JP2008197087A - 撮影システムにより生成された画像の画質を定量的に評価するシステム及び方法 - Google Patents

Abstract

【課題】目視検査を実行できる正確さ及び速度を改善することにより、運転停止期間を短縮し、原子力発電所の操作員にかかる多大な費用を節約する。
【解決手段】容器内目視検査システムなどの撮影システムの定量的画質評価の方法及びシステム５６は、対象１０、撮像装置１８及びコンピュータ５８を有する。対象は、種々に異なる空間解像度及び複数の所定の空間周波数を有する１つ以上の画像特徴を含む。撮像装置は対象１０の画像を撮像するように構成される。コンピュータ５８はプロセッサ、メモリ６０及びコンピュータ実行可能命令を含む。コンピュータ５８は、撮像された画像を受信し、所定の空間周波数に応答して撮像された画像に沿った１つ以上の輝度プロファイルを作成し、１つ以上の輝度プロファイルに応答して変調伝達関数を判定するように構成される。
【選択図】図５

Description

本発明は、撮影システムに関し、特に、原子炉容器内目視検査（ＩＶＶＩ）撮影システムに関する。

この節における記述は本発明の開示に関連する背景情報を提供するにすぎず、従来の技術を構成しない場合もある。

原子力発電所の操作員及びサービス会社は、原子炉容器並びに水没パイプ及び孔を含む原子炉の内部の構成要素のきず又は損傷の有無に関して種々の原子炉構成要素を検査するために、原子炉の燃料交換作業と関連して容器内目視検査（ＩＶＶＩ）を実行する。例えば、通常、沸騰水型軽水炉（ＢＷＲ）の原子炉圧力容器（ＲＰＶ）は水没孔を有し、保守ルーチンの間にそれらの孔を検査しなければならない。必要とされる炉心水流を供給するために、アニュラスの内部には内部孔を有する中空管状のジェットポンプが配置される。原子炉の動作中、原子炉の内部の構成要素の溶接継目を含めて、構成要素は粒界応力腐食割れ（ＩＧＳＣＣ）及び照射誘起型応力腐食割れ（ＩＡＳＣＣ）を発生し、その結果、例えばジェットポンプなどの原子炉構成要素の構造的一体性が損なわれる場合がある。亀裂又は障害が起こっているかを判定するために、炉心の構成要素及びそれに含まれる全ての溶接部を定期的に検査することは重要である。

ＩＶＶＩ目視検査を正確且つ迅速に実行する能力は、原子炉と関連する運転停止に影響を及ぼす。従って、目視検査を実行できる正確さ及び速度を改善することにより、運転停止期間を短縮でき、原子力発電所の操作員にかかる多大な費用を節約できる。

通常、目視検査システムは、原子炉容器の内部で位置決め可能である遠隔操作ビークルに配置された１つ以上のカメラを含む。各カメラはビデオ送信システムに結合される。ビデオ送信システムは、遠隔場所に配置された視覚表示装置又は記憶システムに画像信号を供給する。それらの視覚システムは原子炉構成要素のきず又は損傷の有無を検査し、原子炉に蓄積している可能性がある塵芥を発見するために使用される。パイプの外面及びパイプの内部孔、開口部及び孔の検査を含む種々の作業に対して種々のカメラが使用される。一般に、目視検査によりきず及び損傷を識別でき、きず及び損傷の識別において必要な特定性を明示できることを保証するために、各視覚検査システム（カメラ、送信システム及びディスプレイ）は事前定義済み撮影規格に適合する必要がある。ＩＶＶＩ目視検査システムに要求される条件は、例えば、極めて厳しいＥＶＴ‐１規格などの視覚試験（ＶＴ）規格を含む。ＥＶＴ‐１規格は、撮影システムが１８％中性グレイ背景上の０．０００５"（１／２ｍｉｌ）のワイヤを分解可能でなければならないと規定する。ＥＶＴ‐１規格並びに他の周知の目視検査規格は、撮影システムが検査が実行される遠隔ディスプレイに適切な画質を提供していることを保証するために、操作員による個人的評価に依存する。

ＩＶＶＩ検査中、撮影システムは、所定の制御された照明を伴って適切なグレイ背景上に適切な太さのワイヤを提示することにより評価される。操作員は受信された画像を観察し、ＩＶＶＩ検査を進める前に目視検査システムの画質の妥当性を判定する。そのため、画質の評価、従って、きず及び損傷の有無に関する原子炉のＩＶＶＩ検査は完全に主観的であり、そのため、時間の経過及び操作員ごとに食い違いが生じる。そのように一貫性がないことにより、きず又は損傷である可能性がある箇所を操作員が識別できるような観察用画像を目視検査システムが提供できない場合が起こり、その結果、そのようなきず又は損傷を識別し損なうか、あるいは再検査が必要になることもある。従って、ＩＶＶＩ検査の時間が延長され、そのための費用も追加される。

本発明の発明者は、動作環境にある撮影システム又は目視検査システムの画質を定量的且つ客観的に評価するシステム及び方法を設計するのに成功した。それらのシステム及び方法は、いくつかの実施形態において、撮影システム又はその構成要素の解像度及びコントラストの評価などの撮影システムの規格化評価の部分自動化又は全自動化、画質の一貫性の改善、検査精度及び信頼性の改善、システム動作の安全性の改善及び／又は撮影システムの評価及び使用に要するコストの削減を実現できる。

