(57)【要約】【課題】構造内の異常箇所の可視化を向上させる方法および装置を提供する。【解決手段】本方法は、構造の表面において、走査領域の多数のポイントで、パルスエコーレーザー超音波伝播撮像映像データを取得するステップと、多重時間窓振幅マップを作成するために、多重時間窓振幅マッピングを用いて、パルスエコーレーザー超音波伝播撮像映像データを後処理するステップと、グラフィカルユーザーインターフェースに、多重時間窓振幅マップを表示するステップとを含む。【選択図】図1
2019174445.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
構造内の異常箇所（25）の可視化を向上させる方法であって、
（a）構造の表面において、走査領域（40）の多数のポイントで、パルスエコーレーザー超音波伝播撮像映像データ（6）を取得するステップと、
（b）多重時間窓振幅マップ（34）を作成するために、多重時間窓振幅マッピングを用いて、前記パルスエコーレーザー超音波伝播撮像映像データを後処理するステップと、
（c）グラフィカルユーザーインターフェース（100）に、前記多重時間窓振幅マップを表示するステップ（62）と
を含む、方法。
【請求項２】
前記後処理するステップ（b）が、
選択した時間窓で、前記パルスエコーレーザー超音波伝播撮像映像データを指定するステップ（58）と、
前記指定したパルスエコーレーザー超音波伝播撮像映像データに含まれる、振幅データを合計するステップ（60）と、
前記合計した振幅データをマッピングするステップ（62）と
を含む、請求項1に記載の方法。
【請求項３】
（d）前記グラフィカルユーザーインターフェースとの人的な相互作用によって、前記多重時間窓振幅マップで少なくとも3つのポイントを選択するステップと、
（e）前記少なくとも3つのポイントで画定された、多角形の面積（A）を計算するステップと、
（f）前記計算するステップ（e）で計算した前記面積を表す英数字記号（選択した面積＝）を、前記グラフィカルユーザーインターフェース（図8B）に表示するステップ（80）と
をさらに含む、請求項1に記載の方法。
【請求項４】
前記少なくとも3つのポイントが、前記グラフィカルユーザーインターフェースに表示された異常箇所の画像（26）の境界に位置する、請求項3に記載の方法。
【請求項５】
（g）前記グラフィカルユーザーインターフェースとの人的な相互作用によって、前記多重時間窓振幅マップでポイントを選択するステップと、
（h）前記選択するステップ（g）で選択した前記ポイントの画素座標を、レーザー走査ヘッド（66）を支持するポジショナー（90）の基準座標系で、空間座標（（x1，y1），（x2，y2），（x3，y3））に変換するステップと、
（i）前記レーザー走査ヘッドを、前記変換するステップ（h）から生じる前記空間座標を有する、ポインティング位置に移動させるために、前記ポジショナーを制御するステップと、
（j）前記レーザー走査ヘッドが前記ポインティング位置にある間に、レーザービーム（64）を放射するように前記レーザー走査ヘッドを作動させるステップと
をさらに含む、請求項3に記載の方法。
【請求項６】
前記変換するステップ（h）から前記作動させるステップ（j）までが、選択するステップ（g）に応答して自動的に行われる、請求項5に記載の方法。
【請求項７】
（d）前記グラフィカルユーザーインターフェースとの人的な相互作用によって、前記多重時間窓振幅マップでポイントを選択するステップ（52）と、
（e）前記選択するステップ（d）で選択した前記ポイントの画素座標を、レーザー走査ヘッド（66）を支持するポジショナー（90）の基準座標系で、空間座標（（x1，y1），（x2，y2），（x3，y3））に変換するステップと、
（f）前記変換するステップ（e）から生じる前記空間座標を有するポインティング位置に前記レーザー走査ヘッドを移動させるために、前記ポジショナーを制御するステップと、
（g）前記レーザー走査ヘッドが前記ポインティング位置にある間に、レーザービーム（64）を放射するように前記レーザー走査ヘッドを作動させるステップと
をさらに含む、請求項1に記載の方法。
【請求項８】
前記変換するステップ（e）から前記作動させるステップ（g）までが、選択するステップ（d）に応答して自動的に行われる、請求項7に記載の方法。
【請求項９】
構造内の異常箇所（25）の可視化を向上させる装置であって、
レーザー走査ヘッド（66）を備える、パルスエコーレーザー超音波伝播撮像システムと、
グラフィカルユーザーインターフェース（100）と、
コンピューターシステム（2）であって、
（a）パルスエコーレーザー超音波伝播撮像システムから、パルスエコーレーザー超音波伝播撮像映像データ（6）を受信するステップと、
（b）多重時間窓振幅マップ（34）を作成するために、多重時間窓振幅マッピングを用いて、前記パルスエコーレーザー超音波伝播撮像映像データを後処理するステップ（58、60）と、
（c）前記多重時間窓振幅マップを表示するように、前記グラフィカルユーザーインターフェースを制御するステップ（62）と
を行うように構成された、コンピューターシステム（2）と
を備える、装置。
【請求項１０】
前記後処理するステップ（b）が、
選択した時間窓で、指定したパルスエコーレーザー超音波伝播撮像映像データを表すデータを受信するステップ（58）と、
前記受信するステップで受けた、前記指定したパルスエコーレーザー超音波伝播撮像映像データに含まれる振幅データを合計するステップ（60）と、
前記合計した振幅データをマッピングするステップと
を含む、請求項9に記載の装置。
【請求項１１】
前記コンピューターシステムが、
（d）前記多重時間窓振幅マップから少なくとも3つのポイントが選択されたことを表すデータを受信するステップと、
（e）前記少なくとも3つのポイントによって画定された、多角形の面積（A）を計算するステップと、
（f）前記計算するステップ（e）で計算した前記面積を表す英数字記号（選択した面積＝）を表示するように、前記グラフィカルユーザーインターフェースを制御するステップと
を行うようにさらに構成される、請求項9に記載の装置。
【請求項１２】
前記少なくとも3つのポイントが、前記グラフィカルユーザーインターフェースに表示された異常箇所の画像（26）の境界に位置する、請求項11に記載の装置。
【請求項１３】
前記パルスエコーレーザー超音波伝播撮像システムが、前記レーザー走査ヘッドが取り付けられるポジショナー（90）をさらに備え、前記コンピューターシステムが、
（g）前記多重時間窓振幅マップで、ポイントが選択されたことを表すデータを受信するステップと、
（h）前記選択したポイントの画素座標を、前記ポジショナーの基準座標系で、空間座標（（x1，y1），（x2，y2），（x3，y3））に変換するステップと、
（i）前記変換するステップ（h）から生じる前記空間座標を有するポインティング位置に、前記レーザー走査ヘッドを移動させるように、前記ポジショナーを制御するステップと、
（j）前記レーザー走査ヘッドが前記ポインティング位置にある間に、レーザービーム（64）を放射するように前記レーザー走査ヘッドを作動させるステップとを行うようにさらに構成される、請求項11に記載の装置。
【請求項１４】
前記ポジショナーが、2軸線形ポジショナー（86、88）である、請求項13に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は一般に、画像を処理する装置および方法に関し、より詳細には、レーザー超音波伝播画像を処理する装置および方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
