CN1828631A - 用于获取内部结构图像的方法和装置，以及计算机产品 - Google Patents

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Abstract

用于获取内部结构图像的方法和装置，以及计算机产品。用于从拍摄单元拍摄的物体的多幅图像获取该物体的内部结构图像的装置包括：控制单元，用于控制拍摄单元以在不同拍摄条件下获取图像；以及提取单元，用于提取所述多幅图像公共部分作为内部结构图像。

Description

用于获取内部结构图像的方法和装置，以及计算机产品
技术领域
本发明涉及用于获取被摄物体的内部结构图像的技术。
背景技术
在非破坏性测试领域，有一种常规技术：从通过对物体进行拍摄获得的物体图像，通过去除表示物体表面上的凹部或凸部(在下文中，“凹部/凸部)的图案，获取物体的内部结构图像。例如，日本专利申请特开No.2001-266132公开了一种技术，该技术用线传感器从不同位置扫描物体的表面，来获取凹部/凸部信息。利用这种技术，通过从包括凹部/凸部信息和内部结构信息两者在内的图像去除凹部/凸部信息，就可以获取内部结构的图像。
然而，常规技术除了需要用于获得物体的表面和内部结构的拍摄装置外，还需要诸如线传感器的装置，以获取凹部/凸部信息。结果，需要一个大规模系统，这将导致成本增加。
此外，由于通过拍摄获得的图像和凹部/凸部信息是不同类型的数据，所以很难精确地从拍摄图像去除凹部/凸部信息。因此，这种内部结构的图像往往在图像质量方面劣化。
发明内容
本发明的一个目的是至少解决常规技术中的所述问题。
根据本发明一个方面的装置，用于从拍摄单元拍摄的物体的多幅图像获取该物体的内部结构图像，其包括：控制单元，用于控制拍摄单元在不同拍摄条件下获取图像；以及提取单元，用于提取所述多幅图像公共的部分作为内部结构图像。
根据本发明另一方面的方法，用于从拍摄单元拍摄的物体的多幅图像获取该物体的内部结构图像，其包括以下步骤：控制拍摄单元在不同拍摄条件下获得图像；以及提取所述多幅图像公共的部分作为内部结构图像。
根据本发明又一方面的计算机可读记录介质，存储使计算机执行根据本发明的上述方法的计算机程序。
结合附图阅读以下对本发明当前优选实施例的具体描述，将更好地理解本发明的上述和其他目的、特征、优点、以及技术和产业重要性。
附图说明
图1是根据第一实施例的用于获取内部结构图像的装置的示意图；
图2是图1所示装置的框图；
图3是根据第一实施例的用于获取内部结构图像的过程的流程图；
图4是根据本发明第二实施例的用于获取内部结构图像的装置的框图；
图5是根据本发明第三实施例的用于获取内部结构图像的装置的框图；
图6是根据第三实施例的用于获取内部结构图像的过程的流程图；
图7是根据本发明第四实施例的用于获取内部结构图像的装置的框图；
图8是根据第四实施例的用于获取内部结构图像的过程的流程图；
图9是根据本发明第五实施例的用于获取内部结构图像的装置的框图；以及
图10是执行用于根据本发明实施例获取内部结构图像的计算机程序的计算机的框图。
具体实施方式
参照附图详细解释根据本发明的示范实施例。本发明不限于这些实施例。
图1是根据本发明第一实施例的用于获取内部结构图像的装置200的示意图。装置200从物体的拍摄图像获取物体的内部结构11的图像。特别地，装置200控制摄像机20和光源30对物体进行拍摄，以在不同条件下获得物体的多幅图像。然后，装置200提取在获得的多幅图像中公共显示的部分，以获取内部结构11的图像。
光源30从位置A对物体照射光，同时摄像机20对物体进行拍摄以获得图像10-A。然后，光源30从偏离位置A的位置B照射光，同时摄像机20对物体进行拍摄以获得图像10-B。摄像机20从同一位置对物体进行拍摄。
从物体表面上的凹部/凸部12反射的光的强度随凹部/凸部12、光源30以及摄像装置(其是摄像机20)形成的角度而发生显著变化。另一方面，从内部结构11向摄像装置反射的光的强度不受光源30位置或摄像装置的位置的影响，只要它们之间的位置保持相同即可。这是因为，入射到内部结构11和从内部结构11反射的光在物体内部发生了散射。
因此，内部结构11在图像10-A和图像10-B中大体呈现相同。但是，凹部/凸部12在图像10-A和图像10-B中呈现不同。因此，装置200提取在图像10-A和图像10-B中公共显示的部分，以获取仅显示内部结构11的提取图像100。
