Deprecated: The each() function is deprecated. This message will be suppressed on further calls in /home/zhenxiangba/zhenxiangba.com/public_html/phproxy-improved-master/index.php on line 456
JP7615067B2 - Ultrasound data evaluation system, ultrasound data evaluation method, and judgment model generation method - Google Patents
[go: Go Back, main page]

JP7615067B2 - Ultrasound data evaluation system, ultrasound data evaluation method, and judgment model generation method - Google Patents

Ultrasound data evaluation system, ultrasound data evaluation method, and judgment model generation method Download PDF

Info

Publication number
JP7615067B2
JP7615067B2 JP2022016990A JP2022016990A JP7615067B2 JP 7615067 B2 JP7615067 B2 JP 7615067B2 JP 2022016990 A JP2022016990 A JP 2022016990A JP 2022016990 A JP2022016990 A JP 2022016990A JP 7615067 B2 JP7615067 B2 JP 7615067B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
data
ultrasonic
detection target
ultrasound
image
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
Application number
JP2022016990A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2023114589A (en
Inventor
栞太 高橋
岳志 星
淳 千星
優 大塚
健太郎 土橋
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Toshiba Energy Systems and Solutions Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Toshiba Energy Systems and Solutions Corp
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp, Toshiba Energy Systems and Solutions Corp filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP2022016990A priority Critical patent/JP7615067B2/en
Publication of JP2023114589A publication Critical patent/JP2023114589A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP7615067B2 publication Critical patent/JP7615067B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)

Description

本発明の実施形態は、超音波データ評価技術に関する。 Embodiments of the present invention relate to ultrasound data evaluation techniques.

従来、超音波検査技術は、構造物の非破壊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 for non-destructive inspection of 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 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嵩む。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 segmentation is applied to defect detection in ultrasound images, it takes more effort and cost to create teacher labels than when it is applied 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.

また、現在主流のセグメンテーション方法として、1枚の画像に対してセグメンテーションを実行する方法がある。この方法は、ある画像を学習モデルに入力すると、対象ごとにセグメンテーションされた画像が出力されるものである。これに対して、動画など複数枚の連続性のある画像に対してセグメンテーションを実行する方法がある。 Currently, the mainstream segmentation method is to perform segmentation on a single image. With this method, an image is input into a learning model, and an image segmented for each object is output. In contrast to this, there is a method that performs segmentation on multiple continuous images, such as a video.

一方、実際の超音波探傷では、検査員は、超音波探触子を手動または機械的に走査し、着目している画像中の欠陥エコーの輝度と形状が走査に合わせてどのように変化するかを読み取り、欠陥を判別している。例えば、検査員が、欠陥の位置に対して超音波探触子を近づけたり遠ざけたりすると、それに応じて欠陥エコーの強度に変化が見られる。また、欠陥に対して様々な角度から超音波を入射するように超音波探触子を走査すると、X線透過画像のように欠陥の種類までは判別できないが、その欠陥が球状欠陥であるか、平面状欠陥であるかは判別できる。超音波探触子の何らかの走査に応じて画面上のエコーが変化し、その変化量を読み取ることで、検査員は、そのエコーが、欠陥由来のものか、そうでないかを判別できる。一方、超音波探触子を走査しても画面上の同じ位置にエコーが出現する場合には、欠陥由来のエコーではなく、対象物の表面または底面からのエコーが画面に現れている可能性が高い。 On the other hand, in actual ultrasonic flaw detection, an inspector scans the image of interest manually or mechanically with an ultrasonic probe, and identifies defects by reading how the brightness and shape of the defect echo in the image changes with the scan. For example, when an inspector moves the ultrasonic probe closer to or farther away from the defect position, the intensity of the defect echo changes accordingly. Also, when an ultrasonic probe is scanned so that ultrasonic waves are incident on the defect from various angles, it is not possible to determine the type of defect as in an X-ray transmission image, but it is possible to determine whether the defect is a spherical defect or a planar defect. The echo on the screen changes in response to any scan of the ultrasonic probe, and by reading the amount of change, the inspector can determine whether the echo is from a defect or not. On the other hand, if an echo appears at the same position on the screen even when the ultrasonic probe is scanned, it is highly likely that the echo on the screen is not from a defect, but is from the surface or bottom of the object.

1枚の画像に対して欠陥の領域をセグメンテーションする場合には、超音波探触子の走査に応じた欠陥エコーの変化を考慮した判定が行えず、ノイズと欠陥エコーとの判別が困難となる。また、セグメンテーションを超音波画像の欠陥の検出に適用する場合には、一般的なカメラ画像に適用する場合と比較して、教師ラベルの作成に労力とコストが嵩む。また、超音波画像を機械学習の入力として欠陥を検出する場合には、欠陥エコーと溶接部の組織または内在物由来のエコーとを自動的に分類することが困難である。 When segmenting defect areas in a single image, it is not possible to make a judgment that takes into account changes in defect echoes in response to the scanning of an ultrasonic probe, making it difficult to distinguish between noise and defect echoes. In addition, when applying segmentation to detect defects in ultrasonic images, creating training labels requires more effort and cost than applying it to general camera images. In addition, when detecting defects using ultrasonic images as input for machine learning, it is difficult to automatically classify defect echoes from echoes originating from the structure or inclusions of the weld.

特表2020-503509号公報Special Publication No. 2020-503509 国際公開第2015/001624号International Publication No. 2015/001624

本発明が解決しようとする課題は、非破壊検査に用いる超音波データの評価において、対象物に含まれる検出対象位置の検出精度を向上させることができる超音波データ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 ultrasonic data evaluation technique that can improve the detection accuracy of the detection target position contained in an object when evaluating ultrasonic data used in non-destructive testing.

本発明の実施形態に係る超音波データ評価システムは、検査の対象となる対象物に含まれる検出対象の探傷を行って画像またはボクセルデータの少なくとも一方を含む超音波データを取得する超音波探触子と、前記超音波データを取得したときの前記超音波探触子の位置を示す探傷位置データを取得する位置情報取得装置と、機械学習済みの判定モデルに、判定の対象となる少なくとも1つの前記超音波データと前記探傷位置データとを入力し、前記超音波データ中の位置を示す単位ごとに前記検出対象が存在するか否かを判定可能な判定値を出力させる、コンピュータと、を備え、前記判定モデルは、複数の学習用超音波データと学習用探傷位置データと教師ラベルとを用いて前記機械学習済みであり、前記学習用超音波データは、前記超音波データ、または、これを模して生成されたデータの少なくとも一方を含み、前記学習用探傷位置データは、前記探傷位置データ、または、これを模して生成されたデータの少なくとも一方を含み、前記教師ラベルは、前記学習用超音波データ中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ものである An ultrasonic data evaluation system according to an embodiment of the present invention includes an ultrasonic probe that performs flaw detection on a detection target included in an object to be inspected and acquires ultrasonic data including at least one of an image or voxel data , a position information acquisition device that acquires flaw detection position data indicating the position of the ultrasonic probe when the ultrasonic data was acquired , and a computer that inputs at least one of the ultrasonic data to be judged and the flaw detection position data into a machine -learned judgment model and outputs a judgment value that can determine whether or not the detection target exists for each unit indicating a position in the ultrasonic data, and the judgment model has been machine-learned using a plurality of training ultrasonic data, training flaw detection position data, and teacher labels, the training ultrasonic data includes at least one of the ultrasonic data or data generated by simulating it, the training flaw detection position data includes at least one of the flaw detection position data or data generated by simulating it, and the teacher label sets a specific common area indicating a specific area of the detection target present in the training ultrasonic data as the position of the detection target .

本発明の実施形態により、非破壊検査に用いる超音波データの評価において、対象物に含まれる検出対象位置の検出精度を向上させることができる超音波データ評価技術が提供される。 Embodiments of the present invention provide an ultrasonic data evaluation technique that can improve the detection accuracy of the detection target position contained in an object when evaluating ultrasonic data used in non-destructive testing.

超音波データ評価システムを示すブロック図。FIG. 1 is a block diagram illustrating an ultrasound data evaluation system. 超音波画像評価装置を示すブロック図。FIG. 1 is a block diagram showing an ultrasonic image evaluation device. 超音波探触子を示す構成図。FIG. 超音波探触子の走査態様を示す斜視図。FIG. 2 is a perspective view showing a scanning mode of an ultrasonic probe. 超音波探触子の走査態様を示す平面図。FIG. 位置情報群を示す説明図。FIG. 球状欠陥を走査するときの超音波探触子を示す平面図。FIG. 4 is a plan view showing an ultrasonic probe when scanning a spherical defect. 首振り走査で球状欠陥を走査するときの超音波探触子を示す平面図。FIG. 13 is a plan view showing an ultrasonic probe when scanning a spherical defect by oscillating scanning. 平面状欠陥を走査するときの超音波探触子を示す平面図。FIG. 4 is a plan view showing an ultrasonic probe when scanning a planar defect. 首振り走査で平面状欠陥を走査するときの超音波探触子を示す平面図。FIG. 11 is a plan view showing an ultrasonic probe when scanning a planar defect by oscillating scanning. 超音波探触子をX方向に走査させる態様を示す平面図。FIG. 4 is a plan view showing a mode in which the ultrasonic probe is scanned in the X direction. 超音波探触子をX方向に走査させる態様を示す側面図。FIG. 4 is a side view showing a mode in which the ultrasonic probe is scanned in the X direction. 超音波探触子をX方向に走査させて取得した超音波画像を示す画像図。FIG. 4 is an image diagram showing an ultrasound image acquired by scanning an ultrasound probe in the X direction. 超音波探触子をY方向に走査させる態様を示す平面図。FIG. 4 is a plan view showing a mode in which the ultrasonic probe is scanned in the Y direction. 超音波探触子をY方向に走査させる態様を示す側面図。FIG. 4 is a side view showing a mode in which the ultrasonic probe is scanned in the Y direction. 超音波探触子をY方向に走査させて取得した超音波画像を示す画像図。FIG. 4 is an image diagram showing an ultrasound image acquired by scanning an ultrasound probe in the Y direction. 超音波探触子をジグザグ走査させる態様を示す平面図。FIG. 4 is a plan view showing a mode in which an ultrasonic probe is subjected to zigzag scanning. 超音波探触子をジグザグ走査させる態様を示す側面図。FIG. 4 is a side view showing a mode in which the ultrasonic probe is subjected to zigzag scanning. 超音波探触子をジグザグ走査させて取得した超音波画像を示す画像図。FIG. 2 is an image diagram showing an ultrasound image acquired by zigzag scanning with an ultrasound probe. 超音波探触子を首振り走査させる態様を示す平面図。FIG. 4 is a plan view showing a mode in which the ultrasonic probe is oscillated for scanning. 超音波探触子を首振り走査させる態様を示す側面図。FIG. 4 is a side view showing a mode in which the ultrasonic probe is oscillated for scanning. 超音波探触子を首振り走査させて取得した超音波画像を示す画像図。FIG. 4 is an image diagram showing an ultrasound image acquired by performing oscillating scanning with an ultrasound probe. 学習用超音波画像を示す画像図。FIG. 13 is an image diagram showing a learning ultrasound image. 教師ラベルを示す画像図。FIG. 11 is an image showing teacher labels. 学習用超音波画像からチャンネルを選定する流れ示す説明図。FIG. 4 is an explanatory diagram showing a flow of selecting a channel from a learning ultrasound image. 検出対象を検出したエコーの受信波形を示すグラフ。6 is a graph showing a received waveform of an echo that detects a detection target. 検出対象を検出したエコーの受信波形を絶対値化したものを示すグラフ。6 is a graph showing the absolute value of the received waveform of an echo that detected a detection target. 教師ラベルの画素を示す説明図。FIG. 13 is an explanatory diagram showing pixels of teacher labels. 判定用超音波画像を示す画像図。FIG. 11 is an image diagram showing an ultrasonic image for determination. 判定済画像を示す画像図。FIG. 判定済画像を二値化したもの示す画像図。FIG. 11 is an image diagram showing a binarized determined image. 判定済画像に出現した像を示す説明図。FIG. 13 is an explanatory diagram showing an image that appears in a determined image. 特定共通領域の座標を示す説明図。FIG. 11 is an explanatory diagram showing the coordinates of a specific common area. 超音波探触子をジグザグ走査させる態様を示す平面図。FIG. 4 is a plan view showing a mode in which an ultrasonic probe is subjected to zigzag scanning. X方向とY方向の位置情報と判定確信度を示すグラフ。11 is a graph showing position information in the X direction and the Y direction and a determination certainty degree. 平面状欠陥を超音波探触子で首振り走査する態様を示す平面図。FIG. 4 is a plan view showing a mode in which a planar defect is oscillated and scanned with an ultrasonic probe. 平面状欠陥を走査する超音波探触子の回転角度と判定確信度を示すグラフ。13 is a graph showing the rotation angle of an ultrasonic probe scanning a planar defect and the determination certainty. 球状欠陥を超音波探触子で首振り走査する態様を示す平面図。FIG. 4 is a plan view showing a manner in which a spherical defect is scanned by a swiveling ultrasonic probe. 球状欠陥を走査する超音波探触子の回転角度と判定確信度を示すグラフ。13 is a graph showing the rotation angle of an ultrasonic probe scanning a spherical defect and the degree of certainty of the determination. 検出対象の位置がプロットされた3D-CADモデルを示す斜視図。FIG. 1 is a perspective view showing a 3D CAD model on which the positions of detection targets are plotted. 教師ラベルの生成方法を示すフローチャート。1 is a flowchart showing a method for generating a teacher label. 判定モデルの生成方法を示すフローチャート。11 is a flowchart showing a method for generating a determination model. 判定用超音波画像の評価方法を示すフローチャート。13 is a flowchart showing a method for evaluating a determination ultrasound image.

