遺伝的アルゴリズムを用いた高精度・高分解能破面3次元形状その場再構築装置の開発

1998 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 10555029
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: 箕島 弘二 京都大学, 工学研究科, 助教授 (50174107)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 駒井 謙治郎 京都大学, 工学研究科, 教授 (70025948)
• Keywords: フラクトグラフィ / 3次元形状再構築 / 遺伝的アルゴリズム / 対応点探索 / 走査型電子顕微鏡 / 画像処理 / 破面 / へき開割れ

Research Abstract

本研究代表者らは,コンピュータ画像処理技術を応用して,ステレオ破面画像を用いた3次元形状再構築手法を開発し,新たな定量解析手段を提供している。しかし,再構築を行う上で最も重要である2枚の画像の対応点の探索法として従来より用いられいるSSDA法と相互相関法に基づいた粗・精探索手法では,再構築点数は高々40×40点ほどにとどまるとともに,粒界割れのように濃淡変化の乏しい画像では3次元形状の再構築そのものが極めて困難であった。これは,探索領域で最も適応度の高い点を対応点と見なす粗・精探索手法では,画像ノイズ等により本来の対応点以外の部分を対応点と判断して,探索ミスを生じることが多く,探索精度の向上そのものが困難であったためである。そこで,本研究では,3次元処理の最も重要である1組2枚の画像の対応点探索に対して,遺伝的アルゴリズムを採用することにより,従来の粗・精探索法による探索精度を飛躍的に向上させるとともに探索精度を損なうことなく高速処理を目的として,高精度・高分解能破面3次元形状その場再構築システムを試作している。今年度は,まず超高分解能電界放射型走査電子顕微鏡のデジタル画像フォーマットであるTIFFフォーマットを数値データに変換するソフトウェアを開発するとともに,ノイズ除去・画像強調などの前処理ソフトウェアを開発した。さらに,遺伝的アルゴリズムに基づく対応点探索基本ソフトウェアを開発した。これを用いて,鋼のへき開割れ破面に適用し,従来法に比べて処理速度が大幅に向上することを確認した。併せて,探索精度を向上させるための,遺伝アルゴリズムにおける,初期集団数,淘汰法,増殖の際の最適交差方法(2点交差,相似交差,分離交差)の選択,突然変異の起こさせ方について検討を加えている。