KR100994590B1 - Apparatus and method for measuring microdeformation using interference of light - Google Patents
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Abstract
광 간섭을 이용한 미소 변형 측정 장치 및 방법을 개시한다. 본 발명의 실시예에 따른 광 간섭을 이용한 미소 변형 측정 장치는, 측정 대상체의 표면에 광을 조사하여 광 간섭 영상을 생성하는 광 간섭 광학계; 상기 생성된 광 간섭 영상으로부터 차분 영상을 획득하는 차분 영상 획득부; 상기 획득된 차분 영상으로부터 위상 정보를 추출하는 단영상 위상 추출부; 상기 추출된 위상 정보로부터 3차원 위상 정보를 획득하는 3차원 위상 획득부; 및 상기 획득된 3차원 위상 정보로부터 상기 측정 대상체 표면의 변형 정보를 획득하는 3차원 변형 정보 획득부를 포함한다.Disclosed are a micro deformation measuring apparatus and method using optical interference. Micro-strain measurement apparatus using the optical interference according to an embodiment of the present invention, the optical interference optical system for generating a light interference image by irradiating light on the surface of the measurement object; A differential image obtaining unit obtaining a differential image from the generated optical interference image; A single image phase extracting unit extracting phase information from the obtained difference image; A three-dimensional phase obtaining unit obtaining three-dimensional phase information from the extracted phase information; And a 3D deformation information acquisition unit for obtaining deformation information of the surface of the measurement object from the obtained 3D phase information.
광 간섭, 연속 영상 획득, 차분 영상, 영상 분할, 단일 간섭 영상, 3차원 위상, 방향성 필터, 변형 정보 Optical Interference, Continuous Image Acquisition, Difference Image, Image Segmentation, Single Interference Image, 3D Phase, Directional Filter, Deformation Information
Description
본 발명은 광 간섭을 이용하여 미소 변형을 측정하는 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus and a method for measuring micro deformation using optical interference.
광 간섭으로 얻어지는 정밀한 위상 정보는 마이크로미터에서 나노미터까지 세밀한 변형 정보를 제공한다. 그러므로, 외부 진동이 존재하는 실제 환경에서는 일반적으로 측정이 불가능하고, 방진을 시킨 다음에야 측정이 가능하므로 산업현장에서의 직접 적용이 어려운 단점이 있다. 따라서, 이러한 광 간섭을 이용한 미소변형 측정 장치는 진동의 영향을 줄여줄 수 있는 특수한 환경에서 주로 구성이 되고 활용이 되고 있다.Precise phase information resulting from optical interference provides fine strain information from micrometers to nanometers. Therefore, it is generally impossible to measure in a real environment in which external vibration is present, and it is difficult to directly apply it in an industrial field because the measurement is possible only after dust is prevented. Therefore, the microstrain measurement apparatus using the optical interference is mainly configured and utilized in a special environment that can reduce the effects of vibration.
광 간섭 기술은 정밀계측 분야에 많이 활용되고 있다. 예를 들어, 일본특허 5-157514에서는 홀로그램 광 간섭을 이용하여 물체의 미소 변형형상을 측정하는 방법을 개시하고, 미국특허 5,777,741에서는 광 간섭을 이용하여 물체의 미소진동을 측정하는 방법을 개시한다. 또한, 미국특허 2005/0105097에서는 광 간섭을 이용하여 국소영역에서의 변형 위상정보를 추출하는 방법을 개시하고, 대한민국 특허 10-0505019에서는 두 점의 패턴인식을 이용하여 변형률을 측정하는 방법을 개시하며, 미국특허 2005/0219553에서는 무아레 기법을 활용하여 물체의 위상변형 정보를 추출하는 방법을 개시한다.Optical interference technology is widely used in the field of precision measurement. For example, Japanese Patent 5-157514 discloses a method of measuring microscopic deformation of an object using holographic light interference, and US Patent 5,777,741 discloses a method of measuring microvibration of an object using optical interference. Also, US Patent 2005/0105097 discloses a method of extracting strain phase information in a local region using optical interference, and Korean Patent 10-0505019 discloses a method of measuring strain using pattern recognition of two points. , US Patent 2005/0219553 discloses a method of extracting the phase deformation information of the object by using the moire technique.
이와 같이, 광 간섭을 이용한 물체의 미소 변형의 측정 방법은 다양하며, 각 분야마다 장단점이 있다. 예를 들어, 정밀도를 높이기 위한 방법은 외부 잡음에 민감하며, 특히 외부 진동에 민감한 단점을 갖고 있다.As described above, there are various methods for measuring the micro deformation of an object using optical interference, and each field has advantages and disadvantages. For example, a method for increasing precision is sensitive to external noise, and particularly has a disadvantage of being sensitive to external vibration.
본 발명은 상기와 같은 종래 기술을 개선하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 외부 진동에 약한 광 간섭 장치의 성능을 개선하여 외부 잡음에 강하면서도 높은 정밀도로 위상 정보를 제공할 수 있는 장치 및 방법을 제공하는 것이다.The present invention has been made to improve the prior art as described above, and an object of the present invention is to improve the performance of the optical interference device that is weak to external vibration to provide phase information with high precision while being resistant to external noise and To provide a way.
본 발명의 다른 목적은 아주 짧은 시간 동안 단일 광 간섭 영상을 획득하여 위상 정보를 추출함으로써, 진동이 있는 현장에서도 측정 대상체 표면의 미소 변형을 측정할 수 있는 장치 및 방법을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide an apparatus and method for measuring microscopic deformation of the surface of a measurement object even in the presence of vibration by acquiring a single optical interference image for a very short time and extracting phase information.
본 발명의 목적은 이상에서 언급한 목적들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The object of the present invention is not limited to the above-mentioned objects, and other objects not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.
상기의 목적을 이루고 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 광 간섭을 이용한 미소 변형 측정 장치는, 측정 대상체의 표면에 광을 조사하여 광 간섭 영상을 생성하는 광 간섭 광학계; 상기 생성된 광 간섭 영상으로부터 차분 영상을 획득하는 차분 영상 획득부; 상기 획득된 차분 영상으로부터 위상 정보를 추출하는 단영상 위상 추출부; 상기 추출된 위상 정보로부터 3차원 위상 정보를 획득하는 3차원 위상 획득부; 및 상기 획득된 3차원 위상 정보로부터 상기 측정 대상체 표면의 변형 정보를 획득하는 3차원 변형 정보 획득부를 포함한다.In order to achieve the above object and solve the problems of the prior art, the micro-deformation measuring apparatus using the optical interference according to an embodiment of the present invention, the optical interference optical system for generating an optical interference image by irradiating light on the surface of the measurement object; A differential image obtaining unit obtaining a differential image from the generated optical interference image; A single image phase extracting unit extracting phase information from the obtained difference image; A three-dimensional phase obtaining unit obtaining three-dimensional phase information from the extracted phase information; And a 3D deformation information acquisition unit for obtaining deformation information of the surface of the measurement object from the obtained 3D phase information.
