JP7136345B2

JP7136345B2 - エッジ抽出方法およびエッジ抽出装置

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Publication number: JP7136345B2
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Inventors: 照男徐; 裕史濱田; 秀之野坂
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Description

本発明は、エッジ抽出方法およびエッジ抽出装置に関し、特に電磁波を用いたエッジ抽出方法およびエッジ抽出装置に関する。

電磁波、特にテラヘルツ波（ＴＨｚ）と呼ばれる周波数０．１～１０ＴＨｚ付近の電磁波を用いたイメージングは、高い空間分解能と透過性を併せ持つことから、異物検査やセキュリティシステムなどの非破壊検査への応用が期待されている。非破壊検査においては、対象物あるいは対象物の内部にある内容物（以下、単に「対象物」という。）の形を識別することが重要である。対象物の形を識別するには、その対象物の輪郭（エッジ）の情報が必要である。

従来、テラヘルツ波を用いたイメージングにおいて、対象物のエッジを抽出するために、テラヘルツ波の偏波の回転の情報を用いた方法が提案されている（非特許文献１）。非特許文献１によれば、ＸＹＺ直交座標系において、テラヘルツ波の伝搬方向をＺ方向としたとき、電界がＸ方向に変化するＸ偏波のみを持ったテラヘルツ波を対象物に対して入射して、透過電磁波のＹ偏波の成分を観測し、Ｘ偏波からＹ偏波に回転したエネルギーの情報から対象物のエッジを抽出する。

Van der Valk, Nick CJ, Willemine AM van der Marel, and Paul CM Planken. "Terahertz polarization imaging. " Optics letters 30.20 (2005): 2802-2804.

しかしながら、対象物のエッジがＸ偏波面またはＹ偏波面に対して平行な場合は、そのエッジにおいてＸ偏波からＹ偏波への回転またはＹ偏波からＸ偏波への回転はほとんど起きない。そのため、Ｘ偏波とＹ偏波との間の回転の情報のみを用いた従来の方法によって、入射するテラヘルツ波のＸ偏波面やＹ偏波面に対して平行な板状の物体のエッジを抽出することは困難だった。

そこで、本発明は、入射電磁波の伝搬方向と直交するＸ偏波面やＹ偏波面に対して平行な板状の物体のエッジを抽出できるエッジ抽出方法およびエッジ抽出装置を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために、本発明に係るエッジ抽出方法は、伝播方向に垂直な一方向にのみ偏波する電磁波を対象物に向けて出射する工程と、前記対象物を透過した透過電磁波を受信アンテナで受信する工程と、前記受信アンテナで受信した前記透過電磁波の強度から前記透過電磁波の前記伝搬方向の強度を算出する工程と、前記透過電磁波の前記伝搬方向の強度の空間的な分布を求める工程とを有する。

本発明の一実施の形態に係るエッジ抽出方法として、前記透過電磁波を受信する工程は、前記受信アンテナの偏波面が、前記伝播方向および前記対象物に入射する電磁波の偏波の方向に対して直交する軸と平行で、かつ、前記伝搬方向に対して鋭角をなす第１の状態にある前記受信アンテナで前記透過電磁波を受信する第１工程と、前記受信アンテナの偏波面が、前記伝播方向および前記対象物に入射する電磁波の偏波の方向に対して直交する軸と平行で、かつ、前記第１の状態における受信アンテナの偏波面と直交する第２の状態にある前記受信アンテナで前記透過電磁波を受信する第２工程とを含み、前記透過電磁波の前記伝搬方向の強度を算出する工程は、前記第１の状態にある前記受信アンテナで受信した前記透過電磁波の第１の強度と前記第２の状態にある前記受信アンテナで受信した前記透過電磁波の第２の強度との比に基づいて前記透過電磁波の前記伝搬方向の強度を算出する強度算出工程を含むようにしてもよい。

