專利名稱：用于獲取內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖像的方法和裝置，以及計算機產(chǎn)品的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及用于獲取被攝物體的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖像的技術。
背景技術：
在非破壞性測試領域，有一種常規(guī)技術從通過對物體進行拍攝獲得的物體圖像，通過去除表示物體表面上的凹部或凸部(在下文中，“凹部/凸部)的圖案，獲取物體的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖像。例如，日本專利申請?zhí)亻_No.2001-266132公開了一種技術，該技術用線傳感器從不同位置掃描物體的表面，來獲取凹部/凸部信息。利用這種技術，通過從包括凹部/凸部信息和內(nèi)部結(jié)構(gòu)信息兩者在內(nèi)的圖像去除凹部/凸部信息，就可以獲取內(nèi)部結(jié)構(gòu)的圖像。
然而，常規(guī)技術除了需要用于獲得物體的表面和內(nèi)部結(jié)構(gòu)的拍攝裝置外，還需要諸如線傳感器的裝置，以獲取凹部/凸部信息。結(jié)果，需要一個大規(guī)模系統(tǒng)，這將導致成本增加。
此外，由于通過拍攝獲得的圖像和凹部/凸部信息是不同類型的數(shù)據(jù)，所以很難精確地從拍攝圖像去除凹部/凸部信息。因此，這種內(nèi)部結(jié)構(gòu)的圖像往往在圖像質(zhì)量方面劣化。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個目的是至少解決常規(guī)技術中的所述問題。
根據(jù)本發(fā)明一個方面的裝置，用于從拍攝單元拍攝的物體的多幅圖像獲取該物體的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖像，其包括控制單元，用于控制拍攝單元在不同拍攝條件下獲取圖像；以及提取單元，用于提取所述多幅圖像公共的部分作為內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖像。
根據(jù)本發(fā)明另一方面的方法，用于從拍攝單元拍攝的物體的多幅圖像獲取該物體的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖像，其包括以下步驟控制拍攝單元在不同拍攝條件下獲得圖像；以及提取所述多幅圖像公共的部分作為內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖像。
根據(jù)本發(fā)明又一方面的計算機可讀記錄介質(zhì)，存儲使計算機執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明的上述方法的計算機程序。
結(jié)合附圖閱讀以下對本發(fā)明當前優(yōu)選實施例的具體描述，將更好地理解本發(fā)明的上述和其他目的、特征、優(yōu)點、以及技術和產(chǎn)業(yè)重要性。
圖1是根據(jù)第一實施例的用于獲取內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖像的裝置的示意圖；圖2是圖1所示裝置的框圖；圖3是根據(jù)第一實施例的用于獲取內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖像的過程的流程圖；圖4是根據(jù)本發(fā)明第二實施例的用于獲取內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖像的裝置的框圖；圖5是根據(jù)本發(fā)明第三實施例的用于獲取內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖像的裝置的框圖；圖6是根據(jù)第三實施例的用于獲取內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖像的過程的流程圖；圖7是根據(jù)本發(fā)明第四實施例的用于獲取內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖像的裝置的框圖；圖8是根據(jù)第四實施例的用于獲取內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖像的過程的流程圖；圖9是根據(jù)本發(fā)明第五實施例的用于獲取內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖像的裝置的框圖；以及圖10是執(zhí)行用于根據(jù)本發(fā)明實施例獲取內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖像的計算機程序的計算機的框圖。
