検査装置
【課題】カメラもしくは検査対象物を移動させ、移動させながら得られた時系列の映像から、使用したカメラの画素分解能よりも高い画素分解能の画像を作成し、使用したカメラとほぼ同様のサンプリング速度により画像を出力し表示することができる検査装置を提供する。
【解決手段】高精細画像作成装置により作成した高精細画像と局所カメラから出力された画像とを比較して高精細画像の復元度を求め、この復元度に基づいて高精細画像作成装置を制御することにより、この高精細画像作成装置により作成される高精細画像を制御する画像比較装置５ｂと、高精細画像作成装置により作成した高精細画像を表示する表示装置５ｆと、を備えた。
【解決手段】高精細画像作成装置により作成した高精細画像と局所カメラから出力された画像とを比較して高精細画像の復元度を求め、この復元度に基づいて高精細画像作成装置を制御することにより、この高精細画像作成装置により作成される高精細画像を制御する画像比較装置５ｂと、高精細画像作成装置により作成した高精細画像を表示する表示装置５ｆと、を備えた。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、遠隔操作のカメラにより検査対象を撮影し、その撮影画像を検査対象から離れた場所に設置したモニタに出力し、この映像を基に検査員が目視等で確認する検査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、発電プラントやプロセスプラント等の工業プラントなどでは、プラント機器の安全性を維持するために定期的な検査が実施されている。このプラントなどの検査方法としては、遠隔から操作したカメラにより検査対象を撮影し、その撮影画像を、検査対象から離れた場所に設置したモニタにカメラの映像を出力し、この映像を検査員が目視で確認するといった方法が多く用いられる（例えば、特許文献１参照）。これは、例えば原子力発電所の放射線管理区域のような危険性の高い区域で各種検査や作業する人（作業者や検査員）の数を安全性向上のために可及的に抑制し、作業時間の短縮を目的としたものである。
【特許文献１】特開２００３−２０２９２１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
このような従来の検査方法では、カメラの映像を基に検査員が目視により検査対象の欠陥を探すため、カメラの画素分解能が検出すべき欠陥に対して不十分である場合、欠陥が発見しにくくなり、見落としが発生してしまう。このような欠陥の見落としを回避するためには、カメラの撮影範囲を狭くして検査を行なうのが一般的であるが、これでは広域な検査範囲を全て撮影範囲の狭いカメラで撮影するには時間がかかり過ぎる。その結果、検査時間が長時間化するといった問題がでてくる。
【０００４】
また、カメラの撮影範囲を狭くすることなくカメラの画素分解能を確保する方法としては、高分解能なカメラを利用する方法もある。しかし、高分解能なカメラは、サンプリング速度が遅く遠隔でカメラを操作するには操作性が悪くなるという課題がある。また、時間あたりに検査できる検査範囲が狭くなり前述した方法と同様に検査時間が長時間化するといった課題もある。また、高分解能なカメラ自体が高価なために検査コストが高くなってしまうという課題がある。
【０００５】
本発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、その目的は、カメラもしくは検査対象物を移動（走査）させ、移動させながら得られた時系列の映像から、使用したカメラの画素分解能よりも高い画素分解能の画像を作成し、使用したカメラとほぼ同様のサンプリング速度により画像を出力し表示することができる検査装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、検査対象を広域的に撮影する広域カメラ、この広域カメラの撮影範囲内で前記検査対象を局所的に撮影する局所カメラ、前記検査対象からの光を前記広域カメラおよび前記局所カメラに導光する光学系を備えた撮影装置と、前記検査対象に前記撮影装置を走査させる撮影駆動装置と、この撮影駆動装置の走査による移動量を計測する移動量計測装置と、前記撮影装置から出力される画像を蓄積する画像蓄積装置と、この画像蓄積装置が蓄積している画像と前記移動量計測装置で計測した前記撮影駆動装置の移動量とに基づいて、前記広域カメラの画素分解能よりも高い画素分解能の高精細画像を作成する高精細画像作成装置と、高精細画像作成装置により作成した高精細画像と前記局所カメラから出力された画像とを比較して高精細画像の復元度を求め、この復元度に基づいて前記高精細画像作成装置を制御することにより、この高精細画像作成装置により作成される高精細画像を制御する画像比較装置と、この高精細画像作成装置により作成した高精細画像を表示する表示装置と、を備えたことを特徴とする検査装置である。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、検査対象の検査を迅速かつ高精度で行なうことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明に係わる実施形態について、添付図面を参照して説明する。なお、添付図面中、同一または相当部分には同一符号を付している。
【０００９】
図１は、本発明の第１の実施形態に係わる検査装置１の構成図である。この検査装置１は、検査対象２を撮影する撮影装置３、撮影装置３を走査するために駆動する撮影駆動装置４、検査対象２の欠陥を検出する画像検査装置５を具備している。撮影装置３は、検査対象２を撮影する広域カメラ３ａおよびこの広域カメラ３ａの撮影範囲の一部を局所的に撮影する局所カメラ３ｂと、半透過ミラー３ｃおよび全反射ミラー３ｄとを有する光学系を備えている。
【００１０】
図２に示すように撮影駆動装置４は、撮影装置３により検査対象２の検査面に沿って走査し、連続的に検査対象２を撮影するように駆動する。図２は撮影駆動装置４により撮影装置３の撮影視点を走査するための走査の一例を示しており、図中３ｅは撮影装置３の走査方向を示している。この例ではテレビモニタなどの走査方法と同様に、水平方向に走査した後、再び走査始点に戻り、ここで、その水平方向の位置を垂直方向下方へ所定距離ずらし再度水平方向を走査する。この繰返しにより検査対象２の全面を撮影装置３により撮影する。
【００１１】
撮影装置３では、検査対象２の広域な範囲を広域カメラ３ａにより撮影させ、広域カメラ３ａの撮影範囲の一部を局所的に局所カメラ３ｂにより撮影させ、他方、半透過ミラー３ｃにより検査対象２からの光の一部を透過させて広域カメラ３ａに導光して入力させ、残りの光を反射する。この反射させた光を全反射ミラー３ｄにより反射させ局所カメラ３ｂに導光して入力させるものである。
【００１２】
局所カメラ３ｂの撮影範囲は、後に説明する高精細画像作成装置５ａにより広域カメラ３ａが撮影した画像から作成する高精細画像の画素分解能に等しい画素分解能を有し、局所カメラ３ｂの画素数と前記画素分解能から算出された範囲とする。
【００１３】
このように、半透過ミラー３ｃおよび全反射ミラー３ｄの光学機器を利用した光学系に構成することにより、広域カメラ３ａと同一の撮影位置から局所カメラ３ｂにより検査対象２を撮影することが容易に可能となる。仮に、これら光学機器を利用しない場合には、広域カメラ３ａと局所カメラ３ｂの撮影位置を同一にすることは物理的に困難であり、設置位置をずらす必要がある。その場合、広域カメラ３ａと局所カメラ３ｂの視点（撮影）位置が異なるため、広域カメラ３ａにより撮影した検査対象２の画像に対して、局所カメラ３ａにより撮影した検査対象２の画像が歪んでしまい、後に述べる画像比較装置５ｂによる画像間の比較が難しくなる。
