JP7528008B2 - IMAGE EVALUATION SYSTEM AND IMAGE EVALUATION METHOD - Google Patents
IMAGE EVALUATION SYSTEM AND IMAGE EVALUATION METHOD Download PDFInfo
- Publication number
- JP7528008B2 JP7528008B2 JP2021042789A JP2021042789A JP7528008B2 JP 7528008 B2 JP7528008 B2 JP 7528008B2 JP 2021042789 A JP2021042789 A JP 2021042789A JP 2021042789 A JP2021042789 A JP 2021042789A JP 7528008 B2 JP7528008 B2 JP 7528008B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- image
- unit
- detection target
- learning
- determination
- 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
Landscapes
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
- Image Analysis (AREA)
Description
本発明の実施形態は、画像評価技術に関する。 An embodiment of the present invention relates to image evaluation technology.
従来、超音波検査技術は、構造物の検査を行うものとして広く使われている。検査員は、超音波検査によって得られる断面画像からその構造物の内部の欠陥の有無を検出し、その位置と深さの測定を行う。欠陥の深さを測定する方法の1つに端部エコー法がある。この端部エコー法とは、欠陥の上端部または下端部からのエコーのビーム路程と屈折角から欠陥の深さを測定する方法である。検査員は、自らの専門知識と経験に基づいて判定を行っているが、検査員の技量によって評価結果にばらつきが生じる場合がある。そこで、超音波検査において、信号処理または人工知能(AI:Artificial Intelligence)などを用いて自動評価する技術が開発されつつある。 Conventionally, ultrasonic inspection technology has been widely used to inspect structures. Inspectors detect the presence or absence of defects inside the structure from cross-sectional images obtained by ultrasonic inspection, and measure their location and depth. One method for measuring the depth of a defect is the tip echo method. This tip echo method measures the depth of a defect from the beam path and refraction angle of the echo from the upper or lower end of the defect. Inspectors make their judgments based on their own specialized knowledge and experience, but evaluation results may vary depending on the skill of the inspector. Therefore, technology is being developed for automatic evaluation in ultrasonic inspection using signal processing or artificial intelligence (AI).
第1の例として、超音波画像を機械学習の入力として用い、欠陥を検出する技術が知られている。この技術は、超音波画像に欠陥が含まれるか否かを判定するものであり、画像中の欠陥の位置と大きさは特定できない。 As a first example, a technique is known that uses ultrasound images as input for machine learning to detect defects. This technique determines whether an ultrasound image contains a defect, but it cannot identify the location and size of the defect in the image.
第2の例として、超音波の応答波形から探傷画像を生成し、パターン認識アルゴリズムを用いて、この探傷画像を正常パターン画像と比較する技術が知られている。この技術では、正常パターン画像と異なる探傷画像であった場合、その探傷画像中の形状エコーと欠陥エコーを判定することで、欠陥の位置を検出できる。この技術では、探傷画像に基づいて個々のエコーを含む画像を切り出す作業が必要である。しかし、仮にノイズの強度が大きく、欠陥エコーが不明瞭な画像である場合、または形状エコーと欠陥エコーが重なり合っている場合には、切出し作業が困難になる可能性があり、欠陥を見逃すおそれがある。また、切り出したエコーを、形状エコーと欠陥エコーに分類し、教師データを作成している。しかし、欠陥エコーか形状エコーかの判定は、常に表示されているか否かで判定しており、溶接部の組織または内在物由来のエコーなども欠陥エコーと判定されるおそれがある。 As a second example, a technique is known in which a flaw detection image is generated from an ultrasonic response waveform, and this flaw detection image is compared with a normal pattern image using a pattern recognition algorithm. With this technique, if a flaw detection image differs from a normal pattern image, the position of the defect can be detected by determining the shape echo and defect echo in the flaw detection image. With this technique, it is necessary to extract an image containing individual echoes based on the flaw detection image. However, if the image has a high noise intensity and the defect echo is unclear, or if the shape echo and the defect echo overlap, the extraction work may be difficult and there is a risk of overlooking the defect. In addition, the extracted echoes are classified into shape echo and defect echo, and training data is created. However, the determination of whether an echo is a defect echo or a shape echo is always made based on whether it is displayed or not, and there is a risk that echoes originating from the structure of the weld or inclusions may also be determined to be defect echoes.
近年、自動運転技術または医療分野などを中心に、物体認識のAIを用いて画像中の物体を検出する試みがなされている。物体認識の中でもよく知られた技術としてセグメンテーションがある。セグメンテーションとは、画像に対してピクセルレベルでクラス分類を行う機械学習アルゴリズムであり、ピクセルレベルで物体を検出することができる。このセグメンテーションの学習モデル構築には、教師あり学習が用いられる。例えば、ピクセル単位で物体毎に色付けされた教師ラベルを使って学習を行う。セグメンテーションを超音波画像の欠陥検出に適用する場合、カメラ画像に適用する場合と比べると教師ラベルの作成に労力とコストがかかる。カメラ画像と超音波画像を比較した場合、カメラ画像は、物体と背景との境界が明瞭に分かるものが多い。一方、超音波画像は、物体からの超音波エコーの他に溶接金属から発生する散乱波のようなノイズエコーも含まれる。そのため、超音波画像は、一般的なカメラ画像と比較して、物体とそれ以外の境界が不明瞭なものが多い。つまり、超音波画像では、ピクセル単位で物体を区別する作業が非常に困難である。 In recent years, attempts have been made to detect objects in images using AI for object recognition, mainly in the fields of autonomous driving technology and medicine. One well-known object recognition technique is segmentation. Segmentation is a machine learning algorithm that performs class classification on images at the pixel level, and can detect objects at the pixel level. Supervised learning is used to build a learning model for this segmentation. For example, learning is performed using teacher labels that are colored for each object on a pixel-by-pixel basis. When applying segmentation to defect detection in ultrasound images, it takes more effort and cost to create teacher labels than when applying it to camera images. When comparing camera images and ultrasound images, camera images often have a clear boundary between the object and the background. On the other hand, ultrasound images contain noise echoes such as scattered waves generated from weld metal in addition to ultrasonic echoes from objects. Therefore, ultrasound images often have unclear boundaries between objects and other things compared to general camera images. In other words, it is very difficult to distinguish objects on a pixel-by-pixel basis in ultrasound images.
超音波画像のセグメンテーションにおいて、教師ラベルの作成を自動化させるために、いくつかの方法が提案されている。例えば、閾値を設定し、検出対象のエコーとそれ以外とを分離する方法がある。しかし、この方法では、ノイズ強度が大きく、欠陥エコーが不明瞭な画像であった場合、または形状エコーと欠陥エコーが重なり合っている場合には、閾値での分離が困難となる。また、常に表示されているか否かで欠陥エコーかノイズエコーかを分離する方法がある。しかし、この方法では、溶接部の組織または内在物由来のエコーなども欠陥エコーとして分類されるおそれがある。 Several methods have been proposed to automate the creation of teacher labels in the segmentation of ultrasound images. For example, there is a method in which a threshold is set to separate echoes to be detected from others. However, with this method, separation using a threshold becomes difficult when the noise intensity is high and the defect echo is unclear in the image, or when shape echoes and defect echoes overlap. There is also a method that separates defect echoes from noise echoes based on whether they are always displayed. However, with this method, there is a risk that echoes originating from the structure or inclusions of the weld will also be classified as defect echoes.
本発明が解決しようとする課題は、画像評価において対象物に含まれる検出対象の位置を検出する精度を向上させることができる画像評価技術を提供することである。 The problem that the present invention aims to solve is to provide an image evaluation technique that can improve the accuracy of detecting the position of a detection target contained in an object during image evaluation.
