(57)【要約】画像再現方法は、多数のサンプリングポイントを含んだボリュームデータを受け（４１０）、低振幅を抑制する及び最大振幅を保つサンプリングポイントの第１条件付けを決定し（４１１）、サンプリングポイントの影響がサンプリング格子中の格子ポイントへの距離に依存するサンプリングポイントの第２条件付けを決定し（４１２）、第１条件付け及び第２条件付けに関する多数の重み関数を含むカーネルを決定して該カーネルの形又はサイズを決定することなく多数のサンプリングポイントそれぞれのエネルギースプレッドを決定し（４１３）、多数のサンプリングポイントそれぞれのエネルギースプレッドに従い再現したボリュームを出力する（４１４）ことを含む。【選択図】図４Ｃ
2013539033.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
多数のサンプリングポイントを含んだボリュームデータを受け、
低振幅を抑制する及び最大振幅を保つ前記サンプリングポイントの第１条件付けを決定し、
サンプリングポイントの影響がサンプリング格子中の格子ポイントへの距離に依存する前記サンプリングポイントの第２条件付けを決定し、
前記第１条件付け及び前記第２条件付けに関する多数の重み関数を含んだカーネルを決定して該カーネルの形又はサイズを決定することなく前記多数のサンプリングポイントそれぞれのエネルギースプレッドを決定し、
前記多数のサンプリングポイントそれぞれの前記エネルギースプレッドに従い再現したボリュームを出力する、
ことを含む画像再現方法。
【請求項２】
前記カーネルの決定は、
前記サンプリングポイントのそれぞれを最も近い格子ポイントに設定することにより前記ボリュームデータを再現し、
前記多数のサンプリングポイントそれぞれの前記エネルギースプレッドに従い前記ボリュームデータをフィルタリングする、
ことをさらに含む、請求項１に記載の画像再現方法。
【請求項３】
重み付けされたサンプリングポイント振幅のための第１バッファを定義し、
多数の重みのための第２バッファを定義する、
ことをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記多数のサンプリングポイントそれぞれの再現ボリュームへのフォワードマッピングをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
所定のボクセルに影響するデータを見つける前記ボリュームデータのバックワードマッピングをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
多数のサンプリングポイントを含んだボリュームデータを受け、
低振幅を抑制する及び最大振幅を保つ前記サンプリングポイントの第１条件付けを決定し、
サンプリングポイントの影響がサンプリング格子中の格子ポイントへの距離に依存する前記サンプリングポイントの第２条件付けを決定し、
前記第１条件付け及び前記第２条件付けの畳み込みに関する多数の重み関数を含んだカーネルを決定して前記多数のサンプリングポイントそれぞれのエネルギースプレッドを決定する、
ことを含み、
前記カーネルの決定は、
前記多数のサンプリングポイントのそれぞれを最も近い格子ポイントに設定することにより前記ボリュームデータを再現し、
前記多数のサンプリングポイントそれぞれの前記エネルギースプレッドに従い前記ボリュームデータをフィルタリングし、
前記多数のサンプリングポイントそれぞれの前記エネルギースプレッドに従い再現したボリュームを出力することをさらに含む、
画像再現方法。
【請求項７】
重み付けされたサンプリングポイント振幅のための第１バッファを定義し、
多数の重みのための第２バッファを定義する、
ことをさらに含む、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記多数のサンプリングポイントそれぞれの再現ボリュームへのフォワードマッピングをさらに含む、請求項６に記載の方法。
【請求項９】
所定のボクセルに影響するデータを見つける前記ボリュームデータのバックワードマッピングをさらに含む、請求項６に記載の方法。
【請求項１０】
画像再現方法を実行するべくプロセッサにより実行可能な命令を含むコンピュータプログラム記憶媒体であって、
前記方法が、
多数のサンプリングポイントを含んだボリュームデータを受け、
低振幅を抑制する及び最大振幅を保つ前記サンプリングポイントの第１条件付けを決定し、
サンプリングポイントの影響がサンプリング格子中の格子ポイントへの距離に依存する前記サンプリングポイントの第２条件付けを決定し、
前記第１条件付け及び前記第２条件付けに関する多数の重み関数を含んだカーネルを決定して該カーネルの形又はサイズを決定することなく前記多数のサンプリングポイントそれぞれのエネルギースプレッドを決定し、
前記多数のサンプリングポイントそれぞれの前記エネルギースプレッドに従い再現したボリュームを出力することを含む、
コンピュータプログラム記憶媒体。
【請求項１１】
前記カーネルの決定が、
前記サンプリングポイントのそれぞれを最も近い格子ポイントに設定することにより前記ボリュームデータを再現し、
前記多数のサンプリングポイントそれぞれの前記エネルギースプレッドに従い前記ボリュームデータをフィルタリングすることをさらに含む、
請求項１０に記載の画像再現方法。
【請求項１２】
重み付けされたサンプリングポイント振幅のための第１バッファを定義し、
多数の重みのための第２バッファを定義することをさらに含む、
請求項１０に記載の方法。
【請求項１３】
前記多数のサンプリングポイントそれぞれの再現ボリュームへのフォワードマッピングをさらに含む、請求項１０に記載の画像再現方法。
【請求項１４】
所定のボクセルに影響するデータを見つける前記ボリュームデータのバックワードマッピングをさらに含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１５】
画像再現方法を実行するシステムであって、
ボリュームデータから画像を再現するように構成されたプロセッサであって、低振幅を抑制する及び最大振幅を保つサンプリングポイントの第１条件付けを決定し、サンプリングポイントの影響がサンプリング格子中の格子ポイントへの距離に依存する前記サンプリングポイントの第２条件付けを決定し、前記第１条件付け及び前記第２条件付けに関する多数の重み関数を含んだカーネルを決定して該カーネルの形又はサイズを決定することなく前記多数のサンプリングポイントそれぞれのエネルギースプレッドを決定し、前記多数のサンプリングポイントそれぞれの前記エネルギースプレッドに従い再現したボリュームを出力する、プロセッサと、
前記再現したボリュームを記憶するように構成されたメモリと、
を含むシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本願は、２０１０年９月２８日出願の米国仮出願６１／３８７，１５５の利益を主張する非仮出願であり、その内容は全体的に参照され本願に組み入れられる。
【０００２】
本開示事項は、画像再現、特に、フェーズドアレイデータを再現する方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
フェーズドアレイでは、多数の超音波トランスデューサがアレイに配置される。アレイ中の各トランスデューサは個々に駆動可能である。遅延及び振幅パターンを用いることで、特定のビームを生成するためにトランスデューサのアレイが使用され得る。使用される遅延パターン及び振幅パターン（ロウ：lawsとも呼ぶ）は、フォーカルロウという用語にまとめられることが多い。異なるフォーカルロウを使用して、異なる距離のポイントに合焦するビームだけではなく、異なる角度のビームも生成することができる。フェーズドアレイデバイスは、二次元（２Ｄ）Ｂ−スキャンモードとして反射信号をキャプチャする。非破壊評価（ＮＤＥ）をベースにする通常のフェーズドアレイにおいて、非常に多くの２Ｄ画像がキャプチャされる。能率的にデータを可視化し分析するために、三次元（３Ｄ）ボリューム再現がこれら２Ｄ画像を融合させるために必要とされる。
【発明の概要】
【０００４】
本開示事項の一態様に係る画像再現方法は、多数のサンプリングポイントを含んだボリュームデータを受け、低振幅を抑制する及び最大振幅を保つサンプリングポイントの第１条件付けを決定し、サンプリングポイントの影響がサンプリング格子中の格子ポイントへの距離に依存するサンプリングポイントの第２条件付けを決定し、第１条件付け及び第２条件付けに関する多数の重み関数を含んだカーネルを決定して該カーネルの形又はサイズを決定することなく多数のサンプリングポイントそれぞれのエネルギースプレッド（広がり）を決定し、その多数のサンプリングポイントそれぞれのエネルギースプレッドに従い再現したボリュームを出力する、ことを含む。
