＝２．５（サブガウシアン）として関数近似した関数近似ＰＳＦモデル（左図）と、そのアナログイメージでのＰＳＦ関数モデル（右図）とを示す。また、図２（ｂ）は、Ｎ＝１１、σ＝１．２、γ＝１．５（スーパーガウシアン）として関数近似した関数近似ＰＳＦモデル（左図）と、そのアナログイメージでのＰＳＦ関数モデル（右図）とを示す。ここで、カーネルサイズＮは前記関数近似ＰＳＦモデルの全体（≠０）を包含する最小サイズとすることが望ましい。図２に示すように、ＰＳＦを関数近似してモデル化し、画素値の重み付け計算を簡素化することにより、処理の高速化を図ることができる。
【００５８】
図１に戻り、デコンボリューション手段５２３は、例えば、ウィーナフィルタや逆フィルタ（Inverse Filter）を備え、被測定物画像がガウシアン関数（σ、γ）に基づいたコンボリューション画像とし、関数近似ＰＳＦに基づいてデコンボリューション演算により画像復元処理を行って復元画像を生成するようになっている。なお、デコンボリューション手段５２３は、本発明に係る復元画像生成手段を構成する。
【００５９】
エッジ保存平滑化手段５２４は、第１及び第２のエッジ保存平滑化処理をそれぞれ行う第１のエッジ保存平滑化部５２４ａ及び第２のエッジ保存平滑化部５２４ｂを備えている。また、エッジ保存平滑化手段５２４は、微小異物の標準試験片を被測定物２に含有させて予め取得した第１閾値及び第２閾値の各データを記憶するメモリ（図示省略）を備え、微小異物の標準試験片が最も鮮明に撮像された際の第１閾値及び第２閾値を採用したものを記憶するようになっている。このエッジ保存平滑化手段５２４は、後述するように、第１及び第２のエッジ保存平滑化処理をそれぞれ順次２回ずつ実施するものである。
【００６０】
第１のエッジ保存平滑化部５２４ａは、例えば適応型移動平均フィルタを備え、デコンボリューション手段５２３から復元画像のデータを入力し、カーネルサイズＮ'の正方形窓内を均等に重み付けした平均値画像を生成すると共に、正方形窓内の濃度値の標準偏差Ｓを求めるようになっている。また、第１のエッジ保存平滑化部５２４ａは、第１閾値をＡで表すとき、標準偏差Ｓ≦第１閾値Ａならば平均値画像のデータを出力するようになっている。すなわち、第１のエッジ保存平滑化部５２４ａは、エッジを含まない画像に対しては平均値画像のデータを出力することにより、処理の高速化を図っている。
【００６１】
また、第１のエッジ保存平滑化部５２４ａは、標準偏差Ｓ＞第１閾値Ａならば（２）式に示す補正により求めた画像データＰを出力するようになっている。（２）式において、Ｉは被測定物画像の画素濃度、Ｉ'は平均値画像の画素濃度を示す。また、rate=(Ｓ２−Ａ２)/(Ｓ２＋Ａ２)である。
【００６２】
P=I'+(I-I')×rate （２）
【００６３】
第２のエッジ保存平滑化部５２４ｂは、例えばバイラテラルフィルタ（Bilateral filter）を備え、第１のエッジ保存平滑化処理後の画像の被測定物画像に対する濃度変化値に基づいて画像データを出力するようになっている。
【００６４】
ここで、ガウシアン関数を、中心からの距離ｒと標準偏差σと指数γとをパラメータとして（３）式に示すように表す。
【００６５】
G(r,σ,γ)=(0.4/σ)・exp｛-0.5(r/σ)γ｝ （３）
【００６６】
バイラテラルフィルタは、第２閾値をＢで表すとき、濃度変化値＞第２閾値Ｂならば、（４）式に示すように、注目画素と近隣画素との距離Δｄに対するσ'及びγ'をパラメータとするスーパーガウシンアン関数と、注目画素と近隣画素との濃度差Δｉに対するσ''及びγ''をパラメータとするサブガウシアン関数とに基づいて設定された双加重係数Ｗで重み付けする移動平均フィルタであって、双加重係数Ｗで重み付けした平均値画像のデータを出力するようになっている。この場合、バイラテラルフィルタは、双加重移動平均フィルタとして機能する。
【００６７】
W ∝ exp｛-0.5・(Δｄ/σ')γ'｝・exp｛-0.5・(Δｉ/σ'')γ''｝ （４）
【００６８】
具体的には、例えば、カーネルサイズＮ''の丸窓内をＧ（Δｄ，σ'，１）で示されるスーパーガウシアン関数と、Ｇ（Δｉ，σ''，４）で示されるサブガウシアン関数とで双加重係数Ｗが得られる。
【００６９】
一方、第２のエッジ保存平滑化部５２４ｂは、濃度変化値≦第２閾値Ｂならば第１のエッジ保存平滑化処理後の画像データをそのまま出力するようになっている。
【００７０】
以上のように、第２のエッジ保存平滑化部５２４ｂは、第１のエッジ保存平滑化部５２４ａでは平滑化されなかったエッジ部分（濃度変化値＞第２閾値Ｂ）についてのみバイラテラルフィルタでエッジ保存平滑化処理を行うものである。
【００７１】
異物検出手段５３は、画像復元手段５２が復元した画像に基づいて被測定物に混入している微小異物を微小ではない異物とともに検出し、異物を示す異物画像データを異物判定手段５４に出力するようになっている。
【００７２】
異物判定手段５４は、異物検出手段５３が出力した異物画像データに基づいて被測定物２に混入している微小異物を微小ではない異物とともに判定し、その判定結果を示す信号及び微小異物を含む被測定物２の画像データを画像表示手段７に出力するようになっている。
【００７３】
検査情報入力手段６は、例えばキーボードやマウス等を備えた入力デバイスで構成され、被測定物２の品番及び検査条件を指定する設定値や検査アルゴリズム等の情報（以下「検査情報」という。）を画像処理装置５に入力するようになっている。
【００７４】
画像表示手段７は、例えば液晶ディスプレイを備え、異物判定手段５４の判定結果及び微小異物を含む被測定物２のＸ線画像を表示するようになっている。
【００７５】
次に、本実施形態におけるＸ線異物検出装置１０の動作について図１及び図３を用いて説明する。図３は、本実施形態におけるＸ線異物検出装置１０のフローチャートである。
【００７６】
検査情報入力手段６は、検査情報を画像処理装置５に入力し（ステップＳ１）、画像処理装置５の画像復元手段５２は、画像入力手段５１から入力する被測定物画像のデータに対し、画像復元処理を実行し（ステップＳ２）、復元画像のデータを異物検出手段５３に出力する。
【００７７】
異物検出手段５３は、復元画像から被測定物に混入した微小異物を微小ではない異物とともに検出し（ステップＳ３）、微小異物を含む異物画像データを異物判定手段５４に出力する。
【００７８】
異物判定手段５４は、異物か否かを判定し（ステップＳ４）、その判定結果を示す信号及び画像データを画像表示手段７に出力する。
【００７９】
画像表示手段７は、異物検出の判定結果及び被測定物のＸ線画像を表示する（ステップＳ５）。
【００８０】
次に、前述のステップＳ２における画像復元処理について、図１及び図４を用いて詳細に説明する。図４は、本実施形態における画像復元処理を示すフローチャートである。
【００８１】
画像復元手段５２のパラメータ設定手段５２１は、パラメータＮ、σ、γのデータを設定し、ＰＳＦ生成手段５２２は、設定されたパラメータのデータで関数近似ＰＳＦを生成する（ステップＳ１１）。
【００８２】
画像入力手段５１は、Ｘ線検出器４から被測定物画像のデータを入力し（ステップＳ１２）、デコンボリューション手段５２３に出力する。
【００８３】
デコンボリューション手段５２３は、被測定物画像をガウシアン関数に基づいたコンボリューション画像としてデコンボリューション演算による画像復元処理を行って復元画像を生成し（ステップＳ１３）、復元画像のデータをエッジ保存平滑化手段５２４の第１のエッジ保存平滑化部５２４ａに出力する。
【００８４】
第１のエッジ保存平滑化部５２４ａは、適応型移動平均フィルタにより、復元画像のデータに対し、カーネルサイズＮ'の正方形窓内を均等に重み付けした平均値画像を生成し（ステップＳ１４）、また、正方形窓内の濃度値の標準偏差Ｓを求める。
【００８５】
また、第１のエッジ保存平滑化部５２４ａは、濃度値の標準偏差Ｓと第１閾値Ａとを比較する（ステップＳ１５）。
【００８６】
ステップＳ１５において、第１のエッジ保存平滑化部５２４ａは、濃度値の標準偏差Ｓ≦第１閾値Ａと判断した場合、平均値画像のデータをそのまま第２のエッジ保存平滑化部５２４ｂに出力する（ステップＳ１６）。
【００８７】
一方、ステップＳ１５において、第１のエッジ保存平滑化部５２４ａは、濃度値の標準偏差Ｓ≦第１閾値Ａと判断しなかった場合（標準偏差Ｓ＞第１閾値Ａの場合）、前述の（２）式に示す補正により求めた画像データＰを第２のエッジ保存平滑化部５２４ｂに出力する（ステップＳ１７）。
【００８８】
第２のエッジ保存平滑化部５２４ｂは、第１のエッジ保存平滑化処理（ステップＳ１４〜１７）により生成された画像の被測定物画像に対する濃度変化値と第２閾値Ｂとを比較する（ステップＳ１８）。
【００８９】
ステップＳ１８において、第２のエッジ保存平滑化部５２４ｂは、濃度変化値≦第２閾値Ｂと判断した場合、第１のエッジ保存平滑化処理により生成された画像のデータをそのまま第１のエッジ保存平滑化部５２４ａに出力する。
【００９０】
一方、ステップＳ１８において、第２のエッジ保存平滑化部５２４ｂは、濃度変化値≦第２閾値Ｂと判断しなかった場合（濃度変化値＞第２閾値Ｂの場合）、バイラテラルフィルタによって、前述の（４）式に示す双加重係数Ｗで重み付けした平均値画像のデータを第１のエッジ保存平滑化部５２４ａに出力する（ステップＳ１９）。
【００９１】
第１のエッジ保存平滑化部５２４ａは、前述のステップＳ１４〜Ｓ１７で行った第１のエッジ保存平滑処理を再度実施し（ステップＳ２０）、第２のエッジ保存平滑化部５２４ｂは、前述のステップＳ１８、Ｓ１９で行った第２のエッジ保存平滑処理を再度実施し（ステップＳ２１、Ｓ２２）、画像復元手段５２は、処理画像のデータを異物検出手段５３に出力する（ステップＳ２３）。
【００９２】
以上のように、エッジ保存平滑化手段５２４は、第１のエッジ保存平滑化部５２４ａ及び第２のエッジ保存平滑化部５２４ｂによって、１回目のエッジ保存平滑化処理（ステップＳ１４〜Ｓ１９）と、２回目のエッジ保存平滑化処理（ステップＳ２０〜Ｓ２２）とを実行するという特徴を有する。
【００９３】
次に、本実施形態の主要なステップにおける処理画像を図５に示す。図５は、図１２（ａ）の２つの円内に微小異物が存在する被測定物の原画像に対応するものである。
【００９４】
図５（ａ）は、ステップＳ１３において、デコンボリューション手段５２３がデコンボリューション演算による画像復元処理を行って生成した復元画像を示す。図５（ａ）に示すように、デコンボリューション演算による画像復元処理のみでは、微小異物の検出は困難であることが分かる。
【００９５】
図５（ｂ）は、ステップＳ１４〜Ｓ１９に示した１回目のエッジ保存平滑化処理後の画像を示している。図５（ｂ）に示すように、１回目のエッジ保存平滑化処理によって、図５（ａ）に示したものより微小異物を示す信号が特徴付けられて現れているが、微小異物の存在場所以外にも類似した信号が現れているので、微小異物の正確な特定は困難であることが分かる。
【００９６】
図５（ｃ）は、ステップＳ２０〜Ｓ２２に示した２回目のエッジ保存平滑化処理後の画像を示している。図５（ｃ）に示すように、２回目のエッジ保存平滑化処理によって、微小異物を示す信号が微小異物の存在場所に明瞭に現れており、微小異物を容易に検出することができることが分かる。
【００９７】
なお、前述した動作ステップをプログラミングして記憶媒体に記憶し、例えばマイクロコンピュータにプログラムを読み取らせて実行させることにより、マイクロコンピュータを画像処理装置５やＸ線異物検出装置１０として機能させることができる。
【００９８】