１つの面によれば、撮影システムの定量的画質評価のためのシステムは、対象、撮像装置及びコンピュータを含む。対象は、種々に異なる空間解像度及び複数の所定の空間周波数を有する１つ以上の画像特徴を含み、撮像装置は対象の画像を撮像するように構成される。コンピュータはプロセッサ、メモリ及びコンピュータ実行可能命令を含む。コンピュータは撮像された対象の画像を受信し、対象の所定の空間周波数に応答して撮像された画像に沿った１つ以上の輝度プロファイルを作成し、１つ以上の輝度プロファイルに応答して空間領域で変調伝達関数を判定するように構成される。

別の面によれば、撮影システムを定量的に評価する方法は、種々に異なる空間解像度及び複数の所定の空間周波数を持つ画像特徴を有する対象を撮像装置の視野の中に配置することと、対象の画像を撮像することとを含む。方法は、撮像された対象の画像に沿った１つ以上の輝度プロファイルを作成することと、撮像された画像の輝度プロファイルにおける空間周波数に応答して空間領域でコントラスト比の変調伝達関数を判定することとを更に含む。

更に別の面によれば、原子炉撮影システムの定量的画質評価のためのシステムは、種々に異なる空間解像度及び複数の所定の空間周波数を持つ１つ以上の画像特徴を有する対象と、原子炉の１つの構成要素を検査し且つ対象の画像を撮像するように構成された撮像装置とを含む。コンピュータはプロセッサ、メモリ及びコンピュータ実行可能命令を含む。コンピュータは、撮像された対象の画像を受信し、対象の所定の空間周波数に応答して撮像された画像に沿った１つ以上の輝度プロファイルを作成し、１つ以上の輝度プロファイルに応答して空間領域で変調伝達関数を判定するように構成される。

更に別の面によれば、原子炉検査撮影システムを定量的に評価する方法は、種々に異なる空間解像度及び複数の所定の空間周波数を持つ画像特徴を有する対象を原子炉検査撮影システムと関連する撮像装置の視野の中に配置することと、対象の画像を撮像することとを含む。撮像された画像に沿った１つ以上の輝度プロファイルが作成され、撮像された画像の１つ以上の輝度プロファイルにおける空間周波数に応答して空間領域でコントラスト比の変調伝達関数が判定される。

本発明の更なる面のうちいくつかは以下の説明の中で明らかになり、他のいくつかは以下の説明の中で指摘されるであろう。開示内容の種々の面は個別に実現されてもよいし、あるいは互いに組合わせて実現されてもよいことを理解すべきである。また、詳細な説明及び図面はいくつかの実施形態を示すが、それらは単に例示を目的としており、開示内容の範囲を限定するものとして解釈されてはならないことを理解すべきである。

図面を通して、対応する図中符号は同様の又は対応する部分及び特徴を示すことを理解すべきである。

以下の説明は単なる例であり、本明細書の開示内容又は開示の適用又は使用を限定することは意図されていない。

いくつかの実施形態において、撮影システムを定量的に評価するシステム又は方法は、種々に異なる空間解像度及び複数の所定の空間周波数の画像を有する対象を撮像装置の視野の中に配置することと、対象の画像を撮像することとを含む。対象は、通常、所定の空間周波数の種々に異なる空間解像度を定義する黒色画像特徴、白色画像特徴及び１つ以上のグレイ画像特徴を含む。しかし、いくつかの実施形態においては、対象はカラー画像を含むことができ、システムは、カラー画像を撮像し、撮影システムの色解像能力を評価する又は色情報を解析するように構成される。

方法は、撮像された対象画像に沿った１つ以上の輝度プロファイルを作成することと、撮像された画像の１つ以上の輝度プロファイルにおける空間周波数に応答して空間領域においてコントラスト比の変調伝達関数（ＭＴＦ）を判定することとを更に含む。判定された変調伝達関数は、撮影システムの客観的画質格付けを判定するために設定された所定の閾値又は値と比較される。

対象は１つ以上の画像を含み、各画像は、種々に異なる空間解像度及び複数の所定の空間周波数を有する１つ以上の画像特徴を含む。これは、１ｍｍごとなどの距離尺度ごとに０〜１００対以上の線の対を含むような幅の異なる複数の対照的なバーパターン又は正弦波パターンを含むことができるが、それに限定されない。線の幅は徐々に広くなってもよいし、狭くなってもよい。それらのパターンは、白と黒の線が交互に現れる幅の異なる複数の繰返し線群を含むことができる。図１を参照すると、いくつかの実施形態に適合する対象１０Ａの一例が示される。この対象１０は米国電子工業会（ＥＩＡ）から入手可能である。図示されるように、対象１０は、各々が異なる空間解像度及び複数の所定の空間周波数を有するいくつかの異なる画像Ｉ_N（Ｉ_１〜Ｉ_６と示される）を含む。図からわかるように、対象に描かれた線又は対象の画像は多様な空間解像度をもたらす。対象は周知の所定の空間周波数を定義し、その空間周波数はそれぞれの評価に利用される。

図２は、複数の種々に異なる空間解像度及び複数の所定の空間周波数を有する対象１０Ｂの別の例又は対象の画像を示す。左側にＩ_７〜Ｉ_１１で示され右側にＩ_１２〜Ｉ_１８で示される画像により示されるように、２つ以上の画像を利用して、画像線の間の異なる間隔により示されるような異なる空間解像度を提供できる。各画像は画像線の１つの空間周波数を有する。

