(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋼管のドリフト検査時に当該鋼管の内部を軸方向に沿って移動するドリフトゲージの送入側の先端部に設けられており、前記軸方向に対して直交する方向に向かって環状のレーザ光を照射し、前記環状のレーザ光が照射された内表面を撮像することで、前記内表面における前記環状のレーザ光の撮像画像である環状ビーム画像を、前記鋼管の軸方向に沿って複数生成する撮像装置と、
前記撮像装置により生成された前記環状ビーム画像に対して画像処理を行い、前記鋼管の内表面に欠陥が存在するかを判断する演算処理装置と、
を備え、
前記演算処理装置は、前記鋼管の内表面に欠陥が存在するかを判断する欠陥検出部として、
それぞれの前記環状ビーム画像における前記環状のレーザ光の照射部分の重心位置を算出する環状ビームセンター算出部と、
算出された前記重心位置、及び、当該重心位置と前記環状のレーザ光の照射部分との離隔量に基づいて前記環状ビーム画像の座標系を変換し、それぞれの前記環状のレーザ光の照射部分を前記鋼管の周方向に展開した線分である光切断線を含む帯状の領域である光切断画像を複数生成する座標変換部と、
前記光切断画像それぞれを前記軸方向に沿って順に配列させた縞画像フレームに基づいて、前記鋼管の内表面の凹凸状態を表わす深さ画像と、前記鋼管の内表面における前記環状のレーザ光の輝度分布を表わす輝度画像と、を算出する画像算出部と、
算出された前記深さ画像及び前記輝度画像に基づいて、前記鋼管の内表面に存在する欠陥を検出する検出部と、
を更に有する、ドリフトゲージ。
【請求項２】
前記演算処理装置は、前記撮像装置の前記軸方向に沿った移動制御、前記撮像装置における前記環状のレーザ光の照射制御及びカメラの撮像制御を含む撮像制御を実施する撮像制御部を更に有し、
前記撮像制御部は、前記ドリフトゲージの移動開始に伴い、所定の時間間隔で撮像処理を開始させて、前記ドリフトゲージを中心として前記鋼管と当該鋼管の周囲を撮像した周囲撮像画像を複数生成させる、請求項１に記載のドリフトゲージ。
【請求項３】
前記演算処理装置は、前記周囲撮像画像での輝度分布によって前記鋼管の外径を検出した結果に基づいて、前記撮像装置が前記環状のレーザ光の照射を開始すべき位置まで到達したかを判断するレーザ照射位置判定部を更に有し、
前記撮像制御部は、前記レーザ照射位置判定部により前記環状のレーザ光の照射を開始すべき位置に到達したと判断された場合に、前記環状のレーザ光の前記内表面への照射を開始させる、請求項２に記載のドリフトゲージ。
【請求項４】
前記レーザ照射位置判定部は、
前記周囲撮像画像における所定の監視方向について輝度分布を特定し、
前記監視方向について、輝度に関する所定の閾値に基づき、設置されている前記鋼管の外径に対応する位置を検出し、
検出した前記鋼管の外径の大きさが所定の閾値以上の値を有している場合に、前記環状のレーザ光の照射を開始すべき位置に到達したと判断する、請求項３に記載のドリフトゲージ。
【請求項５】
前記演算処理装置は、前記周囲撮像画像での輝度分布によって前記鋼管の設置位置を検出した結果に基づいて、前記鋼管が前記ドリフトゲージを挿入可能な位置に設置されているかを判断するゲージ送入判定部を更に有し、
前記撮像制御部は、前記ゲージ送入判定部により前記鋼管が前記ドリフトゲージを挿入可能な位置に設置されていないと判断された場合に、前記ドリフトゲージの送入動作を停止させる、請求項２〜４の何れか１項に記載のドリフトゲージ。
【請求項６】
前記ゲージ送入判定部は、
前記鋼管と前記カメラの受光面との間の離隔距離が所定の値となった際の前記周囲撮像画像について、互いに直交する２つの監視方向の輝度分布を特定し、
前記２つの監視方向のそれぞれについて、輝度に関する所定の閾値に基づき、設置されている前記鋼管の外径に対応する位置を検出し、
検出した前記鋼管の外径の位置が、周囲撮像画像の中心を基準として所定の範囲内に位置している場合に、前記鋼管が前記ドリフトゲージを挿入可能な位置に設置されていると判断する、請求項５に記載のドリフトゲージ。
【請求項７】
前記演算処理装置の少なくとも一部は、前記ドリフトゲージの内部に設けられる、請求項１〜６の何れか１項に記載のドリフトゲージ。
【請求項８】
前記撮像装置は、
前記環状のレーザ光を前記鋼管の内表面に対して照射するレーザ光照射装置と、
前記レーザ光照射装置の光軸方向前方に設けられ、前記環状のレーザ光が照射された内表面を撮像するカメラと、
前記レーザ光照射装置及び前記カメラを連結して固定する１又は複数の連結部材と、
を有し、
当該撮像装置が前記鋼管の内部に送入される際、及び、当該撮像装置が前記鋼管の内部から送出される際のそれぞれで、前記連結部材により前記環状のレーザ光が遮蔽されることで生じた遮蔽領域を含む前記環状ビーム画像を生成するとともに、当該撮像装置の送入と送出との間に、送入時の前記環状ビーム画像の遮蔽領域と送出時の前記環状ビーム画像の遮蔽領域とが重ならないように当該撮像装置が回転し、
前記座標変換部は、前記鋼管の内表面の所定の位置を基準点として送入時及び送出時の前記環状ビーム画像の座標系をそれぞれ変換し、送入時における複数の前記光切断画像及び送出時における複数の前記光切断画像を生成し、
前記画像算出部は、
送入時の前記光切断画像又は送出時の前記光切断画像を利用して、当該光切断画像における前記遮蔽領域の位置を特定し、
送入時又は送出時の前記環状ビーム画像に基づいて算出された前記深さ画像及び前記輝度画像において、前記遮蔽領域を、送出時又は送入時の前記環状ビーム画像に基づいて算出された前記深さ画像及び前記輝度画像を利用して補完する、請求項１〜７の何れか１項に記載のドリフトゲージ。
【請求項９】
鋼管のドリフト検査時に当該鋼管の内部を軸方向に沿って移動するドリフトゲージの送入側の先端部に設けられており、前記軸方向に対して直交する方向に向かって環状のレーザ光を照射し、前記環状のレーザ光が照射された内表面を撮像することで、前記内表面における前記環状のレーザ光の撮像画像である環状ビーム画像を、前記鋼管の軸方向に沿って複数生成する撮像装置を用い、当該撮像装置から前記環状のレーザ光を照射して、前記環状ビーム画像を複数生成し、
前記撮像装置により生成された前記環状ビーム画像に対して画像処理を行い、前記鋼管の内表面に欠陥が存在するかを判断し、
前記鋼管の内表面に欠陥が存在するかを判断する際には、
それぞれの前記環状ビーム画像における前記環状のレーザ光の照射部分の重心位置を算出し、
算出された前記重心位置、及び、当該重心位置と前記環状のレーザ光の照射部分との離隔量に基づいて前記環状ビーム画像の座標系を変換し、それぞれの前記環状のレーザ光の照射部分を前記鋼管の周方向に展開した線分である光切断線を含む帯状の領域である光切断画像を複数生成し、
前記光切断画像それぞれを前記軸方向に沿って順に配列させた縞画像フレームに基づいて、前記鋼管の内表面の凹凸状態を表わす深さ画像と、前記鋼管の内表面における前記環状のレーザ光の輝度分布を表わす輝度画像と、を算出し、
算出された前記深さ画像及び前記輝度画像に基づいて、前記鋼管の内表面に存在する欠陥を検出する、ドリフト検査方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ドリフトゲージ及びドリフト検査方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＡＰＩ規格に従う油井管用鋼管（以下、単に「鋼管」ともいう。）は、その内径精度及び曲り精度を鋼管の全長に亘って検査するために、規格の外径に仕上げられたドリフトゲージを鋼管全長にわたって通過させる検査（いわゆるドリフト検査）を実施している。特に、大量生産される鋼管に対するドリフト検査では、ドリフトゲージを動力駆動する自動装置が使用される。かかる自動装置を用いてドリフトゲージを被検査鋼管の内部を通過させ、その後、ドリフトゲージを元の位置まで逆方向に通過させることで、ドリフト検査が行われる。
【０００３】
かかるドリフト検査に用いられるドリフトゲージとして、ドリフトゲージの摺動による摩耗を抑え、挿入・引出を円滑にすることを目的に、ドリフトゲージの周面に複数の吹き出し孔を設け、内面に気体を圧送する機能を備えたものが提案されている（以下の特許文献１を参照。）。
【０００４】
かかるドリフト検査は、鋼管内径形状が製品仕様を満足するか否かを検査するために実施される。一方、鋼管の内表面を検査する鋼管内面検査は、鋼管製品では重要な検査項目の一つであり、通常は、別工程を設けて目視検査を行っている。目視検査では検査員の技量に負う部分が大きく、特に、内面検査は目視検査が不十分であるために、破廉恥な疵の流出が発生する場合がある。
【０００５】
一方、最近の鋼管内面検査工程で実施される鋼管内面の疵検査方法としては、鋼管内面を全周にわたって撮影する撮像装置や照明装置等の光学的手段からなる検査プローブを、管状体内で軸方向に移動させる光学的検査が考案されている。
【０００６】
例えば、以下の特許文献２には、全方位方向の光を受光するミラーをカメラの先端に配置した撮像装置と拡散リング照明とを備えることで、管内の内表面を観察する装置が提案されている。
【０００７】
また、以下の特許文献３には、管状体の軸方向に沿って移動しながら、管状体の内表面に対して環状のレーザ光を照射して得られる環状ビーム画像から光切断画像を得ることで、結果的に内表面の凹凸疵と模様系の疵とを同時に検出する装置が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平１０−６２１０６号公報
【特許文献２】特開２００４−  ９３１９５号公報
【特許文献３】特開２０１２−１５９４９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
以上説明したように、ドリフト検査と同時に、鋼管内面検査を実施することができれば、検査工程の省力化や歩留まり向上等、生産性効率化に都合がよい。しかしながら、従来、このような機能を備えたドリフトゲージは、未だ提案されていない。
【００１０】
また、上記特許文献２及び特許文献３に提案されている技術では、鋼管の軸方向に沿って検査プローブを走査するための移動手段が必須となる。そのため、これらの特許文献で提案されている技術では、別途、検査プローブ移動手段を設ける必要があり、内面検査実施のための検査工程を別途設ける必要があるといった問題がある。
【００１１】
そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、ドリフト検査時に、鋼管の内表面を画像化して検査する鋼管内面検査を同時に実施することが可能な、ドリフトゲージ及びドリフト検査方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、鋼管のドリフト検査時に当該鋼管の内部を軸方向に沿って移動するドリフトゲージの送入側の先端部に設けられており、前記軸方向に対して直交する方向に向かって環状のレーザ光を照射し、前記環状のレーザ光が照射された内表面を撮像することで、前記内表面における前記環状のレーザ光の撮像画像である環状ビーム画像を、前記鋼管の軸方向に沿って複数生成する撮像装置と、前記撮像装置により生成された前記環状ビーム画像に対して画像処理を行い、前記鋼管の内表面に欠陥が存在するかを判断する演算処理装置と、を備え、前記演算処理装置は、前記鋼管の内表面に欠陥が存在するかを判断する欠陥検出部として、それぞれの前記環状ビーム画像における前記環状のレーザ光の照射部分の重心位置を算出する環状ビームセンター算出部と、算出された前記重心位置、及び、当該重心位置と前記環状のレーザ光の照射部分との離隔量に基づいて前記環状ビーム画像の座標系を変換し、それぞれの前記環状のレーザ光の照射部分を前記鋼管の周方向に展開した線分である光切断線を含む帯状の領域である光切断画像を複数生成する座標変換部と、前記光切断画像それぞれを前記軸方向に沿って順に配列させた縞画像フレームに基づいて、前記鋼管の内表面の凹凸状態を表わす深さ画像と、前記鋼管の内表面における前記環状のレーザ光の輝度分布を表わす輝度画像と、を算出する画像算出部と、算出された前記深さ画像及び前記輝度画像に基づいて、前記鋼管の内表面に存在する欠陥を検出する検出部と、を更に有する、ドリフトゲージが提供される。
【００１３】
前記演算処理装置は、前記撮像装置の前記軸方向に沿った移動制御、前記撮像装置における前記環状のレーザ光の照射制御及びカメラの撮像制御を含む撮像制御を実施する撮像制御部を更に有し、前記撮像制御部は、前記ドリフトゲージの移動開始に伴い、所定の時間間隔で撮像処理を開始させて、前記ドリフトゲージを中心として前記鋼管と当該鋼管の周囲を撮像した周囲撮像画像を複数生成させることが好ましい。
【００１４】
前記演算処理装置は、前記周囲撮像画像での輝度分布によって前記鋼管の外径を検出した結果に基づいて、前記撮像装置が前記環状のレーザ光の照射を開始すべき位置まで到達したかを判断するレーザ照射位置判定部を更に有し、前記撮像制御部は、前記レーザ照射位置判定部により前記環状のレーザ光の照射を開始すべき位置に到達したと判断された場合に、前記環状のレーザ光の前記内表面への照射を開始させることが好ましい。
【００１５】
前記レーザ照射位置判定部は、前記周囲撮像画像における所定の監視方向について輝度分布を特定し、前記監視方向について、輝度に関する所定の閾値に基づき、設置されている前記鋼管の外径に対応する位置を検出し、検出した前記鋼管の外径の大きさが所定の閾値以上の値を有している場合に、前記環状のレーザ光の照射を開始すべき位置に到達したと判断することが好ましい。
【００１６】
前記演算処理装置は、前記周囲撮像画像での輝度分布によって前記鋼管の設置位置を検出した結果に基づいて、前記鋼管が前記ドリフトゲージを挿入可能な位置に設置されているかを判断するゲージ送入判定部を更に有し、前記撮像制御部は、前記ゲージ送入判定部により前記鋼管が前記ドリフトゲージを挿入可能な位置に設置されていないと判断された場合に、前記ドリフトゲージの送入動作を停止させることが好ましい。
【００１７】
前記ゲージ送入判定部は、前記鋼管と前記カメラの受光面との間の離隔距離が所定の値となった際の前記周囲撮像画像について、互いに直交する２つの監視方向の輝度分布を特定し、前記２つの監視方向のそれぞれについて、輝度に関する所定の閾値に基づき、設置されている前記鋼管の外径に対応する位置を検出し、検出した前記鋼管の外径の位置が、周囲撮像画像の中心を基準として所定の範囲内に位置している場合に、前記鋼管が前記ドリフトゲージを挿入可能な位置に設置されていると判断することが好ましい。
【００１８】
前記演算処理装置の少なくとも一部は、前記ドリフトゲージの内部に設けられてもよい。
【００１９】
前記撮像装置は、前記環状のレーザ光を前記鋼管の内表面に対して照射するレーザ光照射装置と、前記レーザ光照射装置の光軸方向前方に設けられ、前記環状のレーザ光が照射された内表面を撮像するカメラと、前記レーザ光照射装置及び前記カメラを連結して固定する１又は複数の連結部材と、を有し、当該撮像装置が前記鋼管の内部に送入される際、及び、当該撮像装置が前記鋼管の内部から送出される際のそれぞれで、前記連結部材により前記環状のレーザ光が遮蔽されることで生じた遮蔽領域を含む前記環状ビーム画像を生成するとともに、当該撮像装置の送入と送出との間に、送入時の前記環状ビーム画像の遮蔽領域と送出時の前記環状ビーム画像の遮蔽領域とが重ならないように当該撮像装置が回転し、前記座標変換部は、前記鋼管の内表面の所定の位置を基準点として送入時及び送出時の前記環状ビーム画像の座標系をそれぞれ変換し、送入時における複数の前記光切断画像及び送出時における複数の前記光切断画像を生成し、前記画像算出部は、送入時の前記光切断画像又は送出時の前記光切断画像を利用して、当該光切断画像における前記遮蔽領域の位置を特定し、送入時又は送出時の前記環状ビーム画像に基づいて算出された前記深さ画像及び前記輝度画像において、前記遮蔽領域を、送出時又は送入時の前記環状ビーム画像に基づいて算出された前記深さ画像及び前記輝度画像を利用して補完してもよい。
【００２０】
