JP2016176800A - Displacement or strain calculating program, and displacement or strain measuring method - Google Patents
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Abstract
Description
本願発明は、コンクリート構造物等の変位又はひずみ(以下、「ひずみ等」という。)を測定する技術に関するものであり、より具体的には、変形前の画像と変形後の画像を比較することでひずみ等を算出するプログラム、及びひずみ等を測定する方法に関するものである。 The present invention relates to a technique for measuring displacement or strain (hereinafter referred to as “strain or the like”) of a concrete structure or the like, and more specifically, comparing an image before deformation and an image after deformation. The present invention relates to a program for calculating strain and the like, and a method for measuring strain and the like.
例えばコンクリート構造物のひずみを測定する場合、従来ではひずみゲージを用いた直接的な手法が主流であったが、近年では写真画像を用いて測定する手法も採用されている。構造物が変形する前の画像と変形した後の画像を比較し、画像処理を行うことでひずみを求めるわけである。具体的には、構造物の表面にある標点に着目し、この標点が構造物の変形前後でどのように移動したかを見ることでひずみを把握する。 For example, when measuring the strain of a concrete structure, a direct method using a strain gauge has been the mainstream in the past, but in recent years, a method using a photographic image has also been adopted. The distortion is obtained by comparing the image before the structure is deformed with the image after the deformation and performing image processing. Specifically, attention is paid to a mark on the surface of the structure, and the strain is grasped by seeing how this mark moves before and after the deformation of the structure.
画像によってひずみ等を測定する手法の1つである「画像相関法」について簡単に説明する。まず、変形前の画像内にある標点に着目し、この標点を含む領域であるサブセットを設定する。このサブセットは、複数の画素によって形成される。次に、変形後の画像内からサブセットと最もよく画像相関する特定領域を探索し、この特定領域内にある標点を求める。そして、変形前の標点と変形後の標点を比較することで、いわば標点の移動(大きさ、方向)を把握する。これを測定する範囲で繰り返し行うことで、構造物のひずみ等が得られる。 The “image correlation method”, which is one of the methods for measuring distortion and the like by using an image, will be briefly described. First, paying attention to the mark in the image before deformation, a subset that is an area including the mark is set. This subset is formed by a plurality of pixels. Next, a specific area that best correlates with the subset is searched from the deformed image, and a mark in the specific area is obtained. Then, the movement (size, direction) of the gauge is grasped by comparing the gauge before deformation with the gauge after deformation. By repeatedly performing this within the measuring range, the distortion of the structure can be obtained.
特許文献1でも、画像を用いて測定対象物の変位を測定する手法を提案しており、ここでも画像相関法を採用することとしている。 Patent Document 1 also proposes a method for measuring the displacement of a measurement object using an image, and the image correlation method is adopted here as well.
特許文献1で提案される技術は、赤熱状態にある測定対象物の変位を求めるもので、変形前後の画像をそれぞれR(Red)、G(Green)、B(Blue)の3成分に分け、このうち輝度変化が最も小さい成分で両画像を変換し、パターンマッチングを行う手法である。 The technique proposed in Patent Document 1 calculates the displacement of a measurement object in a red hot state, and divides an image before and after deformation into three components R (Red), G (Green), and B (Blue), In this method, both images are converted with a component having the smallest luminance change, and pattern matching is performed.
図9は、画像相関法における画像マッチング手法を示す説明図である。この図に示すように、画像相関法により変形前後の画像のマッチングを行う場合、変形前の画像からサブセット(テンプレート画像)を切り出し、変形後の画像全体から最も画像相関する特定領域を探索していた。具体的には、サブセットを変形後画像内で1画素(あるいは数画素)ずつ移動させながら、画像の相違度を算出していき、相違度が最少となった画像を特定領域とするわけである。なお、ここで相違度とは、RGBやグレースケールによって算出されるいわば色の物理量を求め、この物理量を比較した結果得られる値である。 FIG. 9 is an explanatory diagram showing an image matching method in the image correlation method. As shown in this figure, when matching images before and after deformation by the image correlation method, a subset (template image) is cut out from the image before deformation, and a specific area most correlated with the image is searched from the entire image after deformation. It was. Specifically, the image dissimilarity is calculated while moving the subset one pixel (or several pixels) in the transformed image, and the image having the smallest dissimilarity is set as the specific region. . Here, the degree of difference is a value obtained as a result of obtaining physical quantities of colors calculated by RGB or gray scale and comparing the physical quantities.
