検査装置、検査方法、検査プログラムおよび検査システム
【課題】外乱が現れているＸ線撮影画像においても、被測定物に生じている亀裂の位置やその深さを精度良く検出することを目的とする。
【解決手段】本発明は、被測定物のＸ線撮影画像から注目部位を抽出する注目部位抽出部１１と、注目部位の輝度およびその近傍領域の輝度に基づいて、注目部位の特徴量を決定する特徴量決定部１２と、特徴量に応じて、注目部位の亀裂深さを決定する亀裂深さ決定部１３とを具備する検査装置を提供する。
【解決手段】本発明は、被測定物のＸ線撮影画像から注目部位を抽出する注目部位抽出部１１と、注目部位の輝度およびその近傍領域の輝度に基づいて、注目部位の特徴量を決定する特徴量決定部１２と、特徴量に応じて、注目部位の亀裂深さを決定する亀裂深さ決定部１３とを具備する検査装置を提供する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、Ｘ線を用いて被測定物の検査を行う検査装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、被測定物をＸ線撮影し、この撮影画像から被測定物に生じた亀裂やその深さを検出する技術が知られている。
例えば、特許文献１には、ワーク開裂溝の残肉厚さを検査する装置が開示されている。上記特許文献１には、被測定物であるワークをＸ線撮影し、このＸ線撮影画像から溝部の濃淡を求め、この濃淡の情報に基づいて溝の深さを判定する技術が開示されている。
【特許文献１】特開２００５−１１４６２８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、例えば、ガスタービンなどに用いられるボイラチューブの肉厚検査においては、ボイラチューブの内壁にリブと呼ばれる補強部材が螺旋状に形成されている。このため、上述した特許文献１の発明を単にボイラチューブの肉厚検査に適用したのでは、リブが外乱としてＸ線撮影画像に表れてしまい、ボイラチューブに生じている亀裂の位置、深さを精度良く測定することができないという問題があった。より具体的には、リブがあるところと無いところとで、Ｘ線撮影画像内における背景の輝度が異なることから、リブがあるところに生じた亀裂と、リブが無いところに生じた亀裂とに輝度の統一性が無く、亀裂の位置を検出することが困難であり、また、その深さを精度良く計測することができないという問題があった。
【０００４】
本発明は、上記問題を解決するためになされたもので、外乱が現れているＸ線撮影画像においても、被測定物に生じている亀裂の位置やその深さを精度良く検出することのできる検査装置、検査方法、検査プログラム、および検査システム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】
【０００５】
上記課題を解決するために、本発明は以下の手段を採用する。
本発明は、被測定物のＸ線撮影画像から注目部位を抽出する注目部位抽出手段と、前記注目部位の輝度およびその近傍領域の輝度に基づいて、注目部位の特徴量を決定する特徴量決定手段と、前記特徴量に応じて、前記注目部位の亀裂深さを決定する亀裂深さ決定手段とを具備する検査装置を提供する。
【０００６】
このような構成によれば、注目部位抽出手段により被測定物のＸ線撮影画像から注目部位が抽出され、この注目部位の輝度およびその近傍領域の輝度に基づいて注目部位の特徴量が特徴量決定手段によって決定されることとなるので、特徴量は常に注目部位とその近傍領域の輝度とを考慮して求められることとなる。従って、Ｘ線撮影画像内で背景の輝度が一定でない場合にも、その背景の輝度を考慮した特徴量を求めることが可能となる。よって、この特徴量を用いて注目部位の亀裂深さを求めることにより、信頼度の高い亀裂深さを求めることが可能となる。
【０００７】
上記検査装置において、前記注目部位抽出手段は、亀裂が発生していると推定される領域を候補領域として抽出する第１の抽出手段と、前記候補領域において、輝度が閾値以下の領域を注目部位として抽出する第２の抽出手段とを具備することとしても良い。
【０００８】
このような構成によれば、第１の抽出手段によって亀裂が発生していると推定される領域が候補領域として強調され、第２の抽出手段によって、候補領域において輝度が閾値以下の領域が注目部位として抽出されるので、効率的に注目部位を抽出することが可能となる。
【０００９】
上記検査装置において、前記被測定物がボイラチューブである場合は、前記第１の抽出手段を、輝度の低い画素が前記ボイラチューブの周方向に連続している領域を前記候補領域として抽出するフィルタとしても良い。
【００１０】
本願の発明者らは、ボイラチューブにおいて、周方向に亀裂が発生しやすいことを発見し、上記第１の抽出手段として、輝度の低い画素が周方向に連続している領域を候補領域として抽出するフィルタを採用した。これにより、周方向に発生している亀裂部分を候補領域として効率よく抽出することが可能となる。また、亀裂部位に重畳される背景の輝度状況に関係なく、亀裂部位を候補領域として効果的に抽出することが可能となる。
上記フィルタとしては、例えば、縦長の構造要素によるモルフォロジーフィルタや、横長の微分フィルタなどを採用することとしても良い。
【００１１】
上記検査装置において、前記被測定物がボイラチューブである場合は、前記第１の抽出手段を、横長楕円の領域において内部に行くほど輝度が低くなる領域を前記候補領域として抽出するフィルタとしても良い。
【００１２】
本願の発明者らは、ボイラチューブにおいて、周方向に亀裂が発生しやすいことを発見し、上記第１の抽出手段として、横長楕円の領域において内部に行くほど輝度が低くなる領域を前記候補領域として抽出するフィルタを採用した。これにより、周方向に発生している亀裂部位、より具体的には、中心部ほど亀裂の深さが深くなっている亀裂部位を候補領域として効率よく抽出することが可能となる。また、亀裂部位に重畳される背景の輝度状況に関係なく、亀裂部位を候補領域として効果的に抽出することが可能となる。
上記フィルタとしては、例えば、アイリスフィルタを変更し、勾配フィルタマスクとアイリスフィルタマスクの形状を横長楕円とした横長アイリスフィルタを採用することとしても良い。このように、勾配フィルタマスクとアイリスフィルタマスクの形状を横長楕円とした横長アイリスフィルタを採用することにより、勾配の特徴までも考慮して候補領域を強調させることができる。
【００１３】
上記検査装置において、前記第２の抽出手段は、前記候補領域において、輝度が予め設定されている固定閾値以下の領域を前記注目部位として抽出することとしても良い。
【００１４】
候補領域において、輝度が予め設定されている固定閾値以下の領域を注目部位として抽出するので、注目部位を効率的に抽出することが可能となる。
【００１５】
上記検査装置において、前記第２の抽出手段は、前記候補領域において、輝度が前記候補領域全体の輝度から統計的に算出される適応型閾値以下の領域を前記注目部位として抽出することとしても良い。
【００１６】
候補領域において、輝度が前記候補領域全体の輝度から統計的に算出される適応型閾値以下の領域を注目部位として抽出するので、注目部位を効率的に抽出することができるとともに、注目部位に重畳されている背景の輝度が局所的に異なっている場合でも、背景の輝度に影響されることなく、注目部位を抽出することが可能となる。
【００１７】
上記検査装置において、前記特徴量決定手段は、前記注目部位の輝度と前記近傍領域の輝度の差分を特徴量として決定することとしても良い。
【００１８】
注目部位の輝度と近傍領域の輝度の差分を特徴量として決定するので、Ｘ線撮影画像内で背景の輝度が一定でない場合にも、背景の輝度変化の影響を排除し、亀裂の深さに対応した特徴量を求めることが可能となる。これにより、亀裂深さの検出精度を向上させることが可能となる。
【００１９】
上記検査装置において、前記被測定物が管状であり、その内壁には螺旋構造のリブが形成されていた場合において、前記特徴量決定手段は、前記Ｘ線撮影画像を分析することにより、前記管壁を平面状に展開した展開画像を作成し、該展開画像において、リブが重なっている部位、リブがある部位、リブがない部位に区分し、区分した各部位に対応して予め設定されている基準輝度と前記注目部位の輝度とに基づいて前記注目部位の特徴量を算出することとしても良い。
【００２０】
被測定物が管状であり、さらにその内壁に螺旋構造のリブが形成されている場合には、リブがある部分とない部分、また、リブが交差する部分とで、注目部位の背景の輝度が異なることとなる。この場合において、上記構成によれば、Ｘ線撮影画像を分析することにより、管壁を平面状に展開した展開画像を作成し、該展開画像において、リブが重なっている部位、リブがある部位、リブがない部位に区分し、区分した各部位に対応して予め設定されている基準輝度と注目部位の輝度とに基づいて注目部位の特徴量を算出するので、リブの影響による背景の輝度変化を排除することができ、亀裂深さに応じた特徴量を求めることが可能となる。これにより、亀裂深さの検出精度を向上させることが可能となる。
【００２１】
上記検査装置において、前記被測定物が管状である場合に、前記亀裂深さ決定手段は、前記被測定物の周方向における前記注目部位の位置に基づいて、前記注目部位の亀裂深さを決定することとしても良い。
【００２２】
被測定物が管状である場合、管の端部か中央部分かに応じて肉厚が異なることとなる。上記構成によれば、注目部位が管の端部に位置するか、あるいは中央部分に位置するかによって注目部位の亀裂深さを決定するので、管に発生した亀裂の深さ検出精度を更に向上させることができる。
【００２３】
上記検査装置において、前記亀裂深さ決定手段は、前記注目部位の形状を考慮して前記注目部位の亀裂深さを決定することとしても良い。
【００２４】
注目部位の輝度だけでなく、注目部位の形状をも考慮して亀裂深さを求めることとしたので、注目部位の亀裂深さの検出精度を更に向上させることが可能となる。
【００２５】
上記検査装置は、ボイラチューブの肉厚検査に利用されて好適なものである。
【００２６】
本発明は、被測定物に対してＸ線を照射するＸ線照射手段と、前記被測定物を介して前記Ｘ線照射装置と反対側に配置され、前記被測定物のＸ線情報を蓄積する放射線測定手段と、前記放射線測定手段に蓄積されたＸ線情報を読み出し、画像データを形成する読取処理手段と、読取処理手段により処理された前記被測定物のＸ線撮影画像から注目部位を抽出する注目部位抽出手段と、前記注目部位の輝度およびその近傍領域の輝度に基づいて、注目部位の特徴量を決定する特徴量決定手段と、前記特徴量に応じて、前記注目部位の亀裂深さを決定する亀裂深さ決定手段とを具備する検査システムを提供する。
【００２７】
本発明は、被測定物のＸ線撮影画像から注目部位を抽出する注目部位抽出過程と、前記注目部位の輝度およびその近傍領域の輝度に基づいて、注目部位の特徴量を決定する特徴量決定過程と、前記特徴量に応じて、前記注目部位の亀裂深さを決定する亀裂深さ決定過程とを具備する検査方法を提供する。
【００２８】