また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、鋼管のドリフト検査時に当該鋼管の内部を軸方向に沿って移動するドリフトゲージの送入側の先端部に設けられており、前記軸方向に対して直交する方向に向かって環状のレーザ光を照射し、前記環状のレーザ光が照射された内表面を撮像することで、前記内表面における前記環状のレーザ光の撮像画像である環状ビーム画像を、前記鋼管の軸方向に沿って複数生成する撮像装置を用い、当該撮像装置から前記環状のレーザ光を照射して、前記環状ビーム画像を複数生成し、前記撮像装置により生成された前記環状ビーム画像に対して画像処理を行い、前記鋼管の内表面に欠陥が存在するかを判断し、前記鋼管の内表面に欠陥が存在するかを判断する際には、それぞれの前記環状ビーム画像における前記環状のレーザ光の照射部分の重心位置を算出し、算出された前記重心位置、及び、当該重心位置と前記環状のレーザ光の照射部分との離隔量に基づいて前記環状ビーム画像の座標系を変換し、それぞれの前記環状のレーザ光の照射部分を前記鋼管の周方向に展開した線分である光切断線を含む帯状の領域である光切断画像を複数生成し、前記光切断画像それぞれを前記軸方向に沿って順に配列させた縞画像フレームに基づいて、前記鋼管の内表面の凹凸状態を表わす深さ画像と、前記鋼管の内表面における前記環状のレーザ光の輝度分布を表わす輝度画像と、を算出し、算出された前記深さ画像及び前記輝度画像に基づいて、前記鋼管の内表面に存在する欠陥を検出する、ドリフト検査方法が提供される。
【発明の効果】
【００２１】
以上説明したように本発明によれば、ドリフト検査時に、鋼管の内表面を画像化して検査する鋼管内面検査を同時に実施することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】ドリフト検査について説明するための説明図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係るドリフトゲージの構成を模式的に示した説明図である。
【図３】同実施形態に係るドリフトゲージの構成を模式的に示した説明図である。
【図４】同実施形態に係るドリフトゲージの構成を模式的に示した説明図である。
【図５Ａ】同実施形態に係るドリフトゲージの構成を模式的に示した説明図である。
【図５Ｂ】同実施形態に係るドリフトゲージの構成を模式的に示した説明図である。
【図６】同実施形態に係るドリフトゲージが有する撮像装置の構成を模式的に示した説明図である。
【図７】同実施形態に係るドリフトゲージが有する撮像装置の構成を模式的に示した説明図である。
【図８】同実施形態に係る撮像装置により生成される周囲撮像画像について説明するための説明図である。
【図９】同実施形態に係るドリフトゲージが有する撮像装置の構成を模式的に示した説明図である。
【図１０】同実施形態に係る撮像装置により生成される環状ビーム画像について説明するための説明図である。
【図１１Ａ】同実施形態に係るドリフトゲージが備える演算処理装置が有する画像処理部の構成を模式的に示したブロック図である。
【図１１Ｂ】同実施形態に係るドリフトゲージが備える演算処理装置が有する画像処理部の構成を模式的に示したブロック図である。
【図１２】同実施形態に係る画像処理部が実施するレーザ照射位置判定処理を説明するための説明図である。
【図１３】同実施形態に係る画像処理部が実施するレーザ照射位置判定処理を説明するための説明図である。
【図１４】同実施形態に係る画像処理部が実施するゲージ送入判定処理を説明するための説明図である。
【図１５Ａ】同実施形態に係る画像処理部が実施するゲージ送入判定処理を説明するための説明図である。
【図１５Ｂ】同実施形態に係る画像処理部が実施するゲージ送入判定処理を説明するための説明図である。
【図１６】同実施形態に係る環状ビームの照射領域の一例を示した説明図である。
【図１７】同実施形態に係る画像処理部が実施する座標変換処理を説明するための説明図である。
【図１８】同実施形態に係る環状ビーム画像の一例を模式的に示した説明図である。
【図１９】同実施形態に係る送入時の縞画像フレームの一例を模式的に示した説明図である。
【図２０】同実施形態に係る送出時の縞画像フレームの一例を模式的に示した説明図である。
【図２１Ａ】同実施形態に係る画像処理部が実施する光切断線処理を説明するための説明図である。
【図２１Ｂ】同実施形態に係る画像処理部が実施する光切断線処理を説明するための説明図である。
【図２２Ａ】同実施形態に係る光切断線変位の二次元配列を示した説明図である。
【図２２Ｂ】同実施形態に係る輝度の総和の二次元配列を示した説明図である。
【図２２Ｃ】同実施形態に係る輝線の画素数の二次元配列を示した説明図である。
【図２３】同実施形態に係る遮蔽領域の輝度の分布の一例を示した説明図である。
【図２４】同実施形態に係る輝線の画素数の分布の一例を示した説明図である。
【図２５】光切断線の変位と欠陥の高さとの関係を示した説明図である。
【図２６】同実施形態に係る深さ画像の補完処理について説明するための説明図である。
【図２７】同実施形態に係る画像処理部が実施する欠陥検出処理で用いられるロジックテーブルの一例を示した説明図である。
【図２８Ａ】同実施形態に係るドリフト検査方法の流れの一例を示した流れ図である。
【図２８Ｂ】同実施形態に係るドリフト検査方法の流れの一例を示した流れ図である。
【図２９】同実施形態に係るドリフト検査方法の流れの一例を示した流れ図である。
【図３０】同実施形態に係るドリフト検査方法の流れの一例を示した流れ図である。
【図３１】同実施形態に係る演算処理装置のハードウェア構成の一例を示したブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００２４】
（ドリフト検査について）
本発明の実施形態に係るドリフトゲージ及びドリフト検査方法について説明するに先立ち、ＡＰＩ規格に従う油井用鋼管に対して実施されるドリフト検査について、図１を参照しながら簡単に説明する。図１は、ドリフト検査について説明するための説明図である。
【００２５】
ドリフト検査は、油井用鋼管が規定の内径精度や曲がり精度を有しているか否かを検査する検査であり、ＡＰＩ規格に従う外径に仕上げられたドリフトゲージを鋼管全長にわたって通過させる。ドリフトゲージが鋼管の内部を全長にわたって通過できた場合には、検査対象とした鋼管が所定のＡＰＩ規格に則っていることを意味し、ドリフトゲージが鋼管の内部を通過できなかった場合には、検査対象とした鋼管は、内径精度や曲がり精度がＡＰＩ規格を満たしていないことを意味する。
【００２６】
先だって説明したように、大量生産される鋼管に対するドリフト検査では、ドリフトゲージを動力駆動する自動装置が使用される。かかる自動装置を用いてドリフトゲージを被検査鋼管の内部を通過させ、その後、ドリフトゲージを元の位置まで逆方向に通過させることで、ドリフト検査が行われる。
【００２７】
ここで、ドリフト検査に用いられる典型的な自動装置は、例えば図１に示したように、被検査鋼管よりも長い全長のドリフトバーと、かかるドリフトバーの先端部に着脱可能に設けられたドリフトゲージと、から構成されている。ドリフトバーは、鋼管軸方向に沿って水平移動が可能なように、複数のＶローラーによって支持されている。かかる自動装置では、モータに接続された駆動ローラーを駆動させてドリフトバーを水平方向に移動させることで、ドリフトバーの先端に装着されたドリフトゲージを鋼管に通過させる。
【００２８】
本発明者は、このようなドリフトゲージを用いたドリフト検査と同時に鋼管内表面の検査を行うための方法について鋭意検討した結果、以下で説明するようなドリフトゲージに想到したのである。
【００２９】
（ドリフトゲージについて）
以下では、図２〜図２８を参照しながら、本発明の実施形態に係るドリフトゲージについて、詳細に説明する。
【００３０】
＜ドリフトゲージの全体構成について＞
まず、図２を参照しながら、本実施形態に係るドリフトゲージの全体構成について、簡単に説明する。図２は、本実施形態に係るドリフトゲージの構成を模式的に示した説明図である。
【００３１】
本実施形態に係るドリフトゲージ１０は、ＡＰＩ規格に従う鋼管が規格に適切に則って製造されているかを検査するためのドリフト検査に用いられ、また、かかるドリフト検査と同時に、鋼管の内面検査を実施することが可能である。なお、以下の説明では、本実施形態に係るドリフトゲージ１０を、油井用鋼管（鋼管）の検査に適用する場合を例に挙げるが、かかるドリフトゲージ１０を、鋼管以外の各種管状体の検査に適用可能であることは、言うまでもない。
【００３２】
本実施形態に係るドリフトゲージ１０は、図２に模式的に示したように、撮像装置１００と、駆動制御装置１５０と、演算処理装置２００と、を有している。
【００３３】
撮像装置１００は、図１に示したような、ドリフトバーの先端に着脱可能に装着されるドリフトゲージ１０の先端部に設けられる。撮像装置１００は、鋼管Ｓの管軸方向に沿って位置を随時変更しながら、鋼管Ｓの内表面を管軸方向に沿って順次撮像し、撮像の結果得られる撮像画像を、後述する演算処理装置２００に出力する装置である。撮像装置１００は、管軸方向の位置を変更させる、図１における駆動ローラー等の駆動制御装置によって、管軸方向に沿った位置が制御されており、撮像装置１００の移動に伴い、ＰＬＧ（Ｐｕｌｓｅ  Ｌｏｇｉｃ  Ｇｅｎｅｒａｔｏｒ：パルス型速度検出器）等からＰＬＧ信号が演算処理装置２００に出力される。また、撮像装置１００は、演算処理装置２００によって、撮像タイミング等が制御されている。
【００３４】
ここで、本実施形態に係る撮像装置１００は、後述するように、ドリフトゲージ１０の移動が開始すると、所定の時間間隔で撮像処理を開始する。また、撮像装置１００が鋼管Ｓの管端に対して所定の位置に達すると、撮像装置１００が備えるレーザ光源から、環状のレーザ光（以下、「環状ビーム」とも称する。）の照射が開始され、環状ビームの反射光を撮像する撮像処理（鋼管Ｓの内表面の撮像処理）が、所定の時間間隔で開始される。また、ドリフトゲージ１０が鋼管Ｓのもう一方の端部に達すると、ドリフトゲージ１０を送入した側の端部へと引き戻す動作（送出動作）が開始されるが、撮像装置１００は、かかる送出動作の際にも、鋼管Ｓの内表面の撮像処理を所定の時間間隔で実施する。この際、撮像装置１００は、鋼管Ｓの中心軸を中心として所定角度だけ回転された後、送出動作が実施される。なお、撮像装置１００の詳細な構成と、かかる撮像装置１００で実施される撮像処理については、以下で詳述する。
【００３５】
駆動制御装置１５０は、撮像装置１００の管軸方向の移動、及び、管中心軸方向を回転軸とする鋼管周方向の回転を制御する、駆動ローラーや各種アクチュエータ等の装置である。駆動制御装置１５０は、後述する演算処理装置２００の制御のもとで、撮像装置１００の管軸方向の移動や鋼管周方向の回転といった動作の制御を行う。
【００３６】
より詳細には、駆動制御装置１５０は、撮像装置１００を含むドリフトゲージ１０の全体を鋼管Ｓの内部に向かって送入させるとともに、撮像装置１００が検査対象となる鋼管Ｓの内表面の撮像を終了すると、撮像装置１００の送入動作を停止する。その後、駆動制御装置１５０は、撮像装置１００の中心軸を回転軸として、鋼管Ｓの周方向に撮像装置１００を回転させる。続いて、駆動制御装置１５０は、撮像装置１００を含むドリフトゲージ１０の全体を、鋼管Ｓの内部から送出させる。
【００３７】
このように、本実施形態に係るドリフトゲージ１０では、元来のドリフトゲージを用いたドリフト検査で用いられる駆動ローラー等の自動装置を、駆動制御装置１５０として利用可能である。そのため、本実施形態に係るドリフトゲージ１０を用いることで、鋼管Ｓの内面検査のために別途の検査プローブ移動手段を設ける必要がない。
【００３８】
演算処理装置２００は、撮像装置１００により生成された環状ビーム画像を利用して縞画像フレームを生成し、この縞画像フレームに対して画像処理を行うことで、鋼管Ｓの内表面に存在している可能性のある欠陥を検出する。
【００３９】
また、演算処理装置２００は、撮像装置１００における撮像処理を制御する制御部としても機能する。すなわち、演算処理装置２００は、ドリフトゲージ１０の移動が開始すると、所定の時間間隔で撮像処理を開始させて、ドリフトゲージを中心として鋼管と当該鋼管の周囲を撮像した周囲撮像画像を生成させるとともに、撮像装置１００が鋼管Ｓの管端に対して所定の位置に達すると、環状ビームの照射を開始させて、環状ビーム画像の撮像処理を開始させる。
【００４０】
なお、かかる演算処理装置２００の詳細な構成については、以下で詳述する。
【００４１】
［ドリフトゲージ１０の具体的な構成について］
次に、図３〜図５Ｂを参照しながら、本実施形態に係るドリフトゲージ１０の具体的な構成について、一例を挙げながら説明する。図３〜図５Ｂは、本実施形態に係るドリフトゲージ１０の構成を模式的に示した説明図である。
【００４２】
本実施形態に係るドリフトゲージ１０は、図３に模式的に示したように、環状ビームの光源となるレーザ光照射装置１１０及びエリアカメラ１２０が一体に形成された撮像装置１００と、撮像装置１００によって生成された撮像画像に対して画像処理を実施する演算処理装置２００と、を有している。
【００４３】
ここで、ドリフトゲージ１０は、図１に示したようなドリフトバーの先端部に着脱可能に設けられており、ドリフトゲージ１０の長さＬｄ及び直径Ｄｄは、検査対象である鋼管ＳのＡＰＩ規格に則して予め設定される。
【００４４】
ドリフトゲージ１０の鋼管Ｓに送入される側の先端部は、ドリフトゲージ１０が鋼管Ｓの内部により確実に送入されるように、テーパ形状となっている。かかるドリフトゲージ１０の先端部には、ドリフトバー及びドリフトゲージ１０の中心軸と同軸となるように、撮像装置１００が設けられる。ここで、撮像装置１００は、ドリフトゲージ１０の先端に装着されていても良いし、図３に模式的に示したように、撮像装置１００の一部がドリフトゲージ１０の内部に位置するように設けられていても良い。
【００４５】
ここで、図３に示したように、撮像装置１００の一部がドリフトゲージ１０の内部に位置する場合には、撮像装置１００からの環状ビームの照射が妨げられないようにすることが好ましい。従って、かかる場合には、撮像装置１００のレーザ光照射装置１１０が位置する側の端部ではなく、撮像装置１００のエリアカメラ１２０が位置する側の端部が、ドリフトゲージ１０の内部に位置することが好ましい。また、かかる配置の場合には、環状ビームを撮像するエリアカメラ１２０がドリフトゲージ１０の内部に位置することとなるが、エリアカメラ１２０の視線を妨げないようにドリフトゲージ１０の先端部に逆テーパ形状の開口部１１を設け、かかる開口部１１を介して撮像装置１００の一部をドリフトゲージ１０内に配設することが好ましい。
【００４６】
演算処理装置２００は、図４に模式的に示したように、ドリフトゲージ１０の内部に設けられていても良い。本実施形態に係る演算処理装置２００は、有線通信又は無線通信を介して、ドリフトゲージ１０の外部に設けられた、ドリフト検査ラインを管理する管理サーバ等の外部サーバと、相互に通信を行うことが可能である。
【００４７】
また、本実施形態に係る演算処理装置２００は、図５Ａに示したように、その一部がドリフトゲージ１０の内部に実装され（演算処理装置２００ａ）、残りがドリフトゲージ１０の外部に、各種コンピュータやサーバ等といった情報処理装置の形態（演算処理装置２００ｂ）で設けられていても良い。また、本実施形態に係る演算処理装置２００は、図５Ｂに示したように、ドリフトゲージ１０の外部に設けられていても良い。
【００４８】
図５Ａや図５Ｂに示したように演算処理装置２００が実装される場合であっても、演算処理装置２００ａと演算処理装置２００ｂとの間の相互通信や、撮像装置１００と演算処理装置２００との間の相互通信は、有線通信又は無線通信により実施することが可能である。
【００４９】
なお、図４〜図５Ｂに示した例において、有線通信により装置間の相互通信を実現する場合には、通信ケーブルを、ドリフトゲージ１０やドリフトバーの内部を通過させて、外部へと導くことが考えられる。しかしながら、実際のドリフト検査工程において、かかる通信ケーブルは操業の妨げになると考えられるため、装置間の相互通信は、無線ＬＡＮ、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ、Ｗｉ−Ｆｉ等といった各種の無線通信により実現されることが好ましい。