本発明の実施形態に係る画像評価システムは、対象物に含まれる検出対象の探傷を行う探傷装置により得られる画像またはこれを模して生成される画像の少なくとも一方であり、機械学習に用いられる複数の学習用画像を取得する学習用画像取得部と、それぞれの前記学習用画像に存在する前記検出対象の特定の領域を示す特定共通領域を前記検出対象の位置として設定した教師ラベルを生成する教師ラベル生成部と、前記学習用画像とそれぞれの前記学習用画像に対応する前記教師ラベルとを用いて、前記検出対象が存在するか否かを判定可能な判定値を、画像中の位置を示す単位ごとに算出可能な判定モデルを生成する判定モデル生成部と、前記探傷装置により得られる画像であり、判定に用いられる少なくとも1つの判定用画像を取得する判定用画像取得部と、前記判定モデルを用いて、前記判定用画像中の位置を示す前記単位ごとに前記判定値を算出する判定部と、を備え、前記単位は、画素であり、前記機械学習は、セグメンテーションに関するものであり、前記特定共通領域は、前記検出対象の端部であり、前記教師ラベル生成部は、前記検出対象の端部のみをラベル付けした前記教師ラベルを生成し、前記教師ラベルは、前記学習用画像と同一の画素数を有する画像であって、前記特定共通領域を示す画素値とそれ以外を示す画素値とで構成される二値画像である。 The image evaluation system according to an embodiment of the present invention is at least one of an image obtained by a flaw detection device that detects flaws in a detection target contained in an object and an image generated by simulating the image, and includes a learning image acquisition unit that acquires a plurality of learning images used for machine learning, a teacher label generation unit that generates teacher labels that set specific common areas indicating specific areas of the detection target present in each of the learning images as the position of the detection target, and a judgment model generation unit that generates a judgment model that can calculate a judgment value that can determine whether or not the detection target exists for each unit indicating a position in an image, using the learning images and the teacher labels corresponding to each of the learning images. and an image obtained by the flaw detection device, the image being equipped with a judgment image acquisition unit that acquires at least one judgment image to be used for judgment, and a judgment unit that uses the judgment model to calculate the judgment value for each unit that indicates a position in the judgment image , wherein the unit is a pixel, the machine learning relates to segmentation, the specific common area is an edge of the detection object, the teacher label generation unit generates the teacher label that labels only the edge of the detection object, and the teacher label is an image having the same number of pixels as the learning image and is a binary image composed of pixel values that indicate the specific common area and pixel values that indicate the rest .
本発明の実施形態により、画像評価において対象物に含まれる検出対象の位置を検出する精度を向上させることができる画像評価技術が提供される。 Embodiments of the present invention provide an image evaluation technique that can improve the accuracy of detecting the position of a detection target included in an object during image evaluation.
以下、図面を参照しながら、画像評価システムおよび画像評価方法の実施形態について詳細に説明する。 Below, we will explain in detail the embodiments of the image evaluation system and image evaluation method with reference to the drawings.
本実施形態では、一般的にフェーズドアレイ超音波探傷試験と呼ばれる超音波探傷方法を用いる形態を例示する。その中でも、一定方向に超音波ビームを形成しながら駆動させる超音波素子を電子走査させていくリニア画像法、駆動させる超音波素子を固定または電子走査しながら超音波ビームを形成する角度を扇状に変化させるセクタ画像法、任意の座標領域に網羅的に焦点を設けてビームを集束させるTotal Focusing Method(TFM)、または開口合成法などの超音波を用いた映像化方法を用いることができる。なお、単一プローブを用いて機械的に走査する超音波探傷方法を用いても良い。以下の説明では、代表的なリニア画像法について例示する。 In this embodiment, an ultrasonic inspection method generally called a phased array ultrasonic inspection is used as an example. Among them, a linear imaging method in which an ultrasonic element is electronically scanned while forming an ultrasonic beam in a certain direction, a sector imaging method in which an angle at which an ultrasonic beam is formed is changed in a fan shape while a driven ultrasonic element is fixed or electronically scanned , a total focusing method (TFM) in which a beam is focused by comprehensively setting a focus in an arbitrary coordinate region, or an aperture synthesis method can be used as an imaging method using ultrasonic waves. Note that an ultrasonic inspection method in which mechanical scanning is performed using a single probe may also be used. In the following description, a typical linear imaging method is exemplified.
図1の符号1は、本実施形態の画像評価システムである。この画像評価システム1は、検査の対象となる対象物Tの欠陥(検出対象K)の有無を評価するものである。本実施形態では、所定の超音波探傷方法により取得した画像を、人工知能(AI)を備えるコンピュータを用いて自動的に解析し、対象物Tの欠陥の有無を評価する。この欠陥の有無を評価することで、対象物Tの健全性診断などに活用できる。
なお、本実施形態において、解析の対象となる画像は、静止画または動画のいずれでも良い。以下の説明では、超音波検査で取得した静止画の画像を例示する。 In this embodiment, the image to be analyzed may be either a still image or a video. In the following explanation, a still image acquired by ultrasound examination is used as an example.
画像評価システム1は、超音波探傷器10と超音波探傷装置20と超音波画像処理装置30と超音波画像評価装置100とを備える。
The
超音波探傷装置20と超音波画像処理装置30と超音波画像評価装置100は、CPU、ROM、RAM、HDDなどのハードウェア資源を有し、CPUが各種プログラムを実行することで、ソフトウェアによる情報処理がハードウェア資源を用いて実現されるコンピュータで構成される。さらに、本実施形態の画像評価方法は、各種プログラムをコンピュータに実行させることで実現される。
The ultrasonic
画像評価システム1の各構成は、必ずしも複数のコンピュータに設ける必要はない。例えば、画像評価システム1の各構成を1つのコンピュータに設けても良い。
The components of the
図2に示すように、超音波探傷器10は、検査対象となる対象物Tに超音波Uを発し、検出対象Kで反射した反射波を検出する。なお、以下の説明では、反射波をエコー(出現像)と称する場合がある。この超音波探傷器10は、超音波Uを発する複数の超音波素子11Aが配列された探触子11を備える。
As shown in FIG. 2, the
対象物Tとしては、金属材料で構成された部材を例示する。特に、溶接部に生じた検出対象Kを画像評価システム1により評価する。なお、金属材料以外の材料、例えば、鉄筋コンクリート、モルタル、繊維強化プラスチックなどの複合材料を対象物Tとしても良い。このような対象物Tの内部または表面に生じた検出対象Kを、画像評価システム1により評価する。
An example of the object T is a component made of a metal material. In particular, the detection object K occurring at the weld is evaluated by the
検出対象Kは、画像評価システム1のユーザが任意に定めることができる。検出対象K(欠陥)としては、対象物Tの内部または表面に生じた亀裂、疵、空洞、丸穴、剥離、減肉、介在物などを任意に定めることができる。
The detection target K can be arbitrarily determined by the user of the
本実施形態の超音波探傷器10は、超音波探傷装置20により電圧が印加されて制御される。超音波探傷器10としては、一定方向に超音波Uのビームを形成しながら、駆動対象の超音波素子11Aを電子走査するフェーズドアレイ超音波探傷方式を例示している。なお、本実施形態は、他の方式に適用できる。例えば、セクタ画像法、Total Focusing Method(TFM)、開口合成法などの方式に適用しても良い。さらに、単一プローブを用いて機械的に走査し取得した超音波探傷方法に適用しても良い。
The
対象物Tの検査時に、超音波探傷器10と対象物Tとの間に、楔と称される音響伝搬媒質2が設けられる。この音響伝搬媒質2は、指向性の高い角度で超音波Uを対象物Tへ入射させるためのものである。
When inspecting the object T, an
