JP2017181114A - 放射線強度分布測定システム及び方法 - Google Patents

Abstract

【課題】放射線検知手段が検知した放射線強度分布を、対象物と放射線検知手段との距離を反映して正確に評価できる。
【解決手段】対象物の可視画像を取得する可視画像センサ１２、及び対象物からの放射線強度分布を検知する放射線検知センサ１３を備えた放射線測定装置１１と、対象物の３次元位置を示した点群データを記録する３Ｄデータ記録装置１４と、３Ｄデータ記録装置の点群データから仮想画像を作成する仮想画像作成装置１５と、放射線測定装置からの可視画像と仮想画像作成装置からの仮想画像とを比較して、対象物の同一箇所を表わす対応位置を前記両画像で求める画像比較装置１６と、画像比較装置で求めた両画像の対応位置から放射線測定装置の測定位置を推定する測定位置推定装置１７と、測定位置推定装置での推定位置に基づいて、放射線測定装置で検出された放射線強度分布を３Ｄデータ記録装置の点群データに投影する投影装置１８と、を有する。
【選択図】 図１

Description

本発明の実施形態は、例えば原子力発電プラントの構造物などの対象物から放射される放射性強度分布を測定する放射性強度分布測定システム及び方法に関する。

原子力発電プラントの現場作業では、作業員の放射線被ばくの低減が重要なため、作業前に現場の放射線量を測定し、必要に応じて線量低減のために遮蔽体を設けている。また、効率的な遮蔽計画を立案するには、作業現場における放射線源の位置や方向の特定が重要となるため、広い範囲の放射線強度分布の計測が望まれる。

このような広範囲の放射線強度分布の計測が可能な技術としては、コリメータとアレイ状の放射線検出器を組み合わせた放射線検出装置及びこの装置を用いた放射線検出方法が提案されている。この放射線検出装置は、同装置を向けた先のある一定の視野角（画角）の放射線強度分布を一度に取得でき、計測作業における手間が少ないというメリットがある。

特開２００５−４９１３６号公報

しかしながら、上述の放射線検出装置では、ユーザーの可搬性や携帯性を考慮して筐体の大きさが制約されため、一度の視野角（画角）が制限されるという点で改善の余地がある。即ち、原子力発電プラントなどの放射線環境下での作業は広域にわたるものが多く、上記放射線検出装置のような一定の画角にとどまらず、より広域な放射線強度分布を得たいというニーズがある。

また、放射線検知器が検知した放射線強度分布を、測定対象の対象物と放射線検知器との距離を反映して、対象物表面の放射線強度分布として正確に評価できないという課題がある。

本発明における実施形態の目的は、上述の事情を考慮してなされたものであり、放射線検知手段が検知した放射線強度分布を、対象物と放射線検知手段との距離を反映して正確に評価できる放射線強度分布測定システム及び方法を提供することにある。

また、本発明における実施形態の他の目的は、対象物の広範囲な放射線強度分布を検知して取得できる放射線強度分布測定システム及び方法を提供することにある。

本発明の実施形態における放射線強度分布測定システムは、対象物の可視画像を取得する可視画像取得手段、及び前記対象物から入射する放射線強度分布を検知する放射線検知手段を備えた放射線測定装置と、前記対象物の３次元位置を示した点群データを記録する３Ｄデータ記録装置と、任意視点からの画像を前記３Ｄデータ記録装置の前記点群データから仮想的に作成して仮想画像とする仮想画像作成装置と、前記放射線測定装置からの前記可視画像と前記仮想画像作成装置からの前記仮想画像とを比較して、前記対象物の同一箇所を表わす対応位置を前記両画像のそれぞれで求める画像比較装置と、前記画像比較装置で求めた両画像のそれぞれの対応位置から前記放射線測定装置の測定位置を計算して推定する測定位置推定装置と、前記測定位置推定装置で推定された測定位置に基づいて、前記放射線測定装置で検知された放射線強度分布を前記３Ｄデータ記録装置の前記点群データに投影する投影装置と、を有して構成されたことを特徴とするものである。

本発明の実施形態における放射線強度分布測定方法は、対象物の可視画像を取得する可視画像取得手段、及び前記対象物から入射する放射線強度分布を検知する放射線検知手段を備えた放射線測定装置と、前記対象物の３次元位置を示した点群データを記録する３Ｄデータ記録装置とを用意し、任意視点からの画像を前記３Ｄデータ記録装置の前記点群データから仮想的に作成して仮想画像とする仮想画像作成ステップと、前記放射線測定装置からの前記可視画像と前記仮想画像作成ステップで得た前記仮想画像とを比較して、前記対象物の同一箇所を表わす対応位置を前記両画像のそれぞれで求める画像比較ステップと、前記画像比較ステップで求めた両画像のそれぞれの対応位置から前記放射線測定装置の測定位置を計算して推定する測定位置推定ステップと、前記測定位置推定ステップで推定された測定位置に基づいて、前記放射線測定装置で検知された放射線強度分布を前記３Ｄデータ記録装置の前記点群データに投影する投影ステップと、を有することを特徴とするものである。

