JP5888772B2 - Displacement measuring device, displacement measuring method and program - Google Patents
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Description
本発明は、赤熱状態にある測定対象物の変位を計測する変位計測装置、変位計測方法及びプログラムに関する。なお、赤熱状態とは測定対象物の種類によっても変化するが、概ね７００℃以上の状態をいう。 The present invention relates to a displacement measuring device, a displacement measuring method, and a program for measuring the displacement of a measurement object in a red hot state. In addition, although a red hot state changes also with the kind of measuring object, it means the state of 700 degreeC or more in general.
赤熱状態にある測定対象物の変位を計測する手法としては、従来、透過型又は反射型のレーザー変位計（例えば特許文献１）、変位を伝達する検出棒（例えば特許文献２）、あるいはひずみゲージ（例えば特許文献３）を用いる手法が知られている。しかし、これら手法はいずれも一つの変位計を用いて一点の変位を計測するものであり、複数の評価点の変位を同時に計測するには、評価点と同じ数の変位計とそれらを固定するジグを用いる必要があるために、装置が複雑になり高額になる問題があった。 Conventionally, as a method for measuring the displacement of a measurement object in a red hot state, a transmissive or reflective laser displacement meter (for example, Patent Document 1), a detection rod for transmitting displacement (for example, Patent Document 2), or a strain gauge A technique using (for example, Patent Document 3) is known. However, all of these methods measure the displacement of one point using one displacement meter. To measure the displacement of multiple evaluation points at the same time, fix the same number of displacement meters as the evaluation points. Since it is necessary to use a jig, the apparatus becomes complicated and expensive.
一方、複数の評価点の変位を同時に計測する手法として画像相関法が知られている（例えば特許文献４）。画像相関法では、変形前後の測定対象物の表面をデジタルカメラで撮影し、変形前の画像を複数の領域に分割して、その分割された変形前の画像領域（テンプレート画像）に対応する変形後の画像領域をパターンマッチング処理により探し出すことで変位を計測する。このため、画像相関法では測定対象物の表面にランダムパターンが施される。 On the other hand, an image correlation method is known as a method for simultaneously measuring the displacement of a plurality of evaluation points (for example, Patent Document 4). In the image correlation method, the surface of a measurement object before and after deformation is photographed with a digital camera, the image before deformation is divided into a plurality of areas, and the deformation corresponding to the divided image area (template image) before deformation is divided. The displacement is measured by searching for the subsequent image area by pattern matching processing. For this reason, in the image correlation method, a random pattern is applied to the surface of the measurement object.
しかし、この画像相関法を赤熱状態にある測定対象物の変位計測に使用した場合、赤熱領域からの発光により、撮影された測定対象物表面のランダムパターンが識別できなくなり、パターンマッチング処理による変位の計測ができなくなることがある。 However, when this image correlation method is used to measure the displacement of a measurement object in a red-hot state, the random pattern on the surface of the measured measurement object cannot be identified due to light emission from the red-hot region. Measurement may not be possible.
本発明が解決しようとする課題は、赤熱状態にある測定対象物においても複数の評価点の変位を同時に計測できる変位計測手法を提供することある。 The problem to be solved by the present invention is to provide a displacement measuring method capable of simultaneously measuring the displacement of a plurality of evaluation points even in a measurement object in a red hot state.
本発明の一観点によれば、変形前後の少なくともいずれかにおいて赤熱状態にある測定対象物の変位を計測する変位計測装置であって、赤熱前後の測定対象物をデジタルカメラで撮影した画像データをそれぞれＲＧＢ成分に分離して、赤熱前後で赤熱領域の輝度値の変化が最も小さい成分を決定する画像成分決定手段と、変形前後の測定対象物をデジタルカメラで撮影した画像データを、前記画像成分決定手段により決定された成分の画像データに変換する画像変換手段と、前記画像変換手段により変換された変形前後の測定対象物の画像データを使用して、パターンマッチング処理により変位を演算する変位演算手段とを備えた変位計測装置が提供される。 According to one aspect of the present invention, there is provided a displacement measuring device that measures the displacement of a measurement object that is in a red hot state at least before and after deformation, and image data obtained by photographing the measurement target before and after red heat with a digital camera. Image component determination means for determining the component with the smallest change in luminance value in the red heat region before and after red heat, separated into RGB components, and image data obtained by photographing the measurement object before and after deformation with a digital camera, Displacement calculation for calculating displacement by pattern matching using image conversion means for converting to image data of the component determined by the determination means, and image data of the measurement object before and after deformation converted by the image conversion means Displacement measuring device comprising means is provided.
本発明の他の観点によれば、変形前後の少なくともいずれかにおいて赤熱状態にある測定対象物の変位を計測する変位計測装置であって、変形前後の測定対象物をデジタルカメラで撮影した画像データを、Ｂ成分の画像データに変換する画像変換手段と、前記画像変換手段により変換された変形前後の測定対象物の画像データを使用して、パターンマッチング処理により変位を演算する変位演算手段とを備えた変位計測装置が提供される。 According to another aspect of the present invention, there is provided a displacement measuring device for measuring a displacement of a measurement object that is in a red hot state at least before and after the deformation, and image data obtained by photographing the measurement object before and after the deformation with a digital camera. An image converting means for converting the image data into B component image data, and a displacement calculating means for calculating a displacement by pattern matching processing using the image data of the measurement object before and after the deformation converted by the image converting means. A displacement measuring apparatus is provided.
