JP5834532B2 - Mode analysis method and mode analysis system - Google Patents
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Description
本発明は、モード解析方法およびモード解析システムに関するものであり、具体的には、精度良好なモード解析を簡便かつ低コストで行う技術に関する。 The present invention relates to a mode analysis method and a mode analysis system, and specifically relates to a technique for performing mode analysis with good accuracy simply and at low cost.
各種構造物は様々な外力によって変形を生じることがある。構造物に劣化、損傷など生じている場合、そうした変形は大きくなる傾向にあり、構造物の健全性を把握するために変形の観測は重要となる。従来の手法としては、構造物の観測箇所に達する足場を組み、該当観測箇所に測定子を当接させたダイヤルゲージを設置し、このダイヤルゲージの表示値を観測する手法があるが、観測に際して設置する仮設構造物が大がかりとなり計測が容易でなかった。別の手法として、構造物に振動センサや加速度計を取付け、その計測値の積分処理等を行って変位量を観測するといった技術も提案されている。また他にも、予め観測箇所の画像を撮影しておき、この画像と以後撮影した画像とのずれを観測箇所の変位量として求める手法などもある。 Various structures may be deformed by various external forces. When a structure is deteriorated or damaged, such deformation tends to increase, and it is important to observe the deformation in order to grasp the soundness of the structure. As a conventional method, there is a method of assembling a scaffold that reaches the observation point of the structure, installing a dial gauge with a measuring element in contact with the corresponding observation point, and observing the display value of this dial gauge. The temporary structure to be installed was large and measurement was not easy. As another method, a technique has been proposed in which a vibration sensor or an accelerometer is attached to a structure, and the displacement is observed by integrating the measured values. In addition, there is a method in which an image of an observation location is captured in advance, and a deviation between this image and the captured image is obtained as a displacement amount of the observation location.
ここで、ある方向に対して長さのある構造物の場合、外力に対するその構造物の挙動を解析して、構造物の状態を把握しようとすると、各点における変位量や振動数だけでなく、構造物全体の変形モードや振動モードを確認することが重要となる。想定される外力と構造物の強度特性等に基づくコンピュータシミュレーションを行って振動モードを推定する方法も存在するが、これはあくまでシミュレーションであり、実体の確認とはならない。 Here, in the case of a structure with a length in a certain direction, analyzing the behavior of the structure with respect to external force and trying to grasp the state of the structure, not only the displacement amount and frequency at each point It is important to confirm the deformation mode and vibration mode of the entire structure. There is also a method for estimating the vibration mode by performing a computer simulation based on the assumed external force and the strength characteristics of the structure, but this is only a simulation and does not confirm the substance.
従来、こうした振動モード等の特定にあたり、上述した、加速度センサにて測定される加速度値を積分し変位を求める手法等を用いていたが、その場合、センサなど測定装置を構造物に設置して計測を行う必要がある。しかしながら、そもそも測定装置の十分な設置場所を構造物にて確保できない場合や、機材、人員の配置用として構造物周囲に大がかりな仮設の足場を組む必要がある場合などもあり、計測自体が困難となったり、計測のための手間やコストが増大するといった問題があった。 Conventionally, in order to specify such a vibration mode, etc., the above-described method for obtaining the displacement by integrating the acceleration value measured by the acceleration sensor has been used. In that case, a measuring device such as a sensor is installed on the structure. It is necessary to measure. However, the measurement itself is difficult because there are cases where it is not possible to secure a sufficient installation location for the measurement device in the structure, or there is a need to build a large temporary scaffolding around the structure for the arrangement of equipment and personnel. And there is a problem that the labor and cost for measurement increase.
そこで本発明では、精度良好なモード解析を簡便かつ低コストで行う技術の提供を目的とする。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a technique for performing mode analysis with good accuracy simply and at low cost.
上記課題を解決する本発明のモード解析方法は、構造物を構成する部位のうち表面に露出する複数の所定箇所である複数の観測点をデジタルビデオカメラ群により撮影する第1の工程と、前記撮影で得た各観測点に関する映像から、各デジタルビデオカメラ間での同期がとられた所定時点を起点に所定時間毎の静止画像を抽出し、前記複数の前記観測点に対応する前記静止画像上での画素を特定する観測点特定工程と、該静止画像中における前記特定した画素に関して各静止画像間での変位方向を特定する第2の工程と、前記特定した各観測点での変位方向に基づき、前記構造物の各観測点を連ねた領域に関する変形モードを特定する第3の工程と、を備えることを特徴とする。
また、本発明のモード解析方法は、構造物における複数の観測点をデジタルビデオカメラ群により撮影する第1の工程と、前記撮影で得た各観測点に関する映像から、各デジタルビデオカメラ間での同期がとられた所定時点を起点に所定時間毎の静止画像を抽出し、該静止画像中における所定画素に関して各静止画像間での変位方向を特定する第2の工程と、前記特定した各観測点での変位方向に基づき、前記構造物の各観測点を連ねた領域に関する変形モードを特定する第3の工程と、を含み、前記第1の工程において、前記デジタルビデオカメラ群の撮影範囲に向け、発光装置による発光を行い、前記第2の工程において、前記映像を構成するフレームのうち前記発光装置による発光開始時点の発光が写り込んでいるフレームを、各デジタルビデオカメラ間での同期がとられた所定時点と特定し、このフレームを起点に一定時間毎の静止画像を抽出することを特徴とする。
The mode analysis method of the present invention that solves the above problems includes a first step of photographing a plurality of observation points, which are a plurality of predetermined portions exposed on the surface, of parts constituting the structure with a digital video camera group, From the video about each observation point obtained by shooting, a still image for each predetermined time is extracted starting from a predetermined time when the digital video cameras are synchronized, and the still images corresponding to the plurality of observation points An observation point specifying step for specifying the above pixel, a second step for specifying a displacement direction between the still images with respect to the specified pixel in the still image, and a displacement direction at each of the specified observation points And a third step of specifying a deformation mode related to a region connecting the observation points of the structure.
Further, the mode analysis method of the present invention includes a first step of photographing a plurality of observation points in a structure with a digital video camera group, and a video regarding each observation point obtained by the photographing, between each digital video camera. A second step of extracting still images every predetermined time starting from a predetermined point in time synchronized, and specifying a displacement direction between the still images with respect to a predetermined pixel in the still image; and each of the specified observations And a third step of identifying a deformation mode related to a region connecting the observation points of the structure based on a displacement direction at the point, and in the first step, in a shooting range of the digital video camera group In the second step, a frame in which the light emission at the light emission start time by the light emitting device is reflected in the second step is displayed on each digital image. Identify a predetermined time when the synchronization is taken between Le video camera, and extracts a still image for each predetermined time frame as a starting point.
本発明では、従来のように、センサなど測定装置を構造物の複数点に設置して計測を行う必要も無く、構造物周囲に足場等の仮設構造物を組む為の手間やコストなども抑制されることとなる。また、観測点での変位量の絶対値が測定しにくく変位方向のみ特定できるような状況であっても、構造物の変形モードを効率的かつ確実に特定することできる。よって本発明によれば、精度良好なモード解析を簡便かつ低コストで行うことが可能となる。 In the present invention, it is not necessary to perform measurement by installing measuring devices such as sensors at multiple points as in the past, and the labor and cost for assembling a temporary structure such as a scaffold around the structure are also suppressed. Will be. Further, even in a situation where the absolute value of the displacement amount at the observation point is difficult to measure and only the displacement direction can be specified, the deformation mode of the structure can be specified efficiently and reliably. Therefore, according to the present invention, it is possible to perform mode analysis with good accuracy simply and at low cost.
