JP6230923B2 - Position detecting device and position detecting method for underwater moving body - Google Patents
Position detecting device and position detecting method for underwater moving body Download PDFInfo
- Publication number
- JP6230923B2 JP6230923B2 JP2014010413A JP2014010413A JP6230923B2 JP 6230923 B2 JP6230923 B2 JP 6230923B2 JP 2014010413 A JP2014010413 A JP 2014010413A JP 2014010413 A JP2014010413 A JP 2014010413A JP 6230923 B2 JP6230923 B2 JP 6230923B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- image
- unit
- underwater
- moving body
- measurement
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E30/00—Energy generation of nuclear origin
- Y02E30/30—Nuclear fission reactors
Landscapes
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
- Monitoring And Testing Of Nuclear Reactors (AREA)
- Optical Radar Systems And Details Thereof (AREA)
Description
本発明は、３次元移動可能な水中移動体の位置を検知する水中移動体の位置検知装置に関する。 The present invention relates to an underwater moving body position detection device that detects the position of an underwater moving body capable of three-dimensional movement.
３次元移動が可能な水中移動体の位置を検出する水中移動体の位置検知装置を利用した技術としては、３次元移動可能な水中検査装置を用いて原子炉内の構造物の検査作業を行う原子炉内検査システムが知られている。 As a technique using a position detection device for an underwater moving body that detects the position of an underwater moving body that can move three-dimensionally, a structure in a nuclear reactor is inspected using an underwater inspection device that can move three-dimensionally. In-reactor inspection systems are known.
この種の技術の一例として、任意の水平面で水中移動体から周囲の構造物までの距離を計測することで当該水平面における当該構造物の形状を示す画像データ（測定画像）を作成し、次に、当該構造物の設計情報等から得られる当該水平面における当該構造物の形状を示す画像データであって、水平位置情報が付されている画像データ（記憶画像）を測定画像とマッチングすることで、水中移動体の水平位置を算出する位置検知装置がある（特開２０１０−２０３８８８号公報参照）。 As an example of this type of technology, image data (measurement image) indicating the shape of the structure on the horizontal plane is created by measuring the distance from the underwater moving body to the surrounding structure on an arbitrary horizontal plane, The image data indicating the shape of the structure in the horizontal plane obtained from the design information of the structure, etc., and matching the image data (stored image) with the horizontal position information with the measurement image, There is a position detection device that calculates the horizontal position of an underwater moving body (refer to JP 2010-203888 A).
しかし、上記文献に係る位置検知装置は、既知の構造物の設計情報をもとに予め作成しておいた記憶画像と、その場で取得される測定画像とのマッチング処理により水中移動体の位置を算出しているため、実際の構造物の状態が記憶画像作成時と異なっている場合や測定画像にノイズ（構造物の有無と関係の無い画素）が含まれている場合には、両者のマッチング率が低下するため、マッチング箇所の同定に誤りが生じて水中移動体の位置算出精度が低下するおそれがある。すなわち、上記文献に係る位置検知装置は、設計情報と異なる環境下で使用する場合には、その位置検知精度の点で改善の余地がある。 However, the position detection device according to the above document is based on the position of an underwater moving body by matching processing between a stored image prepared in advance based on design information of a known structure and a measurement image acquired on the spot. Therefore, if the actual state of the structure is different from when the stored image was created, or if the measurement image contains noise (pixels that are not related to the presence or absence of the structure), both Since the matching rate is lowered, there is a possibility that an error occurs in identification of the matching portion and the position calculation accuracy of the underwater moving body is lowered. That is, when the position detection device according to the above document is used in an environment different from the design information, there is room for improvement in terms of position detection accuracy.
本発明の目的は、構造物の設計情報と測定情報が異なる環境下での位置検知精度を向上できる水中移動体の位置検知装置及び位置検知方法を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a position detection apparatus and a position detection method for an underwater moving body that can improve position detection accuracy in an environment where design information and measurement information of a structure are different.
本発明は、上記目的を達成するために、３次元空間を移動可能な水中移動体と、構造物の設計情報に基づいて作成される複数の画像データであって、前記３次元空間内で互いに異なる複数の平面上における前記構造物の外形が位置情報と関連付けて表された複数の記憶画像が記憶された記憶装置と、前記３次元空間で前記水中移動体の位置する平面上において当該水中移動体の周囲を距離センサで走査することで得られる画像データであって、当該平面上における前記構造物の外形が表された測定画像を取得する画像取得部と、前記複数の記憶画像の中から前記水中移動体の位置情報を取得するために利用される記憶画像を、前記水中移動体の姿勢および垂直位置に基づいて選択し、当該選択された記憶画像を選択画像とする画像選択部と、当該画像選択部で選択された前記選択画像と、前記画像取得部で取得された前記測定画像とをそれぞれ簡略化することで修正する画像修正部と、当該画像修正部による修正後の前記選択画像と前記測定画像の対応関係と、前記修正後の前記選択画像に付された位置情報とに基づいて、前記水中移動体の位置する平面における当該水中移動体の位置を算出する位置算出部とを備える。 In order to achieve the above object, the present invention provides a plurality of image data created on the basis of design information of an underwater moving body that can move in a three-dimensional space and a structure. A storage device storing a plurality of stored images in which outer shapes of the structures on a plurality of different planes are associated with position information, and the underwater movement on the plane where the underwater moving body is positioned in the three-dimensional space Image data obtained by scanning the surroundings of the body with a distance sensor, an image acquisition unit for acquiring a measurement image representing the outer shape of the structure on the plane, and the plurality of stored images An image selection unit that selects a stored image used for acquiring position information of the underwater moving body based on a posture and a vertical position of the underwater moving body, and uses the selected stored image as a selection image; An image correcting unit that corrects the selected image selected by the image selecting unit and the measurement image acquired by the image acquiring unit by simplifying the selected image, and the selected image that has been corrected by the image correcting unit. And a position calculating unit that calculates the position of the underwater moving body in the plane on which the underwater moving body is located based on the correspondence relationship between the measurement image and the position information attached to the selected image after correction. Prepare.
本発明によれば、構造物の設計情報と測定情報が異なる環境下での水中移動体の位置の検知精度を向上させることができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the detection accuracy of the position of the underwater moving body in the environment where the design information and measurement information of a structure are different can be improved.
以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。図１は本発明の実施の形態に係る原子炉内検査システムの概略図である。この図に示す原子炉１には、シュラウド２、上部格子板３、炉心支持板４、及びシュラウドサポート５等の構造物が設置されており、ＰＬＲ（Primary Loop Re-circulation System：一次冷却材再循環系）配管６等の配管が接続されている。原子炉１の上部には作業スペースであるオペレーションフロア７があり、さらにその上方には燃料交換装置８がある。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic diagram of an in-reactor inspection system according to an embodiment of the present invention. In the
本実施の形態の原子炉内検査システムは、原子炉１内の構造物の目視検査に用いる水中検査装置９（水中移動体）と、ケーブル１０を介して水中検査装置９に接続された制御装置１１と、この制御装置１１に接続され、水中検査装置９のカメラ画像を表示するとともに水中検査装置９の位置や姿勢等を表示する表示装置１２と、制御装置１１に接続され、水中検査装置９を操作可能な操作装置１３を備えている。原子炉１内の構造物の目視検査作業を行う場合、燃料交換装置８上の検査員１４は、原子炉１内に水中検査装置９を投入し、この水中検査装置９の位置や姿勢を表示装置１２で確認しつつ、操作装置１３を操作する。
The in-reactor inspection system of the present embodiment includes an underwater inspection device 9 (underwater moving body) used for visual inspection of structures in the
図２は本発明の実施の形態に係る水中検査装置９の概略図である。 FIG. 2 is a schematic view of the underwater inspection apparatus 9 according to the embodiment of the present invention.