本発明の更に他の観点によれば、変形前後の少なくともいずれかにおいて赤熱状態にある測定対象物の変位を計測する変位計測方法であって、赤熱前後の測定対象物をデジタルカメラで撮影した画像データをそれぞれＲＧＢ成分に分離して、赤熱前後で赤熱領域の輝度値の変化が最も小さい成分を決定する画像成分決定工程と、変形前後の測定対象物をデジタルカメラで撮影した画像データを、前記画像成分決定工程により決定された成分の画像データに変換する画像変換工程と、前記画像変換工程により変換された変形前後の測定対象物の画像データを使用して、パターンマッチング処理により変位を演算する変位演算工程とを有する変位計測方法が提供される。 According to still another aspect of the present invention, there is provided a displacement measurement method for measuring a displacement of a measurement object that is in a red glow state at least before and after deformation, and an image obtained by photographing the measurement object before and after a red glow with a digital camera. The data is separated into RGB components, and the image component determination step for determining the component with the smallest change in the luminance value of the red region before and after the red heat, and the image data obtained by photographing the measurement object before and after the deformation with the digital camera, Displacement is calculated by pattern matching processing using the image conversion process for converting the image data of the component determined by the image component determination process and the image data of the measurement object before and after the deformation converted by the image conversion process. There is provided a displacement measuring method having a displacement calculating step.
本発明の更に他の観点によれば、変形前後の少なくともいずれかにおいて赤熱状態にある測定対象物の変位を計測する変位計測方法であって、変形前後の測定対象物をデジタルカメラで撮影した画像データを、Ｂ成分の画像データに変換する画像変換工程と、前記画像変換工程により変換された変形前後の測定対象物の画像データを使用して、パターンマッチング処理により変位を演算する変位演算工程とを有する変位計測方法が提供される。
According to still another aspect of the present invention, there is provided a displacement measurement method for measuring a displacement of a measurement object that is in a red hot state at least before and after deformation, and an image obtained by photographing the measurement object before and after deformation with a digital camera. An image conversion step of converting data into B component image data, and a displacement calculation step of calculating displacement by pattern matching processing using the image data of the measurement object before and after deformation converted by the image conversion step, A displacement measuring method is provided.
本発明の更に他の観点によれば、変形前後の少なくともいずれかにおいて赤熱状態にある測定対象物の変位を計測するためにコンピュータに、赤熱前後の測定対象物をデジタルカメラで撮影した画像データをそれぞれＲＧＢ成分に分離して、赤熱前後で赤熱領域の輝度値の変化が最も小さい成分を決定する画像成分決定手順と、変形前後の測定対象物をデジタルカメラで撮影した画像データを、前記画像成分決定手順により決定された成分の画像データに変換する画像変換手順と、前記画像変換手順により変換された変形前後の測定対象物の画像データを使用して、パターンマッチング処理により変位を演算する変位演算手順とを実行させるためのプログラムが提供される。 According to still another aspect of the present invention, image data obtained by photographing a measurement object before and after red heat with a digital camera is measured in a computer in order to measure the displacement of the measurement object in a red heat state at least before and after the deformation. An image component determination procedure for determining a component with the smallest change in luminance value in the red heat region before and after red heat, separated into RGB components, and image data obtained by photographing a measurement object before and after deformation with a digital camera. Displacement calculation for calculating displacement by pattern matching processing using the image conversion procedure for converting to image data of the component determined by the determination procedure and the image data of the measurement object before and after deformation converted by the image conversion procedure A program for executing the procedure is provided.
本発明の更に他の観点によれば、変形前後の少なくともいずれかにおいて赤熱状態にある測定対象物の変位を計測するためにコンピュータに、変形前後の測定対象物をデジタルカメラで撮影した画像データを、Ｂ成分の画像データに変換する画像変換手順と、前記画像変換手順により変換された変形前後の測定対象物の画像データを使用して、パターンマッチング処理により変位を演算する変位演算手順とを実行させるためのプログラムが提供される。 According to still another aspect of the present invention, image data obtained by photographing a measurement object before and after deformation with a digital camera is measured on a computer in order to measure the displacement of the measurement object in a red-hot state before and after deformation. An image conversion procedure for converting to B component image data and a displacement calculation procedure for calculating displacement by pattern matching processing using the image data of the measurement object before and after deformation converted by the image conversion procedure are executed. A program is provided.
本発明によれば、赤熱前後の測定対象物をデジタルカメラで撮影した画像データをそれぞれＲＧＢ成分に分離して、赤熱前後で赤熱領域の輝度値の変化が最も小さい成分の画像データ、すなわち赤熱の影響を最も受けなかった成分の画像データを使用して変位を計測するので、赤熱状態にある測定対象物においても複数の評価点の変位を同時に計測できる。 According to the present invention, image data obtained by photographing a measurement object before and after red heat with a digital camera is separated into RGB components, and image data of a component with the smallest change in luminance value in the red heat region before and after red heat, that is, red heat Since the displacement is measured using the image data of the component that is least affected, the displacement of a plurality of evaluation points can be simultaneously measured even in a measurement object in a red hot state.