본 발명의 실시예에 따른 광 간섭을 이용한 미소 변형 측정 방법은, 측정 대상체의 표면에 광을 조사하여 광 간섭 영상을 생성하는 단계; 상기 생성된 광 간섭 영상으로부터 차분 영상을 획득하는 단계; 상기 획득된 차분 영상으로부터 위상 정보를 추출하는 단계; 상기 추출된 위상 정보로부터 3차원 위상 정보를 획득하는 단계; 및 상기 획득된 3차원 위상 정보로부터 상기 측정 대상체 표면의 변형 정보를 획득하는 단계를 포함한다.In accordance with another aspect of the present invention, there is provided a method for measuring small strain using optical interference, comprising: generating an optical interference image by irradiating light onto a surface of a measurement object; Obtaining a difference image from the generated optical interference image; Extracting phase information from the obtained difference image; Acquiring three-dimensional phase information from the extracted phase information; And acquiring deformation information of the surface of the measurement object from the obtained three-dimensional phase information.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 첨부 도면들에 포함되어 있다.Specific details of other embodiments are included in the detailed description and the accompanying drawings.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다.Advantages and features of the present invention and methods for achieving them will be apparent with reference to the embodiments described below in detail with the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but will be implemented in various different forms, and only the embodiments make the disclosure of the present invention complete, and those skilled in the art to which the present invention pertains. It is provided to fully inform the person having the scope of the invention, which is defined only by the scope of the claims. Like reference numerals refer to like elements throughout.
본 발명의 실시예에 따르면, 외부 진동에 약한 광 간섭 장치의 성능을 개선하여 외부 잡음에 강하면서도 높은 정밀도로 위상 정보를 제공할 수 있다.According to the embodiment of the present invention, the performance of the optical interference device that is weak to external vibration can be improved to provide phase information with high accuracy while being resistant to external noise.
본 발명의 실시예에 따르면, 아주 짧은 시간 동안 단일 광 간섭 영상을 획득하여 위상 정보를 추출함으로써, 진동이 있는 현장에서도 측정 대상체 표면의 미 소 변형을 측정할 수 있다.According to the exemplary embodiment of the present invention, by obtaining a single optical interference image for a very short time and extracting phase information, the microscopic deformation of the surface of the measurement object may be measured even in the presence of vibration.
본 발명의 실시예에서는, 아주 짧은 시간 동안 단일 광 간섭 영상을 획득하여 위상 정보를 추출함으로써, 진동이 있는 현장에서도 미소 변형을 측정할 수 있는 광 간섭을 이용한 미소 변형 측정 장치 및 방법을 개시한다.An embodiment of the present invention discloses an apparatus and method for measuring small strain using optical interference that can measure a small strain even in a vibrational field by acquiring a single optical interference image for a very short time and extracting phase information.
즉, 본 발명의 실시예에 따른 광 간섭을 이용한 미소 변형 측정 장치 및 방법은, 미소하게 연속 변형되는 측정 대상체에 대한 광 간섭 영상을 카메라의 영상 획득 속도로 연속으로 획득하고, 상기 획득한 영상에서 시간차에 따른 상대적인 변형 정보인 간섭 위상 영상을 추출하며, 상기 추출된 간섭 위상 영상에 대해 비슷한 주파수 구역별로 영상을 분할한 후에, 상기 분할된 구역별로 방향성에 따른 위상 정보를 추출하여 이들을 결합함으로써, 측정 대상체의 미소 변형 정보를 추출할 수 있다.That is, the apparatus and method for measuring small strain using optical interference according to an exemplary embodiment of the present invention may continuously obtain an optical interference image of a measuring object that is continuously continuously deformed at an image acquisition speed of a camera, By extracting the interference phase image which is the relative distortion information according to the time difference, and after dividing the image by the similar frequency region with respect to the extracted interference phase image, by extracting the phase information according to the directionality for each of the divided regions and measuring them, The micro deformation information of the object may be extracted.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 광 간섭을 이용한 미소 변형 측정 장치의 구성도이다.1 is a block diagram of an apparatus for measuring small strain using optical interference according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 광 간섭을 이용한 미소 변형 측정 장치는 광 간섭 광학계(100), 연속 영상 획득부(120), 차분 영상 획득부(130), 단영상 위상 추출부(140), 3차원 위상 획득부(150), 및 3차원 변형 정보 획득부(160)를 포함한다.Referring to FIG. 1, a micro distortion measuring apparatus using optical interference according to an exemplary embodiment of the present invention may include an optical interference