以上のように、本実施形態における画像処理装置５によれば、画像復元処理を行うデコンボリューション手段５２３の後段に、第１及び第２のエッジ保存平滑化処理をそれぞれ行う第１のエッジ保存平滑化部５２４ａ及び第２のエッジ保存平滑化部５２４ｂを有するエッジ保存平滑化手段５２４を備え、エッジ保存平滑化手段５２４が、第１及び第２のエッジ保存平滑化処理をそれぞれ順次２回ずつ実施する構成としたので、従来のものよりも高精細な画像を高速に取得することができる。
【００９９】
また、本実施形態におけるＸ線異物検出装置１０によれば、従来のものよりも高精細な画像を高速に取得することができる画像処理装置５を備える構成としたので、散乱ボケが発生してポアソンノイズに埋もれ、従来のものでは検出できなかった微小異物もリアルタイムに検出することができる。
【０１００】
（第２の実施形態）
まず、本発明の第２の実施形態における構成について説明する。
【０１０１】
図６に示すように、本実施形態におけるＸ線異物検出装置２０は、第１の実施形態におけるＸ線異物検出装置１０（図１参照）の画像処理装置５の一部を変更し、画像処理装置８としたものである。したがって、第１の実施形態におけるＸ線異物検出装置１０と同様な構成には同一の符号を付し、その構成の説明を省略する。
【０１０２】
本実施形態における画像処理装置８は、画像復元手段８１を備え、画像復元手段８１は、第１のエッジ保存平滑化手段８１１、デコンボリューション手段８１２、第２のエッジ保存平滑化手段８１３を備えている。エッジ保存平滑化手段８１１、８１３は、第１のエッジ保存平滑化部８１１ａ、８１３ａ及び第２のエッジ保存平滑化部８１１ｂ、８１３ｂを備えている。
【０１０３】
第１のエッジ保存平滑化部８１１ａ、８１３ａ及び第２のエッジ保存平滑化部８１１ｂ、８１３ｂは、それぞれ、第１の実施形態における第１のエッジ保存平滑化部５２４ａ及び第２のエッジ保存平滑化部５２４ｂ（図１参照）と同様な構成を有する。
【０１０４】
次に、画像復元手段８１による画像復元処理について、図６及び図７を用いて説明する。図７は、本実施形態における画像復元処理を示すフローチャートであって、第１の実施形態（図４参照）と同様なステップには同一の符号を付し、その動作の説明を省略する。
【０１０５】
画像復元手段８１は、第１のエッジ保存平滑化手段８１１によって、画像入力手段５１から入力した被測定物画像のデータに対し、１回目のエッジ保存平滑化処理（ステップＳ３１〜Ｓ３３）を行う。この処理は、第１の実施形態におけるステップＳ１４〜Ｓ１９の処理と同様である。
【０１０６】
デコンボリューション手段８１２は、１回目のエッジ保存平滑化処理がなされた画像をガウシアン関数に基づいたコンボリューション画像としてデコンボリューション演算による画像復元処理を行って復元画像を生成し（ステップＳ３４）、第２のエッジ保存平滑化手段８１３に出力する。
【０１０７】
第２のエッジ保存平滑化手段８１３は、復元画像に対し、２回目のエッジ保存平滑化処理（ステップＳ３５〜Ｓ４０）を行う。この処理は、第１の実施形態におけるステップＳ２０〜Ｓ２２の処理と同様であるが、ステップＳ３６及びＳ３９における閾値が第１の実施形態のものとは異なるものとしている。
【０１０８】
すなわち、２回目のエッジ保存平滑化処理において、第３のエッジ保存平滑化処理（ステップＳ３５〜Ｓ３８）のうち、ステップＳ３６において、第１のエッジ保存平滑化部８１１ａは、濃度値の標準偏差Ｓ'と第３閾値とを比較している。また、ステップＳ３９において、第３のエッジ保存平滑化処理後の画像の被測定物画像に対する濃度変化と第４閾値とを比較している。ここで、第３閾値及び第４閾値は、第１の実施形態と同様に、微小異物の標準試験片を被測定物２に含有させて予め取得したものであって、微小異物の標準試験片が最も鮮明に撮像されるよう、１回目のエッジ保存平滑化処理（ステップＳ３１〜Ｓ３３）に用いる閾値とは異ならせたものである。なお、閾値の設定はこれに限定されず、エッジ保存平滑化処理の１回目と２回目とで同様の閾値を用いる構成としてもよい。
【０１０９】
次に、本実施形態の主要なステップにおける処理画像を図８に示す。図８は、図１２（ａ）の２つの円内に微小異物が存在する被測定物の原画像に対応するものである。
【０１１０】
図８（ａ）は、ステップＳ３１〜Ｓ３３に示した１回目のエッジ保存平滑化処理後の画像を示している。図８（ａ）に示すように、１回目のエッジ保存平滑化処理のみでは、微小異物を示す信号がポアソンノイズに埋もれているので、微小異物の検出は困難であることが分かる。
【０１１１】
図８（ｂ）は、ステップＳ３４において、１回目のエッジ保存平滑化処理後の画像に対し、デコンボリューション手段８１２がデコンボリューション演算による画像復元処理を行って生成した復元画像を示す。図８（ｂ）に示すように、デコンボリューション演算による画像復元処理では、図８（ａ）に示したものより微小異物を示す信号が特徴付けられて現れているが、微小異物の存在場所以外にも類似した信号が現れているので、微小異物の正確な特定は困難であることが分かる。
【０１１２】
図８（ｃ）は、ステップＳ３５〜Ｓ４０に示した２回目のエッジ保存平滑化処理後の画像を示している。図８（ｃ）に示すように、２回目のエッジ保存平滑化処理によって、微小異物を示す信号が微小異物の存在場所に明瞭に現れており、微小異物を容易に検出することができることが分かる。
【０１１３】
以上のように、本実施形態における画像処理装置８によれば、第１のエッジ保存平滑化処理を行う第１のエッジ保存平滑化手段８１１と、第１のエッジ保存平滑化処理後にデコンボリューション演算による画像復元処理を行うデコンボリューション手段８１２と、画像復元処理後に第２のエッジ保存平滑化処理を行う第２のエッジ保存平滑化手段８１３とを備える構成としたので、従来のものよりも高精細な画像を高速に取得することができる。
【０１１４】
また、本実施形態におけるＸ線異物検出装置２０によれば、従来のものよりも高精細な画像を高速に取得することができる画像処理装置８を備える構成としたので、散乱ボケが発生してポアソンノイズに埋もれ、従来のものでは検出できなかった微小異物もリアルタイムに検出することができる。
【０１１５】
（第３の実施形態）
まず、本発明の第３の実施形態における構成について説明する。
【０１１６】
図９に示すように、本実施形態におけるＸ線異物検出装置３０は、第１の実施形態におけるＸ線異物検出装置１０（図１参照）の画像処理装置５の一部を変更し、画像処理装置９としたものである。したがって、第１の実施形態におけるＸ線異物検出装置１０と同様な構成には同一の符号を付し、その構成の説明を省略する。
【０１１７】
本実施形態における画像処理装置９は、画像復元手段９１を備え、画像復元手段９１は、エッジ保存平滑化手段９１１を備えている。エッジ保存平滑化手段９１１は、エッジ保存平滑化部９１１ａを備えている。
【０１１８】
エッジ保存平滑化部９１１ａは、バイラテラルフィルタを備え、前述の（４）式に示す双加重係数Ｗで重み付けした平均値画像のデータを生成するようになっている。
【０１１９】
次に、画像復元手段９１による画像復元処理について、図９及び図１０を用いて説明する。図１０は、本実施形態における画像復元処理を示すフローチャートであって、第１の実施形態（図４参照）と同様なステップには同一の符号を付し、その動作の説明を省略する。
【０１２０】
画像復元手段９１は、エッジ保存平滑化部９１１ａによって、デコンボリューション手段５２３から入力した復元画像のデータに対し、２回のエッジ保存平滑化処理（ステップＳ４１、Ｓ４２）を行う。この処理は、第１の実施形態におけるステップＳ１９又はＳ２２の処理を２回行うことと同様である。
【０１２１】
次に、本実施形態の主要なステップにおける処理画像を図１１に示す。図１１は、図１２（ａ）の２つの円内に微小異物が存在する被測定物の原画像に対応するものである。
【０１２２】
図１１（ａ）は、ステップＳ１３において、デコンボリューション手段５２３がデコンボリューション演算による画像復元処理を行って生成した復元画像を示す。図１１（ａ）に示すように、デコンボリューション演算による画像復元処理のみでは、微小異物の検出は困難であることが分かる。
【０１２３】
図１１（ｂ）は、ステップＳ４１に示した１回目のエッジ保存平滑化処理後の画像を示している。図１１（ｂ）に示すように、１回目のエッジ保存平滑化処理によって、図１１（ａ）に示したものより微小異物を示す信号が特徴付けられて現れているが、微小異物の存在場所以外にも類似した信号が現れているので、微小異物の正確な特定は困難であることが分かる。
【０１２４】
図１１（ｃ）は、ステップＳ４２に示した２回目のエッジ保存平滑化処理後の画像を示している。図１１（ｃ）に示すように、２回目のエッジ保存平滑化処理によって、微小異物を示す信号が微小異物の存在場所に明瞭に現れており、微小異物を容易に検出することができることが分かる。
【０１２５】
以上のように、本実施形態における画像処理装置９によれば、画像復元処理を行うデコンボリューション手段５２３の後段に、エッジ保存平滑化部９１１ａを有するエッジ保存平滑化手段９１１を備え、エッジ保存平滑化手段９１１が、バイラテラルフィルタによって、復元画像に対してエッジ保存平滑化処理を２回実施する構成としたので、従来のものよりも格段に高精細な画像を高速に取得することができる。
【０１２６】
また、本実施形態におけるＸ線異物検出装置３０によれば、従来のものよりも格段に高精細な画像を高速に取得することができる画像処理装置９を備える構成としたので、散乱ボケが発生してポアソンノイズに埋もれ、従来のものでは検出できなかった微小異物もリアルタイムに検出することができる。
【産業上の利用可能性】
【０１２７】
以上のように、本発明は、従来のものよりも高精細な画像を高速に取得することができるという効果を有し、移動中の被測定物にＸ線を透過させその透過状態に基づいて被測定物に含まれる微小異物を検出する画像処理装置及びそれを備えたＸ線異物検出装置並びに画像処理方法に有用である。
【図面の簡単な説明】
【０１２８】
【図１】図１は、本発明に係るＸ線異物検出装置の第１の実施形態におけるブロック図である。
【図２】図２は、本発明に係るＸ線異物検出装置の第１の実施形態において、ＰＳＦモデルの斜視図である。
【図３】図３は、本発明に係るＸ線異物検出装置の第１の実施形態のフローチャートである。
【図４】図４は、本発明に係るＸ線異物検出装置の第１の実施形態における画像復元処理のフローチャートである。
【図５】図５は、本発明に係るＸ線異物検出装置の第１の実施形態における処理画像である。
【図６】図６は、本発明に係るＸ線異物検出装置の第２の実施形態におけるブロック図である。
【図７】図７は、本発明に係るＸ線異物検出装置の第２の実施形態における画像復元処理のフローチャートである。
【図８】図８は、本発明に係るＸ線異物検出装置の第２の実施形態における処理画像である。
【図９】図９は、本発明に係るＸ線異物検出装置の第３の実施形態におけるブロック図である。
【図１０】図１０は、本発明に係るＸ線異物検出装置の第３の実施形態における画像復元処理のフローチャートである。
【図１１】図１１は、本発明に係るＸ線異物検出装置の第３の実施形態における処理画像である。
【図１２】図１２（ａ）は、ポアソンノイズに埋もれた微小異物の位置を示す原画像である。図１２（ｂ）は、ウィーナフィルタによる復元画像である。
【符号の説明】
【０１２９】
１ Ｘ線源
２ 被測定物
３ 搬送手段
４ Ｘ線検出器
５、８、９ 画像処理装置
６ 検査情報入力手段
７ 画像表示手段
１０、２０、３０ Ｘ線異物検出装置
５１ 画像入力手段（画像データ入力手段）
５２、８１、９１ 画像復元手段
５３ 異物検出手段
５４ 異物判定手段
５２１ パラメータ設定手段
５２２ ＰＳＦ生成手段（関数近似点像分布関数生成手段）
