JP2001165912A - 超音波信号処理装置 - Google Patents
超音波信号処理装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】超音波信号のきずエコーと疑似エコーを確実に
判別することができる超音波信号処理装置を提供するこ
と。 【解決手段】入力した超音波検査信号に対して多次元空
間における方向成分を計量化するために、方向多次元型
基底を用いてウェーブレット変換を行なう変換手段
（２）と、この変換手段（２）により生成したウェーブ
レット変換係数から特徴抽出を行ない、特徴量を計算す
る特徴抽出手段（３）と、この特徴抽出手段（３）によ
り生成した特徴量を用い、等位相面の分布の違いを基に
エコーの識別を行なう識別手段（６）と、を具備。
判別することができる超音波信号処理装置を提供するこ
と。 【解決手段】入力した超音波検査信号に対して多次元空
間における方向成分を計量化するために、方向多次元型
基底を用いてウェーブレット変換を行なう変換手段
（２）と、この変換手段（２）により生成したウェーブ
レット変換係数から特徴抽出を行ない、特徴量を計算す
る特徴抽出手段（３）と、この特徴抽出手段（３）によ
り生成した特徴量を用い、等位相面の分布の違いを基に
エコーの識別を行なう識別手段（６）と、を具備。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ＰＷＲの機器・配
管、原動機の機器・配管、鉄鋼製品、航空宇宙機体等を
対象とした超音波探傷（ＵＴ）による非破壊検査に適用
される超音波信号処理装置に関する。
管、原動機の機器・配管、鉄鋼製品、航空宇宙機体等を
対象とした超音波探傷（ＵＴ）による非破壊検査に適用
される超音波信号処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】図４の（ａ）〜（ｃ）は、従来例に係る
超音波探傷による非破壊検査の状態を示す図である。こ
の超音波探傷では、被検体に超音波パルスを発し、被検
体のきずからのエコーをセンサで検知することにより、
非破壊的にきずの有無を調べる。
超音波探傷による非破壊検査の状態を示す図である。こ
の超音波探傷では、被検体に超音波パルスを発し、被検
体のきずからのエコーをセンサで検知することにより、
非破壊的にきずの有無を調べる。
【０００３】図４の（ａ）に示すように母材４１にきず
がない場合、斜角センサ４２から発した超音波はセンサ
４２に返ってこないため、エコーは検出されない。図４
の（ｂ）に示すように母体４１にきずがある場合、斜角
センサ４２から発した超音波は、きずの角で複雑反射す
るとともに、きずの先端で放射状に反射するため、セン
サ４２にはきずエコーが検出される。
がない場合、斜角センサ４２から発した超音波はセンサ
４２に返ってこないため、エコーは検出されない。図４
の（ｂ）に示すように母体４１にきずがある場合、斜角
センサ４２から発した超音波は、きずの角で複雑反射す
るとともに、きずの先端で放射状に反射するため、セン
サ４２にはきずエコーが検出される。
【０００４】また、図４の（ｃ）に示すように、母材４
１にきずがなく被検体に溶接部４３がある場合、斜角セ
ンサ４２から発した超音波は、溶接部及び溶接近傍部で
は直進せず、溶接部底面で反射してエコーとしてセンサ
４２に返り検出される場合があることが知られている。
これを疑似エコーと呼ぶ。検査により得られたエコーが
きずエコーか疑似エコーかの識別は検査上重要な課題で
ある。
１にきずがなく被検体に溶接部４３がある場合、斜角セ
ンサ４２から発した超音波は、溶接部及び溶接近傍部で
は直進せず、溶接部底面で反射してエコーとしてセンサ
４２に返り検出される場合があることが知られている。
これを疑似エコーと呼ぶ。検査により得られたエコーが
きずエコーか疑似エコーかの識別は検査上重要な課題で
ある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】従来技術では、このよ
うな疑似エコーときずエコーを識別する手法として、エ
コーの時系列特徴による方法と、エコーの周波数特性に
よる方法の２種類がある。
うな疑似エコーときずエコーを識別する手法として、エ
コーの時系列特徴による方法と、エコーの周波数特性に
よる方法の２種類がある。
【０００６】（１）エコーの時系列特徴による方法 観測される時系列信号における評価対象エコーの特徴を
計量化し、この特徴量を用いてきずエコーか疑似エコー
かを判別する。時系列信号特徴とは、例えば、振幅、分
散、継続時間、などである。判別方法は、予めきずエコ
ーと疑似エコーのサンプル信号を用いて教師ありの学習
を行なっておき、学習したアルゴリズムに基づいて評価
対象エコーを判別する。
計量化し、この特徴量を用いてきずエコーか疑似エコー