音響伝搬媒質2としては、超音波Uが伝搬可能で音響インピーダンスが把握できている等方材を用いる。なお、対象物Tの表面が平坦である場合には、音響伝搬媒質2を使用しなくても良い。
As the
音響伝搬媒質2として用いられる等方材としては、例えば、アクリル、ポリイミド、ゲル、その他高分子などがある。音響伝搬媒質2としては、超音波素子11Aの前面板(図示略)と音響インピーダンスが近い、または同じ材質を用いることができる。また、対象物Tと音響インピーダンスが近い、または同じ材質を用いることもできる。また、段階的または漸次的に音響インピーダンスを変化させる複合材料を用いても良い。
Isotropic materials used as the
また、音響伝搬媒質2の内部の多重反射波が探傷結果に影響を与えないように、音響伝搬媒質2の内外にダンピング材を配置しても良い。また、山型の波消し形状を設けても良い。多重反射低減機構を設けても良い。
In addition, damping material may be placed inside and outside the
なお、以下の説明では、超音波探傷器10から対象物Tへ超音波Uを入射させる際の説明において音響伝搬媒質2の表現を省略している場合がある。
In the following explanation, the
超音波探傷器10から対象物Tに至る経路の接触部には、超音波Uを伝搬させるための音響接触媒質(図示略)が用いられる。例えば、音響伝搬媒質2を使用する場合には、超音波探傷器10と音響伝搬媒質2との接触部、および音響伝搬媒質2と対象物Tとの接触部に、音響接触媒質(図示略)が用いられる。音響伝搬媒質2を使用しない場合には、超音波探傷器10と対象物Tとの接触部に、音響接触媒質(図示略)が用いられる。この音響接触媒質には、例えば、水、グリセリン、マシン油、ひまし油、アクリル、ポリスチレン、ゲルなどの超音波Uを伝搬できる媒質が用いられる。
An acoustic contact medium (not shown) for propagating ultrasonic waves U is used at the contact portion of the path from the
図1に示すように、超音波探傷器10で検出された反射波の情報を含む検出信号は、超音波探傷装置20に入力される。そして、この超音波探傷装置20で得られた検出信号が、超音波画像処理装置30で処理される。
As shown in FIG. 1, a detection signal containing information on the reflected wave detected by the
超音波画像処理装置30は、超音波Uを用いて対象物Tに含まれる検出対象Kの探傷を行う超音波画像を取得するものである。この超音波画像処理装置30は、超音波Uの反射波に基づいて、超音波素子11Aのスキャン方向に沿った超音波画像を生成することができる。
The ultrasonic
図3は、代表的なリニアスキャン画像としての超音波画像を例示している。この超音波画像が、本実施形態の学習用画像としての学習用超音波画像31として用いられる。この学習用超音波画像31では、背景Bが黒色で表示され、超音波Uが対象物Tに入射された入射範囲32がグレー色で表示され、対象物Tの表面33と底面34が白色のラインで表示され、検出対象Kが白色で表示される。なお、本実施形態は、超音波画像がRGBなどで表されるカラー画像でも実施可能であるが、説明を明瞭にするため、超音波画像がグレースケール画像であるものとして説明する。図3の例では、1つの検出対象Kが学習用超音波画像31に写っている。なお、超音波画像は、本実施形態の判定用画像としての判定用超音波画像35(図9)としても用いられる。
Figure 3 illustrates an example of an ultrasound image as a representative linear scan image. This ultrasound image is used as a learning
図2に示すように、超音波探傷器10から対象物Tに入射された超音波Uは、遅延時間に従って入射および屈折角度が決定され、対象物Tの内部を伝搬する。この伝搬した超音波Uは、検出対象Kなどで反射または散乱され、再び超音波探傷器10に到達する。また、検出対象K以外にも、対象物Tの底面34または角部(図示略)でも超音波Uが、反射または散乱され、超音波探傷器10に到達する。
As shown in FIG. 2, the ultrasonic wave U incident on the object T from the
超音波探傷器10に到達した反射波(散乱波)は、到達時間および超音波素子11Aの情報に基づいて映像化される。このとき、対象物Tに検出対象Kが存在する場合に、検出対象Kのエコー(出現像)が学習用超音波画像31の中に出現する。
The reflected waves (scattered waves) that reach the
本実施形態では、超音波画像処理装置30が、学習用超音波画像31(図3)または判定用超音波画像35(図9)を生成する。学習用超音波画像31または判定用超音波画像35は、超音波画像処理装置30から超音波画像評価装置100に入力される。
In this embodiment, the ultrasound
なお、本実施形態の学習用超音波画像31は、超音波探傷装置20により得られる超音波画像を模して、コンピュータグラフィックス(CG)を用いて生成されるCG画像でも良い。また、超音波探傷装置20により得られる超音波画像を人手または自動的に編集して多種多様な学習用超音波画像31を生成しても良い。
The training
図1に示すように、超音波画像評価装置100は、学習用超音波画像31を用いて機械学習を行い、この機械学習の結果に基づいて、判定に用いられる判定用超音波画像35に含まれる検出対象Kの位置を特定するものである。
As shown in FIG. 1, the ultrasound
つまり、本実施形態のコンピュータを用いた解析には、人工知能の学習に基づく解析技術を用いることができる。例えば、ニューラルネットワークによる機械学習により生成された学習モデル、その他の機械学習により生成された学習モデル、深層学習アルゴリズム、回帰分析などの数学的アルゴリズムを用いることができる。 In other words, the analysis using the computer in this embodiment can use analysis techniques based on artificial intelligence learning. For example, learning models generated by machine learning using neural networks, learning models generated by other machine learning, deep learning algorithms, regression analysis, and other mathematical algorithms can be used.
本実施形態のシステムは、機械学習を行う人工知能を備えるコンピュータを含む。例えば、ニューラルネットワークを備える1台のコンピュータでシステムを構成しても良いし、ニューラルネットワークを備える複数台のコンピュータでシステムを構成しても良い。 The system of this embodiment includes a computer equipped with artificial intelligence that performs machine learning. For example, the system may be configured with one computer equipped with a neural network, or may be configured with multiple computers equipped with neural networks.
ここで、ニューラルネットワークとは、脳機能の特性をコンピュータによるシミュレーションによって表現した数学モデルである。例えば、シナプスの結合によりネットワークを形成した人工ニューロン(ノード)が、学習によってシナプスの結合強度を変化させ、問題解決能力を持つようになるモデルを示す。さらに、ニューラルネットワークは、深層学習(Deep Learning)により問題解決能力を取得する。 Here, a neural network is a mathematical model that represents the characteristics of brain functions through computer simulation. For example, this model shows that artificial neurons (nodes) that form a network through synaptic connections change the strength of synaptic connections through learning, and acquire problem-solving abilities. Furthermore, neural networks acquire problem-solving abilities through deep learning.
なお、学習対象となる各種情報項目に報酬関数が設定されるとともに、報酬関数に基づいて価値が最も高い情報項目が抽出される深層強化学習をニューラルネットワークに用いても良い。 In addition, deep reinforcement learning may be used in the neural network, in which a reward function is set for each information item to be learned, and the information item with the highest value is extracted based on the reward function.
本実施形態では、教師有りの機械学習方法を用いる。例えば、セマンティックセグメンテーション(Semantic Segmentation)を使用する。ただし、これに限定されず、複数のタイプの機械学習方法を組み合わせても良い。 In this embodiment, a supervised machine learning method is used. For example, semantic segmentation is used. However, the present invention is not limited to this, and multiple types of machine learning methods may be combined.
セマンティックセグメンテーション以外の機械学習方法としては、全畳み込みニューラルネットワーク(Fully Convolutional Neural Network)、画像認識で実績のあるR-CNN(Region Convolutional Neural Network)、k-近傍法、サポートベクターマシン(SVM)、深層学習(Deep Learning)などを用いることができる。 Other machine learning methods that can be used besides semantic segmentation include the Fully Convolutional Neural Network, R-CNN (Region Convolutional Neural Network) which has a proven track record in image recognition, k-nearest neighbors, support vector machines (SVM), and deep learning.
なお、深層学習には、オートエンコーダ、RNN(Recurrent Neural Network)、LSTM(Long Short-Term Memory)、GAN(Generative Adversarial Network)などの各種手法がある。これらの手法を本実施形態に適用しても良い。 Note that there are various methods for deep learning, such as autoencoder, recurrent neural network (RNN), long short-term memory (LSTM), and generative adversarial network (GAN). These methods may be applied to this embodiment.
