圖像分析裝置和程序的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種圖像分析裝置和程序，特別適合應(yīng)用于提取出包含在纖維強(qiáng)化復(fù) 合材料中的孔洞的圖像分析裝置和程序。
【背景技術(shù)】
[0002] 近年來，正在開展作為纖維強(qiáng)化復(fù)合材料的一種的陶瓷基復(fù)合材料(CMGCeramic MatriX Compos ites)的開發(fā)。CMC是用基材(matriX)強(qiáng)化陶瓷的纖維所得的復(fù)合材料，具有 輕量并且耐熱性優(yōu)良的特征。利用該特征，例如研究了將CMC用于航空器用引擎部件，現(xiàn)在 正在謀求實(shí)用化。此外，通過將CMC用作航空器用引擎部件，期待大幅提高燃油經(jīng)濟(jì)性。
[0003] CMC的一般形成工藝如下。首先，捆扎數(shù)百條左右的陶瓷的纖維來制作纖維束，編 織該纖維束來制作編織物。纖維束的編織方法例如有被稱為三維編織或平織的方法，三維 編織是從XYZ方向的3個(gè)方向編織纖維束來制作編織物的方法。另外，平織是從XY方向的2個(gè) 方向編織纖維束來制作編織物的方法。
[0004] 在制作編織物后，通過被稱為CVI(Chemical Vapor Infiltration:化學(xué)氣相滲 透）和PIP(Polymer Impregnation and Pyrolysis:聚合物浸漬與熱解）的基材形成工序， 在纖維束中和纖維束之間的空洞(孔洞）中形成基材。然后，最后通過進(jìn)行機(jī)械加工和表面 涂層等，形成CMC。
[0005] 在此，在上述CMC的形成工藝中，CVI和PIP是用于在孔洞中形成基材的工序，但實(shí) 際上難以形成基材使得覆蓋全部的孔洞。由此，在形成的CMC的表面和內(nèi)部不形成基材而殘 存孔洞。該殘存的孔洞的分布對(duì)CMC的強(qiáng)度有很大影響。
[0006] 例如，在局部區(qū)域存在許多孔洞的情況下，該局部區(qū)域中的強(qiáng)度顯著降低。因此， 為了確認(rèn)形成的CMC的強(qiáng)度是否固定或充分，適當(dāng)?shù)卦u(píng)價(jià)孔洞的分布是重要的。即，準(zhǔn)確地 提取出孔洞是重要的。
[0007] 在專利文獻(xiàn)1中，公開了一種根據(jù)引擎?zhèn)缺诘腦射線透射圖像制作孔洞提取圖像的 技術(shù)。具體地說，以除去噪聲為目的對(duì)引擎?zhèn)缺诘腦射線透射圖像執(zhí)行形態(tài)學(xué)處理，對(duì)形態(tài) 學(xué)處理后的圖像執(zhí)行二值化處理，在二值化處理后的圖像中將圓形狀的前景判斷為孔洞并 提取出。另一方面，在二值化處理后的圖像中，改變閾值再次對(duì)橢圓形狀的前景進(jìn)行二值化 處理，由此提取出位于橢圓形狀內(nèi)的圓形狀的前景，將其判斷為孔洞并提取出。通過對(duì)最后 提取出的多個(gè)圓形狀的孔洞進(jìn)行合成，而制作孔洞提取圖像。
[0008] 現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0009] 專利文獻(xiàn)
[0010] 專利文獻(xiàn)1:日本特開2009-198463號(hào)公報(bào)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011] 發(fā)明要解決的問題
[0012] 但是，該專利文獻(xiàn)1所記載的技術(shù)并沒有考慮到三維圖像。因此，如果要將專利文 獻(xiàn)1所記載的技術(shù)簡(jiǎn)單地應(yīng)用于三維圖像，則存在需要巨大的計(jì)算時(shí)間的問題。例如在專利 文獻(xiàn)1所記載的技術(shù)中，在提取孔洞時(shí)首先對(duì)X射線透射圖像執(zhí)行形態(tài)學(xué)處理，但在對(duì)三維 圖像執(zhí)行該形態(tài)學(xué)處理的情況下，在構(gòu)造要素是球的情況下，需要花費(fèi)球的半徑的立方和 對(duì)象圖像的表面像素?cái)?shù)的乘積的量的計(jì)算時(shí)間。
[0013] 另外，專利文獻(xiàn)1所記載的技術(shù)能夠提取出圓形狀的孔洞，但無(wú)法提取出其他形狀 的孔洞。CMC中的孔洞在上述形成工藝的過程中形成于CMC的表面和內(nèi)部，存在于內(nèi)部的孔 洞有圓形狀的，但并不一定全部限于圓形狀。另外，存在于表面的孔洞與背景相鄰接，因此 不具有閉合的特定的形狀。因此，在專利文獻(xiàn)1所記載的技術(shù)中，無(wú)法準(zhǔn)確地提取出存在于 CMC的表面和內(nèi)部的孔洞。
[0014] 本發(fā)明就是考慮到以上的點(diǎn)而提出的，提出了一種能夠短時(shí)間并且準(zhǔn)確地從CMC 的三維圖像中提取出孔洞的圖像分析裝置和程序。
[0015] 用于解決問題的手段
[0016] 為了解決該問題，在本發(fā)明中，在從纖維強(qiáng)化復(fù)合材料的三維圖像提取出孔洞的 圖像分析裝置中，其特征在于，具備:對(duì)三維圖像執(zhí)行圖像處理的處理器，處理器對(duì)三維圖 像進(jìn)行二值化來制作二值圖像，對(duì)二值圖像進(jìn)行距離變換來制作距離圖像，使用距離圖像 對(duì)二值圖像執(zhí)行閉合處理，根據(jù)閉合處理前后的圖像的差異提取出孔洞，針對(duì)提取出的孔 洞，將與背景體素鄰接的孔洞分類為開放孔洞，將不與背景體素鄰接的孔洞分類為閉合孔 洞，對(duì)開放孔洞執(zhí)行開放處理來除去偽孔洞。
[0017] 另外，為了解決該問題，在本發(fā)明中，在從纖維強(qiáng)化復(fù)合材料的三維圖像提取出孔 洞的程序中，其特征在于，使計(jì)算機(jī)執(zhí)行以下步驟:對(duì)三維圖像進(jìn)行二值化來制作二值圖像 的第一步驟;對(duì)二值圖像進(jìn)行距離變換來制作距離圖像的第二步驟;使用距離圖像對(duì)二值 圖像執(zhí)行閉合處理的第三步驟;根據(jù)閉合處理前后的圖像的差異提取出孔洞的第四步驟； 針對(duì)提取出的孔洞，將與背景體素鄰接的孔洞分類為開放孔洞，將不與背景體素鄰接的孔 洞分類為閉合孔洞的第五步驟;對(duì)開放孔洞執(zhí)行開放處理來除去偽孔洞的第六步驟。
[0018] 發(fā)明效果
[0019] 根據(jù)本發(fā)明，能夠短時(shí)間并且準(zhǔn)確地從CMC的三維圖像提取出孔洞。
【附圖說明】
[0020] 圖1是本實(shí)施方式的圖像分析裝置的整體結(jié)構(gòu)圖。
[0021] 圖2是表示孔洞提取處理的流程圖。
[0022]圖3是距離變換處理的概念圖。
[0023]圖4是使用了距離圖像的膨脹處理的概念圖。
[0024]圖5是閉合處理的概念圖。
[0025]圖6是表示閉合處理的細(xì)節(jié)的流程圖。
[0026]圖7是偽孔洞除去處理的概念圖。
[0027]圖8是表示偽孔洞除去處理的細(xì)節(jié)的流程圖。
[0028]圖9是表示通過孔洞提取處理得到的圖像的具體例子的圖。
【具體實(shí)施方式】
[0029]以下，針對(duì)附圖詳細(xì)說明本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式。
[0030] (1)整體結(jié)構(gòu)
[0031] 圖1表示本實(shí)施方式的圖像分析裝置1的整體結(jié)構(gòu)。圖像分析裝置1是具備CPU(中 央處理單元)11、輸入部12、存儲(chǔ)部13、顯示部14以及圖形板15而構(gòu)成的計(jì)算機(jī)。
[0032] CPU11是與存儲(chǔ)在CPU11內(nèi)部的各種程序協(xié)作或與后述的GPU151協(xié)作，統(tǒng)一控制圖 像分析裝置1的動(dòng)作的處理器。輸入部12是接受來自用戶的輸入的接口，例如是鍵盤、鼠標(biāo)。 另外，本實(shí)施方式的輸入部12還是輸入通過X射線CT裝置拍攝CMC( Ceramic Matrix Composites:陶瓷基復(fù)合材料)所得的CT圖像的接口。
[0033] CMC是通過以下過程而形成的纖維強(qiáng)化復(fù)合材料，即：捆扎數(shù)百條左右的陶瓷的纖 維來制作纖維束，在編織該纖維束來制作編織物后，用碳等覆蓋纖維表面，通過被稱為CVI (Chemical Vapor Infi 1 tration :化學(xué)氣相滲透）和 PIP(Polymer Impregnation and Pyrolysis:聚合物浸漬與熱解）的基材形成工序，在纖維束中和纖維束之間的空洞(孔洞） 中形成基材，最后進(jìn)行機(jī)械加工和表面涂層等。
[0034] 在上述CMC的形成工藝中，CVI和PIP是用于在孔洞中形成基材的工序，但實(shí)際上難 以在全部的孔洞中形成基材。因此，在形成的CMC的表面和內(nèi)部殘存沒有形成基材的孔洞。 該殘存的孔洞的分布對(duì)CMC的強(qiáng)度有很大影響。
[0035]本實(shí)施方式要從通過X射線CT裝置拍攝CMC所得的CT圖像(三維圖像），短時(shí)間并且 準(zhǔn)確地提取存在于CMC的表面和內(nèi)部的孔洞。本實(shí)施方式的圖像分析裝置1實(shí)現(xiàn)孔洞的提取 所花費(fèi)的計(jì)算時(shí)間的縮短，另外，實(shí)現(xiàn)提取精度的提高，因此在實(shí)用上能夠用于產(chǎn)品檢查。 [0036]返回到圖1，存儲(chǔ)部13是存儲(chǔ)從輸入部12輸入的CT圖像、以及通過各種圖像處理對(duì) 該CT圖像進(jìn)行加工修正而制作的圖像的存儲(chǔ)介質(zhì)。顯示部14是顯示CT圖像和通過各種圖像 處理進(jìn)行加工修正而制作的圖像的LCD(液晶顯示器)等顯示裝置。
[0037] 圖形板15構(gòu)成為具備GPU(圖形處理單元）151和GPU151能夠高速地存取的VRAM (Video(視頻)ΚΑΜ)152<^Ρυ?51是主要承擔(dān)圖像處理的處理器，在一個(gè)GPU151中集成數(shù)百個(gè) 處理器。
[0038] GPU151根據(jù)從CPU11裝載的各種程序(稱為核心程序)執(zhí)行圖像處理，由此能夠不 對(duì)CPU11產(chǎn)生負(fù)擔(dān)地進(jìn)行圖像處理，另外可以將圖像處理后的圖像高速地描繪在顯示部14 中。特別將圖形板15上的GPU151能夠高速地進(jìn)行圖像處理的圖像分析裝置1那樣的計(jì)算機(jī) 稱為GPGPU(General Purpose Graphics Processing