JP6802794B2 - 補正情報生成装置及び回転する検査対象の画像補正のための補正情報生成方法 - Google Patents
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Description
本発明の他態様の補正情報生成装置は、検査対象の回転方向に沿った画像を所定の時間間隔で複数取得する画像取得部と、取得された前記画像を時間経過に沿った前記画像の所定の特徴量を有する画素あるいは所定の画素値を有する画素の前記画像上の位置変化を示す位置変化情報を抽出する位置変化情報抽出部と、前記位置変化情報から、前記画像中の画素の位置と前記検査対象の回転角度の対応情報を生成する対応情報生成部と、を有し、前記画像取得部は、ラインセンサを有し、前記画像は、ライン画像である。
本発明の他態様の回転する検査対象の画像補正のための補正情報生成方法は、ラインセンサによって検査対象の回転方向に沿ったライン画像を所定の時間間隔で複数取得し、取得された前記画像を時間経過に沿った前記画像の所定の特徴量を有する画素あるいは所定の画素値を有する画素の前記画像上の位置変化を示す位置変化情報を抽出し、前記位置変化情報から、前記画像中の画素の位置と前記検査対象の回転角度の対応情報を生成する。
図1は、本実施の形態に係わるジェットエンジン(以下、単にエンジンという)の検査の様子を示す斜視図である。図2は、本実施の形態に係わる内視鏡システムの構成を示す構成図である。
また、ターニングツールTとPC12とは、ケーブル14により接続されており、PC12からの指示に応じて、回転軸ARを回転させるようにターニングツールTは制御される。
エンジンEの回転軸ARの外周面には、複数のブレードが周方向に沿って周期的に配置されている。各アクセスポートAPに対応する一周分の複数のブレードが、1つのブレード群であり検査対象である。複数のブレード群は、ブレードの枚数が互いに異なっている。
図3は、ボアスコープ11Aの構成と、ボアスコープ11Aの撮像領域を説明するための図である。
ボアスコープ11Aは、側視の内視鏡である。挿入部11aには、観察窓21が設けられている。
カメラ部23のラインセンサ23aは、ブレードBの軸BOに略平行な方向に沿った一次元画像を取得するように配置される。カメラ部23は、ブレードBの長軸に略平行な方向(すなわち軸BOの方向)に沿って、ブレードBの全体を含む画角αの画像を取得する。
図4は、ボアスコープ11Bの構成と、ボアスコープ11Bの撮像領域を説明するための図である。
観察窓24に対応して、挿入部11a内には、ミラー25a、対物光学系25b及びリレー光学系25cを含む光学部材25が配設されている。ミラー25aは、観察窓24から入射した光を反射して対物光学系25bを介してリレー光学系25cへ導くように、観察窓24の後ろ側に配設されている。
カメラ部26のラインセンサ26aは、ブレードBの軸BOに略直交する方向に沿った一次元画像を取得するように配置される。そして、カメラ部26は、ブレードBの長軸(すなわち軸BOの方向)に略直交する方向に沿って、少なくとも1つのブレードBの幅を含むような画角βの画像を取得する。
よって、各カメラ部23、26において得られた映像信号である撮像信号は、ケーブル13を介してPC12へ出力される。
よって、カメラ部23は、回転可能な検査対象であるブレード群の回転方向に略直交する方向(すなわち軸BOの方向)に沿ったラインセンサ23aによるブレードBの検査対象画像を、エンジンE内に挿入されたボアスコープ11Aによりブレード群を所定の時間間隔である周期ΔTIで撮像して、複数取得する画像取得部を構成する。
上述したように、カメラ部26のラインセンサ26aは、ブレードBの軸BOに略直交する方向に沿った一次元画像を取得するが、図5に示すように、カメラ部26の画像取得領域IPAは、一次元領域であり、画像取得領域IPAの一次元の直線方向は、矢印Aで示す各ブレードBの移動方向A1に略平行である。
図6は、PC12の構成を示すブロック図である。PC12は、制御部31、トリガー発生部32、画像記録部33、回転状態記録部34、画像再構築部35、補正テーブル記憶部36及びターニングツール駆動部37を有して構成されている。
回転状態記録部34は、制御部31の制御の下、ボアスコープ11Bからの画像信号を受信して、回転軸ARの回転角度を示す回転角度情報画像RS(後述する)を生成して、内部の記憶部34aへ記録する回路である。
次に、ブレードBの検査処理について説明する。
検査者であるユーザは、エンジンE内の複数のブレード群について、検査したい複数のブレード群に対応する複数のアクセスポートAPのそれぞれに、ボアスコープ11Aを挿入し、各ブレード群の各ブレードBの画像が取得できる所定の位置に固定する。例えば、隣り合うブレードBが重ならず、各ブレードBの全体形状が撮影できる位置と向きに、各ボアスコープ11Aは挿入されて固定される。