一般に、対象は中性グレイ背景を有する。当業者には周知であるように、所定の空間周波数の種々に異なる空間解像度を表示するのに適する他の種類の対象及び対象の画像も開発できることは言うまでもない。

対象は撮像装置の動作環境の中で移動可能及び位置決め可能であってもよい。例えば、いくつかの実施形態においては、撮像装置の非試験動作中の構成要素の観察状況をシミュレートするために、撮像装置に対して対象を位置決めすることが望ましい。

本明細書中で説明されるような対象を利用することにより、周波数領域への変換及びそのような変換と関連する長時間を要する労力の全てが不要になる。例えば、以前は必要であったような輝度スループットの監視中の機械的オブスキュレーション（ナイフエッジ）による点光源の画像のエッジ走査を使用せずに、種々に異なる空間解像度を持つ画像を有する対象を提供できる。更に、本発明のシステム及び方法はスリット光源の使用及び位置決め、並びに動作環境内におけるピンホール又はスリットの移動を必要としない。

撮像装置は多様な構成要素及びシステムを含むことができる。撮像装置は画像を撮像できる任意の装置を含むことができ、例えば、アナログカメラ、ＣＣＤ／ＣＩＤレンズを有するデジタルカメラ、半導体素子を有するデジタルカメラ、光学レンズ列を有するデジタルカメラ及びファイバースコープを有するデジタルカメラを含んでもよい。撮像装置は白黒撮像装置又はカラー撮像装置のいずれであってもよい。更に、撮像装置は、撮像装置により撮像された画像を通信又は格納するための送信機能又はインタフェース又は記憶媒体を含んでもよい。撮像装置は対象の画像を撮像するように構成され、対象に対して位置決め可能である。

撮像装置は対象のアナログ画像を撮像する電子装置であり、アナログ対象画像をデジタル化するアナログ／デジタル変換器を更に具備する。撮像装置がアナログ装置である場合、アナログビデオ信号をデジタル化するためにコンピュータシステムのフレームグラバモジュール又は構成要素を利用できる。フレームグラバは当該技術において周知である。フレームグラバは、１つの画像を収集又は捕捉し且つ単一のデジタル化ビデオフレームを格納するのに十分なメモリを有するだけでよい。他の実施形態においては、フレームグラバは、膨大な数の画像を格納するためにメモリの大部分を含んでもよい。実際、現在のバージョンは長いビデオシーケンスを収集できるばかりでなく、ＭＰＥＧなどのアルゴリズムを使用してリアルタイムでビデオシーケンスを圧縮できる。一般に、フレームグラバは、対象画像中に含まれる全ての空間周波数を保存するために十分に高い密度で画像をサンプリングできなければならない。例えば、スペクトルコンテンツを保存し且つＡ／Ｄ変換による損失及び／又は歪みを減少するために、フレームグラバは画像中の最高の空間周波数を少なくとも２度サンプリング（すなわち、ナイキストサンプリング速度）できなければならない。一般に、フレームグラバは典型的なグラフィックスアダプタの逆の機能を実行する。

一実施形態においては、支援システムは、入力信号から水平同期パルス及び垂直同期パルスを回復するための回路とアナログ／デジタル変換器とを含んでもよい。ＮＴＳＣ／ＳＥＣＡＭ／ＰＡＬ色復号化器回路及び／又はソフトウェア、並びに収集画像を格納するための十分な容量のメモリを設けることができる。いくつかの実施形態においては、このメモリはフレームバッファを含んでもよい。データ収集を制御し且つデータにアクセスするために、メインプロセッサによりバス又は直列インタフェースなどのインタフェースが利用される。

撮像装置は固定位置にあってもよいし、あるいは動作環境の中で移動可能であってもよい。撮像装置が移動可能である実施形態においては、撮像装置は構成要素の画像又は構成要素内部の物品の画像などの画像を動作環境の中から撮像するためだけではなく、対象及びその画像を撮像するためにも位置決め可能である。

線走査ソフトウェアを有し、所定の空間周波数で輝度プロファイルに沿ったコントラスト比を測定するために輝度プロファイルを作成するように構成されたコンピュータにより、線走査を実行できる。

画像の輝度プロファイルは、画像中の１つの線分に沿った複数の点からの輝度値の集合である。輝度プロファイルは解析線プロファイルツールである。通常、輝度プロファイルは選択された線の幅に基づき、線の幅が広いほど撮像される画像は多くなり、従って輝度は高くなる。そのため、一貫した線幅を維持することが望ましい。

輝度プロファイルを作成するために、線分に沿った輝度値が計算され、それらの値はプロットされてもよい。そのためには、画像中の座標に基づいて１つ以上の線分を事前に定義しておくことが必要である。線分は、画像の任意の部分を任意の向きで通る任意の線分又は線であってもよい。それらは、線に沿ってほぼ規則的な間隔で並んだ点である。線は自動的に識別されるか、手動操作により判定されるか又は対話形式で判定される。いくつかの実施形態においては、対象画像に沿った同一の線が画質評価試験に使用される。通常、輝度プロファイルのピークは画像中の明帯に対応し、輝度プロファイルの谷は画像中の暗帯に対応する。コンピュータによる判定のためのコントラスト比の測定及び／又は判定は完全に自動化できる。いくつかの実施形態においては、２つ以上の所定の空間周波数におけるコントラスト比のプロットを作成できる。そのような実施形態においては、そのプロットを利用することにより、空間領域で変調伝達関数を判定できる。輝度プロファイルは、Ｘ軸上の始端から終端までの線分に沿った距離及びＹ軸上の輝度値としてプロットできる。