５２３、８１２ デコンボリューション手段（復元画像生成手段）
５２４、８１１、８１３、９１１ エッジ保存平滑化手段
５２４ａ、８１１ａ、８１３ａ 第１のエッジ保存平滑化部
５２４ｂ、８１１ｂ、８１３ｂ 第２のエッジ保存平滑化部
９１１ａ エッジ保存平滑化部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばＸ線画像を処理する画像処理装置、及びＸ線画像に基づいて混入異物の有無を検出するＸ線異物検出装置、並びに画像処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、Ｘ線画像を処理する装置として、点像分布関数（Point Spread Function：ＰＳＦ）を画像復元パラメータとして復元処理することにより、被写体画像の輪郭が不明瞭となる現象（以下「画像ボケ」という）を抑制して画像復元を行うものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
特許文献１に記載されたものは、高速フーリエ変換(Fast Fourier Transform：ＦＦＴ)処理した画像データをＦＦＴ処理したＰＳＦで除算し、その演算結果を逆ＦＦＴ処理する手法によってデコンボリューション（逆畳み込み積分）演算を行って復元画像を生成するようになっている。
【特許文献１】特開２００８−７３３１８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来のものでは、ＦＦＴ処理後のデコンボリューション演算による画像ボケ復元処理において高周波ノイズが発生するという副作用があることが知られている。この高周波ノイズは、例えばウィーナフィルタ（wiener filter）を使用することによって抑制できるが、ウィーナフィルタを使用すると、そのローパスフィルタ効果によりボケ画像復元効果も抑制されてしまい、被測定物に混入した微小異物を検出することができないという課題があった。
【０００５】
具体的に図１２を用いて説明する。図１２（ａ）は、２つの円内に微小異物が存在する被測定物の原画像の濃度を３Ｄ表示している。この原画像は、微小異物を示す信号がポアソンノイズに埋もれた様子を示している。また、図１２（ｂ）は、原画像に対し、ウィーナフィルタを使用して画像復元処理を行った復元画像を示している。図１２（ｂ）に示すように、ウィーナフィルタによる画像復元処理では微小異物を検出することができないことがわかる。
【０００６】
また、従来のものでは、Ｘ線の散乱による画像ボケ（以下「散乱ボケ」という。）が発生して微小異物を示す信号がポアソンノイズに埋もれてしまい、Ｘ線検出器の分解能を単に向上させるだけでは微小異物が検出できないという課題があった。
【０００７】
また、Ｘ線画像に対して画像復元の反復計算を行う反復法も知られているが、この方法によって十分な画質を得るためには、反復計算を行うための処理時間を多く要するので、リアルタイム処理が必要なＸ線異物検出装置には採用できないという課題があった。
【０００８】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、従来のものよりも高精細な画像を高速に取得することができる画像処理装置及びそれを備えたＸ線異物検出装置並びに画像処理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】
【０００９】
本発明の請求項１に係る画像処理装置は、被測定物を撮影した画像における検出対象物のエッジを示すエッジ情報を含む被測定物画像のデータを入力する画像データ入力手段と、前記検出対象物の標準試験片を用いて予め取得したエッジ画像に基づいて定めたパラメータによるパラメトリック関数で点像分布関数を近似した関数近似点像分布関数を生成する関数近似点像分布関数生成手段と、前記被測定物画像をガウシアン関数に基づいたコンボリューション画像とし、前記関数近似点像分布関数に基づいてデコンボリューション演算による画像復元処理を行って復元画像を生成する復元画像生成手段と、前記エッジ情報を保存した状態で前記復元画像からノイズを除去するエッジ保存平滑化手段とを備えた構成を有している。
【００１０】
この構成により、本発明の請求項１に係る画像処理装置は、点像分布関数を近似した関数近似点像分布関数を生成してデコンボリューション演算による画像復元を行い、エッジ情報を保存した状態でノイズを除去するエッジ保存平滑化処理を行う。
【００１１】
本発明の請求項２に係る画像処理装置は、前記エッジ保存平滑化手段が、第１及び第２のエッジ保存平滑化処理をそれぞれ行う第１及び第２のエッジ保存平滑化部を備え、前記第１のエッジ保存平滑化部は、前記第１のエッジ保存平滑化処理として、注目画素の近隣画素を含む局所濃度の標準偏差が第１閾値以下のとき前記局所濃度の単純平均を前記注目画素の濃度とした画像データを前記第２のエッジ保存平滑化部に出力し、前記局所濃度の標準偏差が前記第１閾値を超えるとき前記局所濃度の単純平均を予め定めた補正関数で補正して前記注目画素の濃度とした画像データを前記第２のエッジ保存平滑化部に出力するものであり、前記第２のエッジ保存平滑化部は、前記第２のエッジ保存平滑化処理として、前記第１のエッジ保存平滑化部が出力する画像データに係る画像の前記被測定物画像に対する濃度変化値が、第２閾値を超えるときバイラテラルフィルタによるエッジ保存平滑処理を行った画像データを出力し、前記第２閾値以下のとき前記第１のエッジ保存平滑化部からの画像データを該エッジ保存平滑処理を行わずに出力するものであり、前記エッジ保存平滑化手段は、前記第１及び前記第２のエッジ保存平滑化処理をそれぞれ順次２回ずつ実施するものである構成を有している。
【００１２】
この構成により、本発明の請求項２に係る画像処理装置は、第１のエッジ保存平滑化処理において平滑化されなかったエッジ部分についてのみバイラテラルフィルタでエッジ保存平滑化処理を行う。
【００１３】
本発明の請求項３に係る画像処理装置は、前記エッジ保存平滑化手段は、バイラテラルフィルタによってエッジ保存平滑処理を複数回行うエッジ保存平滑化部を備えた構成を有している。
【００１４】
この構成により、本発明の請求項３に係る画像処理装置は、デコンボリューション演算による画像復元処理後にエッジ保存平滑化処理を複数回行う。
【００１５】
本発明の請求項４に係る画像処理装置は、被測定物を撮影した画像における検出対象物のエッジを示すエッジ情報を含む被測定物画像のデータを入力する画像データ入力手段と、前記検出対象物の標準試験片を用いて予め取得したエッジ画像に基づいて定めたパラメータによるパラメトリック関数で点像分布関数を近似した関数近似点像分布関数を生成する関数近似点像分布関数生成手段と、前記エッジ情報を保存した状態でノイズを除去する第１及び第２のエッジ保存平滑化処理をそれぞれ行う第１及び第２のエッジ保存平滑化部を有するエッジ保存平滑化手段と、前記エッジ保存平滑化手段が出力する画像データに係る画像をガウシアン関数に基づいたコンボリューション画像とし、前記関数近似点像分布関数に基づいてデコンボリューション演算による画像復元処理を行って復元画像を生成する復元画像生成手段とを備え、前記第１のエッジ保存平滑化部は、前記第１のエッジ保存平滑化処理として、注目画素の近隣画素を含む局所濃度の標準偏差が第１閾値以下のとき前記局所濃度の単純平均を前記注目画素の濃度とした画像データを前記第２のエッジ保存平滑化部に出力し、前記局所濃度の標準偏差が前記第１閾値を超えるとき前記局所濃度の単純平均を予め定めた補正関数で補正して前記注目画素の濃度とした画像データを前記第２のエッジ保存平滑化部に出力するものであり、前記第２のエッジ保存平滑化部は、前記第２のエッジ保存平滑化処理として、前記第１のエッジ保存平滑化部が出力する画像データに係る画像の前記被測定物画像に対する濃度変化値が、第２閾値を超えるときバイラテラルフィルタによるエッジ保存平滑処理を行った画像データを出力し、前記第２閾値以下のとき前記第１のエッジ保存平滑化部からの画像データを該エッジ保存平滑処理を行わずに出力するものであり、前記エッジ保存平滑化手段は、前記画像復元処理を挟んで、前記第１及び前記第２のエッジ保存平滑化処理をそれぞれ順次２回ずつ実施するものである構成を有している。
【００１６】
この構成により、本発明の請求項４に係る画像処理装置は、第１のエッジ保存平滑化処理をした後、デコンボリューション演算による画像復元処理を行って復元画像を生成し、その後、第２のエッジ保存平滑化処理を行う。
【００１７】
本発明の請求項５に係る画像処理装置は、前記バイラテラルフィルタが、注目画素と近隣画素との距離に基づいたパラメータで定めたスーパーガウシアン関数と、前記注目画素と前記近隣画素との濃度差に基づいたパラメータで定めたサブガウシアン関数とに基づいて重み付けが設定された双加重移動平均フィルタである構成を有している。
【００１８】
この構成により、本発明の請求項５に係る画像処理装置は、バイラテラルフィルタを双加重移動平均フィルタとしてエッジ保存平滑化処理を行う。
【００１９】
本発明の請求項６に係る画像処理装置は、前記ガウシアン関数は、サブガウシアン関数及びスーパーガウシアン関数を含み、前記関数近似点像分布関数生成手段は、サブガウシアン関数及びスーパーガウシアン関数のいずれか１つを前記パラメータによって定めて前記関数近似点像分布関数を生成するものである構成を有している。
【００２０】
この構成により、本発明の請求項６に係る画像処理装置は、サブガウシアン関数及びスーパーガウシアン関数のうちのいずれか１つの関数をパラメータによって定めて関数近似点像分布関数を生成する。
【００２１】
本発明の請求項７に係るＸ線異物検出装置は、画像処理装置と、Ｘ線を前記被測定物に照射するＸ線源と、前記被測定物を透過したＸ線を検出して検出情報を前記画像処理装置に出力するＸ線検出手段とを備え、前記画像処理装置は、前記検出情報に基づいて前記被測定物に含まれる異物を検出する異物検出手段を備えた構成を有している。
【００２２】
この構成により、本発明の請求項７に係るＸ線異物検出装置は、点像分布関数を近似した関数近似点像分布関数を生成してデコンボリューション演算による画像復元を行い、エッジ情報を保存した状態でノイズを除去するエッジ保存平滑化処理を行う画像処理装置を備え、被測定物に含まれる異物を検出する。
【００２３】
本発明の請求項８に係る画像処理方法は、被測定物を撮影した画像における検出対象物のエッジを示すエッジ情報を含む被測定物画像のデータを入力する画像データ入力ステップと、前記検出対象物の標準試験片を用いて予め取得したエッジ画像に基づいて定めたパラメータによるパラメトリック関数で点像分布関数を近似した関数近似点像分布関数を生成する関数近似点像分布関数生成ステップと、前記被測定物画像をガウシアン関数に基づいたコンボリューション画像とし、前記関数近似点像分布関数に基づいてデコンボリューション演算による画像復元処理を行って復元画像を生成する画像復元ステップと、前記エッジ情報を保存した状態で前記復元画像からノイズを除去するエッジ保存平滑化ステップとを含む構成を有している。
【００２４】
この構成により、本発明の請求項８に係る画像処理方法は、点像分布関数を近似した関数近似点像分布関数を生成してデコンボリューション演算による画像復元を行い、エッジ情報を保存した状態でノイズを除去するエッジ保存平滑化処理を行う。
【００２５】