本発明の実施形態によれば、放射線検知手段が検知した放射線強度分布を、対象物と放射線検知手段との距離を反映して正確に評価できる。

第１実施形態に係る放射性強度分布測定システムを示すブロック図。 図１の放射線測定装置が測定の対象とする対象物の計測領域を示す説明図。 図１の可視画像センサが撮影した可視画像を示す説明図。 図１の放射線検知センサが検知した放射性強度分布を示す説明図。 図１の画像比較装置が行う画像の比較状況を説明するものであり、（Ａ）が可視画像を、（Ｂ）が仮想画像をそれぞれ示す説明図。 測定位置推定装置が行う放射線測定装置の測定位置を推定する手順の一例を説明する説明図。 図１の投影装置が（Ａ）の点群データに（Ｂ）の放射線強度分布を投影して（Ｃ）のマッピング図を作成する状況を説明する説明図。 距離補正装置が行う放射線強度の補正状況を説明する説明図。 第２実施形態に係る放射線強度分布測定システムを示すブロック図。 図９の移動装置による放射線測定装置の走査状況を説明する説明図。 図９の合成装置により（Ａ）及び（Ｂ）の放射線強度分布が合成されて（Ｃ）の合成放射線強度分布が作成される状況を説明する説明図。 第３実施形態に係る放射線強度分布測定システムを示すブロック図。 図１２の計算装置の機能を説明するための説明図。 図１２の計算装置が行う死角判断を説明する説明図。 第４実施形態に係る放射線強度分布測定システムを示すブロック図。 図１５の可視画像比較装置が行うブロックマッチング処理を説明する図であり、（Ａ）が可視画像センサの可視画像、（Ｂ）がデータ記録装置の可視画像をそれぞれ示す説明図。 第５実施形態の放射線強度分布測定システムを示すブロック図。

以下、本発明を実施するための形態を、図面に基づき説明する。
［Ａ］第１実施形態（図１〜図８）
図１は、第１実施形態に係る放射性強度分布測定システムを示すブロック図である。この図１に示す放射線強度分布測定システム１０は、放射線測定装置１１、３Ｄデータ記録装置１４、仮想画像作成装置１５、画像比較装置１６、測定位置推定装置１７、投影装置１８及び距離補正装置１９を有して構成される。

放射線測定装置１１は、対象物（例えば原子力発電プラントの構造物）の可視画像を取得する可視画像取得手段としての可視画像センサ１２、及び対象物から入射する放射線強度分布を検知する放射線強度分布検知手段としての放射線検知センサ１３を備える。また、３Ｄデータ記録装置１４は、対象物の３次元（３Ｄ）位置を示した点群データを記録する。また、仮想画像作成装置１５は、任意視点からの画像を３Ｄデータ記録装置１４の点群データから仮想的に作成して仮想画像とする仮想画像作成ステップを行う。更に、画像比較装置１６は、放射線測定装置１１の可視画像センサ１２からの可視画像と仮想画像作成装置１５からの仮想画像とを比較して、対象物の同一箇所（部位）を表わす対応位置を両画像のそれぞれで求める画像比較ステップを行う。

測定位置推定装置１７は、画像比較装置１６で求めた両画像（可視画像、仮想画像）のそれぞれの対応位置から、放射線測定装置１１の測定位置を計算して推定する測定位置推定ステップを行う。また、投影装置１８は、測定位置推定装置１７にて推定された放射線測定装置１１の測定位置に基づいて、放射線測定装置１１の放射線検知センサ１３で検知された放射線強度分布を３Ｄデータ記録装置１４の点群データに投影（マッピング）する投影ステップを行う。更に、距離補正装置１９は、測定位置推定装置１７にて推定された放射線測定装置１１の測定位置と、投影装置１８において放射線強度分布が点群データに投影された投影結果とを用いて、放射線測定装置１１の測定位置と点群データで表された対象物の部位との距離を計算し、放射線測定装置１１の測定位置で検知された放射線強度分布を対象物の表面における放射線強度分布に変換する距離補正ステップを行う。上述の各装置について更に詳説する。

放射線測定装置１１における可視画像センサ１２は、例えばＣＣＤ（ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）や、ＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）などの撮影素子を内蔵したカメラで構成され、入射する光を結像して可視画像を取得する。この可視画像センサ１２は、対象物となる、例えば図２及び図３に示すような原子炉建屋内の作業現場における構造物の可視画像を、放射線検知センサ１３の検知タイミングに同期して取得し出力する。図２は一般的な原子炉建屋の模式図での計測領域２１を示しているのに対し、可視画像センサ１２で取得した可視画像２２の例を図３に示す。

放射線測定装置１１における放射線検知センサ１３は、例えばコリメータ、検出素子群及び信号処理基板を備えて構成される。コリメータは、放射線の飛来方向を制限し、一定方向の放射線のみを検出素子群に導く。検出素子群は、例えばアレイ状など２次元的に配置されてガンマ線などの放射線を検出する。信号処理基板は、検出素子群から出力される検出信号を処理する。尚、放射線検知センサ１３は、可視画像センサ１２と同様の画角を有し、放射線測定装置１１内において、可視画像センサ１２への入射光と同一方向から入射する放射線を検知できるように、その配置が調整される。

この放射線検知センサ１３は、可視画像センサ１２で取得した領域（計測領域２１）と同一方向から入射する放射線を検知して、２次元の放射線強度分布として出力する。図２の計測領域２１に対し、放射線検知センサ１３が検知した放射線強度分布２４の例を図４に示す。図４の例では、検知した放射線強度を濃淡で示したが、放射線検知センサ１３は、検知した放射線強度を２次元の数値として出力する。

３Ｄデータ記録装置１４は、例えば３Ｄレーザスキャナなどで計測した、対象物としての作業現場における複数の構造物の形状と３次元位置を示す点群データを記録する。

仮想画像作成装置１５は、任意の視点からの画像を３Ｄデータ記録装置１４の点群データから仮想的に作成して２次元の仮想画像（例えば、図５（Ｂ）の仮想画像２３）とする。任意の視点には、可視画像センサ１２で撮影した領域（計測領域２１）の少なくとも一部分を取得できる位置を設定する。任意の視点は、操作者が設定するか、または測定位置推定装置１７が前回推定した放射性測定装置１１の位置を利用してもよい。