線走査関数は、デジタル化対象画像に沿ったコントラスト比を測定するように構成されたソフトウェアにより提供される。線走査ソフトウェアには、AMETEK, Inc.の一部門であるEDAX, Inc.によるGenesis Multipoint Automated Advanced Linescan、InfraTecによるThermographic Software IRBISaラインスキャン及びBurker-axsによるEsprit LineScanなどがある。

輝度プロファイルは対象のデジタル化画像として考慮される。輝度プロファイルは、画像を通る１本以上の選択された線に沿った輝度のプロファイルである。この選択された線は共役位置又は軸上位置にあってもよいし、あるいは軸外れ位置にあってもよい。一般に、線走査は、通常実行されているような周波数スペクトルへの変換を必要とせず画像から直接抽出できる線ごとの一連の水平方向スライスである。その後、種々の所定の空間周波数におけるコントラスト比を判定するために、デジタル画像又はデジタル化画像からの輝度プロファイルは解析される。

ＭＴＦは、撮影システムが物体から画像中へ詳細のレベルを伝達する能力の測定値である。ＭＴＦは種々の空間周波数で測定されるコントラスト比（例えば、変調）である。一般に、当該技術で周知であるように、伝達関数は、応答又は出力が入力と関係付けられるシステムと関連する。本明細書中で問題となる変調伝達関数（ＭＴＦ）は、入力画像及び撮影システムの伝達関数の結果として出力画像中に提供されるコントラスト解像度の量である。ＭＴＦは撮影システム又は構成要素の空間周波数応答であり、低周波数に対する所定の空間周波数におけるコントラストである。高い空間周波数は微細な画像詳細に対応する。応答が拡張されるほど、詳細は微細になり画像は鮮鋭になる。

通常、空間周波数は１ｍｍごとのサイクル数又は線対数（ｌｐ／ｍｍ）の単位で測定され、これはオーディオシステムにおけるサイクル毎秒（ヘルツ）に類似している。周波数領域への変換によりＭＴＦを開発できるが、本発明のシステム及び方法はそのような変換を必要としない。本明細書中で説明されるように、線走査から判定されるＭＴＦは、周波数領域への変換を必要とせずに空間領域で判定される。所定の空間周波数において測定されたコントラスト比を空間周波数のうち任意の特定の空間周波数に対してＭＴＦ上の点として（曲線として、あるいは数学的関数又は数式として）プロットできる。このプロットは、通常、コントラスト又は測定されたコントラスト量を百分率とｌｐ／ｍｍ単位の空間周波数との関係として表している。このプロットに対して、通常、ＭＴＦを表現するＸ軸は０の空間周波数における１の値、例えば、全て白又は全て黒に正規化される。

尚、このＭＴＦプロットはレンズ又はカメラの設計と関連するＭＴＦプロットとは異なる。レンズ又はカメラの場合、ＭＴＦチャートは、通常、レンズの中心からの距離の関数としてコントラスト比を表し、１つ以上（通常は２つ）の空間周波数に対して異なるプロットが描かれる。すなわち、レンズのコントラスト再現能力を示す低い空間周波数で１つのプロットが描かれ、レンズの解像力又は鮮鋭度を示す高い空間周波数で第２の曲線が描かれる。その場合、中心から外側縁部に向かうレンズの品質はレンズの平坦応答又は再現能力を示す。例えば、双方の曲線がレンズの中心から外側縁部まで平坦であるほど、レンズの品質は高い。

図３は、所定の空間周波数の種々に異なる空間解像度を定義する画像特徴を有する３つの異なる対象画像の一実施形態を示す。画像１０Ｃ、１０Ｄ及び１０Ｆは、３つの異なるプロット線によりプロット１３に示されるように、それぞれ異なる変調伝達関数ＭＴＦ、１３Ｃ、１３Ｄ及び１３Ｆを生成する。尚、プロット又はチャートにおけるポイントが高いほど、撮影システムのコントラスト伝達能力が高いことを示す。言い換えれば、撮影システムにより画像から画像の複製へ伝達されるコントラストが高いほど、ＭＴＦポイントはＸ軸上で高くなる。

いくつかの実施形態においては、原子炉撮影システムは、原子炉の１つの構成要素を検査し且つ撮影システムの画質の評価中に対象の画像を撮像するように構成される。これには容器内目視検査システム及び強調目視検査システムが含まれる。対象及び撮像装置は、動作中に原子炉のプールの中に位置決めされるようにそれぞれ構成される。

そのような一実施形態が図４に示される。原子炉１１は、水などの液体のプール１４で充満された原子炉圧力容器（ＲＰＶ）１２を含む。原子炉１１は、遠隔検査装置１６が送り込まれる１つ以上の孔を有する。遠隔検査装置１６の特徴の１つは、その撮影能力である。操作員は操作を撮影システムに依存し、プール１４内部の遠隔検査装置１６を操作している。更に、１つ以上の主検査カメラ１８又は他の撮像装置を遠隔検査装置に配置できる。カメラは送信機能１９（有線又は無線）を介して画像信号を供給できる。いくつかの実施形態においては、そのようなカメラ１８は広角、ズーム能力、傾斜能力及び回転能力を含むことができる。カメラは白黒又はカラーのいずれであってもよい。