【０００５】
本開示事項の一態様に係る画像再現方法は、多数のサンプリングポイントを含んだボリュームデータを受け、低振幅を抑制する及び最大振幅を保つサンプリングポイントの第１条件付けを決定し、サンプリングポイントの影響がサンプリング格子中の格子ポイントへの距離に依存するサンプリングポイントの第２条件付けを決定し、第１条件付け及び第２条件付けの畳み込みに関する多数の重み関数を含んだカーネルを決定して多数のサンプリングポイントそれぞれのエネルギースプレッドを決定する、ことを含む。カーネルの決定に際しては、各サンプリングポイントを最も近い格子ポイントに設定することによりボリュームデータを再現し、多数のサンプリングポイントそれぞれのエネルギースプレッドに従いボリュームデータをフィルタリングする、ことをさらに含む。この方法は、多数のサンプリングポイントそれぞれのエネルギースプレッドに従い再現したボリュームを出力することをさらに含む。
【０００６】
本開示事項の一態様は、画像再現方法を実行するシステムである。このシステムは、ボリュームデータから画像を再現するように構成されたプロセッサと、再現したボリュームを記憶するように構成されたメモリと、を含み、そのプロセッサは、低振幅を抑制する及び最大振幅を保つサンプリングポイントの第１条件付けを決定し、サンプリングポイントの影響がサンプリング格子中の格子ポイントへの距離に依存するサンプリングポイントの第２条件付けを決定し、第１条件付け及び第２条件付けに関する多数の重み関数を含んだカーネルを決定して該カーネルの形又はサイズを決定することなく多数のサンプリングポイントそれぞれのエネルギースプレッドを決定し、多数のサンプリングポイントそれぞれのエネルギースプレッドに従い再現したボリュームを出力する。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
本開示事項の好適な実施形態が、次の添付図面を参照してより詳細に以下に説明される。
【図１Ａ】本開示事項の実施形態に係る例示的固体ロータを説明する。
【図１Ｂ】本開示事項の実施形態に係る固体ロータスキャンパターンを説明する。
【図２Ａ】本開示事項の実施形態に係る２つのサンプリングポイントを示す。
【図２Ｂ】本開示事項の実施形態に係る図２Ａのサンプリングポイントにおける重み付けカーネルを示す。
【図２Ｃ】本開示事項の実施形態に係る図２Ａの１Ｄ信号の各再現を示す。
【図２Ｄ】本開示事項の実施形態に係る図２Ａの１Ｄ信号の各再現を示す。
【図３】本開示事項の実施形態に係るＡ−スキャンに沿う高密度サンプリング（dense sampling）を示す。
【図４Ａ】本開示事項の実施形態に係る高速再現アプローチを説明する。
【図４Ｂ】本開示事項の実施形態に係る高速再現アプローチを説明する。
【図４Ｃ】本開示事項の実施形態に係る高速再現アプローチのフロー図。
【図５】本開示事項の実施形態に係るボリュームセグメント化を説明する。
【図６Ａ】本開示事項の実施形態に係るセグメントの再現を説明する。
【図６Ｂ】本開示事項の実施形態に係るマージンの再現を説明する。
【図７】それぞれがスレッドにより再現されるサブボリュームへボリュームを分割する再現を説明する。
【図８】本開示事項の実施形態に係るボリューム再現方法を実行する例示的コンピュータシステムを示す。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
フェーズドアレイは、非破壊評価に適用される超音波技術である。１つのポジションからキャプチャされたデータはある特定の入射角の下での傷特性を描写するだけであり、広がっていない傷は同じ角度からキャプチャされない可能性があるので、傷情報は異なるポジションからキャプチャする必要がある。
【０００９】
本開示事項の実施形態によれば、フェーズドアレイ式の非破壊評価に適用される３Ｄ再現が、複数のキャプチャポジションからの融合情報を用いるデータの分析を可能にし、自動的な傷検出及び形状判断のための基礎を提供する。
【００１０】
本開示事項の実施形態は、スプラッティングを使用する比較的正確な再現方法、データブラウジング用の比較的高速な再現方法、及び並行再現方法を含む。本開示事項の実施形態は、メモリ及びボリュームレンダラ（renderer）の限界を超えるボリュームを処理する方法をさらに含む。
【００１１】
本欄において、例えばタービンロータの検査などの固体ロータ検査が、本開示事項の実施形態を説明するために利用される。データをキャプチャするポジション及び向きは既知であり、これ以上の記録訂正は要求されないと仮定される。さらに、検査するロータ１０１（図１Ａ参照）は円周角度において高密度にキャプチャされると仮定される。また、信号エコー振幅が距離に依存せず、反射ロータのサイズ、形状、及び反射特性だけに依存するように、データが是正されると仮定される。振幅情報は、したがって、ディスタンス−ウエイト−ゲイン傷サイズ特定方法に直接使用することができる。
【００１２】
図１Ｂは、固体ロータ１０１の検査に使用される表記法を示す。各サンプリングポイントｐｓは、３つのパラメータ、ファンナンバーｆ、Ａ−スキャンナンバーａ、サンプリングポイントナンバーｓにより決定される。サンプリングポイントの振幅値は、ｐｓ＝（ｆ，ａ，ｓ）Ｔとしてｓ（ｆ，ａ，ｓ）により与えられる。各ファンは、一定の角度間隔で異なる向きとしたいくつかのＡ−スキャンを含む。この情報は、各サンプリングポイントｓ（ｆ，ａ，ｓ）の影響の領域を決定するために使用可能である。再現ボリュームのデカルト格子座標は、ｐｇ＝（ｉ，ｊ，ｋ）Ｔとしてｉ，ｊ，ｋと定められる。本明細書に説明する例示の方法は、異なるスキャンパターンをもった他のＮＤＥ適用例にも応用し得る。
【００１３】
本開示事項の実施形態によれば、データ融合は、サンプリングポイントからの情報を３Ｄボリュームに融合するプロセス及び方法を表す。多くの３Ｄカーネルが同じポジションにオーバーラップし得るので、データ融合は合理的な結果を達成する。平均値アプローチ及び最大値アプローチを含めて、異なる融合方法を使用可能である。そのエクステントが同じ領域に入るサンプリングポイントにより与えられる情報は融合可能である。サンプリングポイントにより与えられる情報は、異なる角度の反射特性を表す。この情報において、高い振幅は傷やひびの境界を示す。これらの考察から、平均値アプローチ及び最大値アプローチを含めて異なるアプローチが使用可能である。
【００１４】
最大値法は、所定領域内で低振幅を抑制し且つ最大値を保つ。最大値法は、次の式で表すことができる。
（１）
2013539033.tif 000003
平均値法の場合、サンプリングポイントの影響は格子ポイントへの距離に依存する。平均値法は、次の式で表すことができる。
（２）
2013539033.tif 000004
重み関数ｗｍａｘ，ｆ，ａ，ｓ（ｉ，ｊ，ｋ）及びｗａｖｇ，ｆ，ａ，ｓ（ｉ，ｊ，ｋ）が、各サンプリングポイントのエネルギースプレッドを決定する。各サンプリングポイントのエネルギースプレッドは、再現ボリューム、平均値法及び最大値法のそれぞれにおいて各サンプリングポイントの影響である。
【００１５】
例示の融合に関して、それぞれ振幅２と１の２．５と４．３５に定められた２つのサンプリングポイントに挿入される２つの三角重み関数のケースを検討する。図２Ａ〜図２Ｄは、一次元（１Ｄ）信号を基にした平均値型方法及び最大値型方法の異なる様子を説明する。例示の融合に関して、それぞれ振幅２と１の２．５と４．３５に定められた２つのサンプリングポイントに挿入される２つの三角重み関数のケースを検討する。図２Ｃ及び図２Ｄは、平均値型方法と最大値型方法の結果をそれぞれ示す。ｘ＝３における結果値は、融合型式に依存する１．６３５又は２．０である。
【００１６】
本開示事項の実施形態によれば、スプラッティングによる３Ｄボリューム再現は、キャプチャした信号を正規格子へ再サンプリングすることを含む。スプラッティングは、非正規格子を使用して生データをサンプリングし、この生データを正規格子へ再サンプリングすることを含む。スプラッティングは、アンダーサンプリング、オーバーサンプリング、及び再現ボリューム中のホールを実質的に防止するべく選択される再現フィルタを含む。スプラッティングは、予め決められた範囲内のサンプリングポイントのエネルギーを分配し、正規格子へサンプリング可能な連続エネルギー分配を生成する。注目すべきは、連続エネルギー分配は、格子ポイントへの各サンプリングポイントの寄与が決定され得る場合には、生成する必要がないことである。
【００１７】