点群データが３Ｄレーザスキャナ―で計測されたデータの場合、各構造物の３次元位置データにレーザの反射強度（明暗）が付加されている。仮想画像作成装置１５は、可視画像センサ１２と同じ画角で、任意視点から取得される領域を計算し、この領域内のデータを点群データから抽出する。次に、仮想画像作成装置１５は、可視画像と同じ解像度の仮想画像を作成し、この仮想画像の各画素に写像されるデータを、抽出した点群データから求め、点群データに付加されたレーザの反射強度を仮想画像の輝度として画素に設定する。

また、各画素に写像されるデータを求める場合、点群データには任意視点からの死角情報がないため、１画素に対して複数の点群データが重なる場合がある。この場合には、仮想画像作成装置１５は、求めた各点群データと任意視点との距離を計算し、任意視点に最も至近の点群データを選択することで、各点群データ間の死角情報を仮想画像に反映する。更に、点群データの密度が低いときには、画像の輝度が設定されていない画素が存在する場合がある。この場合には、仮想画像作成装置１５は、設定された周辺画素の平均値で輝度を設定する。仮想画像の輝度として、点群データに付加されたレーザの反射強度を設定したが、任意視点と点群データ間の距離に基づいて、遠い箇所を暗く、近い箇所を明るくして画像の輝度を設定してもよい。

画像比較装置１６は、まず、可視画像センサ１２の可視画像と仮想画像作成装置１５で作成された仮想画像とを比較する。仮想画像の輝度にレーザの反射強度が設定された場合でも、レーザを照射する３Ｄレーザスキャナの位置と、可視画像センサ１２で可視画像を取得する際の照明の位置が異なるなどの要因により、可視画像と仮想画像では、対象物となる構造物の濃淡が異なる場合がある。そこで、画像比較装置１６は、周辺画素との輝度差を利用し、可視画像と仮想画像のそれぞれで濃淡が変化する構造物のエッジを検出する。構造物のエッジを検出することにより、可視画像と仮想画像で濃淡が異なる場合でも、可視画像と仮想画像との間で同一の構造物が認識し易くなる。また、仮想画像に任意視点と各点群データ間の距離を設定した場合においても、周辺画素との距離差が周辺画素との輝度差となるため、同様の方法で構造物のエッジを検出することが可能となる。

次に、画像比較装置１６は、エッジを検出した可視画像と仮想画像とにおいて、同一構造物の同一箇所（部位）を表わす対応位置を求める。具体的な処理方法としては、画像比較装置１６は、図５（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、エッジを検出した可視画像２２（図５（Ａ））と仮想画像２３（図５（Ｂ））のそれぞれで、エッジの端点や交点などの特徴的な箇所である抽出箇所２５、２５Ａをそれぞれ抽出し、この抽出箇所２５、２５Ａを中心とする矩形ブロック２６、２６Ａをそれぞれ設定する。次に、画像比較装置１６は、可視画像２２と仮想画像２３のぞれぞれで設定した複数の矩形ブロック２６、２６Ａ間において、輝度差を用いた方法や輝度の相関を用いた方法などにより、両画像（可視画像２２、仮想画像２３）間で矩形ブロック２６、２６Ａ内のエッジの形状が最も類似したものを選択して、これらの矩形ブロック２６、２６Ａに含まれる抽出箇所２５、２５Ａを構造物の同一箇所、つまり対応位置であるとして求める。

測定位置推定装置１７は、まず、仮想画像２３の対応位置としての抽出箇所２５Ａの３次元位置を、３Ｄデータ記録装置１４の点群データから参照する。参照した３次元位置は、仮想画像２３の上記抽出箇所２５Ａに対応する可視画像２２の対応位置としての抽出箇所２５の３次元位置となる。次に、測定位置推定装置１７は、３点以上の可視画像２２上の点（対応位置としての抽出箇所２５）の位置と、これらの点にそれぞれに対応する仮想画像２３上の点（対応位置としての抽出箇所２５Ａ）の３次元位置とから、幾何学的な関係に基づいて放射線測定装置１１の測定位置を計算する。

例えば、測定位置推定装置１７は、図６に示すように、まず３次元空間に、可視画像２２上の３つの点Ｋ１、Ｋ２、Ｋ３にそれぞれ対応する仮想画像２３上の３つの点Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３をプロットする。次に、測定位置推定装置１７は、上記平面状の可視画像２２を上記３次元空間に反映させるための変換行列を求め、この変換行列に基づいて平面状の可視画像２２を上記３次元空間に設定する。その後、測定位置推定装置１７は、点Ｐ１、点Ｋ１を結ぶ光軸Ｍ１と、点Ｐ２、点Ｋ２と結ぶ光軸Ｍ２と、点Ｐ３、点Ｋ３を結ぶ光軸Ｍ３とが、可視画像センサ１２の光学中心である交点Ｏで交差することを前提に、光軸Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３を表わす方程式を解くことで交点Ｏの位置を算出する。この交点Ｏと放射線測定装置１１の測定位置との予め定められた位置関係から、上記交点Ｏの位置に基づいて放射線測定装置１１の測定位置を求める。

上述のように、対応位置としての抽出箇所２５（２５Ａ）の３点で１箇所の測定位置が計算できるため、４点以上の上記抽出箇所２５（２５Ａ）によって２箇所以上の測定位置が計算できる。測定位置推定装置１７は、複数の測定位置が計算できる場合には、計算した複数の測定位置の平均値や、互いに密集した測定位置の平均値等によって、放射線測定装置１１の最終的な測定位置を決定する。

投影装置１８は、測定位置推定装置１７で計算した放射線測定装置１１の測定位置を用いて、放射線検知センサ１３で検知した放射線強度分布を、３Ｄデータ記録装置１４の点群データに投影（マッピング）する。投影装置１８は、まず、測定位置推定装置１７で計算した放射線測定装置１１の測定位置と放射線検知センサ１３の画角とにより、放射線検知センサ１３の放射線検知領域２７（図７（Ａ））を計算し、この放射線検知領域２７内の点群データを３Ｄデータ記録装置１４から抽出する。

