(57)【要約】【課題】原子炉内点検作業における遠隔操作ロボットの自己位置推定精度を高度化する。【解決手段】構造物内を遠隔走行する検査装置であって、周辺環境を撮像する撮像部と、前記撮像部で取得した画像から複数の線分または繰り返し特徴形状の延長線を抽出する画像処理部と、前記画像処理部で得られた複数の線分データまたは延長線データから複数の交点座標を求める特徴点算出部と、前記特徴点算出部で算出した複数の交点座標から前記検査装置の相対位置を算出する位置算出部と、前記特徴点算出部で求めた交点座標および前記位置算出部で求めた検査装置の相対位置から検査装置の周辺特徴点の座標を求めるマッピング処理部と、前記周辺特徴点および検査装置の位置算出結果を表示する表示装置と、を備えることを特徴とする。【選択図】  図２
2018105802.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
構造物内を遠隔走行する検査装置であって、
周辺環境を撮像する撮像部と、
前記撮像部で取得した画像から複数の線分または繰り返し特徴形状の延長線を抽出する画像処理部と、
前記画像処理部で得られた複数の線分データまたは延長線データから複数の交点座標を求める特徴点算出部と、
前記特徴点算出部で算出した複数の交点座標から前記検査装置の相対位置を算出する位置算出部と、
前記特徴点算出部で求めた交点座標および前記位置算出部で求めた検査装置の相対位置から検査装置の周辺特徴点の座標を求めるマッピング処理部と、
前記周辺特徴点および検査装置の位置算出結果を表示する表示装置と、を備えることを特徴とする検査装置。
【請求項２】
請求項１に記載の検査装置において、
前記画像処理部において、撮像部で取得した画像から繰り返し格子形状を構成する線分または繰り返し格子交点の延長線を抽出することを特徴とする検査装置。
【請求項３】
請求項１に記載の検査装置において、
前記画像処理部において、撮像部で取得した画像から正多角形幾何形状を構成する頂点を抽出し、前記特徴点算出部において、画像処理部で得られた頂点座標および正多角形幾何形状当てはめにより正多角形頂点座標を求めることを特徴とする検査装置。
【請求項４】
請求項１に記載の検査装置において、
前記画像処理部において、撮像部で取得した画像から楕円幾何形状の周上に位置する頂点を抽出し、特徴点算出部において、画像処理部で得られた頂点座標および楕円幾何形状当てはめにより楕円周上頂点座標を求めることを特徴とする検査装置。
【請求項５】
請求項４に記載の検査装置において、
前記楕円幾何形状が円であることを特徴とする検査装置。
【請求項６】
構造物内を遠隔走行する検査装置における検査方法であって、
周辺環境を撮像する撮像部を備えたロボットを移動するステップと、
前記撮像部で取得した画像から複数の線分または繰り返し特徴形状の延長線を抽出するステップと、
前記複数の線分データまたは延長線データから複数の交点座標を求めるステップと、
前記求めた複数の交点座標から前記検査装置の相対位置を求めるステップと、
前記求めた交点座標および前記求めた検査装置の相対位置から検査装置の周辺特徴点の座標を求めるステップと、
前記周辺特徴点および検査装置の位置算出結果を表示する表示ステップと、を備えることを特徴とする検査方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、原子力発電所の炉内点検作業にかかる検査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
