JP5065779B2 - Ｘ線荷物検査装置の評価方法 - Google Patents

Description

本発明は、Ｘ線荷物検査装置の評価方法、Ｘ線荷物検査装置の評価装置およびＸ線荷物検査装置評価プログラムに係り、Ｘ線荷物検査装置で撮影された画像の歪みの発生量を評価する技術に関する。

Ｘ線荷物検査装置で撮影した画像には、歪みがある。これは空港荷物の検査官に取って、検査の見逃しや誤判定の原因になる。Ｘ線荷物検査装置の画像歪みを解決する技術の１つとして、特許文献１がある。特許文献１の技術は、Ｌ字型のラインセンサのデータを、Ｘ線の射出方向に垂直な直線上にあるように補正しているので、画像歪みを大きく低減することが可能である。

しかし、実際に空港で荷物の検査に使用しているＸ線検査装置は、直線上に補正している装置と、歪みの低減する工夫をしていないと推定される装置がある。これについて、図１を参照して説明する。ここで、図１はＸ線検査装置の歪み補正方式と補正の特徴をまとめた図である。図１において、Ａモデルは、Ｘ線センサーをモニター画面側の側壁と天上とに逆Ｌ字型に配置し、トンネルの奥側からＸ線を照射（輝点位置：画面奥側）として、Ｘ線センサのデータをＸ線の射出方向に垂直な直線上にあるように補正している。Ｂモデルは、Ｘ線センサーをモニター画面奥側の側壁と天上とに逆Ｌ字型に配置し、トンネルの手前側からＸ線を照射（輝点位置：画面手前）として、Ｘ線センサのデータをＸ線の射出方向に垂直な直線上にあるように補正している。

一方、Ｃモデルは、Ｂモデルと同じＸ線センサとＸ線管の配置であるが、天上投影に補正した装置である。さらに、Ｄモデルは、Ｃモデル、Ｂモデルと同じＸ線センサとＸ線管の配置であるが、Ｘ線センサ直線補正をしていない装置である。なお、いずれのモデルでも、Ｘ線センサを逆Ｌ字型に配置するのは、Ｘ線検査装置を大型化させないためである。

ここで、ＡモデルとＢモデルの補正の特徴は、立体像においても違和感は少なめの画像が得られる。また、Ｃモデルの補正の特徴は、平面像の違和感が少ない。一方、補正のないＤモデルでは、平面物においても、歪み違和感が多い画像となっている。

空港では、ゲートによって異なったＡモデルないしＤモデルのＸ線検査装置が使用されている。また、検査官は、常に同じゲートに配置されているわけではない。したがって、検査官は、Ｘ線検査装置の画像の見え方まで考慮しながら、検査する必要がある。しかし、補正が不十分な場合は、検査官にとって、検査の見逃しや誤判定の原因になる。具体的には、本来まっすぐという認識のある包丁等が曲がった画像として見えるとき、見逃す虞が大きい。

図２を参照して、画像歪みの発生のメカニズムを説明する。ここで、図２（ａ）は、Ｘ線源と検査対象物とＸ線センサの配置を説明する図である。図２（ｂ）は、水平Ｘ線センサにおける歪みを説明する図である。図２（ｃ）は垂直Ｘ線センサにおける歪みを説明する図である。図２（ｄ）は検査対象物とＸ線出射方向との傾きによる歪みを説明する図である。

図２（ａ）に示すモデルＢないしモデルＤのＸ線源４２３とＸ線センサ４２１、４２２と荷物の配置の関係として以下説明する。なお、ブリーフケースを想定する荷物は、水平に置かれ、Ｘ線源４２３のＸ線出射方向は鉛直方向と３０°角度を有する。また、図２（ａ）の左を手前、右を奥と呼ぶ。

図２（ｂ）において、矢印で示す荷物がＸ線の出射方向に垂直に置かれたとき、Ｘ線検査装置の上部に配置された水平のＸ線センサ４２１へ投影された状態で、投影像は、手前側が縮み、奥側が伸びた像となる。