本発明は、被測定物のＸ線撮影画像から注目部位を抽出する注目部位抽出処理と、前記注目部位の輝度およびその近傍領域の輝度に基づいて、注目部位の特徴量を決定する特徴量決定処理と、前記特徴量に応じて、前記注目部位の亀裂深さを決定する亀裂深さ決定処理とをコンピュータに実行させるための検査プログラムを提供する。
【発明の効果】
【００２９】
本発明によれば、外乱が現れているＸ線撮影画像においても、被測定物に生じている亀裂の位置やその深さを精度良く検出することができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
以下に、本発明に係る検査システムの一実施形態について、図面を参照して説明する。
本実施形態では、被測定物として、管内部にリブと呼ばれる補強部材が形成されているボイラチューブを例に挙げ、このボイラチューブに生じた亀裂や腐食の位置ならびにその深さを計測する場合について説明する。なお、検査対象となるチューブには、ベア管と呼ばれるリブのない管もある。その場合には，本出願のリブ認識やリブ影響の補正などの部分が不要になるだけであり、その他の基本的な処理はベア管でも同様に有効である。
【００３１】
図１は、本実施形態に係る検査システムの概略構成を示したブロック図である。図１に示すように、本実施形態に係る検査システムは、Ｘ線撮影を用いて被測定物の検査を行うものである。近年、Ｘ線撮影写真に代わる新しいデジタルＸ線画像システムとして、イメージングプレート（Imaging Plate）の開発が進められている。このイメージングプレートとは、従来の写真フィルムに代わるＸ線情報記録媒体であり、写真フィルムに比べて、放射線に対する感度が高く、また、撮像した情報を消去することが可能であるため、繰り返し使用することができるという利点を有する。また、デジタル信号としてＸ線情報を取り出すことができるので、コンピュータによる処理がしやすいなどの利点がある。本実施形態では、このイメージングプレートを用いてＸ線撮影画像を作成し、このＸ線撮影画像を用いて、主に画像処理によって被測定物の検査を行うものである。
【００３２】
図１に示すように、本実施形態に係る検査システムは、被測定物であるボイラチューブ１に対してＸ線を照射するＸ線照射装置（Ｘ線照射手段）２と、ボイラチューブ１を介してＸ線照射装置２と反対側に配置され、ボイラチューブ１のＸ線情報を蓄積するイメージングプレート（放射線測定手段）３と、イメージングプレート３に蓄積されたＸ線情報を読み出し、画像データを形成するＣＲ（Computed Radiography）システム４と、ＣＲシステム４によって作成されたボイラチューブ１のＸ線撮影画像を用いてボイラチューブ１の腐食・亀裂検査を行う検査装置５と、検査装置５による検査結果を表示する表示装置６とを備えている。
【００３３】
上記ＣＲシステム４は、イメージングプレート３に蓄積されたＸ線情報を画像として取り出すイメージングシステムであり、近年開発が進められている公知のシステムである。具体的には、ＣＲシステム４は、Ｘ線画像情報をイメージングプレート３が受けたＸ線量に比例する発光として読み取り、量子化し、ヒストグラム（頻度曲線）を生成することにより、ボイラチューブ１のＸ線撮影画像を作成する。
【００３４】
検査装置５は、本発明の主たる特徴部分であり、図２に示すように、注目部位を抽出する注目部位抽出部（注目部位抽出手段）１１と、注目部位の輝度およびその近傍領域の輝度に基づいて、注目部位の特徴量を決定する特徴量決定部（特徴量決定手段）１２と、特徴量に応じて注目部位の亀裂深さを決定する亀裂深さ決定部（亀裂深さ決定手段）１３と、ボイラチューブの亀裂の位置、およびその深さを視覚化した画像データを作成し、表示装置に表示する表示制御部１４とを備えている。
【００３５】
上記検査装置５は、例えば、ＣＰＵ（中央演算装置）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）等を備えるコンピュータシステムを内蔵している。上述の各部の機能を実現するための一連の処理手順は、プログラムの形式でＲＯＭ等のコンピュータ読取可能な記録媒体に記録されており、このプログラムをＣＰＵがＲＡＭ等に読み出して、情報の加工・演算処理を実行することにより、上記注目部位抽出部１１、特徴量決定部１２、亀裂深さ決定部１３、表示制御部１４などの機能が実現される。
【００３６】
上記注目部位抽出部１１は、亀裂が発生していると推定される領域を候補領域として抽出する第１の抽出部（第１の抽出手段）１６と、候補領域において、強調画像の成分の閾値以上を注目部位として抽出する第２の抽出部（第２の抽出手段）１７とを備えている。
ここで、後述する注目部位抽出部１１によって実現される処理は、ボイラチューブの軸方向が画像の縦方向として入力されることを前提としているが、仮にボイラチューブが傾いている場合でも、注目部位抽出部１１の前処理として、ボイラチューブ画像の傾き補正処理を追加することで、様々な傾きのボイラチューブに対応可能となる。その具体的な処理方法としては、例えば、ソーベルフィルタ等の微分フィルタにより管外部もしくは管内部の境界のエッジを強調し、固定閾値や適応閾値により２値化する。そして、２値化したエッジを用いて、ハフ変換や最小二乗法により管の傾きを抽出し、傾き補正を行う。
【００３７】
上記第１の抽出部１６としては、例えば、輝度の低い画素がボイラチューブの周方向に連続している領域を候補領域として抽出するフィルタを採用することができる。
このような特徴を有するフィルタとしては、例えば、縦長の構造要素によるモルフォロジーフィルタや、横長の微分フィルタなどを採用することが可能である。
モロフォルジーフィルタは、対象図形に構造要素を用いて非線形演算を行うものであり、Dilation、Erosion、Closing、Openingの４つの基本演算がある。本実施形態では、構造要素として縦に連続する複数の画素を用いて、ClosingまたはOpeningの基本演算を行った画像と、原画像の差分画像を作成することにより、縦方向に構造要素の画素数よりも、短い周期で輝度が変化している領域の強調を行うこととしている。このような処理により、構造要素よりも周期が短い（幅が狭い）亀裂を抽出可能となる。
【００３８】
微分フィルタは、明るさが変化している箇所を輪郭として抽出するフィルタとして知られているが、本実施形態では、横長の微分フィルタを用いることにより、縦方向に輝度変化が水平方向に連続する領域を抽出することとしている。これにより、輝度が低下する亀裂の画素と亀裂でない周囲の画素との境界で、かつ横方向(ボイラチューブの周方向)に亀裂が連続する領域をうまく検出することができ、その結果、亀裂部分を候補領域としてエッジ抽出することが可能となる。すなわち、このフィルタを用いることで、リブの境界で輝度が変化する領域を強調せずに、亀裂だけをうまく強調することが可能となる。
【００３９】
また、上記第１の抽出部１６の他の態様としては、例えば、横長楕円の領域において内部に行くほど輝度が低くなる領域を候補領域として抽出するフィルタを採用することが可能である。
このような特徴を有するフィルタとしては、例えば、アイリスフィルタを変更し、アイリスフィルタの形状を横長楕円とした横長アイリスフィルタを採用することとが可能である。
【００４０】
アイリスフィルタとは、注目点の近傍にマスク領域を定め、その内部の点における勾配ベクトルがどの程度注目点に集中しているのかという集中度を出力するフィルタである。本実施形態では、ボイラチューブの周方向に発生する亀裂発生部位が内部に向かうほどに輝度が低くなるという特質を活かし、アイリスフィルタの集中度が「−１」となる領域を亀裂が発生していると推定される部位、つまり、候補領域として抽出する。
具体的には、図３に示すように注目画素を中心に横長楕円を仮定し、横長楕円内にある各画素に対し、各画素と注目画素とを結ぶ直線Ｒと、その画素における勾配ベクトルのなす角θを求め、角度θの余弦の平均値を求めることにより、勾配ベクトルの集中度を算出する。ここで、全ての画素が中心と正反対の方向を向いている場合は、勾配ベクトルの集中度が「−１」となる。したがって、アイリスフィルタの出力が「−１」または「−１」に近い値となる領域を抽出することによって、亀裂が発生していると推定される部位である候補領域を容易に抽出することが可能となる。
このように、アイリスフィルタを用いることで、勾配の特徴までも考慮して候補領域を抽出することが可能となる。
また，上記第１の抽出部１６の他の態様としては、例えば、ソーベル微分等の微分フィルタと、後述する〔手法１−５〕を組み合わせたものを採用することが可能である。この方法では、まず、微分フィルタによりエッジを強調し、固定閾値か適応閾値により２値化する。次に、〔手法１−５〕にてリブ境界位置を抽出する。そして、エッジ画像のうち、リブ境界に当たる画素は０とする。これにより、微分フィルタによるエッジ強調処理で強調されるリブ境界のエッジをうまく除去することが可能となり、横方向（ボイラーチューブの周方向）の亀裂のみを抽出できる。
【００４１】
図２に戻り、注目部位抽出部１１の第２の抽出部１７は、上記第１の抽出部１６によって抽出された候補領域において、強調画像の成分が閾値以上の領域を注目部位として抽出する。ここで、閾値としては、予め設定されている固定閾値を用いることとしても良いし、或いは、候補領域全体の輝度から統計的に算出される適応型閾値を用いることとしても良い。
固定閾値を用いることにより、注目部位を効率的に抽出することが可能となる。また、適応型閾値を用いることにより、注目部位の背景の輝度が場所毎に異なっている場合でも、背景の輝度に影響されることなく、注目部位を確実に抽出することが可能となる。
【００４２】
特徴量決定部１２は、注目部位の輝度およびその近傍領域の輝度に基づいて、注目部位の特徴量を決定する。特徴量の決定手法については、以下の手法１−１乃至手法１−５のいずれかを採用することができる。以下、各特徴量の決定手法について詳しく説明する。
【００４３】
〔手法１−１〕
まず、図４に示すように、注目部位２０として抽出された全ての画素とその近傍画素を含むように外枠２１を設定する。続いて、外枠２１の上下辺における代表画素ａ，ｂおよび左右辺における代表画素ｃ，ｄをそれぞれ設定し、これら代表画素ａ，ｂ，ｃ，ｄの輝度の平均を算出し、これを背景輝度Ａとする。
続いて、注目部位２０内の平均輝度Ｂを算出し、注目部位２０の平均輝度Ｂと上記背景輝度Ａとの差分を算出し、この差分を特徴量とする。
【００４４】
〔手法１−２〕
手法１と同様の手順により、背景輝度Ａを算出する。
続いて、注目部位２０内において最小輝度Ｃを抽出し、この最小輝度Ｃと背景輝度Ａとの差分を算出し、この差分を特徴量とする。
【００４５】
〔手法１−３〕
手法１と同様の手順により、背景輝度Ａを算出する。
続いて、注目部位２０内における標準偏差σを算出する。次に、注目部位２０内における最小輝度Ｃを抽出し、この最小輝度Ｃに標準偏差σの３倍の値を乗算することにより、注目部位２０の代表輝度Ｄを算出する。続いて、注目部位２０の代表輝度Ｄと背景輝度Ａとの差分を算出し、この差分を特徴量とする。
【００４６】
〔手法１−４〕
図５に示すように、手法１と同様の手順により外枠２１を設定する。