図9に示すように、判定用超音波画像35は、背景Bが黒色で表示され、超音波Uが対象物Tに入射された入射範囲32がグレー色で表示され、対象物Tの表面33と底面34が白色のラインで表示され、検出対象Kが白色で表示される。図9の例では、2つの検出対象Kが判定用超音波画像35に写っている。そして、判定モデルを用いて、この判定用超音波画像35から判定済画像36が生成される。
As shown in FIG. 9, the ultrasonic image for
図10に示すように、判定済画像36は、背景Bが黒色で表示され、検出対象Kの端部が存在する可能性が高い領域37ほど、画素が明るく表示される。つまり、グレー色から白色に表示される。図10の例では、2つの領域37が判定済画像36に写っている。そして、この判定済画像36から二値化画像38が生成される。
As shown in Fig. 10, in the
図11に示すように、二値化画像38は、背景Bが黒色で表示され、検出対象Kの端部が存在する特定共通領域39が白色で表示される。図11の例では、2つの特定共通領域39が二値化画像38に写っている。そして、この二値化画像38から検出対象Kの位置と深さを求めることができる。
11, in the
図1に示すように、超音波画像評価装置100は、入力部110と演算部120と判定モデル生成部130と記憶部140と出力部150とを備える。
As shown in FIG. 1, the ultrasound
入力部110には、超音波Uを対象物Tに入射することで得られる超音波画像が外部から入力される。本実施形態では、超音波画像処理装置30から超音波画像が入力される形態を例示するが、他の装置から超音波画像が入力されても良い。
An ultrasound image obtained by irradiating ultrasound U onto an object T is input from the outside to the
入力部110に入力される超音波画像には、機械学習に用いられる学習用超音波画像31(図3)と判定用超音波画像35(図9)の2種類がある。この入力部110が、本実施形態の学習用画像取得部と判定用画像取得部となっている。
There are two types of ultrasound images input to the input unit 110: a training ultrasound image 31 (FIG. 3) used for machine learning and a judgment ultrasound image 35 (FIG. 9). This
本実施形態では、機械学習を行うときに、複数枚の学習用超音波画像31が入力部110に入力される。そして、この学習用超音波画像群に基づいて教師ラベル群が生成される。さらに、学習用超音波画像群と教師ラベル群を用いて判定モデルが生成される。一方、この判定モデルを用いて判定用超音波画像35の中に含まれる検出対象Kを判定するときに、判定用超音波画像35が入力部110に入力される。なお、入力される判定用超音波画像35は、1枚でも良いし、複数枚でも良い。
In this embodiment, when machine learning is performed, multiple
演算部120は、教師ラベル生成部121と判定部122と抽出部123と検出対象位置算出部124とを備える。これらは、メモリまたはHDDに記憶されたプログラムがCPUによって実行されることで実現される。
The
記憶部140は、超音波探傷によって得られた画像および判定モデルなどを記憶する。この記憶部140は、学習用超音波画像記憶部141と教師ラベル記憶部142と判定モデル記憶部143と判定用超音波画像記憶部144と検出対象位置記憶部145とを備える。これらは、メモリ、HDDまたはクラウドに記憶され、検索または蓄積ができるよう整理された情報の集まりである。
The
出力部150は、所定の情報の出力を行う。例えば、判定用超音波画像35の検出対象Kの位置を示す画像を表示する。この出力部150は、デジタルデータを表示できるものであれば良く、所謂PC用のディスプレイ、テレビジョン、プロジェクタ、ヘッドマウントディスプレイなどが考えられる。また、ブラウン管のように一度アナログ信号化してからその画面に画像を表示させるものでも良い。つまり、超音波画像評価装置100には、解析結果の出力を行う画像の表示を行う装置が含まれる。さらに、出力部150は、紙媒体に所定の情報を印字するプリンタでも良い。また、出力部150は、USBメモリなどの着脱可能で可搬性を有する記憶媒体に所定の情報を書き込むものでも良い。
The
なお、出力部150は、超音波エコーの合成信号、映像化結果、超音波探傷器10の座標および検出対象Kとの相対位置、遅延時間、焦点深さ、探傷屈折角などの探傷条件を表示しても良い。また、出力部150は、設定した条件に応じて、音または発光によりアラームを生じさせたり、タッチパネルとして操作を入力したりするユーザインタフェース機能を有しても良い。
The
なお、超音波画像評価装置100は、他の構成を備えても良い。例えば、通信部(図示略)を備えても良い。この通信部は、例えば、インターネットなどの通信回線を介して他のコンピュータと通信を行う。
The ultrasound
超音波画像評価装置100の各構成は、必ずしも1つのコンピュータに設ける必要はない。例えば、ネットワークで互いに接続された複数のコンピュータを用いて1つの超音波画像評価装置100を実現しても良い。
The components of the ultrasound
教師ラベル生成部121は、それぞれの学習用超音波画像31に存在する検出対象Kの特定の領域を示す特定共通領域39(図11)を検出対象Kの位置として設定した教師ラベル40を生成する。1つの教師ラベル40は、1つの学習用超音波画像31に対応して生成される。そして、学習用超音波画像群に対応する教師ラベル群が生成される。
The teacher
図4に示すように、教師ラベル40は、対応する学習用超音波画像31と同一のサイズの画像(2次元データ)である。つまり、学習用超音波画像31と同一の画素数を有する画像である。この教師ラベル40では、背景Bが黒色で表示され、検出対象Kの特定共通領域39が白色で表示される。つまり、教師ラベル40は、特定共通領域39の画素値を「1」、それ以外の画素値を「0」として構成される二値画像である。この教師ラベル40における特定共通領域39の位置(座標)は、学習用超音波画像31に写る検出対象Kの上端部の位置に対応している。
As shown in FIG. 4, the
教師ラベル40には、検出対象Kのエコーがある部分に対応した特定共通領域39を設定する。特定共通領域39は、例えば、亀裂の場合は亀裂端部、ブローホールの場合はその中心部、検出対象Kの種類に合わせて任意に設定できる。この設定は、ユーザが行っても良いし、超音波画像評価装置100が自動的に行っても良い。
A specific
検出対象Kが亀裂の場合には、検出対象Kのエコーの端部を特定共通領域39と定める。すると、学習用超音波画像31の特定共通領域39は、亀裂の端部の位置に相当する。そして、超音波画像評価装置100が、学習用超音波画像31から特定共通領域39を検出する。さらに、特定共通領域39と対象物Tの底面34のエコーとの距離を算出することで、亀裂の深さを求めることができる。
When the detection target K is a crack, the end of the echo of the detection target K is defined as the specific
次に、教師ラベル40の生成方法について図14のフローチャートを用いて説明する。なお、検出対象Kを亀裂とし、その端部を特定共通領域39として説明する。
Next, the method for generating the
まず、ステップS11において、超音波画像処理装置30により複数の学習用超音波画像31(学習用画像)が取得される。これら学習用超音波画像31が超音波画像評価装置100の入力部110(学習用画像取得部)に入力される。入力部110に入力された複数枚の学習用超音波画像31は、学習用超音波画像記憶部141に格納される。
First, in step S11, a plurality of training ultrasound images 31 (training images) are acquired by the ultrasound
次のステップS12において、検査員、研究者または専門家などのユーザにより、学習用超音波画像31の確認が行われる。ユーザは、それぞれの学習用超音波画像31に亀裂が写っているか否かの精査を行う。
In the next step S12, a user, such as an inspector, researcher, or expert, checks the
次のステップS13において、教師ラベル生成部121は、学習用超音波画像31に亀裂が写っている場合に、超音波探傷器10のチャンネルを選定する。例えば、超音波探傷器10が備える複数(例えば、N個)の超音波素子11Aのうち、亀裂の端部からのエコーが含まれる受信波形41(図6)を特定する。そして、この受信波形41を受信した超音波探傷器10のチャンネルを選定する。ここで、そのチャンネルの番号をm(図5)とする。
In the next step S13, the teacher
次のステップS14において、教師ラベル生成部121は、チャンネル番号mの受信波形41から亀裂の端部のエコーを取得し、このエコーのピーク位置でのビーム路程Xdを求める。なお、チャンネル番号mの選定は、教師ラベル生成部121が行っても良いし、ユーザが行っても良い。
In the next step S14, the teacher
例えば、図6に示すように、チャンネル番号mの受信波形41には、対象物Tの表面33のエコーの波形42と、対象物Tの底面34のエコーの波形43と、亀裂の端部のエコーの波形44とが含まれているものとする。そして、チャンネル番号mの受信波形41の振幅の値をAm(X)とする。さらに、受信波形41を絶対値化した波形45を図7に示す。
For example, as shown in FIG. 6, the received
ここで、教師ラベル生成部121は、Am(X)の絶対値である|Am(X)|から、亀裂の端部のエコーのピークの値|Am(Xd)|を求める。そして、教師ラベル生成部121は、この位置までのビーム路程Xdを求めることができる(図5)。
Here, the teacher
図14に戻り、次のステップS15において、教師ラベル生成部121は、チャンネル番号m、ビーム路程Xd、屈折角α,βから、教師ラベル40の特定共通領域39の中心部の座標Ex,Eyを求める(図5)。
Returning to FIG. 14, in the next step S15, the teacher
次のステップS16において、教師ラベル生成部121は、座標Ex,Eyを中心とする一辺の長さdの正方形を設定する(図8)。ここで、正方形を「1」とし、それ以外を「0」とする二値画像を生成する。この二値画像が教師ラベル40(図4)となる。
In the next step S16, the teacher
次のステップS17において、教師ラベル生成部121は、生成した教師ラベル40を教師ラベル記憶部142に格納する。そして、教師ラベル40の生成方法を終了する。
