JP2528829B2 - 撮像方法及び撮像装置 - Google Patents
撮像方法及び撮像装置Info
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- G—PHYSICS
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- G01S15/88—Sonar systems specially adapted for specific applications
- G01S15/89—Sonar systems specially adapted for specific applications for mapping or imaging
- G01S15/8906—Short-range imaging systems; Acoustic microscope systems using pulse-echo techniques
- G01S15/8977—Short-range imaging systems; Acoustic microscope systems using pulse-echo techniques using special techniques for image reconstruction, e.g. FFT, geometrical transformations, spatial deconvolution, time deconvolution
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- G—PHYSICS
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- G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
- G06T5/00—Image enhancement or restoration
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は映像を表示する方法及び装置に係り、特に分
解能の低い測定装置、例えば超音波探傷装置、放射線CT
装置、レーダ撮像装置など、映像化を目的とした検査装
置を用いて、高解像の映像を表示する方法及び装置に関
する。
解能の低い測定装置、例えば超音波探傷装置、放射線CT
装置、レーダ撮像装置など、映像化を目的とした検査装
置を用いて、高解像の映像を表示する方法及び装置に関
する。
従来の装置は、特開昭50−137184号公報に記載されて
いるように、装置の空間分解能がガウス分布で近似でき
る測定装置についてのみ適用でき、測定されたスペクト
ルに逆ワイアストラス変換を適用し、分解能を向上させ
たスペクトルを導出していた。このため、空間分解能が
未知、あるいはガウス分布と異なる分解能を有する測定
装置の映像表示装置として使用することができなかっ
た。
いるように、装置の空間分解能がガウス分布で近似でき
る測定装置についてのみ適用でき、測定されたスペクト
ルに逆ワイアストラス変換を適用し、分解能を向上させ
たスペクトルを導出していた。このため、空間分解能が
未知、あるいはガウス分布と異なる分解能を有する測定
装置の映像表示装置として使用することができなかっ
た。
上記従来例では、使用している測定装置の空間分解能
が既知か、あるいはガウス分布の場合にしか適用できな
かった。そのため別の手段で空間分解能を求めておく必
要があった。これに対し、測定装置固有の分解能を、既
知の形状の物体とその測定信号から算出し、分解能によ
って劣化した測定信号を自動的に解像度の高い信号に変
換して、鮮明で詳細な映像を表示する装置が考えられて
いる。しかしこの装置では、測定信号に含まれる測定誤
差等のため、高周波領域での値が大きく、表示される映
像に高周波振動が生じ、映像が不鮮明になる問題が生じ
ることがある。
が既知か、あるいはガウス分布の場合にしか適用できな
かった。そのため別の手段で空間分解能を求めておく必
要があった。これに対し、測定装置固有の分解能を、既
知の形状の物体とその測定信号から算出し、分解能によ
って劣化した測定信号を自動的に解像度の高い信号に変
換して、鮮明で詳細な映像を表示する装置が考えられて
いる。しかしこの装置では、測定信号に含まれる測定誤
差等のため、高周波領域での値が大きく、表示される映
像に高周波振動が生じ、映像が不鮮明になる問題が生じ
ることがある。
この点に鑑み、本発明では測定信号に測定誤差等が含
まれている場合でも、高周波成分を低減し、鮮明で詳細
な映像を表示できる撮像方法及び撮像装置を提供するこ
とを目的とする。
まれている場合でも、高周波成分を低減し、鮮明で詳細
な映像を表示できる撮像方法及び撮像装置を提供するこ
とを目的とする。
［問題点を解決するための手段］ 上記目的を達成するために、本発明は、既知形状の第
１の試験体の形状をガウス分布又はcos分布の何れかの
空間分布関数で近似し、該空間分布関数をフーリエ変換
して求めた第１の空間周波数分布と、前記第１の試験体
を撮像して得た測定信号をフーリエ変換して求めた第２
の空間周波数分布とから撮像装置の伝達関数を求め、未
知形状の第２の試験体を撮像して得た測定信号をフーリ
エ変換して求めた第３の空間周波数分布と、前記伝達関
数とを用いて、前記第２の試験体の形状を求め、該形状
を表示するようにしたものである。
１の試験体の形状をガウス分布又はcos分布の何れかの
空間分布関数で近似し、該空間分布関数をフーリエ変換
して求めた第１の空間周波数分布と、前記第１の試験体
を撮像して得た測定信号をフーリエ変換して求めた第２
の空間周波数分布とから撮像装置の伝達関数を求め、未
知形状の第２の試験体を撮像して得た測定信号をフーリ
エ変換して求めた第３の空間周波数分布と、前記伝達関
数とを用いて、前記第２の試験体の形状を求め、該形状
