JP2004150908A

JP2004150908A - 非破壊検査方法およびそのシステム

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Publication number: JP2004150908A
Application number: JP2002315230A
Authority: JP
Inventors: Daisuke Katsuta; 大輔勝田; Mineo Nomoto; 峰生野本; Isao Tanaka; 勲夫田中; Masahisa Hotta; 昌央堀田; Tetsuo Taguchi; 哲夫田口
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2002-10-30
Filing date: 2002-10-30
Publication date: 2004-05-27

Abstract

【課題】本発明では、煩雑な画像品質確認作業を軽減化することで、目視による探傷試験を画像データによる間接検査に移行することを容易にし、かつ、画像データに高信頼性を持たせる探傷検査方法を提供することを目的とする。
【解決手段】検査対象と画像品質確認用パターン（色表示手段、解像度表示手段、撮像位置表示手段、撮像順表示手段、画像歪み表示手段）を撮像して画像品質の確認作業（色再現確認、解像度確認、画像過不足識別、画像歪み確認）を自動化することで煩雑な手操作を無くし、また、確認用パターンを検査画像に織り込むことで、解像度などを保証した高い信頼性の画像データを効率的に得ることができる。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、金属表面やセラミックス等の割れなどの欠陥の非破壊検査方法に関するものであり、特に、浸透探傷および磁粉探傷と称される探傷法により非破壊検査を行うための検査方法とそのシステム並びに画質確認用のパターンに関する。
【０００２】
【従来の技術】
目視での浸透探傷や自己な探傷は、ＪＩＳＷ０９０４やＪＩＳＺ２３４３などで、技量認定をもつ検査員による観察環境の条件を要求している。
また、浸透探傷試験または磁粉探傷試験に関しては、特許文献１に、試験体の検査面上に二次元座標を示すスケールを配置してこのスケールと欠陥支持模様とを同一カメラ映像として撮像し、撮影角度及び距離等の撮影情報と一緒に収録し、この映像を再生して欠陥を検出する方法が開示されている。
更に、特許文献２には、対象物を撮像して得たカラー画像の色を計測し、正常部と異常部とを識別する浸透探傷試験について開示されている。
また、特許文献３には、磁紛探傷試験装置において、カメラの前に紫外線をカットする光学フィルタを設けることについて開示されている。
更に、特許文献４には、磁紛探傷試験において、カラーカメラの前に紫外線をカットする光学フィルタを設けるとともに、カラー画像のうち緑の映像信号に微分処理を施して欠陥を強調してから検出する方法が開示されている。
【特許文献１】
特開平６−１１８０６２号公報
【特許文献２】
特開平１１―１０８７５９号公報
【特許文献３】
特開平５−１０７２０２号公報
【特許文献４】
特開２０００−２５８３９８号公報
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来、規定されている目視で検査の場合、次の様な問題点があった。
（１）検査員の疲労により、欠陥の見逃しがあったり、検査員の個人差により、検査結果が異なる。
（２）検査結果がレポートで「合格」などの表現でしか残らず、問題が発生し再検査などになった場合、具体的な変化などが解らない事や、再現性がなく、検査信頼性上に問題があった。
【０００４】
また、画像データを使用する場合には
（３）画像データによる欠陥検査では、解像度、ホワイトバランス、画像歪み等、画像品質の確認、保証が必要である。この確認作業は手作業が介在することが多く、特に検査画像が多数になる場合、非常に煩雑であり、検査効率を低下させてしまい、従来目視方法からの移行を困難にする要因であった。
【０００５】
本発明の目的は、煩雑な画像品質確認作業をなくすことで、目視による探傷試験を画像データによる間接検査に移行することを容易にし、かつ、画像データに高信頼性を持たせる探傷検査方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
検査対象と画像品質確認用パターン（色表示手段、解像度表示手段、撮像位置表示手段、撮像順表示手段、画像歪み表示手段）を撮像して画像品質の確認作業（色再現確認、解像度確認、画像過不足識別、画像歪み確認）を自動化することで煩雑な手操作を無くし、また、確認用パターンを検査画像に織り込むことで、解像度などを保証した高い信頼性の画像データを効率的に得ることができる。
【０００７】
即ち、本発明では、被検査体のひびや割れなどの欠陥を非破壊で検査する方法において、撮像手段で被検査体の検査領域を撮像の状態を確認するパターンと一緒に撮像し、撮像して得た画像を用いて撮像手段の撮像の状態を確認し、撮像の状態を確認した撮像手段で検査領域を撮像して検査画像を得、この検査画像を画像処理手段に転送し、画像処理手段で転送された検査画像を処理して被検査領域の欠陥を検出し、この検出した欠陥の画像情報を改ざん防止処理を施して記憶手段に記憶するようにした。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を、図面を用いて説明する。
【０００９】
図１は、本発明の実施例を示す探傷試験検査装置の一例である。
