本發(fā)明涉及圖像解析裝置、圖像解析方法以及程序，特別是適用于對(duì)纖維增強(qiáng)復(fù)合材料中包含的纖維束取向進(jìn)行解析的圖像解析裝置、圖像解析方法以及程序。

背景技術(shù)：

近年來，正在進(jìn)行纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的一種即陶瓷基復(fù)合材料(cmc：ceramicmatrixcomposites)的開發(fā)。cmc是通過母材(基質(zhì))將陶瓷纖維增強(qiáng)而得到的復(fù)合材料，具有輕質(zhì)且耐熱性優(yōu)良這種的特征。正在研究利用該特征例如將cmc用于飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)部件，當(dāng)前正在進(jìn)行實(shí)用化。通過將cmc用作飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)部件，能夠期待大幅提高燃料經(jīng)濟(jì)性。

以下是cmc的一般的形成工藝。首先，捆扎幾百根左右的陶瓷纖維來制作纖維束，編織該纖維束來制作編織物。關(guān)于纖維束的編織方法，例如具有三維編織或平紋編織。三維編織是在xyz方向這三個(gè)方向上編織纖維束來制作編織物的方法，平紋編織為在xy方向這兩個(gè)方向上編織纖維束來制作編織物的方法。

在制作編織物之后，通過cvi(chemicalvaporinfiltration：化學(xué)氣相滲透法)和pip(polymerimpregnationandpyrolysis：浸漬裂解工藝)來形成基質(zhì)，最后進(jìn)行機(jī)械加工和表面涂層等，由此形成cmc。在此，此時(shí)形成的cmc中的纖維束取向?qū)mc的強(qiáng)度影響大。

即，當(dāng)纖維束在本來應(yīng)該為直線的地方蜿蜒，或者整體偏離本來應(yīng)該配置的基準(zhǔn)軸從而發(fā)生偏向，或者在途中斷裂的情況下，cmc的強(qiáng)度降低。與此相對(duì)，在纖維束不發(fā)生蜿蜒、偏向或斷裂而在固定方向上使朝向一致地來恰當(dāng)?shù)剡M(jìn)行排列時(shí)，強(qiáng)度高且耐熱性優(yōu)良。因此為了確認(rèn)所形成的cmc的強(qiáng)度是否足夠，重要的是評(píng)價(jià)纖維束取向。

在專利文獻(xiàn)1中公開了以下取向解析方法：對(duì)樹脂成型品的切片圖像進(jìn)行二值化來獲取二值圖像，對(duì)該二值圖像進(jìn)行傅里葉變換來獲取能譜圖像，將與根據(jù)該能譜圖像描繪的橢圓正交的橢圓的主軸方向設(shè)為樹脂成型品中包含的填充劑(纖維)的取向方向。

另外，在非專利文獻(xiàn)1中公開了以下技術(shù)：通過x射線ct裝置對(duì)編織纖維束而得到的編織物進(jìn)行拍攝來獲取x射線ct圖像，使用特殊的濾波函數(shù)對(duì)該x射線ct圖像進(jìn)行計(jì)算，由此對(duì)構(gòu)成纖維束的一根一根纖維的取向進(jìn)行解析。

在先技術(shù)文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)1：日本特開2012-2547號(hào)公報(bào)

非專利文獻(xiàn)1：t.shinohara,j.takayama,s.ohyama,anda.kobayashi,“extractionofyarnpositionalinformationfromathree‐dimensionalctimageoftextilefabricusingyarntracingwithafilamentmodelforstructureanalysis”,textileresearchjournal,vol.80,no.7,pp.623-630(2010)

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

但是，在專利文獻(xiàn)1所記載的技術(shù)中，關(guān)于切片圖像內(nèi)包含的填充劑(纖維)的取向，作為解析結(jié)果只能得到一個(gè)方向。因而，例如在如三維編織、平紋編織那樣纖維束在多個(gè)方向上排列的情況下，無法得到各個(gè)纖維束取向來作為解析結(jié)果。另外，無法解析纖維束是否不會(huì)蜿蜒、偏向或斷裂而在固定方向上使朝向一致地來適當(dāng)?shù)嘏帕小?/p>

另外，在非專利文獻(xiàn)1所記載的技術(shù)中，需要獲取能夠一根一根地識(shí)別構(gòu)成纖維束的纖維的程度的高分辨率的x射線ct圖像。在該情況下，用于得到x射線ct圖像的拍攝時(shí)間變長(zhǎng)，無法用于產(chǎn)品檢查，因此并不實(shí)用。另外，是針對(duì)截面為圓形的纖維有效的技術(shù)，無法作為對(duì)截面為扁平的纖維束取向進(jìn)行解析的技術(shù)而直接使用。并且存在需要輸入x射線ct圖像中的各纖維的開始點(diǎn)從而操作變得繁雜這種問題。

本發(fā)明是考慮上述問題點(diǎn)而做出的，提出一種從cmc的三維圖像能夠容易地解析纖維束取向的圖像解析裝置、圖像解析方法以及程序。

為了解決該課題，本發(fā)明公開一種圖像解析裝置，其從由x紗線、y紗線以及z紗線的纖維束構(gòu)成的編織物的三維圖像解析x紗線和y紗線的纖維束的取向，其特征在于，具備：二值化部，其對(duì)三維圖像進(jìn)行二值化；重疊區(qū)域提取部，其從二值化后的圖像提取x紗線和y紗線垂直地立體交叉的重疊區(qū)域；參考方向決定部，其使重疊區(qū)域中包含的各體素的重疊方向平均化，將平均化后的方向決定為參考方向；z紗線去除部，其在相對(duì)于參考方向垂直的參考平面上應(yīng)用方向性距離法，從二值化后的圖像中去除z紗線；以及纖維束取向推定部，其針對(duì)去除了z紗線的圖像在參考平面上再次應(yīng)用方向性距離法，根據(jù)應(yīng)用時(shí)計(jì)算的方向性距離，推定x紗線和y紗線的纖維束取向。

另外，為了解決該課題，本發(fā)明公開了一種圖像解析方法，其從由x紗線、y紗線以及z紗線的纖維束構(gòu)成的編織物的三維圖像解析x紗線和y紗線的纖維束取向，其特征在于，計(jì)算機(jī)具有以下步驟：第一步驟，對(duì)三維圖像進(jìn)行二值化；第二步驟，從二值化后的圖像中提取x紗線和y紗線垂直地立體交叉的重疊區(qū)域；第三步驟，使重疊區(qū)域內(nèi)包含的各體素的重疊方向平均化，將平均化后的方向決定為參考方向；第四步驟，在相對(duì)于參考方向垂直的參考平面上應(yīng)用方向性距離法，從二值化后的圖像中去除z紗線；以及第五步驟，針對(duì)去除了z紗線的圖像在參考平面上再次應(yīng)用方向性距離法，根據(jù)應(yīng)用時(shí)計(jì)算的方向性距離，推定x紗線和y紗線的纖維束取向。

另外，為了解決該課題，本發(fā)明公開一種程序，其從由x紗線、y紗線以及z紗線的纖維束構(gòu)成的編織物的三維圖像解析x紗線和y紗線的纖維束取向，其特征在于，程序使計(jì)算機(jī)執(zhí)行以下步驟：第一步驟，對(duì)三維圖像進(jìn)行二值化；第二步驟，從二值化后的圖像中提取x紗線和y紗線垂直地立體交叉的重疊區(qū)域；第三步驟，使重疊區(qū)域內(nèi)包含的各體素的重疊方向平均化，將平均化后的方向決定為參考方向；第四步驟，在相對(duì)于參考方向垂直的參考平面上應(yīng)用方向性距離法，從二值化后的圖像中去除z紗線；以及第五步驟，針對(duì)去除了z紗線的圖像在參考平面上再次應(yīng)用方向性距離法，根據(jù)應(yīng)用時(shí)計(jì)算的方向性距離，推定x紗線和y紗線的纖維束取向。