更に、遠隔検査装置１６は、カメラにより観察又は撮影されるＲＰＶ１０の部分を照明するための１つ以上の照明装置（ライト）２０を含んでもよい。照明システム２０は、撮影システムの試験中に対象の画像を撮像している間、対象を選択的に照明するように構成される必要がある。対象１０及び／又は対象１０と撮像装置１８との間に一貫した照明を提供するために、そのような照明は、動作期間中の１回の動作から次の動作へ再現可能でなければならない。照明システムのライト２０の輝度及び焦点は制御可能としてもよく、いくつかの実施形態においては、照明装置は撮像装置又カメラ１８に対して軸外れ位置に位置決めされてもよく、また、多色照明又は他の照明を提供してもよい。そのように制御された照明は、動作環境における制御照明をシミュレートした対象画像の制御照明を提供できる。

更に、遠隔検査装置１６は検査プローブ２２を含んでもよい。検査プローブ２２は遠隔検査装置１６の本体から延出可能であり、目視検査対象のパイプの孔又は開口部の内部への位置決めを含めて遠隔場所の中に位置決め可能である。検査プローブ２２は、カメラ２４並びに当該技術において周知であるような１つ以上の他のセンサ又は検査装置を含むことができる。

単に図を明確にするために、図４は、沸騰水型軽水炉の圧力容器（ＲＰＶ）１２の一部を切り欠いて示す断面図である。図４は、燃料交換などの保守手順の間のＲＰＶ１２を示すが、通常、動作中、ＲＰＶ１２は図４には示されない燃料棒、制御棒及びカバーを含めた追加の構成要素を含む。従って、いくつかの構成要素は取除かれており、図示されない。しかし、これは、例えば溶接部を検査するために、圧力容器１２の内部のパイプ及び孔などの水没した原子炉構成要素まで目視検査装置１６が送り込まれる典型的な状況である。

ＲＰＶ１２はほぼ円筒形の形状を有することができ、一端部でボトムヘッド２８により閉鎖され、他端部においては取外し可能のトップヘッド（図示せず）により閉鎖される。ボトムヘッドから上部まで側壁３０が延在する。側壁３０は、トップヘッド（図示せず）が装着されるトップフランジ３２を含む。円筒形の炉心シュラウド３４は原子炉の炉心３６を取囲む。シュラウド３４は一端部でシュラウド支持体３８により支持され、他端部に取外し可能のシュラウドヘッド（図示せず）を含む。シュラウド３４と側壁３０との間にアニュラス４０が形成される。リング形を有するポンプデッキ４２は、シュラウド支持体３８と側壁３０との間に延在する。いくつかの実施形態においては、ポンプデッキ４２は複数の円形開口部４４を含み、各開口部はジェットポンプ構体４６（図をわかりやすくするため、図４には１つのジェットポンプ構体のみを示す）を収容している。ジェットポンプ構体４６は炉心シュラウド３４の周囲に分散配置される。

原子炉１０の動作中、核分裂可能物質から成る燃料束（図示せず）を含む炉心３６の内部で熱が生成される。燃料束は、炉心３６の底部に配置された炉心支持板４８により整列される。炉心３６及び炉心支持板４８を通過するように水が循環され、水の少なくとも一部は蒸気に変換される。蒸気は、ＲＰＶ１２の上部の付近にある蒸気出口５０を経てＲＰＶ１２から排出される。

図４は保守手順の間のＲＰＶ１２を示し、ギャングウェイ、プラットフォーム又は燃料交換用ブリッジ５２に沿って操作員を配置でき、操作員は容器内目視検査（ＩＶＶＩ）システム５４を操作できる。ＩＶＶＩシステム５４は、操作員からの入力を受信するために、ディスプレイ、ジョイスティック、ステアリングホイール、マウス、キーボード、音声入力装置又は他の種類の操作員入力装置などのユーザ制御インタフェースを含んでもよい。ＩＶＶＩシステム５４は制御指令を生成し、制御指令は検査装置１６へ通信される。ＩＶＶＩシステム５４は送信機能１９を介して視覚画像信号を受信する。検査装置１６は、図示されるようにＲＰＶ１２の内部にあってもよいプール１４の中に配置され、受信される指令に応答してプール１４の内部で移動される。当業者には理解されるように、図４は必ずしも正確な縮尺で描かれておらず、従って、他の実施形態又は実現例においては、ＲＰＶ１２又はその構成要素と比較した場合の検査装置１６の大きさは異なってもよい。

対象１０もＲＰＶ１２のプール１４の内部に位置決め可能である。対象１０は所定の別個の空間周波数の種々に異なる空間解像度を有する画像Ｉ_Nを含む。以下で述べるように、そのような対象１０の例は図２、図３及び図４において提示される。対象１０はプール１４内部の一定の位置に配置されてもよいし、あるいは撮影システムの画質の現実世界動作の客観評価を実行するためにプール１４内部又は他の動作環境の中で移動可能であってもよい。一実施形態においては、検査装置１６の一部分に対象１０を固定し、カメラ１８又は２４により対象１０を観察できる。いくつかの実施形態においては、事前定義済み且つ／又は制御可能の輝度及び方向を有するライト２０から光を受取るように、対象１０はライト２０に対して位置決めされる。そのような実施形態においては、照明及び観察は、ビューごとに標準化されるか、あるいは原子炉構成要素又は原子炉のある特徴をカメラ１８又は２４により計画に従って観察する状況をシミュレート又は再現するように種々の事前定義済みレベルに適合させる。