このようなマッチング手法によれば、変形後画像内のどこにあっても特定領域を探索することができる反面、相当な数の画像比較(相違度算出)が必要となり、最終結果を得るまでに長時間を要することを余儀なくされていた。特に画像サイズが大きいときは、莫大な数の画像比較が行われ、多大な計算コストがかかっていた。 According to such a matching method, a specific region can be searched for anywhere in the transformed image, but a considerable number of image comparisons (difference calculation) are required, and it takes a long time to obtain the final result. It was forced to take time. In particular, when the image size is large, an enormous number of image comparisons are performed, and a large calculation cost is required.
本願発明の課題は、従来技術が抱える問題を解決することであり、すなわち、コンクリート構造物等の変形前後の画像をマッチングするにあたり、従来よりも大幅に計算時間を圧縮することができる、変位又はひずみ算出プログラム、及び変位又はひずみ測定方法を提供することである。 The problem of the present invention is to solve the problems of the prior art, that is, in matching images before and after deformation of a concrete structure or the like, the calculation time can be greatly reduced compared to the prior art, A strain calculation program and a displacement or strain measurement method are provided.
本願発明は、変形前後の画像内にある特徴点の位置変化を利用して、変形後の標点位置を推定したうえで画像のマッチングを行うという点に着目してなされたものであり、これまでにない発想に基づいて行われたものである。 The invention of the present application has been made by paying attention to the fact that the position of the feature point in the image before and after the deformation is used to estimate the target position after the deformation and the image is matched. It was based on an unprecedented idea.
本願発明の変位又はひずみ算出プログラムは、対象物の変形前後の画像を比較することで、対象物のひずみ等を求める処理をコンピュータに実行させるプログラムであり、変形前特徴点認識処理と、サブセット作成処理、変形後特徴点認識処理、特徴点変位算出処理、変形後標点内挿処理、探索領域設定処理、サブセット相当領域探索処理、変位又はひずみ算出処理を、コンピュータに実行させる機能を備えたものである。このうち変形前特徴点認識処理は、変形前の画像内にある3以上の特徴点を特定する処理であり、サブセット作成処理は、3以上の特徴点で形成される領域(以下、「主領域」という。)内にある標点を含んで複数の画素からなるサブセットを作成する処理である。また変形後特徴点認識処理は、変形後の画像内にある3以上の特徴点を特定する処理であり、特徴点変位算出処理は、対応する変形前後の特徴点を比較することによってこれら特徴点の変位を求める処理である。変形後標点内挿処理は、3以上の特徴点の変位に基づいて変形後の画像内に標点を内挿する処理であり、探索領域設定処理は、変形後の画像内における標点位置に基づいて探索領域を設定する処理である。サブセット相当領域探索処理は、サブセット内の基準点を探索領域内で移動させながら、サブセットの画像と最も近似する画像(以下、「サブセット相当領域」という。)を変形後の画像から探索する処理である。そして変位又はひずみ算出処理は、サブセットの位置とサブセット相当領域の位置に基づいて、対象物の変位又はひずみを求める処理である。 The displacement or strain calculation program of the present invention is a program that causes a computer to execute processing for obtaining strain or the like of an object by comparing images before and after the deformation of the object. A function for causing a computer to execute processing, post-deformation feature point recognition processing, feature point displacement calculation processing, post-deformation target point interpolation processing, search region setting processing, subset equivalent region search processing, displacement or strain calculation processing It is. Among these, the pre-deformation feature point recognition process is a process for specifying three or more feature points in the image before the deformation, and the subset creation process is an area formed by three or more feature points (hereinafter referred to as “main area”). It is a process of creating a subset composed of a plurality of pixels including a target point in the inside. The post-deformation feature point recognition process is a process for specifying three or more feature points in the post-deformation image, and the feature point displacement calculation process is performed by comparing the corresponding feature points before and after the deformation. It is the process which calculates | requires the displacement of. The post-deformation point interpolation process is a process of interpolating the point in the image after deformation based on the displacement of three or more feature points, and the search area setting process is a point position in the image after deformation. Is a process of setting a search area based on the above. The subset-corresponding region search process is a process of searching an image that is most approximate to the subset image (hereinafter referred to as “subset-corresponding region”) from the transformed image while moving the reference point in the subset within the search region. is there. The displacement or strain calculation process is a process for obtaining the displacement or strain of the object based on the position of the subset and the position of the subset-corresponding region.
