JP3874864B2

JP3874864B2 - Measuring method of columnar array

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Publication number: JP3874864B2
Application number: JP32572896A
Authority: JP
Inventors: 芳隆柳沼
Original assignee: Mitsubishi Nuclear Fuel Co Ltd
Current assignee: Mitsubishi Nuclear Fuel Co Ltd
Priority date: 1996-12-05
Filing date: 1996-12-05
Publication date: 2007-01-31
Anticipated expiration: 2016-12-05
Also published as: JPH10170683A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、所定間隔で配列される複数の柱状体の画像により、当該複数の柱状体各々の中心位置や間隔を測定する柱状体配列の測定方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
予め規定された所定間隔により配列される複数の柱状体にあっては、その実際の配列状況の検査等を行う際に、各々の柱状体の中心位置や間隔を測定する必要が生ずる。そして、かかる測定においては、柱状体の中心位置等を直接測定することができない場合があり、柱状体の外観を撮影した画像を用いて所定の画像解析を行うことにより中心位置等を求めることがしばしば行われる。例えば、原子炉炉心を構成する燃料集合体の燃料棒を測定対象とする場合である。しかし、そのような画像解析を行わなければならない場合とは、直接測定が不可能な場合であることから、必然的に柱状体の画像は劣悪なものとなり、画像解析が困難であることが多い。
【０００３】
以下に、従来における画像解析による柱状体配列の測定について、燃料集合体の検査を行う場合を例として説明する。まず、検査対象となる燃料集合体について概説する。燃料集合体とは、原子炉内に装荷されて原子炉炉心を構成するものであり、その構造は図９に示すようになっている。
【０００４】
図９に示すように、燃料集合体５０は、複数の燃料棒５１を束ねることによって構成されている。燃料棒５１は、それぞれ、金属製の薄板を正方格子状に組み上げたグリッド５２の各格子目５２ａに挿通され、これにより正方格子状に配列されている。グリッド５２は、燃料棒５１の長手方向に所定の間隔をあけて配置されており、挿通された複数の案内管５３に固定されている。案内管５３は、燃料棒５１よりも長く、その上下端にそれぞれ上部ノズル５４、下部ノズル５５が固定されている。
【０００５】
上述したような燃料集合体は毎年原子炉内から取り出され、燃料の挙動解析やボーイング（燃料棒曲がり）対策等のために、燃料棒間隔測定等の検査が行われる。この検査は、水を張ったプール内で燃料集合体をテレビカメラにより撮影してビデオテープに録画し、その録画された画像を解析することによって行われる。
【０００６】
そして、かかる画像解析による従来の測定手法として代表的なものには、カーソル法と二値化法がある。ここに、カーソル法とは、燃料棒の画像をモニタに表示し、検査員がモニタ上でカーソルをオーバーレイしてカーソル端を燃料棒境界にあわせ、そのカーソル長さ（画素数）から燃料棒間隔を測定する手法であり、二値化法とは、予め校正されて設定された既知の燃料棒画像の明るさと水平ラインの各画素の明るさとを比較して求めた燃料棒境界の間隔（画素数）から燃料棒間隔を測定する手法である。尚、二値化法については、燃料棒境界が二値化で明確に識別できる理想的な模擬集合体画像で試験した結果が報告されており（Oct.1994 France Assembly Dimensinal Measurement Station Using Video Image Processing by K.Kitagawa）、この報告によれば、計測精度は±０．３mmとされている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記カーソル法を用いる場合にあっては、燃料棒境界が明瞭な画像が必要である。又、上記二値化法を用いる場合にあっては、プール内における燃料棒の明るさを既知のものとして割り出し、燃料棒境界を二値化で明確に分離することが前提となっているので、燃料集合体全体を一定の明るさで明瞭に撮影した鮮明な画像が必要である。
【０００８】
しかし、実際には撮影が原子炉建屋のプール内で行われることから、得られる燃料集合体のビデオ画像においては、照明が制限されてコントラストが不均一になり、テレビカメラの振れ及び燃料集合体の揺れによってぶれが生じ、燃料集合体の発熱による冷却水の陽炎によって揺らぎが生じる。又、撮像レンズや撮像管が放射線によって劣化し、更に、変色やフローマークによって燃料棒表面にムラが生じるので、これらによっても得られるビデオ画像の解像度及びコントラストが劣化する。
【０００９】
この結果、ビデオ画像は、それぞれの燃料棒の照明がよく当たった部分のみが極端に明るく、それ以外の部分が極端に暗い画像（高コントラストの画像）となったり、照明がよく当たった部分のみが極めて明るく、全体的に暗い画像（輝度がフラットな画像）となったりする。又、揺らぎによりそれぞれの燃料棒が実際よりも太く写った画像（帯状輝線が太い画像）となったり、表面ムラにより燃料棒部分の輝度が一定でない画像（帯状輝線に種々の形態のムラがある画像）となったりする。このように、実際の燃料集合体の検査においては、検査対象の撮影場所が狭く、撮影条件が悪いということから、得られる画像が相当劣悪なものとなってしまう。
【００１０】
このため、従来のカーソル法は、燃料棒境界の不明瞭さによってカーソルセット誤差が大きくなり、これに伴って測定誤差も大きくなるという問題点を有していた。又、従来の二値化法は、燃料棒の外径部を確実に識別することができず、正確な測定ができない場合が多いという問題点を有していた。尚、このような場合に画素値の変化を微分することで燃料棒境界を割り出す手法も考えられるが、画像が劣悪で正確な燃料棒境界画素値の変化曲線が得られないので、かかる手法によっても燃料棒位置を正確に割り出すことはできない。加えて、カーソル法においては、検査員の負荷が大きく、測定に長時間を要するという問題もある。
【００１１】
更に、上記従来の手法は、いずれも燃料棒境界間の画素数に基づいて測定を行うものであるが、上述したような悪条件下の撮影では、検査対象（燃料集合体）と基準スケールとを同時に撮影することができないのが通常であり、又、査対象とテレビカメラとの間の距離を一定に保つことが困難な場合も多い。従って、得られた画像においては、基準スケールや撮像位置が不明で１画素の大きさが実際にはどの程度の大きさであるか正確にはわからない。このため、上記従来の手法は、１画素以下の分解能が得られない上に、その基本単位となる１画素の大きさを予め適当に設定して測定を行わざるを得ず、これに起因して測定誤差が更に増大するという問題点を有していた。
【００１２】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、柱状体の実際の配列状況を画像解析によって測定する際に、劣悪な画像しか得られない場合にあっても、柱状体の中心位置や間隔を正確、精密、かつ、迅速に測定することができる柱状体配列の測定方法を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、所定間隔で配列される複数の柱状体画像により、当該複数の柱状体の配列状況を測定する柱状体配列の測定方法において、前記柱状体画像により、前記柱状体の配列方向における明るさの連続データを作成する第１の段階と、前記連続データにおいて、各柱状体中心の初期位置を設定する第２の段階と、各々の柱状体の前記初期位置間の画素数及びそれらの平均値を算出する第３の段階と、算出した平均値と前記柱状体の中心間距離の仕様値とにより、前記柱状体画像における単位長さ当たりの画素数を算出する第４の段階と、前記単位長さ当たりの画素数と柱状体の径の仕様値とにより、柱状体部分の画素数を算出し、当該柱状体部分が前記連続データにおいて占める各画素区間の中央位置を各柱状体の中心位置とする第５の段階とを有することを特徴としている。
【００１４】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の柱状体配列の測定方法において、前記第５の段階において求めた各中心位置の間の画素数及びそれらの平均値を算出する第６の段階を有し、妥当な中心位置が求まるまで、前記第４、第５及び第６の段階を繰り返すことを特徴としている。
【００１５】
請求項３記載の発明は、請求項２記載の柱状体配列の測定方法において、順次算出される前記平均値の収束状況により、中心位置の妥当性を判断することを特徴としている。
【００１６】