図７は、投影装置１８が行う点群データへの放射線強度分布の投影状況を説明する説明図である。図７（Ａ）に示す符号２８は、３Ｄデータ記録装置１４から測定位置を元に抽出した放射線検知領域２７内の点群データを示しており、図７（Ｂ）に示す符号２４は、放射線検知センサ１３が検知した放射線検知領域２７内の放射線強度分布を示す。投影装置１８は、放射線強度分布２４の各検出セル２９が検出した領域内の点群データを、検出セル２９の位置と点群データの３次元位置とから幾何学的な関係に基づいて抽出する。例えば、検出セル３０が検出した領域内の点群データは３１、３２、３３の３個のデータとなる。また、検出セル２９、３０内の点群データを抽出する際には、仮想画像作成装置１５と同様に、放射線測定装置１１の測定位置と点群データとの距離を基に各点群データ間の死角を判断して、放射線強度分布に必要な点群データを抽出する。

次に、投影装置１８は、放射線検知領域２７内の放射線強度分布２４における例えば検出セル３０の面積を計算して、この検出セル３０の放射線強度を距離によって検出範囲が変化するため、単位面積当たりの放射線強度に変換し、この単位面積当たりの強度を検出セル３０内で抽出した点群データ３１〜３３のそれぞれに投影（マッピング）する。投影装置１８は、放射線検知領域２７内の放射線強度分布２４における他の複数の検出セル２９のそれぞれに対しても、上述と同様にして、各検出セル２９の単位面積当たりの放射線強度を、その検出セル２９内で抽出された点群データ２８に投影（マッピング）し、このようにして図７（Ｃ）に示すマッピング図３４を作成する。

距離補正装置１９は、投影装置１８で点群データ２８に投影された放射線強度について、測定位置推定装置１７の測定位置計算結果に応じて距離補正を行い、その距離補正結果を点群データ２８に再投影する。放射線強度は、放射線源から距離が遠くなるほど減衰する（減衰率α）。このため、距離補正装置１９は、図８に示すように、測定位置推定装置１７で推定された放射線測定装置１１の測定位置ｂと、放射線強度が投影された点群データ２８で表される対象物の部位の位置ａとの間の距離を計算し、予め設定した各距離に対する放射線減衰率の逆数（１／α）と、放射線測定装置１１の測定位置ｂで検知された放射線強度Ｂとを掛け合わせて、対象物の部位の位置ａにおける放射線強度Ａ（＝Ｂ×１／α）を求め、その結果を点群データに再投影して距離補正を行う。

以上のように構成されたことから、本第１実施形態によれば、次の効果（１）を奏する。
（１）対象物としての作業現場の各構造物の形状及び３次元位置を示す３Ｄデータ記録装置１４の点群データと、放射線測定装置１１の可視画像センサ１２による作業現場の可視画像とを画像比較装置１６が比較し、この比較結果に基づいて測定位置推定装置１７が放射線測定装置１１の測定位置を計算して推定する。これにより、投影装置１８が、３Ｄデータ記録装置１４の点群データに放射線測定装置１１の放射線検出センサ１３で検知された放射線強度分布を投影する。従って、この点群データに投影された放射線強度分布を、放射線測定装置１１と対象物（作業現場の構造物）との距離を反映して、対象物表面の放射線強度分布に補正できるので、この点群データに投影された放射線強度分布を正確に評価できる。

［Ｂ］第２実施形態（図９〜図１１）
図９は、第２実施形態に係る放射線強度分布測定システムを示すブロック図である。この第２実施形態において、第１実施形態と同様な部分については、同一の符号を付すことにより説明を簡略化し、または省略する。

第２実施形態の放射線強度分布測定システム４０が第１実施形態と異なる点は、第１実施形態の放射線強度分布測定システム１０に追加して、放射線測定装置１１を対象物に沿って移動させて走査する移動装置４１と、放射線測定装置１１の移動装置４１による走査によって取得した放射線強度分布が投影装置１８により点群データに投影された複数の投影結果を、距離補正装置１９により距離補正された後に重ね合わせる合成ステップを行う合成装置４２とを、更に有して構成された点である。

つまり、放射線測定装置１１は、図１０に示すように、移動装置４１により対象物の計測領域４３Ａ…４３Ｂを矢印Ｐに示すように走査されながら、各計測領域４３Ａ…４３Ｂで、第１の実施の形態と同様にして可視画像と入射する放射線強度分布とを取得する。

画像比較装置１６は、仮想画像作成装置１５で点群データから作成した仮想画像と、放射線測定装置１１の可視画像センサ１２の可視画像とを比較し、この比較結果を基に測定位置推定装置１７が放射線測定装置１１の測定位置を計算して推定する。投影装置１８は、測定位置推定装置１７で推定された放射線測定装置１１の測定位置を用いて、放射線測定装置１１の放射線検知センサ１３が検知した放射線強度分布を点群データに投影する。距離補正装置１９は、投影装置１８で点群データに投影された放射線強度について、測定位置推定装置１７の計算結果（放射線測定装置１１の測定位置）により距離補正を行い、その距離補正結果を点群データに再投影する。距離補正装置１９からは、移動装置４１の走査による計測領域４３Ａ…４３Ｂ毎の距離補正された投影結果が出力される。