【００５０】
また、図５Ａに示したように、演算処理装置２００の機能を分散させて実装する場合、後述する演算処理装置２００の機能のうち、どの機能までをドリフトゲージ１０の内部に実装させるかについては、適宜設定することが可能である。この際に、ドリフトゲージ１０の内部に実装させる機能については、外部との相互通信の通信速度や撮像装置１００のフレームレート等に応じて決定することが好ましい。
【００５１】
＜撮像装置１００の構成について＞
次に、図６〜図１０を参照しながら、本実施形態に係るドリフトゲージ１０に対して着脱可能に設けられる撮像装置１００の構成について、詳細に説明する。
図６、図７及び図９は、本実施形態に係るドリフトゲージ１０が有する撮像装置１００の構成を模式的に示した説明図である。図８は、本実施形態に係る撮像装置１００により生成される周囲撮像画像について説明するための説明図である。図１０は、本実施形態に係る撮像装置１００により生成される環状ビーム画像について説明するための説明図である。なお、図７及び図９では、演算処理装置２００がドリフトゲージ１０の内部に実装される場合について図示しているが、図５Ａ及び図５Ｂに示したように演算処理装置２００の一部又は全部をドリフトゲージ１０の外部に実装しても良いことは、言うまでもない。
【００５２】
本実施形態に係る撮像装置１００は、先だって言及しているように、ドリフトゲージ１０の先端部に設けられる。なお、ドリフトゲージ１０によるドリフト検査を妨げないために、撮像装置１００の直径は、ドリフトゲージ１０の直径Ｄｄよりも小さくなるように設定される。
【００５３】
かかる撮像装置１００は、図６に示したように、環状ビームの光源となるレーザ光照射装置１１０と、エリアカメラ１２０と、を有している。レーザ光照射装置１１０及びエリアカメラ１２０は、図６に示したように、レーザ光照射装置１００の中心軸及びエリアカメラ１２０の中心軸（光軸）が撮像装置１００の中心軸と同軸となるように配設される。
【００５４】
レーザ光照射装置１１０は、鋼管Ｓの内表面の周方向に沿って環状のレーザ光を照射する装置であり、図６に示したように、レーザ光源１１１と、円錐状の光学素子１１３と、を更に有する。
【００５５】
レーザ光源１１１は、所定の波長を有するレーザ光を発振する光源である。このようなレーザ光源１１１として、例えば、連続的にレーザ発振を行うＣＷ（Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ  Ｗａｖｅ）レーザ光源を用いることが可能である。レーザ光源１１１が発振する光の波長は、例えば、４００ｎｍ〜８００ｎｍ程度の可視光帯域に属する波長であることが好ましい。レーザ光源１１１は、後述する演算処理装置２００から送出される照射タイミング制御信号に基づいて、レーザ光の発振を行う。
【００５６】
円錐状の光学素子１１３は、円錐形状のミラー又はプリズムを備える光学素子であり、円錐部の頂点がレーザ光源１１１と対向するように設置されている。レーザ光源１１１から射出されたスポット状のレーザ光は、光学素子１１３の円錐部の頂点によって反射され、リング状にラインビームが発生することとなる。ここで、円錐部の円錐角が９０°である場合には、図６に示したように、レーザ光源１１１からのレーザ入射方向に対して直角方向に、環状ビームが照射されることとなる。
【００５７】
エリアカメラ１２０は、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｄｅｖｉｃｅ）又は、ＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ  Ｍｅｔａｌ  Ｏｘｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）等の撮像素子が搭載されたものである。エリアカメラ１２０は、鋼管Ｓの内表面に垂直に照射された環状ビームの反射光を、図６に示したように角度θの方向から撮像する。ここで、角度θは、図６に示したように、鋼管Ｓの内表面に向かって鋼管の径方向に照射される環状ビームの光軸と、エリアカメラ１２０の視線とのなす角として規定される。
【００５８】
エリアカメラ１２０に搭載されるレンズの焦点距離や画角、及び、レーザ光照射装置１１０とエリアカメラ１２０の撮像素子との間の距離は特に限定するものではないが、鋼管Ｓの内表面に照射された環状ビームの全体像を撮像可能なように選択することが好ましい。また、エリアカメラ１２０に搭載される撮像素子の大きさや画素サイズも特に限定するものではないが、生成される画像の画質や画像分解能等を考慮すると、サイズの大きな撮像素子を利用することが好ましい。また、以下で説明する画像処理の観点から、環状ビームのライン幅（線幅）は、撮像素子上で１〜３画素程度であるように調整されることが好ましい。
【００５９】
レーザ光照射装置１１０及びエリアカメラ１２０は、それぞれ保持基板１３１に固定されており、これら２つの保持基板１３１は、１又は複数の連結部材１３３により連結されている。レーザ光照射装置１１０及びエリアカメラ１２０が、保持基板１３１及び連結部材１３３により固定されることで、鋼管Ｓの内表面を撮像するための撮像プローブが形成される。
【００６０】
保持基板１３１及び連結部材１３３の素材については、撮像装置１００に求められる強度等に応じて適宜選択すればよい。また、連結部材１３３の本数は、撮像装置１００に求められる強度に応じて適宜設定すればよく、１本であってもよいし、複数本であってもよい。
【００６１】
連結部材１３３の太さ（例えば、円柱状の連結部材１３３である場合には管径）は、環状ビームの照射領域（以下、ビーム照射領域とも称する。）が、環状ビームや撮像視野が連結部材１３３によって遮蔽される領域（以下、遮蔽領域とも称する。）よりも広くなるように設定する。
【００６２】
ここで、複数本の連結部材１３３を設ける場合には、保持基板１３１の縁部に当該保持基板１３１の周方向に沿って等間隔に配置することが好ましい。また、連結部材１３３を複数本設置する場合には、遮蔽領域がなるべく狭くなるように本数を決定することが好ましい。
【００６３】
以上説明したような撮像装置１００は、図６に示したように、図１に示した駆動ローラーによって鋼管Ｓの中心軸に略一致するように軸方向に移動しながら、鋼管Ｓの内表面を送入時と送出時の双方で走査する。ここで、後述する演算処理装置２００は、撮像装置１００が軸方向に所定距離移動する毎に、エリアカメラ１２０に対して撮像のためのトリガ信号を出力する。レーザ光照射装置１１０及びエリアカメラ１２０の軸方向の移動間隔は、適宜設定することが可能であるが、例えば、エリアカメラ１２０に設けられた撮像素子の画素サイズと同一にすることが好ましい。軸方向の移動間隔と撮像素子の画素サイズとを一致させることで、撮像された画像において縦方向の分解能と横方向の分解能とを一致させることができる。
【００６４】
また、駆動制御装置１５０は、送入時の鋼管Ｓの内表面の撮像が終了すると、連結部材１３３の本数に応じて撮像装置１００を周方向に回転させる。この回転角の大きさは、鋼管Ｓの内表面に仮想的に設定した基準線を基準として考えた場合に、連結部材１３３の配置により生じる遮蔽領域が送入時と送出時とで異なる位置となるように（換言すれば、送入時における遮蔽領域と、送出時における遮蔽領域とが重ならないように）設定される。具体的には、連結部材１３３の本数が１本である場合には、駆動制御装置１５０は、撮像装置１００を周方向に沿って例えば１８０°回転させる。また、駆動制御装置１５０は、連結部材１３３が等間隔に２本設置されている場合には、撮像装置１００を周方向に例えば９０°回転させ、等間隔に３本設置されている場合には、周方向に例えば６０°回転させる。また、連結部材１３３が等間隔に４本設置されている場合には、駆動制御装置１５０は、撮像装置１００を周方向に例えば４５°回転させる。
【００６５】
このようなレーザ光照射装置１１０とエリアカメラ１２０とは、図１に示した駆動ローラーによって鋼管Ｓの中心軸に略一致するように軸方向に移動しながら、鋼管Ｓの内表面を走査する。ここで、後述する演算処理装置２００は、撮像装置１００が軸方向に所定距離移動する毎に、エリアカメラ１２０に対して撮像のためのトリガ信号を出力する。レーザ光照射装置１１０及びエリアカメラ１２０の軸方向の移動間隔は、適宜設定することが可能であるが、例えば、エリアカメラ１２０に設けられた撮像素子の画素サイズと同一にすることが好ましい。軸方向の移動間隔と撮像素子の画素サイズとを一致させることで、撮像された画像において縦方向の分解能と横方向の分解能とを一致させることができる。
【００６６】
なお、図６に示した角度θは、任意の値に設定することが可能であるが、例えば３０〜６０度程度とすることが好ましい。かかる角度をあまり大きくすると環状ビームの鋼管Ｓの内面からの散乱光（反射光）が弱くなり、また小さくすると、検査対象物である鋼管Ｓの深さ変化量に対して、後述する縞画像における縞の移動量が小さくなり、鋼管Ｓの内表面に存在する凹部の深さ（又は、凸部の高さ）に関する情報が劣化するためである。
【００６７】
ここで、本実施形態に係る撮像装置１００は、図７に模式的に示したように、鋼管Ｓの管端と、エリアカメラ１２０の受光面（エリアカメラ１２０に設けられたレンズの端面でもある。）との間の離隔距離Ｌが所定の閾値よりも大きい場合には、撮像装置１００が鋼管Ｓから離れていると判断する。かかる場合に、撮像装置１００は、環状ビームの照射を行わずにエリアカメラ１２０による撮像処理のみを実施して、ドリフトゲージを中心として鋼管と当該鋼管の周囲を撮像した周囲撮像画像を、所定の時間間隔で複数生成する。
【００６８】
このようにして生成される周囲撮像画像の例を、図８に模式的に示した。周囲撮像画像は、図８に模式的に示したように、幅Ｗピクセル×高さＨピクセルの画像である。図６に示したような撮像装置１００の構成上、周囲撮像画像の中心部には、レーザ光照射装置１１０が位置することとなる。また、周囲撮像画像には、図８に示したように、鋼管Ｓの管端と、鋼管Ｓの内表面とが撮像されることとなる。
【００６９】
以下で詳述する演算処理装置２００は、このようにして得られる周囲撮像画像を利用して、鋼管Ｓとドリフトゲージ１０とが適切な位置関係にあるか否かを判断したり、環状ビームの点灯・消灯を判断したりする。
【００７０】
また、本実施形態に係る撮像装置１００は、前述の離隔距離Ｌが所定の閾値Ｌｓ以下となった場合には、環状ビームの照射を開始するとともに、エリアカメラ１２０による撮像処理は継続する。かかる閾値Ｌｓは、図９に示すように環状ビームが鋼管Ｓの管端へと照射される位置に設定される。環状ビームが鋼管Ｓの内表面に結像することで、エリアカメラ１２０は、鋼管Ｓの内表面での環状ビームの反射光を撮像することとなり、図１０に示したような環状ビーム画像が生成されることとなる。
【００７１】
図１０に示したように、環状ビーム画像は、鋼管Ｓの内表面の軸方向に沿ったある位置において、鋼管Ｓの内表面に照射された環状ビームを撮像したものである。環状ビーム画像は、予めカメラのゲインやレンズの絞りを適切に設定することにより、図１０に示したように、環状ビームが照射された部分が白く表示され、その他の部分は黒く表示されている濃淡画像になっている。また、環状ビームの円周上に重畳している凹凸が、管状体の内表面の断面形状と、内表面に存在する欠陥に関する情報を含んでいる。
【００７２】
以下に、本実施形態に係る撮像装置１００の有する各装置について、その具体的な構成や設定値等の一例を列挙する。なお、かかる構成や設定値等はあくまでも一例であって、本発明に係る撮像装置１００が、以下の具体例に限定されるわけではない。
【００７３】
○ドリフトゲージ
呼称寸法７×３２の鋼管（外径１７７．８ｍｍ、内径１５４．７９、管長１５ｍ）を検査するＡＰＩ規格のドリフトゲージ（長さＬｄ＝１０６７ｍｍ、外径Ｄｄ＝１５１．６２（＝管内径−３．１８ｍｍ）、公差  −０．２９〜０．３９ｍｍ）
ドリフトゲージの先端部の中心には、撮像装置の画角を満足するテーパ形状の開口部が形成されている。
○レーザ光照射装置
１００ｍＷの出力でレーザ光を照射。円錐状の光学素子１１３により、５０ｍＷの環状ビームとなって鋼管Ｓの内表面に照射される。鋼管Ｓの内表面に照射されるラインビーム幅は、０．２５ｍｍである。ただし、この場合のラインビーム幅とは、ピーク強度値から１３．５％で定義されるものである。
○エリアカメラ
１３９２画素×１０４０画素のＣＣＤを撮像素子として搭載。フレームレート３０ｆｐｓ、レンズの焦点距離１．８ｍｍ、画角１８０°、撮影される画像の画素サイズは０．５ｍｍ×０．５ｍｍ、ラインビーム幅は、撮像画像上では、１〜３画素の輝線の幅で撮影される。
○レーザ光照射装置とエリアカメラの撮像素子との離隔距離：約１４０〜１４５ｍｍ
○エリアカメラ１２０は、鋼管Ｓの内表面を、軸方向に０．５ｍｍ進む毎に撮像する。
【００７４】
＜演算処理装置２００の構成について＞
次に、図１１Ａ〜図２８を参照しながら、本実施形態に係る演算処理装置２００の構成について、詳細に説明する。
【００７５】
［演算処理装置２００の全体構成について］
まず、図２を参照しながら、本実施形態に係る演算処理装置２００の全体構成について説明する。
本実施形態に係る演算処理装置２００は、例えば図２に示したように、撮像制御部２０１と、画像処理部２０３と、表示制御部２０５と、記憶部２０７と、を主に備える。
【００７６】
撮像制御部２０１は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）、通信装置等により実現される。撮像制御部２０１は、本実施形態に係る撮像装置１００による検査対象物である鋼管Ｓの撮像制御を実施する。より詳細には、撮像制御部２０１は、撮像装置１００の軸方向に沿った移動制御、撮像装置１００における環状のレーザ光の照射制御及びエリアカメラ１２０の撮像制御を含む撮像制御を実施する。具体的には、撮像制御部２０１は、制御下にある駆動制御装置１５０（例えば、駆動モーター）によってドリフトゲージ１０の移動が開始されると、撮像装置１００のエリアカメラ１２０に対して、周囲撮像画像の撮像処理を開始させるためのトリガ信号を送出する。
【００７７】
撮像装置１００が周囲撮像画像の撮像を開始すると、撮像装置１００又は各種ローラー等からＰＬＧ信号が定期的に（例えば、撮像装置１００が０．５ｍｍ移動する毎に１パルスのＰＬＧ信号）送出されるが、撮像制御部２０１は、ＰＬＧ信号を取得する毎にエリアカメラ１２０に対して撮像を開始するためのトリガ信号を送出する。
【００７８】
ここで、撮像制御部２０１は、後述する画像処理部２０３から、鋼管Ｓがドリフトゲージ１０を挿入可能な位置に設置されていない旨の通知を受けると、駆動制御装置１５０に対して、ドリフトゲージ１０の移動処理を停止させるための制御信号を送出する。また、かかる際には、撮像制御部２０１は、鋼管Ｓがドリフトゲージ１０を挿入可能な位置に設置されていない旨を知らせる警報を出力してもよい。
【００７９】
また、撮像制御部２０１は、後述する画像処理部２０３から、鋼管Ｓの管端との間の離隔距離Ｌが所定の閾値Ｌｓ以下となった旨の通知を受けると、レーザ光照射装置１１０に対してレーザ光の発振を開始させるための制御信号を送出する。
【００８０】
更に、撮像制御部２０１は、鋼管Ｓの一方の端部から送入したドリフトゲージ１０が鋼管Ｓの他方の端部まで到達すると、駆動制御装置１５０に対してドリフトゲージ１０の移動動作を停止させる制御信号を出力する。その後、撮像制御部２０１は、駆動制御装置１５０に対して、ドリフトゲージ１０を所定角度だけ回転させるための制御信号を出力する。ドリフトゲージ１０の回転に伴い、撮像装置１００が所定角度だけ回転すると、撮像制御部２０１は、ドリフトゲージ１０を送出させるための移動動作を開始させる制御信号を、駆動制御装置１５０に対して出力する。
【００８１】
このように、本実施形態に係る撮像制御部２０１は、本実施形態に係るドリフトゲージ１０を用いたドリフト検査及び鋼管の内表面の検査を統括的に制御する制御部として機能する。
