JP7447906B2 - 表面異常検知装置、システム、方法、及びプログラム - Google Patents
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Description
構造物の表面の複数の点の位置情報に基づいて前記構造物を複数のクラスタに分類する分類手段と、
前記クラスタのうち2つ以上を結合してクラスタグループを作成する結合手段と、
前記クラスタグループの表面の複数の点における反射輝度値の分布に基づいて前記クラスタグループの反射輝度正常値を決定する決定手段と、
前記反射輝度正常値と前記クラスタグループの表面の複数の点のそれぞれの前記反射輝度値との差に基づいて前記クラスタグループの表面の異常箇所を特定する特定手段と、
を備える。
クラスタグループの表面の複数の点における反射輝度値を取得する測定装置と、
表面異常検知装置と、を備え、
前記表面異常検知装置は、
構造物の表面の複数の点の位置情報に基づいて前記構造物を複数のクラスタに分類する分類手段と、
前記クラスタのうち2つ以上を結合して前記クラスタグループを作成する結合手段と、
前記クラスタグループの表面の複数の点における前記反射輝度値の分布に基づいて前記クラスタグループの反射輝度正常値を決定する決定手段と、
前記反射輝度正常値と前記クラスタグループの表面の複数の点のそれぞれの前記反射輝度値との差に基づいて前記クラスタグループの表面の異常箇所を特定する特定手段と、を有し、
前記表面異常検知装置は、前記クラスタグループの表面の前記異常箇所を特定する。
構造物の表面の複数の点の位置情報に基づいて前記構造物を複数のクラスタに分類することと、
前記クラスタのうち2つ以上を結合してクラスタグループを作成することと、
前記クラスタグループの表面の複数の点における反射輝度値の分布に基づいて前記クラスタグループの反射輝度正常値を決定することと、
前記反射輝度正常値と前記クラスタグループの表面の複数の点のそれぞれの前記反射輝度値との差に基づいて前記クラスタグループの表面の異常箇所を特定することと、
を備える。
構造物の表面の複数の点の位置情報に基づいて前記構造物を複数のクラスタに分類することと、
前記クラスタのうち2つ以上を結合してクラスタグループを作成することと、
前記クラスタグループの表面の複数の点における反射輝度値の分布に基づいて前記クラスタグループの反射輝度正常値を決定することと、
前記反射輝度正常値と前記クラスタグループの表面の複数の点のそれぞれの前記反射輝度値との差に基づいて前記クラスタグループの表面の異常箇所を特定することと、
をコンピュータに実行させるプログラムが格納される。
実施の形態1に係る表面異常検知装置とシステムの概要を説明する。
図1は、実施の形態1に係る表面異常検知装置を例示するブロック図である。
図2は、実施の形態1に係るシステムを例示するブロック図である。
図3は、構造物を例示する模式図である。
図4は、クラスタを例示する模式図である。
図5は、クラスタの反射輝度分布を例示するグラフである。
図5の横軸は反射輝度を示し、縦軸は度数を示す。
図6は、クラスタグループの反射輝度分布を例示するグラフである。
図6の横軸は反射輝度を示し、縦軸は度数を示す。
図7は、実施の形態1に係る表面異常検知装置の動作を例示するフローチャートである。
図8は、実施の形態2に係るレーザ入射角度を例示する図である。
L1∝(L/cos(A21)) (1)
従って、数式1に基づいて、各点の反射輝度値をレーザ入射角度A21に応じて補正する。
図10は、実施の形態3に係るレーザ入射角度に基づいたクラスタグループのさらなる分類を例示する図である。
図10に示す点群PC31は、構造物の円筒状の構成要素の表面の点群である。
図11は、実施の形態3に係る表面異常検知装置の動作を例示するフローチャートである。
図12は、補完点が無い場合のクラスタグループを例示する模式図である。
図13は、補完点が有る場合のクラスタグループを例示する模式図である。
図15は、実施の形態4に変形例に係る表面異常検知装置の動作を例示するフローチャートである。
(付記1)
構造物の表面の複数の点の位置情報に基づいて前記構造物を複数のクラスタに分類する分類手段と、
前記クラスタのうち2つ以上を結合してクラスタグループを作成する結合手段と、