原子力発電所の原子炉は、炉内機器の健全性を保つために、定期的な点検が実施されている。特にシュラウド内壁等の検査では、シュラウド内に検査装置を配置する必要があり、遠隔操作ロボットが活用されている。点検中の炉内は水で満たされており、検査装置を搭載する遠隔操作ロボットは水中遊泳するタイプが適用される。検査の高精度化、あるいは、検査員の作業負担軽減のため、遠隔操作ロボットの位置推定は必須である。水中ロボットの位置検知には、光学撮像機、慣性センサ等が用いられる。従来の代表的手法には、複数の光学撮像機を用いたステレオ測定法がある。ステレオ測定法では、複数の光学撮像機で撮影した画像に共通する特徴点を抽出し、三角測量法によってロボットの自己位置、さらには周辺環境中の特徴点の位置を算出する。
【０００３】
ステレオ測定法は、画像に共通する特徴点からロボット自己位置および周辺環境中の特徴点位置を算出するため、ステレオ測定可能な視野が、複数撮像機の視野の重なり領域に制限される。そこで、例えば、特開２０１１−１２３０５１の提案がある。この特許には、複数撮像機においてステレオ測定を実施する際に、第２の撮像機では撮像していない特徴点について、第１の撮像機面上の対応点、撮像機の焦点位置を含む平面と、第２の撮像機平面、第２の撮像機画像上の特徴点群を用いて三次元座標を算出する方法について述べられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−１２３０５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ロボット自己位置算出の高精度化には、より広域の特徴点座標を算出し、ロボットの逐次移動に伴う自己位置算出の繰り返し回数を抑制できることが望ましい。上述の特許文献１に記載の方法にあっては、片方の撮像機では視野外となる特徴点の三次元座標を算出する方法については記載されているが、繰り返し構造の特徴を利用した、より広域化した三次元座標算出方法については記載されていない。
【０００６】
そこで、本発明は、このような事情に鑑みなされたものであって、その目的は、繰り返し構造の特徴を利用して、複数撮像機でステレオ測定可能な範囲を広域化し、ロボット自己位置算出を高精度化する方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明は、撮像画像から線分および繰り返し特徴点の延長線を抽出し、複数の線分および延長線の交点座標を算出し、複数の交点座標から検査装置の自己位置および周辺特徴点の座標を算出する、ことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、周辺特徴点の座標算出範囲が拡大し、自己位置算出繰り返し回数を抑制することで、自己位置を高精度に算出することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施例１の検査装置および適用対象となる原子炉の全体構成を概略的に示す図である。
【図２】実施例１の制御装置の構成を概略的に示す図である。
【図３】実施例１の検査装置における各機能の詳細を示すフロー図である。
【図４】複数の撮像機を用いて位置を算出する方法について説明するための装置を概略的に示す図である。
【図５】複数の撮像機を用いて位置を算出する方法について説明するための撮像画像を概略的に示す図である。
【図６】撮像機が移動する前の位置算出について説明するための装置および参照構造物について概略的に示す図である。
【図７】撮像機が移動する前の位置算出について説明するための撮像画像を概略的に示す図である。
【図８】撮像機が移動した後の位置算出について説明するための装置および参照構造物について概略的に示す図である。
【図９】撮像機が移動した後の位置算出について説明するための撮像画像を概略的に示す図である。
【図１０】従来手法により撮像画像から抽出可能な特徴点を示す図である。
【図１１】提案手法により撮像画像から仮想延長線を用いて抽出可能な特徴点を示す図である。
【図１２】提案手法により撮像画像から繰り返し特徴形状延長線を用いて抽出可能な特徴点を示す図である。
【図１３】撮像機が移動する前の位置算出について提案手法を説明するための装置および参照構造物について概略的に示す図である。