本願発明の変位又はひずみ算出プログラムは、変形後標点推定処理をコンピュータに実行させる機能をさらに備えたものとすることもできる。変形後標点推定処理は、サブセット相当領域内で標点の位置を推定する処理である。この場合、推定された標点の位置がサブセット相当領域の周縁にあるときは、探索領域を拡張したうえで、再度、サブセット相当領域探索処理を実行させる。 The displacement or strain calculation program of the present invention may further include a function for causing a computer to execute post-deformation point estimation processing. The post-deformation point estimation process is a process for estimating the position of the mark within the subset-corresponding region. In this case, when the estimated target position is at the periphery of the subset-corresponding region, the search region is expanded and the subset-corresponding region search process is executed again.
本願発明の変位又はひずみ算出プログラムは、探索領域設定処理が、サブセットよりも小さい領域で探索領域を設定するものとすることもできる。 In the displacement or strain calculation program of the present invention, the search area setting process may set the search area in an area smaller than the subset.
本願発明の変位又はひずみ測定方法は、対象物の変形前後の画像を比較することで対象物のひずみ等を測定する方法であり、変形前特徴点抽出工程と、サブセット作成工程、変形後特徴点抽出工程、特徴点変位算出工程、変形後標点内挿工程、探索領域設定工程、サブセット相当領域探索工程、変位又はひずみ算出工程を備えた方法である。このうち変形前特徴点抽出工程では、変形前の画像内にある3以上の特徴点が抽出され、サブセット作成工程では、主領域が形成されるとともに主領域内にある標点を含んで複数の画素からなるサブセットが作成される。また変形後特徴点抽出工程では、変形後の画像内にある3以上の特徴点が抽出され、特徴点変位算出工程では、対応する変形前後の特徴点を比較することによって特徴点の変位が求められる。変形後標点内挿工程では、3以上の特徴点の変位に基づいて変形後の画像内に標点が内挿され、探索領域設定工程では、変形後の画像内における標点位置に基づいて探索領域が設定される。サブセット相当領域探索工程では、サブセット内の基準点を探索領域内で移動させながら、変形後の画像からサブセット相当領域が探索される。そして変位又はひずみ算出工程では、サブセットの位置とサブセット相当領域の位置に基づいて、対象物の変位又はひずみが求められる。 The displacement or strain measurement method of the present invention is a method of measuring strain or the like of an object by comparing images before and after the deformation of the object. The pre-deformation feature point extraction step, the subset creation step, the post-deformation feature point This is a method including an extraction step, a feature point displacement calculation step, a post-transformation point interpolation step, a search region setting step, a subset equivalent region search step, and a displacement or strain calculation step. Among these, in the pre-deformation feature point extraction step, three or more feature points in the pre-deformation image are extracted, and in the subset creation step, a main region is formed and a plurality of mark points are included in the main region. A subset of pixels is created. In the post-deformation feature point extraction step, three or more feature points in the post-deformation image are extracted, and in the feature point displacement calculation step, the feature point displacement is obtained by comparing the corresponding feature points before and after the deformation. It is done. In the post-deformation point interpolation step, the point is interpolated in the image after deformation based on the displacement of three or more feature points, and in the search region setting step, based on the point position in the image after deformation. A search area is set. In the subset-corresponding region search step, the subset-corresponding region is searched from the deformed image while moving the reference point in the subset within the search region. In the displacement or strain calculation step, the displacement or strain of the object is obtained based on the position of the subset and the position of the subset-corresponding region.