パルスエコーレーザー超音波伝播撮像（UWPI）は、非破壊検査を行う目的で、構造（例えば、繊維強化プラスチック材料、以後「複合材料」とする）内の異常箇所を三次元（3D）で可視化することを可能にする、非接触検知技術である。一部のUWPIシステムでは、構造上の領域を直線的に走査するために、Qスイッチ連続波レーザーが用いられ、レーザーパルスは表面に垂直に（例えば、厚さ方向に）向けられる。その後、レーザーが生成した超音波を検出するためにレーザードップラー振動計が用いられ、超音波はそれぞれの固定されたポイントで厚さ方向に伝播する。レーザードップラー振動計が出力する走査データは、UWPI映像の生データを生成するためにその後バンドパスフィルターにかけられ、UWPI映像の生データは、取得した画像をさらに向上させるために後処理される場合がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
これまでは、超音波伝播撮像データの1つの時間窓を用いて、1枚の画像を後処理するために、単一時間窓の振幅マッピングアルゴリズムが使用されていた。しかしながら、この単一時間窓の振幅マッピングアルゴリズムでは、ユーザーは、異なる厚さにあるあらゆる異常箇所を示すために、延長された時間窓を選択しなければならず、これによって不要なフレームが含まれ、異常箇所の可視化の品質が低下することになる。さらに、パルスエコーレーザーUMPI映像データを用いた異常箇所の面積の計算が可能なのは、長方形や円などの単純な形状のみであり、走査結果のみを見て、構造内の異常箇所の位置を正確に把握するのは困難であろう。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
以下で詳しく開示する主題は、構造内の異常箇所の可視化を向上させるために、パルスエコーレーザーUMPI映像データを後処理する方法および装置に関する。本明細書で提案する後処理の向上には、3つの種類がある。第1に、本明細書では多重時間窓振幅マッピングアルゴリズムが提案され、これによりユーザーは、複数の時間窓を選択して、異なる深さにある異常箇所を1枚の画像で可視化することが可能になる。第2に、多角形の異常箇所面積の計算により、パルスエコーレーザーUWPIシステムのインターフェース内で、指定した異常箇所の面積を自動計算することが可能になる。第3に、異常箇所ポインティング機能によって、ユーザーが、UWPI映像が表示されるグラフィカルユーザーインターフェースと人的な相互作用を行って、異常箇所を構造上で正確に位置決めするのを補助する。このような形態により、可視化の品質を向上させ、異常箇所の面積および位置を高精度に計算することが可能になる。
【０００５】
構造内の異常箇所の可視化を向上させるために、パルスエコーレーザーUMPI映像データを後処理する方法および装置の様々な実施形態について以下で詳しく説明し、このような実施形態の1つ以上が、以下の態様の1つ以上によって特徴付けられ得る。
【０００６】
以下で詳しく開示される主題の一態様は、構造内の異常箇所の可視化を向上させる方法であって、（a）構造の表面において、走査領域の多数のポイントで、パルスエコーレーザー超音波伝播撮像映像データを取得するステップと、（b）多重時間窓振幅マップを作成するために、多重時間窓振幅マッピングを用いて、パルスエコーレーザー超音波伝播撮像映像データを後処理するステップと、（c）グラフィカルユーザーインターフェースに、多重時間窓振幅マップを表示するステップとを含む。一実施形態によれば、後処理するステップ（b）は、選択した時間窓で、パルスエコーレーザー超音波伝播撮像映像データを指定するステップと、指定したパルスエコーレーザー超音波伝播撮像映像データに含まれる、振幅データを合計するステップと、合計した振幅データをマッピングするステップとを含む。
【０００７】
以下で詳しく開示する主題の別の態様は、構造内の異常箇所の可視化を向上させる方法であって、（a）構造の表面において、走査領域の多数のポイントで、パルスエコーレーザー超音波伝播撮像映像データを取得するステップと、（b）映像静止フレームを作成するために、パルスエコーレーザー超音波伝播撮像映像データを後処理するステップと、（c）グラフィカルユーザーインターフェースに映像静止フレームを表示するステップと、（d）グラフィカルユーザーインターフェースとの人的な相互作用によって、映像静止フレーム上で少なくとも3つのポイントを選択するステップと、（e）少なくとも3つのポイントによって画定された多角形の面積を計算するステップと、（f）計算するステップ（e）で計算した面積を表す英数字記号を、グラフィカルユーザーインターフェースに表示するステップとを含む。少なくとも3つのポイントは、グラフィカルユーザーインターフェースに表示された異常箇所の画像の境界に位置する。
【０００８】
以下で詳しく開示される主題のさらに別の態様は、構造内の異常箇所の可視化を向上させる方法であって、（a）構造の表面において、走査領域の多数のポイントで、パルスエコーレーザー超音波伝播撮像映像データを取得するステップと、（b）映像静止フレームを作成するために、パルスエコーレーザー超音波伝播撮像映像データを後処理するステップと、（c）グラフィカルユーザーインターフェースに映像静止フレームを表示するステップと、（d）グラフィカルユーザーインターフェースとの人的な相互作用によって、映像静止フレーム上でポイントを選択するステップと、（e）選択するステップ（d）で選択したポイントの画素座標を、レーザー走査ヘッドを支持するポジショナーの基準座標系で、空間座標に変換するステップと、（f）変換するステップ（e）から生じる空間座標を有するポインティング位置にレーザー走査ヘッドを移動させるために、ポジショナーを制御するステップと、（g）レーザー走査ヘッドがポインティング位置にある間にレーザービームを放射するように、レーザー走査ヘッドを作動させるステップとを含む。一実施形態によれば、変換するステップ（e）から作動させるステップ（g）までは、選択するステップ（d）に応答して自動的に行われる。
【０００９】
以下で詳しく開示される主題のさらに別の態様は、構造内の異常箇所の可視化を向上させる装置であって、レーザー走査ヘッドを備える、パルスエコーレーザー超音波伝播撮像システム、ならびにグラフィカルユーザーインターフェースと、コンピューターシステムであって、（a）パルスエコーレーザー超音波伝播撮像システムから、パルスエコーレーザー超音波伝播撮像映像データを受信するステップと、（b）多重時間窓振幅マップを作成するために、多重時間窓振幅マッピングを用いて、パルスエコーレーザー超音波伝播撮像映像データを後処理するステップと、（c）多重時間窓振幅マップを表示するように、グラフィカルユーザーインターフェースを制御するステップとを行うように構成された、コンピューターシステムを備える。
【００１０】
構造内の異常箇所の可視化を向上させるために、パルスエコーレーザーUMPI映像データを後処理する方法および装置の他の態様については以下に開示する。
【００１１】
これまでに述べてきた形態、機能、および利点は、種々の実施形態において別個独立に達成することができ、あるいはさらに別の実施形態で組み合わせることができる。以下、前述した態様、および他の態様を図示するための図面を参照しながら、様々な実施形態について説明する。この節で簡単に説明する図面は、どれも原寸に比例しない。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】一実施形態による、線形走査パルスエコーレーザーUWPIシステムのいくつかの構成要素を特定するブロック図である。