In the next step S17, the truth
図8に示すように、本実施形態の特定共通領域39のサイズ(最大長)はdで表される。例えば、d×dの正方形としている。ここで、特定共通領域39の対角線は、亀裂の端部のエコーの波長λの4分の1以上とする。
As shown in FIG. 8, the size (maximum length) of the specific
図6に示すように、波長λの4分の1という長さは、波形の立ち上がりからピークに到達するまでの長さに相当し、亀裂の端部からのエコーの特徴量を含む最小の長さとなる。仮に、特定共通領域39のサイズ(最大長)が波長λの4分の1に満たない場合、特定共通領域39にエコーの特徴が充分に含まれず、亀裂の端部を正しく検出できない可能性が生じる。
As shown in FIG. 6, a length of one-quarter of the wavelength λ corresponds to the length from the rising edge of the waveform to the peak, and is the minimum length that includes the echo features from the end of the crack. If the size (maximum length) of the specific
なお、いくつかの波が連続しているエコーの場合でも、その波から代表的な波形を取り出し、波長を求める必要がある。 Even if the echo is made up of several successive waves, it is necessary to extract a representative waveform from the waves and determine the wavelength.
特定共通領域39を円とする場合には、円の直径を波長λの4分の1以上のサイズに設定する。特定共通領域39を楕円とする場合には、楕円の長軸を波長λの4分の1以上に設定する。また、特定共通領域39は、円以外において、多角形、不定形で設定することも可能である。その場合は、それぞれの最大長が波長λの4分の1以上に設定される。
If the specific
本実施形態では、特定共通領域39のサイズdが、超音波探傷装置20が用いた超音波Uの周波数の波長の4分の1以上であることで、特定共通領域39に検出対象Kの特徴が充分に含まれるようになり、検出対象Kを正しく検出することができる。そして、検出対象Kをノイズと区別できるようになる。
In this embodiment, the size d of the specific
図1に示すように、判定モデル生成部130は、学習用超音波画像31とそれぞれの学習用超音波画像31に対応する教師ラベル40とを用いて、検出対象Kが存在するか否かを判定可能な判定値を、画像中の位置を示す単位ごとに算出可能な判定モデルを生成する。
As shown in FIG. 1, the judgment
本実施形態において、画像中の位置を示す単位とは、例えば、画素(ピクセル)である。画像中の所定の画素が存在する位置(座標)は、従来公知の方法で管理されている。 In this embodiment, the unit indicating a position in an image is, for example, a pixel. The position (coordinates) at which a specific pixel exists in an image is managed by a conventionally known method.
なお、本実施形態では、画像中の位置を示す単位を画素としているが、その他の態様であっても良い。例えば、隣接する複数の画素で1つの単位としても良い。また、画像を複数のグリッドで区切り、そのグリッドの1つのマス目を1つの単位としても良い。 In this embodiment, the unit indicating a position in an image is a pixel, but other configurations are also possible. For example, a unit may consist of multiple adjacent pixels. Also, the image may be divided into multiple grids, and each square of the grid may be considered as a unit.
次に、判定モデルの生成方法について図15のフローチャートを用いて説明する。 Next, we will explain how to generate a judgment model using the flowchart in Figure 15.
まず、ステップS21において、判定モデル生成部130は、入力部110に入力され、学習用超音波画像記憶部141に格納された複数枚の学習用超音波画像31を取得する。
First, in step S21, the judgment
次のステップS22において、判定モデル生成部130は、複数枚の学習用超音波画像31と、それぞれの学習用超音波画像31に対応する教師ラベル40に基づいて、教師あり学習を行う。
In the next step S22, the judgment
次のステップS23において、判定モデル生成部130は、教師あり学習により判定モデルを生成する。教師あり学習を行うことで、画像中に検出対象Kの特定共通領域39が含まれるかどうかを判定し、その判定値を画素ごとに出力する性能を有する判定モデルが生成される。この判定モデルにより、判定用超音波画像35(図9)を入力値として受け入れた場合に、判定済画像36(図10)を出力値として出力可能となる。
In the next step S23, the judgment
なお、判定モデルの生成(教師あり学習)には、学習用超音波画像31を可能な限り多く用意し、それらを用いて判定モデルを生成することが望ましい。学習用超音波画像31のうち、少なくとも2枚は、検出対象Kが存在する画像があることが望ましい。また、学習用超音波画像31には、1枚の画像に対して複数の検出対象Kが写っている画像でも良い。さらに、学習用超音波画像31には、検出対象Kが存在せず、表面33のエコーと底面34のエコーのみ存在する画像が含まれていても良い。
In addition, when generating a judgment model (supervised learning), it is desirable to prepare as many
次のステップS24において、判定モデル生成部130は、生成した判定モデルを判定モデル記憶部143に格納する。そして、判定モデルの生成方法を終了する。
In the next step S24, the judgment
図1に示すように、判定部122は、判定モデルを用いて、判定用超音波画像35の画素ごとに、検出対象Kが存在するか否かを示す判定値を算出する。
As shown in FIG. 1, the
次に、判定用超音波画像35の評価方法について図16のフローチャートを用いて説明する。
Next, the method for evaluating the
まず、ステップS31において、超音波画像処理装置30により判定用超音波画像35(判定用画像)が取得される。この判定用超音波画像35が超音波画像評価装置100の入力部110(判定用画像取得部)に入力される。入力部110に入力された判定用超音波画像35は、判定用超音波画像記憶部144に格納される。
First, in step S31, a judgment ultrasound image 35 (judgment image) is acquired by the ultrasound
次のステップS32において、判定部122は、判定用超音波画像記憶部144に格納された判定用超音波画像35を学習済みの判定モデルに入力し、判定済画像36を生成する。
In the next step S32, the
図10に示すように、判定済画像36は、判定用超音波画像35と同一のサイズの画像(2次元データ)である。判定済画像36のそれぞれの画素は、判定値としての「0」から「1」までの連続値で表される。
As shown in FIG. 10, the
図12に示すように、判定済画像36では、検出対象Kの端部が存在する可能性が高い領域37ほど、画素が明るく表示される。例えば、判定値が「0」の場合は黒色の画素値となる。判定値が「1」の場合は白色の画素値となる。判定値が「0」を超え、かつ「1」未満の場合はグレー色の画素値となる。つまり、判定済画像36では、判定値が「1」に近いほど、特定共通領域39が存在する可能性が高いことを表している。
As shown in FIG. 12, in the
図16に戻り、次のステップS33において、抽出部123は、判定済画像36(図10)から検出対象Kの位置を抽出する。この抽出部123は、判定済画像36に対して二値化処理を行い、特定共通領域39を抽出した二値化画像38(図11)を生成する。
Returning to FIG. 16, in the next step S33, the
図11および図13に示すように、判定済画像36を2階調化して二値化画像38を生成する。例えば、ユーザが予め閾値を設定する。そして、判定済画像36のそれぞれの画素の値が、閾値を上回っている場合は白色の値「1」に置換し、閾値を下回っている場合は黒色の値「0」に置換する。このようにすれば、二値化画像38に特定共通領域39の像を出現させることができる。
As shown in Figures 11 and 13, the
図16に戻り、次のステップS34において、検出対象位置算出部124は、抽出部123で抽出された特定共通領域39に基づいて、検出対象Kの位置(亀裂の位置)を算出する。さらに、この検出対象Kの位置に基づいて検出対象Kの深さ寸法を計算する。
Returning to FIG. 16, in the next step S34, the detection target
例えば、検出対象位置算出部124は、二値化画像38の特定共通領域39の中心位置の座標(Gx1,Gy1およびGx2,Gy2)を算出する(図13)。この座標は、必ずしもその二値化画像38における特定共通領域39の中心である必要はない。例えば、二値化画像38の特定共通領域39の中で最大強度を持つ座標でも良い、または、所定の閾値を超える画素群の重心を座標としても良い。即ち、特定のロジックによって一意に求められるものであれば良い。
For example, the detection target
検出対象位置算出部124は、二値化画像38の特定共通領域39の中心位置の座標と、対象物Tの表面33または底面34のエコーまでの相対距離(亀裂の深さ)を算出する。例えば、対象物Tの底面34から検出対象Kの端部の位置までの距離(D1およびD2)を算出する(図9)。なお、距離を算出するときには、画素数から長さの次元への換算を行う。
The detection target
なお、対象物Tの表面33または底面34の位置は、所定の方法で予め求められているものとする。例えば、対象物Tの表面33または底面34の座標の計算方法は、それぞれのエコーの最大値を座標としても良いし、所定の閾値を超えるエコーの中心を用いても良い。