赤熱前後で赤熱領域の輝度値の変化が最も小さい成分がＲ成分、Ｇ成分及びＢ成分のいずれであるかは、予め、赤熱前後の測定対象物をデジタルカメラで撮影した画像データをそれぞれＲＧＢ分離して、赤熱前後で赤熱領域の輝度値の変化が最も小さい成分を求めることで決定できる。なお、予め、各成分の赤熱前後の赤熱領域の輝度値の変化を求めるまでもなく、赤熱前後の赤熱領域の輝度値の変化が最も小さい成分が明確である場合には、予め赤熱前後の赤熱領域の輝度値の変化を求める処理は省略することができる。 Whether the component with the smallest change in luminance value in the red region before and after the red heat is the R component, the G component, or the B component is preliminarily separated into RGB image data obtained by photographing the measurement object before and after the red heat with a digital camera. Then, it can be determined by obtaining the component with the smallest change in luminance value in the red region before and after red heat. In addition, it is not necessary to obtain the change in the luminance value of the red heat region before and after the red heat of each component in advance, and when the component with the smallest change in the luminance value of the red heat region before and after the red heat is clear, A process for obtaining a change in the luminance value of the region can be omitted.
図１は、本発明の一実施形態による変位計測装置の構成を示すブロック図である。図１に示す変位計測装置は、測定対象物１を撮影するデジタルカメラ２と、デジタルカメラ２で撮影した画像データを処理するコンピュータ３とから構成される。 FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a displacement measuring apparatus according to an embodiment of the present invention. The displacement measuring apparatus shown in FIG. 1 includes a digital camera 2 that captures a measurement object 1 and a computer 3 that processes image data captured by the digital camera 2.
コンピュータ３は、メモリ手段３ａ、画像成分決定手段３ｂ、画像変換手段３ｃ、変位演算手段３ｄ及びフィルタ手段３ｅを備える。 The computer 3 includes a memory unit 3a, an image component determination unit 3b, an image conversion unit 3c, a displacement calculation unit 3d, and a filter unit 3e.
メモリ手段３ａは、デジタルカメラ２で撮影した画像データを保存する。 The memory means 3a stores image data photographed by the digital camera 2.
画像成分決定手段３ｂは、赤熱前後の測定対象物１をデジタルカメラ２で撮影した画像データをそれぞれＲＧＢ成分に分離して、赤熱前後で赤熱領域の輝度値の変化が最も小さい成分を決定する。赤熱前後で赤熱領域の輝度値の変化が最も小さい成分を決定する方法としては、例えば、各成分について赤熱前後で赤熱領域（赤熱前では赤熱後の赤熱領域に対応する領域）の輝度値の平均値を演算し、赤熱前後の輝度値の平均値の差が最も小さい領域を求める方法を採用できる。赤熱前後の赤熱領域の輝度値の変化を求める際には、赤熱領域全体の輝度値の平均値を使用できるほか、赤熱領域を一ピクセル単位あるいは複数のピクセル単位に区分して、そのピクセル単位毎の輝度値の平均値を使用できる。赤熱領域をピクセル単位に区分する場合、赤熱前後で対応するピクセル単位毎に赤熱前後の輝度値の変化を求め、その変化の平均値が最も小さい成分を、赤熱前後で赤熱領域の輝度値の変化が最も小さい成分とすることができる。 The image component determination means 3b separates image data obtained by photographing the measurement object 1 before and after red heat with the digital camera 2 into RGB components, and determines the component with the smallest change in luminance value in the red heat region before and after red heat. As a method of determining the component with the smallest change in the luminance value of the red region before and after the red heat, for example, the average of the luminance values of the red region before and after the red heat (the region corresponding to the red region after the red heat before the red heat) for each component A method of calculating a value and obtaining a region where the difference in average value of luminance values before and after red heat is smallest can be adopted. When determining the change in the brightness value of the red heat area before and after the red heat, the average value of the luminance values of the entire red heat area can be used, and the red heat area is divided into one pixel unit or a plurality of pixel units, and each pixel unit is divided. The average value of luminance values can be used. When the red region is divided into pixel units, the luminance value change before and after red heat is calculated for each corresponding pixel unit before and after red heat, and the component with the smallest average change is the luminance value change in the red region before and after red heat. Can be the smallest component.
なお、本発明において、画像成分決定手段３ｂは、赤熱前後で赤熱領域の輝度値の変化が最も小さい成分を決定するもので、その決定方法は上述の方法に限定されず、例えば上述の方法のほかに、カラー画像で十分に赤熱していると判断された領域を定義し、ＲＧＢの各画像について、その領域内における輝度値の標準偏差を計算し、標準偏差の大きい成分を選択する方法を採用することもできる。 In the present invention, the image component determining means 3b determines the component with the smallest change in the luminance value of the red region before and after the red heat, and the determination method is not limited to the above method. Another method is to define a region that is determined to be sufficiently red hot in a color image, calculate the standard deviation of the luminance value in that region for each RGB image, and select a component with a large standard deviation. It can also be adopted.