本発明の他の実施の形態に係るエッジ抽出方法として、前記電磁波を出射する工程は、前記伝播方向に垂直な第１方向にのみ偏波する第１の電磁波を前記対象物に出射する工程と、前記伝播方向と前記第１方向とに直交する第２方向にのみ偏波する第２の電磁波を前記対象物に出射する工程とを含み、前記透過電磁波を受信する工程は、前記第１の電磁波が前記対象物を透過した第１の透過電磁波を、前記第１の状態にある前記受信アンテナおよび前記第２の状態にある前記受信アンテナで、それぞれ受信する工程と、前記第２の電磁波が前記対象物を透過した第２の透過電磁波を、前記第１の状態にある前記受信アンテナおよび前記第２の状態にある前記受信アンテナで、それぞれ受信する工程とを含み、前記透過電磁波の前記伝搬方向の強度を算出する工程は、前記第１の状態にある前記受信アンテナで受信した前記第１の透過電磁波の第１の強度と前記第２の状態にある前記受信アンテナで受信した前記第１の透過電磁波の第２の強度との比に基づいて前記透過電磁波の前記伝搬方向の強度を算出する第１の強度算出工程と、前記第１の状態にある前記受信アンテナで受信した前記第２の透過電磁波の第１の強度と前記第２の状態にある前記受信アンテナで受信した前記第２の透過電磁波の第２の強度との比に基づいて前記透過電磁波の前記伝搬方向の強度を算出する第２の強度算出工程とを含むようにしてもよい。

本発明の他の実施の形態に係るエッジ抽出方法として、伝播方向に垂直な一方向にのみ偏波する電磁波を出射する送信アンテナと前記透過電磁波を受信する受信アンテナとを前記対象物を中心に相対的に回転させて、前記対象物の周囲の複数の位置で前記電磁波を前記対象物に向けて出射する工程と前記透過電磁波を受信する工程を繰り返す工程と、前記複数の位置で受信された前記透過電磁波の強度からそれぞれ求めた前記透過電磁波の前記伝搬方向の強度分布から、前記対象物の輪郭を構成する工程とをさらに備えるようにしてもよい。

また、本発明に係るエッジ抽出装置（１）は、伝播方向に垂直な一方向にのみ偏波する電磁波を対象物に向けて出射する送信アンテナ（１１ａ）と、前記対象物を透過した透過電磁波を受信する受信アンテナ（１２ａ）と、前記受信アンテナで受信した前記透過電磁波の強度から前記透過電磁波の前記伝搬方向の強度を算出する算出装置（１３ａ）と、前記透過電磁波の前記伝搬方向の強度の空間的な分布を求める処理装置（１３ｂ）とを備える。

本発明の一実施の形態に係るエッジ抽出装置として、前記受信アンテナは、前記受信アンテナの偏波面が、前記伝播方向および前記対象物に入射する電磁波の偏波の方向に対して直交する軸と平行で、かつ、前記伝播方向に対して鋭角をなす第１の状態と、前記受信アンテナの偏波面が、前記伝播方向および前記対象物に入射する電磁波の偏波の方向に対して直交する軸と平行で、かつ、前記第１の状態における受信アンテナの偏波面と直交する第２の状態とを選択的にとるように構成され、前記算出装置は、前記第１の状態にある前記受信アンテナで受信した前記透過電磁波の第１の強度と前記第２の状態にある前記受信アンテナで受信した前記透過電磁波の第２の強度との比に基づいて前記透過電磁波の前記伝搬方向の強度を算出する強度算出部を含むようにしてもよい。

本発明の他の実施の形態に係るエッジ抽出装置として、前記受信アンテナは、第１の受信アンテナ（１２ａ１）と、第２の受信アンテナ（１２ａ２）とを含み、前記第１の受信アンテナ（１２ａ１）は、前記伝播方向および前記対象物に入射する電磁波の偏波の方向に対して直交する軸と平行で、かつ、前記伝播方向に対して鋭角をなす偏波面（１２ａ－１）を有し、前記第２の受信アンテナは、前記伝播方向および前記対象物に入射する電磁波の偏波の方向に対して直交する軸と平行で、かつ、前記第１の受信アンテナの偏波面と直交する偏波面（１２ａ－２）を有し、前記算出装置は、前記第１の受信アンテナで受信した前記透過電磁波の第１の強度と前記第２の受信アンテナで受信した前記透過電磁波の第２の強度との比に基づいて前記透過電磁波の前記伝搬方向の強度を算出する強度算出部を含むようにしてもよい。

本発明の他の実施の形態に係るエッジ抽出装置として、前記送信アンテナと前記受信アンテナとを前記対象物を中心に相対的に回転させる回転機構（１６）と、前記対象物の周囲の複数の位置でそれぞれ受信された前記透過電磁波の強度からそれぞれ求めた前記透過電磁波の前記伝搬方向の強度の空間的な分布から、前記対象物の三次元形状を構成する三次元形状構成装置（１３ｃ）とをさらに含むようにしてもよい。