另外，為了解決該課題，公開的圖像解析裝置的特征在于，具備：二值化部，其對(duì)由x紗線、y紗線以及z紗線的纖維束構(gòu)成的編織物的三維圖像進(jìn)行二值化；重疊區(qū)域提取部，其從上述二值化后的圖像中提取上述x紗線和上述y紗線立體交叉的重疊區(qū)域；以及重疊區(qū)域形態(tài)解析部，其解析上述提取的重疊區(qū)域的形態(tài)。

另外，為了解決該課題，公開的圖像解析方法的特征在于，具備以下步驟：對(duì)由x紗線、y紗線以及z紗線的纖維束構(gòu)成的編織物的三維圖像進(jìn)行二值化的步驟；從上述二值化后的圖像中提取上述x紗線和上述y紗線立體交叉的重疊區(qū)域的步驟；以及解析上述提取的重疊區(qū)域的形態(tài)的步驟。

另外，為了解決該課題，公開的程序使計(jì)算機(jī)執(zhí)行以下步驟：對(duì)由x紗線、y紗線以及z紗線的纖維束構(gòu)成的編織物的三維圖像進(jìn)行二值化的步驟；從上述二值化后的圖像中提取上述x紗線和上述y紗線立體交叉的重疊區(qū)域的步驟；以及解析上述提取的重疊區(qū)域的形態(tài)的步驟。

根據(jù)公開的本發(fā)明，能夠從cmc的三維圖像容易地解析纖維束取向。

附圖說明

圖1是圖像解析裝置的整體結(jié)構(gòu)圖。

圖2是三維編織的編織物的概念圖。

圖3是圖像解析處理的整體流程圖。

圖4是二值化處理的詳細(xì)流程圖。

圖5是通過二值化處理生成的處理圖像。

圖6是重疊區(qū)域提取處理的詳細(xì)流程圖。

圖7是通過重疊區(qū)域提取處理生成的處理圖像。

圖8是參考方向決定處理的詳細(xì)流程圖。

圖9是應(yīng)用通常的方向性距離法來推定方向性距離的處理的概要圖。

圖10是通過參考方向決定處理生成的處理圖像。

圖11是z紗線去除處理的詳細(xì)流程圖。

圖12是應(yīng)用了通常的方向性距離法時(shí)的概念圖。

圖13是附帶參考的方向性距離法的概念圖。

圖14是應(yīng)用了附帶參考的方向性距離法時(shí)的概念圖。

圖15是對(duì)附帶條件的方向性距離進(jìn)行推定的處理的概要圖。

圖16是表示x紗線或y紗線的區(qū)域與z紗線的區(qū)域的概念圖。

圖17是纖維束取向推定處理的詳細(xì)流程圖。

圖18是輸入圖像為模擬圖像時(shí)的解析結(jié)果。

圖19是輸入圖像為高分辨率的x射線ct圖像時(shí)的解析結(jié)果。

圖20是輸入圖像為低分辨率的x射線ct圖像時(shí)的解析結(jié)果。

圖21是輸入圖像為缺陷模擬圖像時(shí)的解析結(jié)果。

圖22是輸入圖像為曲面模擬圖像時(shí)的解析結(jié)果。

圖23是圖像解析裝置的整體結(jié)構(gòu)圖。

圖24是圖像解析處理的整體流程圖。

圖25表示支柱的體積的計(jì)算例。

圖26表示支柱伸長(zhǎng)的方向的計(jì)算例。

圖27表示支柱彎曲時(shí)的圖像處理。

圖28表示支柱的一部分不規(guī)則地排列的例子。

圖29是通過xy平面表示x紗線和y紗線的纖維束的理想的配置。

圖30示意性地表示圖29的纖維束的配置中的xz平面(或yz平面)上的重疊區(qū)域提取圖像。

圖31示意性地表示圖29的纖維束的配置中的xy平面上的重疊區(qū)域提取圖像。

圖32表示在xy平面上纖維束的一部分在與應(yīng)該延伸的方向相反的xy平面內(nèi)的方向上延伸的狀態(tài)。

圖33示意性地表示圖32的纖維束的狀態(tài)下的yz平面的重疊區(qū)域提取圖像。

圖34示意性地表示圖32的纖維束的狀態(tài)下的xy平面的重疊區(qū)域提取圖像。

圖35表示在xy平面上纖維束的一部分在與應(yīng)該延伸的方向相反的z方向上延伸的狀態(tài)。

圖36示意性地表示圖35的纖維束的狀態(tài)下的yz平面的重疊區(qū)域提取圖像。

圖37表示在xy平面上纖維束的一部分在與應(yīng)該延伸的方向不同的一同具有xy平面內(nèi)的方向成分和z方向成分的方向上進(jìn)行延伸的狀態(tài)。

圖38示意性地表示圖37的纖維束的狀態(tài)下的、yz平面的重疊區(qū)域提取圖像。

圖39表示在xy平面上纖維束作為整體分別在傾斜的方向上延伸的狀態(tài)。

圖40表示在xy平面上纖維束作為整體分別在傾斜的方向上延伸的狀態(tài)。

圖41示意性地表示圖39或40所示的纖維束的狀態(tài)下的、xy平面的重疊區(qū)域提取圖像。

圖42表示在xy平面上不存在纖維束的一部分(例如x紗線)的狀態(tài)的圖。

圖43表示在xy平面上纖維束的一部分的粗細(xì)比其它纖維束粗或細(xì)的情況。

圖44示意性地表示圖42或圖43的纖維束的狀態(tài)下的、yz平面的重疊區(qū)域提取圖像。

圖45表示在xy平面上纖維束的一部分(例如x紗線)折返的狀態(tài)。

圖46示意性地表示圖45的纖維束的狀態(tài)下的、xy平面的重疊區(qū)域提取圖像。

圖47是圖像解析裝置的整體結(jié)構(gòu)圖。

圖48是圖像解析處理的整體流程圖。

具體實(shí)施方式

以下，根據(jù)附圖詳細(xì)說明本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式。

(1)圖像解析裝置1的整體結(jié)構(gòu)

圖1表示本實(shí)施方式的圖像解析裝置1的整體結(jié)構(gòu)。圖像解析裝置1為具備cpu(centralprocessingunit：中央處理器)11、輸入部12、存儲(chǔ)部13、顯示部14以及存儲(chǔ)器15而構(gòu)成的計(jì)算機(jī)。

cpu11是與存儲(chǔ)器15中存儲(chǔ)的各種程序進(jìn)行協(xié)作來綜合控制圖像解析裝置1的動(dòng)作的處理器。輸入部12為接受來自用戶的輸入的接口，例如為鍵盤、鼠標(biāo)。本實(shí)施方式的輸入部12可以是用于輸入構(gòu)成cmc(ceramicmatrixcomposites：陶瓷基復(fù)合材料)的編織物的x射線ct圖像g10的接口。

在此，cmc是指捆扎幾百根左右的陶瓷纖維來制作纖維束，在編織該纖維束而作成編織物之后用碳等覆蓋纖維表面，并經(jīng)過用于形成基質(zhì)的cvi(chemicalvaporinfiltration化學(xué)氣相滲透)工藝和pip(polymerimpregnationandpyrolysis浸漬裂解)工藝等而形成的纖維增強(qiáng)復(fù)合材料。

在制作編織物時(shí)的編織方法中存在被稱為三維編織或平紋編織的方法。三維編織為從xyz方向這三個(gè)方向編織纖維束來制作編織物的方法，平紋編織為從xy方向這兩個(gè)方向上編織纖維束來制作編織物的方法。

圖2表示三維編織的編織物的概念圖。在本實(shí)施方式中，通過x射線ct裝置對(duì)特別是通過復(fù)雜的三維編織而制作出的編織物或由該編織物形成的cmc進(jìn)行拍攝，根據(jù)得到的x射線ct圖像g10來自動(dòng)解析纖維束取向。

如圖2所示，將由等間隔排列的x紗線的纖維束形成的纖維層以及由等間隔排列的y紗線的纖維束形成的纖維層交替地進(jìn)行層疊，并通過z紗線的纖維束進(jìn)行固定以使層疊的很多纖維層不會(huì)在cmc形成過程中剝離，從而形成三維編織的編織物。

關(guān)于通過該編織物形成的cmc，通常預(yù)想向x紗線方向或y紗線方向進(jìn)行伸縮來進(jìn)行設(shè)計(jì)。由此，與x紗線和y紗線大致垂直而編織的z紗線不對(duì)直接影響cmc的強(qiáng)度。另一方面，關(guān)于z紗線的存在，在對(duì)x紗線和y紗線的取向進(jìn)行解析時(shí)，有時(shí)造成精度不良。

因此，在本實(shí)施方式中，想要從三維編織的編織物的x射線ct圖像g10中去除z紗線，高精度地解析x紗線和y紗線的纖維束取向。

此外，通常，取向是指在固定方向上使朝向一致地進(jìn)行排列或進(jìn)行了排列的狀態(tài)的術(shù)語，在本實(shí)施方式中也以相同的意思來使用。即使在蜿蜒、偏向或斷裂地排列的狀態(tài)下，如果是在固定方向上使朝向一致地進(jìn)行了排列的狀態(tài)則也稱為取向。

返回至圖1，存儲(chǔ)部13為用于存儲(chǔ)從輸入部12輸入的x射線ct圖像g10和對(duì)該x射線ct圖像g10實(shí)施了各種圖像處理后的處理圖像的存儲(chǔ)介質(zhì)。顯示部14為顯示x射線ct圖像g10圖像和處理圖像的lcd(liquidcrystaldisplay：液晶顯示器)等顯示裝置。例如，顯示部14從x射線ct圖像g10中自動(dòng)解析纖維束取向，將纖維束取向推定圖像g100顯示在顯示畫面上。

存儲(chǔ)器15為用于存儲(chǔ)各種程序的存儲(chǔ)介質(zhì)，各種程序與cpu11進(jìn)行協(xié)作來執(zhí)行圖像解析處理。在各種程序中具有二值化部151、重疊區(qū)域提取部152、參考方向決定部153、z紗線去除部154以及纖維束取向推定部155。在后文說明通過這些各種程序而執(zhí)行的圖像解析處理(圖3)。

(2)圖像解析處理的流程圖

圖3表示本實(shí)施方式的圖像解析處理p1的整體流程圖。以輸入部12接受了來自用戶的執(zhí)行指示為契機(jī)，通過cpu11與存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器15中的各種程序的協(xié)作來執(zhí)行該圖像解析處理。以下，為了便于說明，將處理主體作為各種程序來進(jìn)行說明。

首先，當(dāng)經(jīng)由輸入部12輸入了x射線ct圖像g10時(shí)(sp1)，二值化部151根據(jù)規(guī)定閾值對(duì)輸入的x射線ct圖像g10進(jìn)行二值化，生成在前景中表示x紗線、y紗線以及z紗線的各纖維束的二值圖像(sp2)。

接著，重疊區(qū)域提取部152提取x紗線與y紗線垂直地立體交叉的重疊區(qū)域(sp3)，參考方向決定部153將提取出的重疊區(qū)域的重疊方向決定為參考方向(sp4)。

在此，提取重疊區(qū)域的理由在于，為了對(duì)提取出的重疊區(qū)域應(yīng)用通常的方向性距離法，推定重疊方向。在后文中說明通常的方向性距離法。

另外，將重疊方向決定為參考方向的理由在于，為了在與該參考方向垂直的平面上應(yīng)用二維的通常的方向性距離法，來推定纖維束取向。

將與參考方向垂直的平面稱為參考平面，將在參考平面上應(yīng)用二維的通常的方向性距離法的方法稱為附帶參考的方向性距離法。

在參考平面上存在x紗線或y紗線，因此通過應(yīng)用附帶參考的方向性距離法，能夠高精度地推定x紗線和y紗線的纖維束取向。在后文中說明附帶參考的方向性距離法。

接著，z紗線去除部154對(duì)二值圖像應(yīng)用附帶參考的方向性距離法，推定x紗線、y紗線以及z紗線的纖維束取向。然后，z紗線去除部154根據(jù)推定出的取向來去除二值圖像中包含的z紗線(sp5)。

接著，纖維束取向推定部155對(duì)去除了z紗線的二值圖像再次應(yīng)用附帶參考的方向性距離法，推定x紗線和y紗線的纖維束取向(sp6)。

然后，纖維束取向推定部155制作纖維束取向推定圖像g100，并通過顯示部14進(jìn)行顯示(sp7)，結(jié)束該圖像解析處理。

(3)各處理的詳細(xì)內(nèi)容

以下，參照?qǐng)D4～圖17，此外使用計(jì)算式(式1～式3)來詳細(xì)說明在圖3中說明的各處理(sp2～sp6)。此外，x射線ct圖像g10的輸入處理(sp1)和纖維束取向推定圖像g100的顯示處理(sp7)為通常的方法，因此省略說明。

(3-1)二值化處理

圖4表示二值化處理的詳細(xì)流程圖。二值化部151首先根據(jù)規(guī)定閾值對(duì)經(jīng)由輸入部12輸入的x射線ct圖像g10進(jìn)行二值化，生成二值圖像(sp21)。生成的二值圖像有時(shí)由于纖維束內(nèi)的纖維密度不均勻而產(chǎn)生的黑斑。即，存在將本來應(yīng)該為背景的體素當(dāng)作前景體素的地方。

為了將該本來應(yīng)該為背景的前景體素返回至背景體素，二值化部151執(zhí)行形態(tài)處理中的閉合處理(sp22)。通過執(zhí)行閉合處理，能夠去除二值圖像中產(chǎn)生的黑斑。二值化部151生成去除了黑斑從而清晰的二值圖像，結(jié)束本處理。

圖5表示通過二值化處理生成的處理圖像。具體地說，表示閉合處理前的二值圖像g21以及閉合處理后的二值圖像g22。

如圖5所示，在二值圖像g21中存在將本來應(yīng)該為背景的體素當(dāng)作前景體素的地方。通過執(zhí)行閉合處理，能夠得到去除了黑斑的閉合處理后的二值圖像g22。

(3-2)重疊區(qū)域提取處理

圖6表示重疊區(qū)域提取處理的詳細(xì)流程圖。重疊區(qū)域提取部152為了提取x紗線與y紗線立體交叉的重疊區(qū)域，執(zhí)行形態(tài)處理中的開放處理(sp31)。

通過執(zhí)行開放處理，能夠提取粗略的重疊區(qū)域。開放處理后的二值圖像的形狀發(fā)生變化，存在將本來應(yīng)該為重疊區(qū)域的前景體素當(dāng)作不是重疊區(qū)域的背景體素的地方。

為了將該本來為重疊區(qū)域的背景體素返回至前景體素，重疊區(qū)域提取部152執(zhí)行形態(tài)處理中的膨脹處理(sp32)。

接著，重疊區(qū)域提取部152計(jì)算膨脹處理后的二值圖像與開放處理前的二值圖像的交集，提取正確的重疊區(qū)域(sp33)。重疊區(qū)域提取部152生成提取了重疊區(qū)域的重疊區(qū)域提取圖像，然后結(jié)束本處理。

圖7表示通過重疊區(qū)域提取處理生成的處理圖像。具體地說，表示了開放處理前的二值圖像g3、開放處理后的二值圖像g31、膨脹處理后的二值圖像g32以及重疊區(qū)域提取圖像g33。

如圖7所示，通過計(jì)算開放處理前的二值圖像g3與膨脹處理后的二值圖像g32的交集，能夠得到提取了正確的重疊區(qū)域的重疊區(qū)域提取圖像g33。

(3-3)參考方向決定處理

圖8表示了參考方向決定處理的詳細(xì)流程圖。參考方向決定部153對(duì)重疊區(qū)域提取圖像g33(圖7)應(yīng)用通常的方向性距離法，針對(duì)重疊區(qū)域中的各體素推定重疊方向(sp41)。

圖9表示應(yīng)用通常的方向性距離法來推定關(guān)注體素的方向性距離的處理的概要。在輸入了二值化后的輸入圖像g411的情況下，對(duì)關(guān)注體素，計(jì)算直到背景為止的方向性距離。關(guān)于朝向與關(guān)注體素接近的體素的方向，在二維的情況下為8個(gè)方向，在三維的情況下為26個(gè)方向。

在此，說明二維的情況。當(dāng)把去除了朝向?yàn)榉聪虻南蛄亢蟮姆较蛟O(shè)為vsi時(shí)，在圖像上在4個(gè)方向上行進(jìn)，在到達(dá)背景的時(shí)間點(diǎn)停止行進(jìn)。關(guān)于－vsi也同樣地在圖像上在4個(gè)方向行進(jìn)，在到達(dá)背景的時(shí)間點(diǎn)停止行進(jìn)。

此時(shí)，當(dāng)把在vsi方向上行進(jìn)的距離設(shè)為d(vsi)，把在－vsi方向上行進(jìn)的距離設(shè)為d(－vsi)時(shí)，用以下式1表示±vsi方向的方向性距離d(±vsi)。

[式1]

d(±vsi)＝d(vsi)+d(-vsi)……(1)

另外，分別用以下的式2和3定義方向向量pi和方向張量m。在對(duì)方向張量m進(jìn)行固有值分解的情況下，針對(duì)最大固有值的固有向量表示纖維束取向。另外，針對(duì)第二大固有值的固有向量表示纖維束的寬度方向。在三維的情況下，針對(duì)最小固有值的固有向量表示厚度方向。

[式2]

pi＝d(±vsi)·vsi……(2)

[式3]

返回至圖8，關(guān)于在步驟sp41中推定出的重疊方向，根據(jù)方向性距離法的性質(zhì)，對(duì)于重疊區(qū)域與背景的邊界部分的體素?zé)o法正確地計(jì)算。為了去除無法正確計(jì)算的該邊界部分的體素，參考方向決定部153執(zhí)行形態(tài)處理中的收縮處理，從重疊區(qū)域中提取中心區(qū)域(sp42)。

接著，因?yàn)闃?gòu)成了重疊區(qū)域各自獨(dú)立的連結(jié)成分，因此參考方向決定部153對(duì)于提取出的各中心區(qū)域執(zhí)行6附近的標(biāo)記處理來進(jìn)行區(qū)域分割，從而將重疊區(qū)域分離(sp43)。

接著，參考方向決定部153使在步驟sp41中推定出的重疊方向中的、中心區(qū)域的各體素的重疊方向平均化，將平均化而得到的方向決定為參考方向(sp44)，結(jié)束本處理。

圖10表示通過參考方向決定處理生成的處理圖像。具體地說，表示重疊方向推定圖像g41、中心區(qū)域提取圖像g42、標(biāo)記圖像g43以及參考方向圖像g44。

如圖10所示，通過對(duì)重疊區(qū)域提取圖像g33(圖7)應(yīng)用通常的方向性距離法，能夠得到重疊方向推定圖像g41。另外，通過對(duì)重疊方向推定圖像g41執(zhí)行收縮處理，能夠得到中心區(qū)域提取圖像g42。

另外，通過對(duì)中心區(qū)域提取圖像g42執(zhí)行標(biāo)記處理，能夠得到標(biāo)記圖像g43。另外，通過使中心區(qū)域的重疊方向平均化，能夠得到參考方向圖像g44。

(3-4)z紗線去除處理

圖11表示z紗線去除處理的詳細(xì)流程圖。z紗線去除部154對(duì)在步驟sp2中得到的二值圖像g22(圖5)應(yīng)用附帶參考的方向性距離法，計(jì)算方向性距離(sp51)。

附帶參考的方向性距離法是指使計(jì)算方向性距離的平面旋轉(zhuǎn)為與參考方向垂直的平面(參考平面)，在該參考平面上通過二維的通常的方向性距離法來計(jì)算方向性距離的方法。

圖12表示應(yīng)用通常的方向性距離法來計(jì)算方向性距離時(shí)的概念圖。當(dāng)在x紗線與y紗線立體交叉的重疊區(qū)域中應(yīng)用通常的方向性距離法來計(jì)算方向性距離時(shí)，存在無法計(jì)算正確的方向性距離的問題。

具體地說，關(guān)于接近纖維束取向的方向，由于x紗線和y紗線的纖維束厚度薄，因此很快到達(dá)背景從而距離變短，另一方面，關(guān)于接近參考方向的方向，由于重疊區(qū)域的截面粗因此不容易到達(dá)背景從而距離變長(zhǎng)。

因此，與接近纖維束取向的方向的距離相比，接近參考方向的方向的距離長(zhǎng)。結(jié)果，存在將接近參考方向的方向的方向性距離作為重疊區(qū)域中的方向性距離來進(jìn)行計(jì)算的問題。因此，在本實(shí)施方式中應(yīng)用附帶參考的方向性距離法來計(jì)算方向性距離。

圖13表示附帶參考的方向性距離法的概念圖。附帶參考的方向性距離法是指使成為方向性距離計(jì)算對(duì)象的平面進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，在旋轉(zhuǎn)后的平面上應(yīng)用二維的方向性距離法來計(jì)算方向性距離的方法。

具體地說，使方向±vs0旋轉(zhuǎn)從而使其與參考方向一致，并按照使±vs0進(jìn)行旋轉(zhuǎn)的量，還使與±vs0垂直的其它方向±vs1和±vs2進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。當(dāng)把旋轉(zhuǎn)后的方向分別設(shè)為±vs0’、±vs1’以及±vs2’時(shí)，x紗線或y紗線存在于通過±vs1’以及±vs2’定義的平面(參考平面)上。

通過在該參考平面上應(yīng)用二維的方向性距離法來計(jì)算方向性距離，能夠不受重疊區(qū)域的影響地推定纖維束取向。

圖14表示應(yīng)用附帶參考的方向性距離法來計(jì)算參考平面上的x紗線或y紗線的方向性距離時(shí)的概念圖。在針對(duì)位于重疊區(qū)域內(nèi)的關(guān)注體素計(jì)算方向性距離的情況下，應(yīng)用附帶參考的方向性距離法來計(jì)算方向性距離。

具體地說，如上所述，使方向±vs0旋轉(zhuǎn)從而使其與參考方向一致，還使與±vs0垂直的其它方向±vs1、±vs2、±vs3以及±vs4旋轉(zhuǎn)相同程度。

當(dāng)把旋轉(zhuǎn)后的方向分別設(shè)為±vs0’、±vs1’、±vs2’、±vs3’以及±vs4’時(shí)，在通過±vs1’、±vs2’、±vs3’以及±vs4’定義的參考平面上應(yīng)用二維的方向性距離法來計(jì)算方向性距離。

在應(yīng)用附帶參考的方向性距離法來計(jì)算方向性距離的情況下，上述式1～3表示的關(guān)系成立。即，在對(duì)方向張量m進(jìn)行固有值分解的情況下針對(duì)最大固有值的固有向量表示纖維束取向。另外，針對(duì)第二大固有值的固有向量表示纖維束的寬度方向。在三維的情況下針對(duì)最小固有值的固有向量表示厚度方向。

返回至圖11，z紗線去除部154使用在進(jìn)行附帶參考的方向性距離法的計(jì)算時(shí)得到的針對(duì)第二大固有值的固有向量來計(jì)算附帶條件的方向性距離(sp52)。然后，z紗線去除部154根據(jù)附帶條件的方向性距離，將x紗線或y紗線的區(qū)域與z紗線的區(qū)域分離(sp53)。

附帶條件的方向性距離是指在以下的條件下計(jì)算的方向性距離，該條件為從關(guān)注體素開始在圖像上行進(jìn)，在到達(dá)背景的時(shí)間點(diǎn)，或者在位于下一個(gè)行進(jìn)的位置的體素的固有向量所示的方向與行進(jìn)方向所形成的角度大于規(guī)定閾值的時(shí)間點(diǎn)停止行進(jìn)。

圖15表示用于推定附帶條件的方向性距離的處理概要。以位于位置x的關(guān)注體素為起點(diǎn)，在關(guān)注體素的固有向量v2(x)所示的方向上在圖像上行進(jìn)，在到達(dá)背景的時(shí)間點(diǎn)停止行進(jìn)。將從最后到達(dá)的體素至關(guān)注體素為止的距離設(shè)為xe1。

另一方面，關(guān)于反向的向量－v2(x)的方向，在圖像上行進(jìn)，在位于下一個(gè)行進(jìn)的位置x’的體素的固有向量v2(x’)所示的方向與－v2(x)所示的方向所形成的角度大于規(guī)定閾值的時(shí)間點(diǎn)停止行進(jìn)。將從最后到達(dá)的體素至關(guān)注體素為止的距離設(shè)為xe2。然后，將距離xe1與xe2的絕對(duì)值的總和作為附帶條件的方向性距離dc(x)。

圖16表示根據(jù)附帶條件的方向性距離將x紗線或y紗線的區(qū)域與z紗線的區(qū)域分離的概念圖。x紗線或y紗線的寬度wxy大于z紗線的截面的對(duì)角線距離wz，因此x紗線或y紗線的區(qū)域中的體素p的附帶條件的方向性距離dc(p)大于z紗線的區(qū)域中的體素q的附帶條件的方向性距離dc(q)。

例如，能夠?qū)⒋笥趜紗線的截面的對(duì)角線距離wz且小于x紗線或y紗線的寬度wxy的值設(shè)為閾值，將大于該閾值的附帶條件的方向性距離的體素包含在x紗線或y紗線的區(qū)域中，將小于閾值的附帶條件的方向性距離的體素包含在z紗線的區(qū)域中。

返回至圖11，z紗線去除部154刪除z紗線的區(qū)域中包含的體素，由此從二值圖像g22(圖5)中去除z紗線(sp54)。當(dāng)去除了z紗線時(shí)，有時(shí)還將x紗線或y紗線的區(qū)域的一部分去除。

因此，z紗線去除部154對(duì)去除z紗線后的圖像執(zhí)行形態(tài)處理中的膨脹處理(sp55)，計(jì)算膨脹處理后的圖像與膨脹處理前的圖像的交集來提取x紗線和y紗線(sp56)，結(jié)束本處理。

(3-5)纖維束取向推定處理

圖17表示纖維束取向推定處理的詳細(xì)流程圖。纖維束取向推定部155對(duì)提取了x紗線和y紗線的圖像再次應(yīng)用附帶參考的方向性距離法，推定x紗線和y紗線的纖維方向(sp61)。

接著，纖維束取向推定部155在推定了纖維方向的體素中僅保留視為精度較好的中心部附近的體素而刪除其它體素，提取中心部附近的體素(sp62)。

接著，纖維束取向推定部155對(duì)中心部附近的體素執(zhí)行以下的聚類處理：將相同程度的方向的體素進(jìn)行連接，使連接的體素群屬于同一簇，使在纖維束的途中向量急劇變化的體素屬于不同的簇。

纖維束的取向不會(huì)在數(shù)個(gè)體素單位的短距離中急劇變化。由此，能夠判斷在纖維束的途中向量急劇變化的體素為噪聲。因此，纖維束取向推定部155刪除所屬的體素少的簇來去除噪聲(sp63)，結(jié)束本處理。

(4)解析結(jié)果

以下，參照?qǐng)D18～圖21來說明對(duì)各種輸入圖像執(zhí)行上述說明的本實(shí)施方式中的圖像解析處理時(shí)得到的處理圖像。

圖18表示輸入圖像為模擬圖像g11的情況下執(zhí)行圖像解析處理而得到的處理圖像。模擬圖像g11為設(shè)定x紗線和y紗線的纖維束的長(zhǎng)度、寬度、厚度、x紗線的纖維層和y紗線的纖維層的層疊數(shù)、纖維束彼此的間隔以及z紗線的截面形狀等而制作的三維圖像。即，是各種信息為已知的圖像。

在對(duì)該模擬圖像g11執(zhí)行本實(shí)施方式的圖像解析處理的情況下，能夠得到三維圖像g110、x紗線截面圖像g111以及y紗線截面圖像g112。三維圖像g110為表示x紗線和y紗線的纖維束取向的三維圖像。

另外，x紗線截面圖像g111為表示x紗線的纖維束取向的二維圖像，y紗線截面圖像g112為表示y紗線的纖維束取向的二維圖像。

對(duì)得到這些處理圖像g110～g112時(shí)計(jì)算出的纖維束的方向與制作模擬圖像g11時(shí)設(shè)定的纖維束的方向所形成的角度進(jìn)行計(jì)算來作為誤差，結(jié)果，誤差的最大值為89.9度，平均值為4.9度。

此外，已知通常方向性距離法本身的平均誤差為4.3度。另外，全部體素中94.7％的體素的誤差在6度以內(nèi)。根據(jù)上述結(jié)果，能夠確認(rèn)本實(shí)施方式的圖像解析處理的有效性。

圖19表示輸入圖像為x射線ct圖像g10的情況下執(zhí)行圖像解析處理而得到的處理圖像。x射線ct圖像g10為通過x射線ct裝置對(duì)實(shí)際的編織物進(jìn)行拍攝而得到的三維圖像。另外，x射線ct圖像g10與圖20表示的x射線ct圖像g12相比為高分辨率。

在對(duì)該x射線ct圖像g10執(zhí)行本實(shí)施方式的圖像解析處理的情況下，能夠得到三維圖像g100(纖維束取向推定圖像g100)、x紗線截面圖像g101和y紗線截面圖像g102。三維圖像g100為表示x紗線和y紗線的纖維束取向的三維圖像。

另外，x紗線截面圖像g101為表示x紗線的纖維束取向的二維圖像，y紗線截面圖像g102為表示y紗線的纖維束取向的二維圖像。通過參照這些處理圖像g100～g102，能夠容易地確認(rèn)x紗線和y紗線的纖維束取向。

另外，計(jì)算時(shí)間為243.8秒左右。當(dāng)以往要對(duì)相同程度的體素?cái)?shù)的圖像進(jìn)行解析時(shí)，需要20倍左右的時(shí)間，由此通過執(zhí)行本實(shí)施方式的圖像解析處理，能夠謀求縮短計(jì)算時(shí)間。

圖20表示輸入圖像為x射線ct圖像g12的情況下執(zhí)行圖像解析處理而得到的處理圖像。x射線ct圖像g12與圖19表示的x射線ct圖像g10相比，不同點(diǎn)在于為低分辨率。

在對(duì)該x射線ct圖像g12執(zhí)行本實(shí)施方式的圖像解析處理的情況下，能夠得到三維圖像g120、x紗線截面圖像g121以及y紗線截面圖像g122。當(dāng)參照這些處理圖像g120～g122時(shí)，雖然一部分纖維束缺失，但是能夠大致容易地確認(rèn)其纖維束取向。

圖21表示輸入圖像為缺陷模擬圖像g13的情況下執(zhí)行圖像解析處理而得到的處理圖像。缺陷模擬圖像g13與圖18表示的模擬圖像g11相比，不同點(diǎn)在于具有x紗線的纖維束在途中彎曲10度的缺陷。

在對(duì)該缺陷模擬圖像g13執(zhí)行本實(shí)施方式的圖像解析處理的情況下，能夠得到三維圖像g130和x紗線截面圖像g131。當(dāng)參照這些處理圖像g130和g131時(shí)，雖然存在一些誤差，但是能夠容易地確認(rèn)x紗線的纖維束從彎曲地點(diǎn)開始彎曲。

圖22表示輸入圖像為曲面模擬圖像g14的情況下執(zhí)行圖像解析處理而得到的處理圖像。曲面模擬圖像g14與圖18表示的模擬圖像g11相比，不同點(diǎn)在于，具有在圓弧上變形的曲面部分。

在對(duì)該曲面模擬圖像g14執(zhí)行本實(shí)施方式的圖像解析處理的情況下，能夠得到三維圖像g140和x紗線截面圖像g141。當(dāng)參照這些處理圖像g140和g141時(shí)，能夠容易地確認(rèn)纖維束在圓弧上取向。

(5)本實(shí)施方式的效果

如上所述通過本實(shí)施方式的圖像解析裝置、圖像解析方法以及程序，針對(duì)通過三維編織制作的編織物的x射線ct圖像應(yīng)用附帶參考的方向性距離法而去除z紗線，對(duì)去除了z紗線的圖像再次應(yīng)用附帶參考的方向性距離法來推定x紗線和y紗線的纖維束取向，因此能夠去除z紗線的影響而高精度地在短時(shí)間內(nèi)推定纖維束取向。另外，對(duì)于具有曲面形狀的編織物的x射線ct圖像，也能夠推定纖維束取向。因此，能夠用于實(shí)際的產(chǎn)品檢查。

接著，參照?qǐng)D23～圖46說明作為本發(fā)明的一實(shí)施方式的圖像解析裝置2。

(1)圖像解析裝置2的整體結(jié)構(gòu)

如圖23所示，本實(shí)施方式的圖像解析裝置2具備與圖1的圖像解析裝置1相同的cpu11、輸入部12、存儲(chǔ)部13、顯示部14以及存儲(chǔ)器15，存儲(chǔ)器15具有二值化部151和重疊區(qū)域提取部152。這些結(jié)構(gòu)與圖1中具有相同的名稱和附圖標(biāo)記的結(jié)構(gòu)相同，并進(jìn)行相同的處理，因此省略重復(fù)說明。在此，在本實(shí)施方式的圖像解析裝置2中，在存儲(chǔ)器15內(nèi)還具有重疊區(qū)域形態(tài)解析部253。重疊區(qū)域形態(tài)解析部253對(duì)通過重疊區(qū)域提取部152的處理而得到的重疊區(qū)域提取圖像g33中的“重疊區(qū)域”的形態(tài)進(jìn)行解析。在此，在重疊區(qū)域的形態(tài)中不僅包含一個(gè)重疊區(qū)域的形態(tài)，還包含將多個(gè)散布的重疊區(qū)域進(jìn)行組合后的形態(tài)。另外，在附圖中，圖像解析裝置2具有顯示部14，但是也可以是不具有不進(jìn)行顯示地進(jìn)行解析的顯示部14的結(jié)構(gòu)。

(2)圖像解析處理p2的流程圖

在圖24中表示通過圖像解析裝置2進(jìn)行的圖像解析處理p2的流程圖。如該流程圖所示，在圖像解析處理p2中，首先，進(jìn)行x射線ct圖像的輸入(sp1)、二值化處理(sp2)以及重疊區(qū)域提取處理(sp3)。這些處理與上述圖3表示的sp1～sp3的處理相同，因此省略說明。接著，在重疊區(qū)域形態(tài)解析處理(sp14)中，通過重疊區(qū)域形態(tài)解析部253，使用通過重疊區(qū)域提取處理而得到的重疊區(qū)域提取圖像g33(參照?qǐng)D7)來進(jìn)行重疊區(qū)域21的形態(tài)解析的處理。在此，在本實(shí)施方式中，以后，將重疊區(qū)域提取圖像g33中的各個(gè)重疊區(qū)域21稱為“支柱21”。

(3)重疊區(qū)域形態(tài)解析處理的示例

重疊區(qū)域形態(tài)解析部253例如可以通過對(duì)三維圖像的支柱21內(nèi)包含的體素?cái)?shù)進(jìn)行計(jì)數(shù)等來計(jì)算各支柱21的體積。在圖25中例示地表示了在二維圖像中用黑點(diǎn)表示的支柱21內(nèi)的像素，但是在三維圖像中也能夠同樣地對(duì)體素?cái)?shù)進(jìn)行計(jì)數(shù)。在該情況下，例如也可以將多個(gè)支柱21的體積平均作為參照值，通過與特定支柱21的體積進(jìn)行比較，來判斷特定支柱21的體積是否適當(dāng)。在此，在體積的參照值中，不僅能夠使用多個(gè)支柱21的平均，還能夠使用設(shè)計(jì)上的基準(zhǔn)值這樣的其它值。另外，雖然設(shè)為計(jì)算支柱21的體積，但是在使用二維圖像進(jìn)行解析的情況下也可以計(jì)算面積。通過這樣的計(jì)算體積的處理，能夠提供與周圍的支柱21的體積相比不同的體積等用于檢測(cè)纖維束取向異常的信息。另外，根據(jù)所提供的信息，例如能夠檢測(cè)應(yīng)該立體交叉的x紗線或y紗線數(shù)量不足等纖維束取向異常。

另外，重疊區(qū)域形態(tài)解析部253還可以計(jì)算支柱21伸長(zhǎng)的方向。關(guān)于支柱21伸長(zhǎng)的方向，例如圖26所示，即可以使用形態(tài)圖像處理的收縮處理來使伸長(zhǎng)方向顯現(xiàn)化(s21的斜線部)、向量化(s22)，也能夠使用其它的圖像處理來求出伸長(zhǎng)的方向。另外，例如，重疊區(qū)域形態(tài)解析部253將多個(gè)支柱21伸長(zhǎng)的方向的平均作為參照值，通過與特定的支柱21伸長(zhǎng)的方向進(jìn)行比較，能夠判斷支柱21伸長(zhǎng)的方向是否適當(dāng)。在此，關(guān)于伸長(zhǎng)的方向的參照值，不僅能夠使用多個(gè)支柱21伸長(zhǎng)的方向的平均，還能夠使用設(shè)計(jì)上的基準(zhǔn)值等其它值。另外，也可以與支柱21伸長(zhǎng)的方向不同地求出支柱21的中立軸的形狀。例如如圖27的斜線部所示，能夠使用形態(tài)圖像處理的收縮處理來提取中立軸。在該情況下，還能夠檢測(cè)支柱21并非向某一固定方向伸長(zhǎng)而彎曲的情況等，并且通過與參照形狀進(jìn)行比較，能夠判斷是否為適當(dāng)?shù)男螤睢Ｍㄟ^這樣的對(duì)支柱21伸長(zhǎng)的方向、中立軸進(jìn)行計(jì)算的處理，例如能夠提供層疊產(chǎn)生偏差的部分等其他的用于檢測(cè)纖維束取向異常的信息。另外，根據(jù)提供的信息，能夠檢測(cè)纖維束取向異常。

另外，重疊區(qū)域形態(tài)解析部253還可以計(jì)算多個(gè)支柱21的重心位置。理想地是，將相鄰支柱21的重心位置進(jìn)行連結(jié)的線成為x紗線和y紗線延伸的方向，因此在xy平面上，檢測(cè)這些紗線不在平滑的線上排列等，求出不規(guī)則的重心位置，由此能夠判斷重心位置是否適當(dāng)。圖28表示了用斜線表示的支柱21的重心g與周圍支柱21的重心g相比并非平滑地排列的樣子。另外，確定某一區(qū)域，通過對(duì)該區(qū)域內(nèi)包含的重心g的數(shù)量進(jìn)行計(jì)數(shù)等，求出在區(qū)域內(nèi)是否存在適當(dāng)數(shù)量的重心g，由此可以判斷是否存在不規(guī)則的配置的支柱21。通過這樣的計(jì)算重心位置的處理，能夠提供用于檢測(cè)纖維束取向異常的信息。另外，根據(jù)所提供的信息，能夠檢測(cè)纖維束取向異常。

在上述重疊區(qū)域形態(tài)解析處理的示例中，還記載了包含纖維束取向異常檢測(cè)處理的情況，但是也可以在重疊區(qū)域形態(tài)解析部253的處理中不包含這樣的檢測(cè)，僅進(jìn)行計(jì)算支柱21的體積、計(jì)算支柱21伸長(zhǎng)的方向或計(jì)算支柱21的重心位置等重疊區(qū)域形態(tài)解析處理，并且，例如通過輸出到顯示部14或向其它裝置發(fā)送計(jì)算出的數(shù)據(jù)等來提供處理后的信息。通過這種處理，能夠提供用于檢測(cè)纖維束取向異常的信息。

(4)纖維束取向異常的具體例

以下，使用圖29～46說明通過支柱21的形態(tài)解析檢測(cè)出的纖維束取向異常的具體例。在檢測(cè)纖維束取向異常的具體例中，還記載了在通過重疊區(qū)域形態(tài)解析部253進(jìn)行的重疊區(qū)域形態(tài)解析處理中包含檢測(cè)纖維束取向異常的情況，但是在重疊區(qū)域形態(tài)解析部253的處理中也可以不包含這樣的判斷而僅提供通過支柱21的形態(tài)解析而得到的與纖維束取向有關(guān)的信息。參考faa(federalaviationadministration：美國(guó)聯(lián)邦航空管理局)發(fā)布的報(bào)告“dot/faa/ar-06/10”來記載了圖30、33、36、38、40、41、43、44以及46。

圖29在xy平面上表示x紗線和y紗線的纖維束的理想的配置例子，圖30和31分別示意性地表示圖29那樣的理想的纖維束的配置中的xz平面(或yz平面)以及xy平面上的重疊區(qū)域提取圖像。如圖30所示，在x紗線和y紗線的纖維束的理想的配置中，支柱21在x紗線和y紗線的纖維束的層疊方向(z方向)上不間斷地延伸，如圖31所示，支柱21(或支柱21的重心g)規(guī)則性地排列。

圖32(－y方向)表示在xy平面上纖維束的一部分在與應(yīng)該延伸的方向不同的xy平面內(nèi)的方向上延伸的狀態(tài)。圖33和34分別示意性地表示圖32的纖維束的狀態(tài)下的yz平面和xy平面的重疊區(qū)域提取圖像。如這些附圖所示，在圖33的重疊區(qū)域提取圖像中，由于向－y方向延伸的纖維束(斜線部)的影響，具有該纖維素的支柱211的重心位置g向－y方向移動(dòng)。在圖34的重疊區(qū)域提取圖像中，支柱211的重心位置g從附近的支柱21的重心位置g的規(guī)則性偏離。因而，重疊區(qū)域形態(tài)解析部253例如能夠解析重疊區(qū)域提取圖像中的各個(gè)支柱21的重心位置g，檢測(cè)纖維束的一部分在與應(yīng)該延伸的方向不同的xy平面內(nèi)的方向上延伸的區(qū)域。

圖35表示在xy平面上纖維束的一部分在與應(yīng)該延伸的方向不同的z方向上延伸的狀態(tài)。圖36示意性地表示圖35的纖維束的狀態(tài)下的yz平面的重疊區(qū)域提取圖像。如該圖所示，在圖36的重疊區(qū)域提取圖像中，由于向z方向延伸的纖維束(斜線部)的影響，支柱212被分割成多個(gè)。因而，重疊區(qū)域形態(tài)解析部253能夠使用重疊區(qū)域提取圖像來檢測(cè)纖維束的一部分在與應(yīng)該延伸的方向不同的z方向上延伸的區(qū)域。

圖37表示在xy平面上纖維束的一部分在與應(yīng)該延伸的方向不同的一同具有xy平面內(nèi)的方向成分和z方向成分的方向上延伸的狀態(tài)。圖38示意性地表示圖37的纖維束的狀態(tài)下的yz平面的重疊區(qū)域提取圖像。如該圖所示，在圖38的重疊區(qū)域提取圖像中，由于在－z方向和－y方向上延伸的纖維束(斜線部)的影響，支柱213被分割成多個(gè)。另外，被分割的支柱213的一方的重心位置g向+y方向移動(dòng)。因而，重疊區(qū)域形態(tài)解析部253能夠使用重疊區(qū)域提取圖像來檢測(cè)纖維束的一部分在與應(yīng)該延伸的方向不同的一同具有xy平面內(nèi)的方向成分和z方向成分的方向上延伸的區(qū)域。

圖39和圖40表示在xy平面上各個(gè)纖維束作為整體在傾斜的方向上延伸的狀態(tài)。圖41示意性地表示圖39或40所示的纖維束的狀態(tài)下的xy平面的重疊區(qū)域提取圖像。如該圖所示，在圖41的重疊區(qū)域提取圖像中，規(guī)則排列的支柱21的排列中的一部分列即支柱214被錯(cuò)開配置。因而，重疊區(qū)域形態(tài)解析部253通過使用重疊區(qū)域提取圖像來檢測(cè)例如支柱214的重心位置g的排列從規(guī)定的規(guī)則性偏離等，能夠檢測(cè)纖維束作為整體在傾斜的方向上延伸的區(qū)域。

圖42表示在xy平面上纖維束的一部分(例如x紗線)不存在的狀態(tài)。圖43表示在xy平面上纖維束的一部分的粗細(xì)比其它纖維束粗或細(xì)的情況。圖44示意性地表示圖42或圖43的纖維束的狀態(tài)下的yz平面的重疊區(qū)域提取圖像。在圖44的重疊區(qū)域提取圖像中，一部分支柱215被分割成多個(gè)，即使將分割后的多個(gè)支柱215的體積合并，也小于通常的支柱21的體積。因而，重疊區(qū)域形態(tài)解析部253能夠使用重疊區(qū)域提取圖像來檢測(cè)纖維束的一部分不存在的情況以及纖維束的一部分的粗細(xì)比其它纖維束粗或細(xì)的區(qū)域。

圖45表示在xy平面上纖維束的一部分(例如x紗線)折返的狀態(tài)。圖46示意性地表示圖45的纖維束的狀態(tài)下的xy平面的重疊區(qū)域提取圖像。在圖46的重疊區(qū)域提取圖像中，由于纖維素的一部分折返，折返周圍的支柱216被推開，與其周圍的支柱21的有規(guī)則性的重心位置g相比，支柱216的重心位置g發(fā)生混亂。因而，重疊區(qū)域形態(tài)解析部253能夠使用重疊區(qū)域提取圖像來對(duì)這些重心位置g的混亂進(jìn)行解析，由此檢測(cè)纖維束的一部分折返的區(qū)域。

(5)本實(shí)施方式的效果

如上所述，在本實(shí)施方式的圖像解析裝置2中，二值化部151對(duì)由x紗線、y紗線以及z紗線的纖維束構(gòu)成的編織物的三維圖像進(jìn)行二值化，重疊區(qū)域提取部152從二值化后的圖像中提取x紗線和y紗線立體交叉的重疊區(qū)域，重疊區(qū)域形態(tài)解析部253對(duì)提取出的重疊區(qū)域的形態(tài)進(jìn)行解析。由此，僅通過處理時(shí)間短的圖像處理的組合來進(jìn)行解析，因此能夠更簡(jiǎn)單且在短時(shí)間內(nèi)提供與x紗線和y紗線的纖維束取向有關(guān)的信息。

另外，重疊區(qū)域形態(tài)解析部253在進(jìn)一步檢測(cè)纖維束取向異常的情況下，能夠更簡(jiǎn)單且在短時(shí)間內(nèi)發(fā)現(xiàn)纖維束取向異常的部位。另外，即使在對(duì)于纖維束取向異常需要進(jìn)行詳細(xì)解析的情況下，僅對(duì)包含檢測(cè)出的取向異常的區(qū)域另行進(jìn)行詳細(xì)解析即可，因此作為整體能夠謀求縮短解析時(shí)間。

另外，無論全體纖維束的形狀為平面的情況還是為曲面的情況，都能夠使用本實(shí)施方式的針對(duì)重疊區(qū)域的形態(tài)的解析。無論全體纖維束為怎樣的形狀都能夠提取重疊區(qū)域，因此能夠應(yīng)用重疊區(qū)域的形態(tài)的解析處理。另外，支柱21沿全體纖維束的形狀有規(guī)則地配置，因此無論全體纖維束的形狀為平面的情況還是為曲面的情況，都能夠通過解析重疊區(qū)域的形態(tài)來檢測(cè)纖維束取向的異常等。

另外，重疊區(qū)域形態(tài)解析部253可以計(jì)算重疊區(qū)域的體積。在該情況下，能夠與重疊區(qū)域的“體積的參照值”進(jìn)行比較，并且能夠?qū)⒃摗绑w積的參照值”設(shè)為多個(gè)重疊區(qū)域的體積的平均值。

另外，重疊區(qū)域形態(tài)解析部253可以計(jì)算重疊區(qū)域伸長(zhǎng)的方向。在該情況下，能夠與重疊區(qū)域的“朝向的參照值”進(jìn)行比較，能夠?qū)⒃摗俺虻膮⒄罩怠痹O(shè)為多個(gè)上述重疊區(qū)域的方向的平均值。

另外，重疊區(qū)域形態(tài)解析部253可以計(jì)算多個(gè)重疊區(qū)域的重心位置。在該情況下，能夠檢測(cè)重心位置的配置不規(guī)則的區(qū)域。例如求出重心位置排列的參照線，計(jì)算從該參照線以怎樣的程度分離或計(jì)算在某一區(qū)域內(nèi)包含的重心位置的數(shù)量等，由此可以檢測(cè)重心位置的配置不規(guī)則的區(qū)域。

另外，重疊區(qū)域形態(tài)解析部253可以計(jì)算重疊區(qū)域的中立軸，并與參照形狀進(jìn)行比較。在該情況下，在中立軸的計(jì)算中能夠使用形態(tài)的收縮處理。

另外，本實(shí)施方式的圖像解析方法的特征在于，具備以下步驟：對(duì)由x紗線、y紗線以及z紗線的纖維束構(gòu)成的編織物的三維圖像進(jìn)行二值化；從上述二值化后的圖像中提取上述x紗線和上述y紗線立體交叉的重疊區(qū)域；以及對(duì)上述提取出的重疊區(qū)域的形態(tài)進(jìn)行解析。

另外，本實(shí)施方式的程序使計(jì)算機(jī)執(zhí)行以下步驟：對(duì)由x紗線、y紗線以及z紗線的纖維束構(gòu)成的編織物的三維圖像進(jìn)行二值化；從上述二值化后的圖像中提取上述x紗線和上述y紗線立體交叉的重疊區(qū)域；以及對(duì)上述提取出的重疊區(qū)域的形態(tài)進(jìn)行解析。

(6)其它的實(shí)施方式

在上述各實(shí)施方式中，說明了分別使用圖1所示的圖像解析裝置1的圖像解析處理(圖3)以及圖23所示的圖像解析裝置2的圖像解析處理p2(圖24)的情況，但是能夠使這些處理關(guān)聯(lián)地進(jìn)行動(dòng)作。在圖47中表示了將這些處理進(jìn)行組合來執(zhí)行的一實(shí)施方式的圖像解析裝置3的結(jié)構(gòu)。圖像解析裝置3與上述圖像解析裝置1或2相同，具備cpu11、輸入部12、存儲(chǔ)部13、顯示部14以及存儲(chǔ)器15，存儲(chǔ)器15具有二值化部151、重疊區(qū)域提取部152、參考方向決定部153、z紗線去除部154、纖維束取向推定部155以及重疊區(qū)域形態(tài)解析部253。各結(jié)構(gòu)進(jìn)行與上述對(duì)應(yīng)的結(jié)構(gòu)的處理相同的處理。

在圖48中表示了該圖像解析裝置3的圖像解析處理p3的流程圖。圖像解析處理p3首先與圖24的圖像解析處理p2同樣地進(jìn)行x射線ct圖像的輸入(sp1)、二值化處理(sp2)、重疊區(qū)域提取處理(sp3)以及重疊區(qū)域形態(tài)解析處理(sp14)。在此，在重疊區(qū)域形態(tài)解析處理中，不僅解析重疊區(qū)域的形態(tài)，還進(jìn)行纖維束取向異常檢測(cè)。接著，對(duì)于包含檢測(cè)出的纖維束取向異常的區(qū)域，與圖3的圖像解析處理p1中的對(duì)應(yīng)的處理相同地，進(jìn)行參考方向決定處理(sp4)、z紗線去除處理(sp5)、纖維束取向推定處理(sp6)。

這樣，將處理時(shí)間短的圖像解析處理p2應(yīng)用于例如成為檢查對(duì)象的x射線ct圖像，將處理時(shí)間較長(zhǎng)且進(jìn)行詳細(xì)解析的圖像解析處理p1應(yīng)用于通過圖像解析處理p2檢測(cè)出的包含纖維束取向異常的區(qū)域，由此能夠更高效且詳細(xì)地解析纖維束取向異常。

符號(hào)說明

1：圖像解析裝置；11：cpu；12：輸入部；13：存儲(chǔ)部；14：顯示部；15：存儲(chǔ)器；151：二值化部；152：重疊區(qū)域提取部；153：參考方向決定部；154：z紗線去除部；155：纖維束取向推定部；2：圖像解析裝置；21：支柱；253：重疊區(qū)域形態(tài)解析部；3：圖像解析裝置。