JPH07181075A - 物体の変位状態計測方法および変位状態計測装置 - Google Patents
物体の変位状態計測方法および変位状態計測装置Info
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- JPH07181075A JPH07181075A JP32298993A JP32298993A JPH07181075A JP H07181075 A JPH07181075 A JP H07181075A JP 32298993 A JP32298993 A JP 32298993A JP 32298993 A JP32298993 A JP 32298993A JP H07181075 A JPH07181075 A JP H07181075A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 作業員が物体の計測対象部分に移動する必要
がない安全な変位状態計測方法を提供する。 【構成】 予め物体の計測対象部分を、カメラ装置１に
より、サンプル画像データとして取り込むとともに、こ
の取り込まれたサンプル画像データを、順次ずらせると
ともに、それぞれに対応する自己相関関数を求め、これ
ら各自己相関関数値と、これに対応するずれ量を参照テ
ーブルとして記憶させ、次に実際の計測対象部分を、カ
メラ装置１により、順次、画像データとして取り込み、
この画像データと所定の基準画像データとの相互相関関
数を求め、上記参照テーブルを参照して、この相互相関
関数値に対応するずれ量を求め、基準画像データを考慮
してこのずれ量から変位量を求め、この変位量にフーリ
エ変換を施し、振動解析を行う計測方法である。
がない安全な変位状態計測方法を提供する。 【構成】 予め物体の計測対象部分を、カメラ装置１に
より、サンプル画像データとして取り込むとともに、こ
の取り込まれたサンプル画像データを、順次ずらせると
ともに、それぞれに対応する自己相関関数を求め、これ
ら各自己相関関数値と、これに対応するずれ量を参照テ
ーブルとして記憶させ、次に実際の計測対象部分を、カ
メラ装置１により、順次、画像データとして取り込み、
この画像データと所定の基準画像データとの相互相関関
数を求め、上記参照テーブルを参照して、この相互相関
関数値に対応するずれ量を求め、基準画像データを考慮
してこのずれ量から変位量を求め、この変位量にフーリ
エ変換を施し、振動解析を行う計測方法である。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、振動する物体の変位お
よび振動などの変位状態を、非接触式により計測する計
測方法および計測装置に関する。
よび振動などの変位状態を、非接触式により計測する計
測方法および計測装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に、橋脚、橋桁などの大型構造物を
保守・点検する際に、例えば橋桁上部などの変位および
振動を計測する必要が生じた場合には、計測箇所に、変
位計および振動計などを設置する必要がある。
保守・点検する際に、例えば橋桁上部などの変位および
振動を計測する必要が生じた場合には、計測箇所に、変
位計および振動計などを設置する必要がある。
【０００３】ところで、このような橋桁の上部などの計
測箇所に、変位計および振動計などを設置する場合、従
来、作業員が、その計測箇所に移動して、設置が行われ
ていた。
測箇所に、変位計および振動計などを設置する場合、従
来、作業員が、その計測箇所に移動して、設置が行われ
ていた。
【０００４】また、通常、作業員が移動し得ないような
高所などの場合には、予め、変位計および振動計を設置
するとともに、これらの計器で計測された計測データ
が、例えば無線通信機器を介して収集されていた。
高所などの場合には、予め、変位計および振動計を設置
するとともに、これらの計器で計測された計測データ
が、例えば無線通信機器を介して収集されていた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上述したよ
うに、作業員がその計測時に、高所の計測箇所に移動す
る必要があり、非常に危険があるという問題があり、ま
た計器で計測された計測データを、無線通信機器を使用
して収集する場合においても、動作用電池の交換などの
保守・点検時に、やはり作業員が高所に移動しなければ
ならないという問題があった。
うに、作業員がその計測時に、高所の計測箇所に移動す
る必要があり、非常に危険があるという問題があり、ま
た計器で計測された計測データを、無線通信機器を使用
して収集する場合においても、動作用電池の交換などの
保守・点検時に、やはり作業員が高所に移動しなければ
ならないという問題があった。
【０００６】そこで、本発明は上記問題を解消し得る物
体の変位状態計測方法および変位状態計測装置を提供す
ることを目的とする。
体の変位状態計測方法および変位状態計測装置を提供す
ることを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明の物体の変位状態計測方法は、予め物体の計