図２（ｃ）において、矢印で示す荷物がＸ線の出射方向に垂直に置かれたとき、Ｘ線検査装置の奥部に配置された垂直のＸ線センサ４２２へ投影された状態で、投影像は、手前側が伸び、奥側が縮んだ像となる。

図２（ｂ）（ｃ）では、矢印で示す荷物がＸ線の出射方向に垂直に置かれたとしたが、荷物とＸ線の出射方向は、実際には３０°傾いている。したがって、図２（ｄ）に示すようにＸ線の出射方向に垂直なスクリーンに変換したとしても、手前側が伸び、奥側が縮んだ像となる。

図１において、Ｄモデルは、図２（ｂ）〜図２（ｄ）の各歪みが重畳した像である。また、Ｃモデルは、図２（ｂ）の歪みと図２（ｄ）の歪みが重畳した像である。さらに、ＡモデルとＣモデルとにわずかに認められる歪みは図２（ｄ）の説明に起因するものである。これらの説明から、定性的には、Ａモデル／Ｂモデル＞Ｃモデル＞Ｄモデルの順に性能が高いことがわかる。しかし、Ｘ線検査装置のメーカは、どのような補正を加えているのか／いないのか明らかにしないため、画像からの主観的な判断とも取られていた。

特開昭６３−０７９０４３号公報

本発明は、異なるＸ線荷物検査装置の画像歪みの発生量を定量評価するＸ線荷物検査装置の評価方法、Ｘ線荷物検査装置の評価装置およびＸ線荷物検査装置評価プログラムを提供することにある。

上述した課題は、Ｘ線荷物検査装置に複数辺からなる歪み評価テストチャートを流すステップと、Ｘ線荷物検査装置が出力する歪み評価テストチャートの透過画像から複数辺の長さを計測するステップと、計測された複数の長さと複数辺の実寸法とからＸ線荷物検査装置の平均縮小率を演算するステップと、複数の実寸法と平均縮小率とを乗算し、対応する複数の長さとの差分を演算するステップと、複数の差分から評価値を演算するステップと、からなるＸ線荷物検査装置の評価方法により、達成できる。

また、Ｘ線荷物検査装置に複数辺からなる歪み評価テストチャートを流すことによって得た歪み評価テストチャートの透過画像から複数辺の長さを計測する画像処理部と、計測された複数の長さと複数辺の実寸法とに基づいて、Ｘ線荷物検査装置による画像の歪みの評価値を演算する歪み計算部と、からなるＸ線荷物検査装置の評価装置により、達成できる。

さらに、コンピュータを、Ｘ線荷物検査装置に複数辺からなる歪み評価テストチャートを流すことによって得た歪み評価テストチャートの透過画像から複数辺の長さを計測する画像処理部、計測された複数の長さと複数辺の実寸法とに基づいて、Ｘ線荷物検査装置の画像の歪み評価値を演算する歪み計算部、として機能させるためのＸ線荷物検査装置評価プログラムにより、達成できる。

画像の歪み発生量を数値評価することにより、検査官は、より歪み発生量の少ないＸ線荷物検査装置を選択することで、検査の見逃しや誤判定のリスクを減らせることが可能となる。

以下、本発明の実施の形態について、実施例を用い図面を参照しながら説明する。なお、実質同一部分には同じ参照番号を振り、説明は繰り返さない。

図３ないし図１０を参照して、実施例を説明する。ここで、図３はＸ線荷物検査装置とその評価装置を説明する斜視図である。図４は荷物Ｘ検査装置の評価装置を説明するハードウェアブロック図である。図５は荷物Ｘ検査装置の評価装置を説明する機能ブロック図である。図６はテストチャートフレームを説明する図である。図７は平面用テストチャートフレームを説明する図である。図８はＸ線撮影画像からの寸法測定を説明する図である。図９はテストフレームチャートの実寸法と縮尺率とから歪み誤差の抽出を説明する図である。図１０は歪み誤差の抽出手順を説明するフローチャートである。