また、赤熱前後で赤熱領域の輝度値の変化が最も小さい成分の決定は、画像成分決定手段３ｂによる演算によらず、目視で決定することもできる。 In addition, the determination of the component with the smallest change in the luminance value of the red region before and after the red heat can be made visually without using the calculation by the image component determination unit 3b.
画像変換手段３ｃは、変形前後の測定対象物１をデジタルカメラ２で撮影した画像データを、画像成分決定手段３ｂにより決定された成分の画像データに変換する。 The image conversion means 3c converts the image data obtained by photographing the measurement object 1 before and after the deformation with the digital camera 2 into the image data of the component determined by the image component determination means 3b.
変位演算手段３ｄは、画像変換手段３ｃにより変換された変形前後の測定対象物１の画像データを使用して、パターンマッチング処理により変位を演算する。 The displacement calculation means 3d calculates the displacement by the pattern matching process using the image data of the measurement object 1 before and after the deformation converted by the image conversion means 3c.
フィルタ手段３ｅは、赤熱において発光輝度が高い長波長側の光（具体的には例えば４００ｎｍ以上の波長）をカットする。本実施形態では、フィルタ手段３ｅで赤熱による発光をカットした画像データがメモリ手段３ａに保存され、その画像データが、上述の画像成分決定手段３ｂ、画像変換手段３ｃ及び変位演算手段３ｄに供される。 The filter unit 3e cuts light on a long wavelength side (specifically, for example, a wavelength of 400 nm or more) having high emission luminance in red heat. In the present embodiment, image data obtained by cutting off red light emission by the filter unit 3e is stored in the memory unit 3a, and the image data is provided to the above-described image component determination unit 3b, image conversion unit 3c, and displacement calculation unit 3d. The
これらの画像成分決定手段３ｂ、画像変換手段３ｃ、変位演算手段３ｄ及びフィルタ手段はＣＰＵで構成することができ、コンピュータ３にインストールされたプログラムに従い機能する。 These image component determining means 3b, image converting means 3c, displacement calculating means 3d and filter means can be constituted by a CPU and function according to a program installed in the computer 3.
以下、図２及び図３を参照して、図１の変位計測装置による変位計測方法を説明する。図２は、図１の変位計測装置による変位計測方法において、赤熱前後で赤熱領域の輝度値の変化が最も小さい成分を決定する手順を示すフローチャート、図３は、図１の変位計測装置による変位計測の手順を示すフローチャートである。 Hereinafter, a displacement measuring method using the displacement measuring apparatus of FIG. 1 will be described with reference to FIGS. FIG. 2 is a flowchart showing a procedure for determining a component with the smallest change in luminance value in the red hot region before and after red heat in the displacement measuring method by the displacement measuring device in FIG. 1, and FIG. 3 is a displacement by the displacement measuring device in FIG. It is a flowchart which shows the procedure of a measurement.
本実施形態では、予め、図２の手順により赤熱前後で赤熱領域の輝度値の変化が最も小さい成分、すなわち赤熱の影響を最も受けなかった成分を決定する。 In the present embodiment, the component having the smallest change in luminance value in the red region before and after red heat, that is, the component that is least affected by red heat is determined in advance by the procedure of FIG.
具体的には、まず、赤熱前と赤熱後の測定対象物１をデジタルカメラ２で撮影し、それぞれの画像データから赤熱による発光をフィルタ手段３ｅでカットした上で、各画像データ（赤熱前後の画像データ）をメモリ手段３ａに保存する。次に、画像成分決定手段３ｂが、メモリ手段３ａから赤熱前後の画像データを読み出し、これをＲＧＢ成分に分離して、Ｒ成分、Ｇ成分及びＢ成分のそれぞれについて赤熱領域における輝度値の平均値を演算し、赤熱前後の輝度値の平均値の差が最も小さい成分を決定する。 Specifically, first, the measurement object 1 before and after the red heat is photographed by the digital camera 2, and the emission due to the red heat is cut from the respective image data by the filter means 3 e, and then each image data (before and after the red heat). Image data) is stored in the memory means 3a. Next, the image component determination means 3b reads out the image data before and after the red heat from the memory means 3a, separates it into RGB components, and averages the luminance value in the red heat area for each of the R component, G component and B component. To determine the component with the smallest difference between the average values of the luminance values before and after red heat.
以下、図３を参照して図１の変位計測装置による変位計測の手順を説明する。 Hereinafter, the procedure of displacement measurement by the displacement measuring apparatus of FIG. 1 will be described with reference to FIG.
まず、変形中（変形前後を含む）の測定対象物１をデジタルカメラ２で連続的に撮影し、その画像データから赤熱による発光をフィルタ手段３ｅでカットした上で、当該画像データをメモリ手段３ａに保存する。 First, the measuring object 1 being deformed (including before and after deformation) is continuously photographed by the digital camera 2, light emission caused by red heat is cut from the image data by the filter means 3e, and the image data is stored in the memory means 3a. Save to.
