0037]图3A和图3B表示二维格子的处理顺序，图3A表示剪切出被图2中的中粗线包围的8 X8像素，图3B表示傅里叶变换面中的频率(1，0)和(0，1)的提取。
[0038] 本实施例的处理顺序如以下所示。该顺序中的变形因施加载荷而产生，但也可以 是由其他原因引起的变形。
[0039] (1)变形前，通过照相机拍摄测定对象面的二维格子。
[0040] (2)在映照到图2的照相机拍摄面的二维格子像中，剪切出与X方向和y方向的1个 周期对应的Nx X Ny的像素区域，进行二维傅里叶变换。图3A在图2中剪切出相当于Nx X Ny的 像素区域的、被中粗线包围的像素区域。
[0041] (3)然后，如图3B所示地在傅里叶变换面提取频率（1，0)的成分和频率(0，1)的成 分。在此，也可以使用频率(_1，〇)的成分和(〇，-1)的成分。（4)针对所取出的2个频率求出相 位。针对频率(1，〇)求出的是X方向的相位，针对频率(〇，1)求出的是y方向的相位。将该结果 与坐标(〇,〇)的像素关联起来，作为X方向的相位和y方向的相位来存储数据。对像素关联2 个数据进行存储。
[0042] (5)对所有的像素进行上述(3)、（4)的处理。即，一边使切出的NxXNy的像素区域 偏移，一边进行(3 )、（ 4)的处理，对所有像素关联上述2个数据来进行存储。
[0043] (6)分别对这样得到的X方向和y方向的相位分布进行相位连接。在格子投影法的 情况下，格子的相位基本上为单调函数。因此，每次产生相位跳变时增加2π或减少231，由此 能够容易地进行相位连接。由此，能够得到所有面的χ方向相位分布和y方向相位分布。
[0044] (7)然后，在χ方向对p/(23t)乘以相位，在y方向对q/(23T)乘以相位而变换为格子位 置分布。在此，p、q分别是χ方向，y方向的格子的周期。
[0045] (8)也对变形后的测定对象面进行上述（1)~（7)的处理，得到格子位置分布。然 后，根据变形前后的格子位置分布的差来求出测定对象面的位移分布。
[0046] (9)以上，根据格子位置分布的差求出了测定对象面的位移。代替该方法，也可以 在求出变形前后的所有面的χ方向相位分布和y方向相位分布的差后，在χ方向对ρ/(2π)乘 以相位，在y方向对q/(23i)乘以相位，由此求出测定对象面的位移分布。
[0047] 此外，可以对所有面的χ方向相位分布和y方向相位分布进行微分，由此求出应变。
[0048] 另外，在上述的相位计算中，即使实际不进行傅里叶变换和频率(1，0)、（0，1)成分 的相位计算，也可以通过下式求出频率(1，〇)、（〇，1)成分的相位0。
[0049] [式1]
[00511其中，Ik是χ方向或y方向的、第k像素中的光的强度，是根据该像素而得的信号值。 [0052]若对χ方向的所有像素求出上述相位Θ并在χ方向进行相位连接，则能够得到二维 格子的χ方向相位θ χ，对y方向也同样可以得到y方向相位θ y。
[0053]在本实施例中，理想的是调整成（i，j)像素准确地与相位(0,0)的位置对应，二维 格子拍摄像的周期也准确地成为Nx、Ny像素，但实际上因镜头的像差或设定的误差等，相位 发生变化。因此，测量结果从理想值偏移非〇的小位移。将该位移设为初始位移。
[0054] 在存在这样的初始位移的情况下，成为如以下所示。
[0055] 通过对测定对象面的二维格子拍摄像进行上述（1)~(7)的处理，得到所有面中的 χ方向位置分布和y方向初始位置。
[0056] 接着，施加载荷等而二维格子像变形，与此相伴，二维格子拍摄像变形。通过上述 (1)~(7)的处理求出此时的相位分布和位移分布。将通过该方法得到的相位分布设为变形 后的相位分布。
[0057] 将从该变形后的相位分布减去初始相位分布而得的分布称为基于变形的相位分 布。对该相位分布进行二维格子的周期倍运算后除以2π能够求出位移，对该位移进行微分 能够求出应变。
[0058]由此，即使有初始位移，不仅得到所有面中的变为，还能够得到χ方向应变分布、y 方向应变分布以及剪切应变分布，得到最大应变分布、最小应变分布以及主方向分布。 [0059]如上所述，预先设置成在变形前位移为0, 一边通过照相机拍摄格子，一边显示二 维格子拍摄像的相位分布，对照相机的位置进行调节，由此找到相位为〇的位置即可，能够 简单地将光学系统调节到准确的位置。实际上，即使稍微应变，由于计算相位差或位移差， 因此基本可以消除该应变。
[0060] 通常，频率（1，0)和频率(0，1)分别成为周期Nx和周期Ny的频率，因此也可以不根 据功率谱得到频率（1，〇)和频率(〇，1)，而使用周期Nx和周期Ny的相位。即，求χ方向的相位 时，也可以在y方向进行Ny像素的平滑化来消除y方向垂直的格子线而设为与x方向垂直的 一维格子后，使用式1来计算X方向的相位。求y方向的相位时，也可以在X方向进行Nx像素的 平滑化来消除X方向垂直的格子线而设为与y方向垂直的一维格子后，使用式1来计算y方向 的相位。由此，即使不进行傅里叶变换也能够求出相位。
[0061]在本实施例中，进行傅里叶变换后得到频率（1，0)和频率(0，1)的相位，因此不对 具有准确的余弦波亮度分布的格子进行描绘、投影，就能够进行抗噪性强的测量。
[0062] 符号说明 [0063] 1测定对象
[0064] 2数码相机
[0065] 3拍摄元件
[0066] 4 镜头
[0067] 5计算机
[0068] 6显示装置
【主权项】
1. 一种测量方法，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，该测量方法的特征在于，具有如下工序： 在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个像素对应，使y方向的1个周期与照相机的Ny个像 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。2. 根据权利要求1所述的测量方法，其特征在于， 该测量方法包括: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。3. -种测量装置，其特征在于， 进行所述权利要求1或2所述的测量方法。4. 一种测量程序，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，其特征在于， 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NxXNy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。5. -种计算机可读记录介质，其特征在于， 记录有所述权利要求4所述的测量程序。
【专利摘要】对通过照相机拍摄物体面的二维格子像而得的拍摄像进行二维傅里叶变换来求出特定频率的相位，根据该相位测量物体面的位移。由此，可以不进行对具有准确的余弦波的亮度分布的格子进行投影地，进行抗噪性强的测量。此外，处理简单且用于测量的像素数比采样莫尔法少，能够高速地求出位移。
【IPC分类】G01B11/00, G01B11/16
【公开号】CN105593635
【申请号】CN201480039982
【发明人】森本吉春, 柾谷明大, 高木哲史
【申请人】4维传感器有限公司
【公开日】2016年5月18日
【申请日】2014年6月30日
【公告号】EP3012577A1, WO2016001986A1