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JP-2026076463-A - 画像生成装置及び対象物検出装置

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Abstract

【課題】 Ｘ線検査における的確な学習用のサンプルの取得が可能な画像生成装置及び画像生成装置を用いた対象物検出装置を提供すること。 【解決手段】 画像生成装置は、Ｘ線検査における検知の対象物ＯＢをＸ線撮影して得たサンプル画像としての対象物画像ＯＧについて設定した座標を、対象物ＯＢの撮影状況に応じて変換する座標変換部と、座標変換されたサンプル画像（対象物画像ＯＧ）を背景画像ＢＧと合成して学習用データとしての学習用画像ＬＧを生成する画像合成部とを備える。 【選択図】図４

Inventors

  • 田中 爽太

Assignees

  • 日本信号株式会社

Dates

Publication Date
20260512
Application Date
20241024

Claims (6)

  1. Ｘ線検査における検知の対象物をＸ線撮影して得たサンプル画像について設定した座標を、前記対象物の撮影状況に応じて変換する座標変換部と、 座標変換された前記サンプル画像を背景画像と合成して学習用データを生成する画像合成部と を備える画像生成装置。
  2. Ｘ線撮影に際して、前記対象物を一方向に送出するコンベアと、 前記コンベアによる送出に際して前記対象物に対してＸ線を照射する照射部と、 前記対象物を通過したＸ線の成分を受けることにより前記サンプル画像となるべき画像データを取得するラインセンサと を備える、請求項１に記載の画像生成装置。
  3. 前記座標変換部は、前記コンベアにおける送出速度と前記ラインセンサにおけるスキャンレートとの差異に応じて、送出方向に関する座標の伸縮変換により前記サンプル画像のアスペクト比を変更する、請求項２に記載の画像生成装置。
  4. 前記座標変換部は、前記サンプル画像の座標について、アフィン変換により座標変換する、請求項１に記載の画像生成装置。
  5. 前記座標変換部は、座標変換として、アスペクト比の変更と回転移動とを含み、特定方向についての前記アスペクト比の変更を、前記回転移動の前と後とで行い、前記回転移動の後に行う変換の比率は、前記回転移動の前に行った変換の比率と逆比になっている、請求項１に記載の画像生成装置。
  6. 請求項１～５のいずれか一項に記載の画像生成装置により生成された前記学習用データについての学習結果に基づいて前記対象物の有無を検知する対象物検知部と、 Ｘ線検査における被検査物についてＸ線撮影を行う撮影部と、 前記撮影部により取得された前記被検査物のＸ線画像について、前記対象物検知部による検知を行って、前記被検査物における前記対象物の有無を判定する判定部と を備える対象物検出装置。

