JPH0629702B2 - スペツクル写真解析装置 - Google Patents
スペツクル写真解析装置Info
- Publication number
- JPH0629702B2 JPH0629702B2 JP12472286A JP12472286A JPH0629702B2 JP H0629702 B2 JPH0629702 B2 JP H0629702B2 JP 12472286 A JP12472286 A JP 12472286A JP 12472286 A JP12472286 A JP 12472286A JP H0629702 B2 JPH0629702 B2 JP H0629702B2
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- JP
- Japan
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- interference fringe
- image
- angle
- speckle
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Description
【発明の詳細な説明】 ［発明の技術分野］ この発明は、物体の表面における変形のスペックルパタ
ーンを撮像した干渉縞から物体の変形量を測定するスペ
ックル写真解析装置に関する。
ーンを撮像した干渉縞から物体の変形量を測定するスペ
ックル写真解析装置に関する。
［発明の技術的背景およびその問題点］ 従来のスペックル写真解析装置としては、例えば雑誌
「光学」第１１巻第６号（１９８２年１２月）の５８３
頁乃至５８８頁に詳細に説明されている装置がある。こ
の装置はレーザビームを使用して干渉縞を照射し、この
照射した干渉縞を回転プリズムを介してスクリーン上に
映写し、この映写された画像を一次元撮像素子で撮像し
ている。回転プリズムは干渉縞を回転されるために使用
されるものであり、この回転させられた干渉縞によって
撮像素子の出力の変調度が変化することを利用して干渉
縞の角度を求めている。また、干渉縞の間隔は縞の本数
によって平均化したり、または高速フーリェ変換を使用
して測定している。そして、このように求めた干渉縞の
角度および間隔から物体の表面の変形量を算出してい
る。
「光学」第１１巻第６号（１９８２年１２月）の５８３
頁乃至５８８頁に詳細に説明されている装置がある。こ
の装置はレーザビームを使用して干渉縞を照射し、この
照射した干渉縞を回転プリズムを介してスクリーン上に
映写し、この映写された画像を一次元撮像素子で撮像し
ている。回転プリズムは干渉縞を回転されるために使用
されるものであり、この回転させられた干渉縞によって
撮像素子の出力の変調度が変化することを利用して干渉
縞の角度を求めている。また、干渉縞の間隔は縞の本数
によって平均化したり、または高速フーリェ変換を使用
して測定している。そして、このように求めた干渉縞の
角度および間隔から物体の表面の変形量を算出してい
る。
ところで、上記従来のスペックル写真解析装置は、干渉
縞の撮像に一次元の撮像素子を使用し、縞間隔を求める
ために平均化法または高速フーリェ法を使用し、また縞
の回転に回転プリズムを使用しているため、スペックル
ノイズの影響を受け易く、ノイズが大きかったり、また
は縞のコントラストが悪い画像の場合には測定を行なう
ことが困難であったり、上記平均化法または高速フーリ
ェ法の使用選定に当って明確なしきい値の決定が困難で
ある上に、高速フーリェ法はノイズの影響を受け易くて
精度が悪く、更に光学系の構成部品が多いという問題が
ある。また、縞の本数が少ない時には高速フーリェ法等
の手法ではデータ数が少なく、またノイズの影響を受け
るため、縞の周波数成分を抽出することは困難であり、
高精度な測定ができないという問題もある。
縞の撮像に一次元の撮像素子を使用し、縞間隔を求める
ために平均化法または高速フーリェ法を使用し、また縞
の回転に回転プリズムを使用しているため、スペックル
ノイズの影響を受け易く、ノイズが大きかったり、また
は縞のコントラストが悪い画像の場合には測定を行なう
ことが困難であったり、上記平均化法または高速フーリ
ェ法の使用選定に当って明確なしきい値の決定が困難で
ある上に、高速フーリェ法はノイズの影響を受け易くて
精度が悪く、更に光学系の構成部品が多いという問題が
ある。また、縞の本数が少ない時には高速フーリェ法等
の手法ではデータ数が少なく、またノイズの影響を受け
るため、縞の周波数成分を抽出することは困難であり、
高精度な測定ができないという問題もある。
［発明の目的］ この発明は、上記に鑑みてなされたもので、その目的と
するところは、Ｓ／Ｎ比を向上し、高精度で安定したス
ペックル写真解析装置を提供することにある。
するところは、Ｓ／Ｎ比を向上し、高精度で安定したス
ペックル写真解析装置を提供することにある。
［発明の概要］ 上記目的を達成するため、物体の表面におけるスペック
ルパターンから得られた干渉縞に基づいて物体の変形量
を測定するスペックル写真解析装置において、この発明
は、第１図に示す如く、レーザ光を照射された物体の測
定部位を撮像して、二次元画像の干渉縞情報を形成する
干渉縞画像形成手段１と、前記干渉縞画像を所定の回転
角ずつ回転させる回転手段３と、前記回転手段３で回転
させられた干渉縞画像の各回転角における濃度投影情報
を作成する投影情報作成手段５と、前記各回転角におけ
る各濃度投影情報の特徴に基づいて干渉縞角度を求める
干渉縞角度測定手段７と、前記濃度投影情報の周波数成
分を解析して干渉縞間隔を求める干渉縞間隔測定手段９
とを有することを要旨とする。
ルパターンから得られた干渉縞に基づいて物体の変形量
を測定するスペックル写真解析装置において、この発明
は、第１図に示す如く、レーザ光を照射された物体の測
定部位を撮像して、二次元画像の干渉縞情報を形成する
干渉縞画像形成手段１と、前記干渉縞画像を所定の回転
角ずつ回転させる回転手段３と、前記回転手段３で回転
させられた干渉縞画像の各回転角における濃度投影情報
を作成する投影情報作成手段５と、前記各回転角におけ
る各濃度投影情報の特徴に基づいて干渉縞角度を求める
干渉縞角度測定手段７と、前記濃度投影情報の周波数成
分を解析して干渉縞間隔を求める干渉縞間隔測定手段９
とを有することを要旨とする。
［発明の実施例］ 以下、図面を用いてこの発明の実施例を説明する。
第２図はこの発明の一実施例に係るスペックル写真解析
装置のブロック図である。同図において、レーザ源２１
から出力されたレーザ光は光偏向器２３およびコリメー
タレンズ２５を介して乾板２７の任意の面上に集光され
る。この乾板２７から一定距離離隔した位置には半透明
スクリーン２９が配設され、この半透明スクリーン２９
にはレーザ光を照射した部位における変形の方向と大き
さに従ったヤングの干渉縞が再生される。そして、この
干渉縞画像は半透明スクリーン２９から乾板２７と反対
側に所定距離の位置に配設されている例えばＴＶカメラ
等からなる二次元撮像装置３１によって撮像され、二次
元画像の干渉縞情報として画像メモリ３３に記憶され
る。この画像メモリ３３に記憶された干渉縞情報は演算
装置３５に供給され、該縞画像情報から縞の方向および
間隔が測定され、更に物理量に変換され、変位量、すな
わち変位の絶対量として演算装置３５から出力される。
装置のブロック図である。同図において、レーザ源２１
から出力されたレーザ光は光偏向器２３およびコリメー
タレンズ２５を介して乾板２７の任意の面上に集光され
る。この乾板２７から一定距離離隔した位置には半透明
スクリーン２９が配設され、この半透明スクリーン２９
にはレーザ光を照射した部位における変形の方向と大き
さに従ったヤングの干渉縞が再生される。そして、この
干渉縞画像は半透明スクリーン２９から乾板２７と反対
側に所定距離の位置に配設されている例えばＴＶカメラ
等からなる二次元撮像装置３１によって撮像され、二次
元画像の干渉縞情報として画像メモリ３３に記憶され
る。この画像メモリ３３に記憶された干渉縞情報は演算
装置３５に供給され、該縞画像情報から縞の方向および
間隔が測定され、更に物理量に変換され、変位量、すな
わち変位の絶対量として演算装置３５から出力される。
次に、作用を第３図のフローチャートを参照して説明す
る。
る。
まず、変位を測定したい部位、すなわち変位計測部位に
レーザ光が照射するように光偏向器２３を設定し（ステ
ップ１１０）、それから光学系の定数を演算装置３５に
入力する（ステップ１２０）。この定数は後で物理量の
変換を行なう時に必要となるもので、入力項目としては
レーザ光の波長λ、乾板２７と半透明スクリーン２９と
の間の距離Ｌおよび縞撮影倍率Ｍである。そして、この
３つの定数と後述するように求められた縞間隔Ｆが測定
されれば、変位の絶対値｜Ｄ｜は次式により変換して求
められる。
レーザ光が照射するように光偏向器２３を設定し（ステ
ップ１１０）、それから光学系の定数を演算装置３５に
入力する（ステップ１２０）。この定数は後で物理量の
変換を行なう時に必要となるもので、入力項目としては
レーザ光の波長λ、乾板２７と半透明スクリーン２９と
の間の距離Ｌおよび縞撮影倍率Ｍである。そして、この
３つの定数と後述するように求められた縞間隔Ｆが測定
されれば、変位の絶対値｜Ｄ｜は次式により変換して求
められる。
｜Ｄ｜＝λＬ／ＭＦ 以上のように光偏向器２３を設定し、光学系の定数が入
力されると、レーザ源２１からレーザ光を発生して半透
明スクリーン２９に干渉縞を再生する（ステップ１３
０）。この干渉縞を二次元撮像装置３１で撮像し、画像
メモリ３３に記憶する（ステップ１４０）。通常、測定
部位は複数となるので二次元撮像装置３１で撮像した干
渉縞画像情報はＶＴＲや磁気ディスク等の画像メモリ３
３に記憶され、後で演算装置３５により一括処理して効
率化している。
力されると、レーザ源２１からレーザ光を発生して半透
明スクリーン２９に干渉縞を再生する（ステップ１３
０）。この干渉縞を二次元撮像装置３１で撮像し、画像
メモリ３３に記憶する（ステップ１４０）。通常、測定
部位は複数となるので二次元撮像装置３１で撮像した干
渉縞画像情報はＶＴＲや磁気ディスク等の画像メモリ３
３に記憶され、後で演算装置３５により一括処理して効
率化している。
次に、画像メモリ３３に記憶された干渉縞情報から縞角
度および縞間隔が測定され（ステップ１５０，１６０）
それから物理量の変換を行ない、変位の方向および大き
さに換算して演算装置３５から出力する（ステップ１７
０，１８０）。
度および縞間隔が測定され（ステップ１５０，１６０）
それから物理量の変換を行ない、変位の方向および大き
さに換算して演算装置３５から出力する（ステップ１７
０，１８０）。
第４図および第５図は上記ステップ１５０，１６０で実
施される縞角度および縞間隔の測定の詳細な手順を示す
フローチャートである。
施される縞角度および縞間隔の測定の詳細な手順を示す
フローチャートである。
最初に、第４図のフローチャートに従い、かつ第６図を
参照して縞角度の測定動作を詳細に説明する。
参照して縞角度の測定動作を詳細に説明する。
まず、画像メモリ３３に入力された縞画像が第６図
（ａ）において符号４１で示すような画像と仮定する
と、この画像上で左上を原点とするＸ−Ｙ座標系を設定
し、該縞画像のＹ軸方向の濃度投影情報を符号４３で示
すように求める（ステップ２１０）。
（ａ）において符号４１で示すような画像と仮定する
と、この画像上で左上を原点とするＸ−Ｙ座標系を設定
し、該縞画像のＹ軸方向の濃度投影情報を符号４３で示
すように求める（ステップ２１０）。
次に、このように求めた濃度投影情報から第６図（ａ）
の符号４５で示す差分およびこの差分の分散値を計算す
る（ステップ２２０，２３０）。そして、分散値を求め
た後、該縞画像を例えばアフィン変換により所定角度反
時計方向に回転させ（ステップ２４０）、この回転角度
が１８０°になっていない場合には前記ステップ２１０
に戻り、該回転された状態の縞画像に対して前記処理と
同様に濃度投影情報を求め、更に差分および分散値を求
める処理を行なう（ステップ２５０）。この処理を縞画
像に対して所定角度ずつ回転させて１８０°になるまで
繰り返す。
の符号４５で示す差分およびこの差分の分散値を計算す
る（ステップ２２０，２３０）。そして、分散値を求め
た後、該縞画像を例えばアフィン変換により所定角度反
時計方向に回転させ（ステップ２４０）、この回転角度
が１８０°になっていない場合には前記ステップ２１０
に戻り、該回転された状態の縞画像に対して前記処理と
同様に濃度投影情報を求め、更に差分および分散値を求
める処理を行なう（ステップ２５０）。この処理を縞画
像に対して所定角度ずつ回転させて１８０°になるまで
繰り返す。
そして、以上の繰返し動作で求めた各回転角度における
分散値が最大となる時の回転角度θを検出すればこの回
転角度θが縞角度αである（ステップ２６０）。更に詳
しくは、例えば第６図（ａ）の符号４１で示す縞画像の
Ｙ軸に対する角度、すなわち縞角度をαとすると、この
縞画像４１を所定角度ずつ回転させていき、角度αまで
回転させたところで該縞画像が符号４７で示すようにＹ
軸に平行になる。この平行になった時、濃度投影情報の
振幅は最大となり、前記分散値も最大となるものであ
る。従って、この時までに回転した前記角度が縞角度と
なるのである。第６図（ｂ）は各回転角度θに対する分
散値Ｖ（θ）を示すグラフであるが、縞角度αで分散値
Ｖ（θ）は最大となっている。
分散値が最大となる時の回転角度θを検出すればこの回
転角度θが縞角度αである（ステップ２６０）。更に詳
しくは、例えば第６図（ａ）の符号４１で示す縞画像の
Ｙ軸に対する角度、すなわち縞角度をαとすると、この
縞画像４１を所定角度ずつ回転させていき、角度αまで
回転させたところで該縞画像が符号４７で示すようにＹ
軸に平行になる。この平行になった時、濃度投影情報の
振幅は最大となり、前記分散値も最大となるものであ
る。従って、この時までに回転した前記角度が縞角度と
なるのである。第６図（ｂ）は各回転角度θに対する分
散値Ｖ（θ）を示すグラフであるが、縞角度αで分散値
Ｖ（θ）は最大となっている。
上記処理においては、縞角度を求めるのに濃度投影の差
分および分散値を求めて行なっているが、換言すると縞
画像を所定角度ずつ回転させながら、０°から１８０°
までの各角度における濃度投影を求め、この各角度にお
ける濃度投影のうち他と異なる特徴を有する濃度投影が
検出された時の角度が縞角度αとなるのである。
分および分散値を求めて行なっているが、換言すると縞
画像を所定角度ずつ回転させながら、０°から１８０°
までの各角度における濃度投影を求め、この各角度にお
ける濃度投影のうち他と異なる特徴を有する濃度投影が
検出された時の角度が縞角度αとなるのである。
次に、第５図のフローチャートに従って縞間隔の測定動
作を詳細に説明する。
作を詳細に説明する。
まず、第４図で説明したように縞角度の測定処理で求め
た縞角度だけ縞画像を回転し、縞を例えば第６図（ａ）
の符号４７で示すようにＹ軸と平行に設定しておく（ス
テップ３１０）。そして、この画像の濃度投影、すなわ
ち第６図（ａ）において符号４９で示す濃度投影を計算
し、この濃度投影から第６図（ａ）の符号５１で示す差
分を計算する（ステップ３２０，３３０）。次に、最大
エントロピー法（ＭＥＭ）を使用して周波数解析を行な
い（ステップ３４０）、縞の周波数成分を抽出し、すな
わちピーク周波数を検出し、これから縞間隔を換算して
求める（ステップ３５０，３６０）。なお、第６図
（ｃ）は縞周波数に対するＭＥＭスペクトルを示すグラ
フである。
た縞角度だけ縞画像を回転し、縞を例えば第６図（ａ）
の符号４７で示すようにＹ軸と平行に設定しておく（ス
テップ３１０）。そして、この画像の濃度投影、すなわ
ち第６図（ａ）において符号４９で示す濃度投影を計算
し、この濃度投影から第６図（ａ）の符号５１で示す差
分を計算する（ステップ３２０，３３０）。次に、最大
エントロピー法（ＭＥＭ）を使用して周波数解析を行な
い（ステップ３４０）、縞の周波数成分を抽出し、すな
わちピーク周波数を検出し、これから縞間隔を換算して
求める（ステップ３５０，３６０）。なお、第６図
（ｃ）は縞周波数に対するＭＥＭスペクトルを示すグラ
フである。
［発明の効果］ 以上説明したように、この発明によれば、撮像した二次
元画像の干渉縞情報を回転し、各回転角における濃度投
影情報の特徴から干渉縞角度を求めるとともに、濃度投
影情報の周波数成分を解析して干渉縞間隔を求めている
ので、濃度投影情報が有する積分作用により画像のＳ／
Ｎ比が向上し、またスペックル画像特有の光学的ノイ
ズ、縞のコントラスト不良等の悪条件に対しても安定し
た結果が得られる。更に、濃度投影情報の周波数成分を
解析するのに最大エントロピー法を使用しているので、
スペクトルの分解能が高く、縞本数に影響されず、精度
の高い測定が可能である。
元画像の干渉縞情報を回転し、各回転角における濃度投
影情報の特徴から干渉縞角度を求めるとともに、濃度投
影情報の周波数成分を解析して干渉縞間隔を求めている
ので、濃度投影情報が有する積分作用により画像のＳ／
Ｎ比が向上し、またスペックル画像特有の光学的ノイ
ズ、縞のコントラスト不良等の悪条件に対しても安定し
た結果が得られる。更に、濃度投影情報の周波数成分を
解析するのに最大エントロピー法を使用しているので、
スペクトルの分解能が高く、縞本数に影響されず、精度
の高い測定が可能である。
第１図はこの発明のクレーム対応図、第２図はこの発明
の一実施例に係るスペックル写真解析装置のブロック