この図において、水中検査装置９は、本体の前面側（図２中左側）に設けられ原子炉１内の構造物等を撮像するカメラ１５と、カメラ１５の画像を電子情報化する画像取込部１６を備えている。また、水中検査装置９は、本体の上面側（図２中上側）、後面側（図２中右側）、及び左側面側（図２中紙面に向かって手前側）にそれぞれ設けられた３つのスラスタ（推進機構）１７を備えている。３つのスラスタ１７は、それぞれ、スクリューと、スクリューを正回転又は逆回転に駆動するモータ（図示せず）で構成されている。スラスタ１７は、水中検査装置９に対して上下方向（図２中上下方向）の推力、前後方向（図２中左右方向）の推力、及び左右方向（図２中紙面に対し垂直方向）の推力をそれぞれ付与する。すなわち、このスラスタ１７により、水中検査装置９は水で満たされた３次元空間を自在に移動可能となっている。なお、以降、水中検査装置９の座標系は、本体における垂直下向き（検査装置９の高さ方向下向き）がＺ軸正方向である右手座標系を定義して説明する。具体的には、本体の右方向（図２中紙面に向かって奥方向）がＸ軸正方向、前方向（図２中左方向）がＹ軸正方向、下方向（図２中下方向）がＺ軸正方向となっており、Ｘ軸及びＹ軸はＺ軸と直交しかつ互いに直交している。
In this figure, an underwater inspection device 9 is provided on the front side of the main body (left side in FIG. 2), and captures an image of a structure or the like in the
水中検査装置９は、水中検査装置９に作用する水圧を検出する圧力センサ（垂直位置検出器）１８と、原子炉１内における水中検査装置９の姿勢（姿勢角）を検出するための慣性センサ部（姿勢角検出器）１９と、本体下部（底面）に取り付けられたレンジセンサユニット（相対距離検出器）２３を備えている。
The underwater inspection apparatus 9 includes a pressure sensor (vertical position detector) 18 that detects water pressure acting on the underwater inspection apparatus 9 and an inertial sensor for detecting the attitude (attitude angle) of the underwater inspection apparatus 9 in the
圧力センサ１８で検出された圧力は、原子炉１内における水中検査装置９の垂直位置（深度）の検出に用いられる。また、慣性センサ部１９は、Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸周りの角速度をそれぞれ検出する３軸ジャイロ（角速度検出器）２０と、Ｘ軸及びＹ軸周りの角度（傾斜角）を検出する傾斜計（傾斜角検出器）２１と、Ｚ軸周りの角度（方位角）を検出する地磁気センサ（方位角検出器）２２を有しており、これらの検出値は水中検査装置９の姿勢角の検出に用いられる。
The pressure detected by the
図３はレンジセンサユニット２３の概略構造を表す水平断面図であり、図４は図３中の断面IV−IVにおける断面図（垂直断面図）である。
3 is a horizontal sectional view showing a schematic structure of the
レンジセンサユニット２３は、水で満たされた３次元空間で水中検査装置９の位置に応じて定められる水平面上において、水中検査装置９から当該水中検査装置９の周囲に存在する構造物までの相対距離を検出するものである。レンジセンサユニット２３のケーシング２５内には、水中検査装置９の前方側及び後方側に配置された合計２つの走査型のレーザセンサ（レーザレンジファインダ）２４ａ，２４ｂが収納されている。なお、本稿における「水平面」とは、完全な水平面のみを示すだけでなく、誤差等も含んだ実質的に水平な面を意味するものとする。
The
ケーシング２５の材質は、レーザセンサ２４ａ，２４ｂから投光されるレーザが透過可能なものであれば良く、例えば、ポリエチレンテレフタレートやポリプロピレン等の透光性を有する樹脂がある。
The
レーザセンサ２４ａ，２４ｂは、それぞれ、レーザを投光する投光部２６と、投光したレーザを受光する受光部２７を有している。投光部２６は、走査装置（図示せず）によってＺ軸周りに回転されて、同一平面上（ここでは水平面上となる）にレーザを走査する。投光部２６より投光及び走査されたレーザは周囲の構造物等に反射して受光部２７で受光される。本実施の形態では、レーザの投光時刻からその反射光の受光時刻までのレーザ飛行時間に基づいて周囲の構造物までの相対距離を測定している。このように測定した相対距離は、測定画像算出部３６（後述）における測定画像の算出に主に用いられる。
Each of the
ところで、本実施の形態のレーザセンサ２４ａ，２４ｂでは、投光部２６と受光部２７が分離されており、レーザセンサ２４ａ，２４ｂには投光部２６側と受光部２７側を区画する略Ｕ字状の遮光板２６がそれぞれ設けられている。遮光板２６は、投光部２６からのレーザ光の一部がケーシング２５の内表面で反射して生じる反射光が受光部２７で受光されるのを防ぐためのものである。
By the way, in the
なお、図４に示すように、ケーシング２５の前方側側面部は、その水平断面がレーザセンサ２４ａを中心とした円弧状になるように形成することが好ましく、また、ケーシング２５の後方側側面部は、その水平断面がレーザセンサ２４ｂを中心とした円弧状になるように形成することが好ましい。このようにケーシング２５を形成すると、投光部２６からのレーザ光が直交して出射するとともに、受光部２７で受光する反射光が直交して入射するので、ケーシング２５への出入射に伴うレーザ光の強度低下を抑制することができるからである。また、レーザセンサ２４ａ，２４ｂの構造は例えば特開２００６−３４９４４９号公報に詳しい。
As shown in FIG. 4, the front side surface portion of the
図５はレンジセンサユニット２３の測定動作の説明図である。この図に示すように、本実施の形態におけるレンジセンサユニット２３では、レーザセンサ２４ａは、水中検査装置９の前方側範囲となる走査角度θａ（１）〜θａ（ｎ）の範囲（例えば−３０°〜２１０°程度の範囲）でレーザ光を走査するとともにその反射光を受光して、構造物Ａとの相対距離Ｍ（１）〜Ｍ（ｎ）をそれぞれ検出する。
FIG. 5 is an explanatory diagram of the measurement operation of the
また、レーザセンサ２４ｂは、水中検査装置９の後方側範囲となる走査角度θｂ（１）〜θｂ（ｎ）の範囲（例えば１５０°〜３９０°程度の範囲）でレーザ光を走査するとともにその反射光を受光して、構造物Ａとの相対距離Ｍ（ｎ＋１）〜Ｍ（２ｎ）をそれぞれ検出する。これにより、レーザセンサ２４ａ，２４ｂが位置する平面上における水中検査装置９とその周囲の構造物との相対距離を検出することができる。
Further, the
図２に戻り、水中検査装置９には信号伝送部２９が設けられている。そして、信号伝送部２９及びケーブル１０を介して、圧力センサ１８、慣性センサ部１９（３軸ジャイロ２０、傾斜計２１、地磁気センサ２２）、及びレンジセンサユニット２３（レーザセンサ２４ａ，２４ｂ）からの検出信号並びに画像取込部１６からの画像信号が制御装置１１に出力されている。そして、制御装置１１は、前述した検出信号等に基づいて水中検査装置９の位置や姿勢を算出し、この算出した水中検査装置９の位置や姿勢を表示装置１２に出力して表示している。また、制御装置１１は、前述した画像信号を表示装置１２に出力して、カメラ１５の画像を表示している（後の図１３で詳述）。また、制御装置１１は、操作装置１３からの操作信号に応じてスラスタ１７を駆動制御する制御信号を生成し、この生成した制御信号をケーブル１０及び信号伝送部２９を介してスラスタ１７に出力している。
Returning to FIG. 2, the underwater inspection apparatus 9 is provided with a
圧力センサ１８は、水中検査装置９の底面から外部に露出したセンサ部（図示せず）を有しており、当該センサ部に作用する水圧を検出することで圧力を検出している。なお、圧力センサ１８の設置の有無は、センサ部を外部から視認することで容易に確認できる。
The
制御装置１１は、コンピュータであり、ハードウェアとして、各種プログラムを実行するための演算手段としての演算処理装置（例えば、ＣＰＵ）と、当該プログラムをはじめ各種データを記憶するための記憶手段としての記憶装置（例えば、ＲＯＭ、ＲＡＭおよびフラッシュメモリ等の半導体メモリや、ハードディスクドライブ等の磁気記憶装置）と、各装置と水中検査装置９に係る各センサ等へのデータ及び指示等の入出力制御を行うための入出力演算処理装置を備えている（いずれも図示せず）。
The
次に、制御装置１１の位置・姿勢算出機能について説明する。図６は制御装置１１の機能ブロック図である。
Next, the position / attitude calculation function of the
この図に示すように、制御装置１１は、３軸ジャイロ２０の角速度信号に基づきＸ軸、Ｙ軸、及びＺ軸周りの角速度をそれぞれ算出する角速度算出部３０と、傾斜計２１の角度信号に基づきＸ軸及びＹ軸周りの傾斜角をそれぞれ算出するとともに、地磁気センサ２２の角度信号に基づきＺ軸周りの方位角を算出する角度算出部３１と、これら算出された角速度、傾斜角、及び方位角に基づき水中検査装置９の姿勢角（３軸周りの姿勢角）を算出する姿勢角算出部３２として機能する。また、圧力センサ１８の圧力信号に基づき水中における水中検査装置９の深度、すなわち垂直位置を算出する垂直位置算出部３３としても機能する。
As shown in this figure, the
また、制御装置１１は、測定画像算出部３６と、画像記憶部３４と、画像選択部３５と、画像修正部４２と、対応部分特定部３７と、水平位置算出部３８と、位置・姿勢記憶部８０として機能する。
Further, the
測定画像算出部３６は、レンジセンサユニット２３で検出された水中検査装置９と構造物との相対距離に基づいて、その相対距離を検出した水平面（以下において「スキャン平面」と称することがある）における構造物の外形の画像データ（測定画像）を算出・作成する処理（ビットマップ化処理）を行う部分である。
The measurement