かを判別する。時系列信号特徴とは、例えば、振幅、分
散、継続時間、などである。判別方法は、予めきずエコ
ーと疑似エコーのサンプル信号を用いて教師ありの学習
を行なっておき、学習したアルゴリズムに基づいて評価
対象エコーを判別する。
【０００７】しかし、きずエコーと溶接近傍部に発生す
る疑似エコーは、専門家がみても区別不能なほど時系列
波形が酷似しているため、現状ではこの従来手法は性能
が十分でない。
る疑似エコーは、専門家がみても区別不能なほど時系列
波形が酷似しているため、現状ではこの従来手法は性能
が十分でない。
【０００８】（２）エコーの周波数特性による方法 疑似エコーときずエコーの周波数特性の差に着目して、
あらかじめ用意した見本となるきずエコーの周波数分布
とは異なる周波数分布のエコーを疑似エコーと判断する
方法である。
あらかじめ用意した見本となるきずエコーの周波数分布
とは異なる周波数分布のエコーを疑似エコーと判断する
方法である。
【０００９】しかし、一般的に疑似エコーときずエコー
の周波数特性が酷似しているケースは多く（例えば、被
検体母材の肉厚に対して非常に薄い付着物のわれから発
生する疑似エコーの場合など）、そのようなケースには
この手法は効果が低い。
の周波数特性が酷似しているケースは多く（例えば、被
検体母材の肉厚に対して非常に薄い付着物のわれから発
生する疑似エコーの場合など）、そのようなケースには
この手法は効果が低い。
【００１０】本発明の目的は、超音波信号のきずエコー
と疑似エコーを確実に判別することができる超音波信号
処理装置を提供することにある。
と疑似エコーを確実に判別することができる超音波信号
処理装置を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決し目的を
達成するために、本発明の超音波信号処理装置は以下の
如く構成されている。
達成するために、本発明の超音波信号処理装置は以下の
如く構成されている。
【００１２】（１）本発明の超音波信号処理装置は、入
力した超音波検査信号に対して多次元空間における方向
成分を計量化するために、方向多次元型基底を用いてウ
ェーブレット変換を行なう変換手段と、この変換手段に
より生成したウェーブレット変換係数から特徴抽出を行
ない、特徴量を計算する特徴抽出手段と、この特徴抽出
手段により生成した特徴量を用い、等位相面の分布の違
いを基にエコーの識別を行なう識別手段と、から構成さ
れている。
力した超音波検査信号に対して多次元空間における方向
成分を計量化するために、方向多次元型基底を用いてウ
ェーブレット変換を行なう変換手段と、この変換手段に
より生成したウェーブレット変換係数から特徴抽出を行
ない、特徴量を計算する特徴抽出手段と、この特徴抽出
手段により生成した特徴量を用い、等位相面の分布の違
いを基にエコーの識別を行なう識別手段と、から構成さ
れている。
【００１３】（２）本発明の超音波信号処理装置は、入
力した超音波検査信号に対して多次元空間における方向
成分を計量化するために、方向多次元型基底を用いてウ
ェーブレット変換を行なう変換手段と、この変換手段に
より生成したウェーブレット変換係数から検査対象にお
けるきずの成分を選定する選定手段と、この選定手段で
選定した成分に対して、前記基底を用いて逆変換を行な
うことによりフィルタリング信号を得る逆変換手段と、
から構成されている。
力した超音波検査信号に対して多次元空間における方向
成分を計量化するために、方向多次元型基底を用いてウ
ェーブレット変換を行なう変換手段と、この変換手段に
より生成したウェーブレット変換係数から検査対象にお
けるきずの成分を選定する選定手段と、この選定手段で
選定した成分に対して、前記基底を用いて逆変換を行な
うことによりフィルタリング信号を得る逆変換手段と、
から構成されている。
【００１４】（３）本発明の超音波信号処理装置は、入
力した超音波検査信号に対して多次元空間における方向
成分を計量化するために、方向多次元型基底を用いてウ
ェーブレット変換を行なう変換手段と、この変換手段に
より生成したウェーブレット変換係数から検査対象にお
ける母材と溶接部の境界成分を選定する選定手段と、こ
の選定手段で選定した成分に対して、前記基底を用いて
逆変換を行なうことにより前記母材と前記溶接部の境界
位置を特定する逆変換手段と、この逆変換手段で得た境
界位置と評価対象エコーの相対位置関係により、前記評
価対象エコーの発生位置を判定する判定手段と、から構
成されている。
力した超音波検査信号に対して多次元空間における方向
成分を計量化するために、方向多次元型基底を用いてウ
ェーブレット変換を行なう変換手段と、この変換手段に
より生成したウェーブレット変換係数から検査対象にお
ける母材と溶接部の境界成分を選定する選定手段と、こ
の選定手段で選定した成分に対して、前記基底を用いて