図１（ａ）の検査対象１０６は、溶接痕１１３に浸透探傷試験の探傷剤及び現像剤を塗布した配管部品である。浸透探傷試験は、特許文献２及び４に記載されているように、検査対象１０６の表面に赤い浸透液を塗布し、一定時間経過後に表面の浸透液をふき取り、その部分に現像液を塗布して試験対象１０６の欠陥の中に浸透していた赤い浸透液が白い現像液に吸い上げられることにより生ずる赤い指示模様の発生の状態をチェックするものである。
【００１０】
本発明では、検査対象１０６である配管部品などの溶接部に発生するクラックなどの欠陥の検査・検出を、図１（ｄ）の欠陥検査手段１０８にて行う。欠陥検査手段１０８に接続したデジタルカメラなどの画像取得手段１０１にて撮像した探傷試験の画像データ１０７は、欠陥検査手段１０８のＰＣ（パーソナルコンピュータ）に転送されて、記憶手段１１２に記憶される。記憶された画像データ１０７は、画像処理手段１１１に転送されて欠陥を検出する欠陥判定処理が行われ、欠陥が検出された場合には、欠陥に関する位置や大きさ、色などの情報を画像データ１０７とともに記憶手段１１２に記憶、また表示手段１１０に画像データ１０７や欠陥の情報が表示される。
【００１１】
欠陥判定の前には前処理を行って、撮像した画像データ１０７が欠陥検査のできる品質があるか画質の検査をする。前処理用の検査パターンには、図１（ｂ）に示す白色パターンを均一に塗布した色表示手段１０２，図１（ｃ）に示す縦横の格子パターンを表示した画像歪み表示手段１０９がある。これらの前処理用検査パターンを検査対象１０６の配管の前に撮像する。撮像した前処理用の画像データ１０７は、画像取得手段１０１から欠陥検査手段１０８の記憶手段１１２に転送した後、画像処理手段１１１にて前処理前処理を行う。前処理にて画質が欠陥検査の品質に合格した場合は、検査目的の配管溶接痕１１３の撮像を行う。画像データには信頼性と品質を付加するために、ラインペアパターンを縦横に配置した解像度表示手段１０３、●パターンを等間隔で表示した画像位置表示手段１０４，数字を表示した画像順表示手段１０５と検査対象１０６の溶接痕１１３が同じ画面内に入る様な撮像範囲１１４で撮像する。
【００１２】
検査対象１０６の配管の周方向１周分を連続撮像した画像データ１０７は欠陥検査手段１０８から記憶手段１１２で記憶し、次の画像処理手段１１１に転送する。画像処理手段１１１では解像度表示手段１０３から解像度確認、画像順表示手段１０５から画像過不足判別を行う。解像度表示手段１０３と画像位置表示手段１０４と画像順表示手段１０５は組み合わせて１個の検査パターンにすることも可能である。
【００１３】
図１の探傷試験検査装置を用いた浸透探傷試験（ＰＴ）の検査手順を、図２〜図４に示すが、まず、前処理として色再現性、画像歪を確認・調整するステップを図２のフローチャートに従って、説明する。
【００１４】
（ａ）〔色表示手段を撮像する〕
図１の画像取得手段１０１で色表示手段１０２を撮像する。色表示手段１０２は検査対象１０６の配管溶接痕１１３へ浸透探傷試験するときに用いる現像剤と同じ色で塗布してある。例えば図２７の１８０５の白色パターンの如くである。
【００１５】
（ｂ）〔色再現の確認ＯＫ？〕
画像取得手段１０１で撮像した色表示手段１０２の白色パターンの画像を、例えばデジタルカメラ付属の液晶モニタや外部モニタなどの表示手段１１０に表示して、色再現が正常にできていることを確認する。色再現が正常ではない場合には、（ｂ）’の処理を行い、再度（ａ）のステップに戻って色表示手段１０２を撮像し色再現を確認する。または図２６のフローチャートに従って色補正用テーブルを作成し、画像処理手段１１１にて欠陥検査の前に画像１枚１枚について色補正処理を行ってもよい。
【００１６】
（ｂ）’〔ホワイトバランスなどで色調整〕
画像取得手段１０１のホワイトバランスや色温度などを調整して、再度（ａ）のステップに戻って色表示手段１０２を撮像し色再現を確認する。
【００１７】
（ｃ）〔画像歪み表示手段を撮像する〕
図１の画像取得手段１０１で、画像歪み表示手段１０９の格子パターンまたは図３１の格子パターン２００５を撮像する。
【００１８】
（ｄ）〔画像歪みの確認ＯＫ？〕
画像取得手段１０１で撮像した画像歪み表示手段１０９の格子パターンを、例えばデジタルカメラ付属の液晶モニタや外部モニタなどの表示手段１１０に表示して、画像歪みが発生していなことを確認する。画像歪が発生している場合には、（ｄ）’の処理を行い、再度（ｃ）のステップに戻って画像歪表示手段１０９を撮像し画像歪の有無を確認する。または別の画像歪の確認手段として図３０に示す様な手法を用いた自動検査方法がある。
【００１９】
（ｄ）’〔レンズ交換などで歪調整〕
画像取得手段１０１のレンズを交換するなどして、画像歪が無くなる様に調整して、再度（ｃ）のステップに戻って画像歪表示手段１０９を撮像し画像歪の有無を確認する。
【００２０】
以上に説明したように、図２に示した手順で前処理を行うことによって、前処理以降に画像取得手段１０１で撮像する画像データは色再現性がよく、かつ画像歪の無い画像を得ることができるため、浸透探傷試験に好適な画像データとなりうる。
【００２１】
次に、画像データを用いて浸透探傷試験で探傷欠陥を検出する手順を、図３の検査処理フローチャートに従って説明する。
【００２２】
（ｅ）〔解像度表示手段を撮像する〕
図１の検査対象１０６である配管部品の溶接痕１１３の近くに設置した、縦方向及び横方向のＬＰ（ラインペア）パターンから成る解像度表示手段１０３を、溶接痕１０５と共に画像取得手段１０１で撮像する。このとき配管の溶接痕１１３全長を、連続した複数枚の画像データに分けて撮像し、各画像データには解像度表示手段１０３も一緒に写し込まれるようにする。
【００２３】
（ｆ）〔解像度ＯＫ？〕
画像取得手段１０１は撮像した解像度表示手段１０３のＬＰパターンを、デジタルカメラ付属の液晶モニタや外部モニタなどの表示手段１１０などの表示器に表示して、ＬＰパターンが分離しているか確認する。分離していれば解像度はＯＫである。ＬＰパターンが分離せず解像度不足の場合は（ｆ）’の処理を行い、再度（ｅ）のステップに戻って解像度表示手段１０３を撮像し解像度を確認する。または別の解像度チェックの手段として図２０のフローチャートに示す解像度確認方法ある。