【図１４】撮像機が移動する前の位置算出について提案手法を説明するための撮像画像を概略的に示す図である。
【図１５】撮像機が移動した後の位置算出について提案手法を説明するための装置および参照構造物について概略的に示す図である。
【図１６】撮像機が移動した後の位置算出について提案手法を説明するための撮像画像を概略的に示す図である。
【図１７】多角形撮像画像から仮想特徴点を算出する方法を説明するための図である。
【図１８】円形撮像画像から仮想特徴点を算出する方法を説明するための図である。
【図１９】楕円形撮像画像から仮想特徴点を算出する方法を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、実施例を、図面を用いて説明する。
【実施例１】
【００１１】
図１から図１６を用いて、装置を用いた確認方法の概要について説明する。
【００１２】
図１は、本実施例１における検査装置および適用対象となる原子炉の全体構成を概略的に示す図である。原子炉１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等の構造物があり、ＰＬＲ配管６等の配管が接続されている。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７があり、炉心直上には燃料交換台車８が設置されている。原子炉１内の目視検査を実施する場合、水中検査装置９を投入し、燃料交換台車８上の検査員１４が表示装置１２で水中検査装置９の位置を確認しながら、コントローラ１３によって操作する。水中検査装置９は制御装置１１によって制御されており、ケーブル１０を介して接続されている。表示装置１２およびコントローラ１３は制御装置１１に接続されている。
【００１３】
図２は、本実施例における制御装置１１の構成を概略的に示す図である。水中検査装置９に搭載された撮像機１５で取得した画像は、画像取得部１６によって制御装置１１に取り込まれる。取得画像は線分抽出処理部１７に送られ、特定の判定により画像内の線分領域が抽出される。さらに、特徴点算出処理部１８において、線分の交点が特徴点として抽出される。位置算出処理部１９において、画像から抽出した複数の特徴点および第１記憶部２１に格納されている周辺構造物の位置情報を用いて撮像機１５の位置を算出する。算出された位置情報は、表示装置１２において表示、または、第２記憶部２４に格納される。また、マッピング処理部２０において、位置算出処理部１９で算出した撮像機位置および画像内の特徴点を用いて、第１記憶部２１に格納されている周辺構造物の位置情報を追加更新する。一方で、センサ２２において取得される検査データは、検査データ取得部２３に送られ、位置算出処理部１９において算出された位置情報とともに、表示装置１２に表示、または、第２記憶部２４に格納される。
【００１４】
図３は、本実施例の検査装置における各機能の詳細を示すフロー図である。点検工程開始ステップＳ１０１において点検が開始されると、ロボット移動ステップＳ１０２において、位置参照構造物の配置箇所に向けてロボットの移動が開始される。基準位置静止ステップＳ１０３において、位置算出の基準となる位置参照構造物の周辺にロボットが静止されると、画像取得ステップＳ１０４において、ロボットに搭載された撮像機１５での画像取得が実施される。取得された画像は、複数特徴点選択ステップＳ１０５において特徴点が抽出される。ロボット位置算出ステップＳ１０６において、複数特徴点選択ステップＳ１０５で抽出された複数の特徴点の撮像機座標と、特徴点の世界座標から、撮像機１５の世界座標での位置が算出される。周辺特徴点抽出ステップＳ１０７において、撮像機１５の世界座標と、取得画像から新たに抽出した特徴点から、周辺特徴点の世界座標が算出される。ロボット位置判定ステップＳ１０８においては、ロボット位置が点検を実施する場所となっているか否かが判定され、点検する場所となっている場合には点検用データ取得ステップＳ１０９に進み、センサ２２によって各種点検用データが取得され、点検する場所でない場合には、ロボット移動ステップＳ１１１に進み、ロボットの移動が継続される。