逆変換を行なうことにより前記母材と前記溶接部の境界
位置を特定する逆変換手段と、この逆変換手段で得た境
界位置と評価対象エコーの相対位置関係により、前記評
価対象エコーの発生位置を判定する判定手段と、から構
成されている。
【００１５】
【発明の実施の形態】（第１の実施の形態）図１の
（ａ）は、本発明の第１の実施の形態に係る超音波信号
処理装置である疑似エコー識別装置の構成を示す図（フ
ローチャート）である。
（ａ）は、本発明の第１の実施の形態に係る超音波信号
処理装置である疑似エコー識別装置の構成を示す図（フ
ローチャート）である。
【００１６】図１の（ａ）に示す疑似エコー識別装置
は、特徴量計算装置４、学習装置５、識別装置６から構
成される。図１の（ａ）では、特徴量計算装置４を複数
個示しているが、これらは機能が同じものであり、各々
異なる入力信号に対して適用している。
は、特徴量計算装置４、学習装置５、識別装置６から構
成される。図１の（ａ）では、特徴量計算装置４を複数
個示しているが、これらは機能が同じものであり、各々
異なる入力信号に対して適用している。
【００１７】図１の（ｂ）は、特徴量計算装置４の構成
を示す図である。図１の（ｂ）に示す特徴量計算装置４
は、方向型多次元基底生成装置１、ウェーブレット変換
装置２、特徴抽出装置３から構成される。
を示す図である。図１の（ｂ）に示す特徴量計算装置４
は、方向型多次元基底生成装置１、ウェーブレット変換
装置２、特徴抽出装置３から構成される。
【００１８】方向型多次元基底生成装置１では、ウェー
ブレット変換に必要な基底を生成する。ウェーブレット
変換装置２では、超音波検査信号を入力とし、方向型多
次元基底生成装置１で生成した基底を用いてウェーブレ
ット変換を行ない、ウェーブレット変換係数を生成す
る。特徴抽出装置３では、ウェーブレット変換装置２に
より生成したウェーブレット変換係数から特徴抽出を行
ない、特徴量を計算する。
ブレット変換に必要な基底を生成する。ウェーブレット
変換装置２では、超音波検査信号を入力とし、方向型多
次元基底生成装置１で生成した基底を用いてウェーブレ
ット変換を行ない、ウェーブレット変換係数を生成す
る。特徴抽出装置３では、ウェーブレット変換装置２に
より生成したウェーブレット変換係数から特徴抽出を行
ない、特徴量を計算する。
【００１９】学習時には、図１の（ａ）左側に示すよう
に、見本としてきず信号とノイズ（疑似エコー）信号を
用意し、それぞれを入力として特徴量計算装置４，４に
より特徴量を計算する。学習装置５では、特徴量計算装
置４，４から生成したきず特徴量及びノイズ特徴量を入
力として、識別パラメータを生成する。
に、見本としてきず信号とノイズ（疑似エコー）信号を
用意し、それぞれを入力として特徴量計算装置４，４に
より特徴量を計算する。学習装置５では、特徴量計算装
置４，４から生成したきず特徴量及びノイズ特徴量を入
力として、識別パラメータを生成する。
【００２０】評価時には、図１の（ａ）右側に示すよう
に、評価対象信号を入力として、特徴量計算装置４によ
り特徴量を生成し、識別装置６では特徴量計算装置４に
より生成した特徴量と、学習時に学習装置５により生成
した識別パラメータを用いて、評価対象信号がきずエコ
ーか疑似エコーかを判定する。
に、評価対象信号を入力として、特徴量計算装置４によ
り特徴量を生成し、識別装置６では特徴量計算装置４に
より生成した特徴量と、学習時に学習装置５により生成
した識別パラメータを用いて、評価対象信号がきずエコ
ーか疑似エコーかを判定する。
【００２１】方向型多次元基底生成装置１は、以下のよ
うに基底を生成する。１次元ウェーブレット変換の基底
（マザーウェーブレット）をφ(ｔ)、主成分方向スケー
ルをａ１、直行方向スケールをａ２、シフトベクトルを
ｂ、重み関数をｗ（ｔ）、角度θの回転変換をＲ（θ，
Ｘ）とし、方向型多次元基底を、Φ（ａ１，ａ２，ｂ，
θ，ｘ，ｙ）とするとき、 Φ(ａ１，ａ２，ｂ，θ，Ｘ)＝Ｒ(θ，φ(ｘ／ａ１)・
ｗ(ｙ／ａ２))＋ｂ である。ただし、Ｘ＝（ｘ，ｙ） これは、１次元のウェーブレット変換基底を多次元空間
でオフセットしたものに、オフセット距離に応じた重み
をかけ、さらに角度θ分回転させたものを多次元基底の
マザーウェーブレットとして、スケール・シフト変換し
たものである。
うに基底を生成する。１次元ウェーブレット変換の基底
（マザーウェーブレット）をφ(ｔ)、主成分方向スケー
ルをａ１、直行方向スケールをａ２、シフトベクトルを
ｂ、重み関数をｗ（ｔ）、角度θの回転変換をＲ（θ，
Ｘ）とし、方向型多次元基底を、Φ（ａ１，ａ２，ｂ，
θ，ｘ，ｙ）とするとき、 Φ(ａ１，ａ２，ｂ，θ，Ｘ)＝Ｒ(θ，φ(ｘ／ａ１)・
ｗ(ｙ／ａ２))＋ｂ である。ただし、Ｘ＝（ｘ，ｙ） これは、１次元のウェーブレット変換基底を多次元空間
でオフセットしたものに、オフセット距離に応じた重み
