(57)【要約】【課題】移動体に搭載したカメラの画像を処理し、画像情報のみを用いて、対象物への焦点合わせを実現する画像処理方法，画像処理装置およびそれを搭載した水中検査装置を提供する。【解決手段】本発明は、取得画像中の色調変化を表わす第一特徴量を用いて、合焦対象画像を抽出し、該合焦対象画像におけるコントラスト変化を表わす第二特徴量を用いて、合焦の判定を行い、判定結果を用いて、該撮像手段の焦点を調節することを特徴とする。【効果】本発明によれば、画像情報のみを用いて、画像の焦点を自動的に合わせることができ、水中検査装置の操作性が向上するものとなる。【選択図】  図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
移動体に搭載した撮像手段により撮影された取得画像に対し、焦点を合わせる画像処理方法であって、
該取得画像中の色調変化を表わす第一特徴量を用いて、合焦対象画像を抽出し、該合焦対象画像におけるコントラスト変化を表わす第二特徴量を用いて、合焦の判定を行い、判定結果を用いて、該撮像手段の焦点を調節することを特徴とする画像処理方法。
【請求項２】
請求項１記載の画像処理方法において、
前記第一特徴量は、カラー画像の色調を示す性質を有する量であり、ＲＧＢ変換後の赤色信号（Ｒ）若しくは緑色信号（Ｇ）若しくは青色信号（Ｂ）、若しくはＹＵＶ変換後の色差信号（Ｕ若しくはＶ）、若しくはＨＩＳ変換後の色相信号（Ｈ）、のいずれかに該当する量であることを特徴とする画像処理方法。
【請求項３】
請求項１記載の画像処理方法において、
前記第二特徴量は、カラー画像のコントラストを示す性質を有する量であり、ＹＵＶ変換後の輝度信号（Ｙ）、若しくはＨＩＳ変換後の彩度信号（Ｓ）若しくは輝度信号（Ｉ）、のいずれかに該当する量であることを特徴とする画像処理方法。
【請求項４】
移動体に搭載した撮像手段により撮影された取得画像に対し、焦点を合わせる画像表示処理装置であって、
該取得画像中の色調変化を表わす第一特徴量を用いて、合焦対象画像を抽出する手段と、該合焦対象画像におけるコントラスト変化を表わす第二特徴量を用いて、合焦の判定を行う合焦判定手段と、該合焦判定手段における判定結果を用いて、該撮像手段の焦点を調節する焦点調節手段を備えることを特徴とする画像処理装置。
【請求項５】
三次元に泳動可能な駆動機構と水中において構造物を視認できる撮像手段を有する検査用ビークルと、前記撮像手段での撮影画像の焦点を合焦させ、出力された画像を表示する画像表示処理手段とを有する水中検査装置であって、
前記画像表示処理手段は、該撮影画像中の色調変化を表わす第一特徴量を用いて、合焦対象画像を抽出する手段と、該合焦対象画像におけるコントラスト変化を表わす第二特徴量を用いて、合焦の判定を行う合焦判定手段と、該合焦判定手段における判定結果を用いて、該撮像手段の焦点を調節する焦点調節手段を備えることを特徴とする水中検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水中カメラで撮影した画像を処理する画像処理方法，画像処理装置およびそれを搭載した水中検査装置に係り、特に、原子炉内を検査する水中検査装置，原子炉内のシュラウドや圧力容器の他、ジェットポンプ等の炉内機器を目視点検する遊泳型の水中検査装置に用いるのに好適な画像処理方法，画像処理装置およびそれを搭載した水中検査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の移動体に搭載したカメラの撮影画像処理に関し、第１に、被写体のコントラスト情報から合焦状態に応じた映像形成を行う技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
また、第２に、被写体のコントラストを強調し、対象物の視認性を向上させる技術が公開されている（例えば、特許文献２参照）。
【０００４】
一方、水中検査装置に搭載した撮像装置で取得した映像の振れを抑制し、視認性を向上させる技術が公開されている（例えば、特許文献３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−９７６３７号公報
【特許文献２】特開平５−２１９４２０号公報
【特許文献３】特開２００６−２２４８６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に記載の技術は、合焦状態におけるユーザの合焦達成感を満足させるために、映像の周波数特性を調整し映像形成を行うものである。しかしながら、本発明で対象としている水中検査装置は、対象箇所の状態を検査するため、検査員の主観的達成感とは関係無く、対象箇所の焦点を合わせる必要がある。
【０００７】
特許文献２に記載の技術は、コントラストを強調することを目的としたものであり、写真の複写，印刷の際に、画像を強調するために行われるものである。しかしながら、本発明の画像処理は、自動焦点を行うためになされるものであり、特許文献２に記載のターゲットを強調するための技術とは、目的，手段が異なる。
【０００８】
また、特許文献３に記載の技術は、水中検査装置で撮影した映像の画像振れを安定化させるものである。画像の上下左右の振れを補正するものであるが、前後方向の振れに伴う焦点の振れを補正することはできない。
【０００９】