図３において、Ｘ線荷物検査装置４００は、前方スライダ４１０と、後方スライダ４３０と、前方スライダ４１０と後方スライダ４３０に挟まれたＸ線検査装置本体４２０と、Ｘ線荷物検査撮影結果表示ディスプレー４４０とから構成される。Ｘ線検査装置本体４２０には、図示しないＸ線源と、逆Ｌ字型に配置されたＸ線センサと、荷物を移動するコンベアとが配置される。Ｘ線検査装置本体４２０は、コンベアによる荷物の移動により２次元画像を生成し、Ｘ線荷物検査撮影結果表示ディスプレー４４０に表示する。通常、前方スライダ４１０から挿入された手荷物（図示せず）について、検査官は、Ｘ線荷物検査撮影結果表示ディスプレー４４０の画像を見ながら荷物の検査を実施する。

Ｘ線荷物検査装置の評価装置１００は、制御装置１１０と、通信インタフェース１２０と、表示ディスプレー１３０と、ＬＡＮケーブル１４０とから構成される。制御装置１１０は、Ｘ線荷物検査装置本体４２０と、撮影結果画像を伝送するＬＡＮケーブル１４０を介して接続されている。制御装置１１０は、Ｘ線荷物検査装置４００の撮影結果が、実物に対してどの程度歪みんで撮影されているかを自動的に数値測定する評価装置本体である。

Ｘ線荷物検査装置４００の前方スライダ４１０上に置かれたテストフレームチャート２００は、Ｘ線荷物検査装置４００の画像歪みの把握に用いる。具体的には、テストフレームチャート２００をＸ線検査装置本体４２０に挿入して、得られた画像を評価装置１００で評価する。

図４を参照して、荷物Ｘ検査装置の評価装置を説明するハードウェアブロックを説明する。図４において、評価装置１００は、図３を参照して説明したように、制御装置１１０と、通信インタフェースであるＩＥＥＥ８０２ ＩＦＵ（Interface Unit）１２０と、表示ディスプレー１３０と、ＩＦＵ１２０に接続されたＬＡＮケーブル１４０とから構成される。また、制御装置１１０は、バス１１１に接続されたＭＰＵ（Micro Processor Unit）１１２と、ＭＭＵ（Main Memory Unit）１１３と、ＧＤＵ（Graphic Display Unit）１１４と、ＤＣＵ（Disk Controller Unit）１１５と、ＤＣＵ１１５に接続されたハードディスク１１６とから構成される。なお、ＩＦＵ１２０は、図４では制御装置１１０の一部として図示している。また、ＧＤＵ１１４には、表示ディスプレー１３０が接続される。

ここで、制御装置１１０は、コンピュータであり、ハードディスク１１６からロードしたＭＭＵ１１３上のプログラムを、ＭＰＵ１１２が実行することにより、荷物検査装置の評価装置１００の一部として、動作する。図５において、制御装置１１０は、画像処理部１１７と、歪計算部１１８とから構成される。画像処理部１１７と歪計算部１１８とは、いずれもプログラムを実行することで実現する。

図６と図７を参照して、歪み評価用テストチャートフレームを説明する。図６（ａ）は直方体形状の歪み評価用テストチャートフレームの斜視図である。また、図６（ｂ）はその組み立て用の部品の平面図である。図７は平面形状の歪み評価用テストチャートフレームの平面図である。

図６において、直方体形状の歪み評価用テストチャートフレーム２００は、３種類の長さの金属角棒２１０、２２０、２３０を各４本づつ、合計１２本の棒を使用してねじ止めして組み立てる。なお、３種類が同じ長さの場合は、立方体の歪み評価用テストチャートフレームとなる。また、金属の種類は、１６ｍｍ角のアルミ材を使用するのが軽量で望ましい。ここで、アルミ材を使うのは、アルミのＸ線透過率が高く、Ｘ線検査装置における呈色が有機物と鉄との中間であるからである。

図７において、平面形状の歪み測定用テストチャートフレーム３００は、薄いアクリル板に、アルミの３種類の長さの角棒を各４本づつ、合計１２本使用して、ねじ止めして組み立てる。