本発明の請求項９に係る画像処理方法は、前記エッジ保存平滑化ステップは、第１及び第２のエッジ保存平滑化処理をそれぞれ行う第１及び第２のエッジ保存平滑化ステップを含み、前記第１のエッジ保存平滑化ステップにおいて、前記第１のエッジ保存平滑化処理として、注目画素の近隣画素を含む局所濃度の標準偏差が第１閾値以下のとき前記局所濃度の単純平均を前記注目画素の濃度とした画像データを出力し、前記局所濃度の標準偏差が前記第１閾値を超えるとき前記局所濃度の単純平均を予め定めた補正関数で補正して前記注目画素の濃度とした画像データを出力し、前記第２のエッジ保存平滑化ステップにおいて、前記第２のエッジ保存平滑化処理として、前記第１のエッジ保存平滑化ステップで出力する画像データに係る画像の前記被測定物画像に対する濃度変化値が、第２閾値を超えるときバイラテラルフィルタによるエッジ保存平滑処理を行った画像データを出力し、前記第２閾値以下のとき前記第１のエッジ保存平滑化ステップからの画像データを該エッジ保存平滑処理を行わずに出力し、前記エッジ保存平滑化ステップにおいて、前記第１及び前記第２のエッジ保存平滑化処理をそれぞれ順次２回ずつ実施する構成を有している。
【００２６】
この構成により、本発明の請求項９に係る画像処理方法は、第１のエッジ保存平滑化処理において平滑化されなかったエッジ部分についてのみバイラテラルフィルタでエッジ保存平滑化処理を行う。
【００２７】
本発明の請求項１０に係る画像処理方法は、前記エッジ保存平滑化ステップは、バイラテラルフィルタによってエッジ保存平滑処理を複数回行うエッジ保存平滑化ステップを含む構成を有している。
【００２８】
この構成により、本発明の請求項１０に係る画像処理方法は、エッジ保存平滑化処理を複数回行う。
【００２９】
本発明の請求項１１に係る画像処理方法は、被測定物を撮影した画像における検出対象物のエッジを示すエッジ情報を含む被測定物画像のデータを入力する画像データ入力ステップと、前記検出対象物の標準試験片を用いて予め取得したエッジ画像に基づいて定めたパラメータによるパラメトリック関数で点像分布関数を近似した関数近似点像分布関数を生成する関数近似点像分布関数生成ステップと、前記エッジ情報を保存した状態でノイズを除去する第１及び第２のエッジ保存平滑化処理をそれぞれ行う第１及び第２のエッジ保存平滑化ステップを有するエッジ保存平滑化ステップと、前記エッジ保存平滑化ステップで出力する画像データに係る画像をガウシアン関数に基づいたコンボリューション画像とし、前記関数近似点像分布関数に基づいてデコンボリューション演算による画像復元処理を行って復元画像を生成する画像復元ステップとを含み、前記第１のエッジ保存平滑化ステップにおいて、前記第１のエッジ保存平滑化処理として、注目画素の近隣画素を含む局所濃度の標準偏差が第１閾値以下のとき前記局所濃度の単純平均を前記注目画素の濃度とした画像データを出力し、前記局所濃度の標準偏差が前記第１閾値を超えるとき前記局所濃度の単純平均を予め定めた補正関数で補正して前記注目画素の濃度とした画像データを出力し、前記第２のエッジ保存平滑化ステップにおいて、前記第２のエッジ保存平滑化処理として、前記第１のエッジ保存平滑化ステップで出力する画像データに係る画像の前記被測定物画像に対する濃度変化値が、第２閾値を超えるときバイラテラルフィルタによるエッジ保存平滑処理を行った画像データを出力し、前記第２閾値以下のとき前記第１のエッジ保存平滑化ステップからの画像データを該エッジ保存平滑処理を行わずに出力し、前記エッジ保存平滑化ステップにおいて、前記画像復元ステップを挟んで、前記第１及び前記第２のエッジ保存平滑化処理をそれぞれ順次２回ずつ実施する構成を有している。
【００３０】
この構成により、本発明の請求項１１に係る画像処理方法は、第１のエッジ保存平滑化処理をした後、デコンボリューション演算による画像復元処理を行って復元画像を生成し、その後、第２のエッジ保存平滑化処理を行う。
【発明の効果】
【００３１】
本発明の請求項１に係る画像処理装置は、点像分布関数を近似した関数近似点像分布関数を生成してデコンボリューション演算による画像復元を行い、エッジ情報を保存した状態でノイズを除去するエッジ保存平滑化処理を行うことにより、従来のものよりも高精細な画像を高速に取得することができる。
【００３２】
本発明の請求項２に係る画像処理装置は、第１のエッジ保存平滑化処理において平滑化されなかったエッジ部分についてのみバイラテラルフィルタでエッジ保存平滑化処理を行うことにより、従来のものよりも高精細な画像を高速に取得することができる。
【００３３】
本発明の請求項３に係る画像処理装置は、デコンボリューション演算による画像復元処理後にエッジ保存平滑化処理を複数回行うことにより、従来のものよりも格段に高精細な画像を高速に取得することができる。
【００３４】
本発明の請求項４に係る画像処理装置は、第１のエッジ保存平滑化処理をした後、デコンボリューション演算による画像復元処理を行って復元画像を生成し、その後、第２のエッジ保存平滑化処理を行うことにより、従来のものよりも高精細な画像を高速に取得することができる。
【００３５】
本発明の請求項５に係る画像処理装置は、バイラテラルフィルタを双加重移動平均フィルタとしてエッジ保存平滑化処理を行うことにより、従来のものよりも高精細な画像を高速に取得することができる。
【００３６】
本発明の請求項６に係る画像処理装置は、サブガウシアン関数及びスーパーガウシアン関数のうちのいずれか１つの関数をパラメータによって定めて関数近似点像分布関数を生成することにより、従来のものよりも高精細な画像を高速に取得することができる。
【００３７】
本発明の請求項７に係るＸ線異物検出装置は、点像分布関数を近似した関数近似点像分布関数を生成してデコンボリューション演算による画像復元を行い、エッジ情報を保存した状態でノイズを除去するエッジ保存平滑化処理を行う画像処理装置を備え、被測定物に含まれる異物を検出することにより、散乱ボケが発生してポアソンノイズに埋もれ、従来のものでは検出できなかった微小異物もリアルタイムに検出することができる。
【００３８】
本発明の請求項８に係る画像処理方法は、点像分布関数を近似した関数近似点像分布関数を生成してデコンボリューション演算による画像復元を行い、エッジ情報を保存した状態でノイズを除去するエッジ保存平滑化処理を行うことにより、従来のものよりも高精細な画像を高速に取得することができる。
【００３９】
本発明の請求項９に係る画像処理方法は、第１のエッジ保存平滑化処理において平滑化されなかったエッジ部分についてのみバイラテラルフィルタでエッジ保存平滑化処理を行うことにより、従来のものよりも高精細な画像を高速に取得することができる。
【００４０】
本発明の請求項１０に係る画像処理方法は、エッジ保存平滑化処理を複数回行うことにより、従来のものよりも高精細な画像を高速に取得することができる。
【００４１】
本発明の請求項１１に係る画像処理方法は、第１のエッジ保存平滑化処理をした後、デコンボリューション演算による画像復元処理を行って復元画像を生成し、その後、第２のエッジ保存平滑化処理を行うことにより、従来のものよりも高精細な画像を高速に取得することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４２】
以下、本発明の実施形態について図面を用いて説明する。
【００４３】
（第１の実施形態）
まず、本発明の第１の実施形態におけるＸ線異物検出装置の構成について説明する。
【００４４】
図１に示すように、本実施形態におけるＸ線異物検出装置１０は、Ｘ線を照射するＸ線源１と、Ｘ線が照射される被測定物２と、被測定物２を搬送する搬送手段３と、被測定物２及び搬送手段３を透過したＸ線を検出するＸ線検出器４と、画像処理を行う画像処理装置５と、検査情報を入力する検査情報入力手段６と、画像を表示する画像表示手段７とを備えている。
【００４５】
Ｘ線源１は、例えば陰極フィラメントからの熱電子をその陰極と陽極との間の高電圧により陽極ターゲットに衝突させてＸ線を発生させるＸ線管を有しており、発生したＸ線を下方のＸ線検出器４に向けて不図示のスリットにより搬送手段３の幅員方向（搬送方向と直交する方向）に広がる扇形のビームに整形して照射するようになっている。すなわち、Ｘ線源１は、Ｘ線検出器４と共にいわゆるＸ線ファンビーム光学系を構成している。
【００４６】
被測定物２は、例えば食品や医薬品等であって、含有する微小異物の検出対象となるものである。なお、図１においては、便宜上被測定物２を個体として示しているが、被測定物２は、粒状体、フレーク、粉体等を含むばら状又は粉状のものであってもよい。
【００４７】
搬送手段３は、例えばベルトコンベアで構成され、被測定物２をその品種に対応する所定の一定搬送速度で搬送するとともに、その搬送途中で被測定物２をＸ線源１とＸ線検出器４との間に通すようになっている。Ｘ線源１から照射されたＸ線は、被測定物２による吸収とベルトコンベアによる僅かな吸収とを受けてこれらを透過した後、Ｘ線検出器４に到達する。
【００４８】
Ｘ線検出器４は、搬送手段３の幅員方向に隣り合う複数の透過領域のそれぞれについて、被測定物２を透過したＸ線を検出し各透過領域における所定時間毎の累積透過量のデータを検出情報として出力するようになっている。このＸ線検出器４は、詳細を図示しないが、例えばＸ線ラインセンサで構成されている。このＸ線ラインセンサは、検出素子を搬送手段３の幅員方向にアレイ状に所定ピッチで配設した公知のもので、所定解像度でのＸ線検出を行うことができるものである。
【００４９】
前述のＸ線源１、搬送手段３及びＸ線検出器４は、それぞれ所定のタイミングで動作するよう図示しない制御装置によって制御されるようになっている。この制御装置は、例えばＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ及びＩ／Ｏインターフェースを有するマイクロコンピュータを含んで構成されており、ＲＯＭに格納された所定のプログラムに従って搬送及びＸ線の照射・検出制御を実行するためのプログラム等を有している。
【００５０】
画像処理装置５は、画像データを入力する画像入力手段５１と、画像を復元する画像復元手段５２と、異物を検出する異物検出手段５３と、異物か否かを判定する異物判定手段５４とを備えている。画像処理装置５は、前述の制御装置と同様な構成になっており、微小異物を検出するための画像処理プログラムをマイクロコンピュータが実行するようになっている。
【００５１】
画像入力手段５１は、Ｘ線検出器４の複数の検出素子からのＸ線検出信号をそれぞれＡ／Ｄ変換するとともに、それら検出素子の配設ピッチに対応する所定の単位搬送時間毎に、搬送路幅員方向の全ｎ（ｎは正の整数、例えば６４０）個の透過領域について、その単位時間内の累積の透過Ｘ線量（以下「透過量」という）のデータを、例えば０から１０２３までの階調を表す透過量レベルのライン検出情報として外部に出力することができ、そのためのＡ／Ｄ変換器やメモリ等（いずれも図示省略）を有している。なお、画像入力手段５１は、各被測定物２に対してライン走査がなされるとき画像入力手段５１のメモリに書き込まれた透過量データに対応して、被測定物２が無くＸ線透過量の値が最大で被測定物２によるＸ線吸収量がゼロとなるときに最小濃度値となり、Ｘ線透過量の値が最小で被測定物２によるＸ線吸収量が最大となるときに最大濃度値となるように、すなわち対数変換を用いて等価厚データに変換したＸ線画像を出力するようになっている。なお、画像入力手段５１は、本発明に係る画像データ入力手段を構成する。
【００５２】
画像復元手段５２は、パラメータ設定手段５２１、ＰＳＦ生成手段５２２、デコンボリューション手段５２３、エッジ保存平滑化手段５２４を備え、画像入力手段５１から入力するＸ線画像（以下「被測定物画像」という。）のデータに対し、カーネルサイズＮ（Ｎ×Ｎ画素）のカーネルを用いる局所処理を含む画像復元処理を行うようになっている。
【００５３】