【図２】一実施形態による、グラフィカルユーザーインターフェースに表示される2つの窓を示す図であり、左側の窓は、パルスエコー（PE）レーザーUWPI映像を示し、右側の窓は、多重時間窓振幅マップ（MTWAM）を示す。
【図３】一実施形態による、多重時間窓振幅マップを生成する方法のステップを示す図である。
【図４】一実施形態による、多重時間窓振幅マップを表示する方法のステップを特定するフローチャートである。
【図５Ａ】パターン分布する、人工的に介在させた異常箇所を有する、2．75mm厚さの複合材試験片の走査結果を示す。
【図５Ｂ】パターン分布する、人工的に介在させた異常箇所を有する、2．75mm厚さの複合材試験片の別の走査結果を示す。
【図５Ｃ】パターン分布する、人工的に介在させた異常箇所を有する、2．75mm厚さの複合材試験片のさらに別の走査結果を示す。
【図６】一実施形態による、試験片の異常箇所の形状に近似した多角形の面積を計算する方法のステップを特定する、フローチャートである。
【図７Ａ】多角形の形状の異常箇所を含む、構造の走査領域を表す図である。
【図７Ｂ】図7Aで図示した走査領域の映像静止フレームを示す、グラフィカルユーザーインターフェースの窓を表す図であり、グラフィカルユーザーインターフェースを用いて、図7Aで図示した異常箇所の画像の形状に近似した、多角形の頂点を選択することができる。
【図８Ａ】2．75mm厚さの複合材試験片に含まれる多数の人工的な異常箇所のうち、1つの異常箇所の画像の面積の計算結果を示す、グラフィカルユーザーインターフェース上の窓を表す図であり、画像は、UWPI映像の1枚の映像静止フレームとして表示される。
【図８Ｂ】図8Aに示したものと同じ多数の人工的な異常箇所のうち、1つの異常箇所の画像の面積の計算結果を示す、グラフィカルユーザーインターフェース上の窓を表す図であり、画像は、図8Aで図示された映像静止フレームが抽出された、同じUWPIから得られた多重時間窓振幅マップに表示される。
【図９】衝撃による損傷のある、7mm厚さの複合材試験パネルに含まれる多数の異常箇所のうち、1つの異常箇所の面積の計算結果を示す、グラフィカルユーザーインターフェース上の窓を表す図であり、UWPI映像の1枚の映像静止フレームとして表示される。
【図１０】放射されたレーザービームが試験片内の異常箇所に当たって反射する位置にレーザー走査ヘッドを移動させるために、異常箇所ポインティング機能を使用しているところを示した図である。
【図１１】異常箇所ポインティング機能を用いてレーザーパルスが異常箇所をポイントしたときの、映像静止フレームと、ビデオカメラで取得した試験セットアップの映像と、超音波伝播を表す振幅対時間のグラフとを含むそれぞれの窓を備える、グラフィカルユーザーインターフェースを示す。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以降、これらの図面を参照し、異なる図面にある同一の要素は、同一の参照符号を有する。
【００１４】
構造内の異常箇所の可視化を向上させるために、パルスエコーレーザーUMPI映像データを後処理する方法および装置の例示的な実施形態について、以下で詳しく説明する。しかしながら本明細書では、実際に実施されるすべての形態が説明されるわけではない。このような実際の実施形態の開発においては、システム関連および事業関連の制約の遵守などの開発者の特定の目標を達成するために、極めて多くの実施に特定した判断をする必要があり、このような実施は1つずつ異なることは当業者には理解されよう。さらに、このような開発努力は複雑で時間がかかる場合があるにもかかわらず、本開示から利益を得る当業者が日常的に行うようになることは理解されよう。
【００１５】
図1は、一実施形態による、線形走査パルスエコーレーザーUWPIシステムのいくつかの構成要素を特定する図である。このシステムは少なくとも、供給源レーザーコントローラー12と、超音波生成レーザー14（例えば、Qスイッチ付き固体ダイオード励起レーザー）と、第1の光学ミラー16と、第2の光学ミラー18と、（検知レーザー、光検出器とその他よく知られている光学部品を組み込んだ）レーザードップラー振動計20と、検知レーザーコントローラー22と、（バンドパスフィルターおよび増幅器を組み込んだ）インラインの信号コンディショナー24と、本システムが取得した映像データの、取得および後処理を容易にするプログラムで構成された、コンピューターシステム2とを備える。図1には示されていないが、超音波生成レーザー14と、第1の光学ミラー16および第2の光学ミラー18と、レーザードップラー振動計20とは、レーザー走査ヘッドに固定的に組み込まれ（図11のレーザー走査ヘッド66を参照）、レーザー走査ヘッドはその後、レーザー走査ヘッドをX方向およびY方向に平行移動させることが可能な、2軸線形ポジショナーに取り付けられる。コンピューターシステム2は、超音波生成レーザー14、およびレーザードップラー振動計20を、固定された試験片に対して空間的に移動させるように、2軸線形ポジショナーを制御するように構成され、これによって、試験片の表面の領域を、超音波生成レーザー14と、レーザードップラー振動計20とが放射したそれぞれのレーザービームで同時に走査することが可能になる。
【００１６】
図1では、線形走査パルスエコーレーザーUWPIシステムは、レーザーパルスの経路内に配置された試験片10に関して図示されており、レーザーパルスは、供給源レーザーコントローラー12の制御下にある超音波生成レーザー14によって生成される。レーザーパルスは、Qスイッチ技術によって、パルス繰り返し周波数で生成される。超音波生成レーザー14によって放射されたレーザーパルスは、第1の光学ミラー16によって、第2の光学ミラー18に向かって反射される。第2の光学ミラー18は、次に、好ましくは試験片10の表面に垂直な角度で、試験片10に向かってレーザーパルスを反射する。試験片が、厚さのあるプライの積み重ねを含む積層複合材の場合、レーザーパルスは厚さ方向に伝播する。超音波生成レーザー14によって放射されたレーザー光のパルスは、試験片の表面に当たり、急激な熱膨張を伴う熱弾性波を生成する。試験片10の材料の、このパルスによる熱膨張は、次に、様々なモードで厚さ方向に伝播する超音波を誘発する。この超音波が、次に試験片の表面を動かし、この動きがレーザードップラー振動計20によって検出される。
【００１７】
より詳細には、超音波生成レーザー14から放射されたレーザーパルスが試験片表面に当たると、影響を受けたポイント（例えば、レーザースポットが位置する箇所）で超音波が生成され、影響を受けたポイントの周囲の領域を振動させる。超音波生成レーザー14が、第1の波長のレーザーパルスを生成しているのと同時に、レーザードップラー振動計20内の検知レーザーが、パルスレーザービームの第1の波長とは異なる第2の波長を有する、検知レーザービームを放射する。（別の方法として、検知レーザーは、連続波レーザー干渉計を用いて実施されてもよい。）レーザードップラー振動計20は、放射された検知レーザービームが、第2の光学ミラー18を通って伝播するように配置され、超音波生成レーザー14から放射されたパルスレーザービームと一致する。一致ビームは、同じスポットで試験片表面に当たる。光は標的から全方向に分散するが、光の一部は、レーザードップラー振動計20によって捕捉される。より詳細には、第1の波長の各レーザーパルスが試験片10に当たった後に、第1および第2の波長の、当たっている一致レーザー光の一部は、第2の光学ミラー18に向かって後方に分散されて、第2の光学ミラー18によって、レーザードップラー振動計20の光検出器に透過される。
