JP5613501B2 - パイプ厚み計測装置及び方法 - Google Patents

Description

本発明はパイプ厚み計測装置及び方法に係り、特に非破壊検査を目的とし、パイプの放射線透視像を用いてパイプ厚みを計測する技術に関する。

従来、円筒状の物体（以後、「パイプ」と称する）の厚さを、放射線を使用して測定する装置として、パイプの接線方向と平行に放射線を出射するとともに、パイプ中心を通過した放射線を入射する位置にセンサを位置決めし、このセンサにより検出される透過放射線量に基づいてパイプ厚みを測定するものが提案されている（特許文献１）。

また、鋼管内に遠心力にてコンクリートを充填して構成した鋼管内のコンクリート厚を測定する方法として、Ｘ線照射時間が長短の異なる撮影画像のそれぞれの明度情報を抽出し、照射時間の短いものの明度情報と長いものの明度情報のそれぞれの抽出結果の明度分布を組み合わせて明度分布の変曲点から鋼管外径及びコンクリート内径を推定してコンクリート厚を測定する方法が提案されている（特許文献２）。尚、鋼管の厚みとしては、既知の値、又は別途測定した値を使用している。

即ち、Ｘ線の短時間照射の画像では、鋼管の両縁は明瞭に写るが、内部の状況は判別が困難であり、一方、Ｘ線の長時間照射の画像では、鋼管の両縁部がぼやけてしまい不明瞭になるという課題を解決するために、特許文献２に記載の発明は、Ｘ線照射時間が長短の異なる撮影画像を行うようにしている。

また、任意のスライス面に沿った被撮像物の断層像を構築するＸ線ＣＴ装置において、断層像上で指定された２つのエッジ間の寸法を計測する際に、各エッジの位置情報の抽出を、当該エッジ間を結ぶ方向へのＣＴ値のラインプロファイルの微分値から求めるものが提案されている（特許文献３）。

特開２００９−３６７０８号公報 特開２００５−２５７６１０号公報 特開２００８−１８５３５９号公報

特許文献１に記載の発明は、透過放射線量に基づいてパイプ厚みを測定するものであり、パイプの材質等により計測の誤差が発生する。

また、特許文献２に記載の発明は、Ｘ線照射時間が長短の異なる撮影画像のそれぞれの明度情報を組み合わせ、その明度分布の変曲点から鋼管外径及びコンクリート内径を推定するため、Ｘ線照射時間の異なる２回のＸ線撮影が必要になるとともに、それぞれ撮影された撮影画像の明度情報を適切に組み合わせる必要があるが、引用文献２にはその組み合わせ方法に関する記載はない。

また、特許文献３には、ＣＴ値のラインプロファイルの微分値から被撮像物の外形のエッジ位置を検出する記載があるが、パイプの内径点を検出する記載がない。

ところで、パイプの外径点の外側ではＸ線の吸収がないため、外径点付近では信号の急峻な変化が生じるが、パイプの内径点においては最も吸収が大きいため検出される信号は最も弱く、かつ付近の信号は外径点周辺に比べて緩やかな変化を示す。

従って、特許文献３に記載の発明をパイプ厚み計測に適用する場合、パイプの外径点の検出は、外径点付近の急峻な信号の変化を該信号の微分値に基づいて検出することができるが、パイプの内径点の検出は、信号が最も弱く、かつ緩やかに変化するため、精度よく検出することができない。尚、引用文献２に記載の発明では、鋼管内部を透過するＸ線量（信号）を大きくするために、Ｘ線照射時間が長くしている。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、パイプの放射線透視像のうちのパイプを横断する方向の輝度プロファイルを使用してパイプの外径点及び内径点を精度よく推定することができ、パイプ厚みを正確に計測することができるパイプ厚み計測装置及び方法を提供することを目的とする。

前記目的を達成するために請求項１に係るパイプ厚み計測装置は、計測対象のパイプの放射線透視像のうちの前記パイプを横断する方向の輝度プロファイルを取得する輝度プロファイル取得手段と、前記輝度プロファイル取得手段により取得された輝度プロファイルを一次微分した一次微分プロファイル、又は二次微分した二次微分プロファイルである導関数プロファイルを算出する導関数プロファイル算出手段と、前記導関数プロファイル算出手段により算出された導関数プロファイルからノイズ成分を除去するノイズ除去手段と、前記ノイズ成分が除去された導関数プロファイルに基づいて前記パイプの外径点を検出する外径点検出手段と、前記外径点検出手段により検出された前記パイプの２つの外径点を端点とした内側の所定の領域を設定する領域設定手段と、前記導関数プロファイル算出手段により算出された導関数プロファイルのうちの前記設定された所定の領域に対応する導関数プロファイルに基づいて前記パイプの内径点を検出する内径点検出手段と、を備えたことを特徴としている。

請求項１に係る発明によれば、パイプの外径点を検出する場合と、内径点を検出する場合とで、適用する輝度プロファイルを異ならせ、特に内径点を検出する場合には、パイプの２つの外径点の内側の所定の領域に対応する輝度プロファイル（即ち、内径点の推定に関係しない情報が排除された輝度プロファイル）に基づいて内径点を検出するようにしたため、内径点の検出（推定）を精度よく行うことができる。

請求項２に示すように請求項１に記載のパイプ厚み計測装置において、前記導関数プロファイル算出手段は、前記輝度プロファイル取得手段により取得された輝度プロファイルを一次微分した一次微分の導関数プロファイルを算出し、前記ノイズ除去手段は、前記算出された一次微分の導関数プロファイルからノイズ成分を除去し、前記外径点検出手段は、前記ノイズ成分が除去された一次微分の導関数プロファイルの最大値又は最小値に基づいて外径点を検出することを特徴としている。