スプラッティングは、サンプリングポイントのエネルギーをボリュームスペースへ分配するプロセスである。本開示事項の実施形態によれば、スプラッティングは、傷探知及び分析用の３Ｄボリュームを再現するために使用される。スプラッティングカーネルは、特定のＮＤＥ適用例のために設定されたスキャンパターンに基づいて決められ得る。このアプローチは、直交格子、確率的再サンプリングを用いる非正規及び正規格子、ＥＷＡ（elliptical weighted average）スプラッティングアプローチを用いる非正規格子のダイレクトボリュームレンダリング等に使用可能である。ダイレクトボリュームレンダリングは、３Ｄサイズ及び形適応カーネルを、３Ｄスペースにエネルギーを広げるサンプルポイントごとに置く。３Ｄカーネルは、画像平面に直交する軸に沿って統合され、結果として２Ｄカーネル又はフットプリントを生じる。
【００１８】
式１及び式２を実行する方法において、全データセットｓ（ｆ，ａ，ｓ）が、各ボクセル（ｉ，ｊ，ｋ）Ｔでの評価に必要とされる。いくつかのケースでは、生データのデータセットが最終ボリュームのデータセットよりも大きい。このために該方法はデータセットの全部分のアクセスを招き、そのサイズ故にキャッシュできないことがあり、それ故に再現のスピードをスローダウンさせ得る。さらに、その関数のエクステントは理論上無限ではなく、したがって、データの所定部分だけが所定のボクセルを再現するために必要とされる。必要なサンプリングポイントの決定は、例えばＡ−スキャンの任意の群の場合、些細なタスクではない。
【００１９】
式１及び式２を実行する方法の改良は、バッファ、重み付けされたサンプリングポイント振幅用の第１バッファ及び重み用の第２バッファ、すなわちａａｖｇ／ｍａｘ，ｆ，ａ，ｓ（ｉ，ｊ，ｋ）及びｗａｖｇ，ｆ，ａ，ｓ（ｉ，ｊ，ｋ）を定義することを含む。サンプリングポイントｓ（ｆ，ａ，ｓ）ごとに、カーネルが切り詰められない対応領域が定義される。この領域内で、バッファ値が変更される。最大値型方法に関する手順は式１におけるのと同様である。すなわち、格子ポイントｉ，ｊ，ｋが変化し、サンプリング座標ｆ，ａ，ｓは同じままである。さらに、ｗｍａｘ，ｆ，ａ，ｓ（ｉ，ｊ，ｋ）の重みがｗｍａｘ（ｉ，ｊ，ｋ）に記憶され、結果ｓ（ｆ，ａ，ｓ）・ｗｍａｘ，ｆ，ａ，ｓ（ｉ，ｊ，ｋ）がａｍａｘ（ｉ，ｊ，ｋ）に記憶されるので、各比較に対し決定される必要はない。
【００２０】
平均型方法のバッファ値は、次のように決定することができる。切り詰められたカーネル領域内の各格子ポイントに関し、バッファ値が増やされる。
（３）
2013539033.tif 000005
この後、最終ボクセル値が、次式により与えられ得る。
（４）
2013539033.tif 000006
【００２１】
ボリュームレンダリング及び再サンプリングでは、異なるアプローチがデータを処理する方法を定義するために適用可能である。これらアプローチは、フォワード及びバックワードマッピングを含む。
【００２２】
バックワードマッピングは、データスペースにおいて最も近いサンプルポジションを探すことにより、画像サンプルポジションをデータスペース中にマッピングする。フォワードマッピングは、データスペースサンプリングポジションに影響される画像スペースサンプルポジションを同定することにより、データを画像スペースにマッピングする。
【００２３】
本開示事項の実施形態によれば、マッピングは、条件依存カーネルを各サンプリングポイント及びデータ融合に使用する、フォワード方向の手順であるのに対し、式１及び式２を実行する方法は、バックワード方向のアプローチである。
【００２４】
ガウスカーネル及びスプラッティングに関し、再現方法は重み関数ｗｆ，a，ｓ（ｉ，ｊ，ｋ）を使用する。式１、式２及び式３の重み関数はｍａｘ及びａｖｇと指定されている。別の重み関数が、再現ボリューム中の各サンプリングポイントｓ（ｆ，ａ，ｓ）の影響の領域及び強さを表す。スプラッティングは、ボリュームにおいてエネルギーを分配するために使用可能である。重み関数は、切り詰められていればカーネルとしても知られ、次式により与えられ得る。式中、μｆ，ａ，ｓは、格子座標中のサンプリングポイントｓ（ｆ，ａ，ｓ）のポジションである。Ｒｆ，ａは、ｆ及びａにより定義されるＡ−スキャンの向きを表し、Σｆ，ａ，ｓは、ガウス関数の形と比率を決定する。
（５）
2013539033.tif 000007
（６）
2013539033.tif 000008
【００２５】
カーネルエクステント及びエイリアシングに関し、カーネルエクステントは、ホール、エイリアシング、及び過度のぼかしを防止するのに重要である。図１は、１カーネルを有するＡ−スキャンを示す。
【００２６】
Ａ−スキャン軸に沿ったサンプリングは密集する可能性があるが、２つの近接したＡ−スキャンの間の距離は、約１０〜１００倍広くなり得る。カーネルサイズは、例えば、隣のＡ−スキャン又は各次元のサンプリングポイントまでの２倍の長さとするように、選択可能である。
【００２７】
図３は、Ａ−スキャン３０１に沿った高密度サンプリングが、どのようにエイリアシングを引き起こし、いくつかのカーネル、例えば３０２、の格子３０３の通り抜けを許し得るかを示す。これは、一部の、つまり全てのサンプリングポイントが結果において表されるとは限らないので、不利である。ボリュームレンダリングにおいてこの問題は、カーネルサイズを広げる、又は最も近い隣のボクセルに寄与を加えることにより、解決可能である。信号処理において、信号をローパスフィルタに通すことで再サンプリングプロセスの間のエイリアシングを防止可能である。本開示事項の実施形態によれば、カーネルエクステントは、格子を通り抜け得る次元において拡大される。
【００２８】
細部の増進可視性（平均値型アプローチ）と保守（最大値型アプローチ）との間で両立を図り得る。例えば、フラットボトムのホールなど、ある角度から見えるのみの傷は、平均値型アプローチと最大値型アプローチとの間で適切なバランスを選択することにより、抑制され得る。
【００２９】
本開示事項の実施形態によれば、上記提示した例示的再現方法（正確な再現方法と呼ぶ）は、比較的高い再現品質を提供する。正確な再現方法は、カーネルの形及びサイズを決める計算コストを適応的にする。
【００３０】
本開示事項の実施形態によれば、速い方法は、サンプリングポイント４０１をボリュームボクセル４０２に置くことを含む（図４Ａ）。すなわち、サンプルポイント値は、格子において最も近い格子ポイントに設定され得る。融合（例えば、平均値法と最大値法との畳み込み）は、ボクセルごとに１サンプルポイントよりも多いケースで実行可能である。さらに、固定サイズのカーネルがボクセルごとに適用され、サンプリングポイントエネルギー４０３を広げる（図４Ｂ）。すなわち、画像は、畳み込みフィルタなどの重み付けフィルタを使用してフィルタリング可能である。結果は、サンプルポイントのぼかしとして解釈され得る。
【００３１】
本開示事項の実施形態によれば、速い方法は、カーネルの形及びサイズを適応的に決定しない。速い再現型を用いた再現時間（カーネル型に依存する）は、正確な方法の場合の時間の約１／１００より短い。
【００３２】
図４Ｃに関して、対象の物体（例えば固体ロータ）に関するボリュームデータが与えられ４１０、低振幅を抑制する及び最大振幅を保つサンプリングポイントの第１条件付けが決定され４１１、サンプリングポイントの影響が格子ポイントへの距離に依存するサンプリングポイントの第２条件付けが決定される４１２。本方法は、第１条件付け及び第２条件付けに関する多数の重み関数を含んだカーネルを決定し、カーネルの形又はサイズを決定することなく多数のサンプリングポイントそれぞれのエネルギースプレッドを決定することを含む４１３。多数のサンプリングポイントそれぞれのエネルギースプレッドに従う再現したボリューム４１４。
【００３３】
本開示事項の実施形態によれば、速い方法は、傷を含んでいるかもしれない対象の領域（ＲＯＩｓ）を確認するために再現ボリュームをブラウズするために使用可能である。確認されたＲＯＩｓは次に、詳細な傷の特徴を明確にするために、正確なアプローチを用いて再現することができる。
【００３４】
再現したボリュームの軸長さは、検査したロータの長さに従って、大きいことがある。これは、ボリュームレンダリング方法が、コンピュータメモリの制約により、制限されたサイズでしかレンダリングを行えないために、可視化において不具合となり得る。本開示事項の実施形態によれば、再現ボリュームの一部が所定時にレンダリングされる。図５を参照すると、ボリュームは、軸方向（物体長）５０１に沿ってセグメント５０２へ分割可能である。ボリュームレンダラは、一定数のセグメントを与えられて表示する。セグメントは、ハードドライブに記憶可能であり、必要に応じブロックとしてメモリにロードすることができる。
【００３５】