本発明によれば、透過電磁波の伝搬方向の強度の空間的な分布から、入射電磁波の伝搬方向と直交する偏波面に対して平行な物体のエッジを抽出することができる。

図１は、エッジ抽出方法のシミュレーションモデルを説明する図である。図２Ａは、上記シミュレーションにおいて、Ｘ偏波のみの電磁波を入射電磁波とすることを示す図である。図２Ｂは、上記シミュレーションの結果のうち、入射電磁波をＸ偏波のみとした場合の透過電磁波のＸ方向成分の電界強度を示す図である。図２Ｃは、上記シミュレーションの結果のうち、入射電磁波をＸ偏波のみとした場合の透過電磁波のＹ方向成分の電界強度を示す図である。図２Ｄは、上記シミュレーションの結果のうち、入射電磁波をＸ偏波のみとした場合の透過電磁波のＺ方向成分の電界強度を示す図である。図３Ａは、上記シミュレーションにおいて、Ｙ偏波のみの電磁波を入射電磁波とすることを示す図である。図３Ｂは、上記シミュレーションの結果のうち、入射電磁波をＹ偏波のみとした場合の透過電磁波のＸ方向成分の電界強度を示す図である。図３Ｃは、上記シミュレーションの結果のうち、入射電磁波をＹ偏波のみとした場合の透過電磁波のＹ方向成分の電界強度を示す図である。図３Ｄは、上記シミュレーションの結果のうち、入射電磁波をＹ偏波のみとした場合の透過電磁波のＺ方向成分の電界強度を示す図である。図４は、本発明の第１の実施の形態に係るエッジ抽出装置の構成を示す図である。図５は、本実施の形態に係るエッジ抽出装置の情報処理装置のハードウェア構成を示す図である。図６は、本実施の形態に係るエッジ抽出装置の受信部を構成するアンテナの配置を説明する図である。図７Ａは、本実施の形態に係るエッジ抽出方法を説明する図である。図７Ｂは、本実施の形態に係るエッジ抽出方法を説明する図である。図８は、本実施の形態に係るエッジ抽出装置の処理部の構成例を示す図である。図９は、本実施の形態に係るエッジ抽出装置における処理の手順を示すフローチャートである。図１０は、本発明の第２の実施の形態に係るエッジ抽出装置の要部を示す図である。図１１は、本発明の第３の実施の形態に係るエッジ抽出装置の構成を示す図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。
本発明に係るエッジ抽出方法は、伝播方向に垂直な一方向にのみ偏波する電磁波を対象物に入射させ、この対象物を透過した透過電磁波の伝搬方向の成分の電界強度に基づいてその対象物のエッジ、特に入射電磁波の偏波面に平行なエッジを抽出する。
まず、本発明の実施の形態に係るエッジ抽出方法とそのシミュレーションについて、図１から図３Ｄを参照して説明する。

図１は、本実施の形態に係るエッジ抽出方法のシミュレーションモデルを説明する図である。
このシミュレーションにおいてエッジ抽出の対象となる対象物２０は、図１に示すように、Ｘ、Ｙ、Ｚ方向の長さがそれぞれ４ｍｍ、４ｍｍ、０．５ｍで、比誘電率ε_rが2の材料からなる一様な板状の部材とする。この対象物２０は、Ｘ方向およびＹ方向にそれぞれ平行なエッジを有している。

このシミュレーションでは、まず、図２Ａに示すように、ＸＹ平面に平行な板状の対象物２０に対してＸ偏波のみを持った平面波を入射し、対象物２０を透過する透過電磁波の電界のＸ、Ｙ、Ｚ方向の成分をそれぞれ計算した。なお、このとき電磁波の周波数は３００ＧＨｚであり、入射電磁波は平面波である。

図２Ｂ、図２Ｃ、図２Ｄは、Ｘ偏波のみを持った電磁波を入射電磁波として対象物２０に入射させたときの、対象物２０の底面から０．０５ｍｍ先のＸＹ平面における透過電磁波のＸ、Ｙ、Ｚ方向の電界強度の分布をそれぞれ示している。