【００８２】
画像処理部２０３は、例えば、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、通信装置等により実現される。画像処理部２０３は、撮像装置１００のエリアカメラ１２０から取得した、周囲撮像画像や環状ビーム画像等の撮像画像を利用して、各種の画像処理を実施する。
【００８３】
より詳細には、画像処理部２０３は、エリアカメラ１２０から出力された、図８に示したような周囲撮像画像を利用して、鋼管Ｓとドリフトゲージ１０とが適切な位置関係にあるか否かを判断したり、環状ビームの点灯・消灯を判断したりする。このような各種の判断結果は、撮像制御部２０１へと出力されて、ドリフトゲージ１０の動作制御に利用される。
【００８４】
また、画像処理部２０３は、エリアカメラ１２０から出力された、図１０に示したような環状ビーム画像を利用して、後述する縞画像フレームを生成した後、生成した縞画像フレームに対して、以下で説明するような画像処理を行い、検査対象物である鋼管の内表面に存在する可能性のある欠陥を検出する。
【００８５】
画像処理部２０３は、鋼管Ｓの内表面の欠陥検出処理を終了すると、得られた検出結果に関する情報を、表示制御部２０５に伝送する。
【００８６】
なお、この画像処理部２０３については、以下で改めて詳細に説明する。
【００８７】
表示制御部２０５は、例えば、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、出力装置等により実現される。表示制御部２０５は、画像処理部２０３から伝送された、検査対象物である鋼管Ｓの欠陥検出結果を、演算処理装置２００が備えるディスプレイ等の出力装置や演算処理装置２００の外部に設けられた出力装置等に表示する際の表示制御を行う。これにより、ドリフトゲージ１０の利用者は、検査対象物である鋼管Ｓの内表面に存在する各種の欠陥に関する検出結果を、その場で把握することが可能となる。
【００８８】
記憶部２０７は、例えば本実施形態に係る演算処理装置２００が備えるＲＡＭやストレージ装置等により実現される。記憶部２０７には、本実施形態に係る演算処理装置２００が、何らかの処理を行う際に保存する必要が生じた様々なパラメータや処理の途中経過等、又は、各種のデータベースやプログラム等が、適宜記録される。この記憶部２０７は、撮像制御部２０１、画像処理部２０３、表示制御部２０５等が、データのリード／ライト処理を自由に行うことが可能である。
【００８９】
［画像処理部２０３の構成について］
続いて、図１１Ａ〜図２８を参照しながら、本実施形態に係る画像処理部２０３の構成について、詳細に説明する。
【００９０】
図１１Ａ及び図１１Ｂは、本実施形態に係る画像処理部の構成を模式的に示したブロック図である。本実施形態に係る画像処理部２０３は、図１１Ａに示したように、Ａ／Ｄ変換部２５１と、ゲージ送入判定部２５３と、レーザ照射位置判定部２５５と、欠陥検出部２５７と、を有している。また、欠陥検出部２５７は、図１１Ｂに示したように、環状ビームセンター算出部２６１と、座標変換部２６３と、縞画像フレーム生成部２６５と、画像算出部２６７と、検出処理部２７９と、を主に備える。以下、これらの処理部について、図を参照しながら説明する。
【００９１】
Ａ／Ｄ変換部２５１は、例えば、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等により実現される。Ａ／Ｄ変換部２５１は、エリアカメラ１２０から出力された、鋼管Ｓへの送入前の撮像画像や、送入時及び送出時の撮像画像をそれぞれＡ／Ｄ変換し、デジタル多値画像データ（すなわち、周囲撮像画像や環状ビーム画像）として出力する。かかるデジタル多値画像データは、記憶部２０７等に設けられた画像メモリに記憶される。これらのデジタル多値画像データのうち、環状ビーム画像を鋼管Ｓの軸方向に沿って順次利用することにより、後述するような縞画像フレームが形成される。
【００９２】
Ａ／Ｄ変換部２５１は、エリアカメラ１２０から出力された撮像画像に基づいて、図８に模式的に示したような周囲撮像画像や、図１０に示したような送入時及び送出時の環状ビーム画像をそれぞれ生成すると、生成したこれらの画像を、レーザ照射位置判定部２５３、ゲージ送入判定部２５５及び欠陥検出部２５７に対してそれぞれ出力する。
【００９３】
レーザ照射位置判定部２５３は、例えば、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、通信装置等により実現される。レーザ照射位置判定部２５３は、Ａ／Ｄ変換部２５１から出力された周囲撮像画像を参照し、かかる周囲撮像画像での輝度分布によって鋼管Ｓの外径を検出した結果に基づいて、撮像装置１００が環状ビームの照射を開始すべき位置まで到達したか（換言すれば、環状ビームが照射されるであろう照射方向（撮像装置１００の中心軸に対して垂直な方向）に鋼管Ｓの内表面が位置しているか）を判断する。
【００９４】
かかるレーザ照射位置判定部２５３におけるレーザ照射位置判定処理の詳細について、図１２及び図１３を参照しながら説明する。図１２及び図１３は、本実施形態に係る画像処理部が実施するレーザ照射位置判定処理を説明するための説明図である。
【００９５】
本実施形態に係るドリフトゲージ１０を用いて、ドリフト検査と並行して鋼管Ｓの内表面の検査を行う場合に、ドリフトゲージ１０の移動開始とともに環状ビームの照射を開始しても良いが、ドリフトゲージ１０が鋼管Ｓから離れている状態で環状ビームの照射を開始してしまうと、操業の安全上好ましくないことが多い。一方、図１２に模式的に示したように、ドリフトゲージ１０の移動開始とともに撮像され始める周囲撮像画像において、鋼管Ｓの端部との離隔距離Ｌが小さくなるほど、図８に模式的に示したような周囲撮像画像での鋼管Ｓに対応する領域の面積は増加していく。
【００９６】
そこで、本実施形態に係るレーザ照射位置判定部２５５は、周囲撮像画像における鋼管Ｓに対応する領域の大きさに着目することで、ドリフトゲージ１０が鋼管Ｓの管端にどれほど近づいたかを見積もって、ドリフトゲージ１０が環状ビームの照射を開始すべき位置に到達したか否かを判断する。
【００９７】
ここで、ドリフト検査が実施される環境を考えてみると、ドリフト検査が実施される周囲は、各種の照明によってある程度の明るさが維持されている一方で、鋼管Ｓの内表面は、鋼管Ｓの内部に位置しているが故に周囲の環境光が届かず、周囲よりも暗くなって撮像されると考えられる。また、Ａ／Ｄ変換部２５１から出力された画像が、周囲撮像画像ではなく環状ビーム画像である場合、撮像画像における輝度の分布は、周囲撮像画像とは大きく異なることから、周囲撮像画像と環状ビーム画像とを区別することは容易である。
【００９８】
そこで、本実施形態に係るレーザ照射位置判定部２５３は、Ａ／Ｄ変換部２５１から出力された画像について輝度の分布に着目する。その上で、レーザ照射位置判定部２５３は、出力された画像が周囲撮像画像であると判断された場合に、周囲撮像画像の輝度の分布に着目して、ドリフトゲージ１０が環状ビームの照射を開始すべき位置に到達したか否かを判断する。
【００９９】
より詳細には、本実施形態に係るレーザ照射位置判定部２５３は、周囲撮像画像における所定の監視方向について輝度分布を特定し、かかる監視方向について、輝度に関する所定の閾値に基づき、設置されている鋼管Ｓの外径に対応する位置を検出する。その後、レーザ照射位置判定部２５３は、検出した鋼管Ｓの外径の大きさが所定の閾値以上の値を有している場合に、撮像装置１００が環状ビームの照射を開始すべき位置まで到達したと判断する。
【０１００】
ここで、レーザ照射位置判定部２５３が着目するのは、鋼管Ｓの外径に対応する大きさであり、鋼管Ｓは、周囲撮像画像の中心を基準としてほぼ対称に撮像されていると考えられる。そこで、レーザ照射位置判定部２５３は、監視方向として、図１２に示したように、周囲撮像画像の中心を通る一つの方向（図１２では、周囲撮像画像の幅方向）に着目する。なお、監視方向は、上記のような監視方向に限定されるものではなく、例えば周囲撮像画像の高さ方向や対角線の方向を監視方向にするなど、他の監視方向を採用してもよい。
【０１０１】
前述のように、ドリフト検査が実施される周囲の環境は鋼管Ｓに対応する部分よりも明るくなっており、鋼管Ｓの位置が適切ではなく周囲撮像画像にもう一方の管端が写っている場合には、もう一方の管端の部分も明るくなっていると考えられる。そこで、ドリフト検査が実施される場所の環境光を事前に検証する（具体的には、用いる撮像装置１００を利用して、環境光を実際に撮像してみる）ことで、輝度閾値Ｔｈを適切に決定することができる。その上で、レーザ照射位置判定部２５３は、周囲撮像画像の監視方向の両端（例えば、図１３において、横軸座標の左端部及び右端部）から、対応する位置の輝度値と閾値Ｔｈとの大小比較を実施していく。レーザ照射位置判定部２５３は、輝度値が初めて閾値Ｔｈ以下となった位置を、着目している監視方向での鋼管外径に対応する位置として検出することができる。
【０１０２】
図１３に示したように、着目している監視方向において、鋼管外径に対応している位置の内側に存在する領域の画素数Ｘｄが、鋼管Ｓの外径の大きさに対応していると判断することができる。ここで、レーザ照射位置判定部２５３は、図１２下段に示したように、環状ビームの照射方向（撮像装置１００の中心軸に対して垂直な方向）に鋼管Ｓの管端がちょうど位置している場合での周囲撮像画像における鋼管Ｓの外径の画素数Ｄｐを、閾値として利用する。換言すれば、レーザ照射位置判定部２５３は、鋼管Ｓの管端とエリアカメラ１２０の受光面との離隔距離ＬがＬｓである場合の周囲撮像画像における鋼管Ｓの外径の画素数Ｄｐを、閾値として利用する。その上で、レーザ照射位置判定部２５３は、特定した画素数Ｘｄが所定の閾値Ｄｐ以上である（Ｘｄ≧Ｄｐが成立する）場合に、環状ビームの照射を開始すべき位置に到達したと判断する。
【０１０３】
レーザ照射位置判定部２５３は、撮像装置１００が環状ビームの照射を開始すべき位置に到達したと判断した場合、その旨を撮像制御部２０１及び欠陥検出部２５７へと出力する。これにより、撮像制御部２０１は、撮像装置１００のレーザ光照射装置１１０に対して、レーザ光の照射を開始させるための制御信号を出力し、欠陥検出部２５７は、環状ビームを撮像することで得られる環状ビーム画像に基づいて、鋼管Ｓの内表面の欠陥検出処理を開始する。
【０１０４】
これにより、本実施形態に係るドリフトゲージ１０では、環状ビームを照射すべき必要最低限の間だけ環状ビームを照射することが可能となり、より安全な検査状況を実現することが可能となる。
【０１０５】
また、レーザ照射位置判定部２５３は、撮像装置１００が環状ビームの照射を開始すべき位置に到達したと判断した以降も、Ａ／Ｄ変換部２５１から随時出力される画像の輝度の分布に着目して、出力された画像が周囲撮像画像であるか、環状ビーム画像であるかを判断してもよい。その上で、Ａ／Ｄ変換部２５１から出力される画像が、環状ビーム画像から周囲撮像画像に切り替わった場合に、撮像装置１００は鋼管Ｓの内部を通過したと判断し、その旨を撮像制御部２０１及び欠陥検出部２５７に出力してもよい。これにより、撮像制御部２０１は、レーザ光の照射を停止させる旨の制御信号を出力することができる。
【０１０６】
なお、撮像装置１００が鋼管Ｓの内部を通過したか否かは、撮像制御部２０１が、撮像装置１００や駆動制御装置１５０等から出力されるＰＬＧ信号と、検査対象とすべき鋼管Ｓに関する鋼管の全長等の管理情報とに基づいて、撮像装置１００が鋼管の全長以上の長さを移動したか否かを判断することでも特定可能である。
【０１０７】
また、レーザ照射位置判定部２５３は、上記と同様にして周囲撮像画像における鋼管Ｓの外径の大きさに着目することで、鋼管Ｓの管端とエリアカメラ１２０の受光面との離隔距離Ｌが、後述するゲージ送入判定処理を実施すべき離隔距離ＬＧとなったか否かを判定することができる。離隔距離Ｌの大きさがＬＧとなった場合、レーザ照射位置判定部２５３は、その旨をゲージ送入判定部２５５へと出力する。これにより、後述するゲージ送入判定部２５５において、ゲージ送入判定処理が実施されることとなる。
【０１０８】
再び図１１Ａに戻って、ゲージ送入判定部２５５について、詳細に説明する。
ゲージ送入判定部２５５は、例えば、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、通信装置等により実現される。ゲージ送入判定部２５５は、Ａ／Ｄ変換部２５１から出力された周囲撮像画像を参照し、かかる周囲撮像画像での輝度分布よって鋼管Ｓの設置位置を検出した結果に基づいて、鋼管Ｓがドリフトゲージを挿入可能な位置に適切に設置されているか否かを判断する。
【０１０９】
かかるゲージ送入判定部２５５におけるゲージ送入判定処理の詳細について、図１４〜図１５Ｂを参照しながら説明する。図１４〜図１５Ｂは、本実施形態に係る画像処理部が実施するゲージ送入判定処理を説明するための説明図である。
【０１１０】
鋼管Ｓに対してドリフト検査を実施するドリフト検査ラインに対して鋼管Ｓが搬送される際に、鋼管Ｓの搬送が適切でなかったり、鋼管Ｓそのものに曲がり等が生じていたりする場合には、鋼管Ｓがドリフトゲージを挿入可能な位置に適切に位置しない場合がある。
【０１１１】
その場合、周囲撮像画像では、例えば図１４に模式的に示したように、レーザ光照射装置１１０そのものは中心部に位置するものの、鋼管Ｓに対応する領域が周囲撮像画像の中心部から偏心することとなる。例えば、鋼管Ｓに曲がり等が生じている場合には、曲がりの方向に応じて、鋼管Ｓに対応する領域が上下方向（図１４における高さＨの方向）や、左右方向（図１４における幅Ｗの方向）に偏心する。また、鋼管Ｓの搬送が適切ではなく、本来の位置に到達しなかった場合や本来の位置を通りすぎた場合には、鋼管Ｓに対応する領域が左右方向に偏心する。
【０１１２】
そこで、本実施形態に係るゲージ送入判定部２５５は、レーザ照射位置判定部２５３から、離隔距離ＬがＬＧとなった旨の情報が出力されると、Ａ／Ｄ変換部２５１から出力された、該当する位置での周囲撮像画像について輝度の分布に着目する。その上で、ゲージ送入判定部２５５は、かかる周囲撮像画像の輝度の分布に着目して、鋼管Ｓがドリフトゲージ１０を挿入可能な位置に適切に位置しているか否かを判定する。
【０１１３】
先だって説明したように、周囲撮像画像において鋼管Ｓに対応する領域が偏心する方向としては、周囲撮像画像における左右方向及び上下方向、並びに、この２つの方向の組み合わせで規定される方向が考えられる。そこで、本実施形態に係るゲージ送入判定部２５５は、例えば図１４に示したように、互いに直交する２つの方向を監視方向とする。いま、便宜的に、周囲撮像画像の左右方向と平行な方向を、監視方向Ａとし、周囲撮像画像の上下方向と平行な方向を、監視方向Ｂとする。なお、監視方向は、上記のような２つの監視方向に限定されるものではなく、例えば周囲撮像画像の対角線の方向を監視方向にするなど、他の監視方向を採用してもよい。
【０１１４】
ゲージ送入判定部２５５は、鋼管Ｓの端部からの離隔距離が所定の値ＬＧである場合の周囲撮像画像を取得すると、所定の輝度閾値Ｔｈに基づいて、鋼管Ｓに対応する領域と周囲との境界（すなわち、鋼管Ｓの外表面のエッジに対応する部分）を検出する。かかる境界検出処理は、図１５Ａ及び図１５Ｂに示したように、２つの監視方向（監視方向Ａ、監視方向Ｂ）のそれぞれについて実施される。なお、上記の値ＬＧは、エリアカメラ１２０の受光面から撮像プローブの先端の保持基板１３１までの距離に対してドリフトゲージ１０が移動動作から停止に至る停止距離を加えた値以上となるように設定させる。
【０１１５】
ここで、ゲージ送入判定部２５５は、周囲撮像画像の監視方向の両端（例えば、図１５Ａ及び図１５Ｂにおいて、横軸座標の左端部及び右端部）から、対応する位置の輝度値と閾値Ｔｈとの大小比較を実施していく。その上で、ゲージ送入判定部２５５は、輝度値が初めて閾値Ｔｈ以下となった位置を、着目している監視方向での鋼管外径に対応する位置として検出することができる。
【０１１６】