以下、図面を参照しながら、超音波データ評価システム、超音波データ評価方法および判定モデル生成方法の実施形態について詳細に説明する。 Below, embodiments of the ultrasound data evaluation system, ultrasound data evaluation method, and judgment model generation method are described in detail 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スキャン探傷法、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スキャン探傷法、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手動または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、代表的なリニアスキャン探傷法で取得した探傷画像について例示する。 In this embodiment, an ultrasonic inspection method generally called a phased array ultrasonic inspection is used as an example. Among them, a linear scan inspection method in which an ultrasonic element is electronically scanned while forming an ultrasonic beam in a fixed direction, a sector scan inspection method in which an angle at which an ultrasonic beam is formed is changed in a fan shape while the 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 or other imaging method using ultrasonic waves can be used. Note that an ultrasonic inspection method in which scanning is performed manually or mechanically using a single probe may also be used. In the following explanation, an example of an inspection image obtained by a typical linear scan inspection method is shown.

図1の符号1は、本実施形態の超音波データ評価システムである。この超音波データ評価システム1は、検査の対象となる対象物M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超音波データを、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M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Mの健全性診断などに活用することができる。つまり、超音波データ評価システム1は、機械学習により得られた人工知能を用いて対象物Mの解析を行うものである。 Reference numeral 1 in FIG. 1 denotes an ultrasonic data evaluation system according to this embodiment. This ultrasonic data evaluation system 1 evaluates the presence or absence of a defect (detection target K) in an object M to be inspected. In this embodiment, ultrasonic data acquired by a predetermined ultrasonic flaw detection method is automatically analyzed using a computer equipped with artificial intelligence (AI) to evaluate the presence or absence of a defect in the object M. By evaluating the presence or absence of this defect, it is possible to utilize the result for the diagnosis of the soundness of the object M. In other words, the ultrasonic data evaluation system 1 analyzes the object M using artificial intelligence obtained by machine learning.

なお、本実施形態で処理の対象となっている「超音波データ」という用語は、画像(2次元のデータ、ピクセルデータ)とボクセルデータ(3次元ボリュームデータ)の少なくとも一方の意味を含んでいる。例えば、超音波探傷方法により取得されるときの超音波データ、および、判定時に処理の対象となる超音波データは、画像とボクセルデータの少なくとも一方である。また、超音波データ(画像またはボクセルデータ)は、静止画または動画のいずれでも良い。なお、超音波データがボクセルデータの動画である場合は、3次元のデータに時間の経過を示す4次元目のデータを加えたものとして扱うことができる。以下の説明では、理解を助けるために静止画の画像(ピクセルデータ)の超音波データを例示している。 The term "ultrasound data" that is the subject of processing in this embodiment includes at least one of an image (two-dimensional data, pixel data) and voxel data (three-dimensional volume data). For example, the ultrasound data acquired by the ultrasonic flaw detection method and the ultrasound data that is the subject of processing during judgment are at least one of an image and voxel data. Furthermore, the ultrasound data (image or voxel data) may be either a still image or a video. Note that when the ultrasound data is a video of voxel data, it can be treated as three-dimensional data plus fourth-dimensional data indicating the passage of time. In the following explanation, to facilitate understanding, ultrasound data of a still image (pixel data) is exemplified.

超音波データ評価システム1は、超音波探触子の一例としたアレイ探触子10と超音波探傷装置20と超音波画像処理装置30と位置情報取得装置90と超音波画像評価装置100とを備える。 The ultrasonic data evaluation system 1 includes an array probe 10, which is an example of an ultrasonic probe, an ultrasonic flaw detection device 20, an ultrasonic image processing device 30, a position information acquisition device 90, and an ultrasonic image evaluation device 100.

超音波探傷装置20と超音波画像処理装置30と位置情報取得装置90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、本実施形態の超音波データ評価方法は、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 flaw detection device 20, the ultrasonic image processing device 30, the position information acquisition device 90, and the ultrasonic image evaluation device 100 are configured as a computer having hardware resources such as a CPU, ROM, RAM, and HDD, and in which software-based information processing is realized using the hardware resources as the CPU executes various programs. Furthermore, the ultrasonic data evaluation method of this embodiment is realized by having the computer execute various programs.

超音波データ評価システム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、超音波データ評価システム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 ultrasound data evaluation system 1 do not necessarily need to be provided on multiple computers. For example, the components of the ultrasound data evaluation system 1 may be provided on a single computer.

図3に示すように、アレイ探触子10は、検査対象となる対象物Mに超音波Uを発し、検出対象Kで反射した反射波Rを検出する。なお、以下の説明では、反射波Rをエコー(出現像)と称する場合がある。このアレイ探触子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。これら超音波素子11Aは、アレイ探触子10の走査方向に対して直角を成す方向に直線的に並んで配置されている。このアレイ探触子10により取得される超音波画像(2次元の超音波データ)は、対象物Mの断面を示す画像となる。なお、本実施形態において、超音波探触子としてアレイ探触子10を例として示したが、2次元状に配置された超音波探触子、または単一プローブにも適用できるのは勿論である。 As shown in FIG. 3, the array probe 10 emits ultrasonic waves U to the object M to be inspected and detects the reflected waves R reflected by the object K. In the following description, the reflected waves R may be referred to as echoes. The array probe 10 includes a probe 11 in which a plurality of ultrasonic elements 11A that emit ultrasonic waves U are arranged. These ultrasonic elements 11A are arranged linearly in a direction perpendicular to the scanning direction of the array probe 10. The ultrasonic image (two-dimensional ultrasonic data) acquired by the array probe 10 is an image showing a cross section of the object M. In this embodiment, the array probe 10 is shown as an example of an ultrasonic probe, but it is of course applicable to ultrasonic probes arranged two-dimensionally or single probes.

対象物M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W(図4)またはその近傍に生じた検出対象Kを超音波データ評価システム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Mとしても良い。このような対象物Mの内部または表面に生じた検出対象Kを、超音波データ評価システム1により評価する。 An example of the object M is a component made of a metal material. In particular, the detection object K occurring at or near the weld W (Figure 4) is evaluated by the ultrasonic data evaluation system 1. Note that the object M may also be a material other than a metal material, for example, a composite material such as reinforced concrete, mortar, or fiber-reinforced plastic. The detection object K occurring inside or on the surface of such an object M is evaluated by the ultrasonic data evaluation system 1.

検出対象Kは、超音波データ評価システム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M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 ultrasonic data evaluation system 1. The detection target K (defect) can be arbitrarily determined to be a crack, flaw, cavity, round hole, peeling, thinning, inclusion, etc. occurring inside or on the surface of the object M.

アレイ探触子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。このアレイ探触子10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、TFM、または、開口合成法などの方式に適用しても良い。さらに、本実施形態は、超音波探触子として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に適用しても良い。 The array probe 10 is controlled by applying a voltage to it by the ultrasonic inspection device 20. This array probe 10 exemplifies a phased array ultrasonic inspection method in which a beam of ultrasonic waves U is formed in a fixed direction while electronically scanning the ultrasonic element 11A to be driven. Note that this embodiment can be applied to other methods. For example, it may be applied to a sector imaging method, a TFM, or an aperture synthesis method. Furthermore, this embodiment may be applied to an ultrasonic inspection method in which mechanical scanning is performed using a single probe as an ultrasonic probe.

対象物Mの検査時に、アレイ探触子10と対象物M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Mへ入射させるためのものである。 When inspecting the object M, an acoustic propagation medium 2 called a wedge is provided between the array probe 10 and the object M. This acoustic propagation medium 2 is used to make the ultrasonic waves U incident on the object M at a highly directional angle.

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M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 acoustic propagation medium 2, an isotropic material is used that allows the ultrasonic waves U to propagate and has a known acoustic impedance. If the surface of the target object M is flat, it is not necessary to use the acoustic propagation medium 2.

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M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 acoustic propagation medium 2 include, for example, acrylic, polyimide, gel, and other polymers. The acoustic propagation medium 2 may be made of a material that has an acoustic impedance similar to or the same as that of the front panel (not shown) of the ultrasonic element 11A. It may also be made of a material that has an acoustic impedance similar to or the same as that of the object M. A composite material that changes the acoustic impedance stepwise or gradually may also be used.

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, to prevent multiple reflected waves inside the acoustic propagation medium 2 from affecting the flaw detection results, damping material may be placed inside and outside the acoustic propagation medium 2. A mountain-shaped wave-eliminating shape may also be provided. A multiple reflection reduction mechanism may also be provided.

なお、以下の説明では、アレイ探触子10から対象物M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 acoustic propagation medium 2 may be omitted when explaining how ultrasonic waves U are incident on the target M from the array probe 10.

アレイ探触子10から対象物M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、アレイ探触子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M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、アレイ探触子10と対象物M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 array probe 10 to the object M. For example, when the acoustic propagation medium 2 is used, an acoustic contact medium (not shown) is used at the contact portion between the array probe 10 and the acoustic propagation medium 2, and at the contact portion between the acoustic propagation medium 2 and the object M. When the acoustic propagation medium 2 is not used, an acoustic contact medium (not shown) is used at the contact portion between the array probe 10 and the object M. For this acoustic contact medium, a medium capable of propagating ultrasonic waves U, such as water, glycerin, machine oil, castor oil, acrylic, polystyrene, or gel, is used.

図1に示すように、アレイ探触子10で検出された反射波R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 R detected by the array probe 10 is input to an ultrasonic flaw detector 20. The detection signal obtained by the ultrasonic flaw detector 20 is then processed by an ultrasonic image processing device 30.

超音波画像処理装置30は、超音波Uを用いて対象物M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 image processing device 30 acquires ultrasonic images using ultrasonic waves U to detect flaws in a detection target K contained in an object M. This ultrasonic image processing device 30 can generate ultrasonic images along the scanning direction of the ultrasonic element 11A based on the reflected waves of the ultrasonic waves U.

本実施形態では、アレイ探触子10を走査したときのアレイ探触子10の位置(変位)および回転角度θ(図5)を取得し、検出対象K(欠陥エコー)の輝度または形状が、アレイ探触子10の位置または角度に合わせてどのように変化するかを評価する。この評価をすることで、超音波画像において、検出対象Kの位置と深さがより確実に特定される。なお、超音波画像と、その超音波画像を取得したときのアレイ探触子10の位置を示す情報との2種類のデータを合わせて、機械学習させた判定モデルが生成される。 In this embodiment, the position (displacement) and rotation angle θ (Figure 5) of the array probe 10 when scanning are obtained, and an evaluation is made of how the brightness or shape of the detection target K (defect echo) changes according to the position or angle of the array probe 10. By performing this evaluation, the position and depth of the detection target K can be more reliably identified in the ultrasound image. Note that a machine learning judgment model is generated by combining two types of data, the ultrasound image and information indicating the position of the array probe 10 when the ultrasound image was acquired.

従来の技術では、画像のデータのみを用いて検出対象Kが判定されていた。これに対して本実施形態では、画像と位置情報との2種類のデータが用いられて判定が行われる。このようにすれば、実際に検査員が超音波探傷で活用する情報を用いて、検出対象Kを判定することができ、その精度が格段に向上される。 In conventional technology, the detection target K is determined using only image data. In contrast, in this embodiment, the determination is made using two types of data: image and position information. In this way, the detection target K can be determined using information that an inspector actually uses in ultrasonic flaw detection, and the accuracy is improved dramatically.