パラメータ設定手段５２１は、例えば、キーボードやマウス等の入力デバイス、パラメータのデータを記憶するメモリ等を備えている。このパラメータは、エッジ保存平滑化パラメータ、例えばカーネル内において画素濃度値を求める対象としている画素（以下「注目画素」という。）を中心に濃度及び距離に応じて近隣画素の画素値を重み付けするためのパラメータ（後述）等を設定するものであって、関数近似ＰＳＦ（後述）を設定するためのカーネルサイズＮ、標準偏差σ、指数γを含む。これらのパラメータのデータは、異物検出の工程を実施する前に、検出対象である微小異物の標準試験片を被測定物２に含有させ、微小異物の標準試験片が最も鮮明に撮像された際のデータを採用したものである。標準試験片としては、例えば直径が０．２ｍｍ〜２ｍｍ程度の金属球を用いるのが好ましい。また、パラメータのデータは、Ｘ線源１が照射するＸ線エネルギ値、Ｘ線検出器４の素子サイズ、Ｘ線検出器４の種類、被測定物の種類等に応じて設定するのが好ましい。また、パラメータのデータは、微小異物の種類や大きさを考慮して定めるのが好ましい。
【００５４】
ＰＳＦ生成手段５２２は、パラメータ設定手段５２１が設定したパラメータσ、γに基づくパラメトリック関数でＰＳＦを近似した関数近似ＰＳＦを生成し、そのデータを、デコンボリューション手段５２３及びエッジ保存平滑化手段５２４に出力するようになっている。なお、ＰＳＦ生成手段５２２は、本発明に係る関数近似点像分布関数生成手段を構成する。
【００５５】
具体的には、ＰＳＦ生成手段５２２は、パラメータ設定手段５２１が設定したσ、γに基づいた関数近似ＰＳＦを（１）式により生成する。なお、ｒは注目画素から所定画素までの距離を示す。
【００５６】
PSF(r) ∝ exp｛-0.5・(r/σ)γ｝ （１）
【００５７】
ここで、関数近似ＰＳＦは、γ＝２ならば一般のガウシアン関数、γ＞２ならばサブガウシアン関数、γ＜２ならばスーパーガウシンアン関数となり、図２に近似モデルの斜視図を示す。図２（ａ）は、Ｎ＝１１、σ＝１．２、γ＝２．５（サブガウシアン）として関数近似した関数近似ＰＳＦモデル（左図）と、そのアナログイメージでのＰＳＦ関数モデル（右図）とを示す。また、図２（ｂ）は、Ｎ＝１１、σ＝１．２、γ＝１．５（スーパーガウシアン）として関数近似した関数近似ＰＳＦモデル（左図）と、そのアナログイメージでのＰＳＦ関数モデル（右図）とを示す。ここで、カーネルサイズＮは前記関数近似ＰＳＦモデルの全体（≠０）を包含する最小サイズとすることが望ましい。図２に示すように、ＰＳＦを関数近似してモデル化し、画素値の重み付け計算を簡素化することにより、処理の高速化を図ることができる。
【００５８】
図１に戻り、デコンボリューション手段５２３は、例えば、ウィーナフィルタや逆フィルタ（Inverse Filter）を備え、被測定物画像がガウシアン関数（σ、γ）に基づいたコンボリューション画像とし、関数近似ＰＳＦに基づいてデコンボリューション演算により画像復元処理を行って復元画像を生成するようになっている。なお、デコンボリューション手段５２３は、本発明に係る復元画像生成手段を構成する。
【００５９】
エッジ保存平滑化手段５２４は、第１及び第２のエッジ保存平滑化処理をそれぞれ行う第１のエッジ保存平滑化部５２４ａ及び第２のエッジ保存平滑化部５２４ｂを備えている。また、エッジ保存平滑化手段５２４は、微小異物の標準試験片を被測定物２に含有させて予め取得した第１閾値及び第２閾値の各データを記憶するメモリ（図示省略）を備え、微小異物の標準試験片が最も鮮明に撮像された際の第１閾値及び第２閾値を採用したものを記憶するようになっている。このエッジ保存平滑化手段５２４は、後述するように、第１及び第２のエッジ保存平滑化処理をそれぞれ順次２回ずつ実施するものである。
【００６０】
第１のエッジ保存平滑化部５２４ａは、例えば適応型移動平均フィルタを備え、デコンボリューション手段５２３から復元画像のデータを入力し、カーネルサイズＮ'の正方形窓内を均等に重み付けした平均値画像を生成すると共に、正方形窓内の濃度値の標準偏差Ｓを求めるようになっている。また、第１のエッジ保存平滑化部５２４ａは、第１閾値をＡで表すとき、標準偏差Ｓ≦第１閾値Ａならば平均値画像のデータを出力するようになっている。すなわち、第１のエッジ保存平滑化部５２４ａは、エッジを含まない画像に対しては平均値画像のデータを出力することにより、処理の高速化を図っている。
【００６１】
また、第１のエッジ保存平滑化部５２４ａは、標準偏差Ｓ＞第１閾値Ａならば（２）式に示す補正により求めた画像データＰを出力するようになっている。（２）式において、Ｉは被測定物画像の画素濃度、Ｉ'は平均値画像の画素濃度を示す。また、rate=(Ｓ２−Ａ２)/(Ｓ２＋Ａ２)である。
【００６２】
P=I'+(I-I')×rate （２）
【００６３】
第２のエッジ保存平滑化部５２４ｂは、例えばバイラテラルフィルタ（Bilateral filter）を備え、第１のエッジ保存平滑化処理後の画像の被測定物画像に対する濃度変化値に基づいて画像データを出力するようになっている。
【００６４】
ここで、ガウシアン関数を、中心からの距離ｒと標準偏差σと指数γとをパラメータとして（３）式に示すように表す。
【００６５】
G(r,σ,γ)=(0.4/σ)・exp｛-0.5(r/σ)γ｝ （３）
【００６６】
バイラテラルフィルタは、第２閾値をＢで表すとき、濃度変化値＞第２閾値Ｂならば、（４）式に示すように、注目画素と近隣画素との距離Δｄに対するσ'及びγ'をパラメータとするスーパーガウシンアン関数と、注目画素と近隣画素との濃度差Δｉに対するσ''及びγ''をパラメータとするサブガウシアン関数とに基づいて設定された双加重係数Ｗで重み付けする移動平均フィルタであって、双加重係数Ｗで重み付けした平均値画像のデータを出力するようになっている。この場合、バイラテラルフィルタは、双加重移動平均フィルタとして機能する。
【００６７】
W ∝ exp｛-0.5・(Δｄ/σ')γ'｝・exp｛-0.5・(Δｉ/σ'')γ''｝ （４）
【００６８】
具体的には、例えば、カーネルサイズＮ''の丸窓内をＧ（Δｄ，σ'，１）で示されるスーパーガウシアン関数と、Ｇ（Δｉ，σ''，４）で示されるサブガウシアン関数とで双加重係数Ｗが得られる。
【００６９】
一方、第２のエッジ保存平滑化部５２４ｂは、濃度変化値≦第２閾値Ｂならば第１のエッジ保存平滑化処理後の画像データをそのまま出力するようになっている。
【００７０】
以上のように、第２のエッジ保存平滑化部５２４ｂは、第１のエッジ保存平滑化部５２４ａでは平滑化されなかったエッジ部分（濃度変化値＞第２閾値Ｂ）についてのみバイラテラルフィルタでエッジ保存平滑化処理を行うものである。
【００７１】
異物検出手段５３は、画像復元手段５２が復元した画像に基づいて被測定物に混入している微小異物を微小ではない異物とともに検出し、異物を示す異物画像データを異物判定手段５４に出力するようになっている。
【００７２】
異物判定手段５４は、異物検出手段５３が出力した異物画像データに基づいて被測定物２に混入している微小異物を微小ではない異物とともに判定し、その判定結果を示す信号及び微小異物を含む被測定物２の画像データを画像表示手段７に出力するようになっている。
【００７３】
検査情報入力手段６は、例えばキーボードやマウス等を備えた入力デバイスで構成され、被測定物２の品番及び検査条件を指定する設定値や検査アルゴリズム等の情報（以下「検査情報」という。）を画像処理装置５に入力するようになっている。
【００７４】
画像表示手段７は、例えば液晶ディスプレイを備え、異物判定手段５４の判定結果及び微小異物を含む被測定物２のＸ線画像を表示するようになっている。
【００７５】
次に、本実施形態におけるＸ線異物検出装置１０の動作について図１及び図３を用いて説明する。図３は、本実施形態におけるＸ線異物検出装置１０のフローチャートである。
【００７６】
検査情報入力手段６は、検査情報を画像処理装置５に入力し（ステップＳ１）、画像処理装置５の画像復元手段５２は、画像入力手段５１から入力する被測定物画像のデータに対し、画像復元処理を実行し（ステップＳ２）、復元画像のデータを異物検出手段５３に出力する。
【００７７】
異物検出手段５３は、復元画像から被測定物に混入した微小異物を微小ではない異物とともに検出し（ステップＳ３）、微小異物を含む異物画像データを異物判定手段５４に出力する。
【００７８】
異物判定手段５４は、異物か否かを判定し（ステップＳ４）、その判定結果を示す信号及び画像データを画像表示手段７に出力する。
【００７９】
画像表示手段７は、異物検出の判定結果及び被測定物のＸ線画像を表示する（ステップＳ５）。
【００８０】
次に、前述のステップＳ２における画像復元処理について、図１及び図４を用いて詳細に説明する。図４は、本実施形態における画像復元処理を示すフローチャートである。
【００８１】
画像復元手段５２のパラメータ設定手段５２１は、パラメータＮ、σ、γのデータを設定し、ＰＳＦ生成手段５２２は、設定されたパラメータのデータで関数近似ＰＳＦを生成する（ステップＳ１１）。
【００８２】
画像入力手段５１は、Ｘ線検出器４から被測定物画像のデータを入力し（ステップＳ１２）、デコンボリューション手段５２３に出力する。
【００８３】
デコンボリューション手段５２３は、被測定物画像をガウシアン関数に基づいたコンボリューション画像としてデコンボリューション演算による画像復元処理を行って復元画像を生成し（ステップＳ１３）、復元画像のデータをエッジ保存平滑化手段５２４の第１のエッジ保存平滑化部５２４ａに出力する。
【００８４】
第１のエッジ保存平滑化部５２４ａは、適応型移動平均フィルタにより、復元画像のデータに対し、カーネルサイズＮ'の正方形窓内を均等に重み付けした平均値画像を生成し（ステップＳ１４）、また、正方形窓内の濃度値の標準偏差Ｓを求める。
【００８５】
また、第１のエッジ保存平滑化部５２４ａは、濃度値の標準偏差Ｓと第１閾値Ａとを比較する（ステップＳ１５）。
【００８６】
ステップＳ１５において、第１のエッジ保存平滑化部５２４ａは、濃度値の標準偏差Ｓ≦第１閾値Ａと判断した場合、平均値画像のデータをそのまま第２のエッジ保存平滑化部５２４ｂに出力する（ステップＳ１６）。
【００８７】
一方、ステップＳ１５において、第１のエッジ保存平滑化部５２４ａは、濃度値の標準偏差Ｓ≦第１閾値Ａと判断しなかった場合（標準偏差Ｓ＞第１閾値Ａの場合）、前述の（２）式に示す補正により求めた画像データＰを第２のエッジ保存平滑化部５２４ｂに出力する（ステップＳ１７）。
【００８８】
第２のエッジ保存平滑化部５２４ｂは、第１のエッジ保存平滑化処理（ステップＳ１４〜１７）により生成された画像の被測定物画像に対する濃度変化値と第２閾値Ｂとを比較する（ステップＳ１８）。
【００８９】
ステップＳ１８において、第２のエッジ保存平滑化部５２４ｂは、濃度変化値≦第２閾値Ｂと判断した場合、第１のエッジ保存平滑化処理により生成された画像のデータをそのまま第１のエッジ保存平滑化部５２４ａに出力する。
【００９０】
一方、ステップＳ１８において、第２のエッジ保存平滑化部５２４ｂは、濃度変化値≦第２閾値Ｂと判断しなかった場合（濃度変化値＞第２閾値Ｂの場合）、バイラテラルフィルタによって、前述の（４）式に示す双加重係数Ｗで重み付けした平均値画像のデータを第１のエッジ保存平滑化部５２４ａに出力する（ステップＳ１９）。
【００９１】
第１のエッジ保存平滑化部５２４ａは、前述のステップＳ１４〜Ｓ１７で行った第１のエッジ保存平滑処理を再度実施し（ステップＳ２０）、第２のエッジ保存平滑化部５２４ｂは、前述のステップＳ１８、Ｓ１９で行った第２のエッジ保存平滑処理を再度実施し（ステップＳ２１、Ｓ２２）、画像復元手段５２は、処理画像のデータを異物検出手段５３に出力する（ステップＳ２３）。