請求項４記載の発明は、請求項２または請求項３に記載の柱状体配列の測定方法において、前記柱状体の中心間距離の仕様値と、前記第６の段階において算出した前記平均値とにより、前記柱状体画像における単位画素当たりの距離を算出し、これと、前記第６の段階において求めた各中心位置の間の画素数によって各柱状体中心間の実際の距離を求めることを特徴としている。
【００１７】
請求項５記載の発明は、請求項４記載の柱状体配列の測定方法において、前記各柱状体中心間の実際の距離から前記柱状体の径の仕様値を減じて前記各柱状体間の実際の距離を求めることを特徴としている。
【００１８】
請求項６記載の発明は、請求項１〜５のいずれかの項記載の柱状体配列の測定方法において、前記第１の段階は、前記柱状体画像における配列方向の複数のライン画像を用い、各配列方向位置の画素値を加算して前記明るさの連続データを作成することを特徴としている。
【００１９】
請求項７記載の発明は、請求項１〜６のいずれかの項記載の柱状体配列の測定方法において、前記明るさの連続データを作成した前記柱状体の軸方向位置から少量変位した軸方向位置における明るさの連続データを新たに作成する第７の段階を有し、前記第４の段階において、前記明るさの連続データを用いて得られた前記単位長さ当たりの画素数を、前記第７の段階において新たに作成した明るさの連続データにおける単位長さ当たりの画素数として前記第５の段階により各柱状体の中心位置を求めることを特徴としている。
【００２０】
請求項８記載の発明は、請求項１〜６のいずれかの項記載の柱状体配列の測定方法において、前記明るさの連続データを作成した前記柱状体の軸方向位置から少量ずつ変位した軸方向位置における明るさの連続データを、当該連続データを用いて各柱状体の中心位置を求めつつ順次作成し、順次作成される連続データを用いて得られた前記単位長さ当たりの画素数が安定した以降においては、当該安定した単位長さ当たりの画素数を、以降作成する連続データにおける単位長さ当たりの画素数とすることを特徴としている。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下に図面を参照して本発明の一実施形態について説明する。尚、以下に述べる実施形態は、燃料の挙動を解析するデータを取得するために、撮像位置が読み取れない燃料集合体のビデオ画像から燃料棒中心位置及び間隔を測定する場合に本発明による柱状体配列の測定方法を適用した例である。
【００２２】
まず、画像解析を行う対象とする柱状体外観画像について説明する。ここでは、使用済み燃料集合体の検査のために撮影された燃料集合体の外観画像を対象とし、図１に示す構成の撮影装置によって撮影したものを用いる。
【００２３】
図１において、１は水を張ったプールであり、このプール１内に使用済みの燃料集合体５０が浸漬されている。２は上部ノズル５４と連結され、燃料集合体５０を吊った状態で支持する回転吊り具であり、長手方向軸５０ｙを中心として燃料集合体５０を回転させる。３はテレビカメラであり、紙面垂直方向に並んで２台設けられ（図示略）、それぞれが反射鏡４を介して燃料集合体５０の対向面の右半分、左半分の画像を同時に撮像する。
【００２４】
５はテレビカメラ３及び反射鏡４を収納した防水遮蔽ケースである。６は燃料集合体５０を照明するための水中照明装置であり、テレビカメラ３によって撮像される部分を照らすように所定の角度で設けられている。７は防水遮蔽ケース５及び水中照明装置６からなる撮像部が固定された基台である。８は基台７を駆動する撮像部移動台であり、これにより撮像部が昇降移動され、燃料集合体５０の全長に亘っての撮影ができるようになっている。
【００２５】
９はテレビカメラ３との間の信号伝達やテレビカメラ３及び水中照明装置６への電源供給のためのケーブルである。尚、このケーブル９は、上述のように撮像部が昇降移動する際、その移動に合わせてドラム１０によって繰り出されたり、巻き取られたりする。
【００２６】
１１は電源装置であり、ケーブル９を介してテレビカメラ３及び水中照明装置６へ電源を供給する。１２はテレビカメラ３の撮像する方向や焦点距離等を微調整するコントロールユニットである。１３はテレビカメラ３等の撮像部移動台８での位置を検出する昇降位置センサであり、検出した位置に応じた信号を文字発生器１４へ出力する。文字発生器１４は、昇降位置センサ１３から受けた信号に基づき、テレビカメラ３等の位置を表す所定形式の文字列を発生させ、当該文字列表示のためのビデオ信号をビデオ信号合成装置１５へ出力する。
【００２７】
ビデオ信号合成装置１５は、文字発生器１４とテレビカメラ３から受けたビデオ信号により、右半分、左半分それぞれの燃料集合体画像に撮像位置をオーバーライトした合成画像を生成し、左半分の合成画像をモニタテレビ１６Ｌ及びビデオデッキ１７Ｌへ、右半分の合成画像をモニタテレビ１６Ｒ及びビデオデッキ１７Ｒへ、それぞれ供給する。これにより、燃料集合体５０の左半分、右半分それぞれの画像がモニタテレビ１６Ｌ、１６Ｒに表示されつつ、ビデオデッキ１７Ｌ、１７Ｒでビデオテープに記録される。但し、これらの画像においては、上述のようにオーバーライトされた撮像位置情報が各画像から自動的に読み出すことができるほど明瞭であることは少ない。
【００２８】
上記構成により、左右のテレビカメラ３を燃料集合体５０の全長に亘って下から上へ又は上から下へ昇降させ、燃料集合体５０の１面全長に亘り撮影してモニタテレビ１６Ｌ、１６Ｒに表示すると同時にビデオデッキ１７Ｌ、１７Ｒでビデオテープに画像を記録する。このとき、各グリッド５２、上部ノズル５４及び下部ノズル５５の位置ではテレビカメラ３を一旦停止させて各部位の観察を行う。そして、各グリッド５２の間（燃料棒の位置）ではテレビカメラ３を一定の速度で移動させて撮像を行う。又、回転吊り具７で燃料集合体５０を回転させて上記同様の撮影を行うことにより、燃料集合体５０の各面の画像を撮影することもできる。
【００２９】
このようにして得られる画像の一部を図２に示す。この図は、テレビカメラ３を上から下へ、各グリッド５２、上部ノズル５４及び下部ノズル５５の位置では一旦停止させ、それ以外の燃料棒５１の位置では一定速度で移動させ、燃料集合体５０を上部から下部に向かって撮影したときに得られる画像を示しており、左側Ｌ、右側Ｒの（ａ）〜（ｉ）がそれぞれモニタテレビ１６Ｌ、１６Ｒの画面に順次表示される画像（以下、このような画像を「表示画面画像」という）から適当に選び出した画像である。
【００３０】
図示のように、得られる画像はかなり劣悪なものであるが、まず、（ａ）の表示画面画像（Ｌ、Ｒ双方。以下同様）に上部ノズル５４が写し出されている。そして、その下方から燃料棒５１に相当する複数の帯状輝線が写っており（（ｂ）〜（ｈ）の表示画面画像）、それら帯状輝線の下端部下方に下部ノズル５５が写っている（（ｉ）の表示画面画像）。又、（ｅ）、（ｇ）及び（ｉ）の表示画面画像はグリッド５２が写し出されたものである。
【００３１】
続いて、上述の燃料集合体外観画像を解析して燃料棒の中心位置及び間隔を測定する方法について、図３を参照して説明する。図３は中心位置及びその中心間距離の測定手順を示したフローチャートである。尚、以下に説明する画像解析による測定方法は、適当な演算手段や記憶手段を用いて実行することとすればよく、実行のための手段が特に限定されるものではない。
【００３２】
まず、ステップＳ1において、撮影した範囲（上下方向）の水平ライン画像における明るさの積分値をグラフ化する。この処理においては、初めに燃料集合体１面分のビデオテープを撮像速度と同じ速度で連続再生し、再生された表示画面画像から一定のタイミングで画像水平中央部の予め設定された範囲における複数の水平ライン画像を取り込む。そして、その取り込んだ水平ライン画像の各水平方向位置における画素値（明るさ）を加算し、１次元配列の画像情報データを作成する。このようにして作成した画像情報データの予め設定された範囲（燃料集合体が写る箇所等）を加算し、その加算した画像情報データの総和Ｌを‘明るさ積分値Ｌ’、表示画面画像取り込みの順番Ｎを‘画面番号Ｎ’としてグラフ上にプロットする。これにより得られるプロットデータＬ＝ｆ（Ｎ）のグラフを図４に示す（以下、このグラフを「グラフ１」とする）。
【００３３】
グラフ１においては、縦軸が画面番号Ｎ、横軸が明るさ積分値Ｌを示している。ここで、ビデオ画像は、テレビカメラ３を上から下へ、各グリッド５２では一時停止し、それ以外では一定速度で移動させて撮影したものであり、かつ、明るさ積分値Ｌが一定時間毎の表示画面画像の定位置（中央部）から取り出した水平ライン画像における画素値の加算値である。従って、縦軸のＮは、撮像時の時間軸に対応する画面番号、すなわち、テレビカメラ３の移動に伴う撮影範囲の上下方向位置に対応し、横軸のＬは、画面番号Ｎの表示画面画像における定位置での明るさ積分値、すなわち、撮影範囲上下方向各位置における明るさ積分値に対応することとなる（後述）。
【００３４】
尚、表示画面画像には、通常、歪が生じており、その歪は画像の中央部で最も少なく、縁部へ向かうほど多くなっている。このため、上記ステップＳ1の処理では、各表示画面画像の中央部から明るさ積分値を取得することにより、歪の影響を最小限に低減している。
【００３５】
次に、プロットデータＬ＝ｆ（Ｎ）から、表示画面画像中の燃料棒が撮影されていて燃料棒中心位置及び間隔を測定する部分を確定する（図３のステップＳ2）。この処理においては、まず、グリッド５２の部分でテレビカメラ３が停止している位置を明るさ積分値Ｌが安定している部分にあたりを付け、燃料集合体５０のグリッド５２の数と、各グリッド５２間をテレビカメラ３が一定速度で移動しながら撮影していることとをもとに、そのあたりが妥当であるかを確認する。