を表示するようにしたものである。
［作 用］ 基準となる既知形状の第１の試験体の形状をガウス分
布又はcos分布の何れかの空間分布関数で近似すること
により、該空間分布関数をフーリエ変換して求めた第１
の空間周波数分布は、高周波領域での値が小さくなる。
このため、たとえ測定信号に測定誤差が含まれ、該測定
信号をフーリエ変換して求めた第２及び第３の空間周波
数分布が高周波領域で大きな値を持つとしても、第１の
空間周波数分布で高周波成分を打ち消すことができる。
布又はcos分布の何れかの空間分布関数で近似すること
により、該空間分布関数をフーリエ変換して求めた第１
の空間周波数分布は、高周波領域での値が小さくなる。
このため、たとえ測定信号に測定誤差が含まれ、該測定
信号をフーリエ変換して求めた第２及び第３の空間周波
数分布が高周波領域で大きな値を持つとしても、第１の
空間周波数分布で高周波成分を打ち消すことができる。
従って、測定信号に含まれる測定誤差に起因する高周
波成分を低減し、未知形状の第２の試験体の形状を、高
解像度で鮮明に映像化することができる。
波成分を低減し、未知形状の第２の試験体の形状を、高
解像度で鮮明に映像化することができる。
内部欠陥、あるいは内部構造の形状を映像で表示する
非破壊検査装置、たとえば超音波探傷機器、放射線CTや
マイクロ波レーダ探査装置では、超音波、放射線あるい
はマイクロ波などの空間的なひろがり、センサ受信部の
開口の大きさにより、映像にぼけが生じる。このぼけは
装置固有の空間分解能とみなせる。空間分解能は、点物
体を映像表示した時の映像の空間的なひろがりである。
装置固有の空間分解能を把握し、その空間分解能によっ
て生じた映像のぼけを修正して真の形状に近い映像を表
示することができる。その際に高周波ノイズの影響を減
少させ、より真の形状に近い映像を表示する装置を提供
するのが本発明である。
非破壊検査装置、たとえば超音波探傷機器、放射線CTや
マイクロ波レーダ探査装置では、超音波、放射線あるい
はマイクロ波などの空間的なひろがり、センサ受信部の
開口の大きさにより、映像にぼけが生じる。このぼけは
装置固有の空間分解能とみなせる。空間分解能は、点物
体を映像表示した時の映像の空間的なひろがりである。
装置固有の空間分解能を把握し、その空間分解能によっ
て生じた映像のぼけを修正して真の形状に近い映像を表
示することができる。その際に高周波ノイズの影響を減
少させ、より真の形状に近い映像を表示する装置を提供
するのが本発明である。
まず空間分解能が既知の時に、ぼけを有する映像から
ぼけのない映像を導出する原理について述べる。ここで
は簡単のために、１次元のぼけを修正する数学的処理を
考える。映像は２次元であるので、１次元の映像の便宜
上空間スペクトルと呼ぶことにする。空間スペクトルの
横軸は空間位置、縦軸は強度とする。装置で測定し、ぼ
けを有した空間スペクトルO(X)を第２図に示す。一方ぼ
けを表わす空間分解能の空間スペクトルR(X)を第３図に
示す、ぼけのない空間スペクトルをI(X)で表わすと、O
(X)、R(X)との間に式（１）の関係がある。
ぼけのない映像を導出する原理について述べる。ここで
は簡単のために、１次元のぼけを修正する数学的処理を
考える。映像は２次元であるので、１次元の映像の便宜
上空間スペクトルと呼ぶことにする。空間スペクトルの
横軸は空間位置、縦軸は強度とする。装置で測定し、ぼ
けを有した空間スペクトルO(X)を第２図に示す。一方ぼ
けを表わす空間分解能の空間スペクトルR(X)を第３図に
示す、ぼけのない空間スペクトルをI(X)で表わすと、O
(X)、R(X)との間に式（１）の関係がある。
式（１）の両辺をフーリエ変換すると式（２）とな
る。（ν） ＝（ν）・（ν） （２） ここで、（ν），（ν）及び（ν）は、各々O
(X),I(X)及びR(X)をフーリエ変換した関数であり、周波
数スペクトルと名付け、式（３），（４），（５）で定
義する。
る。（ν） ＝（ν）・（ν） （２） ここで、（ν），（ν）及び（ν）は、各々O
(X),I(X)及びR(X)をフーリエ変換した関数であり、周波
数スペクトルと名付け、式（３），（４），（５）で定
義する。
ここで、ｊは虚数、νは空間周波数である。従って、
空間スペクトルO(X),R(X)が既知であれば、未知の空間
スペクトルI(X)は次のようにして求めることができる。
式（２）より、周波数スペクトル（ν）は式（６）で
求まる。（ν） ＝（ν）／（ν） （６） この周波数スペクトル（ν）を、実際の空間スペク
トルI(X)に戻すには、式（10）で示す逆フーリエ変換で
可能である。
空間スペクトルO(X),R(X)が既知であれば、未知の空間
スペクトルI(X)は次のようにして求めることができる。
式（２）より、周波数スペクトル（ν）は式（６）で
求まる。（ν） ＝（ν）／（ν） （６） この周波数スペクトル（ν）を、実際の空間スペク
トルI(X)に戻すには、式（10）で示す逆フーリエ変換で
可能である。
式（10）において、（ν）は測定した空間スペクト
ルO(X)をフーリエ変換して得られるが、（ν）の原関
数である空間スペクトルR(X)を得る方法が課題となる。
R(X)を測定装置の空間分解能とすれば、点状の物体を測
定装置で映像化し、その映像の空間的なひろがりをR(X)
とみなすことができる。しかし現実には、点状の物体が
存在し得ないし、位置によって空間分解能が変化する可
能性もある。そこで、形状が既知の物体を測定装置で映
像化し、真の形状と映像との比較から、測定装置の空間
分解能を導出する。この空間分解能をフーリエ変換した
（ν）は、測定装置の伝達関数とみなせる。この伝達
関数（ν）を用いて、式（10）により、物体の像を導
出する。この測定装置の伝達関数（ν）を導出するに
は、既知の形状を空間スペクトルIs(X),その映像を空間
スペクトルOs(X)とすれば、式（２）の関係より式（1
