JP2012137706A - Image processing method, image processor and underwater inspection device equipped with the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、水中カメラで撮影した画像を処理する画像処理方法,画像処理装置およびそれを搭載した水中検査装置に係り、特に、原子炉内を検査する水中検査装置,原子炉内のシュラウドや圧力容器の他、ジェットポンプ等の炉内機器を目視点検する遊泳型の水中検査装置に用いるのに好適な画像処理方法,画像処理装置およびそれを搭載した水中検査装置に関する。 The present invention relates to an image processing method for processing an image taken by an underwater camera, an image processing apparatus, and an underwater inspection apparatus equipped with the image processing apparatus, and more particularly, an underwater inspection apparatus for inspecting an inside of a nuclear reactor, a shroud and a pressure in the nuclear reactor. The present invention relates to an image processing method, an image processing apparatus, and an underwater inspection apparatus equipped with the image processing method suitable for use in a swimming type underwater inspection apparatus that visually inspects in-furnace equipment such as a jet pump in addition to containers.
従来の移動体に搭載したカメラの撮影画像処理に関し、第1に、被写体のコントラスト情報から合焦状態に応じた映像形成を行う技術が知られている(例えば、特許文献1参照)。 Regarding a captured image processing of a camera mounted on a conventional moving body, first, a technique for forming an image according to a focused state from contrast information of a subject is known (for example, see Patent Document 1).
また、第2に、被写体のコントラストを強調し、対象物の視認性を向上させる技術が公開されている(例えば、特許文献2参照)。 Secondly, a technique for enhancing the contrast of an object and improving the visibility of an object is disclosed (for example, see Patent Document 2).
一方、水中検査装置に搭載した撮像装置で取得した映像の振れを抑制し、視認性を向上させる技術が公開されている(例えば、特許文献3参照)。 On the other hand, a technique for suppressing the shake of an image acquired by an imaging device mounted on an underwater inspection apparatus and improving visibility (see, for example, Patent Document 3).
特許文献1に記載の技術は、合焦状態におけるユーザの合焦達成感を満足させるために、映像の周波数特性を調整し映像形成を行うものである。しかしながら、本発明で対象としている水中検査装置は、対象箇所の状態を検査するため、検査員の主観的達成感とは関係無く、対象箇所の焦点を合わせる必要がある。
The technique described in
特許文献2に記載の技術は、コントラストを強調することを目的としたものであり、写真の複写,印刷の際に、画像を強調するために行われるものである。しかしながら、本発明の画像処理は、自動焦点を行うためになされるものであり、特許文献2に記載のターゲットを強調するための技術とは、目的,手段が異なる。 The technique described in Patent Document 2 is intended to enhance contrast, and is performed to enhance an image when copying or printing a photograph. However, the image processing of the present invention is performed for automatic focusing, and the purpose and means are different from the technique for emphasizing the target described in Patent Document 2.
また、特許文献3に記載の技術は、水中検査装置で撮影した映像の画像振れを安定化させるものである。画像の上下左右の振れを補正するものであるが、前後方向の振れに伴う焦点の振れを補正することはできない。
In addition, the technique described in
本発明の目的は、上記課題を解決するために、画像情報のみを用いて、対象物への焦点合わせを実現する画像処理方法,画像処理装置およびそれを搭載した水中検査装置を提供することにある。 In order to solve the above problems, an object of the present invention is to provide an image processing method, an image processing apparatus, and an underwater inspection apparatus equipped with the image processing method that achieve focusing on an object using only image information. is there.
本発明は、取得画像中の色調変化を表わす第一特徴量を用いて、合焦対象画像を抽出し、該合焦対象画像におけるコントラスト変化を表わす第二特徴量を用いて、合焦の判定を行い、判定結果を用いて、該撮影手段の焦点を調節することを特徴とする。 The present invention extracts a focus target image using a first feature amount representing a color tone change in an acquired image, and determines a focus using a second feature amount representing a contrast change in the focus target image. And the focus of the photographing means is adjusted using the determination result.
本発明によれば、画像情報のみを用いて、画像の焦点を自動的に合わせることができ、水中検査装置の操作性が向上するものとなる。 According to the present invention, the image can be automatically focused using only the image information, and the operability of the underwater inspection apparatus is improved.
以下、図1〜図6を用いて、本発明の一実施形態による水中検査装置の構成及び動作について説明する。本実施形態の水中検査装置は、原子炉内の欠陥検査、特に構造物を目視検査する際に用いられるものである。 Hereinafter, the configuration and operation of an underwater inspection apparatus according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. The underwater inspection apparatus according to the present embodiment is used for defect inspection in a nuclear reactor, particularly for visual inspection of a structure.
