JPH06100445B2 - 移動標識の位置追跡装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は、移動又は運動する物流体の動きを撮影した画
像データに基づいて、その位置及び位置変化を定量的に
把握する移動標識の位置追跡装置に係り、例えば、流体
面上に浮遊されたフロートなどの標識の位置変化を追跡
して潮流の流動状態、取水口、放水口、もしくは水路な
どにおける流体の流動状態、又は障害物などによつて影
響される水流の流動状態などを解析する流動状態解析装
置や、振動物体に設定された標識の位置変化を追跡して
振動状態を解析する振動解析装置などに適用することが
できるものに関する。

〔発明の背景〕

以下、流動状態解析を例にとつて説明する。

一般に、水などの流体の流動状態即ち流れの軌跡を知る
方法としては、流体面上に小物体の標識（以下、フロー
トと称する）を浮遊させたり、染料などを浮かせて、そ
の位置変化などを連続的に測定することによつている。

従来、上記フロートなどの位置変化を測定する方法とし
て、そのフロートが浮遊されている流体の流動状態をビ
デオテープなどに録画し、その録画をモニタCRT画面上
に再生して、操作者がその画面上に直接スケールなどを
当ててその位置変化を測定し、これに基づいて流動状態
を解析するようにしていた。

ところが、上述のような方法によれば、モニタCRTの画
像を静止させながら順次こま送りして測定する必要があ
ることから、全ての測定結果が得られるまでに長時間を
必要とするとともに、測定誤差などが発生する恐れが極
めて多いという欠点があつた。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、フロート等の移動標識の位置変化を自
動的に追跡測定することができ、また、測定結果を検証
して修正することができる移動標識の位置追跡装置を提
供することにある。

〔発明の概要〕

本発明は、移動標識を撮影してなる画像データをモニタ
CRTに表示するとともに、当該画像内の指定された移動
標識を自動的に追跡しながらその画像座標を検出し各画
像ごとに対応させて標識座標データを出力する自動追跡
装置と、前記標識座標データを各画像に対応させて取り
込み記憶するメモリとを有したものとし、前記メモリに
記憶された標識座標データに基づいて移動標識の位置変
化を自動的に追跡測定しようとするものである。

さらに、本発明は、前記画像データをモニタCRTに再生
すると同時に前記メモリから出力される当該再生画像に
対応した標識座標データに基づいて、前記モニタCRTに
移動標の位置変化軌跡を重畳表示する機能を付加すると
ともに、このモニタCRTに表示された前記位置変化軌跡
と再生画像の移動標識の位置変化を照合しながら、不一
致点の標識座標データを修正するデジタイザを設けるこ
とにより、標識座標データを検証して修正しようとする
ものである。

〔発明の実施例〕

以下、本発明を実施例に基づいて説明する。

第１図に本発明を適用してなる１実施例の流動状態解析
装置の全体ブロツク構成図を示すとともに、第２図に第
１図図示実施例の解析対象である流体の表面状態図を示
す。

第２図に示すように、流体１の表面上に移動標識として
の円盤または球状の小さなフロート２が複数浮遊されて
いる。また、流体１の流動に影響されない固定基準点と
して、マーカ３が格子状に配列されている。これらのマ
ーカ３によつて形成される矩形の領域（以下、区画と称
する）はビデオカメラの画像の大きさに対応させて定め
られている。フロート２は流体の流動状態に応じて図示
矢印のごとくその位置が変化する。このように流体１の
表面に設定された解析対象領域の流体の流動状態をマー
カ３を基準にしながらビデオカメラにより撮影してビデ
オテープなどに録画する。このようにして録画された画
像データに基づいて、第１図に示す流動状態解析装置に
より流体１の挙動を解析するのである。