【００９２】
以上のように、エッジ保存平滑化手段５２４は、第１のエッジ保存平滑化部５２４ａ及び第２のエッジ保存平滑化部５２４ｂによって、１回目のエッジ保存平滑化処理（ステップＳ１４〜Ｓ１９）と、２回目のエッジ保存平滑化処理（ステップＳ２０〜Ｓ２２）とを実行するという特徴を有する。
【００９３】
次に、本実施形態の主要なステップにおける処理画像を図５に示す。図５は、図１２（ａ）の２つの円内に微小異物が存在する被測定物の原画像に対応するものである。
【００９４】
図５（ａ）は、ステップＳ１３において、デコンボリューション手段５２３がデコンボリューション演算による画像復元処理を行って生成した復元画像を示す。図５（ａ）に示すように、デコンボリューション演算による画像復元処理のみでは、微小異物の検出は困難であることが分かる。
【００９５】
図５（ｂ）は、ステップＳ１４〜Ｓ１９に示した１回目のエッジ保存平滑化処理後の画像を示している。図５（ｂ）に示すように、１回目のエッジ保存平滑化処理によって、図５（ａ）に示したものより微小異物を示す信号が特徴付けられて現れているが、微小異物の存在場所以外にも類似した信号が現れているので、微小異物の正確な特定は困難であることが分かる。
【００９６】
図５（ｃ）は、ステップＳ２０〜Ｓ２２に示した２回目のエッジ保存平滑化処理後の画像を示している。図５（ｃ）に示すように、２回目のエッジ保存平滑化処理によって、微小異物を示す信号が微小異物の存在場所に明瞭に現れており、微小異物を容易に検出することができることが分かる。
【００９７】
なお、前述した動作ステップをプログラミングして記憶媒体に記憶し、例えばマイクロコンピュータにプログラムを読み取らせて実行させることにより、マイクロコンピュータを画像処理装置５やＸ線異物検出装置１０として機能させることができる。
【００９８】
以上のように、本実施形態における画像処理装置５によれば、画像復元処理を行うデコンボリューション手段５２３の後段に、第１及び第２のエッジ保存平滑化処理をそれぞれ行う第１のエッジ保存平滑化部５２４ａ及び第２のエッジ保存平滑化部５２４ｂを有するエッジ保存平滑化手段５２４を備え、エッジ保存平滑化手段５２４が、第１及び第２のエッジ保存平滑化処理をそれぞれ順次２回ずつ実施する構成としたので、従来のものよりも高精細な画像を高速に取得することができる。
【００９９】
また、本実施形態におけるＸ線異物検出装置１０によれば、従来のものよりも高精細な画像を高速に取得することができる画像処理装置５を備える構成としたので、散乱ボケが発生してポアソンノイズに埋もれ、従来のものでは検出できなかった微小異物もリアルタイムに検出することができる。
【０１００】
（第２の実施形態）
まず、本発明の第２の実施形態における構成について説明する。
【０１０１】
図６に示すように、本実施形態におけるＸ線異物検出装置２０は、第１の実施形態におけるＸ線異物検出装置１０（図１参照）の画像処理装置５の一部を変更し、画像処理装置８としたものである。したがって、第１の実施形態におけるＸ線異物検出装置１０と同様な構成には同一の符号を付し、その構成の説明を省略する。
【０１０２】
本実施形態における画像処理装置８は、画像復元手段８１を備え、画像復元手段８１は、第１のエッジ保存平滑化手段８１１、デコンボリューション手段８１２、第２のエッジ保存平滑化手段８１３を備えている。エッジ保存平滑化手段８１１、８１３は、第１のエッジ保存平滑化部８１１ａ、８１３ａ及び第２のエッジ保存平滑化部８１１ｂ、８１３ｂを備えている。
【０１０３】
第１のエッジ保存平滑化部８１１ａ、８１３ａ及び第２のエッジ保存平滑化部８１１ｂ、８１３ｂは、それぞれ、第１の実施形態における第１のエッジ保存平滑化部５２４ａ及び第２のエッジ保存平滑化部５２４ｂ（図１参照）と同様な構成を有する。
【０１０４】
次に、画像復元手段８１による画像復元処理について、図６及び図７を用いて説明する。図７は、本実施形態における画像復元処理を示すフローチャートであって、第１の実施形態（図４参照）と同様なステップには同一の符号を付し、その動作の説明を省略する。
【０１０５】
画像復元手段８１は、第１のエッジ保存平滑化手段８１１によって、画像入力手段５１から入力した被測定物画像のデータに対し、１回目のエッジ保存平滑化処理（ステップＳ３１〜Ｓ３３）を行う。この処理は、第１の実施形態におけるステップＳ１４〜Ｓ１９の処理と同様である。
【０１０６】
デコンボリューション手段８１２は、１回目のエッジ保存平滑化処理がなされた画像をガウシアン関数に基づいたコンボリューション画像としてデコンボリューション演算による画像復元処理を行って復元画像を生成し（ステップＳ３４）、第２のエッジ保存平滑化手段８１３に出力する。
【０１０７】
第２のエッジ保存平滑化手段８１３は、復元画像に対し、２回目のエッジ保存平滑化処理（ステップＳ３５〜Ｓ４０）を行う。この処理は、第１の実施形態におけるステップＳ２０〜Ｓ２２の処理と同様であるが、ステップＳ３６及びＳ３９における閾値が第１の実施形態のものとは異なるものとしている。
【０１０８】
すなわち、２回目のエッジ保存平滑化処理において、第３のエッジ保存平滑化処理（ステップＳ３５〜Ｓ３８）のうち、ステップＳ３６において、第１のエッジ保存平滑化部８１１ａは、濃度値の標準偏差Ｓ'と第３閾値とを比較している。また、ステップＳ３９において、第３のエッジ保存平滑化処理後の画像の被測定物画像に対する濃度変化と第４閾値とを比較している。ここで、第３閾値及び第４閾値は、第１の実施形態と同様に、微小異物の標準試験片を被測定物２に含有させて予め取得したものであって、微小異物の標準試験片が最も鮮明に撮像されるよう、１回目のエッジ保存平滑化処理（ステップＳ３１〜Ｓ３３）に用いる閾値とは異ならせたものである。なお、閾値の設定はこれに限定されず、エッジ保存平滑化処理の１回目と２回目とで同様の閾値を用いる構成としてもよい。
【０１０９】
次に、本実施形態の主要なステップにおける処理画像を図８に示す。図８は、図１２（ａ）の２つの円内に微小異物が存在する被測定物の原画像に対応するものである。
【０１１０】
図８（ａ）は、ステップＳ３１〜Ｓ３３に示した１回目のエッジ保存平滑化処理後の画像を示している。図８（ａ）に示すように、１回目のエッジ保存平滑化処理のみでは、微小異物を示す信号がポアソンノイズに埋もれているので、微小異物の検出は困難であることが分かる。
【０１１１】
図８（ｂ）は、ステップＳ３４において、１回目のエッジ保存平滑化処理後の画像に対し、デコンボリューション手段８１２がデコンボリューション演算による画像復元処理を行って生成した復元画像を示す。図８（ｂ）に示すように、デコンボリューション演算による画像復元処理では、図８（ａ）に示したものより微小異物を示す信号が特徴付けられて現れているが、微小異物の存在場所以外にも類似した信号が現れているので、微小異物の正確な特定は困難であることが分かる。
【０１１２】
図８（ｃ）は、ステップＳ３５〜Ｓ４０に示した２回目のエッジ保存平滑化処理後の画像を示している。図８（ｃ）に示すように、２回目のエッジ保存平滑化処理によって、微小異物を示す信号が微小異物の存在場所に明瞭に現れており、微小異物を容易に検出することができることが分かる。
【０１１３】
以上のように、本実施形態における画像処理装置８によれば、第１のエッジ保存平滑化処理を行う第１のエッジ保存平滑化手段８１１と、第１のエッジ保存平滑化処理後にデコンボリューション演算による画像復元処理を行うデコンボリューション手段８１２と、画像復元処理後に第２のエッジ保存平滑化処理を行う第２のエッジ保存平滑化手段８１３とを備える構成としたので、従来のものよりも高精細な画像を高速に取得することができる。
【０１１４】
また、本実施形態におけるＸ線異物検出装置２０によれば、従来のものよりも高精細な画像を高速に取得することができる画像処理装置８を備える構成としたので、散乱ボケが発生してポアソンノイズに埋もれ、従来のものでは検出できなかった微小異物もリアルタイムに検出することができる。
【０１１５】
（第３の実施形態）
まず、本発明の第３の実施形態における構成について説明する。
【０１１６】
図９に示すように、本実施形態におけるＸ線異物検出装置３０は、第１の実施形態におけるＸ線異物検出装置１０（図１参照）の画像処理装置５の一部を変更し、画像処理装置９としたものである。したがって、第１の実施形態におけるＸ線異物検出装置１０と同様な構成には同一の符号を付し、その構成の説明を省略する。
【０１１７】
本実施形態における画像処理装置９は、画像復元手段９１を備え、画像復元手段９１は、エッジ保存平滑化手段９１１を備えている。エッジ保存平滑化手段９１１は、エッジ保存平滑化部９１１ａを備えている。
【０１１８】
エッジ保存平滑化部９１１ａは、バイラテラルフィルタを備え、前述の（４）式に示す双加重係数Ｗで重み付けした平均値画像のデータを生成するようになっている。
【０１１９】
次に、画像復元手段９１による画像復元処理について、図９及び図１０を用いて説明する。図１０は、本実施形態における画像復元処理を示すフローチャートであって、第１の実施形態（図４参照）と同様なステップには同一の符号を付し、その動作の説明を省略する。
【０１２０】
画像復元手段９１は、エッジ保存平滑化部９１１ａによって、デコンボリューション手段５２３から入力した復元画像のデータに対し、２回のエッジ保存平滑化処理（ステップＳ４１、Ｓ４２）を行う。この処理は、第１の実施形態におけるステップＳ１９又はＳ２２の処理を２回行うことと同様である。
【０１２１】
次に、本実施形態の主要なステップにおける処理画像を図１１に示す。図１１は、図１２（ａ）の２つの円内に微小異物が存在する被測定物の原画像に対応するものである。
【０１２２】
図１１（ａ）は、ステップＳ１３において、デコンボリューション手段５２３がデコンボリューション演算による画像復元処理を行って生成した復元画像を示す。図１１（ａ）に示すように、デコンボリューション演算による画像復元処理のみでは、微小異物の検出は困難であることが分かる。
【０１２３】
図１１（ｂ）は、ステップＳ４１に示した１回目のエッジ保存平滑化処理後の画像を示している。図１１（ｂ）に示すように、１回目のエッジ保存平滑化処理によって、図１１（ａ）に示したものより微小異物を示す信号が特徴付けられて現れているが、微小異物の存在場所以外にも類似した信号が現れているので、微小異物の正確な特定は困難であることが分かる。
【０１２４】
図１１（ｃ）は、ステップＳ４２に示した２回目のエッジ保存平滑化処理後の画像を示している。図１１（ｃ）に示すように、２回目のエッジ保存平滑化処理によって、微小異物を示す信号が微小異物の存在場所に明瞭に現れており、微小異物を容易に検出することができることが分かる。
【０１２５】
以上のように、本実施形態における画像処理装置９によれば、画像復元処理を行うデコンボリューション手段５２３の後段に、エッジ保存平滑化部９１１ａを有するエッジ保存平滑化手段９１１を備え、エッジ保存平滑化手段９１１が、バイラテラルフィルタによって、復元画像に対してエッジ保存平滑化処理を２回実施する構成としたので、従来のものよりも格段に高精細な画像を高速に取得することができる。
【０１２６】
また、本実施形態におけるＸ線異物検出装置３０によれば、従来のものよりも格段に高精細な画像を高速に取得することができる画像処理装置９を備える構成としたので、散乱ボケが発生してポアソンノイズに埋もれ、従来のものでは検出できなかった微小異物もリアルタイムに検出することができる。
【産業上の利用可能性】
【０１２７】