最初に、図1を用いて、本実施形態による水中検査装置を用いた水中検査作業時の機器配置について説明する。
図1は、本発明の一実施形態による水中検査装置を用いた水中検査作業時の機器配置図である。
First, with reference to FIG. 1, an equipment arrangement during an underwater inspection work using the underwater inspection apparatus according to the present embodiment will be described.
FIG. 1 is an equipment layout diagram for underwater inspection work using an underwater inspection apparatus according to an embodiment of the present invention.
原子炉1内には、シュラウド2,上部格子板3,炉心支持板4,シュラウドサポート5等の構造物がある。また、原子炉1の上部には、作業スペースであるオペレーションフロア6があり、また同じく上方には、燃料交換装置7がある。
In the
原子炉1内に進入させた検査用ビークル8は、ビークル用ケーブル9を介して、制御装置10に接続される。制御装置10は、検査用ビークル8を水中で泳動させて航行させるための電力を供給するとともに、検査対象箇所において目視検査を実施するために、映像の通信を行う。また、制御装置10には表示装置11が接続され、検査用ビークル8に搭載した撮像手段からの画像を表示する。さらに、制御装置10にはコントローラ12を接続し、ビークル操作員13aが操作する。なお、燃料交換装置7の上では、操作補助員13bがビークル用ケーブル9を捌く。
The
制御装置10は、その内部に、検査用ビークル8の位置移動を制御する位置制御手段と、検査用ビークル8に搭載された撮像手段により撮像された画像を、表示装置11に表示するための表示画像を生成する画像表示処理手段とを備えている。
The
次に、図2および図3を用いて、本実施形態による水中検査装置に用いる検査用ビークル8の構成について説明する。
図2は、本発明の一実施形態による水中検査装置に用いる検査用ビークル8の構成を示す鳥瞰図である。
Next, the configuration of the
FIG. 2 is a bird's-eye view showing the configuration of the
検査用ビークル8には、前部に撮像手段としてカメラユニット20を搭載している。なお、カメラユニット20内部には、カメラおよび照明が収納されている。図1に示したビークル操作員13aは、カメラユニット20からの映像を確認しながら、検査用ビークル8の移動等を操作できる構成となっている。
The
また、上下に移動するための昇降用スラスタ21と、前後に進行するための推進用スラスタ22と、左右に移動及び旋回するための並進旋回用スラスタ23a,23bを搭載している。ここで、並進旋回用スラスタ23a,23bは、左右に移動させる場合には同一方向に回転させ、旋回させる場合には逆方向に回転させる。
Further, a
図3は、図2のカメラユニット20の内部に搭載したカメラ部の詳細と、画像処理回路の構成を示す図である。
FIG. 3 is a diagram showing details of the camera unit mounted in the
CCDカメラの前部にレンズ31を取り付け、レンズ31をレンズ駆動モータ32で移動させて、焦点を合わせる構造としている。なお、レンズ駆動モータ32は、リニア駆動超音波モータが望ましいが、直線駆動できるアクチュエータであれば良い。CCDカメラ30の映像は、画像キャプチャ33で取り込み、合焦判定回路34で画像処理をして合焦判定し、モータドライバ35に指令値を与えて、レンズ駆動モータ32を動作させる。
A
次に、図4から図6を用いて、本実施形態による画像処理方法の手順および概念について説明する。 Next, the procedure and concept of the image processing method according to the present embodiment will be described with reference to FIGS.
図4を用いて、画像処理方法の手順を説明する。処理を開始(ステップ40)後、画像キャプチャ33で画像をキャプチャする(ステップ41)。その画像に対し、対象領域を抽出する処理をする(ステップ42)。次に、抽出した対象領域に対し、合焦判定信号を抽出し(ステップ43)、その値を評価(ステップ44)して前回の合焦判定信号よりも値が小さければ、モータドライバを駆動(ステップ45)、値が大きければ合焦しているものと判断し(ステップ46)、処理を終了する(ステップ47)。 The procedure of the image processing method will be described with reference to FIG. After starting the processing (step 40), the image is captured by the image capture 33 (step 41). Processing for extracting a target area is performed on the image (step 42). Next, a focus determination signal is extracted for the extracted target area (step 43), and the value is evaluated (step 44). If the value is smaller than the previous focus determination signal, the motor driver is driven ( Step 45) If the value is large, it is determined that the subject is in focus (step 46), and the process is terminated (step 47).