なお、前記モード解析方法において、前記特定した変形モードを時系列順に連続させて振動モードを特定する第4の工程を含むとしてもよい。本発明によれば、振動の振幅方向と直交する方向に長さのある構造物において、振動モードを特定することが可能となり、構造物の状態や外力に対する挙動をより詳細に確認する情報を取得することができる。 The mode analysis method may include a fourth step of specifying the vibration mode by continuing the specified deformation modes in time series. According to the present invention, it is possible to specify a vibration mode in a structure having a length in a direction orthogonal to the vibration amplitude direction, and obtain information for confirming the state of the structure and the behavior with respect to external force in more detail. can do.
また、前記モード解析方法の前記第2の工程において、前記撮影で得た各観測点に関する映像から、各デジタルビデオカメラ間での同期がとられた所定時点を起点に所定時間毎の静止画像を抽出し、該静止画像中における所定画素に関して各静止画像間での変位を特定することで各観測点での所定時間毎の変位量を算定し、前記第3の工程において、前記算定した各観測点での所定時間毎の変位量に基づき、前記構造物の各観測点を連ねた領域に関する変形モードを特定する、としてもよい。本発明によれば、前記変形モードを変位量の絶対値に基づいて精度良く特定することが可能となる。 In addition, in the second step of the mode analysis method, still images for every predetermined time are started from a predetermined point in time synchronized between the respective digital video cameras from the video regarding each observation point obtained by the photographing. Extracting and calculating a displacement amount for each predetermined time at each observation point by specifying a displacement between each still image with respect to a predetermined pixel in the still image, and in the third step, calculating each of the calculated observations A deformation mode related to a region connecting the observation points of the structure may be specified based on a displacement amount at a predetermined time at the point. According to the present invention, the deformation mode can be accurately identified based on the absolute value of the displacement amount.
また、前記モード解析方法の前記第4の工程において、前記所定時間毎の変位量に基づいて前記領域に関し特定した変形モードを、時系列順に連続させて振動モードを特定するとしてもよい。本発明によれば、上記同様に、前記振動モードを変位量の絶対値に基づいて精度良く特定することが可能となる。 Further, in the fourth step of the mode analysis method, the vibration mode may be specified by continuing the deformation mode specified for the region based on the displacement amount for each predetermined time in time-series order. According to the present invention, as described above, the vibration mode can be accurately identified based on the absolute value of the displacement amount.
従来では、測定装置間の同期をとるために、例えば電気信号を測定装置に一斉通知するなどの手法がとられていたが、マイクロ秒単位での同期が必要なことから、各測定装置に固有の動作時間の差異、ネットワーク遅延等の問題があって、精度良く同期を図ることはかなり困難であった。しかしながら、前記第1の工程において、前記デジタルビデオカメラ群の撮影範囲に向け、発光装置による発光を行い、前記第2の工程において、前記映像を構成するフレームのうち前記発光装置による発光開始時点の発光が写り込んでいるフレームを、各デジタルビデオカメラ間での同期がとられた所定時点と特定し、このフレームを起点に一定時間毎の静止画像を抽出することとすれば、各デジタルビデオカメラに固有の差異等に関係なく、デジタルビデオカメラ間で同時刻に撮影されたフレームを起点として特定することができる。なお、各デジタルビデオカメラのうち、発光装置からの発光を直接撮影できない位置にあるものについては、発光装置と該デジタルビデオカメラとの間に、前記発光を導く鏡等の反射材を適宜設置し、反射光をデジタルビデオカメラの撮影領域に導くとしてもよい。 Conventionally, in order to synchronize between measuring devices, for example, a method of simultaneously sending electrical signals to measuring devices has been used, but since synchronization in microseconds is required, it is unique to each measuring device. Therefore, it is quite difficult to achieve accurate synchronization due to problems such as differences in operation time and network delay. However, in the first step, light emission by the light emitting device is performed toward the shooting range of the group of digital video cameras, and in the second step, the light emission start time by the light emitting device of the frames constituting the video is determined. If the frame in which the light is reflected is identified as a predetermined point in time between each digital video camera and a still image is extracted every fixed time from this frame , each digital video camera Regardless of the difference inherent in the frame, it is possible to specify a frame shot at the same time between digital video cameras as a starting point. For each digital video camera that is in a position where the light emitted from the light emitting device cannot be directly photographed, a reflective material such as a mirror for guiding the light emission is appropriately installed between the light emitting device and the digital video camera. The reflected light may be guided to the shooting area of the digital video camera.
また、前記モード解析方法の前記第1の工程において、前記デジタルビデオカメラ群の撮影範囲に向けた、前記発光装置による発光を、所定時間のみの短時間発光とし、前記第2の工程において、前記映像を構成するフレームのうち前記発光装置による短時間発光が写り込んでいるフレームを、各デジタルビデオカメラ間での同期がとられた所定時点と特定し、このフレームを起点に一定時間毎の静止画像を抽出するとしてもよい。このように、発光装置による発光を短時間の発光、例えばフラッシュの発光のごときものとすれば、発光が写り込むフレーム数が限定的となって、その他のフレームとの区別が明確になり、ひいては各デジタルビデオカメラ間での同期がとられた所定時点を確実に特定することが可能になる。 In the first step of the mode analysis method, the light emission by the light-emitting device toward the shooting range of the digital video camera group is a short-time light emission for only a predetermined time. In the second step, Among the frames constituting the video, the frame in which the light emission by the light emitting device is reflected for a short time is identified as a predetermined point in time that is synchronized with each digital video camera, and the frame is set as a starting point and stationary at regular intervals. An image may be extracted. In this way, if the light emission by the light emitting device is a short time light emission, such as a flash light emission, the number of frames in which the light emission is reflected becomes limited, and the distinction from other frames becomes clear. It becomes possible to reliably specify a predetermined point in time in which the digital video cameras are synchronized.
また、本発明のモード解析システムは、構造物を構成する部位のうち表面に露出する複数の所定箇所である複数の観測点を撮影するデジタルビデオカメラ群と、情報処理装置とを含み、前記情報処理装置は、前記デジタルビデオカメラ群が撮影で得た各観測点に関する映像から、各デジタルビデオカメラ間での同期がとられた所定時点を起点に所定時間毎の静止画像を抽出し、前記複数の前記観測点に対応する前記静止画像上での画素を特定する処理と、該静止画像中における前記特定した画素に関して各静止画像間での変位方向を特定する処理と、前記特定した各観測点での変位方向に基づき、前記構造物の各観測点を連ねた領域に関する変形モードを特定する処理とを実行するものである、ことを特徴とする。 In addition, the mode analysis system of the present invention includes a digital video camera group that captures a plurality of observation points that are a plurality of predetermined locations exposed on the surface among the parts constituting the structure, and an information processing device, and the information processing apparatus extracts a still image for each of the digital video camera unit from the image for each observation point obtained by photographing a predetermined time synchronization a predetermined time taken to origin among the digital video cameras, said plurality A process for specifying a pixel on the still image corresponding to the observation point, a process for specifying a displacement direction between the still images with respect to the specified pixel in the still image, and each specified observation point And a process of specifying a deformation mode relating to a region connecting the observation points of the structure based on the displacement direction at the point.
本発明によれば、精度良好なモード解析を簡便かつ低コストで行うことが可能となる。 According to the present invention, it is possible to perform mode analysis with good accuracy simply and at low cost.
−−−システム等の構成例−−−
以下に本発明の実施形態について図面を用いて詳細に説明する。図1は、本実施形態におけるモード解析システム10の説明図である。本実施形態のモード解析システム10は、精度良好なモード解析を簡便かつ低コストで行うものであり、図1に示すように、情報処理装置100および複数のデジタルビデオカメラ200で構成されている。
--- System configuration example ---
Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is an explanatory diagram of a mode analysis system 10 in the present embodiment. The mode analysis system 10 according to the present embodiment performs mode analysis with good accuracy simply and at low cost, and includes an information processing apparatus 100 and a plurality of digital video cameras 200 as shown in FIG.