請求項３に示すように請求項１に記載のパイプ厚み計測装置において、前記導関数プロファイル算出手段は、前記輝度プロファイル取得手段により取得された輝度プロファイルを一次微分した一次微分の導関数プロファイルを算出し、前記ノイズ除去手段は、前記算出された一次微分の導関数プロファイルからノイズ成分を除去し、前記導関数プロファイル算出手段は、前記ノイズ成分が除去された一次微分の導関数プロファイルを微分して二次微分した二次微分の導関数プロファイルを更に算出し、前記外径点検出手段は、前記算出された二次微分の導関数プロファイルのゼロ交差点に基づいて前記外径点を検出することを特徴としている。

請求項４に示すように請求項１に記載のパイプ厚み計測装置において、前記輝度プロファイル取得手段により取得された輝度プロファイルを正規化する正規化手段を備え、前記導関数プロファイル算出手段は、前記正規化された輝度プロファイルを一次微分した一次微分の導関数プロファイルを算出し、前記ノイズ除去手段は、前記一次微分の導関数プロファイルからノイズ成分を除去し、前記導関数プロファイル算出手段は、前記ノイズ成分が除去された一次微分の導関数プロファイルを微分して二次微分の導関数プロファイルを更に算出し、前記外径点検出手段は、前記算出された二次微分の導関数プロファイルのゼロ交差点を検出し、該ゼロ交差点の周辺のゼロ交差領域を設定するゼロ交差領域設定手段と、前記設定されたゼロ交差領域の二次微分の導関数プロファイルを所定の関数で近似する近似曲線を算出する近似曲線算出手段と、前記算出した近似曲線のゼロ交差点に基づいて前記外径点を検出する検出手段と、を有することを特徴としている。

前記算出された二次微分プロファイルのゼロ交差点の周辺のゼロ交差領域内に実際のパイプの外径点が存在するが、このゼロ交差領域の二次微分プロファイルを所定の関数の近似曲線で近似し、その近似曲線のゼロ交差点に基づいて外径点を検出するようにしたため、二次微分プロファイルの形状による検出誤差を最小限にすることができる。

請求項５に示すように請求項１に記載のパイプ厚み計測装置において、計測対象のパイプの放射線透視像のうちの前記パイプを横断する方向の輝度プロファイルを取得する輝度プロファイル取得手段と、前記取得した輝度プロファイルに基づいて前記パイプの外径点を検出する外径点検出手段と、前記外径点検出手段により検出された前記パイプの２つの外径点の内側の所定の領域を設定する領域設定手段と、前記輝度プロファイル取得手段により取得された輝度プロファイルのうちの前記設定された所定の領域に対応する輝度プロファイルに基づいて前記パイプの内径点を検出する内径点検出手段と、を備え、前記外径点検出手段は、前記輝度プロファイル取得手段により取得された輝度プロファイルを正規化する第１の正規化手段と、前記正規化された輝度プロファイルを一次微分した一次微分プロファイルを算出する第１の一次微分プロファイル算出手段と、前記一次微分プロファイルからノイズ成分を除去する第１のノイズ除去手段と、前記ノイズ成分が除去された一次微分プロファイルを微分して二次微分プロファイルを算出する第１の二次微分プロファイル算出手段と、前記算出された二次微分プロファイルのゼロ交差点を検出し、該ゼロ交差点の周辺のゼロ交差領域を設定する第１のゼロ交差領域設定手段と、前記設定されたゼロ交差領域の二次微分プロファイルを所定の関数で近似する第１の近似曲線を算出する第１の近似曲線算出手段と、前記算出した近似曲線のゼロ交差点に基づいて前記パイプの粗い外径点を検出する第１の検出手段と、前記輝度プロファイル取得手段により取得された輝度プロファイルのうちの前記検出された粗い外径点の周辺の輝度プロファイルを抽出する抽出手段と、前記抽出された輝度プロファイルを正規化する第２の正規化手段と、前記正規化された輝度プロファイルを一次微分した一次微分プロファイルを算出する第２の一次微分プロファイル算出手段と、前記一次微分プロファイルからノイズ成分を除去する第２のノイズ除去手段と、前記ノイズ成分が除去された一次微分プロファイルを微分して二次微分プロファイルを算出する第２の二次微分プロファイル算出手段と、前記算出された二次微分プロファイルのゼロ交差点を検出し、該ゼロ交差点の周辺のゼロ交差領域を設定する第２のゼロ交差領域設定手段と、前記設定されたゼロ交差領域の二次微分プロファイルを所定の関数で近似する第２の近似曲線を算出する第２の近似曲線算出手段と、前記算出した近似曲線のゼロ交差点に基づいて前記パイプの精密な外径点を検出する第２の検出手段と、を有することを特徴としている。

上記のようにパイプの粗い外径点を検出した後、その粗い外径点の周辺の輝度プロファイル（即ち、外径点の推定に関係しない情報が排除された輝度プロファイル）に基づいて外径点を検出するようにしたため、外径点の検出（推定）をより高精度に行うことができる。

請求項６に示すように請求項５に記載のパイプ厚み計測装置において、前記第２のノイズ除去手段は、前記第１のノイズ除去手段よりもカットオフ周波数が高いことを特徴としている。精密な外径点の検出時には、粗い外径点の周辺の輝度プロファイルを使用するため（外径点の推定に関係しない情報が排除されているため）、ノイズ除去を弱くするようにしている。

請求項７に示すように請求項５又は６に記載のパイプ厚み計測装置において、前記第１の近似曲線算出手段及び第２の近似曲線算出手段は、それぞれ対応する二次微分の導関数プロファイルから所定のサンプリング数のデータを用いて前記第１の近似曲線及び第２の近似曲線を算出し、前記第２の近似曲線算出手段は、前記第１の近似曲線算出手段よりもサンプリング数が少ないことを特徴としている。精密な外径点の検出時には、粗い外径点の周辺の情報（サンプリング数の少ない情報）を使用することで、粗い外径点の周辺に対応する二次微分の導関数プロファイルに適した近似曲線（第２の近似曲線）を求めることができる。