本願発明の変位又はひずみ測定方法は、変形後標点推定工程をさらに備えた方法とすることもできる。変形後標点推定工程では、サブセット相当領域内で標点の位置が推定される。この場合、推定された標点の位置がサブセット相当領域の周縁にあるときは、探索領域を拡張したうえで、再度、サブセット相当領域探索工程が行われる。 The displacement or strain measurement method of the present invention can be a method further comprising a post-deformation point estimation step. In the post-deformation point estimation step, the position of the point is estimated within the subset equivalent region. In this case, when the estimated position of the target point is at the periphery of the subset-corresponding region, the search region is expanded and the subset-corresponding region searching step is performed again.
本願発明の変位又はひずみ算出プログラム、及び変位又はひずみ測定方法には、次のような効果がある。
(1)主に画像のみを利用するため、ひずみゲージに比べて広い範囲を一度に、しかも容易に、コンクリート構造物等の変位やひずみを求めることができる。
(2)従来に比べ探索範囲が極めて小さいことから、計算時間が著しく圧縮され、すなわち計算に掛かるコストを大幅に抑えることができる。
(3)計算時間は短縮されても、従来と同等の精度でひずみ等を求めることができる。
The displacement or strain calculation program and the displacement or strain measurement method of the present invention have the following effects.
(1) Since only an image is mainly used, the displacement and strain of a concrete structure or the like can be easily obtained over a wide range at a time compared to a strain gauge.
(2) Since the search range is extremely small as compared with the conventional case, the calculation time is remarkably compressed, that is, the cost for calculation can be greatly suppressed.
(3) Even if the calculation time is shortened, distortion and the like can be obtained with the same accuracy as in the prior art.
本願発明の「変位又はひずみ算出プログラム、及び変位又はひずみ測定方法」の実施形態の一例を、図1のフロー図を参照しながら説明する。図1は、本願発明の主な処理(工程)の流れを示すフロー図であり、中央の列に実施する行為(処理、工程)を示し、左列にはその行為に必要な入力情報を、右列にはその行為から生ずる出力情報を示している。なお、ここでは便宜上、測定する対象物をコンクリートの梁として説明するが、当然ながら本願発明は、コンクリート梁に限らず様々な物を対象物とすることができる。 An example of an embodiment of the “displacement or strain calculation program and displacement or strain measurement method” of the present invention will be described with reference to the flowchart of FIG. FIG. 1 is a flowchart showing the flow of main processes (processes) of the present invention, showing actions (processes, processes) to be performed in the center column, and the left column showing input information necessary for the actions, The right column shows the output information resulting from the action. Here, for convenience, the object to be measured is described as a concrete beam. However, the present invention is not limited to a concrete beam, and various objects can be used as objects.
はじめに、コンクリート梁の画像を用意する。この画像は、例えばデジタルカメラで撮影することで取得できる。図2は、コンクリート梁10をデジタルカメラで撮影して取得した画像20を示す説明図である。この図では、コンクリート梁10を部分的に写す3枚の画像20が得られている。この図のように間隔をあけて撮影してもよいし、隣接する画像20をラップさせながら全体を網羅するように撮影してもよいし、あるいは1つの画像で全体を撮影することもできる。
First, prepare an image of the concrete beam. This image can be acquired by, for example, photographing with a digital camera. FIG. 2 is an explanatory view showing an
この画像20は、コンクリート梁10が変形する前と、変形した後の2枚一組で用意される。つまり図2の場合でいえば、少なくとも2枚×3組の画像が用意される。便宜上ここでは、コンクリート梁10の変形前の画像20を「変形前画像21」、変形後の画像を「変形後画像22」として説明する。対応する(つまり比較される)変形前画像21と変形後画像22は、デジタルカメラの位置・姿勢を固定するなど同じ範囲を撮影したものとすることが望ましいが、コンクリート梁10の変形前後で変化しない複数の不動点が両方の画像内に含まれるように撮影されれば必ずしも同じ範囲とする必要はない。
The
以下、説明する処理は、コンピュータ装置を利用することで実行することができる。このコンピュータ装置は、パーソナルコンピュータ(PC)や、iPad(登録商標)といったタブレット型端末やスマートフォン、あるいはPDA(Personal Data Assistance)などによって構成することができる。コンピュータ装置は、CPU等のプロセッサ、ROMやRAMといったメモリを具備しており、さらにマウスやキーボード等の入力手段やディスプレイを含む。なお、一般的なPCであればマウスやキーボード等のデバイスから入力するが、タブレット型端末やスマートフォンではタッチパネルを用いた操作(タップ、ピンチイン/アウト、スライド等)で入力することが多い。 The processing described below can be executed by using a computer device. This computer apparatus can be configured by a personal computer (PC), a tablet terminal such as iPad (registered trademark), a smartphone, or a PDA (Personal Data Assistance). The computer device includes a processor such as a CPU, a memory such as a ROM and a RAM, and further includes an input means such as a mouse and a keyboard and a display. In addition, although it inputs from devices, such as a mouse | mouth and a keyboard, if it is a general PC, it is often input by operation (a tap, pinch in / out, a slide, etc.) using a touch panel with a tablet type terminal or a smart phone.