以上のように、本発明は、従来のものよりも高精細な画像を高速に取得することができるという効果を有し、移動中の被測定物にＸ線を透過させその透過状態に基づいて被測定物に含まれる微小異物を検出する画像処理装置及びそれを備えたＸ線異物検出装置並びに画像処理方法に有用である。
【図面の簡単な説明】
【０１２８】
【図１】図１は、本発明に係るＸ線異物検出装置の第１の実施形態におけるブロック図である。
【図２】図２は、本発明に係るＸ線異物検出装置の第１の実施形態において、ＰＳＦモデルの斜視図である。
【図３】図３は、本発明に係るＸ線異物検出装置の第１の実施形態のフローチャートである。
【図４】図４は、本発明に係るＸ線異物検出装置の第１の実施形態における画像復元処理のフローチャートである。
【図５】図５は、本発明に係るＸ線異物検出装置の第１の実施形態における処理画像である。
【図６】図６は、本発明に係るＸ線異物検出装置の第２の実施形態におけるブロック図である。
【図７】図７は、本発明に係るＸ線異物検出装置の第２の実施形態における画像復元処理のフローチャートである。
【図８】図８は、本発明に係るＸ線異物検出装置の第２の実施形態における処理画像である。
【図９】図９は、本発明に係るＸ線異物検出装置の第３の実施形態におけるブロック図である。
【図１０】図１０は、本発明に係るＸ線異物検出装置の第３の実施形態における画像復元処理のフローチャートである。
【図１１】図１１は、本発明に係るＸ線異物検出装置の第３の実施形態における処理画像である。
【図１２】図１２（ａ）は、ポアソンノイズに埋もれた微小異物の位置を示す原画像である。図１２（ｂ）は、ウィーナフィルタによる復元画像である。
【符号の説明】
【０１２９】
１ Ｘ線源
２ 被測定物
３ 搬送手段
４ Ｘ線検出器
５、８、９ 画像処理装置
６ 検査情報入力手段
７ 画像表示手段
１０、２０、３０ Ｘ線異物検出装置
５１ 画像入力手段（画像データ入力手段）
５２、８１、９１ 画像復元手段
５３ 異物検出手段
５４ 異物判定手段
５２１ パラメータ設定手段
５２２ ＰＳＦ生成手段（関数近似点像分布関数生成手段）
５２３、８１２ デコンボリューション手段（復元画像生成手段）
５２４、８１１、８１３、９１１ エッジ保存平滑化手段
５２４ａ、８１１ａ、８１３ａ 第１のエッジ保存平滑化部
５２４ｂ、８１１ｂ、８１３ｂ 第２のエッジ保存平滑化部
９１１ａ エッジ保存平滑化部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被測定物（２）を撮影した画像における検出対象物のエッジを示すエッジ情報を含む被測定物画像のデータを入力する画像データ入力手段（５１）と、
前記検出対象物の標準試験片を用いて予め取得したエッジ画像に基づいて定めたパラメータによるパラメトリック関数で点像分布関数を近似した関数近似点像分布関数を生成する関数近似点像分布関数生成手段（５２２）と、
前記被測定物画像をガウシアン関数に基づいたコンボリューション画像とし、前記関数近似点像分布関数に基づいてデコンボリューション演算による画像復元処理を行って復元画像を生成する復元画像生成手段（５２３）と、
前記エッジ情報を保存した状態で前記復元画像からノイズを除去するエッジ保存平滑化手段（５２４）とを備えたことを特徴とする画像処理装置。
【請求項２】
前記エッジ保存平滑化手段（５２４）は、第１及び第２のエッジ保存平滑化処理をそれぞれ行う第１及び第２のエッジ保存平滑化部（５２４ａ、５２４ｂ）を備え、
前記第１のエッジ保存平滑化部（５２４ａ）は、前記第１のエッジ保存平滑化処理として、注目画素の近隣画素を含む局所濃度の標準偏差が第１閾値以下のとき前記局所濃度の単純平均を前記注目画素の濃度とした画像データを前記第２のエッジ保存平滑化部（５２４ｂ）に出力し、前記局所濃度の標準偏差が前記第１閾値を超えるとき前記局所濃度の単純平均を予め定めた補正関数で補正して前記注目画素の濃度とした画像データを前記第２のエッジ保存平滑化部（５２４ｂ）に出力するものであり、
前記第２のエッジ保存平滑化部（５２４ｂ）は、前記第２のエッジ保存平滑化処理として、前記第１のエッジ保存平滑化部（５２４ａ）が出力する画像データに係る画像の前記被測定物画像に対する濃度変化値が、第２閾値を超えるときバイラテラルフィルタによるエッジ保存平滑処理を行った画像データを出力し、前記第２閾値以下のとき前記第１のエッジ保存平滑化部（５２４ａ）からの画像データを該エッジ保存平滑処理を行わずに出力するものであり、
前記エッジ保存平滑化手段（５２４）は、前記第１及び前記第２のエッジ保存平滑化処理をそれぞれ順次２回ずつ実施するものであることを特徴とする請求項１に記載の画像処理装置。
【請求項３】
前記エッジ保存平滑化手段（９１１）は、バイラテラルフィルタによってエッジ保存平滑処理を複数回行うエッジ保存平滑化部（９１１ａ）を備えたことを特徴とする請求項１に記載の画像処理装置。
【請求項４】
被測定物（２）を撮影した画像における検出対象物のエッジを示すエッジ情報を含む被測定物画像のデータを入力する画像データ入力手段（５１）と、
前記検出対象物の標準試験片を用いて予め取得したエッジ画像に基づいて定めたパラメータによるパラメトリック関数で点像分布関数を近似した関数近似点像分布関数を生成する関数近似点像分布関数生成手段（５２２）と、
前記エッジ情報を保存した状態でノイズを除去する第１及び第２のエッジ保存平滑化処理をそれぞれ行う第１及び第２のエッジ保存平滑化部（８１１ａ、８１１ｂ）を有するエッジ保存平滑化手段（８１１）と、
前記エッジ保存平滑化手段（８１１）が出力する画像データに係る画像をガウシアン関数に基づいたコンボリューション画像とし、前記関数近似点像分布関数に基づいてデコンボリューション演算による画像復元処理を行って復元画像を生成する復元画像生成手段（８１２）とを備え、
前記第１のエッジ保存平滑化部（８１１ａ）は、前記第１のエッジ保存平滑化処理として、注目画素の近隣画素を含む局所濃度の標準偏差が第１閾値以下のとき前記局所濃度の単純平均を前記注目画素の濃度とした画像データを前記第２のエッジ保存平滑化部（８１１ｂ）に出力し、前記局所濃度の標準偏差が前記第１閾値を超えるとき前記局所濃度の単純平均を予め定めた補正関数で補正して前記注目画素の濃度とした画像データを前記第２のエッジ保存平滑化部（８１１ｂ）に出力するものであり、
前記第２のエッジ保存平滑化部（８１１ｂ）は、前記第２のエッジ保存平滑化処理として、前記第１のエッジ保存平滑化部（８１１ａ）が出力する画像データに係る画像の前記被測定物画像に対する濃度変化値が、第２閾値を超えるときバイラテラルフィルタによるエッジ保存平滑処理を行った画像データを出力し、前記第２閾値以下のとき前記第１のエッジ保存平滑化部（８１１ａ）からの画像データを該エッジ保存平滑処理を行わずに出力するものであり、
前記エッジ保存平滑化手段（８１１）は、前記画像復元処理を挟んで、前記第１及び前記第２のエッジ保存平滑化処理をそれぞれ順次２回ずつ実施するものであることを特徴とする画像処理装置。
【請求項５】
前記バイラテラルフィルタは、注目画素と近隣画素との距離に基づいたパラメータで定めたスーパーガウシアン関数と、前記注目画素と前記近隣画素との濃度差に基づいたパラメータで定めたサブガウシアン関数とに基づいて重み付けが設定された双加重移動平均フィルタであることを特徴とする請求項２から請求項４までのいずれか１項に記載の画像処理装置。
【請求項６】
前記ガウシアン関数は、サブガウシアン関数及びスーパーガウシアン関数を含み、
前記関数近似点像分布関数生成手段（５２２）は、サブガウシアン関数及びスーパーガウシアン関数のいずれか１つを前記パラメータによって定めて前記関数近似点像分布関数を生成するものであることを特徴とする請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載の画像処理装置。
【請求項７】
請求項１から請求項６までのいずれか１項に記載の画像処理装置と、Ｘ線を前記被測定物に照射するＸ線源（１）と、前記被測定物（２）を透過したＸ線を検出して検出情報を前記画像処理装置に出力するＸ線検出手段（４）とを備え、
前記画像処理装置は、前記検出情報に基づいて前記被測定物（２）に含まれる異物を検出する異物検出手段（５３）を備えたことを特徴とするＸ線異物検出装置。
【請求項８】
被測定物を撮影した画像における検出対象物のエッジを示すエッジ情報を含む被測定物画像のデータを入力する画像データ入力ステップと、
前記検出対象物の標準試験片を用いて予め取得したエッジ画像に基づいて定めたパラメータによるパラメトリック関数で点像分布関数を近似した関数近似点像分布関数を生成する関数近似点像分布関数生成ステップと、
前記被測定物画像をガウシアン関数に基づいたコンボリューション画像とし、前記関数近似点像分布関数に基づいてデコンボリューション演算による画像復元処理を行って復元画像を生成する画像復元ステップと、
前記エッジ情報を保存した状態で前記復元画像からノイズを除去するエッジ保存平滑化ステップとを含むことを特徴とする画像処理方法。
【請求項９】
前記エッジ保存平滑化ステップは、第１及び第２のエッジ保存平滑化処理をそれぞれ行う第１及び第２のエッジ保存平滑化ステップを含み、
前記第１のエッジ保存平滑化ステップにおいて、前記第１のエッジ保存平滑化処理として、注目画素の近隣画素を含む局所濃度の標準偏差が第１閾値以下のとき前記局所濃度の単純平均を前記注目画素の濃度とした画像データを出力し、前記局所濃度の標準偏差が前記第１閾値を超えるとき前記局所濃度の単純平均を予め定めた補正関数で補正して前記注目画素の濃度とした画像データを出力し、
前記第２のエッジ保存平滑化ステップにおいて、前記第２のエッジ保存平滑化処理として、前記第１のエッジ保存平滑化ステップで出力する画像データに係る画像の前記被測定物画像に対する濃度変化値が、第２閾値を超えるときバイラテラルフィルタによるエッジ保存平滑処理を行った画像データを出力し、前記第２閾値以下のとき前記第１のエッジ保存平滑化ステップからの画像データを該エッジ保存平滑処理を行わずに出力し、
前記エッジ保存平滑化ステップにおいて、前記第１及び前記第２のエッジ保存平滑化処理をそれぞれ順次２回ずつ実施することを特徴とする請求項８に記載の画像処理方法。
【請求項１０】
前記エッジ保存平滑化ステップは、バイラテラルフィルタによってエッジ保存平滑処理を複数回行うエッジ保存平滑化ステップを含むことを特徴とする請求項８に記載の画像処理方法。
【請求項１１】
被測定物を撮影した画像における検出対象物のエッジを示すエッジ情報を含む被測定物画像のデータを入力する画像データ入力ステップと、
前記検出対象物の標準試験片を用いて予め取得したエッジ画像に基づいて定めたパラメータによるパラメトリック関数で点像分布関数を近似した関数近似点像分布関数を生成する関数近似点像分布関数生成ステップと、
前記エッジ情報を保存した状態でノイズを除去する第１及び第２のエッジ保存平滑化処理をそれぞれ行う第１及び第２のエッジ保存平滑化ステップを有するエッジ保存平滑化ステップと、
前記エッジ保存平滑化ステップで出力する画像データに係る画像をガウシアン関数に基づいたコンボリューション画像とし、前記関数近似点像分布関数に基づいてデコンボリューション演算による画像復元処理を行って復元画像を生成する画像復元ステップとを含み、
前記第１のエッジ保存平滑化ステップにおいて、前記第１のエッジ保存平滑化処理として、注目画素の近隣画素を含む局所濃度の標準偏差が第１閾値以下のとき前記局所濃度の単純平均を前記注目画素の濃度とした画像データを出力し、前記局所濃度の標準偏差が前記第１閾値を超えるとき前記局所濃度の単純平均を予め定めた補正関数で補正して前記注目画素の濃度とした画像データを出力し、
