JP2017203761A - 物体内変状部分検出装置 - Google Patents
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Abstract
Description
前記表面温度分布の形状を数値で評価し、その評価結果に基づいて前記表面温度分布のうちの前記変状部分に起因する温度変異部分を検出する検出手段と、
検出された温度変異部分を画面に表示する表示手段と、
を備えたものである。
検出された2次元データの特定領域を画面に表示する表示手段と、
を備えたものである。
本発明は、概説すれば、物体の変状部分に特有の空間的特性と、その影響を受けた加熱時の物体の表面温度分布のうちの温度変異部分の形状との相関関係を利用して、着目する物体の変状部分に特有の温度変異部分の形状が生じている箇所を理論的、解析的に検出することにより、変状部分が存在する位置を見つけるものであるが、それは、次のような解決原理に基づいている。
例えば、図1の数値実験用ひび割れモデルに示すように、物体表面付近にひび割れが存在する場合、開口部近傍の表面温度分布は、概して、ひび割れ面と物体表面とのなす角度δ(以下、傾斜角δと呼ぶ)、ひび割れ面が物体の内部で広がる深さや範囲などによって変化する。図1に示すような数値実験用ひび割れモデルについて、ひび割れが存在する側の表面を加熱したときを想定して、一定条件において伝熱解析を行った。傾斜角δを30°、45°及び60°とした場合において、ひび割れが存在する表面における温度分布は、それぞれ、およそ図2A〜Cのようになる。
このようなガボールウェーブレットを用いることによって、温度分布t(x,y)のガボールウェーブレット変換Ψ(x,y)は式3で与えられる。
図17において、物体内変状部分検出装置1は、構造物の外表面を撮像してその表面温度を画像データとして出力する赤外線カメラ2と、入力した画像データに基づいて後述の演算処理を実行するコンピュータ3と、そのコンピュータ3の処理結果を表示する表示手段4とを備える。また、コンピュータ3と接続された記憶手段5には、入力された画像データを二次元の画像データとして記憶しておくエリアと、前述のフィルタや教師データが記憶されている。なお、入力手段6からは、使用するフィルタの指定や、その他の各種データが入力される。
最初に、図2Bに示す数値実験用ひび割れモデルのひび割れの傾斜角δが45°の場合の表面温度分布を対象にした検証結果を示す。図2Bに示すノイズを含まないときの表面温度分布及び図6に示すノイズを含むときの表面温度分布について、それぞれの表面温度分布を等温線で表示したものが図7A及び7Bである。図7Aに示すノイズを含まない場合は、等温線が、中央にある直線のひび割れ開口部の位置の両側にほぼ円弧状に規則正しく描かれている。一方、図7Bが示すノイズを含む場合は、その規則的な等温線が乱されてノイズの中に埋没し、ひび割れの存在を明確に視認することが困難になっている。実際に、ひび割れが生じた物体の表面温度分布から描かれた赤外線画像は、図7Bのものに近く、ひび割れの存在を視認することは容易ではない。
ここで、前述のウェーブレット変換を利用したノイズ除去法を表面温度分布の前処理として用いる効果を検証する。本ノイズ除去法は、直交ウェーブレットによる多重解像度解析を利用したウェーブレット縮退によるものである。このノイズ除去を行なった後に、展開係数残存比率pを10%とした検出処理を行なった結果を図14に示す。図13Bにおいて残っていた微小なノイズの影響が完全に除去されており、ひび割れに関係する等温線のみが描かれている。この場合も、傾斜角δ=30°のひび割れの開口部の温度変異部分を除去するか、又はガボールウェーブレットの周波数fを変化させて走査すれば、傾斜角δ=60°のひび割れ開口部を更に強調することができる。
2 赤外線カメラ
3 コンピュータ
4 表示手段
5 記憶手段
31 検出手段
32 評価手段
33 推定手段
51 ひび割れ開口部
52 ひび割れ面
53 コンクリート表面
54 ひび割れ面
55 ひび割れ開口部
56 アクリル板
