JP2001074418A - Method and apparatus for measuring moving object - Google Patents

Method and apparatus for measuring moving object

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JP2001074418A
JP2001074418A JP25515399A JP25515399A JP2001074418A JP 2001074418 A JP2001074418 A JP 2001074418A JP 25515399 A JP25515399 A JP 25515399A JP 25515399 A JP25515399 A JP 25515399A JP 2001074418 A JP2001074418 A JP 2001074418A
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Japan
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moving
correlation value
moving object
calculating
object measuring
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Yoshito Abe
淑人 阿部
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Dai Nippon Printing Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To facilitate setting of operational conditions and to ensure high accuracy measurement while releasing restriction on the installing place even when the moving speed of an object is low or the object is stationary by providing a process for extracting a relative position having a maximum correlation value as a moving distance. SOLUTION: An image pickup means 105 picks up the image of a moving body to produce a time series image and a correlation value operating means 108 operates a correlation value by varying the relative position of two images preceding and following in time series. Subsequently, a moving distance extracting process extracts a relative position having a maximum correlation value as a moving distance. In other words, the correlation value operating means 108 operates a correlation value based on picked up images in order to measure a moving object. Data operated by a central processing means 103, i.e., moving distance, moving speed and accumulated moving distance, are delivered to an IO controller 102. The IO controller 102 transfers the data to an external unit, e.g. a data collector or the control section of a transfer unit.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は位置、速度、累積移
動距離、加速度、等を計測する技術分野に属する。特に
移動体の光学像を撮像することにより非接触で移動体を
計測する方法と装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention belongs to the technical field of measuring position, speed, cumulative moving distance, acceleration, and the like. In particular, the present invention relates to a method and an apparatus for measuring a moving body in a non-contact manner by capturing an optical image of the moving body.

【0002】[0002]

【従来技術】物体の運動を非接触で光学的に計測する方
法としては、レーザードップラー法が知られている。レ
ーザードップラー法は物体に照射したレーザー光線と物
体から反射したレーザー光線とを干渉させ、その干渉光
を光センサ等により検出し、出力される検出信号に基づ
いてデータ処理を行い物体の運動を計測する方法であ
る。
2. Description of the Related Art As a method for optically measuring the motion of an object in a non-contact manner, a laser Doppler method is known. The laser Doppler method is a method in which a laser beam irradiated on an object and a laser beam reflected from the object interfere with each other. It is.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】ところが、レーザード
ップラー法を適用した計測装置は、動作条件の設定が難
しく、設置場所の制約が大きい。また、物体の移動速度
が小さい場合には、計測誤差が大きいか計測不可能であ
る。また、一般的に高価である。
However, in a measuring apparatus to which the laser Doppler method is applied, it is difficult to set operating conditions and the installation place is largely restricted. When the moving speed of the object is low, the measurement error is large or measurement is impossible. They are also generally expensive.

【0004】本発明はこのような課題を解決するために
なされたものであり、その目的は、動作条件の設定が容
易であり、設置場所の制約が小さく、物体の移動速度が
小さい場合であっても、静止している場合であっても、
高精度の計測を行うことができる移動体計測方法および
装置を提供することにある。
The present invention has been made to solve such a problem, and has as its object the case where the operating conditions can be easily set, the installation location is less restricted, and the moving speed of the object is low. Or even when stationary,
It is an object of the present invention to provide a moving object measuring method and device capable of performing highly accurate measurement.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】上記課題は下記の本発明
によって解決される。すなわち、本発明の請求項1に係
る移動体計測方法は、移動体を撮像し時系列の撮像画像
を出力する撮像過程と、前記時系列で前後する2つの撮
像画像の相対位置を変化させて相関値を演算する相関値
演算過程と、前記相関値が極大となる相対位置を移動距
離として抽出する移動距離抽出過程とを有するようにし
たものである。本発明によれば、撮像過程において移動
体が撮像され時系列の撮像画像が出力され、相関値演算
過程において時系列で前後する2つの撮像画像の相対位
置を変化させて相関値が演算され、移動距離抽出過程に
おいて相関値が極大となる相対位置が移動距離として抽
出される。このように、撮像して得た撮像画像に基づい
て相関値を演算して移動体の計測が行われる。したがっ
て、動作条件の設定が容易であり、設置場所の制約が小
さく、物体の移動速度が小さい場合であっても、静止し
ている場合であっても、高精度の計測を行うことができ
る移動体計測方法が提供される。
The above object is achieved by the present invention described below. In other words, the moving object measurement method according to claim 1 of the present invention includes an imaging process of imaging a moving object and outputting a time-series captured image, and changing a relative position between two time-sequential captured images. The method includes a correlation value calculating step of calculating a correlation value, and a moving distance extracting step of extracting a relative position at which the correlation value has a maximum as a moving distance. According to the present invention, a moving object is imaged in an imaging process, a time-series captured image is output, and a correlation value is calculated by changing a relative position of two time-sequential captured images in a correlation value calculation process, In the moving distance extraction process, the relative position where the correlation value becomes maximum is extracted as the moving distance. In this way, the mobile object is measured by calculating the correlation value based on the captured image. Therefore, it is easy to set the operating conditions, the installation location is less restricted, and the movement that can perform high-accuracy measurement regardless of whether the moving speed of the object is low or stationary. A body measurement method is provided.