ここでは、解析対象の構造物として橋梁1の橋桁2を例示する。橋梁1を車両や鉄道など所定の重量を持った移動体が通行すれば、移動体の自重や移動速度の大きさ等に応じて橋桁2が鉛直方向に振動したり沈み込んだりすることとなる。橋梁1の健全性を診断したり、振動モードを把握する場合、こうした橋桁2の変位を観測し変位量を得ておくことは重要である。但し、変位量の絶対値が測定できず、変位方向しか観測できないような場合であっても、本実施形態のモード解析方法によれば変形モードや振動モードが判明し、解析対象の構造物について変位の傾向は明らかとなるから、技術的に十分な意義がある。 Here, the bridge girder 2 of the bridge 1 is illustrated as a structure to be analyzed. If a moving body having a predetermined weight such as a vehicle or a railway passes through the bridge 1, the bridge girder 2 will vibrate or sink in the vertical direction depending on the weight of the moving body or the magnitude of the moving speed. . When diagnosing the soundness of the bridge 1 or grasping the vibration mode, it is important to observe the displacement of the bridge girder 2 and obtain the amount of displacement. However, even in the case where the absolute value of the displacement amount cannot be measured and only the displacement direction can be observed, the mode analysis method of the present embodiment reveals the deformation mode and the vibration mode, and the structure to be analyzed Since the tendency of displacement becomes clear, it is technically significant.
ところで、前記橋梁1を構成する部材のうち橋桁2については、例えばH型鋼4が構成に含まれることが多い。H型鋼4は仕様が規格化された部材であり、予め各箇所の寸法は判明している。H型鋼4は橋脚7の間に渡されて、その側面であるフランジ5の端部6を橋桁2の側面3に露出している。このフランジ端部6の厚みは仕様に応じて決まっており、つまり、鉛直方向の寸法が判明していると言える。 By the way, among the members constituting the bridge 1, the bridge girder 2 often includes, for example, H-shaped steel 4. The H-shaped steel 4 is a member whose specifications are standardized, and the dimensions of each part are already known. The H-shaped steel 4 is passed between the bridge piers 7, and the end portions 6 of the flanges 5 which are the side surfaces thereof are exposed on the side surfaces 3 of the bridge girder 2. The thickness of the flange end 6 is determined according to the specification, that is, it can be said that the vertical dimension is known.
本実施形態では、こうしたH型鋼4における、例えば橋桁延長方向に一定距離毎に離間した複数のフランジ端部6(すなわち複数の観測点)のそれぞれに対し、デジタルビデオカメラ200を配置して映像を撮影して変位量を算定し、ひいてはモード解析を行うこととする。勿論、橋桁2を構成するH型鋼以外の部材の所定箇所を観測点としてもよい。 In the present embodiment, the digital video camera 200 is arranged on each of a plurality of flange end portions 6 (that is, a plurality of observation points) spaced apart at a certain distance in the H-beam 4 in the bridge girder extension direction, for example, to display an image. The amount of displacement is calculated by photographing, and the mode analysis is performed. Of course, it is good also considering the predetermined location of members other than the H-shaped steel which comprises the bridge girder 2 as an observation point.
従って、デジタルビデオカメラ200は、例えば、前記観測点の数だけ、橋梁1の周囲に配置される。勿論、全観測点のうち複数の観測点(フランジ端部6)を一度に撮影範囲に収めるデジタルビデオカメラ200を配置し、観測点の総数以下のデジタルビデオカメラ200でデジタルビデオカメラ群を構成するとしてもよい。 Therefore, the digital video camera 200 is arranged around the bridge 1 by the number of the observation points, for example. Of course, a digital video camera 200 that places a plurality of observation points (flange end 6) out of all observation points in the photographing range at a time is arranged, and a digital video camera group is configured with the digital video cameras 200 that are equal to or less than the total number of observation points. It is good.
なお、前記モード解析システム10において、前記デジタルビデオカメラ群の撮影範囲に向け発光を行う発光装置300が含まれるとすれば好適である。この発光装置300としては、例えばカメラ撮影時に使用されるフラッシュを採用できる。発光装置300による発光は、デジタルビデオカメラ200が撮影した映像中に写り込むことになる。映像中に写り込んだ発光は、後述する情報処理装置100での処理に際し、各デジタルビデオカメラ間での同期がとられた所定時点の目印となるものである。すなわち、情報処理装置100は、映像を構成するフレームのうち前記発光が写り込んでいるフレームを、各デジタルビデオカメラ間での同期がとられた所定時点と特定するのである。従って、複数フレームを跨って発光が撮影されないよう、フレームレートが示す1フレームの撮影時間以下で前記発光がなされるよう、発光装置300での発光時間はごく短時間に調整してある。 It is preferable that the mode analysis system 10 includes a light emitting device 300 that emits light toward the photographing range of the digital video camera group. As the light emitting device 300, for example, a flash used at the time of camera photographing can be adopted. The light emitted by the light emitting device 300 is reflected in the video taken by the digital video camera 200. The light emission reflected in the video serves as a mark at a predetermined point in time when the digital video cameras are synchronized during processing by the information processing apparatus 100 described later. That is, the information processing apparatus 100 identifies the frame in which the light emission is reflected among the frames constituting the video as the predetermined time point when the digital video cameras are synchronized. Therefore, the light emission time in the light emitting device 300 is adjusted to be very short so that the light emission is not performed over a plurality of frames so that the light emission is performed within the photographing time of one frame indicated by the frame rate.
なお、発光装置300による発光時間は、上述のフラッシュの如くごく短時間であればフレーム特定が容易となり好適であるが、発光時間がフラッシュほど短時間でなくとも本実施形態の実行は可能である。発光の写り込みが始まったフレームを、各デジタルビデオカメラ間での同期がとられたフレームとして特定できるからである。 Note that it is preferable that the light emission time by the light emitting device 300 is as short as the above-mentioned flash because frame identification is easy, but this embodiment can be executed even if the light emission time is not as short as the flash. . This is because the frame in which the reflection of light emission has started can be specified as a frame that is synchronized between the digital video cameras.
図に示すように、前記発光装置300の発光がデジタルビデオカメラ200の撮影範囲に入らないおそれがある場合、発光装置300で発光された光が障害物等を回避してデジタルビデオカメラ200に到達できるよう、適宜な位置に反射材として鏡400を配置するとしてもよい。このような形態を採用すれば、構造物周囲がデジタルビデオカメラ200を配置するのも困難なほど狭小であったり、交通量や障害物が多かったりといった困難な状況であっても、これに柔軟に対応して発光装置300からの発光をデジタルビデオカメラ200に導くことができる。ひいては、より確実に上述の所定契機の特定が可能になる。 As shown in the figure, when there is a possibility that the light emitted from the light emitting device 300 does not fall within the shooting range of the digital video camera 200, the light emitted from the light emitting device 300 reaches the digital video camera 200 while avoiding an obstacle or the like. The mirror 400 may be arranged as a reflective material at an appropriate position so that it can be done. By adopting such a form, even if the surroundings of the structure are so narrow that it is difficult to arrange the digital video camera 200, or there are many traffic and obstacles, it is flexible to this. Corresponding to the above, the light emission from the light emitting device 300 can be guided to the digital video camera 200. As a result, the above-mentioned predetermined opportunity can be specified more reliably.
従来では、測定装置間の同期をとるために、例えば電気信号を測定装置に一斉通知するなどの手法がとられていたが、マイクロ秒単位での同期が必要である一方、各測定装置に固有の動作時間の差異、ネットワーク遅延等の問題があって、精度良く同期を図ることはかなり困難であった。しかしながら、上記のように発光装置300の発光を利用することで、各デジタルビデオカメラに固有の差異等に関係なく、デジタルビデオカメラ間で同時刻に撮影されたフレームを起点として特定することができる。 Conventionally, in order to synchronize between measurement devices, for example, a method such as simultaneous notification of electrical signals to measurement devices has been used, but synchronization in microseconds is required, but it is unique to each measurement device. Therefore, it is quite difficult to achieve accurate synchronization due to problems such as differences in operation time and network delay. However, by using the light emission of the light emitting device 300 as described above, it is possible to specify the frame shot at the same time between the digital video cameras as the starting point regardless of the differences inherent in each digital video camera. .