例えば、図7に示すように、検出対象Kが球状欠陥であるとする。アレイ探触子10から検出対象Kに向けて超音波Uを発し、検出対象Kで反射した反射波Rを検出する。次に、図8に示すように、アレイ探触子10の位置と向きを変更し、異なる方向から検出対象Kに向けて超音波Uを発する。ここで、検出対象Kが球状欠陥の場合は、アレイ探触子10の位置と向きを変更しても、反射波Rの強度が変化しない。 For example, as shown in FIG. 7, assume that the detection target K is a spherical defect. Ultrasonic waves U are emitted from the array probe 10 toward the detection target K, and the reflected waves R reflected by the detection target K are detected. Next, as shown in FIG. 8, the position and orientation of the array probe 10 are changed, and ultrasonic waves U are emitted toward the detection target K from a different direction. Here, if the detection target K is a spherical defect, the intensity of the reflected waves R does not change even if the position and orientation of the array probe 10 is changed.

一方、検出対象Kが平面状欠陥の場合は、アレイ探触子10の位置と向きを変更すると、反射波Rが反射される方向が変化する。つまり、反射波Rの強度が変化する。例えば、図9に示すように、検出対象Kが広がる面に対して垂直に超音波Uが入射されると、反射波Rが強まる。一方、図10に示すように、検出対象Kが広がる面に対して斜め方向に超音波Uが入射されると、反射波Rが弱まる。このように、アレイ探触子10を動かしたときに、その反射波Rの変化を把握することで、検出対象Kが球状欠陥または平面状欠陥のいずれであるかが判別可能となっている。溶接部Wの内部欠陥を探傷する場合、発見が想定される主な球状欠陥は、ブローホールが挙げられ、平面状欠陥は、スラグ巻込、融合不良、溶込不良、割れが挙げられる。 On the other hand, when the detection target K is a planar defect, changing the position and orientation of the array probe 10 changes the direction in which the reflected wave R is reflected. In other words, the intensity of the reflected wave R changes. For example, as shown in FIG. 9, when ultrasonic waves U are incident perpendicularly to the surface on which the detection target K extends, the reflected wave R becomes stronger. On the other hand, as shown in FIG. 10, when ultrasonic waves U are incident obliquely to the surface on which the detection target K extends, the reflected wave R becomes weaker. In this way, by grasping the change in the reflected wave R when the array probe 10 is moved, it is possible to determine whether the detection target K is a spherical defect or a planar defect. When detecting internal defects in the weld W, the main spherical defects expected to be found include blowholes, and the main planar defects include slag inclusion, poor fusion, poor penetration, and cracks.

図1に示すように、位置情報取得装置90は、アレイ探触子10の位置を取得する変位取得部91と、アレイ探触子10の回転角度θを取得する角度取得部92とを備える。この位置情報取得装置90は、アレイ探触子10で対象物Mを走査したときのアレイ探触子10の位置(変位)および回転角度θ(図5)を含む探傷位置データを取得する。 As shown in FIG. 1, the position information acquisition device 90 includes a displacement acquisition unit 91 that acquires the position of the array probe 10, and an angle acquisition unit 92 that acquires the rotation angle θ of the array probe 10. This position information acquisition device 90 acquires flaw detection position data including the position (displacement) and rotation angle θ (FIG. 5) of the array probe 10 when the target M is scanned with the array probe 10.

本実施形態では、例えば、変位取得部91として、エンコーダを有したXY軸スキャナを使用する。また、角度取得部92として、エンコーダを有する角度センサを使用する。 In this embodiment, for example, an XY axis scanner with an encoder is used as the displacement acquisition unit 91. Also, an angle sensor with an encoder is used as the angle acquisition unit 92.

なお、変位取得部91と角度取得部92は、これに限定されず、複数のタイプの位置情報取得方法を組み合わせたものでも良いし、他の位置情報取得方法を用いても良い。例えば、ロボットアーム(図示略)の手先にアレイ探触子10を取り付けた場合には、アレイ探触子10の位置および回転の制御を示す情報に基づいて、アレイ探触子10の位置(変位)および回転角度θが取得されても良い。また、アレイ探触子10を撮影する所定のカメラ(図示略)などで取得した画像情報に基づいて、アレイ探触子10の位置および回転角度θが取得されても良い。 The displacement acquisition unit 91 and the angle acquisition unit 92 are not limited to this, and may be a combination of multiple types of position information acquisition methods, or other position information acquisition methods may be used. For example, when the array probe 10 is attached to the end of a robot arm (not shown), the position (displacement) and rotation angle θ of the array probe 10 may be acquired based on information indicating control of the position and rotation of the array probe 10. The position and rotation angle θ of the array probe 10 may also be acquired based on image information acquired by a specified camera (not shown) that captures the array probe 10.

探傷位置データは、アレイ探触子10の位置を表す直交座標で示される少なくとも2つの座標値を含む。このようにすれば、対象物Mが平板状の場合には、対象物Mの表面上のアレイ探触子10の位置を表し易くなる。直交座標は、例えば、平板状の対象物Mの表面に沿う2次元の座標系である。 The inspection position data includes at least two coordinate values expressed in Cartesian coordinates that represent the position of the array probe 10. In this way, when the object M is flat, it becomes easier to represent the position of the array probe 10 on the surface of the object M. The Cartesian coordinates are, for example, a two-dimensional coordinate system that follows the surface of the flat object M.

なお、探傷位置データは、アレイ探触子10の位置を表す極座標または円柱座標で示される少なくとも2つの座標値を含むものでも良い。このようにすれば、対象物Mが球形状、円柱形状、または円筒形状の場合には、対象物Mの表面上のアレイ探触子10の位置を表し易くなる。極座標は、例えば、球形状、円柱形状、または円筒形状の対象物Mの表面に沿う2次元の座標系である。例えば、探傷位置データは、極座標で示される動径と偏角とを含む。また、探傷位置データは、円柱座標で示される角度位置と軸位置とを含む。 The inspection position data may include at least two coordinate values represented by polar coordinates or cylindrical coordinates that represent the position of the array probe 10. In this way, when the object M is spherical, cylindrical, or cylindrical, it becomes easier to represent the position of the array probe 10 on the surface of the object M. Polar coordinates are, for example, a two-dimensional coordinate system along the surface of the object M that is spherical, cylindrical, or cylindrical. For example, the inspection position data includes a radius and a declination that are represented by polar coordinates. The inspection position data also includes an angular position and an axial position that are represented by cylindrical coordinates.

また、探傷位置データは、アレイ探触子10の回転を表す角度を含む。このようにすれば、アレイ探触子10の向きを検出対象Kの判定に反映させることができる。 The flaw detection position data also includes an angle representing the rotation of the array probe 10. In this way, the orientation of the array probe 10 can be reflected in the determination of the detection target K.

図4に示すように、対象物Mの表面に沿う2方向をX軸とY軸で表し、対象物Mの深さ方向をZ軸で表す。この図4では、平板状の対象物Mを例示している。 As shown in FIG. 4, the two directions along the surface of the object M are represented by the X-axis and the Y-axis, and the depth direction of the object M is represented by the Z-axis. In FIG. 4, a flat object M is shown as an example.

アレイ探触子10の位置(変位)とは、例えば、対象物Mの表面に沿って移動するアレイ探触子10のXY座標またはその変化を示す情報である。アレイ探触子10の位置は、所定の位置をXY座標の原点とする位置である。なお、アレイ探触子10の位置は、一定時間ごとに変化するXY座標の変化量でも良い。 The position (displacement) of the array probe 10 is, for example, information indicating the XY coordinates or changes of the array probe 10 moving along the surface of the object M. The position of the array probe 10 is a position with a predetermined position as the origin of the XY coordinates. The position of the array probe 10 may also be the amount of change in the XY coordinates that change at regular intervals.

アレイ探触子10の回転角度θとは、対象物Mの表面に沿って回転するアレイ探触子10の向きを示す情報である。つまり、対象物Mの表面から垂直に延びる軸を中心Q(図5)とし、この軸周りにアレイ探触子10が回転したときの角度である。なお、回転角度θは、所定の方向(例えば、Y軸方向)に沿う角度を基準θ(図20)とするアレイ探触子10の回転角度θである。なお、回転角度θは、一定時間ごとに変化するアレイ探触子10の回転角度θの変化量でも良い。 The rotation angle θ of the array probe 10 is information indicating the orientation of the array probe 10 rotating along the surface of the object M. In other words, the rotation angle θ is the angle when the array probe 10 rotates around an axis that extends perpendicularly from the surface of the object M as the center Q ( FIG. 5 ). The rotation angle θ is the rotation angle θ of the array probe 10 with an angle along a predetermined direction (e.g., the Y-axis direction) as the reference θ 0 ( FIG. 20 ). The rotation angle θ may be the amount of change in the rotation angle θ of the array probe 10 that changes at regular intervals.

図6に示すように、位置情報取得装置90は、探傷位置データの集まりである位置情報群を取得する。図6では、位置情報群を所定のテーブルとして図示している。例えば、超音波画像を取得したときに、それぞれの超音波画像を個々に識別可能な識別情報としての取得番号が付与される。これら取得番号を主キーとして各種情報が登録される。例えば、取得番号に対応付けて、X座標とY座標と回転角度θとが登録される。 As shown in FIG. 6, the position information acquisition device 90 acquires a group of position information, which is a collection of flaw detection position data. In FIG. 6, the group of position information is illustrated as a predetermined table. For example, when an ultrasound image is acquired, an acquisition number is assigned as identification information that allows each ultrasound image to be individually identified. Various information is registered using these acquisition numbers as primary keys. For example, the X coordinate, Y coordinate, and rotation angle θ are registered in association with the acquisition number.

次に、アレイ探触子10をX方向に走査させる態様を図11から図13を参照して説明する。例えば、対象物Mに直線的に延びる溶接部Wが設けられているものとする(図11および図12)。この溶接部Wに沿ってその近傍に生じた亀裂などの欠陥が、検出対象Kであるとする。 Next, the manner in which the array probe 10 is scanned in the X direction will be described with reference to Figs. 11 to 13. For example, assume that a weld W extending linearly is provided on the object M (Figs. 11 and 12). Assume that a defect such as a crack occurring near the weld W along the weld W is the detection object K.

図11および図12に示すように、アレイ探触子10を対象物Mの表面に沿って、かつ溶接部Wが延びる方向に沿って、X方向(直線的)に走査すると、それぞれの位置における対象物Mの断面を示す超音波画像が得られる。例えば、対象物Mのそれぞれの位置(X~Xn+4)に対応してそれぞれの超音波画像(X~Xn+4)が得られる(図13)。これらの超音波画像(X~Xn+4)が、学習用超音波画像31または判定用超音波画像35である。なお、この走査は、左右走査と呼ばれている。検出対象Kの走査方向の長さを推定するために使用される。 As shown in Figures 11 and 12, when the array probe 10 is scanned in the X direction (linearly) along the surface of the object M and along the direction in which the weld W extends, ultrasonic images showing the cross-section of the object M at each position are obtained. For example, ultrasonic images ( Xn to Xn +4 ) are obtained corresponding to each position ( Xn to Xn +4 ) of the object M (Figure 13). These ultrasonic images ( Xn to Xn +4 ) are the learning ultrasonic images 31 or the judgment ultrasonic images 35. This scanning is called left-right scanning. It is used to estimate the length of the detection object K in the scanning direction.

図13に示すように、例えば、最初の超音波画像(X)では、検出対象Kの出現像(エコー)が表示されていない。しかし、次の超音波画像(Xn+1)と、さらに次の超音波画像(Xn+2)では、次第に検出対象Kの出現像が大きくなる。さらに、検出対象Kの終端に差し掛かると、その超音波画像(Xn+4)では、出現像の表示が弱くなる。これが検出対象Kの特有の強度の変化である。 13, for example, in the first ultrasound image ( Xn ), the outgoing light (echo) of the detection target K is not displayed. However, in the next ultrasound image (Xn +1 ) and the next ultrasound image ( Xn+2 ), the outgoing light of the detection target K gradually increases. Furthermore, when approaching the end of the detection target K, the outgoing light is displayed weakly in the ultrasound image ( Xn+4 ). This is a change in intensity specific to the detection target K.

次に、アレイ探触子10をY方向に走査させる態様を図14から図16を参照して説明する。例えば、対象物Mに直線的に延びる溶接部Wが設けられているものとする(図14および図15)。この溶接部Wに沿ってその近傍に生じた亀裂などの欠陥が、検出対象Kであるとする。 Next, the manner in which the array probe 10 is scanned in the Y direction will be described with reference to Figs. 14 to 16. For example, assume that a weld W extending linearly is provided on the object M (Figs. 14 and 15). Assume that a defect such as a crack occurring along and in the vicinity of this weld W is the detection object K.