【００１４】
また、広域カメラ３ａと局所カメラ３ｂとにおいて検査対象２から入力される光の光量に相違がでるために、両画像間に明るさの相違が発生し、前述の問題と同様に画像比較装置５ｂによる画像間の比較が難しくなる。
【００１５】
図３（ａ）〜（ｃ）は撮影装置３により撮影する画像の一例を示した。図３（ａ）は検査対象２の画像を示している。図３（ｂ）は撮影装置３の走査により得られる広域カメラ３ａの撮影画像を時間軸に沿った順に画像３１ａ，３１ｂ，３１ｃと順次図示している。
【００１６】
図３（ｂ）は、図３（ａ）の検査対象２に対して撮影装置３を左側から右側に水平方向に走査した場合の撮影画像を示しており、検査対象２が左側から順次撮影されている。
【００１７】
また、図３（ｂ）中、範囲３２ａ，３２ｂ，３２ｃは、広域カメラ３ａの画像３１ａ，３１ｂ，３１ｃのそれぞれにおける局所カメラ３ｂの撮影範囲を示しており、広域カメラ３ａの撮影範囲を局所的に撮影している。
【００１８】
図３（ｃ）は、局所カメラ３ｂの撮影範囲が３２ａ，３２ｂ，３２ｃの場合における局所カメラ３ｂの画像を示したものである。なお、図３では、局所カメラ３ｂの撮影範囲を広域カメラ３ａの画像の中央部に設定した場合を示しているが、中央部に限定されるものでなく、例えば左上や右下のような他の所要の位置でもよい。
【００１９】
図１に示すように画像検査装置５は高精細画像作成装置５ａ、画像比較装置５ｂ、移動量計測装置５ｃ、画像蓄積装置５ｄ、展開画像作成装置５ｅ、表示装置５ｆを具備している。移動量計測装置５ｃは撮影駆動装置４により走査させた撮影装置３の移動量を、広域カメラ３ａの撮影画像に画像処理を施し計測するものである。
【００２０】
図４は、移動量計測装置５ｃによる画像処理手順の一例のフローチャートである。図４に示すように移動量計測装置５ｃは、まず広域カメラ３ａからの撮影画像データに１次式を当てはめた線形補間法や３次元多項式を当てはめた３次元補間法などにより画像を拡大する画像拡大処理（Ｓ１）を実行する。この画像拡大処理を初めに実施することで、画像中における撮影装置３の移動量を１画素以下のサブピクセル精度で計測することができる。
【００２１】
次にブロックマッチング処理（Ｓ２）を実行する。図５に示すようにブロックマッチング処理は、広域カメラ３ａの例えば２枚の画像に画像拡大処理を実行した後の例えば２画像１００ａ，１００ｂにおいて、一方の画像１００ａの各画素の移動位置を他方の画像１００ｂから求める処理である。この具体的な画像処理方法の一例を以下に説明する。
【００２２】
まず一方の画像１００ａの移動位置を求める画素１０１を中心とした所要大の矩形ブロック１０２を設定し、さらに、この矩形ブロック１０２内の輝度の分散を求める。次に、矩形ブロック１０２内の輝度の分散が所定のしきい値以上である場合には、他方の画像１００ｂに対してブロック走査１０３を行い、輝度の差を用いた方法や輝度の相関を用いた方法などにより、最も矩形ブロック１０２に類似した位置を求める。前処理で最も矩形ブロック１０２に類似した位置と判断した位置が、一方の画像１００ａの移動位置を求める画素１０１の画像１００ｂにおける移動位置となる。ブロックマッチング処理は、この処理を一方の画像１００ａの全画素に対して実行する。
【００２３】
しかし、矩形ブロック１０２内の輝度の分散が所定のしきい値未満の画素については画像処理が実行されないために、他方の画像１００ｂに対する移動位置が求まらない。このように実行されない画素については、実行された周辺の画素の結果から他方の画像１００ｂに対する移動位置を推定する。
【００２４】
その推定方法の一例としては、移動位置を推定する画素を囲む、画像処理が実行された最低３画素を検索する。次に、画像の横方向をＸ軸、縦方向をＹ軸として、前記３画素のＸＹ軸上の位置と、Ｘ軸およびＹ軸の移動位置をＺ軸とした２つの３次元空間に３画素の値からそれぞれ３つの点をプロットする。
【００２５】
この後、この３点を結ぶ３次元空間における平面を計算で求め、推定する画素の点がこの平面上にあるとして、推定する画素のＸＹ軸の位置からＺ軸の値を計算する。この計算で求めたＺ軸の値が移動位置となる。なお、この例では、３点を用いた平面を仮定したが３点以上を利用して計算できる多項式の面でもよい。
【００２６】
以上で説明したブロックマッチング処理の例では、輝度の分散の高い矩形ブロック１０２にのみ当該処理を実行する。輝度の分散が高いということは画像のテクスチャが特徴的であり、マッチング処理に適しているということである。逆に輝度の分散が低いということは、画像のテクスチャが一様であり特碑的でないためにマッチング処理を実行した結果が間違った移動位置を計測する可能性が高くなる。このように矩形ブロックについてマッチング処理の実行の是非を判断することにより信頼性の高い計測が可能となる。また、輝度の分散以外に画像のテクスチャの特徴性を評価できる情報を用いて判断してもよい。
【００２７】
なお、移動量計測装置５ｃは上記移動量計測方法以外に、検査対象２と撮影装置３との位置関係や、広域カメラ３ａの視野角および、撮影駆動装置４の移動情報などを基に幾何学的に計測する方法により移動量を計測するように構成してもよい。
【００２８】
画像蓄積装置５ｄは、広域カメラ３ａの撮影画像と移動量計測装置５ｃの計測データを、後述する高精細画像作成装置５ａに必要となる情報数を蓄積するものである。
【００２９】
図６は広域カメラ３ａの画像と移動量計測装置５ｃの計測データとを共に図示しており、例えば蓄積できる情報数としては３つとしている。画像情報を蓄積する画像蓄積装置５ｄには画像情報が入力される入口５ｄａと、出力される出口５ｄｂを備えている。
【００３０】
図６（ａ）は、所定時間ｔの開始時点の画像蓄積装置５ｄの状態を表しており、画像蓄積装置５ｄには、その入口５ｄａ側から出口５ｄｂに向けて時間ｔ−Δｔ（所要の微小時間）の画像情報２００ｂ、時間ｔ−Δ２ｔの画像情報２００ｃ、時間ｔ−Δ３ｔの画像情報２００ｄの順に３つの画像が蓄積されている。この後、時間ｔの画像情報２００ａが広域カメラ３ａと移動量計測装置５ｃから送られてくると画像蓄積装置５ｄは、その出口５ｄｂ側にある時間ｔ−Δ３ｔの画像情報２００ｄを選択する。
【００３１】
次に、選択した時間ｔ−Δ３ｔの画像情報２００ｄを消去し、画像蓄積装置５ｄに蓄積していた情報を出口５ｄｂ側へずらし、広域カメラ３ａと移動量計測装置５ｄから送られてきた時間ｔの画像情報２００ａを画像蓄積装置５ｄの入口５ｄａから画像蓄積装置５ｄへ与えて蓄積する。この状態を表したのが図６（ｂ）である。
【００３２】
このような手順にて画像情報を蓄積することにより、蓄積している画像情報の中で最も過去の画像情報を破棄し、最も新しい画像情報を常時、順に蓄積することが可能となり、広域カメラ３ａにより検査対象２を撮影してから最小の遅延時間で、過去から現在までの画像を高精細画像作成装置５ａに送ることができる。
【００３３】
高精細画像作成装置５ａは、画像蓄積装置５ｄに蓄積された広域カメラ３ａの画像と移動量計測装置５ｃの計測データから、広域カメラ３ａが有する画素分解能よりも高い画素分解能を有した高精細画像を作成する装置である。
【００３４】
図７に示すように高精細画像作成装置５ａは、画像蓄積装置５ｄに蓄積されている最も新しい画像３００ａを基準として高精細画像３０２を作成処理する。ここで、高精細画像３０２とは、例えばその画素分解能を、最新画像３００ａと、画像蓄積装置５ｄに蓄積されている他の画像３００ｂの画像に対して２倍にしてある。
【００３５】