続いて、本実施形態のモード解析システム10を構成する各装置について、そのハードウェア構成を詳述する。図2は、本実施形態におけるモード解析システム10を構成する各装置らのハードウェア構成例を示す図である。本実施形態のモード解析システム10を構成する情報処理装置100は、コンピュータとして備えるべき、ハードディスクドライブなど不揮発性記憶装置たる記憶部101、RAMなど揮発性記憶装置たるメモリ103、記憶部101のプログラム102をメモリ103に読み出して実行するCPUたる演算部104、ユーザからの指示を受け付けるキーボードやマウス等の入力部105、処理結果を出力するディスプレイ装置やスピーカーといった出力部106、他装置とデータ授受を行うためのインターフェイス部107を備えている。 Subsequently, the hardware configuration of each device constituting the mode analysis system 10 of the present embodiment will be described in detail. FIG. 2 is a diagram illustrating a hardware configuration example of each device configuring the mode analysis system 10 in the present embodiment. The information processing apparatus 100 that constitutes the mode analysis system 10 of this embodiment includes a storage unit 101 that is a non-volatile storage device such as a hard disk drive, a memory 103 that is a volatile storage device such as a RAM, and a program 102 of the storage unit 101. The data is exchanged with an arithmetic unit 104 as a CPU that reads and executes the memory 103, an input unit 105 such as a keyboard and a mouse that receives instructions from a user, an output unit 106 such as a display device and a speaker that outputs processing results, and other devices. The interface unit 107 is provided.
また、モード解析システム10を前記情報処理装置100と共に構成するデジタルビデオカメラ200は、所定レベルのフレームレートで動画撮影が可能なビデオカメラであり、ビデオカメラとして備えるべき一般的構成は勿論具備している。このデジタルビデオカメラ200は、撮影用の光学系装置209や映像データの格納用媒体210(各種記録媒体とそのリーダライタ、ハードディスクドライブ等)の他に、映像データのデジタル処理など各種情報処理を実行するためのコンピュータチップが備わっている。このコンピュータチップは、不揮発性記憶装置たる記憶部201、揮発性記憶装置たるメモリ203、記憶部201からプログラム202をメモリ203に読み出して実行するCPUたる演算部204、および他装置とデータ授受を行うためのインターフェイス部207を含んでいる。 The digital video camera 200 that constitutes the mode analysis system 10 together with the information processing apparatus 100 is a video camera that can shoot moving images at a predetermined frame rate, and of course has a general configuration that should be provided as a video camera. Yes. This digital video camera 200 executes various information processing such as digital processing of video data in addition to the optical system device 209 for photographing and the storage medium 210 for video data (various recording media and their reader / writers, hard disk drives, etc.) A computer chip is provided. This computer chip exchanges data with a storage unit 201 that is a non-volatile storage device, a memory 203 that is a volatile storage device, a calculation unit 204 that is a CPU that reads and executes the program 202 from the storage unit 201, and other devices. The interface unit 207 is included.
続いて、モード解析システム10を構成する情報処理装置100の演算部104が、プログラム102の実行により実現する処理について説明する。情報処理装置100は、複数のフランジ端部6を含む所定領域に対する撮影で各デジタルビデオカメラ200が得た各フランジ端部6に関する映像データを、例えば、各デジタルビデオカメラ200のインターフェイス部207から取得し、該映像データから、各デジタルビデオカメラ間での同期がとられた所定時点を起点に所定時間毎の静止画像を抽出し、該静止画像中における所定画素に関して、各静止画像間での変位方向を特定する処理、ないしは、各静止画像間での変位を特定することで各観測点での所定時間毎の変位量を算定する処理を実行する。変位量の絶対値が得られる場合は、各観測点での所定時間毎の変位量を算定する処理を実行するとすれば、変形モードひいては振動モードの特定が精度良く行えるため好適である。 Subsequently, a process realized by the execution of the program 102 by the arithmetic unit 104 of the information processing apparatus 100 configuring the mode analysis system 10 will be described. The information processing apparatus 100 acquires, for example, video data regarding each flange end portion 6 obtained by each digital video camera 200 by photographing a predetermined area including a plurality of flange end portions 6 from the interface unit 207 of each digital video camera 200. Then, a still image is extracted from the video data at a predetermined time starting from a predetermined time point when the digital video cameras are synchronized, and a displacement between the still images with respect to a predetermined pixel in the still image is extracted. A process for specifying a direction or a process for calculating the displacement amount at each observation point by specifying a displacement between the still images is executed. When the absolute value of the displacement amount is obtained, it is preferable to execute the process of calculating the displacement amount for each predetermined time at each observation point because the deformation mode and the vibration mode can be specified with high accuracy.
なお、前記情報処理装置100は、前記抽出した各静止画像において前記フランジ端部6を含む所定範囲の画像について二値化処理を行う処理を実行することとなる。画像の二値化処理は、例えば、画素の濃淡情報が一定閾値より小さければ白色、一定閾値より大きければ黒色といった具合に、各画素を黒白二色に振り分ける処理となる。こうした二値化処理の手法自体は従来手法を採用すればよい。また、こうした二値化処理を実行するためのプログラムが前記プログラム102には含まれている。 Note that the information processing apparatus 100 executes a process of performing binarization processing on an image in a predetermined range including the flange end 6 in each extracted still image. The image binarization process is a process of assigning each pixel to black and white, for example, white if the pixel density information is smaller than a certain threshold value, and black if it is larger than the certain threshold value. A conventional method may be adopted as the binarization processing method itself. The program 102 includes a program for executing such binarization processing.
なお、デジタルビデオカメラ200は、情報処理装置100からの映像データの取得要求をインターフェイス部207にて受け付け、この要求に応じて格納用媒体210から映像データを読み出し、これをインターフェイス部207を介して情報処理装置100に送信する。或いは、情報処理装置100のインターフェイス部107に接続された所定の読み取り装置に対し、ユーザが各デジタルビデオカメラ200の格納用媒体210をセットし、前記読み取り装置が格納用媒体210から読み取った映像データを情報処理装置100に送るとしてもよい。 The digital video camera 200 receives a video data acquisition request from the information processing apparatus 100 at the interface unit 207, reads video data from the storage medium 210 in response to this request, and passes this through the interface unit 207. It transmits to the information processing apparatus 100. Alternatively, the video data read by the reading device from the storage medium 210 by the user setting the storage medium 210 of each digital video camera 200 to a predetermined reading device connected to the interface unit 107 of the information processing apparatus 100. May be sent to the information processing apparatus 100.
また、前記情報処理装置100は、二値化処理された前記所定範囲の画像において前記フランジ端部6を特定し、該特定したフランジ端部6の各静止画像間での画素数単位の変位と前記判明している寸法とに基づいて前記フランジ端部6の変位量を算定する処理を実行する。前記フランジ端部6とは異なり、解析対象の実寸法が予め判明しておらず、変位量の算定処理が出来ない場合、前記情報処理装置100は、例えば静止画像中における所定の基準位置からの画素の変位方向を判定する処理を行う。前記基準位置の例としては、静止画像中の解析対象における重心を含んで鉛直ないし水平に延びる直線状の軸線の位置、を想定できる。情報処理装置100は該当画素がその基準位置より上下左右のいずれの位置にあるか判定し、基準位置から見て該当位置の方向に画素が変位したと特定できる。 Further, the information processing apparatus 100 identifies the flange end 6 in the binarized image of the predetermined range, and a displacement in units of the number of pixels between the still images of the identified flange end 6. A process of calculating a displacement amount of the flange end 6 based on the known dimensions is executed. Unlike the flange end 6, when the actual dimension to be analyzed is not known in advance and the displacement amount calculation process cannot be performed, the information processing apparatus 100 is, for example, from a predetermined reference position in a still image. Processing for determining the displacement direction of the pixel is performed. As an example of the reference position, it is possible to assume a position of a linear axis extending vertically or horizontally including the center of gravity of the analysis target in the still image. The information processing apparatus 100 determines whether the corresponding pixel is located above, below, left, or right of the reference position, and can identify that the pixel is displaced in the direction of the corresponding position when viewed from the reference position.
二値化処理された前記所定範囲の画像においてフランジ端部6を特定する処理は、情報処理装置100が、例えば入力部105にてユーザから該当画像の指定を受けて特定する場合があげられる。或いは、情報処理装置100が、フランジ端部6の形状パターンのデータ(例:フランジ端部6を描画する際の各線分の長さと描画角度等のデータ)を記憶部101に保持していて、その形状パターンに合致する黒色画素の集合体をフランジ端部6と認識するといった画像認識処理を行う場合もあげられる。 The processing for specifying the flange end 6 in the binarized image of the predetermined range includes a case where the information processing apparatus 100 specifies the image by receiving the designation of the corresponding image from the user at the input unit 105, for example. Alternatively, the information processing apparatus 100 holds the shape pattern data of the flange end portion 6 (for example, data such as the length and drawing angle of each line segment when the flange end portion 6 is drawn) in the storage unit 101, There may be a case where an image recognition process is performed in which an aggregate of black pixels matching the shape pattern is recognized as the flange end 6.
また、特定したフランジ端部6の各静止画像間での画素数単位の変位は、例えば、各静止画像の座標平面上における、前記フランジ端部6に対応した画素の座標値を、所定時間間隔の静止画像間で比較し、各静止画像の前記座標値の間の距離を算定することで得られる。当然、画素の変位量がそのまま実際のフランジ端部6の変位量とならないから、その場合、既知の寸法値に対する画素数から単位画素あたりの変位量を示す係数値を情報処理装置100が記憶部101等に予め保持しておき、各静止画像の前記座標値の間の距離すなわち画素の変位量に前記係数値を乗算し、フランジ端部6の変位量を算定するとすればよい。 Further, the displacement in units of the number of pixels between the still images of the specified flange end 6 is, for example, the coordinate value of the pixel corresponding to the flange end 6 on the coordinate plane of each still image, for a predetermined time interval. The still images are compared, and the distance between the coordinate values of each still image is calculated. Naturally, since the displacement amount of the pixel does not directly become the displacement amount of the flange end portion 6, the information processing apparatus 100 stores a coefficient value indicating the displacement amount per unit pixel from the number of pixels with respect to the known dimension value. The distance between the coordinate values of each still image, that is, the displacement amount of the pixel may be multiplied by the coefficient value to calculate the displacement amount of the flange end 6.
また、前記情報処理装置100は、前記特定した各フランジ端部6での変位方向に基づき、前記橋梁1の各フランジ端部6を連ねた領域に関する変形モードを特定するか、或いは、前記算定した各フランジ端部6での所定時間毎の変位量に基づき、前記橋梁1の各フランジ端部6を連ねた領域に関する変形モードを特定する。また、前記情報処理装置100は、前記特定した変形モードを時系列順に連続させて振動モードを特定するか、或いは前記所定時間毎の変位量に基づいて前記領域に関し特定した変形モードを、時系列順に連続させて振動モードを特定する。こうした変形モード、振動モードを特定する処理の詳細については後述する。 Further, the information processing apparatus 100 specifies a deformation mode related to a region connecting the flange ends 6 of the bridge 1 based on the displacement direction at the specified flange ends 6 or the calculation. Based on the amount of displacement at each flange end portion 6 at a predetermined time, the deformation mode relating to the region connecting the flange end portions 6 of the bridge 1 is specified. Further, the information processing apparatus 100 specifies the vibration mode by continuing the specified deformation mode in time series order, or sets the deformation mode specified for the region based on the displacement amount for each predetermined time in time series. The vibration mode is specified in the sequence. Details of the processing for specifying such deformation mode and vibration mode will be described later.
ここで、CPU等の演算部によりプログラムを実行することで、必要な機能を実装する例をあげたが、必要な機能を実現する電子回路等を前記情報処理装置100やデジタルビデオカメラ200が備えていて、同様の処理を実行するとしても勿論問題ない。 Here, an example in which a necessary function is implemented by executing a program by a calculation unit such as a CPU has been described. However, the information processing apparatus 100 and the digital video camera 200 include an electronic circuit or the like that realizes a necessary function. Of course, there is no problem even if the same processing is executed.
−−−モード解析方法の手順例−−−
次に、本実施形態におけるモード解析方法の処理手順について説明する。図3は、本実施形態におけるモード解析方法の処理手順例を示す説明図である。まず、解析対象となる橋桁2の各所に存在するフランジ端部6のそれぞれに対し、レンズを向けてデジタルビデオカメラ200を設置する(s100)。フランジ端部6とデジタルビデオカメラ200との間の距離は、デジタルビデオカメラ200の望遠撮影機能において所定解像度で前記フランジ端部6を撮影できる距離となる。また、当然ではあるが、橋桁2におけるH型鋼4のフランジ端部6が撮影範囲に収まるよう、デジタルビデオカメラ200の設置高さ、上下左右のレンズ角度は調整される。
--- Example procedure of mode analysis method ---
Next, the processing procedure of the mode analysis method in this embodiment will be described. FIG. 3 is an explanatory diagram illustrating a processing procedure example of the mode analysis method according to the present embodiment. First, the digital video camera 200 is installed with the lens facing each of the flange end portions 6 existing at various locations of the bridge girder 2 to be analyzed (s100). The distance between the flange end 6 and the digital video camera 200 is a distance at which the flange end 6 can be photographed with a predetermined resolution in the telephoto photographing function of the digital video camera 200. Needless to say, the installation height of the digital video camera 200 and the upper, lower, left and right lens angles are adjusted so that the flange end 6 of the H-shaped steel 4 in the bridge girder 2 is within the photographing range.
上述のように設置がなされたデジタルビデオカメラ200のインターフェイス部207と、情報処理装置100のインターフェイス部107とは所定の通信ケーブル、ないし無線通信手段でデータ授受可能に接続しておくと好適である。 It is preferable that the interface unit 207 of the digital video camera 200 installed as described above and the interface unit 107 of the information processing apparatus 100 are connected so as to be able to exchange data using a predetermined communication cable or wireless communication means. .
各デジタルビデオカメラ200は、観測担当者からの指示を例えばリモコンからの赤外線通信等を介して受信し、自身が撮影を担当するフランジ端部6に対する撮影を開始する(s101)。或いは、デジタルビデオカメラ200が、自身で備えるタイマー機能206等で予めセットされた一定時刻の到来を検知して、自律的に撮影を開始するとしてもよい。また、前記発光装置300が、上記観測担当者からの指示を前記デジタルビデオカメラ200と同様に受けて、指示受信から一定時間後に所定時間だけ発光動作を行う(s102)。一定時間後に発光動作を行うのは、デジタルビデオカメラ群を構成する各デジタルビデオカメラ200が確実に該発光を撮影できるよう、全てのデジタルビデオカメラ200において撮影が開始済みとなったタイミングを見計らう意図がある。 Each digital video camera 200 receives an instruction from the person in charge of observation through, for example, infrared communication from a remote controller, and starts photographing the flange end 6 that is responsible for photographing (s101). Alternatively, the digital video camera 200 may detect the arrival of a certain time set in advance by the timer function 206 provided by the digital video camera 200 and start shooting autonomously. In addition, the light emitting device 300 receives the instruction from the person in charge of observation in the same manner as the digital video camera 200, and performs a light emitting operation for a predetermined time after a predetermined time from the reception of the instruction (s102). The reason why the light emission operation is performed after a certain period of time is to estimate the timing at which shooting is started in all the digital video cameras 200 so that each digital video camera 200 constituting the digital video camera group can reliably capture the light emission. There is intention.
