JP5403409B2 - 波形表示装置および波形表示方法 - Google Patents

Description

本発明は、波形表示画像と、その波形表示画像に同期した映像表示画像とを表示可能な波形表示装置および波形表示方法に関する。

落下試験、衝撃試験、破壊試験、回転体の試験等では、試験体を高速度カメラにより撮影し、試験体の挙動を視覚的に解析する手法が用いられる。また、試験体の位置や加速度、あるいは試験体に加えられる力などをセンサにより測定し、その信号をオシロスコープに取り込むことで、試験体の挙動を数値的に解析することができる。

特開平５−９１４６１号公報には、センサによる測定結果とともに試験体の撮影画像を取り込むことで、測定波形および試験体の撮影画像の両者を表示可能な装置（オシロスコープ）が開示されている。

特開平５−９１４６１号公報

上記のオシロスコープでは、同時に得られた測定波形と試験体の撮影画像とを並べて表示することにより、試験体の挙動を多角的に解析できる。しかしながら、測定波形の表示画像と撮影画像とを連携させた解析機能が不足しており、両者の画像を有効に利用した解析が困難である。

本発明の目的は、波形表示画像および映像表示画像を有効に利用した解析を可能とする波形表示装置および波形表示方法を提供することにある。

本発明の波形表示装置は、波形表示画像と、その波形表示画像に同期した映像表示画像とを表示可能な波形表示装置において、前記波形表示画像に時刻を示すカーソルを表示するとともに、動画である前記映像表示画像の、前記カーソルが示す時刻に対応するフレーム画像を表示する表示手段と、前記波形表示画像および前記映像表示画像の表示に必要なデータを、時刻と対応付けて格納する格納手段と、前記格納手段に格納された前記データに基づいて、所定時刻に対応する前記波形表示画像および前記映像表示画像のうちの一の画像に含まれる情報を、同一時刻に対応する他の画像に反映させる画像生成手段と、を備え、前記表示手段は、前記所定時刻に対応する前記波形表示画像および前記映像表示画像については前記画像生成手段により前記情報が反映された状態で表示し、前記所定時刻以外の時刻に対応する前記波形表示画像および前記映像表示画像については前記情報が反映されない状態で表示することを特徴とする。
この波形表示装置によれば、所定時刻に対応する波形表示画像および映像表示画像のうちの一の画像に含まれる情報を、同一時刻に対応する他の画像に反映させるので、波形表示画像および映像表示画像を有効に利用した解析が可能となる。

前記情報の入力または指定を、前記一の画像上への操作に従って受け付ける受付手段を備えてもよい。

前記情報は、前記一の画像としての前記映像表示画像に含まれる文字列であってもよい。

前記情報は、前記一の画像としての前記波形表示画像において時刻範囲を指定する情報であってもよい。

前記情報は、前記一の画像としての前記波形表示画像に示される値であってもよい。

本発明の波形表示方法は、波形表示画像と、その波形表示画像に同期した映像表示画像とを表示可能な波形表示方法において、前記波形表示画像に時刻を示すカーソルを表示するとともに、動画である前記映像表示画像の、前記カーソルが示す時刻に対応するフレーム画像を表示するステップと、前記波形表示画像および前記映像表示画像の表示に必要なデータを、時刻と対応付けるステップと、時刻と対応付けられた前記データに基づいて、所定時刻に対応する前記波形表示画像および前記映像表示画像のうちの一の画像に含まれる情報を、同一時刻に対応する他の画像に反映させるステップと、を備え、前記表示するステップでは、前記所定時刻に対応する前記波形表示画像および前記映像表示画像については前記反映するステップにより前記情報が反映された状態で表示し、前記所定時刻以外の時刻に対応する前記波形表示画像および前記映像表示画像については前記情報が反映されない状態で表示することを特徴とする。
この波形表示方法によれば、所定時刻に対応する波形表示画像および映像表示画像のうちの一の画像に含まれる情報を、同一時刻に対応する他の画像に反映させるので、波形表示画像および映像表示画像を有効に利用した解析が可能となる。

本発明の波形表示装置によれば、所定時刻に対応する波形表示画像および映像表示画像のうちの一の画像に含まれる情報を、同一時刻に対応する他の画像に反映させるので、波形表示画像および映像表示画像を有効に利用した解析が可能となる。

本発明の波形表示方法によれば、所定時刻に対応する波形表示画像および映像表示画像のうちの一の画像に含まれる情報を、同一時刻に対応する他の画像に反映させるので、波形表示画像および映像表示画像を有効に利用した解析が可能となる。

波形表示装置の構成を示すブロック図。 撮影フレームに文字列を割り付けた例を示す図。 撮影フレームに文字列を割り付けた例を示す図。 画像生成手段の動作を示すフローチャート。 連続する複数枚の撮影フレームに文字列を割り付けた例を示す図。 信号値を数値表示する例を示す図。 映像表示画像内に表示される文字列の入力画面例を示す図。

以下、本発明による波形表示装置の実施形態について説明する。

図１は本実施形態の波形表示装置の構成を示すブロック図である。

図１に示すように、本実施形態の波形表示装置１は、高速度カメラ３から取得される画像データ（各撮影フレームの画像）を格納する映像格納部１１と、波形表示画像の表示に必要なデータを格納する信号格納部１２と、映像格納部１１および信号格納部１２に格納されたデータを用いて映像表示画像および波形表示画像を生成する画像生成手段１３と、画像生成手段１３により生成された映像表示画像および波形表示画像が画面表示される表示部１４と、表示部１４に表示される画像に関し、ユーザの操作を受け付ける受付手段１５と、受付手段１５を介するユーザの操作内容を格納する操作格納部１６と、を備える。操作格納部１６に格納された操作内容は、画像生成手段１３により生成される波形表示画像および映像表示画像に反映される。

次に、波形表示装置１を破壊試験に適用した場合の動作例について説明する。

図１に示す試験装置２は試験体２１に錘２２を落下させるとともに、そのときの試験体２１の挙動を観察するための装置である。試験装置２には錘２２の位置を計測するためのレーザ変位計２３と、試験体２１にかかる荷重を検出するためのロードセル２４とが取り付けられている。試験体２１の状態は高速度カメラ３で撮影される。

図１に示すように、レーザ変位計２３およびロードセル２４の出力信号（電圧信号）は、時刻（波形表示装置１で定義される時刻）と対応付けられて信号格納部１２に格納される。高速度カメラ３から出力される撮像コマ同期信号は、上記時刻と対応付けられて映像格納部１１および信号格納部１２にそれぞれ格納される。高速度カメラ３から出力される画像データは、上記時刻あるいは上記撮像コマ同期信号と対応付けられて映像格納部１１に格納される。なお、高速度カメラ３の同期信号（パルス信号）が発生する周期よりも、数十〜数百倍の速さの周期で同期信号、電圧信号のサンプリングを行なっている。

図２〜図５は、画像生成手段１３により生成されるとともに表示部１４に表示される表示画像を示す図である。

図２は、撮影フレームに文字列を割り付けた例を示す図である。

図２に示すように、表示領域５および表示領域６には、信号格納部１２から取得された信号群に基づく波形表示画像が表示される。これらの領域には、通常のデジタルオシロスコープと同様、各信号の信号波形が時間軸（横軸）を揃えた状態で上下方向に並んで表示される。

領域５には、高速度カメラ３から出力される撮像コマ同期信号の信号波形５ａと、ロードセル２４の出力信号の信号波形５ｂと、レーザ変位計２３の出力信号の信号波形５ｃと、が表示されている。図２の例では、チャンネル１（ＣＨ１）に信号波形５ａが、チャンネル２（ＣＨ２）に信号波形５ｂが、チャンネル３（ＣＨ３）に信号波形５ｃが、それぞれ割り当てられている。

撮像コマ同期信号の信号波形５ａの個々のパルスは、高速度カメラ３による各撮影フレームの撮影タイミングに対応している。

領域６では、領域５のマーカー５２により選択された時間帯について、各信号波形が時間軸方向に拡大表示されている。領域６において、信号波形６ａが高速度カメラ３から出力される撮像コマ同期信号の信号波形５ａに、信号波形６ｂがロードセル２４の出力信号の信号波形５ｂに、信号波形６ｃがレーザ変位計２３の出力信号の信号波形５ｃに、それぞれ対応している。