図２Ｂおよび図２Ｃに示すように、Ｘ偏波のみを持った電磁波が対象物２０を透過しても、透過電磁波の電界にＹ方向の成分がほとんど生じておらず、Ｘ方向からＹ方向への偏波回転がほとんど起きていないことがわかる。これは、対象物２０のエッジが入射電磁波のＸ偏波面に対して平行な場合、エッジにおいてＸ方向からＹ方向への偏波回転がほとんど起きていないことを示している。そのため、Ｘ偏波のみを持った入射電磁波に対する透過電磁波のそれぞれＸ方向およびＹ方向の電界強度の分布からは、対象物２０のエッジを抽出することはできない。

一方、入射電磁波は対象物２０のエッジ部分において回折して、その透過電磁波はＺ方向の成分を持つようになる。例えば、図２Ｄに示すように、Ｘ偏波のみを持った入射電磁波に対する透過電磁波の電界のＺ方向の成分は、対象物２０のＹ軸と平行なエッジにおいて強く生じていることがわかる。

次に、図１に示すシミュレーションモデルにおいて、図３Ａに示すように、ＸＹ平面に平行な板状の対象物２０に対してＹ偏波のみを持った平面波を入射し、対象物２０を透過する透過電磁波の電界のＸ、Ｙ、Ｚ方向の成分をそれぞれ計算した。なお、このとき電磁波の周波数も３００ＧＨｚであり、入射電磁波は平面波である。
図３Ｂ、図３Ｃ、図３Ｄは、Ｙ偏波のみを持った電磁波を入射電磁波として対象物２０に入射させたときの、透過電磁波のＸ、Ｙ、Ｚ方向の電界強度の分布を示しており、図２Ｂ、図２Ｃ、図２Ｄと同様に、対象物２０の底面から０．０５ｍｍ先のＸＹ平面における透過電磁波のＸ、Ｙ、Ｚ方向の電界強度の分布をそれぞれ示している。

図３Ｂおよび図３Ｃに示すように、Ｙ偏波のみを持った電磁波が対象物２０を透過しても、透過電磁波の電界にＸ方向の成分がほとんど生じておらずＹ方向からＸ方向への偏波回転がほとんど起きていないことがわかる。これは、対象物２０のエッジが入射電磁波のＹ偏波面に対して平行な場合、エッジにおいてＹ方向からＸ方向への偏波回転がほとんど起きていないことを示している。そのため、Ｙ偏波のみを持った入射電磁波に対する透過電磁波のそれぞれＸ方向およびＹ方向の電界強度の分布からは、対象物２０のエッジを抽出することはできない。

これに対し、図３Ｄに示すように、Ｙ偏波のみを持った入射電磁波に対する透過電磁波の電界のＺ方向の成分は、対象物２０のＸ軸と平行なエッジにおいて強く生じていることがわかる。

以上のシミュレーション結果より、ＸＹ平面に平行な板状の対象物に対して、Ｘ偏波の電磁波とＹ偏波の電磁波とをそれぞれ照射したときに得られる透過電磁波の電界のＺ方向の成分の電界強度の空間的な分布を測定することによって、対象物のＸ偏波面やＹ偏波面に対して平行なエッジを抽出することが可能になる。

［第１の実施の形態］
次に、図４～図８を参照して、本発明の実施の形態に係るエッジ抽出装置およびエッジ抽出方法について説明する。

本実施の形態に係るエッジ抽出装置１は、図１に示すように、発生装置１１に接続されて、伝播方向（Ｚ方向）に垂直な一方向にのみ偏波する電磁波を対象物２０に向けて出射する送信アンテナ１１ａと、対象物２０を透過した透過電磁波を受信する受信アンテナ１２ａを備えた受信装置１２と、受信アンテナ１２ａで受信した透過電磁波の電界強度から透過電磁波の伝搬方向（Ｚ方向）の電界強度を算出する算出部１３ａ、および、透過電磁波の伝搬方向（Ｚ方向）の電界強度の空間的な分布を求める処理部１３ｂを備える演算処理装置１３と、透過電磁波の伝搬方向（Ｚ方向）の電界強度の空間的な分布を可視化して表示する表示装置１４とを備える。