【0006】また、本発明の請求項2に係る移動体計測
方法は、請求項1に係る移動体計測方法において、前記
移動距離を前記時系列で前後する2つの撮像画像の時間
間隔で除算することにより移動速度を演算する移動速度
演算過程を有するようにしたものである。本発明によれ
ば、移動速度が演算される。
According to a second aspect of the present invention, in the moving object measuring method according to the first aspect, the moving distance is divided by a time interval between two captured images preceding and following the time series. Thus, a moving speed calculating process for calculating the moving speed is provided. According to the present invention, the moving speed is calculated.

【0007】また、本発明の請求項3に係る移動体計測
方法は、請求項1または2に係る移動体計測方法におい
て、前記時系列における所定期間のすべての前記移動距
離を積算して累積移動距離を演算する累積移動距離演算
過程を有するようにしたものである。本発明によれば、
累積移動距離が演算される。
According to a third aspect of the present invention, there is provided the moving object measuring method according to the first or second aspect, wherein all of the moving distances of the predetermined time period in the time series are integrated to accumulate the moving distance. The present invention has a cumulative moving distance calculating step of calculating a distance. According to the present invention,
An accumulated moving distance is calculated.

【0008】また、本発明の請求項4に係る移動体計測
方法は、請求項1から3のいずれかに係る移動体計測方
法において、前記撮像画像は前記移動体の移動方向に対
して1次元の撮像を行って得るラインプロファイル画像
であるようにしたものである。本発明によれば、一次元
の移動(直線移動)の計測が高速に行われる。
According to a fourth aspect of the present invention, in the moving object measuring method according to any one of the first to third aspects, the captured image is one-dimensional with respect to a moving direction of the moving object. This is a line profile image obtained by performing the above-described imaging. According to the present invention, one-dimensional movement (linear movement) is measured at high speed.

【0009】また、本発明の請求項5に係る移動体計測
方法は、請求項4に係る移動体計測方法において、前記
相関値演算過程は、前記相関値を時系列で前後する2つ
のラインプロファイル画像の各画素値を成分とするベク
トルの内積として得る過程であるようにしたものであ
る。本発明によれば、ベクトルの内積としての相関値が
高速に得られる。
In the moving object measuring method according to a fifth aspect of the present invention, in the moving object measuring method according to the fourth aspect, the correlation value calculating step includes two line profiles which move the correlation value back and forth in time series. This is a process in which each pixel value of an image is obtained as an inner product of a vector having components. According to the present invention, a correlation value as an inner product of vectors can be obtained at high speed.

【0010】また、本発明の請求項6に係る移動体計測
装置は、移動体を撮像し時系列の撮像画像を出力する撮
像手段と、前記時系列で前後する2つの撮像画像の相対
位置を変化させて相関値を演算する相関値演算手段と、
前記相関値が極大となる相対位置を移動距離として抽出
する移動距離抽出手段とを有するようにしたものであ
る。本発明によれば、撮像手段において移動体が撮像さ
れ時系列の撮像画像が出力され、相関値演算手段におい
て時系列で前後する2つの撮像画像の相対位置を変化さ
せて相関値が演算され、移動距離抽出手段において相関
値が極大となる相対位置が移動距離として抽出される。
このように、撮像して得た撮像画像に基づいて相関値を
演算して移動体の計測が行われる。したがって、動作条
件の設定が容易であり、設置場所の制約が小さく、物体
の移動速度が小さい場合であっても、静止している場合
であっても、高精度の計測を行うことができる移動体計
測装置が提供される。
According to a sixth aspect of the present invention, there is provided a moving object measuring apparatus, comprising: an image pickup means for picking up an image of a moving object and outputting a time-series picked-up image; A correlation value calculating means for calculating a correlation value by changing;
Moving distance extracting means for extracting, as a moving distance, a relative position at which the correlation value becomes maximum. According to the present invention, the moving body is imaged by the imaging means, a time-series captured image is output, and the correlation value is calculated by changing the relative position of the two captured images preceding and succeeding in time series by the correlation value calculation means, The relative position at which the correlation value becomes maximum is extracted as the moving distance by the moving distance extracting means.
In this way, the mobile object is measured by calculating the correlation value based on the captured image. Therefore, it is easy to set the operating conditions, the installation location is less restricted, and the movement that can perform high-accuracy measurement regardless of whether the moving speed of the object is low or stationary. A body measurement device is provided.

【0011】また、本発明の請求項7に係る移動体計測
装置は、請求項6に係る移動体計測方法において、前記
移動距離を前記時系列で前後する2つの撮像画像の時間
間隔で除算することにより移動速度を演算する移動速度
演算手段を有するようにしたものである。本発明によれ
ば、移動速度が演算される。
According to a seventh aspect of the present invention, in the moving object measuring method according to the sixth aspect, the moving distance is divided by a time interval between two captured images preceding and following the time series. Thus, a moving speed calculating means for calculating the moving speed is provided. According to the present invention, the moving speed is calculated.