測対象部分を、カメラ装置により、サンプル画像データ
として取り込むとともに、この取り込まれたサンプル画
像データを、順次ずらせるとともに、それぞれに対応す
る自己相関関数を求め、これら各自己相関関数値と、こ
れに対応するずれ量を参照テーブルとして記憶させ、次
に実際の計測対象部分を、カメラ装置により、順次、画
像データとして取り込み、この画像データと所定の基準
画像データとの相互相関関数を求め、上記参照テーブル
を参照して、この相互相関関数値に対応するずれ量を求
め、このずれ量から上記基準画像データを考慮して画像
の変位量を求めるとともに、この時系列データである変
位量にフーリエ変換を施し、振動解析を行う計測方法で
ある。
め、本発明の物体の変位状態計測方法は、予め物体の計
測対象部分を、カメラ装置により、サンプル画像データ
として取り込むとともに、この取り込まれたサンプル画
像データを、順次ずらせるとともに、それぞれに対応す
る自己相関関数を求め、これら各自己相関関数値と、こ
れに対応するずれ量を参照テーブルとして記憶させ、次
に実際の計測対象部分を、カメラ装置により、順次、画
像データとして取り込み、この画像データと所定の基準
画像データとの相互相関関数を求め、上記参照テーブル
を参照して、この相互相関関数値に対応するずれ量を求
め、このずれ量から上記基準画像データを考慮して画像
の変位量を求めるとともに、この時系列データである変
位量にフーリエ変換を施し、振動解析を行う計測方法で
ある。
【０００８】また、上記課題を解決するため本発明の物
体の変位状態計測装置は、上記物体の変位状態計測方法
に使用する装置であって、物体を撮影するテレビ装置
と、このテレビ装置で撮影された画像のビデオ信号を入
力するとともに所定の信号処理を施す信号処理ユニット
と、上記カメラ装置および信号処理ユニットを制御する
とともにデータ信号に所定の演算を施す演算制御部とか
ら構成し、上記信号処理ユニットを、画像データとして
のビデオ信号をディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器
と、このＡ／Ｄ変換器でディジタル信号に変換された入
力信号および所定の処理が施された基準画像データを記
憶する第１メモリと、第１メモリからの出力データおよ
びＡ／Ｄ変換器からのディジタル信号を入力して所定の
乗算を行う乗算器と、この乗算器で得られた乗算データ
の累算を行う累算器と、サンプル画像データに基づき得
られた自己相関関数値とこれに対応するずれ量とを示す
参照テーブルを記憶する第２メモリと、上記カメラ装置
および信号処理ユニットの所定の各構成機器を制御する
とともに、信号処理ユニット内に取り込まれた画像デー
タおよび上記各メモリに記憶されたデータに所定の演算
処理を施すコンピュータとから構成し、かつこのコンピ
ュータにより、物体の計測対象部分の画像データと上記
基準画像データとの相互相関関数値から、上記参照テー
ブルを参照することにより画像の変位量を求めるととも
に、この時系列データである変位量にフーリエ変換を施
し、物体の振動解析を行うようにしたものである。
体の変位状態計測装置は、上記物体の変位状態計測方法
に使用する装置であって、物体を撮影するテレビ装置
と、このテレビ装置で撮影された画像のビデオ信号を入
力するとともに所定の信号処理を施す信号処理ユニット
と、上記カメラ装置および信号処理ユニットを制御する
とともにデータ信号に所定の演算を施す演算制御部とか
ら構成し、上記信号処理ユニットを、画像データとして
のビデオ信号をディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器
と、このＡ／Ｄ変換器でディジタル信号に変換された入
力信号および所定の処理が施された基準画像データを記
憶する第１メモリと、第１メモリからの出力データおよ
びＡ／Ｄ変換器からのディジタル信号を入力して所定の
乗算を行う乗算器と、この乗算器で得られた乗算データ
の累算を行う累算器と、サンプル画像データに基づき得
られた自己相関関数値とこれに対応するずれ量とを示す
参照テーブルを記憶する第２メモリと、上記カメラ装置
および信号処理ユニットの所定の各構成機器を制御する
とともに、信号処理ユニット内に取り込まれた画像デー
タおよび上記各メモリに記憶されたデータに所定の演算
処理を施すコンピュータとから構成し、かつこのコンピ
ュータにより、物体の計測対象部分の画像データと上記
基準画像データとの相互相関関数値から、上記参照テー
ブルを参照することにより画像の変位量を求めるととも
に、この時系列データである変位量にフーリエ変換を施
し、物体の振動解析を行うようにしたものである。
【０００９】
【作用】上記の物体の変位状態計測方法および計測装置
の構成によると、物体の計測対象部分の画像を、カメラ
装置により画像データとして取り込み、各ずれ量に対す
る自己相関関数値と画像のずれ量との関係を示す参照テ
ーブルを求めておき、実際の計測対象部分の画像データ
と所定の基準画像データとの相互相関関数を求め、この
