JP5818218B2 - 高次元輝度情報を用いた縞画像の位相分布解析方法、装置およびそのプログラム - Google Patents
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Description
ここでIaとIbはそれぞれ縞格子の輝度振幅(周波数1の振幅成分)と背景輝度(周波数0の振幅成分)である。Pは縞格子のピッチ、φ0は縞格子の初期位相であり、φは最終的に求めたい縞画像の位相値である。xとyは光学式デジタルカメラ(ここで言う光学式デジタルカメラとはCCDセンサやCMOSセンサなどの撮像素子の種類を問わないデジタル画像データを撮影できるデジタルカメラまたはビデオカメラのことを意味し、以降は単に“カメラ”と略す)上の位置座標(一般的に整数)である。tは複数枚の格子画像の通し番号であり、2πt/Tは位相シフトを表す項である。式(1)に対して、tについて離散フーリエ変換(DFT)を適用し、周波数1の成分の偏角を求めることにより位相分布が得られる。
格子投影法や干渉計による縞画像の位相計測において、位相シフトしたT枚の縞格子模様を生成し、それぞれ光学式カメラで撮影して得られた複数枚の縞格子画像を式(2)より解析する。縞格子の輝度振幅Iaと背景輝度Ibは式(3)および式(4)より算出することができる。
一方、従来の空間的解析手法においてはサンプリングモアレ法が提案されている(特許文献1)。サンプリングモアレ法では、1枚の縞格子画像を元格子のピッチに近い間隔でダウンサンプリング(間引き処理)することにより生じる、位相シフトした複数枚のモアレ縞から位相分布を求める手法である。図1に特許文献1で示されているサンプリングモアレ法で用いる間引きと輝度補間処理の方法を示す。ここで“間引き処理”とは、カメラ上記録された1枚の縞格子画像(図1(a))に対して、画像の左端または右端から一定間隔であるM画素おきに輝度データを抽出することをいう。図1(b)に示すようとおり、間引きのスタート点を複数変えることで、1枚の画像から複数の間引いた画像を得ることができる。また“輝度補間”とは、図1(c)に示すように、周囲の輝度データを用いて欠落している一部の輝度データを補間する処理をいう。
ここで、xとyはカメラ上の位置座標(一般的に整数)であり、IaとIbはそれぞれ縞格子の輝度振幅(周波数1の振幅成分)と背景輝度(周波数0の振幅成分)である。φ0は縞格子の初期位相であり、φは最終的に求めたい縞画像の位相値である。またPは撮影された画像上のピッチ間隔である。撮影されたこの1枚の縞格子画像に対して、Pと近いピッチ間隔M(Mは一般的に整数である)で画像の間引き処理を行い、隣接している画像の輝度値を用いて輝度補間を行うと空間周波数の低い、すなわち、ピッチ間隔の大きい縞画像(以降これを単に“モアレ縞画像”と呼ぶ)を得ることができる。さらに間引きのスタート点mを1画素ずつ変えながら輝度補間することで、図2(b)に示すように位相がシフトされたM枚のモアレ縞画像が得られ、式(6)により表すことができる。
モアレ縞は間引きのスタート点mに関して位相が2π/Mずつシフトしていることから、式(6)に対してmについて1次元の離散フーリエ変換(DFT)を適用すれば、図2(c)に示すようにモアレ縞の位相分布φmoire(x,y)を求めることができる。
式(8)により、縞格子そのものの位相分布を1枚の縞格子画像より求めることができる。
ここでは、σnはランダムノイズの標準偏差であり、SNR=Ia/σnは信号ノイズ比である。位相誤差のばらつきは撮影枚数Nの平方根と撮影画像のSNRに反比例し、両パラメータの積の21/2倍である。したがって、位相シフト枚数を増やし、多くの格子画像を取得することで位相解析精度の向上が見込まれる。例えば、計測精度を10倍向上させるには、100倍の位相シフト画像を得る必要がある。しかしながら、撮影枚数が2乗的に増えるため、計測速度が大幅に低下するというジレンマがあった。
斜めの縞模様を撮影した一枚の2次元縞画像による空間的位相解析方法である。