請求項８に示すように請求項１から７のいずかに記載のパイプ厚み計測装置において、前記内径点検出手段は、前記領域設定手段により設定された所定の領域に対応する輝度プロファイルの極小値を含む所定の区間を抽出する抽出手段と、前記抽出された区間の輝度プロファイルを所定の関数で近似する近似曲線を算出する近似曲線算出手段と、前記算出した近似曲線の極小値に基づいて前記パイプの内径点を検出する検出手段と、を有することを特徴としている。

請求項９に示すように請求項１から７のいずれかに記載のパイプ厚み計測装置において、前記内径点検出手段は、前記領域設定手段により設定された所定の領域に対応する輝度プロファイルを正規化する正規化手段と、前記正規化された輝度プロファイルの極小値を含む所定の区間を抽出する抽出手段と、前記抽出された区間の輝度プロファイルを所定の関数で近似する近似曲線を算出する近似曲線算出手段と、前記算出した近似曲線の極小値に基づいて前記パイプの内径点を検出する検出手段と、を有することを特徴としている。

請求項１０に示すように請求項１から７のいずれかに記載のパイプ厚み計測装置において、前記内径点検出手段は、前記領域設定手段により設定された所定の領域に対応する輝度プロファイルを正規化する正規化手段と、前記正規化された輝度プロファイルを一次微分した一次微分の導関数プロファイルを算出する一次微分プロファイル算出手段と、前記一次微分の導関数プロファイルからノイズ成分を除去する前記ノイズ除去手段と、前記ノイズ成分が除去された一次微分の導関数プロファイルのゼロ交差点を含む所定の区間を抽出する抽出手段と、前記抽出された区間の一次微分の導関数プロファイルを所定の関数で近似する近似曲線を算出する近似曲線算出手段と、前記算出した近似曲線のゼロ交差点に基づいて前記パイプの内径点を検出する検出手段と、を有することを特徴としている。

請求項１１に示すように請求項１から７のいずれかに記載のパイプ厚み計測装置において、前記内径点検出手段は、前記領域設定手段により設定された所定の領域に対応する輝度プロファイルを正規化する正規化手段と、前記正規化された輝度プロファイルを一次微分した一次微分の導関数プロファイルを算出する一次微分プロファイル算出手段と、前記一次微分プロファイルからノイズ成分を除去する前記ノイズ除去手段と、前記ノイズ成分が除去された一次微分の導関数プロファイルを微分して二次微分の導関数プロファイルを算出する二次微分プロファイル算出手段と、前記算出された二次微分の導関数プロファイルの極大値を含む所定の区間を抽出する抽出手段と、前記抽出された区間の二次微分の導関数プロファイルを所定の関数で近似する近似曲線を算出する近似曲線算出手段と、前記算出した近似曲線の極大値に基づいて前記パイプの内径点を検出する検出手段と、を有することを特徴としている。

請求項１２に示すように請求項４から１１のいずれかに記載のパイプ厚み計測装置において、前記所定の関数は、二次関数又は三次関数であることを特徴としている。前記所定の関数の次数は、その近似曲線がプロファイルの形状に正確に沿わないように可能な限り小さい方が好ましい。尚、プロファイルの形状が左右非対称の場合にも適用できるように、二次関数よりも三次関数の方が好ましい。

請求項１３に示すように請求項１から１２のいずれかに記載のパイプ厚み計測装置において、前記外径点検出手段により検出された前記パイプの外径点と、前記内径点検出手段により検出された前記パイプの内径点であって、前記外径点に対応する内径点との差分に基づいて前記パイプ厚みを計測する手段と、前記計測結果を出力する出力手段と、を備えたことを特徴としている。

請求項１４に係るパイプ厚み計測方法は、計測対象のパイプの放射線透視像のうちの前記パイプを横断する方向の輝度プロファイルを取得する輝度プロファイル取得工程と、前記取得した輝度プロファイルを一次微分した一次微分プロファイル、又は二次微分した二次微分プロファイルを算出する工程と、前記一次微分プロファイル、又は二次微分プロファイルからノイズ成分を除去する工程と、前記ノイズ成分が除去された一次微分プロファイルの最大値又は最小値、若しくは前記二次微分プロファイルのゼロ交差点に基づいて前記パイプの外径点を検出する外径点検出工程と、前記検出された前記パイプの２つの外径点を端点とした内側の所定の領域を設定する領域設定工程と、前記ノイズ成分が除去された一次微分プロファイル、又は二次微分プロファイルのうちの前記設定された所定の領域に対応する一次微分プロファイルのゼロ交差点、若しくは前記二次微分プロファイルの最大値に基づいて前記パイプの内径点を検出する内径点検出工程と、を含むことを特徴としている。

本発明によれば、パイプの放射線透視像のうちのパイプを横断する方向の輝度プロファイルを使用してパイプの外径点と内径点を検出する場合に、パイプの外径点を検出する場合と内径点を検出する場合とで、適用する輝度プロファイルを異ならせ、特に内径点を検出する場合には、パイプの２つの外径点の内側の所定の領域に対応する輝度プロファイル（即ち、内径点の推定に関係しない情報が排除された輝度プロファイル）に基づいて内径点を検出するようにしたため、内径点の検出（推定）を精度よく行うことができ、これによりパイプ厚みを正確に計測することができる。

計測対象であるパイプのＸ線撮影の様子を示す図 本発明に係るパイプ厚み計測装置の実施の形態を示すブロック図 本発明に係るパイプ厚み計測装置によるパイプ厚み計測処理の第１の実施形態を示すフローチャート パイプの輝度プロファイルの抽出を説明するために用いた図 正規化したパイプの輝度プロファイルの一例を示すグラフ 一次微分プロファイルの一例を示すグラフ 二次微分プロファイルの一例を示すグラフ 正規化された輝度プロファイルの一例を示すグラフ 本発明に係るパイプ厚み計測装置によるパイプ厚み計測処理の第２の実施形態を示すフローチャート 本発明に係るパイプ厚み計測装置によるパイプ厚み計測処理の第３の実施形態を示すフローチャート ノイズ除去前の一次微分プロファイル（系列１）とノイズ除去された一次微分プロファイル（系列２）の一例を示すグラフ 本発明に係るパイプ厚み計測装置によるパイプ厚み計測処理の第４の実施形態を示すフローチャート 二次微分プロファイルの一例を示すグラフ 複数の評価画像の例を示す図 本パイプ厚み計測アルゴリズムの線分指定依存性を確認するために抽出した輝度プロファイルの取得方法を示す図 本パイプ厚み計測アルゴリズムの選択範囲依存性を確認するために抽出した輝度プロファイルの取得方法を示す図 本パイプ厚み計測アルゴリズムの位置依存性を確認するために抽出した輝度プロファイルの取得方法を示す図