【００３６】
このようにしてプロットデータＬ＝ｆ（Ｎ）における各グリッド５２の位置を確定した後に、各グリッド５２の上端位置、下端位置をそれぞれ明るさ積分値Ｌが大きく変化する位置にマッチングする。そして、各グリッドの下端から次のグリッドの上端までの間を燃料棒中心位置及び間隔の測定範囲とし、各画面番号Ｎを燃料集合体５０の上下方向各位置に対応させる。これにより、測定を行う燃料棒部分（グラフ１中Ｒの部分参照）と、グリッド部分（テレビカメラ３が停止しているときの画像及びグリッド部分を通過中の画像。グラフ１中Ｇの部分参照）とを判別すると共に、画面番号Ｎを時間から上下方向位置へ変換するテーブルを作成しておく。
【００３７】
上述したように測定範囲を確定し、当該測定範囲における表示画面画像から取得した上記１次元配列の画像情報データを順に第１番目、第２番目、…の画像情報データとして取り込む。ここで、各画像情報データについては、その表示画面画像の画面番号と上記テーブルとにより、燃料集合体５０の上下方向位置のどこに対応するものであるかが分かるようになっている。
【００３８】
尚、各画像情報データは、一本の水平ライン画像から作成したものでもよいが、本実施形態においては、上述のように複数の水平ライン画像の各画素位置における画素値を加算して作成したものとしている。これは、現実に撮影されたビデオ画像に適用してサブ画素単位での計測をより正確に行うためであり、複数の画素値を加算することによって、燃料棒５１の表面ムラや画像中のノイズ比を平均化して低減し、解析データの分解能が向上するようにしているのである。
【００３９】
このようにして取り込んだ画像情報データにより、画素位置ｘと、複数水平ライン画像の画素位置ｘにおける明るさ（画素値）の加算値ｙ（以下、「明るさ加算値ｙ」という）のグラフを作成する（図３のステップＳ3）。この処理は、まず第１番目の画像情報データにおける画素位置ｘと明るさ加算値ｙから、スプライン補間等によってｘとｙの関係を連続曲線ｙ＝ｇ（ｘ）（連続データ）で表し、これをプロットしてグラフに表すことによって行う。これにより得られる連続曲線ｙ＝ｇ（ｘ）の一部のグラフを図５に示す（以下、このグラフを「グラフ２」とする）。
【００４０】
グラフ２においては、横軸が画素位置ｘ、縦軸が明るさ加算値ｙを示している。ここで、この画素位置ｘを示す横軸における基本長さ単位は画素数である。尚、グラフ２中の黒点がプロットした点（ｘ，ｙ）であり、それらの間を結んでいる曲線が連続曲線ｙ＝ｇ（ｘ）の一部である。又、グラフ２中央部に現れている連続曲線ｙ＝ｇ（ｘ）の山は、上述した帯状輝線の部分であり、これが１本の燃料棒に相当する。
【００４１】
続いて、第１番目の画像情報データの山と谷をサーチし、燃料棒での正反射等を考慮して仮の燃料棒境界における明るさ加算値ａを設定し、ｘ軸と平行な直線ｙ＝ａを連続曲線ｙ＝ｇ（ｘ）に重ねて描く（図５参照）。そして、連続曲線ｙ＝ｇ（ｘ）の各山で切られたｙ＝ａの各線分のｘ軸方向中央位置
Ａ1₁，Ａ1₂，…，Ａ1_j，…，Ａ1_m
を各燃料棒の第１次中心位置とする（図３のステップＳ4）。ここで、Ａ1_jの添え字‘1’は、第‘１’次の中心位置（第１回目に求めた燃料棒中心位置）であることを示し、下付き添え字‘_j’は、燃料棒番号を示している。以下においては、この中心位置等を順次校正していくので、順次求められる中心位置等のカウンタを‘ｉ’で表す（現在ｉ＝１）。
【００４２】
尚、直線ｙ＝ａにおける‘ａ’の値は、測定条件や連続曲線ｙ＝ｇ（ｘ）の態様等に応じて定めるものであるが、連続曲線ｙ＝ｇ（ｘ）がグラフ２に示されたような態様となる場合にあっては、例えば、ｙ＝ｇ（ｘ）の最大値最小値間の１／３程度の値を用いるとよい。基本的には、各燃料棒が１本として対応検知される値とすればよく、燃料棒での正反射等が起こっている場合には、各燃料棒が２本に分割識別されないような正反射部分の明るさ加算値よりも低い安定した値をａとする。
【００４３】
次いで、ステップＳ5へ進み、上記ステップＳ4で求めた各燃料棒の中心位置の間の距離（以下、単に「中心間距離」という）Ｂ1₁、Ｂ1₂、…、Ｂ1_j、…、Ｂ1_m _-1を
Ｂ1₁＝Ａ1₂−Ａ1₁
Ｂ1₂＝Ａ1₃−Ａ1₂
：
Ｂ1_j＝Ａ1_j+1−Ａ1_j
：
Ｂ1_m-1＝Ａ1_m−Ａ1_m-1
として求め、これらを平均して中心間距離の平均値Ｂ1_xを算出する。尚、ｙ＝ｇ（ｘ）におけるｘ軸の基本長さ単位が画素数であることから、ここにいう距離の単位も画素数である。又、ここでは、連続曲線と直線との交点を求め、その各交点間の中央位置間隔を中心間距離としているので、中心間距離の画素数は整数値ではなく、実数値で表されるサブ画素（実数画素数）で求まる。
【００４４】
尚、より精度を高めて誤差を小さくするために、上述のように隣接する燃料棒間の中心間距離のみならず、２本隣、３本隣、…、ｎ本隣の燃料棒中心間距離の平均値を合わせて、或いは独立して併用することとしてもよい。これらは、測定対象物の実態を考慮し、最も現実的な所から誤差の小さい中心間距離を算出することができるように選定する。
【００４５】
次に、ステップＳ6でカウンタｉのカウント値が１より大であるか否か判断する。今、ｉ＝１であるので、ここでの判断結果は“ＮＯ”となり、ステップＳ7へと進む。尚、このステップＳ6は、第２次以降の中心間距離平均値Ｂi_x（ｉ≧２）について、その値の収束状況を調べる処理（後述）へ進むためのステップであり、第１次平均値Ｂ1_x算出後の現段階では何等の処理も行わずにステップＳ7へ進むのである。
【００４６】
ステップＳ7では、上記平均値Ｂ1_x（実数画素数）と通常の長さ単位で表された燃料棒中心間距離の仕様値Ｂ（mm）を用い、単位長さ当たりの画素数Ｇ1を
Ｇ1＝Ｂ1_x／Ｂ（実数画素数／mm）
として算出し、ステップＳ8へ進む。
【００４７】
ステップＳ8では、上記単位長さ当たりの画素数Ｇ1と通常の長さ単位で表された燃料棒の径の仕様値Ｊ（mm）を用い、連続曲線ｙ＝ｇ（ｘ）のグラフにおける燃料棒の径の長さＨ1を
Ｈ1＝Ｇ1×Ｊ（実数画素数）
として算出する。そして、この長さＨ1のｘ軸に平行な線分を連続曲線ｙ＝ｇ（ｘ）のグラフにおける各山内で平行移動し、各線分が各山内に納まる所の各線分の中央位置を第２次中心位置
Ａ2₁，Ａ2₂，…，Ａ2_j，…，Ａ2_m
とする（図６参照）。尚、この処理は周知の幾何学的演算処理によって行うものであるので、具体的処理内容の説明は省略する。
【００４８】
ステップＳ8での処理が終了すると、カウンタｉを１インクリメントし（ステップＳ9）、ステップＳ5へ戻る。そして、ステップＳ8で求めた第２次中心位置Ａ2₁，Ａ2₂，…，Ａ2_j，…，Ａ2_mにより、上記同様にして第２次中心間距離Ｂ2₁、Ｂ2₂、…、Ｂ2_j、…、Ｂ2_m-1を求め、それらの平均値Ｂ2_xを算出してステップＳ6へ進む。
【００４９】
このとき、ｉ＝２であるので、ステップＳ6での判断結果は“ＹＥＳ”となり、ステップＳ10へ進む。そして、第１次、第２次中心間距離の平均値Ｂ1_x、Ｂ2_xの差Ｄ＝Ｂ2_x−Ｂ1_xを求め、この差Ｄが一定値ｄ以下となったか否か判断する。ここで、一定値ｄは、差Ｄの収束状況、すなわち、中心間距離の平均値が一定の値に収束したか否かを判断する基準となるものであり、理想的には０である。しかし、実際にはＤ＝０となるまで収束させることが困難な場合が多いので、０に近い値（必要精度における差より小さい値）を用いることとすればよい。
【００５０】
ステップＳ10において、Ｄ＞ｄであった場合には、判断結果が“ＮＯ”となり、再びステップＳ7、Ｓ8へと進み、上記同様にして平均値Ｂ2_xと仕様値Ｂにより単位長さ当たりの画素数Ｇ2を算出して燃料棒の径の長さＨ2を算出し、その長さＨ2の線分がｙ＝ｇ（ｘ）の各山内に納まった時の中央位置により、第３次中心位置Ａ3₁，Ａ3₂，…，Ａ3_j，…，Ａ3_mを求める（図７参照）。そして、ステップＳ9でｉをインクリメントした後、ステップＳ5へ戻って第３次中心間距離Ｂ3₁、Ｂ3₂、…、Ｂ3_j、…、Ｂ3_m-1を求め、それらの平均値Ｂ3_xを算出し、再びステップＳ6、Ｓ10へと進んで差Ｄの収束状況を調べる。
【００５１】
以下同様に、Ｄ＞ｄである限り、ステップＳ7、Ｓ8、Ｓ9及びＳ5の処理を繰り返し行う。このようにして、求めた中心位置の妥当性を判断しつつ、順次、第４次、第５次、…の中心位置、中心間距離及びその平均値を求めていくのである。
【００５２】
そして、ｉ＝ｎ（図８参照）のとき、Ｄ≦ｄとなったとすると、ステップＳ10における判断結果が“ＹＥＳ”となり、ステップＳ11へ進む。そして、このときの各中心位置Ａn₁，Ａn₂，…，Ａn_j，…，Ａn_m、中心間距離Ｂn₁、Ｂn₂、…、Ｂn_j、…、Ｂn_m-1、平均値Ｂn_xを、それぞれ、各燃料棒の中心位置、中心間距離、中心間距離の平均値とする。
【００５３】
ここで、上述のようにして求められた燃料棒の中心間距離は実数画素数によって表されている。そこで、単位画素当たりの長さＫを
Ｋ＝Ｂ／Ｂn_x （mm／１画素）
として求め、各燃料棒中心間の実際の距離Ｃn₁、Ｃn₂、…、Ｃn_j、…、Ｃn_m-1（mm）を
Ｃn_j＝Ｂn_j×Ｋ（mm）