相互相関関数値を、予め求められた参照テーブルに参照
させることにより、計測対象部分の変位量を求めること
ができ、しかもこの時系列データである変位量をフーリ
エ変換させることにより、振動の周波数解析を行うこと
ができる。すなわち、物体の変位状態を、カメラ装置を
使用して計測することができる。
の構成によると、物体の計測対象部分の画像を、カメラ
装置により画像データとして取り込み、各ずれ量に対す
る自己相関関数値と画像のずれ量との関係を示す参照テ
ーブルを求めておき、実際の計測対象部分の画像データ
と所定の基準画像データとの相互相関関数を求め、この
相互相関関数値を、予め求められた参照テーブルに参照
させることにより、計測対象部分の変位量を求めること
ができ、しかもこの時系列データである変位量をフーリ
エ変換させることにより、振動の周波数解析を行うこと
ができる。すなわち、物体の変位状態を、カメラ装置を
使用して計測することができる。
【００１０】
【実施例】以下、本発明の実施例を、図１〜図３に基づ
き説明する。なお、以下に示す各実施例においては、計
測すべき物体として、例えば橋脚上部の変位状態、すな
わち橋脚上部の変位および振動を計測する場合について
説明する。
き説明する。なお、以下に示す各実施例においては、計
測すべき物体として、例えば橋脚上部の変位状態、すな
わち橋脚上部の変位および振動を計測する場合について
説明する。
【００１１】最初に、本発明に係る物体の変位状態の計
測方法を、概略的に説明する。まず、橋脚の上部を計測
対象部分として定め、この計測対象部分をカメラ装置
（ＣＣＤなどを使用したもの）を使用して撮影するとと
もに、この計測対象部分を撮影した画像データ、すなわ
ちビデオ信号に基づき、その計測対象部分が移動する前
と、移動した後との間での自己相関関数を求めるととも
に、この自己相関関数値と移動距離であるずれ量との参
照テーブルを作成しておく。
測方法を、概略的に説明する。まず、橋脚の上部を計測
対象部分として定め、この計測対象部分をカメラ装置
（ＣＣＤなどを使用したもの）を使用して撮影するとと
もに、この計測対象部分を撮影した画像データ、すなわ
ちビデオ信号に基づき、その計測対象部分が移動する前
と、移動した後との間での自己相関関数を求めるととも
に、この自己相関関数値と移動距離であるずれ量との参
照テーブルを作成しておく。
【００１２】なお、計測対象部分の変位検出には、計測
基準点に設置したカメラ装置で得られた画像の関心領域
での濃淡またはカラー情報が利用される。なお、自己相
関関数の計算に際しては、画像の明るさが一定であれ
ば、画像データとして２値化データを利用することも有
効である。
基準点に設置したカメラ装置で得られた画像の関心領域
での濃淡またはカラー情報が利用される。なお、自己相
関関数の計算に際しては、画像の明るさが一定であれ
ば、画像データとして２値化データを利用することも有
効である。
【００１３】例えば、上記移動する前の画像データは、
基準となる画像濃淡（カラー）データをディジタル化し
て、コンピュータまたは専用演算装置に入力して保存さ
れ、この保存された画像データと、移動後の画像データ
との自己相関関数が求められることになる。
基準となる画像濃淡（カラー）データをディジタル化し
て、コンピュータまたは専用演算装置に入力して保存さ
れ、この保存された画像データと、移動後の画像データ
との自己相関関数が求められることになる。
【００１４】そして、実際に、刻々と入力される画像デ
ータ（または２値化データ）に対して、所定の基準画像
データとの相互相関関数を求め、予め求めておいた参照
テーブルから逆に画像データのずれ量を求めるととも
に、上記基準画像データを考慮して画像の変位量を求め
て、この変位量を時間サンプル値として、メモリ装置に
記憶する。
ータ（または２値化データ）に対して、所定の基準画像
データとの相互相関関数を求め、予め求めておいた参照
テーブルから逆に画像データのずれ量を求めるととも
に、上記基準画像データを考慮して画像の変位量を求め
て、この変位量を時間サンプル値として、メモリ装置に
記憶する。
【００１５】そして、上記変位量の時系列データを、離
散フーリエ変換することにより、振動の周波数解析を行
えばよい。なお、カメラ装置として工業用テレビカメラ
を使用した場合には、毎秒３０画面の画像データをビデ
オ信号として出力するため、１Ｈｚ程度の振動を計測す
る場合には、このビデオ信号をＡ／Ｄ変換したデータを
使用することができる。
散フーリエ変換することにより、振動の周波数解析を行
えばよい。なお、カメラ装置として工業用テレビカメラ
を使用した場合には、毎秒３０画面の画像データをビデ
オ信号として出力するため、１Ｈｚ程度の振動を計測す
る場合には、このビデオ信号をＡ／Ｄ変換したデータを
使用することができる。
【００１６】また、カメラ装置として一次元リニアセン
サを使用すれば、毎秒１０００回以上のビデオ信号を得
ることができ、この場合、テレビ画面上の特定走査線上
の輝度信号（カラー信号）に相当するデータが得られ、
したがって数十Ｈｚ程度の振動解析を行うことができ
る。
サを使用すれば、毎秒１０００回以上のビデオ信号を得