以下、添付図面に従って本発明に係るパイプ厚み計測装置及び方法の実施の形態について説明する。

［パイプの放射線透視像の取得］
図１は計測対象であるパイプのＸ線撮影の様子を示す図である。尚、図１上では、短いパイプ１が図示されているが、各種の施設に配管されているパイプラインを模式的に示したものである。

図１に示すように、パイプ１に対してＸ線源２を十分に離れた位置に配置し、一方、パイプ１を挟んでＸ線源２と対向する位置にイメージングプレート（ＩＰ：輝尽性蛍光フィルム）３を配置する。尚、ＩＰ３は、パイプ１に近接して配置される。また、ＩＰ３は、平板型ＩＰに限らず、湾曲型ＩＰでもよい。更に、この実施形態では、ＩＰ３を使用しているが、Ｘ線フィルムを使用するようにしてもよい。

Ｘ線源２から照射されるＸ線は、パイプ１を透過してＩＰ３に入射し、ＩＰ３に入射線量に応じたエネルギ情報（Ｘ線画像情報）として蓄えられる。このＩＰ３に蓄えられたＸ線画像情報は、図２に示すＩＰ画像読取装置５０により読み取られ、パイプ厚み計測装置１０にパイプ１のＸ線透視像として取り込まれる。

［パイプ厚み計測装置］
図２は本発明に係るパイプ厚み計測装置１０の実施の形態を示すブロック図である。

このパイプ厚み計測装置１０は、主としてパーソナルコンピュータ（パソコン）から構成されており、各構成要素の動作を制御する中央処理装置（ＣＰＵ）１２と、装置の制御プログラムが格納されたり、プログラム実行時の作業領域となる主メモリ１４と、液晶ディスプレイ、ＣＲＴディスプレイ等のモニタ装置３０の表示を制御するグラフィックボード１６と、ネットワーク６０と接続される通信インターフェース（通信Ｉ／Ｆ）１８と、パソコンのオペレーティングシステム（ＯＳ）、本発明に係るパイプ厚み計測アルゴリズムを実現するソフトウェア、周辺機器のデバイスドライバ等が格納されるハードディスク装置２０と、ＣＤ−ＲＯＭドライブ２２と、キーボード３２のキー操作を検出して指示入力としてＣＰＵ１２に出力するキーボードコントローラ２４と、位置入力装置としてのマウス３４の状態を検出してモニタ装置３０上のマウスポインタの位置やマウス３４の状態等の信号をＣＰＵ１２に出力するマウスコントローラ２６と、外部インターフェース（外部Ｉ／Ｆ）２８とから構成されている。

ＩＰ画像読取装置５０は、図１に示したＩＰ３に蓄積されたＸ線画像情報を読み取り、デジタル画像としてパイプ厚み計測装置１０に取り込むために設けられたもので、外部Ｉ／Ｆ２８を介してパイプ厚み計測装置１０と接続されている。

尚、パイプの放射線透視像のデジタル画像は、上記ＩＰ画像読取装置５０から取得されるものに限らず、予めデジタル化されたパイプのＸ線透視像を、ネットワーク６０を介して取得したものでもよい。

パイプ厚み計測装置１０は、上記のようにして取り込んだデジタル化されたパイプ１のＸ線透視像を解析し、パイプ１の厚みを計測するが、その詳細については後述する。

＜第１の実施形態＞
図３は本発明に係るパイプ厚み計測装置１０によるパイプ厚み計測処理の第１の実施形態を示すフローチャートである。このパイプ厚み計測装置１０は、パイプ１のＸ線透視像からパイプ１の画像上における外径点及び内径点を精度よく推定することで、パイプ厚みを計測するもので、以下、図３にしたがってパイプ１の外径点及び内径点を推定する処理内容について説明する。

図３において、ＩＰ画像読取装置５０から取得されたパイプのＸ線透視像（二次元画像（２Ｄ画像）を入力し、図４に示すように２Ｄ画像の矩形の中央ラインの一次元（１Ｄ）の輝度プロファイルを抽出する（ステップＳ１０、Ｓ１２）。このオリジナルの輝度プロファイルは、パイプ１の外壁に対して直交する方向の座標位置（ピクセル位置）毎の輝度値（例えば、１６ビットの階調）である。

次に、上記抽出した輝度プロファイルに基づいて粗い外径点の推定を行う（ステップＳ２０）。

粗い外径点推定では、まず、オリジナルの輝度プロファイルを正規化する。具体的には、１６ビットのオリジナルの輝度プロファイルの最小値が０、最大値が２５５になるように正規化する（ステップＳ２１）。図５は０〜２５５に正規化したパイプ１の輝度プロファイルの一例を示すグラフである。

続いて、正規化した輝度プロファイルを微分し、導関数（一次微分プロファイル）を算出する（ステップＳ２２）。この一次微分プロファイルの算出は、隣接するピクセルの輝度値の差分を求めることにより行われる。図６は上記一次微分プロファイルの一例を示すグラフである。

次に、一次微分プロファイルからノイズ成分を除去する（ステップＳ２３）。このノイズ除去処理は、一次微分プロファイルをフーリエ変換して周波数成分ごとに分割し、ローパフフィルタ（ＬＰＦ）によりノイズを含む高周波成分を除去し、これを逆フーリエ変換することにより行う。