２つの監視方向Ａ，Ｂに関して、鋼管外径に対応している位置の内側に存在する領域が、鋼管Ｓに対応する部分であると判断することができる。そこで、ゲージ送入判定部２５５は、周囲撮像画像の中心（Ｗ／２，Ｈ／２に対応する位置）を基準として、鋼管Ｓの端部からエリアカメラ１２０の受光面までの離隔距離がＬＧのとき、鋼管Ｓが最適な位置にある場合の撮像画像上の外径をＤｓ（円中心は、画像中心に等しい。）とすると、鋼管Ｓに対応する領域の幅がＤｓ〜Ｄｓ＋αの範囲に収まっているか否かを判断する。ここで、直径がＤｄであるドリフトゲージ１０が鋼管Ｓの中心からずれたとしても、先端に設けたテーパ形状の部分（直径ＤＴ）が鋼管Ｓの内部に送入されれば良いことを考慮して、許容範囲αの具体的な大きさが適宜決定される。実際には、（Ｄｄ−ＤＴ）／２で表わされる大きさが周囲撮像画像において何ピクセルに対応するかに応じて、αの値が決定される。
【０１１７】
具体的には、ゲージ送入判定部２５５は、図１５Ａ及び図１５Ｂに示したように、画像中心を通る監視方向Ａにおいて、閾値Ｔｈで決定される鋼管背景領域（鋼管外径）の左側Ｘ１及び右側Ｘ２を検出するとともに、画像中心を通る監視方向Ｂにおいて、閾値Ｔｈで決定される鋼管背景領域（鋼管外径）の下側Ｙ１及び上側Ｙ２を検出する。その上で、ゲージ送入判定部２５５は、以下の式１０１〜式１０７で表わされる４つの条件が全て成立する場合に、鋼管Ｓがドリフトゲージを挿入可能な位置に適切に位置していると判断する。
【０１１８】
Ｗ／２−（Ｄｓ＋α）／２＜  Ｘ１  ＜  Ｗ／２−Ｄｓ／２  ・・・（式１０１）
Ｗ／２−（Ｄｓ＋α）／２＜  Ｘ２  ＜  Ｗ／２−Ｄｓ／２  ・・・（式１０３）
Ｈ／２−（Ｄｓ＋α）／２＜  Ｙ１  ＜  Ｈ／２−Ｄｓ／２  ・・・（式１０５）
Ｈ／２−（Ｄｓ＋α）／２＜  Ｙ２  ＜  Ｈ／２−Ｄｓ／２  ・・・（式１０７）
【０１１９】
ゲージ送入判定部２５５は、鋼管Ｓがドリフトゲージを挿入可能な位置に適切に位置していると判断した場合、その旨を撮像制御部２０１へと出力する。これにより、撮像制御部２０１は、ドリフトゲージの移動動作を継続させることができる。一方、ゲージ送入判定部２５５は、鋼管Ｓがドリフトゲージを挿入可能な位置に適切に位置していないと判断した場合、その旨を撮像制御部２０１へと出力する。その結果、撮像制御部２０１は、ドリフトゲージ１０の移動動作を停止させるとともに、警告信号を外部に出力する。これにより、ドリフトゲージ１０が鋼管Ｓの内部に送入されなかったり、ドリフトゲージ１０が鋼管Ｓに衝突することで壊れてしまったりする等といった効率的な検査を阻害する要因を排除することができる。その結果、本実施形態に係るドリフトゲージ１０を利用することで、効率的にドリフト検査及び鋼管内面検査を実施することが可能となる。
【０１２０】
以上説明したように、本実施形態に係るレーザ照射位置判定部２５３及びゲージ送入判定部２５５では、周囲撮像画像における輝度の分布（輝度プロファイル）に着目することで、上記のような判定処理を行っている。ここで、周囲撮像画像において、環境光の輝度をより確実に高い値として、より正確に上記のような判定処理を行うために、鋼管Ｓの管端から鋼管内部を照明せずに周囲を照明するための別途の光源を設けても良い。
【０１２１】
続いて、再び図１１Ａに戻って、欠陥検出部２５７について、詳細に説明する。
本実施形態に係る欠陥検出部２５７は、着目している鋼管Ｓの内表面に欠陥が存在するかを判断する処理部である。かかる欠陥検出部２５７で実施される欠陥検出処理は、上記特許文献３で実施される欠陥検出処理と同様であるが、以下では、本実施形態に係る欠陥検出部２５７で実施される欠陥検出処理について、図１６〜図２７を参照しながら説明する。
【０１２２】
本実施形態に係る欠陥検出部２５７は、レーザ照射位置判定部２５５から環状ビームの照射を開始した旨が通知された後に、Ａ／Ｄ変換部２５１から出力された画像（すなわち、環状ビーム画像）に対して、以下で述べるような欠陥検出処理を実施する。
【０１２３】
ここで、Ａ／Ｄ変換部２５１から出力される環状ビーム画像は、実際には、図１６に模式的に示したように、環状ビームが内表面に照射されているビーム照射領域と、連結部材１３３により環状ビームが遮蔽された不感帯である遮蔽領域と、が存在したものとなる。また、送入状態から送出状態へと切り替わる際に、撮像装置１００が鋼管Ｓの周方向に所定の角度回転する（図１６では時計方向に４５度回転している）ため、鋼管Ｓの内表面のある基準点に着目すると、遮蔽領域の位置は送入時と送出時とで異なることとなる。
【０１２４】
Ａ／Ｄ変換部２５１は、エリアカメラ１２０から出力された２種類の撮像画像に基づいて図１６のような送入時及び送出時の環状ビーム画像をそれぞれ生成すると、生成した各環状ビーム画像に対応するデータを、図１１Ｂに示した環状ビームセンター算出部２６１に出力する。
【０１２５】
環状ビームセンター算出部２６１は、例えば、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等により実現される。環状ビームセンター算出部２６１は、Ａ／Ｄ変換部２５１から出力された送入時及び送出時におけるそれぞれの環状ビーム画像について、環の重心位置と環の半径をそれぞれ算出する。このように、環の重心位置をそれぞれの環状ビーム画像について算出することで、ドリフトゲージが移動中に振動しても、環の重心位置変化を逐次追従しながら、後述する座標変換することができる。その結果、振動影響を相殺した鋼管Ｓ内面を周方向に展開した光切断画像を得ることができる。
【０１２６】
ここで、環の重心位置及び半径を算出する方法は、特に限定されるわけではなく、公知のあらゆる方法を利用することが可能である。環の重心位置及び半径を算出する方法の具体例としては、例えば以下の２つの方法を挙げることができ、遮蔽領域の有無によらず利用することが可能である。
【０１２７】
・２値化した環状ビーム画像上の任意の３点を抽出し、この３点の位置座標の重心を算出する。得られた重心位置と３点のうち任意の１点との間の距離が環の半径となる。
・ハフ（Ｈｏｕｇｈ）変換による円抽出を行い、円（すなわち、環状ビーム）の重心と半径とを算出する。
【０１２８】
環状ビームセンター算出部２６１は、送入時及び送出時における各環状ビーム画像について環の重心位置及び半径を算出すると、環の重心位置及び半径に関する情報をそれぞれ生成して、後述する座標変換部２６３に出力する。
【０１２９】
再び図１１Ｂに戻って、本実施形態に係る座標変換部２６３について説明する。
座標変換部２６３は、例えば、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等により実現される。座標変換部２６３は、算出された重心位置、及び、当該重心位置と環状ビームの照射部分との離隔距離に基づいて、環状ビーム画像の座標系を変換する。その後、座標変換部２６３は、環状ビームの照射部分を鋼管Ｓの周方向に展開した線分として表した光切断画像を生成する。
【０１３０】
環状ビームの重心位置が算出されることで、環状ビームの照射位置に対応する画素の存在位置を、重心位置を原点とした極座標（ｒ，θ）で表すことができる。座標変換部２６３は、図１７に示したように、環状ビームセンター算出部２６１で算出された半径ｒに動径方向に±Δｒの余裕を設けたうえで（すなわち、ｒ−Δｒ〜ｒ＋Δｒの範囲で）、０°≦θ≦３６０°として座標変換を実施する。
【０１３１】
このような座標変換を行うことで、図１７の右側に示したように、動径方向には半径ｒを中心として２Δｒの高さを有し、角度方向には３６０°分の長さを有する帯状の画像が抽出されることとなる。以上の説明からも明らかなように、抽出された帯状の画像は、環状ビームの照射部分を管状体の周方向に展開した線分（以下、光切断線とも称する。）を含むこととなる。また、動径方向に関して、半径ｒを中心として２Δｒの範囲を抽出することで、環状ビームの周に凹凸が存在していたとしても、かかる凹凸を含む環状ビームの周をもれなく抽出することが可能となる。このようにして得られた帯状の画像を、以下では光切断画像と称することとする。
【０１３２】
なお、Δｒの大きさは、管状体１に存在しうる凹凸の高さの範囲を過去の操業データ等に基づいて予め大まかに算出しておくことで、決定することが可能である。
【０１３３】
また、座標変換部２６３は、抽出された光切断画像における各画素の座標（ｒ，θ）を利用することで、光切断画像に含まれる画素の座標を直交座標（ｒｃｏｓθ，ｒｓｉｎθ）に変換する。ここで、座標変換部２６３が実施する座標値の変換は、極座標系から直交座標系への変換であるため、極座標系における格子点（すなわち、画素の中心位置）が、直交座標系において必ず格子点に対応するとは限らず、非格子点に対応するものも存在することとなる。そこで、座標変換部２６３は、直交座標系における非格子点の濃度（画素値）を補間するために、着目している点の近傍に位置する他の格子点の濃度に基づいて補間する、いわゆる画像補間法を併せて実施することが好ましい。
【０１３４】
かかる画像補間法は、特に限定されるものではなく、例えば、「昭晃堂  画像処理ハンドブック」等に記載されている公知の画像補間法を利用することが可能である。このような画像補間法の例として、最近傍（ｎｅａｒｅｓｔ  ｎｅｉｇｈｂｏｒ）法、双線形補間（ｂｉ−ｌｉｎｅａｒ  ｉｎｔｅｒｐｏｌａｔｉｏｎ）法、３次補間（ｂｉ−ｃｕｂｉｃ  ｃｏｎｖｏｌｕｔｉｏｎ）法等を挙げることができる。これらの方法のうち、前者ほど処理速度が速く、後者ほど高品質の結果を得ることができる。そこで、座標変換部２６３は、利用する画像補間法の種別を、処理に用いることのできるリソース量や処理時間等に応じて適宜決定すればよい。本実施形態において示す光切断画像の具体例では、画像補間法として３次補間法を適用している。
【０１３５】
ここで、本実施形態に係る座標変換部２６３は、上記のような座標系の変換を行う際に、鋼管Ｓの内表面に仮想的に設定された基準点を基準として、変換処理を実施する。この基準点を鋼管Ｓの内表面のどの位置に設定するかは、特に限定されるわけではなく、任意の位置に設定することが可能である。例えば図１６に示した例では、鋼管Ｓの内表面を送入方向に見た際の３時の方向に、基準点Ｋが設定されている。この基準点Ｋは、管軸方向の各位置で撮像された環状ビーム画像の間で互いに同一の位置となるように選択される。
【０１３６】
なお、送入時の環状ビーム画像上で基準点Ｋの座標が特定された場合、送出時の環状ビーム画像における基準点Ｋの位置は、送入時における基準点Ｋの座標を所定の角度回転させることで特定することができる。すなわち、送出時において、時計方向を正方向とした場合に撮像装置１００が＋Ｘ度回転される場合には、送入時における基準点Ｋの位置を−Ｘ度回転させることで、送出時における基準点Ｋの位置を特定することができる。
【０１３７】
図１８は、送入時及び送出時に撮像装置１００によって撮像される環状ビーム画像を模式的に図示したものである。図１６に示した例の場合、撮像装置１００は、時計方向に４５度回転された後に送出時の環状ビーム画像が生成される。ここで、撮像装置１００のレーザ照射装置１１０及びエリアカメラ１２０は一体に形成されているため、撮像装置１００の回転にあわせてエリアカメラ１２０も回転することとなる。従って、図１８に示した環状ビーム画像では、基準点Ｋは反時計方向に４５度回転する。
【０１３８】
座標変換部２６３は、基準点Ｋを基準とした座標変換処理や画像補間処理を終了すると、得られた光切断画像に対応する画像データを、記憶部２０７等に設けられた画像メモリに、管状体の軸方向に沿って順次格納していく。
【０１３９】
再び図１１Ｂに戻って、本実施形態に係る縞画像フレーム生成部２６５について説明する。
縞画像フレーム生成部２６５は、例えば、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等により実現される。縞画像フレーム生成部２６５は、記憶部２０７等に設けられた画像メモリから、鋼管Ｓの軸方向に沿って格納された光切断画像を順に取得する。その後、縞画像フレーム生成部２６５は、取得した各光切断画像を鋼管Ｓの軸方向に沿って順に配列して、送入時の縞画像フレーム及び送出時の縞画像フレームをそれぞれ生成する。
【０１４０】
１つの縞画像フレームを構成する光切断画像の個数は、適宜設定すればよいが、例えば、２５６個の光切断画像で１つの縞画像フレームを構成するようにしてもよい。各光切断画像は、上述のように環状ビーム画像の撮像間隔毎（例えば、０．５ｍｍ間隔）に存在している。そのため、０．５ｍｍ間隔で撮像された環状ビーム画像に基づく、２５６個の光切断画像からなる１つの縞画像フレームは、鋼管Ｓの内表面の全周を、軸方向に沿って１２８ｍｍ（＝２５６×０．５ｍｍ）の範囲で撮像した結果に相当する。
【０１４１】
図１９は、このようにして生成された送入時の縞画像フレームを模式的に示した説明図であり、図２０は、このようにして生成された送出時の縞画像フレームを模式的に示した説明図である。
【０１４２】
縞画像フレーム生成部２６５により生成される送入時及び送出時の縞画像フレームには、図１９及び図２０に示したように、撮像装置１００に設けられた連結部材１３３の本数に応じて、遮蔽領域が存在することとなる。また、各縞画像フレームの周方向の原点は、座標変換部２６３により共通した基準点Ｋを起点として座標変換が実施されているため、図１９及び図２０に示したように、互いに等しく基準点Ｋとなる。
【０１４３】
縞画像フレーム生成部２６５は、送入時の縞画像フレーム及び送出時の縞画像フレームをそれぞれ生成すると、生成したこれらの縞画像フレームを、後述する画像算出部２６７に出力する。
【０１４４】
再び図１１Ｂに戻って、本実施形態に係る画像算出部２６７について説明する。
画像算出部２６７は、例えば、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等により実現される。画像算出部２６７は、縞画像フレーム生成部２６５が生成した、送入時及び送出時における２種類の縞画像フレームに基づいて、鋼管Ｓの内表面の凹凸状態を表す深さ画像と、鋼管Ｓの内表面における環状ビームの輝度の分布を表す輝度画像と、を算出する。この画像算出部２６７は、図１１Ｂに示したように、光切断線処理部２６９と、深さ画像算出部２７１と、輝度画像算出部２７３と、深さ画像補完部２７５と、輝度画像補完部２７７と、を備える。
【０１４５】
再び図１１Ｂに戻って、本実施形態に係る光切断線処理部２６９について説明する。
光切断線処理部２６９は、例えば、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等により実現される。光切断線処理部２６９は、縞画像フレームに含まれる各光切断線について、光切断線の変位量（輝線の曲がり具合）、輝線の画素数及び輝度の総和に関する３種類の光切断線特徴量を算出する。以下では、図２１Ａ及び図２１Ｂを参照しながら、光切断線処理部２６９が実施する処理及び算出する光切断線特徴量について、詳細に説明する。なお、図２１Ａでは、図を見やすくするために、便宜的に遮蔽領域を記載していない点に注意されたい。
【０１４６】
図２１Ａでは、１つの縞画像フレームの中にＮ本の光切断線が存在しており、縞画像フレームの横方向の長さは、Ｍ画素であるものとする。また、１本の光切断線を含む１つの光切断画像は、縦２Δｒ画素×横Ｍ画素から構成されている。
【０１４７】
ここで、説明の便宜上、縞画像フレームの周方向（図２１Ａにおける横方向）にＸ軸をとり、縞画像フレームの軸方向（図２１Ａにおける縦方向）にＹ軸をとって、縞画像フレーム中の画素の位置をＸＹ座標で表すものとする。以下の説明では、縞画像フレーム中に存在するｊ（１≦ｊ≦Ｎ）番目の光切断線の左側からｍ画素目（１≦ｍ≦Ｍ）の位置（すなわち、Ｘｊ，ｍで表される位置）に着目する。
【０１４８】
光切断線処理部２６９は、まず、着目すべき光切断線（以下、単にラインとも称する。）の着目すべきＸ座標位置（本説明では、Ｘｊ，ｍで表される位置）を選択すると、図２１Ｂに示したように、着目したラインの着目したＸ座標位置における画素に対応付けられている画素値（すなわち、環状ビームの輝度値）の分布を参照する。この際、光切断線処理部２６９は、光切断画像中の当該Ｘ座標位置における全ての画素について、以下で説明する処理を実施するのではなく、光切断画像中におけるＹ座標の基準位置Ｙｓの前後Ｗの範囲に属する画素（すなわち、Ｙｓ−Ｗ〜Ｙｓ＋Ｗの範囲に属する画素）について、以下で説明する処理を実施する。