本実施の形態における測定画像算出部３６は、検出した相対距離を画像に変換する際に、距離［ｍｍ］を画素値［pixel］に変換する係数Ｋを使用してビットマップ化処理を行っている。このビットマップ化処理によって得られた画像は、複数の点（画素）の集合で表されており、原子炉１内の構造物をスキャン平面で切断したときの外形の一部を表すことになる。なお、本実施の形態では係数Ｋの値として、測定画像が一定のサイズ（例えば、６４０ｘ４８０［pixel］）のビットマップ画像となる値が採用されている。
When converting the detected relative distance into an image, the measurement
画像記憶部３４は、原子炉１およびその内部の構造物の設計情報に基づいて作成される複数の画像データであって、原子炉１内（３次元空間）で垂直位置の異なる複数の水平面における構造物の外形の画像データ（記憶画像）が記憶されている部分であり、制御装置１１に係る記憶装置内の所定の領域に確保されている。
The
本実施の形態に係る画像記憶部３４に記憶されている各記憶画像は、垂直位置の異なる複数の水平面で原子炉１内の構造物を切断したときの当該構造物の外形を表しており、各記憶画像には、それぞれの切断位置を示す情報である原子炉１内における垂直位置情報が付与されている。なお、本記憶画像は、構造物の表面形状、すなわち構造物内部に存在する構造物の外形情報を削除したものである。
Each stored image stored in the
また、画像記憶部３４に記憶された各記憶画像を構成する画素の少なくとも１つには、原子炉１内の３次元空間に対応する水平位置情報が付されており（以下、この水平位置情報が付された画素を「基準画素」と称することがある）、各記憶画像は原子炉１内における水平位置の地図として機能している。なお、水平位置の算出精度を向上させる観点からは、記憶画像の画像サイズは大きいほど好ましい。画像サイズを大きくするほど各画素に付与する水平位置情報の精度を向上させることができるからである。
Further, at least one of the pixels constituting each stored image stored in the
画像選択部３５は、測定画像算出部３６によって測定画像を得たときの水中検査装置９の垂直位置や、測定画像と画像記憶部３４内の複数の記憶画像とのマッチング率等に基づいて、画像記憶部３４に記憶された複数の記憶画像の中から水中検査装置９の位置算出に利用する記憶画像を最終的に１枚選択する処理を実行する部分である。
The
本実施の形態の画像選択部３５は、圧力センサ１８で検出された水中検査装置９の垂直位置に基づいて、画像記憶部３４に記憶された複数の記憶画像の中からレンジセンサユニット２３が相対距離を検出した水平面に対応する記憶画像を選択している。具体的には、画像選択部３５は、垂直位置算出部３３で算出された垂直位置と一致する垂直位置情報を有する記憶画像（一致するものが無い場合には垂直位置が最も近い画像）を選択画像として選択する。
In the
また、この選択画像の選択方法に追加・代替して行われる他の選択方法としては、水中検査装置９の垂直位置に近い垂直位置情報を有する記憶画像を所定の枚数だけ抽出し、その抽出した記憶画像のそれぞれと測定画像に対して画像相関処理によるマップマッチングを実行し、当該複数の記憶画像の中からマッチング率の高いものを１枚選択し、最終的にその１枚を選択画像とするものがある。 Further, as another selection method performed in addition to or in place of the selection method of the selected image, a predetermined number of stored images having vertical position information close to the vertical position of the underwater inspection device 9 are extracted and extracted. Map matching by image correlation processing is executed for each of the stored images and the measured image, and one image having a high matching rate is selected from the plurality of stored images, and finally that one image is selected. There is something.
また、上記の選択方法に追加・代替して行われる更に他の方法としては、初回の選択のみ水中検査装置９の位置（主に垂直方向位置）から最適な画像を選択し、その後の水平位置算出処理には、対応部分特定部３７で算出されるマッチング率が選択画像の再選択が不要なことを示す閾値Ｍ２未満に到達したときに、マッチング率がＭ２以上に到達する他の記憶画像を改めて選択する方法がある。このマッチング率がＭ２以上の他の画像を改めて選択する場合の具体的手段としては、まず、現在の選択画像（マッチング率がＭ２未満のもの）に垂直方向情報が近い数枚の記憶画像であって、水中検査装置９の移動可能範囲内にあるものを再選択の候補として挙げ、次に、その候補に挙げた複数の記憶画像と測定画像とのマッチング率をそれぞれ算出し、最もマッチング率の高い記憶画像を選択画像として選択する方法がある。このように選択画像を選択すれば、常にマッチング率が一定値以上の記憶画像を用いることができるので、水中検査装置９の水平位置算出処理の精度を向上することができる。
Further, as another method performed in addition to or in place of the above selection method, an optimal image is selected from the position of the underwater inspection device 9 (mainly the vertical position) only for the first selection, and the horizontal position thereafter. In the calculation process, when the matching rate calculated by the corresponding
画像修正部４２は、画像選択部３５で選択された選択画像（記憶画像）と、測定画像算出部（画像取得部）３６で取得された測定画像とをそれぞれ簡略化することで修正する処理を行う部分であり、画像選択部３５から出力される選択画像の修正を行う選択画像修正部４２ａと、測定画像算出部３６から出力される測定画像の修正を行う測定画像修正部４２ｂを備えている。
The
画像修正部４２によって行われる画像修正処理は、対応部分特定部３７による測定画像と選択画像のマッチング率の向上に寄与する。例えば、修正前の測定画像には、設計情報に存在する構造物の他にも、設計情報に無い構造物の外形や、計測誤差による構造物以外のデータ（画素）等が含まれる。そのため、設計情報に無い構造物の外形や計測誤差による構造物以外のデータを測定画像から削除したものを新たな測定画像（修正後の測定画像）とする。一方、選択画像については、修正前の選択画像から所定の大きさ未満の細かい構造物の外形や主要構造物の内部に収納された構造物の外形を捨象する等することで主要構造物の外形のみを抽出し、当該選択画像を簡略化したものを新たな選択画像（修正後の選択画像）とする。
The image correction process performed by the
対応部分特定部３７は、画像修正部４２で修正された選択画像と測定画像とに対してマップマッチングを行うことで、当該選択画像上における当該測定画像に対応する部分を特定する部分である。すなわち、対応部分特定部３７は、測定画像に表れた構造物の外形が選択画像に表れた構造物の外形のどの部分に対応するかを探索する。測定画像と選択画像の一致（対応）の程度はマッチング率で表される。画像修正部４２で画像修正処理を施した選択画像と測定画像をマッチングさせると、両者のマッチング率が向上する（測定画像と選択画像の更新方法は、図１２において詳述する）。
The corresponding
水平位置算出部３８は、対応部分特定部３７で特定された選択画像上の部分において相対距離を検出した位置（すなわち、水中検査装置９の位置（正確にはレンジセンサユニット２３の位置、さらに正確にはレーザセンサ２４ａ，２４ｂの位置だが、本稿ではこれらを同じ意味で利用する））に対応する画素を特定し、その特定した画素の位置と基準画素の位置から水中検査装置９の水平位置を算出する部分である。
The horizontal
ここにおける「相対距離を検出した位置」とは、図５からも明らかなように、測定画像の中心に位置し、水中検査装置９の水平位置を示す。したがって、選択画像において測定画像の中心が位置する画素の位置が分かれば、当該画素と基準画素の距離を求めることにより、水平検査装置９の水平位置を算出することができる。なお、このとき画素から距離データへの変換が必要な場合には、距離から画素値に変換する際に用いた定数Ｋの逆数（すなわち、１／Ｋ）を画素値に乗じれば良い。 Here, the “position where the relative distance is detected” indicates the horizontal position of the underwater inspection apparatus 9 located at the center of the measurement image, as is apparent from FIG. Therefore, if the position of the pixel where the center of the measurement image is located in the selected image is known, the horizontal position of the horizontal inspection device 9 can be calculated by obtaining the distance between the pixel and the reference pixel. If conversion from pixel to distance data is necessary at this time, the pixel value may be multiplied by the reciprocal of the constant K (that is, 1 / K) used when converting from the distance to the pixel value.