として算出する。尚、各燃料棒の中心位置についても実際の距離の座標によって表す必要がある場合には、Ａn_j×Ｋ（mm）として算出すればよい。
【００５４】
更に、各燃料棒の径が仕様値Ｊ（mm）に等しいとみなして各燃料５１の境界を確定し、各燃料棒間隔Ｅn₁、Ｅn₂、…、Ｅn_j、…、Ｅn_m-1（mm）を
Ｅn_j＝Ｃn_j−Ｊ（mm）
として算出する。このようにして、第１番目の画像情報データから各燃料棒の実際の中心位置、中心間距離及び燃料棒間隔を求め、ステップＳ12へ進む。
【００５５】
ステップＳ12では、次に解析すべき第２番目の画像情報データがあるか否か判断し、これがある場合にはステップＳ13へ進む。そして、当該画像情報データにおける画素位置ｘと明るさ加算値ｙから、上記同様にスプライン補間等によってｘとｙの関係を連続曲線ｙ＝ｇ（ｘ）（連続データ）で表す。又、カウンタｉを０とすると共に、単位長さ当たりの画素数の初期値Ｇ0を、上記第１番目の画像情報データを解析したときに最終的に得られた値Ｇnとし、ステップＳ8へ戻る。
【００５６】
ステップＳ8では、上述のように設定した初期値Ｇ0とこれに対応する燃料棒の径の長さＨ0（＝前回最終的に得られたＨn）により、上記同様にして第１次中心位置Ａ1₁，Ａ1₂，…，Ａ1_j，…，Ａ1_mを求める。次いで、ステップＳ9でｉをインクリメントした後、ステップＳ5へ戻って第１次中心間距離Ｂ1₁、Ｂ1₂、…、Ｂ1_j、…、Ｂ1_m-1を求め、それらの平均値Ｂ1_xを算出してステップＳ6へ進む。
【００５７】
今、第２番目の画像情報データについては、解析が開始されたばかりであり、ｉ＝１である。従って、このときはステップＳ6からＳ7、Ｓ8、Ｓ9、Ｓ5へと進み、第２次中心位置、第２次中心間距離等を求める。そしてこれ以降では、ステップＳ6での判断結果が“ＹＥＳ”となり、ステップＳ10における判断を行い、上記同様にＤ＞ｄである限り、ステップＳ7、Ｓ8、Ｓ9及びＳ5の処理を繰り返す。
【００５８】
このようにして第２番目の画像情報データについての処理を行い、Ｄ≦ｄとなったときにステップＳ10からステップＳ11へ進み、上記同様にして各燃料棒の実際の中心位置、中心間距離及び燃料棒間隔を求める。次いで、再びステップＳ12で次に解析すべき画像情報データの有無を判断し、これがある限り、再び当該画像情報データから連続曲線ｙ＝ｇ（ｘ）（連続データ）を求め、上記同様に単位長さ当たりの画素数の初期値設定を行って（ステップＳ13）ステップＳ8へ戻り、上記同様の処理を行う。そして、画像情報データをすべて解析し終えると、ステップＳ12での判断結果が“ＹＥＳ”となり、図３の処理を終了する。
【００５９】
尚、本実施形態においては、上述したように、第２番目以降の画像情報データについては、前回の画像情報データの処理によって得られた単位長さあたりの画素数を用いて処理を開始することとしている。これは、第１番目、第２番目、…と続く画像情報データが、それぞれ燃料集合体５０における僅かに上下位置が異なる位置に対応する画像情報データであり、撮像条件がさほど大きく変わっていないビデオ画像から取得され、かつ、そのビデオ画像が燃料棒５１の軸方向にほぼ合致した方向へテレビカメラ３を移動させて撮影したものであるということから、続く画像情報データが順次対応する上下方向位置における中心位置が近い位置にあるということを利用しているのである。このような処理の形態とすることにより、妥当な中心位置への収束に要する計算量を減らし、更なる処理の高速化、測定の効率化等を図ることができる。
【００６０】
但し、かかる形態による手法を用いる場合には、画像情報データについて上述のような前提条件がある。従って、この前提条件が満たされない場合にあっては、上記第１番目の画像情報データについて行った処理を第２番目、第３番目、…の画像情報データについても同様に行い、単位長さ当たりの画素数の値が安定してきたときに、上述の初期値設定（図３のステップＳ13）を行う処理形態へ移行することとするのが望ましい。
【００６１】
又、上記実施形態において、単位長さ当たりの画素数Ｇiの値が、順次行われる画像情報データの処理において測定精度に影響しないくらい安定している場合には、図３のステップＳ10での処理を省略し、即時に中心位置等を求める処理形態へ移行することとしてもよい。このようにすると、必要とされる測定精度を確保しつつ、より一層の高速化を図ることができる。
【００６２】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、複数の柱状体の配列状況を画像解析によって測定する柱状体配列の測定方法において、各柱状体中心間画素数の平均値と中心間距離の仕様値とにより、柱状体画像における単位長さ当たりの画素数を算出し、その単位長さ当たりの画素数と柱状体の径の仕様値とにより、柱状体部分の画素数を算出し、当該柱状体部分が明るさの連続データにおいて占める各画素区間の中央位置を各柱状体の中心位置とすることとしたので、中心間画素数のばらつきを補正した単位長さ当たりの画素数が実数値で算出されると共に、柱状体の径が仕様値へと近づくように中心位置が校正される。これにより、劣悪な画像しか得られず、かつ、基準スケールを同時に撮影できないような場合にあっても、柱状体の中心位置を正確、かつ、精密に測定することができるという効果が得られる。尚、このような本願発明による柱状体配列の測定方法は、適当な演算手段や記憶手段等を用いて容易に実行することができるので、迅速に柱状体の中心位置を測定することができ、検査員の負担も軽減される。
【００６３】
又、請求項２記載の発明によれば、妥当な中心位置が求まるまで処理を繰り返すこととしたので、実際の柱状体中心位置に限りなく近い測定結果を得ることができるという効果が得られる。そして、請求項３記載の発明にあっては、かかる中心位置の妥当性の判断を順次算出される中心間画素数の平均値の収束状況によって判断することとしたので、順次求められる中心位置の変動を的確に捉えた判断の下での処理が可能となる。
【００６４】
更に、請求項４記載の発明によれば、中心間距離の仕様値と前記平均値とによって単位画素当たりの距離を算出し、これと上述したように正確かつ精密に求められた中心位置の間の画素数に基づいて各柱状体中心間の実際の距離を求めることとしたので、１画素以下の分解能で正確な柱状体中心間距離を測定することができるという効果が得られる。加えて、請求項５記載の発明によれば、かかる正確な柱状体中心間距離に基づく柱状体間距離を求めることができる。
【００６５】
又、請求項６記載の発明によれば、柱状体画像中の複数のライン画像を用いて明るさの連続データを作成することとしたので、柱状体画像におけるコントラストのばらつきやノイズ、柱状体表面のムラ等が平均化され、それらの影響を除去した明るさの連続データを取得することができる。これにより、測定精度が更に向上するという効果が得られる。
【００６６】
尚、請求項７記載の発明によれば、前に配列状況を測定した位置より柱状体軸方向について少量変位した位置での配列状況を、前の測定において得られた単位長さ当たりの画素数を用いて測定することとしたので、軸方向に少量変位した位置で配列状況及び柱状体画像の取得条件がさほど変わらない場合にあっては、十分な測定精度を維持しつつ、測定の更なる高速化、効率化等を図ることができる。
【００６７】
一方、請求項８記載の発明によれば、順次作成した連続データを用いて得られた単位長さ当たりの画素数が安定した以降、その安定した単位長さ当たりの画素数を用いることとしたので、配列状況及び柱状体画像の取得条件が軸方向位置によって変化している場合にあっても、測定精度を損なうことなく、測定の高速化、効率化等を図ることができるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】燃料集合体の外観を撮影するための撮影装置の構成を示す図である。
【図２】燃料集合体５０を上部から下部に向かって撮影したときに得られる画像を示す図である。
【図３】燃料棒中心位置及びその中心間距離の測定手順を示したフローチャートである。
【図４】Ｌ＝ｆ（Ｎ）のグラフを示す図である。
【図５】連続曲線ｙ＝ｇ（ｘ）及び直線ｙ＝ａのグラフを示す図である。
【図６】長さＨ1の線分が連続曲線ｙ＝ｇ（ｘ）の山内に納まる所から第２次中心位置を求める様子を示した図である。
【図７】長さＨ2の線分が連続曲線ｙ＝ｇ（ｘ）の山内に納まる所から第３次中心位置を求める様子を示した図である。
【図８】長さＨn-1の線分が連続曲線ｙ＝ｇ（ｘ）の山内に納まる所から最終的な中心位置等を求める様子を示した図である。
【図９】燃料集合体の構造を示す図である。
【符号の説明】
３テレビカメラ
７基台
８撮像部移動台
１６Ｌ、１６Ｒモニタテレビ
１７Ｌ、１７Ｒビデオデッキ
５１燃料棒[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a columnar array measurement method for measuring the center positions and intervals of a plurality of columnar bodies based on images of the plurality of columnar bodies arranged at a predetermined interval.