ノイズ除去された一次微分プロファイルを更に微分し、導関数（二次微分プロファイル）を算出する（ステップＳ２４）。図７は上記二次微分プロファイルの一例を示すグラフである。

続いて、閾値処理によりノイズ除去を行った後（ステップＳ２５）、ノイズ除去された二次微分プロファイルのゼロ交差点（ゼロクロスポイント）を検出し、そのゼロ交差点の周辺領域（ゼロ交差領域）を設定する（ステップＳ２６）。

そして、前記設定されたゼロ交差領域の二次微分プロファイルの複数のサンプリング点（例えば、５０個）のデータに基づいてゼロ交差領域の二次微分プロファイルを三次関数にて近似する。即ち、各サンプリング点からの自乗誤差が最小となる三次関数を求める。このようにして求めた三次関数のゼロ交差点の座標位置を、粗い外径点の位置と推定する（ステップＳ２７）。

上記粗い外径点推定で推定した外径点を基に該外径点の周辺領域を設定し、この周辺領域のオリジナルの輝度プロファイルを抽出する（ステップＳ３０）。

次に、上記抽出した輝度プロファイルに基づいて前述した粗い外径点推定と同様にして外径点（精密な外径点）の推定を行う（ステップＳ４０）。

尚、精密な外径点推定を行うためのステップＳ４１からＳ４７は、それぞれ粗い外径点推定を行うためのステップＳ２１からＳ２７に対応するものであるが、粗い外径点推定は、全範囲の輝度プロファイルを対象としているのに対し、精密な外径点推定は、粗い外径点の周辺領域の輝度プロファイルを対象としている点で相違する。

また、精密な外径点推定のステップＳ４５におけるノイズ除去処理は、粗い外径点推定のステップＳ２５におけるノイズ除去処理に比べてカットオフ周波数が高く設定されている点で相違する。これは、精密な外径点推定時には、粗い外径点の周辺の輝度プロファイルを使用するため（外径点推定に関係しない情報が排除されているため）、ノイズ除去を弱くするためである。

更に、精密な外径点推定のステップＳ４７における三次関数近似処理は、粗い外径点推定のステップＳ２７における三次関数近似に比べてサンプリング数が少なく設定されている点で相違する。これは、精密な外径点推定時には、粗い外径点の周辺領域のサンプリング数の少ない情報を使用することで、粗い外径点の周辺に対応する二次微分プロファイルに適した三次関数近似を求めるためである。

上記のようにして精密な外径点推定が行われると、全ての外径点推定の処理が完了したか否かが判別され（ステップＳ５０）、全ての外径点推定の処理が完了していない場合(「No」の場合)には、ステップＳ３０に遷移させ、別の粗い外径点推定及び精密な外径点推定を行わせ、全ての外径点推定の処理が完了した場合(「Yes」の場合)には、ステップＳ５２に遷移させる。

ステップＳ５２では、前段で推定された外径点を端点として輝度プロファイルをセクター分割する。例えば、パイプ１の外径点は２箇所存在するため、２つの外径点の内側の領域と、２つの外径点の外側の領域の３つの領域に分割することができる。

具体的には、推定された２つの外径点の中間の位置は、パイプ１の中心位置に対応する。このパイプ１の中心位置近傍における輝度プロファイの最大値を求め、図５に示すように最大値を閾値Ｔｈ１として、この閾値Ｔｈ１以下の輝度値を有する輝度プロファイルを抽出する。尚、上記閾値Ｔｈ１よりも小さく０よりも大きい閾値（例えば、図５の閾値Ｔｈ２）により輝度プロファイルを抽出するようにしてもよい。

次に、ステップＳ５２でセクター分割された輝度プロファイルを対象として、パイプ１の内径点推定を行う（ステップＳ６０）。

この内径点推定では、まず、セクター分割された輝度プロファイルを正規化する（ステ
ップＳ６１）。図８は正規化された輝度プロファイルの一例を示すグラフである。

続いて、正規化された輝度プロファイルの極小値を検出し、その極小値の周辺領域（周辺区間）を設定する（ステップＳ６２）。尚、パイプ１の内径点では、最もＸ線の吸収が大きくなるため、輝度プロファイルは内経点で極小値になる。

次に、前記設定された極小値の周辺領域の輝度プロファイルの複数のサンプリング点のデータに基づいて周辺領域の輝度プロファイルを三次関数にて近似し、その近似した三次関数の極小値の座標位置を内径点の位置と推定する（ステップＳ６３）。

上記のようにして内経点推定が行われると、全ての内経点推定の処理が完了したか否かが判別され（ステップＳ７０）、全ての内経点推定の処理が完了していない場合(「No」の場合)には、ステップＳ６０に遷移させ、別の内経点推定を行わせ、全ての内径点推定の処理が完了した場合(「Yes」の場合)には、本処理を終了させる。

上記のようにしてパイプ１の外径点推定及び内径点推定が終了すると、推定された外径点に対応する内径点との座標位置の差分（ピクセル数）が算出される。これらの外径点、内径点の座標位置、及び差分（パイプ厚みに相当）は、モニタ装置３０に出力され、又は図示しないプリンタによりプリントアウトされ、もしくはハードディスク装置２０等の記録メディアに記録される。

尚、１ピクセル当たりの実寸法に基づいてピクセル数からパイプ厚みを計算することができる。また、第１の実施形態では、パイプの外径点推定を、粗い外径点推定と精密な外径点推定の２段階で行うようにしたが、これに限らず、粗い外径点推定のみを行うようにしてもよい。

＜第２の実施形態＞
図９は本発明に係るパイプ厚み計測装置１０によるパイプ厚み計測処理の第２の実施形態を示すフローチャートであり、主として外径点推定に関して示している。