そして、最新画像３００ａの画素３０１ａが例えば高精細画像３０２の座標１Ａ，２Ａ，１Ｂ，２Ｂの画素だとすると、画像３００ｂの画素３０１ｂは、移動量計測装置５ｄにより計測した移動位置を基に画像３００ａからの相対移動位置を計算し、高精細画像３０２における座標を計算する。この例では、座標を２Ｂ，３Ｂ，２Ｃ，３Ｃとする。この処理を画像蓄積装置５ｄに蓄積された全画像の全画素に対して実行する。
【００３６】
次に、高精細画像３０２の輝度を計算する。すなわち、図７に示すように、高精細画像３０２の座標２Ｂは、画像３００ａの画素３０１ａと画像３００ｂの画素３０１ｂが重複した座標であり、高精細画像３０２の座標２Ｂの輝度は、画素３０１ａと画素３０１ｂの輝度の平均値により計算される。高精細画像作成装置５ａでは、この処理を高精細画像３０２の全ての画素に対して実行し、高精細画像３０２の輝度を決定する。この処理段階で作成された高精細画像３０２は、平均輝度で作成されているためコントラストの悪い画像である。
【００３７】
そこで、次に画像のコントフストを上げるコントラスト改善処理を実行する。
【００３８】
図８は高精細画像作成装置５ａにより高精細画像のコントラストを改善するためのコントラスト改善処理の説明図である。すなわち、図８に示すように例えば画素４００のコントラストを上げる場合、まず、画素４００を中心とする所要大の中央範囲４０１と、その周辺の周辺範囲４０２を同心状に設定する。このとき、周辺範囲４０２は、中央範囲４０１よりも広い範囲でなければならない。図８では、例えば中央範囲４０１の画素が３行３列（３×３）、周辺範囲４０２の画素が５行５列（５×５）で図示してある。
【００３９】
次に、中央範囲４０１、周辺範囲４０２の各々の平均輝度を求め、中央範囲４０１の平均輝度から周辺範囲４０２の平均輝度を差し引く。この差し引いた輝度がプラスの場合には、中央範囲４０１の方が周辺範囲４０２よりも明るく、逆にマイナスの場合には中央範囲４０１の方が周辺範囲４０２よりも暗いことになる。
【００４０】
そこで、この差し引いた値を画素４００の輝度に加算することにより、中央範囲４０１が周辺範囲４０２よりも明るい場合には、画素４００を更に明るく、中央範囲４０１が周辺範囲４０２よりも暗い場合には、画素４００を更に暗くし、画素４００のコントラストを強調改善する。
【００４１】
画像比較装置５ｂは、広域カメラ３ａの撮影範囲の一部を、局所的に撮影した局所カメラ３ｂの画像と、高精細画像作成装置５ａにより作成した高精細画像と、を比較し、高精細画像作成装置５ａを制御する。局所カメラ３ｂの画像の画素分解能は、高精細画像作成装置５ａにより作成した高精細画像の画素分解能と等しくなるように局所カメラ３ｂの撮影範囲が設定されており、半透過ミラー３ｃおよび全反射ミラー３ｄの光学機器（光学系）を利用することによりカメラの視点位置も同一にすることができる。
【００４２】
したがって、図９に示すように、広域カメラ３ａの画像５００の撮影範囲５０３を撮影した局所カメラ３ｂの画像５０２は、広域カメラ３ａの画像５００から作成した高精細画像５０１の撮影範囲５０３の領域の画像と等しい画像であり、局所カメラ３ｂの画像５０２と高精細画像５０１の撮影範囲５０３の画像とを比較することにより、高精細画像作成装置５ａにより作成した高精細画像５０１の復元度を評価することができる。
【００４３】
また、撮影装置３が前述した光学機器を用いた構成としているため、画像間の比較が容易にできる。画像比較装置５ｂは、局所カメラ３ａの画像５０２と高精細画像５０１の撮影範囲５０３の画像を比較評価し、評価値が一定のしきい値以下の場合にはコントラスト改善処理を再度繰り返すように高精細画像作成装置５ａに指示する。画像の比較評価は、輝度の差を用いる方法や、輝度の相関を評価する方法などを利用する。
【００４４】
このように、局所カメラ３ａと画像比較装置５ｂにより高精細画像作成装置５ａを制御することで、高精細画像の復元度を高品質に維持することが可能となる。
【００４５】
展開画像作成装置５ｅは、高精細画像作成装置５ａにより作成した高精細画像を検査対象２の形状から平面に座標変換し、移動量計測装置５ｃにより計測した撮影装置３の移動量を基に平面に座標変換した高精度画像を合成して、検査対象２の全面を１度に見ることが可能な平面展開画像を作成する。この平面展開画像を表示装置５ｆに出力し検査員などに提供することで、検査対象２の正常な箇所と、正常な箇所とは異なる箇所を比較しながら欠陥箇所を検出する比較検査ができる。
【００４６】
また、撮影装置３が移動することにより得られた時系列の画像から広域カメラ３ａの画素分解能よりも高い画素分解能を有した高精細画像を広域カメラ３ａのサンプリング速度と同等の時間間隔で得ることができ、この高精細画像により高精度の検査が可能となる。さらに、広域カメラ３ａの撮影領域の一部を局所的に光学機器を用いて局所カメラ３ａにより撮影することにより、容易に画像比較装置５ｂにより画像間の比較ができ、高品質の高精度画像を提供することが可能である。
【００４７】
図１０は、本発明の第２の実施形態に係る検査装置１Ａの構成図である。この検査装置１Ａは、図１で示す第１の実施形態に係る検査装置１に対し、撮影装置３を走査させる撮影駆動装置４に代えて、検査対象２自体を移動させることにより撮影装置３を走査させる検査体駆動装置６を設けた点に特徴があり、これ以外は図１で示す検査装置１とほぼ同様の構成である。
【００４８】
すなわち、第２の検査装置１Ａは撮影装置３を駆動せずに固定する一方、検査体駆動装置６により検査対象２を駆動することにより走査させて撮影装置３により連続的に検査対象２を撮影させる。
【００４９】
この検査装置１Ａによれば、検査対象２を走査させることにより前記第１の実施形態と同様の作用効果を得ることができる。
【００５０】
図１１は本発明の第３の実施形態に係わる検査装置１Ｂの構成図である。この検査装置１Ｂは、図１で示す第１の実施形態に係る検査装置１に対して、欠陥検査装置５ｇを追加した点に特徴があり、これ以外は図１で示す検査装置１と同様である。
【００５１】
欠陥検査装置５ｇは、展開画像作成装置５ｅにより作成された平面展開画像に対して図１２に示すような画像処理を適用して、自動で検査対象２の欠陥箇所を認識して検査する装置である。
【００５２】
すなわち、図１２に示すように欠陥検査装置５ｇは、まず欠陥の輪郭線を求めるために展開画像作成装置５ｅからの平面展開画像に微分処理（Ｓ１１）を施し、次に微分成分の大きさが所定のしきい値以上の領域を抽出する２値化処理（Ｓ１２）を行なう。この２値化処理にて抽出した結果は、欠陥の輪郭線であるため輪郭線で囲まれた領域を欠陥領域とする閉領域埋込み処理（Ｓ１３）を実行する。
【００５３】
次に、この閉領域埋込み処理により抽出した領域の面積が所定のしきい値以上のものを選択するノイズ除去処理（Ｓ１４）を実行し、欠陥を検出する。また、展開画像作成装置５ｅにより作成した平面展開画像について、欠陥検査装置５ｇにより自動認識した欠陥領域を色等を変えてオーバーレイ表示し、検査員が視覚的に識別しやすい情報として表示装置５ｆに出力する。
【００５４】
したがって、この検査装置１Ｂによれば、前記第１の実施形態の検査装置１と同様の効果が得られると共に、検査対象２の欠陥を高精度に自動検出することができる。
【００５５】
図１３は本発明の第４の実施形態に係わる検査装置１Ｃの構成図である。この検査装置１Ｃは、上記第１の実施形態に係る検査装置１において、検査対象２が一端面が開口した筒状であり、その筒状検査対象２ａの内部を、その開口端から照明する照明装置７を設けた点に主な特徴がある。
【００５６】