位置・姿勢記憶部８０は、上記のように垂直位置算出部３３、水平位置算出部３７、及び姿勢角算出部３２で演算された水中検査装置９の垂直位置、水平位置、及び姿勢角を記憶する部分である。位置・姿勢記憶部８０に記憶された垂直位置、水平位置、及び姿勢角は、水中検査装置９の垂直位置、水平位置、及び姿勢角として表示装置１２に送信され、画像取込部１６で電子情報化された目視検査用のカメラ１５の映像とともに表示される。
The position / posture storage unit 80 stores the vertical position, horizontal position, and posture angle of the underwater inspection apparatus 9 calculated by the vertical
次に上記のように構成される制御装置１１で行われる制御処理内容について説明する。図７は制御装置１１の位置・姿勢算出機能に係わる制御処理内容を表すＰＡＤ図である。
Next, the contents of control processing performed by the
この図において、まずステップ３９で水中検査装置９の初期位置・初期姿勢角が入力されて位置・姿勢記憶部３８に記憶される。そして、ステップ４０に進んで水中検査装置９の操作開始とともにその位置・姿勢算出処理に移る。この位置・姿勢算出処理において、姿勢角算出処理（ステップ４１）と、垂直位置算出処理（ステップ４２）と、測定画像算出処理（ステップ４３）と、水平位置算出処理（ステップ４４）が順次繰り返し行われ、その都度ごとにステップ４１，４２，４４で算出された姿勢角、垂直位置及び水平位置が位置・姿勢記憶部３８に記憶される（ステップ４５）。以下、各算出処理の詳細を説明する。
In this figure, first, at
（１）姿勢角算出処理
図８は図７に示すステップ４１の姿勢角算出処理の詳細を表すＰＡＤ図である。
姿勢角算出処理において、角速度算出部３０は、まず、３軸ジャイロ２０の角速度信号を取り込み、角度算出部３１は、傾斜計２１及び地磁気センサ２２の角度信号を取り込む（ステップ４６）。
(1) Posture Angle Calculation Processing FIG. 8 is a PAD diagram showing details of the posture angle calculation processing in
In the attitude angle calculation process, the angular
そして、ステップ４７に進み、角速度算出部３０は、３軸ジャイロ２０の角速度信号から各軸（Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸）周りの角速度を算出する角速度算出処理に移る。本実施の形態の３軸ジャイロ２０は、静電浮上型ジャイロであり、角速度に比例する増減値が基準電圧（一定の電圧値）に加えられた正の電圧値を出力する。そのため、まずステップ４８において、３軸ジャイロ２０の各軸（Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸）周りの信号に対し基準電圧を減じる基本処理を行う。ここで、基準電圧は、通常、３軸ジャイロ２０の固有スペックとして示されているが、本実施の形態では、角速度信号が入力されないときの電圧値を予め計測して平均化したものを用いる。その後、ステップ４９に進んで、電圧−角速度換算係数（３軸ジャイロ２０の固有のスペックとして示される一定値）を乗じて各軸周りの角速度を算出する。
Then, the process proceeds to step 47, where the angular
ステップ４７の角速度算出処理が終了すると、ステップ５０に進み、角度算出部３１は、傾斜計２１の角度信号から各軸（Ｘ軸、Ｙ軸）周りの傾斜角を算出する傾斜角算出処理に移る。本実施の形態の傾斜計２１は、封入された電解液の液面変化（Ｘ軸及びＹ軸周りの傾斜角）を電圧変化に変換して出力するものである。そのため、まずステップ５１において、各軸（Ｘ軸、Ｙ軸）周りの信号から基準電圧（傾斜計２１の固有スペックとして示される一定の電圧値）を減じる基本処理を行う。その後、ステップ５２に進んで、傾斜角換算係数（傾斜計２１の固有スペックとして示される一定値）を乗じて各軸周りの傾斜角を算出する。
When the angular velocity calculation process of
ステップ５０の傾斜角算出処理が終了すると、ステップ５３に進み、角度算出部３１は、地磁気センサ２２の角度信号からＺ軸周りの方位角を算出する方位角算出処理に移る。本実施の形態の地磁気センサ２２は、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に感度を有するホール素子で捉えた磁力を出力するものである。そのため、まずステップ５４において、Ｘ軸及びＹ軸の地磁気信号から基準電圧を減じ、ゲインを乗じる基本処理を行う。ここで、基準電圧及びゲインは、地磁気センサ２２を使用する環境により異なるため、予め使用する領域で測定したものを用いる。その後、ステップ５５に進んで、基本処理したＸ軸及びＹ軸の信号Ｍｘ，Ｍｙを用い、下記の式（１）によりＺ軸周りの方位角θｍを算出する。
When the tilt angle calculation process of
ステップ５３の方位角算出処理が終了すると、ステップ５６に進み、姿勢角算出部３２は、上述したＸ軸、Ｙ軸、及びＺ軸周りの角速度、Ｘ軸及びＹ軸周りの傾斜角、Ｚ軸周りの方位角をカルマンフィルタ（この種のものとして公知のものであり、例えば上記特許文献１参照）に入力し、水中検査装置９の姿勢角（３軸周りの姿勢角）の最適値を推定する。その後、ステップ５７に進んで、推定した水中検査装置９の姿勢角を位置・姿勢記憶部３８に記憶する。このステップ５７の手順が終了すると姿勢角算出処理が終了する。
When the azimuth calculation process of
（２）垂直位置算出処理
図９は図７に示すステップ４２の垂直位置算出処理の詳細を表すＰＡＤ図である。
垂直位置算出処理において、垂直位置算出部３３は、まず、下記の式（２）に基づいて圧力Ｐを算出する。すなわち、まず、ステップ５８において圧力センサ１８の圧力信号（検出電圧）を取り込む。そして、ステップ５９に進んで、検出電圧Ｖｐから基準電圧Ｖｐ_base（圧力センサ１８の固有スペックとして示される一定の電圧値）を減じ、さらに圧力換算係数Ｋｖ_p（圧力センサ１８の固有スペックとして示される一定値）を乗じて圧力Ｐを算出する。
(2) Vertical Position Calculation Processing FIG. 9 is a PAD diagram showing details of the vertical position calculation processing in
In the vertical position calculation process, the vertical
次に、垂直位置算出部３３は、ステップ６０に進んで、算出した圧力Ｐと原子炉１内の冷却材の密度ρと重力加速度ｇとを用い、下記の式（３）により水中検査装置９の深度Ｈを算出する。そして、算出した深度Ｈに例えばオペレーションフロア７から水面までの距離Ｌｗ（図１参照）を加えて、水中検査装置９の垂直位置とする。
Next, the vertical
その後、ステップ６１に進んで、算出した水中検査装置９の垂直位置を位置・姿勢記憶部３８に記憶する。このステップ６１の手順が終了すると垂直位置算出処理が終了する。
ところで、以下に続く測定画像算出処理（ステップ４３）と水平位置算出処理（ステップ４４）では、その理解を容易にするために、水中検査装置９で中空直方体内を検査する場合を適宜参照しながら説明する。
Thereafter, the process proceeds to step 61, where the calculated vertical position of the underwater inspection device 9 is stored in the position /
By the way, in the measurement image calculation process (step 43) and the horizontal position calculation process (step 44) that follow, in order to facilitate understanding thereof, the case where the hollow rectangular parallelepiped is inspected by the underwater inspection apparatus 9 is referred to as appropriate. explain.