合成装置４２は、距離補正装置１９から計測領域４３Ａ…４３Ｂ毎に出力された投影結果を重ね合わせ、１つの投影結果として合成する。図１１に、投影結果の合成状況の一例を示す。４４と４５は、点群データに投影された放射線検知センサ１３の異なる走査位置での放射線強度分布を示しており、４６は合成放射線強度分布である。放射線強度分布４４の検出セル４７Ａは、合成放射線強度分布４６の１Ａ、２Ａ、１Ｂ、２Ｂの点群データに投影された検出セルであり、放射線強度分布４５の検出セル４７Ｂは、合成放射線強度分布４６の２Ｂ、３Ｂ、２Ｃ、３Ｃの点群データに投影された検出セルであるとする。

次に、合成放射線強度分布４６の作成について説明する。図１１の例において、合成放射線強度分布４６の位置２Ｂは、放射線強度分布４４の検出セル４７Ａと放射線強度分布４５の検出セル４７Ｂとが重なった位置であり、合成放射線強度分布４６の位置２Ｂの放射線強度は、検出セル４７Ａと検出セル４７Ｂの両放射線強度の例えば平均などを用いて計算される。本第２実施形態では、合成放射線強度分布４６の作成方法を２個の放射線強度分布４４、４５で説明したが、合成装置４２は、距離補正装置１９から出力される３個以上の複数の投影結果を用いて合成処理を実行し、１つの投影結果として合成してもよい。

以上のように構成されたことから、本第２実施形態によれば、第１実施形態の効果（１）と同様な部分を奏するほか、次の効果（２）を奏する。

（２）移動装置４１により放射線測定装置１１を走査し、この走査過程で放射線測定装置１１の放射線検知センサ１３が検出した複数の放射線強度分布が投影装置１８により点群データに投影された後に距離補正装置１９により距離補正され、これらの距離補正された複数の投影結果が合成装置４２により重ね合わされ合成されて、合成放射線強度分布が得られる。このように点群データに投影された複数の放射線強度分布が合成されることで、走査されない放射線測定装置１１で取得される放射線強度分布よりも対象物の広範な放射線強度分布を取得できる。更に、走査されない放射線測定装置１１で取得された放射線強度分布の分解能よりも高い空間分解能を有する放射線強度分布を得ることができる。

［Ｃ］第３実施形態（図１２〜図１４）
図１２は、第３実施形態に係る放射線強度分布測定システムを示すブロック図である。この第３実施形態において、第１及び第２実施形態と同様な部分については、同一の符号を付すことにより説明を簡略化し、または省略する。

第３実施形態の放射線強度分布測定システム５０が第１及び第２実施形態と異なる点は、第２実施形態の放射線強度分布測定システム４０に追加して、投影装置１８により放射線強度分布が点群データに投影された投影結果から、任意方向の放射線強度分布を計算する計算装置５１を、更に有して構成された点である。

つまり、放射線測定装置１１は、図１０に示すように、移動装置４１により対象物の計測領域４３Ａ…４３Ｂに走査されながら、第２実施形態と同様にして、各計測領域４３Ａ…４３Ｂで可視画像と入射する放射線強度分布とを取得する。

画像比較装置１６は、仮想画像作成装置１５で点群データから作成された仮想画像と、放射線測定装置１１の可視画像センサ１２の可視画像とを比較し、この比較結果を基に測定位置推定装置１７が、放射線測定装置１１の測定位置を計算して推定する。投影装置１８は、測定位置推定装置１７で推定された放射線測定装置１１の測定位置を用いて、放射線測定装置１１の放射線検知センサ１３が検知した放射線強度分布を点群データに投影する。距離補正装置１９は、投影装置１８で点群データに投影された放射線強度について、測定位置推定装置１７で推定された測定位置を基に距離補正を行い、その補正結果を点群データに再投影する。距離補正装置１９から出力される計測領域４３Ａ…４３Ｂ毎の距離補正された投影結果は、合成装置４２で重ね合わせ処理が施されて、１つの投影結果に合成される。

合成装置４２により合成された放射線強度分布投影結果５２（図１３）を用いて、計算装置５１は、任意の３次元点における周囲から入射する放射線量を評価する。図１３は、計算装置５１で計算に使用する設定項目の説明図である。計算装置５１では、放射線強度分布投影結果５２の総量を評価する評価領域５３と、この評価領域５３に対し相対的な放射線強度を計算する計算領域５４と、評価基準点５５（図１４）となる３次元点が評価者などにより設定される。始めに、計算装置５１は、評価領域５３及び計算領域５４内の点群データを抽出し、設定した評価基準点５５から死角となる点群データを除外する。

この除外方法としては、例えば図１４に示すように、計算装置５１は、評価基準点５５と除外を判断する評価点群データ５６とを結んだ評価直線５７を計算する。次に、計算装置５１は、抽出した他の各点群データ５８を中心とした評価直線５７に鉛直な評価窓５９を設定し、評価窓５９内を評価直線５７が通過するか否かを計算する。評価窓５９内を評価直線５７が通過する場合には、評価直線５７に平行な評価点群データ５６と点群データ５８間の距離Ｌと、評価点群データ５６と点群データ５８との評価基準点５５に対する前後関係とを評価する。点群データ５８が評価点群データ５６から評価基準点５５側に任意の距離以上離れた位置の場合には、評価点群データ５６は、評価基準点５５からは点群データ５８によって死角になると判断されて除外される。

計算装置５１は、死角となる点群データ除外後の評価領域５３内の点群データに投影された放射線強度の累積強度を計算する。この累積強度を計算する際には、評価基準点５５と点群データ５８間の距離を計算し、放射線減衰率を放射線強度に掛け合わせて距離補正を行って、評価領域５３の放射線強度の累積強度を計算する。計算装置５１は、同様に、死角となる点群データ除外後の計算領域５４内においても、放射線強度の累積強度を計算し、評価領域５３内の累積強度に対する計算領域５４内の累積強度の割合を求める。本第３実施形態では、距離補正装置１９で使用した放射線減衰率で距離補正を説明したが、この放射線減衰率とは別に距離補正係数を予め準備して使用してもよい。