照明装置７は、撮影装置３の広域カメラ３ａの受光側前面に配設され、筒状検査対象２ａ内に、その開口端２ａａから挿入し得る外径を有する透明円筒体７ａ、所要の照明光を出力する光源装置７ｂ、この光源装置７ｂからの光を筒状検査対象２ａ内に投光して、その内面を照明する一方、筒状検査対象２ａの内面からの光を撮影装置３の受光部、すなわち、広域カメラ３ａの入光部に案内する光学系７ｃを具備している。
【００５７】
光学系７ｃは透明円筒体７ａに配設された光源装置７ｂからの投光を透明円筒体７ａの挿入先端部（図１３中左端部）側へ反射させる照明用半透過ミラー７ｃａと、透明円筒体７ａの挿入先端部（図１３中左端部）の内部に配設されて照明用半透過ミラー７ｃａからの光を遠心方向ヘリング状に反射させる円錐ミラー７ｃｂを具備している。
【００５８】
また、撮影駆動装置４ａは透明円筒体７ａを、筒状検査対象２ａ内に軸方向に挿脱すると共に、透明円筒体７ａをその中心軸周りに回動させるように構成されている。
【００５９】
したがって、この筒状検査対象２ａの内面を撮影する場合は、まず、撮影駆動装置４ａを駆動して透明円筒体７ａを筒状検査対象２ａ内へその開口端から内方へ適宜位置まで挿入する。この挿入状態において、光源装置７ｂからの照明光が照明用半透過ミラー７ｃａで反射されて円錐ミラー７ｃｂ側に向けて照射される。さらに、その照明光は、円錐ミラー７ｃｂの外周面にてリング状に反射され、この反射光が筒状検査対象２ａの内周面２ｂに照射されて照明される。一方、この内周面２ｂで反射した光は、再び円錐ミラー７ｃｂの外周面にて反射され、その反射光は再度照明用半透過ミラー７ｃａ側に反射される。この照明用半透過ミラー７ｃａは、円錐ミラー７ｃｂ側からの光の一部を透過させるため、筒状検査対象２ａの内周面２ｂからの反射光は、広域カメラ３ａおよび局所カメラ３ｂに入力される。
【００６０】
そして、撮影装置３は、撮影駆動装置４ａにより、筒状検査対象２ａの軸方向と周方向にも走査される。これにより、撮影装置３には２次元で走査された画像が得られ、高精度画像作成装置５ａによる高精度画像の作成時において、同一の画素の重なりを持つ画素が発生するのを防止または低減できる。
【００６１】
そして、この検査装置１Ｃによっても前記第１の実施形態の検査装置１と同様に広域カメラ３ａの撮影画像から高精度画像が作成されると共に、局所カメラ３ｂの画像と画像比較することにより、高品質の高精度画像を得ることができる。
【００６２】
また、この検査装置１Ｃによれば、通常では検査対象の外側から撮影することが困難な筒状検査対象２ａの内周面２ｂにおいても広域，局所カメラ３ａ，３ｂによる撮影が可能となり、前記第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る検査装置の構成図。
【図２】図１で示す撮影装置の走査例を示す図。
【図３】（ａ），（ｂ），（ｃ）は図１で示す撮影装置の画像例をそれぞれ示す図。
【図４】図１で示す移動量計測装置が実行するブロックマッチング処理のフローチャート。
【図５】図４で示すブロックマッチング処理の説明図。
【図６】図１で示す画像蓄積装置の説明図。
【図７】図４で示す高精度画像作成装置による高精度画像の作成方法の説明図。
【図８】図１で示す高精度画像作成装置による高精度画像のコントラスト改善処理の説明図。
【図９】図１で示す画像比較装置による画像比較処理の説明図。
【図１０】本発明の第２の実施形態に係る検査装置の構成図。
【図１１】本発明の第３の実施形態に係る検査装置の構成図。
【図１２】図１１で示す欠陥検査装置による欠陥検査処理のフローチャート。
【図１３】本発明の第４の実施形態に係る撮影装置の構成図。
【符号の説明】
【００６４】
１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，… 検査装置
２ 検査対象
２ａ 筒状検査対象
３ 撮影装置
３ａ 広域カメラ
３ｂ 局所カメラ
３ｃ 半透過ミラー
３ｄ 全反射ミラー
４，４ａ 撮影駆動装置
５ 画像検査装置
５ａ 高精細画像作成装置
５ｂ 画像比較装置
５ｃ 移動量計測装置
５ｄ 画像蓄積装置
５ｅ 展開画像作成装置
５ｆ 表示装置
６ 検査体駆動装置
７ 照明装置
７ａ 透明円筒体
７ｂ 光源装置
７ｃａ 照明用半透過ミラー
７ｃｂ 円錐ミラー
【技術分野】
【０００１】
本発明は、遠隔操作のカメラにより検査対象を撮影し、その撮影画像を検査対象から離れた場所に設置したモニタに出力し、この映像を基に検査員が目視等で確認する検査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、発電プラントやプロセスプラント等の工業プラントなどでは、プラント機器の安全性を維持するために定期的な検査が実施されている。このプラントなどの検査方法としては、遠隔から操作したカメラにより検査対象を撮影し、その撮影画像を、検査対象から離れた場所に設置したモニタにカメラの映像を出力し、この映像を検査員が目視で確認するといった方法が多く用いられる（例えば、特許文献１参照）。これは、例えば原子力発電所の放射線管理区域のような危険性の高い区域で各種検査や作業する人（作業者や検査員）の数を安全性向上のために可及的に抑制し、作業時間の短縮を目的としたものである。
【特許文献１】特開２００３−２０２９２１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
このような従来の検査方法では、カメラの映像を基に検査員が目視により検査対象の欠陥を探すため、カメラの画素分解能が検出すべき欠陥に対して不十分である場合、欠陥が発見しにくくなり、見落としが発生してしまう。このような欠陥の見落としを回避するためには、カメラの撮影範囲を狭くして検査を行なうのが一般的であるが、これでは広域な検査範囲を全て撮影範囲の狭いカメラで撮影するには時間がかかり過ぎる。その結果、検査時間が長時間化するといった問題がでてくる。
【０００４】
また、カメラの撮影範囲を狭くすることなくカメラの画素分解能を確保する方法としては、高分解能なカメラを利用する方法もある。しかし、高分解能なカメラは、サンプリング速度が遅く遠隔でカメラを操作するには操作性が悪くなるという課題がある。また、時間あたりに検査できる検査範囲が狭くなり前述した方法と同様に検査時間が長時間化するといった課題もある。また、高分解能なカメラ自体が高価なために検査コストが高くなってしまうという課題がある。
【０００５】
本発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、その目的は、カメラもしくは検査対象物を移動（走査）させ、移動させながら得られた時系列の映像から、使用したカメラの画素分解能よりも高い画素分解能の画像を作成し、使用したカメラとほぼ同様のサンプリング速度により画像を出力し表示することができる検査装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、検査対象を広域的に撮影する広域カメラ、この広域カメラの撮影範囲内で前記検査対象を局所的に撮影する局所カメラ、前記検査対象からの光を前記広域カメラおよび前記局所カメラに導光する光学系を備えた撮影装置と、前記検査対象に前記撮影装置を走査させる撮影駆動装置と、この撮影駆動装置の走査による移動量を計測する移動量計測装置と、前記撮影装置から出力される画像を蓄積する画像蓄積装置と、この画像蓄積装置が蓄積している画像と前記移動量計測装置で計測した前記撮影駆動装置の移動量とに基づいて、前記広域カメラの画素分解能よりも高い画素分解能の高精細画像を作成する高精細画像作成装置と、高精細画像作成装置により作成した高精細画像と前記局所カメラから出力された画像とを比較して高精細画像の復元度を求め、この復元度に基づいて前記高精細画像作成装置を制御することにより、この高精細画像作成装置により作成される高精細画像を制御する画像比較装置と、この高精細画像作成装置により作成した高精細画像を表示する表示装置と、を備えたことを特徴とする検査装置である。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、検査対象の検査を迅速かつ高精度で行なうことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明に係わる実施形態について、添付図面を参照して説明する。なお、添付図面中、同一または相当部分には同一符号を付している。