ることができ、この場合、テレビ画面上の特定走査線上
の輝度信号（カラー信号）に相当するデータが得られ、
したがって数十Ｈｚ程度の振動解析を行うことができ
る。
【００１７】次に、ここで、本発明の具体的な実施例に
ついて説明する。まず、変位状態の計測装置について説
明する。この計測装置は、大きく分けて、橋脚を撮影す
るカメラ装置（例えば、通常のテレビカメラ、またはＣ
ＣＤなどが使用されたもの）１と、このカメラ装置１で
得られたビデオ信号に、所定の信号処理を施す処理装置
２とから構成されている。
ついて説明する。まず、変位状態の計測装置について説
明する。この計測装置は、大きく分けて、橋脚を撮影す
るカメラ装置（例えば、通常のテレビカメラ、またはＣ
ＣＤなどが使用されたもの）１と、このカメラ装置１で
得られたビデオ信号に、所定の信号処理を施す処理装置
２とから構成されている。
【００１８】また、上記処理装置２は、ビデオ信号を入
力して所定の信号処理を行う信号処理ユニット３と、上
記カメラ装置１並びに上記信号処理ユニット３を制御す
るとともに信号に所定の演算を施すための演算制御部４
とから構成されている。
力して所定の信号処理を行う信号処理ユニット３と、上
記カメラ装置１並びに上記信号処理ユニット３を制御す
るとともに信号に所定の演算を施すための演算制御部４
とから構成されている。
【００１９】上記信号処理ユニット３は、ビデオ信号の
Ａ／Ｄ変換器１１と、このＡ／Ｄ変換器１１でディジタ
ル信号に変換された入力信号および所定の処理が施され
た基準画像データを記憶する第１メモリ１２と、第１メ
モリ１２からの出力信号およびＡ／Ｄ変換器１１からの
ディジタル信号を入力して所定の乗算を行う乗算器１３
と、この乗算器１３で得られた乗算データの累算を行う
累算器１４と、入力信号としてサンプル画像データに基
づき得られた自己相関関数値とこれに対応するずれ量と
を示す参照テーブルを記憶する第２メモリ１５と、所定
の信号経路の途中に設けられた第１〜第３信号切替器１
６〜１８および上記累算器１４で得られた累算データを
保持するレジスタ１９と、上記第１メモリ１２にアドレ
ス信号を発生するアドレス発生器２０と、カメラ装置
１、Ａ／Ｄ変換器１１および所定の信号切替器１６，１
７に、それぞれタイミング信号および状態設定信号を発
生する信号発生器２１とから構成されている。
Ａ／Ｄ変換器１１と、このＡ／Ｄ変換器１１でディジタ
ル信号に変換された入力信号および所定の処理が施され
た基準画像データを記憶する第１メモリ１２と、第１メ
モリ１２からの出力信号およびＡ／Ｄ変換器１１からの
ディジタル信号を入力して所定の乗算を行う乗算器１３
と、この乗算器１３で得られた乗算データの累算を行う
累算器１４と、入力信号としてサンプル画像データに基
づき得られた自己相関関数値とこれに対応するずれ量と
を示す参照テーブルを記憶する第２メモリ１５と、所定
の信号経路の途中に設けられた第１〜第３信号切替器１
６〜１８および上記累算器１４で得られた累算データを
保持するレジスタ１９と、上記第１メモリ１２にアドレ
ス信号を発生するアドレス発生器２０と、カメラ装置
１、Ａ／Ｄ変換器１１および所定の信号切替器１６，１
７に、それぞれタイミング信号および状態設定信号を発
生する信号発生器２１とから構成されている。
【００２０】また、上記演算制御部４は、マイクロコン
ピュータ３１、ＲＯＭ３２、ＲＡＭ３３、表示装置３４
を制御するディスプレイコントローラ３５、キーボード
などの入力装置３６の入力用インタフェース３７、およ
び上記マイクロコンピュータ３１とこれらの各機器とを
接続するデータバス３８およびアドレスバス３９とを有
している。
ピュータ３１、ＲＯＭ３２、ＲＡＭ３３、表示装置３４
を制御するディスプレイコントローラ３５、キーボード
などの入力装置３６の入力用インタフェース３７、およ
び上記マイクロコンピュータ３１とこれらの各機器とを
接続するデータバス３８およびアドレスバス３９とを有
している。
【００２１】また、上記演算制御部４側と上記信号処理
ユニット３側とは、それぞれデータバス３８およびアド
レスバス３９を介して、互いに接続されている。上記カ
メラ装置１は、通常のテレビカメラでもよく、またＣＣ
Ｄを使用したものでもよく、さらにはＣＣＤを使用した
一次元リニアセンサでも良い。
ユニット３側とは、それぞれデータバス３８およびアド
レスバス３９を介して、互いに接続されている。上記カ
メラ装置１は、通常のテレビカメラでもよく、またＣＣ
Ｄを使用したものでもよく、さらにはＣＣＤを使用した
一次元リニアセンサでも良い。
【００２２】カメラ装置１として、一次元リニアセンサ
を使用する場合には、そのセンサの配列方向が物体の振
動方向、すなわち移動方向と同じ方向となるように、カ
メラ装置１が配置される。
を使用する場合には、そのセンサの配列方向が物体の振
動方向、すなわち移動方向と同じ方向となるように、カ
メラ装置１が配置される。
【００２３】上記処理装置２からカメラ装置１には、同
期信号とクロックパルスが出力され、またカメラ装置１
からは、同期信号とクロックパルスに同期したビデオ信
号が処理装置２側に入力される。
期信号とクロックパルスが出力され、またカメラ装置１
からは、同期信号とクロックパルスに同期したビデオ信
号が処理装置２側に入力される。
【００２４】また、装置動作の管理および計測プログラ
ムは、ＲＯＭ３２に格納されており、必要に応じて随時
実行される。ＲＡＭ３３は、プログラム実行時の一時的
なデータ格納用メモリとして使用される。
ムは、ＲＯＭ３２に格納されており、必要に応じて随時
実行される。ＲＡＭ３３は、プログラム実行時の一時的
なデータ格納用メモリとして使用される。
【００２５】また、上記第１メモリ１２のデータライン
は、第１切替器１６により、Ａ／Ｄ変換器１１側、また
はマイクロコンピュータ３１のデータバス３８側に接続
され、さらに第１メモリ１２のアドレスラインは、第２
切替器１７により、アドレス発生器２０側、またはマイ
クロコンピュータ３１のアドレスバス３９側に接続され
る。
は、第１切替器１６により、Ａ／Ｄ変換器１１側、また
はマイクロコンピュータ３１のデータバス３８側に接続
され、さらに第１メモリ１２のアドレスラインは、第２
切替器１７により、アドレス発生器２０側、またはマイ
クロコンピュータ３１のアドレスバス３９側に接続され
る。
【００２６】さらに、第３切替器１８は、第２メモリ１
５のアドレスラインを、マイクロコンピュータ３１のア
ドレスバス３９側、または累算器１３で得られたデータ
を保持するレジスタ１９の出力側に接続され、また第２
メモリ１５のデータラインは、マイクロコンピュータ３
１のデータバス３８に接続されている。
５のアドレスラインを、マイクロコンピュータ３１のア
ドレスバス３９側、または累算器１３で得られたデータ
を保持するレジスタ１９の出力側に接続され、また第２
メモリ１５のデータラインは、マイクロコンピュータ３
１のデータバス３８に接続されている。
【００２７】次に、上記計測装置を使用して、橋脚の上
部の変位および振動を計測する方法について説明する。
本計測方法は、例えば橋脚の上部が水平方向に揺れた場
合、カメラ装置１で得られる画像の揺れを検出すること
により、その変位および振動の状態を検出し得ることに
基づくものである。
部の変位および振動を計測する方法について説明する。
本計測方法は、例えば橋脚の上部が水平方向に揺れた場
合、カメラ装置１で得られる画像の揺れを検出すること
により、その変位および振動の状態を検出し得ることに
基づくものである。
【００２８】計測の準備として、下記の事項が予め実行
される。まず、カメラ装置（例えば、一次元リニアセン
サが使用される）１から、サンプル画像データとして１
ライン分のビデオ信号が、Ａ／Ｄ変換器１１にてディジ
タル信号に変換され、このディジタル信号が第１メモリ
１２に格納される。
される。まず、カメラ装置（例えば、一次元リニアセン
サが使用される）１から、サンプル画像データとして１
ライン分のビデオ信号が、Ａ／Ｄ変換器１１にてディジ
タル信号に変換され、このディジタル信号が第１メモリ
１２に格納される。
【００２９】なお、第１メモリ１２のメモリアドレス
は、アドレス発生器２０により与えられる。このアドレ
ス発生器２０は、その出力値をカメラ装置１の制御信号
（同期信号）で初期値（ゼロ）にセットした後、クロッ
ク信号と同期してアドレスを更新する。
は、アドレス発生器２０により与えられる。このアドレ
ス発生器２０は、その出力値をカメラ装置１の制御信号
（同期信号）で初期値（ゼロ）にセットした後、クロッ
ク信号と同期してアドレスを更新する。
【００３０】そして、１ライン分のデータが取り込まれ
ると、マイクロコンピュータ３１に割り込み要求を出
し、第１メモリ１２のデータライン、アドレスラインを
マイクロコンピュータ３１側に切り替えて、マイクロコ
ンピュータ３１により、第１メモリ１２に記憶されたサ
ンプル画像データについての自己相関関数が計算され、
その結果が第２メモリ１５に格納される。
ると、マイクロコンピュータ３１に割り込み要求を出
し、第１メモリ１２のデータライン、アドレスラインを
マイクロコンピュータ３１側に切り替えて、マイクロコ
ンピュータ３１により、第１メモリ１２に記憶されたサ
ンプル画像データについての自己相関関数が計算され、
その結果が第２メモリ１５に格納される。
【００３１】ここで、上記自己相関関数の演算方法を、
図２に基づき説明する。すなわち、図２の（ａ）に示す
ように、第１メモリ１２に入力されたビデオ信号ｆ0(x)
に対して、計測対象部分のビデオ信号パターンを選定
し、順次、所定の変位量ｎでもって、ずらしながら下記
の(1) 式で示す自己相関関数ｈ(n) を求る。
図２に基づき説明する。すなわち、図２の（ａ）に示す
ように、第１メモリ１２に入力されたビデオ信号ｆ0(x)
に対して、計測対象部分のビデオ信号パターンを選定
し、順次、所定の変位量ｎでもって、ずらしながら下記
の(1) 式で示す自己相関関数ｈ(n) を求る。
【００３２】
【数１】
【００３３】なお、図２の（ｂ）および（ｃ）には、そ
れぞれｆ0(x-n)およびｈ(n) の信号波形を示す。また、
本実施例では、（ｃ）の実線にて示すように、片側（正
