JP2019152498A - 2次元格子パターンを用いる面外変位計測方法およびその装置 - Google Patents
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Abstract
Description
前記計測対象物体に取り付けられた2次元格子パターンを撮像手段で2次元画像として撮影するステップと、
撮影した前記2次元画像から前記2次元格子パターンが写っている領域を取得し解析領域とするステップと、
前記解析領域から複数のサブ領域を抽出するステップと、
前記複数のサブ領域における面内方向の変位量を求めるステップと、
前記計測方法において、前記複数のサブ領域において求めた変位量を元に、前記計測対象物体の面外方向の変位量を求めるステップと、
を含むことを特徴とする。
前記計測方法において、前記複数のサブ領域は、上下左右に4つの同じサイズの領域として抽出することを特徴とする。
前記複数のサブ領域において求めた変位量を元に、前記計測対象物体の面外方向の変位量を求めるステップは、
上側の左右のサブ領域同士の左右方向の変位差と、下側のサブ領域の左右方向の変位差と、左側の上下のサブ領域同士の上下方向の変位差と、右側の上下のサブ領域同士の上下方向の変位差を求め、前記計測対象物体の面外方向の変位量を求めることを特徴とする。
前記解析領域は、正方形であることを特徴とする。
前記計測対象物体に取り付けられた2次元格子パターンを2次元画像として撮影する撮像手段と、
撮影した前記2次元画像から前記2次元格子パターンが写っている領域を取得し解析領域とする解析領域取得手段と、
前記解析領域から複数のサブ領域を抽出するサブ領域抽出手段と、
前記複数のサブ領域における面内方向の変位量を求める面内方向変位量算出手段と、
前記複数のサブ領域において求めた変位量を元に、前記計測対象物体の面外方向の変位量を求める面外方向変位量算出手段と、
を備えたことを特徴とする。
前記計測装置において、前記複数のサブ領域は、上下左右に4つの同じサイズの領域として抽出することを特徴とする。
前記計測装置において、前記面内方向変位量算出手段は、
上側の左右のサブ領域同士の左右方向の変位差と、下側のサブ領域の左右方向の変位差と、左側の上下のサブ領域同士の上下方向の変位差と、右側の上下のサブ領域同士の上下方向の変位差を求め、前記計測対象物体の面外方向の変位量を求めることを特徴とする。
前記計測装置において、前記解析領域は、正方形であることを特徴とする。
1. 面外変位(z方向)を求める方法
以下のアルゴリズムにより対象物体表面の面外変位(表面の法線方向の変位)を求めることができる。図2にz方向の変位量の解析手順を示す。次の、(1)〜(4)に示す手順により、z方向の変位量dzを求めることができる。
(2) 解析領域を4分割してサブ解析領域を設定する。
サブ解析領域を図2に示すように、A,B,C,Dとする。ここで、サブ領域Aを上側左のサブ領域、サブ領域Bを上側右のサブ領域、サブ領域Cを上側左のサブ領域、サブ領域Dを下側右のサブ領域と、この明細書では称する。
(3) サブ領域ごとにx方向とy方向の変位量を解析する。サブ領域ごとのx方向とy方向の変位量は、従来技術で説明した公知の方法を用いることができる。
・サブ領域A,サブ領域B,サブ領域C,サブ領域Dごとに求めたx方向の変位量をそれぞれdAx,dBx,dCx,dDxとする。
・サブ領域A,サブ領域B,サブ領域C,サブ領域Dごとに求めたy方向の変位量をそれぞれdAy,dBy,dCy,dDyとする。
(4) z方向の変位量dzを数6式により算出する。
K=0.5
Ts:正方形の解析領域の一辺の長さ
L:ターゲット距離(カメラからターゲットまでの距離)
また、ΔG=ΔGx=ΔGyとして、ΔG=Ts/2とすると、数7式は数8式のように書き表すことができる。これは、上記の数5式で示した見た目のひずみから近似的に面外の変位を求める式を用いて面外の変位を算出することに相当する。
なお、格子が斜交するような位置にカメラを設置した場合も上述の方法を適用できる。
本発明による効果を説明する。
(1) 一つの領域設定により、その領域面のx,y,zの3方向それぞれの変位計算ができる。
(2) 測定点のxy方向の変位があっても、z方向演算時はキャンセルされる。カメラぶれもキャンセルされる。
(3) ターゲットの多少の回転による影響もキャンセルされる。
図4は、x方向,y方向,z方向の変位をそれぞれ独立に計測が可能なことを説明する図である。まず、平面板に変位を与えていない状態で撮影を開始し、Z方向に約9mmの変位を徐々に与えた。10秒間ほど静止し、また徐々にZ方向に元の位置に戻していった。次に、X方向に約−9mmの変位を徐々に与えた。その後、Y方向にも約−9mmの変位を徐々に与えた。さらにZ方向に約9mmの変位を徐々に与え、その後、Z方向,X方向,Y方向の順に元の位置に戻した。