【００２４】
（ｇ）〔検査対象と撮像表示手段と撮像順表示手段を撮像する〕
図１の画像取得手段１０１で、検査対象１０６の配管溶接痕１１３を撮像する。この時、撮像位置表示手段１０４の円形パターンと撮像順表示手段１０５の文字パターンを同一画面内に撮像する。例えば、撮像位置表示手段１０４と撮像順表示手段１０５は図１６の位置決めマーク７０１の如く、同一の帯上に●パターンの撮像位置表示手段１０４の●と●の中間に撮像順表示手段１０５が５の倍数の数字で連続して印刷されている。この位置決めマーク７０１が溶接痕１１３に沿って配管に巻きつけてある。撮像の際は図１３の画像データ４０１の如く、●パターンの撮像位置表示手段１０４と数字の撮像順表示手段１０５が同じ画像に入る様にする。
【００２５】
（ｈ）〔検査手段に画像データを転送〕
図１の画像取得手段１０１は、撮像した画像データ１０７を、撮像した日時の情報と共に、欠陥検査手段１０８であるコンピュータの記憶手段１１２に転送する。
【００２６】
（ｉ）〔欠陥判定〕
画像データ１０７を記憶した欠陥検査手段１０８のコンピュータは、図４に示す欠陥検査方法に従って、画像データ１０７の色情報や明るさ情報、形状から溶接欠陥の有無を判別する。
【００２７】
（ｊ）〔欠陥あり〕
欠陥判定の結果、欠陥が有る場合は（ｋ）の処理を行い、それ以外は探傷欠陥検査処理を終了する。
【００２８】
（ｋ）〔欠陥情報記憶〕
欠陥が有った場合、欠陥点の色情報や明るさ情報、形状や位置などの欠陥情報を、欠陥を検出した画像データと関連づける処理を行う。
【００２９】
（ｌ）〔改ざん防止処理〕
欠陥情報と関連づける処理を施した画像データや欠陥情報について、改ざん防止用の処理をする。処理方法としては、電子透かしを用いた画像データに欠陥情報を透かし情報として埋め込む方法や、デジタル署名を用いてハッシュ関数などで要約に圧縮した画像データを欠陥情報と共に暗号鍵を使って暗号化する方法などがある。この改ざん防止処理を施して、探傷欠陥検査処理を終了する。
【００３０】
改ざん防止用の処理が施された画像データや欠陥情報は、記憶手段１１２に記憶される。この記憶手段１１２に記憶された画像データや欠陥情報は、必要に応じて表示手段１１０に表示することができる。また、この記憶手段１１２から他の処理手段や記憶手段に画像データや欠陥情報を転送して、処理することもできる。
【００３１】
浸透探傷試験における配管部品の溶接痕に発生する欠陥判定方法（図３の（ｉ）のステップ）の一実施例を、図４のフローチャートに従って説明する。
【００３２】
（ｍ）〔色度変換〕
浸透探傷試験の溶接痕を撮像したカラー画像について画素毎のＲＧＢ値をｘｙ色度値に変換する。ｘｙ色度変換には（数１）（数２）の数式を用いる。
【００３３】
【数１】

【００３４】
【数２】

【００３５】
ａ１１〜ａ３３の値はあらかじめ設定する。
【００３６】
（ｎ）〔標準色（正常色）の決定〕
浸透探傷試験では、欠陥部が探傷剤の赤色となって表れる。この赤色の欠陥部を画像から抽出するために基準色を決める。基準値は欠陥の無い状態であるので正常色とも称する。浸透探傷試験では欠陥の無い正常色は現像剤の白色部となる。従って標準色は色度変換した画像から白色部の色度値とする。実際の演算では、欠陥は微小のため画像のほとんどは現像剤の白色となるので、画像内で最も頻度の高い色度値を算出し、その白色部の色度値を基準色とする。
【００３７】
（ｏ）〔基準色に対する色相、色差算出〕
基準色の色度値を基準とし、画像の画素毎の色度値との相対値を計算する。色相は赤や青、緑といった色合いを表している。図５に色度と色相の位置関係を示す。色相（θｉｊ）は基準色（ｘｃ、ｙｃ）と計算点（ｘｉｊ、ｙｉｊ）とを結んだ線とｙ＝ｙｃの水平線とがなす角で、演算式（数３）で算出する。
【００３８】
【数３】

【００３９】
色差は彩度に対応するもので、鮮やかさの度合いを示している。図６に色度と色差の位置関係を示す。色差（ｄｉｊ）は基準色（ｘｃ、ｙｃ）と計算点（ｘｉｊ、ｙｉｊ）との距離となり、演算式（数４）で算出する。
【００４０】
【数４】

【００４１】
（ｐ）〔欠陥候補領域抽出〕
色相と色差について、それぞれ、欠陥候補の領域を設定する。色相と色差の領域の概念を図７に示す。色相の領域（θ１〜θ２）は探傷剤の赤色を中心とした範囲に設定する。色差の領域（ｄ１〜ｄ２）は、欠陥のないところの彩度が赤みの少ない（薄い）低い値となり、欠陥の有るところは赤みが強く（濃く）彩度は大きくなるので、欠陥の赤みの上限と下限を色差領域として設定する。画像の各画素の色相、色が領域とを比較して、色相の範囲内であり、かつ彩度の領域内の画素を欠陥候補として抽出する。
【００４２】
（ｑ）〔色差の微分値算出〕
欠陥候補の画素について周囲の画素の色差との差分を算出し微分値とする。微分値は色差の変化量を表すもので、微分値が大きい程、急に赤の色みが濃くなったことをしめす。すなわち、微分値が大きい部分は欠陥部となり、それ以外は探傷剤の拭きのこりなどによって発生した、薄い赤色の擬似欠陥である。
【００４３】
（ｒ）〔形状計測〕
図８に欠陥候補を抽出した欠陥の画像を示す。抽出した欠陥候補点から連続するものを１つの欠陥としてグループ分けする。図８では（Ａ）と（Ｂ）のグループになった。次に欠陥候補の（Ａ）、（Ｂ）の長さや幅、周囲長、色度の平均、微分値の平均などを、欠陥形状として記憶する。
【００４４】
（ｓ）〔欠陥の抽出〕
長さや幅、周囲長、色度の平均、微分値の平均など、それぞれの欠陥形状に対して予めしきい値を設定して記憶しておき、その記憶しておいた各欠陥形状に対するしきい値と、図８に示すような欠陥候補を上記したステップ（ｒ）で計測した形状計測値とを比較し、欠陥候補のうち、しきい値以上の欠陥形状を持つものを真の欠陥と判定する。
