(57)【要約】  画像情報のみを用いて、対象物への照明の照射角度を最適に設定することができる水中検査装置を提供することにある。  照明ユニット２０は、検査対象物である原子炉１の内壁面に対し、照射する光の角度を上下方向および左右方向に調整する関節を有する。画像処理手段３１は、カメラ２２により撮影された画像から検査対象物の表面の色調を示す画像パラメータを算出する。照明判定手段３０Ａは、画像パラメータを用いて照明状態を評価する。照明制御手段３０Ｂは、照明判定手段３０Ａからの判定結果を用いて、照明ユニットにおける照明角を制御する。
2013038550.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮像手段により撮影された検査対象物の表面の画像を表示手段に表示する水中検査装置であって、
前記検査対象物に対し、照射する光の角度を上下方向および左右方向に調整する関節を有する照明手段と、
前記撮像手段により撮影された画像から前記検査対象物の表面の色調を示す画像パラメータを算出する画像処理手段と、
前記画像パラメータを用いて照明状態を評価する照明判定手段と、
前記照明判定手段からの判定結果を用いて、前記照明手段における照明角を制御する照明制御手段とを備えることを特徴とする水中検査装置。
【請求項２】
請求項１記載の水中検査装置において、
前記画像パラメータは、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）、ＨＳＶ変換後の明度信号（Ｖ）、若しくはＹＩＱ変換後の変換後の輝度信号（Ｙ）、若しくはＨＬＳ変換後の輝度信号（Ｌ）、のいずれかに前記当する量であることを特徴とする水中検査装置。
【請求項３】
請求項１記載の水中検査装置において、さらに、
前記撮像手段により撮影された画像から欠陥の有無を判定する欠陥判定手段を備えることを特徴とする水中検査装置。
【請求項４】
請求項３記載の水中検査装置において、
前記欠陥判定手段は、前記画像パラメータの値と予め設定した閾値を比較し、欠陥の有無を判定することを特徴とする水中検査装置。
【請求項５】
請求項１記載の水中検査装置において、
前記画像パラメータを用いて前記撮像手段の焦点を合わせる焦点制御手段を備えることを特徴とする水中検査装置。
【請求項６】
請求項１記載の水中検査装置において、
前記水中検査装置は、３次元的な泳動を可能にするとともに前記撮像手段を搭載した検査用ビークルを備え、
さらに、前記画像パラメータを用いて前記撮像手段の振動を抑制する振動抑制手段を備えることを特徴とする水中検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水中検査装置に係り、特に、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点検する際に用いるに好適な水中検査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、原子炉内の欠陥等を検査する際には、最初に、超音波探傷装置を用いて、原子炉の欠陥の有無が検査される。欠陥（割れ（クラック）等）は、一般に原子炉の溶接部に集中するため、これらの箇所を中心に、欠陥の有無が確認される。欠陥が見つかると、その形状等を目視検査する。その際、欠陥の箇所が、原子炉内の場合、原子炉内には水が満たされているため、水中検査装置を原子炉内に投入し、超音波探傷装置によって欠陥が検出された位置における原子炉の内壁面を、水中検査装置の撮影装置によって撮影した画像を用いて、検査員が目視点検する。【０００３】
ここで、撮影装置を用いて、検査対象物の表面状態を検査する装置に関し、照明装置を撮影装置に同期させて移動させるものが知られている（例えば、特許文献１参照）。【０００４】
また、原子力発電プラントの機器を対象とした検査装置に関し、画質を改善し検査効率を向上させるものが知られている（例えば、特許文献２参照）。【０００５】
一方、原子炉内の検査用撮像装置に関し、照明とカメラを安定して操作するものが知られている（例えば、特許文献３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９−３６７０５号公報
【特許文献２】特開２００９−１０３６８２号公報