第１図に示すように、流動状態解析装置は、流体１の流
動状態を撮影したビデオテープを再生するビデオテープ
再生装置11と、このビデオテープ再生装置11から出力さ
れる画像データ101を画像データ切換器12、同期装置1
3、分配器14を介して取り込み、その画像データをモニ
タCRT15に再生するとともに、そのCRT画像内の指定され
たフロート２を自動追跡しながらその画像座標を検出
し、各画像ごとに対応させてフロート座標データを出力
する自動追跡装置16と、この自動追跡装置16にバス17と
バツフア18を介して接続され、前記フロート座標データ
を各画像に対応させて取り込み記憶するメモリを含み、
更に各装置に必要な制御指令を出力する機能を備えたコ
ンピユータ19と、前記バス17に接続され、モニタCRT15
の画面内で操作者が指定する点の座標を検出してコンピ
ユータ19にその座標データを出力するデジタイザ20と、
コンピユータ19から出力される解析結果に基づいて、フ
ロートの流動軌跡を作図するXYプロツタ21と各種の解析
結果を印字出力するプリンタ22と、当該流動状態解析装
置の操作指令信号を入力するコンソール23と、前記分配
器14を介してビデオテープ再生装置11から出力される画
像データを録画するビデオデイスク録画再生装置24と、
前記画像データ切換器12の状態信号103と前記自動追跡
装置16から出力される録画再生指令信号104とに基づい
てビデオデイスク録画再生装置24に録画指令信号105を
出力するとともに、前記切換器状態信号103と録画再生
指令信号104とコンピユータ19から出力される画像アド
レス信号106とに基づいて画像再生及び画像アドレス信
号107を出力する信号変換器25とから構成されている。
なお、ビデオデイスク録画再生装置24の再生画像出力は
画像データ切換器12、同期装置13と分配器14を介して自
動追跡装置に入力されており、同期装置13は自動追跡装
置16から出力される１画像データ分に同期した走査基準
信号108に基づいて、ビデオテープ再生装置11またはビ
デオデイスク録画再生装置24に再生時の同期信号109を
出力するようになつている。また、自動追跡装置16は周
知のものを適用することができることから、詳細な説明
は省略する（例えば、株式会社応用計測研究所製な
ど）。

このように構成される実施例の動作について、第３図に
示すフローチヤートに沿つて説明する。

第３図フローチヤートに示すように、ステツプ201,202
においてビデオカメラを含んでなる撮影システムをセツ
トし、流動状態の概略を把握する。次にステツプ203,20
4において、流体表面に設定された１区画ごとのマーカ
３を撮映するとともにこれを基準にフロート２の位置変
化を全区画にわたつて繰り返し撮影し、その画像データ
をビデオテープに録画する。次にステツプ205において
前記ビデオテープをビデオテープ再生装置11に装着し、
同期装置13から出力される同期信号に基づいて１画像分
ごとに再生し、この画像データ101を自動追跡装置16と
ビデオデイスク録画再生装置24に出力する。ここにおい
て自動追跡装置16は、その画像をモニタCRT15に表示す
るとともに、そのモニタCRT15の画面内でウインドウ等
により指定されたフロート２の画像座標を検出してフロ
ート座標データとしてバツフア18に出力する。このよう
にして自動追跡装置16は１画像データを順次取り込み最
初に指定されたフロート２の位置を順次追跡しながらそ
のフロート座標データをバツフア18に出力する。バツフ
ア18に蓄えられたフロート座標データは１画像ごとにコ
ンピユータ19に取り込まれ、内部メモリまたは外部メモ
リにその画像データに対応させて記憶させる。一方、ビ
デオデイスク録画再生装置24は分配器14から出力される
画像データ101を、信号変換器25を介して入力される録
画再生指令信号104と画像アドレス106に基づいて１画像
ずつ順次録画する。このようにして、全区画に対しその
フロート２の位置変化を追跡しそのフロート座標データ
をコンピユータ19に記憶する。