図14および図15に示すように、アレイ探触子10を対象物Mの表面に沿って、かつ溶接部Wが延びる方向に沿って、Y方向(直線的)に走査すると、それぞれの位置における対象物Mの断面を示す超音波画像が得られる。例えば、対象物Mのそれぞれの位置(Y~Yn+4)に対応してそれぞれの超音波画像(Y~Yn+4)が得られる(図16)。これらの超音波画像(Y~Yn+4)が、学習用超音波画像31または判定用超音波画像35である。 14 and 15, when the array probe 10 is scanned in the Y direction (linearly) along the surface of the object M and along the direction in which the weld W extends, ultrasonic images showing the cross sections of the object M at each position are obtained. For example, ultrasonic images (Y n to Y n+4 ) are obtained corresponding to each position (Y n to Y n+4 ) of the object M ( FIG. 16 ). These ultrasonic images (Y n to Y n+4 ) are the learning ultrasonic images 31 or the determination ultrasonic images 35.

図16に示すように、例えば、最初の超音波画像(Y)から最後の超音波画像(Yn+4)からに至るまで、検出対象Kの出現像(エコー)が表示されている。しかし、それぞれの超音波画像(Y~Yn+4)に表示される検出対象Kの出現像の位置は、アレイ探触子10のY方向の位置に応じて異なっている。なお、この走査は、前後走査と呼ばれている。初期位置Y0からYnまでの距離を測ることで、検出対象KのY方向の位置を推定する。 16, for example, the echoes (echoes) of the detection target K are displayed from the first ultrasound image (Y n ) to the last ultrasound image (Y n+4 ). However, the positions of the echoes of the detection target K displayed in each ultrasound image (Y n to Y n+4 ) differ depending on the position of the array probe 10 in the Y direction. This scanning is called forward and backward scanning. The position of the detection target K in the Y direction is estimated by measuring the distance from the initial position Y 0 to Y n .

次に、アレイ探触子10をジグザグ走査させる態様を図17から図19を参照して説明する。例えば、対象物Mに直線的に延びる溶接部Wが設けられているものとする(図17および図18)。この溶接部Wに沿ってその近傍に生じた亀裂などの欠陥が、検出対象Kであるとする。 Next, the manner in which the array probe 10 is scanned in a zigzag manner will be described with reference to Figs. 17 to 19. For example, assume that a weld W extending linearly is provided on the object M (Figs. 17 and 18). Assume that a defect such as a crack occurring along and in the vicinity of this weld W is the detection object K.

図17に示すように、アレイ探触子10を前後走査させながら溶接線方向(X方向)に移動させる。アレイ探触子10の軌跡が平面視でジグザグを成すコースをたどるので、このような走査方法をジグザグ走査という。このジグザグ走査は、粗探傷(予備探傷)に用いられる。 As shown in FIG. 17, the array probe 10 is moved in the weld line direction (X direction) while scanning back and forth. This scanning method is called zigzag scanning because the trajectory of the array probe 10 follows a zigzag course in a planar view. This zigzag scanning is used for rough flaw detection (preliminary flaw detection).

このジグザグ走査では、アレイ探触子10が回転角度(θ)を固定しつつ、アレイ探触子10の位置(X,Y)を変化させて、超音波画像を得る。これらの超音波画像(X,Y,θ)が、学習用超音波画像31または判定用超音波画像35である。 In this zigzag scanning, the position ( Xn , Yn ) of the array probe 10 is changed while the rotation angle (θ) of the array probe 10 is fixed to obtain ultrasound images. These ultrasound images ( Xn , Yn , θn ) are the learning ultrasound images 31 or the determination ultrasound images 35.

図19に示すように、所定の位置にアレイ探触子10があるときに取得された超音波画像(X,Y,θ)には、検出対象Kの出現像(エコー)が表示されている。しかし、他の超音波画像には、検出対象Kの出現像が表示されていない。 19, an ultrasound image ( Xn , Yn , θ0 ) acquired when the array probe 10 is at a predetermined position displays an echo (echo) of the detection target K. However, other ultrasound images do not display the echo of the detection target K.

次に、アレイ探触子10を首振り走査させる態様を図20から図22を参照して説明する。例えば、対象物Mに直線的に延びる溶接部Wが設けられているものとする(図20および図21)。この溶接部Wに沿ってその近傍に生じた亀裂などの欠陥が、検出対象Kであるとする。 Next, the manner in which the array probe 10 is swivelled for scanning will be described with reference to Figs. 20 to 22. For example, assume that a weld W extending linearly is provided on the object M (Figs. 20 and 21). Assume that a defect such as a crack occurring near the weld W along the weld W is the detection object K.

図20に示すように、ジグザグ走査による粗探傷の後に、検出対象Kの出現像が得られるXY面上の特定の位置で、アレイ探触子10の首を振って超音波Uの入射角度を変える走査を行う。この走査方法を首振り走査(振子走査)という。この首振り走査は、対象物Mの内部の検出対象Kの形状、寸法などをさらに精密に推定するために行われる。超音波Uの入射角度を変えることで、検出対象Kの反射波R(図7から図10)の強度が変化する。 As shown in Figure 20, after rough flaw detection by zigzag scanning, a scan is performed at a specific position on the XY plane where the detection target K is obtained, by swinging the array probe 10 to change the incident angle of the ultrasonic waves U. This scanning method is called swing scanning (pendulum scanning). This swing scanning is performed to more precisely estimate the shape, dimensions, etc. of the detection target K inside the object M. Changing the incident angle of the ultrasonic waves U changes the intensity of the reflected waves R (Figures 7 to 10) of the detection target K.

例えば、検出対象Kが、ブローホールのような球状欠陥であるか、亀裂のような平面状欠陥かを判別できる。例えば、球状欠陥の場合、首振り走査を行っても反射波Rの強度に変化は見られない(図7から図8)、一方、亀裂のような平面状欠陥の場合、亀裂が走っている方向に垂直に超音波Uを入射しないと反射波Rが受信できない(図9から図10)。そのため、首振り走査を行うと、反射波Rの強度に変化が見られる。また、首振り走査では、平面状欠陥であった場合、溶接線方向に対して亀裂が走っている角度を、おおまかに調べることができる。 For example, it is possible to determine whether the detection target K is a spherical defect such as a blowhole, or a planar defect such as a crack. For example, in the case of a spherical defect, no change in the intensity of the reflected wave R is observed even when a swiveling scan is performed (Figures 7 and 8). On the other hand, in the case of a planar defect such as a crack, the reflected wave R cannot be received unless the ultrasonic wave U is incident perpendicular to the direction in which the crack runs (Figures 9 and 10). Therefore, when a swiveling scan is performed, a change in the intensity of the reflected wave R is observed. Furthermore, with swiveling scanning, in the case of a planar defect, the angle at which the crack runs relative to the weld line direction can be roughly examined.

本実施形態では、超音波画像を1枚取得するごとに、位置情報取得装置90により、その時点でのアレイ探触子10の位置および角度を示す探傷位置データが取得される。例えば、1枚の超音波画像につき、2次元の平面座標値XYとアレイ探触子10の回転角度θとを含む3つのパラメータが取得される。 In this embodiment, each time an ultrasound image is acquired, the position information acquisition device 90 acquires flaw detection position data indicating the position and angle of the array probe 10 at that time. For example, three parameters including the two-dimensional plane coordinate values XY and the rotation angle θ of the array probe 10 are acquired for each ultrasound image.

超音波画像を取得するタイミングは、空間的な距離で等間隔に取得しても良いし、不揃いに取得しても良い。また、時間的に取得タイミングを指定しても良い。 The timing of acquiring ultrasound images may be at equal spatial intervals or at irregular intervals. The timing of acquisition may also be specified in terms of time.

図5で示すように、位置情報取得装置90によって取得されるアレイ探触子10の回転角度は、XY平面上において、アレイ探触子10の中心Qを基準として、θ=∠AOBとして表される。 As shown in FIG. 5, the rotation angle of the array probe 10 acquired by the position information acquisition device 90 is expressed as θ = ∠AOB on the XY plane with the center Q of the array probe 10 as the reference.

図23は、代表的なリニアスキャン探傷画像としての超音波画像(超音波データ)を例示している。この超音波画像が、本実施形態の学習用超音波データ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Mに入射された入射範囲32がグレー色で表示され、対象物Mの表面33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23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超音波データとしての判定用超音波画像35(図29)としても用いられる。 Figure 23 illustrates an example of an ultrasound image (ultrasound data) as a typical linear scan inspection image. This ultrasound image is used as a training ultrasound image 31 as the training ultrasound data of this embodiment. In this training ultrasound image 31, the background B is displayed in black, the incidence range 32 where the ultrasound U is incident on the object M is displayed in gray, the surface 33 of the object M is displayed as a white line, and the detection object K is displayed in white. Note that this embodiment can also be implemented with an ultrasound image that is a color image represented by RGB or the like, but for clarity of explanation, the ultrasound image will be described as a grayscale image. In the example of Figure 23, one detection object K is shown in the training ultrasound image 31. Note that the ultrasound image is also used as a judgment ultrasound image 35 (Figure 29) as the judgment ultrasound data of this embodiment.

図3に示すように、アレイ探触子10から対象物M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M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、再びアレイ探触子10に到達する。また、検出対象K以外にも、対象物Mの底面または角部でも超音波Uが、反射または散乱され、アレイ探触子10に到達する。 As shown in FIG. 3, the ultrasonic waves U incident on the object M from the array probe 10 have their angles of incidence and refraction determined according to the delay time, and propagate through the inside of the object M. The propagated ultrasonic waves U are reflected or scattered by the detection object K and the like, and reach the array probe 10 again. In addition to the detection object K, the ultrasonic waves U are also reflected or scattered at the bottom surface or corners of the object M, and reach the array probe 10.

アレイ探触子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M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 array probe 10 are visualized based on the arrival time and the information of the ultrasonic elements 11A. At this time, if a detection target K is present in the object M, an echo (echo) of the detection target K appears in the training ultrasonic image 31.

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23)または判定用超音波画像35(図29)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 image processing device 30 generates a training ultrasound image 31 (FIG. 23) or a judgment ultrasound image 35 (FIG. 29). The training ultrasound image 31 or the judgment ultrasound image 35 is input from the ultrasound image processing device 30 to the ultrasound image evaluation device 100.

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 ultrasonic image 31 of this embodiment may be a CG image generated using computer graphics (CG) to imitate an ultrasonic image obtained by the ultrasonic flaw detection device 20. Also, a wide variety of training ultrasonic images 31 may be generated by manually or automatically editing the ultrasonic image obtained by the ultrasonic flaw detection device 20.

さらに、超音波伝搬の数値シミュレーションにより得られる超音波画像を用いても良い。例えば、対象物Mの内部における超音波Uの伝搬を可視化するシミュレーション技術を用いて超音波画像を生成し、それを学習用超音波画像31として用いても良い。 Furthermore, an ultrasound image obtained by a numerical simulation of ultrasound propagation may be used. For example, an ultrasound image may be generated using a simulation technique that visualizes the propagation of ultrasound U inside the object M, and the generated ultrasound image may be used as the training ultrasound image 31.

さらに、超音波画像を模したものを用いる場合には、探傷位置データについても模したものを用いる。例えば、仮想の3次元空間の検出対象Kとアレイ探触子10との位置関係を模擬し、この3次元空間におけるアレイ探触子10の位置および回転角度θを探傷位置データとして生成する。 Furthermore, when using a simulated ultrasound image, the flaw detection position data is also simulated. For example, the positional relationship between the detection target K and the array probe 10 in a virtual three-dimensional space is simulated, and the position and rotation angle θ of the array probe 10 in this three-dimensional space are generated as flaw detection position data.

図2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. 2, the ultrasound image evaluation device 100 performs machine learning using a training ultrasound image 31, and identifies the position of the detection target K contained in the judgment ultrasound image 35 used for judgment based on the results of this machine learning.

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, analysis techniques based on artificial intelligence learning can be used for the computer-based analysis of this embodiment. 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し、何か1つの機械学習方法を採用しても良い。例えば、回帰型ニューラルネットワーク(Recurrent Neural Network)、長期・短期記憶(Long short-term memory)の構造を持つ回帰型ニューラルネットワークなどの時系列データを扱う教師有り学習を用いても良い。 In this embodiment, a supervised machine learning method is used. For example, semantic segmentation is used. However, this is not limited to this, and multiple types of machine learning methods may be combined, or any one machine learning method may be adopted. For example, supervised learning that handles time-series data, such as a recurrent neural network or a recurrent neural network with a long short-term memory structure, may be used.

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、ロジスティック回帰、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, logistic regression, support vector machine (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し、他の機械学習の手法を用いても良い。 Note that there are various deep learning techniques, such as autoencoder, RNN (Recurrent Neural Network), LSTM (Long Short-Term Memory), and GAN (Generative Adversarial Network). These techniques may be applied to this embodiment, or other machine learning techniques may be used.