図１０は制御装置１１による測定画像算出処理、画像修正処理及び水平位置算出処理の説明図である。この図に示す水中検査装置９は、水で満たされた中空直方体９０内に配置されている。中空直方体９０の内部には３つの小型構造物（例えば配管）４５が配置されている。水中検査装置９の水平位置は、スキャン平面Ｓにおける選択画像９１と、当該選択画像９１に画像修正処理を施して得られる選択画像９１Ｒと、平面Ｓで検出された測定画像９２と、当該測定画像９２に画像修正処理を施して得られる測定画像９２Ｒとに基づいて算出される。なお、選択画像９１，９１Ｒ及び測定画像９２，９２Ｒのサイズは６４０×４８０［pixel］であり、選択画像９１，９１Ｒの中心点をＣ９１とし、測定画像９２，９２Ｒの中心点をＣ９２とする。
FIG. 10 is an explanatory diagram of a measurement image calculation process, an image correction process, and a horizontal position calculation process performed by the
（３）測定画像算出処理（構造物形状算出処理）
図１１は図７に示すステップ４３の測定画像算出処理の詳細を表すＰＡＤ図である。
測定画像算出処理において、測定画像算出部３６は、まず、レーザセンサ２４ａ，２４ｂの出力信号を取り込む（ステップ６２）。本実施の形態におけるレンジセンサユニット２３（レーザセンサ２４ａ，２４ｂ）では図５で説明した方法で水平なスキャン平面（図１０の例では面Ｓ）における構造物との相対距離が測定されており、レーザセンサ２３ａ，２３ｂからの出力信号には、レーザの走査角度θ（θａ，θｂ）、及びそれぞれの走査角度ごとに算出される構造物までの距離Ｍが情報として含まれている。測定画像算出部３６は、下記の式（４）を用いて、ステップ６２で取り込んだ出力信号から、スキャン平面上において構造物の表面（外形）が位置する座標値Ｌ（ｘＬ，ｙＬ）を算出する（ステップ６３）。
(3) Measurement image calculation process (structure shape calculation process)
FIG. 11 is a PAD showing details of the measurement image calculation process in
In the measurement image calculation process, the measurement
次に、測定画像算出部３６は、ステップ６３で算出した各座標値ｘＬ，ｙＬに係数Ｋを乗じ、その値を測定画像における構造物の表面を示す画素の座標値Ｌ’（ＫｘＬ，ＫｙＬ）とする（ステップ６４）。すなわち、図１０の例においてステップ６４で得られた点Ｐ１の座標値が例えば（１２０，１００）であった場合には、測定画像９２の中心かつ水中検査装置９の中心の点Ｃ９２からＸ軸の正方向へ１２０［pixel］，Ｙ軸の正方向へ１００［pixel］進んだ位置が構造物の表面上の点Ｐ１の位置となる。そして、測定画像算出部３６は、検出したすべての走査角度θについてステップ６３，６４の算出処理を行って測定画像９２を得る。測定画像算出部３６は、このように取得した測定画像９２のデータを保存し（ステップ６５）、測定画像算出処理を終了する。
Next, the measurement
（４）水平位置算出処理
図１２は図７に示すステップ４４の水平位置算出処理の詳細を表すＰＡＤ図である。
(4) Horizontal Position Calculation Processing FIG. 12 is a PAD diagram showing details of the horizontal position calculation processing in
水平位置算出処理が開始すると、画像修正部４２は、ステップ４３で算出された測定画像９２を取り込む（ステップ６６）。
When the horizontal position calculation process starts, the
一方、画像選択部３５は、ステップ４２で得られた水中検査装置９の垂直位置に基づいて、画像記憶部３４内に記憶されている複数の記憶画像の中から、水中検査装置９の水平位置を算出するために利用する画像（選択画像９１）を選択する（ステップ６７）。すなわち、図１０の例ではスキャン平面Ｓの垂直位置情報を有する記憶画像が選択画像９１として選択される。
On the other hand, the
なお、ステップ６７における選択画像の選択方法として、画像選択部３５の説明箇所で触れた他の方法を利用しても良い。例えば、２回目以降の水平位置算出処理において水中検査装置９が垂直方向に移動することで選択画像と測定画像のマッチング率がＭ２未満に到達したときは、マッチング率がＭ２以上となる選択画像を改めて選択しても良い。
In addition, as a selection method of the selection image in
次に、画像修正部４２は、ステップ６６で取り込んだ測定画像９２と、ステップ６７で選択した選択画像９１とに対して、画像修正処理を行う（ステップ６８）。
Next, the
ここで、ステップ６８の測定画像９２と選択画像９１の修正処理について詳しく説明する。図１３は画像修正部４２ａ，４２ｂの概略構成図である。この図に示すように画像修正部４２ａ，４２ｂは、それぞれ、膨張処理部１４２と、縮小処理部１４４と、クラスタリング処理部１４６と、クラスタ面積算出処理部１４８と、画像更新部１５０を備えている。
Here, the correction process of the
画像修正処理に際して、膨張処理部１４２は、まず、取り込んだ選択画像９１と測定画像９２に対し、構造物形状を示す各画素を拡大する膨張処理を実施する。そして、縮小処理部１４４は、膨張処理が施された各画像に対して縮小処理を実施する。一般的に「測定画像」における構造物形状は点列で描かれるため、当該点列を構成する画素間に間隔が形成されることが多いが、上記の膨張処理部１４２と縮小処理部１４４による一連の処理により、当該画素間の間隔が満たされ、画素が線状に連続した構造物形状画像が得られる。
In the image correction processing, the
次に、クラスタリング処理部１４６は、縮小処理が施された各画像に対してクラスタリング処理を実施し、各画像に含まれる構造物の形状（外形）を複数のクラスタに分類する。そして、クラスタ面積算出処理部１４８は、クラスタリング処理が実施された各画像に対して、各クラスタの面積を算出する処理を実施する。画像更新部１５０は、クラスタ面積算出処理で算出した各クラスタの面積を基に、所定の閾値Ａ１以下の面積のクラスタは、画像測定時に発生したノイズである、または、主要構造物ではない、等と判断し、当該クラスタは画像中より削除する処理（画像更新処理）を実施する。
Next, the
上記の一連の画像修正処理により、各画像９１，９２は、閾値Ａ１を超える面積を有し所定の大きさ以上のクラスタのみが存在することになり、図１０に示した画像９１Ｒ，９２Ｒのように簡略化される。具体的に説明すれば、図１０の選択画像９１には３つの小型構造物４５が存在していたが、上記の一連の処理により修正後の選択画像９１Ｒからは小型構造物４５は削除されている。また、図１０の測定画像９２は間隔を介して配置される複数の点の集合で描かれていたが、上記の一連の処理により修正後の測定画像９２Ｒでは構造物の形状は線状に繋がった点列で描かれている。さらに小型構造物４５に係る画素は削除されており直方体９０の壁面のみが残っている。また図１０中に示されていないが、測定画像９２の取得中に画素として記録されたノイズ等の構造物を示さない画素も削除できる。
As a result of the series of image correction processes described above, the
次に、対応部分特定部３７は、ステップ６８で画像修正処理を施した測定画像９２Ｒと選択画像９１Ｒに対して画像相関処理によるマップマッチングを行い、選択画像９１Ｒ上で測定画像９２Ｒに対応する部分を特定する。換言すれば、修正後の測定画像９２Ｒと選択画像９１Ｒがどのように重ね合わさるかが特定される（ステップ６９）。ステップ６８の画像修正処理を施した選択画像９１Ｒと測定画像９２Ｒでは、各画像で細かい構造物の形状を示す画素や構造物と無関係の画素が省略されており、面積の比較的大きい構造物のみが残っているので、記憶画像の作成時に存在しなかった小さな構造物やゴミが存在していたり、測定画像にノイズが混じったりしても、選択画像と測定画像のマッチング率が低下することを防止でき、構造物の設計情報と測定情報が異なる環境下での水中移動体９の位置の検知精度を向上させることができる。
Next, the corresponding
ステップ６９において対応部分が特定できたら、水平位置算出部３８は、まず、レンジセンサユニット２３を利用して水中検査装置９から構造物までの距離を検出した位置（すなわち、測定画像の中心位置であって、水中検査装置９の中心位置）が、選択画像上のどの画素に対応するかを特定する。そして、その特定した画素の位置と、選択画像において水平位置情報が判明している画素（例えば、基準画素）の位置とから、水中検査装置９の水平位置を算出する（ステップ７０）。
If the corresponding part can be specified in
ステップ７０を図１０の例で説明すると、修正後の選択画像９１Ｒと測定画像９２Ｒとは図１０の右下に示したマッチングイメージ９３が示すように重なるので、選択画像９１Ｒ上において測定画像９２Ｒの中心点Ｃ９２に対応する画素を容易に特定できる。そして、選択画像９１Ｒの中心点Ｃ９１の画素は中空直方体９０の中心に対応する基準画素なので、中心点Ｃ９１と中心点Ｃ９２との画素上における距離（シフト量９４）を算出し、そのシフト量９４を中空直方体９０における距離データに変換すれば、中心点Ｃ９２の水平位置（すなわち、水中検査装置９の水平位置）を算出することができる。なお、シフト量９４を距離データへ変換する際には、測定画像算出部３６において距離を画素値に変換する際に用いた定数Ｋの逆数（すなわち、１／Ｋ）をシフト量９４（ξ,η）に乗じて算出すれば良い。このように水中検査装置９の水平位置の算出が終了したら、その算出した水平位置を位置・姿勢記憶部８０に記憶する（ステップ７１）。
The
ステップ７１が終了したら一連の水平位置算出処理を終了する。上記の姿勢角算出処理（ステップ４１）、垂直位置算出処理（ステップ４２）、測定画像算出処理（ステップ４３）、及び水平位置算出処理（ステップ４４）で算出された水中検査装置値９の位置及び姿勢は位置・姿勢記憶部８０を介して表示装置１２に出力される。
When
なお、上記において画像修正部４２の画像更新部１５０に利用される閾値Ａ１は、画像更新部１５０による処理がユーザーの所望する結果となるように適宜変更可能とする。そして、閾値Ａ１の変更時には、変更後の閾値に基づく画像修正結果が閾値Ａ１とともに表示装置の画面上に表示されるように構成することが好ましく（後の図１６参照）、このように構成することでユーザーの所望する結果に短時間で到達できるようになる。
In the above description, the threshold value A1 used by the
また、上記のクラスタ面積算出処理部１４８と画像更新部１５０は、各クラスタの面積を算出し、当該算出面積が閾値Ａ１以下のクラスタを削除して各画像の修正を行ったが、各クラスタの図形が開いた形状で面積の算定が容易ではない場合等には、面積に代えて各クラスタの画素数を算出し、当該算出画素数が画素数用の閾値以下のクラスタを削除して各画像の修正を行っても良い。
In addition, the cluster area
また、本実施の形態では、２つの画像修正部４２がそれぞれ膨張処理部１４２、縮小処理部１４４、クラスタリング処理部１４６、クラスタ面積算出処理部１４８および画像更新部１５０を備える場合について説明したが、一般的に「選択画像」は線状に連続した画素によって形成されることが多いため、選択画像修正部４２ａからは膨張処理部１４２と、縮小処理部１４４を省略しても構わない。
In the present embodiment, the case where the two
また、上記の実施の形態では、水平位置算出の都度、選択画像修正部４２ａで選択画像を修正する場合について説明したが、選択画像修正部４２ａが行う修正処理を画像記憶部３４の全ての記憶画像に予め施しておいて、水平位置算出処理時における選択画像修正部４２ａによる画像修正処理を省略しても良い。この場合にはその都度行われる処理が減少するので、水平位置算出に要する時間を短縮できる。
In the above embodiment, the case where the selected
また、上記の実施の形態では、測定画像と選択画像の双方に画像修正処理を施してマッチングさせることで水中検査装置９の水平位置を算出する場合について説明したが、測定画像と選択画像のいずれか一方のみに画像修正処理を施して水平位置を算出しても良い。 In the above embodiment, the case where the horizontal position of the underwater inspection apparatus 9 is calculated by performing image correction processing and matching both the measurement image and the selection image has been described. Only one of them may be subjected to image correction processing to calculate the horizontal position.