図９に示す第２の実施形態は、図３に示した第１の実施形態の外径点推定を行うステップＳ２０、Ｓ４０の代わりにステップＳ８０の処理を行う点で相違する。

この第２の実施形態の外径点推定では、ステップＳ１２により抽出された輝度プロファイルを正規化する（ステップＳ８１）。続いて、正規化された輝度プロファイルを微分し、導関数（一次微分プロファイル）を算出する（ステップＳ８２）。

次に、一次微分プロファイルからノイズ成分を除去する（ステップＳ８３）。ここまでの処理は、図３に示した第１の実施形態のステップＳ２１、Ｓ２２、及びＳ２３と同じである。

次に、ノイズ除去された一次微分プロファイルの最大値／最小値を算出する（ステップＳ８４）。即ち、輝度プロファイルは、パイプ１の外径点付近で最も急峻な輝度変化が生じるため、その一次微分プロファイルの最大値又は最小値を検出することは、外径点の位置を検出することになる。

尚、この最大値又は最小値を検出する際に、最大値の周辺領域の一次微分プロファイルの複数のサンプリング点のデータに基づいて周辺領域の一次微分プロファイルを三次関数にて近似し、その近似した三次関数の最大値又は最小値の座標位置を外径点の位置と推定することにより、より精度の高い外径点推定を行うことができる。

＜第３の実施形態＞
図１０は本発明に係るパイプ厚み計測装置１０によるパイプ厚み計測処理の第３の実施形態を示すフローチャートであり、主として内径点推定に関して示している。

図１０に示す第３の実施形態は、図３に示した第１の実施形態の内径点推定を行うステップＳ６０の代わりにステップＳ９０の処理を行う点で相違する。

この第３の実施形態の内径点推定では、ステップＳ５２によりセクター分割された輝度プロファイルを正規化する（ステップＳ９１）。続いて、正規化された輝度プロファイルを微分し、導関数（一次微分プロファイル）を算出し（ステップＳ９２）、この一次微分プロファイルからＬＰＦを使用してノイズ成分を除去する（ステップＳ９３）。

図１１はノイズ除去前の一次微分プロファイル（系列１）とノイズ除去された一次微分プロファイル（系列２）の一例を示すグラフである。

次に、ノイズ除去された一次微分プロファイルのゼロ交差点を検出する（ステップＳ９４）。このゼロ交差点の座標位置は、パイプ１１の内径点の位置と推定できる。

尚、ゼロ交差点の周辺領域（ゼロ交差領域）を設定し、ゼロ交差領域の一次微分プロファイルの複数のサンプリング点のデータに基づいてゼロ交差領域の一次微分プロファイルを三次関数にて近似し、この三次関数のゼロ交差点の座標位置を内径点の位置と推定することにより、更に精度の高い内径点推定を行うことができる。

＜第４の実施形態＞
図１２は本発明に係るパイプ厚み計測装置１０によるパイプ厚み計測処理の第４の実施形態を示すフローチャートであり、主として内径点推定に関して示している。

図１２に示す第４の実施形態は、図３に示した第１の実施形態の内径点推定を行うステップＳ６０の代わりにステップＳ１００の処理を行う点で相違する。

図１２に示す第４の実施形態のステップＳ１０１からＳ１０３の処理は、図１０に示した第３の実施形態のステップＳ９１からＳ９３の処理と同じため、その詳細な説明は省略する。

第４の実施形態のステップＳ１０４では、ステップＳ１０３により処理されたノイズ除去後の一次微分プロファイルを更に微分し、導関数（二次微分プロファイル）を算出する。図１３は上記二次微分プロファイルの一例を示すグラフである。

続いて、上記二次微分プロファイルの極大値を検出する（ステップＳ１０５）。この極大値となる座標位置は、パイプ１１の内径点の位置と推定できる。

尚、極大値の周辺領域を設定し、この周辺領域の二次微分プロファイルの複数のサンプリング点のデータに基づいて周辺領域の二次微分プロファイルを三次関数にて近似し、この三次関数の極大値の座標位置を内径点の位置と推定することにより、更に精度の高い内径点推定を行うことができる。

［実施例］
図１４（Ａ）〜（Ｄ）に示す評価画像０〜３を使用し、第１の実施形態のパイプ厚み計測方法による性能評価を行った。

各評価画像０〜３及び計測した領域（領域(1)〜(8)）の関係を、［表１］に示す。

本パイプ厚み計測アルゴリズムの性能を、安定性の観点で計るべく、以下の実験を行った。以下に実験結果を合わせて示す。

（１）線分指定依存性
計測ラインは、線分の開始点座標及び終了点座標によって指定する。ここでは、図１５に示すように、開始点座標を固定し、終了点座標をパイプの壁面に平行な方向に移動させ、各候補点（外径点及び内径点）及び厚みの変化を観察した。

下記の［表２］〜［表５］に計測結果を示す。

上記［表２］〜［表５］に示すようにパイプの粗い外径点推定（global推定）及びglobal+local推定（精密な外径推定）の場合のいずれにおいても安定した推定結果が得られた。

しかし、global推定の場合において、一部に大きな誤差を招くケースが見られた。

（２）選択範囲依存性
計測ラインは、線分の開始点座標及び終了点座標によって指定する。ここでは、図１６に示す開始点座標を固定し、終了点座標をパイプの断面に平行な方向に移動させ、各候補点、厚みの変化及び選択範囲依存性について観察した。

尚、図１６中の矢印は、（ｙ座標が同一であるため）本来重なり合っているが、分かりやすさのために、敢えてｙ座標をずらして表記している。

下記の［表６］に計測結果を示す。

［表６］に示すように、global推定における計測結果のバラツキが、global+local推定においては改善されていることが確認できる。

（３）位置依存性
計測ラインは、線分の開始点座標及び終了点座標によって指定する。ここでは、図１７に示すように開始点座標及び終了点座標を共に、パイプ壁面に平行な方向に移動させ、各候補点、厚みの変化及び測定位置依存性について観察した。

下記の［表７］〜［表１０］に計測結果を示す。

線分指定依存性試験と同様、global推定及びglobal+local推定の場合のいずれにおいても安定した推定結果が示されたが、global推定の場合において一部に大きな誤差を招くケースが見られた。