図29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Mに入射された入射範囲32がグレー色で表示され、対象物Mの表面33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29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から判定済データとしての判定済画像36が生成される。 As shown in FIG. 29, the ultrasonic image for determination 35 has a background B displayed in black, an incident range 32 where ultrasonic waves U are incident on the object M displayed in gray, a surface 33 of the object M displayed as a white line, and a detection object K displayed in white. In the example of FIG. 29, two detection objects K are shown in the ultrasonic image for determination 35. Then, a determined image 36 is generated from this ultrasonic image for determination 35 as determined data using a determination model.

図30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、画素が、グレー色から白色に表示される。図30の例では、2つの端部が存在する可能性が高い領域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. 30, in the determined image 36, the background B is displayed in black, and the pixels in an area 37 where the edge of the detection target K is more likely to exist are displayed brighter. In other words, the pixels are displayed in colors ranging from gray to white. In the example of FIG. 30, the area 37 where two edges are more likely to exist is shown in the determined image 36. A binary image 38 is then generated from this determined image 36.

図31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31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。 As shown in FIG. 31, in the binarized image 38, the background B is displayed in black, and the specific common area 39 where the edge of the detection target K is located is displayed in white. In the example of FIG. 31, two specific common areas 39 are shown in the binarized image 38. The position and depth of the detection target K can then be determined from this binarized image 38.

次に、超音波画像評価装置100のシステム構成を図2に示すブロック図を参照して説明する。さらに、超音波画像評価装置100には、図2に示す構成以外のものが含まれても良いし、図2に示す一部の構成が省略されても良い。 Next, the system configuration of the ultrasound image evaluation device 100 will be described with reference to the block diagram shown in FIG. 2. Furthermore, the ultrasound image evaluation device 100 may include components other than those shown in FIG. 2, and some of the components shown in FIG. 2 may be omitted.

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。 The ultrasound image evaluation device 100 includes an input unit 110, a calculation unit 120, a judgment model generation unit 130, a memory unit 140, and an output unit 150.

入力部110には、超音波Uを対象物M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。また、位置情報取得装置90から探傷位置データが入力される形態を例示するが、他の装置から探傷位置データが入力されても良い。 An ultrasonic image obtained by irradiating ultrasonic waves U on an object M is input from the outside to the input unit 110. In this embodiment, an example is shown in which an ultrasonic image is input from an ultrasonic image processing device 30, but an ultrasonic image may be input from another device. Also, an example is shown in which flaw detection position data is input from a position information acquisition device 90, but flaw detection position data may be input from another device.

入力部110は、画像入力部111と位置情報入力部112とを備える。画像入力部111には、超音波画像処理装置30から超音波画像(超音波データ)が入力される。位置情報入力部112には、位置情報取得装置90から探傷位置データが入力される。 The input unit 110 includes an image input unit 111 and a position information input unit 112. An ultrasound image (ultrasound data) is input to the image input unit 111 from the ultrasound image processing device 30. Flaw detection position data is input to the position information input unit 112 from the position information acquisition device 90.

画像入力部111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23)と判定用超音波画像35(図29)の2種類がある。この画像入力部111が、本実施形態の超音波データ取得部となっている。 There are two types of ultrasound images input to the image input unit 111: a training ultrasound image 31 (FIG. 23) used for machine learning and a judgment ultrasound image 35 (FIG. 29). This image input unit 111 serves as the ultrasound data acquisition unit of this embodiment.

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とこれらのそれぞれに対応する探傷位置データとが入力部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と探傷位置データ群(位置情報群)とを用いて、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が判定されるときに、判定用超音波画像35とこれに対応する探傷位置データとが入力部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 training ultrasound images 31 and the corresponding flaw detection position data are input to the input unit 110. Then, a group of teacher labels is generated based on this group of training ultrasound images. Furthermore, a judgment model is generated using the group of training ultrasound images, the group of teacher labels, and the group of flaw detection position data (group of position information). On the other hand, when the detection target K contained in the judgment ultrasound image 35 is judged using this judgment model, the judgment ultrasound image 35 and the corresponding flaw detection position data are input to the input unit 110. Note that the number of judgment ultrasound images 35 input may be one or multiple.

機械学習済みの判定モデルは、超音波データと探傷位置データが入力される入力層と、判定値を出力する出力層と、超音波データと探傷位置データと教師ラベルとを含む学習データ(教師データ)を用いてパラメータが学習された中間層と、を備える。この判定モデルは、超音波データと探傷位置データを入力層に入力し、中間層で演算し、判定値を出力層から出力させるようにコンピュータを機能させるものである。 The machine-learned judgment model includes an input layer to which ultrasonic data and flaw detection position data are input, an output layer that outputs a judgment value, and an intermediate layer in which parameters are learned using training data (teacher data) including ultrasonic data, flaw detection position data, and teacher labels. This judgment model causes a computer to function by inputting ultrasonic data and flaw detection position data to the input layer, performing calculations in the intermediate layer, and outputting a judgment value from the output layer.

学習データとしては、アレイ探触子10を用いて得られる超音波データまたはこれを模した超音波データの少なくとも一方と、超音波データを取得したときのアレイ探触子10の探傷位置データまたはこれを模した探傷位置データの少なくとも一方とを用いる。 As the learning data, at least one of ultrasonic data obtained using the array probe 10 or ultrasonic data simulating this, and at least one of flaw detection position data of the array probe 10 when the ultrasonic data was acquired or flaw detection position data simulating this are used.

位置情報入力部112に入力される探傷位置データには、機械学習に用いられる学習用探傷位置データと判定用探傷位置データの2種類がある。この位置情報入力部112が、本実施形態の探傷位置データ取得部となっている。 There are two types of flaw detection position data input to the position information input unit 112: flaw detection position data for learning used in machine learning, and flaw detection position data for judgment. This position information input unit 112 serves as the flaw detection position data acquisition unit of this embodiment.

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と判定確信度算出部125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 calculation unit 120 includes a teacher label generation unit 121, a judgment unit 122, an extraction unit 123, a detection target position calculation unit 124, and a judgment confidence level calculation unit 125. These are realized by the CPU executing a program stored in the memory or HDD.

記憶部140は、超音波探傷によって得られた画像、探傷位置データ、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と学習用位置情報記憶部142と教師ラベル記憶部143と判定モデル記憶部144と判定用超音波画像記憶部145と判定用位置情報記憶部146と検出対象位置記憶部147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 storage unit 140 stores images obtained by ultrasonic inspection, inspection position data, judgment models, etc. This storage unit 140 includes a learning ultrasound image storage unit 141, a learning position information storage unit 142, a teacher label storage unit 143, a judgment model storage unit 144, a judgment ultrasound image storage unit 145, a judgment position information storage unit 146, and a detection target position storage unit 147. These are a collection of information stored in memory, HDD, or cloud, and organized so that they can be searched or accumulated.

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の位置を示す画像が表示される。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、その画面に画像が表示されるものでも良い。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 output unit 150 outputs predetermined information. For example, an image showing the position of the detection target K in the evaluation ultrasound image 35 is displayed. This output unit 150 may be anything that can display digital data, such as a PC display, television, projector, or head-mounted display. It may also be a device that first converts the signal into an analog signal, such as a cathode ray tube, and then displays the image on the screen. In other words, the ultrasound image evaluation device 100 includes a device that displays an image that outputs the analysis result. Furthermore, the output unit 150 may be a printer that prints predetermined information on a paper medium. The output unit 150 may also be a device that writes predetermined information to a removable and portable storage medium, such as a USB memory.

なお、出力部150は、超音波エコーの合成信号、映像化結果、アレイ探触子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 output unit 150 may display the ultrasonic echo composite signal, the visualization results, the coordinates of the array probe 10 and its relative position to the detection target K, the delay time, the focal depth, the inspection conditions such as the inspection refraction angle, etc. The output unit 150 may also have a user interface function that generates an alarm by sound or light emission according to the set conditions, or inputs operations as a touch panel.

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 image evaluation device 100 may have other configurations. For example, it may have a communication unit (not shown). This communication unit communicates with other computers via a communication line such as the Internet.

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 image evaluation device 100 do not necessarily have to be provided on a single computer. For example, a single ultrasound image evaluation device 100 may be realized using multiple computers connected to each other via a network.

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31)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 label generation unit 121 generates a teacher label 40 in which a specific common area 39 (FIG. 31) indicating a specific area of the detection target K present in each training ultrasound image 31 is set as the position of the detection target K. One teacher label 40 is generated corresponding to one training ultrasound image 31. Then, a group of teacher labels corresponding to the group of training ultrasound images is generated.

図24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、教師ラベル40は、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. 24, the teacher label 40 is an image (two-dimensional data) of the same size as the corresponding training ultrasound image 31. In other words, the teacher label 40 is an image having the same number of pixels as the training ultrasound image 31. In this teacher label 40, the background B is displayed in black, and the specific common area 39 of the detection target K is displayed in white. In other words, the teacher label 40 is a binary image in which the pixel value of the specific common area 39 is "1" and the other pixel values are "0". The position (coordinates) of the specific common area 39 in this teacher label 40 corresponds to the position of the upper end of the detection target K shown in the training ultrasound image 31.

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 common area 39 is set in the teacher label 40, which corresponds to the part where the echo of the detection target K is present. The specific common area 39 can be set arbitrarily according to the type of detection target K, for example, the crack end in the case of a crack, or the center in the case of a blowhole. This setting may be performed by the user or automatically by the ultrasound image evaluation device 100.

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Mの表面または底面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 determined as the specific common area 39. Then, the specific common area 39 of the training ultrasound image 31 corresponds to the position of the end of the crack. Then, the ultrasound image evaluation device 100 detects the specific common area 39 from the training ultrasound image 31. Furthermore, the depth of the crack can be found by calculating the distance between the specific common area 39 and the echo of the surface or bottom surface of the object M.

次に、教師ラベル40の生成方法について図41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 teacher label 40 will be described using the flowchart in FIG. 41. Note that the detection target K is a crack, and its edge is a specific common region 39.

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 are acquired by the ultrasound image processing device 30. These training ultrasound images 31 are input to the input unit 110 of the ultrasound image evaluation device 100. The plurality of training ultrasound images 31 input to the input unit 110 are stored in the training ultrasound image storage unit 141.

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 training ultrasound images 31. The user carefully examines each training ultrasound image 31 to see whether or not a crack is visible.

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、アレイ探触子10のチャンネルを選定する。例えば、アレイ探触子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26)が特定される。そして、この受信波形41を受信したアレイ探触子10のチャンネルが選定される。ここで、そのチャンネルの番号をm(図25)とする。 In the next step S13, the teacher label generation unit 121 selects a channel of the array probe 10 when a crack is captured in the training ultrasound image 31. For example, among the multiple (e.g., N) ultrasonic elements 11A provided in the array probe 10, a received waveform 41 (Figure 26) that includes an echo from the end of the crack is identified. Then, the channel of the array probe 10 that received this received waveform 41 is selected. Here, the number of that channel is designated as m (Figure 25).

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 label generating unit 121 acquires an echo of the end of the crack from the received waveform 41 of channel number m, and calculates the beam path distance Xd at the peak position of this echo. Note that the channel number m may be selected by the teacher label generating unit 121 or by the user.

例えば、図26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Mの表面33のエコーの波形42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27に示す。 For example, as shown in Figure 26, the received waveform 41 of channel number m includes a waveform 42 of an echo from the surface 33 of the object M and a waveform 44 of an echo from the end of a crack. The amplitude value of the received waveform 41 of channel number m is Am(X). Furthermore, a waveform 45 obtained by converting the received waveform 41 into an absolute value is shown in Figure 27.

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25)。 Here, the teacher label generation unit 121 calculates the peak value |Am(Xd)| of the echo at the end of the crack from |Am(X)|, which is the absolute value of Am(X). The teacher label generation unit 121 can then calculate the beam path distance Xd to this position (Figure 25).

図41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25)。 Returning to FIG. 41, in the next step S15, the teacher label generation unit 121 determines the coordinates Ex, Ey of the center of the specific common area 39 of the teacher label 40 from the channel number m, the beam path distance Xd, and the refraction angles α, β (FIG. 25).

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28)。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24)となる。 In the next step S16, the teacher label generation unit 121 sets a square with a side length of d and centered at the coordinates Ex, Ey (Figure 28). Here, a binary image is generated in which squares are represented as "1" and other areas are represented as "0". This binary image becomes the teacher label 40 (Figure 24).

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143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 label generation unit 121 stores the generated truth label 40 in the truth label storage unit 143. Then, the method for generating the truth label 40 is completed.