点検用データ取得ステップＳ１０９で点検用データの取得が完了すると、点検工程判定ステップＳ１１０に進み、全ての点検工程が完了したか否かが判定される。点検が完了した場合には、ロボット回収ステップＳ１１３に進み、ロボットが燃料交換台車８上に回収される。点検が完了していない場合には、ロボット移動ステップＳ１１１に進み、ロボットの移動が継続される。ロボット移動ステップＳ１１１で、ロボットの移動が再度開始され、任意位置静止ステップＳ１１２においてロボットが静止される。ロボット静止後、工程は画像取得ステップＳ１０４に進み、以降、ロボット位置算出ステップ、周辺特徴点位置算出ステップ、点検用データ取得ステップが、全点検工程が完了するまで繰り返される。点検が完了し、ロボット回収ステップＳ１１３においてロボットが回収されると、工程は点検完了ステップＳ１１４に進み、点検が完了する。
【００１５】
以下、各ステップにおける詳細について個別に説明する。
【００１６】
まず、図４から図５を用いて、撮像機１５による画像取得、および、特徴点の撮像機座標算出の詳細について説明する。図４は、複数の撮像機を用いて位置を算出する方法について説明するための装置を概略的に示す図であり、撮像機における特徴点の結像関係を示したものである。空間特徴点２７ａは、左右２台の撮像機１５において、レンズ２５を介して光学素子２６上に画像上特徴点２７Ａとして結像される。撮像機１５における座標軸は、撮像機配列方向をｘ軸、撮像機配列に直交する方向をｙ軸、撮像機による撮像方向をｚ軸とする。図５は、複数の撮像機を用いて位置を算出する方法について説明するための撮像画像を概略的に示す図であり、左右２台の撮像機１５における撮像画像を示したものである。左撮像機撮像画像２８Ｌ、右撮像機撮像画像２８Ｒに、それぞれ画像上特徴点２７Ａが撮像されている。撮像機座標の原点を、左撮像機のレンズ中心位置とした場合、空間特徴点２７ａの撮像機座標における座標（Ｘ，Ｙ，Ｚ）は、次の式（１）から式（３）で表される。
【００１７】
【数１】
2018105802.tif 000003
【００１８】
【数２】
2018105802.tif 000004
【００１９】
【数３】
2018105802.tif 000005
【００２０】
ここで、Ｂは左右の撮像機間の距離、ｄｘ１は左撮像機撮像画像２８Ｌの垂直中心位置から画像上特徴点２７Ａまでの距離、ｄｘ２は右撮像機撮像画像２８Ｒの垂直中心位置から画像上特徴点２７Ａまでの距離、ｄｙは左撮像機撮像画像２８Ｌおよび右撮像機撮像画像２８Ｒの水平中心位置から画像上特徴点２７Ａまでの距離、Ｌはレンズ２５の焦点距離を表している。複数特徴点選択ステップＳ１０５では、３点以上の空間特徴点２７ａが選択され、それぞれ撮像機座標における座標が算出される。なお、空間特徴点２７ａは、後述する格子形状の交点のように、一意に空間上の位置が定められており、左右２台の撮像機で同一の点として画像中に捉えられるものを指す。特徴点は格子形状の交点に限らず、構造物形状の角部のような直線が交差する点や、構造物に描かれた点、円形の中心点など、一意に空間上の位置が定められる点であれば良い。
【００２１】
次に、ロボット位置算出ステップＳ１０６における処理の詳細について説明する。撮像機１５の世界座標の位置は、世界座標が予め既知の空間特徴点２７ａを３点以上用いて算出される。空間特徴点２７ａの３点の世界座標を、それぞれ（ｘ１，ｙ１，ｚ１）、（ｘ２，ｙ２，ｚ２）、（ｘ３，ｙ３，ｚ３）とする。また、空間特徴点２７ａの３点を撮像機１５で撮影した際の撮像機座標を、それぞれ（Ｘ１，Ｙ１，Ｚ１）、（Ｘ２，Ｙ２，Ｚ２）、（Ｘ３，Ｙ３，Ｚ３）とする。このときの世界座標と撮像機座標の変換は、以下の行列式（４）から（６）で表される。
【００２２】
【数４】
2018105802.tif 000006