図、第３図乃至第５図は第２図の装置の作用を示すフロ
ーチャート、第６図は第２図の装置の作用を説明するた
めの図である。 １……干渉縞画像形成手段 ３……回転手段 ５……投影情報作成手段 ７……干渉縞角度測定手段 ９……干渉縞間隔測定手段
の一実施例に係るスペックル写真解析装置のブロック
図、第３図乃至第５図は第２図の装置の作用を示すフロ
ーチャート、第６図は第２図の装置の作用を説明するた
めの図である。 １……干渉縞画像形成手段 ３……回転手段 ５……投影情報作成手段 ７……干渉縞角度測定手段 ９……干渉縞間隔測定手段
Claims (5)
- 【請求項１】物体の表面におけるスペックルパターンか
ら得られた干渉縞に基づいて物体の変形量を測定するス
ペックル写真解析装置において、レーザ光を照射された
物体の測定部位を撮像して、二次元画像の干渉縞情報を
形成する干渉縞画像形成手段と、前記干渉縞画像を所定
の回転角ずつ回転させる回転手段と、該回転手段で回転
させられた干渉縞画像の各回転角における濃度投影情報
を作成する投影情報作成手段と、前記各回転角における
各濃度投影情報の特徴に基づいて干渉縞角度を求める干
渉縞角度測定手段と、前記濃度投影情報の周波数成分を
解析し干渉縞間隔を求める干渉縞間隔測定手段とを有す
ることを特徴とするスペックル写真解析装置。 - 【請求項２】前記干渉縞画像形成手段は、測定部位の撮
像を二次元の撮像領域を有する撮像手段で行なうことを
特徴とする特許請求の範囲第１項に記載のスペックル写
真解析装置。 - 【請求項３】前記干渉縞角度測定手段は前記投影情報の
一次差分を求め、該差分の分散から干渉縞角度を測定す
ることを特徴とする特許請求の範囲第１項乃至第２項に
記載のスペックル写真解析装置。 - 【請求項４】前記干渉縞間隔測定手段は最大エントロピ
ー法を使用して周波数成分の解析を行なうことを特徴と
する特許請求の範囲第２項または第３項記載のスペック
ル写真解析装置。 - 【請求項５】前記干渉縞間隔測定手段は投影情報の極値
の間隔から干渉縞間隔を測定する手段を有することを特
徴とする特許請求の範囲第２項または第３項記載のスペ
ックル写真解析装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12472286A JPH0629702B2 (ja) | 1986-05-31 | 1986-05-31 | スペツクル写真解析装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12472286A JPH0629702B2 (ja) | 1986-05-31 | 1986-05-31 | スペツクル写真解析装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62282204A JPS62282204A (ja) | 1987-12-08 |
| JPH0629702B2 true JPH0629702B2 (ja) | 1994-04-20 |
Family
ID=14892483
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12472286A Expired - Lifetime JPH0629702B2 (ja) | 1986-05-31 | 1986-05-31 | スペツクル写真解析装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0629702B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| TWI452270B (zh) * | 2011-10-21 | 2014-09-11 | Univ Nat Central | 量測裝置及其量測方法 |
| CN103868465A (zh) * | 2012-12-18 | 2014-06-18 | 上海宝钢工业技术服务有限公司 | 化工焦炭塔鼓胀在线测量的判定方法 |
-
1986
- 1986-05-31 JP JP12472286A patent/JPH0629702B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62282204A (ja) | 1987-12-08 |
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