図28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. 28, the size (maximum length) of the specific common area 39 in this embodiment is represented by d. For example, it is a square of d×d. Here, the diagonal of the specific common area 39 is set to be equal to or greater than one-quarter of the wavelength λ of the echo of the crack end.

Figure 0007615067000001
Figure 0007615067000001

図26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. 26, 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 common area 39 is less than one-quarter of the wavelength λ, the echo features will not be fully included in the specific common area 39, and there is a possibility that the end of the crack will not be detected correctly.

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 common area 39 is a circle, the diameter of the circle is set to a size equal to or greater than a quarter of the wavelength λ. If the specific common area 39 is an ellipse, the major axis of the ellipse is set to a size equal to or greater than a quarter of the wavelength λ. The specific common area 39 can also be set to a polygon or an indefinite shape other than a circle. In that case, the maximum length of each is set to a size equal to or greater than a quarter of the wavelength λ.

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 common area 39 is equal to or greater than one-fourth the wavelength of the frequency of the ultrasonic wave U used by the ultrasonic flaw detection device 20, so that the specific common area 39 sufficiently contains the characteristics of the detection target K, and the detection target K can be correctly detected. Furthermore, the detection target K can be distinguished from noise.

図2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および探傷位置データとを用いて、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. 2, the judgment model generation unit 130 uses the training ultrasound images 31 and the teacher labels 40 and inspection position data corresponding to each training ultrasound image 31 to generate a judgment model that can calculate a judgment value that can determine whether or not a detection target K exists for each unit indicating a position in the image.

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.

なお、ボクセルデータ(3次元ボリュームデータ)の場合の位置を示す単位とは、例えば、ボクセルである。また、隣接する複数のボクセルで1つの単位としても良い。また、ボクセル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(区画)を1つの単位としても良い。 In the case of voxel data (three-dimensional volume data), the unit indicating position is, for example, a voxel. Alternatively, multiple adjacent voxels may be considered as one unit. Alternatively, voxels may be divided into multiple grids, and one square (division) of the grid may be considered as one unit.

本実施形態の判定モデル生成部130は、学習用超音波画像群(超音波データ群)と、それに対応する教師ラベル群と、学習用探傷位置データ群に基づいて、教師あり学習を行う。この判定モデルは、機械学習を行うことで、超音波画像中に検出対象Kの特定共通領域39が含まれるかどうかを判定し、その判定値をピクセルごとに出力する性能を得られる。 The judgment model generating unit 130 of this embodiment performs supervised learning based on a group of training ultrasound images (group of ultrasound data), a group of corresponding teacher labels, and a group of training flaw detection position data. By performing machine learning, this judgment model is able to obtain the ability to determine whether or not a specific common region 39 of the detection target K is included in an ultrasound image and output the judgment value for each pixel.

本実施形態の教師あり学習は、2次元データ(画像)の学習データに加えて、アレイ探触子10の位置および角度を示す探傷位置データが学習データとして用いられる。そのため、検出対象Kが連続しているときに、徐々に輝度値が変化する欠陥特有の傾向を新たに学習することが可能となる。この学習に使用する入出力データは、1枚ずつ入出力しても良いし、複数枚をまとめ入出力しても良い。 In the supervised learning of this embodiment, in addition to the learning data of two-dimensional data (images), flaw detection position data indicating the position and angle of the array probe 10 is used as learning data. Therefore, when the detection target K is continuous, it becomes possible to newly learn the defect-specific tendency of the luminance value gradually changing. The input/output data used for this learning may be input/output one sheet at a time, or multiple sheets may be input/output together.

次に、判定モデルの生成方法について図42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 42.

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(画像入力部111)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 model generation unit 130 acquires multiple training ultrasound images 31 that are input to the input unit 110 (image input unit 111) and stored in the training ultrasound image storage unit 141.

次のステップS22において、判定モデル生成部130は、入力部110(位置情報入力部112)に入力され、学習用位置情報記憶部142に格納された複数の学習用探傷位置データを取得する。なお、それぞれの学習用探傷位置データは、それぞれの学習用超音波画像31に対応して取得されたものである。 In the next step S22, the judgment model generating unit 130 acquires a plurality of pieces of training flaw detection position data that are input to the input unit 110 (position information input unit 112) and stored in the training position information storage unit 142. Each piece of training flaw detection position data is acquired corresponding to each training ultrasound image 31.

次のステップS23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と、それぞれの学習用超音波画像31に対応する学習用探傷位置データに基づいて、教師あり学習を行う。 In the next step S23, the judgment model generation unit 130 performs supervised learning based on multiple training ultrasound images 31, teacher labels 40 corresponding to each training ultrasound image 31, and training flaw detection position data corresponding to each training ultrasound image 31.

次のステップS24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29)を入力値として受け入れた場合に、判定値、つまり判定済画像36(図30)が出力値として出力可能となる。 In the next step S24, the judgment model generation unit 130 generates a judgment model by supervised learning. By performing supervised learning, a judgment model is generated that has the ability to determine whether or not a specific common region 39 of the detection target K is included in an image and output the judgment value for each pixel. This judgment model makes it possible to output a judgment value, that is, a judged image 36 (Figure 30), as an output value when a judgment ultrasound image 35 (Figure 29) is accepted as an input value.

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のエコーのみが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 training ultrasound images 31 as possible and use them to generate a judgment model. It is desirable that at least two of the training ultrasound images 31 are images in which the detection target K is present. Furthermore, the training ultrasound images 31 may be images in which multiple detection targets K are captured per image. Furthermore, the training ultrasound images 31 may include images in which the detection target K is not present and only echoes of the surface 33 are present.

次のステップS25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144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 S25, the judgment model generation unit 130 stores the generated judgment model in the judgment model storage unit 144. Then, the judgment model generation method ends.

図2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. 2, the determination unit 122 uses a determination model to calculate a determination value indicating whether or not a detection target K exists for each pixel of the determination ultrasound image 35.

次に、判定用超音波画像35の評価方法について図43のフローチャートを用いて説明する。 Next, the method for evaluating the evaluation ultrasound image 35 will be explained using the flowchart in Figure 43.

まず、ステップS31において、超音波画像処理装置30により複数枚の判定用超音波画像35(判定用超音波データ)が取得される。これら複数枚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(画像入力部111)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145に格納される。 First, in step S31, a plurality of judgment ultrasound images 35 (judgment ultrasound data) are acquired by the ultrasound image processing device 30. These judgment ultrasound images 35 are input to the input unit 110 (image input unit 111) of the ultrasound image evaluation device 100. The judgment ultrasound images 35 input to the input unit 110 are stored in the judgment ultrasound image storage unit 145.

次のステップS32において、位置情報取得装置90は、それぞれの判定用超音波画像35を取得したときの超音波画像処理装置30の探傷位置データを取得する。これら複数の探傷位置データが、超音波画像評価装置100の入力部110(位置情報入力部112)に入力される。入力部110に入力された判定用探傷位置データは、判定用位置情報記憶部146に格納される。 In the next step S32, the position information acquisition device 90 acquires flaw detection position data of the ultrasound image processing device 30 when each of the judgment ultrasonic images 35 was acquired. These multiple flaw detection position data are input to the input unit 110 (position information input unit 112) of the ultrasound image evaluation device 100. The judgment flaw detection position data input to the input unit 110 is stored in the judgment position information storage unit 146.

次のステップS33において、判定部122は、判定用超音波画像記憶部145に格納された複数枚の判定用超音波画像35と、判定用位置情報記憶部146に格納された複数の判定用探傷位置データとを機械学習済みの判定モデルに入力し、複数の判定済画像36(判定値)を出力(生成)する。 In the next step S33, the judgment unit 122 inputs the multiple judgment ultrasound images 35 stored in the judgment ultrasound image memory unit 145 and the multiple judgment inspection position data stored in the judgment position information memory unit 146 into a machine-learned judgment model, and outputs (generates) multiple judged images 36 (judgment values).

図30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. 30, the determined image 36 is an image (two-dimensional data) of the same size as the determination ultrasound image 35. Each pixel of the determined image 36 is represented by a continuous value from "0" to "1" as a determination value.

図32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. 32, in the determined image 36, the pixels are displayed brighter in areas 37 where the edge of the detection target K is more likely to exist. For example, when the determination value is "0", the pixel value is black. When the determination value is "1", the pixel value is white. When the determination value is greater than "0" and less than "1", the pixel value is gray. In other words, in the determined image 36, the closer the determination value is to "1", the higher the possibility that a specific common area 39 exists.

図43に戻り、次のステップS34において、抽出部123は、判定済画像36(図30)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31)を生成する。 Returning to FIG. 43, in the next step S34, the extraction unit 123 extracts the position of the detection target K from the determined image 36 (FIG. 30). This extraction unit 123 performs a binarization process on the determined image 36 to generate a binarized image 38 (FIG. 31) from which the specific common region 39 has been extracted.

図31および図33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 31 and 33, the determined image 36 is converted to two gradations to generate a binary image 38. For example, a threshold value is set in advance by the user. Then, if the value of each pixel in the determined image 36 exceeds the threshold value, it is replaced with a white value of "1", and if it is below the threshold value, it is replaced with a black value of "0". In this way, an image of a specific common area 39 can be made to appear in the binary image 38.

図43に戻り、次のステップS35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の深さ寸法を算出する。 Returning to FIG. 43, in the next step S35, the detection target position calculation unit 124 calculates the position of the detection target K (position of the crack) based on the specific common region 39 extracted by the extraction unit 123. Furthermore, the depth dimension of the detection target K is calculated based on the position of the detection target K.

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33)。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 position calculation unit 124 calculates the coordinates (Gx1, Gy1 and Gx2, Gy2) of the center position of the specific common area 39 of the binarized image 38 (FIG. 33). This coordinate does not necessarily have to be the center of the specific common area 39 in the binarized image 38. For example, it may be the coordinate with the maximum intensity in the specific common area 39 of the binarized image 38, or the coordinate may be the center of gravity of a pixel group exceeding a predetermined threshold. In other words, it is sufficient if it can be uniquely determined by a specific logic.

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Mの表面33または底面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Mの表面または底面から検出対象Kの端部の位置までの距離を算出する(図29)。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 position calculation unit 124 calculates the coordinates of the center position of the specific common region 39 in the binarized image 38 and the relative distance (depth of the crack) to the echo of the surface 33 or bottom surface of the object M. For example, it calculates the distance from the surface or bottom surface of the object M to the position of the edge of the detection target K (Figure 29). When calculating the distance, a conversion is made from the number of pixels to the dimension of length.

なお、対象物Mの表面33または底面の位置は、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Mの表面33または底面の座標の算出方法は、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 surface 33 or bottom surface of the object M is assumed to be determined in advance by a predetermined method. For example, the coordinates of the surface 33 or bottom surface of the object M may be calculated using the maximum value of each echo as the coordinate, or the center of an echo exceeding a predetermined threshold value.

また、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147に格納する。 In addition, the detection target position calculation unit 124 stores the calculated position and depth of the detection target K (crack) in the detection target position memory unit 147.

次のステップS36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、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 S36, the detection target position calculation unit 124 outputs the calculated position and depth of the detection target K (crack) using the output unit 150. Then, the evaluation method for the evaluation ultrasound image 35 is completed.

例えば、図40に示すように、ディスプレイに検出対象Kの欠陥座標を示す3次元データ46が表示される。3次元データ46は、検出対象Kを3D-CAD上に可視化するものである。検出対象位置算出部124は、算出した検出対象K(亀裂)の位置から、検出対象の絶対座標を算出し、この検出対象Kの絶対座標を3D-CAD上にプロットする。検出対象Kの欠陥発生位置を3次元で可視化することで、対象物Mの劣化状況を把握し易くなり、検査後の補修提案などに活用することができる。 For example, as shown in FIG. 40, three-dimensional data 46 indicating the defect coordinates of detection target K is displayed on the display. The three-dimensional data 46 visualizes detection target K on 3D-CAD. The detection target position calculation unit 124 calculates the absolute coordinates of the detection target from the calculated position of detection target K (crack), and plots the absolute coordinates of detection target K on 3D-CAD. By visualizing the defect occurrence position of detection target K in three dimensions, it becomes easier to grasp the deterioration state of target M, and can be used for repair proposals after inspection, etc.

本実施形態では、3次元データ46として可視化する態様の他に、他の態様の可視化を行う。例えば、ステップS34~S36と並列に、ステップS37~S38が実行される。 In this embodiment, in addition to visualization as three-dimensional data 46, visualization in other forms is performed. For example, steps S37 to S38 are executed in parallel with steps S34 to S36.