撮像コマ同期信号の信号波形６ａの個々のパルスは、高速度カメラ３による各撮影フレームの撮影タイミングに対応している。

表示領域７には、映像格納部１１から取得された画像データに基づく映像表示画像が表示される。この映像表示画像は領域６のカーソル６１で示される時刻に対応する撮影フレームの画像である。ユーザがカーソル６１を操作すると、領域７にはカーソル６１が示す時刻に対応した撮影フレームが選択、表示される。例えば、カーソル６１を一定方向に移動させることで、試験体２１の状態変化を時系列的に観察することができる。

カーソル６１が示す時刻は、領域６の画面上での時間軸座標と時刻との対応関係に基づき、カーソル６１の現在の座標に対応する時刻として取得される。さらに、取得された時刻に対応する撮影フレームがリアルタイムに映像格納部１１から取り出されて画面表示される。

なお、領域５のカーソル５１（図５参照）もカーソル６１と同一時刻を示しており、カーソル６１と同期して表示画面上を移動する。

図２に示すように、領域６にはマーカー６２および文字列６３が表示されている。これらは受付手段１５を介するユーザの操作に基づくものである。受付手段１５を介する操作の内容が操作格納部１６に格納され、操作格納部１６のデータが、画像生成手段１３により生成される波形表示画像に反映される。

例えば、領域６の波形表示画像上で特定のカーソルを所定の時刻に位置付けた状態で撮影フレームの指定操作を行うと、当該時刻に対応する撮影フレームが指定され、指定された撮影フレームに相当する時刻を示すマーカー６２が表示される。上記カーソルが示す時刻およびマーカー６２の表示位置は、領域６における画面上での座標と時刻との対応関係に基づき特定される。また、ユーザは文字列６３を入力することにより、上記の操作により指定された撮影フレームに任意の文字列を割り付けることができる。

撮影フレームの指定結果および入力された文字列は、領域６にマーカー６２および文字列６３として表示されるとともに、画像生成手段１３により生成される領域７の映像表示画面に反映される。すなわち、画像生成手段１３は、操作格納部１６のデータに従って、指定された撮影フレームが表示される場合にのみ、割り付けられた文字列６３を領域７の映像表示画面に貼り込む。図２は、領域７に指定された撮影フレームが表示された状態を示しており、この場合には領域７内の領域７１に、対応する文字列が表示される。

図３は、同様の方法により特定の撮影フレームを指定し、この撮影フレームに文字列６４を割り付けた例を示している。図３では、指定された撮影フレームが領域７に表示された状態を示しており、領域７１に文字列６４が表示されている。

図３に示す例においても、図２の例と同様、領域６のカーソル６１を移動させると領域７に表示される撮影フレームは順次、切り替わるが、指定された撮影フレームが表示される場合にのみ、入力された文字列が領域７に表示されるため、指定された撮影フレームであることが容易に認識可能となる。入力される文字列は任意であるが、例えば、撮影フレームに付される注釈を入力することができる。

図４のステップＳ１〜ステップＳ３は、領域７における文字列の表示に関する画像生成手段１３の動作を示すフローチャートである。

図４のステップＳ１では、領域７に表示されるべき撮影フレームが切り替えられたか否か判断し、判断が肯定されるのを待ってステップＳ２へ進む。ステップＳ２では、操作格納部１６にアクセスすることで、新たな撮影フレームが文字列を表示すべきフレームとして指定されているか否か判断し、判断が肯定されればステップＳ３へ進み、判断が否定されればステップＳ１へ戻る。ステップＳ３では、領域７１に当該文字列を貼り付け、ステップＳ１へ戻る。

このように、画像生成手段１３は文字列を表示すべき撮影フレームが表示される場合に限り、当該文字列を映像表示画像に貼り付けている。

図５は、時刻範囲（区間）の指定を介して、連続する複数枚の撮影フレームを指定する例を示している。受付手段１５を介する後述の指定操作および入力操作の内容は、操作格納部１６に格納される。

図５に示すように、受付手段１５を介し、領域６において特定のカーソル等を用いて所定の時刻範囲（区間）を指定する操作を行うと、当該時刻範囲に対応する撮影フレーム群が指定されるとともに、指定された時間範囲ないし撮影フレームを示すマーカー６５が表示される。上記カーソル等が示す時刻範囲およびマーカー６５の表示位置は、領域６における画面上での座標と時刻との対応関係に基づき特定される。マーカー６５が示す時刻範囲に信号波形６ａの複数のパルスが含まれていることで分かるように、上記時刻範囲には複数の撮影フレームが対応付けられている。