【００４５】
以上は、浸透探傷試験の場合について説明したが、磁紛探傷試験（ＭＴ）についても、以上に説明したのと同様な検査方法で行うことができる。図９〜図１１に、磁紛探傷試験（ＭＴ）における前処理、検査処理、欠陥判定処理のフローチャートを示す。
【００４６】
磁紛探傷試験においては、特許文献４に記載されているように、試験体に蛍光磁紛材料を塗布し、試験体の表面を磁化して蛍光磁紛を欠陥部分に集中させ、試験体に紫外線を照射して欠陥部分に集中した蛍光磁紛により発生する緑色の蛍光を、紫外線をカットするフィルタを介して検出することにより欠陥部を撮像し、得た画像を処理して欠陥を抽出する。
【００４７】
ここで、磁紛探傷試験における前処理は、図２で説明した浸透探傷試験の場合と異なって色再現を確認する必要がなく、図９に示すように、画像歪み表示手段を撮像して得た画像を用いて、画像歪確認を行うだけでよい。また、欠陥検査の処理フローを図１０に示すが、欠陥判定のステップを除いて、浸透探傷試験（ＰＴ）において図３を用いて説明した手順と同じである。
【００４８】
図１１に、磁紛探傷試験（ＭＴ）における欠陥判定の処理手順を示す。紫外線を照射することにより欠陥部から発生する蛍光を、紫外線をカットするフィルタを介して検出し、欠陥部の緑色の画像（Ｇ画像）を得る。このＧ画像を微分して２値化処理を行い、欠陥候補点を抽出する。これ以降の処理は、図４に示した浸透探傷試験における手順と同じである。すなわち、抽出した欠陥候補点から連続するものを１つの欠陥としてグループ分けし、それぞれのグループの欠陥候補について、長さや幅、周囲長、色度の平均、微分値の平均などの欠陥形状を抽出し、予め設定しておいたしきい値と比較して、しきい値以上の欠陥形状を持つものを真の欠陥と判定する。
【００４９】
欠陥が有った場合には、図１０の欠陥情報記録のステップに進んで、図３に示した（ｋ）及び（ｌ）のステップと同様に、欠陥点の形状や位置などの欠陥情報を、欠陥を検出した画像データと関連づけ、電子透かしを用いた画像データに欠陥情報を透かし情報として埋め込む方法や、デジタル署名を用いてハッシュ関数などで要約に圧縮した画像データを欠陥情報と共に暗号鍵を使って暗号化する方法などにより、画像データや欠陥情報の改ざん防止用の処理を施して、探傷欠陥検査処理を終了する。
【００５０】
改ざん防止用の処理が施された画像データや欠陥情報は、記憶手段１１２に記憶される。この記憶手段１１２に記憶された画像データや欠陥情報は、必要に応じて表示手段１１０に表示することができる。また、この記憶手段１１２から他の処理手段に画像データや欠陥情報を転送して、処理することもできる。
【００５１】
図１２〜図１９に、本発明による撮像画像の過不足を判別する方法の一実施例を示す。画像取得手段にて撮像した画像内の撮像順表示手段の文字を、文字の特徴量（面積、周囲長、縦横比を含む）から識別し、予め記憶した文字の情報と比較することで、撮像画像の不足や撮像画像の重複等、撮像画像の過不足を判別する。以下、本発明を図１２のフローチャートに従って説明する。
【００５２】
（ａ）〔画像データ入力〕
図１３は、浸透探傷試験において試験体を撮像した画像データ４０１の例である。検査対象の溶接面４０２と同一画面内に、撮像位置表示手段の円形マーク４０４，４０８と撮像順表示手段の順数字４０６が入る様に撮像されている。円形マーク４０４．４０８を基準に撮像すると、円形マーク４０４．４０８と順数字４０６は同じ位置決めマーク４０３に印刷されているので、画像４０１内のほぼ一定の位置に撮像される。
【００５３】
（ｂ）〔円形マーク位置検出〕
画像４０１内での円形マーク４０４、４０８の中心位置を検出する。円形マーク４０４、４０８の位置は、円形マーク４０４、４０８を基準にして撮像しているので、ほぼ一定である。そこで、マーク表示範囲４０５にウィンドウを設定して円形マーク４０３の正確な中心位置を検出する。円形マーク４０８の中心位置についても同様にマーク表示範囲４０９から検出する。具体的な円形マーク４０４のマーク中心検出の一例を図１４に示す。マーク表示範囲５０２の縦方向投影分布５０３を求め、重心演算でｘ重心５０５を算出する。同様に横方向投影分布５０４からｙ重心５０６を算出する。ｘ重心５０５とｙ重心５０６が交差する点５０７が円形マーク５０１の中心位置となる。
【００５４】
（ｃ）〔順数字位置にウィンドウを設定する〕
図１５は中心位置を検出した円形マーク６０１、６０２である。円形マーク６０１、６０３の中心位置を結び、この直線上で円形マーク６０１から、位置決めマーク４０３の設計データより既知の値Ｌｃの順数字位置６０２に、順数字識別用のウィンドウを設定する。
【００５５】
（ｄ）〔順数字の文字識別処理〕
画像４０１の順数字４０６の値を、その特徴量（面積、周囲長、縦横比、など）より０〜９までの数値から識別する。他に、文字識別の一般例として、計測自動制御学会編「ニューロ・ファジィ・ＡＩハンドブック」（オーム社）記載のニューラルネットと応用した文字認識手法などがある。
【００５６】
（ｅ）〔数字の配列から画像の過不足を判別する〕
識別した順数字を配列し、順数字の過不足にて、画像の過不足を判別する。
第７〜１０図に、画像の過不足を判別する具体的な一例を示す。図１６の位置決めマーク７０１は、長さが１ｍ、不燃性、対摩耗性材質で、位置決めマーク７０１には円形マーク７０２、７０５が５０ｍｍ間隔で印刷されている。また、マーク間には円形マーク７０２を始点とした時の円形マーク７０５までの長さを順数字７０３で印刷表示している。図１６の位置決め円形マーク７０１の場合、順数字は「５」、「１０」、「１５」、「２０」、…、「１００」の順に印刷されおり、位置決めマーク７０１設計のデータより既知の順数字である。
【００５７】