前記クラスタグループの表面の複数の点における反射輝度値の分布に基づいて前記クラスタグループの反射輝度正常値を決定する決定手段と、
前記反射輝度正常値と前記クラスタグループの表面の複数の点のそれぞれの前記反射輝度値との差に基づいて前記クラスタグループの表面の異常箇所を特定する特定手段と、
を備える表面異常検知装置。
(付記2)
前記特定手段は、前記クラスタグループの表面の複数の点のうち、前記反射輝度値と前記反射輝度正常値との差が閾値を上回る所定の点を前記異常箇所として特定する、
付記1に記載の表面異常検知装置。
(付記3)
前記結合手段は、前記クラスタグループが前記構造物を構成する構成要素に含まれる場合、前記クラスタを結合する、
付記1又は2に記載の表面異常検知装置。
(付記4)
前記結合手段は、前記クラスタの表面の複数の点の数が所定数以下の小クラスタと、前記小クラスタに隣接する隣接クラスタと、を結合して前記クラスタグループを作成する、
付記1又は2に記載の表面異常検知装置。
(付記5)
前記決定手段は、前記クラスタグループの前記反射輝度値の分布のうち、頻度が最大の前記反射輝度値を前記反射輝度正常値として決定する、
付記1から4のいずれか1つに記載の表面異常検知装置。
(付記6)
前記決定手段は、
前記クラスタグループの前記反射輝度値の分布のうち、分散が最小である最小分散クラスタを特定し、
前記最小分散クラスタの前記反射輝度値の分布のうち、頻度が最大の前記反射輝度値を前記反射輝度正常値として決定する、
付記1から4のいずれか1つに記載の表面異常検知装置。
(付記7)
前記クラスタグループの表面の複数の点の1つである測距点におけるレーザ入射角度は、前記クラスタグループの前記測距点と自装置とを結んだ方向と、前記クラスタグループの前記測距点における垂線の方向と、に基づいて算出され、
前記クラスタグループの前記測距点における前記反射輝度値は、前記レーザ入射角度に基づいて補正される、
付記1から6のいずれか1つに記載の表面異常検知装置。
(付記8)
前記クラスタグループの表面の複数の点の1つである測距点におけるレーザ入射角度は、前記クラスタグループの前記測距点と自装置とを結んだ方向と、前記クラスタグループの前記測距点における垂線の方向と、に基づいて算出され、
前記分類手段は、前記レーザ入射角度に基づいて前記クラスタグループをサブクラスタグループにさらに分類し、
前記決定手段は、前記サブクラスタグループの表面の複数の点における反射輝度値の分布に基づいて前記サブクラスタグループの反射輝度正常値を決定し、
前記特定手段は、前記サブクラスタグループの反射輝度正常値と、前記サブクラスタグループの表面の複数の点のそれぞれの反射輝度値と、の差に基づいて前記サブクラスタグループの表面の異常箇所を特定する、
付記1から7のいずれか1つに記載の表面異常検知装置。
(付記9)
前記クラスタグループのうちの1つの前記クラスタである第1クラスタと、前記第1クラスタに最も近い第2クラスタと、の間を補完する複数の補完点を算出し、表面に前記複数の補完点を有する補完クラスタを作成する補完手段をさらに備え、
前記結合手段は、前記クラスタグループと前記補完クラスタとを結合して補完クラスタグループを作成し、
前記補完点における垂線の方向は、前記補完点の周囲の複数の前記測距点における垂線の方向に基づいて推定され、
前記クラスタグループの代わりに前記補完クラスタグループが使用されて前記構造物の前記異常箇所が特定される、
付記7又は8に記載の表面異常検知装置。
(付記10)
前記第1クラスタの前記第2クラスタに近い方の一端部の第1測距点における垂線の方向は、前記第1測距点に最も近い前記補完点における垂線の方向と同じ方向とし、
前記第2クラスタの前記第1クラスタに近い方の一端部の第2測距点における垂線の方向は、前記第2測距点に最も近い前記補完点における垂線の方向と同じ方向とする、
付記9に記載の表面異常検知装置。
(付記11)
前記補完点における垂線の方向は、前記補完点の周囲の複数の前記測距点における垂線の方向を平均して推定される、
付記9又は10に記載の表面異常検知装置。
(付記12)
前記クラスタグループの表面の複数の点における前記反射輝度値を取得する測定装置と、
付記1から11のいずれか1つに記載の表面異常検知装置と、を備え、