図１４は表示装置１２の表示画面の一例を表す図である。この図に示す表示画面１２０は、位置座標表示部９５と、水平位置画像表示部９６と、カメラ映像表示部９９を有している。
FIG. 14 is a diagram illustrating an example of a display screen of the
位置座標表示部９５には、制御装置１１の位置・姿勢記憶部３８から読み込んだ水中検査装置９の絶対位置が表示される。水平位置画像表示部９６には、水中検査装置９が位置する垂直位置における原子炉１内の水平断面画像とともに水中検査装置９の水平位置を示すマーカ９４が表示される。
The position coordinate
水平位置画像表示部９６における原子炉１内の水平断面画像は、例えば、制御装置１１における構造物データ記憶部（図示せず）に記憶されている原子炉１の形状データ（例えば、ＣＡＤデータ）と、垂直位置算出部３３で算出された水中検査装置９の垂直位置とを利用して描かれており、水中検査装置９の垂直方向の移動に追従して随時変化する。また、水平位置画像表示部９６には、水中検査装置９の投入位置（初期位置）をマーカ９７でマークする機能や、水中検査装置９の移動軌跡９８を表示又は非表示する機能が具備されている。
The horizontal cross-sectional image in the
カメラ映像表示部９９は、水中検査装置９に搭載されたカメラ１５の映像が表示される部分である。
The camera
なお、表示装置１２は、図示しない他の表示画面に切り換えられるようになっており、位置・姿勢記憶部８０から読み込んだ水中検査装置９の姿勢等も表示されるようになっている。このように構成された表示画面１２０によれば、検査員１４は原子炉１内のどこに水中検査装置９があるかを視覚的に把握しながら検査することができる。
The
図１５は表示装置１２の他の表示画面の一例を表す図である。この図に示す表示画面１３０は、水中検査装置９による測定画像が表示される測定画像表示部１１０と、画像記憶部３４の記憶画像または選択画像（すなわち、原子炉の設計情報に基づいて作成した当初の記憶画像）が表示される記憶画像表示部１１５を有している。表示部１１０と表示部１１５に表示する画像は、それぞれ、画像修正部４２ａ，４２ｂによる修正後の画像へ切替可能な構成であり、操作者が修正前と修正後の画像を任意に選択して表示可能である。
FIG. 15 is a diagram illustrating an example of another display screen of the
なお、図１５の例では測定画像と記憶画像を個別のウィンドウに表示したが、測定画像と記憶画像は１つのウィンドウ内に重ねて表示しても良い。その場合には、二つの画像の判別が容易になるように、各画像の色を異ならせること等して各画像の視認性の向上を図ることが好ましい。 In the example of FIG. 15, the measurement image and the stored image are displayed in separate windows, but the measurement image and the stored image may be displayed in a single window. In that case, it is preferable to improve the visibility of each image by making the colors of the images different so that the two images can be easily distinguished.
図１６は表示装置１２のさらに他の表示画面の一例を示す図である。この図に示す表示画面１４０は、画像修正部４２による画像修正処理がユーザーの所望する結果となるように閾値Ａ１を調整するための画面であり、選択画像修正部４２ａによる修正前の選択画像９１と修正後の選択画像９１Ｒが表示される選択画像表示部１４２と、測定画像修正部４２ｂによる修正前の測定画像９２と修正後の測定画像９２Ｒが表示される測定画像表示部１４４と、ユーザーが閾値Ａ１を入力するための入力部１４６を備えている。入力部１４６の閾値を変更すると、当該変更後の閾値に応じて修正後の選択画像９１Ｒと測定画像９２Ｒがリアルタイムに変化するので、ユーザーは所望する簡略化が施された修正画像を容易に得ることができる。
FIG. 16 is a diagram showing an example of still another display screen of the
なお、図１６の例では、修正前後の選択画像と、修正前後の測定画像とを同じ画面上に表示したが、いずれか一方を表示する表示態様を採用しても良い。また、図１６の例では修正前後の画像（選択画像または測定画像）を同じ画面上に表示したが、修正前後の画像を個別のウィンドウで表示する等して個別に表示しても良い。つまり図１６の表示例は種々存在する表示例の１つに過ぎない。 In the example of FIG. 16, the selected image before and after the correction and the measurement image before and after the correction are displayed on the same screen, but a display mode in which either one is displayed may be adopted. In the example of FIG. 16, the images before and after correction (selected images or measurement images) are displayed on the same screen, but the images before and after correction may be displayed individually by displaying them in separate windows. That is, the display example of FIG. 16 is only one of various display examples.
以上のように、本実施の形態に係る原子炉内検査システムは、水中検査装置９が位置する水平面において水中検査装置９と周囲の構造物との距離を検出して測定画像を算出する測定画像算出部３６と、設計情報に基づいて作成され、複数の平面上での構造物の外形が位置情報と関連付けて表された複数の記憶画像が記憶された画像記憶部３４と、測定画像に対応する記憶画像を選択する画像選択部３５と、画像選択部３５で選択された選択画像９１と測定画像算出部３６で算出された測定画像９２を修正する画像修正部４２と、当該画像修正部で修正された選択画像９１Ｒと測定画像９２Ｒでマップマッチングを行うことで当該選択画像９１Ｒ上における当該測定画像９２Ｒに対応する部分を特定する対応部分特定部３７と、対応部分特定部で特定された部分に基づいて水中検査装置の水平位置を算出する水平位置算出部３８とを備えている。
As described above, the in-reactor inspection system according to the present embodiment detects the distance between the underwater inspection apparatus 9 and surrounding structures on the horizontal plane where the underwater inspection apparatus 9 is located, and calculates a measurement image. Corresponding to the
このように水中移動体の位置検知装置を構成すると、現実の構造物の状態が記憶画像作成時と異なっている場合や測定画像にノイズが含まれている場合に、選択画像と測定画像を修正してマップマッチングすることで水中検査装置９の水平位置を算出することができるので、選択画像の更新を実施せず水中検査装置９の絶対位置を算出する技術（特開２０１０−２０３８８８号公報等参照）と比較して、位置算出に伴う誤差を軽減することができる。したがって、本実施の形態によれば、構造物の設計情報と測定情報が異なる環境下での水中検査装置９の位置の検知精度を向上させることができる。 When the position detection device for an underwater moving body is configured in this way, the selected image and the measurement image are corrected when the state of the actual structure is different from that at the time of creating the stored image or when the measurement image contains noise. Since the horizontal position of the underwater inspection apparatus 9 can be calculated by performing map matching, a technique for calculating the absolute position of the underwater inspection apparatus 9 without updating the selected image (Japanese Patent Application Laid-Open No. 2010-203888, etc.) Compared with the reference), it is possible to reduce the error accompanying the position calculation. Therefore, according to this Embodiment, the detection accuracy of the position of the underwater inspection apparatus 9 in the environment where the design information and measurement information of a structure are different can be improved.
また、本実施の形態における水中検査装置９は、構造物との相対距離を検出する相対距離検出器として、投光部２６及び受光部２７を有するレーザセンサ２３ａ，２３ｂを備えたレンジセンサユニット２３を設けているので、次の効果を発揮する。すなわち、例えば投光部及び受光部のうちのいずれか一方を水中検査装置側に設けて他方を構造物側に設けるような構成では、水中検査装置が狭隘部若しくは複雑な構造物が介在するような環境下に配置された場合に、水中検査装置の位置を検知することが困難となる。これに対し本実施の形態では、投光部２６及び受光部２７をともに水中検査装置９側に設けているので、狭隘部や複雑な構造物が存在する環境下に配置された場合でも、水中検査装置９の位置を検知することができる。
In addition, the underwater inspection apparatus 9 according to the present embodiment includes a
なお、上記では、記憶画像を構成する画素には水平位置情報が付された基準画素が１つ以上含まれている場合について説明したが、記憶画像を構成するすべての画素に水平位置情報を付しても良い。この場合には、選択画像上で測定画像の中心が位置する画素を特定できれば、当該画素に付された水平位置情報から水平位置を算出することができるようになるので、上記の場合と比較して水平処理算出処理を容易に行うことができる。 In the above description, the case where the pixels constituting the stored image include one or more reference pixels to which the horizontal position information is attached has been described. However, the horizontal position information is attached to all the pixels constituting the stored image. You may do it. In this case, if the pixel where the center of the measurement image is located on the selected image can be identified, the horizontal position can be calculated from the horizontal position information attached to the pixel. Thus, the horizontal processing calculation process can be easily performed.