【００１８】
レーザードップラー振動計20を用いた超音波検知は、第2の波長の戻されたレーザー光の周波数偏移の検出（例えば、第1の波長の戻されたレーザー光の周波数偏移が、フィルター除去される）に基づいている。特に、超音波の振幅および周波数は、反射されたレーザービームの周波数におけるドップラー偏移から抽出され、この偏移は、試験片表面の動きによるものである。
【００１９】
一実施形態によれば、レーザードップラー振動計20は、内部参照ビームと、検知レーザービームとの間の周波数（または位相）の相違を測定する、2ビームレーザー干渉計である。レーザー検知ビームは、光検出器、通常はフォトダイオードで参照ビームと干渉する。最もよく市販されている振動計は、ビームの1つに既知の周波数偏移（通常は30〜40MHz）を加えることによって、ヘテロダイン型で動作する。この周波数偏移は、通常はブラッグセル、または音響工学変調器によって生成される。光検出器の出力は、基準周波数変調信号であり、搬送周波数としてのブラッグセル周波数と、変調周波数としてのドップラー偏移とを伴う。この信号は、時間間隔または時間窓の間の、試験片の振動面の速度を導き出すために復調することができる。
【００２０】
レーザードップラー振動計20の出力は、レーザービームの方向に沿って、目標速度成分に正比例する連続的なアナログ電圧である。レーザードップラー振動計20の光検出器によって生成された電気信号は、測定された時間領域超音波を抽出するために、信号コンディショナー24によって増幅されてバンドバスフィルターにかけられ、次に、信号調整された電気信号（映像データを表す）が、コンピューターシステム2に組み込まれた、あるいはコンピューターシステム2がアクセス可能な、非一時的な有形のコンピューター読み取り可能な記憶媒体に記憶される。
【００２１】
後処理中に、コンピューターシステム2は、信号処理アルゴリズムを実行し、次に、UWPIアルゴリズムを用いて、波の伝播を可視化するために表示画面を制御する。UWPIアルゴリズムは、3Dデータ処理に基づいて、時間または周波数領域における、厚さ方向に貫通する超音波の伝播の可視化（例えば、UWPI映像30から抽出された映像静止フレーム32）を生成するように構成される。後処理のステップの一部（コンピューターシステム2に組み込まれた後処理装置によって実行される）が、図1に示されている。
【００２２】
コンピューターシステム2によって生成された超音波伝播画像は、構造の厚さの少なくとも一部を通って伝播し、その後、時間とともに表面に戻った超音波を示す画像である。超音波伝播画像は、走査によって取得した検知結果が時間同期されて配列された、動画または静止画と一致する。例えば、レーザーパルスによって試験片10の表面で生成された超音波は、試験片の後壁に向かって厚さ方向に伝播してもよいが、異常箇所が位置する境界で反射される場合がある。異常箇所のうち厚さ方向に貫通する箇所は、伝播時間および伝播速度に基づいて計算されてもよい。また、コンピューターシステム2は、検知の結果生じた信号を、周波数、波数、または波長領域でさらに処理し、検知結果を動画または静止画として提供する。
【００２３】
図1は、コンピューターシステム2が行うように構成された、後処理のステップのいくつかの態様を高レベルで示す。最初に、コンピューターシステム2は、信号コンディショナー24から入ってくる電気信号の振幅を時間の関数として検出する。任意で、システムオペレーターは、関連付けられた表示画面に振幅対時間のグラフ4が表示されるように、コンピューターシステム2に指示するコマンドを入力してもよい。この表示プロセスには、表示画面を制御する別の表示プロセッサに、データおよびコマンドを送信する画像プロセッサが含まれてもよく、画像プロセッサおよび表示プロセッサは両方とも、コンピューターシステム2に組み込まれる。結果として生じる波形は、パルスエコー超音波信号の時間変化する振幅を表す。
【００２４】
第2に、画像プロセッサは、厚さ方向に貫通する超音波に基づく、パルスエコー超音波伝播撮像技法を実行するようにさらに構成される。図1に示すように、試験片10内の異常箇所は、試験片10の表面を走査した結果、試験片10から取得された、厚さ方向に貫通する超音波に基づいて、パルスエコー超音波伝播撮像技法を用いて、（異常箇所の画像26で表されているように）可視化される。試験片の表面領域内のポイントの配列を走査して収集された一次元の電気信号は、三次元の映像データ配列6（以降「3Dデータ配列6」とする）を形成するために再配置される。3Dデータ配列6の各時系列は、走査プロセス中にパルスレーザービームが当たるそれぞれのポイントで、それぞれのパルスエコー超音波信号を表す、それぞれのデータサブセットである。図1に示す例では、3Dデータ配列6の縦寸法（試験片10の表面における走査領域の高さに対応する）におけるデータ要素の数はVであり、3Dデータ配列6の横寸法（試験片10の表面における走査領域の幅に対応する）におけるデータ要素の数はHである。図1の矢印Tは、時間軸を表す。図示のために、図1に示されている例示的な3Dデータ配列6は、異常箇所の画像26を黒い領域で示している。
【００２５】
3Dデータ配列6における破線はスライス面28を表し、UWPI映像30を形成するために、映像データのN枚の映像静止フレーム32の時系列を生成するのに使用することができる。したがって、3Dデータ配列6のデータ要素の総数は、H×V×Nの積になる。システムオペレーターは、多数の映像静止フレーム32のうち任意の1枚を関連付けられた表示画面に表示するように、コンピューターシステム2に指示するコマンドを入力してもよい。映像静止フレーム32はすべて、異常箇所に最大の超音波振幅が現れた瞬間に撮影されてもよい。したがって、視聴用UWPI映像30を表示するために、時間軸Tに沿って画像を生成することができる。信号に基づいて動画が作成されると、システムオペレーターは、走査範囲全体にわたって、均一な超音波が試験片10の厚さを貫通して伝播する様子を可視化することができる。
【００２６】
要約すると、まず超音波生成レーザー14が、様々なモードの超音波を生成する、レーザービームパルスを放射する。様々なモードの超音波から、レーザードップラー振動計20がパルスエコー超音波信号を取得し、これは、UWPI映像30の映像静止フレーム32内の1つのポイントである。レーザーパルスおよび検知レーザービームはともに、走査領域をカバーする多数のポイントのそれぞれにおいて、一致ビームとして放射される。
【００２７】
図2は、本明細書で提案する後処理の方法の一実施形態による、グラフィカルユーザーインターフェースに表示され得る2つの窓を示す図である。左側の窓は、試験片10内の超音波の伝播を可視化する、UWPI映像30から抽出された静止フレーム32を表示し、パターン分布する、多数の人工的（例えば、作られた）に介在させた異常箇所を有する。試験片10は厚さ2．75mmで、複合材料で作られた（例えば、炭素繊維／エポキシプリプレグで作られた）ものである。右側の窓は、本明細書で提案する方法を用いてUWPI映像30から得られた、多重時間窓振幅マップ（MTWAM）34を表示する。対照的な画像によって、多重時間窓振幅マッピングの使用時に、あらゆる深さにおいて異常箇所の可視化が向上したことを示す。後処理装置（例えば、後処理用ソフトウェアで構成されたコンピューターシステム2）は、多重時間窓振幅マッピング、多角形の欠陥面積の計算、および欠陥ポインティングを実施する。
【００２８】