【0012】また、本発明の請求項8に係る移動体計測
装置は、請求項6または7に係る移動体計測方法におい
て、前記時系列における所定期間のすべての前記移動距
離を積算して累積移動距離を演算する累積移動距離演算
手段を有するようにしたものである。本発明によれば、
累積移動距離が演算される。
[0012] In the moving object measuring apparatus according to claim 8 of the present invention, in the moving object measuring method according to claim 6 or 7, the moving object is accumulated by integrating all the moving distances in a predetermined period in the time series. It has a cumulative moving distance calculating means for calculating the distance. According to the present invention,
An accumulated moving distance is calculated.

【0013】また、本発明の請求項9に係る移動体計測
装置は、請求項6〜8のいずれかに係る移動体計測方法
において、前記撮像手段は前記移動体の移動方向に対し
て1次元の撮像を行うラインプロファイル画像を出力す
るラインセンサカメラであるようにしたものである。本
発明によれば、一次元の移動(直線移動)の計測が高速
に行われる。
According to a ninth aspect of the present invention, in the moving body measuring method according to any one of the sixth to eighth aspects, the imaging means is one-dimensional with respect to a moving direction of the moving body. This is a line sensor camera that outputs a line profile image for capturing an image. According to the present invention, one-dimensional movement (linear movement) is measured at high speed.

【0014】また、本発明の請求項10に係る移動体計
測装置は、請求項9に係る移動体計測方法において、前
記相関値演算手段は、前記相関値を時系列で前後する2
つのラインプロファイル画像の各画素値を成分とするベ
クトルの内積として得る手段であるようにしたものであ
る。本発明によれば、ベクトルの内積としての相関値が
高速に得られる。
According to a tenth aspect of the present invention, in the moving object measuring apparatus according to the ninth aspect, the correlation value calculating means is configured to change the correlation value forward or backward in time series.
This is a means for obtaining as a dot product of a vector having each pixel value of one line profile image as a component. According to the present invention, a correlation value as an inner product of vectors can be obtained at high speed.

【0015】[0015]

【発明の実施の形態】次に、本発明について実施の形態
を説明する。本発明の移動体計測装置における構成の一
例を図1に示す。図1において、101は押しボタンス
イッチ、102はI/Oコントローラ、103は中央処
理手段、104はタイミング発生手段、105は撮像手
段、106はA/D変換手段、107はバッファメモ
リ、108は相関値演算手段、109はLEDコントロ
ーラ、110はLEDパネルである。
Next, an embodiment of the present invention will be described. FIG. 1 shows an example of the configuration of the moving object measuring device of the present invention. In FIG. 1, 101 is a push button switch, 102 is an I / O controller, 103 is a central processing unit, 104 is a timing generation unit, 105 is an imaging unit, 106 is an A / D conversion unit, 107 is a buffer memory, and 108 is a correlation. Value calculation means, 109 is an LED controller, 110 is an LED panel.

【0016】押しボタンスイッチ101は、移動体計測
を開始するためのトリガー入力を、オペレータが移動体
計測装置に対して行うためにある。押しボタンスイッチ
101の開閉信号はI/Oコントローラ102に出力さ
れる。勿論、必要に応じて、押しボタンスイッチ101
の代わりに、物品を移送する装置の制御盤からリレー接
点を出力するように構成し、所定のタイミングで自動計
測するように構成することもできる。
The push button switch 101 is provided so that the operator can input a trigger for starting the measurement of the moving object to the moving object measuring device. An open / close signal of the push button switch 101 is output to the I / O controller 102. Of course, if necessary, the push button switch 101
Instead of this, it is also possible to configure so that a relay contact is output from a control panel of a device for transferring articles, and automatic measurement is performed at a predetermined timing.

【0017】I/Oコントローラ102は、中央処理手
段103と外部機器との間における、開閉信号、その他
の信号、計測データ、制御データ、等の入力出力制御を
行う。中央処理手段103はデータの入出力制御とデー
タの処理を行う。中央処理手段103はマイクロコンピ
ュータ、プログラマブルシーケンサ、パーソナルコンピ
ュータ、等のデータ処理装置のハードウェアとソフトウ
ェアによって実現することができる。
The I / O controller 102 controls input / output of an opening / closing signal, other signals, measurement data, control data, and the like between the central processing unit 103 and an external device. The central processing means 103 performs data input / output control and data processing. The central processing unit 103 can be realized by hardware and software of a data processing device such as a microcomputer, a programmable sequencer, and a personal computer.

【0018】タイミング発生手段104は、中央処理手
段103から入力するトリガー入力に基づいて撮像手段
105における撮像のタイミング信号を生成する。ま
た、相関値演算手段108が出力する相関値(後述す
る)を中央処理手段103が入力するときのタイミング
信号を生成する。
The timing generation means 104 generates a timing signal for imaging in the imaging means 105 based on a trigger input inputted from the central processing means 103. Further, a timing signal is generated when the central processing unit 103 inputs a correlation value (described later) output from the correlation value calculation unit 108.