また、ユーザは受付手段１５を介して文字列６６を入力することにより、時刻範囲を介して指定された撮影フレーム群に文字列６６を割り付けることができる。

図５では指定された撮影フレームが領域７に表示されている状態が示されており、この場合には入力された文字列６６が領域７１に表示される。図５の場合も、カーソル６１の移動に伴い領域７に表示される撮影フレームが切り替わり、指定された撮影フレームが表示されている間だけ、領域７１に文字列６６が表示される。この場合にも、図４に示すステップＳ１〜ステップＳ３の手順が適用される。

図６（ａ）は、信号値を数値表示する例を示している。

本実施形態の波形表示装置では、領域７に数値表示される信号を、受付手段１５を介するユーザの操作に従って指定することができる。指定操作の内容は画像格納手段１６のデータとして保存され、映像表示画像に反映される。

ユーザは受付手段１５を介して任意のチャンネルの信号を指定できる。図６（ａ）では、チャンネル３（ＣＨ３）に割り当てられたレーザ変位計２３の出力信号が指定された例を示している。

この場合、領域７内の領域７２には現在表示されている撮影フレームの時刻、すなわちカーソル６１およびカーソル５１が示す時刻に対応するレーザ変位計２３の出力信号値が示す距離として、「１００ｍｍ」という値が表示される。このように、数値表示の対象となる数値は出力信号値（電圧値）そのものに限定されず、図６（ａ）に示すように、距離などの変換値を表示させることもできる。数値の変換は変換テーブル等を用いて行えばよい。

操作格納部１６のデータにより数値表示が指示されている場合、画像生成手段１３は、信号格納部１２から対応する時刻のレーザ変位計２３の出力信号値をリアルタイムに取得し、撮影フレームにこの数値表示を貼り込む。図６（ａ）に示すように、領域７２には数値表示に加えて対応するチャンネル（「ＣＨ３」）が表示されている。

なお、図６（ａ）における領域８には、カーソル６１（カーソル５１）により現在選択されている時刻における各チャンネルの信号値等が数値表示されている。

図６（ｂ）は、図６（ａ）に示す時点からさらに時間が経過した後の表示画像を示している。図６（ｂ）では、錘２２が試験体２１に接近しており、領域７２にはレーザ変位計２３の出力信号値が示す距離として「１０ｍｍ」という値が表示されている。

図４のステップＳ１１〜ステップＳ１３は、操作格納部１６のデータにより数値表示が指示されている場合における数値表示に関する画像生成手段１３の動作を示すフローチャートである。

図４のステップＳ１１では、領域７に表示されるべき撮影フレームが切り替えられたか否か判断し、判断が肯定されるのを待ってステップＳ１２へ進む。ステップＳ１２では、新たな撮影フレームに対応する時刻のレーザ変位計２３の出力信号値を信号格納部１２から取得する。ステップＳ１３では、領域７２に当該出力信号値に対応する数値表示を貼り付け、ステップＳ１１へ戻る。

このように、撮影フレームに対応する数値が映像表示画像に表示されるため、試験体２１の状態と信号値とを対比した解析を容易に行うことができる。

なお、数値表示に代えて、あるいは数値表示とともに、領域７の映像表示画像内に、実際の距離を示す目盛りを表示するようにしてもよい。高速度カメラ３における連続した撮影フレーム間における映像上での変化は、通常ごくわずかであるが、目盛りを参照することによりフレーム間の比較が容易となる。また、撮影フレームに表示される目盛りを頼りに、映像上でのわずかの相違を詳細に解析することが可能となる。

図７は、映像表示画像内に表示されるべき文字列の入力画面例を示す図である。

図７には、文字列の表示色を設定するための入力画面９を示している。この例では、波形表示画像における各チャンネルの波形の表示色の中から特定の色を選択している。入力画面９を用いて、映像表示画像内に表示される文字列の表示色として関連するチャンネルの波形の表示色を選択することで、映像表示画像内に表示される文字列がどのチャンネルに関連する情報であるかを明確化することができる。また、文字列の表示に関する設定操作を簡便なものとすることができる。