例えば画像データサーバから変形前画像21を読み出し、この変形前画像21内にある特徴点を抽出する(Step10)。ここで特徴点とは、画像として特徴ある点のことであり、後に説明するように標点を囲む主領域の構成点であるから、ここでは特に「角点」ということとする。図3は、画像20から抽出された4つの角点を示すモデル図であり、図3(a)は変形前画像21の場合、図3(b)は変形後画像22の場合を示す。なお、ここでは便宜上、変形前画像21内に求めた角点を図3(a)に示すように「変形前角点31」とし、変形後画像22内に求めた角点を図3(b)に示すように「変形後角点32」とする。
For example, the
変形前角点31は、主領域を構成する点であるから、1つの変形前画像21から3点以上(図3では4点)が抽出され特定される。変形前角点31は、オペレータ操作によって指定することもできるが、従来から用いられている画像認識技術によって自動認識することもできる。そのため、コンクリート梁10表面にあらかじめ変形前角点31をマーキングしておくか、コンクリート梁10表面が一様とならないようスプレー等でランダムな模様を付しておくと良い。
Since the
変形前角点31が抽出できると、図3(a)に示すように、変形前画像21の中に変形前角点31で囲まれる主領域40を形成する(Step20)。そして、この主領域40内から標点を特定する(Step30)。この場合も変形前角点31と同様、標点をオペレータ操作によって指定することもできるが、従来から用いられている画像認識技術によって自動認識することもできる。したがって、コンクリート梁10表面のうち他と識別できる特徴的な点を標点とする良い。なお、ここでは便宜上、変形前画像21内に求めた標点を図3(a)に示すように「変形前標点51」とし、変形後画像22内に求めた標点を「変形後標点52」とする。
When the
変形前標点51が抽出できると、変形前画像21の中にサブセット60を作成する(Step40)。このサブセット60は複数の画素(例えば、101×101画素)からなり、変形前標点51を含む領域である。例えば、図4(a)に示すように変形前標点51を中心としたサブセット60を作成することができる。
When the
ここまでが変形前画像21に対する処理であり、以降は変形後画像22を使用した処理となる。まず、例えば画像データサーバから変形後画像22を読み出し、変形前角点31を抽出した処理と同様の要領で、変形後画像22内にある変形後角点32を抽出する(Step50)。図3(b)に、変形後画像22内に求めた4つの変形後角点32を示す。
The processing up to this point is the processing for the
次に、図5に示すように、変形後画像22内で変形前角点31の位置と変形後角点32の位置を比較する。既述したとおり変形前画像21と変形後画像22は、同じ範囲を撮影したものであるか、コンクリート梁10の変形前後で変化しない不動点が両画像内に含まれていることから、変形前角点31と変形後角点32の相対的な位置を求めることができる。なお、変形前画像21内で変形前角点31と変形後角点32の位置を比較することもできるし、変形前画像21や変形後画像22とは異なる他の画像等を用いて比較することもできる。
Next, as shown in FIG. 5, the position of the
変形前角点31と変形後角点32の相対的な位置が確認できると、コンクリート梁10の変形前後で、それぞれの角点がどの程度変位したかを算出する(Step60)。具体的には同じ角点に着目し、変形前角点31の位置座標と変形後角点32の位置座標から、変位量(長さ)と変位方向、すなわち変位ベクトルを求める。これをすべての角点(図5では4点)で繰り返し行い、次の処理に進む。
If the relative positions of the
それぞれ角点の変位ベクトルが得られると、図5に示すように、変形後画像22内に変形後標点52を内挿する(Step70)。4つの角点の変位ベクトルに基づいて変形前標点51の変位ベクトルを推定し、変形後標点52の位置を算出するわけである。この内挿処理を行う場合、主に有限要素法で用いられている形状関数を利用して計算することができる。もちろん、角点の変位ベクトルに基づいて行う計算手法であれば、形状関数に限らず他の手法を採用することもできる。なお、ここで算出された変形後標点52の位置は最終的なものではなく、いわば仮の位置として捉えられる。
When the displacement vectors of the respective corner points are obtained, as shown in FIG. 5, a
変形後画像22内に変形後標点52が内挿されると、図3(b)に示すように、変形後標点52に基づいて、複数の画素からなる探索領域70が設定される(Step80)。図3(b)では、変形後標点52を中心とした探索領域70が設定されている。この探索領域70は、変形前画像21内に作成された(Step40)サブセット60よりも小さい領域とすると良い。例えば、サブセット60が101×101画素であれば、探索領域70は31×31画素、あるいは21×21画素で設定することができる。
When the
変形後画像22内に探索領域70が設定されると、サブセット60で変形後画像22内を走査する(Step90)。このとき、サブセット60内にある所定の基準点(例えば、サブセット60の中心点)が、探索領域70内を順次移動するように走査していく。図6は、サブセット60が変形後画像22内を走査する状況を示すモデル図であり、サブセット60の中心点が探索領域70内を順次(図では左上から)移動している様子を示している。
When the