1）を得る。（ν） ＝ｓ（ν）／ｓ（ν） （11） ここで、ｓ（ν）及びｓ（ν）は各々Os(X)及びI
s(X)をフーリエ変換した周波数スペクトルである。これ
により、測定装置の伝達関数（ν）を導出でき、以後
の測定で得たぼけのある映像を、（ν）を用いて式
（10）より真の形状に近い映像を表わす空間スペクトル
I(X)を算出できる。
ルO(X)をフーリエ変換して得られるが、（ν）の原関
数である空間スペクトルR(X)を得る方法が課題となる。
R(X)を測定装置の空間分解能とすれば、点状の物体を測
定装置で映像化し、その映像の空間的なひろがりをR(X)
とみなすことができる。しかし現実には、点状の物体が
存在し得ないし、位置によって空間分解能が変化する可
能性もある。そこで、形状が既知の物体を測定装置で映
像化し、真の形状と映像との比較から、測定装置の空間
分解能を導出する。この空間分解能をフーリエ変換した
（ν）は、測定装置の伝達関数とみなせる。この伝達
関数（ν）を用いて、式（10）により、物体の像を導
出する。この測定装置の伝達関数（ν）を導出するに
は、既知の形状を空間スペクトルIs(X),その映像を空間
スペクトルOs(X)とすれば、式（２）の関係より式（1
1）を得る。（ν） ＝ｓ（ν）／ｓ（ν） （11） ここで、ｓ（ν）及びｓ（ν）は各々Os(X)及びI
s(X)をフーリエ変換した周波数スペクトルである。これ
により、測定装置の伝達関数（ν）を導出でき、以後
の測定で得たぼけのある映像を、（ν）を用いて式
（10）より真の形状に近い映像を表わす空間スペクトル
I(X)を算出できる。
この場合、既知の形状を表わす空間スペクトルIs(X)
として、どのような形状を選ぶかにより、上記手順で算
出した未知の空間スペクトルI(X)に高周波成分が発生す
るかどうか決まる。たとえば、既知のIs(X)を第４図
（ａ）に示す矩形とすると、それをフーリエ変換した
ｓ（ν）は第４図（ｂ）に示すスペクトルとなる。この
場合には、第４図（ｂ）から明らかなように高周波領域
で大きな値を持つため、未知の空間スペクトルI(X)に高
周波成分が発生する。高周波成分を低減するためには、
Is(X)として、次の条件を満たすものを選ぶ。（ｉ）Is
(X)のひろがりが有限である、（ii）高周波領域での値
が小さい、（iii）周波数領域での値の振動が少ない。
そこで、強度が半分となるところでの幅（以下半値幅Ｗ
と呼ぶ）を矩形の幅に対応させ、ガウス分布,cos分布、
強度が半分の位置を中心としたcos分布（修正cos分布と
呼ぶ）等について検討した。上記３条件から、式（12）
で表わされれような、２個のガウス分布を組み合わせた
分布（修正ガウス分布と呼ぶ）が最適であった。
として、どのような形状を選ぶかにより、上記手順で算
出した未知の空間スペクトルI(X)に高周波成分が発生す
るかどうか決まる。たとえば、既知のIs(X)を第４図
（ａ）に示す矩形とすると、それをフーリエ変換した
ｓ（ν）は第４図（ｂ）に示すスペクトルとなる。この
場合には、第４図（ｂ）から明らかなように高周波領域
で大きな値を持つため、未知の空間スペクトルI(X)に高
周波成分が発生する。高周波成分を低減するためには、
Is(X)として、次の条件を満たすものを選ぶ。（ｉ）Is
(X)のひろがりが有限である、（ii）高周波領域での値
が小さい、（iii）周波数領域での値の振動が少ない。
そこで、強度が半分となるところでの幅（以下半値幅Ｗ
と呼ぶ）を矩形の幅に対応させ、ガウス分布,cos分布、
強度が半分の位置を中心としたcos分布（修正cos分布と
呼ぶ）等について検討した。上記３条件から、式（12）
で表わされれような、２個のガウス分布を組み合わせた
分布（修正ガウス分布と呼ぶ）が最適であった。
式（12）で表わされる空間スペクトルIs(X)（第５図
（ａ））をフーリエ変換した、周波数スペクトルｓ
（ν）を第５図（ｂ）に示す。この場合には、上記の条
件を満たしており、未知の空間スペクトルI(X)での高周
波成分を低減することができ、真の形状に近い映像を得
ることができる。
（ａ））をフーリエ変換した、周波数スペクトルｓ
（ν）を第５図（ｂ）に示す。この場合には、上記の条
件を満たしており、未知の空間スペクトルI(X)での高周
波成分を低減することができ、真の形状に近い映像を得
ることができる。
以上、原理について述べた。次に発明の詳細につい
て、以下第１図の実施例に基づいて説明する。
て、以下第１図の実施例に基づいて説明する。
はじめに、測定装置の伝達関数（ν）を求める。
切換え制御器５の出力を“1"にすると、スイッチ10及
び11の端子ａと端子ｃが導通し、“0"にすると端子ｂと
端子ｃが導通する。スイッチ８及び９は、切換え制御器
５と選択指示器６の出力との論理積（ANDゲート７の出
力）により制御される。すなわち、制御器５の出力が
“1"及び指示器６の出力も“1"のときだけ、スイッチ８
及び９の端子ａと端子ｃが導通し、その他の場合には端
子ｂと端子ｃが導通する。そこで、まず制御器５の出力
及び指示器６の出力をともに“1"とする。半値幅Ｗ設定
用スイッチ１で、基準とする既知の形状の半値幅を設定
する。この半値幅が修正ガウス分布演算器２に入力され
ると、式（12）に基づいて修正ガウス分布を算出し、そ
の結果をIs(X)メモリ３に記録する。この場合、空間位
置を番地に対応させ、強度を記録内容とする。Is(X)メ
モリ３の記録内容をスイッチ８を介してフーリエ変換器
12に入力し、式（４）に基づいて周波数スペクトルｓ
（ν）を導出する。このｓ（ν）は、スイッチ９を介
してｓ（ν）メモリ13に実数部、虚数部に分けて記録
する。次に選択指示器６の出力を“0"にして、スイッチ
８及び９の端子ｂと端子ｃを導通させる。基準形状の物
体を測定して得られる空間スペクトルO(X)を測定装置よ
り入力し、測定スペクトルメモリ４に記録する。メモリ
４の内容はスイッチ８を介してフーリエ変換器12に入力