Description

本発明は、Ｘ線検査に適用可能な画像生成を行う画像生成装置及び対象物検出装置に関する。 例えば、Ｘ線検査装置として、サンプル画像による学習結果に基づいて判定を行うものであって、ベルトコンベアの上に検査対象を流して撮影を行ったＸ線画像について、物体の重なり度合に基づき検査対象に関して判定するものが知られている（特許文献１参照）。 また、例えば、医療用画像について、アスペクト比（縦横比）の変換を行う医用画像出力システムが知られている（特許文献２参照）。 特開２０２１－４２９５９号公報特開２００６－３４６１６２号公報 （Ａ）は、一実施形態の画像生成装置について説明するための概念的な斜視図であり、（Ｂ）は、画像生成装置から構成された対象物検出装置の概念的な斜視図である。画像生成装置の一構成例について説明するためのブロック図である。生成されたスキャン画像の様子について説明するための画像図である。（Ａ）及び（Ｂ）は、対象物の単独画像に対する処理について説明するための概念的な画像図であり、（Ｃ）は、画像合成による学習用画像の生成について説明するための概念的な画像図である。（Ａ）～（Ｄ）は、対象物のスキャン時の様子について説明するための図であり、（Ｅ）は、一比較例の画像合成による画像図である。アスペクト係数の算出について一例を説明するための図である。対象物画像に対する一例の準備処理について説明するための図である。画像生成の処理について説明するためのブロック図である。機械学習の様子について説明するための概念図である。画像生成装置に基づき構成される対象物検出装置について、一連の処理を説明するためのフローチャートである。画像生成装置の概要について説明するためのブロック図である。 以下、図１等を参照して、本発明の一実施形態である画像生成装置及び画像生成装置により生成された学習用データを利用した対象物検出装置の詳細について説明する。各図のうち、図１（Ａ）は、一実施形態の画像生成装置１００について説明するための概念的な斜視図であり、学習の準備段階として、画像生成装置１００によるサンプル学習の取得時の様子を示している。一方、図１（Ｂ）は、画像生成装置１００から構成された対象物検出装置５００の概念的な斜視図でとなっている。言い換えると、図１（Ａ）は、対象物検出装置５００を構成するための学習準備段階での様子を示す図である一方、図１（Ｂ）は、学習済みの対象物検出装置５００の動作の様子を示す図となっている。 図１（Ａ）に示す画像生成装置１００は、Ｘ線検査装置１０と、制御装置５０とを備え、Ｘ線検査における検知の対象物ＯＢをＸ線撮影してサンプル画像を取得し、取得したサンプル画像から学習用データ（学習用画像）を生成するものとなっている。さらに、生成された学習用データを学習用のサンプルとして、ディープラーニング（深層学習）等の機械学習を行うことで、学習用データ（学習用画像）による学習結果に基づいて、未知の検査対象物に対してのＸ線検査から当該Ｘ線検査中における対象物ＯＢの有無の判定を行うことが可能となる。ここでは、画像生成装置１００が、上記のような学習の結果、対象物の有無の判定が可能となることで、対象物検出装置５００として機能する場合について説明する。なお、この場合、学習前の制御装置５０において、取得したサンプル画像に基づく学習の結果が保存され、制御装置５０が当該結果に基づき対象物ＯＢの有無を検知する対象物検知部３００として機能することで、画像生成装置１００が、対象物検出装置５００として機能するものとする。 図１（Ａ）において、Ｘ線検査装置１０は、Ｘ線撮影に際して、対象物ＯＢを一方向に送出する搬送部としてのコンベア２０のほか、コンベア２０による送出に際して対象物ＯＢに対して放射線であるＸ線ＲＬを照射する照射部であるＸ線源１１と、Ｘ線源１１からのＸ線ＲＬのうち対象物ＯＢを経た成分を受けるラインセンサであるＸ線検査部１２とを有する。すなわち、Ｘ線検査部１２が、対象物ＯＢを通過したＸ線の成分を受けることによりサンプル画像となるべき画像データ（Ｘ線画像）の取得がなされる。以後、当該画像データ（Ｘ線画像）を、対象物画像と呼ぶ。 Ｘ線検査装置１０のうち、Ｘ線ＲＬを射出する放射線源であるＸ線源１１は、遮蔽ボックス１５の中央付近の下部側（－Ｚ側）に配置されており、放射線であるＸ線ＲＬをＸ線検査部１２に向けて照射する。Ｘ線検査部１２は、Ｘ線ＲＬを受ける放射線センサ部であり、ここでは、ラインセンサ型となっている。より具体的に説明すると、Ｘ線検査部１２は、コンベア２０の搬送路を挟んでＸ線源１１に対向するように遮蔽ボックス１５の中央付近の上部側（＋Ｚ側）に配置されている。Ｘ線検査部１２は、例えば受光素子を搬送方向（矢印ＤＤ１に示すＹ方向）に対して垂直な方向（Ｘ方向）に延びるようにライン状に並べて配置することで、コンベア２０による搬送と同期してライン型のスキャンを可能にしている。すなわち、対象物ＯＢが遮蔽ボックス１５の内部空間の中央付近を通過する際に、対象物ＯＢへのＸ線ＲＬの照射がなされ、Ｘ線検査部１２が受けた結果に基づき対象物ＯＢについて２次元的な検査がなされる。 画像生成装置１００における以上のような動作をすべく、Ｘ線検査装置１０に設けたコンベア２０は、制御装置５０からの指令信号に従って、対象物ＯＢを矢印ＤＤ１に示す方向に直進で搬送し、Ｘ線検査装置１０のＸ線検査部１２が、遮蔽ボックス１５内に搬送された対象物ＯＢを経路上の所定範囲内においてＸ線ＲＬを照射するとともに透過成分を検出する。 制御装置５０は、例えばＣＰＵやＧＰＵ、さらには各種ストレージデバイス等を有するパーソナルコンピュータ（ＰＣ）で構成され、Ｘ線検査装置１０を構成する各部と接続して、これらの動作制御を司る。