本発明の目的は、上記課題を解決するために、画像情報のみを用いて、対象物への焦点合わせを実現する画像処理方法，画像処理装置およびそれを搭載した水中検査装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、取得画像中の色調変化を表わす第一特徴量を用いて、合焦対象画像を抽出し、該合焦対象画像におけるコントラスト変化を表わす第二特徴量を用いて、合焦の判定を行い、判定結果を用いて、該撮影手段の焦点を調節することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、画像情報のみを用いて、画像の焦点を自動的に合わせることができ、水中検査装置の操作性が向上するものとなる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施例１による水中検査作業中における水中検査装置の機器配置を示す図である。
【図２】本発明の実施例１における、検査用ビークルの構成を示す図である。
【図３】本発明の実施例１における、焦点制御機構を示す図である。
【図４】本発明の実施例１における、焦点制御の処理フローを示す図である。
【図５】本発明の実施例１における、焦点制御の実施前後における画像イメージを示す図である。
【図６】本発明の実施例１における、焦点制御に用いる画像パラメータの例を示す図である。
【図７】本発明の実施例２における、水中カメラの構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図１〜図６を用いて、本発明の一実施形態による水中検査装置の構成及び動作について説明する。本実施形態の水中検査装置は、原子炉内の欠陥検査、特に構造物を目視検査する際に用いられるものである。
【実施例１】
【００１４】
最初に、図１を用いて、本実施形態による水中検査装置を用いた水中検査作業時の機器配置について説明する。  
図１は、本発明の一実施形態による水中検査装置を用いた水中検査作業時の機器配置図である。
【００１５】
原子炉１内には、シュラウド２，上部格子板３，炉心支持板４，シュラウドサポート５等の構造物がある。また、原子炉１の上部には、作業スペースであるオペレーションフロア６があり、また同じく上方には、燃料交換装置７がある。
【００１６】
原子炉１内に進入させた検査用ビークル８は、ビークル用ケーブル９を介して、制御装置１０に接続される。制御装置１０は、検査用ビークル８を水中で泳動させて航行させるための電力を供給するとともに、検査対象箇所において目視検査を実施するために、映像の通信を行う。また、制御装置１０には表示装置１１が接続され、検査用ビークル８に搭載した撮像手段からの画像を表示する。さらに、制御装置１０にはコントローラ１２を接続し、ビークル操作員１３ａが操作する。なお、燃料交換装置７の上では、操作補助員１３ｂがビークル用ケーブル９を捌く。
【００１７】
制御装置１０は、その内部に、検査用ビークル８の位置移動を制御する位置制御手段と、検査用ビークル８に搭載された撮像手段により撮像された画像を、表示装置１１に表示するための表示画像を生成する画像表示処理手段とを備えている。
【００１８】
次に、図２および図３を用いて、本実施形態による水中検査装置に用いる検査用ビークル８の構成について説明する。  
図２は、本発明の一実施形態による水中検査装置に用いる検査用ビークル８の構成を示す鳥瞰図である。
【００１９】
検査用ビークル８には、前部に撮像手段としてカメラユニット２０を搭載している。なお、カメラユニット２０内部には、カメラおよび照明が収納されている。図１に示したビークル操作員１３ａは、カメラユニット２０からの映像を確認しながら、検査用ビークル８の移動等を操作できる構成となっている。
【００２０】
また、上下に移動するための昇降用スラスタ２１と、前後に進行するための推進用スラスタ２２と、左右に移動及び旋回するための並進旋回用スラスタ２３ａ，２３ｂを搭載している。ここで、並進旋回用スラスタ２３ａ，２３ｂは、左右に移動させる場合には同一方向に回転させ、旋回させる場合には逆方向に回転させる。
【００２１】
図３は、図２のカメラユニット２０の内部に搭載したカメラ部の詳細と、画像処理回路の構成を示す図である。
【００２２】
ＣＣＤカメラの前部にレンズ３１を取り付け、レンズ３１をレンズ駆動モータ３２で移動させて、焦点を合わせる構造としている。なお、レンズ駆動モータ３２は、リニア駆動超音波モータが望ましいが、直線駆動できるアクチュエータであれば良い。ＣＣＤカメラ３０の映像は、画像キャプチャ３３で取り込み、合焦判定回路３４で画像処理をして合焦判定し、モータドライバ３５に指令値を与えて、レンズ駆動モータ３２を動作させる。
【００２３】
次に、図４から図６を用いて、本実施形態による画像処理方法の手順および概念について説明する。
【００２４】
図４を用いて、画像処理方法の手順を説明する。処理を開始（ステップ４０）後、画像キャプチャ３３で画像をキャプチャする（ステップ４１）。その画像に対し、対象領域を抽出する処理をする（ステップ４２）。次に、抽出した対象領域に対し、合焦判定信号を抽出し（ステップ４３）、その値を評価（ステップ４４）して前回の合焦判定信号よりも値が小さければ、モータドライバを駆動（ステップ４５）、値が大きければ合焦しているものと判断し（ステップ４６）、処理を終了する（ステップ４７）。