される。フーリエ変換器12では、式（３）に従って周波
数スペクトル（ν）を算出し、スイッチ９を介して実
数部、虚数部に分けて（ν）メモリ14に記録する。
（ν）メモリ14の内容はベクトル除算器17のポートＡ
に、またＳ（ν）メモリ13の内容は、スイッチ10を介
してポートＢに入力される。ベクトル除算器17では、ポ
ートＡの入力値Ar（実数部）、Ai（虚数部）とポートＢ
の入力値Br（実数部）、Bi（虚数部）を用いて、式（1
3）に従って、実数値Crと虚数値Ciを算出する。
び11の端子ａと端子ｃが導通し、“0"にすると端子ｂと
端子ｃが導通する。スイッチ８及び９は、切換え制御器
５と選択指示器６の出力との論理積（ANDゲート７の出
力）により制御される。すなわち、制御器５の出力が
“1"及び指示器６の出力も“1"のときだけ、スイッチ８
及び９の端子ａと端子ｃが導通し、その他の場合には端
子ｂと端子ｃが導通する。そこで、まず制御器５の出力
及び指示器６の出力をともに“1"とする。半値幅Ｗ設定
用スイッチ１で、基準とする既知の形状の半値幅を設定
する。この半値幅が修正ガウス分布演算器２に入力され
ると、式（12）に基づいて修正ガウス分布を算出し、そ
の結果をIs(X)メモリ３に記録する。この場合、空間位
置を番地に対応させ、強度を記録内容とする。Is(X)メ
モリ３の記録内容をスイッチ８を介してフーリエ変換器
12に入力し、式（４）に基づいて周波数スペクトルｓ
（ν）を導出する。このｓ（ν）は、スイッチ９を介
してｓ（ν）メモリ13に実数部、虚数部に分けて記録
する。次に選択指示器６の出力を“0"にして、スイッチ
８及び９の端子ｂと端子ｃを導通させる。基準形状の物
体を測定して得られる空間スペクトルO(X)を測定装置よ
り入力し、測定スペクトルメモリ４に記録する。メモリ
４の内容はスイッチ８を介してフーリエ変換器12に入力
される。フーリエ変換器12では、式（３）に従って周波
数スペクトル（ν）を算出し、スイッチ９を介して実
数部、虚数部に分けて（ν）メモリ14に記録する。
（ν）メモリ14の内容はベクトル除算器17のポートＡ
に、またＳ（ν）メモリ13の内容は、スイッチ10を介
してポートＢに入力される。ベクトル除算器17では、ポ
ートＡの入力値Ar（実数部）、Ai（虚数部）とポートＢ
の入力値Br（実数部）、Bi（虚数部）を用いて、式（1
3）に従って、実数値Crと虚数値Ciを算出する。
式（13）で算出したCr,Ciをスイッチ11を介して
（ν）メモリ15の実数部、虚数部に記録する。これで、
測定装置に伝達関数（ν）が得られた。
（ν）メモリ15の実数部、虚数部に記録する。これで、
測定装置に伝達関数（ν）が得られた。
次に、未知の形状の物体を測定した結果から未知の物
体の形状を表示する。切換え制御器５の出力を“0"に
し、未知の物体を測定した空間スペクトルO(X)を測定装
置からスイッチ８を介してフーリエ変換器12に入力す
る。フーリエ変換器12では、式（３）に基づいて周波数
スペクトル（ν）を算出し、実数部、虚数部に分け、
スイッチ９を介して（ν）メモリ14に記録する。メモ
リ14の内容はベクトル除算器17のポートＡに、（ν）
メモリ15の内容はスイッチ10を介して、除算器17のポー
トＢに入力する。除算器17では、式（13）に基づいて演
算を実施し、その結果Cr,Ciを未知の形状の周波数スペ
クトル（ν）メモリ16の実数部、虚数部に記録する。
逆フーリエ変換器18で（ν）メモリ16の内容から式
（10）に基づいて空間スペクトルI(X)を算出し、その結
果をI(X)メモリ19の実数部、虚数部に記録する。パワー
演算部20では、I(X)メモリ19の実数部Ir,虚数部Iiを用
いて、強度Ipを式（14）に従って算出する。
体の形状を表示する。切換え制御器５の出力を“0"に
し、未知の物体を測定した空間スペクトルO(X)を測定装
置からスイッチ８を介してフーリエ変換器12に入力す
る。フーリエ変換器12では、式（３）に基づいて周波数
スペクトル（ν）を算出し、実数部、虚数部に分け、
スイッチ９を介して（ν）メモリ14に記録する。メモ
リ14の内容はベクトル除算器17のポートＡに、（ν）
メモリ15の内容はスイッチ10を介して、除算器17のポー
トＢに入力する。除算器17では、式（13）に基づいて演
算を実施し、その結果Cr,Ciを未知の形状の周波数スペ
クトル（ν）メモリ16の実数部、虚数部に記録する。
逆フーリエ変換器18で（ν）メモリ16の内容から式
（10）に基づいて空間スペクトルI(X)を算出し、その結
果をI(X)メモリ19の実数部、虚数部に記録する。パワー
演算部20では、I(X)メモリ19の実数部Ir,虚数部Iiを用
いて、強度Ipを式（14）に従って算出する。
この値をパワースペクトルメモリ21に記録する。番地
変換器22では、I(X)メモリ19の番地を式（15）に従って
シフトし、メモリ19の内容をシフトスペクトルメモリ23
に配列しなおして記録する。番地が2Nまであり、パワー
スペクトルメモリ21の番地ｋの内容をIp（ｋ）で表わす
と、式（15）に従っメモリ23の番地ｍの内容Isp（ｍ）
を決定する。
変換器22では、I(X)メモリ19の番地を式（15）に従って
シフトし、メモリ19の内容をシフトスペクトルメモリ23
に配列しなおして記録する。番地が2Nまであり、パワー
スペクトルメモリ21の番地ｋの内容をIp（ｋ）で表わす
と、式（15）に従っメモリ23の番地ｍの内容Isp（ｍ）
を決定する。
パワー換算器24はメモリ23の番地ｍに内容Isp（ｍ）
に比例した電圧値Vyを、番地換算器25はメモリ23の番地
ｍに比例した電圧値Vxを、映像表示器26の垂直偏向及び
水平信号として出力し、映像表示器26にぼけのない映像
を表示する。
に比例した電圧値Vyを、番地換算器25はメモリ23の番地
ｍに比例した電圧値Vxを、映像表示器26の垂直偏向及び
水平信号として出力し、映像表示器26にぼけのない映像
を表示する。
以下に、試料中に存在する矩形の溝を超音波探傷装置
で映像化した結果に対して、本発明の装置を適用した例
を示す。第６図に超音波探傷装置による映像化実験の配
置を示す。探傷器105からの信号により、探触子100から
試料102へ超音波ビーム104を発信する。試料102中の矩
形の溝103の表面で反射した超音波を探触子100で受信す
る。走査装置101により、探触子100をｘ軸方向に走査す
る。また、演算器106では、空間位置ｘにおける超音波
発信から受信までの時間間隔t(X)を測定し、式（16）に
基づいて溝の表面までの深さh(X)を算出する。
で映像化した結果に対して、本発明の装置を適用した例
を示す。第６図に超音波探傷装置による映像化実験の配
置を示す。探傷器105からの信号により、探触子100から
試料102へ超音波ビーム104を発信する。試料102中の矩
形の溝103の表面で反射した超音波を探触子100で受信す
る。走査装置101により、探触子100をｘ軸方向に走査す
る。また、演算器106では、空間位置ｘにおける超音波
発信から受信までの時間間隔t(X)を測定し、式（16）に
基づいて溝の表面までの深さh(X)を算出する。
h(X)＝ho−（ｖ・t(X)/2） （16） ここで、hoは試料102の高さ、υは試料102中の音速で
ある。超音波ビーム104は試料102中でひろがるため、第
７図（ａ）に示す矩形の溝を測定すると、第７図（ｂ）
に示す空間スペクトルO(X)を得る。この第７図（ａ），
（ｂ）に示す空間スペクトルI(X),O(X)を用いて、第１
図の装置で映像化する。
ある。超音波ビーム104は試料102中でひろがるため、第
７図（ａ）に示す矩形の溝を測定すると、第７図（ｂ）
に示す空間スペクトルO(X)を得る。この第７図（ａ），
（ｂ）に示す空間スペクトルI(X),O(X)を用いて、第１
図の装置で映像化する。
ある幅l0の溝を既知の基準形状として、測定装置の伝
達関数（ν）を求め、未知の幅ｌの溝の形状を求める
ものとした。半値幅Ｗ設定用スイッチ１でl0を設定する
と、修正ガウス分布演算器２で式（12）に基づいて演算
し、Is(X)メモリ３に記録される。このIs(X)は、第８図
（ａ）に示す形状となる。第１図に示す装置で未知の形
状の空間スペクトルI(X)を求めると、第８図（ｂ）に示
すスペクトルとなる。ここでは、第８図（ｂ）において
強度0.5以上が形状と判断する。従って、形状は第８図
中破線のようになる。第８図（ｃ）に示す真の形状と比
較すると、導出した形状（第８図（ｂ）中破線）は、幅
が10％小さいだけである。一方、基準の空間スペクトル
Is(X)に修正ガウス分布を用いず、矩形（第７図
（ａ））とした場合の空間スペクトル分布I(X)を第９図
に示す。強度0.5以上のものを導出すべき形状とすると
第９図中の丸で示すように溝が３個存在することにな
る。これは真の形状と異なるものであり、この理由は第
４図（ｂ）に示す如く、高周波領域で高い値を持ち、高
周波成分の低減がはかれないためである。第９図と比較
して本発明の結果第８図（ｂ）は、高周波成分のノイズ
が低減し、真の形状に近い形状を得ることができる。ま
た、第10図に基準形状の空間スペクトルIs(X)として、c
os分布、ガウス分布等他の分布とした場合と修正ガウス
分布との比較を示す。第10図より、これらの分布のうち
で、修正ガウス分布が真の形状にもっともちかいことが
わかる。種々の溝幅１について本装置を適用した結果を
第11図に示す。第11図より、基準の幅l0より小さい場合
には差が大きいが、l0以上で2l0以下の溝幅に対しては
真の形状と13％以内の差で表示できる。
達関数（ν）を求め、未知の幅ｌの溝の形状を求める
ものとした。半値幅Ｗ設定用スイッチ１でl0を設定する
と、修正ガウス分布演算器２で式（12）に基づいて演算
し、Is(X)メモリ３に記録される。このIs(X)は、第８図
（ａ）に示す形状となる。第１図に示す装置で未知の形
状の空間スペクトルI(X)を求めると、第８図（ｂ）に示
すスペクトルとなる。ここでは、第８図（ｂ）において
強度0.5以上が形状と判断する。従って、形状は第８図
中破線のようになる。第８図（ｃ）に示す真の形状と比
較すると、導出した形状（第８図（ｂ）中破線）は、幅
が10％小さいだけである。一方、基準の空間スペクトル
Is(X)に修正ガウス分布を用いず、矩形（第７図
（ａ））とした場合の空間スペクトル分布I(X)を第９図
に示す。強度0.5以上のものを導出すべき形状とすると
第９図中の丸で示すように溝が３個存在することにな
る。これは真の形状と異なるものであり、この理由は第
４図（ｂ）に示す如く、高周波領域で高い値を持ち、高
周波成分の低減がはかれないためである。第９図と比較
して本発明の結果第８図（ｂ）は、高周波成分のノイズ
が低減し、真の形状に近い形状を得ることができる。ま
た、第10図に基準形状の空間スペクトルIs(X)として、c
os分布、ガウス分布等他の分布とした場合と修正ガウス
分布との比較を示す。第10図より、これらの分布のうち
で、修正ガウス分布が真の形状にもっともちかいことが
わかる。種々の溝幅１について本装置を適用した結果を
第11図に示す。第11図より、基準の幅l0より小さい場合
には差が大きいが、l0以上で2l0以下の溝幅に対しては
真の形状と13％以内の差で表示できる。
第１図に示す装置では、測定したスペクトルOs(X),O
(X)に測定値のバラツキが大きいと、測定スペクトルが
なめらかではなく、不連続点が存在する。不連続点が存
在する空間スペクトルをフーリエ変換すると、高周波成
分の値が大きくなる。従って、測定スペクトル中の測定
誤差のバラツキを減らしてなめらかにすることで、高周
波成分を低減させ、より鮮明な空間スペクトルI(X)を導
出することができる。
(X)に測定値のバラツキが大きいと、測定スペクトルが