前記表面異常検知装置は、前記クラスタグループの表面の前記異常箇所を特定する、
システム。
(付記13)
構造物の表面の複数の点の位置情報に基づいて前記構造物を複数のクラスタに分類することと、
前記クラスタのうち2つ以上を結合してクラスタグループを作成することと、
前記クラスタグループの表面の複数の点における反射輝度値の分布に基づいて前記クラスタグループの反射輝度正常値を決定することと、
前記反射輝度正常値と前記クラスタグループの表面の複数の点のそれぞれの前記反射輝度値との差に基づいて前記クラスタグループの表面の異常箇所を特定することと、
を備える方法。
(付記14)
構造物の表面の複数の点の位置情報に基づいて前記構造物を複数のクラスタに分類することと、
前記クラスタのうち2つ以上を結合してクラスタグループを作成することと、
前記クラスタグループの表面の複数の点における反射輝度値の分布に基づいて前記クラスタグループの反射輝度正常値を決定することと、
前記反射輝度正常値と前記クラスタグループの表面の複数の点のそれぞれの前記反射輝度値との差に基づいて前記クラスタグループの表面の異常箇所を特定することと、
をコンピュータに実行させるプログラムが格納される非一時的なコンピュータ可読媒体。
11、21、31、41: 表面異常検知装置
111:分類手段
112:結合手段
113:決定手段
114:特定手段
12:反射輝度測定装置
E11、F11:構成要素
C11a、C11b:クラスタ
C11a1、C11b1:一端部
C11c:補完クラスタ
Cg11:クラスタグループ
Cgc11:補完クラスタグループ
SCg31、SCg32:サブクラスタグループ
PC21、PC21a、PC31:点群
R21:3次元領域
P11、P12、P21:測距点
A21:レーザ入射角度
B21:レーザ入射方向
Np11、Nq11、N21:垂線
L:測定値
L1:補正値
B、C、D:部分
Claims (9)
- 構造物の表面の複数の点の位置情報に基づいて前記構造物を複数のクラスタに分類する分類手段と、
前記クラスタのうち2つ以上を結合してクラスタグループを作成する結合手段と、
前記クラスタグループの表面の複数の点における反射輝度値の分布に基づいて前記クラスタグループの反射輝度正常値を決定する決定手段と、
前記反射輝度正常値と前記クラスタグループの表面の複数の点のそれぞれの前記反射輝度値との差に基づいて前記クラスタグループの表面の異常箇所を特定する特定手段と、
前記クラスタグループのうちの1つの前記クラスタである第1クラスタと、前記第1クラスタに最も距離が近い第2クラスタと、の間を補完する複数の補完点を算出し、表面に前記複数の補完点を有する補完クラスタを作成する補完手段と、
を備え、
前記クラスタグループの表面の複数の点の1つである測距点におけるレーザ入射角度は、前記クラスタグループの前記測距点と自装置とを結んだ方向と、前記クラスタグループの前記測距点における垂線の方向と、に基づいて算出され、
前記クラスタグループの前記測距点における前記反射輝度値は、前記レーザ入射角度に基づいて補正され、
前記結合手段は、前記クラスタグループと前記補完クラスタとを結合して補完クラスタグループを作成し、
前記補完点における垂線の方向は、前記補完点の周囲の複数の前記測距点における垂線の方向に基づいて推定され、
前記クラスタグループの代わりに前記補完クラスタグループが使用されて前記構造物の前記異常箇所が特定される、
表面異常検知装置。 - 前記特定手段は、前記クラスタグループの表面の複数の点のうち、前記反射輝度値と前記反射輝度正常値との差が閾値を上回る所定の点を前記異常箇所として特定する、
請求項1に記載の表面異常検知装置。 - 前記結合手段は、前記クラスタグループが前記構造物を構成する構成要素に含まれる場合、前記クラスタを結合する、
請求項1又は2に記載の表面異常検知装置。 - 前記決定手段は、
前記クラスタグループの前記反射輝度値の分布のうち、分散が最小である最小分散クラスタを特定し、
前記最小分散クラスタの前記反射輝度値の分布のうち、頻度が最大の前記反射輝度値を前記反射輝度正常値として決定する、
請求項1から3のいずれか1つに記載の表面異常検知装置。 - 前記分類手段は、前記レーザ入射角度に基づいて前記クラスタグループをサブクラスタグループにさらに分類し、