The position of the
次のステップS35において、検出対象位置算出部124は、算出した検出対象K(亀裂)の位置と深さを検出対象位置記憶部145に格納するとともに、出力部150を用いて出力する。そして、判定用超音波画像35の評価方法を終了する。
In the next step S35, the detection target
本実施形態では、検出対象Kのエコー全体をラベル付けするのではなく、検出対象Kの端部のみをラベル付けしている。そのため、教師ラベル40の作成のための労力を格段に低減させることができる。また、検出対象Kの全部ではなく、その端部のみを検出させるため、超音波画像のそれぞれで検出対象Kの形状が異なっても、その深さの計測に共通して必要な端部(特定共通領域39)を安定して検出することができる。 In this embodiment, instead of labeling the entire echo of the detection target K, only the ends of the detection target K are labeled. This makes it possible to significantly reduce the effort required to create the teacher labels 40. In addition, because only the ends of the detection target K are detected, rather than the entire target K, even if the shape of the detection target K differs in each ultrasound image, the ends (specific common areas 39) that are commonly required for measuring its depth can be detected stably.
また、特定共通領域39が、検出対象Kの端部であることで、検出対象Kが存在する深さを求める精度を向上させることができる。
In addition, since the specific
また、抽出部123が、判定用超音波画像35(図9)から算出された判定値に基づいて生成された判定済画像36(図10)から検出対象Kの位置を抽出することで、判定済画像36から検出対象Kの位置を抽出し、判定用超音波画像35に存在する検出対象Kを検出することができる。
In addition, the
また、抽出部123が、画像中の位置を示す単位ごとの判定値を閾値に基づいて二値化して検出対象Kの位置を抽出することで、判定済画像36における検出対象Kが存在する可能性が高い部分を抽出することができる。
In addition, the
なお、本実施形態の単位を画素とすることで、画像の最小単位である画素ごとに処理を行えるようになり、詳細に判定用超音波画像35を判定することができる。
In addition, by using pixels as the unit in this embodiment, processing can be performed for each pixel, which is the smallest unit of an image, and the
なお、本実施形態において、基準値(閾値)を用いた任意の値(画素値)の判定は、「任意の値が基準値以上か否か」の判定でも良いし、「任意の値が基準値を超えているか否か」の判定でも良い。或いは、「任意の値が基準値以下か否か」の判定でも良いし、「任意の値が基準値未満か否か」の判定でも良い。また、基準値が固定されるものでなく、変化するものであっても良い。従って、基準値の代わりに所定範囲の値を用い、任意の値が所定範囲に収まるか否かの判定を行っても良い。また、予め装置に生じる誤差を解析し、基準値を中心として誤差範囲を含めた所定範囲を判定に用いても良い。 In this embodiment, the judgment of an arbitrary value (pixel value) using a reference value (threshold value) may be a judgment of "whether the arbitrary value is equal to or greater than the reference value" or a judgment of "whether the arbitrary value exceeds the reference value". Alternatively, it may be a judgment of "whether the arbitrary value is equal to or less than the reference value" or a judgment of "whether the arbitrary value is less than the reference value". Furthermore, the reference value may not be fixed, but may be variable. Therefore, a value within a predetermined range may be used instead of the reference value, and a judgment of whether the arbitrary value falls within the predetermined range may be made. Furthermore, the error that occurs in the device may be analyzed in advance, and a predetermined range including the error range centered on the reference value may be used for the judgment.
なお、本実施形態のフローチャートにおいて、各ステップが直列に実行される形態を例示しているが、必ずしも各ステップの前後関係が固定されるものでなく、一部のステップの前後関係が入れ替わっても良い。また、一部のステップが他のステップと並列に実行されても良い。 In the flowchart of this embodiment, an example is shown in which each step is executed in series, but the order of steps is not necessarily fixed, and the order of some steps may be reversed. Also, some steps may be executed in parallel with other steps.
本実施形態のシステムは、専用のチップ、FPGA(Field Programmable Gate Array)、GPU(Graphics Processing Unit)、またはCPU(Central Processing Unit)などのプロセッサを高集積化させた制御装置と、ROM(Read Only Memory)またはRAM(Random Access Memory)などの記憶装置と、HDD(Hard Disk Drive)またはSSD(Solid State Drive)などの外部記憶装置と、ディスプレイなどの表示装置と、マウスまたはキーボードなどの入力装置と、通信インターフェースとを備える。このシステムは、通常のコンピュータを利用したハードウェア構成で実現できる。 The system of this embodiment includes a control device with a highly integrated processor such as a dedicated chip, FPGA (Field Programmable Gate Array), GPU (Graphics Processing Unit), or CPU (Central Processing Unit), a storage device such as ROM (Read Only Memory) or RAM (Random Access Memory), an external storage device such as HDD (Hard Disk Drive) or SSD (Solid State Drive), a display device such as a display, an input device such as a mouse or keyboard, and a communication interface. This system can be realized with a hardware configuration that uses a normal computer.
なお、本実施形態のシステムで実行されるプログラムは、ROMなどに予め組み込んで提供される。もしくは、このプログラムは、インストール可能な形式または実行可能な形式のファイルでCD-ROM、CD-R、メモリカード、DVD、フレキシブルディスク(FD)などのコンピュータで読み取り可能な非一過性の記憶媒体に記憶されて提供するようにしても良い。 The program executed by the system of this embodiment is provided in advance in a ROM or the like. Alternatively, this program may be provided stored in an installable or executable file format on a non-transitory computer-readable storage medium such as a CD-ROM, CD-R, memory card, DVD, or flexible disk (FD).
また、このシステムで実行されるプログラムは、インターネットなどのネットワークに接続されたコンピュータ上に格納し、ネットワーク経由でダウンロードさせて提供するようにしても良い。また、このシステムは、構成要素の各機能を独立して発揮する別々のモジュールを、ネットワークまたは専用線で相互に接続し、組み合わせて構成することもできる。 The programs executed by this system may also be stored on a computer connected to a network such as the Internet and provided by downloading them via the network. This system may also be configured by combining separate modules that independently perform the functions of the components and connect them together via a network or dedicated lines.