このようにして得られたフロート座標データは、自動追
跡装置16に入力される画像が十分鮮明なものであれば正
確に各フロートの座標を検出してその位置変化に応じた
座標データとなつているのであるが、ビデオカメラによ
る撮影条件あるいは関連装置における処理の過程でノイ
ズなどの影響を受け不鮮明な画像データが入力される
と、このフロートを検出することができず、そのフロー
ト座標データが欠落したりあるいは大きくずれたりする
ことがある。そこでステツプ206において、フロートの
自動追跡結果のチエツクと修正を行う。ここではまず画
像データ切換器12をビデオデイスク録画再生装置24側に
切り換え、コンピユータ19から出力される画像アドレス
信号106に基づいてビデオデイスク録画再生装置24を駆
動し、１画像分ずつの画像データを順次自動追跡装置16
を介してモニタCRT15の画面上に再生する。これに合わ
せてコンピユータ19からその画像アドレスに対応したフ
ロート座標データをバツフア18を介して自動追跡装置16
に出力し、その座標データに対応するモニタCRT15の画
面上にＸ印などの表示を出す。このようにして、順次全
画像データに対応させてそのフロート座標データをモニ
タCRT上に表示するようにし、フロート座標データと画
面上のフロート位置とが一致しているか否かを照合す
る。この照合の結果、フロート座標データが欠落してい
たり、大きく外れている場合には、デジタイザ20を操作
してモニタCRT15の画面にカーソルを出し、正しいフロ
ート２の位置にカーソルを移動して合わせ、その位置に
対応するデジタイザ20の座標データをコンピユータ19の
メモリ内の座標データと入れ換える。このようにして全
ての画像データについてフロート２とフロート座標デー
タとを照合しまたは修正する。したがつて、ステツプ20
6が完了した時点で、コンピユータ19のメモリ内に記憶
されているフロート座標データはフロート２の位置変化
に対応した精度の高い正確なものとなつており、かつ流
体１の流動状態を示すものとなつている。

第３図図示ステツプ207〜209は、上述のようにして得ら
れたフロート座標データに基づいて行う流動状態解析の
１例を示すものであり、水路または水路の取水口あるい
は放水口における流量を計算する手順を示している。即
ち、まずステツプ207においてフロート座標の変化か
ら、表面流の流速分布を計算し、各位置に対応させて予
め与えられる水深データと前記流速分布とから流量を計
算し、その解析結果をプリンタ22に出力するとともに流
量分布等をXYプロツタ21により作図させる。

上述したように、本実施例によれば、自動追跡装置16に
より画像内の指定されたフロート２を自動的に追跡しな
がら、そのフロート座標データを順次検出してコンピユ
ータ19に記憶させるとともに、この記憶されているフロ
ート座標データをそれに対応する画像データと合せてモ
ニタCRT15上に再生して照合するようにしていることか
ら、フロート２の位置変化を自動的に追跡測定すること
ができかつそのフロート座標データの正誤を確認するこ
とができるという効果があり、これによつて、流体の流
動状態解析が短時間で正確にしかも自動的に行える。

また、本実施例によれば、コンピユータ19に記憶されて
いるフロート座標データと、それに対応する画像データ
とを同時にモニタCRT15上に再生し、その画像を見なが
らデジタイザ20により所望とするフロート座標データを
修正するようにしていることから、自動追跡装置16によ
つて得られたフロート座標データを検証することができ
かつ修正することができるので測定結果を正確なものに
することができるという効果がある。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば、移動標識の位置変
化を自動的に追跡測定することができ、かつその測定結
果を検証して修正することができることから、移動標識
の位置変化を簡単にかつ正確にまた定量的に得ることが
できるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のが適用されてなる一実施例の流動状態
解析装置の全体ブロツク構成図、第２図は第１図図示実
施例を説明するための流体表面の状態図、第３図は第１
図図示実施例の動作手順を説明するためのフローチヤー
トである。 １……流体、２……フロート、３……マーカ、11……ビ
デオテープ再生装置、15……モニタCRT、16……自動追
跡装置、19……コンピユータ、20……デジタイザ、24…
…ビデオデイスク録画再生装置。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭50−23270（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−46809（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−50367（ＪＰ，Ａ) 実開 昭57−182116（ＪＰ，Ｕ)

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】移動する標識を撮影してなる画像データを
   モニタCRTに表示するとともに、当該画像内の指定され
   た標識を自動追跡しながらその画像座標を検出し各画像
   ごとに対応させて標識座標データを出力する自動追跡装
   置と、この標識座標データを各画像ごとに対応させて取
   り込み記憶するメモリとを備え、前記自動追跡装置は前
   記画像データをモニタCRTに再生すると同時に、前記メ
   モリから出力される当該再生画像に対応する標識座標デ
   ータに基づいて前記モニタCRTに標識位置変化の軌跡を
   重畳表示する機能を有するものとし、このモニタCRTに
   表示された前記位置変化軌跡と再生画像の標識の位置変
   化とを照合して不一致点の標識座標データを修正するデ
   ジタイザを設け、この修正された標識座標データに基づ
   いて移動標識の位置変化を追跡測定する移動標識の位置
   追跡装置。