ここでは、制御装置５０は、コンベア２０による矢印ＤＤ１に示す方向への送出（搬出）と、コンベア２０による送出に際して照射部であるＸ線源１１に対象物ＯＢに対するＸ線の照射と、Ｘ線検査部１２における検出結果の受付を担う。 ここで、対象物ＯＢとしての典型的一例としては、包丁や拳銃等の各種危険物が想定される。この場合、危険物の有無等に関する情報の収集を行ってこれについて学習（危険物検知ＡＩの学習）を行うことで、対象物検出装置５００が、例えばバッグ等の内部における危険物の有無等を自動判定する判定装置として機能するものとなる。ここでの一例としては、制御装置５０において、まず、対象物ＯＢとして包丁や拳銃等の各種危険物の単体物を撮像したＸ線画像（対象物画像）にバッグ等のＸ線画像（背景画像）を合成することで、学習用画像（合成画像）を必要な複数のパターンだけ準備する。その上で、学習用画像で構成された学習用データに基づいて深層学習等の各種機械学習を行うことで、制御装置５０が対象物検知部３００として機能するものとする。以上のようにして、画像生成装置１００から構成された対象物検出装置５００は、図１（Ｂ）に示すように、バッグ等の荷物ＢＡに対してＸ線検査装置１０によりＸ線照射による撮像を行って、荷物ＢＡについての透過成分を検出することで、荷物ＢＡの内部にある物体ＯＢｘが危険物であるか否かを対象物検知部３００において検知する。すなわち、対象物検出装置５００は、荷物ＢＡについて内部を透視して危険物の有無等に関する情報の収集を行う。 以下、図２のブロック図を参照して、画像生成装置１００を構成する各部及び各部の機能についてさらに説明する。 Ｘ線検査装置１０は、図示のように、また、既述のように、コンベア２０と、Ｘ線源１１と、Ｘ線検査部１２とを備える。また、これらのほか、Ｘ線検査装置１０は、搬入検知センサＳＥと、表示部ＤＰとを備える。 搬入検知センサＳＥは、例えば遮蔽ボックス１５（図１参照）の入口付近に設けられ、荷物ＢＡの搬入を検知する。 表示部ＤＰは、例えば液晶パネルや有機ＥＬパネル等で構成され、制御装置５０における解析に基づく判定結果等を画面に表示する出力装置である。 なお、Ｘ線検査装置１０が対象物検出装置５００の構成要素として機能する場合において、Ｘ線源１１やＸ線検査部１２等は、Ｘ線検査における被検査物である荷物ＢＡについてＸ線撮影を行う撮影部ＰＨとして機能している、と見ることもできる。 制御装置５０は、既述のように、Ｘ線検査装置１０の各部と接続して、これらの動作制御を司るとともに、Ｘ線検査装置１０における検査に際して取得される画像データを含む各種データを解析すべく主制御部６０のほか、各種処理装置を有する。具体的には、図示の例では、Ｘ線照射制御部６１と、Ｘ線データ検出部６２と、画像処理部６３と、記憶部６４と、入力装置としての操作部７０とを備える。なお、Ｘ線検査装置１０に示した出力装置としての表示部ＤＰあるいはこれと同等のものを制御装置５０に設けてもよい。 主制御部６０は、ＣＰＵ等で構成され、Ｘ線検査装置１０を構成する各部の動作や、制御装置５０を構成する上記各部の処理を制御する。さらに、ここでは、上述した対象物画像と背景画像との合成により必要な複数のパターンの学習用画像を生成（形成）する、すなわち学習用データを準備するための各種処理や、準備された学習用データに基づく構造データ等の人工知能（ＡＩ）の生成処理等を行う。言い換えると、制御装置５０が対象物検知部３００として機能するために必要な各種処理を行う。なお、制御装置５０が対象物検知部３００として機能している場合には、主制御部６０は、対象物検出装置５００（対象物検知部３００）の構成要素として、荷物ＢＡといった被検査物における対象物ＯＢ（刃物等）の有無を判定する判定部ＪＤとしても機能する。 Ｘ線照射制御部６１は、コンベア２０により搬送された対象物ＯＢや背景画像用のバッグ等（対象物検出装置５００の構成要素としては荷物ＢＡ）に対し、所定のタイミングでＸ線源１１からＸ線ＲＬを照射させるべく、動作制御を行う。 Ｘ線データ検出部６２は、Ｘ線検査装置１０のうち、Ｘ線ＲＬの照射を受けたＸ線検査部１２における検出結果を受け付け、スキャン画像データとして検出する。すなわち、Ｘ線データ検出部６２は、対象物ＯＢ（または荷物ＢＡ）が搬送されながら１列ずつスキャンしたスキャン画像データの検出を行う。 画像処理部６３は、ＧＰＵ等で構成され、例えば、Ｘ線データ検出部６２からスキャン画像データを繋ぎ合わせて最終的に物体の画像として完成されたＸ線画像の生成（形成）をする。特にここでは、画像生成装置１００の構成要素として動作する場合には、主制御部６０からの指令に従って、対象物ＯＢや背景画像用のバッグ等のＸ線画像（対象物画像や背景画像）を生成したり、生成した画像についての各種加工等を行ったり、対象物画像と背景画像とを合成して学習用画像を生成（形成）したりする。また、対象物検出装置５００の構成要素として動作する場合には、荷物ＢＡについてＸ線画像を生成（形成）したり、生成されたＸ線画像に対して危険物が含まれているかを主制御部６０において判定可能にするための画像処理を行ったりする。つまり、画像処理部６３は、各種画像処理の全般を担う。 記憶部６４は、ストレージデバイス等で構成され、主制御部６０や画像処理部６３等の各部において処理を行うに際して必要となる各種データやプログラムを格納する。また、記憶部６４は、Ｘ線検査装置１０での動作により取得されるＸ線画像や、制御装置５０での解析に基づく判定結果等の各種データを保存（記憶）する。 なお、操作部７０は、キーボードやマウス等の入力装置で構成され、画像生成装置１００あるいは対象物検出装置５００を操作するためのオペレータによる各種指令を受け付ける。すなわち、操作部７０は、オペレータからの指示に従って、制御装置５０（対象物検知部３００）に格納される各種ソフトの起動、初期化、終了等の操作を行う。 図３は、Ｘ線検査装置１０に