続いて、外枠２１内において縦列毎に画素の輝度を比較し、縦列毎に最大輝度と最小輝度とを抽出し、更に、これらの差分（最大輝度−最小輝度）を求める。これにより、外枠２１を構成する縦列の数だけ差分が求められる。次に、これら求めた差分の中から最大値を求め、これを特徴量とする。
【００４７】
〔手法１−５〕
上述のように、ボイラチューブ１の管の内壁にはリブと呼ばれる補強部材が螺旋状に形成されているため、このボイラチューブ１のＸ線撮影画像には、図６の上段に示すように、螺旋状のリブＲａ、Ｒｂが背景として写ることとなる。本手法では、このような螺旋状のリブが背景として映し出されているＸ線撮影画像を分析することにより、図６の下段に示すように、管壁を平面状に展開した展開画像を作成する。展開画像に微分フィルタ処理を施してエッジ強調を行った後、ハフ変換でリブがある部位とリブがない部位の境界線の候補となる直線を抽出する。その後、直線同士の距離は一定であるという情報等を用いて、最も適した直線をリブの境界線として抽出し、リブが重なっている部位ｆ、リブがある部位ｇ、リブがない部位ｈに区分する。また、本手法において、特徴量決定部１２は、各区分における背景輝度の情報を保有しており、各注目部位が抽出された場所の区分に応じた背景輝度を読み出し、読み出した背景輝度と当該注目部位２０の代表輝度との差分を算出し、この差分を特徴量として設定する。抽出したリブ境界線上に当たる画素を計算から除外して、リブの影響で計算の難しい部分の影響を除去することも可能である。上記注目部位の代表輝度は、例えば、最小輝度、平均輝度、最小輝度に標準偏差σの３倍を乗じた値などを採用することが可能である。
【００４８】
上述した手法１−１乃至１−５のいずれかの手法を用いて、特徴両家底部１２により注目部位の特徴量が求められると、この特徴量の情報は亀裂深さ決定部１３に転送られる。
亀裂深さ決定部１３は、上述するような特徴量決定部１２によって求められた特徴量に応じて、注目部位の亀裂深さを決定する。
注目部位の亀裂深さの決定手法については、以下の手法２−１乃至手法２−５のいずれかを採用することができる。以下、各亀裂深さの決定手法について詳しく説明する。
【００４９】
〔手法２−１〕
まず、亀裂深さ決定部１３は、図７に示すように、予め特徴量と亀裂深さとが対応付けられたルックアップテーブルを備えている。亀裂深さ決定部１３は、このルックアップテーブルを用いて、上記特徴量決定部１２によって求められた特徴量に対応する亀裂深さを取得することにより、当該注目部位における亀裂深さを決定する。なお、ルックアップテーブルに代えて、以下の（１）式に示されるような関数式を保有しており、この関数式を用いて亀裂深さを算出することとしても良い。
Ｌ＝α＊ｋ＋β （１）
上記（１）式において、Ｌは亀裂深さ、αおよびβは定数、ｋは特徴量である。
【００５０】
〔手法２−２〕
Ｘ線撮影画像の輝度は、Ｘ線の透過率に依存する。ボイラチューブ１のように管状の被測定物の場合、図８に示すように、管の中心を通る場合と、管の端を通る場合とでは、管の肉厚が異なるため、Ｘ線透過率が異なり、同じ亀裂が生じていたとしてもその輝度は異なることとなる。
具体的には、図１６に示すように、Ｘ線透過率は肉厚に対して非線形に変化することが知られている。ここで、図１７に、イメージングプレートとＸ線フィルムにおけるＸ線透過率と画像上の輝度との関係を示す。図１７に示すように、イメージングプレートは、Ｘ線透過率と画像上の輝度において線形性が高いが、Ｘ線フィルムは、Ｘ線透過率と画像上の輝度においても非線形の関係となる。したがって、肉厚と画像上の輝度との関係は、図１８に示すように、イメージングプレート、Ｘ線フィルムのいずれにおいても、非線形性を有することとなり、図１９に示すように、肉厚毎に、単位厚さの変化に対する輝度差（本発明で、特徴量として求めているものであり、グラフの傾きに相当する）も異なることとなる。このことから、本手法では、管の肉厚を考慮に入れて亀裂深さを求めることにより、更なる測定精度の向上を図ることとしている。
【００５１】
まず、被測定物であるボイラチューブ１の実際の検査の前段階として、ボイラチューブ１と同一材料で作成された試験用ボイラチューブ１の周方向の各位置ｘ１、ｘ２、ｘ３等（図８参照）に、さまざまな深さの亀裂を人為的に形成し、この試験用ボイラチューブに対して実検査と略同一の条件化でＸ線照射することで、Ｘ線照射画像を取得する。このＸ線照射画像は、各位置に形成された亀裂の深さに応じた輝度を持つ画像となる。この画像から位置ｘ１、ｘ２、ｘ３と、輝度と、亀裂の深さとを対応付けるマップを作成し、このマップを保有する。
【００５２】
図９に、位置、輝度、及び亀裂の深さを対応付けたマップの一例を示す。図９において、横軸は管の周方向における位置、縦軸は特徴量（輝度）を示している。また、この図９においては、亀裂の深さが０ｍｍ、０．５ｍｍ、１．０ｍｍ、１．５ｍｍにおいて、位置と特徴量とを対応付ける特性曲線が描かれている。
【００５３】
次に、実検査において、亀裂深さ決定部１３は、上述した注目部位抽出部１１によって抽出された各注目部位の管の周方向における位置情報および上記特徴量決定部１２によって決定された特徴量を取得すると、図９に示したマップを用いて、位置と特徴量とに対応する曲線を特定し、この曲線から亀裂深さを求める。これにより、管の肉厚を考慮して、亀裂の深さを求めることが可能となるので、計測精度を更に向上させることが可能となる。
【００５４】
なお、亀裂深さ決定部１３は、図９に示したマップに代えて、図８に示した輝度と亀裂深さとを対応付けたルックアップテーブルを管の周方向の位置毎に保有していても良い。注目部位の位置を抽出する方法としては、例えば、次のような方法がある。まず、図２０に示すように、ｘ軸方向に輝度の総和をとり（濃淡画像の輝度値をx軸方向に足し込む）、適当に設定した初期中心から左側と右側で総和がＭＡＸとなる位置を抽出する（図２０における左ＭＡＸと右ＭＡＸ）。その２点の中点を原点とすることで、注目亀裂の位置が原点から何画素離れているかを求める。そして、現在の解像度（距離／画素）より、管のどの位置に亀裂があるかを求め、ルックアップテーブルを切り替える。尚、ここではＭＡＸをとる場合を説明したが、管外部の輝度総和が立ち上がる位置もしくは、管内部の輝度総和が立ち上がる位置等を選んでも良い。また、解像度が不明のときは、左右の選ばれた位置の実際の距離から解像度を求めても良い。この場合、注目部位の位置情報によって特定されるルックアップテーブルを用いて、特徴量に対応する亀裂の深さを得る。
【００５５】
〔手法２−３〕
被測定物であるボイラチューブ１を検査する場合、図１０に示すように、ボイラチューブ１とＸ線照射装置（図示せず）との間に他の部材（以下、「障害部材」という。）が介在する場合がある。本手法は、このような場合に、障害部材３０による外乱の影響を除去することが可能な亀裂深さの決定手法である。
【００５６】
まず、被測定物であるボイラチューブ１の実際の検査の前段階として、ボイラチューブ１とＸ線照射装置（図示せず）との間に介在する障害部材３０のみを取り出し、この障害部材３０のみに対して実検査と略同一の条件化でＸ線を照射することで、障害部材３０のＸ線照射画像を取得する。これにより、障害部材３０のＸ線透過率に応じた輝度を既知の情報として取得できる。亀裂深さ決定部１３は、このようにして取得した障害部材３０の輝度情報を輝度補正量として保有する。なお、上記障害部材を取り出すことができない場合には、障害部材３０と同一の厚さ、且つ、同一の材料で形成された代替品を用いて、上記輝度補正量を求める。
【００５７】
次に、実検査において、亀裂深さ決定部１３は、上述した特徴量決定部１２によって決定された特徴量を取得すると、この特徴量に上記輝度補正量を加算することで、特徴量決定部１２によって求められた特徴量を補正する。そして、補正後の特徴量と、図８に示した上記手法１のルックアップテーブルを用いて、亀裂深さを得る。
なお、上記特徴量に輝度補正量を加算する手法に代えて、図１１に示すように、手法１のルックアップテーブルを輝度補正量に相当する分だけ平行移動させて、平行移動後の特性直線と特徴量決定部１２により決定された特徴量とを用いて亀裂深さを得ることとしても良い。
【００５８】
〔手法２−４〕
上述の亀裂深さ決定方法では、注目部位における輝度情報のみを用いて亀裂深さを決定していたが、本手法では、注目部位の形状、特に、亀裂の開口幅および長さをも考慮して亀裂深さを求める。
図１２は、亀裂の開口幅が広い場合の注目部位の輝度変化を示している。この輝度特性において、中央部は真の深さの輝度値を示しているが、上下端は、周辺領域の輝度の影響を受けて多少明るめになる傾向がある。図１３は、亀裂の開口幅が狭い場合の注目部位の輝度変化を示しており、上下端だけでなく、中央部についても真の深さの輝度値に比べて、かなり高めの値を示す傾向がある。これは、開口幅が狭いと、中央部における輝度も周辺領域の輝度の影響を受けて明るめになることが考えられる。
【００５９】
また、上記亀裂の開口幅だけではなく、開口部の長さによっても輝度が変化する傾向がある。したがって、本手法では、亀裂深さを決定付けるための要素として、上記注目部位の開口幅および長さを取り入れた関数式を作成し、この関数式を用いて亀裂深さを求めることとする。
【００６０】
具体的には、以下に示される（２）式の関数式を用いて、亀裂深さを求める。
Ｌ＝α１＊k＋α２＊ｗ＋α３＊ｌ＋β （２）
上記（２）式において、Ｌは注目部位の亀裂深さ、ｋは特徴量、ｗは開口幅、ｌは長さ、α１、α２、α３およびβは定数である。この定数に関しては重回帰分析により求める。
亀裂深さ決定部１３は、実検査時において、上述した注目部位抽出部１１によって抽出された各注目部位の情報と特徴量決定部１２によって決定された特徴量とを取得すると、注目部位の形状から注目部位の長さｌと開口幅ｗを測定し、この長さｌ、開口幅ｗおよび特徴決定部から取得した特徴量ｋとを上記（２）式に代入することにより、亀裂深さＬを得る。
【００６１】
〔手法２−５〕
上記手法２−１乃至２−４においては、直線で示される関係式に基づいて亀裂深さを求めていたが、実際には、図１４に示すように、輝度と亀裂深さとを一次関数式で表すことが難しい場合もある。
本手法では、例えば、上記関係式を得るために用いたサンプリングデータや、上記ルックアップテーブルを作成するために用いたサンプリングデータに基づいて、図１５に示すような高次の関数式で表される曲線を作成し、この曲線で表された特性を持つルックアップテーブルを用いて亀裂深さを得る。
高次の関数式の作成手法としては、例えば、２次式により曲線近似する方法、或いは、ニューラルネットにより曲線近似する方法などが挙げられる。特に、ニューラルネットによる曲線近似では、何次式がわからない場合に有効である。
【００６２】
上述のように、亀裂深さ決定部１３によって、各注目部位における亀裂深さが決定されると、ボイラチューブ１の全体における各注目部位の位置情報およびその亀裂深さの情報が表示制御部１４に出力される。表示制御部１４は、ボイラチューブ１を模式的にあらわした画像上に、今回の検査によって抽出された注目部位に基づく亀裂を書き込み、更に、その亀裂部分に深さに応じた着色を施した画像データを作成し、これを表示装置６に表示する。