以上のように構成されたことから、本第３実施形態においても、第１及び第２実施形態の効果（１）及び（２）と同様な効果を奏するほか、次の効果（３）を奏する。

（３）計算装置５１は、合成装置４２により合成された放射線強度分布投影結果５２に関する放射線強度の総量を評価するための評価領域５３と、この評価領域５３に対し相対的な放射線強度を計算するための計算領域５４とのそれぞれにおいて、投影装置１８により放射線強度分布が点群データに投影された投影結果（放射線強度分布投影結果５２）を用いて任意方向の相対的な放射線強度分布を計算するので、この放射線強度分布を距離に応じて減衰させて評価できる。この結果、例えば計算領域５４に設定される遮蔽体の仕様を最適に設計できる。

［Ｄ］第４実施形態（図１５、図１６）
図１５は、第４実施形態に係る放射線強度分布測定システムを示すブロック図である。この第４実施形態において、第１及び第２実施形態と同様な部分については、同一の符号を付すことにより説明を簡略化し、または省略する。

第４実施形態の放射線強度分布測定システム６０が第２実施形態と異なる点は、この第２実施形態の放射線強度分布測定システム４０に追加して、測定位置推定装置１７で推定された放射線測定装置１１の測定位置、及びこの測定位置の推定に使用された可視画像を記録するデータ記録装置６１と、移動装置４１による放射線測定装置１１の走査後に取得された可視画像とデータ記録装置６１に記録された可視画像とを比較して、対象物の同一箇所が撮影された対応位置を前記両可視画像間で求める可視画像比較装置６２とを更に有し、測定位置推定装置１７が、可視画像比較装置６２による比較結果から、データ記録装置６１に記録された測定位置を基準にして放射線測定装置１１の走査後の測定位置を計算して推定するよう構成された点である。

つまり、放射線測定装置１１は、移動装置４１により対象物の計測領域４３Ａ…４３Ｂ（図１０）に走査されながら、第２実施形態と同様にして、各計測領域４３Ａ…４３Ｂで可視画像と入射する放射線強度分布とを取得する。

移動装置４１による放射線測定装置１１の走査前に取得した可視画像センサ１２の可視画像と、仮想画像作成装置１５で点群データから作成された仮想画像とを画像比較装置１６が比較し、この比較結果を基に測定位置推定装置１７が、放射線測定装置１１の測定位置を計算して推定する。また、画像比較装置１６で画像比較に使用された走査前の可視画像と、測定位置推定装置１７により推定された測定位置とをデータ記録装置６１が記録する。投影装置１８は、測定位置推定装置１７で計算された放射線測定装置１１の測定位置を用いて、その放射線検知センサ１３で検知された放射線強度分布を点群データに投影する。距離補正装置１９は、投影装置１８が点群データに投影した放射線強度分布について、測定位置推定装置１７で計算された測定位置を基に距離補正を行い、この補正結果を点群データに再投影する。

次に、放射線測定装置１１が走査された後の初期動作以降の動作については、移動装置４１による放射線測定装置１１の走査後に取得した可視画像センサ１２の可視画像が、可視画像比較装置６２に出力される。

この可視画像比較装置６２は、可視画像センサ１２から出力された最新の可視画像と、データ記録装置６１に記録された前回の可視画像との画像比較を行い、これにより、放射線測定装置１１の移動経路が把握される。画像比較装置１６では、比較する画像が可視画像と点群データから作成した仮想画像とであるため、可視画像と仮想画像で構造物の濃淡が違う場合があり、この違いを比較処理で考慮する必要がある。しかし、可視画像比較装置６２では、比較する両画像とも可視画像であるため、同様の違いが発生する可能性は低く画像を比較しやすい。そこで、可視画像比較装置６２は、例えば、ブロックマッチング処理により、同一構造物の同一部位が撮影された位置を計測する。

図１６は、ブロックマッチング処理の説明図である。ブロックマッチング処理は、データ記録装置６１に記録された前回（例えば走査前）の可視画像６４と、放射線測定装置１１の可視画像センサ１２から出力された最新の可視画像６３とにおいて、最新の可視画像６３の各画素に撮影された同一構造物の同一部位を、データ記録装置６１の前回の可視画像６４から求める処理である。

具体的な処理方法は、最新の可視画像６３に、評価する評価画素６５を中心とした矩形ブロック６６を設定し、この矩形ブロック６６内の輝度の分散を求める。矩形ブロック６６内の輝度の分散があるしきい値以上である場合には、データ記録装置６１の前回の可視画像６４に対してブロック走査Ｑ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、データ記録装置６１の前回の可視画像６４において、ブロック走査したブロック６７が矩形ブロック６６に最も類似した位置を求める。本処理で矩形ブロック６６に最も類似していると判断した走査ブロック６７の位置が、最新の可視画像６３における評価画素６５と同一構造物の同一部位が撮影されたデータ記録装置６１の前回の可視画像６４での位置となる。ブロックマッチング処理は、この処理を最新の可視画像６３の全画素に対して実行する。

上述のブロックマッチング処理では、輝度の分散の高い矩形ブロック６６に対してのみ処理を実行する。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、ブロック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徴的でないため、ブロックマッチング処理を実行した結果の信頼性が低い可能性がある。このようにブロックマッチング処理に適している矩形ブロックについてブロックマッチング処理を実行することで、信頼性の高い計測が可能になる。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。