【０００９】
図１は、本発明の第１の実施形態に係わる検査装置１の構成図である。この検査装置１は、検査対象２を撮影する撮影装置３、撮影装置３を走査するために駆動する撮影駆動装置４、検査対象２の欠陥を検出する画像検査装置５を具備している。撮影装置３は、検査対象２を撮影する広域カメラ３ａおよびこの広域カメラ３ａの撮影範囲の一部を局所的に撮影する局所カメラ３ｂと、半透過ミラー３ｃおよび全反射ミラー３ｄとを有する光学系を備えている。
【００１０】
図２に示すように撮影駆動装置４は、撮影装置３により検査対象２の検査面に沿って走査し、連続的に検査対象２を撮影するように駆動する。図２は撮影駆動装置４により撮影装置３の撮影視点を走査するための走査の一例を示しており、図中３ｅは撮影装置３の走査方向を示している。この例ではテレビモニタなどの走査方法と同様に、水平方向に走査した後、再び走査始点に戻り、ここで、その水平方向の位置を垂直方向下方へ所定距離ずらし再度水平方向を走査する。この繰返しにより検査対象２の全面を撮影装置３により撮影する。
【００１１】
撮影装置３では、検査対象２の広域な範囲を広域カメラ３ａにより撮影させ、広域カメラ３ａの撮影範囲の一部を局所的に局所カメラ３ｂにより撮影させ、他方、半透過ミラー３ｃにより検査対象２からの光の一部を透過させて広域カメラ３ａに導光して入力させ、残りの光を反射する。この反射させた光を全反射ミラー３ｄにより反射させ局所カメラ３ｂに導光して入力させるものである。
【００１２】
局所カメラ３ｂの撮影範囲は、後に説明する高精細画像作成装置５ａにより広域カメラ３ａが撮影した画像から作成する高精細画像の画素分解能に等しい画素分解能を有し、局所カメラ３ｂの画素数と前記画素分解能から算出された範囲とする。
【００１３】
このように、半透過ミラー３ｃおよび全反射ミラー３ｄの光学機器を利用した光学系に構成することにより、広域カメラ３ａと同一の撮影位置から局所カメラ３ｂにより検査対象２を撮影することが容易に可能となる。仮に、これら光学機器を利用しない場合には、広域カメラ３ａと局所カメラ３ｂの撮影位置を同一にすることは物理的に困難であり、設置位置をずらす必要がある。その場合、広域カメラ３ａと局所カメラ３ｂの視点（撮影）位置が異なるため、広域カメラ３ａにより撮影した検査対象２の画像に対して、局所カメラ３ａにより撮影した検査対象２の画像が歪んでしまい、後に述べる画像比較装置５ｂによる画像間の比較が難しくなる。
【００１４】
また、広域カメラ３ａと局所カメラ３ｂとにおいて検査対象２から入力される光の光量に相違がでるために、両画像間に明るさの相違が発生し、前述の問題と同様に画像比較装置５ｂによる画像間の比較が難しくなる。
【００１５】
図３（ａ）〜（ｃ）は撮影装置３により撮影する画像の一例を示した。図３（ａ）は検査対象２の画像を示している。図３（ｂ）は撮影装置３の走査により得られる広域カメラ３ａの撮影画像を時間軸に沿った順に画像３１ａ，３１ｂ，３１ｃと順次図示している。
【００１６】
図３（ｂ）は、図３（ａ）の検査対象２に対して撮影装置３を左側から右側に水平方向に走査した場合の撮影画像を示しており、検査対象２が左側から順次撮影されている。
【００１７】
また、図３（ｂ）中、範囲３２ａ，３２ｂ，３２ｃは、広域カメラ３ａの画像３１ａ，３１ｂ，３１ｃのそれぞれにおける局所カメラ３ｂの撮影範囲を示しており、広域カメラ３ａの撮影範囲を局所的に撮影している。
【００１８】
図３（ｃ）は、局所カメラ３ｂの撮影範囲が３２ａ，３２ｂ，３２ｃの場合における局所カメラ３ｂの画像を示したものである。なお、図３では、局所カメラ３ｂの撮影範囲を広域カメラ３ａの画像の中央部に設定した場合を示しているが、中央部に限定されるものでなく、例えば左上や右下のような他の所要の位置でもよい。
【００１９】
図１に示すように画像検査装置５は高精細画像作成装置５ａ、画像比較装置５ｂ、移動量計測装置５ｃ、画像蓄積装置５ｄ、展開画像作成装置５ｅ、表示装置５ｆを具備している。移動量計測装置５ｃは撮影駆動装置４により走査させた撮影装置３の移動量を、広域カメラ３ａの撮影画像に画像処理を施し計測するものである。
【００２０】
図４は、移動量計測装置５ｃによる画像処理手順の一例のフローチャートである。図４に示すように移動量計測装置５ｃは、まず広域カメラ３ａからの撮影画像データに１次式を当てはめた線形補間法や３次元多項式を当てはめた３次元補間法などにより画像を拡大する画像拡大処理（Ｓ１）を実行する。この画像拡大処理を初めに実施することで、画像中における撮影装置３の移動量を１画素以下のサブピクセル精度で計測することができる。
【００２１】
次にブロックマッチング処理（Ｓ２）を実行する。図５に示すようにブロックマッチング処理は、広域カメラ３ａの例えば２枚の画像に画像拡大処理を実行した後の例えば２画像１００ａ，１００ｂにおいて、一方の画像１００ａの各画素の移動位置を他方の画像１００ｂから求める処理である。この具体的な画像処理方法の一例を以下に説明する。
【００２２】
まず一方の画像１００ａの移動位置を求める画素１０１を中心とした所要大の矩形ブロック１０２を設定し、さらに、この矩形ブロック１０２内の輝度の分散を求める。次に、矩形ブロック１０２内の輝度の分散が所定のしきい値以上である場合には、他方の画像１００ｂに対してブロック走査１０３を行い、輝度の差を用いた方法や輝度の相関を用いた方法などにより、最も矩形ブロック１０２に類似した位置を求める。前処理で最も矩形ブロック１０２に類似した位置と判断した位置が、一方の画像１００ａの移動位置を求める画素１０１の画像１００ｂにおける移動位置となる。ブロックマッチング処理は、この処理を一方の画像１００ａの全画素に対して実行する。
【００２３】
しかし、矩形ブロック１０２内の輝度の分散が所定のしきい値未満の画素については画像処理が実行されないために、他方の画像１００ｂに対する移動位置が求まらない。このように実行されない画素については、実行された周辺の画素の結果から他方の画像１００ｂに対する移動位置を推定する。
【００２４】
その推定方法の一例としては、移動位置を推定する画素を囲む、画像処理が実行された最低３画素を検索する。次に、画像の横方向をＸ軸、縦方向をＹ軸として、前記３画素のＸＹ軸上の位置と、Ｘ軸およびＹ軸の移動位置をＺ軸とした２つの３次元空間に３画素の値からそれぞれ３つの点をプロットする。
【００２５】
この後、この３点を結ぶ３次元空間における平面を計算で求め、推定する画素の点がこの平面上にあるとして、推定する画素のＸＹ軸の位置からＺ軸の値を計算する。この計算で求めたＺ軸の値が移動位置となる。なお、この例では、３点を用いた平面を仮定したが３点以上を利用して計算できる多項式の面でもよい。
【００２６】
以上で説明したブロックマッチング処理の例では、輝度の分散の高い矩形ブロック１０２にのみ当該処理を実行する。輝度の分散が高いということは画像のテクスチャが特徴的であり、マッチング処理に適しているということである。逆に輝度の分散が低いということは、画像のテクスチャが一様であり特碑的でないためにマッチング処理を実行した結果が間違った移動位置を計測する可能性が高くなる。このように矩形ブロックについてマッチング処理の実行の是非を判断することにより信頼性の高い計測が可能となる。また、輝度の分散以外に画像のテクスチャの特徴性を評価できる情報を用いて判断してもよい。