[0002]
[Prior art]
In the case of a plurality of columnar bodies arranged at predetermined intervals defined in advance, it is necessary to measure the center position and interval of each columnar body when performing inspection of the actual arrangement state or the like. In such measurement, the center position or the like of the columnar body may not be directly measured, and the center position or the like may be obtained by performing a predetermined image analysis using an image obtained by photographing the appearance of the columnar body. Often done. For example, this is a case where the fuel rods of the fuel assembly constituting the nuclear reactor core are to be measured. However, the case where such image analysis must be performed is a case where direct measurement is impossible, so that the image of the columnar body is inevitably inferior, and image analysis is often difficult. .
[0003]
In the following, the measurement of the columnar array by conventional image analysis will be described as an example in which the fuel assembly is inspected. First, the fuel assembly to be inspected will be outlined. A fuel assembly is loaded into a nuclear reactor to constitute a nuclear reactor core, and its structure is as shown in FIG.
[0004]
As shown in FIG. 9, the fuel assembly 50 is configured by bundling a plurality of fuel rods 51. The fuel rods 51 are respectively inserted into the lattices 52a of the grid 52 formed by assembling metal thin plates in a square lattice shape, and thereby arranged in a square lattice shape. The grid 52 is disposed at a predetermined interval in the longitudinal direction of the fuel rod 51 and is fixed to a plurality of inserted guide tubes 53. The guide tube 53 is longer than the fuel rod 51, and an upper nozzle 54 and a lower nozzle 55 are fixed to the upper and lower ends, respectively.
[0005]
The fuel assemblies as described above are taken out from the reactor every year, and inspections such as fuel rod interval measurement are carried out for fuel behavior analysis, bowing (fuel rod bending) measures, and the like. This inspection is performed by photographing a fuel assembly in a pool filled with water with a television camera, recording it on a video tape, and analyzing the recorded image.
[0006]
Typical examples of conventional measurement methods based on such image analysis include a cursor method and a binarization method. Here, the cursor method displays an image of the fuel rod on the monitor, the inspector overlays the cursor on the monitor, aligns the cursor end with the fuel rod boundary, and calculates the fuel rod interval from the cursor length (number of pixels). The binarization method is a fuel rod boundary interval (pixel) obtained by comparing the brightness of a known fuel rod image that has been calibrated in advance and the brightness of each pixel of the horizontal line. This is a method of measuring the fuel rod interval from the number. As for the binarization method, the result of testing with an ideal simulated assembly image that can clearly identify the fuel rod boundary by binarization has been reported (Oct.1994 France Assembly Dimensinal Measurement Station Using Video Image Processing). by K. Kitagawa), according to this report, the measurement accuracy is ± 0.3 mm.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, when using the cursor method, an image with clear fuel rod boundaries is required. Also, when using the above binarization method, it is assumed that the brightness of the fuel rods in the pool is determined as known and the fuel rod boundaries are clearly separated by binarization. A clear image of the entire fuel assembly clearly photographed at a constant brightness is required.
[0008]
However, in fact, since the shooting is performed in the pool of the reactor building, in the obtained fuel assembly video image, the illumination is limited and the contrast becomes non-uniform. Shaking is caused by the fluctuation of the fuel, and fluctuation is caused by the heat of the cooling water due to the heat generated by the fuel assembly. In addition, the imaging lens and the imaging tube are deteriorated by radiation, and further, the discoloration and the flow mark cause unevenness on the surface of the fuel rod, which also deteriorates the resolution and contrast of the video image obtained.
[0009]
As a result, in the video image, only the part where each fuel rod is well lit is extremely bright and the other part is extremely dark (high contrast image), or only the part where the light is well lit. Is extremely bright and the overall image is dark (an image with a flat luminance). In addition, an image in which each fuel rod appears thicker than actual due to fluctuations (an image with a thick band-like bright line), or an image in which the brightness of the fuel rod portion is not constant due to surface unevenness (the belt-like bright line has various forms of unevenness). Image). As described above, in the actual fuel assembly inspection, since the shooting location of the inspection target is narrow and the shooting conditions are poor, the obtained image becomes considerably poor.
[0010]
For this reason, the conventional cursor method has a problem that the cursor set error increases due to the ambiguity of the fuel rod boundary, and the measurement error increases accordingly. In addition, the conventional binarization method has a problem that the outer diameter portion of the fuel rod cannot be reliably identified and accurate measurement is often impossible. In such a case, a method of determining the fuel rod boundary by differentiating the change of the pixel value is also conceivable. However, since the image is poor and an accurate change curve of the fuel rod boundary pixel value cannot be obtained, However, the fuel rod position cannot be accurately determined. In addition, the cursor method has a problem that the load on the inspector is large and the measurement takes a long time.
[0011]
Furthermore, all of the above conventional methods perform measurement based on the number of pixels between fuel rod boundaries, but in imaging under the adverse conditions as described above, the inspection target (fuel assembly), the reference scale, It is normal that images cannot be taken at the same time, and it is often difficult to keep the distance between the object to be examined and the TV camera constant. Therefore, in the obtained image, the reference scale and the imaging position are unknown, and it is not possible to know exactly how large one pixel is actually. For this reason, the above-described conventional method cannot obtain a resolution of 1 pixel or less, and must perform measurement by appropriately setting the size of one pixel as a basic unit in advance. As a result, the measurement error further increases.
[0012]
The present invention has been made in view of such circumstances, and even when only an inferior image is obtained when measuring the actual arrangement of the columnar bodies by image analysis, the center position of the columnar bodies and It is an object of the present invention to provide a columnar body array measuring method capable of accurately, precisely and rapidly measuring the interval.
[0013]
[Means for Solving the Problems]
According to the first aspect of the present invention, in the columnar body measuring method for measuring the state of arrangement of the plurality of columnar bodies using the plurality of columnar body images arranged at predetermined intervals, the columnar body images are used to measure the columnar body. A first stage of creating continuous data of brightness in the arrangement direction; a second stage of setting an initial position of the center of each columnar body in the continuous data; and the number of pixels between the initial positions of each columnar body And a third stage for calculating the average value thereof, and a fourth number for calculating the number of pixels per unit length in the columnar body image based on the calculated average value and the specification value of the distance between the centers of the columnar bodies. The number of pixels of the columnar body portion is calculated from the stage and the specification value of the number of pixels per unit length and the diameter of the columnar body, and the central position of each pixel section occupied by the columnar body portion in the continuous data is calculated The center position of the columnar body It is characterized by having a fifth step that.
[0014]
According to a second aspect of the present invention, in the columnar body array measuring method according to the first aspect, the sixth step of calculating the number of pixels between the center positions obtained in the fifth step and the average value thereof is provided. And the fourth, fifth and sixth steps are repeated until an appropriate center position is obtained.
[0015]
According to a third aspect of the present invention, in the columnar array measuring method according to the second aspect, the validity of the center position is determined based on the convergence state of the average values calculated sequentially.
[0016]
The invention according to claim 4Claim 2 or claim 3In the measuring method of the columnar body arrangement described in the specification,, Calculated in the sixth stageBased on the average value, a distance per unit pixel in the columnar body image is calculated, andIn the sixth stageIt is characterized in that the actual distance between the center of each columnar body is obtained by the number of pixels between the obtained center positions.
[0017]
The invention according to claim 5 is the method of measuring the columnar body arrangement according to claim 4, wherein the specification value of the diameter of the columnar bodies is subtracted from the actual distance between the centers of the columnar bodies to actually measure the columnar bodies. It is characterized by obtaining the distance.
[0018]
The invention according to claim 6 is the columnar array measurement method according to any one of claims 1 to 5, wherein the first stage uses a plurality of line images in the array direction in the columnar image, It is characterized in that the continuous data of the brightness is created by adding the pixel values at each array direction position.
[0019]
A seventh aspect of the present invention is the method of measuring a columnar body according to any one of the first to sixth aspects, wherein the axial direction is a small amount of displacement from the axial position of the columnar body that created the continuous data of the brightness. A seventh step of newly creating continuous data of brightness at a position, and in the fourth step, the number of pixels per unit length obtained using the continuous data of brightness The center position of each columnar body is obtained in the fifth stage as the number of pixels per unit length in the brightness continuous data newly created in the seventh stage.