図１７に、図１６と同じ位置決めマーク８０４を貼り付けた検査面を撮像した画像８０１を配置した。（ａ）〜（ｄ）の処理にて識別された各画像の順数字８０３は「５」、「１０」、「２０」、…、「１００」である。識別された順数字８０３と図１６の既知の順数字７０３とを比較すると、順数字「１５」の画像が不足していることが識別できる。
【００５８】
識別結果を表示した例が、図１９の表である。画像データ名１００１ごとにマーク間隔１００２と識別した順数値１００３と識別した結果１００４を表示している。ここでは、識別した順数字１００３「１５」の画像データが不足しており、これを判別した結果が順数字１００３「２０」の画像データ名１００１の識別結果欄に“抜け”の表示がされている。
【００５９】
図１９の識別結果から画像不足を知った探傷検査員は、位置決めマークの順数字「１５」に対応する位置の画像９０１を撮像して、不足画像を補うことができる。不足画像９０１を撮像、処理して先の画像データ８０１に追加したものが図１８で、これで図１６の位置決めマーク７０１に対応した全画像データが過不足なく撮像できた。不足画像以外に画像重複のあるときは、識別した順数字が複数あることで判明する。この場合、検査員は重複画像から検査に使用する画像を選択して重複する画像を排除する。
【００６０】
以上の様に撮像した画像の順数字を識別し、既知の順数字と比較することによって、画像の過不足判別及び過不足画像は検査対象のどの位置の画像であるかが判別できる。この処理を、画像撮像直後の撮像現場で行うことによって、素早く画像の過不足がわかり、取り忘れなどを防ぐことができる。
【００６１】
図２０〜図２５に、本発明による解像度確認方法の一実施例を示す。
【００６２】
図２１は、画像取得手段のデジタルカメラにて探傷試験を撮像した画像データである。溶接面１２０２のある検査対象表面１２０１には位置決めマーク１２０３が貼り付けてあり、位置決めマーク１２０３の画像位置表示手段の円形マーク１２０４、１２０９を基準にして撮像する。位置決めマーク１２０３には円形マーク１２０４、１２０９と解像度表示手段の解像度計測用のＬＰ（ライン＆ペア）パターン１２０５と画像順表示手段の順数字１２０６が印刷されている。
【００６３】
このＬＰパターン１２０５の画像上の位置をパターンマッチングにて検出し、ＬＰパターンからＭＴＦによる解像度測定を行い、測定結果を出力する。以下、本発明を図２０のフローチャートに従って説明する。
【００６４】
（ａ）〔マークを検出しマーク間隔Ｌを測定する〕
図２１の画像位置表示手段の円形マーク１２０４，１２０９の中心位置を検出し、マーク間隔Ｌを算出する。撮像は円形マーク１２０４、１２０９を基準にして画像を撮像しているので、画像中の円形マーク１２０４，１２０９の位置は、ほぼ一定である。そこで、およそのマーク位置にウィンドウ１２０７、１２１０を設定し、ウィンドウ１２０７、１２１０内の明るさ投影分布の重心算出などによって円形マーク１２０４、１２０９の中心位置を検出する。円形マーク１２０４、１２０９の中心を結んだ線の長さがマーク間隔Ｌとなる。
【００６５】
（ｂ）〔テンプレートの倍率補正する〕
本実施例では解像度表示手段の解像度計測用ＬＰパターン１２０５の位置を検出するためにパターンマッチング法を用いる。前処理（ａ）にて測定したＬｔとパターンマッチングで用いるテンプレートの大きさを同じにするためにテンプレート倍率補正を行う。例えば、図１９では補正前のテンプレート画像１３０１の横幅Ｌｔ０を、補正画像１３０２のＬｔへと縮小処理する。また、ＬｔがＬｔ０よりも大きい場合は拡大処理を行って、テンプレート大きさを補正する。
【００６６】
（ｃ）〔マーク位置からパターンマッチング範囲を設定する〕
前処理（ａ）で検出した図２１の円形マーク１２０４、１２０９の中心位置を基準位置に、パターンマッチング処理時間の短縮のため、パターンマッチング処理範囲１２０８を位置決めマーク１２０３の領域に限定して設定する。
【００６７】
（ｄ）〔範囲内のパターンマッチング〕
図２２のテンプレートを使って、図２１のパターンマッチング処理範囲１２０８からＬＰパターン１２０５の位置を検出する。パターンマッチング照合の例としては、ユークリッド距離や、安居院猛、長尾智晴著／「画像の処理と認識」（昭晃堂）記載のパターン間最小距離法などがある。
【００６８】
（ｅ）〔解像度測定ウィンドウを設定する〕
ＬＰパターンから解像度を測定するための測定ウィンドウを設定する。図２３の位置検出したＬＰパターンの水平方向ＬＰパターン１４０４の白黒３本線に水平方向解像度測定用ウィンドウ１４０２、垂直方向ＬＰパターン１４０３の白黒３本線に垂直方向の解像度測定用のウィンドウ１４０１を設定する。
【００６９】
（ｆ）〔水平、垂直の解像度を算出〕
解像度検をＭＴＦ法にて算出する。図２３に示した水平方向解像度測定用ウィンドウ１４０２内のＬＰパターン１４０４の縦方向明るさ投影分布は図２４の様な投影分布波形１５０２になる。投影分布１５０２の最大値Ａと最小値Ｂを求め、次式にて解像度を計算する。
【００７０】
【数５】

【００７１】
最もコントラストよくＬＰパターンが分離している場合はＢ＝０になるので、解像度Ｆ＝１００％となる。また、ＬＰパターンが分離していない場合はＡ＝Ｂであり、解像度Ｆ＝０％となる。
【００７２】
測定結果は図２５の様に出力表示される。解像度不足のＮＧ画像データ１６０１は水平解像度１６０２＝１００％と垂直解像度１６０３＝０％で、垂直解像度１６０３が必要最低解像度の２０％以下であるためＮＧとなった。それ以外の画像は水平解像度１６０５と垂直解像度１６０６ともに２０％以上を満足しＯＫ画像１６０４である。解像度ＯＫの画像データは欠陥検査に適用できるが、解像度ＮＧ画像データは微少欠陥が検出できないおそれがあるので使用不可となりＮＧ画像データ１６０１は欠落するため、この測定結果を確認した探傷検査員は、解像度不足の画像データについて再度、撮像を行い、欠落する画像データを補充する。