なお、本実施形態では、超音波検査で取得した画像の解析を例示しているが、その他の態様であっても良い。例えば、X線検査、可視光検査、顕微鏡検査、赤外線検査、紫外線検査などで取得した画像の解析に本実施形態を適用しても良い。 In this embodiment, the analysis of images acquired by ultrasonic testing is illustrated, but other aspects are also possible. For example, this embodiment may be applied to the analysis of images acquired by X-ray testing, visible light testing, microscopic testing, infrared testing, ultraviolet testing, etc.
また、本実施形態では、超音波画像がグレースケール画像であるものとして説明したが、その他の態様であっても良い。例えば、超音波画像がRGBなどで表されるカラー画像でも良い。その場合には、例えば、閾値を上回っている画素値を赤色にし、閾値以下の画素値を青色として、表示の形態に特徴を持たせても良い。 In addition, in this embodiment, the ultrasound image has been described as being a grayscale image, but other configurations are also possible. For example, the ultrasound image may be a color image expressed in RGB or the like. In that case, for example, pixel values above a threshold value may be colored red, and pixel values below the threshold value may be colored blue, to give the display form a distinctive feature.
以上説明した実施形態によれば、判定モデルを用いて、判定用画像中の位置を示す単位ごとに判定値を算出する判定部を備えることにより、画像評価において対象物に含まれる検出対象の位置を検出する精度を向上させることができる。 According to the embodiment described above, by providing a judgment unit that uses a judgment model to calculate a judgment value for each unit indicating a position in the judgment image, it is possible to improve the accuracy of detecting the position of a detection target included in an object in image evaluation.
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更、組み合わせを行うことができる。これら実施形態またはその変形は、発明の範囲と要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。 Although several embodiments of the present invention have been described, these embodiments are presented as examples and are not intended to limit the scope of the invention. These embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, substitutions, modifications, and combinations can be made without departing from the spirit of the invention. These embodiments or modifications thereof are within the scope of the invention and its equivalents as set forth in the claims, as well as the scope and spirit of the invention.
1…画像評価システム、2…音響伝搬媒質、10…超音波探傷器、11…探触子、11A…超音波素子、20…超音波探傷装置、30…超音波画像処理装置、31…学習用超音波画像、32…入射範囲、33…対象物の表面、34…対象物の底面、35…判定用超音波画像、36…判定済画像、37…端部が存在する可能性が高い領域、38…二値化画像、39…特定共通領域、40…教師ラベル、41…受信波形、42…対象物の表面のエコーの波形、43…対象物の底面のエコーの波形、44…亀裂の端部のエコーの波形、45…絶対値化した波形、100…超音波画像評価装置、110…入力部、120…演算部、121…教師ラベル生成部、122…判定部、123…抽出部、124…検出対象位置算出部、130…判定モデル生成部、140…記憶部、141…学習用超音波画像記憶部、142…教師ラベル記憶部、143…判定モデル記憶部、144…判定用超音波画像記憶部、145…検出対象位置記憶部、150…出力部、B…背景、K…検出対象、T…対象物、U…超音波。 1...Image evaluation system, 2...Acoustic propagation medium, 10...Ultrasonic flaw detector, 11...Probe, 11A...Ultrasonic element, 20...Ultrasonic flaw detection device, 30...Ultrasonic image processing device, 31...Learning ultrasonic image, 32...Incidence range, 33...Surface of object, 34...Bottom surface of object, 35...Ultrasonic image for judgment, 36...Judgmented image, 37...Area where edge is likely to exist, 38...Binarized image, 39...Specific common area, 40...Teaching label, 41...Received waveform, 42...Waveform of echo from surface of object, 43...Waveform of echo from bottom surface of object, 44 ...waveform of echo at the end of the crack, 45...waveform converted to absolute value, 100...ultrasonic image evaluation device, 110...input section, 120...calculation section, 121...teacher label generation section, 122...judgment section, 123...extraction section, 124...detection target position calculation section, 130...judgment model generation section, 140...storage section, 141...learning ultrasonic image storage section, 142...teacher label storage section, 143...judgment model storage section, 144...judgment ultrasonic image storage section, 145...detection target position storage section, 150...output section, B...background, K...detection target, T...object, U...ultrasonic waves.
Claims (5)
それぞれの前記学習用画像に存在する前記検出対象の特定の領域を示す特定共通領域を前記検出対象の位置として設定した教師ラベルを生成する教師ラベル生成部と、
前記学習用画像とそれぞれの前記学習用画像に対応する前記教師ラベルとを用いて、前記検出対象が存在するか否かを判定可能な判定値を、画像中の位置を示す単位ごとに算出可能な判定モデルを生成する判定モデル生成部と、
前記探傷装置により得られる画像であり、判定に用いられる少なくとも1つの判定用画像を取得する判定用画像取得部と、
前記判定モデルを用いて、前記判定用画像中の位置を示す前記単位ごとに前記判定値を算出する判定部と、
を備え、
前記単位は、画素であり、
前記機械学習は、セグメンテーションに関するものであり、
前記特定共通領域は、前記検出対象の端部であり、
前記教師ラベル生成部は、前記検出対象の端部のみをラベル付けした前記教師ラベルを生成し、
前記教師ラベルは、前記学習用画像と同一の画素数を有する画像であって、前記特定共通領域を示す画素値とそれ以外を示す画素値とで構成される二値画像である、
画像評価システム。 a learning image acquisition unit that acquires a plurality of learning images to be used in machine learning, the learning images being at least one of an image obtained by a flaw detection device that detects flaws in a detection target included in an object to be inspected and an image generated by simulating the same;
a truth label generating unit that generates a truth label by setting a specific common area indicating a specific area of the detection target present in each of the learning images as a position of the detection target;
a judgment model generation unit that generates a judgment model that can calculate a judgment value that can determine whether or not the detection target is present for each unit indicating a position in an image, using the learning images and the teacher labels corresponding to each of the learning images;
an image acquisition unit for determining whether or not the flaw is present; and an image acquisition unit for acquiring at least one image for determining whether or not the flaw is present;
a determination unit that calculates the determination value for each unit indicating a position in the determination image by using the determination model;
Equipped with
the unit is a pixel,
The machine learning relates to segmentation,
the specific common area is an edge of the detection target,
the truth label generation unit generates the truth label by labeling only an edge of the detection object;
The teacher label is an image having the same number of pixels as the learning image, and is a binary image composed of pixel values indicating the specific common region and pixel values indicating other regions.
Image evaluation system.
前記特定共通領域の最大長は、前記探傷装置が用いた前記超音波の周波数の波長の4分の1以上である、
請求項1に記載の画像評価システム。 The flaw detection device is an ultrasonic flaw detection device that performs flaw detection using ultrasonic waves,
The maximum length of the specific common area is equal to or greater than a quarter of the wavelength of the ultrasonic frequency used by the flaw detection device.
The image evaluation system according to claim 1 .
請求項1または請求項2に記載の画像評価システム。 An extraction unit is further provided that extracts a position of the detection target from a determined image generated based on the determination value calculated from the determination image.
3. The image evaluation system according to claim 1 or 2 .
前記抽出部は、前記単位ごとの前記判定値を閾値に基づいて二値化して前記検出対象の位置を抽出する、
請求項3に記載の画像評価システム。 The determination value is a continuous value calculated for each unit,
The extraction unit binarizes the determination value for each unit based on a threshold value to extract a position of the detection target.
The image evaluation system according to claim 3 .