時間的位相をシフトして平行縞模様あるいは格子状縞模様をカメラの撮影素子の水平(あるいは垂直)方向に整列させて撮影した3次元の縞画像(複数枚の2次元縞画像)による時空間的位相解析の基本的手法である。
時間的位相をシフトして平行縞模様あるいは格子状縞模様をカメラの撮影素子の水平(あるいは垂直)方向に斜向させて撮影した3次元の縞画像(複数枚の2次元縞画像)による時空間的位相解析の高精度位相解析手法である。
また本発明は、光学部品、透明物体の厚さ、または屈折率の分布や傾斜角度を計測する計測装置であって、少なくとも測定対象物についてキャリア縞からなる干渉パターンを撮像しうる光学式デジタルカメラと、前記光学式デジタルカメラで取得した縞画像を記録する記録部および当該縞画像を処理する演算部を有する計算機と、前記計算機で処理された前記縞画像の位相分布から所定の計測結果を出力するモニタを備え、上に記載したいずれか一つの縞画像の位相分布解析方法を実施することを特徴とする計測装置を提供する。
最後に本発明は、縞画像の位相分布解析プログラムであって、コンピュータまたはチップに、請求項1乃至請求項3のいずれか1項に記載の各ステップを実行させることを特徴とするプログラムを提供することができる。
効果1として安価な撮影素子(コストダウン)を使用しても、従来と同程度の精度を実現できる。
効果2として極端に明るいまたは暗い条件でも解析可能、計測範囲の拡大が可能である。
効果3として振動の影響を低減することができるため、現場での計測に適用可能である。
ただし、本発明では局部の空間的輝度情報を用いるため、空間分解能は従来方法より多少低下することに留意する必要がある。
利点1として超高速計測場合の短露光時間に伴うSN比の低下による計測誤差を低減できる。
利点2として振動の多い環境での測定(研究室の除震台ではなく、現場での計測)を可能にする。
利点3として反射率が極端に低い対象物であるため、縞画像のコントラストが極めて悪い場合でも位相解析ができる。
本発明において、取得した縞画像の枚数と格子の形態によって、図3の右側に示すように3つの処理方法を説明する。以下にそれぞれの処理方法について具体的に説明する。
図4に2次元サンプリングモアレ法による縞格子画像のワンショット位相解析の原理と画像処理方法の流れを示す。1枚の斜め(本発明において、斜めの定義とは、水平方向および垂直方向に撮影素子が配置されたカメラの座標系に対して、縞格子が傾いた状態のことを指す。測定対象物表面の縞格子は斜めであることが望ましいが、斜めでない状態であってもよい)の縞格子を測定対象物の表面に投影または貼付けしてから光学式カメラで撮影すると、式(10)により表されるような輝度分布をもつ1枚の縞格子画像が得られる。
ただし、PとQはそれぞれ撮影画像上のx方向またはy方向の格子ピッチ間隔である。
図5に2次元時空位相シフト法による縞格子画像の位相解析の原理と画像処理方法の流れを示す。光学式カメラを用いて、従来と同様に位相がシフトされたT枚の縞格子画像を撮影すると、式(1)に示すような輝度分布が得られる。ここで、測定対象物の材質や反射率、表面の模様等により輝度振幅は一定とは限らない。そこで、まず前処理として輝度振幅の正規化処理を行う。式(3)および式(4)を用いて、従来の処理51である位相シフト法の算出方法よりまず縞格子の振幅輝度Iaと背景輝度Ibを求め、式(14)に示す処理52により位相がシフトされたT枚の縞格子を輝度振幅は1、背景輝度は0の正規化した縞格子画像に変換する。なお、撮影された縞画像は予め輝度振幅は一定である場合はこの正規化処理を省略できる。
式(15)において、2πm/Mは空間的な位相シフト、2πt/Tは時間的な位相シフトを意味する。式(15)における変数mとtに関する処理54である2次元の離散フーリエ変換を適用し、周波数1の成分の偏角を求めることによりモアレ縞の位相分布が次式で得られる。
図6に3次元時空位相シフト法による縞格子画像の位相解析の原理と画像処理方法の流れを示す。光学式カメラを用いて、位相がシフトされたT枚の斜めの縞格子画像を撮影すると、式(20)に示すような輝度分布が得られる。
(第1の詳細な実施の形態:シミュレーションによるランダムノイズに対する位相解析精度向上)
従来の1次元のサンプリングモアレ法に対して、本発明の実施例1に基づく2次元位相解析の精度向上を実証するためのシミュレーション結果を図7に示す。図7(a)に解析する縞画像を示す。この縞画像において、格子の輝度振幅は75であるのに対して、標準偏差が25のランダムノイズを付加している。この場合、縞画像のSNRは3に相当する。図7(b)は図7(a)の縞画像の理想な位相分布である。図7(c)は図7(a)に対して、x方向のみ8画素おきに間引きおよび輝度補間処理によって得られた従来のモアレ縞画像(8枚の位相シフト画像のうちの最初の1枚)である。図7(d)は従来方法によって得られた図7(c)のモアレ縞の位相分布であり、図7(e)は従来の1次元サンプリングモアレ法の位相誤差分布である。評価領域全体の位相誤差の平均値は0.012%、標準偏差は2.18%であった。
本発明の実施例1に記されている方法の有効性を確認するために、実際の実験でもその効果を確認した。図9に1例の実験結果を示す。図9(a)に大きさが30mm角の物体表面に格子ピッチが1.13mmの正弦波を貼付けたものを撮影した縞画像(画像サイズは500×500画素)を示す。このときのCCDカメラの露光時間は1/1000,カメラレンズの絞りはF8であったため、撮影された縞画像のSNRが極めて低い状態である。同じ撮影対象を意図的に斜め方向45°傾いた状態で同じ撮影条件で取得した縞画像を図9(b)に示す。
本発明の実施例1に記されている方法について、縞画像の2方向の位相同時解析の精度向上を検証するための実験結果を図10と図11に示す。図10に従来の方法による実験解析結果を示す。図10(a)に大きさが30mm角の物体表面に格子ピッチが1.13mmの2次元の正弦波を貼付けたものを撮影した2次元縞画像(画像サイズは400×400画素)を示す。このときのCCDカメラの露光時間は1/1000,カメラレンズの絞りはF8であったため、撮影された縞画像のSNRが極めて低い状態である。図10(b)と図10(b’)はそれぞれローパスフィルタ処理より分離されたx方向とy方向の格子画像である。図10(c)と図10(c’)はそれぞれ1次元のサンプリングモアレ法(間引き数M=12)によって得られたx方向とy方向のモアレ縞の位相分布である。図10(d)と図10(d’)は最終的に得られた縞画像そのもののx方向とy方向の位相分布である。従来の1次元サンプリングモアレ法では、1枚の2次元縞格子に対してローパスフィルタ処理を行い、x方向とy方向の縞格子を分離したうえで、2方向の位相分布を算出している。これより、2次元の面内変位計測などへ適用可能であるが、SNRが低いため測定結果に多くの誤差が含まれている。
本発明の実施例2に記されている方法の有効性を確認するために、ランダムノイズを付加した場合のシミュレーション結果を図12に示す。本シミュレーションでは、4枚の位相シフトした格子ピッチが14.1画素の正弦波を作成し、それぞれの格子画像に標準偏差が25%のランダムノイズを付加した画像を用いた。画像サイズである256×256画素のうち、中央200×50の領域を評価した。
さらに、第1の手法である、2次元サンプリングモアレ法(2次元の空間的解析手法)において、解析する際の間引き数の違いによる解析誤差の影響をシミュレーションより調査した結果を図21に示す。
本シミュレーションでは、まずx方向の格子ピッチが10画素の1次元の正弦波画像(150画素×150画素)を作成し、ノイズを付加しない条件で、x方向に対して間引き数Mを6画像から14画素と解析条件を変えて、従来の1次元のサンプリングモアレ法を用いて位相解析し、中央評価領域(100画素×100画素)において、理論の位相分布との誤差の二乗平均平方根の値(図中実線部)をプロットした。次に、x方向とy方向の格子ピッチが共に10画素の1次元の斜めの正弦波を作成し、ノイズを付加しない条件で、x方向およびy方向の間引き数(M=N)を6画像から14画素と解析条件を変えて、本発明の第1の手法を用いて位相解析し、理論の位相分布との誤差の二乗平均平方根の値(図中破線部)をプロットした。
図21に示すとおり、従来の1次元サンプリングモアレ法は元の格子ピッチと完全に一致したときのみ、(周期的な)誤差は発生しない。元の格子ピッチと間引き数がずれれば誤差が大きく発生することがわかる。一方、本発明によれば、元の格子ピッチと間引き数がずれていてもほとんど誤差が発生しないことがわかる。このことから、本発明は解析する際に正確な間引き数を決定することがなく、より簡便に高精度な位相解析が行えることを意味する。なお、この効果は、第2の手法である、時空間位相シフト法(2次元の時空間解析)と、第3の手法である、時空間位相シフト法(3次元の時空間解析)についても、同様な効果がある。
本発明の実施例2に記されている方法の有効性を確認するために、振動などによる位相シフト誤差を与えた場合のシミュレーション結果を図13に示す。本シミュレーションでは、格子ピッチが14.1画素の4枚の位相シフトした正弦波形に対して、それぞれ-π/10、-π/15、π/10、π/15の位相シフト誤差を与えた画像を用いた。画像サイズである256×256画素のうち、中央200×50の領域を評価した。図13(a)に4枚の位相シフトの縞格子画像を示す。
本発明の実施例2に記されている方法の有効を確認するために、縞画像の位相解析方法を格子投影法に適用し、半導体パッケージ(FC-BGA)の反り分布計測の実験結果を図14に示す。格子投影法では、プロジェクタなどより格子模様を測定対象物の表面に投影し、異なる角度・位置にあるカメラから観察すると、物体の高さに応じて、投影格子が歪むことになる。この歪み量を位相解析すれば、物体の高さ(反り)を測定することができる。
本発明の実施例3に記されている方法の有効性を確認するために、ランダムノイズを付加した場合のシミュレーション結果を図15と図16に示す。図15(a)に解析するランダムノイズのない理想な斜めの縞画像を示す。ここでは、7枚の位相シフト縞画像の最初の1枚目のみを表示している。図15(a)の縞画像に対して、標準偏差が200%のランダムノイズを付加した縞画像を図15(b)に示す。ここも7枚の位相シフト縞画像の最初の1枚目のみを表示している。この場合、縞画像のSNRは0.5に相当する。図15(c)と図15(d)はそれぞれ従来の7ステップの位相シフト法によって得られた位相分布と誤差分布である。図15(d)からわかるように本来解析したい信号成分よりもノイズ成分が倍になっているため、従来手法では解析することが困難である。
本発明は、まず電子産業における電子部品や自動車産業における成型品・加工品の高精度な3次元形状計測や品質管理、あるいは一般的な製造業分野や服飾業においては、格子投影法による電子部品や金型加工品等の3次元形状・変位計測、自動車ボディの形状検査やへこみの検出、人体の寸法を自動的測定することによるオーダーメイドの衣服の作製、貴重な美術品・工芸品・出土品の立体形状データの保存への応用が可能である。
図17は、物体の3次元形状を測定するための格子投影法を用いた装置の実施例を示すが、これに限定されるものではない。測定対象物体5である拡散物体の表面に格子投影装置4より投影した格子模様をカメラ3で撮影する。撮影された格子模様は測定対象物の高さに応じてゆがむため、このゆがみによる縞画像の位相のずれを事前に位相と高さの関係を調べるキャリブレーションを行うことで、縞画像の位相値から物体の高さ情報を測定できる。複数枚の位相がシフトされた格子模様を投影する場合、計算機1内の位相シフトの制御部11より位相が少しずつシフトした格子模様を順次に投影し、タイミングの同期部10の信号に合わせて縞格子画像の記録部12より縞画像データを取得する。位相解析の演算部13で上に述べた実施例において説明した縞画像の位相分布解析方法を実施して位相分布算出をし、形状データの計測結果をモニター2に出力する。
図18は、光学部品の表面形状を測定するためのトワイマングリーン干渉計を用いた装置の実施例を示すが、これに限定されるものではない。レーザー6からのコリメートされたレーザー光は、ハーフミラー20によって参照ミラー21および測定対象物5である光学部品に照射され、これらからの反射光は、ハーフミラー20を介してカメラ3に入射するよう構成されている。なお、高周波のキャリア縞を干渉パターンに導入するために参照ミラー21をわずかに傾けられている。また、位相シフトを導入するためにPZTステージ22を利用して参照ミラーを動かせばよい。得られた干渉縞パターンは、カメラ3より撮像され、計算機1の記録部12に入力される。演算部13を介して上に述べた実施例において説明した縞画像の位相分布解析方法を実施して位相分布の算出をし、評価した計測結果をモニター2に出力する。
図19は、構造物の変位分布を測定するための画像計測を用いた装置の実施例を示すが、これに限定されるものではない。測定対象物5である構造体の表面に格子模様24を付与する(例えば、格子の貼付けや格子模様の塗装など)。一定距離から離れたカメラ3より撮影された変形過程での時系列の縞格子画像を計算機1の記録部12に入力される。演算部13を介して上に述べた実施例において説明した縞画像の位相分布解析方法を実施して位相分布の算出をし、評価した変位分布の計測結果をモニター2に出力する。
また本発明は、バイオテクノロジー分野における非染色生体関連試料の微細構造観察・定量計測などへの応用が可能である。
図20は、生体細胞の屈折率分布を測定するための位相シフトレーザー顕微鏡を用いた装置の実施例を示すが、これに限定されるものではない。位相シフトレーザー顕微鏡では、対物レンズ25と拡大レンズ26の間にバイプリズム27を挿入する。レーザー6からのコリメートされたレーザー光に対して、測定対象物5である透明物体を入射平面波の半分の部分に挿入し、残りの半分は参照波として用いる。透明物体を透過した物体光と参照光はバイプリズム27によって曲げられて、カメラ3の観測面上で重なり合って干渉する。バイプリズム27をPZTステージ22より横に移動させることで位相シフトを導入することができ、カメラ3より撮像された縞画像を計算機1の記録部12に入力される。演算部13を介して上に述べた実施例において説明した縞画像の位相分布解析方法を実施して物体波と参照波の相対的な位相差を算出することで測定対象物の屈折率分布を計測する。
プログラムは、上で述べたように、汎用計算機を用いて縞画像データを処理し表示装置で結果を表示する汎用的なプログラムであってもよいし、実施例5乃至実施例8で示した各種計測装置・機器に適合する固有のプログラムであってもよい。またプログラムは内蔵式、組み込み式(Imbedded)、読み込み式、あるいはダウンロード方式を問わない。
より具体的に応用展開できる産業分野は、製造業分野・服職業、光学分野、土木建築分野、および医療分野が挙げられる。
また本発明を適用できる装置としては、3次元形状変形計測装置、各種の光干渉計装置、透明材料の厚さや屈折率分布の計測装置、映像化超音波探傷装置および位相シフトレーザー顕微鏡が挙げられる。
2 モニター
3 カメラ
4 格子投影装置
5 測定対象物
6 レーザー
10 タイミングの同期部
11 位相シフトの制御部
12 縞格子画像の記録部
13 位相解析の演算部
20 ハーフミラー
21 参照ミラー
22 PZTステージ
23 平面ミラー
24 格子模様
25 対物レンズ
26 拡大レンズ
27 バイプリズム
41 x方向にM画素おきに間引きと輝度補間処理
42 y方向にN画素おきに間引きと輝度補間処理
43 2次元の離散フーリエ変換
44 間引きの位相分布を加算
51 位相シフト法
52 縞画像の輝度振幅の正規化処理
53 x方向にM画素おきに間引きと輝度補間処理
54 2次元の離散フーリエ変換
55 間引きの位相分布を加算
61 位相シフト法
62 縞画像の輝度振幅の正規化処理
63 x方向にM画素おきに間引きと輝度補間処理
64 y方向にN画素おきに間引きと輝度補間処理
65 3次元の離散フーリエ変換
66 間引きの位相分布を加算
Claims (8)
- 物体表面上の縞模様を水平方向および垂直方向に撮影素子が配置された光学式デジタルカメラで撮影して得た縞画像の位相分布を算出する縞画像の位相分布解析方法であって、
前記物体表面上の縞模様を1枚撮影して2次元縞画像または複数枚の2次元縞画像を取得するステップと、
前記1枚の2次元縞画像の輝度データに少なくとも間引き処理を行い位相がシフトされた複数枚のモアレ縞画像を生成するステップと、
前記位相がシフトされたモアレ縞画像に対し2次元の高速フーリエ変換または2次元の離散フーリエ変換を用いて水平方向または垂直方向のモアレ縞画像の位相分布を求めるステップと、
前記位相分布の各点の値に対して、前記間引き処理における当該間引き点の位相の値を加算して前記物体上の縞模様画像の位相分布を算出するステップを、
有し、
前記2次元縞画像を取得するステップは、
前記光学式デジタルカメラの撮影素子の水平および垂直の配置に対して前記物体表面上に1方向にまたは互いに直交する2方向に斜めに配置された前記縞模様を撮影して2次元縞画像を取得するステップであって、
前記位相がシフトされた複数枚のモアレ縞画像を生成するステップは、
前記2次元縞画像に対して、水平方向と垂直方向にそれぞれM画素とN画素(MとNは共に3以上の整数)なる等間隔の画素ごとに水平方向と垂直方向の起点の画素を順次変えながら各々M回およびN回の間引き処理を行うサブステップと、
前記間引き処理によって得られた水平または垂直方向の間引き画像の各々について輝度値の補間処理をしてM×N枚のモアレ縞画像を生成するサブステップとからなる、
ことを特徴とする縞画像の位相分布解析方法。 - 物体表面上の縞模様を水平方向および垂直方向に撮影素子が配置された光学式デジタルカメラで撮影して得た縞画像の位相分布を算出する縞画像の位相分布解析方法であって、
前記物体表面上の縞模様を時間的位相をシフトして複数枚撮影して複数枚の2次元縞画像を時系列的に配置し構成した3次元の縞画像を取得するステップと、
前記3次元の縞画像の輝度データに少なくとも間引き処理を行い位相がシフトされた複数枚のモアレ縞画像を生成するステップと、
前記位相がシフトされたモアレ縞画像に対し2次元の高速フーリエ変換または2次元の離散フーリエ変換を用いて水平方向または垂直方向のモアレ縞画像の位相分布を求めるステップと、
前記位相分布の各点の値に対して、前記間引き処理における当該間引き点の位相の値を加算して前記物体上の縞模様画像の位相分布を算出するステップを、
有し、
前記3次元の縞画像を取得するステップは、
前記光学式デジタルカメラの撮影素子の水平および垂直の配置に対して前記物体表面上に水平方向、または垂直方向に配置された、または水平方向と垂直方向とに格子状に配置された前記縞模様を、時間的位相をシフトしてT枚(Tは3以上の整数)撮影して、位相がシフトされた複数枚の2次元縞画像を取得するステップであって、
前記位相がシフトされた複数枚のモアレ縞画像を生成するステップは、
前記時間的位相をシフトしたT枚の2次元縞画像に対して、前記格子状の縞模様の輝度振幅分布が一定でない場合には、位相シフト法より算出した輝度振幅と背景輝度分布を用いて輝度振幅が一定となる正規化したT枚の2次元縞画像に変換する前処理サブステップを有し、
前記輝度振幅が一定の時間的位相をシフト方向したT枚の各々の2次元縞画像について水平方向または垂直方向にM画素なる等間隔の画素ごとにサンプリングする間引き処理サブステップと、
前記間引き処理によって得られた水平または垂直方向のM枚の間引き処理画像の各々について輝度値の補間処理をしてM×T枚のモアレ縞画像を生成するサブステップとからなる、
ことを特徴とする縞画像の位相分布解析方法。 - 物体表面上の縞模様を水平方向および垂直方向に撮影素子が配置された光学式デジタルカメラで撮影して得た縞画像の位相分布を算出する縞画像の位相分布解析方法であって、
前記物体表面上の縞模様を時間的位相をシフトして複数枚撮影して複数枚の2次元縞画像を時系列的に配置し構成した3次元の縞画像を取得するステップと、
前記3次元の縞画像の輝度データに少なくとも間引き処理を行い位相がシフトされた複数枚のモアレ縞画像を生成するステップと、