【００７３】
以上の様にしてＬＰパターンから解像度を定量測定し、あらかじめ設定した必要最低解像度と比較することによって一括操作で容易に解像度確認ができるので、欠陥検査での手操作による画像毎の解像度確認作業を省略することができ、欠陥検査の効率が向上する。
【００７４】
図２６〜図２８は、本発明である画面内ＷＢ（ホワイトバランス）補正方法の一実施例である。
【００７５】
デジタル画像において、白が純白に写っていることを「適切なＷＢ（ホワイトバランス）」と呼ぶ。画像のＷＢは、１画素をＲ、Ｇ、Ｂの３色で色をコントロールしており、この３色の強度バランスをとることで適切なＷＢに調整する。ＷＢはまた、撮像機器のレンズ収差などにより、同一画像内においても画像の中心と周辺部でＲＧＢのバランスが違う場合がある。この場合、浸透剤の色の濃さによって欠陥の判別を行う浸透探傷検査において、同一画像内で評価のバラツキが生じてしまう可能性がある。この様な、同一画像内のＷＢのバラツキに対して、画像取得手段のデジタルカメラに搭載されている液晶モニタなどに撮像した色表示手段を表示して確認する方法の他に、画像中央部のＷＢで画面全体を整合して、バラツキを無くす方法を提案するのが本発明のＷＢ補正方法である。
【００７６】
以下、図２８の概略図と図２６のフローチャートに従って説明する。
【００７７】
（ａ）〔画像中央の基準ＷＢを抽出する〕
図２７は色表示手段として、浸透探傷試験の現像剤と同じ色度を持つ白色面を撮像した画像を示している。画像中央、Ｌｉ×Ｌｊの範囲を基準ＷＢ領域１８０１とし、領域内のＲ成分１８０２、Ｇ成分１８０３、Ｂ成分１８０４の輝度平均ｒｃ、ｇｃ、ｂｃを次式に従って算出する。
【００７８】
【数６】

【００７９】
算出した平均値ｒｃ、ｇｃ、ｂｃの組み合わせが、基準ＷＢとなる。この基準ＷＢで画像データ内のＷＢを整合する。
【００８０】
（ｂ）〔補正テーブルＲを作成する〕
同一画像内のＷＢを、基準ＷＢで整合するために１画素毎に補正値を計算して画像データサイズと同じサイズの補正テーブルを作成する。画像補正テーブルは図２８のＲ成分補正テーブルＳｒ１９０４、Ｇ成分補正テーブルＲｇ１９０５、Ｂ成分補正テーブルＳｂ１９０６に分割でき、このうち補正テーブルＲ成分Ｓｒを次式にて算出する。
【００８１】
【数７】
補正テーブルＲ成分Ｓｒ（ｉ，ｊ）＝Ｒ（ｉ，ｊ）／ｒｃ・・・（数７）
Ｒは色表示手段を撮像した画像１８０５のＲ成分
上式の演算結果、Ｒ補正テーブル１９０４が作成される。補正テーブルの大きさは、画像サイズが６４０×４８０画素の場合、ｉ＝６４０，ｊ＝４８０でＲ補正テーブルも６４０×４８０となる。
【００８２】
（ｃ）〔補正テーブルＧを作成する〕
前処理（ｂ）と同様の処理にてＧ補正テーブル１９０５を作成する。演算式は次式である。
【００８３】
【数８】
補正テーブルＧ成分Ｓｇ（ｉ，ｊ）＝Ｇ（ｉ，ｊ）／ｇｃ・・・（数８）
Ｇは色表示手段を撮像した画像１８０５のＧ成分
（ｄ）〔補正テーブルＢを作成する〕
前処理（ｂ）と同様の処理にてＢ補正テーブル１９０６を作成する。演算式は次式である。
【００８４】
【数９】
補正テーブルＢ成分Ｓｂ（ｉ，ｊ）＝Ｂ（ｉ，ｊ）／ｂｃ・・・（数９）
Ｂは色表示手段を撮像した画像１８０５のＢ成分
以上の様にして作成したＲ、Ｇ、Ｂ補正テーブル（１９０４〜１９０６）を、図２８の被検査画像（１９０１〜１９０３）へ乗算して、画像内のＷＢを整合した補正画像（Ｒ成分１９０７、Ｇ成分１９０８、Ｂ成分１９０９）となる。この画像にて欠陥検査を行えば、画像周辺部などの色ずれによる誤検出は起こらず、欠陥検出結果への信頼性が向上する。
【００８５】
図２９〜図３１は、本発明である画像歪み確認方法の一実施例である。
【００８６】
画像取得手段のレンズの収差などによって、画像の周辺部には歪みが生じることがあり、特に画像周辺部では欠陥検査に必要な解像度が得られない場合がある。これを画像取得手段にて画像歪み表示手段を撮像して画像歪み確認を行い、画像歪みが許容範囲内で欠陥検査画像に適用可能か、画像歪みが許容以上の場合は画像歪みを補正、または画像取得手段変更するかを判別する。
【００８７】
図２９は画像歪み表示手段の格子パターンである。２０ｍｍ間隔で縦横の格子が印刷してあり、最周辺部の格子と格子の交点には円形マーク２００１〜２００３が印刷されている。この格子パターンをデジタルカメラなどの画像取得手段で撮像すると、図３０の様に、デジタルカメラ撮像レンズの収差などによって周辺部で歪みが生じ、直線である格子が湾曲して撮像される場合がある。この周辺部の画像歪みを定量的に測定するのが本発明の画像歪み確認方法である。以下、図３０の歪み画像にて説明する。
【００８８】
撮像された図３０の画像データから円形マーク２１０１位置での縦方向の歪み量を測定する。まず、円形マーク２１０１、２１０２の中心位置を明るさ投影分布と重心演算等を用いて検出する。円形マーク２１０１と２１０２の中心位置から垂直方向の位置ずれ量をｄｙとし、図２９の円形マーク２００１と２００２の水平方向の間隔をＬｙとして、垂直方向の画像歪みｈｙを次式にて算出する。
【００８９】
【数１０】
垂直方向の歪みｈｙ＝ｄｙ／Ｌｙ［％］・・・（数１０）
同様に円形マーク２１０１と２１０３の位置ずれ量をｄｘとし、図２９の円形マーク２００１と２００３の垂直方向の間隔をＬｘとして、水平方向の画像歪みｈｘを次式、
【００９０】
【数１１】
水平方向の歪みｈｘ＝ｄｘ／Ｌｘ［％］・・・（数１１）
で表す。Ｌｘ、Ｌｙは図２９の画像歪み表示手段である格子パターンの設計データから既知の値である。ｄｘ＝０，ｄｙ＝０の画像歪みが無い場合に画像歪みｈｘ＝０、ｈｙ＝０となり、０以上は画像歪みがあることを意味している。
【００９１】