【0019】撮像手段105は、たとえばCCD(char
ge coupled device)をセンサとし、二次元の領域を撮
像するエリアセンサカメラ、 一次元の領域を撮像する
ラインセンサカメラ、等のカメラである。撮像手段10
5はタイミング信号発生手段104が出力するタイミン
グ信号を入力して撮像を行い撮像信号を出力する。撮像
手段105がエリアセンサカメラの場合とラインセンサ
カメラの場合との相違は、その撮像信号が二次元の撮像
信号であるか、一次元の撮像信号であるかの相違に基づ
くものである。その相違点を除けば両者の撮像信号の取
り扱いには、本発明において本質的な相違点はなく、一
方の説明から他方を類推することは当該技術者にとって
は容易なことである。したがって、以降の説明において
はラインセンサカメラの場合を主体に説明する。
The imaging means 105 is, for example, a CCD (char
and an area sensor camera that captures a two-dimensional area, and a line sensor camera that captures a one-dimensional area. Imaging means 10
Reference numeral 5 inputs a timing signal output from the timing signal generating means 104, performs imaging, and outputs an imaging signal. The difference between the case where the imaging unit 105 is an area sensor camera and the case where the imaging unit 105 is a line sensor camera is based on the difference between whether the imaging signal is a two-dimensional imaging signal or a one-dimensional imaging signal. Except for the difference, the handling of the two imaging signals has no essential difference in the present invention, and it is easy for a person skilled in the art to infer the other from the explanation of one. Therefore, in the following description, the case of a line sensor camera will be mainly described.

【0020】撮像手段105(ラインセンサカメラ)は
移動体を撮像して撮像信号を出力する。A/D変換手段
106はラインセンサカメラ202(撮像手段105)
が出力する撮像信号をディジタルデータに変換する。バ
ッファメモリ107はそのディジタルデータをラインプ
ロファイル画像として記憶する。
The image pickup means 105 (line sensor camera) picks up an image of a moving object and outputs an image pickup signal. A / D conversion means 106 is a line sensor camera 202 (imaging means 105)
Converts the output imaging signal into digital data. The buffer memory 107 stores the digital data as a line profile image.

【0021】移動体とそれを撮像するときのラインセン
サカメラとの配置の一例を図2に示す。図2において、
201は移動体、202はラインセンサカメラである。
また、矢印→は移送方向を示す。図2に示す一例におい
て、移動体201は、印刷用紙、印刷済みのフィルム、
織布、等のウェブ(長尺シート)である。図2に示すよ
うに、ウェブ201は矢印→の方向に移送されている。
このウェブ201の移送方向と、ラインセンサカメラの
走査方向とは平行方向となっている。
FIG. 2 shows an example of the arrangement of a moving object and a line sensor camera for imaging the moving object. In FIG.
201 is a moving body, and 202 is a line sensor camera.
The arrow → indicates the transfer direction. In an example shown in FIG. 2, the moving body 201 includes a printing paper, a printed film,
It is a web (long sheet) such as a woven fabric. As shown in FIG. 2, the web 201 is transported in the direction indicated by the arrow.
The moving direction of the web 201 and the scanning direction of the line sensor camera are parallel to each other.

【0022】移送方向と走査方向とが平行方向(角度が
0)でない場合には、たとえば速度計測では、計測され
る速度は実際の速度の走査方向に対する方向余弦とな
る。したがって、ラインセンサカメラの設置においては
要求精度に応じた正確さが必要とされる。または、方向
余弦で割り算することにより計測値の補正を行うように
する。
If the transport direction and the scanning direction are not parallel (the angle is 0), for example, in speed measurement, the measured speed is the direction cosine of the actual speed in the scanning direction. Therefore, when the line sensor camera is installed, accuracy according to the required accuracy is required. Alternatively, the measurement value is corrected by dividing by the direction cosine.

【0023】このようにラインセンサカメラ202は移
動体を撮像してラインプロファイル画像(撮像信号)を
出力する。そのラインプロファイル画像はディジタルデ
ータに変換されてバッファメモリ108に記憶される。
バッファメモリ108は複数の(すくなくとも2つの)
ラインプロファイル画像(ディジタルデータ)を記憶す
ることができる。ラインプロファイル画像の一例を図3
に示す。図3に示すラインプロファイル画像において横
軸は直線上に配列した画素を示し、縦軸は各画素の画素
値を示す。図3において、Line1とLine2は時
系列で前後する2つのラインプロファイル画像(撮像画
像)である。Line1はLine2よりも時系列で前
となるラインプロファイル画像である。Line1にお
ける位置A1は、Line2における位置A2に移動し
ていることがラインプロファイル画像の形状から判る。
As described above, the line sensor camera 202 captures an image of a moving object and outputs a line profile image (imaging signal). The line profile image is converted into digital data and stored in the buffer memory 108.
The buffer memory 108 has a plurality of (at least two)
A line profile image (digital data) can be stored. Fig. 3 shows an example of a line profile image
Shown in In the line profile image shown in FIG. 3, the horizontal axis indicates pixels arranged on a straight line, and the vertical axis indicates the pixel value of each pixel. In FIG. 3, Line1 and Line2 are two line profile images (captured images) that are chronologically preceding and succeeding. Line 1 is a line profile image that is earlier in time series than Line 2. It can be seen from the shape of the line profile image that the position A1 in Line1 has moved to the position A2 in Line2.

【0024】この位置の対応関係は相関値演算手段10
8が演算する相関値に基づいて計算することができる。
相関値演算手段108はバッファメモリ107が記憶す
るラインプロファイル画像の内から所定の2つについ
て、2つのラインプロファイル画像の相対位置を変化さ
せて(対応する画素を相対的に変化させて)相関値を演
算する。
The correspondence between the positions is determined by the correlation value calculating means 10.
8 can be calculated based on the correlation value calculated.
The correlation value calculation means 108 changes the relative position of the two line profile images (changes the corresponding pixels relatively) for predetermined two of the line profile images stored in the buffer memory 107, and calculates the correlation value. Is calculated.