をかけ、さらに角度θ分回転させたものを多次元基底の
マザーウェーブレットとして、スケール・シフト変換し
たものである。
【００２２】ウェーブレット変換装置２では、原信号と
方向型多次元基底の畳み込み演算を行なうことにより，
変換計数を生成する。すなわち、原信号をＵ（Ｘ）、変
換係数をＷ（ａ１，ａ２，ｂ，θ）とするとき、 Ｗ(ａ１，ａ２，ｂ，θ)＝∫∫Φ(ａ１，ａ２，ｂ，
θ，Ｘ)・Ｕ(Ｘ−ｂ) である。この結果、変換係数Wは、原信号の角度θ方向
の成分のうち、スケール（ａ１，ａ２）の成分を抽出す
ることができる。
方向型多次元基底の畳み込み演算を行なうことにより，
変換計数を生成する。すなわち、原信号をＵ（Ｘ）、変
換係数をＷ（ａ１，ａ２，ｂ，θ）とするとき、 Ｗ(ａ１，ａ２，ｂ，θ)＝∫∫Φ(ａ１，ａ２，ｂ，
θ，Ｘ)・Ｕ(Ｘ−ｂ) である。この結果、変換係数Wは、原信号の角度θ方向
の成分のうち、スケール（ａ１，ａ２）の成分を抽出す
ることができる。
【００２３】超音波検査において、観測点Pにおいて時
刻（各点でのパルス発信時を０とする）ｔに観測された
信号を、Ｕ（Ｘ）とする（ここでは、Ｘ＝（ｔ，P）で
ある）と、Ｕ（Ｘ）の等位相面は、被検体に異常（きず
やノイズ）のないところでは、ｔ軸とに直行してそれぞ
れが平行に並ぶ。
刻（各点でのパルス発信時を０とする）ｔに観測された
信号を、Ｕ（Ｘ）とする（ここでは、Ｘ＝（ｔ，P）で
ある）と、Ｕ（Ｘ）の等位相面は、被検体に異常（きず
やノイズ）のないところでは、ｔ軸とに直行してそれぞ
れが平行に並ぶ。
【００２４】きずやノイズによるエコーは、超音波のル
ートにより等位相面が不連続になり、その向きも変動す
るが、傷によるエコーと、溶接部を通過することにより
発生する疑似エコーは反射源の向き及び超音波のルート
が異なるために、等位相面の方向に違いが生じる可能性
が高い。従って、超音波検査信号Ｕ（Ｘ）に、上記方向
型多次元基底による変換を施した結果の係数は、θの値
により、きずエコーと疑似エコーで識別的な分布を示
す。
ートにより等位相面が不連続になり、その向きも変動す
るが、傷によるエコーと、溶接部を通過することにより
発生する疑似エコーは反射源の向き及び超音波のルート
が異なるために、等位相面の方向に違いが生じる可能性
が高い。従って、超音波検査信号Ｕ（Ｘ）に、上記方向
型多次元基底による変換を施した結果の係数は、θの値
により、きずエコーと疑似エコーで識別的な分布を示
す。
【００２５】ただし、この変換計数は冗長性があるた
め、原信号に比べて高次元であり、直接識別特徴量とす
るのは効率的でないため、特徴抽出装置３では、変換係
数から識別に有効な係数を選定し、識別手法が適用しや
すい形に変換して特徴量を生成する。
め、原信号に比べて高次元であり、直接識別特徴量とす
るのは効率的でないため、特徴抽出装置３では、変換係
数から識別に有効な係数を選定し、識別手法が適用しや
すい形に変換して特徴量を生成する。
【００２６】具体的な特徴量は、課題の種類により選定
することができるが、一例としては、次のような特徴量
が考えられる。原信号の評価対象エコー振幅をＶ、時刻
の正規化係数をＴ0、評価対象エコー近傍での各θごと
の係数の最大値をＭ（θi）、各θごとの係数で、値が
最大になる点の時刻をＴ（θi）とするとき、特徴量ベ
クトルＦは、 Ｆ＝(Ｍ(θ1)／Ｖ，…，Ｍ(θn)／Ｖ，Ｔ(θ1)／Ｔ0，
…，Ｔ(θn)／Ｔ0) である。
することができるが、一例としては、次のような特徴量
が考えられる。原信号の評価対象エコー振幅をＶ、時刻
の正規化係数をＴ0、評価対象エコー近傍での各θごと
の係数の最大値をＭ（θi）、各θごとの係数で、値が
最大になる点の時刻をＴ（θi）とするとき、特徴量ベ
クトルＦは、 Ｆ＝(Ｍ(θ1)／Ｖ，…，Ｍ(θn)／Ｖ，Ｔ(θ1)／Ｔ0，
…，Ｔ(θn)／Ｔ0) である。
【００２７】学習装置５では、きずの見本信号から計算
した特徴量と、ノイズの見本信号から計算した特徴量を
用いて、識別のためのパラメータを計算する。学習及び
識別方法は、ニューラルネットワーク、線型識別手法、
統計的識別手法など一般的な手法を使用する。
した特徴量と、ノイズの見本信号から計算した特徴量を
用いて、識別のためのパラメータを計算する。学習及び
識別方法は、ニューラルネットワーク、線型識別手法、
統計的識別手法など一般的な手法を使用する。
【００２８】評価時には、発生要因が未知のエコーを含
む評価対象信号を入力として、特徴量計算装置４により
特徴量を生成し、これを識別装置６により、きずエコー
であるかノイズであるかを判断する。
む評価対象信号を入力として、特徴量計算装置４により
特徴量を生成し、これを識別装置６により、きずエコー
であるかノイズであるかを判断する。
【００２９】（第２の実施の形態）図２は、本発明の第
２の実施の形態に係る超音波信号処理装置である疑似エ