【００２５】
ステップ４２における対象領域の抽出処理は、撮影画像中の色調変化を表わす第一特徴量を画像全体について算出し、その変化量が予め設定した値を越えている領域を対象領域とするものである。ここで、第一特徴量および第二特徴量について、図５および図６を用いて説明する。図５は撮影画像のイメージを示しており、上図は焦点が合っていない状態、下図は焦点が合っている（合焦）している状態を示している。合焦していない画像５０において、合焦していない検査対象物５１が存在するものとする。合焦判定に用いる映像ライン５２は、画像の上部から下部までスキャンする。図６は、取得画像の第一特徴量及び第二特徴量の例を示している。図６における線図６０は、図５における合焦していない画像５０内で、合焦判定に用いる映像ライン５２上の第一特徴量について、合焦判定に用いる映像ライン５２上の値をプロットしたものである。第一特徴量としては、例えば、ＲＧＢ変換後の赤色信号（Ｒ）若しくは緑色信号（Ｇ）若しくは青色信号（Ｂ）、若しくはＹＵＶ変換後の色差信号（Ｕ若しくはＶ）、若しくはＨＩＳ変換後の色相信号（Ｈ）、若しくは、それ以外でも、画像の色調変化を表わす性質を持つものであれば、全て適用可能である。線図６０において、変化量が予め設定した値以上ある部分（６１）が存在した場合、合焦対象物があるものと判断し、図４のステップ４３で、合焦判定信号抽出処理を行う。図６における線図６２は、図５における合焦していない画像５０内で、合焦判定に用いる映像ライン５２上の第二特徴量について、合焦判定に用いる映像ライン５２上の値をプロットしたものである。線図６２において、線図６０で変化量が予め設定した値以上ある部分（６１）と同一点の値（６３）を評価する。線図６２の他の部分と比較し、変化が無いため、合焦していないと判定する。そこで、モータドライバを駆動（ステップ４５）し、再度、合焦判定信号を抽出し（ステップ４３）、その値を評価（ステップ４４）する。図６の線図６４は、図５で、合焦している画像５３における合焦判定に用いる映像ライン５２上の第二特徴量を示したものである。線図６４において、図５の合焦している検査対象物に相当する第二特徴量（６５）は、変化量が大きい。ステップ４４の合焦判定においては、第二特徴量の変化量を評価し、予め設定した値を越えた場合に、合焦したと判定する。なお、第二特徴量としては、カラー画像のコントラストを示す性質を有する量であり、ＹＵＶ変換後の輝度信号（Ｙ）、若しくはＨＩＳ変換後の彩度信号（Ｓ）若しくは輝度信号（Ｉ）、若しくは、それ以外でも、画像のコントラストや輝度を表わす性質を持つものであれば全て適用可能である。
【００２６】
以上説明したように、本実施形態によれば、取得画像中の色調変化を表わす第一特徴量を用いて、合焦対象画像を抽出し、該合焦対象画像におけるコントラスト変化を表わす第二特徴量を用いて、合焦の判定を行い、判定結果を用いて撮像手段の焦点を調節することにより、画像情報のみを用いて、検査対象物に焦点を合わせることが可能になる。その結果、目視検査における対象物への焦点合わせを容易にできるようになる。また、水中検査装置に搭載したカメラの画像における合焦を安定化させることが可能になり、目視点検における検査効率を向上できる。
【実施例２】
【００２７】
次に、図７を用いて、本発明の他の実施形態による水中検査装置の構成及び動作について説明する。本実施形態による水中検査装置を用いた水中検査作業時の機器配置は、図１において、検査用ビークル８の代わりに、水中カメラ７０を用い、ビークル用ケーブルの代わりにケーブルを内包した保持治具７１を用いている点が異なり、他の構成，画像処理方法，表示方法は同一である。水中カメラ７０には、カメラユニット７２とランプユニット７３ａ，７３ｂを搭載しており、カメラユニット７２で撮影した映像を、制御装置１０において画像処理を行い、表示装置１１にて表示をする。
【００２８】
本実施形態は、第一の実施形態と同一目的を達成しようとするものであるが、カメラを搭載する機器が、泳動型である検査用ビークル８と異なり、上下左右方向の振れは小さい。ただし、対象物までの距離は、時々刻々と変化し、合焦制御は必要となるため、本発明における図４のフローを用いた合焦制御が有効となる。
【００２９】
以上説明したように、本実施形態によれば、画像情報のみを用いた、合焦制御を可能になり、固定型の撮影装置を用いた場合でも、検査効率の向上が計れる。
【符号の説明】
【００３０】
１  原子炉
２  シュラウド
３  上部格子板
４  炉心支持板
５  シュラウドサポート
６  オペレーションフロア
７  燃料交換装置
８  検査用ビークル
９  ビークル用ケーブル
１０  制御装置
１１  表示装置
１２  コントローラ
２０  カメラユニット
２１  昇降用スラスタ
２２  推進用スラスタ
２３ａ，２３ｂ  並進旋回用スラスタ
３０  ＣＣＤカメラ
３１  レンズ
３２  レンズ駆動モータ
７０  水中カメラ
７１  保持治具
７２  カメラユニット
７３ａ，７３ｂ  ランプユニット
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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