Claims (17)
- 物体の表面温度分布を用いて前記物体の表面乃至内部に存在する変状部分を検出する物体内変状部分検出装置であって、
前記表面温度分布の形状を数値で評価し、その評価結果に基づいて前記表面温度分布のうちの前記変状部分に起因する温度変異部分を検出する検出手段と、
検出された温度変異部分を画面に表示する表示手段と、
を備えた、物体内変状部分検出装置。 - 物体の表面温度分布を用いて前記物体の表面乃至内部に存在する変状部分を検出する物体内変状部分検出装置であって、
前記表面温度分布を2次元データとして展開された画像データの特定領域毎にフィルタを用いて前記表面温度分布のうちの前記変状部分に起因する温度変異部分を検出する検出手段と、
検出された2次元データの特定領域を画面に表示する表示手段と、
を備えた、物体内変状部分検出装置。 - 前記フィルタは、前記変状部分に起因する温度変異部分を抽出する特性を有するフィルタである、請求項2に記載の物体内変状部分検出装置。
- 前記フィルタは、前記温度変異部分に類似させた空間的に局在化した関数からなるフィルタである、請求項2又は3に記載の物体内変状部分検出装置。
- 前記空間的に局在化した関数は、2次元マザーウェーブレットである、請求項4に記載の物体内変状部分検出装置。
- 前記変状部分がひび割れである場合、該ひび割れに対応する前記2次元マザーウェーブレットは、正弦関数を含む、請求項5に記載の物体内変状部分検出装置。
- 前記変状部分が空洞、浮き又は剥離である場合、該空洞、浮き又は剥離に対応する前記2次元マザーウェーブレットは、余弦関数を含む、請求項5に記載の物体内変状部分検出装置。
- 前記変状部分がひび割れである場合、前記正弦関数の角度を変化させることによって、前記ひび割れの面が前記物体の表面となす傾斜角を推定することを更に含む、請求項6に記載の物体内変状部分検出装置。
- 前記変状部分が空洞、浮き又は剥離である場合、前記余弦関数の角度を変化させることによって、前記空洞、浮き又は剥離の前記物体の表面からの深さを推定することを更に含む、請求項7に記載の物体内変状部分検出装置。
- 前記2次元マザーウェーブレットは、2次元ガボールウェーブレットである、請求項5〜9の何れかに記載の物体内変状部分検出装置。
- 前記変状部分がひび割れである場合、前記2次元ガボールウェーブレットの展開係数残存比率を変化させることによって、前記ひび割れの面が前記物体の表面となす傾斜角を推定することを更に含む、請求項6又は8に記載の物体内変状部分検出装置。
- 前記展開された2次元データの特定領域の範囲を変化させることによって、前記変状部分が生じている範囲を推定することを更に含む、請求項2〜11の何れかに記載の物体内変状部分検出装置。
- 前記変状部分を検出することは、前記表面温度分布からノイズを除去することを含む、請求項1〜12の何れかに記載の物体内変状部分検出装置。
- 前記表面温度分布からノイズを除去することは、
前記表面温度分布をウェーブレット変換して展開級数を求めることと、
前記展開係数の一部分のみを残してそれ以外の展開係数を除去することと、
除去後に残った展開係数をウェーブレット逆変換して表面温度分布を再構成することと、を含む、請求項13に記載の物体内変状部分検出装置。 - 変状部分を表面乃至内部に有する物体モデルについての表面温度分布に関するデータを教師データとして蓄積した記憶手段を備え、
前記教師データの表面温度分布と前記物体の表面温度分布とを比較して、両者の相関性を評価する手段を備え、
評価した前記相関性が大きい前記教師データから変状部分を推定する推定手段を更に備える、請求項1〜14の何れかに記載の物体内変状部分検出装置。 - 前記物体の表面温度分布は、前記表面温度分布に基づいて描かれた画像を含む、請求項1〜15の何れかに記載の物体内変状部分検出装置。
- 物体の表面温度分布を計測する赤外線カメラを備えている、請求項1〜16の何れかに記載の物体内変状部分検出装置。
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