【００２７】
なお、移動量計測装置５ｃは上記移動量計測方法以外に、検査対象２と撮影装置３との位置関係や、広域カメラ３ａの視野角および、撮影駆動装置４の移動情報などを基に幾何学的に計測する方法により移動量を計測するように構成してもよい。
【００２８】
画像蓄積装置５ｄは、広域カメラ３ａの撮影画像と移動量計測装置５ｃの計測データを、後述する高精細画像作成装置５ａに必要となる情報数を蓄積するものである。
【００２９】
図６は広域カメラ３ａの画像と移動量計測装置５ｃの計測データとを共に図示しており、例えば蓄積できる情報数としては３つとしている。画像情報を蓄積する画像蓄積装置５ｄには画像情報が入力される入口５ｄａと、出力される出口５ｄｂを備えている。
【００３０】
図６（ａ）は、所定時間ｔの開始時点の画像蓄積装置５ｄの状態を表しており、画像蓄積装置５ｄには、その入口５ｄａ側から出口５ｄｂに向けて時間ｔ−Δｔ（所要の微小時間）の画像情報２００ｂ、時間ｔ−Δ２ｔの画像情報２００ｃ、時間ｔ−Δ３ｔの画像情報２００ｄの順に３つの画像が蓄積されている。この後、時間ｔの画像情報２００ａが広域カメラ３ａと移動量計測装置５ｃから送られてくると画像蓄積装置５ｄは、その出口５ｄｂ側にある時間ｔ−Δ３ｔの画像情報２００ｄを選択する。
【００３１】
次に、選択した時間ｔ−Δ３ｔの画像情報２００ｄを消去し、画像蓄積装置５ｄに蓄積していた情報を出口５ｄｂ側へずらし、広域カメラ３ａと移動量計測装置５ｄから送られてきた時間ｔの画像情報２００ａを画像蓄積装置５ｄの入口５ｄａから画像蓄積装置５ｄへ与えて蓄積する。この状態を表したのが図６（ｂ）である。
【００３２】
このような手順にて画像情報を蓄積することにより、蓄積している画像情報の中で最も過去の画像情報を破棄し、最も新しい画像情報を常時、順に蓄積することが可能となり、広域カメラ３ａにより検査対象２を撮影してから最小の遅延時間で、過去から現在までの画像を高精細画像作成装置５ａに送ることができる。
【００３３】
高精細画像作成装置５ａは、画像蓄積装置５ｄに蓄積された広域カメラ３ａの画像と移動量計測装置５ｃの計測データから、広域カメラ３ａが有する画素分解能よりも高い画素分解能を有した高精細画像を作成する装置である。
【００３４】
図７に示すように高精細画像作成装置５ａは、画像蓄積装置５ｄに蓄積されている最も新しい画像３００ａを基準として高精細画像３０２を作成処理する。ここで、高精細画像３０２とは、例えばその画素分解能を、最新画像３００ａと、画像蓄積装置５ｄに蓄積されている他の画像３００ｂの画像に対して２倍にしてある。
【００３５】
そして、最新画像３００ａの画素３０１ａが例えば高精細画像３０２の座標１Ａ，２Ａ，１Ｂ，２Ｂの画素だとすると、画像３００ｂの画素３０１ｂは、移動量計測装置５ｄにより計測した移動位置を基に画像３００ａからの相対移動位置を計算し、高精細画像３０２における座標を計算する。この例では、座標を２Ｂ，３Ｂ，２Ｃ，３Ｃとする。この処理を画像蓄積装置５ｄに蓄積された全画像の全画素に対して実行する。
【００３６】
次に、高精細画像３０２の輝度を計算する。すなわち、図７に示すように、高精細画像３０２の座標２Ｂは、画像３００ａの画素３０１ａと画像３００ｂの画素３０１ｂが重複した座標であり、高精細画像３０２の座標２Ｂの輝度は、画素３０１ａと画素３０１ｂの輝度の平均値により計算される。高精細画像作成装置５ａでは、この処理を高精細画像３０２の全ての画素に対して実行し、高精細画像３０２の輝度を決定する。この処理段階で作成された高精細画像３０２は、平均輝度で作成されているためコントラストの悪い画像である。
【００３７】
そこで、次に画像のコントフストを上げるコントラスト改善処理を実行する。
【００３８】
図８は高精細画像作成装置５ａにより高精細画像のコントラストを改善するためのコントラスト改善処理の説明図である。すなわち、図８に示すように例えば画素４００のコントラストを上げる場合、まず、画素４００を中心とする所要大の中央範囲４０１と、その周辺の周辺範囲４０２を同心状に設定する。このとき、周辺範囲４０２は、中央範囲４０１よりも広い範囲でなければならない。図８では、例えば中央範囲４０１の画素が３行３列（３×３）、周辺範囲４０２の画素が５行５列（５×５）で図示してある。
【００３９】
次に、中央範囲４０１、周辺範囲４０２の各々の平均輝度を求め、中央範囲４０１の平均輝度から周辺範囲４０２の平均輝度を差し引く。この差し引いた輝度がプラスの場合には、中央範囲４０１の方が周辺範囲４０２よりも明るく、逆にマイナスの場合には中央範囲４０１の方が周辺範囲４０２よりも暗いことになる。
【００４０】
そこで、この差し引いた値を画素４００の輝度に加算することにより、中央範囲４０１が周辺範囲４０２よりも明るい場合には、画素４００を更に明るく、中央範囲４０１が周辺範囲４０２よりも暗い場合には、画素４００を更に暗くし、画素４００のコントラストを強調改善する。
【００４１】
画像比較装置５ｂは、広域カメラ３ａの撮影範囲の一部を、局所的に撮影した局所カメラ３ｂの画像と、高精細画像作成装置５ａにより作成した高精細画像と、を比較し、高精細画像作成装置５ａを制御する。局所カメラ３ｂの画像の画素分解能は、高精細画像作成装置５ａにより作成した高精細画像の画素分解能と等しくなるように局所カメラ３ｂの撮影範囲が設定されており、半透過ミラー３ｃおよび全反射ミラー３ｄの光学機器（光学系）を利用することによりカメラの視点位置も同一にすることができる。
【００４２】
したがって、図９に示すように、広域カメラ３ａの画像５００の撮影範囲５０３を撮影した局所カメラ３ｂの画像５０２は、広域カメラ３ａの画像５００から作成した高精細画像５０１の撮影範囲５０３の領域の画像と等しい画像であり、局所カメラ３ｂの画像５０２と高精細画像５０１の撮影範囲５０３の画像とを比較することにより、高精細画像作成装置５ａにより作成した高精細画像５０１の復元度を評価することができる。
【００４３】
また、撮影装置３が前述した光学機器を用いた構成としているため、画像間の比較が容易にできる。画像比較装置５ｂは、局所カメラ３ａの画像５０２と高精細画像５０１の撮影範囲５０３の画像を比較評価し、評価値が一定のしきい値以下の場合にはコントラスト改善処理を再度繰り返すように高精細画像作成装置５ａに指示する。画像の比較評価は、輝度の差を用いる方法や、輝度の相関を評価する方法などを利用する。
【００４４】
このように、局所カメラ３ａと画像比較装置５ｂにより高精細画像作成装置５ａを制御することで、高精細画像の復元度を高品質に維持することが可能となる。
【００４５】
展開画像作成装置５ｅは、高精細画像作成装置５ａにより作成した高精細画像を検査対象２の形状から平面に座標変換し、移動量計測装置５ｃにより計測した撮影装置３の移動量を基に平面に座標変換した高精度画像を合成して、検査対象２の全面を１度に見ることが可能な平面展開画像を作成する。この平面展開画像を表示装置５ｆに出力し検査員などに提供することで、検査対象２の正常な箇所と、正常な箇所とは異なる箇所を比較しながら欠陥箇所を検出する比較検査ができる。
【００４６】
また、撮影装置３が移動することにより得られた時系列の画像から広域カメラ３ａの画素分解能よりも高い画素分解能を有した高精細画像を広域カメラ３ａのサンプリング速度と同等の時間間隔で得ることができ、この高精細画像により高精度の検査が可能となる。さらに、広域カメラ３ａの撮影領域の一部を局所的に光学機器を用いて局所カメラ３ａにより撮影することにより、容易に画像比較装置５ｂにより画像間の比較ができ、高品質の高精度画像を提供することが可能である。
