特許ウォッチ

公開番号2024067360
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-05-17
出願番号2022177368
出願日2022-11-04
発明の名称超音波画像生成システムおよび超音波画像生成方法
出願人株式会社東芝,東芝エネルギーシステムズ株式会社
代理人弁理士法人東京国際特許事務所
主分類G01N 29/06 20060101AFI20240510BHJP(測定;試験)
要約【課題】対象物の内部の状態を示す画像を鮮明に生成することができる超音波画像生成技術を提供する。
【解決手段】超音波画像生成システム1は、検査の対象となる対象物Mに含まれる検出対象Kの探傷を行う超音波探触子10により得られる超音波データから、対象物Mの内部の状態を示す画像を生成する、1つ以上のコンピュータを備え、コンピュータは、複数の学習用データと、それぞれの学習用データ中に存在する検出対象の特定の領域を示す特定共通領域39を検出対象Kの位置として設定した教師ラベル40と、を用いて機械学習済みの判定モデルに、判定の対象となる複数の判定用データを入力し、それぞれの判定用データ中の位置を示す単位ごとに検出対象Kが存在するか否かを判定可能な判定値を出力させ、複数の判定値を用いて画像を生成する、ように構成されている。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
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う超音波探触子により得られる超音波データから、前記対象物の内部の状態を示す画像を生成する、１つ以上のコンピュータを備え、
前記コンピュータは、
前記超音波データまたはこれを模したデータの少なくとも一方である、複数の学習用データと、それぞれの前記学習用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と、を用いて機械学習済みの判定モデルに、
前記超音波データである、判定の対象となる複数の判定用データを入力し、それぞれの前記判定用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、
複数の前記判定値を用いて前記画像を生成する、
ように構成されている、
超音波画像生成システム。
続きを表示（約 1,000 文字）【請求項２】
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に記載の超音波画像生成システム。
【請求項３】
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または請求項２に記載の超音波画像生成システム。
【請求項４】
前記コンピュータは、前記判定値に基づいて生成された判定済データから前記検出対象の位置を抽出する、
請求項１または請求項２に記載の超音波画像生成システム。
【請求項５】
前記超音波データは、超音波画像であり、
前記単位は、画素であり、
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または請求項２に記載の超音波画像生成システム。
【請求項６】
前記判定値は、前記検出対象が存在する度合いを示す連続値である、
請求項１または請求項２に記載の超音波画像生成システム。
【請求項７】
前記判定用データは、前記対象物の断面を示す断面画像であり、
複数の前記判定値を用いて生成される前記画像は、前記断面画像とは異なる方向から前記対象物の見た状態のものである、
請求項１または請求項２に記載の超音波画像生成システム。
【請求項８】
複数の前記判定値を用いて生成される前記画像は、前記対象物を上面から見た状態を示す上面画像である、
請求項７に記載の超音波画像生成システム。
【請求項９】
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う超音波探触子により得られる超音波データから、前記対象物の内部の状態を示す画像を生成する、１つ以上のコンピュータを用いて行う方法であり、
前記超音波データまたはこれを模したデータの少なくとも一方である、複数の学習用データと、それぞれの前記学習用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と、を用いて機械学習済みの判定モデルに、
前記超音波データである、判定の対象となる複数の判定用データを入力し、それぞれの前記判定用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、
複数の前記判定値を用いて前記画像を生成する、
処理を前記コンピュータが実行する、
超音波画像生成方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、超音波画像生成技術に関する。
続きを表示（約 2,200 文字）【背景技術】
【０００２】
従来、超音波検査は、構造物の検査を行う手段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、その構造物内部の欠陥の有無を検出し、その位置および深さの測定を行う。ここで、欠陥を判定するために用いられる超音波波形の表示方法として、超音波の波形（Ａ－Ｓｃｏｐｅ）、断面画像（Ｂ－Ｓｃｏｐｅ）、上面画像（Ｃ－Ｓｃｏｐｅ）などがある。
【０００３】
Ａ－Ｓｃｏｐｅは、波形で表示されるため、波形のエコーの位置（時間）と音速を計算することで、部材の板厚および欠陥（不連続部）までの位置を推定することができる。また、超音波探触子を走査し、Ａ－Ｓｃｏｐｅを等間隔で取得することで、波形データであるＡ－Ｓｃｏｐｅから２次元データの画像化を行うことができる。例えば、１次元的に超音波探触子を走査することで、Ｂ－Ｓｃｏｐｅとして断面構造を可視化することができる。また、２次元的に超音波探触子を走査することで、構造物を上から見たときの構造物の内部構造を可視化することができる。また、コ字状（四角形状）を描くように超音波探触子を２次元的に走査する方法をラスタ走査（ラスタスキャン）という。
【０００４】
Ｂ－Ｓｃｏｐｅでは欠陥の深さが分かる。Ｃ－Ｓｃｏｐｅでは欠陥の範囲と分布が分かる。例えば、亀裂がどこまで延びているか、ブローホールがどのあたりに分布しているかが一目で分かる。
【０００５】
図１９から図２１に示すように、従来の描画手法では、Ａ－Ｓｃｏｐｅ（波形）または複数枚のＢ－Ｓｃｏｐｅの画像６０（断面画像）から、１枚のＣ－Ｓｃｏｐｅの画像６１（上面画像）を再構成して描画している。ここで、Ｂ－Ｓｃｏｐｅの画像６０からＣ－Ｓｃｏｐｅの画像６１を生成する一般的な手法を説明する。まず、検査対象となる対象物Ｍに対して、アレイ探触子１０をＸ方向に走査し、対象物ＭのＢ－Ｓｃｏｐｅの画像６０を複数枚取得する（図１９）。それぞれのＢ－Ｓｃｏｐｅの画像６０に対し、深さを示すＺ方向の所定範囲６２をＺ１からＺ２で表すと、Ｃ－Ｓｃｏｐｅの画像６１を求めることができる（図２０）。例えば、Ｚ１からＺ２の所定範囲６２の最大値をプロットしてＣ－Ｓｃｏｐｅの画像６１を生成する。しかし、欠陥からのエコー信号がノイズ強度に対して小さい場合（Ｓ／Ｎ比が小さい場合）、欠陥エコー６３とノイズ６４が分離できず、不明瞭なＣ－Ｓｃｏｐｅの画像６１が生成される。その結果、欠陥の長さと分布の評価に悪影響を及ぼす。例えば、Ｃ－Ｓｃｏｐｅの画像６１では、背景Ｂが黒色で表示され、欠陥エコー６３とノイズ６４がグレー色から白色の画素で表示される（図２１）。この例では、右側の領域に欠陥エコー６３が写っているが、左側の領域にノイズ６４の像が写り込んでいる。
【０００６】
Ｃ－Ｓｃｏｐｅをより鮮明にする方法がいくつか提案されている。第１の例としては、探傷ゲートと閾値を設定することで、形状エコーおよびノイズと、欠陥エコーとを判別する。そして、Ｃ－Ｓｃｏｐｅを生成することで、欠陥エコーを判別し易くしている。第２の例としては、超音波信号を、規準値で除算して信号強度比を求め、その信号強度比が所定値以上である場合にＣ－Ｓｃｏｐｅに反映している。
【０００７】
前述の第１の例では、閾値を設定して、形状エコーおよびノイズと、欠陥エコーとを判別しているが、微小サイズの欠陥または亀裂が閉じている場合、または、欠陥エコーが微弱な場合に判別できないことがある。また、検査対象によって閾値をその都度決める必要があり、閾値の探索に時間がかかり効率的ではない。また、前述の第２の例でも、欠陥エコーが微弱な場合に、基準値で除算しても信号強度比が高くならないことが懸念される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
特許第６９７０４２５号公報
特許第６０２６２４５号公報
特開２０２１－７２０４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明が解決しようとする課題は、対象物の内部の状態を示す画像を鮮明に生成することができる超音波画像生成技術を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の実施形態に係る超音波画像生成システムは、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う超音波探触子により得られる超音波データから、前記対象物の内部の状態を示す画像を生成する、１つ以上のコンピュータを備え、前記コンピュータは、前記超音波データまたはこれを模したデータの少なくとも一方である、複数の学習用データと、それぞれの前記学習用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と、を用いて機械学習済みの判定モデルに、前記超音波データである、判定の対象となる複数の判定用データを入力し、それぞれの前記判定用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、複数の前記判定値を用いて前記画像を生成する、ように構成されている。
【発明の効果】
（【００１１】以降は省略されています）

関連特許