[0020]
The invention according to claim 8 is the method of measuring the columnar body arrangement according to any one of claims 1 to 6, wherein the shaft is displaced little by little from the axial position of the columnar body that created the continuous data of the brightness. Continuous data of brightness at the directional position is created sequentially while obtaining the center position of each columnar body using the continuous data, and the number of pixels per unit length obtained using the successively created continuous data is After the stabilization, the stable number of pixels per unit length is set as the number of pixels per unit length in the continuous data created thereafter.
[0021]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. In the embodiment described below, the columnar body according to the present invention is used when the fuel rod center position and interval are measured from a video image of a fuel assembly whose imaging position cannot be read in order to acquire data for analyzing fuel behavior. This is an example in which the array measurement method is applied.
[0022]
First, a columnar body appearance image to be subjected to image analysis will be described. Here, an external image taken for inspection of a spent fuel assembly is taken as an object, and an image taken by an imaging apparatus having the configuration shown in FIG. 1 is used.
[0023]
In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a pool filled with water, and a spent fuel assembly 50 is immersed in the pool 1. Reference numeral 2 denotes a rotary suspension connected to the upper nozzle 54 and supporting the fuel assembly 50 in a suspended state, and rotates the fuel assembly 50 about the longitudinal axis 50y. Reference numeral 3 denotes a television camera, two of which are arranged in the direction perpendicular to the paper surface (not shown), and each captures images of the right half and the left half of the opposing surface of the fuel assembly 50 through the reflecting mirror 4 at the same time.
[0024]
Reference numeral 5 denotes a waterproof shielding case that houses the TV camera 3 and the reflecting mirror 4. Reference numeral 6 denotes an underwater illumination device for illuminating the fuel assembly 50, and is provided at a predetermined angle so as to illuminate a portion imaged by the television camera 3. Reference numeral 7 denotes a base on which an imaging unit including the waterproof shielding case 5 and the underwater illumination device 6 is fixed. Reference numeral 8 denotes an image pickup unit moving table that drives the base 7, whereby the image pickup unit is moved up and down so that photographing can be performed over the entire length of the fuel assembly 50.
[0025]
Reference numeral 9 denotes a cable for transmitting signals to and from the TV camera 3 and supplying power to the TV camera 3 and the underwater lighting device 6. Note that, when the image pickup unit moves up and down as described above, the cable 9 is drawn out or wound up by the drum 10 in accordance with the movement.
[0026]
Reference numeral 11 denotes a power supply device that supplies power to the television camera 3 and the underwater illumination device 6 through the cable 9. Reference numeral 12 denotes a control unit that finely adjusts the imaging direction and focal length of the television camera 3. Reference numeral 13 denotes an elevation position sensor that detects a position on the imaging unit moving base 8 such as the television camera 3, and outputs a signal corresponding to the detected position to the character generator 14. The character generator 14 generates a character string in a predetermined format representing the position of the television camera 3 or the like based on the signal received from the elevation position sensor 13, and sends a video signal for displaying the character string to the video signal synthesizer 15. Output.
[0027]
The video signal synthesizer 15 generates a composite image in which the imaging positions are overwritten on the fuel assembly images of the right half and the left half, based on the video signals received from the character generator 14 and the television camera 3, and the left half is synthesized. The image is supplied to the monitor television 16L and the video deck 17L, and the composite image of the right half is supplied to the monitor television 16R and the video deck 17R, respectively. As a result, the images of the left half and the right half of the fuel assembly 50 are recorded on the video tape by the video decks 17L and 17R while being displayed on the monitor televisions 16L and 16R. However, in these images, the imaging position information overwritten as described above is rarely clear enough to be automatically read out from each image.
[0028]
With the above-described configuration, the left and right TV cameras 3 are moved up and down from the bottom to the top or from the top to the bottom over the entire length of the fuel assembly 50, and the entire length of one surface of the fuel assembly 50 is photographed to monitor TVs 16L and 16R. Simultaneously with the display, an image is recorded on the video tape by the video decks 17L and 17R. At this time, the television camera 3 is temporarily stopped at each grid 52, the upper nozzle 54, and the lower nozzle 55 to observe each part. And between each grid 52 (position of a fuel rod), the television camera 3 is moved at a constant speed and an image is taken. Further, by rotating the fuel assembly 50 with the rotating suspension 7 and performing the same photographing as described above, images of each surface of the fuel assembly 50 can be taken.
[0029]
A part of the image thus obtained is shown in FIG. In this figure, the TV camera 3 is stopped from the top to the bottom at the positions of the grids 52, the upper nozzles 54 and the lower nozzles 55, and is moved at a constant speed at the positions of the other fuel rods 51, and the fuel assembly 50 is moved. The images obtained when images are taken from the top to the bottom are shown. Images (a) to (i) on the left side L and the right side R are sequentially displayed on the screens of the monitor televisions 16L and 16R (hereinafter referred to as the following). Such an image is appropriately selected from “display screen image”.
[0030]
As shown in the figure, the obtained image is rather inferior, but first, the upper nozzle 54 is shown on the display screen image (a) (both L and R; the same applies hereinafter). Then, a plurality of band-like bright lines corresponding to the fuel rods 51 are shown from below (display screen images (b) to (h)), and the lower nozzle 55 is shown below the lower ends of these band-like bright lines (( i) Display screen image). The display screen images (e), (g), and (i) are obtained by projecting the grid 52.
[0031]
Next, a method of measuring the center position and interval of the fuel rods by analyzing the above-described fuel assembly appearance image will be described with reference to FIG. FIG. 3 is a flowchart showing a procedure for measuring the center position and the distance between the centers. Note that the measurement method based on image analysis described below may be executed using appropriate calculation means and storage means, and means for execution is not particularly limited.
[0032]
First, in step S1, the integrated value of the brightness in the horizontal line image in the captured range (vertical direction) is graphed. In this process, first, a video tape for one surface of the fuel assembly is continuously reproduced at the same speed as the imaging speed, and a plurality of images in a preset range in the horizontal center of the image are displayed at a certain timing from the reproduced display screen image. Capture the horizontal line image. Then, the pixel value (brightness) at each horizontal position of the captured horizontal line image is added to create one-dimensional array image information data. The pre-set range of the image information data created in this way (location where the fuel assembly is reflected, etc.) is added, and the sum L of the added image information data is taken as “brightness integral value L”, and the display screen image is captured. Is plotted on the graph as “screen number N”. A graph of the plot data L = f (N) obtained as a result is shown in FIG. 4 (hereinafter, this graph is referred to as “graph 1”).
[0033]
In the graph 1, the vertical axis represents the screen number N and the horizontal axis represents the brightness integral value L. Here, the video image is a picture taken by moving the TV camera 3 from the top to the bottom, paused at each grid 52, and moved at a constant speed in other cases, and the brightness integrated value L is constant every fixed time. Is an addition value of pixel values in a horizontal line image taken out from a fixed position (center portion) of the display screen image. Accordingly, N on the vertical axis corresponds to the screen number corresponding to the time axis at the time of imaging, that is, the vertical position of the shooting range accompanying the movement of the TV camera 3, and L on the horizontal axis represents the display screen of the screen number N. It corresponds to the brightness integral value at a fixed position in the image, that is, the brightness integral value at each position in the vertical direction of the photographing range (described later).
[0034]
The display screen image is usually distorted, and the distortion is smallest at the center of the image and increases toward the edge. For this reason, in the process of step S1, the influence of distortion is reduced to a minimum by acquiring the brightness integral value from the center of each display screen image.
[0035]
Next, from the plot data L = f (N), the portion where the fuel rods in the display screen image are photographed and the fuel rod center position and interval are measured is determined (step S2 in FIG. 3). In this process, first, the position where the television camera 3 is stopped in the portion of the grid 52 is assigned to the portion where the brightness integral value L is stable, and the number of the grids 52 of the fuel assembly 50 and each grid are determined. Based on the fact that the TV camera 3 is shooting while moving at a constant speed between 52, it is confirmed whether or not the area is appropriate.
[0036]
After determining the position of each grid 52 in the plot data L = f (N) in this way, the upper end position and the lower end position of each grid 52 are matched with the positions where the brightness integrated value L changes greatly. Then, the range from the lower end of each grid to the upper end of the next grid is used as the fuel rod center position and interval measurement range, and each screen number N corresponds to each position in the vertical direction of the fuel assembly 50. Thus, the fuel rod portion to be measured (see the portion R in the graph 1) and the grid portion (the image when the TV camera 3 is stopped and the image passing through the grid portion. See the portion G in the graph 1). ) And a table for converting the screen number N from time to vertical position is created.
[0037]
As described above, the measurement range is determined, and the image information data of the one-dimensional array acquired from the display screen image in the measurement range is sequentially fetched as first, second,. Here, with respect to each image information data, the position corresponding to the vertical position of the fuel assembly 50 can be known from the screen number of the display screen image and the table.
[0038]
Each image information data may be created from one horizontal line image, but in the present embodiment, it is created by adding pixel values at each pixel position of a plurality of horizontal line images as described above. It is supposed to be. This is to apply to a video image actually captured and to perform measurement in units of sub-pixels more accurately. By adding a plurality of pixel values, the surface unevenness of the fuel rod 51 and noise in the image can be obtained. The ratio is averaged and reduced to improve the resolution of the analysis data.