【００６３】
これにより、表示装置６に表示されたボイラチューブ１の模式図をオペレータが確認することで、どの部分にどのような深さの亀裂が生じているのかを容易に把握することが可能となる。
【００６４】
次に、上述した本実施形態に係る検査システムにおける作用を説明する。
まず、被測定物であるボイラチューブ１の近傍にＸ線照射装置２を配置し、ボイラチューブ１を介してＸ線照射装置２と反対側にイメージングプレート３を配置した状態で、Ｘ線照射装置２からＸ線がボイラチューブ１に照射されることにより、ボイラチューブ１のＸ線情報がイメージングプレート３に蓄積される。
【００６５】
イメージングプレート３に蓄積されたＸ線情報は、ＣＲ装置４によって読み出され、画像データが作成されて、検査装置５に転送される。検査装置５に転送されたボイラチューブ１のＸ線撮影画像は、検査装置５内の注目部位抽出部１１に入力される。注目部位抽出部１１では、注目部位抽出部１１内の第１の抽出部１６によって亀裂が発生していると推定される領域が候補領域として抽出され、この候補領域の情報が第２の抽出部１７に転送される。第２の抽出部１７では、閾値以下の輝度を有する領域が注目部位として抽出され、注目部位の情報が特徴量決定部１２に転送される。
【００６６】
特徴量決定部１２では、注目部位の輝度およびその近傍領域の輝度に基づいて、上記手法１−１乃至１−５のいずれかの手法により注目部位における特徴量が決定され、この特徴量が亀裂深さ決定部１３に転送される。亀裂深さ決定部１３では、特徴量決定部１２によって決定された特徴量と、注目部位抽出部１１によって抽出された注目部位の位置などに基づいて、上述した手法２−１乃至２−５のいずれかの手法を用いて、各注目部位の亀裂深さが求められる。
【００６７】
亀裂深さ決定部１３によって求められた注目部位の亀裂深さの情報は、その亀裂部位の基地情報とともに表示制御部１４に転送され、表示制御部１４によって表示用の画像データが作成されて表示装置６に表示される。
これにより、表示装置６の表示画面をオペレータが確認することにより、ボイラチューブの全体における亀裂の発生箇所やその亀裂の深さが容易に把握することが可能となる。このようにして、ボイラチューブ１の寿命などを把握するのに有効な情報をオペレータに提供することが可能となる。
【００６８】
以上述べてきたように、本実施形態に係る検査システムによれば、注目部位抽出部１１により被測定物のＸ線撮影画像から注目部位が抽出され、この注目部位の輝度およびその近傍領域の輝度に基づいて注目部位の特徴量が特徴量決定部１２によって決定されることとなるので、特徴量は常に注目部位とその近傍領域の輝度とを考慮して求められることとなる。従って、本実施形態に係る被測定物のように、リブの影響によってＸ線撮影画像内で背景の輝度が一定でない場合にも、その背景の輝度を考慮した特徴量を求めることが可能となる。よって、この特徴量を用いて注目部位の亀裂深さを求めることにより、信頼度の高い亀裂深さを検出することができるという効果を奏する。
【００６９】
以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。
例えば、上述の実施形態においては、イメージングプレートを用いた例を示したが、これに限定されない。例えば、Ｘ線フィルムをフィルムスキャナーでデジタル情報としたものを検査装置に読み込むことで、上述の検査方法を実現させることとしても良い。
【００７０】
また、上述の実施形態においては、特徴量決定部１２における特徴量の決定手法を手法１−１から１−５として例示して説明したが、特徴量決定部１２は、これらの手法のいずれかを用いて特徴量を決定する機能を備えていれば足りる。なお、これら複数の手法によって特徴量を決定する機能を備えていてもかまわない。
同様に、亀裂深さ決定部１３についても、亀裂深さ決定手法として手法２−１から２−５を例示して説明したが、亀裂深さ決定部１３は、これらの手法のいずれかを用いて亀裂深さを決定する機能を備えていれば足りる。なお、これら複数の手法によって亀裂深さを決定する機能を備えていてもかまわない。
【００７１】
また、本発明の検査システムは、上述のボイラチューブ１の検査に適用されるだけでなく、さまざまな分野において利用されて好適なものである。特に、背景の輝度が変化するような被測定物においては、背景などの外乱による影響を排除し、亀裂の深さを正確に測定することが可能となるので、大きなメリットを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１】本発明の一実施形態に係る検査システムの概略構成図である。
【図２】本発明の検査装置の概略構成を示した図である。
【図３】アイリスフィルタの一例について説明するための図である。
【図４】特徴量決定部によって実行される特徴量の決定手法１−１について説明するための図である。
【図５】特徴量決定部によって実行される特徴量の決定手法１−４について説明するための図である。
【図６】特徴量決定部によって実行される特徴量の決定手法１−５について説明するための図である。
【図７】亀裂深さ決定部によって実行される亀裂深さの決定手法２−１で用いられるルックアップテーブルの一例を示した図である。
【図８】管の周方向における位置と肉厚との関係を示した図である。
【図９】位置、輝度、及び亀裂の深さを対応付けたマップの一例を示す。
【図１０】ボイラチューブ１とＸ線照射装置との間に障害部材が介在する場合を示した図である。
【図１１】亀裂深さ決定部によって実行される亀裂深さの決定手法２−３で用いられるルックアップテーブルの一例を示した図である。
【図１２】亀裂の開口幅が広い場合の注目部位の輝度変化を示した図である。
【図１３】亀裂の開口幅が狭い場合の注目部位の輝度変化を示した図である。
【図１４】輝度と亀裂深さとを一次関数式で表すことが難しい場合を示した図である。
【図１５】高次の関数式で表される特性曲線を示したルックアップテーブルの一例である。
【図１６】被測定物の肉厚とＸ線透過率との関係を示した図である。
【図１７】Ｘ線透過率と画面上の輝度との関係をイメージングプレートおよびＸ線フィルムの双方について示した図である。
【図１８】被測定物の肉厚と画面上の輝度との関係をイメージングプレートおよびＸ線フィルムの双方について示した図である。
【図１９】被測定物の肉厚と輝度との関係において、肉厚が大きくなるほど、単位輝度差に相当する肉厚が大きくなることを示す図である。
【図２０】注目部位の位置を抽出する方法の一例を説明するための図である。
【符号の説明】
【００７３】
１ ボイラチューブ
２ Ｘ線照射装置
３ イメージングプレート
４ ＣＲシステム
５ 検査装置
６ 表示装置
１１ 注目部位抽出部
１２ 特徴量決定部
１３ 亀裂深さ決定部
１４ 表示制御部
１６ 第１の抽出部
１７ 第２の抽出部
２０ 注目部位
２１ 外枠
３０ 障害部材
【技術分野】
【０００１】
本発明は、Ｘ線を用いて被測定物の検査を行う検査装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、被測定物をＸ線撮影し、この撮影画像から被測定物に生じた亀裂やその深さを検出する技術が知られている。
例えば、特許文献１には、ワーク開裂溝の残肉厚さを検査する装置が開示されている。上記特許文献１には、被測定物であるワークをＸ線撮影し、このＸ線撮影画像から溝部の濃淡を求め、この濃淡の情報に基づいて溝の深さを判定する技術が開示されている。
【特許文献１】特開２００５−１１４６２８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、例えば、ガスタービンなどに用いられるボイラチューブの肉厚検査においては、ボイラチューブの内壁にリブと呼ばれる補強部材が螺旋状に形成されている。このため、上述した特許文献１の発明を単にボイラチューブの肉厚検査に適用したのでは、リブが外乱としてＸ線撮影画像に表れてしまい、ボイラチューブに生じている亀裂の位置、深さを精度良く測定することができないという問題があった。より具体的には、リブがあるところと無いところとで、Ｘ線撮影画像内における背景の輝度が異なることから、リブがあるところに生じた亀裂と、リブが無いところに生じた亀裂とに輝度の統一性が無く、亀裂の位置を検出することが困難であり、また、その深さを精度良く計測することができないという問題があった。
【０００４】
本発明は、上記問題を解決するためになされたもので、外乱が現れているＸ線撮影画像においても、被測定物に生じている亀裂の位置やその深さを精度良く検出することのできる検査装置、検査方法、検査プログラム、および検査システム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】
【０００５】
上記課題を解決するために、本発明は以下の手段を採用する。
本発明は、被測定物のＸ線撮影画像から注目部位を抽出する注目部位抽出手段と、前記注目部位の輝度およびその近傍領域の輝度に基づいて、注目部位の特徴量を決定する特徴量決定手段と、前記特徴量に応じて、前記注目部位の亀裂深さを決定する亀裂深さ決定手段とを具備する検査装置を提供する。
【０００６】
このような構成によれば、注目部位抽出手段により被測定物のＸ線撮影画像から注目部位が抽出され、この注目部位の輝度およびその近傍領域の輝度に基づいて注目部位の特徴量が特徴量決定手段によって決定されることとなるので、特徴量は常に注目部位とその近傍領域の輝度とを考慮して求められることとなる。従って、Ｘ線撮影画像内で背景の輝度が一定でない場合にも、その背景の輝度を考慮した特徴量を求めることが可能となる。よって、この特徴量を用いて注目部位の亀裂深さを求めることにより、信頼度の高い亀裂深さを求めることが可能となる。
【０００７】
上記検査装置において、前記注目部位抽出手段は、亀裂が発生していると推定される領域を候補領域として抽出する第１の抽出手段と、前記候補領域において、輝度が閾値以下の領域を注目部位として抽出する第２の抽出手段とを具備することとしても良い。
【０００８】
このような構成によれば、第１の抽出手段によって亀裂が発生していると推定される領域が候補領域として強調され、第２の抽出手段によって、候補領域において輝度が閾値以下の領域が注目部位として抽出されるので、効率的に注目部位を抽出することが可能となる。
【０００９】
上記検査装置において、前記被測定物がボイラチューブである場合は、前記第１の抽出手段を、輝度の低い画素が前記ボイラチューブの周方向に連続している領域を前記候補領域として抽出するフィルタとしても良い。
【００１０】
本願の発明者らは、ボイラチューブにおいて、周方向に亀裂が発生しやすいことを発見し、上記第１の抽出手段として、輝度の低い画素が周方向に連続している領域を候補領域として抽出するフィルタを採用した。これにより、周方向に発生している亀裂部分を候補領域として効率よく抽出することが可能となる。また、亀裂部位に重畳される背景の輝度状況に関係なく、亀裂部位を候補領域として効果的に抽出することが可能となる。