以上の円形マーク２１０１位置での画像歪み測定と同様にして、円形マーク２１０４〜２１０６の位置の画像歪みを測定して、図３０の画像データの画像歪みを測定したとする。画像データの画像歪み測定結果の表示例を図３１に示す。図３１の格子パターン図３１０５で▲１▼〜▲４▼の円形マーク位置での画像歪みｈｘ、ｈｙの測定結果をそれぞれ表２２０１に示した。画像歪みの許容値をしきい値２２０４の１．０％とした時、１．０％以上のｈｘ、ｈｙの値は許容値以上のＮＧであり、表２２０１の網掛け領域で表した。画像歪みの許容値は画像の必要解像度や検査に使用する画像領域によって決まり、それに応じて、しきい値２２０４を設定する。図３１の画像歪み測定結果にて、画像歪みを確認した探傷検査員は画像歪みの補正を行うか、または画像取得手段変更するかを判別する。
【００９２】
【発明の効果】
本発明では、煩雑な画像品質確認作業を無くして、目視による探傷試験から画像データによる間接検査への移行することを容易にし、かつ、画像データに高信頼性を持たせることができる。さらに、目視検査の場合、検査員の個人差により検査結果が異なるが、デジタルカメラ等の撮像機器で画像を入力する為、定量的で安定した評価を行うことができる。
【００９３】
また、本特許による浸透探傷検査方法は、撮像機器の使用環境を限定しない為、配管設備の他、橋梁や車両の車軸などの負荷のかかるところ、又は圧力機器、マイクロクラックなどの検査にも、有効である。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は本発明である欠陥検査装置の一実施例である。
【図２】図２は本発明である欠陥検査方法による浸透探傷検査の前処理の一実施例である。
【図３】図３は本発明である欠陥検査方法による浸透探傷検査の検査メイン処理の一実施例である。
【図４】図４は本発明である欠陥検査方法による浸透探傷検査の欠陥検査方法の一実施例である。
【図５】図５は本発明である欠陥検査方法において塗装面を撮像した色相画像の算出方法を示す図の例である。
【図６】図６は本発明である欠陥検査方法において塗装面を撮像した色度画像の算出方法を示す図の例である。
【図７】図７は本発明である欠陥検査方法において色相と色差からなる欠陥候補領域の概念を示す図の例である。
【図８】図８は本発明である欠陥検査方法において色相と色差から欠陥候補領域を抽出する方法の例を示す図である。
【図９】図９は本発明である欠陥検査方法による磁紛探傷試験の前処理の一実施例である。
【図１０】図１０は本発明である欠陥検査方法による磁紛探傷試験の検査メイン処理の一実施例である。
【図１１】図１１は本発明である欠陥検査方法による磁紛探傷試験の欠陥検査方法の一実施例である。
【図１２】図１２は本発明である画像過不足判別方法の一実施例である。
【図１３】図１３は本発明である画像過不足判別用画像データの一実施例である。
【図１４】図１４は本発明である画像位置表示手段検出方法の一実施例である。
【図１５】図１５は本発明である画像順表示手段検出ウィンドウ設定の一実施例である。
【図１６】図１６は本発明である画像過不足判別方法の画像位置表示手段の一実施例である。
【図１７】図１７は本発明である画像過不足識別方法の画像順表示手段識別を示した一実施例である。
【図１８】図１８は本発明である画像過不足識別方法の不足画像を補充した一実施例である。
【図１９】図１９は本発明である画像過不足識別方法の識別結果表示の一実施例である。
【図２０】図２０は本発明である解像度確認方法の一実施例である。
【図２１】図２１は本発明である解像度確認方法での画像データの一実施例である。
【図２２】図２２は本発明である解像度確認方法で使用するテンプレート一実施例である。
【図２３】図２３は本発明である解像度確認方法の解像度表示手段の一実施例である。
【図２４】図２４は本発明である解像度確認方法の解像度測定法の一実施例である。
【図２５】図２５は本発明である解像度確認方法の測定結果表示の一実施例である。
【図２６】図２６は本発明である画像ＷＢ補正方法の一実施例である。
【図２７】図２７は本発明である画像ＷＢ補正方法の基準ＷＢ測定の一実施例である。
【図２８】図２８は本発明である画像ＷＢ補正方法の略図である。
【図２９】図２９は本発明である画像歪み表示手段の一実施例である。
【図３０】図３０は本発明である画像歪み確認方法の一実施例である。
【図３１】図３１は本発明である画像歪み確認方法の画像歪み測定結果表示の一実施例である。
【符号の説明】
１０１…画像取得手段１０２…色表示手段１０３…解像度表示手段
１０４…画像位置表示手段１０５…画像順表示手段１０６…検査対象
１０７…画像データ１０８…欠陥検査手段１０９…画像歪み表示手段
１１０…表示手段１１１…画像処理手段１１２…記憶手段１１３…溶接痕１１４…撮像範囲４０１…画像データ４０２…溶接面
４０３…位置決めマーク４０４、４０８…円形マーク７０１…位置決めマーク７０２…円形マーク８０１…検査画像９０１…不足画像
１２０５…解像度計測用のＬＰ（ラインペア）パターン１３０１…倍率補正前のテンプレート１３０２…倍率補正後のテンプレート１４０１…垂直方向解像度測定ウィンドウ１４０２…水平方向解像度測定ウィンドウ
１４０３…垂直方向ＬＰパターン１４０４…水平方向ＬＰパターン
１５０１…水平方向ＬＰパターン１８０１…基準ＷＢ領域１８０５…色表示手段を撮像した画像２１０１…角部マーク２１０２…水平方向中心マーク２１０３…垂直方向中心マーク２２０２…測定位置

Claims

被検査体のひびや割れなどの欠陥を非破壊で検査する方法であって、
撮像手段で前記被検査体の検査領域を撮像の状態を確認するパターンと一緒に撮像し、
該撮像して得た画像を用いて前記撮像手段の撮像の状態を確認し、
該撮像の状態を確認した前記撮像手段で前記検査領域を撮像して検査画像を得、
該検査画像を画像処理手段に転送し、
該画像処理手段で前記転送された検査画像を処理して前記被検査領域の欠陥を検出し、
