JP4916280B2 - 自動キャリブレーション装置、及びキャリブレーション方法 - Google Patents
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Description
即ち、流体9中にトレーサ粒子を混入し、図1のようなレーザ光1で可視化された計測面10をCCDカメラ4で撮影することにより計測を行う。しかしながら、図1のように水槽2の形状が曲面を含んでいる場合(2aの部分)や広角レンズによるレンズ歪が大きい場合には、撮影される画像に歪みが生じ、正確な計測ができないといった問題がある。
また、他の目的は、電気的にドットを表示することにより、歪量の大小によりドットの位置及び密度を適宜変更して、歪が大きい位置の補正精度を高めることである。
また、他の目的は、電気的にドットを表示することにより、絶対位置座標と撮影位置座標との対応表を迅速に、且つ正確に作成することである。
また、キャリブレーションを行う場合、表示器を実際に計測する計測面に正確に配置して、そのときの表示点がどの位歪かを調べておく必要がある。そこで本発明では、計測面に配置した表示器の表示点を1つずつ表示させて撮影し、絶対位置座標と撮影位置座標の対応表を作成して、その結果から前記撮影位置座標から前記絶対位置座標への変換表と補正式を求めるものである。これにより、各座標における絶対位置座標と撮影位置座標の変換ができるようになり撮影位置座標の補正を行うことができる。
また、表示器の表示点が少ない場合は、1つずつ表示させて絶対位置座標と撮影位置座標の対応表を作成しても良いが、表示点が増加するほどその作業が煩雑となる。また、表示点の数が多いほど補正の精度が高まるので、可能な限り表示点の数を多くしたい。そこで本発明では、表示点をコード化して表示させて撮像手段により表示点を撮影し、絶対位置座標と撮影位置座標の位置関係に基づいて前記撮像位置座標から前記絶対位置座標への変換表と補正式を求めることにより、計測誤差を補正するものである。これにより、n回の表示回数で2 n −1の表示点を識別することができる。例えば、n=20即ち20回の表示回数で約100万点の表示が可能となる。
また、容器の形状が複雑になればなるほど歪量は大きくなる。即ち、歪の大きな部分は細かく補正する必要がある。そこで本発明では、容器の歪の大小に応じて表示点の間隔を粗密にするように制御するものである。即ち、歪が大きいほど表示点の密度を密にして、歪が小さいほど表示点の密度を粗にするものである。これにより、歪の大小に的確に対応した補正が可能となる。
電気的に表示する表示器の中で最も表示点の密度が高くできるのが液晶パネルである。また、消費電力が少なく、且つ防水性に優れている。これにより、簡単な構成で外部から多数の表示点の制御を容易に行うことができる。
液晶パネルは自らが発光することができない。従って、一般的には背面に反射板を備え、外光により反射させて表示させている。しかし、外光が常にあるとは限らない場合もあるので、背面に発光手段を備えて液晶の表示を行うものである。これにより、外光を必要とせず、表示の解像度が高まり表示点の密度を高くすることができる。
発光ダイオードは、表示密度を液晶パネルほど高めることはできないが、マトリックス構成にすることにより、かなり高密度に表示器を構成することができる。ただし、発光ダイオードの最大の特徴は、自らが発光する点である。これにより、外光や背面発光手段を必要とせず、高輝度の表示器を実現することができる。
本発明は請求項1と同様の作用効果を奏する。
図1は流体計測装置の概略構成を示す図である。この流体計測装置100は、液体9中にレーザ光1を照射するレーザダイオード(LD)8と、レーザ光1により照射された計測面10に浮遊するトレーサ粒子の粒子運動を撮影するCCDカメラ4と、液体9を収容する水槽2と、CCDカメラ4により撮影された画像をPC6が処理しやすい信号に変換する画像処理回路5と、画像処理回路5に基づいて粒子運動を計測するPC6と、LD8を点灯するLDドライバ7と、を備えて構成されている。
また、水槽の形状により計測点の位置が歪んで撮影される場合がある。均等に配置されているLCD画面上の輝点の位置が不均等に撮影されている場所に対し、再度多数の輝点を表示させ、これらの校正点とCCDカメラ4で撮影された位置の対応を図4(a)に追加する。
・・・(3)
以上の補間により、平行な様々な断面における補正テーブルが算出される。