前記決定手段は、前記サブクラスタグループの表面の複数の点における反射輝度値の分布に基づいて前記サブクラスタグループの反射輝度正常値を決定し、
前記特定手段は、前記サブクラスタグループの反射輝度正常値と、前記サブクラスタグループの表面の複数の点のそれぞれの反射輝度値と、の差に基づいて前記サブクラスタグループの表面の前記異常箇所を特定する、
請求項1から4のいずれか1つに記載の表面異常検知装置。 - 前記第1クラスタの前記第2クラスタに近い方の一端部の第1測距点における垂線の方向は、前記第1測距点に最も近い前記補完点における垂線の方向と同じ方向とし、
前記第2クラスタの前記第1クラスタに近い方の一端部の第2測距点における垂線の方向は、前記第2測距点に最も近い前記補完点における垂線の方向と同じ方向とする、
請求項1から5のいずれか1つに記載の表面異常検知装置。 - 前記クラスタグループの表面の複数の点における前記反射輝度値を取得する測定装置と、
請求項1から6のいずれか1つに記載の表面異常検知装置と、を備え、
前記表面異常検知装置は、前記クラスタグループの表面の前記異常箇所を特定する、
システム。 - 構造物の表面の複数の点の位置情報に基づいて前記構造物を複数のクラスタに分類することと、
前記クラスタのうち2つ以上を結合してクラスタグループを作成することと、
前記クラスタグループの表面の複数の点における反射輝度値の分布に基づいて前記クラスタグループの反射輝度正常値を決定することと、
前記反射輝度正常値と前記クラスタグループの表面の複数の点のそれぞれの前記反射輝度値との差に基づいて前記クラスタグループの表面の異常箇所を特定することと、
前記クラスタグループのうちの1つの前記クラスタである第1クラスタと、前記第1クラスタに最も距離が近い第2クラスタと、の間を補完する複数の補完点を算出し、表面に前記複数の補完点を有する補完クラスタを作成することと、
を備え、
前記クラスタグループの表面の複数の点の1つである測距点におけるレーザ入射角度は、前記クラスタグループの前記測距点と自装置とを結んだ方向と、前記クラスタグループの前記測距点における垂線の方向と、に基づいて算出され、
前記クラスタグループの前記測距点における前記反射輝度値は、前記レーザ入射角度に基づいて補正され、
前記クラスタグループの作成では、前記クラスタグループと前記補完クラスタとを結合して補完クラスタグループを作成し、
前記補完点における垂線の方向は、前記補完点の周囲の複数の前記測距点における垂線の方向に基づいて推定され、
前記クラスタグループの代わりに前記補完クラスタグループが使用されて前記構造物の前記異常箇所が特定される、
方法。 - 構造物の表面の複数の点の位置情報に基づいて前記構造物を複数のクラスタに分類することと、
前記クラスタのうち2つ以上を結合してクラスタグループを作成することと、
前記クラスタグループの表面の複数の点における反射輝度値の分布に基づいて前記クラスタグループの反射輝度正常値を決定することと、
前記反射輝度正常値と前記クラスタグループの表面の複数の点のそれぞれの前記反射輝度値との差に基づいて前記クラスタグループの表面の異常箇所を特定することと、
前記クラスタグループのうちの1つの前記クラスタである第1クラスタと、前記第1クラスタに最も距離が近い第2クラスタと、の間を補完する複数の補完点を算出し、表面に前記複数の補完点を有する補完クラスタを作成することと、
をコンピュータに実行させ、
前記クラスタグループの表面の複数の点の1つである測距点におけるレーザ入射角度は、前記クラスタグループの前記測距点と自装置とを結んだ方向と、前記クラスタグループの前記測距点における垂線の方向と、に基づいて算出され、
前記クラスタグループの前記測距点における前記反射輝度値は、前記レーザ入射角度に基づいて補正され、
前記クラスタグループの作成では、前記クラスタグループと前記補完クラスタとを結合して補完クラスタグループを作成し、
前記補完点における垂線の方向は、前記補完点の周囲の複数の前記測距点における垂線の方向に基づいて推定され、
前記クラスタグループの代わりに前記補完クラスタグループが使用されて前記構造物の前記異常箇所が特定される、
プログラム。
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