の値）の自己相関関数値だけが使用される。
れぞれｆ0(x-n)およびｈ(n) の信号波形を示す。また、
本実施例では、（ｃ）の実線にて示すように、片側（正
の値）の自己相関関数値だけが使用される。
【００３４】そして、第２メモリ１５においては、ｈ
(n) で示されるアドレスに、ずれ量ｎが書き込まれる。
すなわち、第２メモリ１５には、ｈ(n) に対応するｎを
示す参照テーブルが記憶されることになる。
(n) で示されるアドレスに、ずれ量ｎが書き込まれる。
すなわち、第２メモリ１５には、ｈ(n) に対応するｎを
示す参照テーブルが記憶されることになる。
【００３５】次に、第１メモリ１２に、ｆ0(x)をｍだけ
シフトした基準画像データｆ0(x-m)を書き込む。但し、
このｍは、後の計測段階で入力される画像データに対し
て相関演算を行う際に、常に、図２の（ｃ）の自己相関
関数ｈ(n) に示すように、実線領域の値（正の値）が得
られるようにするための位置のオフセット値である。
シフトした基準画像データｆ0(x-m)を書き込む。但し、
このｍは、後の計測段階で入力される画像データに対し
て相関演算を行う際に、常に、図２の（ｃ）の自己相関
関数ｈ(n) に示すように、実線領域の値（正の値）が得
られるようにするための位置のオフセット値である。
【００３６】このようにして、計測準備が整うと、次に
実際の計測が行われる。すなわち、カメラ装置１の位置
は変更せずに、図３の（ａ）にて示すように、新たな画
像のビデオ信号ｆ(x) を、順次、取り込む。
実際の計測が行われる。すなわち、カメラ装置１の位置
は変更せずに、図３の（ａ）にて示すように、新たな画
像のビデオ信号ｆ(x) を、順次、取り込む。
【００３７】第１メモリ１２は、ビデオ信号に同期して
アドレス発生器２０によりアドレス指定され、乗算器１
３に図３の（ｂ）に示すようなｆ0(x-m)のデータを出力
し、そしてこの乗算器１３では、入力されたビデオ信号
ｆ(x) とｆ0(x-m)との積が演算され、そしてその結果が
累算器１４に出力される。
アドレス発生器２０によりアドレス指定され、乗算器１
３に図３の（ｂ）に示すようなｆ0(x-m)のデータを出力
し、そしてこの乗算器１３では、入力されたビデオ信号
ｆ(x) とｆ0(x-m)との積が演算され、そしてその結果が
累算器１４に出力される。
【００３８】累算器１４においては、下記の(2) 式にて
示すように、１ライン走査期間中のｆ(x) とｆ0(x-m)と
の乗算結果が累積されて相互相関関数Ｈ(x) が算出さ
れ、走査期間中の終了時点（例えば、同期信号の前縁
部）で、後段のレジスタ１５に累算結果、すなわち相互
相関関数Ｈ(x) が転送されて保持される。
示すように、１ライン走査期間中のｆ(x) とｆ0(x-m)と
の乗算結果が累積されて相互相関関数Ｈ(x) が算出さ
れ、走査期間中の終了時点（例えば、同期信号の前縁
部）で、後段のレジスタ１５に累算結果、すなわち相互
相関関数Ｈ(x) が転送されて保持される。
【００３９】
【数２】
【００４０】上記計測動作時においては、第３切替器１
８は、第２メモリ１５のアドレスラインがレジスタ１９
の出力で駆動されるように、切り替えられている。な
お、累算結果がレジスタ１９に保持されたことは、マイ
クロコンピュータ３１に対して割込み要求するなどの方
法で知らされる。
８は、第２メモリ１５のアドレスラインがレジスタ１９
の出力で駆動されるように、切り替えられている。な
お、累算結果がレジスタ１９に保持されたことは、マイ
クロコンピュータ３１に対して割込み要求するなどの方
法で知らされる。
【００４１】そして、第２メモリ１５には、計測準備段
階で、既にｈ(x) と位置ずれ量ｎとの関係が参照テーブ
ルとして格納されており、これを参照することにより、
レジスタ１９に格納されているＨ(x) ［図３の（ｃ）参
照］に対する位置ずれ量ｘが第２メモリ１５からマイク
ロコンピュータ３１のデータバス３８上に出力される。
階で、既にｈ(x) と位置ずれ量ｎとの関係が参照テーブ
ルとして格納されており、これを参照することにより、
レジスタ１９に格納されているＨ(x) ［図３の（ｃ）参
照］に対する位置ずれ量ｘが第２メモリ１５からマイク
ロコンピュータ３１のデータバス３８上に出力される。
【００４２】そして、上記参照テーブルの参照により得
られた値ｘから基準画像データを作成した際のオフセッ
ト量ｍを差し引き、画像の本来の変位量Ｘを求める。こ
の変位量Ｘは時系列データであり、カメラ装置１の同期
信号の周期毎のサンプル値となる。
られた値ｘから基準画像データを作成した際のオフセッ
ト量ｍを差し引き、画像の本来の変位量Ｘを求める。こ
の変位量Ｘは時系列データであり、カメラ装置１の同期
信号の周期毎のサンプル値となる。
【００４３】この時系列データである変位量Ｘに対し
て、離散フーリエ変換を施すことにより、カメラ装置で
捉えた計測対象部分、すなわち橋脚上部の振動の周波数
解析を行うことができる。なお、上記変位量、振動の解
析結果などは、表示装置３４の画面上に表示される。
て、離散フーリエ変換を施すことにより、カメラ装置で
捉えた計測対象部分、すなわち橋脚上部の振動の周波数