コー識別装置の構成を示す図（フローチャート）であ
る。図２において図１と同一な部分には同符号を付して
ある。
２の実施の形態に係る超音波信号処理装置である疑似エ
コー識別装置の構成を示す図（フローチャート）であ
る。図２において図１と同一な部分には同符号を付して
ある。
【００３０】図２に示すフィルタリング装置９は、方向
型多次元基底生成装置１、ウェーブレット変換装置２、
きず成分選択装置７、逆変換装置８により構成される。
方向型多次元基底生成装置１、ウェーブレット変換装置
２は、第１の実施の形態で示したものと同じである。
型多次元基底生成装置１、ウェーブレット変換装置２、
きず成分選択装置７、逆変換装置８により構成される。
方向型多次元基底生成装置１、ウェーブレット変換装置
２は、第１の実施の形態で示したものと同じである。
【００３１】方向型多次元基底生成装置１では、ウェー
ブレット変換に必要な基底を生成する。ウェーブレット
変換装置２では、超音波検査信号を入力とし、方向型多
次元基底生成装置１で生成した基底を用いてウェーブレ
ット変換を行ない、ウェーブレット変換係数を生成す
る。きず成分選択装置７では、ウェーブレット変換装置
２により生成したウェーブレット変換係数からきずの特
徴的な成分を選択する。逆変換装置８では、きず成分選
択装置７からの成分を入力とし、方向型多次元基底生成
装置１で生成した基底を用いて逆変換を行ない、その逆
変換の結果得られた信号をフィルタリング信号として出
力する。
ブレット変換に必要な基底を生成する。ウェーブレット
変換装置２では、超音波検査信号を入力とし、方向型多
次元基底生成装置１で生成した基底を用いてウェーブレ
ット変換を行ない、ウェーブレット変換係数を生成す
る。きず成分選択装置７では、ウェーブレット変換装置
２により生成したウェーブレット変換係数からきずの特
徴的な成分を選択する。逆変換装置８では、きず成分選
択装置７からの成分を入力とし、方向型多次元基底生成
装置１で生成した基底を用いて逆変換を行ない、その逆
変換の結果得られた信号をフィルタリング信号として出
力する。
【００３２】方向型多次元基底生成装置１とウェーブレ
ット変換装置２の動作及び機能は第１の実施の形態の場
合と同様である。
ット変換装置２の動作及び機能は第１の実施の形態の場
合と同様である。
【００３３】原信号に、方向型多次元基底によるウェー
ブレット変換を施して得られる変換係数を、W（ａ1，ａ
2，ｂ，θ）とする。きず成分選択装置７では、Ｗ（ａ
1，ａ2，ｂ，θ）のうち、きず成分が特徴的に現れる角
度θ1，θ2，…，θkを選定し、それ以外のθに対する
係数を０にした係数Ｗ’（ａ1，ａ2，ｂ，θ）を生成す
る。すなわち、 Ｗ’（ａ1，ａ2，ｂ，θ） ＝W（ａ1，ａ2，ｂ，θ） （θ∈｛θ1，θ2，…，θk｝のとき） ＝０ （それ以外のとき） である。
ブレット変換を施して得られる変換係数を、W（ａ1，ａ
2，ｂ，θ）とする。きず成分選択装置７では、Ｗ（ａ
1，ａ2，ｂ，θ）のうち、きず成分が特徴的に現れる角
度θ1，θ2，…，θkを選定し、それ以外のθに対する
係数を０にした係数Ｗ’（ａ1，ａ2，ｂ，θ）を生成す
る。すなわち、 Ｗ’（ａ1，ａ2，ｂ，θ） ＝W（ａ1，ａ2，ｂ，θ） （θ∈｛θ1，θ2，…，θk｝のとき） ＝０ （それ以外のとき） である。
【００３４】逆変換装置８では、きず成分選択装置７に
より生成したＷ’（ａ1，ａ2，ｂ，θ）を入力として、
方向型多次元基底生成装置１の生成した基底を用いてウ
ェーブレット逆変換することにより、フィルタリング信
号を生成する。
より生成したＷ’（ａ1，ａ2，ｂ，θ）を入力として、
方向型多次元基底生成装置１の生成した基底を用いてウ
ェーブレット逆変換することにより、フィルタリング信
号を生成する。
【００３５】原信号空間では特徴が酷似しているきずエ
コーと疑似エコーであっても、多次元空間での等位相面
方向ごとの成分に分解されることにより、特徴を分離す
ることができ、係数空間でノイズ成分を低減してから逆
変換することにより、ＳＮ比の高いフィルタリング信号
を得ることができる。
コーと疑似エコーであっても、多次元空間での等位相面
方向ごとの成分に分解されることにより、特徴を分離す
ることができ、係数空間でノイズ成分を低減してから逆
変換することにより、ＳＮ比の高いフィルタリング信号
を得ることができる。
【００３６】（第３の実施の形態）図３は、本発明の第
３の実施の形態に係る超音波信号処理装置である疑似エ
コー識別装置の構成を示す図（フローチャート）であ
る。図３において図２と同一な部分には同符号を付して
ある。
３の実施の形態に係る超音波信号処理装置である疑似エ
コー識別装置の構成を示す図（フローチャート）であ
る。図３において図２と同一な部分には同符号を付して
ある。
【００３７】図３に示すエコー識別装置１２は、方向型