前記位相がシフトされたモアレ縞画像に対し3次元の高速フーリエ変換または3次元の離散フーリエ変換を用いて水平方向または垂直方向のモアレ縞画像の位相分布を求めるステップと、
前記位相分布の各点の値に対して、前記間引き処理における当該間引き点の位相の値を加算して前記物体上の縞模様画像の位相分布を算出するステップを、
有し、
前記3次元の縞画像を取得するステップは、
前記光学式デジタルカメラの撮影素子の水平および垂直の配置に対して前記物体表面上に1方向に斜めに配置されたまたは互いに直交する2方向に格子状に斜めに配置された前記縞模様を、時間的位相をシフトしてT枚(Tは3以上の整数)撮影して、位相がシフトされた複数枚の2次元縞画像を取得するステップであって、
前記位相がシフトされた複数枚のモアレ縞画像を生成するステップは、
前記時間的位相をシフトしたT枚の2次元縞画像に対し、前記縞模様の輝度振幅分布が一定でない場合に限り、位相シフト法より算出した輝度振幅と背景輝度分布を用いて輝度振幅が一定となる正規化したT枚の2次元縞画像に変換する前処理サブステップを有し、前記輝度振幅が一定の2次元縞画像の各々に対して、水平方向と垂直方向にそれぞれM画素とN画素なる等間隔の画素ごとに水平方向と垂直方向の起点の画素を順次変えながら各々M回およびN回の間引き処理を行うサブステップと、
前記間引き処理によって得られた水平または垂直方向の間引き画像の各々について輝度値の補間処理することによってM×N枚のモアレ縞画像を生成するサブステップを適用して、時間的位相のシフトしたT枚についてM×N×T枚のモアレ縞画像を生成するステップである、
ことを特徴とする縞画像の位相分布解析方法。 - 構造物の3次元形状、変位、ひずみの分布を計測する計測装置であって、
少なくとも構造物を撮像しうる光学式デジタルカメラと、
前記光学式デジタルカメラで撮像した縞画像を記録する記録部および当該縞画像を処理する演算部を有する計算機と、
前記計算機で処理された前記縞画像の位相分布から所定の計測結果を出力するモニタを備え、
請求項1乃至請求項3のいずれか1項に記載した縞画像の位相分布解析方法を実施することを特徴とする計測装置。 - 光学部品、透明物体の厚さ、または屈折率の分布や傾斜角度を計測する計測装置であって、
少なくとも測定対象物についてキャリア縞からなる干渉パターンを撮像しうる光学式デジタルカメラと、
前記光学式デジタルカメラで取得した縞画像を記録する記録部および当該縞画像を処理する演算部を有する計算機と、
前記計算機で処理された前記縞画像の位相分布から所定の計測結果を出力するモニタを備え、
請求項1乃至請求項3のいずれか1項に記載した縞画像の位相分布解析方法を実施することを特徴とする計測装置。 - 超音波映像化画像の位相情報による被検体の欠陥検出、異常変位の検出による地滑り検知、およびインフラ構造物の健全性評価を行う計測装置であって、
少なくとも被検体について超音波映像化画像を取得する手段と、
前記手段で取得した縞画像を記録する記録部および当該超音波映像化画像を処理する演算部を有する計算機と、
前記計算機で処理された当該超音波映像化画像の位相分布から所定の計測結果を出力するモニタを備え、
請求項1乃至請求項3のいずれか1項に記載した縞画像の位相分布解析方法を実施することを特徴とする計測装置。 - 生物の細胞組織を非侵襲的に解析および評価する計測装置であって、
少なくとも測定対象物について光学式デジタルカメラの観測面上で干渉縞が発生しうる手段と、
前記手段で光学式デジタルカメラにおいて取得した縞画像を記録する記録部および当該縞画像を処理する演算部を有する計算機と、
前記計算機で処理された当該縞画像の位相分布から所定の計測結果を出力するモニタを備え、
請求項1乃至請求項3のいずれか1項に記載した縞画像の位相分布解析方法を実施することを特徴とする計測装置。 - 縞画像の位相分布解析プログラムであって、コンピュータまたはチップに、請求項1乃至請求項3のいずれか1項に記載の各ステップを実行させることを特徴とするプログラム。
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