解析を行うことができる。なお、上記変位量、振動の解
析結果などは、表示装置３４の画面上に表示される。
【００４４】このように、橋脚の上部を、カメラ装置１
により撮影して得られる画像データに基づき、その変位
量および振動状態を計測することができ、したがって作
業員が橋脚の上部に移動する必要がない。
により撮影して得られる画像データに基づき、その変位
量および振動状態を計測することができ、したがって作
業員が橋脚の上部に移動する必要がない。
【００４５】ところで、上記実施例においては、基準画
像データを作成する際に、常に、そのずり量ｘが正の値
となるような、オフセット量ｍを選択したが、例えば逆
に、常に、そのずり量ｘが負の値となるような、オフセ
ット量を使用してもよい。
像データを作成する際に、常に、そのずり量ｘが正の値
となるような、オフセット量ｍを選択したが、例えば逆
に、常に、そのずり量ｘが負の値となるような、オフセ
ット量を使用してもよい。
【００４６】
【発明の効果】以上のように本発明の物体の変位状態計
測方法および計測装置の構成によると、物体の計測対象
部分の画像を、カメラ装置により画像データとして取り
込み、各ずれ量に対する自己相関関数値と画像のずれ量
との関係を示す参照テーブルを求めておき、実際の計測
対象部分の画像データと基準画像データとの相互相関関
数を求め、予め求められた参照テーブルより、この相互
相関関数値に対応する実際の計測対象部分の変位量を求
めるとともに、この時系列データである変位量をフーリ
エ変換させて、振動解析を行うようにしたので、カメラ
装置を使用して、物体の変位状態を計測することがで
き、したがって従来のように、作業員が物体の計測対象
部分に移動する必要がないので、計測対象部分が高所で
あっても、その作業を非常に安全に行うことができる。
測方法および計測装置の構成によると、物体の計測対象
部分の画像を、カメラ装置により画像データとして取り
込み、各ずれ量に対する自己相関関数値と画像のずれ量
との関係を示す参照テーブルを求めておき、実際の計測
対象部分の画像データと基準画像データとの相互相関関
数を求め、予め求められた参照テーブルより、この相互
相関関数値に対応する実際の計測対象部分の変位量を求
めるとともに、この時系列データである変位量をフーリ
エ変換させて、振動解析を行うようにしたので、カメラ
装置を使用して、物体の変位状態を計測することがで
き、したがって従来のように、作業員が物体の計測対象
部分に移動する必要がないので、計測対象部分が高所で
あっても、その作業を非常に安全に行うことができる。
【図１】本発明の一実施例における変位状態計測装置の
概略構成を示すブロック図である。
概略構成を示すブロック図である。
【図２】同実施例における変位状態計測方法を説明する
ためのデータ信号を示す波形図である。
ためのデータ信号を示す波形図である。
【図３】同実施例における変位状態計測方法を説明する
ためのデータ信号を示す波形図である。
ためのデータ信号を示す波形図である。
１ カメラ装置 ２ 処理装置 ３ 信号処理ユニット ４ 演算制御部 １１ Ａ／Ｄ変換器 １２ 第１メモリ １３ 乗算器 １４ 累算器 １５ 第２メモリ ３１ マイクロコンピュータ
Claims (2)
- 【請求項１】予め物体の計測対象部分を、カメラ装置に
より、サンプル画像データとして取り込むとともに、こ
の取り込まれたサンプル画像データを、順次ずらせると
ともに、それぞれに対応する自己相関関数を求め、これ
ら各自己相関関数値と、これに対応するずれ量を参照テ
ーブルとして記憶させ、次に実際の計測対象部分を、カ
メラ装置により、順次、画像データとして取り込み、こ
の画像データと所定の基準画像データとの相互相関関数
を求め、上記参照テーブルを参照して、この相互相関関
数値に対応するずれ量を求め、このずれ量から上記基準
画像データを考慮して画像の変位量を求めるとともに、
この変位量にフーリエ変換を施し、振動解析を行うこと
を特徴とする物体の変位状態計測方法。 - 【請求項２】請求項１記載の物体の変位状態計測方法に
使用する装置であって、物体を撮影するテレビ装置と、
このテレビ装置で撮影された画像のビデオ信号を入力す
るとともに所定の信号処理を施す信号処理ユニットと、
上記カメラ装置および信号処理ユニットを制御するとと
もにデータ信号に所定の演算を施す演算制御部とから構
成し、上記信号処理ユニットを、画像データとしてのビ
デオ信号をディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器と、
このＡ／Ｄ変換器でディジタル信号に変換された入力信
号および所定の処理が施された基準画像データを記憶す
る第１メモリと、第１メモリからの出力データおよびＡ
／Ｄ変換器からのディジタル信号を入力して所定の乗算
を行う乗算器と、この乗算器で得られた乗算データの累
算を行う累算器と、サンプル画像データに基づき得られ
た自己相関関数値とこれに対応するずれ量とを示す参照
テーブルを記憶する第２メモリと、上記カメラ装置およ
び信号処理ユニットの所定の各構成機器を制御するとと
もに、信号処理ユニット内に取り込まれた画像データお