多次元基底生成装置１、ウェーブレット変換装置２、境
界成分選択装置１０、逆変換装置８、判定装置１１によ
り構成される。方向型多次元基底生成装置１、ウェーブ
レット変換装置２は、第１の実施の形態で示したものと
同じである。また、逆変換装置８は、第２の実施の形態
に示したものと同じである。
多次元基底生成装置１、ウェーブレット変換装置２、境
界成分選択装置１０、逆変換装置８、判定装置１１によ
り構成される。方向型多次元基底生成装置１、ウェーブ
レット変換装置２は、第１の実施の形態で示したものと
同じである。また、逆変換装置８は、第２の実施の形態
に示したものと同じである。
【００３８】方向型多次元基底生成装置１では、ウェー
ブレット変換に必要な基底を生成する。ウェーブレット
変換装置２では、評価対象の超音波検査信号を入力と
し、方向型多次元基底生成装置１で生成した基底を用い
てウェーブレット変換を行ない、ウェーブレット変換係
数を生成する。境界成分選択装置１０では、ウェーブレ
ット変換装置２により生成したウェーブレット変換係数
から溶接部と母材の境界成分を検出する。逆変換装置８
では、境界成分選択装置１０で生成した係数を入力と
し、方向型多次元基底生成装置１で生成した基底を用い
て逆変換を行ない、境界信号を出力する。判定装置１１
では、逆変換装置８により検出された境界信号と原信号
の評価対象エコーの位置関係により、評価対象エコーの
発生位置を判定する。
ブレット変換に必要な基底を生成する。ウェーブレット
変換装置２では、評価対象の超音波検査信号を入力と
し、方向型多次元基底生成装置１で生成した基底を用い
てウェーブレット変換を行ない、ウェーブレット変換係
数を生成する。境界成分選択装置１０では、ウェーブレ
ット変換装置２により生成したウェーブレット変換係数
から溶接部と母材の境界成分を検出する。逆変換装置８
では、境界成分選択装置１０で生成した係数を入力と
し、方向型多次元基底生成装置１で生成した基底を用い
て逆変換を行ない、境界信号を出力する。判定装置１１
では、逆変換装置８により検出された境界信号と原信号
の評価対象エコーの位置関係により、評価対象エコーの
発生位置を判定する。
【００３９】方向型多次元基底生成装置１とウェーブレ
ット変換装置２の動作及び機能は第１の実施の形態の場
合と同様である。
ット変換装置２の動作及び機能は第１の実施の形態の場
合と同様である。
【００４０】原信号Ｕ（Ｘ）に、方向型多次元基底によ
るウェーブレット変換を施して得られる変換係数を、Ｗ
（ａ1，ａ2，ｂ，θ）とする。境界成分選択装置１０で
は、Ｗ（ａ1，ａ2，ｂ，θ）のうち、母材と溶接部の境
界成分が特徴的に現れるスケールａ11，ａ12，…，ａl
m、及びａ21，ａ22，…，ａ2j、及び角度θ1，θ2，
…，θiを選定し、ａ1，ａ2に対する係数を０にした係
数W”（ａ1，ａ2，ｂ，θ）を生成する。すなわち、 W”（ａ1，ａ2，ｂ，θ） ＝W（ａ1，ａ2，ｂ，θ） （ａ1∈｛ａ11，ａ12，…，ａlm｝ かつ ａ2∈｛ａ21，ａ22，…， ａ2j｝ かつ θt∈｛θ1，θ2，…，θｋ｝のとき） ＝０ (それ以外のとき） である。
るウェーブレット変換を施して得られる変換係数を、Ｗ
（ａ1，ａ2，ｂ，θ）とする。境界成分選択装置１０で
は、Ｗ（ａ1，ａ2，ｂ，θ）のうち、母材と溶接部の境
界成分が特徴的に現れるスケールａ11，ａ12，…，ａl
m、及びａ21，ａ22，…，ａ2j、及び角度θ1，θ2，
…，θiを選定し、ａ1，ａ2に対する係数を０にした係
数W”（ａ1，ａ2，ｂ，θ）を生成する。すなわち、 W”（ａ1，ａ2，ｂ，θ） ＝W（ａ1，ａ2，ｂ，θ） （ａ1∈｛ａ11，ａ12，…，ａlm｝ かつ ａ2∈｛ａ21，ａ22，…， ａ2j｝ かつ θt∈｛θ1，θ2，…，θｋ｝のとき） ＝０ (それ以外のとき） である。
【００４１】母材と溶接部の境界では、母材の溶け込み
のためにエコーの反射面が特定されず、境界から返るエ
コーは微小で等位相面の向きが一様でない。そのため、
方向型多次元基底によりウェーブレット変換した成分で
は、きずや疑似エコーなどの成分とは異なる向き（角
度）の成分が生じ、変化部にはスケールの小さい成分が
生じる。この成分を選択することにより、原信号では微
小で特定することが困難な境界成分を特定することがで
きる。
のためにエコーの反射面が特定されず、境界から返るエ
コーは微小で等位相面の向きが一様でない。そのため、
方向型多次元基底によりウェーブレット変換した成分で
は、きずや疑似エコーなどの成分とは異なる向き（角
度）の成分が生じ、変化部にはスケールの小さい成分が
生じる。この成分を選択することにより、原信号では微
小で特定することが困難な境界成分を特定することがで
きる。
【００４２】逆変換装置８では、境界成分選択装置１０
により生成したW”（ａ1，ａ2，ｂ，θ）を入力とし