ここで、発生装置１１は、テラヘルツ波を発生させる装置である。発生装置１１として、例えば、非線形結晶にレーザを照射し非線形結晶中での光整流作用を利用してテラヘルツ波を発生させる装置や、超短パルスレーザーを用いて半導体中に光キャリアを発生させ、光伝導電流をサブピコ秒で変調することによりテラヘルツ波を発生させる装置などを使用することができる。

送信アンテナ１１ａは、例えば、発生装置１１において発生したテラヘルツ波を、伝播方向（Ｚ方向）に垂直な一方向、例えば、Ｘ方向またはＹ方向にのみ偏波する電磁波として対象物２０に対して出射するアンテナである。このような送信アンテナ１１ａは、例えば、誘電体基板上に形成されたダイポールアンテナ等を用いることができる。対象物２０に入射する電磁波を伝搬方向と垂直な波面を有する平面波とするレンズを備えていてもよい。
送信アンテナ１１ａは、偏波の方向をＸ方向とＹ方向とで切り替えられるように、Ｚ軸の周りに回動可能に支持されていてもよい。

対象物２０を透過した透過電磁波を受信する受信アンテナ１２ａには、例えば、ホーンアンテナを採用することができる。
Ｘ偏波のみを持った第１の入射電磁波やＹ偏波のみを持った第２の入射電磁波が対象物２０のエッジで回折して生じたＺ方向の成分を測定するために、本実施の形態に係るエッジ抽出装置１においては、図６に示すように、受信アンテナ１２ａは、その偏波面１２ａ－１が透過電磁波の伝搬方向（Ｚ方向）に対して鋭角、例えば＋４５°をなす第１の状態と、その偏波面１２ａ－２が第１の状態における受信アンテナの偏波面１２ａ－１と直交するような第２の状態とを選択的にとることができるように支持される。これは、電磁波は横波（Ｘ方向またはＹ方向の振動）なのに対して、Ｚ方向は電磁波の進行方向であるためである。

例えば、受信アンテナ１２ａを、屈曲した支持部材１５－１とＺ軸まわりに回動する回動機構１５－２とからなる支持構造体１５を介して、受信装置１２の筐体等に取り付ければ、ＸＺ平面内およびＹＺ平面内において、それぞれ受信アンテナ１２ａの偏波面をＺ方向に対して±４５°の角度をなすように配置することができる。

受信装置１２は、受信アンテナ１２ａで受信した透過電磁波の電界強度を出力する。

演算処理装置１３は、図５に示すように、バス１３６を介して互いに接続された演算装置１３１、内部メモリ１３２、外部記憶装置１３３、Ｉ／Ｆ回路１３４、Ｉ／Ｏ装置１３５等を備えたコンピュータにより構成することができる。この場合、コンピュータを構成するハードウェア資源が内部メモリ１３２その他の記憶装置にインストールされたプログラムと協働することによって、後述する算出部１３ａおよび処理部１３ｂが実現される。

本実施の形態に係るエッジ抽出装置１において、演算処理装置１３によって実現される算出部１３ａは、受信アンテナ１２ａで受信した透過電磁波の電界強度からその透過電磁波の伝搬方向すなわちＺ方向の成分の電界強度を算出する算出装置として機能する。

受信アンテナ１２ａで受信した透過電磁波の電界強度からその透過電磁波の伝搬方向すなわちＺ方向の成分、すなわちＸ偏波のみまたはＹ偏波のみを持った入射電磁波からＺ方向へ回折した成分を測定するには、算出部１３ａは次のような演算処理を行う。

まず、Ｘ偏波のみを持った入射電磁波が対象物２０を透過した際にＺ方向へ回折した成分を測定する場合を考える。
図６および図７Ａに示すように、受信アンテナ１２ａの偏波面（１２ａ－１）が、対象物２０に入射する入射電磁波の伝播方向、すなわちＺ方向、および入射電磁波の偏波の方向、すなわちＸ方向、の双方に対して直交する軸、すなわちＹ方向、と平行で、かつ、伝搬方向（Ｚ方向）に対して鋭角、例えば、Ｚ方向と４５°をなす第１の状態で測定される電界強度をＡとする。また、図６および図７Ｂに示すように、受信アンテナ１２ａの偏波面（１２ａ－２）が、Ｙ方向と平行で、かつ、第１の状態にある受信アンテナ１２ａの偏波面１２ａ－１と直交する第２の状態（この状態では、偏波面１２ａ－２はＺ方向に対して－４５°回転した状態）で測定される電界強度をＢとする。
このとき、対象物２０のエッジ部分において入射電磁波に対して透過電磁波が回折した角度（回折角度）をθとすると、第１の状態と第２の状態とにそれぞれある受信アンテナ１２ａで測定された電界強度Ａと電界強度Ｂとを用いて、回折角度θは式（１）を用いて計算することができる。