【0025】たとえば、ラインプロファイル画像Lin
e1とLine2が512画素によって構成されるもの
とする。ラインプロファイル画像Line1の中心近傍
の256画素を基準ラインとして用いる。また、ライン
プロファイル画像Line2の中心近傍の256画素を
前後各128画素移動して得られる256個の256画
素を対応ラインとして用いる。相関値演算手段108は
基準ラインと256個の対応ラインの各々について相関
値を演算する。この場合には、256個の相関値が得ら
れる。
For example, a line profile image Lin
It is assumed that e1 and Line2 are constituted by 512 pixels. 256 pixels near the center of the line profile image Line1 are used as a reference line. In addition, 256 256 pixels obtained by moving the 256 pixels near the center of the line profile image Line2 forward and backward by 128 pixels are used as corresponding lines. The correlation value calculation means 108 calculates a correlation value for each of the reference line and the 256 corresponding lines. In this case, 256 correlation values are obtained.

【0026】相関値演算手段108は、たとえば、下記
の数1によって相関値を演算する。この数1によって演
算される相関値は、相関係数と一致し、0から1の値を
有する。
The correlation value calculating means 108 calculates a correlation value by, for example, the following equation (1). The correlation value calculated by the equation 1 matches the correlation coefficient and has a value from 0 to 1.

【数1】 ただし、 i ; 位置(アドレス) f(i) ; 基準ラインのデータ列 g(i) ; 対応ラインのデータ列 Rj ; 相関係数 j ; 対応ラインのデータ列の位置 n ; データ列の画素数(Equation 1) Where: i; position (address) f (i); data line g (i) of reference line; data line Rj of corresponding line; correlation coefficient j; position n of data line of corresponding line; number of pixels of data line

【0027】また、たとえば、相関値演算手段108は
下記の数2によって相関値を演算する。この数2によっ
て演算される相関値は、内積と一致する。厳密な相関係
数とは一致しないが、高速に演算することができ移動体
計測装置の通常の利用において問題は生じない。
Further, for example, the correlation value calculating means 108 calculates a correlation value by the following equation (2). The correlation value calculated by Expression 2 matches the inner product. Although it does not match the exact correlation coefficient, the calculation can be performed at high speed, and there is no problem in the normal use of the mobile measuring device.

【数2】 ただし、 i ; 位置(アドレス) f(i) ; 基準ラインのデータ列 g(i) ; 対応ラインのデータ列 Ij ; 内積 j ; 対応ラインのデータ列の位置 n ; データ列の画素数(Equation 2) Where: i; position (address) f (i); data line of reference line g (i); data line of corresponding line Ij; inner product j; position of data line of corresponding line n; number of pixels of data line

【0028】中央処理手段103はこの256個の相関
値を入力する。そして最大の相関値を与える対応ライン
と基準ラインの相対位置を移動距離として演算する。た
とえば前述の数1または数2において、j=50 のと
き最大の相関値が得られたとすると。Line2はLi
ne1に対して50画素分の距離だけ移動したことにな
る。たとえば、画素間の距離が移動体201において1
00μmであるとすると、移動距離は5000μm(=
5mm)となる。
The central processing means 103 inputs the 256 correlation values. Then, the relative position between the corresponding line giving the maximum correlation value and the reference line is calculated as the moving distance. For example, suppose that the maximum correlation value is obtained when j = 50 in Equation 1 or Equation 2 described above. Line2 is Li
That is, it has moved by a distance of 50 pixels with respect to ne1. For example, if the distance between pixels is 1
If it is 00 μm, the moving distance is 5000 μm (=
5 mm).

【0029】また、Line1を得た撮像時刻T1とL
ine2を得た撮像時刻T2とから、時系列で前後する
2つの撮像画像Line1とLine2の時間間隔とし
て(T2−T1)を演算する。そして、前述の移動距離
をこの時間間隔で除算することにより、移動体201の
移動速度Vを演算する。たとえば、時間間隔が200μ
secであるとすると。移動距離5000μmを時間間
隔200μsecで除算して、移動速度Vとして25m
/secが得られる。このとき、撮像画像Line1と
Line2の時間間隔である(T2−T1)を大きく設
定しておくことにより低速度域を計測範囲とすることが
でき、反対に、小さく設定しておくことにより高速度域
を計測範囲とすることができる。
The imaging times T1 and L at which Line 1 was obtained
(T2−T1) is calculated from the imaging time T2 at which ine2 was obtained as the time interval between the two captured images Line1 and Line2 which are successive in time series. Then, the moving speed V of the moving body 201 is calculated by dividing the moving distance by the time interval. For example, if the time interval is 200μ
Suppose it is sec. The moving distance 5000 μm is divided by the time interval 200 μsec, and the moving speed V is 25 m
/ Sec. At this time, by setting a large time interval (T2−T1) between the captured images Line1 and Line2, the low-speed range can be set as the measurement range, and conversely, by setting it small, the high-speed range can be set. The area can be a measurement range.