このように、平面形状の歪み測定用テストチャートフレーム３００だけでなく、直方体形状の歪み評価用テストチャートフレーム２００を用いるのは、平面形状の歪み測定用テストチャートフレーム３００で好成績なＸ線検査装置でも、直方体形状の歪み評価用テストチャートフレーム２００で好成績とは限らないからである。

図８を参照して、画像処理部におけるＸ線撮影画像から寸法計測部分を抽出し、寸法を計測する画像処理手順を説明する。図８Ａ（ａ）は、撮影された画像を探し出すためのテンプレート画像５０１である。画像処理部１１７は、撮影された画像を探し出す為に、パターンマッチング画像処理で探し出す。オペレータは、図８Ａ（ｂ）において、テンプレート画像５０２の中から、測長したい部分を、マスクパターン５１１で指定する。

図８Ａ（ｃ）は、Ｘ線荷物検査装置で歪み評価用テストチャートフレームを撮影した結果画像５０３である。画像処理部１１７は、テンプレート画像５０１と、テストチャートフレームの撮影結果画像５０３との間で、パターンマッチング画像処理にて、画像一致演算処理を行う。この演算結果を図８Ａ（ｄ）に示す。画像処理部１１７は、一致した画像５０４として表示する。撮影結果画像５０４の中で、パターンマッチング画像処理にて画像一致した画像の、マスクパターン対応部分が符号５１２である。画像処理部１１７は、撮影結果画像５０４のなかで、画像一致したマスクパターン対応部分をＡＮＤ演算にて切り出し、図８Ａ（ｅ）にしめす測長対象部分画像５０５とする。画像処理部１１７は、切り出された測長対象部分画像５０５から、長さを測長する為に、次の段階として細線化画像処理を行う。細線化画像処理結果の画像は、図８Ｂ（ｆ）に示す細線化画像５０６となる。

細線化画像５０６には、マスクパターン５１２の幅に相当する部分のヒゲが残る。この残ったヒゲは除去する必要がある。画像処理部１１７は、方向コード抽出演算処理にて、不要なヒゲを除去し、必要な測長線分のみを残す。不要なヒゲを除去した結果が、図８Ｂ（ｇ）の測長線分画像５０７である。測長線分画像５０７は、傾きがあるため、この傾きの角度を算出して画像を回転させる必要がある。画像処理部１１７は、測長線分画像５０７を回転して、図８Ｂ（ｈ）の水平にした画像５０８を得る。この水平にした画像５０８から線分長の長さを測定するためには、ヒストグラム画像処理による座標抽出処理が必要である。画像処理部１１７による、ヒストグラム処理画像５０９のヒストグラム結果を符号５１０に示す。

以上の一連の画像処理にて、測長したい歪み評価用テストチャートフレームを撮影した結果画像の、測長したい部分をマスクパターンで指定した撮影画像部分の測長が完了する。同様にしてマスクパターンの位置を変えたテンプレート画像を複数枚準備しておくことで、複数の部位を測長する。なお、一般的には、Ｘ線出射方向にほぼ垂直な面内の異なる４箇所を測長する。

図９を参照して、歪み評価用テストチャートフレームの実物の寸法と縮尺率から、Ｘ線撮影画像の歪み誤差の抽出を説明する。歪み評価用テストチャートフレーム２００の金属棒でできた３本のフレームの実寸法Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３（＝Ｌ１）は、既知である。しかし、Ｘ線検査装置のメーカは、実寸法からディスプレー表示への縮尺率を公表していないので、歪計算部１１８は、３本のフレームの平均縮尺率を演算する。歪み評価用テストチャートフレーム２００をＸ線荷物検査装置で撮影した画像は、歪みが全く無ければ、理想的な縮尺率で決まる撮影画像寸法に等しい筈である。しかし、実際には歪みがあるため、Ｌ１部分、Ｌ２部分、Ｌ３部分の画像は、それぞれ歪み誤差を持つことになる。この歪み誤差は、実寸法に平均縮尺率を乗算し、画像測長値との差とする。図９では、測長部位は３箇所として説明したが、図８の説明と同様に、Ｘ線出射方向にほぼ垂直な面内の異なる４箇所を測長してもよい。

