測(cè)量方法、測(cè)量裝置、測(cè)量程序以及記錄有測(cè)量程序的計(jì)算機(jī)可讀記錄介質(zhì)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種能夠根據(jù)圖像解析相位分布或位移分布、應(yīng)變分布，還能夠進(jìn)行 運(yùn)動(dòng)圖像的解析的測(cè)量方法等。
【背景技術(shù)】
[0002] 近年來(lái)，要進(jìn)行材料的最佳設(shè)計(jì)，調(diào)查向該材料施加的位移或應(yīng)變的分布變得重 要。作為調(diào)查材料的位移或應(yīng)變的分布的方法，使用1點(diǎn)測(cè)量法即使用多個(gè)位移計(jì)或應(yīng)變儀 生成分布數(shù)據(jù)的方法、調(diào)查變形前后的圖像相關(guān)來(lái)進(jìn)行模式匹配的數(shù)字圖像相關(guān)法等。
[0003] 現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0004] 非專利文獻(xiàn)
[0005] 非專利文獻(xiàn)1:新井泰彥，倉(cāng)田忠雄，縞走査干渉計(jì)(7)手法K上?高速如Ο高精度 疔乇7 、、歹 7，法，光學(xué)，Vol. 15，Νο· 5,402-406(1986) ·
[0006] 非專利文獻(xiàn)2:森本吉春，藤垣元治，米山聡:Ρ法·格子法匕上0形狀?變形 計(jì)測(cè)幻最近(7)研究，非破壊検査，52-3(2003)，116-121.
[0007] 非專利文獻(xiàn)3:李志遠(yuǎn)，森本吉春，藤垣元治，f ^^夕''壬7レ法Κ上?構(gòu)造物 仍非接觸變位分布計(jì)測(cè)（日本工業(yè)出版検査技術(shù)，14(5)，（2009)，1-6)
[0008] 非專利文南犬4:Takeda，M.and Mutoh，K.，F(xiàn)ourier transform profilometry for the automatic measurement of 3-D object shapes，Applied Optics，22-24，3977-3982 (1983).
[0009] 非專利文獻(xiàn)5 :Morimoto，Y ·，Seguchi，Y · and Higashi，T ·，Two-dimensional Moire Method and Grid Method Using Fourier Transform Experimental Mechanics, Vol.29, No.4,399-404(1989).
[0010] 非專利文獻(xiàn)6:藤垣元治，森本吉春，全空間亍一羅少化手法格子投影三次 元形狀計(jì)測(cè)，実験力學(xué)，8-4，92-98 (2008) ·

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011] 發(fā)明要解決的課題
[0012] 使用位移計(jì)或應(yīng)變儀來(lái)生成分布數(shù)據(jù)的方法，若通過(guò)1點(diǎn)測(cè)量來(lái)進(jìn)行則便宜，但若 測(cè)量多點(diǎn)則價(jià)格變高，并且需要時(shí)間，后期的數(shù)據(jù)處理也變得繁雜。最近廣泛使用數(shù)字圖像 相關(guān)法，但需要隨機(jī)圖案，為了取得相關(guān)性需要一定程度的面積，一般計(jì)量長(zhǎng)度變大。
[0013] 格子法能夠?qū)Ω褡拥南辔贿M(jìn)行解析而以高精度對(duì)其變形進(jìn)行解析，能夠高精度地 測(cè)量面內(nèi)變形或三維形狀。作為現(xiàn)有格子法的相位解析法，使用相移法或傅里葉變換法(非 專利文獻(xiàn)4、5)。作為相移法之一的采樣莫爾法(非專利文獻(xiàn)3)或傅里葉變換法，能夠通過(guò)1 幅圖像對(duì)相位進(jìn)行解析，因此對(duì)運(yùn)動(dòng)物體等的解析有用。采樣莫爾法使用2個(gè)周期的數(shù)據(jù)進(jìn) 行相位計(jì)算，傅里葉變換法使用全部像素的數(shù)據(jù)來(lái)進(jìn)行相位的解析。此外，發(fā)明人最新開(kāi)發(fā) 的采樣莫爾法對(duì)相位進(jìn)行解析且精度良好。但是，為了求出1點(diǎn)的位移需要格子2個(gè)周期的 數(shù)據(jù)，并且使用直線插補(bǔ)來(lái)求出亮度，因此無(wú)法達(dá)到高精度。
[0014] 用于解決課題的手段
[0015] 本發(fā)明的主要特征在于，使用X方向、y方向的二維格子，切出X、y各自為1個(gè)周期的 面積的格子圖像，對(duì)其進(jìn)行二維傅里葉變換來(lái)求出頻率1的成分的相位，由此更高精度地求 出X方向格子、y方向格子的位移。
[0016] 發(fā)明效果
[0017] ⑴因?yàn)槭腔谙辔唤馕龅臏y(cè)量，因此精度良好。
[0018] (2)能夠通過(guò)1幅圖像進(jìn)行相位解析，因此能夠進(jìn)行運(yùn)動(dòng)圖像的解析。
[0019] (3)通過(guò)二維傅里葉變換僅提取二維格子像的X方向和y方向的頻率，因此也可以 不使用具有準(zhǔn)確的余弦波的亮度分布的二維格子。