【0030】上述の移動速度Vは、当然のことではある
が、撮像時刻T1とT2との間の移動速度V1、撮像時
刻T2とT3との間の移動速度V2、撮像時刻T3とT
4との間の移動速度V3、のように時系列で得ることが
できる。nを整数値として、この時系列で得られる移動
速度V(n)から加速度A(n)を計算することができ
る。すなわち、中央処理手段103は、下記の数3によ
って加速度A(n)を演算する。
The moving speed V described above is, of course, the moving speed V1 between the imaging times T1 and T2, the moving speed V2 between the imaging times T2 and T3, and the imaging times T3 and T3.
4, the moving speed V3 can be obtained in time series. The acceleration A (n) can be calculated from the moving speed V (n) obtained in this time series, where n is an integer value. That is, the central processing unit 103 calculates the acceleration A (n) by the following equation (3).

【数3】A(n) = (V(n+1)−V(n))/
(T(n+1)−T(n))
A (n) = (V (n + 1) -V (n)) /
(T (n + 1) -T (n))

【0031】また、中央処理手段103は、時系列にお
ける所定期間のすべての移動距離を積算して累積移動距
離を演算する。たとえば、所定期間を撮影時刻T(i)
から撮影時刻T(i+n)とに挟まれた期間であるとす
る。また、撮影時刻T(i+j−1)と撮影時刻T(i
+j)における移動距離をL(j) とする。そのと
き、累積移動距離Sは下記の数4によって演算すること
ができる。
The central processing means 103 calculates the cumulative moving distance by integrating all the moving distances in a predetermined time period in the time series. For example, the predetermined period is set to the photographing time T (i)
It is assumed that the period is between the shooting time T (i + n) and the shooting time T (i + n). Further, the photographing time T (i + j-1) and the photographing time T (i
+ J) is defined as L (j). At this time, the cumulative moving distance S can be calculated by the following equation (4).

【数4】 ただし、i,j,n ; 整数、j≦n S ; 累積移動距離 L ; 移動距離(Equation 4) Where i, j, n: integer, j ≦ n S; cumulative moving distance L; moving distance

【0032】累積移動距離を演算する別の方法について
説明する。ラインプロファイル画像が時系列で得られる
から、移動速度も時系列で得られることになる。すなわ
ち、nを整数として撮影時刻T(j)対応する移動速度
V(j)が存在する。このとき、移動距離L(j)を下
記の数4により定義する。中央処理手段103は、数4
と数3の演算を行って累積移動距離を演算することがで
きる。
Another method for calculating the cumulative moving distance will be described. Since the line profile images are obtained in time series, the moving speed is also obtained in time series. That is, there is a moving speed V (j) corresponding to the photographing time T (j), where n is an integer. At this time, the moving distance L (j) is defined by the following equation (4). The central processing unit 103 calculates
By performing the calculation of Equation (3), the cumulative moving distance can be calculated.

【数5】L(j) = (T(j+1)−T(j))×
((V(j)+V(j+1))/2)
L (j) = (T (j + 1) -T (j)) ×
((V (j) + V (j + 1)) / 2)

【0033】このようにして中央処理手段103により
演算された移動距離、移動速度、累積移動距離、加速
度、等のデータは、LED コントローラ109に出力
される。LEDコントローラ109は、それらのデータ
のいずれか、またはすべてをLEDパネル110に表示
する形式のデータに変換してLEDパネル110に出力
する。LEDパネルはそのデータを入力して、視認可能
な形態で表示を行う。また、中央処理手段103により
演算された移動距離、移動速度、累積移動距離、等のデ
ータは、IOコントローラ102に出力される。IOコ
ントローラ102は、それらのデータをデータ収集装
置、移送装置の制御部、等の外部装置に転送する。
The data such as the moving distance, the moving speed, the cumulative moving distance, and the acceleration calculated by the central processing means 103 are output to the LED controller 109. The LED controller 109 converts any or all of the data into data in a format to be displayed on the LED panel 110 and outputs the data to the LED panel 110. The LED panel inputs the data and performs display in a visually recognizable form. Further, data such as the moving distance, the moving speed, and the cumulative moving distance calculated by the central processing unit 103 are output to the IO controller 102. The IO controller 102 transfers the data to an external device such as a data collection device, a control unit of a transfer device, or the like.

【0034】上述のように、本発明について撮像手段1
05をラインセンサカメラ202とする構成により説明
を行った。上述の説明からも明らかなように、ラインセ
ンサカメラ202は一次元の撮像素子により撮像を行い
ラインプロファイル画像を得るカメラ(撮像手段10
5)であるから、本質的に移動体の一次元の移動量を計
測するにとどまる。しかし、一般に一次元の移動量を計
測する用途は極めて広く適用範囲は決して狭くない。
As described above, the imaging means 1 according to the present invention
The description has been made with reference to the configuration in which 05 is the line sensor camera 202. As is clear from the above description, the line sensor camera 202 captures an image using a one-dimensional image sensor to obtain a line profile image (the image sensor 10).
Because of 5), essentially only the one-dimensional movement amount of the moving object is measured. However, in general, the use of measuring the one-dimensional movement amount is extremely wide, and the application range is not narrow.