サブセット60を例えば1画素ずつ移動させるたびに、サブセット60の画素が有する輝度(あるいは色)と、サブセット60と重なる変形後画像22の画素が有する輝度(あるいは色)を比較する。サブセット60を構成する全ての画素で輝度等の比較を行い、サブセット60と変形後画像22の相関を求める。このとき、既述した相違度を利用すると良い。サブセット60を探索領域70で移動させながら複数の画像相関を求め、例えば相違度が最小となるなど最も画像が近似する領域(つまり、探索領域70の一部)を探索し、この領域をサブセット相当領域として特定する。あらかじめ変形後標点52の位置を想定していることから、探索領域70を小さい範囲に限定することが可能となり、したがって画像探索に掛かる計算処理を著しく短縮させることができる。
Each time the
サブセット相当領域が特定できると、サブセット相当領域内の所定位置(例えば、中心点)を変形後標点52の位置として決定する(Step100)。1つの変形前画像21内には、複数の変形前標点51が含まれることもあるので、変形前標点51を特定する処理(Step30)から、変形後標点52位置を決定する処理(Step100)までを、変形前標点51の数だけ繰り返し行う。
When the subset-corresponding area can be specified, a predetermined position (for example, the center point) in the subset-corresponding area is determined as the position of the post-deformation target point 52 (Step 100). Since one
ところで、探索領域70を小さくした結果、図7(a)に示すように変形後標点52の位置が探索領域70の端部(周縁)に求められることもある。この場合、実際には設定した探索領域70の外側に、変形後標点52の位置を求めるべきとも考えられる。そこでこのようなケースでは、探索領域70をさらに拡張したうえで画像探索を行うこともできる。例えば図7(b)では、変形後標点52が求められた画素(網がけ部)の外側に11画素を追加する領域拡張を行っている。
By the way, as a result of reducing the
図8を参照して、探索領域を拡張する場合における処理(工程)について詳しく説明する。ここまで説明した処理を行い、変形後標点52の位置を決定する(Step100)。そして変形後標点52の位置が、設定した探索領域70の周縁にあるか否かを判定する(Step120)。変形後標点52が探索領域70の周縁にない場合(No)、次の処理へ進む。すなわち、同じ変形前画像21内に他の変形前標点51があるときはStep30へ、他の変形前標点51がないときはStep110へ進む。
With reference to FIG. 8, the process (process) in the case of extending a search area | region is demonstrated in detail. The process described so far is performed to determine the position of the post-deformation point 52 (Step 100). Then, it is determined whether or not the position of the
一方、変形後標点52が探索領域70の周縁にある場合(Yes)、図7(b)に示すように探索領域70を周辺に拡張する(Step130)。そして、拡張された探索領域70によって画像探索(Step90)〜変形後標点52の位置決定(Step100)を行い、再び変形後標点52が探索領域70の周縁か否かを判定する(Step120)。変形後標点52が探索領域70の内部(周縁でない位置)に位置するまで繰り返し行い、次の処理(Step30/Step110)へ進む。
On the other hand, when the
ここまで説明した処理を、1つの変形前画像21内にある全ての変形前標点51に対して行い、さらに取得したすべての変形前画像21(図2では3枚)に対して行われると、変形したコンクリート梁10の変位又はひずみを計算する。このとき、サブセット60の位置とサブセット相当領域の位置の変化に基づいて、コンクリート梁10の部分的な変位量を求めることができ、その変位量に基づいて部分的なひずみを算出することができる。あるいは、変形前標点51と変形後標点52の位置の変化に基づいて、コンクリート梁10の部分的な変位量やひずみを算出することもできる。コンクリート梁10全体にわたってひずみが算出されると、例えば最大主ひずみ分布図や最少主ひずみ分布図といったひずみ分布図を出力することができる。
When the processing described so far is performed on all the pre-deformation marks 51 in one
本願発明の変位又はひずみ算出プログラム、及び変位又はひずみ測定方法は、橋梁下部工やトンネル覆工など、重要コンクリート構造物造における主ひずみ分布を把握する際に、有効に利用することができる。供用されている重要構造物の主ひずみ分布を把握することによって早期の補修や補強が可能となり、すなわち、いままさに喫緊の課題となっている「社会インフラの長寿命化」に対して好適な解決策を提供することを考えれば、本願発明は、産業上利用できるばかりでなく社会的にも大きな貢献を期待し得る発明である。 