一方、画像変換手段３ｃ及び変位演算手段３ｄは、画像データの処理に先立ち、メモリ手段３ａに別途保存されているパラメータを読み込む。具体的には、画像変換手段３ｃは、画像変換に必要なパラメータとして、予め図２の手順で決定された、赤熱前後で赤熱領域の輝度値の変化が最も小さい成分の種類を読み込む。また、変位演算手段３ｄは、変位の演算に必要なパラメータとして、パターンマッチング処理の際のテンプレート画像の大きさ、検索領域の大きさ、更にはサブピクセル処理の種類とそのパラメータを読み込む。 On the other hand, the image conversion means 3c and the displacement calculation means 3d read parameters separately stored in the memory means 3a prior to processing of the image data. Specifically, the image conversion means 3c reads the type of the component with the smallest change in the luminance value of the red heat region before and after red heat, which is determined in advance by the procedure of FIG. 2, as a parameter necessary for image conversion. Further, the displacement calculation means 3d reads the size of the template image, the size of the search area, the type of subpixel processing, and its parameters at the time of pattern matching processing as parameters necessary for the calculation of displacement.
次に、画像変換手段３ｃが、メモリ手段３ａから変形中の画像データを読み出し、上述のパラメータに基づき、その画像データをＲ成分、Ｇ成分又はＢ成分の画像データに変換する。 Next, the image conversion unit 3c reads the image data being deformed from the memory unit 3a, and converts the image data into R component, G component, or B component image data based on the above-described parameters.
この変換された画像データを使用して、変位演算手段３ｄがパターンマッチング処理により変位を演算する。具体的には、変位演算手段３ｄは、まず、メモリ手段３ａから変形前画像データと変形後画像データを選択して読み出す。ここで、変形前画像データとはデジタルカメラ２で連続的に撮影した画像データのうち先に撮影した画像データのことをいい、変形後画像データとは後に撮影した画像データのことをいう。 Using the converted image data, the displacement calculating means 3d calculates the displacement by pattern matching processing. Specifically, the displacement calculation means 3d first selects and reads out pre-deformation image data and post-deformation image data from the memory means 3a. Here, the pre-deformation image data refers to image data captured first among the image data continuously captured by the digital camera 2, and the post-deformation image data refers to image data captured later.
次に、変位演算手段３ｄは、上述のパラメータに基づき、処理領域としてテンプレート画像の大きさと位置を決定し、変形前画像データからテンプレート画像を、変形後画像データから検索領域の画像を作成する。すなわち、変位演算手段３ｄは、処理領域として変形前画像データをテンプレート画像の大きさで分割して、そのうちの一つをテンプレート画像として選択し上で、変形後画像データから検索領域の画像を作成する。そして、変位演算手段３ｄは、テンプレート画像と検索領域の画像をパターンマッチング処理し、ピクセルレベルでの変位を演算する。パターンマッチング処理によるピクセルレベルでの変位を演算する手法は、画像相関法において周知であるので、詳細な説明は省略する。 Next, the displacement calculation means 3d determines the size and position of the template image as the processing area based on the above parameters, and creates a template image from the pre-deformation image data and an image of the search area from the post-deformation image data. That is, the displacement calculation means 3d divides the pre-deformation image data as the processing area by the size of the template image, selects one of them as a template image, and creates an image of the search area from the post-deformation image data. To do. Then, the displacement calculation means 3d performs pattern matching processing on the template image and the search area image, and calculates the displacement at the pixel level. Since the method of calculating the displacement at the pixel level by the pattern matching processing is well known in the image correlation method, detailed description thereof is omitted.
次に、変位演算手段３ｄは、上述のパラメータに基づきサブピクセル処理を行ってサブピクセルレベルでの変位を算出し、これをピクセルレベルの変位に加算する。サブピクセル処理の手法は、画像相関法において周知であり、類似度補間法又は相違度補間法、画像補間法、勾配法、２次元ＤＦＴ(Discrete Fourier Transform)法をそれぞれ単独で又は組み合わせて適用できる。本実施形態では、類似度補間法と画像補間法を組み合わせて適用した。 Next, the displacement calculating means 3d performs sub-pixel processing based on the above-mentioned parameters, calculates the displacement at the sub-pixel level, and adds this to the displacement at the pixel level. The sub-pixel processing method is well known in the image correlation method, and the similarity interpolation method or dissimilarity interpolation method, image interpolation method, gradient method, and two-dimensional DFT (Discrete Fourier Transform) method can be applied individually or in combination. . In the present embodiment, the similarity interpolation method and the image interpolation method are applied in combination.
変位演算手段３ｄは、以上の処理を全ての分割領域の処理が完了するまで繰り返し、全ての分割領域の処理が完了したら、選択した変形前後の画像データにおける変位の演算結果を出力する。変位演算手段３ｄは、変形前後の画像データを順次選択して処理を行い、全ての画像データの処理が完了したら、処理を終了する。 The displacement calculation means 3d repeats the above processing until the processing of all the divided regions is completed, and when the processing of all the divided regions is completed, outputs the calculation result of the displacement in the image data before and after the selected deformation. The displacement calculation means 3d sequentially selects and processes the image data before and after the deformation, and ends the processing when all the image data has been processed.