側面方向(斜め下方向)から撮影するカメラ1aは、視程距離約15mの位置に設置し、フレームレート100fpsで撮影した。2次元格子パネル3からなるターゲットには、20mmピッチの2次元格子を用い、撮影した画像から約160mm×160mmの領域を128×128ピクセルの画像サイズで抽出した。
図9は本発明の実施形態に係る計測装置20を説明する図である。計測装置20はカメラ1とコンピュータ6を備えている。コンピュータ6は、信号の入出力用のI/O7、CPU8、メモリ9、表示器10、入力装置を備えている。カメラ1は測定対象物体に取り付けられた2次元格子パネル(図示しない)の2次元格子の模様を撮影する手段である。カメラ1で撮影された、2次元画像データはコンピュータ6に送られる。
●[ST01]計測対象物体に取り付けられた2次元格子パターンを撮像手段で2次元画像として撮影する。
●[ST02]撮影した2次元画像から前記2次元格子パターンが写っている領域を抽出し解析領域Sとする。(解析領域抽出手段)
●[ST03]解析領域Sから複数のサブ領域Sa・・Snを抽出する。(サブ領域抽出手段)
●[ST04]複数のサブ領域Sa・・Snにおいて求めた変位量を元に、前記計測対象物体の面外方向の変位量を求める。(面内方向変位量算出手段)
●[ST05]複数のサブ領域Sa・・Snにおいて求めた変位量を元に、前記計測対象物体の面外方向の変位量を求める。(面外方向変位量算出手段)
2 2次元格子パターン
3 2次元格子パネル
4 2次元格子パネル
5 道路橋
6 コンピュータ
7 I/O
8 CPU
9 メモリ
10 表示器
20 計測装置
Claims (8)
- 計測対象物体に取り付けられた2次元格子パターンを撮影した画像を用いて前記計測対象物体の表面の面外方向の変位を計測する計測方法であって、
前記計測対象物体に取り付けられた2次元格子パターンを撮像手段で2次元画像として撮影するステップと、
撮影した前記2次元画像から前記2次元格子パターンが写っている領域を取得し解析領域とするステップと、
前記解析領域から複数のサブ領域を抽出するステップと、
前記複数のサブ領域における面内方向の変位量を求めるステップと、
前記複数のサブ領域において求めた変位量を元に、前記計測対象物体の面外方向の変位量を求めるステップと、
を含むことを特徴とする計測方法。 - 前記複数のサブ領域は、上下左右に4つの同じサイズの領域として抽出する請求項1に記載の計測方法。
- 前記複数のサブ領域において求めた変位量を元に、前記計測対象物体の面外方向の変位量を求めるステップは、
上側の左右のサブ領域同士の左右方向の変位差と、下側のサブ領域の左右方向の変位差と、左側の上下のサブ領域同士の上下方向の変位差と、右側の上下のサブ領域同士の上下方向の変位差を求め、前記計測対象物体の面外方向の変位量を求めるステップである、請求項2に記載の計測方法。 - 前記解析領域は、正方形である、請求項1〜3の何れか一つに記載の計測方法。
- 計測対象物体に取り付けられた2次元格子パターンを撮影した画像を用いて前記計測対象物体の表面の面外方向の変位を計測する計測装置であって、
前記計測対象物体に取り付けられた2次元格子パターンを2次元画像として撮影する撮像手段と、
撮影した前記2次元画像から前記2次元格子パターンが写っている領域を取得し解析領域とする解析領域取得手段と、
前記解析領域から複数のサブ領域を抽出するサブ領域抽出手段と、
前記複数のサブ領域における面内方向の変位量を求める面内方向変位量算出手段と、
前記複数のサブ領域において求めた変位量を元に、前記計測対象物体の面外方向の変位量を求める面外方向変位量算出手段と、
を備えた特徴とする前記計測装置。 - 前記複数のサブ領域は、上下左右に4つの同じサイズの領域として抽出する請求項5に記載の計測装置。
- 前記面内方向変位量算出手段は、
上側の左右のサブ領域同士の左右方向の変位差と、下側のサブ領域の左右方向の変位差と、左側の上下のサブ領域同士の上下方向の変位差と、右側の上下のサブ領域同士の上下方向の変位差を求め、前記計測対象物体の面外方向の変位量を求める手段である、請求項6に記載の計測装置。 - 前記解析領域は、正方形である、請求項5〜7の何れか一つに記載の計測装置。
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CN110634138A (zh) * | 2019-09-26 | 2019-12-31 | 杭州鲁尔物联科技有限公司 | 一种基于视觉感知的桥梁变形的监测方法、装置及设备 |
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