測定位置推定装置１７は、可視画像比較装置６２の比較結果を基に放射線測定装置１１の測定位置を計算して推定する。尚、可視画像比較装置６２の比較結果から計算した放射線測定装置１１の測定位置は、データ記録装置６１に記録された放射線測定装置１１の前回の測定位置からの相対位置であるため、測定位置推定装置１７は、データ記録装置６１に記録された放射線測定装置１１の前回の測定位置を基に、今回計算した放射線測定装置１１の相対的な測定位置を放射線測定装置１１の絶対位置に変換する。また、可視画像比較装置６２で画像比較に使用した最新の可視画像と、測定位置推定装置１７で推定された放射線測定装置１１の測定位置とがデータ記録装置６１に記録されて、データ記録装置６１のデータが更新される。

投影装置１８は、測定位置推定装置１７で推定された放射線測定装置１１の測定位置を用いて、この放射線測定装置１１の放射線検知センサ１３が検知した放射線強度分布を点群データに投影する。距離補正装置１９は、投影装置１８で点群データに投影された放射線強度分布について、測定位置推定装置１７で推定された放射線測定装置１１の測定位置を基に距離補正を行い、この補正結果を点群データに再投影する。距離補正装置１９から出力される計測領域４３Ａ…４３Ｂ毎の投影結果は、合成装置４２で重ね合わせ処理が施されて１つの投影結果に合成される。

以上のように構成されたことから、本第４実施形態によれば、第１及び第２実施形態の効果（１）及び（２）と同様な効果を奏するほか、次の効果（４）を奏する。

（４）可視画像比較装置６２が、放射線測定装置１１の可視画像センサ１２で検知された最新の可視画像と、データ記録装置１１に記録され且つ測定位置推定装置１７により放射線測定装置１１の測定位置の推定に使用された前回の可視画像とを比較し、この比較結果に基づいて測定位置推定装置１７が、放射線測定装置１１の最新の測定位置を計算して推定する。このように、可視画像どうしの比較により放射線測定装置１１の測定位置が推定されるので、この放射線測定装置１１の測定位置を高い信頼性で推定できる。

［Ｅ］第５実施形態（図１７）
図１７は、第５実施形態の放射線強度分布測定システムを示すブロック図である。この第５実施形態において、第１、第２及び第４実施形態と同様な部分については、同一の符号を付すことにより説明を簡略化し、または省略する。

第５実施形態の放射線強度分布測定システム７０が第４実施形態と異なる点は、この第４実施形態の放射線強度分布測定システム６０に追加して、測定位置推定装置１７により画像比較装置１６の比較結果から推定された放射線測定装置１１の測定位置と、測定位置推定装置１７により可視画像比較装置６２の比較結果から、データ記録装置６１に記録された放射線測定装置１１の前回の測定位置を基準にして推定された放射線測定装置１１の測定位置とを比較して、これらの両測定位置を評価する評価装置７１を、更に有して構成された点である。

つまり、放射線測定装置１１は、移動装置４１により対象物の計測領域４３Ａ…４３Ｂ（図１０）に走査されながら、第４実施形態と同様にして、各計測領域４３Ａ…４３Ｂで可視画像と入射する放射線強度分布とを取得する。

放射線測定装置１１が走査された後の初期動作以降の動作については、移動装置４１による放射線測定装置１１の走査後に取得した可視画像センサ１２の可視画像が、画像比較装置１６及び可視画像比較装置６２に出力される。

放射線測定装置１１の測定位置における第１の計算方法としては、画像比較装置１６が、仮想画像作成装置１５で点群データから作成された仮想画像と可視画像センサ１２の可視画像とを比較し、この比較結果を基に、測定位置推定装置１７が放射線測定装置１１の測定位置を計算して推定し、この推定した放射線測定装置１１の測定位置を評価装置７１に出力する。

放射線測定装置１１の測定位置における第２の計算方法としては、可視画像比較装置６２が、データ記録装置６１に記録された前回の可視画像と可視画像センサ１２から出力された最新の可視画像とを比較し、その比較結果を基に測定位置推定装置１７が、放射線測定装置１１の前回の測定位置に対する放射線測定装置１１の相対的な測定位置を計算して推定する。その後、測定位置推定装置１７は、データ記録装置６１に記録された放射線測定装置１１の前回の測定位置を基に、今回計算した放射線測定装置１１の相対的な測定位置を絶対位置に変換して推定し、この推定した放射線測定装置１１の測定位置を評価装置７１に出力する。

評価装置７１は、異なる方法で計算した測定位置推定装置１７から出力される放射線測定装置１１の２つの測定位置を比較し、例えばしきい値判定によって計算結果の良否を判断する。このしきい値判定は、放射線測定装置１１における２つの測定位置の距離（差）に対して判定値を予め設定しておき、放射線測定装置１１の２つの測定位置の距離（差）が判定距離以下の場合には、測定位置推定装置１７の計算結果が正しいと判断し、判定距離以上の場合には測定位置推定装置１７の計算結果が正しくないと判断するものである。

評価装置７１は、測定位置推定装置１７の計算結果が正しいと判断した場合には、可視画像比較装置６２で画像比較に使用した最新の可視画像と、測定位置推定装置１７で推定された測定位置とをデータ記録装置６１に記録して、このデータ記録装置６１のデータを更新させると共に、投影装置１８以降の動作が実行される。また、評価装置７１は、測定位置推定装置１７の計算結果が正しくないと判断した場合には、データ記録装置６１のデータは更新させず、測定位置推定装置１７が、データ記録装置６１に記録されている放射線測定装置１１の測定位置と再度取得した最新の可視画像とを用いて、放射線測定装置１１の測定位置の計算を実行する。

以上のように構成されたことから、本第５実施形態によれば、第１、第２及び第４実施形態の効果（１）、（２）及び（４）と同様な効果を奏するほか、次の効果（５）を奏する。