動作中、試験及び／又は校正の間に撮影システム１８を評価できるように、対象１０は原子炉１１内部の作業位置に配置される。例えば、検査システム１６及びその撮影システムの使用前、使用後及び／又は指定された間隔で対象１０を原子炉プール１４の中に配置できる。例えば、撮影システムが４時間使用されるたびに撮影システムの画質を評価することが望ましい。

検査動作の一例においては、検査装置１６は、ＲＰＶ１２の中に側壁３０とシュラウド３４との間である距離Ｄ１まで検査装置１６を送り出すように制御される。言い換えれば、検査プローブ２２は、カメラ１８と共に、例えば、ジェットポンプ構体４６を収容するアニュラス４０を含めたＲＰＶ１２内部の種々の位置に位置決めできる。目視検査中に検査装置１６を安定させるために、検査装置１６をＲＰＶ１２の構成要素に一時的に装着できる。検査装置１６は後で取り外され、別のジェットポンプ構体４６又は原子炉構成要素の位置まで移動され、その後、別の検査が実行される。当業者には明らかであるように、検査装置１６は、原子炉構成要素の外側部分を検査するための１つ以上のカメラ１８を含むことができ且つ／又はジェットポンプ構体４６の孔などの孔の中へ挿入するための延出可能のプローブ２２に装着されたカメラ２４を含むことができる。

前述のように、検査装置１６は、検査装置１６を移動するためのスラスタのうち１つ以上がプール１４の内部にある状態で操作員又はＩＶＶＩシステム５４により制御される。検査プローブ２２を可能であれば孔の中へ挿入して孔の中でカメラ２４を位置決めするために検査プローブ２２をプール１４の内部で位置決めできるように、検査装置１６はプール１４の中を移動及び位置決めされる。位置決めが完了したならば、遠隔視覚表示及び記憶を行って検査するために画像を遠隔場所で観察できるように、カメラ２４が操作される。ジェットポンプ構体４６などの第１の構成要素の検査が終了した後、検査プローブ２２はカメラ２４と共に取除かれ、別の原子炉構成要素を検査するために、検査装置１６は遠隔制御指令によってＲＰＶ１２内部の別の位置へ移動される。

次に図５を参照すると、一実施形態においては、前述のように、定量的画質評価を実行するように構成されるシステム５６は、画像Ｉ_ｎを有する対象１０を含む。撮像装置１８は対象１０から距離ｄの位置に配置され、照明装置２０は対象１０及び画像Ｉ_ｎを照明する。撮像装置１８は撮像した画像をコンピュータ５８に提供する。システム５６はメモリシステム６０、出力装置６２（撮像された画像Ｉ_Ｃを表示するディスプレイなど）、並びに先に説明された方法及び／又は処理のうち１つ以上を実現するための線走査ソフトウェア及び命令を含むコンピュータ実行可能命令を更に含んでもよい。例えば、ＭＴＦは、システム操作員に対して局所的に表示される。撮像された画像Ｉ_Ｃ、線走査、判定されたＭＴＦ又は関連する解析を遠隔システム６４へ送信するための出力インタフェース６３が更に設けられてもよい。

メモリシステム６０は画像を記録するか、あるいは画像を遠隔システム又は遠隔装置へ送信できる。画像データはＭＰＥＧファイルフォーマットなどの規格デジタルフォーマット又はそれと同等のフォーマットで記録される。これにより、校正及びシステム合格基準の記録を格納できる。更に、検査のデジタルアーカイブを提供するために、ＩＶＶＩ検査の一部又は全てを記録できる。

他の実施形態においては、撮像画像の判定された変調伝達関数を設計上定義された閾値、規制仕様又は他のシステム仕様により定義される閾値などの所定の閾値と比較するようにコンピュータを構成できる。所定の閾値は、例えば、約１,０００ｌｐ／ｉｎに等しい所望の最小空間周波数におけるパーセント変調として定義できる。いくつかの実施形態においては、パーセント変調は、例えば、約５０％のコントラスト比に等しい約５０％変調の事前定義済み最小レベル以上であってもよい。そのような閾値は、周知のシステム要件、試験仕様、規制又は他の規格並びに撮影システムの評価に必要である実施内容に基づいて確定できる。変調伝達関数閾値は、１つ以上のコントラスト比及び１つ以上の変調を含む多様なパラメータの関数として判定できる。ＩＶＶＩシステムの場合、ＩＶＶＩシステムにより使用される典型的な標準である１８％中性グレイ背景上の直径０．５ｍｍのワイヤの空間解像度に等しいとしてＭＴＦを判定できる。

撮影システムにより生成された画像の画質を定量的に評価するためのいくつかの実施形態に対するそのようなコンピュータ動作環境の一例が図６に示される。図６に示されるように、この例のシステム５６においては、１つ以上のコンピュータ５８は、少なくとも１つのバス構造６８と相互に接続されたメモリシステム６０と関連する少なくとも１つの高速処理装置（ＣＰＵ）６６と、入力装置７０と、出力装置６２とをそれぞれ有することができる。

入力装置７０及び出力装置６２は周知であり、例えば、局所ユーザインタフェース及び遠隔ユーザインタフェース並びにコントローラ、遠隔オペレーションシステム及びオペレーションシステムと関連して実現できる。入力装置７０は、例えば、キーボード、マウス、物理的変換器（例えば、マイクロホン）、あるいは通信インタフェース又は通信ポートを含んでもよく、入力インタフェース７２を介してコンピュータ５８に接続される。出力装置６２はディスプレイ、プリンタ、変換器（例えば、スピーカ）、出力通信インタフェース又はポートなどを含んでもよく、出力インタフェース６３を介してコンピュータ５８に接続される。入力装置及び／又は出力装置として、ネットワークアダプタ又はモデムなどのいくつかの装置を使用できる。