また、透過電磁波のうち、Ｚ方向へ回折した成分、すなわち、Ｚ方向の強度Ｅｚは、次の式（２）に基づいて算出することができる。

このように、第１の状態にある受信アンテナ１２ａで受信した透過電磁波の電界強度Ａ（第１の強度）と第２の状態にある受信アンテナ１２ａで受信した透過電磁波の電界強度Ｂ（第２の強度）との比に基づいて、透過電磁波の伝搬方向（Ｚ方向）の強度を算出することができる。

上述した演算を行うために、演算処理装置１３の算出部１３ａは、図８に示すように、受信アンテナ１２ａが第１の状態および第２の状態にあるときにそれぞれ測定された電界強度ＡおよびＢから回折角度θを算出する回折角算出部１３ａ１と、電界強度ＡおよびＢと回折角度θとから透過電磁波の電界のＺ成分の大きさ（Ｚ方向の電界強度Ｅｚ）を算出するＺ成分算出部とから構成することができる。

以上の例は、Ｘ偏波のみを持つ電磁波を入射電磁波とした場合であるが、Ｙ偏波のみを持つ電磁波を入射電磁波とした場合も同様にＺ方向の回折成分を測定することができる。

対象物２０を含む空間の複数の箇所について上述した透過電磁波におけるＺ方向の電界強度Ｅｚを求めた後、処理部１３ｂは、Ｚ方向の強度Ｅｚの空間的な分布を求める。その結果は、表示装置１４に表示することができる。

次に、本実施の形態に係るエッジ抽出装置１によって実行されるエッジ抽出の手順を図９を参照して説明する。

まず、送信アンテナ１１ａのＸＹ方向の向きを調整し、対象物２０に照射する電磁波をＸ偏波のみを持つ電磁波とする（Ｓ０１）。

次に受信アンテナ１２ａの状態を上述した第１の状態に設定して（Ｓ０２）、透過電磁波の電界強度Ａを測定したら（Ｓ０３）、受信アンテナ１２ａの状態を第２の状態に設定して（Ｓ０４）、透過電磁波の電界強度Ｂを測定する（Ｓ０５）。
透過電磁波の電界強度を測定したら、透過電磁波の電界強度Ａ、ＢからＺ方向の電界強度Ｅｚを算出する（Ｓ０６）。算出した電界強度Ｅｚは、測定した対象物２０を含むＸＹ平面上の位置情報と紐付けて記憶装置に記憶する。

次に、Ｙ偏波のみを持つ電磁波による測定をするために（Ｓ０７：ＹＥＳ）、偏波の方向をＹ偏波に設定して（Ｓ０１）、上述したＳ０２からＳ０６の処理を繰り返す。

ひとつの測定位置について以上の処理を行い、他の測定位置についても測定を行う場合は（Ｓ０８：ＹＥＳ）、位置を変えて上述したＳ０１からＳ０７の処理を繰り返す。

対象物２０を含む測定対象エリア内の複数の測定位置についてＸ偏波のみを持つ電磁波とＹ偏波のみを持つ電磁波による測定が終わったら（Ｓ０８：ＮＯ）、記憶装置に記憶した電界強度Ｅｚに基づいて、ＸＹ平面内におけるＺ方向の電界強度Ｅｚの空間的な分布を作成して（Ｓ０９）、一連の処理を終了する。
なお、Ｚ方向の電界強度Ｅｚの空間的な分布は、表示装置１４に表示させるようにしてもよい。

以上のようにしてＺ方向の電界強度Ｅｚの空間的な分布を作成することによって、従来困難だった入射電磁波のＸ偏波面またはＹ偏波面に対して平行な対象物のエッジの抽出が可能になる。

［第２の実施の形態］
次に本発明の第２の実施の形態に係るエッジ抽出装置について説明する。
上述した第１の実施の形態に係るエッジ抽出装置１においては、１つの受信アンテナ１２ａの偏波面の向きを第１の状態と第２の状態との間で変更しながら測定を行っていたが、第２の実施の形態に係るエッジ抽出装置では、図１０に示すように、１対の受信アンテナ１２ａ１、１２ａ２をそれぞれ第１の状態、第２の状態となるように配置して、それぞれの状態における透過電磁波の電界強度Ａ、Ｂを一度に測定できるように構成した点で、第１の実施の形態と相違する。