ステップS37において、判定確信度算出部125は、判定済画像36(判定値)から判定の確からしさを示す判定確信度Cを算出する。この判定確信度Cは、検出対象Kが含まれる可能性の度合いを示す値である。 In step S37, the judgment confidence calculation unit 125 calculates a judgment confidence C indicating the likelihood of the judgment from the judged image 36 (judgment value). This judgment confidence C is a value indicating the degree of possibility that the detection target K is included.

次のステップS38において、判定確信度算出部125は、算出した判定確信度Cを、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 S38, the determination certainty calculation unit 125 outputs the calculated determination certainty C using the output unit 150. Then, the method for evaluating the determination ultrasound image 35 is terminated.

例えば、判定値から特定共通領域39が抽出される。特定共通領域39は矩形でも良いし、楕円または不定形でも良い。その後、特定共通領域39ごとに判定確信度Cを算出する。判定確信度Cは、2次元配列で表される特定共通領域39の値の総和を求める。この判定確信度Cが高いと、判定値の中に検出対象Kが含まれている可能性が高いといえる。 For example, a specific common area 39 is extracted from the judgment value. The specific common area 39 may be rectangular, elliptical, or irregular. Then, a judgment confidence level C is calculated for each specific common area 39. The judgment confidence level C is calculated by summing up the values of the specific common areas 39 represented in a two-dimensional array. If this judgment confidence level C is high, it can be said that there is a high possibility that the detection target K is included in the judgment value.

図34に示すように、検出対象Kが平面状欠陥である場合において、アレイ探触子10でジグザグ走査を行う。次に、その結果得られた判定確信度Cを図35のグラフに示す。このグラフは、アレイ探触子10の位置を示すXY座標に対して、判定確信度Cをカラーマップで表したものである。 As shown in Figure 34, when the detection target K is a planar defect, zigzag scanning is performed with the array probe 10. Next, the resulting determination confidence C is shown in the graph of Figure 35. This graph shows the determination confidence C as a color map against the XY coordinates indicating the position of the array probe 10.

例えば、図35のグラフでは、XY平面上に判定確信度Cの値をカラーマップに対応させて可視化されている。判定確信度Cの値が高い場合は、プロット(点)が白色となり、判定確信度Cの値が低い場合は、プロットが黒色となる。白色と黒色の中間の値を表す場合は、グレー色などが用いられてプロットが表示される。出力部150は、このグラフを出力することにより、欠陥分布を可視化することができ、判定ミスを減らすことができる。 For example, in the graph of FIG. 35, the value of the judgment confidence C is visualized on the XY plane in correspondence with a color map. When the value of the judgment confidence C is high, the plot (point) is white, and when the value of the judgment confidence C is low, the plot is black. When representing values between white and black, the plot is displayed using a color such as gray. By outputting this graph, the output unit 150 can visualize the defect distribution and reduce judgment errors.

また、検出対象Kが平面状欠陥であるか、球状欠陥であるかにより、アレイ探触子10の回転角度θの変化による超音波Uの反射強度に違いがある。そこで、反射強度の違いにより、検出対象Kの形状を判定することができる。 In addition, the reflection intensity of the ultrasonic waves U due to changes in the rotation angle θ of the array probe 10 differs depending on whether the detection target K is a planar defect or a spherical defect. Therefore, the shape of the detection target K can be determined based on the difference in reflection intensity.

図36に示すように、検出対象Kが平面状欠陥である場合において、アレイ探触子10で首振り走査を行う。次に、その結果得られた判定確信度Cを図37のグラフに示す。このグラフは、横軸にアレイ探触子10の回転角度θを示し、縦軸に判定確信度Cをプロットしたものである。 As shown in Figure 36, when the detection target K is a planar defect, a swiveling scan is performed with the array probe 10. Next, the resultant determination confidence C is shown in the graph of Figure 37. This graph plots the determination confidence C on the vertical axis against the rotation angle θ of the array probe 10 on the horizontal axis.

例えば、図37のグラフでは、アレイ探触子10が特定の回転角度θになったときに、判定確信度Cが急に高くなっているパルス状のグラフとなっている。このグラフの形状から、検出対象Kが平面状欠陥であることが分かる。また、回転角度θより平面状欠陥がどの程度傾いているかが推定される。 37, for example, the graph shows a pulse-like graph in which the judgment confidence C suddenly rises when the array probe 10 reaches a specific rotation angle θ C. From the shape of this graph, it can be seen that the detection target K is a planar defect. In addition, the degree to which the planar defect is inclined can be estimated from the rotation angle θ C.

図38に示すように、検出対象Kが球状欠陥である場合において、アレイ探触子10で首振り走査を行う。次に、その結果得られた判定確信度Cを図39のグラフに示す。このグラフは、横軸にアレイ探触子10の回転角度θを示し、縦軸に判定確信度Cをプロットしたものである。 As shown in Figure 38, when the detection target K is a spherical defect, a swiveling scan is performed with the array probe 10. Next, the resultant determination confidence C is shown in the graph of Figure 39. This graph plots the determination confidence C on the vertical axis against the rotation angle θ of the array probe 10 on the horizontal axis.

例えば、図38のグラフでは、アレイ探触子10が特定の回転角度θのみならず、その周辺においても、判定確信度Cが高められた、なだらかなカーブを描く山型のグラフになっている。このグラフの形状から、検出対象Kが球状欠陥であることが分かる。 38, for example, the graph is a mountain-shaped graph depicting a gentle curve in which the determination confidence C is increased not only at a specific rotation angle θ C of the array probe 10 but also around the specific rotation angle θ C. From the shape of this graph, it can be seen that the detection target K is a spherical defect.

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 common area 39 is the end of the detection target K, the accuracy of determining the depth at which the detection target K exists can be improved.

また、抽出部123が、判定用超音波画像35(図29)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30)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 extraction unit 123 extracts the position of the detection target K from the determined image 36 (Figure 30) generated based on the determination value calculated from the determination ultrasound image 35 (Figure 29), thereby extracting the position of the detection target K from the determined image 36 and detecting the detection target K present in the determination ultrasound image 35.

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 extraction unit 123 extracts the position of the detection target K by binarizing the judgment value for each unit indicating the position in the image based on a threshold value, thereby making it possible to extract the part of the judged image 36 where the detection target K is likely to exist.

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が行えるようになり、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 evaluation ultrasound image 35 can be evaluated in detail.

また、判定モデルによって算出された画像中の検出対象Kの位置を算出することで、検出対象Kの位置を表す3次元表示が可能となり、検査対象である対象物Mの劣化状況を把握しやすくなる。さらに、評価結果を検査後の補修の提案などに活用することができる。 In addition, by calculating the position of the detection target K in the image calculated by the judgment model, it becomes possible to display the position of the detection target K in three dimensions, making it easier to understand the deterioration state of the object M being inspected. Furthermore, the evaluation results can be used for proposing repairs after the inspection.

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、判定値)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」の判定でも良いし、「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が解析され、基準値を中心として誤差範囲を含めた所定範囲が判定に用いられても良い。 In this embodiment, the judgment of an arbitrary value (pixel value, judgment 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", a judgment of "whether the arbitrary value exceeds the reference value", 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". 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 interchanged. 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 that is 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時的な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回線で相互に接続し、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.

また、本実施形態では、超音波画像(またはボクセルデータ)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 (or voxel data) 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.

なお、本実施形態の学習用超音波データは、超音波探傷装置20により得られる複数の学習用超音波画像31となっているが、その他の態様であっても良い。さらに、本実施形態の判定用超音波データは、超音波探傷装置20により得られる複数の判定用超音波画像35となっているが、その他の態様であっても良い。例えば、アレイ探触子10がマトリックス・アレイ・プローブで構成され、対象物Mの超音波データを最初からボクセルデータである学習用3次元超音波データまたは判定用3次元超音波データとして取得しても良い。また、この場合における特定共通領域39(図31)は、立方体であっても良い。 In this embodiment, the training ultrasonic data is a plurality of training ultrasonic images 31 obtained by the ultrasonic inspection device 20, but may be in other forms. Furthermore, in this embodiment, the judgment ultrasonic data is a plurality of judgment ultrasonic images 35 obtained by the ultrasonic inspection device 20, but may be in other forms. For example, the array probe 10 may be configured as a matrix array probe, and ultrasonic data of the object M may be acquired as training three-dimensional ultrasonic data or judgment three-dimensional ultrasonic data, which are voxel data from the beginning. In this case, the specific common area 39 ( FIG. 31 ) may be a cube.

さらに、本実施形態の学習用超音波データは、超音波探傷装置20により得られるボクセルデータまたはこれを模して生成されるボクセルデータの少なくとも一方でも良い。このようにすれば、3次元的な情報で検出対象Kの学習を行えるため、学習の効率が向上する。 Furthermore, the learning ultrasonic data in this embodiment may be at least one of voxel data obtained by the ultrasonic flaw detection device 20 and voxel data generated to imitate the voxel data. In this way, the detection target K can be learned using three-dimensional information, improving the efficiency of learning.

本実施形態では、複数の超音波画像を重ね合わせることで、ボクセルデータを生成することができる。例えば、複数の学習用超音波画像31から生成されたボクセルデータを学習用3次元超音波データとして用いることができる。さらに、複数の判定用超音波画像35から生成されたボクセルデータを判定用3次元超音波データとして用いることもできる。 In this embodiment, voxel data can be generated by superimposing multiple ultrasound images. For example, voxel data generated from multiple training ultrasound images 31 can be used as training 3D ultrasound data. Furthermore, voxel data generated from multiple determination ultrasound images 35 can also be used as determination 3D ultrasound data.

以上説明した実施形態によれば、判定モデルに、判定の対象となる少なくとも1つの超音波データと探傷位置データとを入力し、超音波データ中の位置を示す単位ごとに検出対象が存在するか否かを判定可能な判定値を出力させる、コンピュータを備えることにより、非破壊検査に用いる超音波データの評価において、対象物に含まれる検出対象位置の検出精度を向上させることができる。特に、欠陥の位置と深さを確実に特定できるようになり、構造物の健全性診断などに活用することができる。 According to the embodiment described above, by providing a computer that inputs at least one ultrasonic data to be judged and flaw detection position data into the judgment model and outputs a judgment value that can judge whether or not a detection target exists for each unit indicating a position in the ultrasonic data, it is possible to improve the detection accuracy of the detection target position contained in the target in the evaluation of ultrasonic data used in non-destructive testing. In particular, it becomes possible to reliably identify the position and depth of a defect, which can be used for the soundness diagnosis of a structure, etc.

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…超音波データ評価システム、2…音響伝搬媒質、10…アレイ探触子、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、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、44…亀裂の端部のエコーの波形、45…絶対値化した波形、46…3次元データ、90…位置情報取得装置、91…変位取得部、92…角度取得部、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、125…判定確信度算出部、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…学習用位置情報記憶部、143…教師ラベル記憶部、144…判定モデル記憶部、145…判定用超音波画像記憶部、146…判定用位置情報記憶部、147…検出対象位置記憶部、150…出力部、B…背景、K…検出対象、M…対象物、R…反射波、U…超音波、W…溶接部。 1...Ultrasonic data evaluation system, 2...Acoustic propagation medium, 10...Array probe, 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, 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, 44...Waveform of echo from edge of crack, 45...Absolutized waveform, 46...Three-dimensional data, 90...Position information acquisition device, 91...Displacement acquisition unit, 92... Angle acquisition unit, 100...ultrasound image evaluation device, 110...input unit, 120...calculation unit, 121...teacher label generation unit, 122...judgment unit, 123...extraction unit, 124...detection target position calculation unit, 125...judgment confidence level calculation unit, 130...judgment model generation unit, 140...storage unit, 141...learning ultrasound image storage unit, 142...learning position information storage unit, 143...teacher label storage unit, 144...judgment model storage unit, 145...judgment ultrasound image storage unit, 146...judgment position information storage unit, 147...detection target position storage unit, 150...output unit, B...background, K...detection target, M...object, R...reflected wave, U...ultrasound, W...weld.