因此，装置200可以从图像数据获取内部结构11的图像而无需附加装置如线传感器。此外，内部结构11的图像和凹部/凸部12的图像具有相同的数据类型。由此，可以毫无困难地获取内部结构11的精确图像。
图2是装置200的框图。装置200包括控制单元210和存储单元220。
存储单元220存储用于控制单元210执行的多种处理的数据，并且包括拍摄图像存储单元221和提取图像存储单元222。
拍摄图像存储单元221存储由摄像机20在不同条件下拍摄的图像的数据。
提取图像存储单元222存储提取图像100，该提取图像100是通过提取在不同条件下拍摄的两幅图像中公共显示的部分而获取的。
控制单元210控制装置200执行多种处理，并且包括光源控制单元211、摄像机控制单元212以及图像提取单元213。
光源控制单元211控制光源30从不同位置对物体照射光。具体地，当摄像机20对物体进行拍摄以获取两幅图像时，针对每幅图像，光源控制单元211都将光源30移动到不同位置。
摄像机控制单元212控制摄像机20对物体进行拍摄以获得物体的图像。具体地，在光源控制单元211将光源30设置在预定位置之后，摄像机控制单元212控制摄像机20对物体进行拍摄以获得第一幅图像。然后，将光源30设置在与前一位置不同的位置，摄像机控制单元212控制摄像机20对物体进行拍摄以获得第二幅图像。
图像提取单元213提取在不同条件下拍摄的多幅图像中公共显示的部分，以获取仅显示物体的内部结构11的图像。具体地，图像提取单元213对于拍摄图像存储单元221中的在从不同方向照射光的情况下拍摄的两幅图像执行逻辑乘法。由此，图像提取单元213通过保留两幅图像中公共显示的内部结构11的图像，并去除在两幅图像中的每幅中具有不同呈现的凹部/凸部12的图像，来提取所述提取图像100。
图3是装置200执行的用于获取内部结构11的图像的过程的流程图。当在装置200处接收到开始操作的指示时(步骤S101：“是”)，光源控制单元211把光源30设置在一预定位置处(步骤S102)，并指示光源30向要拍摄的物体照射光(步骤S103)。
摄像机控制单元212指示摄像机20对物体进行拍摄(步骤S 104)，并且把物体的图像数据存储在拍摄图像存储单元221中(步骤S105)。
图像数确定单元(未显示)确定是否已经获得两幅图像(步骤S 106)。当仅获得一幅图像时(步骤S106：“否”)，过程回到步骤S102。然后，光源控制单元211将光源30设置在与前一位置不同的位置处，并且在从不同位置照射光的情况下，摄像机20对物体进行拍摄以获得第二幅图像。将第二幅图像的数据存储在拍摄图像存储单元221中。
另一方面，当图像数确定单元确定已经获得两幅图像时(步骤S 106：“是”)，图像提取单元213提取两幅图像中公共显示的部分(步骤S107)。将提取的图像存储在提取图像存储单元222中，作为物体的内部结构11的图像(步骤S108)。由于光在物体内散射，所以内部结构11在获得的两幅图像中呈现大体相同，而凹部/凸部12在每副获得的图像中随光源30的位置而呈现不同。因而，提取部分的图像是物体的内部结构11的图像。
在第一实施例中，装置200控制摄像机20和光源30来在不同条件下获得物体的图像。然后，装置200提取图像中公共显示的部分，以获取内部结构11的图像。因此，可以无需诸如线传感器的附加装置而容易地从图像数据获取内部结构11的图像。此外，由于内部结构11的图像和凹部/凸部12的图像是具有相同数据类型，所以可以毫无困难地获取内部结构11的精确图像。
根据本发明第二实施例的用于获取内部结构的图像的装置采用了多个光源。图4是根据第二实施例用于获取内部结构图像的装置300的框图。
光源控制单元311控制多个光源30A和30B。当摄像机20对物体进行拍摄以获得第一幅图像时，光源控制单元311打开光源30A。当摄像机20对物体进行拍摄以获得第二幅图像时，代替第一实施例中移动光源的方式，光源控制单元311关闭光源30A并且打开光源30B。
在第二实施例中，由于使用了多个光源，所以不必移动光源。因此，可以毫无困难地在不同条件下获得多幅图像。
根据本发明的第三实施例，在提取图像中公共显示的部分以获取物体的内部结构图像之前修正图像。图5是根据第三实施例的用于获取内部结构图像的装置400的框图。