また、上記の実施の形態では、多数の方向にレーザを走査してその反射光を受光する走査型のレーザセンサ２４ａ，２４ｂを距離センサの例として取りあげたが、相対距離検出器はこれに限られない。例えば、超音波の反響の影響が少なければ、超音波を送信してその反射波を受信する超音波センサを利用してもよい。この場合にもレーザセンサ同様の効果を得ることができる。
In the above embodiment, the
また、上記の説明では、位置算出に利用する測定画像と記憶画像は水平面に限定したが、測定画像と記憶画像は水平面に限らず、水平面と交差する他の面としても良い。この場合の構成例としては、検査対象である構造物の３次元モデルを記憶装置内に記憶しておき、測定画像を取得した時の水中検査装置９の垂直位置に近い位置で測定画像と平行な１以上の面でもって当該３次元モデルを切断し、その結果得られる１以上の画像を記憶画像とし、当該記憶画像を測定画像とマッチングさせることで水中検査装置９の水平位置を推定するものがある。なお、この場合には、水中検査装置９の姿勢から測定画像の水平面に対する傾きを推定し、当該傾きを有する１以上の画像を記憶画像として３次元モデルから切り出せば良い。 In the above description, the measurement image and the stored image used for position calculation are limited to the horizontal plane. However, the measurement image and the stored image are not limited to the horizontal plane and may be other planes that intersect the horizontal plane. As a configuration example in this case, a three-dimensional model of a structure to be inspected is stored in a storage device, and parallel to the measurement image at a position close to the vertical position of the underwater inspection device 9 when the measurement image is acquired. The three-dimensional model is cut by one or more planes, the one or more images obtained as a result are stored as images, and the stored image is matched with the measurement image to estimate the horizontal position of the underwater inspection apparatus 9 There is. In this case, the inclination of the measurement image with respect to the horizontal plane may be estimated from the attitude of the underwater inspection apparatus 9, and one or more images having the inclination may be cut out from the three-dimensional model as a stored image.
また、上記において図７およびこれに関連する図を利用して説明した各処理の順番は、一例に過ぎず、算出結果の変化が許容される範囲内で各処理の順番は適宜変更可能である。 Moreover, the order of each process demonstrated using FIG. 7 and the figure relevant to this in the above is only an example, and the order of each process is changeable suitably within the range to which the change of a calculation result is accept | permitted. .
さらに、以上の説明では原子炉内検査システムに用いられる水中移動体の位置検知装置について説明したが、本発明は、原子炉内の検査に用いる検査装置の位置検知だけでなく、水中で使用する移動体の位置検知に広く適用可能である。特に、本発明は、移動体を直接目視できない環境における当該移動体の位置把握に適している。 Furthermore, in the above description, the position detection device for the underwater mobile body used in the in-reactor inspection system has been described. It can be widely applied to the position detection of a moving body. In particular, the present invention is suitable for grasping the position of the moving body in an environment where the moving body cannot be directly visually observed.
なお、本発明は、上記の実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内の様々な変形例が含まれる。例えば、本発明は、上記の実施の形態で説明した全ての構成を備えるものに限定されず、その構成の一部を削除したものも含まれる。 In addition, this invention is not limited to said embodiment, The various modifications within the range which does not deviate from the summary are included. For example, the present invention is not limited to the one having all the configurations described in the above embodiment, and includes a configuration in which a part of the configuration is deleted.
また、上記の制御装置１１に係る各構成や当該各構成の機能及び実行処理等は、それらの一部又は全部をハードウェア（例えば各機能を実行するロジックを集積回路で設計する等）で実現しても良い。また、上記の制御装置１１に係る構成は、演算処理装置（例えばＣＰＵ）によって読み出し・実行されることで当該制御装置の構成に係る各機能が実現されるプログラム（ソフトウェア）としてもよい。当該プログラムに係る情報は、例えば、半導体メモリ（フラッシュメモリ、ＳＳＤ等）、磁気記憶装置（ハードディスクドライブ等）及び記録媒体（磁気ディスク、光ディスク等）等に記憶することができる。
In addition, each configuration related to the
また、上記の実施の形態の説明では、制御線や情報線は、当該実施の形態の説明に必要であると解されるものを示したが、必ずしも製品に係る全ての制御線や情報線を示しているとは限らない。実際には殆ど全ての構成が相互に接続されていると考えて良い。 In the description of the above embodiment, the control line and the information line are shown to be understood as necessary for the description of the embodiment. However, all the control lines and information lines related to the product are not necessarily included. It is not necessarily shown. In practice, it can be considered that almost all the components are connected to each other.
９…水中検査装置（水中移動体）、１１…制御装置、１８…圧力センサ（垂直位置検出器）、１９…慣性センサ部（姿勢検出器）、２０…３軸ジャイロ、２１…傾斜計、２２…地磁気センサ、２３…レンジセンサユニット（相対距離検出器）、２４ａ…レーザセンサ、２４ｂ…レーザセンサ、３４…画像記憶部、３５…画像選択部、３６…測定画像算出部、３７…対応部分特定部、３８…水平位置算出部、１１０…測定画像表示部、１１５…記憶画像表示部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 9 ... Underwater inspection apparatus (underwater moving body), 11 ... Control apparatus, 18 ... Pressure sensor (vertical position detector), 19 ... Inertial sensor part (attitude detector), 20 ... 3-axis gyro, 21 ... Inclinometer, 22 ... Geomagnetic sensor, 23 ... Range sensor unit (relative distance detector), 24a ... Laser sensor, 24b ... Laser sensor, 34 ... Image storage unit, 35 ... Image selection unit, 36 ... Measured image calculation unit, 37 ... Specification of corresponding
Claims (6)
構造物の設計情報に基づいて作成される複数の画像データであって、前記３次元空間内で互いに異なる複数の平面上における前記構造物の外形が位置情報と関連付けて表された複数の記憶画像が記憶された記憶装置と、
前記３次元空間で前記水中移動体の位置する平面上において当該水中移動体の周囲を距離センサで走査することで得られる画像データであって、当該平面上における前記構造物の外形が表された測定画像を取得する画像取得部と、
前記複数の記憶画像の中から前記水中移動体の位置情報を取得するために利用される記憶画像を、前記水中移動体の姿勢および垂直位置に基づいて選択し、当該選択された記憶画像を選択画像とする画像選択部と、
当該画像選択部で選択された前記選択画像と、前記画像取得部で取得された前記測定画像とをそれぞれ簡略化することで修正する画像修正部と、
当該画像修正部による修正後の前記選択画像と前記測定画像の対応関係と、前記修正後の前記選択画像に付された位置情報とに基づいて、前記水中移動体の位置する平面における当該水中移動体の位置を算出する位置算出部とを備え、
前記画像修正部は、
前記画像取得部で取得された前記測定画像と前記画像選択部で選択された前記選択画像の各画素を拡大する膨張処理部と、
前記膨張処理部の出力画像の各画素を縮小する縮小処理部と、
前記縮小処理部の出力画像の構造物の外形を分類するクラスタリング処理部と、
前記クラスタリング処理部の出力画像の各クラスタの面積を算出するクラスタ面積算出処理部と、
前記クラスタ面積算出処理部で算出された各クラスタの面積のうち、予め設定した閾値以下の面積のクラスタを前記画像取得部で取得された前記測定画像と前記画像選択部で選択された前記選択画像から削除して前記修正後の前記測定画像および前記選択画像とする画像更新部とを備えることを特徴とする水中移動体の位置検知装置。 An underwater vehicle capable of moving in a three-dimensional space;
A plurality of image data created based on design information of a structure, wherein the outer shape of the structure on a plurality of different planes in the three-dimensional space is expressed in association with position information A storage device storing
Image data obtained by scanning the underwater moving body with a distance sensor on a plane on which the underwater moving body is located in the three-dimensional space, and the outer shape of the structure on the plane is represented. An image acquisition unit for acquiring a measurement image;
A storage image used for acquiring position information of the underwater moving body is selected from the plurality of stored images based on a posture and a vertical position of the underwater moving body, and the selected storage image is selected. An image selection unit as an image;
An image correcting unit that corrects the selected image selected by the image selecting unit and the measurement image acquired by the image acquiring unit by simplifying the selected image, and
Based on the correspondence between the selected image corrected by the image correcting unit and the measurement image, and the position information attached to the selected image after correction, the underwater movement in the plane where the underwater moving body is located A position calculation unit for calculating the position of the body ,
The image correction unit
An expansion processing unit for enlarging each pixel of the selected image selected by the measurement image acquired by the image acquisition unit and the image selection unit ;
A reduction processing unit for reducing each pixel of the output image of the expansion processing unit;
A clustering processing unit for classifying the outer shape of the structure of the output image of the reduction processing unit;
A cluster area calculation processing unit for calculating the area of each cluster of the output image of the clustering processing unit;
Of the area of each cluster calculated by the cluster area calculation processing unit, the measurement image acquired by the image acquisition unit and the selected image selected by the image selection unit for a cluster having an area equal to or smaller than a preset threshold value An underwater moving body position detection device comprising: an image updating unit that is deleted from the image and used as the corrected measurement image and the selected image.