なめらかではなく、不連続点が存在する。不連続点が存
在する空間スペクトルをフーリエ変換すると、高周波成
分の値が大きくなる。従って、測定スペクトル中の測定
誤差のバラツキを減らしてなめらかにすることで、高周
波成分を低減させ、より鮮明な空間スペクトルI(X)を導
出することができる。
このひとつの手段は、測定スペクトルをｍ階のＢスプ
ライン曲線で近似し、なめらかに接続することである。
ｍ階のＢスプライン曲線は式（17）で導出でき、ある区
間ごとに（ｍ−１）次曲線で接続した曲線であり、（ｍ
−２）次の導関数まで連続である。
ライン曲線で近似し、なめらかに接続することである。
ｍ階のＢスプライン曲線は式（17）で導出でき、ある区
間ごとに（ｍ−１）次曲線で接続した曲線であり、（ｍ
−２）次の導関数まで連続である。
ここでVkは点列、ｎは点列の個数、Nk,mは重み関数で
ある。１個の測定点の変化が曲線全体に及ぼす影響が少
ないこと、最初の点V0と最後の点Vnを通過することも有
利な点である。この処理を実行する装置構成を第12図の
点線枠内に示す。点線枠外の機器は第１図に示した機器
であり、点線枠内の機器を第１図に示す装置に増設す
る。階数ｍ設定用スイッチ28で設定したｍに対する重み
関数を、重み関数演算器29で計算し、その結果と測定ス
ペクトルメモリ４の内容とをｍ階のＢスプライン曲線演
算器27に入力し、式（17）に基づいてＢスプライン曲線
を算出する。その結果を補正スペクトルメモリ30に記録
する。
ある。１個の測定点の変化が曲線全体に及ぼす影響が少
ないこと、最初の点V0と最後の点Vnを通過することも有
利な点である。この処理を実行する装置構成を第12図の
点線枠内に示す。点線枠外の機器は第１図に示した機器
であり、点線枠内の機器を第１図に示す装置に増設す
る。階数ｍ設定用スイッチ28で設定したｍに対する重み
関数を、重み関数演算器29で計算し、その結果と測定ス
ペクトルメモリ４の内容とをｍ階のＢスプライン曲線演
算器27に入力し、式（17）に基づいてＢスプライン曲線
を算出する。その結果を補正スペクトルメモリ30に記録
する。
以上説明した第12図の機器を第１図の装置に組み込ん
だ新たな装置の性能について述べる。本装置を第８図に
示す超音波探傷装置による映像化の結果に対して適用す
る。例えば、図12のスイッチ28でＢスプライン曲線の階
数ｍを４と設定した場合（ｍ＝４）、測定スペクトル第
７図（ｂ）は、第13図（ａ）に示す補正スペクトルとな
る。第12図に示す装置を増設すると、得られる未知の形
状の空間スペクトルI(X)は、第13図（ｂ）に示すスペク
トルとなる。第12図に示す装置を増設しない結果第８図
（ｂ）との比較により、第12図に示す装置を増設する
と、測定スペクトルでの高周波成分も低減されるため、
より真の形状に近い映像が得られる。
だ新たな装置の性能について述べる。本装置を第８図に
示す超音波探傷装置による映像化の結果に対して適用す
る。例えば、図12のスイッチ28でＢスプライン曲線の階
数ｍを４と設定した場合（ｍ＝４）、測定スペクトル第
７図（ｂ）は、第13図（ａ）に示す補正スペクトルとな
る。第12図に示す装置を増設すると、得られる未知の形
状の空間スペクトルI(X)は、第13図（ｂ）に示すスペク
トルとなる。第12図に示す装置を増設しない結果第８図
（ｂ）との比較により、第12図に示す装置を増設する
と、測定スペクトルでの高周波成分も低減されるため、
より真の形状に近い映像が得られる。
本発明によれば、測定装置固有の伝達関数を測定する
際に、既知形状の試験体の形状をガウス分布又はcos分
布の何れかの空間分布関数で近似することにより、測定
信号に含まれる測定誤差に起因する高周波成分の振動を
低減し、高解像度で真の形状に近い映像を表示すること
ができる。例えば、未知形状の試験体の大きさが既知形
状の試験体の大きさl0以上で2l0以下の場合には、真の
大きさと13％以内の差で映像表示できる。
際に、既知形状の試験体の形状をガウス分布又はcos分
布の何れかの空間分布関数で近似することにより、測定
信号に含まれる測定誤差に起因する高周波成分の振動を
低減し、高解像度で真の形状に近い映像を表示すること
ができる。例えば、未知形状の試験体の大きさが既知形
状の試験体の大きさl0以上で2l0以下の場合には、真の
大きさと13％以内の差で映像表示できる。
第１図は本発明の撮像装置の基本構成を示す図、第２図
は分解能の低い測定装置で測定したスペクトルの一例を
示す図、第３図は測定装置の空間分解能を表わす図、第
４図は基準形状が矩形の時の空間スペクトル及び周波数
スペクトルを表わす図、第５図は本発明の基本となる基
準形状が修正ガウス分布の時の空間スペクトル及び周波
数スペクトルを表わす図、第６図は超音波による試料中
の溝の映像化の時の配置図、第７図は第６図の条件での
基準形状を表わす空間スペクトル及び測定スペクトルを
示す図、第８図は第６図の条件での測定したスペクトル
に本発明を適用した時の結果を示す図、第９図は第６図
の条件で基準形状を矩形とした時に得られる未知形状の
空間スペクトルを表わす図、第10図は基準形状を種々の
分布形状とした時の比較を表わす図、第11図は第６図の
条件のもとで種々の溝幅について本発明を適用した結果
をあらわす図、第12図は測定スペクトルを平滑にするた
めの本発明の撮像装置増設部を示す図、第13図は第12図
を増設した撮像装置の結果を示す図である。 １……半値幅Ｗ設定用スイッチ、２……修正ガウス分布
演算器、３……基準形状の空間スペクトルIs(X)メモ
リ、４……測定スペクトルメモリ、12……フーリエ変換
器、13……基準形状の周波数スペクトルIs（ν）メモ
リ、14……測定した周波数スペクトルＯ（ν）メモリ、
15……伝達関数Ｒ（ν）メモリ、16……未知形状の周波
数スペクトルＩ（ν）メモリ、17……ベクトル除算器、
18……逆フーリエ変換器、19……未知形状の空間スペク