The displacement or strain calculation program and the displacement or strain measurement method of the present invention can be used effectively when grasping the main strain distribution in an important concrete structure such as a bridge substructure and a tunnel lining. By grasping the main strain distribution of the important structures in service, it is possible to repair and reinforce at an early stage. Considering the provision of measures, the present invention is an invention that can be used not only industrially but also can be expected to make a great social contribution.
10 コンクリート梁
20 画像
21 変形前画像
22 変形後画像
31 変形前角点
32 変形後角点主領域
40 主領域
51 変形前標点
52 変形後標点
60 サブセット
70 探索領域
DESCRIPTION OF
Claims (5)
変形前の画像内にある3以上の特徴点を、特定する変形前特徴点認識処理と、
3以上の前記特徴点で形成される領域内にある標点を含む、複数の画素からなるサブセットを作成するサブセット作成処理と、
変形後の画像内にある3以上の前記特徴点を、特定する変形後特徴点認識処理と、
対応する変形前後の前記特徴点を比較することによって、該特徴点の変位を求める特徴点変位算出処理と、
3以上の前記特徴点の変位に基づいて、変形後の画像内に前記標点を内挿する変形後標点内挿処理と、
変形後の画像内における前記標点位置に基づいて、探索領域を設定する探索領域設定処理と、
前記サブセット内の基準点を前記探索領域内で移動させながら、該サブセットの画像と最も近似するサブセット相当領域を、変形後の画像から探索するサブセット相当領域探索処理と、
前記サブセットの位置と前記サブセット相当領域の位置と、に基づいて前記対象物の変位又はひずみを求める変位又はひずみ算出処理と、を前記コンピュータに実行させる機能を備えた、ことを特徴とする変位又はひずみ算出プログラム。 In a program for causing a computer to execute a function for obtaining displacement or distortion of an object by comparing images before and after the deformation of the object,
A pre-deformation feature point recognition process for identifying three or more feature points in the image before the deformation;
A subset creation process for creating a subset of a plurality of pixels including a target point in an area formed by three or more feature points;
A post-deformation feature point recognition process that identifies three or more feature points in the post-deformation image;
A feature point displacement calculation process for obtaining a displacement of the feature point by comparing the feature points before and after the corresponding deformation;
A post-transformation point interpolation process for interpolating the base point in the image after deformation based on the displacement of three or more feature points;
A search area setting process for setting a search area based on the mark position in the transformed image;
A subset-corresponding area search process for searching a subset-corresponding area that most closely approximates the image of the subset while moving a reference point in the subset in the search area;
A displacement or strain calculation process for determining a displacement or strain of the object based on the position of the subset and the position of the subset-corresponding region, and a function for causing the computer to execute the displacement or strain Strain calculation program.