図１０を参照して、測長した部位の値を基に、処理手順を説明する。図１０において、制御装置１００の画像処理部１１７は、撮影画像の線分の長さ（３点）を測長する（Ｓ７０１）。歪計算部１１８は、既知の実寸法（３点）と、測長した計測寸法（３点）の比を演算する（Ｓ７０２）。歪計算部１１８は、３点の縮尺率（比）の平均値を演算する（Ｓ７０３）。歪計算部１１８は、平均値を撮影画像の縮尺率にセットする（Ｓ７０４）。歪計算部１１８は、セットした縮尺率と、実寸法（３点）を掛け合わせ、計測寸法（３点）との差（歪み誤差）を演算する（Ｓ７０５）。歪計算部１１８は、最後に歪み誤差の絶対値を平均して、撮影結果の平均歪み率とする（Ｓ７０６）。以上で、撮影結果の歪み率評価結果が得られた。

なお、上述した実施例では、画像の寸法を自動的に測長しているが、画面上または画面のハードコピーから測長しても良い。また、歪み誤差の絶対値の平均は、自乗平均でも良い。

上述した実施例に拠れば、Ｘ線荷物検査を行う検査官は、この評価結果をメーカ機種毎に比較することで、画像歪みがより少ないＸ線荷物検査装置を選択することができる。

Ｘ線検査装置の補正方式と補正の特徴をまとめた図である。 画像歪みの発生のメカニズムを説明する図である。 Ｘ線荷物検査装置とその評価装置を説明する斜視図である。 荷物Ｘ検査装置の評価装置を説明するハードウェアブロック図である。 荷物Ｘ検査装置の評価装置を説明する機能ブロック図である。 テストチャートフレームを説明する図である。 平面用テストチャートフレームを説明する図である。 Ｘ線撮影画像からの寸法測定を説明する図である（その１）。 Ｘ線撮影画像からの寸法測定を説明する図である（その２）。 テストフレームチャートの実寸法と縮尺率とから歪み誤差の抽出を説明する図である。 歪み誤差の抽出手順を説明するフローチャートである。

符号の説明

１００…測定装置、１１０…制御装置、１１１…バス、１１２…ＭＰＵ、１１３…ＭＭＵ、１１４…ＧＤＵ、１１５…ＤＣＵ、１１６…ハードディスク、１１７…画像処理部、１１８…歪計算部、１２０…インタフェースカード、１３０…表示ディスプレー、１４０…ＬＡＮケーブル、２００…歪み評価用テストチャートフレーム、３００…歪み評価用テストチャートフレーム、４００…Ｘ線荷物検査装置、４１０…前方スライダ、４２０…Ｘ線検査装置本体、４３０…後方スライダ、４４０…Ｘ線荷物検査撮影結果表示ディスプレー。

Claims (3)

1. Ｘ線荷物検査装置に複数辺からなる歪み評価テストチャートを流すステップと、
   前記Ｘ線荷物検査装置が出力する前記歪み評価テストチャートの透過画像から前記複数辺の長さを計測するステップと、
   計測された複数の長さと前記複数辺の実寸法とから前記Ｘ線荷物検査装置の平均縮小率を演算するステップと、
   複数の前記実寸法と前記平均縮小率とを乗算し、対応する複数の前記長さとの差分を演算するステップと、
   複数の前記差分から評価値を演算するステップと、からなるＸ線荷物検査装置の評価方法。
2. 請求項１に記載のＸ線荷物検査装置の評価方法であって、
   前記複数辺は、金属であることを特徴とするＸ線荷物検査装置の評価方法。
3. 請求項１または請求項２に記載のＸ線荷物検査装置の評価方法であって、
   前記評価値を演算するステップは、前記差分の絶対値の平均値を演算するステップであることを特徴とするＸ線荷物検査装置の評価方法。

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