Claims (11)

検査の対象となる対象物に含まれる検出対象の探傷を行って画像またはボクセルデータの少なくとも一方を含む超音波データを取得する超音波探触子と、
前記超音波データを取得したときの前記超音波探触子の位置を示す探傷位置データを取得する位置情報取得装置と、
械学習済みの判定モデルに、判定の対象となる少なくとも1つの前記超音波データと前記探傷位置データとを入力し、前記超音波データ中の位置を示す単位ごとに前記検出対象が存在するか否かを判定可能な判定値を出力させる、コンピュータと、
を備え、
前記判定モデルは、複数の学習用超音波データと学習用探傷位置データと教師ラベルとを用いて前記機械学習済みであり、
前記学習用超音波データは、前記超音波データ、または、これを模して生成されたデータの少なくとも一方を含み、
前記学習用探傷位置データは、前記探傷位置データ、または、これを模して生成されたデータの少なくとも一方を含み、
前記教師ラベルは、前記学習用超音波データ中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ものである、
超音波データ評価システム。
an ultrasonic probe for detecting a flaw in a detection target included in an object to be inspected and acquiring ultrasonic data including at least one of an image and voxel data ;
a position information acquisition device that acquires flaw detection position data indicating a position of the ultrasonic probe when the ultrasonic data is acquired;
A computer that inputs at least one of the ultrasonic data to be judged and the flaw detection position data to a machine learning judgment model, and outputs a judgment value that can judge whether or not the detection target exists for each unit indicating a position in the ultrasonic data;
Equipped with
The judgment model has been machine-learned using a plurality of learning ultrasonic data, learning flaw detection position data, and teacher labels;
The learning ultrasound data includes at least one of the ultrasound data and data generated by imitating the ultrasound data,
The learning inspection position data includes at least one of the inspection position data and data generated by simulating the inspection position data,
The teacher label is a specific common area indicating a specific area of the detection target present in the learning ultrasound data, which is set as the position of the detection target.
Ultrasound data evaluation system.
前記特定共通領域の最大長は、前記超音波探触子が用いた超音波の周波数の波長の4分の1以上である、
請求項1に記載の超音波データ評価システム。
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 ultrasonic probe.
2. The ultrasound data evaluation system of claim 1.
前記探傷位置データは、前記超音波探触子の回転を表す角度を含む、
請求項1または請求項2に記載の超音波データ評価システム。
The inspection position data includes an angle representing a rotation of the ultrasonic probe.
3. An ultrasound data evaluation system according to claim 1 or 2.
前記探傷位置データは、前記超音波探触子の位置を表す直交座標で示される少なくとも2つの座標値を含む、
請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の超音波データ評価システム。
The flaw detection position data includes at least two coordinate values represented by orthogonal coordinates representing the position of the ultrasonic probe.
4. An ultrasound data evaluation system according to claim 1.
前記探傷位置データは、前記超音波探触子の位置を表す極座標または円柱座標で示される少なくとも2つの座標値を含む、
請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の超音波データ評価システム。
The flaw detection position data includes at least two coordinate values represented by polar coordinates or cylindrical coordinates representing the position of the ultrasonic probe.
4. An ultrasound data evaluation system according to claim 1.
前記特定共通領域は、前記検出対象の端部である、
請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の超音波データ評価システム。
The specific common area is an edge of the detection target.
6. An ultrasound data evaluation system according to any one of claims 1 to 5.
前記検出対象の位置を前記判定値に基づいて抽出する抽出部をさらに備える、
請求項1から請求項6のいずれか1項に記載の超音波データ評価システム。
An extraction unit is further provided which extracts a position of the detection target based on the determination value.
7. An ultrasound data evaluation system according to any one of claims 1 to 6.
前記判定値は、前記単位ごとに算出された連続値であり、
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7に記載の超音波データ評価システム。
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.
8. The ultrasound data evaluation system of claim 7.
記単位は、画素またはボクセルの少なくとも一方であり、
前記判定モデルは、セグメンテーションで機械学習がされたものである、
請求項1から請求項8のいずれか1項に記載の超音波データ評価システム。
the unit is at least one of a pixel or a voxel,
The judgment model is a machine-learned model of segmentation.
An ultrasound data evaluation system according to any one of claims 1 to 8.
超音波探触子を用いて検査の対象となる対象物に含まれる検出対象の探傷を行って得られる画像またはボクセルデータの少なくとも一方を含む超音波データを取得し、
前記超音波データを取得したときの前記超音波探触子の位置を示す探傷位置データを取得し、
械学習済みの判定モデルに、判定の対象となる少なくとも1つの前記超音波データと前記探傷位置データとを入力し、前記超音波データ中の位置を示す単位ごとに前記検出対象が存在するか否かを判定可能な判定値を出力させる、
処理をコンピュータが実行するものであり
前記判定モデルは、複数の学習用超音波データと学習用探傷位置データと教師ラベルとを用いて前記機械学習済みであり、
前記学習用超音波データは、前記超音波データ、または、これを模して生成されたデータの少なくとも一方を含み、
前記学習用探傷位置データは、前記探傷位置データ、または、これを模して生成されたデータの少なくとも一方を含み、
前記教師ラベルは、前記学習用超音波データ中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ものである、
超音波データ評価方法。
Obtaining ultrasonic data including at least one of an image and voxel data obtained by detecting a flaw in a detection target included in an object to be inspected using an ultrasonic probe;
acquiring flaw detection position data indicating a position of the ultrasonic probe when the ultrasonic data was acquired;
At least one of the ultrasonic data to be subjected to the judgment and the flaw detection position data is input to a machine learning-processed judgment model, and a judgment value capable of judging whether or not the detection target exists for each unit indicating a position in the ultrasonic data is output.
The processing is performed by a computer,
The judgment model has been machine-learned using a plurality of learning ultrasonic data, learning flaw detection position data, and teacher labels;
The learning ultrasound data includes at least one of the ultrasound data and data generated by imitating the ultrasound data,
The learning inspection position data includes at least one of the inspection position data and data generated by simulating the inspection position data,
The teacher label is a specific common area indicating a specific area of the detection target present in the learning ultrasound data, which is set as the position of the detection target.
Methods for evaluating ultrasound data.
超音波探触子を用いて検査の対象となる対象物に含まれる検出対象の探傷を行って得られる画像またはボクセルデータの少なくとも一方を含む超音波データまたはこれを模して生成されたデータの少なくとも一方を含む学習用超音波データを取得し、
前記超音波探触子を用いて前記超音波データを取得したときの前記超音波探触子の位置を示す探傷位置データまたはこれを模して生成されたデータの少なくとも一方を含む学習用探傷位置データを取得し、
前記学習用超音波データ中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し、
複数の前記学習用超音波データと前記学習用探傷位置データと前記教師ラベルとを用いて機械学習を行い、
判定の対象となる少なくとも1つの前記超音波データと前記探傷位置データとを入力とし、前記超音波データ中の位置を示す単位ごとに前記検出対象が存在するか否かを判定可能な判定値を出力とする、
判定モデルを生成する、
処理をコンピュータが実行する、
判定モデル生成方法。
Acquire ultrasonic data including at least one of an image or voxel data obtained by performing flaw detection on a detection target included in an object to be inspected using an ultrasonic probe , or acquire training ultrasonic data including at least one of data generated by simulating the same;
Acquire learning inspection position data including at least one of inspection position data indicating the position of the ultrasonic probe when the ultrasonic data is acquired using the ultrasonic probe and data generated by simulating the same ;
generating a teacher label that sets a specific common area indicating a specific area of the detection target present in the learning ultrasound data as the position of the detection target;
Performing machine learning using a plurality of the learning ultrasonic data, the learning flaw detection position data, and the teacher label;
At least one of the ultrasonic data to be determined and the flaw detection position data is input, and a determination value capable of determining whether or not the detection target is present for each unit indicating a position in the ultrasonic data is output.
Generate a decision model,
The processing is carried out by a computer.
A method for generating decision models.
JP2022016990A 2022-02-07 2022-02-07 Ultrasound data evaluation system, ultrasound data evaluation method, and judgment model generation method Active JP7615067B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2022016990A JP7615067B2 (en) 2022-02-07 2022-02-07 Ultrasound data evaluation system, ultrasound data evaluation method, and judgment model generation method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2022016990A JP7615067B2 (en) 2022-02-07 2022-02-07 Ultrasound data evaluation system, ultrasound data evaluation method, and judgment model generation method

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2023114589A JP2023114589A (en) 2023-08-18
JP7615067B2 true JP7615067B2 (en) 2025-01-16

Family

ID=87569837

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2022016990A Active JP7615067B2 (en) 2022-02-07 2022-02-07 Ultrasound data evaluation system, ultrasound data evaluation method, and judgment model generation method

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP7615067B2 (en)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2025182162A1 (en) * 2024-02-26 2025-09-04 コニカミノルタ株式会社 Inspection device, inspection method, and inspection program
CN118759045B (en) * 2024-08-30 2024-11-12 深圳市美信检测技术股份有限公司 Method of ultrasonic imaging
CN120254049B (en) * 2025-03-13 2025-12-30 国营芜湖机械厂 In-situ automatic detection system and method for defects of airplane body

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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
JP2013079938A (en) 2011-09-20 2013-05-02 Hitachi Ltd Ultrasonic flaw detection method and ultrasonic flaw detection device
JP2018041178A (en) 2016-09-05 2018-03-15 独立行政法人国立高等専門学校機構 Learning data generation method and object space state recognition method using the same
JP2020128877A (en) 2019-02-07 2020-08-27 株式会社明電舎 Abnormality detection device and abnormality detection method for linear object
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.
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
WO2021199967A1 (en) 2020-03-30 2021-10-07 テルモ株式会社 Program, information processing method, learning model generation method, learning model relearning method, and information processing system
US20210396842A1 (en) 2019-10-09 2021-12-23 Shandong University Multi-scale inspection and intelligent diagnosis system and method for tunnel structural defects

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63314460A (en) * 1987-06-18 1988-12-22 Matsushita Electric Ind Co Ltd Ultrasonic transducer
JP3070475B2 (en) * 1996-03-29 2000-07-31 住友金属工業株式会社 Ultrasonic probe

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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
JP2013079938A (en) 2011-09-20 2013-05-02 Hitachi Ltd Ultrasonic flaw detection method and ultrasonic flaw detection device
JP2018041178A (en) 2016-09-05 2018-03-15 独立行政法人国立高等専門学校機構 Learning data generation method and object space state recognition method using the same
JP2020128877A (en) 2019-02-07 2020-08-27 株式会社明電舎 Abnormality detection device and abnormality detection method for linear object
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.
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
US20210396842A1 (en) 2019-10-09 2021-12-23 Shandong University Multi-scale inspection and intelligent diagnosis system and method for tunnel structural defects
WO2021199967A1 (en) 2020-03-30 2021-10-07 テルモ株式会社 Program, information processing method, learning model generation method, learning model relearning method, and information processing system

Also Published As

Publication number Publication date
JP2023114589A (en) 2023-08-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP7615067B2 (en) Ultrasound data evaluation system, ultrasound data evaluation method, and judgment model generation method
JP6874846B2 (en) Defect detection using ultrasonic scan data
Kuchipudi et al. Automated detection and segmentation of internal defects in reinforced concrete using deep learning on ultrasonic images
JP7385529B2 (en) Inspection equipment, inspection methods, and inspection programs
JP6571033B2 (en) Structure evaluation apparatus, structure evaluation system, and structure evaluation method
KR102105503B1 (en) Method and apparatus for automatically evaluating weld quality
Sudharsan et al. Multi modal data fusion of PAUT with thermography assisted by Automatic Defect Recognition System (M-ADR) for NDE Applications
Aldrin et al. Demonstration of using signal feature extraction and deep learning neural networks with ultrasonic data for detecting challenging discontinuities in composite panels
JP5156707B2 (en) Ultrasonic inspection method and apparatus
Hervé-Côte et al. Automatic flaw detection in sectoral scans using machine learning
JP7528008B2 (en) IMAGE EVALUATION SYSTEM AND IMAGE EVALUATION METHOD
CN117136379B (en) Information processing device, determination method, and recording medium
JP2014149156A (en) Method and device for ultrasonography
JP7589121B2 (en) VOXEL DATA EVALUATION SYSTEM AND VOXEL DATA EVALUATION METHOD
Sutcliffe et al. Automatic defect recognition of single-v welds using full matrix capture data, computer vision and multi-layer perceptron artificial neural networks
CN113557429B (en) Ultrasonic flaw detection method, ultrasonic flaw detection device, steel manufacturing equipment, steel manufacturing method, and steel quality management method
Pan et al. Multi-feature information fusion in ultrasonic phased array for enhanced weld defect identification
Hasan et al. Exploring the feasibility of affordable sonar technology: Object detection in underwater environments using the ping 360
Zhou et al. An Automatic Sonar Target Shadow Extraction Approach for Rapid Seafloor 3D Perception Using a Single Acoustic Camera
JP2024067360A (en) ULTRASONIC IMAGING SYSTEM AND ULTRASONIC IMAGING METHOD
JP7641936B2 (en) DEFECT ANALYSIS APPARATUS, DEFECT ANALYSIS METHOD, PROGRAM, AND LEARNING APPARATUS
CN119338764A (en) A multi-modal power grid equipment defect detection method and system
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
Vu et al. Segmenting hydrogen‐induced cracking defects in steel through scanning acoustic microscopy and deep neural networks

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20240314

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20241119

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20241120

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20241125

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: 20241203

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20241227

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 7615067

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150