このような構成を有することによって、第１の実施の形態においては、１つの受信アンテナ１２ａを用いてＸ偏波のみを持つ電磁波とＹ偏波のみを持つ電磁波のそれぞれについて、２回の測定を行っていたのを、２つの受信アンテナ１２ａ１、１２ａ２を用いて１回で測定することができ、より効率的な測定が可能となる。

［第３の実施の形態］
本発明の第３の実施の形態に係るエッジ抽出装置１’は、図１１に示すように、送信アンテナ１１ａと受信アンテナ１２ａとを前記対象物を中心に相対的に回転させる回転機構１６をさらに備えたものである。
本実施の形態に係るエッジ抽出装置１’の処理装置１３’は、対象物２０の周囲の複数の位置でそれぞれ受信された透過電磁波の電界強度からそれぞれ求めた透過電磁波の伝搬方向（Ｚ方向）の電界強度の空間的な分布から、対象物２０の三次元形状を構成する三次元形状構成部１３ｃを備えている。

本実施の形態に係るエッジ抽出装置１’においては、伝播方向に垂直な一方向にのみ偏波する電磁波を出射する送信アンテナ１１ａと透過電磁波を受信する受信アンテナ１２ａとを対象物２０を中心に相対的に回転させて、対象物２０の周囲の複数の位置で測定された透過電磁波の伝搬方向（Ｚ方向）の電界強度の空間的な分布から、対象物２０の輪郭を構成する。

本実施の形態に係るエッジ抽出装置１’によれば、入射電磁波のＸ偏波面またはＹ偏波面に対して平行な対象物のエッジを抽出して、対象物２０の三次元形状を構成することができる。

１、１’…エッジ抽出装置、１１…発生装置、１１ａ…送信アンテナ、１２…受信装置、１２ａ、１２ａ１、１２ａ２…受信アンテナ、１３…演算処理装置、１３ａ…算出部、１３ｂ…処理部、１３ｃ…三次元形状構成部、１４…表示装置、１５…支持構造体、１６…回転機構。