各デジタルビデオカメラ200は、撮影の進行と共に、得られた映像データを格納用媒体210に格納している。当然、この映像データを構成するいずれかのフレームには、前記発光装置300による発光が写り込んでいる。各デジタルビデオカメラ200はインターフェイス部207を介して接続された情報処理装置100に対し、映像データを一定時間毎またはリアルタイムにアップロードするとしてもよい。 Each digital video camera 200 stores the obtained video data in the storage medium 210 as the shooting progresses. Naturally, the light emission from the light emitting device 300 is reflected in any frame constituting the video data. Each digital video camera 200 may upload video data to the information processing apparatus 100 connected via the interface unit 207 at regular time intervals or in real time.
一方、情報処理装置100は、映像データ取得要求を各デジタルビデオカメラ200に通知する(s103)。他方、各デジタルビデオカメラ200は、情報処理装置100からの映像データ取得要求をインターフェイス部207にて受け付け、この要求に応じて格納用媒体210から映像データを読み出し、これをインターフェイス部207を介して情報処理装置100に送信する(s104)。或いは、情報処理装置100のインターフェイス部107に接続された所定の読み取り装置に対し、ユーザが各デジタルビデオカメラ200の格納用媒体210をセットし、前記読み取り装置が格納用媒体210から読み取った映像データを情報処理装置100に送るとしてもよい。 On the other hand, the information processing apparatus 100 notifies each digital video camera 200 of a video data acquisition request (s103). On the other hand, each digital video camera 200 receives a video data acquisition request from the information processing apparatus 100 at the interface unit 207, reads video data from the storage medium 210 in response to this request, and passes this through the interface unit 207. The information is transmitted to the information processing apparatus 100 (s104). Alternatively, the video data read by the reading device from the storage medium 210 by the user setting the storage medium 210 of each digital video camera 200 to a predetermined reading device connected to the interface unit 107 of the information processing apparatus 100. May be sent to the information processing apparatus 100.
こうして情報処理装置100は、前記フランジ端部6を含む所定領域に関する映像データを、前記デジタルビデオカメラ200から取得し(s105)、記憶部101に格納する。また情報処理装置100は、前記ステップで取得した映像データを一定期間毎に記憶部101から読み出し、各デジタルビデオカメラ間での同期がとられた所定時点、すなわち前記発光装置300による発光開始時点の発光が写り込んでいるフレームを起点に、1/30秒といった所定時間毎すなわち各フレームの静止画像を抽出する(s106)。動画からの静止画像の抽出処理については既存の技術を適用すればよい。 In this way, the information processing apparatus 100 acquires video data regarding a predetermined area including the flange end 6 from the digital video camera 200 (s105) and stores it in the storage unit 101. In addition, the information processing apparatus 100 reads out the video data acquired in the step from the storage unit 101 at regular intervals, and at a predetermined time when the digital video cameras are synchronized, that is, at the time when the light emitting device 300 starts to emit light. Starting from a frame in which light emission is reflected, a still image of each frame is extracted every predetermined time such as 1/30 seconds (s106). Existing technology may be applied to the process of extracting a still image from a moving image.
次に情報処理装置100は、前記ステップで抽出した各静止画像において、前記H型鋼4のフランジ端部6を含む所定範囲の画像について二値化処理を行う(s107)。画像の二値化処理は、例えば、画素の濃淡情報(コントラスト情報)が示す値と一定閾値とを比較し、濃淡値が閾値より小さければ白色、逆に濃淡値が閾値より大きければ黒色といった具合に、各画素を黒白二色に振り分ける処理となる。こうした二値化処理の手法自体は従来手法を採用すればよい。また、こうした二値化処理を実行するためのプログラムが前記プログラム102には含まれている。 Next, the information processing apparatus 100 performs binarization processing on an image in a predetermined range including the flange end portion 6 of the H-shaped steel 4 in each still image extracted in the step (s107). The binarization processing of the image is performed by, for example, comparing the value indicated by the shading information (contrast information) of the pixel with a certain threshold, white if the shading value is smaller than the threshold, and black if the shading value is greater than the threshold. In addition, each pixel is divided into two colors, black and white. A conventional method may be adopted as the binarization processing method itself. The program 102 includes a program for executing such binarization processing.
続いて情報処理装置100は、前記ステップで二値化処理された前記所定範囲の画像において、前記フランジ端部6を特定する(s108)。二値化処理された前記所定範囲の画像(図4参照)においてフランジ端部6を特定する処理は、情報処理装置100が、例えば入力部105にてユーザから該当画像の指定(範囲指定や要素指定など)を受けて特定する場合があげられる。或いは、情報処理装置100が、フランジ端部6の形状パターンのデータ(例:フランジ端部6を描画する際の各線分の長さ、線分間の距離、描画角度等のデータ)を記憶部101に保持していて、その形状パターンに合致する黒色画素の集合体をフランジ端部6と認識するといった画像認識処理を行う場合もあげられる。 Subsequently, the information processing apparatus 100 identifies the flange end 6 in the image in the predetermined range binarized in the step (s108). In the process of specifying the flange end 6 in the binarized image of the predetermined range (see FIG. 4), the information processing apparatus 100 designates the corresponding image from the user (for example, range designation or element) using the input unit 105, for example. For example). Alternatively, the information processing apparatus 100 stores data on the shape pattern of the flange end 6 (eg, data such as the length of each line segment, the distance between line segments, and the drawing angle when the flange end 6 is drawn). In other words, an image recognition process may be performed in which an aggregate of black pixels matching the shape pattern is recognized as the flange end 6.
情報処理装置100は、前記ステップで特定したフランジ端部6の、各静止画像間での画素数単位の変位と前記判明している寸法とに基づいて前記フランジ端部6の変位量を算定する(s109)。フランジ端部6の各静止画像間での画素数単位の変位は、例えば、各静止画像の座標平面上における、前記フランジ端部6に対応した画素の座標値を、一定時間間隔の静止画像間で比較し、各静止画像の前記座標値の間の距離を算定することで得られる。当然、画素の変位量がそのまま実際のフランジ端部6の変位量とならないから、その場合、既知の寸法値に対する画素数から単位画素あたりの変位量を示す係数値を情報処理装置100が記憶部101等に予め保持しておき、各静止画像の前記座標値の間の距離すなわち画素の変位量に前記係数値を乗算し、フランジ端部6の変位量を算定するとすればよい。 The information processing apparatus 100 calculates the displacement amount of the flange end portion 6 based on the displacement in units of the number of pixels between the still images of the flange end portion 6 specified in the step and the known dimensions. (S109). The displacement in units of the number of pixels between the still images of the flange end 6 is, for example, the coordinate value of the pixel corresponding to the flange end 6 on the coordinate plane of each still image, between the still images at fixed time intervals. And calculating the distance between the coordinate values of each still image. Naturally, since the displacement amount of the pixel does not directly become the displacement amount of the flange end portion 6, the information processing apparatus 100 stores a coefficient value indicating the displacement amount per unit pixel from the number of pixels with respect to the known dimension value. The distance between the coordinate values of each still image, that is, the displacement amount of the pixel may be multiplied by the coefficient value to calculate the displacement amount of the flange end 6.
例えば、図5の例で示すように、時刻Aの静止画像におけるフランジ端部6の所定画素xの座標値(10,10)、時刻Aから1/30秒後の時刻Bの静止画像における前記所定画素xの座標値(10,12)、とする。この場合、画素xは1/30秒の間に、“12−10”=2ピクセルだけ鉛直方向に移動したことがわかる。前記フランジ端部6の鉛直方向の寸法、すなわちフランジ端部6の実際の厚みが例えば20mmであり、静止画像中での該当箇所を示す画素の数が100ピクセルであった場合、画素1ピクセルあたりのフランジ端部6の実際の寸法値は0.2(mm)となる。これは鉛直方向における単位画素変位あたりの実際の変位量に相当する値であり、情報処理装置100はこの値を係数値として記憶部101に予め保持している。この場合、情報処理装置100は、前記画素xの変位量たる2ピクセルに対し、前記係数値である0.2を乗算し、前記時刻A−B間でのフランジ端部6の変位量を“2×0.2”=0.4(mm)と算定する。上述のように、画像中での画素変位とフランジ端部6での実際の変位は両者とも鉛直方向で一致し、前記単位画素変位あたりのフランジ端部6の実際の変位量も特定されているから、フランジ端部6に正対せず例えば斜め横方向からの撮影がなされた場合であっても、得られた画像に基づいた誤差の無い変位量算定が行えることになる。 For example, as shown in the example of FIG. 5, the coordinate value (10, 10) of the predetermined pixel x of the flange end 6 in the still image at time A, the still image at time B 1/30 seconds after time A. The coordinate value (10, 12) of the predetermined pixel x is assumed. In this case, it can be seen that the pixel x has moved in the vertical direction by “12−10” = 2 pixels within 1/30 seconds. When the vertical dimension of the flange end 6, that is, the actual thickness of the flange end 6 is, for example, 20 mm, and the number of pixels indicating the corresponding part in the still image is 100 pixels, The actual dimension value of the flange end 6 is 0.2 (mm). This is a value corresponding to the actual displacement per unit pixel displacement in the vertical direction, and the information processing apparatus 100 holds this value in the storage unit 101 in advance as a coefficient value. In this case, the information processing apparatus 100 multiplies 2 pixels, which is the displacement amount of the pixel x, by 0.2, which is the coefficient value, to obtain the displacement amount of the flange end portion 6 between the time points A and B. Calculated as 2 × 0.2 ″ = 0.4 (mm). As described above, the pixel displacement in the image and the actual displacement at the flange end 6 both coincide in the vertical direction, and the actual displacement amount of the flange end 6 per unit pixel displacement is also specified. Therefore, even when the image is taken from the oblique lateral direction without facing the flange end 6, for example, the displacement amount calculation without error can be performed based on the obtained image.
勿論、上述のように各フレーム毎にフランジ端部6の変位量を算定するのではなく、沈み込みなど比較的長いタイムスパンでの変位に着目して、例えば0.5秒間隔での変位量算定を行うといった処理形態を採用してもよい。 Of course, instead of calculating the displacement amount of the flange end 6 for each frame as described above, focusing on the displacement in a relatively long time span such as sinking, for example, the displacement amount at intervals of 0.5 seconds A processing form in which calculation is performed may be employed.
情報処理装置100は、上述したステップs109の処理を、例えば、各観測点すなわち各フランジ端部6に関する前記映像データから得ている全ての静止画像について実行する(s110)。ここでの処理結果は、図6に示すグラフのように、経過時間毎の各フランジ端部6の変位量を示す折れ線グラフといったものがあげられる。 The information processing apparatus 100 executes the process of step s109 described above for all still images obtained from the video data regarding each observation point, that is, each flange end 6 (s110). The processing result here is a line graph showing the displacement amount of each flange end 6 for each elapsed time, as in the graph shown in FIG.
情報処理装置100は、こうして求めた、各時間帯での各フランジ端部6における変位量に基づいて、各時間帯での各フランジ端部6の位置を認識し、これらフランジ端部6を結んで構成される線形の時間帯毎の形状、すなわち変形モードを特定する(s111:図7参照)。図7に示すように、橋軸方向だけでなく橋幅方向についても変位の分布はあり、いずれの方向についてもモード解析が可能である。また、情報処理装置100は、前記変形モードを時系列順に連続させて、橋桁2の振動モードを特定する(s113)としてもよい。図7の例では、車両等が通過していない負荷無しの状態から、条件に応じて変形モードが推移していく振動モードを例示している。橋桁2において、通行車両の重量や通過間隔、重量やサイズが異なる複数車両の連続通行事象など、様々な条件によって振動モードは変化する。また、橋桁2の延長形状は、直線またはカーブ、上り坂または下り坂、それらの組み合わせ、といった具合に場所により種々変化するが、こうした条件によっても振動モードは変化する。本実施形態のモード解析システム10であれば、デジタルビデオカメラ200による撮影と情報処理装置100による情報処理でモード解析を簡便かつ確実に行えるから、上述したように条件が複雑に変化する構造物であっても問題なく適用し高精度のモード解析を実現できる。 The information processing apparatus 100 recognizes the position of each flange end 6 in each time zone based on the displacement amount in each flange end 6 in each time zone thus obtained, and connects these flange end portions 6. The shape for every linear time zone comprised by these, ie, a deformation | transformation mode, is specified (s111: refer FIG. 7). As shown in FIG. 7, there is a distribution of displacement not only in the bridge axis direction but also in the bridge width direction, and mode analysis is possible in any direction. Further, the information processing apparatus 100 may specify the vibration mode of the bridge girder 2 by continuing the deformation modes in chronological order (s113). In the example of FIG. 7, a vibration mode in which the deformation mode transitions according to conditions from a no load state through which a vehicle or the like does not pass is illustrated. In the bridge girder 2, the vibration mode changes depending on various conditions such as the weight and passage interval of a passing vehicle, and a continuous passing event of a plurality of vehicles having different weights and sizes. The extended shape of the bridge girder 2 varies depending on the location, such as a straight line or a curve, an uphill or downhill, or a combination thereof, but the vibration mode also changes depending on such conditions. In the mode analysis system 10 according to the present embodiment, the mode analysis can be easily and reliably performed by photographing with the digital video camera 200 and information processing by the information processing apparatus 100. Even if there is, it can be applied without problems and high-precision mode analysis can be realized.
情報処理装置100は、前記ステップで特定した変形モードや振動モードの情報を出力部106に表示処理し(s112)、フローを終了することになる。 The information processing apparatus 100 displays the deformation mode and vibration mode information specified in the above step on the output unit 106 (s112), and ends the flow.
なお、モード解析対象となる前記構造物としては、前記橋梁1の他に、例えば、各種ビル、管路、架線なども想定できる。例えばビルに生じる変形についてそのモード解析を行った場合、図8に例示するように、ビル全体が中位階を中心にはらみだす形態となる振動モード(図中のモードA)、或いは、ビル上位階が側方に振られる振動モード(図中のモードB)などといったモード解析結果を得られる。ビルでは変位挙動がビル全体にわたることもあるなど変位観測が行いにくく、上記橋桁2のように変位量の絶対値を測定することが容易でない場合があるが、本実施形態のモード解析方法を採用すれば、例えば所定の観測点における所定時間の変位方向(例えば、ビルを上下に貫く所定軸を基準にした変位方向)を特定し、ここで特定した各観測点の変位方向を結んで変形モードの情報を得ることができる。 In addition to the bridge 1, as the structure to be subjected to mode analysis, for example, various buildings, pipes, and overhead lines can be assumed. For example, when the mode analysis is performed on the deformation occurring in the building, as illustrated in FIG. 8, the vibration mode (mode A in the drawing) in which the entire building protrudes from the middle floor or the building upper floor, as illustrated in FIG. A mode analysis result such as a vibration mode (mode B in the figure) in which the is swung to the side is obtained. In buildings, it is difficult to observe displacement because the displacement behavior may extend over the entire building, and it may not be easy to measure the absolute value of the displacement amount like the bridge girder 2 above, but the mode analysis method of this embodiment is adopted. For example, a displacement direction for a predetermined time at a predetermined observation point (for example, a displacement direction based on a predetermined axis passing through a building up and down) is specified, and the deformation directions are connected by connecting the displacement directions of the respective observation points specified here. Information can be obtained.