具體實施例方式
參照附圖詳細解釋根據(jù)本發(fā)明的示范實施例。本發(fā)明不限于這些實施例。
圖1是根據(jù)本發(fā)明第一實施例的用于獲取內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖像的裝置200的示意圖。裝置200從物體的拍攝圖像獲取物體的內(nèi)部結(jié)構(gòu)11的圖像。特別地，裝置200控制攝像機20和光源30對物體進行拍攝，以在不同條件下獲得物體的多幅圖像。然后，裝置200提取在獲得的多幅圖像中公共顯示的部分，以獲取內(nèi)部結(jié)構(gòu)11的圖像。
光源30從位置A對物體照射光，同時攝像機20對物體進行拍攝以獲得圖像10-A。然后，光源30從偏離位置A的位置B照射光，同時攝像機20對物體進行拍攝以獲得圖像10-B。攝像機20從同一位置對物體進行拍攝。
從物體表面上的凹部/凸部12反射的光的強度隨凹部/凸部12、光源30以及攝像裝置(其是攝像機20)形成的角度而發(fā)生顯著變化。另一方面，從內(nèi)部結(jié)構(gòu)11向攝像裝置反射的光的強度不受光源30位置或攝像裝置的位置的影響，只要它們之間的位置保持相同即可。這是因為，入射到內(nèi)部結(jié)構(gòu)11和從內(nèi)部結(jié)構(gòu)11反射的光在物體內(nèi)部發(fā)生了散射。
因此，內(nèi)部結(jié)構(gòu)11在圖像10-A和圖像10-B中大體呈現(xiàn)相同。但是，凹部/凸部12在圖像10-A和圖像10-B中呈現(xiàn)不同。因此，裝置200提取在圖像10-A和圖像10-B中公共顯示的部分，以獲取僅顯示內(nèi)部結(jié)構(gòu)11的提取圖像100。
因此，裝置200可以從圖像數(shù)據(jù)獲取內(nèi)部結(jié)構(gòu)11的圖像而無需附加裝置如線傳感器。此外，內(nèi)部結(jié)構(gòu)11的圖像和凹部/凸部12的圖像具有相同的數(shù)據(jù)類型。由此，可以毫無困難地獲取內(nèi)部結(jié)構(gòu)11的精確圖像。
圖2是裝置200的框圖。裝置200包括控制單元210和存儲單元220。
存儲單元220存儲用于控制單元210執(zhí)行的多種處理的數(shù)據(jù)，并且包括拍攝圖像存儲單元221和提取圖像存儲單元222。
拍攝圖像存儲單元221存儲由攝像機20在不同條件下拍攝的圖像的數(shù)據(jù)。
提取圖像存儲單元222存儲提取圖像100，該提取圖像100是通過提取在不同條件下拍攝的兩幅圖像中公共顯示的部分而獲取的。
控制單元210控制裝置200執(zhí)行多種處理，并且包括光源控制單元211、攝像機控制單元212以及圖像提取單元213。
光源控制單元211控制光源30從不同位置對物體照射光。具體地，當攝像機20對物體進行拍攝以獲取兩幅圖像時，針對每幅圖像，光源控制單元211都將光源30移動到不同位置。
攝像機控制單元212控制攝像機20對物體進行拍攝以獲得物體的圖像。具體地，在光源控制單元211將光源30設置在預定位置之后，攝像機控制單元212控制攝像機20對物體進行拍攝以獲得第一幅圖像。然后，將光源30設置在與前一位置不同的位置，攝像機控制單元212控制攝像機20對物體進行拍攝以獲得第二幅圖像。
圖像提取單元213提取在不同條件下拍攝的多幅圖像中公共顯示的部分，以獲取僅顯示物體的內(nèi)部結(jié)構(gòu)11的圖像。具體地，圖像提取單元213對于拍攝圖像存儲單元221中的在從不同方向照射光的情況下拍攝的兩幅圖像執(zhí)行邏輯乘法。由此，圖像提取單元213通過保留兩幅圖像中公共顯示的內(nèi)部結(jié)構(gòu)11的圖像，并去除在兩幅圖像中的每幅中具有不同呈現(xiàn)的凹部/凸部12的圖像，來提取所述提取圖像100。
圖3是裝置200執(zhí)行的用于獲取內(nèi)部結(jié)構(gòu)11的圖像的過程的流程圖。當在裝置200處接收到開始操作的指示時(步驟S101“是”)，光源控制單元211把光源30設置在一預定位置處(步驟S102)，并指示光源30向要拍攝的物體照射光(步驟S103)。
攝像機控制單元212指示攝像機20對物體進行拍攝(步驟S 104)，并且把物體的圖像數(shù)據(jù)存儲在拍攝圖像存儲單元221中(步驟S105)。
圖像數(shù)確定單元(未顯示)確定是否已經(jīng)獲得兩幅圖像(步驟S 106)。當僅獲得一幅圖像時(步驟S106“否”)，過程回到步驟S102。然后，光源控制單元211將光源30設置在與前一位置不同的位置處，并且在從不同位置照射光的情況下，攝像機20對物體進行拍攝以獲得第二幅圖像。將第二幅圖像的數(shù)據(jù)存儲在拍攝圖像存儲單元221中。
另一方面，當圖像數(shù)確定單元確定已經(jīng)獲得兩幅圖像時(步驟S 106“是”)，圖像提取單元213提取兩幅圖像中公共顯示的部分(步驟S107)。將提取的圖像存儲在提取圖像存儲單元222中，作為物體的內(nèi)部結(jié)構(gòu)11的圖像(步驟S108)。由于光在物體內(nèi)散射，所以內(nèi)部結(jié)構(gòu)11在獲得的兩幅圖像中呈現(xiàn)大體相同，而凹部/凸部12在每副獲得的圖像中隨光源30的位置而呈現(xiàn)不同。因而，提取部分的圖像是物體的內(nèi)部結(jié)構(gòu)11的圖像。
在第一實施例中，裝置200控制攝像機20和光源30來在不同條件下獲得物體的圖像。然后，裝置200提取圖像中公共顯示的部分，以獲取內(nèi)部結(jié)構(gòu)11的圖像。因此，可以無需諸如線傳感器的附加裝置而容易地從圖像數(shù)據(jù)獲取內(nèi)部結(jié)構(gòu)11的圖像。此外，由于內(nèi)部結(jié)構(gòu)11的圖像和凹部/凸部12的圖像是具有相同數(shù)據(jù)類型，所以可以毫無困難地獲取內(nèi)部結(jié)構(gòu)11的精確圖像。
根據(jù)本發(fā)明第二實施例的用于獲取內(nèi)部結(jié)構(gòu)的圖像的裝置采用了多個光源。圖4是根據(jù)第二實施例用于獲取內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖像的裝置300的框圖。
光源控制單元311控制多個光源30A和30B。當攝像機20對物體進行拍攝以獲得第一幅圖像時，光源控制單元311打開光源30A。當攝像機20對物體進行拍攝以獲得第二幅圖像時，代替第一實施例中移動光源的方式，光源控制單元311關閉光源30A并且打開光源30B。
在第二實施例中，由于使用了多個光源，所以不必移動光源。因此，可以毫無困難地在不同條件下獲得多幅圖像。
根據(jù)本發(fā)明的第三實施例，在提取圖像中公共顯示的部分以獲取物體的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖像之前修正圖像。圖5是根據(jù)第三實施例的用于獲取內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖像的裝置400的框圖。
控制部410包括修正處理單元413。修正處理單元413修正存儲在拍攝圖像存儲單元421中的通過拍攝物體而獲得的圖像的數(shù)據(jù)。例如，圖像可能具有不同亮度或者拍攝物體時所處的不同條件引起的不同亮度分布。在此情況下，修正處理單元413修正這些差異，以使圖像具有大體相同的亮度分布，使得內(nèi)部結(jié)構(gòu)11呈現(xiàn)為是在相同條件下拍攝的。
圖6是裝置400執(zhí)行的用于獲取由內(nèi)部結(jié)構(gòu)11的圖像的過程的流程圖。除增加了修正處理，這種處理與圖3顯示的第一實施例的幾乎相同。
具體地，在獲得第二幅圖像之后(步驟S206“是”)，修正處理單元413修正獲得的兩幅圖像(步驟S207)。然后，圖像提取單元414提取兩幅圖像中公共顯示的部分(步驟S208)。將提取的圖像存儲在提取圖像存儲單元422中，作為物體的內(nèi)部結(jié)構(gòu)11的圖像(步驟S209)。
根據(jù)第三實施例，在提取圖像中公共顯示的部分以獲取物體的內(nèi)部結(jié)構(gòu)11的圖像之前修正圖像。例如，對亮度或亮度分布的差異進行修正，以使內(nèi)部結(jié)構(gòu)11的圖像呈現(xiàn)為是在相同條件下拍攝的。因此，可以恰當?shù)靥崛?nèi)部結(jié)構(gòu)11的圖像。
根據(jù)本發(fā)明第四實施例，在提取圖像中公共顯示的部分之前，提取通過拍攝獲得的圖像的特征。圖7是根據(jù)第四實施例的用于獲取內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖像的裝置500的框圖。
控制部510包括圖像濾波處理單元513。圖像濾波處理單元513對拍攝圖像存儲單元521中存儲的圖像應用圖像濾波器。例如，圖像濾波處理單元513對圖像應用差分濾波器，以對圖像進行建模并消除三維特征。
圖8是裝置500執(zhí)行的用于獲取內(nèi)部結(jié)構(gòu)11的圖像的過程的流程圖。除增加圖像濾波處理外，該處理與圖3所示第一實施例的幾乎相同。
具體地，在獲得第二幅圖像之后(步驟S306“是”)，圖像濾波處理單元513提取獲得的兩幅圖像的特征(步驟S307)。然后，圖像提取單元514提取兩幅圖像中公共顯示的部分(步驟S308)。將提取的圖像存儲在提取圖像存儲單元522中，作為物體內(nèi)部結(jié)構(gòu)11的圖像(步驟S309)。
根據(jù)第四實施例，在提取圖像中公共顯示的部分以獲取物體的內(nèi)部結(jié)構(gòu)11的圖像之前，對圖像應用圖像濾波器。例如，對圖像應用差分濾波器，以對圖像進行建模并提取圖像的特定特征。因此，可以精確地提取內(nèi)部結(jié)構(gòu)11的圖像。
本發(fā)明不限于上述實施例。在本發(fā)明第五實施例中，針對每個下列組件和特征描述了各種修改。圖9是根據(jù)第五實施例的用于獲取內(nèi)部結(jié)構(gòu)的圖像的裝置600的框圖。
(1)光源30在上述的實施例中，改變從光源30照射的光的方向，以在不同條件下拍攝物體。然而，也可以改變光的強度或波長。
(2)攝像機20在上述實施例中，固定攝像機20的位置，而移動光源30或在提供的多個光源之間切換光源30。然而，攝像機20可以從不同方向或在不同定時下對物體進行拍攝，或者可以使用多個攝像機20A、20B。
(3)圖像數(shù)在上述實施例中，在不同條件下對物體進行兩次拍攝，以獲得兩幅圖像，并提取圖像中公共顯示的部分。然而，可以獲得多于兩幅的圖像。
當獲得多于兩幅的圖像時，凹部/凸部12的圖像差異在各圖像之間變得更清楚。因此，可以精確地去除凹部/凸部12的圖像。
(4)提取方法在上述實施例中，對通過在不同條件下進行拍攝而獲得的圖像執(zhí)行邏輯乘法，以提取所述提取圖像100。然而，可以通過比較圖像的像素值，并提取像素以使圖像有相同像素值，來執(zhí)行計算以去除凹部/凸部12的圖像。
如果光的強度對于每幅圖像都不同，則盡管內(nèi)部結(jié)構(gòu)11在所有圖像中大體呈現(xiàn)相同，但凹部/凸部12的濃度會在圖像之間變化。因而，通過執(zhí)行使圖像具有相同像素值的計算，可以精確地去除凹部/凸部12的圖像。
(5)系統(tǒng)配置例示的構(gòu)成組件僅僅是概念性的，可以不必與附圖所示的結(jié)構(gòu)物理上相似。例如，裝置不必具有所例示的結(jié)構(gòu)。根據(jù)裝置的載荷或用途，可以功能上或者物理上分解或集成整體的或局部的裝置。裝置的功能全部或部分地由中央處理單元、或由CPU執(zhí)行的計算機程序、或由使用布線邏輯的硬件來實現(xiàn)。
在實施例中解釋的所有自動過程都可以全部或部分地手動執(zhí)行。同樣，在實施例中解釋的所有手動過程都可以全部或部分地通過已知方法自動執(zhí)行。除非另有說明，過程的順序、控制的順序、具體名稱，以及包括各種參數(shù)的數(shù)據(jù)，都可以根據(jù)需要改變。
(6)程序通過執(zhí)行一計算機程序可將根據(jù)本發(fā)明實施例的處理實現(xiàn)在計算機程序上。圖10是計算機700的框圖，計算機700執(zhí)行用于根據(jù)本發(fā)明實施例獲取內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖像的計算機程序。
計算機700充當用于獲取內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖像的裝置，并包括攝像機20、光源30、硬盤驅(qū)動器(HDD)710、隨機存取存儲器(RAM)720、只讀存儲器(ROM)730、CPU 740，以及連接這些組件的總線750。
ROM 730存儲充當所述實施例的計算機程序。具體地，ROM 730存儲光源控制程序731、攝像機控制程序732，以及圖像提取程序733。程序731到733可以分解或結(jié)合。
CPU 740從ROM 730讀取程序731到733并且執(zhí)行程序731到733。由此，程序731到733充當光源控制過程741、攝像機控制過程742，以及圖像提取過程743。過程741到743分別對應于圖2中所示的光源控制單元211、攝像機控制單元212，以及圖像提取單元213。
HDD 710包括拍攝圖像表711和提取圖像表712，拍攝圖像表711和提取圖像表712分別與圖2中所示的拍攝圖像存儲單元221和提取圖像存儲單元222對應。CPU 740將提取的圖像登記到提取圖像表712中，從拍攝圖像表711讀取拍攝圖像數(shù)據(jù)721，從提取圖像數(shù)據(jù)表712讀取提取圖像數(shù)據(jù)722，并將所述數(shù)據(jù)存儲在RAM 720中。然后，CPU 740執(zhí)行一處理，來基于RAM 720中存儲的拍攝圖像數(shù)據(jù)721和提取圖像數(shù)據(jù)722提取物體的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的圖像。
根據(jù)本發(fā)明，可以容易地獲得物體的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖像。
此外，根據(jù)本發(fā)明，可以高準確地獲得物體的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖像。
此外，根據(jù)本發(fā)明，可以從圖像數(shù)據(jù)恰當?shù)靥崛?nèi)部結(jié)構(gòu)的圖像。
盡管為完整和清楚公開起見針對具體實施例對本發(fā)明進行了描述，但是，所附權利要求并不因此受限，而應視為體現(xiàn)了本領域技術人員所能做出的落入在此所述基本教導內(nèi)的所有修改和另選構(gòu)造。
權利要求
1.一種用于從拍攝單元拍攝的物體的多幅圖像獲取該物體的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖像的裝置，該裝置包括控制單元，用于控制拍攝單元以在不同拍攝條件下獲得圖像；以及提取單元，用于提取所述多幅圖像公共的部分作為內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖像。
2.根據(jù)權利要求1所述的裝置，其中，當拍攝物體時拍攝單元將光照射在物體上，并且所述拍攝條件包括以下中的至少一個光的強度、光的方向、光的波長、拍攝物體的方向，以及拍攝時間。
3.根據(jù)權利要求1所述的裝置，還包括修正單元，該修正單元用于修正圖像，其中，提取單元提取經(jīng)修正圖像公共的部分，作為內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖像。
4.根據(jù)權利要求1所述的裝置，還包括特征提取單元，該特征提取單元用于提取圖像的特征，其中，圖像提取單元提取被提取了特征的多幅圖像公共的部分，作為內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖像。
5.一種用于從拍攝單元拍攝的物體的多幅圖像獲取該物體的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖像的方法，該方法包括以下步驟控制拍攝單元以在不同拍攝條件下獲得圖像；以及提取所述多幅圖像公共的部分作為內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖像。
6.根據(jù)權利要求5所述的方法，其中，當拍攝物體時拍攝單元將光照射在物體上，并且所述拍攝條件包括以下中的至少一個光的強度、光的方向、光的波長、拍攝物體的方向，以及拍攝時間。
7.根據(jù)權利要求5所述的方法，還包括修正圖像的步驟，其中，提取步驟包括以下步驟提取經(jīng)修正圖像公共的部分作為內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖像。
8.根據(jù)權利要求5所述的方法，還包括檢測圖像的特征的步驟，其中，提取步驟包括以下步驟提取被檢測特征的多幅圖像公共的部分，作為內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖像。
9.一種計算機可讀記錄介質(zhì)，其存儲用于從拍攝單元拍攝的物體的多幅圖像獲取該物體的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖像的計算機程序，其中，所述計算機程序使計算機執(zhí)行以下操作控制拍攝單元以在不同拍攝條件下獲得圖像；以及提取所述多幅圖像公共的部分作為內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖像。
10.根據(jù)權利要求9所述的計算機可讀記錄介質(zhì)，其中，當拍攝物體時拍攝單元將光照射在物體上，并且所述拍攝條件包括以下中的至少一個光的強度、光的方向、光的波長、拍攝物體的方向，以及拍攝時間。
11.根據(jù)權利要求9所述的計算機可讀記錄介質(zhì)，其中，所述計算機程序還使計算機執(zhí)行修正圖像的操作，其中，提取操作包括以下操作提取經(jīng)修正圖像公共的部分，作為內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖像。
12.根據(jù)權利要求9所述的計算機可讀記錄介質(zhì)，其中，所述計算機程序還使計算機執(zhí)行檢測圖像的特征的操作，其中，提取操作包括以下操作提取被檢測特征的多幅圖像公共的部分，作為內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖像。
全文摘要
用于獲取內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖像的方法和裝置，以及計算機產(chǎn)品。用于從拍攝單元拍攝的物體的多幅圖像獲取該物體的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖像的裝置包括控制單元，用于控制拍攝單元以在不同拍攝條件下獲取圖像；以及提取單元，用于提取所述多幅圖像公共部分作為內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖像。
文檔編號G06K9/46GK1828631SQ20051011281
公開日2006年9月6日 申請日期2005年10月12日 優(yōu)先權日2005年3月4日
發(fā)明者福田充昭, 遠藤利生, 青木隆浩, 渡邊正規(guī) 申請人:富士通株式會社