Claims

伝播方向に垂直な一方向にのみ偏波する電磁波を対象物に向けて出射する工程と、
前記対象物を透過した透過電磁波を受信アンテナで受信する工程と、
前記受信アンテナで受信した前記透過電磁波の強度から前記透過電磁波の前記伝搬方向の強度を算出する工程と、
前記透過電磁波の前記伝搬方向の強度の空間的な分布を求める工程と
を有するエッジ抽出方法。
前記透過電磁波を受信する工程は、
前記受信アンテナの偏波面が、前記伝播方向および前記対象物に入射する電磁波の偏波の方向に対して直交する軸と平行で、かつ、前記伝搬方向に対して鋭角をなす第１の状態にある前記受信アンテナで前記透過電磁波を受信する第１工程と、
前記受信アンテナの偏波面が、前記伝播方向および前記対象物に入射する電磁波の偏波の方向に対して直交する軸と平行で、かつ、前記第１の状態における受信アンテナの偏波面と直交する第２の状態にある前記受信アンテナで前記透過電磁波を受信する第２工程と
を含み、
前記透過電磁波の前記伝搬方向の強度を算出する工程は、
前記第１の状態にある前記受信アンテナで受信した前記透過電磁波の第１の強度と前記第２の状態にある前記受信アンテナで受信した前記透過電磁波の第２の強度との比に基づいて前記透過電磁波の前記伝搬方向の強度を算出する強度算出工程を含む
ことを特徴とする請求項１に記載されたエッジ抽出方法。
前記電磁波を出射する工程は、
前記伝播方向に垂直な第１方向にのみ偏波する第１の電磁波を前記対象物に出射する工程と、
前記伝播方向と前記第１方向とに直交する第２方向にのみ偏波する第２の電磁波を前記対象物に出射する工程と
を含み、
前記透過電磁波を受信する工程は、
前記第１の電磁波が前記対象物を透過した第１の透過電磁波を、前記第１の状態にある前記受信アンテナおよび前記第２の状態にある前記受信アンテナで、それぞれ受信する工程と、
前記第２の電磁波が前記対象物を透過した第２の透過電磁波を、前記第１の状態にある前記受信アンテナおよび前記第２の状態にある前記受信アンテナで、それぞれ受信する工程と
を含み、
前記透過電磁波の前記伝搬方向の強度を算出する工程は、
前記第１の状態にある前記受信アンテナで受信した前記第１の透過電磁波の第１の強度と前記第２の状態にある前記受信アンテナで受信した前記第１の透過電磁波の第２の強度との比に基づいて前記透過電磁波の前記伝搬方向の強度を算出する第１の強度算出工程と、
前記第１の状態にある前記受信アンテナで受信した前記第２の透過電磁波の第１の強度と前記第２の状態にある前記受信アンテナで受信した前記第２の透過電磁波の第２の強度との比に基づいて前記透過電磁波の前記伝搬方向の強度を算出する第２の強度算出工程とを含む
ことを特徴とする請求項２に記載されたエッジ抽出方法。
伝播方向に垂直な一方向にのみ偏波する電磁波を対象物に向けて出射する送信アンテナと前記透過電磁波を受信する受信アンテナとを前記対象物を中心に相対的に回転させて、前記対象物の周囲の複数の位置で前記電磁波を対象物に向けて出射する工程と前記透過電磁波を受信する工程を繰り返す工程と、
前記複数の位置で受信された前記透過電磁波の強度からそれぞれ求めた前記透過電磁波の前記伝搬方向の強度分布から、前記対象物の輪郭を構成する工程と
をさらに備えることを特徴とする請求項１－３のいずれか１つに記載されたエッジ抽出方法。
伝播方向に垂直な一方向にのみ偏波する電磁波を対象物に向けて出射する送信アンテナと、
前記対象物を透過した透過電磁波を受信する受信アンテナと、
前記受信アンテナで受信した前記透過電磁波の強度から前記透過電磁波の前記伝搬方向の強度を算出する算出装置と、
前記透過電磁波の前記伝搬方向の強度の空間的な分布を求める処理装置と
を備えるエッジ抽出装置。
前記受信アンテナは、
前記受信アンテナの偏波面が、前記伝播方向および前記対象物に入射する電磁波の偏波の方向に対して直交する軸と平行で、かつ、前記伝播方向に対して鋭角をなす第１の状態と、前記受信アンテナの偏波面が、前記伝播方向および前記対象物に入射する電磁波の偏波の方向に対して直交する軸と平行で、かつ、前記第１の状態における受信アンテナの偏波面と直交する第２の状態とを選択的にとるように構成され、
前記算出装置は、
前記第１の状態にある前記受信アンテナで受信した前記透過電磁波の第１の強度と前記第２の状態にある前記受信アンテナで受信した前記透過電磁波の第２の強度との比に基づいて前記透過電磁波の前記伝搬方向の強度を算出する強度算出部を含む
ことを特徴とする請求項５に記載されたエッジ抽出装置。
前記受信アンテナは、
第１の受信アンテナと、第２の受信アンテナとを含み、
前記第１の受信アンテナは、前記伝播方向および前記対象物に入射する電磁波の偏波の方向に対して直交する軸と平行で、かつ、前記伝播方向に対して鋭角をなす偏波面を有し、
前記第２の受信アンテナは、前記伝播方向および前記対象物に入射する電磁波の偏波の方向に対して直交する軸と平行で、かつ、前記第１の受信アンテナの偏波面と直交する偏波面を有し、
前記算出装置は、
前記第１の受信アンテナで受信した前記透過電磁波の第１の強度と前記第２の受信アンテナで受信した前記透過電磁波の第２の強度との比に基づいて前記透過電磁波の前記伝搬方向の強度を算出する強度算出部を含む
ことを特徴とする請求項５に記載されたエッジ抽出装置。
前記送信アンテナと前記受信アンテナとを前記対象物を中心に相対的に回転させる回転機構と、
前記対象物の周囲の複数の位置でそれぞれ受信された前記透過電磁波の強度からそれぞれ求めた前記透過電磁波の前記伝搬方向の強度の空間的な分布から、前記対象物の三次元形状を構成する三次元形状構成装置と
をさらに備えることを特徴とする請求項５－７のいずれか１つに記載されたエッジ抽出装置。