そのほか、波形表示画像に含まれる情報として、各チャンネルの波形名称、各チャンネルの測定単位、各チャンネルにおける各種測定条件等を設定画面により提示し、ユーザがこれらの要素を選択することで、文字列を簡易に設定できるようにしてもよい。

以上説明したように、本発明の波形表示装置および波形表示方法によれば、所定時刻に対応する波形表示画像および映像表示画像のうちの一の画像に含まれる情報を、同一時刻に対応する他の画像に反映させるので、波形表示画像および映像表示画像を有効に利用した解析が可能となる。また、作成された表示画面を動画データとして保存することにより、プレゼンテーションやレポートの試料作成用の注釈として利用することもできる。

本発明の適用範囲は上記実施形態に限定されることはない。本発明は、波形表示画像と、その波形表示画像に同期した映像表示画像とを表示可能な波形表示装置および波形表示方法に対し、広く適用することができる。

領域６の波形表示画像上で時間軸上の位置を指定し、文字列などを入力すると、指定した位置に対応する撮影フレームに入力した文字列を割り付ける構成を示したが、所望の撮影フレーム（領域７に表示されている映像表示画像）に文字列を入力すると、領域５や領域６の波形表示画像上であって、所望の撮影フレームに対応した時間軸上の位置にカーソルやマーカを表示させると共に、撮影フレームに入力された文字列をカーソルやマーカ近傍に表示させてもよい。

１１ 映像格納部（格納手段）
１２ 信号格納部（格納手段）
１３ 画像生成手段
１５ 受付手段
１６ 操作格納部（格納手段）

Claims (6)

1. 波形表示画像と、その波形表示画像に同期した映像表示画像とを表示可能な波形表示装置において、
   前記波形表示画像に時刻を示すカーソルを表示するとともに、動画である前記映像表示画像の、前記カーソルが示す時刻に対応するフレーム画像を表示する表示手段と、
   前記波形表示画像および前記映像表示画像の表示に必要なデータを、時刻と対応付けて格納する格納手段と、
   前記格納手段に格納された前記データに基づいて、所定時刻に対応する前記波形表示画像および前記映像表示画像のうちの一の画像に含まれる情報を、同一時刻に対応する他の画像に反映させる画像生成手段と、
   を備え、
   前記表示手段は、前記所定時刻に対応する前記波形表示画像および前記映像表示画像については前記画像生成手段により前記情報が反映された状態で表示し、前記所定時刻以外の時刻に対応する前記波形表示画像および前記映像表示画像については前記情報が反映されない状態で表示することを特徴とする波形表示装置。
2. 前記情報の入力または指定を、前記一の画像上への操作に従って受け付ける受付手段を備えることを特徴とする請求項１に記載の波形表示装置。
3. 前記情報は、前記一の画像としての前記映像表示画像に含まれる文字列であることを特徴とする請求項２に記載の波形表示装置。
4. 前記情報は、前記一の画像としての前記波形表示画像において時刻範囲を指定する情報であることを特徴とする請求項２に記載の波形表示装置。
5. 前記情報は、前記一の画像としての前記波形表示画像に示される値であることを特徴とする請求項１または２に記載の波形表示装置。
6. 波形表示画像と、その波形表示画像に同期した映像表示画像とを表示可能な波形表示方法において、
   前記波形表示画像に時刻を示すカーソルを表示するとともに、動画である前記映像表示画像の、前記カーソルが示す時刻に対応するフレーム画像を表示するステップと、
   前記波形表示画像および前記映像表示画像の表示に必要なデータを、時刻と対応付けるステップと、
   時刻と対応付けられた前記データに基づいて、所定時刻に対応する前記波形表示画像および前記映像表示画像のうちの一の画像に含まれる情報を、同一時刻に対応する他の画像に反映させるステップと、
   を備え、
   前記表示するステップでは、前記所定時刻に対応する前記波形表示画像および前記映像表示画像については前記反映するステップにより前記情報が反映された状態で表示し、前記所定時刻以外の時刻に対応する前記波形表示画像および前記映像表示画像については前記情報が反映されない状態で表示することを特徴とする波形表示方法。