なお、以上の実施形態では、画像成分決定手段３ｂを使用して、図２の手順により、赤熱前後で赤熱領域の輝度値の変化が最も小さい成分を決定するようにしたが、赤熱前後で赤熱領域の輝度値の変化が最も小さい成分が明確である場合には、画像成分決定手段３ｂによる図２の処理を省略し、図３の手順において、単にパラメータとして、赤熱前後で赤熱領域の輝度値の変化が最も小さい成分の種類を読み込むようにしてもよい。また、サブピクセル処理も省略することができる。 In the above embodiment, the image component determining means 3b is used to determine the component having the smallest change in the luminance value of the red region before and after the red heat according to the procedure of FIG. When the component with the smallest change in the luminance value of the region is clear, the processing of FIG. 2 by the image component determination means 3b is omitted, and the luminance value of the red heat region before and after red heat is simply used as a parameter in the procedure of FIG. The type of the component with the smallest change may be read. Also, subpixel processing can be omitted.
（実施例１）
図４に示す要領で耐火物製の測定対象物１のスポーリング試験を行い、測定対象物１の変位を計測した。すなわち、実施例１では、図４に示すように、ベースれんが４に保持された測定対象物１の一端（一側面）をガスバーナ５で加熱し、その一端を含む領域を上方からデジタルカメラ２で撮影し、その画像データを図１で説明したコンピュータ３で処理した。なお、実施例１では、フィルタ手段３ｅは使用しなかった。
Example 1
The spalling test of the refractory measurement object 1 was performed in the manner shown in FIG. 4, and the displacement of the measurement object 1 was measured. That is, in Example 1, as shown in FIG. 4, one end (one side surface) of the measurement object 1 held by the base brick 4 is heated by the gas burner 5, and a region including the one end is heated from above by the digital camera 2. Images were taken and processed by the computer 3 described with reference to FIG. In Example 1, the filter means 3e was not used.
一方、比較例１では、実施例１と同じ測定対象物１の画像データをＲＧＢ成分に分離することなく、変位演算手段３ｄで処理した。 On the other hand, in Comparative Example 1, the image data of the same measurement object 1 as in Example 1 was processed by the displacement calculation means 3d without being separated into RGB components.
図５は、デジタルカメラ２で撮影した赤熱後の測定対象物１の画像データを示す。また、図６は、図５の画像データをＲＧＢ成分に分離した画像データを示し、（ａ）はＲ成分、（ｂ）はＧ成分、（ｃ）はＢ成分を示す。 FIG. 5 shows image data of the measurement object 1 after the red hot photographed by the digital camera 2. 6 shows image data obtained by separating the image data of FIG. 5 into RGB components, where (a) shows an R component, (b) shows a G component, and (c) shows a B component.
これらの赤熱後のＲ成分、Ｇ成分、Ｂ成分の画像データと、予め撮影しておいた同じ視野での測定対象物１の赤熱前の画像データのＲ成分、Ｇ成分、Ｂ成分とを画像成分決定手段３ｂで処理し、赤熱前後で赤熱領域の輝度値（平均値）の変化が最も小さい成分を求めたところ、Ｂ成分であった。 These R component, G component, and B component image data after red heat and the R component, G component, and B component of the image data of the measurement object 1 before the red heat captured in the same field of view in advance are imaged. When the component determining means 3b processed the component having the smallest change in luminance value (average value) in the red region before and after red heat, the component B was obtained.
そこで、実施例１では、Ｂ成分の画像データを使用して、図３に示した手順にて変位演算手段３ｄによりパターンマッチング処理を行い測定対象物１の変位を演算した。パターンマッチング処理におけるテンプレート画像の大きさは縦５０ピクセル、横５０ピクセルとした。 Therefore, in Example 1, the displacement of the measuring object 1 was calculated by performing pattern matching processing by the displacement calculation means 3d using the B component image data according to the procedure shown in FIG. The size of the template image in the pattern matching process was 50 pixels vertically and 50 pixels horizontally.
図７は、実施例１による上述の変位演算の結果をイメージ化したものである。図７では、ピクセルレベルでの変位の大きさをグレースケールの濃淡で示すとともに、上述のパターンマッチング処理における相関係数（類似度）が０．１以下の領域は、変位計測不能と見なして非表示領域としている。なお、非表示領域は、図７中の外枠内における白色部分の領域のことをいう（図８、図１１、図１２についても同様）。 FIG. 7 is an image of the result of the above displacement calculation according to the first embodiment. In FIG. 7, the magnitude of the displacement at the pixel level is shown by gray scale shading, and an area where the correlation coefficient (similarity) in the above-described pattern matching processing is 0.1 or less is regarded as being incapable of displacement measurement. The display area. Note that the non-display area refers to a white area in the outer frame in FIG. 7 (the same applies to FIGS. 8, 11 and 12).
一方、図８は、比較例１による変位演算の結果を図７と同じ要領でイメージ化したものである。 On the other hand, FIG. 8 is an image of the displacement calculation result of Comparative Example 1 in the same manner as in FIG.
図７及び図８において、その画像の上部が赤熱領域であり、図７と図８を比較すると、実施例１の図７では比較例１の図８に比べ、赤熱領域において変位計測不能であることを示す非表示領域が少なく、実施例１では赤熱の影響を軽減できていることがわかる。 7 and 8, the upper part of the image is a red-hot region. When FIG. 7 is compared with FIG. 8, displacement measurement is not possible in the red-hot region in FIG. 7 of Example 1 compared to FIG. 8 of Comparative Example 1. It can be seen that there is little non-display area indicating that the influence of red heat can be reduced in Example 1.