광 간섭 광학계(100)는 측정 대상체(106)의 표면에 광을 조사하여, 측정 대 상체의 표면에 대한 광 간섭 영상을 생성한다. 이때, 상기 광은 간섭성이 우수한 광, 예컨대 레이저 빔을 포함할 수 있다. 그리고, 광 간섭 광학계(100)는 카메라(115)를 이용하여 상기 생성된 광 간섭 영상을 전기적인 영상으로 획득한다.The optical interference
즉, 광 간섭 광학계(100)는 스위치(109)를 이용하여 광 간섭된 측정 대상체(106) 표면의 수평(In-Plane) 방향에 대한 변형 위상 정보를 담은, 광 간섭 영상을 생성하거나, 수직(Out-Of-Plane) 방향에 대한 변형 정보를 담은, 광 간섭 영상을 생성한 후에, 상기 생성된 광 간섭 영상을 카메라(115)를 이용하여 전기적인 영상으로 획득할 수 있다.That is, the optical interference
이를 보다 구체적으로 설명하면, 광 간섭 광학계(100)는 간섭성이 우수한 광인 레이저(101)에서 조사된 레이저 빔을 제1 광 분할기(102)를 사용하여 2개의 빔(제1 빔과 제2 빔)으로 분할한다. 분할된 첫 번째 빔(제1 빔)은 방향을 제어하는 미러(103, 104)와, 광을 확산 조명하기 위한 렌즈(105)를 거쳐 측정 대상체(106)의 표면에 대해 일정 각도에서 조명을 한다. 분할된 두 번째 빔(제2 빔)은 방향을 제어하는 미러(107)를 지나 제2 광 분할기(108)를 통과하면서 2개의 빔인 두 번째 빔(제2 빔)과 세 번째 빔(제3 빔)으로 분할된다.In more detail, the optical interference
제2 광 분할기(108)를 통과한 두 번째 빔(제2 빔)은 방향 제어용 미러(110, 111)와 광 확산용 렌즈(112)를 거쳐, 제1 빔의 조사 각도와는 측정 대상체(106) 표면의 수직방향에 대해 반대 각도에서 조사된다. 이에 따라, 측정 대상체(106)의 표면에는 수평(In-Plane)방향의 변형에 대한 위상 정보를 담고 있는, 광 간섭 스펙클 무늬가 생성되며, 상기 생성된 광 간섭 스펙클 무늬는 카메라(115)에 의해 획득 이 된다.The second beam (second beam) passing through the
만약, 스위치(109)를 이용하여 분할된 제2 빔을 차단하면, 제2 광분할기(108)에 의해 반사(분할)된 제3 빔은 미러(116), 렌즈(117), 미러(118), 렌즈(119)를 지나, 제3 광 분할기(113)에서 반사된 후에, 영상화 렌즈(114)에 의해 카메라(115)에 입사된다.If the second beam split by using the
광 간섭 광학계(100)는 이와 같은 과정을 거쳐 광 간섭 영상을 생성하게 된다.The optical interference
연속 영상 획득부(120)는 광 간섭 광학계(100)에 구비된 카메라(115)를 이용하여 상기 광 간섭 영상을 실시간으로 연속 획득하고, 상기 획득된 광 간섭 영상을 저장 장치(미도시)에 저장한다. 즉, 연속영상 획득부(120)는 카메라(115)에 입사되는 스펙클 광 간섭 영상을 실시간으로 획득하고, 상기 획득된 광 간섭 영상을 저장 장치에 저장한다.The continuous
차분 영상 획득부(130)는 상기 저장 장치에 저장된 광 간섭 영상으로부터 차분 영상(프린지 영상)을 획득한다. 이때, 차분 영상 획득부(130)는 상기 광 간섭 영상 중에서, 제1 시간에 생성된 제1 광 간섭 영상으로부터, 상기 제1 시간과 상이한 제2 시간에 생성된 제2 광 간섭 영상을 뺌으로써, 시간차별 차분 영상을 획득할 수 있다. 여기서, 상기 제1 시간 및 제2 시간은 사용자에 의해 지정될 수 있다.The difference
단영상 위상 추출부(140)는 상기 획득된 차분 영상으로부터 위상 정보를 추출한다. 여기서, 상기 위상 정보는 측정 대상체(106) 표면의 변형 정보를 포함할 수 있다. 또한, 상기 위상 정보는 정현파 패턴의 광 간섭 영상으로부터 획득된 정보이다. 따라서, 단영상 위상 추출부(140)는 광의 주기인 2π 주기(2π마다 다시 위상이 시작)로 반복하는 래핑(wrapping)된 위상 정보를, 상기 차분 영상으로부터 획득할 수 있다.The short
이때, 단영상 위상 추출부(140)는 상기 차분 영상을 주파수 크기 특성에 따라 분할하고, 상기 분할된 차분 영상으로부터 상기 위상 정보를 추출할 수 있다. 또한, 단영상 위상 추출부(140)는 상기 분할된 차분 영상으로부터 평균화된 위상 정보를 추출할 수도 있다. 이에 대한 자세한 설명은 도 2를 참조하여 후술하기로 한다.In this case, the short image
3차원 위상 획득부(140)는 단영상 위상 추출부(140)에 의해 추출된 래핑(wrapping)된 위상 정보로부터 펼쳐(unwrapping)진 위상 정보를 획득한다. 여기서, 상기 펼쳐진 위상 정보는 측정 대상체(106) 표면에 대한 수평(In-Plane) 혹은 수직(Out-Of-Plane) 방향으로의 변형된 정도에 대한 변화 정보를 포함할 수 있다.The 3D phase acquirer 140 obtains unwrapped phase information from the wrapped phase information extracted by the single
3차원 위상 획득부(140)는 측정 대상체(106)의 한쪽인 위쪽은 고정시키고 아래쪽을 잡아당기면서 시편 특성을 검사하는 인장시험과 같은 시험편을 통해서, 수평 방향으로의 변형된 정보(누적 적분 위상 정보)를 생성할 수 있다. 이때, 상기 생성된 누적 적분 위상 정보는 측정 대상체(106)의 아래쪽으로 갈수록 더 누적된 적분 위상 정보를 포함할 수 있다.The three-dimensional
3차원 위상 획득부(140)는 경로 독립 방식의 최소자승 위상 펼침(Least-Squares Phase Unwrapping) 방법을 이용하여 상기 위상 정보를 펼침으로써, 펼 쳐(unwrapping)진 위상 정보를 상기 3차원 위상 정보로서 획득할 수 있다.The three-dimensional
3차원 변형 정보 획득부(160)는 상기 획득된 3차원 위상 정보로부터 측정 대상체(106) 표면의 변형 정보를 획득한다. 이때, 3차원 변형 정보 획득부(160)는 3차원 위상 획득부(140)에 의해 생성된 누적 적분 위상 정보를 미분하여, 측정 대상체(106) 표면의 각 위치에서의 변형 정보(절대 변형량)를 획득할 수 있다.The 3D deformation
도 2는 도 1의 단영상 위상 추출부(140)의 구성도이다.2 is a block diagram of the single image
도 2를 참조하면, 단영상 위상 추출부(140)는 차분 영상 저장 버퍼(210), 영상 분할부(220), 다중 신호 처리 영상 생성부(230), 다중 주파수 변환부(240), 다중 공액필터 처리부(250), 다중 역주파수 변환부(260), 및 다중 래핑 위상맵 획득부(270)를 포함한다.Referring to FIG. 2, the single
