测量方法、测量装置、测量程序以及记录有测量程序的计算机可读记录介质的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种能够根据图像解析相位分布或位移分布、应变分布，还能够进行 运动图像的解析的测量方法等。
【背景技术】
[0002] 近年来，要进行材料的最佳设计，调查向该材料施加的位移或应变的分布变得重 要。作为调查材料的位移或应变的分布的方法，使用1点测量法即使用多个位移计或应变仪 生成分布数据的方法、调查变形前后的图像相关来进行模式匹配的数字图像相关法等。
[0003] 现有技术文献
[0004] 非专利文献
[0005] 非专利文献1:新井泰彦，倉田忠雄，縞走査干渉計(7)手法K上?高速如Ο高精度 疔乇7 、、歹 7，法，光学，Vol. 15，Νο· 5,402-406(1986) ·
[0006] 非专利文献2:森本吉春，藤垣元治，米山聡:Ρ法·格子法匕上0形状?变形 計測幻最近(7)研究，非破壊検査，52-3(2003)，116-121.
[0007] 非专利文献3:李志遠，森本吉春，藤垣元治，f ^^夕''壬7レ法Κ上?構造物 仍非接触变位分布計測（日本工業出版検査技術，14(5)，（2009)，1-6)
[0008] 非专利文南犬4:Takeda，M.and Mutoh，K.，Fourier transform profilometry for the automatic measurement of 3-D object shapes，Applied Optics，22-24，3977-3982 (1983).
[0009] 非专利文献5 :Morimoto，Y ·，Seguchi，Y · and Higashi，T ·，Two-dimensional Moire Method and Grid Method Using Fourier Transform Experimental Mechanics, Vol.29, No.4,399-404(1989).
[0010] 非专利文献6:藤垣元治，森本吉春，全空間亍一罗少化手法格子投影三次 元形状計測，実験力学，8-4，92-98 (2008) ·
【发明内容】
[0011] 发明要解决的课题
[0012] 使用位移计或应变仪来生成分布数据的方法，若通过1点测量来进行则便宜，但若 测量多点则价格变高，并且需要时间，后期的数据处理也变得繁杂。最近广泛使用数字图像 相关法，但需要随机图案，为了取得相关性需要一定程度的面积，一般计量长度变大。
[0013] 格子法能够对格子的相位进行解析而以高精度对其变形进行解析，能够高精度地 测量面内变形或三维形状。作为现有格子法的相位解析法，使用相移法或傅里叶变换法(非 专利文献4、5)。作为相移法之一的采样莫尔法(非专利文献3)或傅里叶变换法，能够通过1 幅图像对相位进行解析，因此对运动物体等的解析有用。采样莫尔法使用2个周期的数据进 行相位计算，傅里叶变换法使用全部像素的数据来进行相位的解析。此外，发明人最新开发 的采样莫尔法对相位进行解析且精度良好。但是，为了求出1点的位移需要格子2个周期的 数据，并且使用直线插补来求出亮度，因此无法达到高精度。
[0014] 用于解决课题的手段
[0015] 本发明的主要特征在于，使用X方向、y方向的二维格子，切出X、y各自为1个周期的 面积的格子图像，对其进行二维傅里叶变换来求出频率1的成分的相位，由此更高精度地求 出X方向格子、y方向格子的位移。
[0016] 发明效果
[0017] ⑴因为是基于相位解析的测量，因此精度良好。
[0018] (2)能够通过1幅图像进行相位解析，因此能够进行运动图像的解析。
[0019] (3)通过二维傅里叶变换仅提取二维格子像的X方向和y方向的频率，因此也可以 不使用具有准确的余弦波的亮度分布的二维格子。
[0020] (4)此外，通过二维傅里叶变换仅提取二维格子图像的X方向和y方向的频率，因此 能够自动地删除在高频部分出现的噪声，抗噪性强。
[0021] (5)处理简单，能够高速地进行处理。
[0022] (6)计量长度为NxXNy像素，比采样莫尔法短。一般，计量长度也比数字图像相关 法短。
[0023] (7)在采样莫尔法中，通过直线插补生成莫尔条纹，与此相对，与余弦波有相关性， 因此精度更高。
【附图说明】
[0024]图1是实施例1的装置整体的结构。
[0025]图2是测定对象面的二维格子或映照到照相机拍摄面的二维格子像。
[0026]图3A是二维格子的处理顺序。
[0027]图3B是二维格子的处理顺序。
【具体实施方式】
[0028] 本发明的一实施方式是根据通过照相机拍摄物体面的二维格子像而得的二维格 子拍摄像，测量物体面的位移的测量方法，该测量方法包括如下工序:使照相机像素的方向 与位移前的所述二维格子拍摄像对应，并且使所述二维格子拍摄像中的X方向的1个周期与 照相机的Nx像素对应，使y方向的1个周期与照相机的Ny像素对应的状态下，通过照相机拍 摄物体面的二维格子像，得到二维格子拍摄像的工序，其中，Nx是大于2的整数，Ny是大于2 的整数;根据所述二维格子拍摄像，在所述二维格子拍摄像中，针对相当于所述格子的1个 周期的X方向和y方向的频率得到其相位的工序；以及根据该相位求出物体面的位移的工 序。
[0029] 并且，包括:针对所述二维格子拍摄像在X方向进行Nx像素的平滑化的工序，或在y 方向进行Ny像素的平滑化的工序，使得看不到X方向或y方向中的任意一方的格子线。另外， 包括进行这些测量方法的测量装置。
[0030] 其他实施方式是根据通过照相机拍摄物体面的二维格子像而得的二维格子拍摄 像，测量物体面的位移的测量程序，用于使计算机执行如下步骤:输入位移前的二维格子拍 摄像的步骤;在所述二维格子拍摄像中，根据相当于格子的X方向和y方向的1个周期的NxX Ny像素的图像数据，针对在所述二维格子拍摄像中与所述格子的1个周期对应的X方向和y 方向的频率得到其相位的步骤;以及根据所述相位求出物体面的位移的步骤。
[0031 ]此外，包括记录有所述测量程序的计算机可读记录介质。
[0032] 通过具备以上的结构，能够通过照相机拍摄物体面的二维格子，测量物体面的横 向位移。此外，根据横向位移还可以测量应变。
[0033] 图1是实施例1的装置整体的结构。1为测定对象，2为照相机，3为拍摄面，4为镜头， 5为计算机，6为液晶显示装置等显示装置。在测定对象1的上表面有二维格子。二维格子既 可以是印刷的格子或粘贴的格子，也可以是构造本身。
[0034] 图2是测定对象1的上表面的二维格子或映照到拍摄面3的二维格子像。将位于测 定对象1的上表面的二维格子的格子线的各自的轴方向设为X方向和y方向。
[0035] 通过照相机拍摄该测定对象1的二维格子。图2还表示将二维格子投影到具备在用 细线示出的i方向、j方向有坐标轴的像素的拍摄面3上而得的二维格子像。在拍摄时，使i方 向、j方向分别与X方向和y方向对应。此外，调整倍率以使格子的1个周期成为照相机的N像 素。在此，将X方向格子的周期设为Nx，将y方向格子的周期设为Ny。然而，Nx、Ny都为整数。图 2是Nx、Ny都为8的例子。能够简单地进行该调整。进行调整，使得看不到通过拍摄二维格子 并显示对每个Nx、Ny像素取样而得的图像而产生的莫尔条纹即可。如在后述中说明的那样， 能够以由镜头的像差等引起的误差为前提进行测量，因此若准确地与像素对应则精度良 好，但即使不严格，精度也不会太恶化。
[0036] 这样，作为光学系统变得非常简单。若如以上所述地调整方向和倍率，则如图2所 示测定对象面的二维格子与映照到照相机拍摄面的二维格子像相对应。另外，将X方向、y方 向的频率统一记载为频率(fx，fy)，其中，fx、fy分别为X方向、y方向的频率。
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