【０１４９】
ここで、Ｙ座標の基準位置Ｙｓは、縞画像フレームのｊライン目の光切断画像に対して予め指定される軸方向の位置であり、例えば光切断画像の軸方向の中心を指定すれば、先述のようにプラス方向とマイナス方向とで同じ余裕値Δｒを用いる場合には、環状ビームセンター算出部２６１が算出した半径ｒ（すなわち光切断線の位置）に等しくなる。また、処理範囲を規定するパラメータＷは、鋼管Ｓに存在しうる凹凸の高さの範囲を過去の操業データ等に基づいて、光切断画像中におけるＹ座標の基準位置Ｙｓの前後Ｗの範囲が光切断画像に収まるように、予め大まかに算出しておき、適宜決定すればよい。パラメータＷの値を小さくすることができれば、後述する光切断線処理部２６９の処理負荷の低減をはかることができる。
【０１５０】
光切断線処理部２６９は、まず、Ｙｓ−Ｗ〜Ｙｓ＋Ｗの範囲に含まれる画素の中から、光切断線に対応する画素を特定するための第１の閾値の一例である所定の閾値Ｔｈ１以上の画素値を有する画素を特定する。図２１Ｂに示した例では、Ｙｊ，ｋ、Ｙｊ，ｋ＋１、Ｙｊ，ｋ＋２で表される３つの画素が、それぞれ閾値Ｔｈ１以上の画素値Ｉｊ，ｋ、Ｉｊ，ｋ＋１、Ｉｊ，ｋ＋２を有している。従って、光切断線処理部２６９は、所定の閾値Ｔｈ１以上の画素値を有する画素を線幅方向に加算した数ｐｊ，ｍ＝３と設定する。この所定の閾値Ｔｈ以上の画素値を有する画素を線幅方向に加算した数ｐｊ，ｍは、いわば位置（ｊ，ｍ）における輝線の画素数に対応する値であり、光切断線特徴量の一つである。また、光切断線処理部２６９は、以下の処理において、抽出された画素に関する情報（Ｙｊ，ｋ、Ｉｊ，ｋ）、（Ｙｊ，ｋ＋１、Ｉｊ，ｋ＋１）、（Ｙｊ，ｋ＋２、Ｉｊ，ｋ＋２）（以下、単に（Ｙ，Ｉ）と略記することもある。）の情報を利用して、更なる光切断線特徴量を算出していく。
【０１５１】
また、光切断線処理部２６９は、パラメータｐｊ，ｍ及び抽出した画素に関する情報（Ｙ，Ｉ）を利用して、抽出された画素の輝度の総和Ｋｊ，ｍを算出する。図２１Ｂに示した例の場合、光切断線処理部２６９が算出する輝度の総和は、Ｋｊ，ｍ＝Ｉｊ，ｋ＋Ｉｊ，ｋ＋１＋Ｉｊ，ｋ＋２となる。この輝度の総和Ｋｊ，ｍも、光切断線特徴量の一つである。
【０１５２】
更に、光切断線処理部２６９は、抽出された画素に関する情報（Ｙ，Ｉ）とＹ座標の基準位置Ｙｓとを利用して、抽出された画素のＹ方向の重心位置ＹＣ（ｊ，ｍ）を算出するとともに、重心位置ＹＣ（ｊ，ｍ）の基準位置Ｙｓからの変位量Δｄｊ，ｍ＝Ｙｓ−ＹＣ（ｊ，ｍ）を算出する。
【０１５３】
ここで、重心位置ＹＣ（ｊ，ｍ）は、抽出された画素の集合をＡと表すこととすると、以下の式２０１で表される値となる。従って、図２１Ｂに示した例の場合、重心位置ＹＣ（ｊ，ｍ）は、以下の式２０１ａで表される値となる。
【０１５４】
【数１】
0006417948.tif 000002
【０１５５】
ここで、画素に対応する軸方向の位置は、いわば撮像装置１００の移動幅（例えば、０．５ｍｍ）で量子化された値である。他方、上記式２０１で示したような演算により算出される重心位置ＹＣ（ｊ，ｍ）は、割り算という数値演算を利用することで算出される値であるため、撮像装置１００の移動幅（いわば量子化単位）よりも小さな値となりうる。従って、かかる重心位置ＹＣ（ｊ，ｍ）を利用して算出される変位量Δｄｊ，ｍについても、移動幅よりも小さな値を有しうる値となる。このようにして算出される変位量Δｄｊ，ｍも、光切断線特徴量の一つである。
【０１５６】
光切断線処理部２６９は、以上のような３種類の特徴量を、各切断線に含まれるＭ個の要素に関して算出する。その結果、図２２Ａ〜図２２Ｃに示したように、光切断線の変位量Δｄ、輝度の総和Ｋ、及び、輝線の画素数ｐに関して、Ｍ列×Ｎ行の二次元配列が生成される。
【０１５７】
本実施形態に係る光切断線処理部２６９は、上記３種類の光切断線特徴量に加えて、遮蔽領域の位置を特定する処理を実施する。以下、遮蔽領域の位置を特定する処理について、詳細に説明する。
【０１５８】
連結部材１３３による遮蔽領域ではエリアカメラ１２０によって環状レーザ光が撮像されないため、図２３に模式的に示したように、所定の閾値Ｔｈ１よりも輝度の大きい輝線は存在しない。従って、上記光切断線特徴量の算出過程において、遮蔽領域では輝線の画素数についての光切断線特徴量ｐｊ，ｍがゼロとなる。
【０１５９】
そこで、本実施形態に係る光切断線処理部２６１は、それぞれの周方向（Ｘ方向）位置における輝線の画素数に着目して、遮蔽領域の範囲を示す周方向座標（Ｘ座標）を特定する。以下では、縞画像フレーム画像において、左から１番目に存在する遮蔽領域の開始位置Ｘｓ１ｓ及び終了位置Ｘｓ１ｅを算出する場合を例にとって、説明を行うものとする。
【０１６０】
光切断線処理部２６９は、送入時の環状ビーム画像を構成するＮ本の光切断線それぞれについて、遮蔽領域が開始するＸ座標の位置Ｘｓ１ｊｓ、及び、遮蔽領域が終了するＸ座標の位置Ｘｓ１ｊｅ（ｊ＝１〜Ｎ）を特定する。その上で、撮像装置１００に生じた振動の影響等で、遮蔽領域の開始位置及び終了位置にズレが生じる場合を考慮して、特定されたＮ個の遮蔽領域開始位置Ｘｓ１ｊｓのうちの最小値をＸｓ１ｓとするとともに、遮蔽領域終了位置Ｘｓ１ｊｅの最大値をＸｓ１ｅとする。
【０１６１】
また、ｊライン目における左から１番目の遮蔽領域の開始位置Ｘｓ１ｊｓ及び終了位置Ｘｓ１ｊｅは、以下のようにして特定することができる。以下、遮蔽領域の開始位置Ｘｓ１ｊｓ及び終了位置Ｘｓ１ｊｅの特定方法を、図２４を参照しながら具体的に説明する。
【０１６２】
光切断線処理部２６９は、ｊライン目の光切断線の各Ｘ座標において、輝線の画素数ｐｊ，ｍ（ｍ＝１〜Ｍ）に着目する。その上で、光切断線処理部２６９は、各Ｘ位置における輝線の画素数ｐｊ，ｍについて、ｐｊ，ｍ＝０となるＸ位置が出現するかを判断していく。ｐｊ，ｍ＝０となったＸ位置が存在した場合、光切断線処理部２６９は、その座標Ｘｍを記憶するとともに、それ以降のＸ座標についてｐｊ，ｍ＝０である状態の連続数をカウントしていく。ここで、図２４に模式的に示したように、ｐｊ，ｍ＝０である状態の連続数が、所定の閾値ＴＨｓ（例えば、ＴＨｓ＝１０等）以上となった場合、光切断線処理部２６９は、記憶しておいたＸ座標Ｘｍを、ｊライン目における左から１番目の遮蔽領域の開始位置Ｘｓ１ｊｓとして特定する。
【０１６３】
また、遮蔽領域の開始位置Ｘｓ１ｊｓが特定された状態の中で、Ｘ方向に輝線の画素数を探索していくうちに、ｐｊ，ｍ≠０となるＸ座標Ｘｎが出現したとする。この場合、光切断線処理部２６９は、その座標Ｘｎを記憶するとともに、それ以降のＸ座標についてｐｊ，ｍ≠０である状態の連続数をカウントしていく。ここで、図２４に模式的に示したように、ｐｊ，ｍ≠０である状態の連続数が、所定の閾値ＴＨｓ（例えば、ＴＨｓ＝１０等）以上となった場合、光切断線処理部２６９は、記憶しておいたＸ座標Ｘｎの一つ手前のＸ位置を、ｊライン目における左から１番目の遮蔽領域の終了位置Ｘｓ１ｊｅとして特定する。なお、上記説明では、遮蔽領域の開始位置を特定するために用いられる閾値ＴＨｓと、遮蔽領域の終了位置を特定するために用いられる閾値ＴＨｓとが同一の値である場合について示したが、これら２つの閾値は互いに異なる値であってもよい。
【０１６４】
また、遮蔽領域の開始位置Ｘｓ１ｓ及び終了位置Ｘｓ１ｅを決定する別の方法として以下のようにしてもよい。
ｊライン目の光切断線の各Ｘ座標において、座標位置を移動させながら、輝線の画素数ｐｊ，ｍ（ｍ＝１〜Ｍ）の所定の左右ｋ個分（例えば、ｋ＝３等）の平均値ｑｊ，ｍ（ｍ＝１〜Ｍ）を順次求める（移動平均処理）。次に、求めた平均値ｑｊ，ｍが予め設定した閾値Ａ（例えばＡ＝０．５等）未満となるＸ座標位置を遮蔽領域の開始位置Ｘｓ１ｓとする。また、遮蔽領域の開始位置Ｘｓ１ｓが特定されており、かつ、求めた平均値ｑｊ，ｍが予め設定した閾値Ａ以上となるＸ座標位置を遮蔽領域の終了位置Ｘｓ１ｅとする。
【０１６５】
以上のような処理をｊ＝１〜Ｎの各光切断線に対して実施することで、光切断線処理部２６９は、左から１番目の遮蔽領域の開始位置Ｘｓ１ｓ及び終了位置Ｘｓ１ｅを決定することができる。また、左から２番目以降の遮蔽領域についても、同様の処理を行うことで、遮蔽領域の開始位置や終了位置を決定することができる。
【０１６６】
なお、光切断線処理部２６９は、遮蔽領域における光切断線の変位量についての光切断線特徴量Δｄｊ，ｍ、及び、遮蔽領域における輝度の総和についての光切断線特徴量Ｋｊ，ｍは、それぞれゼロとして取り扱う。
【０１６７】
従って、例えば左から１番目の遮蔽領域について、輝線の画素数ｐｊ，ｍの二次元配列、輝線の輝度の総和Ｋｊ，ｍの二次元配列、及び、輝線の変位量Δｄｊ，ｍの二次元配列は、それぞれ以下のようになる。
【０１６８】
ｐｊ，ｍ＝０（ｊ＝１〜Ｎ，ｍ＝Ｘｓ１ｓ，・・・，Ｘｓ１ｅ）
Ｋｊ，ｍ＝０（ｊ＝１〜Ｎ，ｍ＝Ｘｓ１ｓ，・・・，Ｘｓ１ｅ）
Δｄｊ，ｍ＝０（ｊ＝１〜Ｎ，ｍ＝Ｘｓ１ｓ，・・・，Ｘｓ１ｅ）
【０１６９】
光切断線処理部２６９は、例えば図１８に示したような、４本の連結部材１３３が映りこんだ送入時の環状ビーム画像に対応する縞画像フレームに対して、以上のような処理を実施することで、図１９に示したように、４カ所の遮蔽領域それぞれの開始位置及び終了位置を特定することができる。
【０１７０】
また、光切断線処理部２６９は、図２０に例示した送出時の縞画像フレームについても、上記と同様にして光切断線特徴量を算出する。しかしながら、送出時の縞画像フレームについては、遮蔽領域の開始位置及び終了位置を特定しなくともよい。ここで、送出時の縞画像フレームについて輝線の画素数ｐｊ，ｍ＝０であるＸ位置が出現すると、光切断線処理部２６９は、対応するＸ位置の輝度の総和Ｋｊ，ｍ、及び、輝線の変位量Δｄｊ，ｍをゼロとして取り扱う。
【０１７１】
光切断線処理部２６９は、算出した光切断線特徴量のうち、光切断線の変位量Δｄに関する特徴量を、後述する深さ画像算出部２７１に出力する。また、光切断線処理部２６９は、算出した光切断線特徴量のうち、輝度の総和Ｋ、及び、輝線の画素数ｐに関する特徴量を、後述する輝度画像算出部２７３に出力する。更に、光切断線処理部２６９は、送入時の縞画像フレームに存在する各遮蔽領域の開始位置及び終了位置を示した情報（例えば図１９におけるＸｓ１ｓ〜Ｘｓ４ｅを示した情報）を、後述する深さ画像補完部２７５及び輝度画像補完部２７７に出力する。
【０１７２】
再び図１１Ｂに戻って、本実施形態に係る深さ画像算出部２７１について説明する。
深さ画像算出部２７１は、例えば、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等により実現される。深さ画像算出部２７１は、光切断線処理部２６９が生成した光切断線特徴量（特に、変位量Δｄに関する特徴量）に基づいて、送入時及び送出時のそれぞれについて、鋼管Ｓの内表面の凹凸状態を表す深さ画像を算出する。以下では、送入時における深さ画像を、送入時深さ画像とも称することとし、送出時における深さ画像を、送出時深さ画像とも称することとする。
【０１７３】
具体的には、深さ画像算出部２７１は、図２２Ａに示したような変位量Δｄに関する特徴量（二次元配列）と、環状ビームの垂直成分入射角（図６における角度θ）と、を利用して、深さ画像を算出する。
【０１７４】
まず、図２５を参照しながら、管状体の内表面に存在する凹凸の高さと、光切断線の変位量Δｄとの関係について説明する。図２５は、光切断線の変位と欠陥の高さとの関係を示した説明図である。
【０１７５】
図２５では、鋼管Ｓの内表面に凹みが存在した場合を模式的に示している。ここで、内表面に凹みが存在しない場合の表面位置の高さと凹みの底部の高さとの差分をΔｈと表すこととする。垂直入射した環状ビームが表面反射をする場合に着目すると、内表面に凹みが存在しない場合には、図２５の光線Ａのように反射光は伝播することとなるが、内表面に凹みが存在する場合には、図２５の光線Ｂのように反射光が伝播することとなる。光線Ａと光線Ｂとのズレが、本実施形態において光切断線の変位量Δｄとして観測される。ここで、幾何学的な位置関係から明らかなように、光切断線の変位量Δｄと凹みの深さΔｈとは、Δｄ＝Δｈ・ｓｉｎθの関係が成立する。
【０１７６】
なお、図２５では、鋼管Ｓの内表面に凹みが存在する場合について説明したが、鋼管Ｓの内表面に凸部が存在する場合であっても、同様の関係が成立する。
【０１７７】
深さ画像算出部２７１は、以上説明したような関係を利用して、光切断線処理部２６９が算出した光切断線の変位量Δｄに関する特徴量に基づき、鋼管Ｓの内表面の凹凸に関する量Δｈを算出する。
【０１７８】
ここで、深さ画像の算出に用いられる光切断線の変位量Δｄは、先に説明したように光切断線の重心位置に基づいて算出されたものであり、移動幅よりも小さな値を有しうる値となっている。従って、深さ画像算出部２７１により算出される深さ画像は、撮像素子の画素サイズよりも細かい分解能で凹凸が再現されている画像となる。
【０１７９】
本実施形態で示した縞画像フレームの具体例は、撮影ピッチ０．５ｍｍで撮像された光切断線の変位を積み上げたものであるため、それぞれの変位量ΔｄをΔｈに変換すると、幅０．５ｍｍ×高さ０．５ｍｍの深さ画像が算出されることとなる。また、かかる具体例では、角度θ＝４５°であるため、Δｄ＝（１／２０．５）・Δｈの関係が成立している。
【０１８０】
深さ画像算出部２７１は、以上のようにして送入時深さ画像及び送出時深さ画像を算出すると、算出したこれらの画像に関する情報を、後述する深さ画像補完部２７５に出力する。
【０１８１】
再び図１１Ｂに戻って、本実施形態に係る輝度画像算出部２７３について説明する。
輝度画像算出部２７３は、例えば、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等により実現される。輝度画像算出部２７３は、光切断線処理部２６９が生成した光切断線特徴量（特に、輝度の総和Ｋ及び輝線の画素数ｐに関する特徴量）に基づいて、送入時及び送出時のそれぞれについて、鋼管Ｓの内表面における環状ビームの輝度の分布を表す輝度画像を算出する。以下では、送入時における輝度画像を、送入時輝度画像とも称することとし、送出時における輝度画像を、送出時輝度画像とも称することとする。
【０１８２】
具体的には、輝度画像算出部２７３は、図２２Ｂに示したような輝度の総和Ｋに関する特徴量（二次元配列）、及び、図２３Ｃに示したような輝線の画素数ｐに関する特徴量（二次元配列）を利用して、総和輝度の線幅方向の平均値である平均輝度ＫＡＶＥ（ｊ，ｍ）＝Ｋｊ，ｍ／ｐｊ，ｍ（１≦ｊ≦Ｎ、１≦ｍ≦Ｍ）を算出する。その後、輝度画像算出部２７３は、算出した平均輝度ＫＡＶＥ（ｊ,ｍ）からなるデータ配列を、着目している鋼管Ｓの輝度画像とする。
【０１８３】
輝度画像算出部２７３は、送入時輝度画像及び送出時輝度画像を算出すると、算出したこれらの画像に関する情報を、後述する輝度画像補完部２７７に出力する。
【０１８４】
再び図１１Ｂに戻って、本実施形態に係る深さ画像補完部２７５について説明する。
深さ画像補完部２７５は、例えば、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等により実現される。深さ画像補完部２７５は、深さ画像算出部２７１が算出した送入時深さ画像及び送出時深さ画像を利用して、深さ画像において遮蔽領域に対応する部分の補完処理を実施する。
【０１８５】
深さ画像算出部２７１が算出した送入時深さ画像及び送出時深さ画像において、連結部材１３３による遮蔽領域に該当する部分は、画素値の変化が存在しない部分となっており、この部分からは管状体の内表面の凹凸状態に関する正確な知見を得ることができない。そこで、深さ画像補完部２７５は、これら２種類の深さ画像を利用して、遮蔽領域の深さ情報を補完する処理を実施する。
【０１８６】
以下では、図１９、図２０及び図２６を参照しながら、深さ画像において左から１番目に存在する遮蔽領域に対応する部分の補間処理について、具体的に説明する。
【０１８７】