て、方向型多次元基底生成装置１の生成した基底を用い
てウェーブレット逆変換することにより、境界成分を示
す原信号と同じ座標系の信号を生成する。
により生成したW”（ａ1，ａ2，ｂ，θ）を入力とし
て、方向型多次元基底生成装置１の生成した基底を用い
てウェーブレット逆変換することにより、境界成分を示
す原信号と同じ座標系の信号を生成する。
【００４３】判定装置１１では、原信号の評価対象エコ
ーと、逆変換装置８により生成した境界信号の相対位置
関係により、評価対象エコーが母材内で発生している
か、溶接部で発生しているかを判定する。
ーと、逆変換装置８により生成した境界信号の相対位置
関係により、評価対象エコーが母材内で発生している
か、溶接部で発生しているかを判定する。
【００４４】溶接部及び溶接近傍部では、超音波の進行
方向及び速度が変化するため、単純な距離計算ではエコ
ー発生位置を特定することが困難であるが、境界位置を
特定し、相対位置関係により判断することにより、精度
よくエコー発生位置を特定することができる。
方向及び速度が変化するため、単純な距離計算ではエコ
ー発生位置を特定することが困難であるが、境界位置を
特定し、相対位置関係により判断することにより、精度
よくエコー発生位置を特定することができる。
【００４５】なお、本発明は上記各実施の形態のみに限
定されず、要旨を変更しない範囲で適時変形して実施で
きる。
定されず、要旨を変更しない範囲で適時変形して実施で
きる。
【００４６】
【発明の効果】本発明の超音波信号処理装置によれば、
原信号空間では特徴が酷似しているきずエコーと疑似エ
コーであっても、多次元空間での等位相面方向ごとの成
分に分解されることにより、特徴を分離し確実に判別す
ることができる。
原信号空間では特徴が酷似しているきずエコーと疑似エ
コーであっても、多次元空間での等位相面方向ごとの成
分に分解されることにより、特徴を分離し確実に判別す
ることができる。
【００４７】本発明の超音波信号処理装置によれば、係
数空間でノイズ成分を低減してから逆変換することによ
り、ＳＮ比の高いフィルタリング信号を得ることができ
る。
数空間でノイズ成分を低減してから逆変換することによ
り、ＳＮ比の高いフィルタリング信号を得ることができ
る。
【００４８】本発明の超音波信号処理装置によれば、境
界位置を特定し、相対位置関係により判断することによ
り、精度よくエコー発生位置を特定することができる。
界位置を特定し、相対位置関係により判断することによ
り、精度よくエコー発生位置を特定することができる。
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る超音波信号処
理装置である疑似エコー識別装置の構成を示す図。
理装置である疑似エコー識別装置の構成を示す図。
【図２】本発明の第２の実施の形態に係る超音波信号処
理装置である疑似エコー識別装置の構成を示す図。
理装置である疑似エコー識別装置の構成を示す図。
【図３】本発明の第３の実施の形態に係る超音波信号処
理装置である疑似エコー識別装置の構成を示す図。
理装置である疑似エコー識別装置の構成を示す図。
【図４】従来例に係る超音波探傷による非破壊検査の状
態を示す図。
態を示す図。
１…方向型多次元基底生成装置 ２…ウェーブレット変換装置 ３…特徴抽出装置 ４…特徴量計算装置 ５…学習装置 ６…識別装置 ７…きず成分選択装置 ８…逆変換装置 ９…フィルタリング装置 １０…境界成分選択装置 １１…判定装置 １２…エコー識別装置
Claims (3)
- 【請求項１】入力した超音波検査信号に対して多次元空
間における方向成分を計量化するために、方向多次元型
基底を用いてウェーブレット変換を行なう変換手段と、 この変換手段により生成したウェーブレット変換係数か
ら特徴抽出を行ない、特徴量を計算する特徴抽出手段
と、 この特徴抽出手段により生成した特徴量を用い、等位相
面の分布の違いを基にエコーの識別を行なう識別手段
と、 を具備したことを特徴とする超音波信号処理装置。 - 【請求項２】入力した超音波検査信号に対して多次元空
間における方向成分を計量化するために、方向多次元型
基底を用いてウェーブレット変換を行なう変換手段と、 この変換手段により生成したウェーブレット変換係数か
ら検査対象におけるきずの成分を選定する選定手段と、 この選定手段で選定した成分に対して、前記基底を用い
て逆変換を行なうことによりフィルタリング信号を得る
逆変換手段と、 を具備したことを特徴とする超音波信号処理装置。 - 【請求項３】入力した超音波検査信号に対して多次元空
間における方向成分を計量化するために、方向多次元型
基底を用いてウェーブレット変換を行なう変換手段と、 この変換手段により生成したウェーブレット変換係数か
ら検査対象における母材と溶接部の境界成分を選定する
選定手段と、 この選定手段で選定した成分に対して、前記基底を用い