（実施例２）
上記実施例１と同じ要領で耐火物製の測定対象物１のスポーリング試験を行い、測定対象物１の変位を計測した。ただし、実施例２ではフィルタ手段３ｅを使用した。フィルタ手段３ｅでは赤熱成分として主に３９０ｎｍより長波長の光をカットできるものを使用した。
(Example 2)
The spalling test of the measurement object 1 made of a refractory was performed in the same manner as in Example 1, and the displacement of the measurement object 1 was measured. However, in the second embodiment, the filter means 3e is used. In the filter means 3e, what can mainly cut light with a wavelength longer than 390 nm was used as a red-hot component.
図９は、赤熱後の測定対象物１の画像データ（フィルタ手段３ｅにより赤熱成分カット済）を示す。また、図１０は、図９の画像データをＲＧＢ成分に分離した画像データを示し、（ａ）はＲ成分、（ｂ）はＧ成分、（ｃ）はＢ成分を示す。 FIG. 9 shows image data of the measurement object 1 after red heat (the red heat component has been cut by the filter means 3e). FIG. 10 shows image data obtained by separating the image data of FIG. 9 into RGB components, where (a) shows the R component, (b) shows the G component, and (c) shows the B component.
これらの赤熱後のＲ成分、Ｇ成分、Ｂ成分の画像データと、予め撮影しておいた同じ視野での測定対象物１の赤熱前の画像データのＲ成分、Ｇ成分、Ｂ成分とを画像成分決定手段３ｂで処理し、赤熱前後で赤熱領域の輝度値（平均値）の変化が最も小さい成分を求めたところ、Ｒ成分であった。 These R component, G component, and B component image data after red heat and the R component, G component, and B component of the image data of the measurement object 1 before the red heat captured in the same field of view in advance are imaged. When the component determining means 3b processed and the component having the smallest change in luminance value (average value) in the red heat region before and after red heat was obtained, it was the R component.
そこで、実施例２では、Ｒ成分の画像データを使用して、実施例１と同様に変位演算手段３ｄによりパターンマッチング処理を行い測定対象物１の変位を演算した。 Therefore, in the second embodiment, the displacement of the measurement object 1 is calculated by using the R component image data and performing the pattern matching process by the displacement calculating means 3d as in the first embodiment.
一方、比較例２では、実施例２と同じ測定対象物１の画像データ（フィルタ手段３ｅにより赤熱成分カット済）をＲＧＢ成分に分離することなく、変位演算手段３ｄで処理した。 On the other hand, in Comparative Example 2, the image data of the same measurement object 1 as in Example 2 (the red hot component was cut by the filter unit 3e) was processed by the displacement calculation unit 3d without being separated into RGB components.
図１１は、実施例２による変位演算の結果をイメージ化したもの、図１２は、比較例２による変位演算の結果をイメージ化したものである。図１１及び図１２においても、パターンマッチング処理における相関係数（類似度）が０．１以下の領域は、変位計測不能と見なして非表示としている。 FIG. 11 is an image of the displacement calculation result according to the second embodiment, and FIG. 12 is an image of the displacement calculation result according to the comparative example 2. Also in FIGS. 11 and 12, a region having a correlation coefficient (similarity) of 0.1 or less in the pattern matching process is regarded as being impossible to measure displacement and is not displayed.
図１１と図１２を比較すると、実施例２の図１１では比較例２の図１２に比べ、赤熱領域において変位計測不能であることを示す非表示領域が少なく、実施例２では赤熱の影響を軽減できていることがわかる。 Comparing FIG. 11 and FIG. 12, in FIG. 11 of Example 2, there are few non-display areas indicating that displacement measurement is impossible in the red hot area compared to FIG. 12 of Comparative Example 2, and in Example 2, the influence of red heat is affected. You can see that it has been reduced.
本発明による変位計測手法は、上述のスポーリング試験による変位（ひずみ）の計測のほか、高温下で行う材料試験における亀裂の長さと幅の計測、高温下で行う材料試験における試料の変位量計測、高温となった炉体の変形計測、浸漬ノズルの交換時における高温となった部材の移動量計測などに利用することができる。 The displacement measurement method according to the present invention is not limited to the displacement (strain) measurement by the above-described spalling test, the length and width of the crack in the material test performed at high temperature, and the measurement of the displacement of the sample in the material test performed at high temperature. It can be used for measuring the deformation of the furnace body that has become high temperature, and for measuring the amount of movement of the member that has become high temperature when the immersion nozzle is replaced.