本実施形態に係る撮像装置１００では、送入時の環状ビーム画像を撮像する状態から送出時の環状ビーム画像を撮像する状態へと切り替わる際に、撮像装置１００の全体が所定の角度だけ回転する。また、撮像装置１００では、先だって説明したように、ビーム照射領域が遮蔽領域よりも広くなるように、連結部材１３３の太さや配置位置が決定されている。
【０１８８】
以上のような設定のために、本実施形態に係るドリフトゲージ１０では、図１９及び図２０の縞画像フレームに示したように、送入時と送出時とでフレーム内で遮蔽領域の位置が変化することとなる。また、図２０から明らかなように、ビーム照射領域が遮蔽領域よりも広いため、一方の縞画像フレーム（例えば送入時の縞画像フレーム）における遮蔽領域は、他方の縞画像フレーム（例えば、送出時の縞画像フレーム）における非遮蔽領域に包含されることとなる。
【０１８９】
そこで、本実施形態に係る深さ画像補完部２７５は、例えば図２６に示したように、送出時深さ画像を利用して、送入時深さ画像の遮蔽領域を補完して、遮蔽領域に対応する部分が存在しない深さ画像を生成する。
【０１９０】
図２６では、左から１番目に存在する遮蔽領域を補完する処理について、模式的に図示している。
送入時の画像における遮蔽領域の開始位置Ｘｓ１ｓ及び終了位置Ｘｓ１ｅは、光切断線処理部２６９により特定され、深さ画像補完部２７５に通知されている。そこで、深さ画像補完部２７５は、送出時深さ画像を参照して、送入時深さ画像の遮蔽領域に対応する部分（Ｘｓ１ｓ〜Ｘｓ１ｅ）の深さ情報を取得し、送入時深さ画像の遮蔽領域に対応する部分に、取得した深さ情報を代入する。
【０１９１】
ここで、撮像装置１００の動作からも明らかなように、送入時の縞画像フレームにおけるＮ本目の光切断線と、送出時の縞画像フレームにおける１本目の光切断線とが、同一の管軸方向位置に対応している。そこで、深さ画像補完部２７５は、送入時深さ画像の１ライン目に対応する深さ情報を補完する場合には、送出時深さ画像のＮライン目に対応する深さ画像を利用して、補完処理を実施する。同様に、深さ画像補完部２７５は、送入時深さ画像のｊライン目に対応する深さ情報を補完する場合には、送出時深さ画像の（Ｎ＋１−ｊ）ライン目に対応する深さ画像を利用して補完処理を実施する。
【０１９２】
深さ画像補完部２７５は、このような補完処理を、１ライン目〜Ｎライン目に対応する部分に対して実施することで、送入時深さ画像において左から１番目に存在する遮蔽領域の深さ情報を補完することができる。
【０１９３】
また、深さ画像補完部２７５は、同様の補完処理を、左から２番目以降に存在する遮蔽領域に対応する部分にも適用することによって、送入時深さ画像に存在する全ての遮蔽領域に対応する部分の深さ情報を補完することができる。
【０１９４】
深さ画像補完部２７５は、以上説明したような補完処理により、遮蔽領域に対応する部分の深さ情報を補完すると、補完後の深さ画像に関する情報を、後述する欠陥検出部２７９に出力する。また、深さ画像補完部２７５は、補完後の深さ画像に関する情報を、当該情報を算出した日時等に関する時刻情報と関連づけて、記憶部２０７等に履歴情報として格納してもよい。更に、深さ画像補完部２７５は、補完後の深さ画像に関する情報を表示制御部２０５に出力して、表示部（図示せず。）に出力させてもよい。
【０１９５】
再び図１１Ｂに戻って、本実施形態に係る輝度画像補完部２７７について説明する。
輝度画像補完部２７７は、例えば、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等により実現される。輝度画像補完部２７７は、輝度画像算出部２７３が算出した送入時輝度画像及び送出時輝度画像を利用して、輝度画像において遮蔽領域に対応する部分の補完処理を実施する。
【０１９６】
輝度画像算出部２７７が算出した送入時輝度画像及び送出時輝度画像において、連結部材１３３による遮蔽領域に該当する部分は、画素値がゼロとなっており、この部分からは管状体の内表面の凹凸状態に関する正確な知見を得ることができない。そこで、輝度画像補完部２７７は、これら２種類の輝度画像を利用して、遮蔽領域の輝度情報を補完する処理を実施する。
【０１９７】
ここで、輝度画像補完部２７７は、深さ画像補完部２７５による補完処理と同様にして、送入時の画像における遮蔽領域の開始位置Ｘｓ１ｓ及び終了位置Ｘｓ１ｅに基づいて送出時輝度画像を参照して、送入時輝度画像の遮蔽領域に対応する部分（Ｘｓ１ｓ〜Ｘｓ１ｅ）の輝度情報を取得し、送入時輝度画像の遮蔽領域に対応する部分に、取得した輝度情報を代入する。この際、輝度画像補完部２７７は、送入時輝度画像のｊライン目に対応する輝度情報を補完するために、送出時輝度画像の（Ｎ＋１−ｊ）ライン目に対応する輝度画像を利用して補完処理を実施する。
【０１９８】
輝度画像補完部２７７は、同様の補完処理を、画像中に存在する全ての遮蔽領域に対応する部分に適用することによって、送入時輝度画像に存在する全ての遮蔽領域に対応する部分の輝度情報を補完することができる。
【０１９９】
輝度画像補完部２７７は、以上説明したような補完処理により、遮蔽領域に対応する部分の輝度情報を補完すると、補完後の輝度画像に関する情報を、後述する欠陥検出部２７９に出力する。また、輝度画像補完部２７７は、補完後の輝度画像に関する情報を、当該情報を算出した日時等に関する時刻情報と関連づけて、記憶部２０７等に履歴情報として格納してもよい。更に、輝度画像補完部２７７は、補完後の輝度画像に関する情報を表示制御部２０５に出力して、表示部（図示せず。）に出力させてもよい。
【０２００】
再び図１１Ｂに戻って、本実施形態に係る欠陥検出部２７９について説明する。
本実施形態に係る欠陥検出部２７９は、例えば、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等により実現される。欠陥検出部２７９は、深さ画像補完部２７５により補完された深さ画像と、輝度画像補完部２７７により補完された輝度画像とに基づいて、管状体の内表面に存在する欠陥を検出する。
【０２０１】
かかる欠陥検出部２７９は、補完後の深さ画像及び輝度画像に基づいて欠陥部位を特定する欠陥部位特定機能と、特定した欠陥部位の形態及び画素値に関する特徴量を抽出する特徴量抽出機能と、抽出した特徴量に基づいて欠陥の種別や有害度等を判別する欠陥判別機能と、を有している。以下、これらの機能について、簡単に説明する。
【０２０２】
○欠陥部位特定機能
欠陥検出部２７９は、取得した深さ画像及び輝度画像の各画素に対して、周辺画素との画素値（深さを表す値、又は、輝度値）の線形和を得るフィルタ処理によって縦線状疵、横線状疵、微小疵等の領域を強調し、得られた値が、欠陥部位特定のための第２の閾値以上となるか否かの判定を行う。このようなフィルタ処理及び当該フィルタ処理結果に基づく判定処理を実施することで、欠陥検出部２７９は、欠陥部位を特定するための２値化画像を生成することができる。かかる２値化画像において、算出した値が第２の閾値未満であった画素が正常箇所（すなわち、２値化画像の画素値＝０）に該当し、算出した値が第２の閾値以上であった画素が欠陥箇所（すなわち、２値化画像の画素値＝１）に該当する。更に、欠陥検出部２７９は、連続して発生している欠陥箇所を結合していくことで、一つ一つの欠陥部位を特定する。
【０２０３】
○特徴量抽出機能
欠陥検出部２７９は、欠陥部位特定機能により深さ画像及び輝度画像の欠陥部位を特定すると、特定した欠陥部位ごとに、欠陥部位の形態及び画素値に関する特徴量を抽出する。欠陥部位の形態に関する特徴量として、例えば、欠陥部位の幅、欠陥部位の長さ、欠陥部位の周囲長、欠陥部位の面積、欠陥部位の外接長方形の面積等を挙げることができる。また、欠陥部位の画素値に関する特徴量として、深さ画像に関しては、欠陥部位の深さの最大値、最小値、平均値等を挙げることができ、輝度画像に関しては、欠陥部位の輝度の最大値、最小値、平均値等を挙げることができる。
【０２０４】
○欠陥判別機能
欠陥検出部２７９は、特徴量抽出機能により各欠陥部位の特徴量を抽出すると、欠陥部位ごとに、抽出した特徴量に基づいて欠陥の種別や有害度等を判別する。特徴量に基づく欠陥の種別や有害度等の判別処理は、例えば図２７に示したようなロジックテーブルを利用して行われる。すなわち、欠陥検出部２７９は、図２７に例示したようなロジックテーブルによって表される判別条件に基づき、欠陥の種別や有害度を判別する。
【０２０５】
図２７に例示したように、ロジックテーブルの縦方向の項目として、欠陥の種別（欠陥Ａ１〜欠陥Ａｎ）が記載されており、ロジックテーブルの横方向の項目として、特徴量の種類（特徴量Ｂ１〜特徴量Ｂｍ）が記載されている。また、欠陥の種別及び特徴量により規定されるテーブルの各セルには、対応する特徴量の大小による判別条件式（条件式Ｃ１１〜条件式Ｃｎｍ）が記述されている。このようなロジックテーブルの各行が一組となって、一つ一つの欠陥の種別の判別条件となる。判別処理は、最上位の行に記載された種別から順に行われ、何れか一つの行に記載された判別条件を全て満たした時点で終了する。
【０２０６】
このようなロジックテーブルは、過去の操業データ及び当該操業データに基づく検定員による欠陥の種別及び有害度の特定結果を教師データとした学習処理により構築されたデータベースを利用して、公知の方法により生成することが可能である。
【０２０７】
欠陥検出部２７９は、このようにして検出した欠陥部位ごとに欠陥の種別及び有害度を特定し、得られた検出結果を表示制御部２０５に出力する。これにより、検出対象物である鋼管Ｓの内表面に存在する欠陥に関する情報が、表示部（図示せず。）に出力されることとなる。また、欠陥検出部２７９は、得られた検出結果を、製造管理用プロコン等の外部の装置に出力してもよく、得られた検出結果を利用して、製品の欠陥帳票を作成してもよい。また、欠陥検出部２７９は、欠陥部位の検出結果に関する情報を、当該情報を算出した日時等に関する時刻情報と関連づけて、記憶部２０７等に履歴情報として格納してもよい。
【０２０８】
なお、以上の説明では、ロジックテーブルを利用して欠陥の種別や有害度を判別する場合について説明したが、欠陥の種別や有害度を判別する方法は上記例に限定されるわけではない。例えば、過去の操業データ及び当該操業データに基づく検定員による欠陥の種別及び有害度の特定結果を教師データとした学習処理により、ニューラルネットやサポートベクターマシン（ＳＶＭ）等の判別器を生成し、かかる判別器を欠陥の種別や有害度の判別に利用してもよい。
【０２０９】
以上、本実施形態に係る演算処理装置２００が有する画像処理部２０３の構成について、詳細に説明した。
【０２１０】
以上、本実施形態に係る演算処理装置２００の機能の一例を示した。上記の各構成要素は、汎用的な部材や回路を用いて構成されていてもよいし、各構成要素の機能に特化したハードウェアにより構成されていてもよい。また、各構成要素の機能を、ＣＰＵ等が全て行ってもよい。従って、本実施形態を実施する時々の技術レベルに応じて、適宜、利用する構成を変更することが可能である。
【０２１１】
なお、上述のような本実施形態に係る演算処理装置の各機能を実現するためのコンピュータプログラムを作製し、パーソナルコンピュータ等に実装することが可能である。また、このようなコンピュータプログラムが格納された、コンピュータで読み取り可能な記録媒体も提供することができる。記録媒体は、例えば、磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク、フラッシュメモリなどである。また、上記のコンピュータプログラムは、記録媒体を用いずに、例えばネットワークを介して配信してもよい。
【０２１２】
以上、本実施形態に係るドリフトゲージ１０の構成について、詳細に説明した。本実施形態に係るドリフトゲージ１０を利用することで、鋼管Ｓに対してドリフト検査を実施すると同時に、鋼管Ｓの内表面を周方向全周、全長にわたって検査することが可能となり、微小な凹凸形状の欠陥や模様状の欠陥を、高精度で同時に検出することができる。また、本実施形態に係るドリフトゲージ１０により、欠陥の発生位置を正確に特定することが可能となるため、鋼管Ｓの生産性や歩留まりの向上や、品質保証に大きく寄与することができる。
【０２１３】
（ドリフト検査方法の流れについて）
続いて、図２８Ａ〜図３０を参照しながら、本実施形態に係るドリフトゲージ１０を利用したドリフト検査方法の流れについて、簡単に説明する。図２８Ａ〜図３０は、本実施形態に係るドリフト検査方法の流れの一例を示した流れ図である。
【０２１４】
＜ドリフト検査方法の全体的な流れ＞
まず、図２８Ａ及び図２８Ｂを参照しながら、本実施形態に係るドリフト検査方法の全体的な流れの一例を説明する。
【０２１５】
本実施形態に係るドリフトゲージ１０を利用したドリフト検査方法では、ドリフトゲージ１０が着目する鋼管Ｓの内部を通過したか否かに応じて、鋼管の内径精度及び曲り精度を鋼管の全長に亘って検査するとともに、以下のような流れに沿って、鋼管Ｓの内表面の検査を実施する。
【０２１６】
本実施形態に係るドリフトゲージ１０の撮像装置１００は、ドリフトゲージ１０の移動に伴い、所定の時間間隔で複数の周囲撮像画像を生成する（ステップＳ１０１）。生成された周囲撮像画像は、演算処理装置２００へと出力される。演算処理装置２００が備える画像処理部２０３のＡ／Ｄ変換部２５１は、取得した撮像画像に対してＡ／Ｄ変換処理を行った後、レーザ照射位置判定部２５３及びゲージ送入判定部２５５へと出力する。
【０２１７】
続いて、演算処理装置２００のレーザ照射位置判定部２５３は、Ａ／Ｄ変換部２５１から出力された周囲撮像画像を利用して、レーザ照射位置の判定処理を行う（ステップＳ１０３）とともに、演算処理装置２００のゲージ送入判定部２５５は、ドリフトゲージ１０の送入可否の判定処理を行う（ステップＳ１０５）。
【０２１８】
ドリフトゲージ１０と鋼管Ｓとの間の位置関係が適切であり、かつ、環状ビームの照射が開始されると、撮像装置１００は、鋼管の内表面を撮像して、ドリフトゲージ１０の送入時及び送出時の環状ビーム画像を生成する（ステップＳ１０７）。その後、撮像装置１００は、生成した２種類の環状ビーム画像を、演算処理装置２００へと出力する。演算処理装置２００が備える画像処理部２０３のＡ／Ｄ変換部２５１は、取得した撮像画像に対してＡ／Ｄ変換処理を行った後、欠陥検出部２５７の環状ビームセンター算出部２６１へと出力する。
【０２１９】
次に、環状ビームセンター算出部２６１は、Ａ／Ｄ変換部２５１が生成した送入時及び送出時の環状ビーム画像を利用して、各環状ビーム画像の重心位置及び半径を算出し（ステップＳ１０９）、得られた算出結果を、座標変換部２６３に出力する。
【０２２０】
続いて、座標変換部２６３は、算出された重心位置や半径等を利用して、送入時環状ビーム画像及び送出時環状ビーム画像を座標変換し、光切断画像を生成する（ステップＳ１１１）。この際、座標変換部２６３は、基準点Ｋを基準として座標変換処理を実施する。これにより、後段で生成される送入時及び送出時の縞画像フレームにおいて、各光切断線の周方向の位置座標の原点を統一することが可能となる。生成された光切断画像は、鋼管Ｓの軸方向に沿って、記憶部２０７等に設けられた画像メモリに順次格納されていく。
【０２２１】
その後、縞画像フレーム生成部２６５は、生成された光切断画像を鋼管Ｓの軸方向に沿って順に配列して、送入時及び送出時の縞画像フレームをそれぞれ生成する（ステップＳ１１３）。縞画像フレーム生成部２６５は、生成した縞画像フレームを、光切断線処理部２６９に出力する。
【０２２２】
光切断線処理部２６９は、生成された送入時及び送出時の縞画像フレームを利用し、各光切断線について、閾値以上の輝度を有する画素の画素数、当該画素の輝度の総和及び光切断線の変位量を算出する（ステップＳ１１５）。これら算出結果が、光切断線特徴量として利用される。算出された光切断線特徴量は、深さ画像算出部２７１及び輝度画像算出部２７３にそれぞれ出力される。
【０２２３】
また、光切断線処理部２６９は、上記光切断線特徴量の算出とあわせて、送入時の縞画像フレームについて、遮蔽領域の位置（すなわち、遮蔽領域の開始位置及び終了位置）を特定する（ステップＳ１１７）。その後、光切断線処理部２６９は、特定した遮蔽領域の位置に関する情報を、深さ画像補完部２７５及び輝度画像補完部２７７に出力する。
【０２２４】