図示されるＣＰＵ６６は周知の構造であり、計算を実行する演算論理装置（ＡＬＵ）７４、データ及び命令を一時的に格納するレジスタ７６の集合体、並びにシステム５６の動作を制御する制御装置７８を含む。少なくともＤｉｇｉｔａｌ Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ、Ｓｕｎ、ＭＩＰＳ（登録商標）、Ｍｏｔｏｒｏｌａ／Ｆｒｅｅｓｃａｌｅ（登録商標）、ＮＥＣ（登録商標）、Ｉｎｔｅｌ（登録商標）、Ｃｙｒｉｘ、ＡＭＤ（登録商標）、ＨＰ（登録商標）及びＮｅｘｇｅｎより入手可能なプロセッサを含む多様なプロセッサのうち任意のプロセッサもＣＰＵ６６として同等に好ましい。本発明の図示される実施形態は、それらの処理プラットフォームのうち任意のプラットフォームへ持ち運び可能であるように設計されたオペレーティングシステムにおいて動作する。

メモリシステム６０は、一般に、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）及び読取り専用メモリ（ＲＯＭ）半導体デバイスなどの媒体の形態の高速主メモリ８０と、フロッピー（登録商標）ディスク、ハードディスク、テープ、ＣＤ‐ＲＯＭ、フラッシュメモリなどの長期間記憶媒体の形態の二次記憶装置８２と、電気的媒体、磁気媒体、光媒体又は他の記録媒体を使用してデータを格納する他の装置とを含む。主メモリ８０は、表示装置を介して画像を表示するビデオディスプレイメモリを更に含んでもよい。メモリシステム６０が多様な記憶容量を有する多様な代替構成要素を具備してもよいことは当業者には認識されるであろう。

当業者には周知であるように、システム５６はオペレーティングシステム及び少なくとも１つのアプリケーションプログラム（図示せず）を更に含んでもよい。オペレーティングシステムは、コンピュータシステムの動作及び資源の割当てを制御するソフトウェアのセットである。アプリケーションプログラムは、オペレーティングシステムを介して利用可能になったコンピュータ資源を使用して、ユーザが所望するタスクを実行するソフトウェアのセットである。これらは共に図示されるメモリシステム６０に常駐する。当業者には周知であるように、本明細書中で説明される方法、処理及び／又は機能のうちいくつかはソフトウェアとして実現可能であり、種々のコンピュータ可読媒体にコンピュータ実行可能命令として格納できる。本明細書中で例示される撮影システムにより生成される画像の画質を定量的に評価するシステム及び方法の種々の実施形態においては、コンピュータシステム５６は、上記の処理のうち１つ以上を実行するためのコンピュータ実行可能命令を有する堅牢なオペレーティング／アプリケーションプログラムを含んでもよい。更に、局所ユーザインタフェース、遠隔ユーザインタフェース、オペレーションシステム及び遠隔オペレーションシステムのうち１つ以上は、コンピュータ実行可能命令を伴うアプリケーションソフトウェアプログラムのうち先に例示されたような１つ以上のコントローラと通信して対話形式で動作するシンクライアントアプリケーションを含んでもよい。

コンピュータプログラミングを習熟した人の慣例に従って、システム５６により実行される動作の記号表現を参照して本発明の開示を以下に説明する。そのような動作はコンピュータ実行と呼ばれる場合もある。記号により表現される動作は、データビットを表す電気信号のＣＰＵ６６による操作及びメモリシステム６０の記憶場所におけるデータビットの維持、並びに他の信号処理を含むことが理解されるであろう。データビットが維持される記憶場所は、データビットに対応する特定の電気的特性、磁気特性又は光学的特性を有する物理場所である。コンピュータ可読媒体に格納された一連の命令を含む１つ以上のプログラムとして開示を実現できる。コンピュータ可読媒体は、メモリシステム６０と関連して前述された装置のうちいずれか又は装置の組合わせであってもよい。

本明細書中で説明される撮影システムにより生成される画像の画質を定量的に評価するシステム又は構成要素のいくつかの実施形態は、先に示したコンピュータ処理システムの構成要素より多い又は少ない構成要素を有してもよく、その場合でも本発明の開示の範囲内にあることを当業者は理解すべきである。更に、本明細書中で説明される実施形態は一般に原子炉の容器内目視検査システムの中で適用されるが、開示された実施形態は他の用途及び他の動作環境においても適用可能であることを理解すべきである。例えば、用途には、任意の種類の目視試験非破壊検査（ＶＴ‐ＮＤＥ）処理又はシステム、任意の種類のビデオ画像画質評価、カメラメーカーの客観的画質格付け、放送局及びサービスプロバイダ（ケーブルＴＶ、衛星放送など）、天文学を含む科学的撮影、デジタルＸ線撮影、超音波撮影、ＭＲＩ、ＣＴ及びＰＥＴなどの医療用撮影、あるいは高解像度及び高コントラストがシステム性能に不可欠な要素である他の任意の視覚撮影システムが含まれる。