ステップ42における対象領域の抽出処理は、撮影画像中の色調変化を表わす第一特徴量を画像全体について算出し、その変化量が予め設定した値を越えている領域を対象領域とするものである。ここで、第一特徴量および第二特徴量について、図5および図6を用いて説明する。図5は撮影画像のイメージを示しており、上図は焦点が合っていない状態、下図は焦点が合っている(合焦)している状態を示している。合焦していない画像50において、合焦していない検査対象物51が存在するものとする。合焦判定に用いる映像ライン52は、画像の上部から下部までスキャンする。図6は、取得画像の第一特徴量及び第二特徴量の例を示している。図6における線図60は、図5における合焦していない画像50内で、合焦判定に用いる映像ライン52上の第一特徴量について、合焦判定に用いる映像ライン52上の値をプロットしたものである。第一特徴量としては、例えば、RGB変換後の赤色信号(R)若しくは緑色信号(G)若しくは青色信号(B)、若しくはYUV変換後の色差信号(U若しくはV)、若しくはHIS変換後の色相信号(H)、若しくは、それ以外でも、画像の色調変化を表わす性質を持つものであれば、全て適用可能である。線図60において、変化量が予め設定した値以上ある部分(61)が存在した場合、合焦対象物があるものと判断し、図4のステップ43で、合焦判定信号抽出処理を行う。図6における線図62は、図5における合焦していない画像50内で、合焦判定に用いる映像ライン52上の第二特徴量について、合焦判定に用いる映像ライン52上の値をプロットしたものである。線図62において、線図60で変化量が予め設定した値以上ある部分(61)と同一点の値(63)を評価する。線図62の他の部分と比較し、変化が無いため、合焦していないと判定する。そこで、モータドライバを駆動(ステップ45)し、再度、合焦判定信号を抽出し(ステップ43)、その値を評価(ステップ44)する。図6の線図64は、図5で、合焦している画像53における合焦判定に用いる映像ライン52上の第二特徴量を示したものである。線図64において、図5の合焦している検査対象物に相当する第二特徴量(65)は、変化量が大きい。ステップ44の合焦判定においては、第二特徴量の変化量を評価し、予め設定した値を越えた場合に、合焦したと判定する。なお、第二特徴量としては、カラー画像のコントラストを示す性質を有する量であり、YUV変換後の輝度信号(Y)、若しくはHIS変換後の彩度信号(S)若しくは輝度信号(I)、若しくは、それ以外でも、画像のコントラストや輝度を表わす性質を持つものであれば全て適用可能である。
The target area extraction processing in
以上説明したように、本実施形態によれば、取得画像中の色調変化を表わす第一特徴量を用いて、合焦対象画像を抽出し、該合焦対象画像におけるコントラスト変化を表わす第二特徴量を用いて、合焦の判定を行い、判定結果を用いて撮像手段の焦点を調節することにより、画像情報のみを用いて、検査対象物に焦点を合わせることが可能になる。その結果、目視検査における対象物への焦点合わせを容易にできるようになる。また、水中検査装置に搭載したカメラの画像における合焦を安定化させることが可能になり、目視点検における検査効率を向上できる。 As described above, according to the present embodiment, the first feature amount representing the color tone change in the acquired image is used to extract the focus target image, and the second feature representing the contrast change in the focus target image. It is possible to focus on the inspection object using only the image information by determining the focus using the amount and adjusting the focus of the imaging unit using the determination result. As a result, focusing on an object in visual inspection can be facilitated. Moreover, it becomes possible to stabilize the focus in the image of the camera mounted in the underwater inspection apparatus, and the inspection efficiency in visual inspection can be improved.
次に、図7を用いて、本発明の他の実施形態による水中検査装置の構成及び動作について説明する。本実施形態による水中検査装置を用いた水中検査作業時の機器配置は、図1において、検査用ビークル8の代わりに、水中カメラ70を用い、ビークル用ケーブルの代わりにケーブルを内包した保持治具71を用いている点が異なり、他の構成,画像処理方法,表示方法は同一である。水中カメラ70には、カメラユニット72とランプユニット73a,73bを搭載しており、カメラユニット72で撮影した映像を、制御装置10において画像処理を行い、表示装置11にて表示をする。
Next, the configuration and operation of an underwater inspection apparatus according to another embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The arrangement of the equipment during the underwater inspection work using the underwater inspection apparatus according to the present embodiment is as follows. In FIG. 1, an
本実施形態は、第一の実施形態と同一目的を達成しようとするものであるが、カメラを搭載する機器が、泳動型である検査用ビークル8と異なり、上下左右方向の振れは小さい。ただし、対象物までの距離は、時々刻々と変化し、合焦制御は必要となるため、本発明における図4のフローを用いた合焦制御が有効となる。
The present embodiment is intended to achieve the same object as the first embodiment, but the apparatus in which the camera is mounted is different from the
以上説明したように、本実施形態によれば、画像情報のみを用いた、合焦制御を可能になり、固定型の撮影装置を用いた場合でも、検査効率の向上が計れる。 As described above, according to the present embodiment, focusing control using only image information can be performed, and the inspection efficiency can be improved even when a fixed imaging apparatus is used.