S1の処理を説明する前に、ボアスコープ11Bにおいて得られる画像について説明する。
回転角度情報画像RSは、エンジンEの回転軸ARが1回転する時間Tにおけるライン画像IPAiに含まれるエッジ部BEのエッジ位置の変化を示している。具体的には、エッジ部BEのエッジ位置は、エッジ画素としての画素EPで示されている。エッジ部BEに対応するエッジ画素である画素EPの決定は、例えば、隣接する2つの画素の画素値を比較し、画素値の差が所定値以上であるか否かによって行うことができる。
回転軸ARが1回転するのに掛かる時間をTとし、あるブレード群に含まれるブレードBの数をNとすると、そのブレード群に含まれるブレードBのブレード画像の出現周期である周期ΔTBは、次の式(1)で表される。
よって、ブレードBのエッジ部BEの出現周期も、ΔTBとなる。ΔTBに対応する回転軸ARの角度変化ΔθBは、次の式(2)で表される。
エッジ部BEの位置は、回転軸ARの回転角度位置に対応するので、ライン画像IPAi中のエッジ部BEに対応する画素EPの位置も、回転軸ARの回転角度位置に対応する。
θ=ΔθB×M+Δθα ・・・(3)
また、回転軸ARの時刻t1からの経過時間Ttは、周期ΔTB内における時間変化量をΔTαとすると、次の式(4)で表される。
以上のように、ライン画像IPAi上の画素EPの位置の情報から、回転軸ARの回転開始からの回転角度θと経過時間Ttを算出することができる。
図10は、回転角度情報画像RSにおける回転軸ARの回転むらを説明するための図である。回転軸ARの回転にむらがなければ、ライン画像IPAiに含まれるエッジ部BEに対応する画素EPの位置は、回転角度情報画像RSにおいて図10において二点鎖線で示す曲線EPiに沿って変化する。これに対して、回転軸ARの回転にむらがある場合、ライン画像IPAiに含まれるエッジ部BEに対応する画素EPの位置は、例えば図10において実線で示すように、変化する。
まず、制御部31は、ターニングツール駆動部37を制御して、ターニングツールTを駆動して回転軸ARを定速回転させて、ボアスコープ11Bから画像取得領域IPAのライン画像IPAiを周期ΔTIで取得して、回転角度情報画像RSを作成して記憶部34aに記録する回転角度情報画像作成処理を実行する(S11)。
図12に示すように、画素P1の位置を一致させた画素EPの複数の曲線(点線で示す)の最も重なりの多かった点の軌跡が、補正曲線CLとしてS12において統計処理により求められる。
図14に示すように、第1の領域(P1から(PA-1)の画素の範囲)では、画素P1の位置が一致した複数の曲線(点線で示す)の最も重なりの多かった点の軌跡CL1が、統計処理により求められる。第2の領域(PAから(PB-1)の画素の範囲)では、画素PAの位置が一致した複数の曲線(点線で示す)の最も重なりの多かった点の軌跡CL2が、統計処理により求められる。第3の領域(PBからPmaxの画素の範囲)では、画素PBの位置が一致した複数の曲線(点線で示す)の最も重なりの多かった点の軌跡CL3が、統計処理により求められる。
なお、補正テーブルデータの生成方法の変形例として、上述したような統計処理を行わずに、画素EPを含まないライン画像IPAiの画像データを周期ΔTB毎に重ね合わせて、その重ね合わせた画像の各画素位置の輝度分布から補正曲線CCを求めるようにしてもよい。
まず、制御部31は、ターニングツール駆動部37を制御して、ターニングツールTを駆動して回転軸ARを定速回転させて、ボアスコープ11Bから画像取得領域IPAのライン画像IPAiを周期ΔTI毎に取得して所定の周期ΔTB毎の周期画像を記録する周期画像記録処理を実行する(S21)。周期ΔTB毎に記録される周期画像は、周期ΔTBの範囲の画像データを含む、周期ΔTBの範囲よりも広い範囲の画像である。所定の周期ΔTBは、上述した式(1)により決定することができる。
図16に示すように、画素の位置毎の最大輝度値となる時刻の位置をつなげるようにして補正曲線CLは、生成される。図16では、画素P1,PA,PB,Pmaxの4つの画素位置の各々における輝度分布(点線で示す)の頂点に対応する時刻の位置が最大輝度の時刻として判定されている。
よって、本変形例によっても、補正テーブル記憶部36に記憶される補正テーブルCTの補正テーブルデータを生成することができる。
制御部31は、トリガー発生部32を制御して、トリガー信号を所定の周期ΔTIで複数のボアスコープ11Aと11Bに同時に供給して、複数のボアスコープ11Aにより各ブレード群を撮影し、かつボアスコープ11Bにより画像取得領域IPAを撮影する(S31)。S31の処理は、画像記録部33と回転状態記録部34において実行される。