차분 영상 저장 버퍼(210)는 차분 영상 획득부(도 1의 130 참조)에 의해 획득된 차분 영상을 저장한다.The difference
영상 분할부(220)는 차분 영상 저장 버퍼(210)에 저장된 차분 영상을 주파수 크기 특성에 따라 분할하여 분할 영상을 생성한다. 예를 들어, 영상 분할부(220)는 도 13에 도시된 바와 같은 차분 영상에서처럼, 영상의 좌측 부분(1310)은 저주파 특성을 가지고, 우측 부분(1320)은 고주파 특성을 가지는 경우, 상기 차분 영상을 2개의 영역, 즉 좌측 부분(1310)과 우측 부분(1320)으로 분할하여 2개의 분할 영역을 생성한다.The
또 달리, 영상 분할부(220)는 상기 차분 영상의 주기가 모두 비슷한 주기를 가지고 있는 경우, 상기 차분 영상을 세부적으로 분할하지 않고 하나의 영상으로 구분한다.In addition, when all of the difference image periods have similar periods, the
다중 신호 처리 영상 생성부(230)는 영상 분할부(220)에 의해 분할된 영상을 신호 처리하기 위한 다중신호처리용 분할 영상을 생성한다. 이때, 사용자가 상기 분할된 영상에 대한 평균화 영상을 원하지 않을 경우, 다중 신호 처리 영상 생성부(230)는 상기 분할된 영상 각각을 그대로 사용할 수 있다.The multi-signal
그러나, 사용자가 평균화된 위상 정보를 추출하기를 원할 경우, 다중 신호 처리 영상 생성부(230)는 각 분할된 영상에 대해 신호 처리를 위한 복수의 국소영역별 평균화된 영상을 생성한다.However, when the user wants to extract the averaged phase information, the multi-signal
예를 들면, 도 4는 본 발명의 실시예에 따라 분할된 영상에 대한 평균화 영상을 생성하는 과정의 일례를 도시한 예시도이다. 도 4에 도시된 바와 같이, 다중 신호 처리 영상 생성부(230)는 전체 영상(Nx * Ny 픽셀)의 한 분할 영상(Kx * Ny 픽셀)에서 j번째 줄에서 X축 방향의 변형 위상 정보를 추출하며, 이때 9줄에 대한 Y축으로의 평균화된 변형 위상을 구하는 과정을 수행한다.For example, FIG. 4 is an exemplary diagram illustrating an example of a process of generating an averaged image of a divided image according to an exemplary embodiment of the present invention. As shown in FIG. 4, the multi-signal
구체적으로, 전체 영상(Nx * Ny 픽셀) 배열 크기에서 분할된 영상의 크기는 Kx * Ny 픽셀이다. 만약, 사용자가 j번째 줄에서의 X축 방향으로의 변형 위상을 구하고자 하며, 이때 주변 9줄의 평균 변화 위상을 추출하고 싶은 경우, 다중 신호 처리 영상 생성부(230)는 j-4번째 줄 데이터에서부터 j+4번째 줄 데이터 까지를 하나의 다중신호처리용 분할 영상(Kx * Ky 픽셀)으로 생성한다. 그리고, 다중 신호 처리 영상 생성부(230)는 상기 생성된 분할 영상(Kx * Ky 픽셀)에 대해 신호 처리를 수행한 후, Y축 방향으로 평균화된 X축 방향으로의 위상을 추출하고, 이어서 상 기 추출된 평균 위상을 j번째 줄에서의 위상 정보로 이용한다.Specifically, the size of the image divided from the entire image (Nx * Ny pixel) array size is Kx * Ny pixels. If the user wants to obtain the deformation phase in the X-axis direction in the j-th row, and wants to extract the average change phase of the surrounding 9-rows, the multi-signal processing
다중 주파수 변환부(240)는 다중 신호 처리 영상 생성부(230)에 의해 생성된 분할 영상(평균화 영상)을 주파수 영역으로 변환한다.The
다중 공액필터 처리부(250)는 상기 주파수 영역으로 변환된 분할 영상에 대해, 공액필터를 이용하여 소정 주파수 영역(사용자가 원하는 주파수 영역)의 데이터를 선택한다. 즉, 다중 공액필터 처리부(250)는 변환된 상기 주파수 영역의 분할 영상 중에서, 공액필터에 의해 지정되는 특정 주파수 영역의 분할 영상을 선택할 수 있다. 이에 대한 자세한 설명은 도 3을 참조하여 후술하기로 한다.The
다중 역주파수 변환부(260)는 상기 선택된 주파수 영역의 데이터(분할 영상)를 시간 영역으로 변환한다.The multiple
다중 래핑 위상랩 획득부(270)는 상기 시간 영역으로 변환된 데이터(분할 영상)로부터 래핑 위상맵을 위상 정보로서 획득한다.The multi-wrapping phase
도 3은 도 2의 다중 공액필터 처리부(250)의 구성도이다.3 is a block diagram of the
도 3을 참조하면, 다중 공액필터 처리부(250)는 공액필터에 의해 지정되는 공액(conjugate) 관계를 갖는 두 주파수 영역 중에서 어느 한쪽 신호를 선택한 후에 사용자가 추출을 원하는 대역의 주파수 크기 성분을 갖는 신호의 분할 영상을 선택하며, 다중 필터 선택부(310), 다중 공액필터 생성부(320), 및 다중 공액필터 적용부(330)를 포함한다.Referring to FIG. 3, the
다중 필터 선택부(310)는 주파수 영역에서의 각 다중 신호처리용 분할 영상에 적용할 필터의 종류를 선택한다. 여기서, 상기 필터는 저주파 통과 필터, 대역 통과 필터, 고주파 통과 필터 등이 될 수 있으며, 일반적으로 위상 정보는 저주파 성분을 많이 포함하고 있으므로 저주파 영역의 대역통과 필터가 많이 사용된다.The
다중 공액필터 생성부(320)는 사용자에 의해 선정된 크기의 주파수 성분을 포함할 수 있는 공액 관계를 갖는 두 주파수 영역 중에서 어느 한쪽만을 갖는 공액필터를 생성한다. 즉, 다중 공액필터 생성부(320)는 사용자가 원하는 X축과 Y축 방향에서 원하는 크기만큼의 주파수 성분을 포함하는 공액관계를 갖는 두 주파수 영역 중에서, 어느 한쪽만을 선택하여 공액필터를 생성할 수 있다. 여기서, 공액필터 버퍼의 전체 크기는 각 분할 영상의 주파수 영역에서의 크기와 동일할 수 있다. 또한, 공액필터는 직류 성분(DC)이 제거된 F(wx,wy) 혹은 F*(wx,wy) 중에서 어느 한쪽만을 선택할 수 있게 1로 채우고 나머지 부분은 버릴 수 있게 전부 0으로 채워 넣는다(수학식 2 참조). 여기서, 1로 선택된 영역의 필터 영역은 프린지 영상에서 사용자가 추출을 원하는 주파수의 크기와 방향을 포함하는 영역이다.The
다중 공액필터 적용부(330)는 상기 생성된 공액필터와 상기 주파수 영역으로 변환된 다중신호처리용 분할 영상을 서로 곱하여 공액 필터 부분에 의해 선택된 데이터를 선택한다.The multi-conjugated
이하에서는 본 발명의 실시예에 따라 단영상 위상 추출부의 신호 처리 과정을 수학식과 함께 자세히 살펴보기로 한다.Hereinafter, the signal processing of the short image phase extracting unit according to an embodiment of the present invention will be described in detail with an equation.
시간영역에서의 각 다중 신호처리용 분할 영상 f(x,y)는 다음의 수학식 1과 같이 표현될 수 있다.Each divided image f (x, y) for processing multiple signals in the time domain may be expressed by Equation 1 below.
여기서, d는 영상의 DC 성분이고, b는 (x, y) 위치별 밝기 강도이며, Φ는 측정하고자 하는 위상 성분이다.Here, d is a DC component of the image, b is a brightness intensity for each (x, y) position, Φ is a phase component to be measured.
도 2의 다중 주파수 변환부(240)는 상기 수학식 1과 같이 표현되는 시간 영역에서의 각 다중신호처리용 분할 영상을, 하기의 수학식 2와 같은 주파수 영역에서의 분할 영상으로 각각 변환한다.The
여기서, D는 주파수 영역에서의 DC 계수이고, F는 f에 대한 주파수 영역 표현이며, B는 b에 대한 주파수 영역 표현이며, *는 복소공액을 나타낸다.Where D is the DC coefficient in the frequency domain, F is the frequency domain representation for f, B is the frequency domain representation for b, and * represents the complex conjugate.
도 3의 다중 공액필터 생성부(320)는 상기 수학식 2에서 DC가 없는 B(Wx,Wy) 혹은 B*(Wx,Wy) 중에서 어느 한쪽만을 선택한 후에, 사용자가 원하는 X축과 Y 축 방향에서 원하는 크기만큼의 주파수 성분을 포함하는 크기의 공액필터 C(Wx,Wy)를 생성한다. 이때, 주파수 영역에서 분할 영상 버퍼의 크기와 필터 버퍼의 크기는 같다.The
도 3의 다중 공액필터 적용부(330)는 다중 공액필터 생성기(320)에 의해 생성된 필터와, 주파수 영역으로 변환된 다중 분할 영상을 서로 곱하여, 공액 필터에 의해 선택된 부분의 데이터를 선택하는 기능을 수행한다.The multi-conjugated
예를 들어, 전체 영상(Nx * Ny 픽셀)에서 추출하고자 하는 X축 방향의 변형 위상 성분 중 제일 큰 주파수를 갖는 신호의 주기가 약 z 픽셀이라고 가정을 하면, 필터창의 크기는 (Nx/z) * ε이다. 여기서, ε는 좀 더 세밀한 정보를 얻기 위하여 조금 더 큰 고주파 성분도 추출하기 위해 설정하는 1.0보다 큰 실수값이다.For example, assuming that the period of the signal having the largest frequency among the modified phase components in the X-axis direction to be extracted from the entire image (Nx * Ny pixels) is about z pixels, the size of the filter window is (Nx / z). * ε. Here, epsilon is a real value larger than 1.0, which is set to extract a larger frequency component in order to obtain more detailed information.
도 2의 다중 역주파수 변환부(260)는 주파수 영역에서 다중 공액필터 적용부(330)에 의해 분할된 주파수 영역의 데이터 영상에, 다중 공액창 필터를 곱하여, 공액필터가 적용된 주파수 영역에서의 다중신호처리용 분할 영상을 획득하고, 상기 획득된 다중신호처리용 분할 영상(공액필터 적용)을 시간 영역으로 변환시켜 다음의 수학식 3과 같은 신호를 얻는다.The multiple
다중 래핑 위상맵 획득부(270)는 시간 영역으로 변환된 상기의 수학식 3과 같은 각 다중신호처리용 분할 영상에, 다음과 같은 수학식 4를 적용하여 래핑 위상맵을 위상 정보(영상)로서 획득한다.The multi-wrapping phase
상기 위상 정보로서 획득된 래핑 위상맵은 위상이 2π를 넘어서면 다시 0에서 출발하는 2π 단위로 끊어진 데이터이다. 이는 일정한 정현 패턴을 가지는 광 의 간섭을 이용한 간섭계로 얻어지는 위상 정보의 고유 특성이다. 그러므로, 사용자는 2π 단위로 끊어진 위상 정보를 서로 이어 붙여서 하나의 완전한 3차원 위상 정보를 구성할 수 있다.The wrapping phase map obtained as the phase information is data broken in units of 2π starting from 0 again when the phase exceeds 2π. This is an inherent characteristic of phase information obtained by an interferometer using interference of light having a constant sine pattern. Therefore, the user can compose one complete three-dimensional phase information by joining the phase information broken by 2 [pi].
이에 따라, 도 1의 3차원 위상 획득부(150)는 도 1의 단영상 위상 추출부(140)에서 얻은 래핑(wrapping)된 위상 정보로부터 펼쳐(unwrapping)진 위상 정보를 획득할 수 있다. 이때, 3차원 위상 획득부(150)는 기존의 많은 연구에서 이미 구현된 경로 독립 방식의 최소자승 위상 펼침(Least-Squares Phase Unwrapping) 방법을 이용하여, 상기 래핑된 위상 정보에 대해 위상 펼침(Phase Unwrapping)을 수행할 수 있다.Accordingly, the
3차원 위상 획득부(150)에서 얻어지는 3차원 위상 정보는 경우에 따라서는 위상이 누적하여 더해진 누적 3차원 변형 정보일 수 있다. 예를 들어, 인장시험기에서 수평(In-Plane) 방향으로 변형되는 인장시험편의 변형은, 위상이 누적하여 더해진 누적 변형 위상 데이터이다.The three-dimensional phase information obtained by the three-dimensional
도 1의 3차원 변형 정보 획득부(160)는 3차원 위상 획득부(150)에 의해 획득된 3차원 위상 정보(위상이 누적하여 더해진 위상)에 대하여 미분을 취함으로써, 측정대상체 각 표면에서의 변형량을 얻을 수 있다.The three-dimensional deformation
도 5는 본 발명의 실시예에 따라 인장시험편 시편의 수평(In-Plane) 방향으로 변형된 변형량을 측정한 차분 영상인 프린지 영상의 일례를 도시한 도면이다. 그리고, 도 6 내지 도 8은 도 5의 영상에 대하여 Y축으로 90픽셀 평균화된 X축 방향으로의 변형 위상을 측정한 변화량의 일례를 도시한 도면이다.FIG. 5 is a diagram illustrating an example of a fringe image, which is a differential image of measuring a deformation amount in a horizontal (in-plane) direction of a tensile test specimen according to an exemplary embodiment of the present invention. 6 to 8 are diagrams showing an example of a variation amount measured in the X-axis direction averaged 90 pixels on the Y-axis with respect to the image of FIG. 5.
여기서, 도 5는 도 1의 차분 영상 획득부(130)에 의해 획득된 프린지 영상이고, X * Y 픽셀 크기는 640 * 90 픽셀이다. 도 6은 평균화된 X축 방향으로의 변형 위상맵이고, 도 7은 도 6에 대해 경로 독립 방식의 최소자승 위상 펼침 방법으로 펼친 3차원 위상 정보를 보여준다. 도 7에 보이는 바와 같이, 인장시험편의 수평(In-Plane) 방향으로의 변형은 누적하여 더해진 누적 위상 정보이다. 도 8은 도 7에 대해 21*21창을 씌어서 차분함으로써 얻은 인장시험편에서 각 위치에서의 변형량을 보여준다. 여기서, 도 6의 영상을 얻기 위하여 도 5에 대한 주파수 영역의 공액필터창에서는, X * Y 방향의 필터창을 55*1창을 씌워서 X축 방향으로의 위상 정보를 추출하였다.5 is a fringe image obtained by the differential
도 6 내지 도 8의 실험결과에서 볼 수 있듯이, 인장시험편 같이 특정 방향으로의 변형량이 대부분인 경우, 전체의 평균 변형량을 측정하는 방식은 신호 대 잡음비가 개선된 위상 변형 정보를 제공함을 알 수 있다. 그러나, 이 경우에 각 픽셀에서의 세부 변형량 정보는 제공하지 못할 수 있다.As can be seen from the experimental results of FIGS. 6 to 8, when the deformation amount in a specific direction such as the tensile test piece is most, it can be seen that the method of measuring the average deformation amount of the whole provides phase distortion information with improved signal-to-noise ratio. In this case, however, detailed deformation amount information in each pixel may not be provided.
도 9 내지 도 11은 도 5에 대하여 공액필터 창 X * Y픽셀에서 55 * 20창을 씌워서 추출한 변형 위상 변화량의 일례를 도시한 도면이다.9 to 11 are diagrams showing an example of the deformation phase change amount extracted by covering 55 * 20 windows from the conjugate filter window X * Y pixels with respect to FIG.
도 9는 X * Y축 2차원 방향으로의 변형 위상맵이고, 도 10은 도 9에 대해 경로 독립 방식의 최소자승 위상 펼침 방법으로 펼친 3차원 누적 위상 정보를 보여주며, 도 11은 도 10에 대해 21*21창을 씌어서 차분함으로써 얻은 인장시험편 각 위치에서의 3차원 변형량을 보여준다.FIG. 9 is a modified phase map in the X-Y-axis two-dimensional direction, FIG. 10 shows 3-dimensional cumulative phase information unfolded by the least-squares phase unfolding method of the path-independent method with respect to FIG. 9, and FIG. 11 is shown in FIG. 10. Show the three-dimensional deformation at each position of the tensile test specimen obtained by subtracting 21 * 21 window.
도 9 내지 도 11의 실험 결과에서 볼 수 있듯이, 단순한 X * Y 창 크기의 공액 필터창은 전체적인 변형량 정보는 제공하지만 국소적으로 세밀한 분해능은 떨어질 수 있다. As can be seen from the experimental results of FIGS. 9 to 11, the conjugate filter window having a simple X * Y window size provides overall deformation information but may have poor local resolution.
도 12는 도 5에 대하여 Y축으로 9픽셀의 평균값인 9줄의 평균 X축 방향으로의 변형량을 측정한 시험편 각 위치에서의 변형량 영상의 일례를 도시한 도면이다.FIG. 12 is a diagram showing an example of a deformation amount image at each position of a test piece in which the deformation amount in the average X axis direction of 9 lines, which is an average value of 9 pixels on the Y axis, is measured with respect to FIG. 5.
도 12의 시험 결과에서 볼 수 있듯이, 주위 픽셀의 평균 변형량에 대한 위상 추출 방식은 기존의 방식에 비해 개선된 변형량을 제공함을 알 수 있다.As can be seen from the test results of FIG. 12, it can be seen that the phase extraction method for the average amount of deformation of surrounding pixels provides an improved amount of deformation compared to the conventional method.
도 13은 본 발명의 실시예에 따라 항복 영역을 넘어선 인장시험편에서 측정된 차분 영상의 일례를 도시한 도면이고, 도 14는 본 발명의 실시예에 따라 영상의 다중 분할과 다중 신호처리를 통하여 획득한 변형 위상 영상의 일례를 도시한 도면이다.FIG. 13 is a view showing an example of a differential image measured in a tensile test piece beyond a yield region according to an embodiment of the present invention, and FIG. 14 is obtained through multiple segmentation and multiple signal processing of an image according to an embodiment of the present invention. It is a figure which shows an example of one modified phase image.
도 13의 제2 영역(1320)인 우측 영상은 위상 변화량이 너무 커서 시각적으로도 관찰이 어려움을 알 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시예에서는, 도 13의 영상을 저주파 영역인 제1 영역(1310)과 고주파 영역인 제2 영역(1320)을 서로 분할하고, 분할된 각 영역(1310, 1320)에 대해 다중 신호처리를 이용하여 신호처리를 수행하며, 상기 신호처리를 통해 추출된 변형 위상 정보를 서로 결합하여 도 14와 같은 변형 위상 정보를 획득할 수 있다.The right image, which is the
도 14에서는 X축 방향으로 100줄의 평균 변형 위상 정보를 추출하였다. 도 14의 결과에서 볼 수 있듯이, 본 발명의 실시예에 따른 다중 영상 분할 및 다중 신호처리 방식은 저주파 성분과 고주파 성분의 위상 정보를 효과적으로 추출할 수 있음을 알 수 있다.In FIG. 14, 100 lines of average strain phase information were extracted in the X-axis direction. As can be seen from the results of FIG. 14, it can be seen that the multiple image segmentation and multiple signal processing schemes according to an embodiment of the present invention can effectively extract phase information of a low frequency component and a high frequency component.
도 15는 본 발명의 실시예에 따른 광 간섭을 이용한 미소 변형 측정 방법을 설명하기 위해 도시한 흐름도이다. 여기서, 상기 광 간섭을 이용한 미소 변형 측정 방법은 도 1의 광 간섭을 이용한 미소 변형 측정 장치(이하, '미소 변형 측정 장치'라 한다)에 의해 구현될 수 있다.15 is a flowchart illustrating a method for measuring small strain using optical interference according to an exemplary embodiment of the present invention. Here, the micro strain measurement method using the optical interference may be implemented by a micro strain measurement apparatus (hereinafter, referred to as a micro strain measurement apparatus) using the optical interference of FIG. 1.
도 15를 참조하면, 단계(S1510)에서 상기 미소 변형 측정 장치는 측정 대상체의 표면에 광을 조사하여 광 간섭 영상을 생성한다.Referring to FIG. 15, in operation S1510, the micro deformation measurement apparatus generates a light interference image by irradiating light onto a surface of a measurement object.
다음으로, 단계(S1520)에서 상기 미소 변형 측정 장치는 카메라를 이용하여 상기 광 간섭 영상을 실시간으로 연속 획득하고, 상기 획득된 광 간섭 영상을 저장 장치에 저장한다.Next, in operation S1520, the microscopic distortion measurement apparatus continuously acquires the optical interference image in real time using a camera, and stores the obtained optical interference image in a storage device.
다음으로, 단계(S1530)에서 상기 미소 변형 측정 장치는 상기 저장 장치에 저장된 광 간섭 영상으로부터 차분 영상을 획득한다. 이때, 상기 미소 변형 측정 장치는 상기 광 간섭 영상 중에서, 선정된 제1 시간을 기준으로 선정된 제2 시간 차이에 해당하는 제1 광 간섭 영상 및 제2 광 간섭 영상을 검출하고, 검출된 상기 제1 광 간섭 영상에서 상기 제2 광 간섭 영상을 뺌으로써, 시간차별 차분 영상을 획득할 수 있다. 여기서, 상기 제1 및 제2 시간은 사용자에 의해 지정될 수 있다.Next, in operation S1530, the micro distortion measurement apparatus obtains a difference image from the optical interference image stored in the storage device. In this case, the micro deformation measuring apparatus detects the first optical interference image and the second optical interference image corresponding to the second time difference selected based on the selected first time from the optical interference image, and detects the first optical interference image. By subtracting the second optical interference image from the first optical interference image, a time difference image may be obtained. Here, the first and second time may be specified by the user.
다음으로, 단계(S1540)에서 상기 미소 변형 측정 장치는 상기 획득된 차분 영상으로부터 위상 정보를 추출한다. 여기서, 상기 위상 정보는 측정 대상체 표면의 변형 정보를 포함할 수 있다. 또한, 상기 위상 정보는 정현파 패턴의 광 간섭 영상으로부터 획득된 정보이다. 따라서, 상기 미소 변형 측정 장치는 광의 주기인 2π 주기(2π마다 다시 위상이 시작)로 반복하는 래핑(wrapping)된 위상 정보를, 상기 차분 영상으로부터 획득할 수 있다.Next, in operation S1540, the micro distortion measurement apparatus extracts phase information from the obtained difference image. Here, the phase information may include deformation information of the surface of the measurement object. In addition, the phase information is information obtained from an optical interference image of a sine wave pattern. Accordingly, the microscopic strain measurement apparatus may obtain, from the difference image, wrapped phase information that repeats at a period of 2π (the phase starts again every 2π), which is a period of light.
이때, 상기 미소 변형 측정 장치는 상기 차분 영상을 주파수 크기 특성에 따라 분할하고, 상기 분할된 차분 영상으로부터 상기 위상 정보를 추출할 수 있다. 또한, 상기 미소 변형 측정 장치는 상기 분할된 차분 영상으로부터 평균화된 위상 정보를 추출할 수도 있다. 이하에서는 이에 대한 설명을 보다 구체적으로 하기로 한다.In this case, the micro distortion measurement apparatus may segment the difference image according to a frequency magnitude characteristic, and extract the phase information from the divided difference image. In addition, the micro distortion measurement apparatus may extract the averaged phase information from the divided difference image. Hereinafter, a description thereof will be made in detail.
먼저, 상기 미소 변형 측정 장치는 상기 획득된 차분 영상을 차분 영상 저장 버퍼에 저장하고, 상기 저장된 차분 영상을 주파수 크기 특성에 따라 분할한다. 참고로, 상기 미소 변형 측정 장치는 상기 차분 영상의 주기가 모두 비슷한 주기를 가지고 있는 경우, 상기 차분 영상을 세부적으로 분할하지 않고 하나의 영상으로 구분한다.First, the micro distortion measurement apparatus stores the obtained difference image in a difference image storage buffer, and divides the stored difference image according to frequency magnitude characteristics. For reference, when the periods of the difference images all have similar periods, the micro distortion measurement apparatus divides the difference image into one image without dividing the difference image in detail.
이어서, 상기 미소 변형 측정 장치는 상기 분할된 영상을 신호 처리하기 위한 다중신호처리용 분할 영상을 생성하고, 상기 생성된 분할 영상을 주파수 영역으로 변환한다.Subsequently, the micro distortion measurement apparatus generates a split image for multi-signal processing for signal processing the split image, and converts the generated split image into a frequency domain.
이어서, 상기 미소 변형 측정 장치는 상기 주파수 영역으로 변환된 영상에 대해, 공액필터를 이용하여 소정 주파수 영역의 데이터를 선택한다. 즉, 상기 미소 변형 측정 장치는 선정된 크기(사용자에 의해 지정)의 주파수 성분을 포함할 수 있는 두 공액 관계의 주파수 영역중에서 어느 한쪽만을 선택하는 공액필터를 생성하고, 상기 생성된 공액필터와 상기 주파수 영역으로 변환된 다중신호처리용 분할 영상을 서로 곱하여 공액 필터에 의해 선택되는 부분의 데이터를 선택할 수 있다.Subsequently, the micro distortion measuring apparatus selects data of a predetermined frequency domain using a conjugated filter on the image converted into the frequency domain. That is, the micro strain measuring device generates a conjugate filter that selects only one of two conjugated frequency domains that may include frequency components of a predetermined size (specified by a user), and generates the conjugated filter and the The divided images for multi-signal processing transformed into the frequency domain may be multiplied with each other to select data of a portion selected by the conjugate filter.
이어서, 상기 미소 변형 측정 장치는 상기 선택된 주파수 영역의 데이터(공액 한쪽 부분의 데이터)를 시간 영역으로 변환하고, 상기 시간 영역으로 변환된 데이터로부터 래핑 위상맵을 위상 정보로서 획득한다.Subsequently, the micro strain measurement apparatus converts the data of the selected frequency domain (data of one part of the conjugate) into a time domain, and obtains a wrapping phase map as phase information from the data converted into the time domain.
다음으로, 단계(S1550)에서 상기 미소 변형 측정 장치는 상기 추출된 위상 정보로부터 3차원 위상 정보를 획득한다. 이때, 상기 미소 변형 측정 장치는 경로 독립 방식의 최소자승 위상 펼침(Least-Squares Phase Unwrapping) 방법을 이용하여 상기 위상 정보를 펼침으로써, 펼쳐(unwrapping)진 위상 정보를 상기 3차원 위상 정보로서 획득할 수 있다. 상기 획득된 3차원 위상 정보는 그 특성상 누적 적분된 3차원 위상정보도 많이 포함할 수 있다. 예를 들어, 인장시험편의 수평(In-Plane) 방향의 변형 위상은 그 특성상 누적 적분된 3차원 위상 정보일 수 있다.Next, in operation S1550, the microscopic strain measurement apparatus obtains 3D phase information from the extracted phase information. In this case, the micro-strain measurement device can obtain the unwrapping phase information as the three-dimensional phase information by unfolding the phase information using a least-square phase unwrapping method using a path independent method. Can be. The obtained 3D phase information may also include a lot of accumulated 3D phase information due to its characteristics. For example, the strain phase in the horizontal direction of the tensile test piece may be cumulatively integrated three-dimensional phase information due to its characteristics.
다음으로, 단계(S1560)에서 상기 미소 변형 측정 장치는 상기 획득된 3차원 위상 정보로부터 상기 측정 대상체 표면의 국소영역별 변형 정보를 획득한다. 이때, 상기 미소 변형 측정 장치는 상기 생성된 누적 적분된 3차원 위상 정보를 미분하여 상기 측정 대상체 표면의 국소 영역별 변형 정보를 획득할 수 있다.Next, in operation S1560, the micro deformation measurement apparatus obtains deformation information for each local region of the surface of the measurement object from the obtained 3D phase information. In this case, the micro deformation measuring apparatus may acquire the deformation information for each local area of the surface of the measurement object by differentiating the generated accumulated integrated 3D phase information.
본 발명의 실시예들은 다양한 컴퓨터로 구현되는 동작을 수행하기 위한 프로그램 명령을 포함하는 컴퓨터 판독 가능 매체를 포함한다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 로컬 데이터 파일, 로컬 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체는 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체, CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체, 플롭티컬 디스크와 같은 자기-광 매체, 및 롬, 램, 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다.Embodiments of the present invention include computer readable media including program instructions for performing various computer implemented operations. The computer readable medium may include program instructions, local data files, local data structures, or the like, alone or in combination. The media may be those specially designed and constructed for the purposes of the present invention, or they may be of the kind well-known and available to those having skill in the computer software arts. Examples of computer-readable recording media include magnetic media such as hard disks, floppy disks, and magnetic tape, optical recording media such as CD-ROMs, DVDs, magnetic-optical media such as floppy disks, and ROM, RAM, flash memory, and the like. Hardware devices specifically configured to store and execute the same program instructions are included. Examples of program instructions include not only machine code generated by a compiler, but also high-level language code that can be executed by a computer using an interpreter or the like.
지금까지 본 발명에 따른 구체적인 실시예에 관하여 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서는 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 특허 청구의 범위뿐 아니라 이 특허 청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.While specific embodiments of the present invention have been described so far, various modifications are possible without departing from the scope of the present invention. Therefore, the scope of the present invention should not be limited to the described embodiments, but should be determined not only by the claims below, but also by the equivalents of the claims.
이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 이는 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명 사상은 아래에 기재된 특허청구범위에 의해서만 파악되어야 하고, 이의 균등 또는 등가적 변형 모두는 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.As described above, the present invention has been described by way of limited embodiments and drawings, but the present invention is not limited to the above-described embodiments, which can be variously modified and modified by those skilled in the art to which the present invention pertains. Modifications are possible. Accordingly, the spirit of the present invention should be understood only by the claims set forth below, and all equivalent or equivalent modifications thereof will belong to the scope of the present invention.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 광 간섭을 이용한 미소 변형 측정 장치의 구성도이다.1 is a block diagram of an apparatus for measuring small strain using optical interference according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 2는 도 1의 단영상 위상 추출부의 구성도이다.FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration of the single image phase extractor of FIG. 1.
도 3은 도 2의 다중 공액필터 처리부의 구성도이다.3 is a block diagram of a multi-conjugated filter processor of FIG. 2.
도 4는 본 발명의 실시예에 따라 분할된 영상에 대한 평균화 영상을 생성하는 과정의 일례를 도시한 예시도이다.4 is an exemplary diagram illustrating an example of a process of generating an averaged image of a divided image according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 5는 본 발명의 실시예에 따라 인장시험편 시편의 수평(In-Plane) 방향으로 변형된 변형량을 측정한 차분 영상인 프린지 영상의 일례를 도시한 도면이다.FIG. 5 is a diagram illustrating an example of a fringe image, which is a differential image of measuring a deformation amount in a horizontal (in-plane) direction of a tensile test specimen according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 6 내지 도 8은 도 5의 영상에 대하여 Y축으로 90픽셀 평균화된 X축 방향으로의 변형 위상을 측정한 변화량의 일례를 도시한 도면이다.6 to 8 are diagrams showing an example of a variation amount measured in the X-axis direction averaged 90 pixels on the Y-axis with respect to the image of FIG. 5.
도 9 내지 도 11은 도 5에 대하여 공액필터 창 X * Y픽셀에서 55 * 20창을 씌워서 추출한 변형 위상 변화량의 일례를 도시한 도면이다.9 to 11 are diagrams showing an example of the deformation phase change amount extracted by covering 55 * 20 windows from the conjugate filter window X * Y pixels with respect to FIG.
도 12는 도 5에 대하여 Y축으로 9픽셀의 평균값인 9줄의 평균 X축 방향으로의 변형량을 측정한 시험편 각 위치에서의 변형량 영상의 일례를 도시한 도면이다.FIG. 12 is a diagram showing an example of a deformation amount image at each position of a test piece in which the deformation amount in the average X axis direction of 9 lines, which is an average value of 9 pixels on the Y axis, is measured with respect to FIG. 5.
도 13은 본 발명의 실시예에 따라 항복 영역을 넘어선 인장시험편에서 측정된 차분 프린지 영상의 일례를 도시한 도면이다.13 is a view showing an example of the differential fringe image measured in the tensile test piece beyond the yield region according to an embodiment of the present invention.
도 14는 본 발명의 실시예에 따라 영상의 다중 분할과 다중 신호처리를 통하여 획득한 변형 위상 영상의 일례를 도시한 도면이다.14 is a diagram illustrating an example of a modified phase image obtained through multiple division and multiple signal processing of an image according to an embodiment of the present invention.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for main parts of the drawings>
100: 광 간섭 광학계 120: 연속 영상 획득부100: optical interference optical system 120: continuous image acquisition unit
130: 차분 영상 획득부 140: 단영상 위상 추출부130: difference image acquisition unit 140: short image phase extraction unit
150: 3차원 위상 획득부 160: 3차원 변형 정보 획득부150: three-dimensional phase acquisition unit 160: three-dimensional deformation information acquisition unit
210: 차분 영상 저장 버퍼 220: 영상 분할부210: differential image storage buffer 220: image divider
230: 다중 신호 처리 영상 생성부 240: 다중 주파수 변환부230: Multiple signal processing image generator 240: Multiple frequency converter
250: 다중 공액필터 처리부 260: 다중 역주파수 변환부250: a multi-conjugated filter processor 260: a multi inverse frequency converter
270: 다중 래핑 위상맵 획득부 310: 다중 필터 선택부270: multiple wrapping phase map acquisition unit 310: multiple filter selection unit
320: 다중 공액필터 생성부 330: 다중 공액필터 적용부320: multi-conjugated filter generating unit 330: multi-conjugated filter applying unit
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