上記フィルタとしては、例えば、縦長の構造要素によるモルフォロジーフィルタや、横長の微分フィルタなどを採用することとしても良い。
【００１１】
上記検査装置において、前記被測定物がボイラチューブである場合は、前記第１の抽出手段を、横長楕円の領域において内部に行くほど輝度が低くなる領域を前記候補領域として抽出するフィルタとしても良い。
【００１２】
本願の発明者らは、ボイラチューブにおいて、周方向に亀裂が発生しやすいことを発見し、上記第１の抽出手段として、横長楕円の領域において内部に行くほど輝度が低くなる領域を前記候補領域として抽出するフィルタを採用した。これにより、周方向に発生している亀裂部位、より具体的には、中心部ほど亀裂の深さが深くなっている亀裂部位を候補領域として効率よく抽出することが可能となる。また、亀裂部位に重畳される背景の輝度状況に関係なく、亀裂部位を候補領域として効果的に抽出することが可能となる。
上記フィルタとしては、例えば、アイリスフィルタを変更し、勾配フィルタマスクとアイリスフィルタマスクの形状を横長楕円とした横長アイリスフィルタを採用することとしても良い。このように、勾配フィルタマスクとアイリスフィルタマスクの形状を横長楕円とした横長アイリスフィルタを採用することにより、勾配の特徴までも考慮して候補領域を強調させることができる。
【００１３】
上記検査装置において、前記第２の抽出手段は、前記候補領域において、輝度が予め設定されている固定閾値以下の領域を前記注目部位として抽出することとしても良い。
【００１４】
候補領域において、輝度が予め設定されている固定閾値以下の領域を注目部位として抽出するので、注目部位を効率的に抽出することが可能となる。
【００１５】
上記検査装置において、前記第２の抽出手段は、前記候補領域において、輝度が前記候補領域全体の輝度から統計的に算出される適応型閾値以下の領域を前記注目部位として抽出することとしても良い。
【００１６】
候補領域において、輝度が前記候補領域全体の輝度から統計的に算出される適応型閾値以下の領域を注目部位として抽出するので、注目部位を効率的に抽出することができるとともに、注目部位に重畳されている背景の輝度が局所的に異なっている場合でも、背景の輝度に影響されることなく、注目部位を抽出することが可能となる。
【００１７】
上記検査装置において、前記特徴量決定手段は、前記注目部位の輝度と前記近傍領域の輝度の差分を特徴量として決定することとしても良い。
【００１８】
注目部位の輝度と近傍領域の輝度の差分を特徴量として決定するので、Ｘ線撮影画像内で背景の輝度が一定でない場合にも、背景の輝度変化の影響を排除し、亀裂の深さに対応した特徴量を求めることが可能となる。これにより、亀裂深さの検出精度を向上させることが可能となる。
【００１９】
上記検査装置において、前記被測定物が管状であり、その内壁には螺旋構造のリブが形成されていた場合において、前記特徴量決定手段は、前記Ｘ線撮影画像を分析することにより、前記管壁を平面状に展開した展開画像を作成し、該展開画像において、リブが重なっている部位、リブがある部位、リブがない部位に区分し、区分した各部位に対応して予め設定されている基準輝度と前記注目部位の輝度とに基づいて前記注目部位の特徴量を算出することとしても良い。
【００２０】
被測定物が管状であり、さらにその内壁に螺旋構造のリブが形成されている場合には、リブがある部分とない部分、また、リブが交差する部分とで、注目部位の背景の輝度が異なることとなる。この場合において、上記構成によれば、Ｘ線撮影画像を分析することにより、管壁を平面状に展開した展開画像を作成し、該展開画像において、リブが重なっている部位、リブがある部位、リブがない部位に区分し、区分した各部位に対応して予め設定されている基準輝度と注目部位の輝度とに基づいて注目部位の特徴量を算出するので、リブの影響による背景の輝度変化を排除することができ、亀裂深さに応じた特徴量を求めることが可能となる。これにより、亀裂深さの検出精度を向上させることが可能となる。
【００２１】
上記検査装置において、前記被測定物が管状である場合に、前記亀裂深さ決定手段は、前記被測定物の周方向における前記注目部位の位置に基づいて、前記注目部位の亀裂深さを決定することとしても良い。
【００２２】
被測定物が管状である場合、管の端部か中央部分かに応じて肉厚が異なることとなる。上記構成によれば、注目部位が管の端部に位置するか、あるいは中央部分に位置するかによって注目部位の亀裂深さを決定するので、管に発生した亀裂の深さ検出精度を更に向上させることができる。
【００２３】
上記検査装置において、前記亀裂深さ決定手段は、前記注目部位の形状を考慮して前記注目部位の亀裂深さを決定することとしても良い。
【００２４】
注目部位の輝度だけでなく、注目部位の形状をも考慮して亀裂深さを求めることとしたので、注目部位の亀裂深さの検出精度を更に向上させることが可能となる。
【００２５】
上記検査装置は、ボイラチューブの肉厚検査に利用されて好適なものである。
【００２６】
本発明は、被測定物に対してＸ線を照射するＸ線照射手段と、前記被測定物を介して前記Ｘ線照射装置と反対側に配置され、前記被測定物のＸ線情報を蓄積する放射線測定手段と、前記放射線測定手段に蓄積されたＸ線情報を読み出し、画像データを形成する読取処理手段と、読取処理手段により処理された前記被測定物のＸ線撮影画像から注目部位を抽出する注目部位抽出手段と、前記注目部位の輝度およびその近傍領域の輝度に基づいて、注目部位の特徴量を決定する特徴量決定手段と、前記特徴量に応じて、前記注目部位の亀裂深さを決定する亀裂深さ決定手段とを具備する検査システムを提供する。
【００２７】
本発明は、被測定物のＸ線撮影画像から注目部位を抽出する注目部位抽出過程と、前記注目部位の輝度およびその近傍領域の輝度に基づいて、注目部位の特徴量を決定する特徴量決定過程と、前記特徴量に応じて、前記注目部位の亀裂深さを決定する亀裂深さ決定過程とを具備する検査方法を提供する。
【００２８】
本発明は、被測定物のＸ線撮影画像から注目部位を抽出する注目部位抽出処理と、前記注目部位の輝度およびその近傍領域の輝度に基づいて、注目部位の特徴量を決定する特徴量決定処理と、前記特徴量に応じて、前記注目部位の亀裂深さを決定する亀裂深さ決定処理とをコンピュータに実行させるための検査プログラムを提供する。
【発明の効果】
【００２９】
本発明によれば、外乱が現れているＸ線撮影画像においても、被測定物に生じている亀裂の位置やその深さを精度良く検出することができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
以下に、本発明に係る検査システムの一実施形態について、図面を参照して説明する。
本実施形態では、被測定物として、管内部にリブと呼ばれる補強部材が形成されているボイラチューブを例に挙げ、このボイラチューブに生じた亀裂や腐食の位置ならびにその深さを計測する場合について説明する。なお、検査対象となるチューブには、ベア管と呼ばれるリブのない管もある。その場合には，本出願のリブ認識やリブ影響の補正などの部分が不要になるだけであり、その他の基本的な処理はベア管でも同様に有効である。
【００３１】
図１は、本実施形態に係る検査システムの概略構成を示したブロック図である。図１に示すように、本実施形態に係る検査システムは、Ｘ線撮影を用いて被測定物の検査を行うものである。近年、Ｘ線撮影写真に代わる新しいデジタルＸ線画像システムとして、イメージングプレート（Imaging Plate）の開発が進められている。このイメージングプレートとは、従来の写真フィルムに代わるＸ線情報記録媒体であり、写真フィルムに比べて、放射線に対する感度が高く、また、撮像した情報を消去することが可能であるため、繰り返し使用することができるという利点を有する。また、デジタル信号としてＸ線情報を取り出すことができるので、コンピュータによる処理がしやすいなどの利点がある。本実施形態では、このイメージングプレートを用いてＸ線撮影画像を作成し、このＸ線撮影画像を用いて、主に画像処理によって被測定物の検査を行うものである。
【００３２】
図１に示すように、本実施形態に係る検査システムは、被測定物であるボイラチューブ１に対してＸ線を照射するＸ線照射装置（Ｘ線照射手段）２と、ボイラチューブ１を介してＸ線照射装置２と反対側に配置され、ボイラチューブ１のＸ線情報を蓄積するイメージングプレート（放射線測定手段）３と、イメージングプレート３に蓄積されたＸ線情報を読み出し、画像データを形成するＣＲ（Computed Radiography）システム４と、ＣＲシステム４によって作成されたボイラチューブ１のＸ線撮影画像を用いてボイラチューブ１の腐食・亀裂検査を行う検査装置５と、検査装置５による検査結果を表示する表示装置６とを備えている。
【００３３】
上記ＣＲシステム４は、イメージングプレート３に蓄積されたＸ線情報を画像として取り出すイメージングシステムであり、近年開発が進められている公知のシステムである。具体的には、ＣＲシステム４は、Ｘ線画像情報をイメージングプレート３が受けたＸ線量に比例する発光として読み取り、量子化し、ヒストグラム（頻度曲線）を生成することにより、ボイラチューブ１のＸ線撮影画像を作成する。
【００３４】
検査装置５は、本発明の主たる特徴部分であり、図２に示すように、注目部位を抽出する注目部位抽出部（注目部位抽出手段）１１と、注目部位の輝度およびその近傍領域の輝度に基づいて、注目部位の特徴量を決定する特徴量決定部（特徴量決定手段）１２と、特徴量に応じて注目部位の亀裂深さを決定する亀裂深さ決定部（亀裂深さ決定手段）１３と、ボイラチューブの亀裂の位置、およびその深さを視覚化した画像データを作成し、表示装置に表示する表示制御部１４とを備えている。
【００３５】
上記検査装置５は、例えば、ＣＰＵ（中央演算装置）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）等を備えるコンピュータシステムを内蔵している。上述の各部の機能を実現するための一連の処理手順は、プログラムの形式でＲＯＭ等のコンピュータ読取可能な記録媒体に記録されており、このプログラムをＣＰＵがＲＡＭ等に読み出して、情報の加工・演算処理を実行することにより、上記注目部位抽出部１１、特徴量決定部１２、亀裂深さ決定部１３、表示制御部１４などの機能が実現される。
【００３６】
上記注目部位抽出部１１は、亀裂が発生していると推定される領域を候補領域として抽出する第１の抽出部（第１の抽出手段）１６と、候補領域において、強調画像の成分の閾値以上を注目部位として抽出する第２の抽出部（第２の抽出手段）１７とを備えている。
ここで、後述する注目部位抽出部１１によって実現される処理は、ボイラチューブの軸方向が画像の縦方向として入力されることを前提としているが、仮にボイラチューブが傾いている場合でも、注目部位抽出部１１の前処理として、ボイラチューブ画像の傾き補正処理を追加することで、様々な傾きのボイラチューブに対応可能となる。その具体的な処理方法としては、例えば、ソーベルフィルタ等の微分フィルタにより管外部もしくは管内部の境界のエッジを強調し、固定閾値や適応閾値により２値化する。そして、２値化したエッジを用いて、ハフ変換や最小二乗法により管の傾きを抽出し、傾き補正を行う。