要素又は特徴及び／又はそれらの実施形態を説明する場合、「１つの（a、an）」、「その（the）」及び「前記（said）」などの冠詞は、その要素又は特徴が１つ以上存在することを意味する。用語「具備する（comprising）」「含む（including）」及び「有する（having）」は包括的であり、特定して記載された要素又は特徴の他に追加の要素又は特徴が存在してもよいことを意味する。

開示内容の範囲を逸脱せずに、先に説明された実施形態及び実現例に対して種々の変更を実施できることは当業者には認識されるであろう。従って、以上の説明に含まれる又は添付の図面に示される全ての事項は単なる例示であり、限定的な意味を持つと解釈されてはならない。

更に、本明細書中で説明される処理又は過程は記載又は図示される特定の順序での実行を必ず必要とすると解釈されてはならないことを理解すべきである。また、それらの処理又は過程に追加される処理又は過程、あるいはそれらに代わる処理又は過程が採用されてもよいことを理解すべきである。

一実施形態に従って、様々に異なる空間周波数を持つ画像特徴を有する対象を示した図である。 別の実施形態に従って、種々に異なる空間周波数を有する対象の画像を示した図である。 一実施形態に従って、種々に異なる空間周波数を有する３つの画像及びそれらの変調伝達関数のプロットを示した図である。 一実施形態に従って、原子炉圧力容器を示した切取り側面図、並びに種々に異なる空間周波数を持つ画像を有する対象及び撮影システムの画質を定量的に評価する撮影システムを示した図である。 別の実施形態による撮影システムの画質を定量的に評価するシステムを示したブロック図である。 画像及び／又は撮影システムを定量的に評価するシステム及び／又は方法のいくつかの実施形態又は構成要素を実現するために使用できるコンピュータシステムの一例を示したブロック図である。

符号の説明

１０…対象、１１…原子炉、１２…原子炉圧力容器、１３…変調伝達関数、１６…遠隔検査装置、１８…撮像装置、２０…照明システム、５４…容器内目視検査（ＩＶＶＩ）システム、５６…コンピュータシステム、５８…コンピュータ、６０…メモリシステム、６６…中央処理装置（ＣＰＵ）

Claims (10)

1. 撮影システムの定量的画質評価のためのシステム（５６）において、
   種々に異なる空間解像度及び複数の所定の空間周波数を持つ１つ以上の画像特徴を有する対象（１０）と；
   前記対象（１０）の画像を撮像するように構成された撮像装置（１８）と；
   プロセッサ（６６）、メモリ（６０）及びコンピュータ実行可能命令を有し、前記対象（１０）の撮像画像を受信し、前記対象の所定の空間周波数に応答して前記撮像画像に沿った１つ以上の輝度プロファイルを作成し、前記１つ以上の輝度プロファイルに応答して空間領域で変調伝達関数（１３）を判定するように構成されたコンピュータ（５８）とを具備するシステム（５６）。
2. 照明装置と前記照明装置を制御する制御システムとを有し、前記対象の画像の撮像中に前記対象を選択的に照明するように構成された照明システム（２０）を更に具備する請求項１記載のシステム（５６）。
3. 前記撮像装置（１８）は、前記対象のアナログ画像を撮像する電子装置であり、撮像されたアナログ画像をデジタル化するアナログ／デジタル変換器を更に具備し、前記アナログ／デジタル変換器はイメージフレームグラバに対するコンピュータ実行可能命令を含む請求項１記載のシステム（５６）。
4. 前記コンピュータ（５８）は、前記１つ以上の輝度プロファイルに沿ったコントラスト比を測定する１つ以上の輝度プロファイルを作成するためのコンピュータ実行可能命令を有する線走査ソフトウェアを含み、前記コンピュータ（５８）は、前記輝度プロファイルを作成し且つ測定されたコントラスト比を前記所定の空間周波数に割当てるように構成され、前記コンピュータ（５８）は、前記線走査ソフトウェアを利用して前記所定の空間周波数のうち２つ以上の空間周波数でコントラスト比を測定するように構成される請求項１記載のシステム（５６）。
5. 前記コンピュータ（５８）は、前記２つ以上の所定の空間周波数におけるコントラスト比をプロットするように構成され、前記変調伝達関数（１３）は前記プロットに応答する請求項４記載のシステム（５６）。
6. 前記コンピュータ（５８）は、前記判定された変調伝達関数（１３）を所定の閾値と比較するように更に構成され、前記所定の閾値は約１０００ｌｐ／ｉｎに等しい所望の最小空間周波数におけるパーセント変調として定義され、前記パーセント変調は約５０％の事前定義済み最小レベル以上である請求項１記載のシステム（５６）。
7. 前記変調伝達関数閾値はコントラスト比及び変調のうち少なくとも一方に応答して判定され、１８％中性グレイ背景上の直径０．５ｍｍのワイヤの空間解像度に応答して判定される請求項１記載のシステム（５６）。
8. 前記撮像装置（１８）は、前記対象（１０）のデジタル画像を撮像するように構成されたデジタル装置であり、前記コンピュータ（５８）は前記撮像装置から撮像されたデジタル画像を受信するように構成される請求項１記載のシステム（５６）。
9. 前記対象（１０）は、所定の空間周波数の種々に異なる空間解像度を定義する黒色画像特徴、白色画像特徴及び１つ以上のグレイ画像特徴を含む請求項１記載のシステム（５６）。
10. 前記対象（１０）は色を有する１つ以上の画像特徴を含み、前記コンピュータ（５８）は前記撮影システムの色解像能力を評価するように更に構成される請求項１記載のシステム（５６）。

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