控制部410包括修正处理单元413。修正处理单元413修正存储在拍摄图像存储单元421中的通过拍摄物体而获得的图像的数据。例如，图像可能具有不同亮度或者拍摄物体时所处的不同条件引起的不同亮度分布。在此情况下，修正处理单元413修正这些差异，以使图像具有大体相同的亮度分布，使得内部结构11呈现为是在相同条件下拍摄的。
图6是装置400执行的用于获取由内部结构11的图像的过程的流程图。除增加了修正处理，这种处理与图3显示的第一实施例的几乎相同。
具体地，在获得第二幅图像之后(步骤S206：“是”)，修正处理单元413修正获得的两幅图像(步骤S207)。然后，图像提取单元414提取两幅图像中公共显示的部分(步骤S208)。将提取的图像存储在提取图像存储单元422中，作为物体的内部结构11的图像(步骤S209)。
根据第三实施例，在提取图像中公共显示的部分以获取物体的内部结构11的图像之前修正图像。例如，对亮度或亮度分布的差异进行修正，以使内部结构11的图像呈现为是在相同条件下拍摄的。因此，可以恰当地提取内部结构11的图像。
根据本发明第四实施例，在提取图像中公共显示的部分之前，提取通过拍摄获得的图像的特征。图7是根据第四实施例的用于获取内部结构图像的装置500的框图。
控制部510包括图像滤波处理单元513。图像滤波处理单元513对拍摄图像存储单元521中存储的图像应用图像滤波器。例如，图像滤波处理单元513对图像应用差分滤波器，以对图像进行建模并消除三维特征。
图8是装置500执行的用于获取内部结构11的图像的过程的流程图。除增加图像滤波处理外，该处理与图3所示第一实施例的几乎相同。
具体地，在获得第二幅图像之后(步骤S306：“是”)，图像滤波处理单元513提取获得的两幅图像的特征(步骤S307)。然后，图像提取单元514提取两幅图像中公共显示的部分(步骤S308)。将提取的图像存储在提取图像存储单元522中，作为物体内部结构11的图像(步骤S309)。
根据第四实施例，在提取图像中公共显示的部分以获取物体的内部结构11的图像之前，对图像应用图像滤波器。例如，对图像应用差分滤波器，以对图像进行建模并提取图像的特定特征。因此，可以精确地提取内部结构11的图像。
本发明不限于上述实施例。在本发明第五实施例中，针对每个下列组件和特征描述了各种修改。图9是根据第五实施例的用于获取内部结构的图像的装置600的框图。
(1)光源30
在上述的实施例中，改变从光源30照射的光的方向，以在不同条件下拍摄物体。然而，也可以改变光的强度或波长。
(2)摄像机20
在上述实施例中，固定摄像机20的位置，而移动光源30或在提供的多个光源之间切换光源30。然而，摄像机20可以从不同方向或在不同定时下对物体进行拍摄，或者可以使用多个摄像机20A、20B。
(3)图像数
在上述实施例中，在不同条件下对物体进行两次拍摄，以获得两幅图像，并提取图像中公共显示的部分。然而，可以获得多于两幅的图像。
当获得多于两幅的图像时，凹部/凸部12的图像差异在各图像之间变得更清楚。因此，可以精确地去除凹部/凸部12的图像。
(4)提取方法
在上述实施例中，对通过在不同条件下进行拍摄而获得的图像执行逻辑乘法，以提取所述提取图像100。然而，可以通过比较图像的像素值，并提取像素以使图像有相同像素值，来执行计算以去除凹部/凸部12的图像。
如果光的强度对于每幅图像都不同，则尽管内部结构11在所有图像中大体呈现相同，但凹部/凸部12的浓度会在图像之间变化。因而，通过执行使图像具有相同像素值的计算，可以精确地去除凹部/凸部12的图像。
(5)系统配置
例示的构成组件仅仅是概念性的，可以不必与附图所示的结构物理上相似。例如，装置不必具有所例示的结构。根据装置的载荷或用途，可以功能上或者物理上分解或集成整体的或局部的装置。装置的功能全部或部分地由中央处理单元、或由CPU执行的计算机程序、或由使用布线逻辑的硬件来实现。
在实施例中解释的所有自动过程都可以全部或部分地手动执行。同样，在实施例中解释的所有手动过程都可以全部或部分地通过已知方法自动执行。除非另有说明，过程的顺序、控制的顺序、具体名称，以及包括各种参数的数据，都可以根据需要改变。
(6)程序
通过执行一计算机程序可将根据本发明实施例的处理实现在计算机程序上。图10是计算机700的框图，计算机700执行用于根据本发明实施例获取内部结构图像的计算机程序。