【００３７】
上記第１の抽出部１６としては、例えば、輝度の低い画素がボイラチューブの周方向に連続している領域を候補領域として抽出するフィルタを採用することができる。
このような特徴を有するフィルタとしては、例えば、縦長の構造要素によるモルフォロジーフィルタや、横長の微分フィルタなどを採用することが可能である。
モロフォルジーフィルタは、対象図形に構造要素を用いて非線形演算を行うものであり、Dilation、Erosion、Closing、Openingの４つの基本演算がある。本実施形態では、構造要素として縦に連続する複数の画素を用いて、ClosingまたはOpeningの基本演算を行った画像と、原画像の差分画像を作成することにより、縦方向に構造要素の画素数よりも、短い周期で輝度が変化している領域の強調を行うこととしている。このような処理により、構造要素よりも周期が短い（幅が狭い）亀裂を抽出可能となる。
【００３８】
微分フィルタは、明るさが変化している箇所を輪郭として抽出するフィルタとして知られているが、本実施形態では、横長の微分フィルタを用いることにより、縦方向に輝度変化が水平方向に連続する領域を抽出することとしている。これにより、輝度が低下する亀裂の画素と亀裂でない周囲の画素との境界で、かつ横方向(ボイラチューブの周方向)に亀裂が連続する領域をうまく検出することができ、その結果、亀裂部分を候補領域としてエッジ抽出することが可能となる。すなわち、このフィルタを用いることで、リブの境界で輝度が変化する領域を強調せずに、亀裂だけをうまく強調することが可能となる。
【００３９】
また、上記第１の抽出部１６の他の態様としては、例えば、横長楕円の領域において内部に行くほど輝度が低くなる領域を候補領域として抽出するフィルタを採用することが可能である。
このような特徴を有するフィルタとしては、例えば、アイリスフィルタを変更し、アイリスフィルタの形状を横長楕円とした横長アイリスフィルタを採用することとが可能である。
【００４０】
アイリスフィルタとは、注目点の近傍にマスク領域を定め、その内部の点における勾配ベクトルがどの程度注目点に集中しているのかという集中度を出力するフィルタである。本実施形態では、ボイラチューブの周方向に発生する亀裂発生部位が内部に向かうほどに輝度が低くなるという特質を活かし、アイリスフィルタの集中度が「−１」となる領域を亀裂が発生していると推定される部位、つまり、候補領域として抽出する。
具体的には、図３に示すように注目画素を中心に横長楕円を仮定し、横長楕円内にある各画素に対し、各画素と注目画素とを結ぶ直線Ｒと、その画素における勾配ベクトルのなす角θを求め、角度θの余弦の平均値を求めることにより、勾配ベクトルの集中度を算出する。ここで、全ての画素が中心と正反対の方向を向いている場合は、勾配ベクトルの集中度が「−１」となる。したがって、アイリスフィルタの出力が「−１」または「−１」に近い値となる領域を抽出することによって、亀裂が発生していると推定される部位である候補領域を容易に抽出することが可能となる。
このように、アイリスフィルタを用いることで、勾配の特徴までも考慮して候補領域を抽出することが可能となる。
また，上記第１の抽出部１６の他の態様としては、例えば、ソーベル微分等の微分フィルタと、後述する〔手法１−５〕を組み合わせたものを採用することが可能である。この方法では、まず、微分フィルタによりエッジを強調し、固定閾値か適応閾値により２値化する。次に、〔手法１−５〕にてリブ境界位置を抽出する。そして、エッジ画像のうち、リブ境界に当たる画素は０とする。これにより、微分フィルタによるエッジ強調処理で強調されるリブ境界のエッジをうまく除去することが可能となり、横方向（ボイラーチューブの周方向）の亀裂のみを抽出できる。
【００４１】
図２に戻り、注目部位抽出部１１の第２の抽出部１７は、上記第１の抽出部１６によって抽出された候補領域において、強調画像の成分が閾値以上の領域を注目部位として抽出する。ここで、閾値としては、予め設定されている固定閾値を用いることとしても良いし、或いは、候補領域全体の輝度から統計的に算出される適応型閾値を用いることとしても良い。
固定閾値を用いることにより、注目部位を効率的に抽出することが可能となる。また、適応型閾値を用いることにより、注目部位の背景の輝度が場所毎に異なっている場合でも、背景の輝度に影響されることなく、注目部位を確実に抽出することが可能となる。
【００４２】
特徴量決定部１２は、注目部位の輝度およびその近傍領域の輝度に基づいて、注目部位の特徴量を決定する。特徴量の決定手法については、以下の手法１−１乃至手法１−５のいずれかを採用することができる。以下、各特徴量の決定手法について詳しく説明する。
【００４３】
〔手法１−１〕
まず、図４に示すように、注目部位２０として抽出された全ての画素とその近傍画素を含むように外枠２１を設定する。続いて、外枠２１の上下辺における代表画素ａ，ｂおよび左右辺における代表画素ｃ，ｄをそれぞれ設定し、これら代表画素ａ，ｂ，ｃ，ｄの輝度の平均を算出し、これを背景輝度Ａとする。
続いて、注目部位２０内の平均輝度Ｂを算出し、注目部位２０の平均輝度Ｂと上記背景輝度Ａとの差分を算出し、この差分を特徴量とする。
【００４４】
〔手法１−２〕
手法１と同様の手順により、背景輝度Ａを算出する。
続いて、注目部位２０内において最小輝度Ｃを抽出し、この最小輝度Ｃと背景輝度Ａとの差分を算出し、この差分を特徴量とする。
【００４５】
〔手法１−３〕
手法１と同様の手順により、背景輝度Ａを算出する。
続いて、注目部位２０内における標準偏差σを算出する。次に、注目部位２０内における最小輝度Ｃを抽出し、この最小輝度Ｃに標準偏差σの３倍の値を乗算することにより、注目部位２０の代表輝度Ｄを算出する。続いて、注目部位２０の代表輝度Ｄと背景輝度Ａとの差分を算出し、この差分を特徴量とする。
【００４６】
〔手法１−４〕
図５に示すように、手法１と同様の手順により外枠２１を設定する。
続いて、外枠２１内において縦列毎に画素の輝度を比較し、縦列毎に最大輝度と最小輝度とを抽出し、更に、これらの差分（最大輝度−最小輝度）を求める。これにより、外枠２１を構成する縦列の数だけ差分が求められる。次に、これら求めた差分の中から最大値を求め、これを特徴量とする。
【００４７】
〔手法１−５〕
上述のように、ボイラチューブ１の管の内壁にはリブと呼ばれる補強部材が螺旋状に形成されているため、このボイラチューブ１のＸ線撮影画像には、図６の上段に示すように、螺旋状のリブＲａ、Ｒｂが背景として写ることとなる。本手法では、このような螺旋状のリブが背景として映し出されているＸ線撮影画像を分析することにより、図６の下段に示すように、管壁を平面状に展開した展開画像を作成する。展開画像に微分フィルタ処理を施してエッジ強調を行った後、ハフ変換でリブがある部位とリブがない部位の境界線の候補となる直線を抽出する。その後、直線同士の距離は一定であるという情報等を用いて、最も適した直線をリブの境界線として抽出し、リブが重なっている部位ｆ、リブがある部位ｇ、リブがない部位ｈに区分する。また、本手法において、特徴量決定部１２は、各区分における背景輝度の情報を保有しており、各注目部位が抽出された場所の区分に応じた背景輝度を読み出し、読み出した背景輝度と当該注目部位２０の代表輝度との差分を算出し、この差分を特徴量として設定する。抽出したリブ境界線上に当たる画素を計算から除外して、リブの影響で計算の難しい部分の影響を除去することも可能である。上記注目部位の代表輝度は、例えば、最小輝度、平均輝度、最小輝度に標準偏差σの３倍を乗じた値などを採用することが可能である。
【００４８】
上述した手法１−１乃至１−５のいずれかの手法を用いて、特徴両家底部１２により注目部位の特徴量が求められると、この特徴量の情報は亀裂深さ決定部１３に転送られる。
亀裂深さ決定部１３は、上述するような特徴量決定部１２によって求められた特徴量に応じて、注目部位の亀裂深さを決定する。
注目部位の亀裂深さの決定手法については、以下の手法２−１乃至手法２−５のいずれかを採用することができる。以下、各亀裂深さの決定手法について詳しく説明する。
【００４９】
〔手法２−１〕
まず、亀裂深さ決定部１３は、図７に示すように、予め特徴量と亀裂深さとが対応付けられたルックアップテーブルを備えている。亀裂深さ決定部１３は、このルックアップテーブルを用いて、上記特徴量決定部１２によって求められた特徴量に対応する亀裂深さを取得することにより、当該注目部位における亀裂深さを決定する。なお、ルックアップテーブルに代えて、以下の（１）式に示されるような関数式を保有しており、この関数式を用いて亀裂深さを算出することとしても良い。
Ｌ＝α＊ｋ＋β （１）
上記（１）式において、Ｌは亀裂深さ、αおよびβは定数、ｋは特徴量である。
【００５０】
〔手法２−２〕
Ｘ線撮影画像の輝度は、Ｘ線の透過率に依存する。ボイラチューブ１のように管状の被測定物の場合、図８に示すように、管の中心を通る場合と、管の端を通る場合とでは、管の肉厚が異なるため、Ｘ線透過率が異なり、同じ亀裂が生じていたとしてもその輝度は異なることとなる。
具体的には、図１６に示すように、Ｘ線透過率は肉厚に対して非線形に変化することが知られている。ここで、図１７に、イメージングプレートとＸ線フィルムにおけるＸ線透過率と画像上の輝度との関係を示す。図１７に示すように、イメージングプレートは、Ｘ線透過率と画像上の輝度において線形性が高いが、Ｘ線フィルムは、Ｘ線透過率と画像上の輝度においても非線形の関係となる。したがって、肉厚と画像上の輝度との関係は、図１８に示すように、イメージングプレート、Ｘ線フィルムのいずれにおいても、非線形性を有することとなり、図１９に示すように、肉厚毎に、単位厚さの変化に対する輝度差（本発明で、特徴量として求めているものであり、グラフの傾きに相当する）も異なることとなる。このことから、本手法では、管の肉厚を考慮に入れて亀裂深さを求めることにより、更なる測定精度の向上を図ることとしている。
【００５１】
まず、被測定物であるボイラチューブ１の実際の検査の前段階として、ボイラチューブ１と同一材料で作成された試験用ボイラチューブ１の周方向の各位置ｘ１、ｘ２、ｘ３等（図８参照）に、さまざまな深さの亀裂を人為的に形成し、この試験用ボイラチューブに対して実検査と略同一の条件化でＸ線照射することで、Ｘ線照射画像を取得する。このＸ線照射画像は、各位置に形成された亀裂の深さに応じた輝度を持つ画像となる。この画像から位置ｘ１、ｘ２、ｘ３と、輝度と、亀裂の深さとを対応付けるマップを作成し、このマップを保有する。
【００５２】
図９に、位置、輝度、及び亀裂の深さを対応付けたマップの一例を示す。図９において、横軸は管の周方向における位置、縦軸は特徴量（輝度）を示している。また、この図９においては、亀裂の深さが０ｍｍ、０．５ｍｍ、１．０ｍｍ、１．５ｍｍにおいて、位置と特徴量とを対応付ける特性曲線が描かれている。
【００５３】