トルI(X)メモリ、26……映像表示器、27……ｍ階のＢス
プライン曲線演算器、28……階数ｍ設定用スイッチ、29
……重み関数演算器、30……補正スペクトルメモリ、10
0……探触子、102……試料、103……試料中に設けた矩
形の溝、104……超音波ビーム、106……演算器。
は分解能の低い測定装置で測定したスペクトルの一例を
示す図、第３図は測定装置の空間分解能を表わす図、第
４図は基準形状が矩形の時の空間スペクトル及び周波数
スペクトルを表わす図、第５図は本発明の基本となる基
準形状が修正ガウス分布の時の空間スペクトル及び周波
数スペクトルを表わす図、第６図は超音波による試料中
の溝の映像化の時の配置図、第７図は第６図の条件での
基準形状を表わす空間スペクトル及び測定スペクトルを
示す図、第８図は第６図の条件での測定したスペクトル
に本発明を適用した時の結果を示す図、第９図は第６図
の条件で基準形状を矩形とした時に得られる未知形状の
空間スペクトルを表わす図、第10図は基準形状を種々の
分布形状とした時の比較を表わす図、第11図は第６図の
条件のもとで種々の溝幅について本発明を適用した結果
をあらわす図、第12図は測定スペクトルを平滑にするた
めの本発明の撮像装置増設部を示す図、第13図は第12図
を増設した撮像装置の結果を示す図である。 １……半値幅Ｗ設定用スイッチ、２……修正ガウス分布
演算器、３……基準形状の空間スペクトルIs(X)メモ
リ、４……測定スペクトルメモリ、12……フーリエ変換
器、13……基準形状の周波数スペクトルIs（ν）メモ
リ、14……測定した周波数スペクトルＯ（ν）メモリ、
15……伝達関数Ｒ（ν）メモリ、16……未知形状の周波
数スペクトルＩ（ν）メモリ、17……ベクトル除算器、
18……逆フーリエ変換器、19……未知形状の空間スペク
トルI(X)メモリ、26……映像表示器、27……ｍ階のＢス
プライン曲線演算器、28……階数ｍ設定用スイッチ、29
……重み関数演算器、30……補正スペクトルメモリ、10
0……探触子、102……試料、103……試料中に設けた矩
形の溝、104……超音波ビーム、106……演算器。
Claims (6)
- 【請求項１】既知形状の第１の試験体の形状をガウス分
布又はcos分布の何れかの空間分布関数で近似し、該空
間分布関数をフーリエ変換して求めた第１の空間周波数
分布と、 前記第１の試験体を撮像して得た測定信号をフーリエ変
換して求めた第２の空間周波数分布とから撮像装置の伝
達関数を求め、 未知形状の第２の試験体を撮像して得た測定信号をフー
リエ変換して求めた第３の空間周波数分布と、前記伝達
関数とを用いて、前記第２の試験体の形状を求め、該形
状を表示することを特徴とする撮像方法。 - 【請求項２】特許請求の範囲第１項において、前記第１
の空間周波数分布をその最大値で規格化した第１の規格
化周波数分布の第２ピーク強度は、矩形形状の空間周波
数分布をその最大値で規格化した第２の規格化周波数分
布の第２ピーク強度より小さいことを特徴とする撮像方
法。 - 【請求項３】特許請求の範囲第１項において、前記空間
分布関数は複数のガウス分布関数を合成した関数である
ことを特徴とする撮像方法。 - 【請求項４】特許請求の範囲第３項において、前記複数
のガウス分布関数は４つの同一関数であることを特徴と
する撮像方法。 - 【請求項５】特許請求の範囲第１項乃至第４項の何れか
において、前記第１及び第２の試験体を撮像して得た測
定信号は、任意階数のＢスプライン曲線で近似されたも
のであることを特徴とする撮像方法。 - 【請求項６】ガウス分布又はcos分布の何れかの空間分
布関数を用いて既知形状の第１の試験体の形状を近似す
る形状近似手段と、 該第１の試験体及び未知形状の第２の試験体を撮像して
得た第１及び第２の測定信号を入力する入力手段と、 前記形状近似手段からの空間分布関数、前記入力手段か
らの第１及び第２の測定信号をフーリエ変換して第１、
第２及び第３の空間周波数分布を求める第１の変換手段
と、 該第１の変換手段からの第１及び第２の空間周波数分布
を用いて撮像装置の伝達関数を求めると共に、該伝達関
数と前記第１の変換手段からの第３の空間周波数分布と
を用いて前記第２の試験体の形状を求める第２の変換手
段と、 該第２の変換手段で求めた前記第２の試験体の形状を表
示する表示手段とからなることを特徴とする撮像装置。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61076570A JP2528829B2 (ja) | 1986-04-04 | 1986-04-04 | 撮像方法及び撮像装置 |
| DE3789248T DE3789248T2 (de) | 1986-04-04 | 1987-04-03 | Bildanzeigegerät. |
| US07/033,756 US4831598A (en) | 1986-04-04 | 1987-04-03 | Picture display apparatus |
| EP87104932A EP0240029B1 (en) | 1986-04-04 | 1987-04-03 | Picture display apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61076570A JP2528829B2 (ja) | 1986-04-04 | 1986-04-04 | 撮像方法及び撮像装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62233756A JPS62233756A (ja) | 1987-10-14 |
| JP2528829B2 true JP2528829B2 (ja) | 1996-08-28 |
Family
ID=13608890