また、試験の過程にてノイジーな画像に対応するため、外径点検出時のLPF処理においてカットオフ周波数を当初の50Hzから30Hzに変更している。

［その他］
本発明は第１の実施形態から第４の実施形態を適宜組み合わせて構成するようにしてもよい。また、第１の実施の形態等では、各種プロファイルを近似するための関数として三次関数を使用するようにしたが、本発明はこれに限定されず、例えば、二次関数を使用してもよい。

また、本発明は上述した実施の形態に限定されず、本発明の精神を逸脱しない範囲で種々の変形が可能であることは言うまでもない。

１…パイプ、２…Ｘ線源、３…イメージングプレート（ＩＰ）、１０…パイプ厚み計測装置、１２…中央処理装置（ＣＰＵ）、１４…主メモリ、１８…通信インターフェース、２０…ハードディスク装置、２８…外部インターフェース、３０…モニタ装置、３２…キーボード、３４…マウス、５０…ＩＰ画像読取装置

Claims (14)

1. 計測対象のパイプの放射線透視像のうちの前記パイプを横断する方向の輝度プロファイルを取得する輝度プロファイル取得手段と、
   前記輝度プロファイル取得手段により取得された輝度プロファイルを一次微分した一次微分プロファイル、又は二次微分した二次微分プロファイルである導関数プロファイルを算出する導関数プロファイル算出手段と、
   前記導関数プロファイル算出手段により算出された導関数プロファイルからノイズ成分を除去するノイズ除去手段と、
   前記ノイズ成分が除去された導関数プロファイルに基づいて前記パイプの外径点を検出する外径点検出手段と、
   前記外径点検出手段により検出された前記パイプの２つの外径点を端点とした内側の所定の領域を設定する領域設定手段と、
   前記導関数プロファイル算出手段により算出された導関数プロファイルのうちの前記設定された所定の領域に対応する導関数プロファイルに基づいて前記パイプの内径点を検出する内径点検出手段と、
   を備えたことを特徴とするパイプ厚み計測装置。
2. 前記導関数プロファイル算出手段は、前記輝度プロファイル取得手段により取得された輝度プロファイルを一次微分した一次微分の導関数プロファイルを算出し、
   前記ノイズ除去手段は、前記算出された一次微分の導関数プロファイルからノイズ成分を除去し、
   前記外径点検出手段は、前記ノイズ成分が除去された一次微分の導関数プロファイルの最大値又は最小値に基づいて前記外径点を検出することを特徴とする請求項１に記載のパイプ厚み計測装置。
3. 前記導関数プロファイル算出手段は、前記輝度プロファイル取得手段により取得された輝度プロファイルを一次微分した一次微分の導関数プロファイルを算出し、
   前記ノイズ除去手段は、前記算出された一次微分の導関数プロファイルからノイズ成分を除去し、
   前記導関数プロファイル算出手段は、前記ノイズ成分が除去された一次微分の導関数プロファイルを微分して二次微分した二次微分の導関数プロファイルを更に算出し、
   前記外径点検出手段は、前記算出された二次微分の導関数プロファイルのゼロ交差点に基づいて前記外径点を検出することを特徴とする請求項１に記載のパイプ厚み計測装置。
4. 前記輝度プロファイル取得手段により取得された輝度プロファイルを正規化する正規化手段を備え、
   前記導関数プロファイル算出手段は、前記正規化された輝度プロファイルを一次微分した一次微分の導関数プロファイルを算出し、
   前記ノイズ除去手段は、前記一次微分の導関数プロファイルからノイズ成分を除去し、
   前記導関数プロファイル算出手段は、前記ノイズ成分が除去された一次微分の導関数プロファイルを微分して二次微分の導関数プロファイルを更に算出し、
   前記外径点検出手段は、
   前記算出された二次微分の導関数プロファイルのゼロ交差点を検出し、該ゼロ交差点の周辺のゼロ交差領域を設定するゼロ交差領域設定手段と、
   前記設定されたゼロ交差領域の二次微分の導関数プロファイルを所定の関数で近似する近似曲線を算出する近似曲線算出手段と、
   前記算出した近似曲線のゼロ交差点に基づいて前記外径点を検出する検出手段と、
   を有することを特徴とする請求項１に記載のパイプ厚み計測装置。
5. 計測対象のパイプの放射線透視像のうちの前記パイプを横断する方向の輝度プロファイルを取得する輝度プロファイル取得手段と、
   前記取得した輝度プロファイルに基づいて前記パイプの外径点を検出する外径点検出手段と、
   前記外径点検出手段により検出された前記パイプの２つの外径点の内側の所定の領域を設定する領域設定手段と、
   前記輝度プロファイル取得手段により取得された輝度プロファイルのうちの前記設定された所定の領域に対応する輝度プロファイルに基づいて前記パイプの内径点を検出する内径点検出手段と、を備え、
   前記外径点検出手段は、
   前記輝度プロファイル取得手段により取得された輝度プロファイルを正規化する第１の正規化手段と、
   前記正規化された輝度プロファイルを一次微分した一次微分プロファイルを算出する第１の一次微分プロファイル算出手段と、
   前記一次微分プロファイルからノイズ成分を除去する第１のノイズ除去手段と、
   前記ノイズ成分が除去された一次微分プロファイルを微分して二次微分プロファイルを算出する第１の二次微分プロファイル算出手段と、
   前記算出された二次微分プロファイルのゼロ交差点を検出し、該ゼロ交差点の周辺のゼロ交差領域を設定する第１のゼロ交差領域設定手段と、
   前記設定されたゼロ交差領域の二次微分プロファイルを所定の関数で近似する第１の近似曲線を算出する第１の近似曲線算出手段と、
   前記算出した近似曲線のゼロ交差点に基づいて前記パイプの粗い外径点を検出する第１の検出手段と、
   前記輝度プロファイル取得手段により取得された輝度プロファイルのうちの前記検出された粗い外径点の周辺の輝度プロファイルを抽出する抽出手段と、
   前記抽出された輝度プロファイルを正規化する第２の正規化手段と、
   前記正規化された輝度プロファイルを一次微分した一次微分プロファイルを算出する第２の一次微分プロファイル算出手段と、