【0035】二次元の移動量を計測するためには、2台
のラインセンサカメラを用いて方向の異なるラインプロ
ファイル画像を得るように構成すればよい。また、最初
に説明したように、撮像手段105を二次元の(通常の
意味における)画像を得るエリアセンサカメラとする構
成とすればよい。エリアセンサカメラの場合には相関値
の演算対象が二次元の画像データとなるが、本質的な相
違点はない。上述の一次元の説明に基づいて二次元の場
合に応用することは、当該技術者にとっては容易にでき
ることである。
In order to measure the two-dimensional movement amount, it is sufficient to use two line sensor cameras so as to obtain line profile images in different directions. Further, as described first, the imaging unit 105 may be configured to be an area sensor camera that obtains a two-dimensional (in a normal sense) image. In the case of an area sensor camera, the calculation target of the correlation value is two-dimensional image data, but there is no essential difference. It is easy for a person skilled in the art to apply the two-dimensional case based on the one-dimensional description described above.

【0036】[0036]

【発明の効果】本発明の請求項1に係る移動体計測方法
によれば、動作条件の設定が容易であり、設置場所の制
約が小さく、物体の移動速度が小さい場合であっても、
静止している場合であっても、高精度の計測を行うこと
ができる。また、本発明の請求項2に係る移動体計測方
法によれば、移動速度を演算することができる。また、
本発明の請求項3に係る移動体計測方法よれば、累積移
動距離を演算することができる。また、本発明の請求項
4に係る移動体計測方法よれば、一次元の移動(直線移
動)の計測を高速に行うことができる。また、本発明の
請求項5に係る移動体計測方法によれば、ベクトルの内
積としての相関値を高速に得ることができる。
According to the moving object measuring method according to the first aspect of the present invention, it is easy to set the operating condition, the restriction on the installation place is small, and the moving speed of the object is small.
Even when stationary, high-precision measurement can be performed. Further, according to the moving object measuring method according to the second aspect of the present invention, the moving speed can be calculated. Also,
According to the moving object measuring method according to the third aspect of the present invention, the accumulated moving distance can be calculated. Further, according to the moving object measuring method according to claim 4 of the present invention, one-dimensional movement (linear movement) can be measured at high speed. Further, according to the moving object measuring method according to claim 5 of the present invention, a correlation value as an inner product of vectors can be obtained at high speed.

【0037】また、本発明の請求項6に係る移動体計測
装置によれば、動作条件の設定が容易であり、設置場所
の制約が小さく、物体の移動速度が小さい場合であって
も、静止している場合であっても、高精度の計測を行う
ことができる移動体計測装置が提供される。また、本発
明の請求項7に係る移動体計測装置によれば、移動速度
を演算することができる。また、本発明の請求項8に係
る移動体計測装置によれば、累積移動距離を演算するこ
とができる。また、本発明の請求項9に係る移動体計測
装置によれば、一次元の移動(直線移動)の計測を高速
に行ことができる。また、本発明の請求項10に係る移
動体計測装置によれば、ベクトルの内積としての相関値
を高速に得ることができる。
According to the moving object measuring apparatus of the sixth aspect of the present invention, it is easy to set the operating conditions, the installation location is small, and even if the moving speed of the object is low, A moving object measurement device capable of performing high-accuracy measurement even when the measurement is performed is provided. Further, according to the moving object measuring device according to claim 7 of the present invention, the moving speed can be calculated. Further, according to the moving object measuring device according to claim 8 of the present invention, the accumulated moving distance can be calculated. Further, according to the moving object measuring device of the ninth aspect of the present invention, one-dimensional movement (linear movement) can be measured at high speed. Further, according to the moving object measuring device of the tenth aspect of the present invention, a correlation value as an inner product of vectors can be obtained at high speed.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の移動体計測装置における構成の一例を
示す図である。
FIG. 1 is a diagram illustrating an example of a configuration of a moving object measuring device according to the present invention.

【図2】移動体とそれを撮像するときのラインセンサカ
メラとの配置の一例を示す図である。
FIG. 2 is a diagram illustrating an example of an arrangement of a moving object and a line sensor camera when imaging the moving object.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

101 押しボタンスイッチ 102 I/Oコントローラ 103 中央処理手段 104 タイミング発生手段 105 撮像手段 106 A/D変換手段 107 バッファメモリ 108 相関値演算手段 109 LEDコントローラ 110 LEDパネル Reference Signs List 101 push button switch 102 I / O controller 103 central processing means 104 timing generation means 105 imaging means 106 A / D conversion means 107 buffer memory 108 correlation value calculation means 109 LED controller 110 LED panel

─────────────────────────────────────────────────────
────────────────────────────────────────────────── ───

【手続補正書】[Procedure amendment]

【提出日】平成11年10月18日(1999.10.
18)
[Submission date] October 18, 1999 (1999.10.
18)

【手続補正1】[Procedure amendment 1]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】図面の簡単な説明[Correction target item name] Brief description of drawings

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の移動体計測装置における構成の一例を
示す図である。
FIG. 1 is a diagram illustrating an example of a configuration of a moving object measuring device according to the present invention.

【図2】移動体とそれを撮像するときのラインセンサカ
メラとの配置の一例を示す図である。
FIG. 2 is a diagram illustrating an example of an arrangement of a moving object and a line sensor camera when imaging the moving object.

【図3】ラインプロファイル画像の一例を示す図であ
る。
FIG. 3 is a diagram illustrating an example of a line profile image.