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61076570A Expired - Lifetime JP2528829B2 (ja) | 1986-04-04 | 1986-04-04 | 撮像方法及び撮像装置 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4831598A (ja) |
| EP (1) | EP0240029B1 (ja) |
| JP (1) | JP2528829B2 (ja) |
| DE (1) | DE3789248T2 (ja) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3836280C1 (ja) * | 1988-10-25 | 1989-08-10 | Rohde & Schwarz Gmbh & Co Kg, 8000 Muenchen, De | |
| US5265013A (en) * | 1990-11-19 | 1993-11-23 | General Electric Company | Compensation of computed tomography data for X-ray detector afterglow artifacts |
| US5367579A (en) * | 1993-06-25 | 1994-11-22 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force | Method of removing spurious responses from optical joint transform correlators |
| US5438632A (en) * | 1993-06-25 | 1995-08-01 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force | Joint transform correlator using a 4-F lens system to achieve virtual displacement along the optical axis |
| US7304482B1 (en) * | 2002-12-04 | 2007-12-04 | Kay Robert L | Characterization of the nonlinearities of a display device by adaptive bisection with continuous user refinement |
| US11163059B2 (en) * | 2017-09-22 | 2021-11-02 | Bsh Home Appliances Corporation | System and method for radar based mapping for autonomous robotic devices |
| US10768294B2 (en) * | 2018-03-19 | 2020-09-08 | Mitsubishi Electric Research Laboratories, Inc. | System and method for multimodal, motion-aware radar imaging |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4042928A (en) * | 1974-03-22 | 1977-08-16 | Esl Incorporated | Technique of characterizing the nature of a radiation path transfer function by a few constants |
| US4003054A (en) * | 1974-10-03 | 1977-01-11 | Raytheon Company | Method of compensating for imbalances in a quadrature demodulator |
| US4084148A (en) * | 1975-10-13 | 1978-04-11 | Hitachi, Ltd. | Object recognition system |
-
1986
- 1986-04-04 JP JP61076570A patent/JP2528829B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
1987
- 1987-04-03 EP EP87104932A patent/EP0240029B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1987-04-03 US US07/033,756 patent/US4831598A/en not_active Expired - Fee Related
- 1987-04-03 DE DE3789248T patent/DE3789248T2/de not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0240029A2 (en) | 1987-10-07 |
| US4831598A (en) | 1989-05-16 |
| DE3789248T2 (de) | 1994-09-01 |
| DE3789248D1 (de) | 1994-04-14 |
| JPS62233756A (ja) | 1987-10-14 |
| EP0240029A3 (en) | 1990-01-24 |
| EP0240029B1 (en) | 1994-03-09 |
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