図3は、一実施形態による、UWPI映像30のパルスエコー超音波波動場36から多重時間窓振幅マップ34を得る方法におけるステップを示す図である。完全なUWPI映像30は、波の伝播速度に基づいて、試験片10（図1を参照）における各深さと相関させることができる、多数の映像静止フレーム32（32a、32b、32c）を含む。図3に示されている例では、第1の異常箇所の画像26a（以降、「第1の異常箇所画像26a」とする）が、第1の時間窓38aに属する映像静止フレームに見られ、第2の異常箇所の画像26b（以降、「第2の異常箇所画像26b」とする）が、第2の時間窓38bに属する映像静止フレームに見られ、第3の時間窓38cの第1の映像静止フレームには異常箇所の画像が見られない。次のステップでは、異常箇所によって生成された振幅情報（例えば、予め設定された閾値よりも大きい、最大の大きさを有する振幅）を含む時間窓が、その後の処理のために選択される。図3に示す例では、時間窓38aと、時間窓38bとが選択されている。最後のステップでは、多重時間窓振幅マップ34を生成するために、時間窓38aおよび38bの、選択された映像静止フレームにおける振幅の大きさが合計される。結果として生じた画像には、第1の異常箇所画像26aと第2の異常箇所画像26bとが含まれ、見る者が容易に識別することができる。
【００２９】
前述した多重時間窓振幅マッピング技法により、試験片内の異なる深さにある複数の異常箇所を1枚の画像で可視化し、優れた信号対雑音比、および可視化品質を提供することが可能になる。
【００３０】
図4は、一実施形態による、多重時間窓振幅マップ34を表示する方法50のステップを特定するフローチャートである。ステップ52において、第1の時間窓が選択される。次に、多重時間窓振幅マップ34を得るプロセスを開始するべきかどうかが判定される（ステップ54）。追加の時間窓に対象となる振幅が含まれる場合は、ステップ56において、次の時間窓が追加される（例えば、選択される）。対象となる振幅を含むすべての時間窓が選択されるまで、このプロセスの反復が継続される。対象となる時間窓がなくなると、ステップ58において、選択された時間窓の振幅値が絶対値に変換され、次にステップ60において、選択された時間窓のこれらの絶対値が合計される。最後に、この合計した結果が、ステップ62において、図2に示すような多重時間窓振幅マップ（MTWAM）の形式で表示される。
【００３１】
図5A〜図5Cは、パターン分布する、人工的に介在させた異常箇所を有する、2．75mm厚さの複合材試験片の走査結果を示す。図5Aは、2．933μsのPE UWPI映像静止フレームを示す。いくつかの異常箇所は、異なる深さに配置されたために含まれていない。しかしながら、図5Bは、5．433μsのPE UWPI映像静止フレームを示し、図5Aでは見えなかったいくつかの異常箇所が見えるようになっている。多重時間窓振幅マッピングに2．933〜2．983μs、および5．433〜5．850μsの時間窓を使用することによって、図5Cに示すような多重時間窓振幅マップ34が取得された。図5A〜図5Cに示す画像を比較すると、多重時間窓振幅マップ34はすべての異常箇所を含み、優れた可視化品質を提供していることがわかる。
【００３２】
本明細書で提案する後処理技法の別の態様によれば、コンピューターシステム2は、試験片内の異常箇所の形状に近似した多角形の面積を計算できる、アルゴリズムを実行するように構成される。異常箇所の形状が正確な多角形でない限りにおいて、計算結果は異常箇所の推定面積になる。この推定は、異常箇所の形状が真の多角形から逸脱している限りにおいて、物理的な異常箇所の実際の面積とは異なっている場合がある。
【００３３】
図6は、一実施形態による、試験片の異常箇所の形状に近似した多角形の面積を計算する方法70のステップを特定する、フローチャートである。異常箇所の画像を表示する、グラフィカルユーザーインターフェースを見ているユーザーはまず、ステップ72において、グラフィカルユーザーインターフェース上でカーソルを用いて1つのポイントをクリックして、多角形の1つの頂点を開始ポイントとして選択する。本明細書で用いる「多角形」という用語は、凸型または凹型のいずれかであって、自己交差しない多角形を意味する。本開示のこの段階では、第1の頂点が選択されたときに最終的な多角形はまだグラフィカルユーザーインターフェースに表示されていないが、すべての頂点が選択されたときに初めて完全に表示されることに留意されたい。次のステップ74において、ここでもグラフィカルユーザーインターフェース上でカーソルを用いて別のポイントをクリックすることによって、多角形の次の頂点（例えば、ポイント）が選択される。システムは、次にステップ76において、多角形が完成したかどうかについて、ユーザーから入力を受ける。ユーザーが、多角形が完成していないと応答した場合は、ユーザーはステップ74を繰り返し、これに続いてステップ76が繰り返される。頂点がそれぞれ選択されたことに応答して、コンピューターシステム2は、表示画面上でクリックされた画素の（x，y）座標を記憶する。ユーザーが選択した頂点の一連の画素座標を表すデジタルデータは、非一時的な有形のコンピューター読み取り可能な記憶媒体に記憶される。
【００３４】
ステップ74および76は、多角形が完成したことをユーザーが示すまで繰り返され、これは、ユーザーが多角形のすべての頂点を選択したことを意味する。ユーザーは次にステップ78において、一連のポイントで多角形面積計算アルゴリズムを実行するようコンピューターシステム2に指示するために、グラフィカルユーザーインターフェースと相互作用を行う。このアルゴリズムを実行する過程で、コンピューターシステムによって次の動作が行われる。（1）多角形の頂点の画素座標を表すデジタルデータが、非一時的な有形のコンピューター読み取り可能な記憶媒体から読み出される。（2）読み出された画素座標が、撮像セッションの開始前に実施された較正手順中に決定された変換率に基づいて、試験片の基準座標系で、空間座標に変換される。（3）空間座標を用いて、多角形の面積の推定値が計算される。計算された面積は、その後、ステップ80において、グラフィカルユーザーインターフェースに表示される。
【００３５】
図7Aは、多角形の形状の異常箇所25を含む、構造の走査領域40を表す図である。図7Bは、図7Aで図示した走査領域40の映像静止フレーム32を示す、グラフィカルユーザーインターフェースの窓を表す図であり、グラフィカルユーザーインターフェースを用いて、図7Aで図示した異常箇所25の画像26の形状に近似した、多角形の頂点を選択することができる。多角形の表示が完了すれば、多角形の面積を計算することができる。1つの提案されている実施によれば、CRC Standard Mathematical Tables（Beyer，W．H．（Ed．），28th ed．，Boca Raton，Florida，CRC Press（1987），pp．123−124）に開示されている多角形面積の式を使用することができる。
【００３６】
図7Bに示す例に見られるように、ユーザーは、n辺を有する多角形を形成するために、n個の頂点を選択してもよく、ここでnは2よりも大きい整数である。このようなn辺を有する多角形の（画素座標ではなく、試験片の基準座標系における）頂点の座標は、（x1，y1），（x2，y2），（x3，y3）〜（xn，yn）である。多角形の面積Aは、次の式を用いて計算することができる。
【数１】
2019174445.tif 000003
【００３７】