【００２３】
【数５】
2018105802.tif 000007
【００２４】
【数６】
2018105802.tif 000008
【００２５】
ここで、Ｒは回転行列、Ｔは平行移動行列である。φはロール回転（ｚ軸周り回転）、θはピッチ回転（ｙ軸周り回転）、ψはヨー回転（ｘ軸周り回転）、ｔｘはｘ軸方向移動、ｔｙはｙ軸方向移動、ｔｚはｚ軸方向移動を表している。撮像機１５の世界座標での位置は、平行移動行列を用いて（ｔｘ，ｔｙ，ｔｚ）で表される。なお、３点以上であるｎ点の特徴点から撮像機位置を求める場合には、以下の式で表される行列Ａにおいて、各行列成分の二乗和が最小となるようにする。
【００２６】
【数７】
2018105802.tif 000009
【００２７】
以上の方法により、撮像機１５の世界座標での位置が求まる。次に、周辺特徴点抽出ステップＳ１０７における処理の詳細について説明する。撮像機１５の位置を求めた後、撮像画像上で新たに周辺の特徴点を選択する。この特徴点は、世界座標が予め既知である必要はない。左右撮像画像上で選択された特徴点は、式（１）から式（３）を用いて、撮像機座標（Ｘ４，Ｙ４，Ｚ４）が求められる。その後、撮像機座標、および、式（７）で示した行列式を用いて、特徴点の世界座標（ｘ４，ｙ４，ｚ４）は以下の式（８）で求められる。
【００２８】
【数８】
2018105802.tif 000010
【００２９】
以上の方法により、周辺特徴点の世界座標での位置が求まる。世界座標が求められた特徴点は、第１記憶部２１に格納され、ロボット移動ステップＳ１１１、および、任意位置静止ステップＳ１１２を経て、撮像機が移動した後の状態で画像を取得し、複数特徴点選択ステップＳ１０５において、空間特徴点２７ａを選択する際に、世界座標が予め既知の空間特徴点２７ａとして利用する。
【００３０】
次に、図６から図９を用いて、本発明の提案である仮想特徴点を用いない場合において、ロボット移動ステップＳ１１１、および、任意位置静止ステップＳ１１２を経て、画像取得ステップＳ１０４から周辺特徴点抽出ステップＳ１０７を繰り返す場合の詳細を説明する。図６は、撮像機が移動する前の位置算出について説明するための装置および参照構造物について概略的に示す図であり、撮像機１５が移動する前の装置配置外観を示している。空間特徴点２７ａ、２７ｂ、２７ｃは、世界座標が既知の空間特徴点であり、左右それぞれの撮像機１５の撮像領域２９の重なり領域に位置している。図７は、撮像機が移動する前の位置算出について説明するための撮像画像を概略的に示す図であり、左右２台の撮像機１５における撮像画像を示したものである。左撮像機撮像画像２８Ｌ、右撮像機撮像画像２８Ｒにおいて撮像されている画像上特徴点２７Ａ、２７Ｂ、２７Ｃを用いて、式（１）から式（６）によって撮像機１５の空間座標上の位置を求める。その後、左撮像機撮像画像２８Ｌ、右撮像機撮像画像２８Ｒにおいてそれぞれ画像上特徴点２７Ｄ、２７Ｅを選択し、式（１）から式（３）、式（７）によって、それまで未知であった空間特徴点２７ｄ、２７ｅの世界座標を求める。その後、撮像機１５は、図６のｙ軸方向に移動する。
【００３１】
図８は、撮像機が移動した後の位置算出について説明するための装置および参照構造物について概略的に示す図であり、撮像機１５が移動した後の装置配置外観を示している。撮像機１５の撮像領域２９の重なり領域に、世界座標が既知の空間特徴点２７ｃ、および、移動前に世界座標を求めた空間特徴点２７ｄ、２７ｅが含まれるように、撮像機１５の移動距離は調整される。図９は、撮像機が移動した後の位置算出について説明するための撮像画像を概略的に示す図であり、左右２台の撮像機１５における撮像画像を示したものである。撮像機１５の移動前と同様に、左撮像機撮像画像２８Ｌ、右撮像機撮像画像２８Ｒにおいて撮像されている画像上特徴点２７Ｃ、２７Ｄ、２７Ｅを用いて、式（１）から式（６）によって撮像機１５の移動後の空間座標上の位置を求める。その後、左撮像機撮像画像２８Ｌ、右撮像機撮像画像２８Ｒにおいてそれぞれ画像上特徴点２７Ｆ、２７Ｇ、２７Ｈを選択し、式（１）から式（３）、式（７）によって空間特徴点２７ｆ、２７ｇ、２７ｈの世界座標を求める。以降、この手順を繰り返すことで、撮像機位置、および、周辺構造物の特徴点座標を交互に算出し、点検終了までのロボット位置を逐次算出する。