[0039]
Based on the image information data thus captured, a graph of the pixel position x and the added value y (hereinafter referred to as “brightness added value y”) of the brightness (pixel value) at the pixel position x of the plurality of horizontal line images. It is created (step S3 in FIG. 3). In this process, first, the relationship between x and y is represented by a continuous curve y = g (x) (continuous data) from the pixel position x and the brightness addition value y in the first image information data by spline interpolation or the like. Is plotted and displayed in a graph. A graph of a part of the continuous curve y = g (x) obtained in this way is shown in FIG. 5 (hereinafter, this graph is referred to as “graph 2”).
[0040]
In the graph 2, the horizontal axis indicates the pixel position x, and the vertical axis indicates the brightness addition value y. Here, the basic length unit on the horizontal axis indicating the pixel position x is the number of pixels. The black point in the graph 2 is the plotted point (x, y), and the curve connecting them is a part of the continuous curve y = g (x). Further, the peak of the continuous curve y = g (x) appearing at the center of the graph 2 is the above-described band-like bright line portion, which corresponds to one fuel rod.
[0041]
Subsequently, the peak and valley of the first image information data are searched, the brightness addition value a at the temporary fuel rod boundary is set in consideration of regular reflection at the fuel rod, etc., and a straight line parallel to the x axis y = a is drawn on the continuous curve y = g (x) (see FIG. 5). Then, the center position in the x-axis direction of each line segment of y = a cut at each mountain of the continuous curve y = g (x)
A1₁, A1₂, ..., A1_j, ..., A1_m
Is the primary center position of each fuel rod (step S4 in FIG. 3). Where A1_jThe subscript ‘1’ indicates the first ‘1’ center position (the center position of the fuel rod obtained in the first time), and the subscript ‘1’._j'Indicates a fuel rod number. In the following, since the center position and the like are sequentially calibrated, a counter for the center position and the like that is sequentially obtained is represented by ‘i’ (currently i = 1).
[0042]
The value of “a” in the straight line y = a is determined according to the measurement conditions, the form of the continuous curve y = g (x), etc., but the continuous curve y = g (x) is shown in the graph 2. For example, a value of about 1/3 between the maximum and minimum values of y = g (x) may be used. Basically, it is sufficient that the value is detected so that each fuel rod corresponds to one, and when a regular reflection or the like is occurring at the fuel rod, the fuel rod is not correctly divided into two. Let a be a stable value lower than the brightness addition value of the reflection portion.
[0043]
Next, the process proceeds to step S5, and the distance between the center positions of the fuel rods determined in step S4 (hereinafter simply referred to as "center distance") B1₁, B1₂... B1_j... B1_m _-1The
B1₁= A1₂-A1₁
B1₂= A1_Three-A1₂
:
B1_j= A1_{j + 1}-A1_j
:
B1_m-1= A1_m-A1_m-1
The average value of the distance between the centers B1_xIs calculated. Since the basic length unit of the x axis at y = g (x) is the number of pixels, the unit of distance here is also the number of pixels. Here, the intersection of the continuous curve and the straight line is obtained, and the center position interval between the intersections is set as the center-to-center distance. Therefore, the number of pixels of the center-to-center distance is not an integer value, but is represented by a real value. It is obtained in pixels (real number of pixels).
[0044]
In order to increase the accuracy and reduce the error, not only the distance between the centers of adjacent fuel rods as described above, but also the distance between the center of the fuel rods adjacent to two, three,... These average values may be combined or independently used together. These are selected in consideration of the actual condition of the measurement object so that the center-to-center distance with the smallest error can be calculated from the most realistic place.
[0045]
Next, in step S6, it is determined whether or not the count value of the counter i is greater than one. Since i = 1 at this time, the determination result here is “NO”, and the routine proceeds to step S7. In this step S6, the second and subsequent center distance average values Bi._x(I ≧ 2) is a step for proceeding to a process (described later) for checking the convergence state of the value, and the first average value B1_xAt the present stage after the calculation, the process proceeds to step S7 without performing any processing.
[0046]
In step S7, the average value B1_xUsing the actual number of pixels and the standard value B (mm) of the fuel rod center distance expressed in length units, the number of pixels G1 per unit length is
G1 = B1_x/ B (Real pixel count / mm)
And the process proceeds to step S8.
[0047]
In step S8, the fuel rod in the graph of the continuous curve y = g (x) using the number of pixels G1 per unit length and the specification value J (mm) of the diameter of the fuel rod expressed in the normal length unit. The diameter length H1
H1 = G1 x J (real number of pixels)
Calculate as Then, the line segment parallel to the x-axis having the length H1 is translated within each mountain in the graph of the continuous curve y = g (x), and the center position of each line segment where each line segment fits within each mountain is determined as the second position. Next center position
A2₁, A2₂, ..., A2_j, ..., A2_m
(See FIG. 6). Since this process is performed by a well-known geometric calculation process, a detailed description of the process contents is omitted.
[0048]
When the process in step S8 ends, the counter i is incremented by 1 (step S9), and the process returns to step S5. Then, the secondary center position A2 obtained in step S8.₁, A2₂, ..., A2_j, ..., A2_mIn the same manner as described above, the second center-to-center distance B2₁, B2₂... B2_j... B2_m-1And find their average value B2_xIs calculated and the process proceeds to step S6.
[0049]
At this time, since i = 2, the determination result in step S6 is "YES", and the process proceeds to step S10. And the average value B1 of the distance between the primary and secondary centers_x, B2_xDifference D = B2_x-B1_xIt is determined whether or not the difference D is equal to or less than a certain value d. Here, the constant value d serves as a reference for determining whether or not the difference D has converged, that is, whether the average value of the center-to-center distance has converged to a constant value, and is ideally zero. However, since it is often difficult to converge until D = 0 in practice, a value close to 0 (a value smaller than the difference in required accuracy) may be used.
[0050]
In step S10, if D> d, the determination result is “NO”, the process proceeds again to steps S7 and S8, and the average value B2 is the same as described above._xWhen the number of pixels G2 per unit length is calculated from the specification value B and the length H2 of the fuel rod diameter is calculated, the line segment of the length H2 fits within each mountain of y = g (x) 3rd center position A3₁, A3₂, ..., A3_j, ..., A3_mIs obtained (see FIG. 7). Then, after incrementing i in step S9, the process returns to step S5 and the third center-to-center distance B3.₁, B3₂... B3_j... B3_m-1And find their average value B3_xIs calculated, and the process proceeds again to steps S6 and S10 to check the convergence state of the difference D.
[0051]
Similarly, as long as D> d, steps S7, S8, S9 and S5 are repeated. In this way, while determining the appropriateness of the obtained center position, the fourth, fifth,... Center positions, the center-to-center distance, and the average value thereof are sequentially obtained.
[0052]
If i ≦ n (see FIG. 8) and D ≦ d, the determination result in step S10 is “YES”, and the process proceeds to step S11. And each center position An at this time₁, An₂, ..., An_j, ..., An_m, Center distance Bn₁, Bn₂..., Bn_j... Bn_m-1, Average value Bn_xAre the average values of the center position, center distance, and center distance of each fuel rod.
[0053]
Here, the distance between the centers of the fuel rods obtained as described above is represented by the number of real pixels. Therefore, the length K per unit pixel is set to
K = B / Bn_x (Mm / 1 pixel)
The actual distance between each fuel rod center Cn₁, Cn₂..., Cn_j..., Cn_m-1(Mm)
Cn_j= Bn_j× K (mm)
Calculate as If the center position of each fuel rod needs to be expressed in terms of actual distance coordinates, An_jWhat is necessary is just to calculate as xK (mm).
[0054]
Further, assuming that the diameter of each fuel rod is equal to the specification value J (mm), the boundary of each fuel 51 is determined, and each fuel rod interval En is determined.₁, En₂... En_j... En_m-1(Mm)
En_j= Cn_j-J (mm)
Calculate as In this manner, the actual center position, center-to-center distance, and fuel rod interval of each fuel rod are obtained from the first image information data, and the process proceeds to step S12.
[0055]
In step S12, it is determined whether there is second image information data to be analyzed next. If there is this, the process proceeds to step S13. Then, from the pixel position x and the brightness addition value y in the image information data, the relationship between x and y is represented by a continuous curve y = g (x) (continuous data) by spline interpolation or the like as described above. The counter i is set to 0, and the initial value G0 of the number of pixels per unit length is set to the value Gn finally obtained when the first image information data is analyzed, and the process returns to step S8. .
[0056]
In step S8, the primary center position A1 is set in the same manner as described above based on the initial value G0 set as described above and the corresponding fuel rod diameter length H0 (= Hn finally obtained last time).₁, A1₂, ..., A1_j, ..., A1_mAsk for. Next, after i is incremented in step S9, the process returns to step S5 and the primary center distance B1.₁, B1₂... B1_j... B1_m-1And find their average value B1_xIs calculated and the process proceeds to step S6.
[0057]
Now, the analysis of the second image information data has just started, and i = 1. Accordingly, at this time, the process proceeds from step S6 to S7, S8, S9, and S5, and the secondary center position, the secondary center distance, and the like are obtained. Thereafter, the determination result in step S6 is “YES”, the determination in step S10 is performed, and the processing in steps S7, S8, S9, and S5 is repeated as long as D> d as described above.