セグメント化ボリュームは、チャンネル角度対スキュー角度のテーブルとして可視化可能である。第１コラム中のセル又はコラムヘッダをクリックすることにより、いくつかのチャンネルを同時に選択又は非選択とすることができる。テーブルにおける色は、現在のボリュームに対するチャンネルの寄与を示し得る。例えば黒は、チャンネルのＡ−スキャンがボリュームと交わっていないために該チャンネルが寄与していないことを示し得る。選択したチャンネルは、再現及び３Ｄ視覚化に対し使用可能である。テーブルは、チャンネルに基づいて自動的に生成することができる。
【００３６】
コンピュータメモリの制約は、データ再現においても存在し得る。この場合、再現は、図６Ａに示すように、一度に１つ以上のセグメント６０１に制限可能である。使用可能なメモリサイズに依存して、特定数のセグメントが一緒に再現され得る。これは、一度に１つのセグメントを再現するよりも効率的といえる。カーネルのカットオフを避けるためにマージンを使用可能であり、これにより、２つの連続するセグメントの間に切れ目を導入することができる。
【００３７】
マージンのコンセプトを図６Ｂに説明してある。サブボリュームの外側に位置するサンプリングポイント６０３のカーネル６０２は、サブボリュームの中へ広がる可能性がある。したがって、サブボリューム周囲のマージン６０４内のサンプリングポイントを、サブボリュームを再現するときに考慮する必要がある。マージン長は、最も広いカーネル幅のサイズの少なくとも半分にすべきである。マージンを含むことにより、画像中の水平の切れ目を実質的に避けることができる。
【００３８】
上記観点で、本明細書に記載した方法は、任意の大きなボリュームを取り扱うことが可能で、再現プロセスが個々のタスクに分割され得る。
【００３９】
並行処理を、ボリューム再現のスピードアップに使用することができる。一時停止させたアプリケーションにおいて、タスクがいくつかのスレッドに分割される。典型的には、マルチスレッドソリューションは、いくらかのオーバーヘッドを招く。マルチスレッドソリューションは、シングルスレッドに要求される時間が、多重スレッドで必要な時間とオーバーヘッドオペレーションで必要な時間の合計よりも多い場合に、好ましい。
【００４０】
スレッド数ｎｔｈｒｅａｄｓに依存して、ボリュームは、再現中、ｎｔｈｒｅａｄｓのサブボリュームに区分され得る。各スレッドは、個々のサブボリュームを再現する。図７は、３つのスレッド（ｎｔｈｒｅａｄｓ＝３）に区分されたボリュームを示す。図７に示すように、ボリューム７０１は、それぞれが１スレッドにより再現されるサブボリューム７０２〜７０４に分割される。この場合、各スレッドはボリュームの該当部分にだけ作用するので、臨界セクションは不要である。
【００４１】
例示的コンピュータシステムは、４コアのIntel Xeon （登録商標）５１２０ＣＰＵ（＠１．８６ＧＨｚ）を備える。テーブル１は、異なるカーネルサイズで例示のコンピュータシステム及び例示の速い再現方法を使用した例示的画像再現時間を示す。スレッド数は、コア数より多くすべきではない。
テーブル１：スピードアップ（解像度０．０３７インチ／ボクセル長、速い再現方法）
2013539033.tif 000009
【００４２】
上記観点で、画像再現方法は、固体ロータ検査でキャプチャされるフェーズドアレイデータを使用するＮＤＥ応用例に基づくフェーズドアレイに関し説明される。例示の実施形態は、スプラッティング原理に基づく正確な再現方法、データブラウジングのための速い再現方法、及びメモリとボリュームレンダラの制約を超えるボリュームに対する並行再現を含む。
【００４３】
本開示事項の実施形態は、タイム−オブ−フライト傷サイズ特定方法（ＴＯＦＥ）、及びディスタンス−ウエイト−ゲイン傷サイズ特定方法を含む傷のサイズ特定方法を、サポートする。
【００４４】
本開示事項の実施形態は、ハードウエア、ソフトウエア、ファームウエア、専用プロセッサ、又はこれらの組み合わせ、の種々の形態で実施可能であることが理解されるべきである。一つの実施形態において、ソフトウエアアプリケーションプログラムは、実行可能なプログラムを記憶したプログラム記憶デバイス又はコンピュータ読み取り可能な記憶媒体など、非一時的コンピュータ読み取り可能な記憶媒体で明らかに実施可能である。アプリケーションプログラムは、いずれか適切なアーキテクチャを備えた機械にアップロードされ、該機械により実行され得る。
【００４５】
図８を参照すると、本開示事項の実施形態によれば、ボリューム再現のためのコンピュータシステム（ブロック８１）は、特に、ＣＰＵ（ブロック８０２）、メモリ（ブロック８０３）、及び入出力（Ｉ／Ｏ）インターフェース（ブロック８０４）を含む。コンピュータシステム（ブロック８０１）は、通常、Ｉ／Ｏインターフェース（ブロック８０４）を通してディスプレイ（ブロック８０５）及びマウス、キーボード、メディカルスキャナ、電源設備などの各種入力デバイス（ブロック８０６）と接続される。ディスプレイ（ブロック８０５）は、再現画像を表示するように実施可能である。サポート回路は、キャッシュ、電源、クロック回路、及び通信バスを含み得る。メモリ（ブロック８０３）は、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、リードオンリメモリ（ＲＯＭ）、ディスクドライブ、テープドライブなど、又はこれらの組み合わせを含み得る。本発明は、ＣＰＵのモジュール（ブロック８０７）、又はメモリ（ブロック８０３）に記憶されてＣＰＵ（ブロック８０２）に実行されることで入力データ（ブロック８０８）を処理するルーチンとして実施可能である。例えば、そのデータは、メモリ（ブロック８０３）に記憶可能なカメラからの画像情報を含む。このようなコンピュータシステム（ブロック８０１）は、本開示事項のルーチンを実行することで専用コンピュータシステムとなる汎用コンピュータシステムである。
【００４６】
コンピュータプラットフォーム（ブロック８０１）はまた、オペレーティングシステム及びマイクロ命令コードを含む。本明細書に記載した種々のプロセス及び関数は、オペレーティングシステムを経て実行されるマイクロ命令コードの一部又はアプリケーションプログラムの一部（又はこれらの組み合わせ）であり得る。さらに、追加のデータ記憶デバイス及び印刷デバイスなど種々の他の周辺デバイスがコンピュータプラットフォームに接続可能である。
【００４７】
図面に表された構成システム要素及び方法ステップのいくつかはソフトウエアにおいて実施可能であり、システム要素（又はプロセスステップ）の間の実際の接続は、そこに当システムがプログラムされている方式に依存するのとは違い得ることがさらに理解されるべきである。本明細書において提供される本開示事項の教示を与えられた、関連分野で通常の知識を有する者は、本開示事項及び本開示事項同様の実施又は構成を熟慮することができる。
【００４８】
画像再現に関する実施形態を説明してきたが、本分野で通常の知識を有する者は、上記教示を踏まえて、修正及び変形を加えることができることを付言しておく。したがって、本開示事項の範囲及び思想内で変更がなされ得ることが理解されるべきである。
【図１Ａ】
2013539033.tif 000010
【図１Ｂ】
2013539033.tif 000011
【図２Ａ】
2013539033.tif 000012
【図２Ｂ】
2013539033.tif 000013
【図２Ｃ】
2013539033.tif 000014
【図２Ｄ】
2013539033.tif 000015
【図３】
2013539033.tif 000016
【図４Ａ】
2013539033.tif 000017
【図４Ｂ】
2013539033.tif 000018
【図４Ｃ】
2013539033.tif 000019
【図５】
2013539033.tif 000020
【図６Ａ】
2013539033.tif 000021
【図６Ｂ】
2013539033.tif 000022
【図７】
2013539033.tif 000023
【図８】
2013539033.tif 000024
【手続補正書】
【提出日】平成24年7月27日(2012.7.27)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本願は、２０１０年９月２８日出願の米国仮出願６１／３８７，１５５の利益を主張する非仮出願であり、その内容は全体的に参照され本願に組み入れられる。
【０００２】
本開示事項は、画像再現、特に、フェーズドアレイデータを再現する方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