【００３２】
図１０から図１２を用いて、本発明の提案である仮想特徴点の求め方について、その詳細を説明する。図１０は、従来手法により撮像画像から抽出可能な特徴点を示す図であるであり、本発明の提案である仮想特徴点を用いない場合の抽出可能な特徴点を示すものである。規則的な格子形状をもつ参照構造物の撮像画像において、図１０において黒丸で示した撮像画像２８内の格子の交点を特徴点として抽出可能である。なお、交点の抽出方法として、画像処理による抽出が可能である。例えば、取得した画像において、二値化処理によって、画像中で輝度の異なる格子の複数の直線部分を抽出し、細線化処理によって抽出直線領域の中心部分を抽出し、抽出した直線中心領域に近似直線を当てはめ、近似直線の交点を算出することによって、格子交点を特徴点として抽出できる。なお、格子交点の抽出方法はこの方法に限らず、同様の効果が得られる別の画像処理手段を用いて処理を実施しても良い。また、格子交点の抽出方法は、画像処理による自動抽出に限らず、例えば人の目視と手動での画像位置選択によって交点を抽出しても良い。さらに、特徴点の抽出処理を実施する前に、視認性向上処理、または、画像補正処理を必要に応じて適用しても良い。視認性向上処理としては、例えば、コントラスト補正処理などによる輝度分布の補正、フォーカス補正処理などによる焦点ぼけの補正などがある。画像補正処理としては、レンズひずみ補正処理などによる画像ひずみの補正がある。ここでは、各処理の詳細については割愛する。
【００３３】
図１１は、提案手法により撮像画像から仮想延長線を用いて抽出可能な特徴点を示す図であり、格子直線の仮想延長線を用いた場合に抽出可能な特徴点、および、仮想特徴点を示すものである。参照構造物の格子形状が直線で構成されている場合には、画像上に撮像されている直線の延長線上にも格子の交点が存在する。撮像画像２８上の直線成分を延長し、図１１において長破線で示している仮想延長線３１を仮定することで、その交点である仮想特徴点３０を抽出できる。
【００３４】
図１２は、提案手法により撮像画像から繰り返し特徴形状延長線を用いて抽出可能な特徴点を示す図であり、格子直線の仮想延長線、および、繰り返し特徴形状の延長線を用いた場合に抽出可能な特徴点、および、仮想特徴点を示したものである。参照構造物の格子形状が等間隔に構成されている場合には、特徴点として抽出可能な複数の格子交点について、その複数の格子交点を通る直線の延長線上にも格子の交点が存在する。撮像画像２８上の格子交点を通る直線を延長し、図１２において短破線で示している繰り返し特徴形状延長線３２を仮定することで、仮想延長線３１同士の交点および仮想延長線３１と繰り返し特徴形状延長線３２の交点を含む仮想特徴点３０を抽出できる。以上の方法により、撮像画像の範囲外にある仮想特徴点を抽出し、位置算出に用いる特徴点として利用することが可能である。
【００３５】
次に、図１３から図１６を用いて、本発明の提案である仮想特徴点を用いた場合において、ロボット移動ステップＳ１１１、および、任意位置静止ステップＳ１１２を経て、画像取得ステップＳ１０４から周辺特徴点抽出ステップＳ１０７を繰り返す場合の詳細を説明する。図１３は、撮像機が移動する前の位置算出について提案手法を説明するための装置および参照構造物について概略的に示す図であり、撮像機１５が移動する前の装置配置外観を示している。空間特徴点２７ａ、２７ｂ、２７ｃは、世界座標が既知の空間特徴点であり、左右それぞれの撮像機１５の撮像領域２９の重なり領域に位置している。
【００３６】