前記距離センサは、レーザセンサであることを特徴とする水中移動体の位置検知装置。 In the position detection apparatus of the underwater mobile object according to claim 1,
The position sensor of the underwater moving body, wherein the distance sensor is a laser sensor.
前記距離センサは、超音波センサであることを特徴とする水中移動体の位置検知装置。 In the position detection apparatus of the underwater mobile object according to claim 1,
The position sensor of an underwater moving body, wherein the distance sensor is an ultrasonic sensor.
前記水中移動体の垂直位置を算出するために、水中における前記水中移動体の深度を検出する圧力センサをさらに備えることを特徴とする水中移動体の位置検知装置。 In the position detection apparatus of the underwater mobile object according to claim 1,
In order to calculate the vertical position of the underwater moving body, the underwater moving body position detection apparatus further includes a pressure sensor that detects a depth of the underwater moving body in water.
前記画像修正部による修正前後の選択画像および／または前記画像修正部による修正前後の測定画像が同時に表示される表示装置をさらに備えることを特徴とする水中移動体の位置検知装置。 In the position detection apparatus of the underwater mobile object according to claim 1,
A position detection device for an underwater vehicle, further comprising a display device that simultaneously displays a selection image before and after correction by the image correction unit and / or a measurement image before and after correction by the image correction unit.
前記３次元空間で水中移動体の位置する平面上において、当該水中移動体から当該水中移動体の周囲に存在する構造物までの距離を計測することで、当該平面上における前記構造物の外形が表された測定画像を取得する第２ステップと、
前記複数の記憶画像の中から前記水中移動体の位置情報を取得するために利用する記憶画像を、前記水中移動体の姿勢および垂直位置に基づいて選択し、当該選択された記憶画像を選択画像とする第３ステップと、
当該選択画像と前記測定画像をそれぞれ簡略化することで修正する第４ステップと、
当該第４ステップによる修正後の前記選択画像と前記測定画像の対応関係と、前記修正後の前記選択画像に付された位置情報とに基づいて、前記水中移動体の位置する平面における当該水中移動体の位置を算出する第５ステップとを備え、
前記第４ステップは、
前記第２ステップの前記測定画像と前記第３ステップの前記選択画像の各画素を拡大する第６ステップと、
前記第６ステップによる出力画像の各画素を縮小する第７ステップと、
前記第７ステップによる出力画像の構造物の外形を分類する第８ステップと、
前記第８ステップによる出力画像の各クラスタの面積を算出する第９ステップと、
前記第９ステップで算出された各クラスタの面積のうち、予め設定した閾値以下の面積のクラスタを前記第２ステップの前記測定画像と前記第３ステップの前記選択画像から削除して前記修正後の前記測定画像および前記選択画像とする第１０ステップとを有することを特徴とする水中移動体の位置検知方法。 A plurality of image data created based on the design information of the structure, and a plurality of stored images in which outer shapes of the structure on a plurality of different planes in a three-dimensional space are associated with position information. A first step to create,
By measuring the distance from the underwater moving body to the structure existing around the underwater moving body on the plane where the underwater moving body is located in the three-dimensional space, the outer shape of the structure on the plane can be determined. A second step of acquiring the represented measurement image;
A stored image to be used for acquiring position information of the underwater moving body is selected from the plurality of stored images based on a posture and a vertical position of the underwater moving body, and the selected stored image is selected. And the third step,
A fourth step of correcting the selected image and the measurement image by simplifying each;
The underwater movement in the plane where the underwater moving body is located based on the correspondence between the selected image after the correction in the fourth step and the measurement image and the positional information attached to the selected image after the correction. A fifth step of calculating the position of the body ,
The fourth step includes
A sixth step of enlarging each pixel of the measurement image of the second step and the selected image of the third step;
A seventh step of reducing each pixel of the output image in the sixth step;
An eighth step of classifying the outer shape of the structure of the output image according to the seventh step;
A ninth step of calculating the area of each cluster of the output image according to the eighth step;
Of the areas of the clusters calculated in the ninth step, clusters having an area equal to or smaller than a preset threshold are deleted from the measurement image in the second step and the selected image in the third step, and the corrected A method for detecting a position of an underwater moving body, comprising: a tenth step for setting the measurement image and the selection image .
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2014010413A JP6230923B2 (en) | 2014-01-23 | 2014-01-23 | Position detecting device and position detecting method for underwater moving body |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2014010413A JP6230923B2 (en) | 2014-01-23 | 2014-01-23 | Position detecting device and position detecting method for underwater moving body |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2015137968A JP2015137968A (en) | 2015-07-30 |
| JP2015137968A5 JP2015137968A5 (en) | 2016-09-15 |
| JP6230923B2 true JP6230923B2 (en) | 2017-11-15 |
Family
ID=53769049
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2014010413A Active JP6230923B2 (en) | 2014-01-23 | 2014-01-23 | Position detecting device and position detecting method for underwater moving body |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP6230923B2 (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP6904895B2 (en) * | 2017-12-08 | 2021-07-21 | 日立Ｇｅニュークリア・エナジー株式会社 | Position estimation device and position estimation method |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3125550B2 (en) * | 1993-12-24 | 2001-01-22 | 日産自動車株式会社 | Vehicle forward recognition device and vehicle travel control device |
| JP2009186319A (en) * | 2008-02-06 | 2009-08-20 | Fujitsu Microelectronics Ltd | Defect inspection method and defect inspection apparatus |
| JP2009276913A (en) * | 2008-05-13 | 2009-11-26 | Pasuko:Kk | Clustering analysis device, clustering analysis method, and clustering analysis program |
| JP5054718B2 (en) * | 2009-03-03 | 2012-10-24 | 日立Ｇｅニュークリア・エナジー株式会社 | Position detecting device and position detecting method for underwater moving body |
| JP5230778B2 (en) * | 2011-07-14 | 2013-07-10 | 株式会社エヌ・ティ・ティ・ドコモ | Object information providing apparatus, object information providing system, terminal, and object information providing method |
-
2014
- 2014-01-23 JP JP2014010413A patent/JP6230923B2/en active Active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2015137968A (en) | 2015-07-30 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP5054718B2 (en) | Position detecting device and position detecting method for underwater moving body | |
| US11181637B2 (en) | Three dimensional target selection systems and methods | |
| EP2993490B1 (en) | Operating device, operating method, and program therefor | |
| JP6192938B2 (en) | 3D synthesis processing system and 3D synthesis processing method | |
| JP6560366B2 (en) | Structure identifying device and method for structure | |
| JP2009300265A (en) | Position detecting device of underwater mobile body | |
| JP5303873B2 (en) | Vehicle shape measuring method and apparatus | |
| JP4774824B2 (en) | Method for confirming measurement target range in three-dimensional measurement processing, method for setting measurement target range, and apparatus for performing each method | |
| KR20190035496A (en) | Positioning system for aerial non-destructive inspection | |
| CN108474653B (en) | Three-dimensional measurement device and measurement support processing method thereof | |
| US11783580B2 (en) | Input apparatus, input method of input apparatus, and output apparatus | |
| JP6320664B2 (en) | Map creation apparatus and map creation method | |
| JP7332353B2 (en) | Inspection system and inspection method | |
| US11391559B2 (en) | System and method for determination of a spatial property of a submerged object in a 3D-space | |
| JP6185866B2 (en) | Position detecting device and position detecting method for underwater moving body | |
| JP6904895B2 (en) | Position estimation device and position estimation method | |
| JP2022530246A (en) | Simultaneous execution of self-position estimation and environmental map creation | |
| JP6163391B2 (en) | Underwater moving object position detection device | |
| JP6230923B2 (en) | Position detecting device and position detecting method for underwater moving body | |
| KR101438514B1 (en) | Robot localization detecting system using a multi-view image and method thereof | |
| JP6076852B2 (en) | Camera system, control method thereof and control program thereof | |
| JP6423703B2 (en) | Shape measurement system and shape measurement method | |
| KR102564594B1 (en) | 3D reconstruction device, 3D reconstruction system, 3D reconstruction method, and 3D reconstruction program | |
| JP6580741B1 (en) | Position detection system and position detection method | |
| CN109669468B (en) | Measuring device, unmanned aerial vehicle, control device and control method thereof, and storage medium |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20160727 |
|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20160727 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20170515 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20170530 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20170725 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20171017 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20171018 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6230923 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |