[發明專利]圖像解析裝置、圖像解析方法以及程序

有效

• 申請號: 201580051215.9
• 申請日: 2015-09-29
• 公開（公告）號: CN107148569B
• 公開（公告）日: 2020-01-03
• 發明（設計）人: 菱田寬之;稻垣宏一;中村武志;長谷川悠;鈴木宏正;道川隆士;大竹豐;近藤俊
• 申請（專利權）人: 株式會社IHI;國立大學法人東京大學
• 主分類號: G01N23/046
• 分類號: G01N23/046;D06H3/08;G06T7/00;G06T7/60
• 代理公司: 11243 北京銀龍知識產權代理有限公司
• 代理人: 范勝杰;文志

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。圖像解析裝置從由X紗線、Y紗線以及Z紗線的纖維束構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，其特征為具備：二值化部，其對三維圖像進行二值化；重疊區域提取部，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域；參考方向決定部，其使重疊區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，其在相對于參考方向垂直的參考平面上應用方向性距離法，從二值化后的圖像中去除Z紗線；以及纖維束取向推定部，其針對去除了Z紗線的圖像在參考平面上再次應用方向性距離法，根據應用時計算的方向性距離，推定X紗線和Y紗線的纖維束取向。

技術領域

本發明涉及圖像解析裝置、圖像解析方法以及程序，特別是適用于對纖維增強復合材料中包含的纖維束取向進行解析的圖像解析裝置、圖像解析方法以及程序。

背景技術

近年來，正在進行纖維增強復合材料的一種即陶瓷基復合材料(CMC：CeramicMatrix Composites)的開發。CMC是通過母材(基質)將陶瓷纖維增強而得到的復合材料，具有輕質且耐熱性優良這種的特征。正在研究利用該特征例如將CMC用于飛機發動機部件，當前正在進行實用化。通過將CMC用作飛機發動機部件，能夠期待大幅提高燃料經濟性。

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(Chemical Vapor Infiltration：化學氣相滲透法)和PIP(Polymer Impregnation and Pyrolysis：浸漬裂解工藝)來形成基質，最后進行機械加工和表面涂層等，由此形成CMC。在此，此時形成的CMC中的纖維束取向對CMC的強度影響大。

即，當纖維束在本來應該為直線的地方蜿蜒，或者整體偏離本來應該配置的基準軸從而發生偏向，或者在途中斷裂的情況下，CMC的強度降低。與此相對，在纖維束不發生蜿蜒、偏向或斷裂而在固定方向上使朝向一致地來恰當地進行排列時，強度高且耐熱性優良。因此為了確認所形成的CMC的強度是否足夠，重要的是評價纖維束取向。

在專利文獻1中公開了以下取向解析方法：對樹脂成型品的切片圖像進行二值化來獲取二值圖像，對該二值圖像進行傅里葉變換來獲取能譜圖像，將與根據該能譜圖像描繪的橢圓正交的橢圓的主軸方向設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1中公開了以下技術：通過X射線CT裝置對編織纖維束而得到的編織物進行拍攝來獲取X射線CT圖像，使用特殊的濾波函數對該X射線CT圖像進行計算，由此對構成纖維束的一根一根纖維的取向進行解析。

在先技術文獻

專利文獻1：日本特開2012-2547號公報

非專利文獻1：T.Shinohara,J.Takayama,S.Ohyama,and A.Kobayashi,“Extraction of Yarn Positional Information from a Three‐dimensional CT Imageof Textile Fabric using Yarn Tracingwith a Filament Model for StructureAnalysis”,Textile Research Journal,Vol.80,No.7,pp.623-630(2010)

發明內容