航空機の主翼ボックスなどの複合部品でUWPIを行って、異常箇所が明らかになった場合、異常箇所の形状は多角形に近似させることができ、次に、異常箇所の大きさの測定値を提供するために、主翼ボックスの座標系でその多角形の面積を計算することができる。より正確には、多角形は、グラフィカルユーザーインターフェースに表示された、異常箇所の画像の形状に近似する。多角形は、異常箇所の画像の境界に配置された少なくとも3つのポイントをユーザーが選択することによって画定される。
【００３８】
図8Aは、2．75mm厚さの複合材試験片に含まれる多数の人工的な異常箇所のうち、1つの異常箇所の画像の面積の計算結果を示す、グラフィカルユーザーインターフェース上の窓を表す図であり、画像は、5．733μsで撮影された、UWPI映像の1枚の映像静止フレーム32として表示される（これは、図5Bに示した図と同じである）。多角形の異常箇所面積の計算結果は、344．04mm2であった。図8Aに示すように、計算結果は、映像静止フレーム32の上部に表示される。
【００３９】
図8Bは、同じ2．75mm厚さの複合材試験片に含まれる多数の人工的な異常箇所のうち、1つの異常箇所の画像の面積の計算結果を示す、同じグラフィカルユーザーインターフェース上の窓を表す図である。この画像は、図8Aに示す映像静止フレーム32を生成した、同じUWPIから得られた多重時間窓振幅マップ34に表示されるが、多重時間窓振幅マッピングに2．933〜2．983μs、および5．433〜5．850μsの時間窓を用いている（これは、図5Cに示した図と同じである）。多角形の異常箇所面積の計算結果は、129．62mm2であった。図8Bに示すように、計算結果は、多重時間窓振幅マップ34の上部に表示される。
【００４０】
別の実験を容易にするために、衝撃による剥離と、研磨された表面と、しわと、パッチ圧電トランスデューサーとを含む、異なる種類の異常箇所を有する7mm厚さの複合材試験パネルを構築した。この試験パネルをUWPIにかけた。8．3μsで取得した映像静止フレームが図9に示されており、グラフィカルユーザーインターフェース上の窓を示し、さらに映像静止フレーム32の選択した面積44における、異常箇所の画像26の面積の計算結果を示している。この例では、異常箇所は、衝撃による剥離である。他の異常箇所は、剥離領域46の他の剥離（図9で破線の円で示されている）と、パッチ圧電トランスデューサー領域48（図9で破線の長方形で示されている）とを含んでいた。図9は、選択した面積44における異常箇所の画像26の面積が814．06mm2だったことを示し、非常に複雑な形状を有する、衝撃による剥離部分についても、多角形の異常箇所の面積計算機能を用いて、正確な面積計算が可能なことをはっきりと示している。
【００４１】
図10は、放射されたレーザービームが、試験片10の表面の走査領域40内にある、異常箇所に当たって反射する位置にレーザー走査ヘッド66を移動させるために、異常箇所ポインティング機能を使用しているところを示した図である。レーザー走査ヘッド66は、超音波生成レーザー14と、第1の光学ミラー16および第2の光学ミラー18と、レーザードップラー振動計20とを収容する。前述したように、レーザー走査ヘッド66は、レーザー走査ヘッド66をX方向およびY方向に平行移動させることが可能な、2軸線形ポジショナー90（図11を参照）に取り付けられる。
【００４２】
図10の左上隅の長方形は、走査領域40（図10の右上隅に示されている）を走査することによって生成された、PE UWPI映像静止フレーム32を表す。走査領域40において、規則的な走査間隔Δで離間された黒い点は、表面の走査中に生成された、各レーザースポット42を表す。図示のために、レーザースポット42は一部のみが示されており、走査間隔Δと等しい距離でそれぞれ増分移動した後に、レーザービーム64を断続的に活性化することによって、走査領域40全体が走査されることは理解される。
【００４３】
また、映像静止フレーム32が、四角形の形状（例えば、4辺を有する多角形）で表示された異常箇所の画像26を含む一方で、走査領域40は、静止フレーム32に見られる画像26を生成する、物理的な異常箇所25を含む。
【００４４】
図10をさらに明確に説明すると、映像静止フレーム32の各画素は試験片の（x，y）座標系と相関する画素座標を有し、原点（0，0）を静止フレーム32の左下隅とする。しかしながら、レーザー走査ヘッド66が初期走査位置82にあるときは、レーザービーム64は、2軸線形ポジショナー90の座標系における座標（a，b）を有する。したがって、レーザー走査ヘッド66を別の位置に移動させるコマンドは、2軸線形ポジショナー90の基準座標系の座標の形式で与えられる。例えば、図10に示すように、試験片の基準座標系で座標（x，y）を有する映像静止フレーム32で、ユーザーがポイント68を選択した場合は、次に、2軸線形ポジショナー90がコンピューターシステム2（図1を参照）によって、レーザー走査ヘッド66を移動させるように指示され、その結果、レーザービーム64は、2軸線形ポジショナー90の基準座標系で（x＋a，y＋b）の座標を有するポイントに当たる。
【００４５】
ここで、自動化された異常箇所ポインティング機能をユーザーが作動できるようにするプロセスについて説明する。最初に、ユーザーは、映像静止フレーム32内で可視化された異常箇所の画像26上で、ポイント68を選択する。選択したポイントは、試験片10の座標系において位置（x，y）を有する。この位置は、次に、2軸線形ポジショナー90の座標系で、対応する位置（x＋a，y＋b）に変換される。最後に、レーザービーム64が異常箇所25をポイントするように、レーザー走査ヘッド66が、図10の破線で示された位置から、選択した位置（x＋a，y＋b）（図1では実線で示されている）に移動される。したがって、レーザービーム64は、ユーザーが選択した走査領域40内の位置をポイントするように移動させることができる。複合部品の非破壊検査中に、映像静止フレーム32上で対応するポイントをクリックすることによって、レーザービーム64が複合部品上のポイントをポイントできる性能により、検査員は、UWPIを追加で行うことを含め、異常箇所をさらに検査することが可能になる。他の方法として、検査員が、複合部品上でポイントされる位置をマークしてもよく、これによって後で試験または修復する領域を指定する。
【００４６】
先に開示した、異常箇所ポインティング機能を使用する方法は、映像静止フレーム32でユーザーがポイント68を選択することを含んでいたが、その代わりにユーザーは、多重時間窓振幅マップ34で対応するポイントを選択することによって、同じ自動化されたポインティングを実現することができる。
【００４７】
図11は、映像静止フレーム32を含む第1の窓と、ビデオカメラ（図示せず）で取得した試験セットアップの映像92を含む第2の窓と、異常箇所ポインティング機能を用いてレーザーパルスが異常箇所をポイントしたときに生成された超音波の伝播を表す、振幅対時間のグラフ4を示す窓とを含む、グラフィカルユーザーインターフェース100を示す。任意で、レーザースポットの座標が、映像静止フレーム32に表示されてもよい。図11に示す例では、2軸線形ポジショナー90の基準座標系で選択した位置の座標は、（124．75，121．5）である。
【００４８】
図11に示すように、2軸線形ポジショナー90は、固定された取り付けステージ84と、X軸に沿って両方向に平行移動するように、取り付けステージ84に平行移動可能に結合された、X軸線形ステージ86と、Y軸に沿って両方向に平行移動するように、X軸線形ステージ86に平行移動可能に結合された、Y軸線形ステージ88とを備える。レーザー走査ヘッド66は、Y軸線形ステージ88に固定的に結合される。多軸線形ポジショナーの構造および動作は、ロボット工学の技術分野ではよく知られている。