（５）評価装置７１は、測定位置推定装置１７により画像比較装置１６の比較結果から推定された放射線測定装置１１の測定位置と、測定位置推定装置１７により可視画像比較結果６２の比較結果から、データ記録装置６１に記録された前回の測定位置を基準にして推定された放射線測定装置１１の測定位置とを比較して、両測定位置の良否を評価する。このため、放射線測定装置１１の測定位置をより一層高い信頼性で推定できる。

以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これらの実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができ、また、それらの置き換えや変更は、発明の範囲や要旨に含まれると共に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１０ 放射線強度分布測定システム
１１ 放射線測定装置
１２ 可視画像センサ（可視画像取得手段）
１３ 放射線検知センサ（放射線検知手段）
１４ ３Ｄデータ記録装置
１５ 仮想画像作成装置
１６ 画像比較装置
１７ 測定位置推定装置
１８ 投影装置
１９ 距離補正装置
２２ 可視画像
２３ 仮想画像
２４ 放射線強度分布
４０ 放射線強度分布測定システム
４１ 移動装置
４２ 合成装置
５０ 放射線強度分布測定システム
５１ 計算装置
６０ 放射線強度分布測定システム
６１ データ記録装置
６２ 可視画像比較装置
７０ 放射線強度分布測定システム
７１ 評価装置

Claims (9)

1. 対象物の可視画像を取得する可視画像取得手段、及び前記対象物から入射する放射線強度分布を検知する放射線検知手段を備えた放射線測定装置と、
   前記対象物の３次元位置を示した点群データを記録する３Ｄデータ記録装置と、
   任意視点からの画像を前記３Ｄデータ記録装置の前記点群データから仮想的に作成して仮想画像とする仮想画像作成装置と、
   前記放射線測定装置からの前記可視画像と前記仮想画像作成装置からの前記仮想画像とを比較して、前記対象物の同一箇所を表わす対応位置を前記両画像のそれぞれで求める画像比較装置と、
   前記画像比較装置で求めた両画像のそれぞれの対応位置から前記放射線測定装置の測定位置を計算して推定する測定位置推定装置と、
   前記測定位置推定装置で推定された測定位置に基づいて、前記放射線測定装置で検知された放射線強度分布を前記３Ｄデータ記録装置の前記点群データに投影する投影装置と、を有して構成されたことを特徴とする放射線強度分布測定システム。
2. 前記放射線測定装置を対象物に沿って移動させて走査させる移動装置を更に有して構成されたことを特徴とする請求項１に記載の放射線強度分布測定システム。
3. 前記放射線強度分布が投影装置により点群データに投影された複数の投影結果を重ね合わせる合成装置を更に有して構成されたことを特徴とする請求項１または２に記載の放射線強度分布測定システム。
4. 前記測定位置推定装置で推定された前記放射線測定装置の測定位置と、投影装置により放射線強度分布が点群データに投影された投影結果とを用いて、前記測定位置と前記点群データで表された対象物の部位との間の距離を計算し、前記測定位置で検知された放射線強度分布を前記対象物の表面における放射線強度分布に変換する距離補正装置を、更に有して構成されたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の放射線強度分布測定システム。
5. 前記投影装置により放射線強度分布が点群データに投影された投影結果から、任意方向の相対的な放射線強度を計算する計算装置を、更に有して構成されたことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の放射線強度分布測定システム。
6. 前記測定位置推定装置で推定された放射線測定装置の測定位置、及びこの測定位置の推定に使用された可視画像を記録するデータ記録装置と、
   移動装置による前記放射線測定装置の走査後に取得された可視画像と、前記データ記録装置に記録された可視画像とを比較して、対象物の同一箇所が撮影された対応位置を前記両可視画像間で求める可視画像比較装置とを更に有し、
   前記測定位置推定装置は、前記可視画像比較装置の比較結果から、前記データ記録装置に記録された測定位置を基準にして前記放射線測定装置の走査後の測定位置を計算して推定するよう構成されたことを特徴とする請求項２乃至５のいずれか１項に記載の放射線強度分布測定システム。
7. 前記測定位置推定装置により画像比較装置の比較結果から推定された放射線測定装置の測定位置と、前記測定位置推定装置により可視画像比較装置の比較結果からデータ記録装置に記録された測定位置を基準に推定された前記放射線測定装置の測定位置とを比較して、これらの両測定位置を評価する評価装置を、更に有して構成されたことを特徴とする請求項６に記載の放射線強度分布測定システム。
8. 対象物の可視画像を取得する可視画像取得手段、及び前記対象物から入射する放射線強度分布を検知する放射線検知手段を備えた放射線測定装置と、前記対象物の３次元位置を示した点群データを記録する３Ｄデータ記録装置とを用意し、
   任意視点からの画像を前記３Ｄデータ記録装置の前記点群データから仮想的に作成して仮想画像とする仮想画像作成ステップと、
   前記放射線測定装置からの前記可視画像と前記仮想画像作成ステップで得た前記仮想画像とを比較して、前記対象物の同一箇所を表わす対応位置を前記両画像のそれぞれで求める画像比較ステップと、
   前記画像比較ステップで求めた両画像のそれぞれの対応位置から前記放射線測定装置の測定位置を計算して推定する測定位置推定ステップと、
   前記測定位置推定ステップで推定された測定位置に基づいて、前記放射線測定装置で検知された放射線強度分布を前記３Ｄデータ記録装置の前記点群データに投影する投影ステップと、を有することを特徴とする放射線強度分布測定方法。
9. 前記放射線測定装置が、移動装置によって対象物に沿って移動して走査すると共に、前記移動装置による走査によって取得された放射線強度分布が投影ステップにより点群データに投影された複数の投影結果を重ね合わせる合成ステップを、更に有することを特徴とする請求項８に記載の放射線強度分布測定方法。

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