該検出した欠陥の画像情報を改ざん防止処理を施して記憶手段に記憶する
ことを特徴とする非破壊検査方法。
被検査体のひびや割れなどの欠陥を非破壊で検査する方法であって、
撮像手段の視野内に前記被検査体の検査領域と撮像の状態を確認するためのパターンとが入るように撮像し、
該撮像して得られる画像の少なくとも歪みと解像度とを確認し、
該少なくとも歪みと解像度とを確認した前記撮像手段で前記検査領域と共に前記撮像の状態を確認するためのパターンを撮像して検査画像を得ることを前記被検査体の検査領域全体に亘って順次行い、
該被検査体の検査領域全体に亘って順次取得した検査画像を画像処理手段に転送し、
該画像処理手段で前記転送された検査画像を処理して前記被検査領域の全体に亘って欠陥を検出し、
該検出した欠陥の画像情報を改ざん防止処理を施して記憶手段に記憶する
ことを特徴とする非破壊検査方法。
被検査体のひびや割れなどの欠陥を非破壊で検査する方法であって、
撮像手段の視野内に前記被検査体の検査領域と撮像の状態を確認するためのパターンとが入るように撮像して得られる画像の歪みを確認し、
該歪みを確認した前記撮像手段で前記検査領域と共に前記撮像の状態を確認するためのパターンを撮像して得られる画像の解像度を確認し、
該歪みと解像度を確認した撮像手段で被検査体を撮像して検査画像を得ることを前記被検査体の検査領域全体に亘って順次行い、
該被検査体の検査領域全体に亘って順次取得した検査画像を画像処理手段に転送し、
該画像処理手段で前記転送された検査画像を処理して前記被検査領域の全体に亘って欠陥を検出し、
該検出した欠陥の画像情報を改ざん防止処理を施して記憶手段に記憶する
ことを特徴とする非破壊検査方法。
前記非破壊検査方法が、浸透探傷による検査方法であって、前記撮像の状態を確認するためのパターンは、前記撮像手段で撮像して得られる画像の色の再現性を確認するための色表示パターンを含むことを特徴とする請求項１又は２又は３のいずれかに記載の非破壊検査方法。
前記色表示パターンは白色のパターンを表示し、該白色パターンを撮像して得られる画像のホワイトバランスを確認した前記撮像手段を用いて前記被検査体を撮像して検査画像を得ることを特徴とする請求項４記載の非破壊検査方法。
前記画像の中央部のホワイトバランスに基いて、前記画像全体のワイトバランスを補正することを特徴とする請求項５記載の非破壊検査方法。
前記非破壊検査方法が磁粉探傷による試験方法であって、前記撮像手段は前記被検査体に紫外光を照射し、該照射により前記被検査体から発生する蛍光を紫外光をカットするフィルタを介して検出することを特徴とする請求項１又は２又は３のいずれかに記載の非破壊検査方法。
前記撮像の状態を確認するためのパターンが、画像の歪みを確認するためのパターンと、解像度を確認するためのパターンと、位置を確認するためのパターンとを含むことを特徴とする請求項１又は２又は３のいずれかに記載の非破壊検査方法。
前記撮像の状態を確認するためのパターンが、撮像順序を示す撮像順序表示パターンを更に含むことを特徴とする請求項８記載の非破壊検査方法。
前記検査画像を、検査日時を示すデータと一緒に前記画像処理手段に転送することを特徴とする請求項１又は２又は３のいずれかに記載の非破壊検査方法。
被検査体のひびや割れなどの欠陥を非破壊で検査する方法であって、
撮像手段で被検査体を撮像して得られた歪みと解像度とが確認された画像データを通信手段を介して受信し、
該受信した画像を処理して欠陥を検出し、
該検出した欠陥の画像データを改ざん防止処理し、
該改ざん帽子処理をした画像データを記憶手段に記憶して保管する
ことを特徴とする非破壊検査方法。
前記通信手段を介して受信する画像データは、歪みと解像度と色再現性が確認された画像データであることを特徴とする請求項１１記載の非破壊検査方法。
前記通信手段を介して受信する画像データは、ホワイトバランスが調整された画像データであることを特徴とする請求項１１記載の非破壊検査方法。
前記通信手段を介して受信する画像データは、撮像日時に関する情報が添付されていることを特徴とする請求項１１記載の非破壊検査方法。
被検査体のひびや割れなどの欠陥を非破壊で検査する装置であって、
被検査体を撮像する撮像手段と、
該撮像手段による前記被検査体の検査領域の撮像の状態を確認する確認手段と、
該撮像して得た画像を表示する表示手段と、
前記撮像手段で前記検査領域を撮像して得た検査画像のデータを送信する送信手段と、
該送信手段で送信された前記検査画像のデータを受信して処理することにより前記被検査領域の欠陥を検出する画像処理手段と、
該画像処理手段で検出した欠陥の画像情報を改ざん防止処理を施して記憶する記憶手段と
を備えたことを特徴とする非破壊検査システム。
前記確認手段は、画像の歪みを確認するためのパターンと、解像度を確認するためのパターンと、位置を確認するためのパターンとを含むことを特徴とする請求項１５記載の非破壊検査システム。
前記送信手段は、前記検査画像のデータを、該画像を撮像した日時を示すデータと一緒に前記画像処理手段に送信することを特徴とする請求項１５記載の非破壊検査システム。
前記撮像手段は、前記被検査体に紫外線を照射する光源部と、カメラ部と該カメラ部に入射する光のうち紫外線をカットするフィルタ部とを備えていることを特徴とする請求項１１記載の非破壊検査システム。
撮像手段で撮像した画像の歪みを確認するためのパターン部と、前記画像の解像度を確認するためのパターン部と、撮像手段で撮像した位置を確認するためのパターン部とを備えたことを特徴とする画質確認用のパターン。
前記撮像手段で撮像した画像の歪みを確認するためのパターン部は、格子状のパターンで構成されており、前記前記画像の解像度を確認するためのパターン部は、縦方向及び横方向のラインペ
アのパターンで構成されていることを特徴とする請求項１９記載の画質確認用のパターン。