フェーズドアレイでは、多数の超音波トランスデューサがアレイに配置される。アレイ中の各トランスデューサは個々に駆動可能である。遅延及び振幅パターンを用いることで、特定のビームを生成するためにトランスデューサのアレイが使用され得る。使用される遅延パターン及び振幅パターン（ロウ：lawsとも呼ぶ）は、フォーカルロウという用語にまとめられることが多い。異なるフォーカルロウを使用して、異なる距離のポイントに合焦するビームだけではなく、異なる角度のビームも生成することができる。フェーズドアレイデバイスは、二次元（２Ｄ）Ｂ−スキャンモードとして反射信号をキャプチャする。非破壊評価（ＮＤＥ）をベースにする通常のフェーズドアレイにおいて、非常に多くの２Ｄ画像がキャプチャされる。能率的にデータを可視化し分析するために、三次元（３Ｄ）ボリューム再現がこれら２Ｄ画像を融合させるために必要とされる。
３Ｄボリューム再現のためのいくつかのアプローチが現存している。しかし、超音波データに基づく再現の場合、いくつかの課題が生じる。医療分野における超音波応用例とは異なり、傷やひびは組織のように透けて見えない。さらに、これらは強い異方性挙動を示し、異なる角度からのボリュームキャプチャを必要とする。フェーズドアレイ技術は１−送信器−１−受信器技術であるので、物理的ボリューム特性のキャプチャが一度に１角度のみから可能である。これが、異なる角度からキャプチャしたデータを統合して検査部品をより良く特徴付ける合成の問題を引き起こす。
スプラッティングアプローチが３Ｄボリュームレンダリングにおいてよく使用される。スプラッティングは、サンプリングポイントのエネルギーをボリュームスペース中に分配するプロセスである。Lee Westoverによる最初のアプローチ, "Footprint evaluation for volume rendering", in SIGGRAPH '90: Proceedings of the 17th annual conference on Computer graphics and interactive techniques, pages 367-376, New York, NY, USA, 1990、ACM 及び Lee Westover, "Interactive volume rendering", in VVS '89: Proceedings of the 1989 Chapel Hill workshop on Volume visualization, pages 9-16, New York, NY, USA, 1989、直交格子に関するACMはXiaoyang Maoにより拡張された, "Splatting of non rectilinear volumes through stochastic resampling", IEEE Transactions on Visualization and Computer Graphics, 2(2): 156-170, 1996、及び確率的再サンプリングを用いる非正規及び正規格子に関するMao et al., "Splatting of curvilinear volumes", in Visualization, 1995, Proceedings, IEEE Conference on, pages 61-68, 439, Oct-3 Nov 1995 for irregular and regular grids using stochastic resampling。Zwicker et al., "Ewa volume splatting", in IEEE Visualization, volume 2001, pages 29-36, 2001及びZwicker et al., "Ewa splatting", IEEE Transactions on Visualization and Computer Graphics, 8(3): 223-238, 2002が、ＥＷＡ（elliptical weighted average）スプラッティングアプローチを用いる非正規格子のダイレクトボリュームレンダリングに関するアプローチを導入し、これは、Greene and Heckbert, "Creating raster omnimax images from multiple perspective views using the elliptical weighted averagefilter", in IEEE Computer Graphics and Applications, pages 21-27, June 1986に基づく。ダイレクトボリュームレンダリングの基本的アイデアは、３Ｄスペースにエネルギーを広げるサンプリングポイントごとに３Ｄサイズ及び形適応カーネルを置くことである。後に、３Ｄカーネルは、画像平面に直交する軸に沿って統合され、結果として２Ｄカーネル又はフットプリントを生じる。  
【発明の概要】
【０００４】
本開示事項の一態様に係る画像再現方法は、多数のサンプリングポイントを含んだボリュームデータを受け、低振幅を抑制する及び最大振幅を保つサンプリングポイントの第１条件付けを決定し、サンプリングポイントの影響がサンプリング格子中の格子ポイントへの距離に依存するサンプリングポイントの第２条件付けを決定し、第１条件付け及び第２条件付けに関する多数の重み関数を含んだカーネルを決定して該カーネルの形又はサイズを決定することなく多数のサンプリングポイントそれぞれのエネルギースプレッド（広がり）を決定し、その多数のサンプリングポイントそれぞれのエネルギースプレッドに従い再現したボリュームを出力する、ことを含む。
【０００５】
本開示事項の一態様に係る画像再現方法は、多数のサンプリングポイントを含んだボリュームデータを受け、低振幅を抑制する及び最大振幅を保つサンプリングポイントの第１条件付けを決定し、サンプリングポイントの影響がサンプリング格子中の格子ポイントへの距離に依存するサンプリングポイントの第２条件付けを決定し、第１条件付け及び第２条件付けの畳み込みに関する多数の重み関数を含んだカーネルを決定して多数のサンプリングポイントそれぞれのエネルギースプレッドを決定する、ことを含む。カーネルの決定に際しては、各サンプリングポイントを最も近い格子ポイントに設定することによりボリュームデータを再現し、多数のサンプリングポイントそれぞれのエネルギースプレッドに従いボリュームデータをフィルタリングする、ことをさらに含む。この方法は、多数のサンプリングポイントそれぞれのエネルギースプレッドに従い再現したボリュームを出力することをさらに含む。
【０００６】
本開示事項の一態様は、画像再現方法を実行するシステムである。このシステムは、ボリュームデータから画像を再現するように構成されたプロセッサと、再現したボリュームを記憶するように構成されたメモリと、を含み、そのプロセッサは、低振幅を抑制する及び最大振幅を保つサンプリングポイントの第１条件付けを決定し、サンプリングポイントの影響がサンプリング格子中の格子ポイントへの距離に依存するサンプリングポイントの第２条件付けを決定し、第１条件付け及び第２条件付けに関する多数の重み関数を含んだカーネルを決定して該カーネルの形又はサイズを決定することなく多数のサンプリングポイントそれぞれのエネルギースプレッドを決定し、多数のサンプリングポイントそれぞれのエネルギースプレッドに従い再現したボリュームを出力する。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
本開示事項の好適な実施形態が、次の添付図面を参照してより詳細に以下に説明される。
【図１Ａ】本開示事項の実施形態に係る例示的固体ロータを説明する。
【図１Ｂ】本開示事項の実施形態に係る固体ロータスキャンパターンを説明する。
【図２Ａ】本開示事項の実施形態に係る２つのサンプリングポイントを示す。
【図２Ｂ】本開示事項の実施形態に係る図２Ａのサンプリングポイントにおける重み付けカーネルを示す。
【図２Ｃ】本開示事項の実施形態に係る図２Ａの１Ｄ信号の各再現を示す。
【図２Ｄ】本開示事項の実施形態に係る図２Ａの１Ｄ信号の各再現を示す。
【図３】本開示事項の実施形態に係るＡ−スキャンに沿う高密度サンプリング（dense sampling）を示す。
【図４Ａ】本開示事項の実施形態に係る高速再現アプローチを説明する。
【図４Ｂ】本開示事項の実施形態に係る高速再現アプローチを説明する。
【図４Ｃ】本開示事項の実施形態に係る高速再現アプローチのフロー図。
【図５】本開示事項の実施形態に係るボリュームセグメント化を説明する。
【図６Ａ】本開示事項の実施形態に係るセグメントの再現を説明する。
【図６Ｂ】本開示事項の実施形態に係るマージンの再現を説明する。
【図７】それぞれがスレッドにより再現されるサブボリュームへボリュームを分割する再現を説明する。
