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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)

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