[0020] (4)此外，通過(guò)二維傅里葉變換僅提取二維格子圖像的X方向和y方向的頻率，因此 能夠自動(dòng)地刪除在高頻部分出現(xiàn)的噪聲，抗噪性強(qiáng)。
[0021] (5)處理簡(jiǎn)單，能夠高速地進(jìn)行處理。
[0022] (6)計(jì)量長(zhǎng)度為NxXNy像素，比采樣莫爾法短。一般，計(jì)量長(zhǎng)度也比數(shù)字圖像相關(guān) 法短。
[0023] (7)在采樣莫爾法中，通過(guò)直線插補(bǔ)生成莫爾條紋，與此相對(duì)，與余弦波有相關(guān)性， 因此精度更高。
【附圖說(shuō)明】
[0024]圖1是實(shí)施例1的裝置整體的結(jié)構(gòu)。
[0025]圖2是測(cè)定對(duì)象面的二維格子或映照到照相機(jī)拍攝面的二維格子像。
[0026]圖3A是二維格子的處理順序。
[0027]圖3B是二維格子的處理順序。
【具體實(shí)施方式】
[0028] 本發(fā)明的一實(shí)施方式是根據(jù)通過(guò)照相機(jī)拍攝物體面的二維格子像而得的二維格 子拍攝像，測(cè)量物體面的位移的測(cè)量方法，該測(cè)量方法包括如下工序:使照相機(jī)像素的方向 與位移前的所述二維格子拍攝像對(duì)應(yīng)，并且使所述二維格子拍攝像中的X方向的1個(gè)周期與 照相機(jī)的Nx像素對(duì)應(yīng)，使y方向的1個(gè)周期與照相機(jī)的Ny像素對(duì)應(yīng)的狀態(tài)下，通過(guò)照相機(jī)拍 攝物體面的二維格子像，得到二維格子拍攝像的工序，其中，Nx是大于2的整數(shù)，Ny是大于2 的整數(shù);根據(jù)所述二維格子拍攝像，在所述二維格子拍攝像中，針對(duì)相當(dāng)于所述格子的1個(gè) 周期的X方向和y方向的頻率得到其相位的工序；以及根據(jù)該相位求出物體面的位移的工 序。
[0029] 并且，包括:針對(duì)所述二維格子拍攝像在X方向進(jìn)行Nx像素的平滑化的工序，或在y 方向進(jìn)行Ny像素的平滑化的工序，使得看不到X方向或y方向中的任意一方的格子線。另外， 包括進(jìn)行這些測(cè)量方法的測(cè)量裝置。
[0030] 其他實(shí)施方式是根據(jù)通過(guò)照相機(jī)拍攝物體面的二維格子像而得的二維格子拍攝 像，測(cè)量物體面的位移的測(cè)量程序，用于使計(jì)算機(jī)執(zhí)行如下步驟:輸入位移前的二維格子拍 攝像的步驟;在所述二維格子拍攝像中，根據(jù)相當(dāng)于格子的X方向和y方向的1個(gè)周期的NxX Ny像素的圖像數(shù)據(jù)，針對(duì)在所述二維格子拍攝像中與所述格子的1個(gè)周期對(duì)應(yīng)的X方向和y 方向的頻率得到其相位的步驟;以及根據(jù)所述相位求出物體面的位移的步驟。
[0031 ]此外，包括記錄有所述測(cè)量程序的計(jì)算機(jī)可讀記錄介質(zhì)。
[0032] 通過(guò)具備以上的結(jié)構(gòu)，能夠通過(guò)照相機(jī)拍攝物體面的二維格子，測(cè)量物體面的橫 向位移。此外，根據(jù)橫向位移還可以測(cè)量應(yīng)變。
[0033] 圖1是實(shí)施例1的裝置整體的結(jié)構(gòu)。1為測(cè)定對(duì)象，2為照相機(jī)，3為拍攝面，4為鏡頭， 5為計(jì)算機(jī)，6為液晶顯示裝置等顯示裝置。在測(cè)定對(duì)象1的上表面有二維格子。二維格子既 可以是印刷的格子或粘貼的格子，也可以是構(gòu)造本身。
[0034] 圖2是測(cè)定對(duì)象1的上表面的二維格子或映照到拍攝面3的二維格子像。將位于測(cè) 定對(duì)象1的上表面的二維格子的格子線的各自的軸方向設(shè)為X方向和y方向。
[0035] 通過(guò)照相機(jī)拍攝該測(cè)定對(duì)象1的二維格子。圖2還表示將二維格子投影到具備在用 細(xì)線示出的i方向、j方向有坐標(biāo)軸的像素的拍攝面3上而得的二維格子像。在拍攝時(shí)，使i方 向、j方向分別與X方向和y方向?qū)?yīng)。此外，調(diào)整倍率以使格子的1個(gè)周期成為照相機(jī)的N像 素。在此，將X方向格子的周期設(shè)為Nx，將y方向格子的周期設(shè)為Ny。然而，Nx、Ny都為整數(shù)。圖 2是Nx、Ny都為8的例子。能夠簡(jiǎn)單地進(jìn)行該調(diào)整。進(jìn)行調(diào)整，使得看不到通過(guò)拍攝二維格子 并顯示對(duì)每個(gè)Nx、Ny像素取樣而得的圖像而產(chǎn)生的莫爾條紋即可。如在后述中說(shuō)明的那樣， 能夠以由鏡頭的像差等引起的誤差為前提進(jìn)行測(cè)量，因此若準(zhǔn)確地與像素對(duì)應(yīng)則精度良 好，但即使不嚴(yán)格，精度也不會(huì)太惡化。
[0036] 這樣，作為光學(xué)系統(tǒng)變得非常簡(jiǎn)單。若如以上所述地調(diào)整方向和倍率，則如圖2所 示測(cè)定對(duì)象面的二維格子與映照到照相機(jī)拍攝面的二維格子像相對(duì)應(yīng)。另外，將X方向、y方 向的頻率統(tǒng)一記載為頻率(fx，fy)，其中，fx、fy分別為X方向、y方向的頻率。
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