図１４は、撮像機が移動する前の位置算出について提案手法を説明するための撮像画像を概略的に示す図であり、左右２台の撮像機１５における撮像画像を示したものである。左撮像機撮像画像２８Ｌ、右撮像機撮像画像２８Ｒにおいて撮像されている画像上特徴点２７Ａ、２７Ｂ、２７Ｃを用いて、式（１）から式（６）によって撮像機１５の空間座標上の位置を求める。その後、左撮像機撮像画像２８Ｌ、右撮像機撮像画像２８Ｒにおいて、仮想特徴点の抽出手法を用い、それぞれ画像上特徴点２７Ｄ、２７Ｅ、２７Ｆを選択し、式（１）から式（３）、式（７）によって、それまで未知であった空間特徴点２７ｄ、２７ｅ、２７ｆの世界座標を求める。その後、撮像機１５は、図１３のｙ軸方向に移動する。
【００３７】
図１５は、撮像機が移動した後の位置算出について提案手法を説明するための装置および参照構造物について概略的に示す図であり、撮像機１５が移動した後の装置配置外観を示している。撮像機１５の撮像画像から座標が求められる範囲に、移動前に世界座標を求めた空間特徴点２７ｄ、２７ｅ、２７ｆが含まれるように、撮像機１５の移動距離は調整される。
【００３８】
図１６は、撮像機が移動した後の位置算出について提案手法を説明するための撮像画像を概略的に示す図であり、左右２台の撮像機１５における撮像画像を示したものである。左撮像機撮像画像２８Ｌ、右撮像機撮像画像２８Ｒにおいて撮像画像から座標が求められる画像上特徴点２７Ｄ、２７Ｅ、２７Ｆを用いて、式（１）から式（６）によって撮像機１５の移動後の空間座標上の位置を求める。その後、左撮像機撮像画像２８Ｌ、右撮像機撮像画像２８Ｒにおいてそれぞれ画像上特徴点２７Ｇ、２７Ｈ、２７Ｉを選択し、式（１）から式（３）、式（７）によって空間特徴点２７ｇ、２７ｈ、２７ｉの世界座標を求める。以降、この手順を繰り返すことで、撮像機位置、および、周辺構造物の特徴点座標を交互に算出し、点検終了までのロボット位置を逐次算出する。
図１３から図１６に示した、仮想特徴点を用いた位置算出においては、図６から図９において示した、仮想特徴点を用いない場合に比べ、撮像機位置を算出するステップ間の撮像機移動距離が大きくなり、点検終了までのロボット位置の算出回数が減少する。一方で、撮像機位置、および、周辺構造物の特徴点座標の算出においては、撮像機の画素サイズに起因する誤差が発生する。この誤差は、ロボットの位置算出計算を実施するごとに発生し、ロボットの移動と計算を繰り返すことによって、計算回数に比例して蓄積する。そのため、計算回数が減少することによって、誤差の蓄積回数も減少し、結果として高精度な位置検出が達成される。
【００３９】
以上の方法によって、点検工程におけるロボット自己位置算出を高精度に実施することが可能となる。
【００４０】
なお、本実施例では、世界座標が既知の特徴点と、周辺特徴点抽出ステップＳ１０７において世界座標を算出する特徴点について、同一の格子形状の上に位置している例を図示して説明したが、周辺特徴点抽出ステップＳ１０７において世界座標を算出する特徴点は、世界座標が既知の特徴点と同一の格子形状上にある必要はなく、また、格子形状の格子間隔、格子向きや格子角度が同一となっていなくても良い。さらに、繰り返し特徴形状延長線３２を当てはめる繰り返し構造は、周期的な特徴形状をもつものであれば格子形状に限らず、例えば、周期的に配列した円形形状の中心点や、円周の接線など、これに類するものを用いても良い。
【実施例２】
【００４１】
以下、図１７から図１９を用いて、実施例２を説明する。
【００４２】
本実施例による点検プロセスは、実施例１の図３に示したプロセスと同様である。本実施例では、実施例１に示した特徴点抽出方法と異なる方法で、撮像画像の視野外にある仮想特徴点を抽出する。
【００４３】