前記第２のエッジ保存平滑化ステップにおいて、前記第２のエッジ保存平滑化処理として、前記第１のエッジ保存平滑化ステップで出力する画像データに係る画像の前記被測定物画像に対する濃度変化値が、第２閾値を超えるときバイラテラルフィルタによるエッジ保存平滑処理を行った画像データを出力し、前記第２閾値以下のとき前記第１のエッジ保存平滑化ステップからの画像データを該エッジ保存平滑処理を行わずに出力し、
前記エッジ保存平滑化ステップにおいて、前記画像復元ステップを挟んで、前記第１及び前記第２のエッジ保存平滑化処理をそれぞれ順次２回ずつ実施することを特徴とする画像処理方法。
【請求項１】
被測定物（２）を撮影した画像における検出対象物のエッジを示すエッジ情報を含む被測定物画像のデータを入力する画像データ入力手段（５１）と、
前記検出対象物の標準試験片を用いて予め取得したエッジ画像に基づいて定めたパラメータによるパラメトリック関数で点像分布関数を近似した関数近似点像分布関数を生成する関数近似点像分布関数生成手段（５２２）と、
前記被測定物画像をガウシアン関数に基づいたコンボリューション画像とし、前記関数近似点像分布関数に基づいてデコンボリューション演算による画像復元処理を行って復元画像を生成する復元画像生成手段（５２３）と、
前記エッジ情報を保存した状態で前記復元画像からノイズを除去するエッジ保存平滑化手段（５２４）とを備えたことを特徴とする画像処理装置。
【請求項２】
前記エッジ保存平滑化手段（５２４）は、第１及び第２のエッジ保存平滑化処理をそれぞれ行う第１及び第２のエッジ保存平滑化部（５２４ａ、５２４ｂ）を備え、
前記第１のエッジ保存平滑化部（５２４ａ）は、前記第１のエッジ保存平滑化処理として、注目画素の近隣画素を含む局所濃度の標準偏差が第１閾値以下のとき前記局所濃度の単純平均を前記注目画素の濃度とした画像データを前記第２のエッジ保存平滑化部（５２４ｂ）に出力し、前記局所濃度の標準偏差が前記第１閾値を超えるとき前記局所濃度の単純平均を予め定めた補正関数で補正して前記注目画素の濃度とした画像データを前記第２のエッジ保存平滑化部（５２４ｂ）に出力するものであり、
前記第２のエッジ保存平滑化部（５２４ｂ）は、前記第２のエッジ保存平滑化処理として、前記第１のエッジ保存平滑化部（５２４ａ）が出力する画像データに係る画像の前記被測定物画像に対する濃度変化値が、第２閾値を超えるときバイラテラルフィルタによるエッジ保存平滑処理を行った画像データを出力し、前記第２閾値以下のとき前記第１のエッジ保存平滑化部（５２４ａ）からの画像データを該エッジ保存平滑処理を行わずに出力するものであり、
前記エッジ保存平滑化手段（５２４）は、前記第１及び前記第２のエッジ保存平滑化処理をそれぞれ順次２回ずつ実施するものであることを特徴とする請求項１に記載の画像処理装置。
【請求項３】
前記エッジ保存平滑化手段（９１１）は、バイラテラルフィルタによってエッジ保存平滑処理を複数回行うエッジ保存平滑化部（９１１ａ）を備えたことを特徴とする請求項１に記載の画像処理装置。
【請求項４】
被測定物（２）を撮影した画像における検出対象物のエッジを示すエッジ情報を含む被測定物画像のデータを入力する画像データ入力手段（５１）と、
前記検出対象物の標準試験片を用いて予め取得したエッジ画像に基づいて定めたパラメータによるパラメトリック関数で点像分布関数を近似した関数近似点像分布関数を生成する関数近似点像分布関数生成手段（５２２）と、
前記エッジ情報を保存した状態でノイズを除去する第１及び第２のエッジ保存平滑化処理をそれぞれ行う第１及び第２のエッジ保存平滑化部（８１１ａ、８１１ｂ）を有するエッジ保存平滑化手段（８１１）と、
前記エッジ保存平滑化手段（８１１）が出力する画像データに係る画像をガウシアン関数に基づいたコンボリューション画像とし、前記関数近似点像分布関数に基づいてデコンボリューション演算による画像復元処理を行って復元画像を生成する復元画像生成手段（８１２）とを備え、
前記第１のエッジ保存平滑化部（８１１ａ）は、前記第１のエッジ保存平滑化処理として、注目画素の近隣画素を含む局所濃度の標準偏差が第１閾値以下のとき前記局所濃度の単純平均を前記注目画素の濃度とした画像データを前記第２のエッジ保存平滑化部（８１１ｂ）に出力し、前記局所濃度の標準偏差が前記第１閾値を超えるとき前記局所濃度の単純平均を予め定めた補正関数で補正して前記注目画素の濃度とした画像データを前記第２のエッジ保存平滑化部（８１１ｂ）に出力するものであり、
前記第２のエッジ保存平滑化部（８１１ｂ）は、前記第２のエッジ保存平滑化処理として、前記第１のエッジ保存平滑化部（８１１ａ）が出力する画像データに係る画像の前記被測定物画像に対する濃度変化値が、第２閾値を超えるときバイラテラルフィルタによるエッジ保存平滑処理を行った画像データを出力し、前記第２閾値以下のとき前記第１のエッジ保存平滑化部（８１１ａ）からの画像データを該エッジ保存平滑処理を行わずに出力するものであり、
前記エッジ保存平滑化手段（８１１）は、前記画像復元処理を挟んで、前記第１及び前記第２のエッジ保存平滑化処理をそれぞれ順次２回ずつ実施するものであることを特徴とする画像処理装置。
【請求項５】
前記バイラテラルフィルタは、注目画素と近隣画素との距離に基づいたパラメータで定めたスーパーガウシアン関数と、前記注目画素と前記近隣画素との濃度差に基づいたパラメータで定めたサブガウシアン関数とに基づいて重み付けが設定された双加重移動平均フィルタであることを特徴とする請求項２から請求項４までのいずれか１項に記載の画像処理装置。
【請求項６】
前記ガウシアン関数は、サブガウシアン関数及びスーパーガウシアン関数を含み、
前記関数近似点像分布関数生成手段（５２２）は、サブガウシアン関数及びスーパーガウシアン関数のいずれか１つを前記パラメータによって定めて前記関数近似点像分布関数を生成するものであることを特徴とする請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載の画像処理装置。
【請求項７】
請求項１から請求項６までのいずれか１項に記載の画像処理装置と、Ｘ線を前記被測定物に照射するＸ線源（１）と、前記被測定物（２）を透過したＸ線を検出して検出情報を前記画像処理装置に出力するＸ線検出手段（４）とを備え、
前記画像処理装置は、前記検出情報に基づいて前記被測定物（２）に含まれる異物を検出する異物検出手段（５３）を備えたことを特徴とするＸ線異物検出装置。
【請求項８】
被測定物を撮影した画像における検出対象物のエッジを示すエッジ情報を含む被測定物画像のデータを入力する画像データ入力ステップと、
前記検出対象物の標準試験片を用いて予め取得したエッジ画像に基づいて定めたパラメータによるパラメトリック関数で点像分布関数を近似した関数近似点像分布関数を生成する関数近似点像分布関数生成ステップと、
前記被測定物画像をガウシアン関数に基づいたコンボリューション画像とし、前記関数近似点像分布関数に基づいてデコンボリューション演算による画像復元処理を行って復元画像を生成する画像復元ステップと、
前記エッジ情報を保存した状態で前記復元画像からノイズを除去するエッジ保存平滑化ステップとを含むことを特徴とする画像処理方法。
【請求項９】
前記エッジ保存平滑化ステップは、第１及び第２のエッジ保存平滑化処理をそれぞれ行う第１及び第２のエッジ保存平滑化ステップを含み、
前記第１のエッジ保存平滑化ステップにおいて、前記第１のエッジ保存平滑化処理として、注目画素の近隣画素を含む局所濃度の標準偏差が第１閾値以下のとき前記局所濃度の単純平均を前記注目画素の濃度とした画像データを出力し、前記局所濃度の標準偏差が前記第１閾値を超えるとき前記局所濃度の単純平均を予め定めた補正関数で補正して前記注目画素の濃度とした画像データを出力し、
前記第２のエッジ保存平滑化ステップにおいて、前記第２のエッジ保存平滑化処理として、前記第１のエッジ保存平滑化ステップで出力する画像データに係る画像の前記被測定物画像に対する濃度変化値が、第２閾値を超えるときバイラテラルフィルタによるエッジ保存平滑処理を行った画像データを出力し、前記第２閾値以下のとき前記第１のエッジ保存平滑化ステップからの画像データを該エッジ保存平滑処理を行わずに出力し、
前記エッジ保存平滑化ステップにおいて、前記第１及び前記第２のエッジ保存平滑化処理をそれぞれ順次２回ずつ実施することを特徴とする請求項８に記載の画像処理方法。
【請求項１０】
前記エッジ保存平滑化ステップは、バイラテラルフィルタによってエッジ保存平滑処理を複数回行うエッジ保存平滑化ステップを含むことを特徴とする請求項８に記載の画像処理方法。
【請求項１１】
被測定物を撮影した画像における検出対象物のエッジを示すエッジ情報を含む被測定物画像のデータを入力する画像データ入力ステップと、
前記検出対象物の標準試験片を用いて予め取得したエッジ画像に基づいて定めたパラメータによるパラメトリック関数で点像分布関数を近似した関数近似点像分布関数を生成する関数近似点像分布関数生成ステップと、
前記エッジ情報を保存した状態でノイズを除去する第１及び第２のエッジ保存平滑化処理をそれぞれ行う第１及び第２のエッジ保存平滑化ステップを有するエッジ保存平滑化ステップと、
前記エッジ保存平滑化ステップで出力する画像データに係る画像をガウシアン関数に基づいたコンボリューション画像とし、前記関数近似点像分布関数に基づいてデコンボリューション演算による画像復元処理を行って復元画像を生成する画像復元ステップとを含み、
前記第１のエッジ保存平滑化ステップにおいて、前記第１のエッジ保存平滑化処理として、注目画素の近隣画素を含む局所濃度の標準偏差が第１閾値以下のとき前記局所濃度の単純平均を前記注目画素の濃度とした画像データを出力し、前記局所濃度の標準偏差が前記第１閾値を超えるとき前記局所濃度の単純平均を予め定めた補正関数で補正して前記注目画素の濃度とした画像データを出力し、
前記第２のエッジ保存平滑化ステップにおいて、前記第２のエッジ保存平滑化処理として、前記第１のエッジ保存平滑化ステップで出力する画像データに係る画像の前記被測定物画像に対する濃度変化値が、第２閾値を超えるときバイラテラルフィルタによるエッジ保存平滑処理を行った画像データを出力し、前記第２閾値以下のとき前記第１のエッジ保存平滑化ステップからの画像データを該エッジ保存平滑処理を行わずに出力し、
前記エッジ保存平滑化ステップにおいて、前記画像復元ステップを挟んで、前記第１及び前記第２のエッジ保存平滑化処理をそれぞれ順次２回ずつ実施することを特徴とする画像処理方法。
【図１】
【図３】
【図４】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図５】
【図３】
【図４】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図５】
【公開番号】特開２０１０−５４３５６（Ｐ２０１０−５４３５６Ａ）
【公開日】平成２２年３月１１日（２０１０．３．１１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２１９９２９（Ｐ２００８−２１９９２９）
【出願日】平成２０年８月２８日（２００８．８．２８）
【出願人】（３０２０４６００１）アンリツ産機システム株式会社 (238)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年３月１１日（２０１０．３．１１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年８月２８日（２００８．８．２８）
【出願人】（３０２０４６００１）アンリツ産機システム株式会社 (238)
【Ｆターム（参考）】
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