【００４７】
図１０は、本発明の第２の実施形態に係る検査装置１Ａの構成図である。この検査装置１Ａは、図１で示す第１の実施形態に係る検査装置１に対し、撮影装置３を走査させる撮影駆動装置４に代えて、検査対象２自体を移動させることにより撮影装置３を走査させる検査体駆動装置６を設けた点に特徴があり、これ以外は図１で示す検査装置１とほぼ同様の構成である。
【００４８】
すなわち、第２の検査装置１Ａは撮影装置３を駆動せずに固定する一方、検査体駆動装置６により検査対象２を駆動することにより走査させて撮影装置３により連続的に検査対象２を撮影させる。
【００４９】
この検査装置１Ａによれば、検査対象２を走査させることにより前記第１の実施形態と同様の作用効果を得ることができる。
【００５０】
図１１は本発明の第３の実施形態に係わる検査装置１Ｂの構成図である。この検査装置１Ｂは、図１で示す第１の実施形態に係る検査装置１に対して、欠陥検査装置５ｇを追加した点に特徴があり、これ以外は図１で示す検査装置１と同様である。
【００５１】
欠陥検査装置５ｇは、展開画像作成装置５ｅにより作成された平面展開画像に対して図１２に示すような画像処理を適用して、自動で検査対象２の欠陥箇所を認識して検査する装置である。
【００５２】
すなわち、図１２に示すように欠陥検査装置５ｇは、まず欠陥の輪郭線を求めるために展開画像作成装置５ｅからの平面展開画像に微分処理（Ｓ１１）を施し、次に微分成分の大きさが所定のしきい値以上の領域を抽出する２値化処理（Ｓ１２）を行なう。この２値化処理にて抽出した結果は、欠陥の輪郭線であるため輪郭線で囲まれた領域を欠陥領域とする閉領域埋込み処理（Ｓ１３）を実行する。
【００５３】
次に、この閉領域埋込み処理により抽出した領域の面積が所定のしきい値以上のものを選択するノイズ除去処理（Ｓ１４）を実行し、欠陥を検出する。また、展開画像作成装置５ｅにより作成した平面展開画像について、欠陥検査装置５ｇにより自動認識した欠陥領域を色等を変えてオーバーレイ表示し、検査員が視覚的に識別しやすい情報として表示装置５ｆに出力する。
【００５４】
したがって、この検査装置１Ｂによれば、前記第１の実施形態の検査装置１と同様の効果が得られると共に、検査対象２の欠陥を高精度に自動検出することができる。
【００５５】
図１３は本発明の第４の実施形態に係わる検査装置１Ｃの構成図である。この検査装置１Ｃは、上記第１の実施形態に係る検査装置１において、検査対象２が一端面が開口した筒状であり、その筒状検査対象２ａの内部を、その開口端から照明する照明装置７を設けた点に主な特徴がある。
【００５６】
照明装置７は、撮影装置３の広域カメラ３ａの受光側前面に配設され、筒状検査対象２ａ内に、その開口端２ａａから挿入し得る外径を有する透明円筒体７ａ、所要の照明光を出力する光源装置７ｂ、この光源装置７ｂからの光を筒状検査対象２ａ内に投光して、その内面を照明する一方、筒状検査対象２ａの内面からの光を撮影装置３の受光部、すなわち、広域カメラ３ａの入光部に案内する光学系７ｃを具備している。
【００５７】
光学系７ｃは透明円筒体７ａに配設された光源装置７ｂからの投光を透明円筒体７ａの挿入先端部（図１３中左端部）側へ反射させる照明用半透過ミラー７ｃａと、透明円筒体７ａの挿入先端部（図１３中左端部）の内部に配設されて照明用半透過ミラー７ｃａからの光を遠心方向ヘリング状に反射させる円錐ミラー７ｃｂを具備している。
【００５８】
また、撮影駆動装置４ａは透明円筒体７ａを、筒状検査対象２ａ内に軸方向に挿脱すると共に、透明円筒体７ａをその中心軸周りに回動させるように構成されている。
【００５９】
したがって、この筒状検査対象２ａの内面を撮影する場合は、まず、撮影駆動装置４ａを駆動して透明円筒体７ａを筒状検査対象２ａ内へその開口端から内方へ適宜位置まで挿入する。この挿入状態において、光源装置７ｂからの照明光が照明用半透過ミラー７ｃａで反射されて円錐ミラー７ｃｂ側に向けて照射される。さらに、その照明光は、円錐ミラー７ｃｂの外周面にてリング状に反射され、この反射光が筒状検査対象２ａの内周面２ｂに照射されて照明される。一方、この内周面２ｂで反射した光は、再び円錐ミラー７ｃｂの外周面にて反射され、その反射光は再度照明用半透過ミラー７ｃａ側に反射される。この照明用半透過ミラー７ｃａは、円錐ミラー７ｃｂ側からの光の一部を透過させるため、筒状検査対象２ａの内周面２ｂからの反射光は、広域カメラ３ａおよび局所カメラ３ｂに入力される。
【００６０】
そして、撮影装置３は、撮影駆動装置４ａにより、筒状検査対象２ａの軸方向と周方向にも走査される。これにより、撮影装置３には２次元で走査された画像が得られ、高精度画像作成装置５ａによる高精度画像の作成時において、同一の画素の重なりを持つ画素が発生するのを防止または低減できる。
【００６１】
そして、この検査装置１Ｃによっても前記第１の実施形態の検査装置１と同様に広域カメラ３ａの撮影画像から高精度画像が作成されると共に、局所カメラ３ｂの画像と画像比較することにより、高品質の高精度画像を得ることができる。
【００６２】
また、この検査装置１Ｃによれば、通常では検査対象の外側から撮影することが困難な筒状検査対象２ａの内周面２ｂにおいても広域，局所カメラ３ａ，３ｂによる撮影が可能となり、前記第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る検査装置の構成図。
【図２】図１で示す撮影装置の走査例を示す図。
【図３】（ａ），（ｂ），（ｃ）は図１で示す撮影装置の画像例をそれぞれ示す図。
【図４】図１で示す移動量計測装置が実行するブロックマッチング処理のフローチャート。
【図５】図４で示すブロックマッチング処理の説明図。
【図６】図１で示す画像蓄積装置の説明図。
【図７】図４で示す高精度画像作成装置による高精度画像の作成方法の説明図。
【図８】図１で示す高精度画像作成装置による高精度画像のコントラスト改善処理の説明図。
【図９】図１で示す画像比較装置による画像比較処理の説明図。
【図１０】本発明の第２の実施形態に係る検査装置の構成図。
【図１１】本発明の第３の実施形態に係る検査装置の構成図。
【図１２】図１１で示す欠陥検査装置による欠陥検査処理のフローチャート。
【図１３】本発明の第４の実施形態に係る撮影装置の構成図。
【符号の説明】
【００６４】
１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，… 検査装置
２ 検査対象
２ａ 筒状検査対象
３ 撮影装置
３ａ 広域カメラ
３ｂ 局所カメラ
３ｃ 半透過ミラー
３ｄ 全反射ミラー
４，４ａ 撮影駆動装置
５ 画像検査装置
５ａ 高精細画像作成装置
５ｂ 画像比較装置
５ｃ 移動量計測装置
５ｄ 画像蓄積装置
５ｅ 展開画像作成装置
５ｆ 表示装置
６ 検査体駆動装置
７ 照明装置
７ａ 透明円筒体
７ｂ 光源装置
７ｃａ 照明用半透過ミラー
７ｃｂ 円錐ミラー
【特許請求の範囲】
【請求項１】
検査対象を広域的に撮影する広域カメラ、この広域カメラの撮影範囲内で前記検査対象を局所的に撮影する局所カメラ、前記検査対象からの光を前記広域カメラおよび前記局所カメラに導光する光学系を備えた撮影装置と、
前記検査対象に前記撮影装置を走査させる撮影駆動装置と、
この撮影駆動装置の走査による移動量を計測する移動量計測装置と、
前記撮影装置から出力される画像を蓄積する画像蓄積装置と、
この画像蓄積装置が蓄積している画像と前記移動量計測装置で計測した前記撮影駆動装置の移動量とに基づいて、前記広域カメラの画素分解能よりも高い画素分解能の高精細画像を作成する高精細画像作成装置と、