次に、実検査において、亀裂深さ決定部１３は、上述した注目部位抽出部１１によって抽出された各注目部位の管の周方向における位置情報および上記特徴量決定部１２によって決定された特徴量を取得すると、図９に示したマップを用いて、位置と特徴量とに対応する曲線を特定し、この曲線から亀裂深さを求める。これにより、管の肉厚を考慮して、亀裂の深さを求めることが可能となるので、計測精度を更に向上させることが可能となる。
【００５４】
なお、亀裂深さ決定部１３は、図９に示したマップに代えて、図８に示した輝度と亀裂深さとを対応付けたルックアップテーブルを管の周方向の位置毎に保有していても良い。注目部位の位置を抽出する方法としては、例えば、次のような方法がある。まず、図２０に示すように、ｘ軸方向に輝度の総和をとり（濃淡画像の輝度値をx軸方向に足し込む）、適当に設定した初期中心から左側と右側で総和がＭＡＸとなる位置を抽出する（図２０における左ＭＡＸと右ＭＡＸ）。その２点の中点を原点とすることで、注目亀裂の位置が原点から何画素離れているかを求める。そして、現在の解像度（距離／画素）より、管のどの位置に亀裂があるかを求め、ルックアップテーブルを切り替える。尚、ここではＭＡＸをとる場合を説明したが、管外部の輝度総和が立ち上がる位置もしくは、管内部の輝度総和が立ち上がる位置等を選んでも良い。また、解像度が不明のときは、左右の選ばれた位置の実際の距離から解像度を求めても良い。この場合、注目部位の位置情報によって特定されるルックアップテーブルを用いて、特徴量に対応する亀裂の深さを得る。
【００５５】
〔手法２−３〕
被測定物であるボイラチューブ１を検査する場合、図１０に示すように、ボイラチューブ１とＸ線照射装置（図示せず）との間に他の部材（以下、「障害部材」という。）が介在する場合がある。本手法は、このような場合に、障害部材３０による外乱の影響を除去することが可能な亀裂深さの決定手法である。
【００５６】
まず、被測定物であるボイラチューブ１の実際の検査の前段階として、ボイラチューブ１とＸ線照射装置（図示せず）との間に介在する障害部材３０のみを取り出し、この障害部材３０のみに対して実検査と略同一の条件化でＸ線を照射することで、障害部材３０のＸ線照射画像を取得する。これにより、障害部材３０のＸ線透過率に応じた輝度を既知の情報として取得できる。亀裂深さ決定部１３は、このようにして取得した障害部材３０の輝度情報を輝度補正量として保有する。なお、上記障害部材を取り出すことができない場合には、障害部材３０と同一の厚さ、且つ、同一の材料で形成された代替品を用いて、上記輝度補正量を求める。
【００５７】
次に、実検査において、亀裂深さ決定部１３は、上述した特徴量決定部１２によって決定された特徴量を取得すると、この特徴量に上記輝度補正量を加算することで、特徴量決定部１２によって求められた特徴量を補正する。そして、補正後の特徴量と、図８に示した上記手法１のルックアップテーブルを用いて、亀裂深さを得る。
なお、上記特徴量に輝度補正量を加算する手法に代えて、図１１に示すように、手法１のルックアップテーブルを輝度補正量に相当する分だけ平行移動させて、平行移動後の特性直線と特徴量決定部１２により決定された特徴量とを用いて亀裂深さを得ることとしても良い。
【００５８】
〔手法２−４〕
上述の亀裂深さ決定方法では、注目部位における輝度情報のみを用いて亀裂深さを決定していたが、本手法では、注目部位の形状、特に、亀裂の開口幅および長さをも考慮して亀裂深さを求める。
図１２は、亀裂の開口幅が広い場合の注目部位の輝度変化を示している。この輝度特性において、中央部は真の深さの輝度値を示しているが、上下端は、周辺領域の輝度の影響を受けて多少明るめになる傾向がある。図１３は、亀裂の開口幅が狭い場合の注目部位の輝度変化を示しており、上下端だけでなく、中央部についても真の深さの輝度値に比べて、かなり高めの値を示す傾向がある。これは、開口幅が狭いと、中央部における輝度も周辺領域の輝度の影響を受けて明るめになることが考えられる。
【００５９】
また、上記亀裂の開口幅だけではなく、開口部の長さによっても輝度が変化する傾向がある。したがって、本手法では、亀裂深さを決定付けるための要素として、上記注目部位の開口幅および長さを取り入れた関数式を作成し、この関数式を用いて亀裂深さを求めることとする。
【００６０】
具体的には、以下に示される（２）式の関数式を用いて、亀裂深さを求める。
Ｌ＝α１＊k＋α２＊ｗ＋α３＊ｌ＋β （２）
上記（２）式において、Ｌは注目部位の亀裂深さ、ｋは特徴量、ｗは開口幅、ｌは長さ、α１、α２、α３およびβは定数である。この定数に関しては重回帰分析により求める。
亀裂深さ決定部１３は、実検査時において、上述した注目部位抽出部１１によって抽出された各注目部位の情報と特徴量決定部１２によって決定された特徴量とを取得すると、注目部位の形状から注目部位の長さｌと開口幅ｗを測定し、この長さｌ、開口幅ｗおよび特徴決定部から取得した特徴量ｋとを上記（２）式に代入することにより、亀裂深さＬを得る。
【００６１】
〔手法２−５〕
上記手法２−１乃至２−４においては、直線で示される関係式に基づいて亀裂深さを求めていたが、実際には、図１４に示すように、輝度と亀裂深さとを一次関数式で表すことが難しい場合もある。
本手法では、例えば、上記関係式を得るために用いたサンプリングデータや、上記ルックアップテーブルを作成するために用いたサンプリングデータに基づいて、図１５に示すような高次の関数式で表される曲線を作成し、この曲線で表された特性を持つルックアップテーブルを用いて亀裂深さを得る。
高次の関数式の作成手法としては、例えば、２次式により曲線近似する方法、或いは、ニューラルネットにより曲線近似する方法などが挙げられる。特に、ニューラルネットによる曲線近似では、何次式がわからない場合に有効である。
【００６２】
上述のように、亀裂深さ決定部１３によって、各注目部位における亀裂深さが決定されると、ボイラチューブ１の全体における各注目部位の位置情報およびその亀裂深さの情報が表示制御部１４に出力される。表示制御部１４は、ボイラチューブ１を模式的にあらわした画像上に、今回の検査によって抽出された注目部位に基づく亀裂を書き込み、更に、その亀裂部分に深さに応じた着色を施した画像データを作成し、これを表示装置６に表示する。
【００６３】
これにより、表示装置６に表示されたボイラチューブ１の模式図をオペレータが確認することで、どの部分にどのような深さの亀裂が生じているのかを容易に把握することが可能となる。
【００６４】
次に、上述した本実施形態に係る検査システムにおける作用を説明する。
まず、被測定物であるボイラチューブ１の近傍にＸ線照射装置２を配置し、ボイラチューブ１を介してＸ線照射装置２と反対側にイメージングプレート３を配置した状態で、Ｘ線照射装置２からＸ線がボイラチューブ１に照射されることにより、ボイラチューブ１のＸ線情報がイメージングプレート３に蓄積される。
【００６５】
イメージングプレート３に蓄積されたＸ線情報は、ＣＲ装置４によって読み出され、画像データが作成されて、検査装置５に転送される。検査装置５に転送されたボイラチューブ１のＸ線撮影画像は、検査装置５内の注目部位抽出部１１に入力される。注目部位抽出部１１では、注目部位抽出部１１内の第１の抽出部１６によって亀裂が発生していると推定される領域が候補領域として抽出され、この候補領域の情報が第２の抽出部１７に転送される。第２の抽出部１７では、閾値以下の輝度を有する領域が注目部位として抽出され、注目部位の情報が特徴量決定部１２に転送される。
【００６６】
特徴量決定部１２では、注目部位の輝度およびその近傍領域の輝度に基づいて、上記手法１−１乃至１−５のいずれかの手法により注目部位における特徴量が決定され、この特徴量が亀裂深さ決定部１３に転送される。亀裂深さ決定部１３では、特徴量決定部１２によって決定された特徴量と、注目部位抽出部１１によって抽出された注目部位の位置などに基づいて、上述した手法２−１乃至２−５のいずれかの手法を用いて、各注目部位の亀裂深さが求められる。
【００６７】
亀裂深さ決定部１３によって求められた注目部位の亀裂深さの情報は、その亀裂部位の基地情報とともに表示制御部１４に転送され、表示制御部１４によって表示用の画像データが作成されて表示装置６に表示される。
これにより、表示装置６の表示画面をオペレータが確認することにより、ボイラチューブの全体における亀裂の発生箇所やその亀裂の深さが容易に把握することが可能となる。このようにして、ボイラチューブ１の寿命などを把握するのに有効な情報をオペレータに提供することが可能となる。
【００６８】
以上述べてきたように、本実施形態に係る検査システムによれば、注目部位抽出部１１により被測定物のＸ線撮影画像から注目部位が抽出され、この注目部位の輝度およびその近傍領域の輝度に基づいて注目部位の特徴量が特徴量決定部１２によって決定されることとなるので、特徴量は常に注目部位とその近傍領域の輝度とを考慮して求められることとなる。従って、本実施形態に係る被測定物のように、リブの影響によってＸ線撮影画像内で背景の輝度が一定でない場合にも、その背景の輝度を考慮した特徴量を求めることが可能となる。よって、この特徴量を用いて注目部位の亀裂深さを求めることにより、信頼度の高い亀裂深さを検出することができるという効果を奏する。
【００６９】
以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。
例えば、上述の実施形態においては、イメージングプレートを用いた例を示したが、これに限定されない。例えば、Ｘ線フィルムをフィルムスキャナーでデジタル情報としたものを検査装置に読み込むことで、上述の検査方法を実現させることとしても良い。
【００７０】
また、上述の実施形態においては、特徴量決定部１２における特徴量の決定手法を手法１−１から１−５として例示して説明したが、特徴量決定部１２は、これらの手法のいずれかを用いて特徴量を決定する機能を備えていれば足りる。なお、これら複数の手法によって特徴量を決定する機能を備えていてもかまわない。
同様に、亀裂深さ決定部１３についても、亀裂深さ決定手法として手法２−１から２−５を例示して説明したが、亀裂深さ決定部１３は、これらの手法のいずれかを用いて亀裂深さを決定する機能を備えていれば足りる。なお、これら複数の手法によって亀裂深さを決定する機能を備えていてもかまわない。
【００７１】
また、本発明の検査システムは、上述のボイラチューブ１の検査に適用されるだけでなく、さまざまな分野において利用されて好適なものである。特に、背景の輝度が変化するような被測定物においては、背景などの外乱による影響を排除し、亀裂の深さを正確に測定することが可能となるので、大きなメリットを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１】本発明の一実施形態に係る検査システムの概略構成図である。
【図２】本発明の検査装置の概略構成を示した図である。
【図３】アイリスフィルタの一例について説明するための図である。
【図４】特徴量決定部によって実行される特徴量の決定手法１−１について説明するための図である。
【図５】特徴量決定部によって実行される特徴量の決定手法１−４について説明するための図である。