１ 測定対象物
２ デジタルカメラ
３ コンピュータ
３ａ メモリ手段
３ｂ 画像成分決定手段
３ｃ 画像変換手段
３ｄ 変位演算手段
３ｅ フィルタ手段
４ ベースれんが
５ ガスバーナ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Measurement object 2 Digital camera 3 Computer 3a Memory means 3b Image component determination means 3c Image conversion means 3d Displacement calculation means 3e Filter means 4 Base brick 5 Gas burner
Claims (6)
赤熱前後の測定対象物をデジタルカメラで撮影した画像データをそれぞれＲＧＢ成分に分離して、赤熱前後で赤熱領域の輝度値の変化が最も小さい成分を決定する画像成分決定手段と、
変形前後の測定対象物をデジタルカメラで撮影した画像データを、前記画像成分決定手段により決定された成分の画像データに変換する画像変換手段と、
前記画像変換手段により変換された変形前後の測定対象物の画像データを使用して、パターンマッチング処理により変位を演算する変位演算手段と
を備えた変位計測装置。 A displacement measuring device that measures the displacement of a measurement object in a red hot state at least before or after deformation,
Image component determination means for separating image data obtained by photographing a measurement object before and after red heat with a digital camera into RGB components, and determining a component with the smallest change in luminance value in the red heat region before and after red heat,
Image conversion means for converting image data obtained by photographing a measurement object before and after deformation with a digital camera into image data of a component determined by the image component determination means;
A displacement measuring device comprising displacement calculating means for calculating displacement by pattern matching processing using the image data of the measurement object before and after deformation converted by the image converting means.
変形前後の測定対象物をデジタルカメラで撮影した画像データを、Ｂ成分の画像データに変換する画像変換手段と、
前記画像変換手段により変換された変形前後の測定対象物の画像データを使用して、パターンマッチング処理により変位を演算する変位演算手段と
を備えた変位計測装置。 A displacement measuring device that measures the displacement of a measurement object in a red hot state at least before or after deformation,
Image conversion means for converting image data obtained by photographing a measurement object before and after deformation with a digital camera into B component image data;
A displacement measuring device comprising displacement calculating means for calculating displacement by pattern matching processing using the image data of the measurement object before and after deformation converted by the image converting means.
赤熱前後の測定対象物をデジタルカメラで撮影した画像データをそれぞれＲＧＢ成分に分離して、赤熱前後で赤熱領域の輝度値の変化が最も小さい成分を決定する画像成分決定工程と、
変形前後の測定対象物をデジタルカメラで撮影した画像データを、前記画像成分決定工程により決定された成分の画像データに変換する画像変換工程と、
前記画像変換工程により変換された変形前後の測定対象物の画像データを使用して、パターンマッチング処理により変位を演算する変位演算工程と
を有する変位計測方法。 A displacement measurement method for measuring the displacement of a measurement object in a red hot state at least before or after deformation,
An image component determination step of separating image data obtained by photographing a measurement object before and after red heat with a digital camera into RGB components, and determining a component with the smallest change in luminance value in the red heat region before and after red heat,
An image conversion step of converting image data obtained by photographing the measurement object before and after deformation with a digital camera into image data of the component determined by the image component determination step;
A displacement measurement method comprising: a displacement calculation step of calculating a displacement by a pattern matching process using the image data of the measurement object before and after the deformation converted by the image conversion step.
変形前後の測定対象物をデジタルカメラで撮影した画像データを、Ｂ成分の画像データに変換する画像変換工程と、
前記画像変換工程により変換された変形前後の測定対象物の画像データを使用して、パターンマッチング処理により変位を演算する変位演算工程と
を有する変位計測方法。 A displacement measurement method for measuring the displacement of a measurement object in a red hot state at least before or after deformation,
An image conversion step of converting image data obtained by photographing a measurement object before and after deformation with a digital camera into B component image data;
A displacement measurement method comprising: a displacement calculation step of calculating a displacement by a pattern matching process using the image data of the measurement object before and after the deformation converted by the image conversion step.
赤熱前後の測定対象物をデジタルカメラで撮影した画像データをそれぞれＲＧＢ成分に分離して、赤熱前後で赤熱領域の輝度値の変化が最も小さい成分を決定する画像成分決定手順と、
変形前後の測定対象物をデジタルカメラで撮影した画像データを、前記画像成分決定手順により決定された成分の画像データに変換する画像変換手順と、
前記画像変換手順により変換された変形前後の測定対象物の画像データを使用して、パターンマッチング処理により変位を演算する変位演算手順と
を実行させるためのプログラム。 In order to measure the displacement of the measurement object in a red hot state at least before and after the deformation,
An image component determination procedure for separating image data obtained by photographing a measurement object before and after red heat with a digital camera into RGB components, and determining a component with the smallest change in luminance value in the red heat region before and after red heat,
An image conversion procedure for converting image data obtained by photographing a measurement object before and after deformation with a digital camera into image data of a component determined by the image component determination procedure;
A program for executing a displacement calculation procedure for calculating a displacement by a pattern matching process using image data of a measurement object before and after deformation converted by the image conversion procedure.
変形前後の測定対象物をデジタルカメラで撮影した画像データを、Ｂ成分の画像データに変換する画像変換手順と、
前記画像変換手順により変換された変形前後の測定対象物の画像データを使用して、パターンマッチング処理により変位を演算する変位演算手順と
を実行させるためのプログラム。 In order to measure the displacement of the measurement object in a red hot state at least before and after the deformation,
An image conversion procedure for converting image data obtained by photographing a measurement object before and after deformation with a digital camera into B component image data;
A program for executing a displacement calculation procedure for calculating a displacement by a pattern matching process using image data of a measurement object before and after deformation converted by the image conversion procedure.
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