高精細画像作成装置により作成した高精細画像と前記局所カメラから出力された画像とを比較して高精細画像の復元度を求め、この復元度に基づいて前記高精細画像作成装置を制御することにより、この高精細画像作成装置により作成される高精細画像を制御する画像比較装置と、
この高精細画像作成装置により作成した高精細画像を表示する表示装置と、
を備えたことを特徴とする検査装置。
【請求項２】
請求項１記載の検査装置において、前記撮影駆動装置に代えて前記検査対象を移動させる検査体駆動装置を備えたことを特徴とする検査装置。
【請求項３】
請求項１または２記載の検査装置において、前記移動量計測装置は、前記撮影駆動装置または前記検査体駆動装置の走査による移動量を前記広域カメラの画像における移動量として求める画像処理手段を有することを特徴とする検査装置。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか１項に記載の検査装置において、前記移動量計測装置は、前記撮影駆動装置または前記検査体駆動装置の走査による移動量を、前記広域カメラの画像における移動量として、前記検査対象の形状情報と、前記検査対象と前記撮影装置の位置情報と、前記撮影駆動装置または検査体駆動装置の走査情報から計測する計測手段を有することを特徴とする検査装置。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか１項に記載の検査装置において、前記高精細画像作成装置により作成した高精細画像を、前記移動量計測装置により計測した前記撮影駆動装置もしくは前記検査体駆動装置の移動量と、前記検査対象の形状とを基に平面画像に座標変換し、複数の前記高精細画像を合成した平面展開画像を作成する展開画像作成装置を有することを特徴とする検査装置。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか１項に記載の検査装置において、前記高精細画像作成装置により作成した高精細画像もしくは前記展開画像作成装置により作成した平面展開画像に画像処理を施すことにより、前記検査対象の欠陥を自動で識別検査する画像検査装置を備えたことを特徴とする検査装置。
【請求項７】
請求項１から６のいずれか１項に記載の検査装置において、検査対象が筒状であって、その筒状の内部に少なくとも一部が挿脱可能に構成され、その挿入時、筒状検査対象の内部を照明する一方、この内部からの光を前記光学系に導光する光学系を有する照明装置を備えたことをと特徴とする検査装置。
【請求項８】
請求項７記載の検査装置において、前記筒状検査対象の内部にて周方向に前記照明装置と、前記撮影装置を走査させる撮影駆動装置を備えたことを特徴とする検査装置。
【請求項１】
検査対象を広域的に撮影する広域カメラ、この広域カメラの撮影範囲内で前記検査対象を局所的に撮影する局所カメラ、前記検査対象からの光を前記広域カメラおよび前記局所カメラに導光する光学系を備えた撮影装置と、
前記検査対象に前記撮影装置を走査させる撮影駆動装置と、
この撮影駆動装置の走査による移動量を計測する移動量計測装置と、
前記撮影装置から出力される画像を蓄積する画像蓄積装置と、
この画像蓄積装置が蓄積している画像と前記移動量計測装置で計測した前記撮影駆動装置の移動量とに基づいて、前記広域カメラの画素分解能よりも高い画素分解能の高精細画像を作成する高精細画像作成装置と、
高精細画像作成装置により作成した高精細画像と前記局所カメラから出力された画像とを比較して高精細画像の復元度を求め、この復元度に基づいて前記高精細画像作成装置を制御することにより、この高精細画像作成装置により作成される高精細画像を制御する画像比較装置と、
この高精細画像作成装置により作成した高精細画像を表示する表示装置と、
を備えたことを特徴とする検査装置。
【請求項２】
請求項１記載の検査装置において、前記撮影駆動装置に代えて前記検査対象を移動させる検査体駆動装置を備えたことを特徴とする検査装置。
【請求項３】
請求項１または２記載の検査装置において、前記移動量計測装置は、前記撮影駆動装置または前記検査体駆動装置の走査による移動量を前記広域カメラの画像における移動量として求める画像処理手段を有することを特徴とする検査装置。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか１項に記載の検査装置において、前記移動量計測装置は、前記撮影駆動装置または前記検査体駆動装置の走査による移動量を、前記広域カメラの画像における移動量として、前記検査対象の形状情報と、前記検査対象と前記撮影装置の位置情報と、前記撮影駆動装置または検査体駆動装置の走査情報から計測する計測手段を有することを特徴とする検査装置。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか１項に記載の検査装置において、前記高精細画像作成装置により作成した高精細画像を、前記移動量計測装置により計測した前記撮影駆動装置もしくは前記検査体駆動装置の移動量と、前記検査対象の形状とを基に平面画像に座標変換し、複数の前記高精細画像を合成した平面展開画像を作成する展開画像作成装置を有することを特徴とする検査装置。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか１項に記載の検査装置において、前記高精細画像作成装置により作成した高精細画像もしくは前記展開画像作成装置により作成した平面展開画像に画像処理を施すことにより、前記検査対象の欠陥を自動で識別検査する画像検査装置を備えたことを特徴とする検査装置。
【請求項７】
請求項１から６のいずれか１項に記載の検査装置において、検査対象が筒状であって、その筒状の内部に少なくとも一部が挿脱可能に構成され、その挿入時、筒状検査対象の内部を照明する一方、この内部からの光を前記光学系に導光する光学系を有する照明装置を備えたことをと特徴とする検査装置。
【請求項８】
請求項７記載の検査装置において、前記筒状検査対象の内部にて周方向に前記照明装置と、前記撮影装置を走査させる撮影駆動装置を備えたことを特徴とする検査装置。
【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２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２００７−３３３６３９（Ｐ２００７−３３３６３９Ａ）
【公開日】平成１９年１２月２７日（２００７．１２．２７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−１６７７３２（Ｐ２００６−１６７７３２）
【出願日】平成１８年６月１６日（２００６．６．１６）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【出願人】（３９００１４５６８）東芝プラントシステム株式会社 (273)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年１２月２７日（２００７．１２．２７）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年６月１６日（２００６．６．１６）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【出願人】（３９００１４５６８）東芝プラントシステム株式会社 (273)
【Ｆターム（参考）】
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