[0058]
In this way, the process for the second image information data is performed, and when D ≦ d, the process proceeds from step S10 to step S11. In the same manner as described above, the actual center position, distance between centers, Find the fuel rod spacing. Next, in step S12, the presence / absence of image information data to be analyzed next is determined again. As long as this is present, a continuous curve y = g (x) (continuous data) is again obtained from the image information data, The initial value of the number of pixels per unit is set (step S13), the process returns to step S8, and the same processing as described above is performed. When the analysis of all the image information data is completed, the determination result in step S12 is “YES”, and the processing in FIG.
[0059]
In the present embodiment, as described above, for the second and subsequent image information data, processing is started using the number of pixels per unit length obtained by the previous processing of the image information data. It is said. This is image information data in which the first, second,... And subsequent image information data correspond to positions where the vertical positions of the fuel assemblies 50 are slightly different, and the video whose imaging conditions have not changed significantly. Since the video image is obtained by moving the TV camera 3 in a direction substantially matching the axial direction of the fuel rod 51, the subsequent image information data sequentially corresponds to the vertical position. It uses the fact that the center position at is close. By adopting such a processing form, it is possible to reduce the amount of calculation required for convergence to an appropriate center position, further speeding up the processing, increasing the efficiency of measurement, and the like.
[0060]
However, in the case of using the method according to such a form, there is a precondition as described above for the image information data. Therefore, if this precondition is not satisfied, the processing performed for the first image information data is similarly performed for the second, third,... Image information data. When the value of the number of pixels becomes stable, it is desirable to shift to a processing mode in which the above-described initial value setting (step S13 in FIG. 3) is performed.
[0061]
In the above embodiment, if the value of the number of pixels Gi per unit length is stable enough not to affect the measurement accuracy in the sequential processing of the image information data, the processing in step S10 in FIG. May be omitted, and the processing may be shifted to a processing mode for immediately obtaining the center position and the like. In this way, it is possible to further increase the speed while ensuring the required measurement accuracy.
[0062]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, in the columnar array measurement method for measuring the array state of a plurality of columnar bodies by image analysis, the average value of the number of pixels between the center of each columnar body and the specification value of the center-to-center distance, To calculate the number of pixels per unit length in the columnar image, calculate the number of pixels of the columnar body part from the number of pixels per unit length and the specification value of the diameter of the columnar body, and the columnar body part Since the center position of each pixel section in the continuous data of brightness is set as the center position of each columnar body, the number of pixels per unit length corrected for variations in the number of pixels between the centers is calculated as a real value. In addition, the center position is calibrated so that the diameter of the columnar body approaches the specification value. As a result, even if only a poor image can be obtained and the reference scale cannot be photographed at the same time, the center position of the columnar body can be measured accurately and precisely. In addition, since the measuring method of the columnar body arrangement according to the present invention can be easily executed using an appropriate arithmetic unit, a storage unit, etc., the center position of the columnar body can be quickly measured, The burden on the inspector is also reduced.
[0063]
According to the second aspect of the present invention, since the process is repeated until an appropriate center position is obtained, an effect is obtained that a measurement result as close as possible to the actual center position of the columnar body can be obtained. In the invention according to claim 3, since the determination of the validity of the center position is determined based on the convergence state of the average value of the inter-center pixel numbers sequentially calculated, It is possible to perform processing based on judgment that accurately captures fluctuations.
[0064]
According to the fourth aspect of the present invention, the distance per unit pixel is calculated based on the specification value of the center-to-center distance and the average value, and between this and the center position obtained accurately and precisely as described above. Since the actual distance between the columnar body centers is obtained based on the number of pixels, an accurate distance between the columnar body centers can be measured with a resolution of 1 pixel or less. In addition, according to the fifth aspect of the present invention, the distance between the columnar bodies based on the accurate distance between the columnar body centers can be obtained.
[0065]
According to the sixth aspect of the present invention, since brightness continuous data is created using a plurality of line images in a columnar image, contrast variations and noise in the columnar image, and the columnar surface It is possible to obtain brightness continuous data from which the unevenness and the like are averaged and their influence is removed. Thereby, the effect that measurement accuracy further improves is acquired.
[0066]
According to the seventh aspect of the present invention, the number of pixels per unit length obtained in the previous measurement is the position of the alignment at a position slightly displaced in the columnar body axis direction from the position where the previous alignment condition was measured. In the case where the array status and the acquisition condition of the columnar body image do not change so much at the position displaced by a small amount in the axial direction, it is possible to further measure while maintaining sufficient measurement accuracy. It is possible to increase speed and efficiency.
[0067]
On the other hand, according to the eighth aspect of the invention, after the number of pixels per unit length obtained by using sequentially created continuous data is stabilized, the stable number of pixels per unit length is used. Therefore, even when the arrangement state and the acquisition condition of the columnar body image change depending on the axial position, the effect of being able to increase the measurement speed and efficiency without impairing the measurement accuracy is obtained. It is done.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of an imaging device for imaging the appearance of a fuel assembly.
FIG. 2 is a diagram showing an image obtained when a fuel assembly 50 is photographed from the upper part toward the lower part.
FIG. 3 is a flowchart showing a procedure for measuring a fuel rod center position and a distance between the centers.
FIG. 4 is a diagram showing a graph of L = f (N).
FIG. 5 is a graph showing a continuous curve y = g (x) and a straight line y = a.
FIG. 6 is a diagram showing a state in which a secondary center position is obtained from a place where a line segment having a length H1 falls within a mountain of a continuous curve y = g (x).
FIG. 7 is a diagram illustrating a state in which a third center position is obtained from a place where a line segment having a length of H2 falls within a mountain of a continuous curve y = g (x).
FIG. 8 is a diagram showing how a final center position and the like are obtained from a place where a line segment having a length of Hn−1 falls within a mountain of a continuous curve y = g (x).
FIG. 9 is a view showing the structure of a fuel assembly.
[Explanation of symbols]
3 TV camera
7 base
8 Imaging unit moving table
16L, 16R Monitor TV
17L, 17R VCR
51 Fuel rod

Claims

In the columnar body measurement method for measuring the arrangement state of the plurality of columnar bodies by a plurality of columnar body images arranged at a predetermined interval,
A first step of creating continuous data of brightness in the arrangement direction of the columnar bodies by the columnar body image;
In the continuous data, a second step of setting an initial position of each columnar body center, a third step of calculating the number of pixels between the initial positions of each columnar body and an average value thereof,
A fourth step of calculating the number of pixels per unit length in the columnar body image based on the calculated average value and the specification value of the center-to-center distance of the columnar body;
Based on the number of pixels per unit length and the specification value of the diameter of the columnar body, the number of pixels of the columnar body part is calculated, and the center position of each pixel section occupied by the columnar body part in the continuous data is calculated for each columnar body. And a columnar body array measuring method comprising: a fifth stage having a center position.

In the measuring method of columnar object arrangement according to claim 1,
A sixth step of calculating the number of pixels between the center positions determined in the fifth step and an average value thereof;
The method for measuring a columnar body arrangement, wherein the fourth, fifth, and sixth steps are repeated until an appropriate center position is obtained.

In the measuring method of the columnar body arrangement according to claim 2,
A method for measuring a columnar body arrangement, wherein the validity of a center position is determined based on a convergence state of the average values calculated sequentially.

In the measuring method of the columnar body arrangement according to claim 2 or claim 3 ,
A distance per unit pixel in the columnar body image is calculated from the specification value of the center-to-center distance of the columnar body and the average value calculated in the sixth stage, and is obtained in the sixth stage. A method for measuring a columnar body arrangement, characterized in that an actual distance between each columnar body center is obtained from the number of pixels between the respective center positions.

In the measuring method of the columnar body arrangement according to claim 4,
A method for measuring a columnar body arrangement, wherein the actual distance between the columnar bodies is obtained by subtracting the specification value of the diameter of the columnar bodies from the actual distance between the centers of the columnar bodies.

In the measuring method of the columnar body arrangement according to any one of claims 1 to 5,
The first step uses the plurality of line images in the arrangement direction in the columnar image, and adds the pixel values at the respective arrangement direction positions to create the continuous data of the brightness, Measuring method.

In the measuring method of the columnar body arrangement according to any one of claims 1 to 6,
A seventh step of newly creating continuous data of brightness at an axial position slightly displaced from the axial position of the columnar body that created the continuous data of brightness;
In the fourth stage, the number of pixels per unit length obtained by using the continuous brightness data is calculated as the number of pixels per unit length in the continuous brightness data newly created in the seventh stage. A method for measuring a columnar body arrangement, wherein the center position of each columnar body is obtained in the fifth stage as the number of pixels.

In the measuring method of the columnar body arrangement according to any one of claims 1 to 6,
Continuous data of brightness at the axial position displaced little by little from the axial position of the columnar body that created the continuous data of brightness was sequentially created while obtaining the center position of each columnar body using the continuous data. After the number of pixels per unit length obtained by using sequentially generated continuous data is stabilized, the number of pixels per unit length is determined per unit length in the subsequently generated continuous data. A method for measuring a columnar body arrangement, characterized in that the number of pixels is the same.