また、期間tpcでは、回転軸ARの回転が停止しており、同じ画素位置に画素EPが連続して存在している。
以上のように、回転むらには、いろいろな場合があるが、縦軸方向において同じ位置の複数のブレードライン画像BIと回転角度情報画像RSは、同じタイミングで撮影して得られた画像データを時間経過に沿って並べた時系列画像情報である。
S23における再構築処理により、期間tpa内の各ブレードライン画像BIの画像データBG1j,BG2j、・・・は、間引きなどにより削除されて、期間tpaは短くなっている。期間tpb内の各ブレードライン画像BIの画像データBG1j,BG2j、・・・は、複製、補間などにより追加されて、期間tpbは長くなっている。
言い換えれば、再構築されたブレード画像の各画像データは、所定の時間間隔で撮影して得られた各ブレードライン画像BIの画像データBG1j,BG2j、・・・を一定の時間間隔になるように並び替えて再配置した画像データである。
図20において、上段のブレード群の画像の一部は、補正テーブルCTを用いて再構築される前のブレード群の画像BGAを示し、下段のブレード群の画像の一部は、補正テーブルCTにより再構築された後のブレード群の画像BGBを示している。
Claims (9)
- 検査対象の回転方向に沿った画像を所定の時間間隔で複数取得する画像取得部と、
取得された前記画像を時間経過に沿った前記画像の所定の特徴量を有する画素あるいは所定の画素値を有する画素の前記画像上の位置変化を示す位置変化情報を抽出する位置変化情報抽出部と、
前記位置変化情報から、前記画像中の画素の位置と前記検査対象の回転角度の対応情報を生成する対応情報生成部と、を有し、
前記位置変化情報抽出部は、取得した前記複数の画像中の前記画素の軌跡を時間経過に沿って重ね合わせた重ね合わせ画像を生成し、前記重ね合わせ画像から前記画像の特徴量を有する画素あるいは前記所定の画素値を有する画素の前記画像上の前記位置変化情報を抽出することを特徴とする補正情報生成装置。 - 前記位置変化情報は、前記重ね合わせ画像における前記画像の前記特徴量を有する画素あるいは前記画素値の前記画像における位置の時間経過に伴う軌跡に基づいて生成されることを特徴とする請求項1に記載の補正情報生成装置。
- 前記対応情報生成部は、前記対応情報として前記画像中の画素の位置と前記検査対象の回転角度の対応を示す対応テーブルを生成することを特徴とする請求項1に記載の補正情報生成装置。
- 前記重ね合わせ画像は、前記画像の前記特徴量が存在する所定の画素位置を一致させて前記複数の画像を重ね合わせた画像であることを特徴とする請求項1に記載の補正情報生成装置。
- 前記特徴量は、前記画像中のエッジを示す値であることを特徴とする請求項4に記載の補正情報生成装置。
- 前記重ね合わせ画像は、前記画素値の前記複数の画像を所定の周期毎に抽出して重ね合わせた画像であることを特徴とする請求項1に記載の補正情報生成装置。
- 検査対象の回転方向に沿った画像を所定の時間間隔で複数取得する画像取得部と、
取得された前記画像を時間経過に沿った前記画像の所定の特徴量を有する画素あるいは所定の画素値を有する画素の前記画像上の位置変化を示す位置変化情報を抽出する位置変化情報抽出部と、
前記位置変化情報から、前記画像中の画素の位置と前記検査対象の回転角度の対応情報を生成する対応情報生成部と、を有し、
前記画像取得部は、ラインセンサを有し、
前記画像は、ライン画像であることを特徴とする補正情報生成装置。 - 検査対象の回転方向に沿った画像を所定の時間間隔で複数取得し、
取得された前記画像を時間経過に沿った前記画像の所定の特徴量を有する画素あるいは所定の画素値を有する画素の前記画像上の位置変化を示す位置変化情報を抽出し、
前記位置変化情報から、前記画像中の画素の位置と前記検査対象の回転角度の対応情報を生成し、
取得した前記複数の画像中の前記画素の軌跡を時間経過に沿って重ね合わせた重ね合わせ画像を生成し、前記重ね合わせ画像から前記画像の所定の特徴量を有する画素あるいは前記所定の画素値を有する画素の前記画像上の前記位置変化情報を抽出することを特徴とする回転する検査対象の画像補正のための補正情報生成方法。 - ラインセンサによって検査対象の回転方向に沿ったライン画像を所定の時間間隔で複数取得し、
取得された前記画像を時間経過に沿った前記画像の所定の特徴量を有する画素あるいは所定の画素値を有する画素の前記画像上の位置変化を示す位置変化情報を抽出し、
前記位置変化情報から、前記画像中の画素の位置と前記検査対象の回転角度の対応情報を生成することを特徴とする回転する検査対象の画像補正のための補正情報生成方法。
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