て逆変換を行なうことにより前記母材と前記溶接部の境
界位置を特定する逆変換手段と、 この逆変換手段で得た境界位置と評価対象エコーの相対
位置関係により、前記評価対象エコーの発生位置を判定
する判定手段と、 を具備したことを特徴とする超音波信号処理装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34647199A JP2001165912A (ja) | 1999-12-06 | 1999-12-06 | 超音波信号処理装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34647199A JP2001165912A (ja) | 1999-12-06 | 1999-12-06 | 超音波信号処理装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001165912A true JP2001165912A (ja) | 2001-06-22 |
Family
ID=18383660
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP34647199A Pending JP2001165912A (ja) | 1999-12-06 | 1999-12-06 | 超音波信号処理装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001165912A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100497794B1 (ko) * | 2002-07-26 | 2005-06-28 | 김희찬 | 웨이브렛을 이용한 초음파 검사방법 및 장치 |
| CN101975822A (zh) * | 2010-11-12 | 2011-02-16 | 山东电力研究院 | 一种用于输电线超声检测的损伤定位方法 |
| DE102021105749A1 (de) | 2020-04-01 | 2021-10-07 | Hitachi, Ltd. | Ultraschall-bildgebungsvorrichtung und bildverarbeitungsvorrichtung |
-
1999
- 1999-12-06 JP JP34647199A patent/JP2001165912A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100497794B1 (ko) * | 2002-07-26 | 2005-06-28 | 김희찬 | 웨이브렛을 이용한 초음파 검사방법 및 장치 |
| CN101975822A (zh) * | 2010-11-12 | 2011-02-16 | 山东电力研究院 | 一种用于输电线超声检测的损伤定位方法 |
| CN101975822B (zh) * | 2010-11-12 | 2012-03-07 | 山东电力研究院 | 一种用于输电线超声检测的损伤定位方法 |
| DE102021105749A1 (de) | 2020-04-01 | 2021-10-07 | Hitachi, Ltd. | Ultraschall-bildgebungsvorrichtung und bildverarbeitungsvorrichtung |
| DE102021105749B4 (de) | 2020-04-01 | 2024-03-28 | Fujifilm Healthcare Corporation | Ultraschall-bildgebungsvorrichtung und bildverarbeitungsvorrichtung |
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|---|---|---|---|
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|
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7423 Effective date: 20061110 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20080523 |
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20080624 |
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| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20081021 |