前記変形後標点推定処理によって推定された前記標点の位置が、前記サブセット相当領域の周縁にあるときは、前記探索領域を拡張して、再度前記サブセット相当領域探索処理を実行させる、ことを特徴とする請求項1記載の変位又はひずみ算出プログラム。 A function of causing the computer to execute a post-transformation point estimation process for estimating a position of the point in the subset-corresponding region;
When the position of the target point estimated by the post-transformation target point estimation process is at the periphery of the subset equivalent area, the search area is expanded, and the subset equivalent area search process is executed again. The displacement or strain calculation program according to claim 1, wherein:
変形前の画像内にある3以上の特徴点を、抽出する変形前特徴点抽出工程と、
3以上の前記特徴点によって囲まれる主領域を形成するとともに、該主領域内にある標点を特定し、該標点を含んで複数の画素からなるサブセットを作成するサブセット作成工程と、
変形後の画像内にある3以上の前記特徴点を、抽出する変形後特徴点抽出工程と、
対応する変形前後の前記特徴点を比較することによって、該特徴点の変位を求める特徴点変位算出工程と、
3以上の前記特徴点の変位に基づいて、変形後の画像内に前記標点を内挿する変形後標点内挿工程と、
変形後の画像内における前記標点位置に基づいて、探索領域を設定する探索領域設定工程と、
前記サブセット内の基準点を前記探索領域内で移動させながら、該サブセットの画像と最も近似するサブセット相当領域を、変形後の画像から探索するサブセット相当領域探索工程と、
前記サブセットの位置と前記サブセット相当領域の位置と、に基づいて前記対象物の変位又はひずみを求める変位又はひずみ算出工程と、を備えたことを特徴とする変位又はひずみ測定方法。 In a method for measuring displacement or strain of an object by comparing images before and after deformation of the object,
A pre-deformation feature point extracting step of extracting three or more feature points in the image before the deformation;
Forming a main region surrounded by three or more feature points, identifying a target point in the main region, and generating a subset including a plurality of pixels including the target point; and
A post-deformation feature point extraction step of extracting three or more feature points in the image after deformation;
A feature point displacement calculating step for obtaining a displacement of the feature point by comparing the feature points before and after the corresponding deformation;
A post-transformation point interpolation step for interpolating the standard point in the image after deformation based on the displacement of three or more feature points;
A search area setting step for setting a search area based on the mark position in the transformed image,
A subset-corresponding region search step of searching a subset-corresponding region that most closely approximates the image of the subset while moving a reference point in the subset in the search region;
A displacement or strain measurement method comprising: a displacement or strain calculation step for obtaining a displacement or strain of the object based on the position of the subset and the position of the subset-equivalent region.
前記変形後標点推定工程によって推定された前記標点の位置が、前記サブセット相当領域の周縁にあるときは、前記探索領域を拡張して、再度前記サブセット相当領域探索工程を行う、ことを特徴とする請求項4記載の変位又はひずみ測定方法。 In the subset equivalent region, further comprising a post-transformation point estimation step for estimating the position of the point,
When the position of the target point estimated by the post-transformation target point estimation step is at the periphery of the subset equivalent region, the search region is expanded and the subset equivalent region search step is performed again. The displacement or strain measurement method according to claim 4.
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