【図６】特徴量決定部によって実行される特徴量の決定手法１−５について説明するための図である。
【図７】亀裂深さ決定部によって実行される亀裂深さの決定手法２−１で用いられるルックアップテーブルの一例を示した図である。
【図８】管の周方向における位置と肉厚との関係を示した図である。
【図９】位置、輝度、及び亀裂の深さを対応付けたマップの一例を示す。
【図１０】ボイラチューブ１とＸ線照射装置との間に障害部材が介在する場合を示した図である。
【図１１】亀裂深さ決定部によって実行される亀裂深さの決定手法２−３で用いられるルックアップテーブルの一例を示した図である。
【図１２】亀裂の開口幅が広い場合の注目部位の輝度変化を示した図である。
【図１３】亀裂の開口幅が狭い場合の注目部位の輝度変化を示した図である。
【図１４】輝度と亀裂深さとを一次関数式で表すことが難しい場合を示した図である。
【図１５】高次の関数式で表される特性曲線を示したルックアップテーブルの一例である。
【図１６】被測定物の肉厚とＸ線透過率との関係を示した図である。
【図１７】Ｘ線透過率と画面上の輝度との関係をイメージングプレートおよびＸ線フィルムの双方について示した図である。
【図１８】被測定物の肉厚と画面上の輝度との関係をイメージングプレートおよびＸ線フィルムの双方について示した図である。
【図１９】被測定物の肉厚と輝度との関係において、肉厚が大きくなるほど、単位輝度差に相当する肉厚が大きくなることを示す図である。
【図２０】注目部位の位置を抽出する方法の一例を説明するための図である。
【符号の説明】
【００７３】
１ ボイラチューブ
２ Ｘ線照射装置
３ イメージングプレート
４ ＣＲシステム
５ 検査装置
６ 表示装置
１１ 注目部位抽出部
１２ 特徴量決定部
１３ 亀裂深さ決定部
１４ 表示制御部
１６ 第１の抽出部
１７ 第２の抽出部
２０ 注目部位
２１ 外枠
３０ 障害部材
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被測定物のＸ線撮影画像から注目部位を抽出する注目部位抽出手段と、
前記注目部位の輝度およびその近傍領域の輝度に基づいて、注目部位の特徴量を決定する特徴量決定手段と、
前記特徴量に応じて、前記注目部位の亀裂深さを決定する亀裂深さ決定手段と
を具備する検査装置。
【請求項２】
前記注目部位抽出手段は、
亀裂が発生していると推定される領域を候補領域として抽出する第１の抽出手段と、
前記候補領域において、輝度が閾値以下の領域を注目部位として抽出する第２の抽出手段と
を具備する請求項１に記載の検査装置。
【請求項３】
前記被測定物がボイラチューブである場合において、
前記第１の抽出手段は、輝度の低い画素が前記ボイラチューブの周方向に連続している領域を前記候補領域として抽出するフィルタである請求項２に記載の検査装置。
【請求項４】
前記被測定物がボイラチューブである場合において、
前記第１の抽出手段は、横長楕円の領域において内部に行くほど輝度が低くなる領域を前記候補領域として抽出するフィルタである請求項２に記載の検査装置。
【請求項５】
前記第２の抽出手段は、前記候補領域において、輝度が予め設定されている固定閾値以下の領域を前記注目部位として抽出する請求項２から請求項４のいずれかに記載の検査装置。
【請求項６】
前記第２の抽出手段は、前記候補領域において、輝度が前記候補領域全体の輝度から統計的に算出される適応型閾値以下の領域を前記注目部位として抽出する請求項２から請求項４のいずれかに記載の検査装置。
【請求項７】
前記特徴量決定手段は、前記注目部位の輝度と前記近傍領域の輝度の差分を特徴量として決定する請求項１から請求項６のいずれかに記載の検査装置。
【請求項８】
前記被測定物が管状であり、その内壁には螺旋構造のリブが形成されていた場合において、
前記特徴量決定手段は、前記Ｘ線撮影画像を分析することにより、前記管壁を平面状に展開した展開画像を作成し、該展開画像において、リブが重なっている部位、リブがある部位、リブがない部位に区分し、区分した各部位に対応して予め設定されている基準輝度と前記注目部位の輝度とに基づいて前記注目部位の特徴量を算出する請求項１から請求項６のいずれかに記載の検査装置。
【請求項９】
前記被測定物が管状である場合において、
前記亀裂深さ決定手段は、前記被測定物の周方向における前記注目部位の位置に基づいて、前記注目部位の亀裂深さを決定する請求項１から請求項８のいずれかに記載の検査装置。
【請求項１０】
前記亀裂深さ決定手段は、前記注目部位の形状を考慮して前記注目部位の亀裂深さを決定する請求項１から請求項９のいずれかに記載の検査装置。
【請求項１１】
前記被測定物がボイラチューブである請求項１から請求項１０のいずれかに記載の検査装置。
【請求項１２】
被測定物に対してＸ線を照射するＸ線照射手段と、
前記被測定物を介して前記Ｘ線照射装置と反対側に配置され、前記被測定物のＸ線情報を蓄積する放射線測定手段と、
前記放射線測定手段に蓄積されたＸ線情報を読み出し、画像データを形成する読取処理手段と、
読取処理手段により処理された前記被測定物のＸ線撮影画像から注目部位を抽出する注目部位抽出手段と、
前記注目部位の輝度およびその近傍領域の輝度に基づいて、注目部位の特徴量を決定する特徴量決定手段と、
前記特徴量に応じて、前記注目部位の亀裂深さを決定する亀裂深さ決定手段と
を具備する検査システム。
【請求項１３】
被測定物のＸ線撮影画像から注目部位を抽出する注目部位抽出過程と、
前記注目部位の輝度およびその近傍領域の輝度に基づいて、注目部位の特徴量を決定する特徴量決定過程と、
前記特徴量に応じて、前記注目部位の亀裂深さを決定する亀裂深さ決定過程と
を具備する検査方法。
【請求項１４】
被測定物のＸ線撮影画像から注目部位を抽出する注目部位抽出処理と、
前記注目部位の輝度およびその近傍領域の輝度に基づいて、注目部位の特徴量を決定する特徴量決定処理と、
前記特徴量に応じて、前記注目部位の亀裂深さを決定する亀裂深さ決定処理と
をコンピュータに実行させるための検査プログラム。
【請求項１】
被測定物のＸ線撮影画像から注目部位を抽出する注目部位抽出手段と、
前記注目部位の輝度およびその近傍領域の輝度に基づいて、注目部位の特徴量を決定する特徴量決定手段と、
前記特徴量に応じて、前記注目部位の亀裂深さを決定する亀裂深さ決定手段と
を具備する検査装置。
【請求項２】
前記注目部位抽出手段は、
亀裂が発生していると推定される領域を候補領域として抽出する第１の抽出手段と、
前記候補領域において、輝度が閾値以下の領域を注目部位として抽出する第２の抽出手段と
を具備する請求項１に記載の検査装置。
【請求項３】
前記被測定物がボイラチューブである場合において、
前記第１の抽出手段は、輝度の低い画素が前記ボイラチューブの周方向に連続している領域を前記候補領域として抽出するフィルタである請求項２に記載の検査装置。
【請求項４】
前記被測定物がボイラチューブである場合において、
前記第１の抽出手段は、横長楕円の領域において内部に行くほど輝度が低くなる領域を前記候補領域として抽出するフィルタである請求項２に記載の検査装置。
【請求項５】
前記第２の抽出手段は、前記候補領域において、輝度が予め設定されている固定閾値以下の領域を前記注目部位として抽出する請求項２から請求項４のいずれかに記載の検査装置。
【請求項６】
前記第２の抽出手段は、前記候補領域において、輝度が前記候補領域全体の輝度から統計的に算出される適応型閾値以下の領域を前記注目部位として抽出する請求項２から請求項４のいずれかに記載の検査装置。
【請求項７】
前記特徴量決定手段は、前記注目部位の輝度と前記近傍領域の輝度の差分を特徴量として決定する請求項１から請求項６のいずれかに記載の検査装置。
【請求項８】
前記被測定物が管状であり、その内壁には螺旋構造のリブが形成されていた場合において、
前記特徴量決定手段は、前記Ｘ線撮影画像を分析することにより、前記管壁を平面状に展開した展開画像を作成し、該展開画像において、リブが重なっている部位、リブがある部位、リブがない部位に区分し、区分した各部位に対応して予め設定されている基準輝度と前記注目部位の輝度とに基づいて前記注目部位の特徴量を算出する請求項１から請求項６のいずれかに記載の検査装置。
【請求項９】
前記被測定物が管状である場合において、
前記亀裂深さ決定手段は、前記被測定物の周方向における前記注目部位の位置に基づいて、前記注目部位の亀裂深さを決定する請求項１から請求項８のいずれかに記載の検査装置。
【請求項１０】
前記亀裂深さ決定手段は、前記注目部位の形状を考慮して前記注目部位の亀裂深さを決定する請求項１から請求項９のいずれかに記載の検査装置。
【請求項１１】
前記被測定物がボイラチューブである請求項１から請求項１０のいずれかに記載の検査装置。
【請求項１２】
被測定物に対してＸ線を照射するＸ線照射手段と、
前記被測定物を介して前記Ｘ線照射装置と反対側に配置され、前記被測定物のＸ線情報を蓄積する放射線測定手段と、
前記放射線測定手段に蓄積されたＸ線情報を読み出し、画像データを形成する読取処理手段と、
読取処理手段により処理された前記被測定物のＸ線撮影画像から注目部位を抽出する注目部位抽出手段と、
前記注目部位の輝度およびその近傍領域の輝度に基づいて、注目部位の特徴量を決定する特徴量決定手段と、
前記特徴量に応じて、前記注目部位の亀裂深さを決定する亀裂深さ決定手段と
を具備する検査システム。
【請求項１３】
被測定物のＸ線撮影画像から注目部位を抽出する注目部位抽出過程と、
前記注目部位の輝度およびその近傍領域の輝度に基づいて、注目部位の特徴量を決定する特徴量決定過程と、
前記特徴量に応じて、前記注目部位の亀裂深さを決定する亀裂深さ決定過程と
を具備する検査方法。
【請求項１４】
被測定物のＸ線撮影画像から注目部位を抽出する注目部位抽出処理と、
前記注目部位の輝度およびその近傍領域の輝度に基づいて、注目部位の特徴量を決定する特徴量決定処理と、
前記特徴量に応じて、前記注目部位の亀裂深さを決定する亀裂深さ決定処理と
をコンピュータに実行させるための検査プログラム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【公開番号】特開２００７−２７１４３４（Ｐ２００７−２７１４３４Ａ）
【公開日】平成１９年１０月１８日（２００７．１０．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−９６９４７（Ｐ２００６−９６９４７）
【出願日】平成１８年３月３１日（２００６．３．３１）
【出願人】（０００００６２０８）三菱重工業株式会社 (10,378)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年１０月１８日（２００７．１０．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年３月３１日（２００６．３．３１）
【出願人】（０００００６２０８）三菱重工業株式会社 (10,378)
【Ｆターム（参考）】
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