JPS62282204A

JPS62282204A - スペツクル写真解析装置

Info

Publication number: JPS62282204A
Application number: JP12472286A
Authority: JP
Inventors: Takashi Kawakami; 隆川上
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1986-05-31
Filing date: 1986-05-31
Publication date: 1987-12-08
Anticipated expiration: 2009-04-20
Also published as: JPH0629702B2

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】３、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ずろ。

［発明の技術的背景およびその問題点コ従来のスペック
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躍像素子で画像している。

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画像素
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、または高速フーリエ変換を使用して測
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■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
縞の躍像に一次元の歴象素子を使用し、縞間隔を求める
ために平均化法または高速フーリエ法を使用し、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１１を受は易く、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
エ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、高速フーリエ法はノイズの影響を受は易くて
請度が悪く、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エ法等
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回付であり、
高精度な測定ができないという問題もある。

Ｅ発明の目的］この発明は、上記に鑑みてなされたｂ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。

Ｕ発明の概要ｊ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迅
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ｈ１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
る干渉縞角麻測定手段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噴間隔測定手段
９とを有することを要旨とＪる。

［発明の実施例］以下、図面を用いてこの発明の詳細な説明する。

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啼ア光は光偏向器２３Ｊ５よびコリ
メータレンズ２５を介して乾板２７の任、αの面上に集
光される。この乾板２７がら一定距離Ｈ１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２つにはレープ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がら乾板２
７と反対側に所定距離の位置に配設されている例えばＴ
Ｖカメラ等からなる二次元鴎（像装置３１によって画像
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、該絵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ｆ
Ｑｆｆｉ、ターなりら変位の絶対量として演算装置３５
がら出力される。

次に、作用を第３図のフローヂャートを参照して説明す
る。

まず、変位を測定したい部位、すなわち変位計１創部位
にレーザ光が照ＯＪするように光偏向器２３を設定しく
ステップ１１０）、それから光学系の定数を演算装置３
５に入力する（ステップ１２０）。この定数は後で物理
量の変換を（テ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
２つとの間の距離しおよび縞踊影倍率〜１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ｉｔ　［）ｌは次式によ
り変換して求められる。

＋　［）ｌ　＝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２つに干渉縞を再生ずる（ステップ１３０
）。この干渉縞を二次元搬像装置３１で搬像し、画像メ
モリ３３に記憶する（ステップ１４０）ａ通ｍ、測定部
位は複数となるので二次元＠像装置３１でｆｆ１ｆＥ＋
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３３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項乃
度および縞間隔が測定され（ステップ１５０．１６０＞
それから物理ωの変換を行ない、変位の方向および大き
ざ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
施される項乃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。

Ｑ’ｌＪＪに、第４図のフローチャートに従い、かつ第
６図を参照して項乃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ｌ１
ｌ−Ｊ：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賄をへ１
綿する（ステップ２２０．２３０）。

そして、分散値を求めた（す、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
画像に対しで前記処理と同様に濃度投影情報を求め、更
に差分Ｊ３よび分散１直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”　になるまで繰り返ず。

そして、以上の繰返し１１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が項乃度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、すなわら項乃度を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で示ずよ
うにＹ１軸に平行になる。この平行になった時、濃度１
Ω影情報の撮幅は最大となり、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
項乃度となるのである。第６図（ｂ）は各回転角度０に
対ずろ分散（直Ｖ（θ）を示ずグラフであるが、項乃度
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、項乃度を求めるのに濃度（グ彰の
差分および分散（１α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、Ｏｏから１
８０°までの各角度における濃度ＩＱ影を求め、この各
角度における濃度ＩＱ影のうら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項乃１哀αとなるので
ある。

次に、第５図のフローチャー１〜に従って縞間隔の測定
動作を詳細に説明する。

まず、第４図で説明したように項乃度の測定処理で求め
た項乃度たけ縞画像を回転し、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・１９で示ず濃度投影を
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
、ずなわちビ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、囮象した二次
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、′ＪＨ度投影情報が有する積分子「用により画商
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恕条ｒトに対しても
安定した結果が１９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、稿本数に影響され
ず、精度の高い測定が可能である。

【図面の簡単な説明】

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特に１出願人　　　　日産自動車株式会社代理人　弁理
士　　三　好　保　男第１図第３図第２図

Claims

【特許請求の範囲】

（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。
（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。
（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。
（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。
（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。