深さ画像算出部２７１は、算出された光切断線特徴量（特に、光切断線の変位量に関する特徴量）を利用して、送入時深さ画像及び送出時深さ画像を算出する（ステップＳ１１９）。また、輝度画像算出部２７３は、算出された光切断線特徴量（特に、閾値以上の輝度を有する画素の画素数に関する特徴量、及び、輝度の総和に関する特徴量）を利用して、送入時輝度画像及び送出時輝度画像を算出する（ステップＳ１１９）。深さ画像算出部２７１は、算出した送入時深さ画像及び送出時深さ画像を、深さ画像補完部２７５に出力する。また、輝度画像算出部２７３は、算出した送入時輝度画像及び送出時輝度画像を、輝度画像補完部２７７に出力する。
【０２２５】
次に、深さ画像補完部２７５は、光切断線処理部２６９から通知された遮蔽領域の位置に関する情報と、深さ画像算出部２７１により算出された送出時深さ画像と、を利用し、送入時深さ画像の補完処理を実施する（ステップＳ１２１）。また、輝度画像補完部２７７は、光切断線処理部２６９から通知された遮蔽領域の位置に関する情報と、輝度画像算出部２７３により算出された送出時輝度画像と、を利用し、送入時輝度画像の補完処理を実施する（ステップＳ１２１）。その後、深さ画像補完部２７５は、補完後の深さ画像を欠陥検出部２７９に出力するとともに、輝度画像補完部２７７は、補完後の輝度画像を、欠陥検出部２７９に出力する。
【０２２６】
欠陥検出部２７９は、補完後の深さ画像及び輝度画像を利用して、管状体の内表面に存在する欠陥部位を検出し、検出した欠陥部位の欠陥の種別及び有害度を特定する（ステップＳ１２３）。以上のような流れにより、鋼管Ｓの内表面に存在する欠陥が検出されることとなる。
【０２２７】
＜レーザ照射開始位置の判定＞
次に、図２９を参照しながら、上記ステップＳ１０３で実施されるレーザ照射開始位置の判定処理の流れの一例について、簡単に説明する。
【０２２８】
レーザ照射位置判定部２５３は、Ａ／Ｄ変換部２５１から出力される周囲撮像画像を待ち受けている（ステップＳ１４１）。ここで、Ａ／Ｄ変換部２５１から周囲撮像画像が出力されると、レーザ照射位置判定部２５３は、周囲撮像画像を参照して、かかる周囲撮像画像における所定の監視方向での輝度分布を特定する（ステップＳ１４３）。
【０２２９】
続いて、レーザ照射位置判定部２５３は、先だって説明した方法に基づいて、周囲撮像画像における鋼管外径の大きさを検出する（ステップＳ１４５）。
【０２３０】
次に、レーザ照射位置判定部２５３は、検出した鋼管外径が離隔距離ＬＧに対応する値であるかを判断する（ステップＳ１４７）。検出した鋼管外径が離隔距離ＬＧに対応する値であった場合には、レーザ照射位置判定部２５３は、その旨をゲージ送入判定部２５５へと出力し（ステップＳ１４９）、ステップＳ１４１に戻って処理を継続する。一方、検出した鋼管外径が離隔距離ＬＧに対応する値ではなかった場合、レーザ照射位置判定部２５３は、特定した鋼管外径が所定値Ｄｐ以上であるかを判断する（ステップＳ１５１）。
【０２３１】
検出した鋼管外径が所定値Ｄｐ未満であった場合、レーザ照射位置判定部２５３は、ステップＳ１４１に戻って処理を継続する。一方、検出した鋼管外径が所定値Ｄｐ以上であった場合、レーザ照射位置判定部２５３は、その旨を撮像制御部２０１へと出力して、環状ビームの照射を開始させる（ステップＳ１５３）。
【０２３２】
＜ドリフトゲージの送入可否の判定＞
次に、図３０を参照しながら、上記ステップＳ１０５で実施されるドリフトゲージ１０の送入可否の判定処理の流れの一例について、簡単に説明する。
【０２３３】
ゲージ送入判定部２５５は、レーザ照射位置判定部２５３から、離隔距離がＬＧとなった旨の通知を待ち受けている（ステップＳ１６１）。レーザ照射位置判定部２５３から離隔距離がＬＧとなった旨の通知を取得すると、ゲージ送入判定部２５５は、Ａ／Ｄ変換部２５１から出力された周囲撮像画像の中から、離隔距離ＬＧに対応する周囲撮像画像を特定し、かかる周囲撮像画像における所定の２つの監視方向での輝度分布を特定する（ステップＳ１６３）。
【０２３４】
続いて、ゲージ送入判定部２５５は、先だって説明した方法に基づいて、周囲撮像画像の２つの監視方向における鋼管外径の位置をそれぞれ検出する（ステップＳ１６５）。
【０２３５】
次に、ゲージ送入判定部２５５は、検出した鋼管外径の位置が所定の範囲内に含まれるか、すなわち、上記式１０１〜式１０７が全て成立するかを判断する（ステップＳ１６７）。検出した鋼管外径の位置が上記式１０１〜式１０７を全て満足する場合には、ゲージ送入判定部２５５は、鋼管Ｓの位置が適切である旨を撮像制御部２０１へと出力し（ステップＳ１６９）、ドリフトゲージ１０の移動動作を継続させる。一方、検出した鋼管外径の位置が上記式１０１〜式１０７を全て満足しない場合、ゲージ送入判定部２５５は、その旨を撮像制御部２０１へと出力し、警告を表示させつつ、ドリフトゲージ１０の移動を停止させる（ステップＳ１７１）。
【０２３６】
以上、図２８Ａ〜図３０を参照しながら、本実施形態に係るドリフト検査方法の流れの一例について、簡単に説明した。
【０２３７】
（ハードウェア構成について）
次に、図３１を参照しながら、本発明の実施形態に係る演算処理装置２００のハードウェア構成について、詳細に説明する。図３１は、本発明の実施形態に係る演算処理装置２００のハードウェア構成を説明するためのブロック図である。
【０２３８】
演算処理装置２００は、主に、ＣＰＵ９０１と、ＲＯＭ９０３と、ＲＡＭ９０５と、を備える。また、演算処理装置２００は、更に、バス９０７と、入力装置９０９と、出力装置９１１と、ストレージ装置９１３と、ドライブ９１５と、接続ポート９１７と、通信装置９１９とを備える。
【０２３９】
ＣＰＵ９０１は、演算処理装置および制御装置として機能し、ＲＯＭ９０３、ＲＡＭ９０５、ストレージ装置９１３、またはリムーバブル記録媒体９２１に記録された各種プログラムに従って、演算処理装置２００内の動作全般またはその一部を制御する。ＲＯＭ９０３は、ＣＰＵ９０１が使用するプログラムや演算パラメータ等を記憶する。ＲＡＭ９０５は、ＣＰＵ９０１が使用するプログラムや、プログラムの実行において適宜変化するパラメータ等を一次記憶する。これらはＣＰＵバス等の内部バスにより構成されるバス９０７により相互に接続されている。
【０２４０】
バス９０７は、ブリッジを介して、ＰＣＩ（Ｐｅｒｉｐｈｅｒａｌ  Ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ  Ｉｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔ／Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）バスなどの外部バスに接続されている。
【０２４１】
入力装置９０９は、例えば、マウス、キーボード、タッチパネル、ボタン、スイッチおよびレバーなどユーザが操作する操作手段である。また、入力装置９０９は、例えば、赤外線やその他の電波を利用したリモートコントロール手段（いわゆる、リモコン）であってもよいし、演算処理装置２００の操作に対応したＰＤＡ等の外部接続機器９２３であってもよい。さらに、入力装置９０９は、例えば、上記の操作手段を用いてユーザにより入力された情報に基づいて入力信号を生成し、ＣＰＵ９０１に出力する入力制御回路などから構成されている。ドリフトゲージ１０のユーザは、この入力装置９０９を操作することにより、演算処理装置２００に対して各種のデータを入力したり処理動作を指示したりすることができる。
【０２４２】
出力装置９１１は、取得した情報をユーザに対して視覚的または聴覚的に通知することが可能な装置で構成される。このような装置として、ＣＲＴディスプレイ装置、液晶ディスプレイ装置、プラズマディスプレイ装置、ＥＬディスプレイ装置およびランプなどの表示装置や、スピーカおよびヘッドホンなどの音声出力装置や、プリンタ装置、携帯電話、ファクシミリなどがある。出力装置９１１は、例えば、演算処理装置２００が行った各種処理により得られた結果を出力する。具体的には、表示装置は、演算処理装置２００が行った各種処理により得られた結果を、テキストまたはイメージで表示する。他方、音声出力装置は、再生された音声データや音響データ等からなるオーディオ信号をアナログ信号に変換して出力する。
【０２４３】
ストレージ装置９１３は、演算処理装置２００の記憶部の一例として構成されたデータ格納用の装置である。ストレージ装置９１３は、例えば、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ  Ｄｉｓｋ  Ｄｒｉｖｅ）等の磁気記憶部デバイス、半導体記憶デバイス、光記憶デバイス、または光磁気記憶デバイス等により構成される。このストレージ装置９１３は、ＣＰＵ９０１が実行するプログラムや各種データ、および外部から取得した各種のデータなどを格納する。
【０２４４】
ドライブ９１５は、記録媒体用リーダライタであり、演算処理装置２００に内蔵、あるいは外付けされる。ドライブ９１５は、装着されている磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク、または半導体メモリ等のリムーバブル記録媒体９２１に記録されている情報を読み出して、ＲＡＭ９０５に出力する。また、ドライブ９１５は、装着されている磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク、または半導体メモリ等のリムーバブル記録媒体９２１に記録を書き込むことも可能である。リムーバブル記録媒体９２１は、例えば、ＣＤメディア、ＤＶＤメディア、Ｂｌｕ−ｒａｙメディア等である。また、リムーバブル記録媒体９２１は、コンパクトフラッシュ（登録商標）（ＣｏｍｐａｃｔＦｌａｓｈ：ＣＦ）、フラッシュメモリ、または、ＳＤメモリカード（Ｓｅｃｕｒｅ  Ｄｉｇｉｔａｌ  ｍｅｍｏｒｙ  ｃａｒｄ）等であってもよい。また、リムーバブル記録媒体９２１は、例えば、非接触型ＩＣチップを搭載したＩＣカード（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ  ｃａｒｄ）または電子機器等であってもよい。
【０２４５】
接続ポート９１７は、機器を演算処理装置２００に直接接続するためのポートである。接続ポート９１７の一例として、ＵＳＢ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ  Ｓｅｒｉａｌ  Ｂｕｓ）ポート、ＩＥＥＥ１３９４ポート、ＳＣＳＩ（Ｓｍａｌｌ  Ｃｏｍｐｕｔｅｒ  Ｓｙｓｔｅｍ  Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）ポート、ＲＳ−２３２Ｃポート等がある。この接続ポート９１７に外部接続機器９２３を接続することで、演算処理装置２００は、外部接続機器９２３から直接各種のデータを取得したり、外部接続機器９２３に各種のデータを提供したりする。
【０２４６】
通信装置９１９は、例えば、通信網９２５に接続するための通信デバイス等で構成された通信インターフェースである。通信装置９１９は、例えば、有線または無線ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ  Ａｒｅａ  Ｎｅｔｗｏｒｋ）、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、またはＷＵＳＢ（Ｗｉｒｅｌｅｓｓ  ＵＳＢ）用の通信カード等である。また、通信装置９１９は、光通信用のルータ、ＡＤＳＬ（Ａｓｙｍｍｅｔｒｉｃ  Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｓｕｂｓｃｒｉｂｅｒ  Ｌｉｎｅ）用のルータ、または、各種通信用のモデム等であってもよい。この通信装置９１９は、例えば、インターネットや他の通信機器との間で、例えばＴＣＰ／ＩＰ等の所定のプロトコルに則して信号等を送受信することができる。また、通信装置９１９に接続される通信網９２５は、有線または無線によって接続されたネットワーク等により構成され、例えば、インターネット、家庭内ＬＡＮ、赤外線通信、ラジオ波通信または衛星通信等であってもよい。
【０２４７】
以上、本発明の実施形態に係る演算処理装置２００の機能を実現可能なハードウェア構成の一例を示した。上記の各構成要素は、汎用的な部材を用いて構成されていてもよいし、各構成要素の機能に特化したハードウェアにより構成されていてもよい。従って、本実施形態を実施する時々の技術レベルに応じて、適宜、利用するハードウェア構成を変更することが可能である。
【０２４８】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【符号の説明】
【０２４９】
１０    ドリフトゲージ
１００    撮像装置
１１０    レーザ光照射装置
１１１    レーザ光源
１１３    円錐状の光学素子
１２０    エリアカメラ
１３１    保持基板
１３３    連結部材
１５０    駆動制御装置
２００    演算処理装置
２０１    撮像制御部
２０３    画像処理部
２０５    表示制御部
２０７    記憶部
２５１    Ａ／Ｄ変換部
２５３    ゲージ送入判定部
２５５    レーザ照射位置判定部
２５７    欠陥検出部
２６１    環状ビームセンター算出部
２６３    座標変換部
２６５    縞画像フレーム生成部
２６７    画像算出部
２６９    光切断線処理部
２７１    深さ画像算出部
２７３    輝度画像算出部
２７５    深さ画像補完部
２７７    輝度画像補完部
２７９    欠陥検出部
【図１】
0006417948.tif 000003
【図２】
0006417948.tif 000004
【図３】
0006417948.tif 000005
【図４】
0006417948.tif 000006
【図５Ａ】
0006417948.tif 000007
【図５Ｂ】
0006417948.tif 000008
【図６】
0006417948.tif 000009
【図７】
0006417948.tif 000010
【図８】
0006417948.tif 000011
【図９】
0006417948.tif 000012
【図１０】
0006417948.tif 000013
【図１１Ａ】
0006417948.tif 000014
【図１１Ｂ】
0006417948.tif 000015
【図１２】
0006417948.tif 000016
【図１３】
0006417948.tif 000017
【図１４】
0006417948.tif 000018
【図１５Ａ】
0006417948.tif 000019
【図１５Ｂ】
0006417948.tif 000020
【図１６】
0006417948.tif 000021
【図１７】
0006417948.tif 000022
【図１８】
0006417948.tif 000023
【図１９】
0006417948.tif 000024
【図２０】
0006417948.tif 000025
【図２１Ａ】
0006417948.tif 000026
【図２１Ｂ】
0006417948.tif 000027
【図２２Ａ】
0006417948.tif 000028
【図２２Ｂ】
0006417948.tif 000029
【図２２Ｃ】
0006417948.tif 000030
【図２３】
0006417948.tif 000031
【図２４】
0006417948.tif 000032
【図２５】
0006417948.tif 000033
【図２６】
0006417948.tif 000034
【図２７】
0006417948.tif 000035
【図２８Ａ】
0006417948.tif 000036
【図２８Ｂ】
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【図２９】
0006417948.tif 000038
【図３０】
0006417948.tif 000039
【図３１】
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