   前記一次微分プロファイルからノイズ成分を除去する第２のノイズ除去手段と、
   前記ノイズ成分が除去された一次微分プロファイルを微分して二次微分プロファイルを算出する第２の二次微分プロファイル算出手段と、
   前記算出された二次微分プロファイルのゼロ交差点を検出し、該ゼロ交差点の周辺のゼロ交差領域を設定する第２のゼロ交差領域設定手段と、
   前記設定されたゼロ交差領域の二次微分プロファイルを所定の関数で近似する第２の近似曲線を算出する第２の近似曲線算出手段と、
   前記算出した近似曲線のゼロ交差点に基づいて前記パイプの精密な外径点を検出する第２の検出手段と、を有する請求項１に記載のパイプ厚み計測装置。
6. 前記第２のノイズ除去手段は、前記第１のノイズ除去手段よりもカットオフ周波数が高いことを特徴とする請求項５に記載のパイプ厚み計測装置。
7. 前記第１の近似曲線算出手段及び第２の近似曲線算出手段は、それぞれ対応する二次微分の導関数プロファイルから所定のサンプリング数のデータを用いて前記第１の近似曲線及び第２の近似曲線を算出し、前記第２の近似曲線算出手段は、前記第１の近似曲線算出手段よりもサンプリング数が少ないことを特徴とする請求項５又は６に記載のパイプ厚み計測装置。
8. 前記内径点検出手段は、
   前記領域設定手段により設定された所定の領域に対応する輝度プロファイルの極小値を含む所定の区間を抽出する抽出手段と、
   前記抽出された区間の輝度プロファイルを所定の関数で近似する近似曲線を算出する近似曲線算出手段と、
   前記算出した近似曲線の極小値に基づいて前記パイプの内径点を検出する検出手段と、
   を有することを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載のパイプ厚み計測装置。
9. 前記内径点検出手段は、
   前記領域設定手段により設定された所定の領域に対応する輝度プロファイルを正規化する正規化手段と、
   前記正規化された輝度プロファイルの極小値を含む所定の区間を抽出する抽出手段と、
   前記抽出された区間の輝度プロファイルを所定の関数で近似する近似曲線を算出する近似曲線算出手段と、
   前記算出した近似曲線の極小値に基づいて前記パイプの内径点を検出する検出手段と、
   を有することを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載のパイプ厚み計測装置。
10. 前記内径点検出手段は、
    前記領域設定手段により設定された所定の領域に対応する輝度プロファイルを正規化する正規化手段と、
    前記正規化された輝度プロファイルを一次微分した一次微分の導関数プロファイルを算出する一次微分プロファイル算出手段と、
    前記一次微分の導関数プロファイルからノイズ成分を除去する前記ノイズ除去手段と、
    前記ノイズ成分が除去された一次微分の導関数プロファイルのゼロ交差点を含む所定の区間を抽出する抽出手段と、
    前記抽出された区間の一次微分の導関数プロファイルを所定の関数で近似する近似曲線を算出する近似曲線算出手段と、
    前記算出した近似曲線のゼロ交差点に基づいて前記パイプの内径点を検出する検出手段と、
    を有することを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載のパイプ厚み計測装置。
11. 前記内径点検出手段は、
    前記領域設定手段により設定された所定の領域に対応する輝度プロファイルを正規化する正規化手段と、
    前記正規化された輝度プロファイルを一次微分した一次微分の導関数プロファイルを算出する一次微分プロファイル算出手段と、
    前記一次微分プロファイルからノイズ成分を除去する前記ノイズ除去手段と、
    前記ノイズ成分が除去された一次微分の導関数プロファイルを微分して二次微分の導関数プロファイルを算出する二次微分プロファイル算出手段と、
    前記算出された二次微分の導関数プロファイルの極大値を含む所定の区間を抽出する抽出手段と、
    前記抽出された区間の二次微分の導関数プロファイルを所定の関数で近似する近似曲線を算出する近似曲線算出手段と、
    前記算出した近似曲線の極大値に基づいて前記パイプの内径点を検出する検出手段と、
    を有することを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載のパイプ厚み計測装置。
12. 前記所定の関数は、二次関数又は三次関数であることを特徴とする請求項４から１１のいずれかに記載のパイプ厚み計測装置。
13. 前記外径点検出手段により検出された前記パイプの外径点と、前記内径点検出手段により検出された前記パイプの内径点であって、前記外径点に対応する内径点との差分に基づいて前記パイプ厚みを計測する手段と、
    前記計測結果を出力する出力手段と、
    を備えたことを特徴とする請求項１から１２のいずれかに記載のパイプ厚み計測装置。
14. 計測対象のパイプの放射線透視像のうちの前記パイプを横断する方向の輝度プロファイルを取得する輝度プロファイル取得工程と、
    前記取得した輝度プロファイルを一次微分した一次微分プロファイル、又は二次微分した二次微分プロファイルを算出する工程と、
    前記一次微分プロファイル、又は二次微分プロファイルからノイズ成分を除去する工程と、
    前記ノイズ成分が除去された一次微分プロファイルの最大値又は最小値、若しくは前記二次微分プロファイルのゼロ交差点に基づいて前記パイプの外径点を検出する外径点検出工程と、
    前記検出された前記パイプの２つの外径点を端点とした内側の所定の領域を設定する領域設定工程と、
    前記ノイズ成分が除去された一次微分プロファイル、又は二次微分プロファイルのうちの前記設定された所定の領域に対応する一次微分プロファイルのゼロ交差点、若しくは前記二次微分プロファイルの最大値に基づいて前記パイプの内径点を検出する内径点検出工程と、
    を含むことを特徴とするパイプ厚み計測方法。