【図８】本開示事項の実施形態に係るボリューム再現方法を実行する例示的コンピュータシステムを示す。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
フェーズドアレイは、非破壊評価に適用される超音波技術である。１つのポジションからキャプチャされたデータはある特定の入射角の下での傷特性を描写するだけであり、広がっていない傷は同じ角度からキャプチャされない可能性があるので、傷情報は異なるポジションからキャプチャする必要がある。
【０００９】
本開示事項の実施形態によれば、フェーズドアレイ式の非破壊評価に適用される３Ｄ再現が、複数のキャプチャポジションからの融合情報を用いるデータの分析を可能にし、自動的な傷検出及び形状判断のための基礎を提供する。
【００１０】
本開示事項の実施形態は、スプラッティングを使用する比較的正確な再現方法、データブラウジング用の比較的高速な再現方法、及び並行再現方法を含む。本開示事項の実施形態は、メモリ及びボリュームレンダラ（renderer）の限界を超えるボリュームを処理する方法をさらに含む。
【００１１】
本欄において、例えばタービンロータの検査などの固体ロータ検査が、本開示事項の実施形態を説明するために利用される。データをキャプチャするポジション及び向きは既知であり、これ以上の記録訂正は要求されないと仮定される。さらに、検査するロータ１０１（図１Ａ参照）は円周角度において高密度にキャプチャされると仮定される。また、信号エコー振幅が距離に依存せず、反射ロータのサイズ、形状、及び反射特性だけに依存するように、データが是正されると仮定される。振幅情報は、したがって、ディスタンス−ウエイト−ゲイン傷サイズ特定方法に直接使用することができる。
【００１２】
図１Ｂは、固体ロータ１０１の検査に使用される表記法を示す。各サンプリングポイントｐｓは、３つのパラメータ、ファンナンバーｆ、Ａ−スキャンナンバーａ、サンプリングポイントナンバーｓにより決定される。サンプリングポイントの振幅値は、ｐｓ＝（ｆ，ａ，ｓ）Ｔとしてｓ（ｆ，ａ，ｓ）により与えられる。各ファンは、一定の角度間隔で異なる向きとしたいくつかのＡ−スキャンを含む。この情報は、各サンプリングポイントｓ（ｆ，ａ，ｓ）の影響の領域を決定するために使用可能である。再現ボリュームのデカルト格子座標は、ｐｇ＝（ｉ，ｊ，ｋ）Ｔとしてｉ，ｊ，ｋと定められる。本明細書に説明する例示の方法は、異なるスキャンパターンをもった他のＮＤＥ適用例にも応用し得る。
【００１３】
本開示事項の実施形態によれば、データ融合は、サンプリングポイントからの情報を３Ｄボリュームに融合するプロセス及び方法を表す。多くの３Ｄカーネルが同じポジションにオーバーラップし得るので、データ融合は合理的な結果を達成する。平均値アプローチ及び最大値アプローチを含めて、異なる融合方法を使用可能である。そのエクステントが同じ領域に入るサンプリングポイントにより与えられる情報は融合可能である。サンプリングポイントにより与えられる情報は、異なる角度の反射特性を表す。この情報において、高い振幅は傷やひびの境界を示す。これらの考察から、平均値アプローチ及び最大値アプローチを含めて異なるアプローチが使用可能である。
【００１４】
最大値法は、所定領域内で低振幅を抑制し且つ最大値を保つ。最大値法は、次の式で表すことができる。
（１）
2013539033.tif 000025
平均値法の場合、サンプリングポイントの影響は格子ポイントへの距離に依存する。平均値法は、次の式で表すことができる。
（２）
2013539033.tif 000026
重み関数ｗｍａｘ，ｆ，ａ，ｓ（ｉ，ｊ，ｋ）及びｗａｖｇ，ｆ，ａ，ｓ（ｉ，ｊ，ｋ）が、各サンプリングポイントのエネルギースプレッドを決定する。各サンプリングポイントのエネルギースプレッドは、再現ボリューム、平均値法及び最大値法のそれぞれにおいて各サンプリングポイントの影響である。
【００１５】
例示の融合に関して、それぞれ振幅２と１の２．５と４．３５に定められた２つのサンプリングポイントに挿入される２つの三角重み関数のケースを検討する。図２Ａ〜図２Ｄは、一次元（１Ｄ）信号を基にした平均値型方法及び最大値型方法の異なる様子を説明する。例示の融合に関して、それぞれ振幅２と１の２．５と４．３５に定められた２つのサンプリングポイントに挿入される２つの三角重み関数のケースを検討する。図２Ｃ及び図２Ｄは、平均値型方法と最大値型方法の結果をそれぞれ示す。ｘ＝３における結果値は、融合型式に依存する１．６３５又は２．０である。
【００１６】
本開示事項の実施形態によれば、スプラッティングによる３Ｄボリューム再現は、キャプチャした信号を正規格子へ再サンプリングすることを含む。スプラッティングは、非正規格子を使用して生データをサンプリングし、この生データを正規格子へ再サンプリングすることを含む。スプラッティングは、アンダーサンプリング、オーバーサンプリング、及び再現ボリューム中のホールを実質的に防止するべく選択される再現フィルタを含む。スプラッティングは、予め決められた範囲内のサンプリングポイントのエネルギーを分配し、正規格子へサンプリング可能な連続エネルギー分配を生成する。注目すべきは、連続エネルギー分配は、格子ポイントへの各サンプリングポイントの寄与が決定され得る場合には、生成する必要がないことである。
【００１７】
スプラッティングは、サンプリングポイントのエネルギーをボリュームスペースへ分配するプロセスである。本開示事項の実施形態によれば、スプラッティングは、傷探知及び分析用の３Ｄボリュームを再現するために使用される。スプラッティングカーネルは、特定のＮＤＥ適用例のために設定されたスキャンパターンに基づいて決められ得る。このアプローチは、直交格子、確率的再サンプリングを用いる非正規及び正規格子、ＥＷＡ（elliptical weighted average）スプラッティングアプローチを用いる非正規格子のダイレクトボリュームレンダリング等に使用可能である。ダイレクトボリュームレンダリングは、３Ｄサイズ及び形適応カーネルを、３Ｄスペースにエネルギーを広げるサンプルポイントごとに置く。３Ｄカーネルは、画像平面に直交する軸に沿って統合され、結果として２Ｄカーネル又はフットプリントを生じる。
【００１８】
式１及び式２を実行する方法において、全データセットｓ（ｆ，ａ，ｓ）が、各ボクセル（ｉ，ｊ，ｋ）Ｔでの評価に必要とされる。いくつかのケースでは、生データのデータセットが最終ボリュームのデータセットよりも大きい。このために該方法はデータセットの全部分のアクセスを招き、そのサイズ故にキャッシュできないことがあり、それ故に再現のスピードをスローダウンさせ得る。さらに、その関数のエクステントは理論上無限ではなく、したがって、データの所定部分だけが所定のボクセルを再現するために必要とされる。必要なサンプリングポイントの決定は、例えばＡ−スキャンの任意の群の場合、些細なタスクではない。
【００１９】
式１及び式２を実行する方法の改良は、バッファ、重み付けされたサンプリングポイント振幅用の第１バッファ及び重み用の第２バッファ、すなわちａａｖｇ／ｍａｘ，ｆ，ａ，ｓ（ｉ，ｊ，ｋ）及びｗａｖｇ，ｆ，ａ，ｓ（ｉ，ｊ，ｋ）を定義することを含む。サンプリングポイントｓ（ｆ，ａ，ｓ）ごとに、カーネルが切り詰められない対応領域が定義される。この領域内で、バッファ値が変更される。最大値型方法に関する手順は式１におけるのと同様である。すなわち、格子ポイントｉ，ｊ，ｋが変化し、サンプリング座標ｆ，ａ，ｓは同じままである。さらに、ｗｍａｘ，ｆ，ａ，ｓ（ｉ，ｊ，ｋ）の重みがｗｍａｘ（ｉ，ｊ，ｋ）に記憶され、結果ｓ（ｆ，ａ，ｓ）・ｗｍａｘ，ｆ，ａ，ｓ（ｉ，ｊ，ｋ）がａｍａｘ（ｉ，ｊ，ｋ）に記憶されるので、各比較に対し決定される必要はない。
【００２０】
平均型方法のバッファ値は、次のように決定することができる。切り詰められたカーネル領域内の各格子ポイントに関し、バッファ値が増やされる。
（３）
2013539033.tif 000027
この後、最終ボクセル値が、次式により与えられ得る。
（４）
2013539033.tif 000028
【００２１】
ボリュームレンダリング及び再サンプリングでは、異なるアプローチがデータを処理する方法を定義するために適用可能である。これらアプローチは、フォワード及びバックワードマッピングを含む。
【００２２】
バックワードマッピングは、データスペースにおいて最も近いサンプルポジションを探すことにより、画像サンプルポジションをデータスペース中にマッピングする。フォワードマッピングは、データスペースサンプリングポジションに影響される画像スペースサンプルポジションを同定することにより、データを画像スペースにマッピングする。
【００２３】