教師ラベル生成部が、それぞれの前記学習用画像に存在する前記検出対象の特定の領域を示す特定共通領域を前記検出対象の位置として設定した教師ラベルを生成するステップと、
判定モデル生成部が、前記学習用画像とそれぞれの前記学習用画像に対応する前記教師ラベルとを用いて、前記検出対象が存在するか否かを判定可能な判定値を、画像中の位置を示す単位ごとに算出可能な判定モデルを生成するステップと、
前記探傷装置により得られる画像であり、判定に用いられる少なくとも1つの判定用画像を、判定用画像取得部が取得するステップと、
判定部が、前記判定モデルを用いて、前記判定用画像中の位置を示す前記単位ごとに前記判定値を算出するステップと、
を含み、
前記単位は、画素であり、
前記機械学習は、セグメンテーションに関するものであり、
前記特定共通領域は、前記検出対象の端部であり、
前記教師ラベル生成部は、前記検出対象の端部のみをラベル付けした前記教師ラベルを生成し、
前記教師ラベルは、前記学習用画像と同一の画素数を有する画像であって、前記特定共通領域を示す画素値とそれ以外を示す画素値とで構成される二値画像である、
画像評価方法。 A step in which a learning image acquisition unit acquires a plurality of learning images to be used in machine learning, the learning images being at least one of images acquired by a flaw detection device that detects flaws in a detection target included in an object to be inspected or images generated by simulating the same;
A teacher label generating unit generates a teacher label in which a specific common area indicating a specific area of the detection target present in each of the learning images is set as a position of the detection target;
a determination model generating unit generating a determination model capable of calculating a determination value capable of determining whether or not the detection target is present for each unit indicating a position in an image, using the learning images and the teacher labels corresponding to each of the learning images;
A step in which at least one judgment image, which is an image obtained by the flaw detection device and is used for judgment, is acquired by a judgment image acquisition unit;
a determination unit calculating the determination value for each unit indicating a position in the determination image by using the determination model;
Including ,
the unit is a pixel,
The machine learning relates to segmentation,
the specific common area is an edge of the detection target,
the truth label generation unit generates the truth label by labeling only an edge of the detection object;
The teacher label is an image having the same number of pixels as the learning image, and is a binary image composed of pixel values indicating the specific common region and pixel values indicating other regions.
Image evaluation methods.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2021042789A JP7528008B2 (en) | 2021-03-16 | 2021-03-16 | IMAGE EVALUATION SYSTEM AND IMAGE EVALUATION METHOD |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2021042789A JP7528008B2 (en) | 2021-03-16 | 2021-03-16 | IMAGE EVALUATION SYSTEM AND IMAGE EVALUATION METHOD |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2022142569A JP2022142569A (en) | 2022-09-30 |
| JP7528008B2 true JP7528008B2 (en) | 2024-08-05 |
Family
ID=83426304
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2021042789A Active JP7528008B2 (en) | 2021-03-16 | 2021-03-16 | IMAGE EVALUATION SYSTEM AND IMAGE EVALUATION METHOD |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP7528008B2 (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2024067360A (en) * | 2022-11-04 | 2024-05-17 | 株式会社東芝 | ULTRASONIC IMAGING SYSTEM AND ULTRASONIC IMAGING METHOD |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011128055A (en) | 2009-12-18 | 2011-06-30 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Method and device for inspecting defect in metal member |
| JP2019197007A (en) | 2018-05-10 | 2019-11-14 | 東京瓦斯株式会社 | Determination device, determination program, and determination method of ultrasonic flaw detection |
| JP2020013507A (en) | 2018-07-20 | 2020-01-23 | 株式会社エヌテック | Labeled image data creation method, inspection method, program, labeled image data creation device and inspection device |
| JP2020144688A (en) | 2019-03-07 | 2020-09-10 | 株式会社Ihi | A learning method, a learning device, and a welding defect detection device provided with the learning device. |
| JP2020187735A (en) | 2019-05-13 | 2020-11-19 | 富士通株式会社 | Surface defect identification method and apparatus |
| JP2021004738A (en) | 2019-06-25 | 2021-01-14 | 神鋼検査サービス株式会社 | Ultrasonic flaw detection machine learning device, ultrasonic flaw detection machine learning method, ultrasonic flaw detection machine learning program, and ultrasonic flaw detection device |
-
2021
- 2021-03-16 JP JP2021042789A patent/JP7528008B2/en active Active
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011128055A (en) | 2009-12-18 | 2011-06-30 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Method and device for inspecting defect in metal member |
| JP2019197007A (en) | 2018-05-10 | 2019-11-14 | 東京瓦斯株式会社 | Determination device, determination program, and determination method of ultrasonic flaw detection |
| JP2020013507A (en) | 2018-07-20 | 2020-01-23 | 株式会社エヌテック | Labeled image data creation method, inspection method, program, labeled image data creation device and inspection device |
| JP2020144688A (en) | 2019-03-07 | 2020-09-10 | 株式会社Ihi | A learning method, a learning device, and a welding defect detection device provided with the learning device. |
| JP2020187735A (en) | 2019-05-13 | 2020-11-19 | 富士通株式会社 | Surface defect identification method and apparatus |
| JP2021004738A (en) | 2019-06-25 | 2021-01-14 | 神鋼検査サービス株式会社 | Ultrasonic flaw detection machine learning device, ultrasonic flaw detection machine learning method, ultrasonic flaw detection machine learning program, and ultrasonic flaw detection device |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 山田理恵,外4名,人工知能を用いた自動外観検査アルゴリズムの溶接部への適用,第82回(2020年)全国大会講演論文集(2) 人工知能と認知科学,日本,一般社団法人情報処理学会,2020年02月20日,p2-3~2-4 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2022142569A (en) | 2022-09-30 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US11467128B2 (en) | Defect detection using ultrasound scan data | |
| Kuchipudi et al. | Automated detection and segmentation of internal defects in reinforced concrete using deep learning on ultrasonic images | |
| JP7615067B2 (en) | Ultrasound data evaluation system, ultrasound data evaluation method, and judgment model generation method | |
| JP7520582B2 (en) | Information processing device, determination method, and information processing program | |
| US10896509B2 (en) | Processing digital image to remove unwanted portion | |
| JP2017049974A (en) | Discriminator generator, quality determine method, and program | |
| den Bieman et al. | Deep learning video analysis as measurement technique in physical models | |
| CN117173461A (en) | A multi-vision task filling container defect detection method, system and medium | |
| WO2021250986A1 (en) | Inspection device, inspection method, and inspection program | |
| CA3150478A1 (en) | Ultrasonic testing for defect detection | |
| JP7528008B2 (en) | IMAGE EVALUATION SYSTEM AND IMAGE EVALUATION METHOD | |
| JP7210315B2 (en) | Inspection system and inspection method | |
| JP2022040531A (en) | Abnormality determination model generation method, abnormality determination model generation device and inspection device | |
| Khurshid et al. | Augmentation-assisted robust fringe detection on unseen experimental signals applied to optical feedback interferometry using a deep network | |
| Shen et al. | A physics-guided memory-enhanced semi-supervised approach for detecting weld defects in radiographic images | |
| JP7589121B2 (en) | VOXEL DATA EVALUATION SYSTEM AND VOXEL DATA EVALUATION METHOD | |
| CN121351003A (en) | A machine vision-based method and device for detecting defects in reinforcing bars | |
| US20240161267A1 (en) | Information processing device, determination method, and storage medium | |
| Sutcliffe et al. | Automatic defect recognition of single-v welds using full matrix capture data, computer vision and multi-layer perceptron artificial neural networks | |
| JP7641936B2 (en) | DEFECT ANALYSIS APPARATUS, DEFECT ANALYSIS METHOD, PROGRAM, AND LEARNING APPARATUS | |
| JP2024067360A (en) | ULTRASONIC IMAGING SYSTEM AND ULTRASONIC IMAGING METHOD | |
| KR20150116613A (en) | Apparatus for non-destructive testing and Method thereof | |
| JP7490531B2 (en) | Ultrasonic flaw detection image evaluation device, ultrasonic flaw detection system, and ultrasonic flaw detection image evaluation method | |
| JP7570842B2 (en) | Ultrasound image evaluation device and ultrasound image evaluation method | |
| JP2026039657A (en) | Inspection image judgment system and inspection image judgment method |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20230315 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20240123 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20240130 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20240311 |
|
| 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: 20240625 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20240724 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 7528008 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |