JPS60195406A

JPS60195406A - 走査モアレ法による２次元ひずみ計測法

Info

Publication number: JPS60195406A
Application number: JP5248084A
Authority: JP
Inventors: Yoshiharu Morimoto; 吉春森本
Original assignee: Osaka University NUC
Current assignee: Osaka University NUC
Priority date: 1984-03-19
Filing date: 1984-03-19
Publication date: 1985-10-03
Also published as: JPH0358442B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】本発明は、モアレ法により得られたし：１：模様（モア
レパターン）から２次元のひずみ（応力および変位を含
む。）の分布を計測するための計測方法に関する。

従来のモアレ法による２次元ひずみ計測法としては、モ
デルグリッドとマスクグリッドとを使用したものが提案
されており、このような計測法では、分析すべきひずみ
のとりうる範囲が大きい試料を解析する場合には、複数
の種類のマスタグリッドを取り替えて使用しなければな
らないという問題点がある。

また、従来の計測法により直交する２方向のひずみ３− 成分を同時に計測する方法に用いられる装置は、第１図
に示すように構成されており、符号１は走査型画像入力
装置であるテレビカメラ、２は入力画像用のモニタテレ
ビ、３はその画像をアナログ的に記録するビデオテープ
レフーダを示している。

また、符号４は画像処理ユニットであり、この画像処理
ユニットは、入力画像をディジタル化して記憶するもの
で、この画像処理ユニット４には、Ａ／Ｄ変換器、ＩＣ
画像メモリ、Ｄ／Ａ変換器が内蔵されており、ＩＣ画像
メモリの画像をアナログ画像としても出力でき、モニタ
テレビ５で処理中および処理後の画像を観察することが
できる。

符号６はパーソナルコンピュータを示しており、符号７
〜１０は、パソコンの周辺装置である。

拡張ユニット７には、ＲＡＭが増設されており、メモリ
の不足分を補っている。

ディスプレイ（ＣＲＴ）８は処理メニューを表示するも
ので、ドツトプリンタ９は画像のハードコピーをとるも
ので、フロッピーディスクユニット１０はディジ４− タル画像やプログラムを記憶する。

従来のしま画像解析の一例を第２図（、）〜（ｄ）にそ
れぞれ示す。

第２図（、）に示すように、１字形容器に入った粉体の
変形を示すモアレし主のしま中心線をめ、それよりひず
み分布をめる方法を示す。なお、ここで示す図は左右対
称形状の右半分のみを示しており、圧縮は上下方向に行
なわれる。

まず、しま中心をめる手順を以下に示す。

（１）画像をＣＣＤ−ＴＶカメラあるいはＶＴＲにより
ＩＣ画像メモリに取り込む。

（２）その画像をフロッピーディスクに保存する。

（３）平滑化を行ない、一点ノイズを消去する。

（４）濃度分布を調べ、必要なら強調を行なう。

（５）適切な（できるだけ黒に近い）しきい値を決め二
値化を行なう。

（６）細線化を行なう。必要ならその前処理として平滑
化を行なっておく。

（７）シきい値が不適切なため、明らかにしま中心でな
５− いと判断される領域はカーソルを移動させ、その領域内
のデータを消去する。

（８）得られたしま中心線をミニフロッピーディスクに
保存する。

（９）必要に応じ、しきい値を変えて（５）に戻る。

（１０）　Ｌきい値を変えて得られたいくつがのしよ中
心を重ね合わせる。同じしま次数のしよ中心の位置が異
なる場合は、濃い濃度のしきい値によって得られたしよ
中心の方を採用する。

（１１）必要に応じ、平滑化、二値化、細線化を行なう
。

（１２）　Ｌま密度を増加させたいならば、（２）の画
像を白黒反転させ（３）〜（１１）の手続外によりしま
中心をめ、反転前にめたしよ中心と合成する。

このようにして、第２図（、）のしま画像を解析して得
られたしま中心線を第２図（ｂ）に示す。

つぎに、第２図（ｂ）のモアレしま中心線よりひずみ分
布をめる方法について示す。その手順は以下の通りであ
る。

（１３）隣合う等変位線の間隔を読み、その開の平均ひ
６− ずみを計算し、その座標とひずみの値を記憶する。

（１４）試料面」―で離散的に得られたいくつかのひず
み値により、２次元スプライン関数を用いて補間および
平滑化を行ない、得られたひずみ値を１６段階の濃度値
に対応させて試料全面のひずみ分布を描く１第２図（ｃ
）参照］。

（１５）ラプラシアン処理をして境界検出を行ない、等
ひずみ線を描く［第２図（ｄ）参照１゜（１６）以」二
の処理中および処理後、必要に応じて画像をディスクに
セーブする。また、必要に応じてハードコピーを取る。

以上の処理において、一点ノイズ消去のための平滑化は
、３×３のマスクを用い、注目点の重みを０．２゜周囲
の一点の重みを０．１とするローパスフィルタを用いた
。しよ中心をめるに当って細線化を行なったが、細線と
しては一般に４連結が８連結がとられるが、ここでは、
より線の細くなる８連結とし、二値図形の８連結に対し
て最もよいといわれているヒルディッチ（Ｈｉ！ｄｉｔ
ｃｈ）の方法を用いた。本来のし主中心は、濃７一度値が極大値をとる位置に存在する。しま画像を単に二
値化してから細線化すると、細線化中心と極大値の位置
がずれる恐れがある。そこで、本実施例では、二値化の
しきい値となる濃度値を数段階変えて二値化を行ない、
それらを重ね合わせ、し主中心線が異なる場所では、濃
い濃度値のしきい値で得られたしま中心線の方を採用し
た。

このようにしてめたしま中心線（すなわも等変位線）は
離散化したために一画素分程度の位置誤差を含んでいる
。このデータよりひずみ分布をめるには微分操作が入る
ため、その誤差は非常に大きくなる。誤差を含む有限個
のデータから全体のひずみ分布をめるには、ひずみ分布
を関数の形で表現し、補間、平滑化を行なう必要がある
。その手段として、多項式関数による最小自乗法がある
が、この方法により得られた関数値は振動することが多
い。そこで、これらの欠点を少なくするためスプライン
関数を用いた。そのスプライン関数の表現方法はいくつ
かあるが、ここでは、安定性のよいＢ−スプラインを用
い、２次元の３次間８− 数で表現した。このようにして、補間平滑化を行なった
結果、視覚的に見やすい滑らかな濃度分布として、試料
全面におけるひずみ分布を得ることができる。

また、走査モアレ法について説明すると、規則的な模様
を規則的にサンプリングしたときにも発生するモアレし
まは、エリアシングと呼ばれ、モデルグリッドをテレビ
の走査線でサンプリングする走査モアレ法の原理となっ
ている。

走査モアレ法は、モデルグリッドとサンプリングのピッ
チとの違いによって干渉じまが生じる。

このように、走査モアレ法により発生するしまは、従来
の方法によるしまと発生原理が異なり、し主の位置など
の議論は走査線をマスタグリッドに置き換えるだけで、
従来のモアレ法の議論をそのまま適用することができる
。

したがって、走査線と試料に描いたモデルグリッドとを
干渉させ、発生したモアレしまを画像解析することによ
り、上述とほぼ同様の手順で、試料の変形やひずみ分布
をめることができる。

９− この方法の特徴は以下の点である。

（１）マスクグリッドを作る必要がない。

（２）テレビカメラで画像を取り込むので現像処理など
が不要である。

（３）ズームレンズなどを用いれば、モデルグリッドと
走査線のピッチとを相対的に簡単に変えること（ミスマ
ツチ）ができ、解析できる変形の範囲やひずみの範囲を
変えることができる。

（４）ズームレンズを用いる代わりに、得られた１枚の
画像の走査線を画像処理によって間引くと走査線による
サンプリング間隔が変わることになるので、簡単にミス
マツチを行なうことができるしたがって、１枚の画像を
画像処理することにより、小ひずみから大ひずみまで解
析できる。

（５）計算機により画像処理を行なうためには、上述の
し主画像解析や走査モアレ法で述べた手法が使え、等ひ
ずみ線を簡単にめることができる。

この走査モアレ法の原理を第３図（、）〜（ｅ）を用い
て説明すると、試料に描かれたモデルグリッド１１［第
３１０− 図（、）参照１がテレビカメラ１の走査線１２゛［第３
図（１））参照１の位置でサンプリングされる。

このサンプリング時において、走査線１２°がモデルグ
リッド１１の黒い線の−Ｌにある場合には、黒し）線の
画像が得られて、白い線の上にある場合には、白り）線
の画像が得られる［第３図（ｃ）参照］。

試料のひずみが小さい場合には、モデルグリ・ンド１１
のピッチとテレビカメラ１の走査線１２のピ・ンチはほ
ぼ等しく、白い像と黒い像とがかたまって現われ、認識
しやすいモアレし主となる。

試料のひずみが、第３図（、）に示すように、天外くな
って、モデルグリッド１１のピッチが走査線１２゛のビ
・ノチのほぼ２倍になると、白い像と黒い像とがほぼ交
互に現われ、モアレしまを認識することは困難である。

この場合、走査線１２°を一本置トにｆｌ＜と、第３図
（ｄ）に示すように、白い像と黒い像とが分離されモア
レしまが現われる。

さらに、偶数番目の走査線１２′のデータを奇数番目の
走査線１２゛のデータと置き換えると、第３図（ｅ）に
示すように、モアレしまはより明瞭になる。

この方法は一種のミスマツチ法であり、これらの処理は
画像処理によって行なろことができる。

この方法を用いると応力集中などのように、計測したい
領域の一部に大きいひずみを含む場合でも、１枚の画像
から画像処理を行なうことによって全範囲のひずみを解
析することができる。

次に、従来の走査モアレ法と画像処理とを用いて等ひず
み線１３”をめた例を第４図（８）〜（１］）を用いて
説明すると、第４図（ａ）は、次式で表される変位を受
けた変形したグリッド１１′を示している。

Ｘ＝ｘＹ　＝　ｙ−（１＋ｃｏｓ　ｘ）ｓｉｎ　ｙ／　４　（
１）ここで、（ｘ、ｙ）は変形前の座標、（Ｘ、Ｙ）は
変形後の座標を示しており、−π≦Ｘ≦π、０≦ｙ≦π
、ピッチＰ、＝π／１００である。

そして、このグリッド１１′をＣＣＤ−ＴＶカメラ１に
より、ＩＣ画像メモリに取り込み、その画像［第４図（
１））参照］の中央部のし主は認識しにくいものとなり
ている。

そして、走査線１２゛を１本毎に間引くと、第４図（Ｃ
）に示すように、しまが明瞭に現われる。

また、第４図（１））に示す画像に細線化を行なったも
のが、第４図（ｄ）に示されて、同様に、第４図（ｃ）
に示す画像に細線化を行なったものが、第４図（ｅ）に
示される。

そして、このように細線化された画像を合成し、ひずみ
値をめた点の位置を表示したものが、第４図（ｆ）に示
される。

また、スプライン関数による平滑化と補間とにより、ひ
ずみ分布がめられ［第４図録）参＠１、ここでは、スプ
ライン関数の境界条件として固定値をとるようになって
いないので、本来ひずみがＯである左右の周辺で０とな
っていない部分も存在しているが、ひずみ分布としては
それほど大きな誤差をもっていないとみなせる。なお、
境界条件も入れｔこスプライン関数をめる必要がある。

また、第４図（８）に示す画像にラプラシアン処理を１
３− して等ひずみ線１３°がめられる［第４図（１］）参照
１゜このように、従来の走査モアレ法と画像処理とを用
いることにより、試料の２次元の変位分布やひずみ分布
をめることがでとる。

しかしながら、このような従来の一方向に平行なグリッ
ドを用いたモアレ法による面内測定法では、グリ・ンド
に垂直な方向の変形しか測定できないので、面内変形の
すべての情報を得るには、格子状のグリッドを用いなけ
ればならない。

しかしなが呟このような計測法では、２種類のモアレし
まが同時に現われるので、これを分離するのが困難であ
る。

本発明は、このような問題点を解決しようとするもので
、格子状モデルグリッドを走査モアレ法により撮像して
、ひずみのとりうる範囲が大きな試料でも解析を行なう
ことができ、交叉する２方向のひずみ成分を同時に計測
できるようにした、走査モアレ法による２次元ひずみ計
測法を提供することを目的とする。

このｒこめ、本発明の走査モアレ法による２次元ひず１
４− み計測法は、試料上に描画された格子状モデルグリッド
を撮像して走査型画像入力装置へ画像入力する走査モア
レ法において、この入力画像を第１の方向および同第１
の方向と交叉する第２の方向にそれぞれ間引いて第１の
間引き画像を得るとともに、上記入力画像を」二配電１
の方向における間引きの位相を変化させ」−記の第１お
よび第２の方向に間引いて第２の間引き画像を得るとと
もに、上記入力画像を上記第２の方向における間引きの
位相を変化させ上記の第１および第２の方向に間引いて
第３の間引外画像を得た後、上記の第１および第２の間
引き画像を重ね合わせることにより、」二配電２の方向
に間引いた時の第１のモアレパターンを分離するととも
に、上記の第１および第３の間引き画像を重ね合わせる
ことにより、上記第１の方向に間引いた時の第２のモア
レパターンを分離して、上記の第１および第２のモアレ
パターンから２次元等ひずみ線を得ることを特徴として
いる。

また、本発明の走査モアレ法による２次元ひずみ計測法
は、試料上に描画された２つの相異なる有彩色からなる
格子状モデルグリッドを、」二記相異なる有彩色の一方
の補色をなす第１有彩色用第１の撮像素子および上記相
異なる有彩色の他方の補色をなす第２有彩色用第２の撮
像素子により撮像して走査型画像入力装置へ画像入力す
る走査モアレ法において、」二配電１の撮像素子からの
第１有彩色の入力画像を第１の方向に間引いて第１の間
引き画像を得るとともに、上記第１有彩色の入力画像を
上記第１の方向における間引トの位相を変化させ」―記
憶１の方向に間引いて第２の間引き画像を得るとともに
、」−記憶２の撮像素子からの第２有彩色の入力画像を
」二配電１の方向と交叉する方向に間引いて第４の間引
き画像を得るとともに、上記第２有彩色の入力画像を上
記第２の方向における間引きの位相を変化させて上記第
２の方向に間引いて第３の間引ぎ画像を得た後、上記の
第１および第２の間引き画像を重ね合わせることにより
、」−記憶２の方向に間引いた時の第１のモアレパター
ンを分離するとともに、」１記の第３および第４の間引
き画像を重ね合わせることにより、上記第１の方向に間
引いた時の第２のモアレパターンを分離して、上記の第
１および第２のモアレパターンから２次元等ひずみ線を
得ることを特徴としている。

以下、図面により本発明の詳細な説明すると、第５図は
本発明の第１実施例としての走査モアレ法による２次元
ひずみ計測法の作用を示すもので、第５図（、）はその
変形後の格子状グリッドの入力画像を示すグラフ、第５
図（ｂ）はその第１の間引ぎ画像を示すグラフ、第５図
（ｃ）はその第２の間引ぎ画像を示すグラフ、第５図（
ｄ）はその第１のモアレパターンを示すグラフ、第５図
（ｅ）はその第１のしま中心線を示すグラフ、第５図（
ｆ）はそのｙ方向等ひずみ線を示すグラフである。

本発明の第１実施例としての走査モアレ法による２次元
ひずみ計測法を実施するための装置は、第１図に示すよ
うに構成されており、符号１は走査型画像入力装置であ
るテレビカメラ、２は入力画像用のモニタテレビ、３は
その画像をアナログ的に記録するビデオテープレフーダ
を示している。

また、符号４は画像処理ユニットであり、この画像１７
− 処理ユニットは、入力画像をディジタル化して記憶する
もので、この画像処理ユニット４には、ＡＩＤ変換器、
ＩＣ画像メモリ、Ｉ）／Ａ変換器が内蔵されており、Ｉ
Ｃ画像メモリの画像をアナログ画像としても出ツノでき
、モニタテレビ５で処理中および処理後の画像を観察す
ることができる。

符号６はパーソナルフンピユータを示しており、符号７
〜１０は、バソフンの周辺装置である。

ディスプレイ（ＣＲＴ）８は処理メニューを表示するも
ので、ドツトプリンタ９は画像のハードコピーをとるも
ので、フロッピーディスクユニット１０はディジタル画
像やプログラムを記憶する。

以下、その装置の具体的構成例を示すと、しま画像解析
により計測を行なうには、画像入力装置としては取り込
み画像の寸法精度のよいものが必要であり、従来の撮像
管を使ったテレビカメラは、本質的に偏向ひずみが存在
し、環境による変化も大きいので、本実施−１８＝例では、画像入力装置１としてＣＣＩ）−ＴＶカメラ（
来夏製ＴＭ−１３００）を使用した。このカメラは、縦
１３μｍ。

横２２μＩの間隔で縦５１２×横４００個のホトダイオ
ードが寸法精度よく並んでいる固体撮像素子を用いてい
る。

画像信号を計算機に取り込むためには、通常、Ａ／Ｄ変
換を行なわねばならないが、画像入力装置としてテレビ
カメラを用いた場合、一画面を１／３０秒で取り込まね
ばならず、高速のＡ／Ｄ変換器が必要である。

本実施例で用いた画像処理ユニット４（アマストコンビ
よ−タ＆！Ｍｏｄｅ１５０００）は、縦２５６×横２５
６（有効画素数縦２５６×横２４０）の画素数の画像メ
モリを持ち、−画素当り１６段階（４ビツト）の濃度レ
ベル数でＡ／Ｄ変換を行ない記憶する。しま画像の場合
、白と黒の２段階の濃度レベル数でも解析は可能である
が、現実には、入力画像に濃度むらがあり、それをカバ
ーできるだけの濃度レベル数が必要である。

また、２種類以上の画像の合成などを行なう場合に、濃
度レベルをシフトさせて合成することを考慮して、本実
施例では、１６段階（４ビツト）の濃度レベル数とした
。

この画像メモリの画素データをパーソナルコンピュータ
（ＮＥＣＩ！！　ＰＣ−８０００シ’Ｊ　７：）でｎみ
出して演算処理を行なう。パーソナルコンピュータは大
型計算機に比べて、メモリ容量および計算速度の点で不
利であるが、本実施例では、メモリ容量不足の点は、外
部に前述のＩＣ画像メモリとフロッピーディスクユニッ
ト１０を設けることにより、メモリを増加させた。計算
速度の遅い点については、プログラミングを機械語（ア
センブラ）で行なうことにより高速化をはかった。

このプログラムを用いて行なえる基本処理内容は以下の
通りである。

（１）任意の座標点における画素の濃度表示、領域指定
の濃度ヒストグラム（２）処理領域指定［全体、カーソル移動あるいは座標
値入力による部分領域］（３）濃度変換［任意変換１強調、二値化、シフＦ１反
転、ペイント］（４）７０ツピーデイスクへの書込み、呼出しく５）画
像合成（２枚の画像間の演算）［元の場所、移動。

部分はめ込み、任意濃度部分のみはめ込み、加算、減算
、平均、ＡＮＤ、ＯＲ，ＸＯＲなど１（６）プリンタ出
力［全画像および拡大部分画像／）−トコピー、濃度数
値］（力処理過程の記録（８）平均化による平滑化（ノイズ除去）、微分、ラプ
ラシアン（境界検出）、細線化（９）２次元３犬Ｂスプライン関数による補間と平滑化
（１０）寸法計測、その他以上のプログラムは基本処理であるが、種々の使用目的
に合わせて、上記処理を組み合わせたり、新たな処理を
付は加えて、それぞれの目的に合ったプログラムを別途
作成している。

以下、本発明の第１実施例としての走査モアレ法による
２次元ひずみ計測法について、第５図（ａ）〜（ｆ）を
用いて説明する。

格子状グリッドをテレビカメラ１で標本化する際に、グ
リッドが再生されるか、または２種類のモアレパタ２１
− 一ンが別々にあるいは重なって現われる場合が考えられ
る。

グリッドが再生される場合には、標本化間隔に比べてグ
リッドのピッチが大きく、Ｘ方向およびＸ方向のそれぞ
れの方向に適当な間引き数で間引くと標本化間隔が大き
くなり、２種類のモアレパターンが重なって現われる。

しま中心を決定して、しま間隔から変形量を調べるため
には、Ｘ方向およびＸ方向のそれぞれの方向に間引いた
時に現われるしまを単独に抽出しなければならない。

そこで、必要なしまの抽出方法について具体的な例を挙
げて述べると、試料」二には、Ｘ方向およびＸ方向のそ
れぞれの方向に白黒のモデルグリッドが描画されており
、この格子状モデルグリッドをテレビカメラ１の固体撮
像素子によって撮像した際に、Ｘ方向およびＸ方向のピ
ッチがともに８画素長となるように設定されており、そ
の直交格子状グリッドが次式で表わされるよ）に変形を
加えられた場合について、以下にシミュレ２２− −ジョンを行なった結果を示す［第５図（ａ）参照１゜
Ｘ＝　Ｘ　十（ｘ２ｙ／Ａ）Ｙ”ｙ　（ｘｙ２／Ｂ）　・・・（２）ここで、（ｘ、
ｙ）は変形前の座標を示しており、（Ｘ。

Ｙ）は変形後の座標、Ａ、Ｂはそれぞれ定数を示して０
る。この変形後の格子状グリッドについて、次のように
ひずみを計測する。

（１）応力等の加わった試料上に予め描画された格子状
グリッドをテレビカメラ１により撮像する。

（２）テレビカメラ１からの入力画像を画像処理ユニ・
ント４のＩＣ画像メモリに取り込む。

（３）その入力画像をパーソナルコンピュータ６および
拡張ユニット７を介して７０ツピーデイスクユニ・ント
１０内のフロッピーディスクに記憶する。

（４）この入力画像を第１の方向（Ｘ方向）に７本間引
き、同時に第２の方向（Ｘ方向）に５本間引くことによ
り、第５１仙）に示すような２種類のモアレが重なった
第１の間引外画像（パターン）が得られて、この第１の
間引き画像を適宜フロッピーディスクに記憶する。

（５）入力画像をＸ方向における間引きの位相を１８０
゜変化させて７本間引と、Ｘ方向における間引きは、第
４項と同じ位相で５本間引くことにより、第５図（ｃ）
に示すような２種類のモアレが重なった第２の間引き画
像（パターン）が得られて、この第２の間引き画像を適
宜フロッピーディスクに記憶する。

（６）第１および第２の間引き画像の各画素において平
均（重ね合わせ）値をとることにより、Ｘ方向に間引い
た時のモアレパターンは消えて、第５図（ｄ）に示すよ
うに、Ｘ方向に間引いた時の第１のモアレパターンだけ
が残る。

（７）第１のモアレパターンを二値化して、さらに、細
線化することにより、第５図（ｅ）に示すような第１の
し主中心線がまる。

（８）上記第５項とほぼ同様にして、入力画像をＸ方向
における間引トの位相を１８０°変化させて５本間引と
、Ｘ方向における間引きは、第４項と同じ位相で７本間
引くことにより、２種類のモアレが重なった第３の間引
ぎ画像（パターン）が得られて、この第３の間引ぎ画像
を適宜フロッピーディスクに記憶する。

（９）第１および第３の間引き画像の各画素において平
均（重ね合わせ）値をとることにより、Ｘ方向に間引い
た時のモアレパターンは消えて、Ｘ方向に間引いた時の
第２のモアレパターンだけが残る。

（１０）第２のモアレパターンを二値化して、さらに、
細線化することにより、第２のしま中心線がまる。

（１１）そして、第１および第２のしま中心線から、次
式を用いて、ひずみを計算し、第５図（ｆ）に示すよう
に等ひずみ線を得ることができる。

ここで、ＱｏｌＰＯ：それぞれＸ＋Ｖ方向のモデルグリ
ッドのピッチ。

Ｑｍ、Ｐｍ’、それぞれＸ＋Ｖ方向のしま間隔。

φ勧θｍ：それぞれＸ＋ｙ方向の間引きにより現われる
モアレしまの傾き。

εｙ　；Ｘ方向のひずみ。

２５− μ＝　１　／Ｑ、、λ＝１／Ｐ、である。

このように、第１実施例では、間引トの位相を変えて、
第１の方向（Ｘ方向）および第２の方向（Ｘ方向）のモ
アレしまを分離することができ、これにより２次元ひず
みをめることがで島る。

なお、ビデオテープレフーグ３を用いることにより、大
変形や大ひずみ等の解析を行なうことができる。

本発明の第２実施例としての走査モアレ法による２次元
ひずみ計測法を実施するための装置では、テレビカメラ
１が、第１有彩色（例えば、赤色）用第１の撮像素子（
カラーＣＣＤ）および第１有彩色と相異なる第２有彩色
（例えば、緑色）用第２の撮像素子（カラーＣ０Ｄ）を
そなえたカラーテレビカメラとして構成され、試料上の
直交格子モデルグリッドが、そのＸ方向は赤の補色によ
り描かれるとともに、そのＸ方向は緑の補色により描か
れたグリッドとして構成されており、他の構成要素もカ
ラーイメージプロセッサ、カラープリンタ等が用いられ
て、その他の構成は第１実施例とほぼ同様である。

２６− このように構成された直交格子グリッドに、赤色ないし
緑色の照明を行なうことによって、平行グリッドを２組
設けたのとほぼ同様の作用効果を得ることかで外、例え
ば、第１実施例における第４，５項の入力画像を第１の
撮像素子からの第１の入力画像として、第８項の前に次
に示す第８′項を挿入し、第８項および第９項をそれぞ
れ一部変更し第８″項および第９′項とする。

（８”）第２の撮像素子からの第２の入力画像を第１の
方向（Ｘ方向）に７本間引き、同時に第２の方向（Ｘ方
向）に５本間引くことにより、２種類のモアレが重なっ
た第４の開引き画像（パターン）が得られて、この第４
の間引き画像を適宜フロッピーディスクに記憶する。

（８°°）第２の撮像素子からの第２の入力画像をＸ方
向における間引トの位相を１８０゛変化させて５本間引
き、Ｘ方向における間引トは、第８′項と同じ位相で７
本間引くことにより、２種類のモアレが重なった第３の
間引外画像（パターン）が得られて、この第３の開引き
画像を適宜フロッピーディスクに記憶する。

（９゛）第３および第４の間引ト画像の各画素において
平均（重ね合わせ）値をとることにより、Ｘ方向に間引
いた時のモアレパターンは消えて、Ｘ方向に間引いた時
の第２のモアレパターンだけが残る。

その他の手順は、第１実施例と同様にして、本実施例で
は、カラー走査モアレ法を用いることにより、第１の方
向（Ｘ方向）および第２の方向（Ｘ方向）のモアレしま
を分離して計測することができる。

すなわち、面内変形のＸ方向成分およびＹ方向成分を分
離して計測することができる。

なお、本実施例において、照明を白黒の平行グリッド光
線とすると、モアレトポグラフィと画像処理とにより、
面外変形を示す青色のしまを発生させることができる。

そして、このようにして得られた３種類のグリッドによ
る３種類のしまを、上述の第１実施例に示すように、間
引ト、平滑化などのカラー処理を行なうことによって、
しまを分離することがで軽る。

これにより、より正確なひずみ計測を行なうことができ
る。

なお、第１実施例と第２実施例とを適宜組み合わせるこ
とにより、第１の撮像素子からの第１の入力画像を第１
実施例における入力画像としてＸ方向のひずみを得ると
ともに、第２の撮像素子からの第２の入力画像を第１実
施例における入力画像として得られるＸ方向のひずみを
得るように構成してもよく、この場合、面内２次元ひず
みを計測し、しかも面外変形も適宜計測することがで軽
る。

以」二詳述したように、本発明の走査モアレ法による２
次元ひずみ計測法によれば、試料上に描画された格子状
モデルグリッドを撮像して走査型画像入力装置へ画像入
力する走査モアレ法において、この入力画像を第１の方
向および同第１の方向と交叉する第２の方向にそれぞれ
間引いて第１の間引き画像を得るとともに、上記入力画
像を上記第１の方向における間引トの位相を変化させ上
記の第１および第２の方向に間引いて第２９− ２の間引き画像を得るとともに、」二記入力画像を−１
−記憶２の方向における間引きの位相を変化させ−１−
記の第１および第２の方向に間引いて第３の間引ぎ画像
を得た後、上記の第１および第２の間引ぎ画像を重ね合
わせることにより、上記第２の方向に間引いた時の第１
のモアレパターンを分離するとともに、上記の第１およ
び第３の開引き画像を重ね合わせることにより、に記憶
１の方向に間引いた時の第２のモアレパターンを分離し
て、上記の第１および第２のモアレパターンから２次元
等ひずみ線を得るという簡易化された手段により、次の
ような効果ないし利点がある。

（１）ひずみ分布の解析に要する時間を大幅に短縮させ
ることができる。

（２）上記第１項により、本発明の方法を実施するため
の装置のコストを低下させることができる。

（３）交叉する２方向のひずみ成分を同時に計測するこ
とができる。

（４）走査型画像入力装置を用いて撮像でトるものであ
るならば、本方法を適用できるので、例えば、顕微３０
− 鏡と組み合わせることにより、クラック近傍のひずみを
解析したり、望遠鏡と組み合わせることにより、本口架
橋のような吊り橋のゆれや低周波騒音発生源などの動的
変形計測などの小さなものでも計測することができる。

また、本発明の走査モアレ法による２次元ひずみ計測法
によれば、試料上に描画された２つの相異なる有彩色か
らなる格子状モデルグリッドを、上記相異なる有彩色の
一方の補色をなす第１有彩色用第１の撮像素子および」
１記相異なる有彩色の他方の補色をなす第２有彩色用第
２の撮像素子により撮像して走査型画像入力装置へ画像
人力する走査モアレ法１こおいて、上記第１の撮像素子
からの第１有彩色の入力画像を第１の方向に間引いて第
１の開引き画像を得るとともに、」二記第１有彩色の入
力画像を」二配電１の方向における間引トの位相を変化
させ上記第１の方向に間引いて第２の間引き画像を得る
とともに、上記第２の撮像素子からの第２有彩色の入力
画像を」二配電１の方向と交叉する方向に間引いて第４
の間引ト画像を得るとともに、上記第２有彩色の入力画
像を上記第２の方向における間引きの位相を変化させて
上記第２の方向に間引いて第３の間引き画像を得た後、
上記の第１および第２の間引き画像を重ね合わせること
により、上記第２の方向に間引いた時の第１のモアレパ
ターンを分離するとともに、」二記の第３および第４の
間引き画像を重ね合わせることにより、」二配電１の方
向に間引いた時の第２のモアレパターンを分離して、上
記の第１および第２のモアレパターンから２次元等ひず
み線を得るという簡易化された手段で、上述の第１項か
ら第４項までの効果を奏するとともに、２次元の形状、
変位やひずみを適宜計測することかでトる。

【図面の簡単な説明】

第１図は走査モアレ法による２次元ひずみ計測法を実施
するための装置の全体構成を示す接続図であり、第２図
は従来のしま画像解析の一例を示すもので、第２図（、
）はそのしま画像を示す模式図、第２図（ｂ）はそのし
ま中心線を示す模式図、第２図（ｃ）はそのひずみ分布
を示す模式図、第２図（ｄ）はその等ひずみ線を示す模
式図、第３図は従来の走査モアレ法の原理を示すもので
、第３図（、）はその試料に描かれたモデルグリッドを
示す模式図、第３図（ｂ）はそのテレビカメラの走査線
を示す模式図、第３図（ｃ）はその入力画像の一例を示
す模式図、第３図（ｄ）はその間引と状態を示す模式図
、第３図（ｅ）はその間引き状態の他の例を示す模式図
、第４図は従来の走査モアレ法と画像処理とを用いた例
を示すもので、第４図（ａ）はその試料の２次元変位分
布を示すグラフ、第４図（ｂ）はそのＩＣ画像メモリに
取り込まれた画像を示すグラフ、第４図（ｃ）はその走
査線を１本毎に間引いた画像を示すグラフ、第４図（ｄ
）、（ｅ）はそれぞれ第４図（ｂ）、（ｅ）に示す画像
に細線化処理を行なった画像を示すグラフ、第４図（ｆ
）は第４図（ｄ）、（ｅ）を合成した画像を示すグラフ
、第４図（ｇ）はそのひずみ分布を示すグラフ、第４図
（１１）は第４図（ｇ）にラプラシアン処理をした等ひ
ずみ線を示すグラフであり、第５図は本発明の第１実施
例としての走査モアレ法による２次元ひずみ計測法の作
用を示すもので、第５図（、）はその変形後の格子状グ
リッドの入力画像３３− を示すグラフ、第５図（ｂ）はその第１の間引き画像を
示すグラフ、第５図（ｃ）はその第２の間引き画像を示
すグラフ、第５図（ｄ）はその第１のモアレパターンを
示すグラフ、第５図（ｅ）はその第１のしま中心線を示
すグラフ、第５図（ｆ）はそのｙ方向等ひずみ線を示す
グラフである。１・・走査型画像入力装置としてのテレビカメラ（ＴＶ
カメラ）、２・・モニタテレビ、３・・ビデオテープレ
コーダ（ＶＴＲ）、４・・画像処理ユニット、５・・モ
ニタテレビ、６番・パーソナルコンピュータ（バソフン
）、７・・拡張ユニット、８・・ディスプレイ（ＣＲＴ
）、９・・ドツトプリンタ、１０・・フロッピーディス
クユニット、１１．１１’　・・モデルグリッド、１２
″　・・走査線、１３′　・・等ひずみ線。代理人　弁理士　飯沼義彦３４− 第２図（ａ）　（ｂ）第３図１１１　□　口＝コ　ロ＝コ　＝＝コ（Ｃ）（ｅ）５図　（ｂ）（ｄ）（ｆ）

Claims

【特許請求の範囲】

（１）試料上に描画された格子状モデルグリッドを撮像
して走査型画像入力装置へ画像入力する走査モアレ法に
おいて、この入力画像を第１の方向および同第１の方向
と交叉する第２の方向にそれぞれ間引いて第１の間引外
画像を得るとともに、上記入力画像を上記第１の方向に
おける間引きの位相を変化させ上記の第１および第２の
方向に間引いて第２の間引外画像を得るとともに、上記
入力画像を上記第２の方向における間引きの位相を変化
させ上記の第１および第２の方向に間引いて第３の間引
ぎ画像を得た後、」１記の第１および第２の間引外画像
を重ね合わせることにより、上記第２の方向に間引いた
時の第１のモアレパターンを分離するとともに、４二記
の第１および第３の間引熱画像を重ね合わせることによ
り、」二配電１の方向に間引いた時の第２のモアレパタ
ー１− ンを分離して、上記の第１および第２のモアレパターン
から２次元等ひずみ線を得ることを特徴とする、走査モ
アレ法による２次元ひずみ計測法。
（２）試料」二に描画された２つの相異なる有彩色から
なる格子状モデルグリッドを、上記相異なる有彩色の一
方の補色をなす第１有彩色用第１の撮像素子および−に
記相異なる有彩色の他方の補色をなす第２有彩色用第２
の撮像素子により撮像して走査型画像入力装置へ画像入
力する走査モアレ法において、−に配電１の撮像素子か
らの第１有彩色の入力画像を第１の方向に間引いて第１
の間引き画像を得るとともに、上記第１有彩色の入力画
像を」―配電１の方向における間引きの位相を変化させ
」二配電１の方向に間引いて第２の間引き画像を得ると
ともに、」−配糖２の撮像素子からの第２有彩色の入力
画像を」二配電１の方向と交叉する方向に間引いて第４
の間引き画像を得るとともに、」二記第２有彩色の入力
画像を−に配電２の方向における間引きの位相を変化さ
せて−に配電２の方向に間引いて第３の間引き画像を得
た後、−１−記２− の第１および第２の間引ト画像を重ね合わせることによ
り、上記第２の方向に間引いた時の第１のモアレパター
ンを分離するとともに、上記の第３および第４の間引き
画像を重ね合わせることにより、」二配電１の方向に間
引いた時の第２のモアレパターンを分離して、」二記の
第１および第２のモアレパターンから２次元等ひずみ線
を得ることを特徴とする、走査モアレ法による２次元ひ
ずみ計測法。