【００４９】
また、本開示は、以下の項に基づく例を含む。
【００５０】
項1．構造内の異常箇所の可視化を向上させる方法であって、（a）構造の表面において、走査領域の多数のポイントで、パルスエコーレーザー超音波伝播撮像映像データを取得するステップと、（b）多重時間窓振幅マップを作成するために、多重時間窓振幅マッピングを用いて、前記パルスエコーレーザー超音波伝播撮像映像データを後処理するステップと、（c）グラフィカルユーザーインターフェースに、前記多重時間窓振幅マップを表示するステップとを含む、方法。
【００５１】
項2．前記後処理するステップ（b）が、選択した時間窓で、前記パルスエコーレーザー超音波伝播撮像映像データを指定するステップと、前記指定したパルスエコーレーザー超音波伝播撮像映像データに含まれる、振幅データを合計するステップと、前記合計した振幅データをマッピングするステップとを含む、項1に記載の方法。
【００５２】
項3．（d）前記グラフィカルユーザーインターフェースとの人的な相互作用によって、前記多重時間窓振幅マップで少なくとも3つのポイントを選択するステップと、（e）前記少なくとも3つのポイントで画定された、多角形の面積を計算するステップと、（f）前記計算するステップ（e）で計算した前記面積を表す英数字記号を、前記グラフィカルユーザーインターフェースに表示するステップとをさらに含む、
項1に記載の方法。
【００５３】
項4．前記少なくとも3つのポイントが、前記グラフィカルユーザーインターフェースに表示された異常箇所の画像の境界に位置する、項3に記載の方法。
【００５４】
項5．（g）前記グラフィカルユーザーインターフェースとの人的な相互作用によって、前記多重時間窓振幅マップでポイントを選択するステップと、（h）レーザー走査ヘッドを支持するポジショナーの基準座標系で、前記選択するステップ（g）で選択した前記ポイントの画素座標を空間座標に変換するステップと、（i）前記レーザー走査ヘッドを、前記変換するステップ（h）から生じる前記空間座標を有する、ポインティング位置に移動させるために、前記ポジショナーを制御するステップと、（j）前記レーザー走査ヘッドが前記ポインティング位置にある間に、レーザービームを放射するように前記レーザー走査ヘッドを作動させるステップとをさらに含む、項3に記載の方法。
【００５５】
項6．前記変換するステップ（h）から前記作動させるステップ（j）までが、選択するステップ（g）に応答して自動的に行われる、項5に記載の方法。
【００５６】
項7．（d）前記グラフィカルユーザーインターフェースとの人的な相互作用によって、前記多重時間窓振幅マップでポイントを選択するステップと、（e）レーザー走査ヘッドを支持するポジショナーの基準座標系で、前記選択するステップ（d）で選択した前記ポイントの画素座標を空間座標に変換するステップと、（f）前記レーザー走査ヘッドを、前記変換するステップ（e）から生じる前記空間座標を有する、ポインティング位置に移動させるために、前記ポジショナーを制御するステップと、（g）前記レーザー走査ヘッドが前記ポインティング位置にある間に、レーザービームを放射するように前記レーザー走査ヘッドを作動させるステップとをさらに含む、項1に記載の方法。
【００５７】
項8．前記変換するステップ（e）から前記作動させるステップ（g）までが、選択するステップ（d）に応答して自動的に行われる、項7に記載の方法。
【００５８】
項9．構造内の異常箇所の可視化を向上させる方法であって、（a）構造の表面において、走査領域の多数のポイントで、パルスエコーレーザー超音波伝播撮像映像データを取得するステップと、（b）映像静止フレームを作成するために、前記パルスエコーレーザー超音波伝播撮像映像データを後処理するステップと、（c）グラフィカルユーザーインターフェースに前記映像静止フレームを表示するステップと、（d）前記グラフィカルユーザーインターフェースとの人的な相互作用によって、前記映像静止フレーム上で少なくとも3つのポイントを選択するステップと、（e）前記少なくとも3つのポイントによって画定された多角形の面積を計算するステップと、（f）前記計算するステップ（e）で計算した前記面積を表す英数字記号を、前記グラフィカルユーザーインターフェースに表示するステップとを含む、方法。
【００５９】
項10．前記少なくとも3つのポイントが、前記グラフィカルユーザーインターフェースに表示された異常箇所の画像の境界に位置する、項9に記載の方法。
【００６０】
項11．（g）前記グラフィカルユーザーインターフェースとの人的な相互作用によって、前記静止フレームでポイントを選択するステップと、（h）レーザー走査ヘッドを支持するポジショナーの基準座標系で、前記選択するステップ（g）で選択した前記ポイントの画素座標を空間座標に変換するステップと、（i）前記レーザー走査ヘッドを、前記変換するステップ（h）から生じる前記空間座標を有する、ポインティング位置に移動させるために、前記ポジショナーを制御するステップと、（j）前記レーザー走査ヘッドが前記ポインティング位置にある間に、レーザービームを放射するように前記レーザー走査ヘッドを作動させるステップとをさらに含む、項9に記載の方法。
【００６１】
項12．前記変換するステップ（h）から前記作動させるステップ（j）までが、選択するステップ（g）に応答して自動的に行われる、項11に記載の方法。
【００６２】
項13．構造内の異常箇所の可視化を向上させる方法であって、（a）構造の表面において、走査領域の多数のポイントで、パルスエコーレーザー超音波伝播撮像映像データを取得するステップと、（b）映像静止フレームを作成するために、前記パルスエコーレーザー超音波伝播撮像映像データを後処理するステップと、（c）グラフィカルユーザーインターフェースに前記映像静止フレームを表示するステップと、（d）前記グラフィカルユーザーインターフェースとの人的な相互作用によって、前記映像静止フレーム上でポイントを選択するステップと、（e）前記選択するステップ（d）で選択した前記ポイントの画素座標を、レーザー走査ヘッドを支持するポジショナーの基準座標系で、空間座標に変換するステップと、（f）前記変換するステップ（e）から生じる空間座標を有するポインティング位置に前記レーザー走査ヘッドを移動させるために、前記ポジショナーを制御するステップと、（g）前記レーザー走査ヘッドが前記ポインティング位置にある間にレーザービームを放射するように、前記レーザー走査ヘッドを作動させるステップとを含む、方法。
【００６３】
項14．前記変換するステップ（e）から前記作動させるステップ（g）までが、選択するステップ（d）に応答して自動的に行われる、項13に記載の方法。
【００６４】
項15．構造内の異常箇所の可視化を向上させる装置であって、レーザー走査ヘッドを備える、パルスエコーレーザー超音波伝播撮像システムと、グラフィカルユーザーインターフェースと、コンピューターシステムであって、（a）パルスエコーレーザー超音波伝播撮像システムから、パルスエコーレーザー超音波伝播撮像映像データを受信するステップと、（b）多重時間窓振幅マップを作成するために、多重時間窓振幅マッピングを用いて、前記パルスエコーレーザー超音波伝播撮像映像データを後処理するステップと、（c）前記多重時間窓振幅マップを表示するように、前記グラフィカルユーザーインターフェースを制御するステップとを行うように構成された、コンピューターシステムとを備える、装置。
【００６５】