この場合、前記情報処理装置100は前記ビルが撮影された各静止画像中の所定画素が前記基準位置より左右のいずれの位置にあるか判定し、基準位置から見て該当位置の方向に画素すなわちビルの所定箇所が変位したと特定できる。従って、静止画像中の所定画素がある時間帯にどの方向に移動したか判明することになる。こうして変位方向が判明した各所について、前記基準位置からの移動方向に変位があったとして線分を結べば、図7に例示したものと同様の変形モードの情報が得られる。また、この変形モードを時系列順に連続させれば振動モードの特定も可能である。 In this case, the information processing apparatus 100 determines whether the predetermined pixel in each still image where the building is photographed is located on the left or right side of the reference position, and the pixel in the direction of the corresponding position as viewed from the reference position, that is, It can be specified that a predetermined part of the building has been displaced. Therefore, it becomes clear which direction the predetermined pixel in the still image has moved in a certain time zone. If a line segment is connected at each location where the displacement direction is found in this way, assuming that there is a displacement in the movement direction from the reference position, information on the deformation mode similar to that illustrated in FIG. 7 can be obtained. Further, if this deformation mode is continued in time series order, the vibration mode can be specified.
以上のような本実施形態によれば、精度良好なモード解析を簡便かつ低コストで行うことが可能となる。 According to the present embodiment as described above, it is possible to perform mode analysis with good accuracy simply and at low cost.
本発明の実施の形態について、その実施の形態に基づき具体的に説明したが、これに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。 Although the embodiment of the present invention has been specifically described based on the embodiment, the present invention is not limited to this, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention.
1 橋梁(構造物)
2 橋桁
3 橋桁の側面
4 H型鋼
5 フランジ
6 フランジ端部(観測点)
7 橋脚
10 モード解析システム
100 情報処理装置
101 記憶部
102 プログラム
103 メモリ
104 演算部
105 入力部
106 出力部
107 インターフェイス部
200 デジタルビデオカメラ
201 記憶部
202 プログラム
203 メモリ
204 演算部
206 タイマー機能
207 インターフェイス部
300 発光装置
400 鏡
1 Bridge (structure)
2 Bridge girder 3 Bridge girder side 4 H-shaped steel 5 Flange 6 Flange end (observation point)
7 Bridge pier 10 Mode analysis system 100 Information processing apparatus 101 Storage unit 102 Program 103 Memory 104 Operation unit 105 Input unit 106 Output unit 107 Interface unit 200 Digital video camera 201 Storage unit 202 Program 203 Memory 204 Calculation unit 206 Timer function 207 Interface unit 300 Light emitting device 400 mirror
Claims (7)
前記撮影で得た各観測点に関する映像から、各デジタルビデオカメラ間での同期がとられた所定時点を起点に所定時間毎の静止画像を抽出し、前記複数の前記観測点に対応する前記静止画像上での画素を特定する観測点特定工程と、
該静止画像中における前記特定した画素に関して各静止画像間での変位方向を特定する第2の工程と、
前記特定した各観測点での変位方向に基づき、前記構造物の各観測点を連ねた領域に関する変形モードを特定する第3の工程と、を備えることを特徴とするモード解析方法。 A first step of photographing with a digital video camera group a plurality of observation points that are a plurality of predetermined locations exposed on the surface among the parts constituting the structure;
From the video about each observation point obtained by the photographing, a still image is extracted every predetermined time starting from a predetermined time point when the digital video cameras are synchronized, and the still images corresponding to the plurality of observation points are extracted. An observation point identifying step for identifying pixels on the image;
A second step of specifying a displacement direction between the still images with respect to the specified pixel in the still image;
A mode analysis method comprising: a third step of identifying a deformation mode related to a region connecting the observation points of the structure based on a displacement direction at each of the identified observation points.
前記撮影で得た各観測点に関する映像から、各デジタルビデオカメラ間での同期がとられた所定時点を起点に所定時間毎の静止画像を抽出し、該静止画像中における所定画素に関して各静止画像間での変位方向を特定する第2の工程と、
前記特定した各観測点での変位方向に基づき、前記構造物の各観測点を連ねた領域に関する変形モードを特定する第3の工程と、
を含み、
前記第1の工程において、前記デジタルビデオカメラ群の撮影範囲に向け、発光装置による発光を行い、
前記第2の工程において、前記映像を構成するフレームのうち前記発光装置による発光開始時点の発光が写り込んでいるフレームを、各デジタルビデオカメラ間での同期がとられた所定時点と特定し、このフレームを起点に一定時間毎の静止画像を抽出することを特徴とするモード解析方法。 A first step of photographing a plurality of observation points in the structure with a group of digital video cameras;
A still image for each predetermined time is extracted from a predetermined point in time synchronized between the digital video cameras from the video regarding each observation point obtained by the photographing, and each still image for a predetermined pixel in the still image is extracted. A second step of identifying the direction of displacement between the two,
A third step of identifying a deformation mode related to a region connecting the observation points of the structure based on a displacement direction at each of the identified observation points;
Only including,
In the first step, the light emitting device emits light toward the photographing range of the digital video camera group,
In the second step, among the frames constituting the video, the frame in which the light emission at the light emission start time by the light emitting device is reflected is identified as a predetermined time point in which synchronization between the digital video cameras is taken, A mode analysis method characterized in that still images are extracted at regular intervals from this frame .
前記第2の工程において、前記映像を構成するフレームのうち前記発光装置による短時間発光が写り込んでいるフレームを、各デジタルビデオカメラ間での同期がとられた所定時点と特定し、このフレームを起点に一定時間毎の静止画像を抽出することを特徴とする請求項2に記載のモード解析方法。 In the first step, the light emission by the light emitting device toward the shooting range of the digital video camera group is a short time light emission of only a predetermined time,
In the second step, among the frames constituting the video, a frame in which light emission by the light emitting device is reflected for a short time is identified as a predetermined time point when synchronization between the digital video cameras is taken, and this frame The mode analysis method according to claim 2 , wherein still images are extracted every predetermined time from the starting point.
前記第3の工程において、前記算定した各観測点での所定時間毎の変位量に基づき、前記構造物の各観測点を連ねた領域に関する変形モードを特定する、
ことを特徴とする請求項1〜3の何れか1項に記載のモード解析方法。 In the second step, a still image for each predetermined time is extracted from a video about each observation point obtained by the shooting from a predetermined time point when synchronization between the digital video cameras is taken, By calculating the displacement between each still image with respect to the predetermined pixel in, the amount of displacement per predetermined time at each observation point,
In the third step, based on the calculated displacement amount for each predetermined time at each observation point, a deformation mode relating to a region connecting the observation points of the structure is specified.
The mode analysis method according to any one of claims 1 to 3, wherein:
前記情報処理装置は、
前記デジタルビデオカメラ群が撮影で得た各観測点に関する映像から、各デジタルビデオカメラ間での同期がとられた所定時点を起点に所定時間毎の静止画像を抽出し、前記複数の前記観測点に対応する前記静止画像上での画素を特定する処理と、
該静止画像中における前記特定した画素に関して各静止画像間での変位方向を特定する処理と、
前記特定した各観測点での変位方向に基づき、前記構造物の各観測点を連ねた領域に関する変形モードを特定する処理とを実行するものである、
ことを特徴とするモード解析システム。 A group of digital video cameras for photographing a plurality of observation points that are a plurality of predetermined locations exposed on the surface among the parts constituting the structure, and an information processing device,
The information processing apparatus includes:
Extracting still images every predetermined time starting from a predetermined point in time synchronized between the digital video cameras, from the video about each observation point obtained by the digital video camera group by photographing, the plurality of the observation points A process of identifying pixels on the still image corresponding to
Processing for specifying a displacement direction between the still images with respect to the specified pixel in the still image;
Based on the displacement direction at each identified observation point, a process for identifying a deformation mode related to a region connecting the observation points of the structure is performed.
A mode analysis system characterized by this.
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