计算机700充当用于获取内部结构图像的装置，并包括摄像机20、光源30、硬盘驱动器(HDD)710、随机存取存储器(RAM)720、只读存储器(ROM)730、CPU 740，以及连接这些组件的总线750。
ROM 730存储充当所述实施例的计算机程序。具体地，ROM 730存储光源控制程序731、摄像机控制程序732，以及图像提取程序733。程序731到733可以分解或结合。
CPU 740从ROM 730读取程序731到733并且执行程序731到733。由此，程序731到733充当光源控制过程741、摄像机控制过程742，以及图像提取过程743。过程741到743分别对应于图2中所示的光源控制单元211、摄像机控制单元212，以及图像提取单元213。
HDD 710包括拍摄图像表711和提取图像表712，拍摄图像表711和提取图像表712分别与图2中所示的拍摄图像存储单元221和提取图像存储单元222对应。CPU 740将提取的图像登记到提取图像表712中，从拍摄图像表711读取拍摄图像数据721，从提取图像数据表712读取提取图像数据722，并将所述数据存储在RAM 720中。然后，CPU 740执行一处理，来基于RAM 720中存储的拍摄图像数据721和提取图像数据722提取物体的内部结构的图像。
根据本发明，可以容易地获得物体的内部结构图像。
此外，根据本发明，可以高准确地获得物体的内部结构图像。
此外，根据本发明，可以从图像数据恰当地提取内部结构的图像。
尽管为完整和清楚公开起见针对具体实施例对本发明进行了描述，但是，所附权利要求并不因此受限，而应视为体现了本领域技术人员所能做出的落入在此所述基本教导内的所有修改和另选构造。

Claims (12)

1、一种用于从拍摄单元拍摄的物体的多幅图像获取该物体的内部结构图像的装置，该装置包括：
控制单元，用于控制拍摄单元以在不同拍摄条件下获得图像；以及
提取单元，用于提取所述多幅图像公共的部分作为内部结构图像。
2、根据权利要求1所述的装置，其中，
当拍摄物体时拍摄单元将光照射在物体上，并且
所述拍摄条件包括以下中的至少一个：光的强度、光的方向、光的波长、拍摄物体的方向，以及拍摄时间。
3、根据权利要求1所述的装置，还包括修正单元，该修正单元用于修正图像，其中，
提取单元提取经修正图像公共的部分，作为内部结构图像。
4、根据权利要求1所述的装置，还包括特征提取单元，该特征提取单元用于提取图像的特征，其中，
图像提取单元提取被提取了特征的多幅图像公共的部分，作为内部结构图像。
5、一种用于从拍摄单元拍摄的物体的多幅图像获取该物体的内部结构图像的方法，该方法包括以下步骤：
控制拍摄单元以在不同拍摄条件下获得图像；以及
提取所述多幅图像公共的部分作为内部结构图像。
6、根据权利要求5所述的方法，其中，
当拍摄物体时拍摄单元将光照射在物体上，并且
所述拍摄条件包括以下中的至少一个：光的强度、光的方向、光的波长、拍摄物体的方向，以及拍摄时间。
7、根据权利要求5所述的方法，还包括修正图像的步骤，其中，
提取步骤包括以下步骤：提取经修正图像公共的部分作为内部结构图像。
8、根据权利要求5所述的方法，还包括检测图像的特征的步骤，其中，
提取步骤包括以下步骤：提取被检测特征的多幅图像公共的部分，作为内部结构图像。
9、一种计算机可读记录介质，其存储用于从拍摄单元拍摄的物体的多幅图像获取该物体的内部结构图像的计算机程序，其中，所述计算机程序使计算机执行以下操作：
控制拍摄单元以在不同拍摄条件下获得图像；以及
提取所述多幅图像公共的部分作为内部结构图像。
10、根据权利要求9所述的计算机可读记录介质，其中，
当拍摄物体时拍摄单元将光照射在物体上，并且
所述拍摄条件包括以下中的至少一个：光的强度、光的方向、光的波长、拍摄物体的方向，以及拍摄时间。
11、根据权利要求9所述的计算机可读记录介质，其中，所述计算机程序还使计算机执行修正图像的操作，其中，
提取操作包括以下操作：提取经修正图像公共的部分，作为内部结构图像。
12、根据权利要求9所述的计算机可读记录介质，其中，所述计算机程序还使计算机执行检测图像的特征的操作，其中，
提取操作包括以下操作：提取被检测特征的多幅图像公共的部分，作为内部结构图像。
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