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图像分析装置和程序制造方法及图纸

技术编号:15112481 阅读:150 留言:0更新日期:2017-04-09 03:04
本发明专利技术的课题为,提出能够根据CMC的三维图像容易地分析纤维束的取向的图像分析装置和程序。解决方法为,一种图像分析装置,其特征在于,是根据纤维增强复合材料的三维图像来分析纤维束的取向的图像分析装置,具备:输入部,输入三维图像;二值化处理部,将所输入的三维图像二值化并取得二值图像;取向推定处理部,基于具有对检测截面的形状赋予各向异性的参数的取向检测滤波器,推定二值图像中的各前景像素的取向;中心提取处理部,基于取向检测滤波器,从推定出取向的前景像素群提取表示纤维束的中心的中心像素;纤维束连接处理部,对于所提取的中心像素群,将表示相同或类似的取向的中心像素视为相同的纤维束,将表示相同的纤维束的中心像素彼此连接;蜿蜒判断处理部,计算所连接的表示相同的纤维束的中心像素群的蜿蜒量。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及图像分析装置和程序,特别是,适合应用于对纤维增强复合材料中所含有的纤维束的取向进行分析的图像分析装置和程序中。
技术介绍
近年来,正在推进作为一种纤维增强复合材料的陶瓷基复合材料(CMC:CeramicMatrixComposites)的开发。CMC是将陶瓷的纤维用母材(基质)增强的复合材料,具有重量轻且耐热性优异这样的特征。正在探讨利用该特征,例如将CMC用于飞机用引擎构件的方案,目前正在尝试实用化。另外,通过将CMC用作飞机用引擎构件,可期待大幅度地改善油耗。CMC的一般的形成工艺如下。首先,将几百根左右的陶瓷纤维集束,制作纤维束,将该纤维束编织来制作织物。纤维束的编织方法中,有例如被称为三维编织或平织的方法。三维编织是将纤维束从XYZ方向这三个方向编织来制作织物的方法,平织是将纤维束从XY方向这两个方向编织来制作织物的方法。制作织物后,通过化学气相渗透(CVI(ChemicalVaporInfiltration))和聚合物浸渍热解(PIP(PolymerImpregnationandPyrolysis))来形成基质,最后通过进行机械加工和表面涂覆等来形成CMC。在此,此时形成的CMC中的纤维束取向大幅度地影响CMC的强度。即,当纤维束在原本应呈直线的部位蜿蜒、或整体上从原本应配置的基准轴位移而偏向、或在中途断裂时,CMC的强度显著降低。相对于此,纤维束没有蜿蜒、偏向或断裂并向着特定的方向齐整地且恰当地排列的情况下,强度高且耐热性优异。因而为了确认所形成的CMC的强度是否充分,重要的是评价纤维束的取向。专利文献1中,公开了下述取向分析方法:将树脂成型品的切片图像二值化,取得二值图像,对该二值图像进行傅里叶变换,取得功率谱图,将与该功率谱图所描绘的椭圆正交的椭圆的主轴方向视为树脂成型品所含有的填充剂(纤维)的取向方向。此外,非专利文献1中公开了下述技术:利用X射线CT装置拍摄将纤维束编织而成的织物,取得X射线CT图像,使用特殊的滤波函数对该X射线CT图像进行计算,从而分析构成纤维束的每一根纤维的取向。现有技术文献专利文献专利文献1:日本特开2012-2547号公报非专利文献非专利文献1:T.Shinohara,J.Takayama,S.Ohyama,andA.Kobayashi,“使用结构分析用长丝模型的纱线跟踪来进行的由纺织面料的三维DT图像的纱线位置信息的提取(ExtractionofYarnPositionalInformationfromaThree-dimensionalCTImageofTextileFabricusingYarnTracingwithaFilamentModelforStructureAnalysis)”,纺织研究杂志(TextileResearchJournal),Vol.80,No.7,pp.623-630(2010)
技术实现思路
专利技术所要解决的课题然而,就专利文献1中所述的技术而言,对于切片图像所含有的填充剂(纤维)的取向,作为分析结果,只能得到一个方向的取向方向。因此,例如三维编织、平织那样在纤维束在多个方向上取向的情况下,作为分析结果无法得到各自的纤维束的取向。此外,无法分析纤维束是否没有蜿蜒、偏向或断裂并向着特定的方向齐整地且恰当地排列。此外,就非专利文献1中所述的技术而言,需要取得能够识别构成纤维束的每根纤维的程度的高解像度的X射线CT图像。此时,为取得X射线CT图像的拍摄时间变长,无法在产品检查中利用,因而不实用。此外,这是对截面呈圆形的纤维有效的技术,无法直接作为对截面呈扁平的纤维束的取向进行分析的技术来使用。进而存在需要输入X射线CT图像内的各纤维的起始点而操作变得繁琐这样的问题。本专利技术考虑以上方面而完成,提出能够由CMC的三维图像容易地分析纤维束的取向的图像分析装置和程序。用于解决课题的方法为了解决这样的课题,本专利技术的特征在于,是根据纤维增强复合材料的三维图像来分析纤维束的取向的图像分析装置,具备:输入部,输入三维图像;二值化处理部,将输入的三维图像二值化并取得二值图像;取向推定处理部,基于具有对检测截面的形状赋予各向异性的参数的取向检测滤波器,推定二值图像中各前景像素的取向;中心提取处理部,基于取向检测滤波器从推定出取向的前景像素群提取表示纤维束中心的中心像素;纤维束连接处理部,对所提取的中心像素群,将表示相同或类似的取向的中心像素视为相同的纤维束,将表示相同的纤维束的中心像素彼此连接;蜿蜒判断处理部,计算所连接的表示相同的纤维束的中心像素群的蜿蜒量。此外,为了解决这样的课题,本专利技术的特征在于,是根据纤维增强复合材料的三维图像来分析纤维束的取向的程序,使计算机执行下述步骤:第一步骤,输入三维图像;第二步骤,将所输入的三维图像二值化并取得二值图像;第三步骤,基于具有对检测截面的形状赋予各向异性的参数的取向检测滤波器,推定二值图像中各前景像素的取向;第四步骤,基于取向检测滤波器从推定出取向的前景像素群提取表示纤维束中心的中心像素;第五步骤,对所提取的中心像素群,将表示相同或类似的取向的中心像素视为相同的纤维束,将表示相同的纤维束的中心像素彼此连接;第六步骤,计算所连接的表示相同的纤维束的中心像素群的蜿蜒量。专利技术的效果通过本专利技术,能够容易地根据CMC的三维图像来分析纤维束的取向。附图说明图1为本实施方式中的图像分析装置的整体构成图。图2为表示图像分析处理的流程图。图3A为取向检测滤波器的概念构成图。图3B为姿态控制角的概念构成图。图4A为检测纤维束的方向的操作的概念图。图4B为检测纤维束的中心位置的操作的概念图。图5为取向推定处理的详细的流程图。图6为中心提取处理的详细的流程图。图7为纤维束连接处理的详细的流程图。图8为纤维束提取图像制作处理的详细的流程图。图9为表示其他图像分析处理的流程图。图10为输入三维编织织物的X射线CT图像时的分析结果。具体实施方式以下对于附图,详述本专利技术的一个实施方式。(1)整体构成图1表示本实施方式中的图像分析装置1的整体构成。图像分析装置1是具备中央处理器(CPU(CentralProcessingUnit))11、输入部12、记录部13、显示部14和存储器15而构成的计算机。CPU11是与容纳于存储器15中的各种程序协同性地作用,并综本文档来自技高网
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【技术保护点】
一种图像分析装置,其特征在于,是根据纤维增强复合材料的三维图像来分析纤维束的取向的图像分析装置,具备:输入部,输入所述三维图像,二值化处理部,将所输入的所述三维图像二值化并取得二值图像,取向推定处理部,基于具有对检测截面的形状赋予各向异性的参数的取向检测滤波器,推定所述二值图像中的前景像素的各自的取向,中心提取处理部,基于所述取向检测滤波器,从推定出所述取向的前景像素群提取表示纤维束的中心的中心像素,纤维束连接处理部,对所提取的所述中心像素群,将表示相同或类似的取向的中心像素视为相同的纤维束,将表示相同的纤维束的所述中心像素彼此连接,以及蜿蜒判断处理部,计算表示所述连接的相同的纤维束的中心像素群的蜿蜒量。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.09.30 JP 2013-2045741.一种图像分析装置,其特征在于,是根据纤维增强复合材料的三维图
像来分析纤维束的取向的图像分析装置,具备:
输入部,输入所述三维图像,
二值化处理部,将所输入的所述三维图像二值化并取得二值图像,
取向推定处理部,基于具有对检测截面的形状赋予各向异性的参数的取向
检测滤波器,推定所述二值图像中的前景像素的各自的取向,
中心提取处理部,基于所述取向检测滤波器,从推定出所述取向的前景像
素群提取表示纤维束的中心的中心像素,
纤维束连接处理部,对所提取的所述中心像素群,将表示相同或类似的取
向的中心像素视为相同的纤维束,将表示相同的纤维束的所述中心像素彼此连
接,以及
蜿蜒判断处理部,计算表示所述连接的相同的纤维束的中心像素群的蜿蜒
量。
2.如权利要求1所述的图像分析装置,其特征在于,
所述取向推定处理部使所述取向检测滤波器的姿态控制角在所述前景像
素上变化,探索由所述取向检测滤波器表示的函数和表示所述前景像素的函数
的卷积积分值成为最大的姿态控制角,将所述卷积积分值成为最大的姿态控制
角时的所述取向检测滤波器的滤波器轴方向推定为所述前景像素的取向。
3.如权利要求1或2所述的图像分析装置,其特征在于,
所述中心提取处理部使所述取向检测滤波器在所述前景像素群上相对于
所推定的所述取向方向垂直地移动,探索由所述取向检测滤波器表示的函数和
表示所述前景像素群的函数的卷积积分值成为最大的所述取向检测滤波器的
位置,提取与所述卷积积分值成为最大的所述取向检测滤波器的位置对应的所
述前景像素群上的像素,作为所述中心像素。
4.如权利要求1~3中任一项所述的图像分析装置,其特征在于,
所述纤维束连接处理部对于所述中心像素群将表示相同或类似的取向方
向且连续的中心像素群分别进行分组,向着与经分组的所述中心像素群的起点

\t或终点的像素取向相同的方向延伸探索区域,当所延伸的探索区域重叠时,将
属于不同组的所述起点或终点的像素视为表示相同的纤维束的像素,通过将所
述起点或终点的...

【专利技术属性】
技术研发人员:菱田宽之稻垣宏一中村武志山内雄太铃木宏正道川隆士大竹丰
申请(专利权)人:株式会社IHI国立大学法人东京大学
类型:发明
国别省市:日本;JP

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