項16．前記後処理するステップ（b）が、選択した時間窓で、指定したパルスエコーレーザー超音波伝播撮像映像データを表すデータを受信するステップと、前記受信するステップで受けた、前記指定したパルスエコーレーザー超音波伝播撮像映像データに含まれる振幅データを合計するステップと、前記合計した振幅データをマッピングするステップとを含む、項15に記載の装置。
【００６６】
項17．前記コンピューターシステムが、（d）前記多重時間窓振幅マップから少なくとも3つのポイントが選択されたことを表すデータを受信するステップと、（e）前記少なくとも3つのポイントによって画定された、多角形の面積を計算するステップと、（f）前記計算するステップ（e）で計算した前記面積を表す英数字記号を表示するように、前記グラフィカルユーザーインターフェースを制御するステップとを行うようにさらに構成される、項15に記載の装置。
【００６７】
項18．前記少なくとも3つのポイントが、前記グラフィカルユーザーインターフェースに表示された異常箇所の画像の境界に位置する、項17に記載の装置。
【００６８】
項19．前記パルスエコーレーザー超音波伝播撮像システムが、前記レーザー走査ヘッドが取り付けられるポジショナーをさらに備え、前記コンピューターシステムが、（g）前記多重時間窓振幅マップにおけるポイントの選択を表すデータを受信するステップと、（h）前記選択したポイントの画素座標を、前記ポジショナーの基準座標系で、空間座標に変換するステップと、（i）前記変換するステップ（h）から生じる前記空間座標を有するポインティング位置に、前記レーザー走査ヘッドを移動させるように、前記ポジショナーを制御するステップと、
（j）前記レーザー走査ヘッドが前記ポインティング位置にある間に、レーザービームを放射するように前記レーザー走査ヘッドを作動させるステップとを行うようにさらに構成される、項17に記載の装置。
【００６９】
項20．前記ポジショナーが、2軸線形ポジショナーである、項19に記載の装置。
【００７０】
より一般的には、前述したいくつかの形態は、構造内の異常箇所の可視化を向上させる方法を提供するために組み合わせてもよく、この方法は、次のステップを含む。（a）構造表面の走査領域内の多数のポイントで、パルスエコーレーザー超音波伝播撮像映像データを取得するステップ。（b）多重時間窓振幅マップを作成するために、多重時間窓振幅マッピングを用いてパルスエコーレーザー超音波伝播撮像映像データを後処理するステップ。（c）グラフィカルユーザーインターフェースに多重時間窓振幅マップを表示するステップ。（d）グラフィカルユーザーインターフェースとの人的な相互作用によって、多重時間窓振幅マップで、少なくとも3つのポイントを選択するステップ。（e）少なくとも3つのポイントで画定された多角形の面積を計算するステップ。（f）グラフィカルユーザーインターフェースに、ステップ（e）で計算した面積を表す英数字記号を表示するステップ。（g）前記グラフィカルユーザーインターフェースとの人的な相互作用によって、多重時間窓振幅マップでポイントを選択するステップ。（h）ステップ（g）で選択したポイントの画素座標を、レーザー走査ヘッドを支持するポジショナーの基準座標系で、空間座標に変換するステップ。（i）ステップ（h）から生じる空間座標を有するポインティング位置に、レーザー走査ヘッドを移動させるために、ポジショナーを制御するステップ。（j）レーザー走査ヘッドがポインティング位置にある間に、レーザービームを放射するようにレーザー走査ヘッドを作動させるステップ。他の方法として、多角形の異常箇所の面積計算、および異常箇所ポインティング機能は、静止フレームを表示しているグラフィカルユーザーインターフェースの一部と、ユーザーが相互作用することによって使用可能にされてもよい。
【００７１】
様々な実施形態を参照して、構造内の異常箇所の可視化を向上させるために、パルスエコーレーザーUMPI映像データを後処理する方法および装置について説明してきたが、本明細書の教示の範囲から逸脱することなく様々な変更がなされ、等価物をもってその要素に置き換えてもよいことが、当業者には理解される。また、本明細書の教示を、その範囲から逸脱することなく特定の状況に適合させるために、多くの修正が行われ得る。したがって、特許請求の範囲は、本明細書で開示した特定の実施形態に限定されないことを意図している。
【００７２】
本明細書で用いられる「コンピューターシステム」という用語は、少なくとも1つのコンピューターまたはプロセッサを有するシステムを包含するものとして広く解釈されねばならず、ネットワークまたはバスを介して通信する複数のコンピューター、またはプロセッサを有してもよい。
【００７３】
本明細書で説明する方法のいくつかのステップは、これに限定されないが記憶装置、および／またはメモリ装置を含む、非一時的な有形のコンピューター読み取り可能な記憶媒体内に具体化された、実行可能な命令として符号化されてもよい。このような命令が処理システム、またはコンピューターシステムによって実行されると、システム装置は、本明細書で説明した方法の少なくとも一部を実行する。
【００７４】
以下に記載する方法クレームは、一部またはすべてのステップが行われる特定の順序を示す条件が、クレーム内の言葉で明確に指定または記載されていない限り、そこに記載されているステップが、アルファベット順に実行される（特許請求の範囲内のアルファベット順はいずれも、単に先に述べたステップを参照するために使用されている）、あるいは記載されている順に実行されると解釈されるべきではない。またプロセスクレームは、クレーム内の言葉で、このような解釈を排除する条件が明確に記載されていない限り、同時または交互に行われる2つ以上のステップの、いずれの部分も除外すると解釈されるべきではない。
【符号の説明】
【００７５】
2  コンピューターシステム
4  振幅対時間のグラフ
6  三次元の映像データ配列
10  試験片
12  供給源レーザーコントローラー
14  超音波生成レーザー
16  第1の光学ミラー
18  第2の光学ミラー
20  レーザードップラー振動計
22  検知レーザーコントローラー
24  信号コンディショナー
25  異常箇所
26  異常箇所の画像
26a  第1の異常箇所の画像
26b  第2の異常箇所の画像
28  スライス面
30  UWPI映像
32、32a、32b、32c  映像静止フレーム
34  多重時間窓振幅マップ
36  パルスエコー超音波波動場
38a  第1の時間窓
38b  第2の時間窓
38c  第3の時間窓
40  走査領域
42  レーザースポット
44  選択した面積
46  剥離領域
48  パッチ圧電トランスデューサー領域
50  多重時間窓振幅マップを表示する方法
64  レーザービーム
66  レーザー走査ヘッド
68  ポイント
70  多角形の面積を計算する方法
82  初期走査位置
84  取り付けステージ
86  X軸線形ステージ
88  Y軸線形ステージ
90  2軸線形ポジショナー
92  映像
100  グラフィカルユーザーインターフェース
H  3Dデータ配列の横寸法に対応するデータ要素の数
T  時間軸
V  3Dデータ配列の縦寸法に対応するデータ要素の数
Δ  走査間隔
【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５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図６】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【外国語明細書】
2019174445000001.pdf