【特許文献３】特開２００３−１８５７８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ここで、特許文献１の装置は、撮像装置と照明の位置関係を、手動により変更できる構成である。しかしながら、本発明で対象としている水中検査装置は、対象箇所の状態により、検査員の主観によらず、照明の最適角度を決定する必要がある。すなわち、割れ（クラック）のように原子炉容器の内壁面に開口している欠陥の場合、その欠陥に照明からの光を照射する角度によって、欠陥の見え方が異なり、撮像する際には、最適の照射角度で照明からの光を照射する必要がある。【０００８】
特許文献２および特許文献３に記載の装置は、撮像装置と照明の位置関係を固定して用いるため、照明の最適角度を決定する用途では使用できないものである。【０００９】
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、対象物への照明の照射角度を最適に設定することができる水中検査装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
（１）上記目的を達成するために、本発明は、撮像手段により撮影された検査対象物の表面の画像を表示手段に表示する水中検査装置であって、前記検査対象物に対し、照射する光の角度を上下方向および左右方向に調整する関節を有する照明手段と、前記撮像手段により撮影された画像から前記検査対象物の表面の色調を示す画像パラメータを算出する画像処理手段と、前記画像パラメータを用いて照明状態を評価する照明判定手段と、前記照明判定手段からの判定結果を用いて、前記照明手段における照明角を制御する照明制御手段とを備えるようにしたものである。  
かかる構成により、画像情報のみを用いて、対象物への照明の照射角度を最適に設定することができるものとなる。【００１１】
（２）上記（１）において、好ましくは、前記画像パラメータは、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）、ＨＳＶ変換後の明度信号（Ｖ）、若しくはＹＩＱ変換後の変換後の輝度信号（Ｙ）、若しくはＨＬＳ変換後の輝度信号（Ｌ）、のいずれかに前記当する量である。【００１２】
（３）上記（１）において、好ましくは、前記撮像手段により撮影された画像から欠陥の有無を判定する欠陥判定手段を備えるようにしたものである。【００１３】
（４）上記（３）において、好ましくは、前記欠陥判定手段は、前記画像パラメータの値と予め設定した閾値を比較し、欠陥の有無を判定するようにしたものである。【００１４】
（５）上記（１）において、好ましくは、前記画像パラメータを用いて前記撮像手段の焦点を合わせる焦点制御手段を備えるようにしたものである。【００１５】
（６）上記（１）において、好ましくは、前記水中検査装置は、３次元的な泳動を可能にするとともに前記撮像手段を搭載した検査用ビークルを備え、さらに、前記画像パラメータを用いて前記撮像手段の振動を抑制する振動抑制手段を備えるようにしたものである。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、画像情報のみを用いて、対象物への照明の照射角度を最適に設定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の第１の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。
【図２】本発明の第１の実施形態による水中検査装置に用いるカメラユニットの構成を示す鳥瞰図である。
【図３】本発明の第１の実施形態による水中検査装置に用いるカメラユニットの構成を示すブロック図である。
【図４】本発明の第１の実施形態による水中検査装置における画像処理方法の内容を示すフローチャートである。
【図５】本発明の第１の実施形態による水中検査装置における画像処理方法の内容を示すフローチャートである。
【図６】本発明の第１の実施形態による水中検査装置における画像処理方法の説明図である。
【図７】本発明の第１の実施形態による水中検査装置における画像処理方法の説明図である。
【図８】本発明の第２の実施形態による水中検査装置における画像処理方法の内容を示すフローチャートである。
【図９】本発明の第２の実施形態による水中検査装置における画像処理方法の説明図である。
【図１０】本発明の第２の実施形態による水中検査装置における画像処理方法の内容を示すフローチャートである。
【図１１】本発明の第３の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。
【図１２】本発明の第３の実施形態による水中検査装置に用いる検査用ビークルの構成を示す鳥瞰図である。
【図１３】本発明の第３の実施形態による水中検査装置における画像処理方法の内容を示すフローチャートである。
【図１４】本発明の第３の実施形態による水中検査装置における画像処理方法の説明図である。
【図１５】本発明の第３の実施形態による水中検査装置における画像処理方法の内容を示すフローチャートである。
【図１６】本発明の第３の実施形態による水中検査装置における画像処理方法の内容を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、図１〜図７を用いて、本発明の第１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。なお、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。
【００１９】
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、本発明の第１の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。
【００２０】
原子炉１の内部には、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。これらの構造物は水中に配置されている。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。
【００２１】
原子炉１の内部に進入させたカメラユニット８は、カメラ固定治具９を用いて固定し、制御装置１０に接続される。制御装置１０は、カメラユニット８を動作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、カメラユニット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、検査員１３ａが操作する。
【００２２】
なお、燃料交換装置７の上では、カメラ操作員１３ｂがカメラ固定治具９を用いて、カメラユニットの位置を調整する。また、制御装置１０は、カメラユニット８に搭載し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、および、カメラユニット８の自動制御を可能にするための制御手段を備えている。
【００２３】
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カメラユニット８の構成について説明する。  
図２は、本発明の第１の実施形態による水中検査装置に用いるカメラユニットの構成を示す鳥瞰図である。図３は、本発明の第１の実施形態による水中検査装置に用いるカメラユニットの構成を示すブロック図である。
【００２４】
図２に示すように、カメラユニット８の内部には、カメラ２２、レンズ２３およびレンズ２３を駆動するレンズ駆動ステージ２４を内蔵してある。レンズ２３は、レンズ駆動ステージ２４により移動され、焦点を合わせる構造としている。ここで、レンズ駆動ステージ２４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よいものである。なお、レンズ２３の前面は、レンズカバー２４で保護してある。
【００２５】
また、カメラユニット８には、上部に照明ユニット２０が具備されており、その先端には照明２１が取り付けられている。照明ユニット２０は、カメラ固定治具９に直接取り付けてあるが、接続部分は、上下方向に向きを変化させるための照明ユニット上下移動関節２６で接続されている。さらに、照明２１の左右の向きを変えるため、複数の照明ユニットリンク２７Ａ，２７ｂ，２７ｃを、照明ユニット左右移動関節２８Ａ，２８ｂで接続している。
【００２６】
ここで、カメラ固定治具９の延在する方向，すなわち、図１における原子炉１の上下方向をＺ軸方向とする。Ｚ軸に対して互いに直交する２方向をＸ軸方向，Ｙ軸方向とする。ここで、Ｘ軸方向は、カメラ２２の光軸方向としている。Ｙ軸方向は、Ｚ軸及びＸ軸のそれぞれに直交する方向である。
【００２７】
照明ユニット上下移動関節２６は、図中に破線で示す方向に角度Φを変えることができる。照明ユニット上下移動関節２６は、照明２１をＸ−Ｚ平面内で、Ｙ軸廻りに角度を変えることができる。角度Φは、例えば、カメラ２２の光軸に対して、０度〜４５度程度である。照明ユニット左右移動関節２８Ａ，２８ｂは、図中の一点鎖線で示す方向に角度θを変えることができる。照明ユニット左右移動関節２８Ａ，２８ｂは、照明２１をＸ−Ｙ平面内で、Ｚ軸廻りに角度を変えることができる。角度θは、例えば、Ｚ軸廻りに、Ｘ軸方向を０度とすると、−４５度〜＋４５度の範囲で可変できる。
【００２８】
ここで、カメラ２２は、光軸上の撮像領域ＩＡにある被写体（原子炉１の内壁面）を撮影する。一方、照明２１は、この撮像領域ＩＡに光を照射する。このとき、照明ユニット上下移動関節２６及び照明ユニット左右移動関節２８Ａ，２８ｂを駆動することで、撮像領域ＩＡに当たる光の角度（撮像領域ＩＡに対する照明２１からの光軸（破線）の為す角度）を変えることができる。すなわち、撮像領域ＩＡに対して、照明２１からの光が照射される角度を変えることができ、このとき、光が照射される範囲は、常に撮像領域ＩＡとなるように、照明ユニット上下移動関節２６及び照明ユニット左右移動関節２８Ａ，２８ｂは駆動される。
【００２９】
図３は、カメラユニット８と、制御装置１０のシステムの接続状態を示している。
【００３０】
ＣＣＤカメラ２２は、図２のカメラユニット８の内部に備えられる。ＧＵＩ３２は、図１の表示装置１１とコントローラ１２からなる。
【００３１】
図１の制御装置１０の内部には、システム制御手段３０と、画像処理手段３１と、照明用ドライバ３２と、照明関節モータ用ドライバ３３ａ，３３ｂ，３３ｃと、レンズ移動ステージ用ドライバ３４と、欠陥判定手段３５とが備えられる。システム制御手段３０の中には、照明判定手段３０Ａと、照明制御手段３０Ｂとが備えられる。
【００３２】
システム制御手段３０は、照明用ドライバ３２、照明関節モータ用ドライバ３３ａ〜３３ｃ、レンズ移動ステージ用ドライバ３４に、それぞれ接続され、表示装置１１とコントローラ１２からなるＧＵＩ３２により制御される。その結果、照明用ドライバ３２は、照明２１を制御する。また、照明関節モータ用ドライバ３３ａ〜３３ｃは照明ユニット上下移動関節２６および照明ユニット左右移動関節２８Ａ，２８ｂを制御する。さらに、レンズ移動ステージ用ドライバ３４はレンズ駆動ステージ２４を制御する。また、画像処理手段３１は、カメラ２２に接続されており、システム制御手段３０に指令を与えるための画像処理を行う。照明判定手段３０Ａは、照明が最適角度となっているかどうかを判定する。照明制御手段３０Ｂは、照明判定手段３０Ａの判定に基づいて、照明関節モータ用ドライバ３３ａ〜３３ｃを制御して、照明２２の照射角度が最適になるように制御する。欠陥判定手段３５は、画像処理手段３１から得られる画像情報に基づいて、欠陥を自動判定する。
【００３３】
次に、図４から図７を用いて、本実施形態による水中検査装置における画像処理方法の内容について説明する。  
図４及び図５は、本発明の第１の実施形態による水中検査装置における画像処理方法の内容を示すフローチャートである。図６及び図７は、本発明の第１の実施形態による水中検査装置における画像処理方法の説明図である。
【００３４】
図３に示した画像処理手段３１は、図４に示すように、画像処理を実行する。すなわち、処理を開始後、照明判定手段３０Ａ及び照明制御手段３０Ｂが最適照明制御（ステップ０１）を行い、最適な照明状態を設定し、欠陥判定手段３５が欠陥判定（ステップＳ０２）をした後、終了処理を実施する。なお、ステップ０１の最適照明制御の内容の詳細は、図５を用いて後述する。また、ステップ０２の欠陥判定の内容の詳細は、図７を用いて後述する。
【００３５】
次に、図５を用いて、最適照明制御（ステップ０１）の詳細な手順を説明する。初めに、照明判定手段３０Ａは、照明状態を判定するために用いる、画像のパラメータ（後述）を設定する（ステップＳ１０）。画像パラメータは、対象物である原子炉の内壁の表面の色調を示すものであり、例えば、色空間としてＹＵＶを用いる場合、ＹＵＶ変換後の輝度信号（Ｙ）である。
【００３６】
次に、照明制御手段３０Ｂは、照明を初期位置に移動する（ステップＳ１１）。照明位置は、上下左右方向に、移動できるものとし、２次元走査により、最適な角度を設定する。例えば、上下方向に、０度〜４５度の範囲で角度を変えることができ、また、左右方向に、−４５度〜＋４５度の範囲で角度を変えられるものとすると、初期位置を、例えば、上下方向に４５度で、左右方向に−４５度の角度位置とする。これを初期位置として、開始する（ステップＳ１１）。
【００３７】
次に、照明判定手段３０Ａは、この初期位置で画像を取り込み（ステップＳ１２）、画像パラメータを算出し記録する（ステップＳ１３）。画像パラメータの取込みは、撮像領域の中央付近の所定の領域（例えば、５０ピクセル×５０ピクセルの領域）として、この領域の画像パラメータ（例えば、ＹＵＶ変換後の輝度信号（Ｙ））の平均値を算出し、記録する。
【００３８】
次に、照明判定手段３０Ａは、照明の位置が、最も右に位置しているかどうかを判定し（ステップＳ１４）、位置していなければ、照明制御手段３０Ｂは、照明ユニット左右移動関節２８Ａ，２８ｂの内部の左右移動モータを所定量駆動し（ステップＳ１５）、ステップＳ１６からステップＳ１７に戻り、再度、画像取り込みから繰り返す（ステップＳ１２）。すなわち、ステップＳ１２〜Ｓ１５を繰り返すことで、上下方向に４５度で、左右方向に−４５度の角度位置を初期位置として、上下方向の角度は変えずに、左右方向を−４５度〜＋４５度まで変えて、それぞれの所定角度移動する毎に、画像パラメータを算出する。このようにして、上下方向を同じ角度としたまま、左右方向を順次変えたとき、画像パラメータは、例えば、図７（Ａ）に示すように、左右角度を横軸とし、画像パラメータを縦軸とするような特性が得られる。
【００３９】
次に、照明判定手段３０Ａは、ステップＳ１４で、最も右に位置していた場合（すなわち、同じ上下方向の角度の中で、左右方向の角度変化が終了したと判定された場合）、次に、最も下段に位置しているかどうかを判定し（ステップＳ１８）、位置していなければ、照明制御手段３０Ｂは、照明ユニット上下移動関節２６の中の上下移動モータを駆動させ（ステップＳ１９）、上下の照射角度を変更する。すなわち、例えば、初期位置では、上下方向に４５度の角度としていた場合、次に、上下方向を４０度となるように、上下移動モータを駆動する。そして、ステップＳ２０からステップＳ１７に戻り、再度、画像取り込みから繰り返す（ステップＳ１２）。すなわち、ステップＳ１２〜Ｓ１５を繰り返すことで、上下方向に４０度で、左右方向を−４５度〜＋４５度まで変えて、それぞれの所定角度移動する毎に、画像パラメータを算出する。このようにして、上下方向を同じ角度としたまま、左右方向を順次変えたとき、画像パラメータは、例えば、図７（Ｂ）に示すように、左右角度を横軸とし、画像パラメータを縦軸とするような特性が得られる。
【００４０】
さらに、ステップＳ１８の判定で、最下段まで照射を完了したと判定された場合、照明判定手段３０Ａは、全ての画像パラメータを比較し、画像パラメータの最大値を与える、照明位置を判定し（ステップＳ２１）、照明制御手段３０Ｂは、その位置に照明２２を移動させる（ステップＳ２２）。この最大値に関しては、図７を用いて後述する。
【００４１】
次に、図６を用いて、対象物の表面の色調を示す画像パラメータの例について説明する。最適な照明状態を判定するための画像パラメータは、色空間によって異なる。色空間として、ＨＳＶを選択した場合は明度Ｖ、ＨＩＳを選択した場合は強度Ｉ、また、ＹＩＱ，ＹＵＶ、ＨＬＳ、ＹＣｂＣｒ、ＹＰｂＰｒ、等の輝度と色差に分離する空間を選択した場合は、輝度（Ｙ若しくはＬ）を用いて、照明状態を判定する。
【００４２】
すなわち、画像パラメータは、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）、ＨＳＶ変換後の明度信号（Ｖ）、若しくはＹＩＱ変換後の変換後の輝度信号（Ｙ）、若しくはＨＬＳ変換後の輝度信号（Ｌ）、のいずれかに該当する量である。
【００４３】
なお、欠陥の性状によって、最適な画像パラメータが異なる。例えば、欠陥が割れである場合でも、その開口部の向きや形状により、ＹＵＶ変換後の輝度信号（Ｙ）が最適な場合もあるし、ＨＩＳ変換後の彩度信号（Ｓ）が最適な場合もある。また、欠陥が錆の場合には、最適な画像パラメータは、割れ場合とは異なる。そこで用いる画像パラメータは複数として、それぞれの画像パラメータ毎に、角度と画像パラメータの関係を求めておく。その上で、最適照明位置（角度）が求まると、その中で、最大値が得られるような最適画像パラメータを用いるようにする。
【００４４】
次に、図７を用いて、画像パラメータと、照明位置関係の例について説明する。
【００４５】
図７（Ａ）に示す画像パラメータ４０は、検査対象面に対して、上下方向にφ３の角度を以って、左方から角度θを−θ１〜＋θ１に振って、照明を当てた時に得られた画像パラメータの値である。ここで、画像パラメータ４０の最大値は、Ｍ１とする。
【００４６】
同様に、図７（Ｂ）の画像パラメータ４２は上下方向の角度をφ２とした時の値である。ここで、画像パラメータ４２の最大値は、Ｍ２とする。また、図７（Ｃ）の画像パラメータ４４は上下方向の角度をφ3とした時の値である。ここで、画像パラメータ４４の最大値は、Ｍ３とする。また、最大値Ｍ３が得られた角度はθ３である。
【００４７】
そして、図７（Ａ）〜図７（Ｃ）における画像パラメータの最大値Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３を比較することで、上下方向をφ３としたとき、かつ、左右方向の角度をθ３とした時に、最大値が得られると判定する。この位置が、ステップＳ２１によって判定された最適照明位置である。そして、ステップＳ２２では、照明ユニット上下移動関節２６および照明ユニット左右移動関節２８Ａ，２８ｂを駆動して、上下方向が角度φ３で、かつ、左右方向が角度θ３となるように、照明２２の角度を制御する。
【００４８】
その上で、後述の欠陥判定を実行する。
【００４９】
次に、図４のステップ０２の欠陥の判定方法について、説明する。
【００５０】
図７（Ａ）に丸で示す注目領域４１，図７（Ｂ）に丸で示す注目領域４３，図７（Ｃ）に丸で示す注目領域４５に欠陥があるものとする。
【００５１】
一方、画像パラメータには、予め、欠陥と判定すべき閾値４６を設定しておく。照明の角度を変化させることで、１回でもその閾値を超えれば、欠陥と判定する。図７の例では、図７（Ｃ）に示すように、上下方向φ３、左右方向θ３の時に、閾値４６を超えており欠陥と判定する。
【００５２】
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明度、強度、輝度、のいずれかの特徴量を用いて、最適な照明状態を設定することができる。また、欠陥の有無を判定することが可能になる。
【００５３】
次に、図８〜図１０を用いて、本発明の第２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。なお、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に示したものと同様である。また、本実施形態による水中検査装置に用いるカメラユニットの構成は、図２及び図３に示したものと同様である。
【００５４】
図８及び図１０は、本発明の第２の実施形態による水中検査装置における画像処理方法の内容を示すフローチャートである。図９は、本発明の第２の実施形態による水中検査装置における画像処理方法の説明図である。
【００５５】
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３のシステム制御手段３０において、レンズ駆動ステージ用ドライバ３４を自動的に駆動する手段を設けた点で異なる。画像処理手段３１において、カメラ２２に対してレンズ２３の焦点が合致しているかどうかを、判定する手順を追加したものであり、以下、第１の実施形態と異なる点のみ説明する。
【００５６】
最初に、図８を用いて、画像処理方法について説明する。本実施形態では、図４に対して、ステップＳ０３の焦点制御が追加されている。
【００５７】
すなわち、処理を開始後、システム制御手段３０は、焦点制御（ステップＳ０３）、照明判定手段３０Ａ及び照明制御手段３０Ｂが最適照明制御（ステップＳ０１）を行い、最適な照明状態を設定し、欠陥判定手段３５が欠陥判定（ステップＳ０２）をした後、終了処理を実施する。
【００５８】
図９は撮影画像のイメージを示しており、図９（Ａ）は焦点が合っていない状態、図９（Ｂ）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。スキャンした際、第１の実施形態の図７の画像パラメータと同一の判定をする。
【００５９】
図１０を用いて、システム制御手段３０による焦点制御の手順を説明する。第１の実施形態では、照明の状態を判定する基準として、画像パラメータを用いたが、本実施形態では、焦点が合致しているか否かの判定に、画像パラメータを用いるものである。合焦は２つの領域のコントラストの大小により判定できるので、２つの領域の画像パラメータの差を抽出するようにしている。
【００６０】
焦点制御処理（ステップＳ０３）では、システム制御手段３０は、まず画像をキャプチャする（ステップＳ３０）。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Ｓ３１）。対象領域は、撮像領域の中央付近の近接する２つの領域である。例えば、撮像領域の中央付近に、５０ピクセル×５０ピクセルの領域であって、互いに近接若しくは隣接する領域を設定する。次に、システム制御手段３０は、抽出した対象領域に対し、２つの領域のそれぞれの画像パラメータの平均値を求め、２つの平均値の差を合焦判定信号として抽出し（ステップＳ３２）、その値を評価（ステップＳ３３）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Ｓ３４）し、画像取り込み処理に戻る。
【００６１】
最適照明制御（ステップＳ０２）以降の処理は、第１の実施形態と同一である。
【００６２】
以上説明したように、本実施形態によれば、焦点が合っていない検査画像に対しても、取得画像中の色調変化を表わす画像パラメータを用いて、焦点および照明を同時に最適化し、欠陥の有無を判定することが可能になる。
【００６３】
次に、図１１〜図１６を用いて、本発明の第３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。
【００６４】
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に示した検査用のカメラユニット８の代わりに検査用ビークル６０を用い、カメラ固定治具の代わりにビークル用ケーブル６１を用いている点が異なる。本実施形態は、第１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、固定型ではなく、泳動型の検査用ビークル６０であるため、上下左右方向の振れを抑制するために取得画像の振動を抑制する機能を追加した点も異なる。なお、他の構成、画像処理方法、表示方法は同一である。
【００６５】
最初に、図１１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１１は、本発明の第３の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。
【００６６】
原子炉１の中に、検査用ビークル６０を投入し、ビークル用ケーブル６１を介して、制御装置１０Ａ、表示装置１１、コントローラ１２Ａを接続している。コントローラ１２Ａは、ビークル操作員１３ａが操作し、また、ビークル用ケーブル６１は、操作補助員１３ｂが捌き、その位置を調整する。
【００６７】
制御装置１０Ａ、表示装置１１、コントローラ１２Ａの構成は、基本的に図３に示したものと同様である。但し、本実施形態では、図３のシステム制御手段３０は、泳動型の検査用ビークル６０における上下左右方向の振れを抑制するために取得画像の振動を抑制する手段を備えている。
【００６８】
次に、図１２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６０の構成について説明する。  
図１２は、本発明の第３の実施形態による水中検査装置に用いる検査用ビークルの構成を示す鳥瞰図である。
【００６９】
図１２に、検査用ビークル６０の構造を示す。検査用ビークル６０には、目視検査のためのカメラユニット７０を取り付けてある。また、３次元的な泳動を可能にするために、昇降用スラスタ７１、推進用スラスタ７２、並進旋回用スラスタ７３Ａ，７３ｂを搭載している。
【００７０】
また、図２に示したものと同様な照明ユニット２０を備えている。照明ユニット２０の照明２２は、上下方向及び左右方向に角度を変えることができ、撮像領域における照明２２から光の照射角を変えることができる。
【００７１】
次に、図１３〜図１６を用いて、本実施形態による水中検査装置における画像処理方法の内容について説明する。  
図１３，図１５及び図１６は、本発明の第３の実施形態による水中検査装置における画像処理方法の内容を示すフローチャートである。図１４は、本発明の第３の実施形態による水中検査装置における画像処理方法の説明図である。
【００７２】
最初に、図１３を用いて、画像処理方法の手順を説明する。処理を開始後、図３に示したシステム制御手段３０は画像振動抑制（ステップＳ０４）を行い、焦点制御（ステップＳ０３）を行い、最適照明制御（ステップＳ０１）を行い、最適な照明状態を設定し、欠陥判定手段３５は欠陥判定（ステップＳ０２）をした後、終了処理を実施する。焦点制御（ステップＳ０３）は、図１０にて説明した内容である。最適照明制御（ステップＳ０１）は、図５にて説明した内容である。欠陥判定（ステップＳ０２）は、図４にて説明した内容である。すなわち、画像振動抑制（ステップＳ０４）が本実施形態特有のものであり、この点について以下に説明する。
【００７３】
図１４は、表示画像範囲のイメージを示している。時刻Ｔｉ−１における表示画像８０に対し、時刻Ｔｉにおける表示画像８１は、Ｘ方向の画像シフト量８２、Ｙ方向の画像シフト量８３の分だけ、ずらして表示する。なお、時刻Ｔｉ−１、時刻Ｔｉいずれの場合でも、表示サイズに変化は無いため、シフトさせた分だけ、画像情報が無いことになるため、時刻Ｔｉにおいて、ブランク領域８４を挿入する。
【００７４】
次に、図１５および図１６を用いて、図１３における、画像振動抑制処理（ステップＳ０４）の詳細な手順について説明する。画像振動抑制処理は、図３のシステム制御手段３０によって実行される。
【００７５】
まず、ステップＳ６０において、時定数Ｎを入力する。次に、ステップＳ６１で、時刻Ｔ０における初期画像処理を行う。ステップＳ６２で初期撮影画像を読み込み、ステップＳ６３でカメラのレンズによる歪みを補正し、ステップＳ６３で初期画像を保存する。
【００７６】
次に、ステップＳ６５で、時定数Ｎにより定められる範囲の初期画像相関を算出し、ステップＳ６６で、画像振れ量を算出する。なお、画像振れ量の算出方法については、図１６を用いて後述する。
【００７７】
その後、時系列に従って、画像補正処理（ステップＳ６８）を行う。具体的には、画像振れ量を算出し（ステップＳ６９）、過去の振れ量を読み込み（ステップＳ７０）、平均値を算出し（Ｓ７１）、画像をシフトし（ステップＳ７２）、その結果を表示する（ステップＳ７３）。この時、図１４で示した通り、ブランク領域を画面の端に挿入して表示する。
【００７８】
最後に、次のステップＳ７４においてループ判定を行う。ステップＳ７５において、操作員から終了の入力が無ければ、ステップＳ７６から、ステップＳ７７にジャンプし、ステップＳ６７からステップＳ７４までの処理を繰り返す。
【００７９】
ここで、図１６を用いて、ステップＳ６６の画像振れ量算出の具体的手順について説明する。
【００８０】
まず、ステップＳ８０で現時刻Ｔｉの画像を取得する。詳細には、ステップＳ８１で現時刻の画像を取り込み、ステップＳ８２で歪みを補正し、ステップＳ８３で原画像として保存する。次に、ステップＳ８４で前時刻Ｔｉ−１の画像を読み込み、ステップ８５で画像相関演算をする。その結果、ステップＳ８６で、図１４に示した（Ａ，Ｂ）を画像振れ量を決定し、最後にステップＳ８７で保存する。
【００８１】
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て、画像の振れを修正し、なおかつ、焦点および照明を最適に調整した後、欠陥の判定を行うことが可能になり、ビークルを用いた様な振れの発生する画像を用いても、目視検査が可能になる。
【符号の説明】
【００８２】
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…カメラユニット
９…カメラ固定治具
１０，１０Ａ…制御装置
１１…表示装置
１２，１２Ａ…コントローラ
１３ａ…検査員
１３ｂ…カメラ操作員
２０…照明ユニット
２１…照明
２２…カメラ
２３…レンズ
２４…レンズ駆動ステージ
２５…レンズカバー
２６…照明ユニット上下移動関節
２７Ａ、２７Ｂ，２７Ｃ…照明ユニットリンク
２８Ａ、２７Ｂ…照明ユニット左右移動関節
３０…システム制御手段
３０Ａ…照明判定手段
３０Ｂ…照明制御手段
３１…画像処理手段
３２…照明用ドライバ
３３ａ，３３ｂ，３３ｃ…照明関節モータ用ドライバ
３４…レンズ移動ステージ用ドライバ
３５…欠陥判定手段
６０…検査用ビークル
６１…ビークル用ケーブル
７０…カメラユニット
７１…昇降用スラスタ
７２…推進用スラスタ
７３Ａ，７３ｂ…並進旋回用スラスタ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【国際調査報告】
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