図１７は、多角形撮像画像から仮想特徴点を算出する方法を説明するための図であり、具体的には正八角形特徴模様における視野外特徴点の抽出方法について説明するものである。撮像画像２８において、正八角形の頂点である画像上特徴点２７Ａ、２７Ｂ、２７Ｃが撮像されている場合に、正八角形形状である幾何形状当てはめ仮想線３３の当てはめによって、視野外の画像上特徴点２７Ｄ、２７Ｅ、２７Ｆ、２７Ｇ、２７Ｈの座標を算出することが可能である。なお、ここでは、正多角形の例として正八角形を示したが、特徴模様はこれに限らず、他の正多角形特徴模様を用いた特徴点算出にも適用可能である。
【００４４】
図１８は、円形撮像画像から仮想特徴点を算出する方法を説明するための図であり、具体的には円形特徴模様における円周上の視野外特徴点の抽出方法について説明するものである。画像上特徴点２７Ａ、２７Ｂ、２７Ｃが、円周上に位置している場合、円形状である幾何形状当てはめ仮想線３３の当てはめによって、円の中心座標である画像上特徴点２７Ｏを軸とした点対称位置となる、視野外の画像上特徴点２７Ｅ、２７Ｆ、２７Ｇの座標を算出することが可能である。さらに、画像上特徴点２７Ａ、２７Ｂ、２７Ｃが、繰り返し構造を持ち、等間隔に位置している場合には、視野外の画像上特徴点２７Ｄ、２７Ｈの座標も算出することが可能である。
【００４５】
図１９は、楕円形撮像画像から仮想特徴点を算出する方法を説明するための図であり、具体的には楕円形特徴模様における楕円周上の視野外特徴点の抽出方法について説明するものである。画像上特徴点２７Ａ、２７Ｂ、２７Ｃが、楕円の周上に位置している場合、楕円形状である幾何形状当てはめ仮想線３３の当てはめによって、楕円の中心座標である画像上特徴点２７Ｏを軸とした点対称位置となる、視野外の画像上特徴点２７Ｅ、２７Ｆ、２７Ｇの座標を算出することが可能である。さらに、画像上特徴点２７Ｂが、楕円長軸、または、楕円短軸に対し対称位置となる、視野外の画像上特徴点２７Ｄ、２７Ｈの座標も算出することが可能である。
【００４６】
なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。
【符号の説明】
【００４７】
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：ＰＬＲ配管
７：オペレーションフロア
８：燃料交換台車
９：水中検査装置
１０：ケーブル
１１：制御装置
１２：表示装置
１３：コントローラ
１４：検査員
１５：撮像機
１６：画像取得部
１７：線分抽出処理部
１８：特徴点算出処理部
１９：位置算出処理部
２０：マッピング処理部
２１：第１記憶部
２２：センサ
２３：検査データ取得部
２４：第２記憶部
２５：レンズ
２６：光学素子
２７ａ、２７ｂ、２７ｃ、２７ｄ、２７ｅ、２７ｆ、２７ｇ、２７ｈ、２７ｉ：空間特徴点
２７Ａ、２７Ｂ、２７Ｃ、２７Ｄ、２７Ｅ、２７Ｆ、２７Ｇ、２７Ｈ、２７Ｉ、２７Ｏ：画像上特徴点
２８：撮像画像
２８Ｌ：左撮像機撮像画像
２８Ｒ：右撮像機撮像画像
２９：撮像領域
３０：仮想特徴点
３１：仮想延長線
３２：繰り返し特徴形状延長線
３３：幾何形状当てはめ仮想線
Ｓ１０１：点検工程開始ステップ
Ｓ１０２：ロボット移動ステップ
Ｓ１０３：基準位置静止ステップ
Ｓ１０４：画像取得ステップ
Ｓ１０５：複数特徴点選択ステップ
Ｓ１０６：ロボット位置算出ステップ
Ｓ１０７：周辺特徴点抽出ステップ
Ｓ１０８：ロボット位置判定ステップ
Ｓ１０９：点検用データ取得ステップ
Ｓ１１０：点検工程判定ステップ
Ｓ１１１：ロボット移動ステップ
Ｓ１１２：任意位置静止ステップ
Ｓ１１３：ロボット回収ステップ
Ｓ１１４：点検完了ステップ
【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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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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