即ち、キャリブレーションを行う場合、実際にスリット光1を照射する計測面10にLCDパネル3を正確に配置する必要がある。しかし、キャリブレーションを完了した後に、計測面10が同じ位置になるとは限らない場合もある。即ち、計測面10がキャリブレーションを行なった面に対して斜めに横切る可能性もある。その場合、キャリブレーションの結果との間に誤差を生じる。そこで本実施形態では、キャリブレーションを行なった面と交差する線上の点をスリット光1の平面方程式とキャリブレーションを三次元空間で実施する場合に求めた対応表(図9(1)、(2))により補正して求めるものである。これにより、キャリブレーションを行なった計測面の位置と実際の計測面がずれても流体計測を行うことができる。
Ax+By+Cz=1 ・・・(4)
とする。
Ax+By+cZ1=1 ・・・(5)
である。
この直線上にある任意のxi,yiの点に対応する点Uf,Vfは以下の換算式で求められる。
・・・(6)
ここで、
である。
図11は、自動キャリブレーション装置の概略構成を示す図である。この自動キャリブレーション装置120は、所定間隔に配置された複数の表示点を有するLCDパネル(表示器)3と、LCDパネル3を駆動するLCDドライバ11と、携帯カメラ(撮像装置)20により撮影されたLCDパネル3のLCD20a上の画像を撮影するCCDカメラ(撮像手段)4と、CCDカメラ4により撮影された画像をPC6が処理しやすい信号に変換する画像処理回路5と、画像処理回路5に基づいて撮影されたLCDパネル3の表示点座標を補正するPC(制御手段)6と、を備えて構成されている。
そしてPC6は、LCDパネル3の表示面が計測面に重なるように配置された時の表示点の絶対位置座標とCCDカメラ4により携帯カメラ20を介して撮像された表示点の撮影位置座標との位置関係に基づいて撮像位置座標から絶対位置座標への変換表と補正式を求め、計測誤差を補正するものである。
Claims (5)
- 液体中にスリット光を照射する光源と、前記スリット光により照射された計測面に浮遊するトレーサ粒子の粒子運動を撮影する撮像手段と、前記液体を収容する容器と、制御手段と、を備えた流体計測装置において、前記容器の形状による歪、及び/又は前記撮像装置のレンズ歪による計測誤差を予めキャリブレーションする自動キャリブレーション装置であって、
所定間隔に配置された複数の表示点を有する表示器を備え、
前記制御手段は、前記表示器の表示面が前記計測面に重なるように配置された時の前記表示点の絶対位置座標と前記撮像手段により撮像された表示点の撮影位置座標との位置関係に基づいて前記撮影位置座標から前記絶対位置座標への変換表と補正式を求め、前記計測誤差を補正し、
前記表示器を前記計測面に配置して前記キャリブレーションを実施する場合、前記制御手段は、前記表示点をコード化して表示させて前記撮像手段により該表示点を撮影し、前記絶対位置座標と前記撮影位置座標の位置関係に基づいて前記撮影位置座標から前記絶対位置座標への変換表と補正式を求めて前記計測誤差を補正し、前記容器の歪の大小に応じて前記表示点の間隔を粗密にするように制御することを特徴とする自動キャリブレーション装置。 - 前記表示器は、複数の表示点を有する液晶パネルにより構成されていることを特徴とする請求項1に記載の自動キャリブレーション装置。
- 前記表示器は、背面発光手段を有する液晶パネルにより構成されていることを特徴とする請求項1又は2に記載の自動キャリブレーション装置。
- 前記表示器は、所定間隔に配置された発光ダイオードにより構成されていることを特徴とする請求項1又は2に記載の自動キャリブレーション装置。
- 液体中にスリット光を照射する光源と、前記スリット光により照射された計測面に浮遊するトレーサ粒子の粒子運動を撮影する撮像手段と、前記液体を収容する容器と、制御手段と、を備えた流体計測装置において、前記容器の形状による歪、及び/又は前記撮像装置のレンズ歪による計測誤差を予めキャリブレーションする自動キャリブレーション装置のキャリブレーション方法であって、
所定間隔に配置された複数の表示点を有する表示器を備え、
前記制御手段は、前記表示器の表示面が前記計測面に重なるように配置された時の前記表示点の絶対位置座標と前記撮像手段により撮像された表示点の撮影位置座標との位置関係に基づいて前記撮影位置座標から前記絶対位置座標への変換表と補正式を求め、前記計測誤差を補正し、
前記表示器を前記計測面に配置して前記キャリブレーションを実施する場合、前記制御手段は、前記表示点をコード化して表示させて前記撮像手段により該表示点を撮影し、前記絶対位置座標と前記撮影位置座標の位置関係に基づいて前記撮影位置座標から前記絶対位置座標への変換表と補正式を求めて前記計測誤差を補正し、前記容器の歪の大小に応じて前記表示点の間隔を粗密にするように制御することを特徴とするキャリブレーション方法。
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