1 原子炉
2 シュラウド
3 上部格子板
4 炉心支持板
5 シュラウドサポート
6 オペレーションフロア
7 燃料交換装置
8 検査用ビークル
9 ビークル用ケーブル
10 制御装置
11 表示装置
12 コントローラ
20 カメラユニット
21 昇降用スラスタ
22 推進用スラスタ
23a,23b 並進旋回用スラスタ
30 CCDカメラ
31 レンズ
32 レンズ駆動モータ
70 水中カメラ
71 保持治具
72 カメラユニット
73a,73b ランプユニット
DESCRIPTION OF
Claims (5)
該取得画像中の色調変化を表わす第一特徴量を用いて、合焦対象画像を抽出し、該合焦対象画像におけるコントラスト変化を表わす第二特徴量を用いて、合焦の判定を行い、判定結果を用いて、該撮像手段の焦点を調節することを特徴とする画像処理方法。 An image processing method for focusing an acquired image taken by an imaging means mounted on a moving body,
Using the first feature amount representing the color tone change in the acquired image, the focus target image is extracted, and using the second feature amount representing the contrast change in the focus target image, the focus determination is performed, An image processing method characterized by adjusting a focus of the imaging means using a determination result.
前記第一特徴量は、カラー画像の色調を示す性質を有する量であり、RGB変換後の赤色信号(R)若しくは緑色信号(G)若しくは青色信号(B)、若しくはYUV変換後の色差信号(U若しくはV)、若しくはHIS変換後の色相信号(H)、のいずれかに該当する量であることを特徴とする画像処理方法。 The image processing method according to claim 1,
The first feature amount is an amount having a property indicating a color tone of a color image, and is a red signal (R), a green signal (G), a blue signal (B) after RGB conversion, or a color difference signal after YUV conversion ( U or V), or a hue signal (H) after HIS conversion.
前記第二特徴量は、カラー画像のコントラストを示す性質を有する量であり、YUV変換後の輝度信号(Y)、若しくはHIS変換後の彩度信号(S)若しくは輝度信号(I)、のいずれかに該当する量であることを特徴とする画像処理方法。 The image processing method according to claim 1,
The second feature amount is an amount having a property indicating the contrast of a color image, and is either a luminance signal (Y) after YUV conversion, a saturation signal (S) or luminance signal (I) after HIS conversion. An image processing method characterized in that the amount corresponds to crab.
該取得画像中の色調変化を表わす第一特徴量を用いて、合焦対象画像を抽出する手段と、該合焦対象画像におけるコントラスト変化を表わす第二特徴量を用いて、合焦の判定を行う合焦判定手段と、該合焦判定手段における判定結果を用いて、該撮像手段の焦点を調節する焦点調節手段を備えることを特徴とする画像処理装置。 An image display processing device for focusing on an acquired image captured by an imaging unit mounted on a moving body,
Using the first feature amount representing the color change in the acquired image, the focus feature image is extracted using the means for extracting the focus target image and the second feature amount representing the contrast change in the focus target image. An image processing apparatus comprising: an in-focus determination unit to perform; and a focus adjustment unit that adjusts a focus of the imaging unit using a determination result in the in-focus determination unit.
前記画像表示処理手段は、該撮影画像中の色調変化を表わす第一特徴量を用いて、合焦対象画像を抽出する手段と、該合焦対象画像におけるコントラスト変化を表わす第二特徴量を用いて、合焦の判定を行う合焦判定手段と、該合焦判定手段における判定結果を用いて、該撮像手段の焦点を調節する焦点調節手段を備えることを特徴とする水中検査装置。 An inspection vehicle having a driving mechanism capable of migrating in three dimensions and an imaging means capable of visually recognizing a structure in water, and an image display processing means for displaying the output image by focusing the captured image by the imaging means An underwater inspection device comprising:
The image display processing means uses a first feature amount representing a color tone change in the photographed image to extract a focus target image, and uses a second feature amount representing a contrast change in the focus target image. An underwater inspection apparatus comprising: a focus determination unit that performs focus determination; and a focus adjustment unit that adjusts a focus of the imaging unit using a determination result in the focus determination unit.
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