【符号の説明】 101 押しボタンスイッチ 102 I/Oコントローラ 103 中央処理手段 104 タイミング発生手段 105 撮像手段 106 A/D変換手段 107 バッファメモリ 108 相関値演算手段 109 LEDコントローラ 110 LEDパネルDESCRIPTION OF SYMBOLS 101 push button switch 102 I / O controller 103 central processing means 104 timing generation means 105 imaging means 106 A / D conversion means 107 buffer memory 108 correlation value calculation means 109 LED controller 110 LED panel

Claims (10)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】移動体を撮像し時系列の撮像画像を出力す
る撮像過程と、 前記時系列で前後する2つの撮像画像の相対位置を変化
させて相関値を演算する相関値演算過程と、 前記相関値が極大となる相対位置を移動距離として抽出
する移動距離抽出過程と、 を有することを特徴とする移動体計測方法。
An imaging step of imaging a moving body and outputting a time-series captured image; a correlation value calculating step of calculating a correlation value by changing a relative position of two captured images preceding and succeeding in the time series; A moving distance extracting step of extracting, as a moving distance, a relative position at which the correlation value becomes a maximum.
【請求項2】請求項1記載の移動体計測方法において、
前記移動距離を前記時系列で前後する2つの撮像画像の
時間間隔で除算することにより移動速度を演算する移動
速度演算過程を有することを特徴とする移動体計測方
法。
2. The moving object measuring method according to claim 1, wherein
A moving object measuring method comprising a moving speed calculating step of calculating a moving speed by dividing the moving distance by a time interval between two captured images preceding and succeeding in the time series.
【請求項3】請求項1または2記載の移動体計測方法に
おいて、前記時系列における所定期間のすべての前記移
動距離を積算して累積移動距離を演算する累積移動距離
演算過程を有することを特徴とする移動体計測方法。
3. The moving object measuring method according to claim 1, further comprising a cumulative moving distance calculating step of calculating a cumulative moving distance by integrating all of the moving distances in a predetermined period in the time series. Mobile object measurement method.
【請求項4】請求項1〜3のいずれか記載の移動体計測
方法において、前記撮像画像は前記移動体の移動方向に
対して1次元の撮像を行って得るラインプロファイル画
像であることを特徴とする移動体計測方法。
4. The moving object measuring method according to claim 1, wherein the captured image is a line profile image obtained by performing one-dimensional imaging in a moving direction of the moving object. Mobile object measurement method.
【請求項5】請求項4記載の移動体計測方法において、
前記相関値演算過程は、前記相関値を時系列で前後する
2つのラインプロファイル画像の各画素値を成分とする
ベクトルの内積として得る過程であることを特徴とする
移動体計測方法。
5. The moving object measuring method according to claim 4,
The moving object measuring method according to claim 1, wherein the correlation value calculating step is a step of obtaining the correlation value as an inner product of a vector having each pixel value of two preceding and succeeding line profile images as components.
【請求項6】移動体を撮像し時系列の撮像画像を出力す
る撮像手段と、 前記時系列で前後する2つの撮像画像の相対位置を変化
させて相関値を演算する相関値演算手段と、 前記相関値が極大となる相対位置を移動距離として抽出
する移動距離抽出手段と、 を有することを特徴とする移動体計測装置。
6. An image capturing means for capturing an image of a moving object and outputting a time-series captured image, a correlation value calculating means for calculating a correlation value by changing a relative position of two time-series captured images, and A moving-distance extracting unit that extracts, as a moving distance, a relative position at which the correlation value becomes a maximum.
【請求項7】請求項6記載の移動体計測方法において、
前記移動距離を前記時系列で前後する2つの撮像画像の
時間間隔で除算することにより移動速度を演算する移動
速度演算手段を有することを特徴とする移動体計測装
置。
7. The moving object measuring method according to claim 6, wherein
A moving object measuring device, comprising moving speed calculating means for calculating a moving speed by dividing the moving distance by a time interval between two captured images that are successive in the time series.
【請求項8】請求項6または7記載の移動体計測方法に
おいて、前記時系列における所定期間のすべての前記移
動距離を積算して累積移動距離を演算する累積移動距離
演算手段を有することを特徴とする移動体計測装置。
8. The moving object measuring method according to claim 6, further comprising a cumulative moving distance calculating means for calculating a cumulative moving distance by integrating all the moving distances of the predetermined period in the time series. Mobile object measuring device.
【請求項9】請求項6〜8のいずれか記載の移動体計測
装置において、前記撮像手段は前記移動体の移動方向に
対して1次元の撮像を行いラインプロファイル画像を出
力するラインセンサカメラであることを特徴とする移動
体計測装置。
9. A moving object measuring apparatus according to claim 6, wherein said image pickup means is a line sensor camera which performs one-dimensional image pickup in a moving direction of said moving object and outputs a line profile image. A moving object measuring device, comprising:
【請求項10】請求項9記載の移動体計測方法におい
て、前記相関値演算手段は、前記相関値を時系列で前後
する2つのラインプロファイル画像の各画素値を成分と
するベクトルの内積として得る手段であることを特徴と
する移動体計測装置。
10. The moving object measuring method according to claim 9, wherein the correlation value calculating means obtains the correlation value as an inner product of a vector having each pixel value of two line profile images preceding and succeeding the correlation value in time series. A moving object measuring device characterized by being means.
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