本開示事項の実施形態によれば、マッピングは、条件依存カーネルを各サンプリングポイント及びデータ融合に使用する、フォワード方向の手順であるのに対し、式１及び式２を実行する方法は、バックワード方向のアプローチである。
【００２４】
ガウスカーネル及びスプラッティングに関し、再現方法は重み関数ｗｆ，a，ｓ（ｉ，ｊ，ｋ）を使用する。式１、式２及び式３の重み関数はｍａｘ及びａｖｇと指定されている。別の重み関数が、再現ボリューム中の各サンプリングポイントｓ（ｆ，ａ，ｓ）の影響の領域及び強さを表す。スプラッティングは、ボリュームにおいてエネルギーを分配するために使用可能である。重み関数は、切り詰められていればカーネルとしても知られ、次式により与えられ得る。式中、μｆ，ａ，ｓは、格子座標中のサンプリングポイントｓ（ｆ，ａ，ｓ）のポジションである。Ｒｆ，ａは、ｆ及びａにより定義されるＡ−スキャンの向きを表し、Σｆ，ａ，ｓは、ガウス関数の形と比率を決定する。
（５）
2013539033.tif 000029
（６）
2013539033.tif 000030
【００２５】
カーネルエクステント及びエイリアシングに関し、カーネルエクステントは、ホール、エイリアシング、及び過度のぼかしを防止するのに重要である。図１は、１カーネルを有するＡ−スキャンを示す。
【００２６】
Ａ−スキャン軸に沿ったサンプリングは密集する可能性があるが、２つの近接したＡ−スキャンの間の距離は、約１０〜１００倍広くなり得る。カーネルサイズは、例えば、隣のＡ−スキャン又は各次元のサンプリングポイントまでの２倍の長さとするように、選択可能である。
【００２７】
図３は、Ａ−スキャン３０１に沿った高密度サンプリングが、どのようにエイリアシングを引き起こし、いくつかのカーネル、例えば３０２、の格子３０３の通り抜けを許し得るかを示す。これは、一部の、つまり全てのサンプリングポイントが結果において表されるとは限らないので、不利である。ボリュームレンダリングにおいてこの問題は、カーネルサイズを広げる、又は最も近い隣のボクセルに寄与を加えることにより、解決可能である。信号処理において、信号をローパスフィルタに通すことで再サンプリングプロセスの間のエイリアシングを防止可能である。本開示事項の実施形態によれば、カーネルエクステントは、格子を通り抜け得る次元において拡大される。
【００２８】
細部の増進可視性（平均値型アプローチ）と保守（最大値型アプローチ）との間で両立を図り得る。例えば、フラットボトムのホールなど、ある角度から見えるのみの傷は、平均値型アプローチと最大値型アプローチとの間で適切なバランスを選択することにより、抑制され得る。
【００２９】
本開示事項の実施形態によれば、上記提示した例示的再現方法（正確な再現方法と呼ぶ）は、比較的高い再現品質を提供する。正確な再現方法は、カーネルの形及びサイズを決める計算コストを適応的にする。
【００３０】
本開示事項の実施形態によれば、速い方法は、サンプリングポイント４０１をボリュームボクセル４０２に置くことを含む（図４Ａ）。すなわち、サンプルポイント値は、格子において最も近い格子ポイントに設定され得る。融合（例えば、平均値法と最大値法との畳み込み）は、ボクセルごとに１サンプルポイントよりも多いケースで実行可能である。さらに、固定サイズのカーネルがボクセルごとに適用され、サンプリングポイントエネルギー４０３を広げる（図４Ｂ）。すなわち、画像は、畳み込みフィルタなどの重み付けフィルタを使用してフィルタリング可能である。結果は、サンプルポイントのぼかしとして解釈され得る。
【００３１】
本開示事項の実施形態によれば、速い方法は、カーネルの形及びサイズを適応的に決定しない。速い再現型を用いた再現時間（カーネル型に依存する）は、正確な方法の場合の時間の約１／１００より短い。
【００３２】
図４Ｃに関して、対象の物体（例えば固体ロータ）に関するボリュームデータが与えられ４１０、低振幅を抑制する及び最大振幅を保つサンプリングポイントの第１条件付けが決定され４１１、サンプリングポイントの影響が格子ポイントへの距離に依存するサンプリングポイントの第２条件付けが決定される４１２。本方法は、第１条件付け及び第２条件付けに関する多数の重み関数を含んだカーネルを決定し、カーネルの形又はサイズを決定することなく多数のサンプリングポイントそれぞれのエネルギースプレッドを決定することを含む４１３。多数のサンプリングポイントそれぞれのエネルギースプレッドに従う再現したボリューム４１４。
【００３３】
本開示事項の実施形態によれば、速い方法は、傷を含んでいるかもしれない対象の領域（ＲＯＩｓ）を確認するために再現ボリュームをブラウズするために使用可能である。確認されたＲＯＩｓは次に、詳細な傷の特徴を明確にするために、正確なアプローチを用いて再現することができる。
【００３４】
再現したボリュームの軸長さは、検査したロータの長さに従って、大きいことがある。これは、ボリュームレンダリング方法が、コンピュータメモリの制約により、制限されたサイズでしかレンダリングを行えないために、可視化において不具合となり得る。本開示事項の実施形態によれば、再現ボリュームの一部が所定時にレンダリングされる。図５を参照すると、ボリュームは、軸方向（物体長）５０１に沿ってセグメント５０２へ分割可能である。ボリュームレンダラは、一定数のセグメントを与えられて表示する。セグメントは、ハードドライブに記憶可能であり、必要に応じブロックとしてメモリにロードすることができる。
【００３５】
セグメント化ボリュームは、チャンネル角度対スキュー角度のテーブルとして可視化可能である。第１コラム中のセル又はコラムヘッダをクリックすることにより、いくつかのチャンネルを同時に選択又は非選択とすることができる。テーブルにおける色は、現在のボリュームに対するチャンネルの寄与を示し得る。例えば黒は、チャンネルのＡ−スキャンがボリュームと交わっていないために該チャンネルが寄与していないことを示し得る。選択したチャンネルは、再現及び３Ｄ視覚化に対し使用可能である。テーブルは、チャンネルに基づいて自動的に生成することができる。
【００３６】
コンピュータメモリの制約は、データ再現においても存在し得る。この場合、再現は、図６Ａに示すように、一度に１つ以上のセグメント６０１に制限可能である。使用可能なメモリサイズに依存して、特定数のセグメントが一緒に再現され得る。これは、一度に１つのセグメントを再現するよりも効率的といえる。カーネルのカットオフを避けるためにマージンを使用可能であり、これにより、２つの連続するセグメントの間に切れ目を導入することができる。
【００３７】
マージンのコンセプトを図６Ｂに説明してある。サブボリュームの外側に位置するサンプリングポイント６０３のカーネル６０２は、サブボリュームの中へ広がる可能性がある。したがって、サブボリューム周囲のマージン６０４内のサンプリングポイントを、サブボリュームを再現するときに考慮する必要がある。マージン長は、最も広いカーネル幅のサイズの少なくとも半分にすべきである。マージンを含むことにより、画像中の水平の切れ目を実質的に避けることができる。
【００３８】
上記観点で、本明細書に記載した方法は、任意の大きなボリュームを取り扱うことが可能で、再現プロセスが個々のタスクに分割され得る。
【００３９】
並行処理を、ボリューム再現のスピードアップに使用することができる。一時停止させたアプリケーションにおいて、タスクがいくつかのスレッドに分割される。典型的には、マルチスレッドソリューションは、いくらかのオーバーヘッドを招く。マルチスレッドソリューションは、シングルスレッドに要求される時間が、多重スレッドで必要な時間とオーバーヘッドオペレーションで必要な時間の合計よりも多い場合に、好ましい。
【００４０】
スレッド数ｎｔｈｒｅａｄｓに依存して、ボリュームは、再現中、ｎｔｈｒｅａｄｓのサブボリュームに区分され得る。各スレッドは、個々のサブボリュームを再現する。図７は、３つのスレッド（ｎｔｈｒｅａｄｓ＝３）に区分されたボリュームを示す。図７に示すように、ボリューム７０１は、それぞれが１スレッドにより再現されるサブボリューム７０２〜７０４に分割される。この場合、各スレッドはボリュームの該当部分にだけ作用するので、臨界セクションは不要である。
【００４１】
2013539033.tif 000031
例示的コンピュータシステムは、４コアのIntel Xeon （登録商標）５１２０ＣＰＵ（＠１．８６ＧＨｚ）を備える。テーブル１は、異なるカーネルサイズで例示のコンピュータシステム及び例示の速い再現方法を使用した例示的画像再現時間を示す。スレッド数は、コア数より多くすべきではない。
テーブル１：スピードアップ（解像度０．０３７インチ／ボクセル長、速い再現方法）
【００４２】
上記観点で、画像再現方法は、固体ロータ検査でキャプチャされるフェーズドアレイデータを使用するＮＤＥ応用例に基づくフェーズドアレイに関し説明される。例示の実施形態は、スプラッティング原理に基づく正確な再現方法、データブラウジングのための速い再現方法、及びメモリとボリュームレンダラの制約を超えるボリュームに対する並行再現を含む。
【００４３】
本開示事項の実施形態は、タイム−オブ−フライト傷サイズ特定方法（ＴＯＦＥ）、及びディスタンス−ウエイト−ゲイン傷サイズ特定方法を含む傷のサイズ特定方法を、サポートする。
【００４４】
本開示事項の実施形態は、ハードウエア、ソフトウエア、ファームウエア、専用プロセッサ、又はこれらの組み合わせ、の種々の形態で実施可能であることが理解されるべきである。一つの実施形態において、ソフトウエアアプリケーションプログラムは、実行可能なプログラムを記憶したプログラム記憶デバイス又はコンピュータ読み取り可能な記憶媒体など、非一時的コンピュータ読み取り可能な記憶媒体で明らかに実施可能である。アプリケーションプログラムは、いずれか適切なアーキテクチャを備えた機械にアップロードされ、該機械により実行され得る。
【００４５】
図８を参照すると、本開示事項の実施形態によれば、ボリューム再現のためのコンピュータシステム（ブロック８１）は、特に、ＣＰＵ（ブロック８０２）、メモリ（ブロック８０３）、及び入出力（Ｉ／Ｏ）インターフェース（ブロック８０４）を含む。コンピュータシステム（ブロック８０１）は、通常、Ｉ／Ｏインターフェース（ブロック８０４）を通してディスプレイ（ブロック８０５）及びマウス、キーボード、メディカルスキャナ、電源設備などの各種入力デバイス（ブロック８０６）と接続される。ディスプレイ（ブロック８０５）は、再現画像を表示するように実施可能である。サポート回路は、キャッシュ、電源、クロック回路、及び通信バスを含み得る。メモリ（ブロック８０３）は、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、リードオンリメモリ（ＲＯＭ）、ディスクドライブ、テープドライブなど、又はこれらの組み合わせを含み得る。本発明は、ＣＰＵのモジュール（ブロック８０７）、又はメモリ（ブロック８０３）に記憶されてＣＰＵ（ブロック８０２）に実行されることで入力データ（ブロック８０８）を処理するルーチンとして実施可能である。例えば、そのデータは、メモリ（ブロック８０３）に記憶可能なカメラからの画像情報を含む。このようなコンピュータシステム（ブロック８０１）は、本開示事項のルーチンを実行することで専用コンピュータシステムとなる汎用コンピュータシステムである。
【００４６】
コンピュータプラットフォーム（ブロック８０１）はまた、オペレーティングシステム及びマイクロ命令コードを含む。本明細書に記載した種々のプロセス及び関数は、オペレーティングシステムを経て実行されるマイクロ命令コードの一部又はアプリケーションプログラムの一部（又はこれらの組み合わせ）であり得る。さらに、追加のデータ記憶デバイス及び印刷デバイスなど種々の他の周辺デバイスがコンピュータプラットフォームに接続可能である。
【００４７】
図面に表された構成システム要素及び方法ステップのいくつかはソフトウエアにおいて実施可能であり、システム要素（又はプロセスステップ）の間の実際の接続は、そこに当システムがプログラムされている方式に依存するのとは違い得ることがさらに理解されるべきである。本明細書において提供される本開示事項の教示を与えられた、関連分野で通常の知識を有する者は、本開示事項及び本開示事項同様の実施又は構成を熟慮することができる。
【００４８】
画像再現に関する実施形態を説明してきたが、本分野で通常の知識を有する者は、上記教示を踏まえて、修正及び変形を加えることができることを付言しておく。したがって、本開示事項の範囲及び思想内で変更がなされ得ることが理解されるべきである。
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
多数のサンプリングポイントを含んだボリュームデータを受け（４１０）、
低振幅を抑制する及び最大振幅を保つ前記サンプリングポイントの第１条件付けを決定し（４１１）、
サンプリングポイントの影響がサンプリング格子中の格子ポイントへの距離に依存する前記サンプリングポイントの第２条件付けを決定し（４１２）、
前記第１条件付け及び前記第２条件付けの畳み込みに関する多数の重み関数を含んだカーネルを決定して前記多数のサンプリングポイントそれぞれのエネルギースプレッドを決定する（４１３）、
ことを含み、
前記カーネルの決定は、
前記多数のサンプリングポイントのそれぞれを最も近い格子ポイントに設定することにより前記ボリュームデータを再現し、
前記多数のサンプリングポイントそれぞれの前記エネルギースプレッドに従い前記ボリュームデータをフィルタリングし、
前記多数のサンプリングポイントそれぞれの前記エネルギースプレッドに従い再現したボリュームを出力する（４１４）ことをさらに含む、
画像再現方法。
【請求項２】
重み付けされたサンプリングポイント振幅のための第１バッファを定義し、
多数の重みのための第２バッファを定義する、
ことをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記多数のサンプリングポイントそれぞれの再現ボリュームへのフォワードマッピングをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
所定のボクセルに影響するデータを見つける前記ボリュームデータのバックワードマッピングをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
画像再現方法を実行するべくプロセッサにより実行可能な命令を含むコンピュータプログラム記憶媒体であって、
前記方法が、
ボリュームボクセル中に置かれた多数のサンプリングポイントを含んだボリュームデータを受け（４１０）、
低振幅を抑制する及び最大振幅を保つ前記サンプリングポイントの第１条件付けを決定し（４１１）、
サンプリングポイントの影響がサンプリング格子中の格子ポイントへの距離に依存する前記サンプリングポイントの第２条件付けを決定し（４１２）、
前記ボリュームボクセルのボクセルごとに固定サイズをもつカーネルを適用し、該カーネルが前記第１条件付け及び前記第２条件付けに関する多数の重み関数を含んでいて前記多数のサンプリングポイントそれぞれのエネルギースプレッドを決定し（４１３）、
前記多数のサンプリングポイントそれぞれの前記エネルギースプレッドに従い再現したボリュームを出力する（４１４）ことを含む、
コンピュータプログラム記憶媒体。
【請求項６】
前記カーネルの決定が、
前記サンプリングポイントのそれぞれを最も近い格子ポイントに設定することにより前記ボリュームデータを再現し、
前記多数のサンプリングポイントそれぞれの前記エネルギースプレッドに従い前記ボリュームデータをフィルタリングすることをさらに含む、
請求項５に記載の画像再現方法。
【請求項７】
重み付けされたサンプリングポイント振幅のための第１バッファを定義し、
多数の重みのための第２バッファを定義することをさらに含む、
請求項５に記載の方法。
【請求項８】
前記多数のサンプリングポイントそれぞれの再現ボリュームへのフォワードマッピングをさらに含む、請求項５に記載の画像再現方法。
【請求項９】
所定のボクセルに影響するデータを見つける前記ボリュームデータのバックワードマッピングをさらに含む、請求項５に記載の画像再現方法。
【請求項１０】
画像再現方法を実行するシステムであって、
ボリュームボクセル中に置かれた多数のサンプリングポイントを含んだボリュームデータ（４１０）から画像を再現するように構成されたプロセッサ（８０２）であって、低振幅を抑制する及び最大振幅を保つ前記サンプリングポイントの第１条件付けを決定し（４１１）、サンプリングポイントの影響がサンプリング格子中の格子ポイントへの距離に依存する前記サンプリングポイントの第２条件付けを決定し（４１２）、前記ボリュームボクセルのボクセルごとに固定サイズをもつカーネルを適用し、該カーネルが前記第１条件付け及び前記第２条件付けに関する多数の重み関数を含んでいて該カーネルの形又はサイズを決定することなく適応的に前記多数のサンプリングポイントそれぞれのエネルギースプレッドを決定し（４１３）、前記多数のサンプリングポイントそれぞれの前記エネルギースプレッドに従い再現したボリュームを出力する（４１４）、プロセッサと、
前記再現したボリュームを記憶するように構成されたメモリ（８０３）と、
を含むシステム。
【国際調査報告】
2013539033.tif 000032
2013539033.tif 000033
2013539033.tif 000034