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画像処理方法、画像処理装置および画像処理プログラム

国内特許コード P07P005083
整理番号 TOYAMA-PG06E02JP
掲載日 2008年1月11日
出願番号 特願2006-167873
公開番号 特開2007-333647
登録番号 特許第4815597号
出願日 平成18年6月16日(2006.6.16)
公開日 平成19年12月27日(2007.12.27)
登録日 平成23年9月9日(2011.9.9)
発明者
  • 田代 発造
出願人
  • 国立大学法人富山大学
発明の名称 画像処理方法、画像処理装置および画像処理プログラム
発明の概要

【課題】画像相関法による変位、変形、歪みを測定する画像処理方法、画像処理装置および画像処理プログラムの提供。
【解決手段】対象物Tの変化前後の画像データ取得過程と微小領域4の大きさと解析点3の移動量解析範囲5回転角解析範囲6および歪み解析範囲7の数値データのパラメータ取得過程と微小領域4をアフィン変換によりマスク8を生成する回転処理過程と各マスク8を走査しながら変化後画像データ2との相関値を計算する第一相関値算出過程と、最大相関値となる位置および角度を検出する位置角度検出過程と、最大相関値を示すマスク8をアフィン変換により伸縮させた二次マスク9を生成する伸縮処理過程と各二次マスク9と変化後画像データ2との第二相関値算出過程と最大相関値となる伸縮率を検出する伸縮率検出過程と最大相関値を与える位置、角度および伸縮率から解析点の移動量、回転角および歪みを決定する状態決定過程からなる画像処理方法。
【選択図】図4

従来技術、競合技術の概要


従来、物体の変位・変形を画像処理によって求める方法として、画像相関法が用いられている。画像相関法は、変化前と変化後の二枚の画像を用い、一方の画像データ上で他方の画像データの部分領域(基準画像)を走査させながら相関値を計算し、最大相関値が得られる点に基準画像が存在するとみなすものであり、二次元画像の変位量測定では、基準画像を二次元方向に走査させることで二次元の変位量を導き出すことができる。このような画像による測定は、接触式による測定が不可能な測定対象や、測定範囲や測定点の数が多いときに有効である。
ところで、一般に画像相関法による測定では、測定対象が並進運動する場合を前提に解析が行われていた(例えば、特許文献1)。そのため、測定対象が大きく変形し、回転やせん断変形、伸縮等の変形を伴っている場合には解析を行うことが困難であった。

【特許文献1】特開平8-166208号公報



そこで発明者らは、画像相関法において基準画像を幾何学変換により回転させる手法を提案している(非特許文献1)。この手法は、基準画像をある角度ずつ回転させその都度走査させることを繰り返すもので、従来の並進運動のみを考慮する手法では対象が10度程度回転すると解析不能になっていたところ、この手法では30度回転した場合でもおおむね解析が可能である。
また、画像相関法による処理を行う際に、対象画像にアフィン変換を施す発明が提案されている(特許文献2)。ここでアフィン変換とは、平行移動、回転、左右反転、拡大/縮小、せん断の組み合わせによる座標変換である。ただし特許文献2においては、平行移動、回転、拡大/縮小(x方向およびy方向に同じ倍率)のみを考慮している。この発明は、対象物の画像データ上を走査してあらかじめ登録されたモデル画像との相関値を求めるもので、アフィン変換のパラメータを変化させながら走査を所定回数繰り返し、最大相関値となる点を導き出す。さらに、何度もアフィン変換することを避けるため、対象を二値化処理して主軸角を求め、それに基づきアフィン変換のパラメータを定める。

【非特許文献1】廣瀬、田代、園田、野村、神谷、「2次元幾何学変換を用いた画像処理による変位測定に関する研究」、精密工学会秋季大会学術講演会講演論文集、2004年、p.1083-1084

【特許文献2】特開平7-220026号公報

産業上の利用分野


本発明は、対象物の変化前と変化後の二枚の画像の相関値を求め最大となった点を移動先とみなす画像相関法により、対象物の変位、変形および歪みを測定する画像処理方法、画像処理装置および画像処理プログラムに関するものである。

特許請求の範囲 【請求項1】
画像データ取得手段(101)が対象物(T)の変化前画像データ(1)および変化後画像データ(2)を受け付ける画像データ取得過程と、
パラメータ取得手段(102)が変化前画像データ(1)上の解析点(3)の座標および解析点(3)を中心とする微小領域(4)の大きさならびに解析点(3)の移動量解析範囲(5)、回転角解析範囲(6)および歪み解析範囲(7)の数値データを受け付けるパラメータ取得過程と、
回転処理手段(103)が微小領域(4)をアフィン変換により回転角解析範囲(6)において所定角度ずつ回転させたマスク(8)を生成する回転処理過程と、
第一相関値算出手段(104)が変化後画像データ(2)上の移動量解析範囲(5)において各マスク(8)を走査しながら変化後画像データ(2)との相関値を計算する第一相関値算出過程と、
位置角度検出手段(105)が最大相関値となる位置および角度を検出する位置角度検出過程と、
伸縮処理手段(106)が最大相関値を示すマスク(8)をアフィン変換により歪み解析範囲(7)において所定伸縮率ずつ伸縮させた二次マスク(9)を生成する伸縮処理過程と、
第二相関値算出手段(107)が各二次マスク(9)と変化後画像データ(2)との相関値を計算する第二相関値算出過程と、
伸縮率検出手段(108)が最大相関値となる伸縮率を検出する伸縮率検出過程と、
状態決定手段(109)が最大相関値を与える位置、角度および伸縮率から、それぞれ解析点の移動量、回転角および歪みを決定する状態決定過程と、
を備えることを特徴とする画像処理方法。

【請求項2】
前記微小領域(4)の形状が、円形であることを特徴とする請求項1記載の画像処理方法。

【請求項3】
連続体上の複数点についての変位、変形および歪みの解析を行う場合において、
解析範囲決定手段(110)が解析しようとする現解析点の移動量、回転角および歪みのうち少なくとも一つについて、現解析点の近傍の点ですでに解析した前解析点の移動量、回転角および歪みの値を基準とした相対的な解析範囲を定める解析範囲決定過程を備えることを特徴とする請求項1又は2記載の画像処理方法。

【請求項4】
変化前および変化後の対象物(T)を撮像し、変化前画像データ(1)および変化後画像データ(2)として出力する撮像手段(200)と、
請求項1、2又は3記載の画像処理方法を実行する画像処理手段(100)と、
を備えることを特徴とする画像処理装置。

【請求項5】
コンピュータに、
請求項1、2又は3記載の画像処理方法を実行させることを特徴とする画像処理プログラム。
産業区分
  • 測定
  • 計算機応用
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2006167873thum.jpg
出願権利状態 権利存続中
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