よび上記各メモリに記憶されたデータに所定の演算処理
を施すコンピュータとから構成し、かつこのコンピュー
タにより、物体の計測対象部分の画像データと上記基準
画像データとの相互相関関数値から、上記参照テーブル
を参照することにより画像の変位量を求めるとともに、
この変位量にフーリエ変換を施し、物体の振動解析を行
うようにしたことを特徴とする物体の変位状態計測装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32298993A JPH07181075A (ja) | 1993-12-22 | 1993-12-22 | 物体の変位状態計測方法および変位状態計測装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32298993A JPH07181075A (ja) | 1993-12-22 | 1993-12-22 | 物体の変位状態計測方法および変位状態計測装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07181075A true JPH07181075A (ja) | 1995-07-18 |
Family
ID=18149907
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP32298993A Pending JPH07181075A (ja) | 1993-12-22 | 1993-12-22 | 物体の変位状態計測方法および変位状態計測装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07181075A (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN100420917C (zh) * | 2004-04-22 | 2008-09-24 | 国立大学法人电气通信大学 | 微小变位计量法以及装置 |
| JP2012083274A (ja) * | 2010-10-14 | 2012-04-26 | High Energy Accelerator Research Organization | 白色干渉法による振動測定装置及び振動測定方法 |
| JP2012112795A (ja) * | 2010-11-25 | 2012-06-14 | Ihi Corp | 振動測定システム、振動測定装置および振動測定方法 |
| JP2013007624A (ja) * | 2011-06-23 | 2013-01-10 | Ohbayashi Corp | 変位観測方法および変位観測システム |
| KR101285256B1 (ko) * | 2012-03-09 | 2013-07-15 | 울산과학대학교 산학협력단 | 상호상관방식 고속화상처리 기법을 이용한 물체의 진동측정방법 및 측정장치 |
| KR101438073B1 (ko) * | 2012-07-13 | 2014-09-12 | 서울시립대학교 산학협력단 | 이미지 처리를 통한 객체의 동적 특성 분석 장치 및 이를 위한 방법 |
| WO2018154637A1 (ja) * | 2017-02-21 | 2018-08-30 | 三菱電機株式会社 | 振動検知装置、振動検知方法および振動検知プログラム |
| JP2019178894A (ja) * | 2018-03-30 | 2019-10-17 | 株式会社Ｎｔｔドコモ | 構造物特性評価システム |
-
1993
- 1993-12-22 JP JP32298993A patent/JPH07181075A/ja active Pending
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN100420917C (zh) * | 2004-04-22 | 2008-09-24 | 国立大学法人电气通信大学 | 微小变位计量法以及装置 |
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| JP2013007624A (ja) * | 2011-06-23 | 2013-01-10 | Ohbayashi Corp | 変位観測方法および変位観測システム |
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| KR101438073B1 (ko) * | 2012-07-13 | 2014-09-12 | 서울시립대학교 산학협력단 | 이미지 처리를 통한 객체의 동적 특성 분석 장치 및 이를 위한 방법 |
| WO2018154637A1 (ja) * | 2017-02-21 | 2018-08-30 | 三菱電機株式会社 | 振動検知装置、振動検知方法および振動検知プログラム |
| JP6452923B1 (ja) * | 2017-02-21 | 2019-01-16 | 三菱電機株式会社 | 振動検知装置、振動検知方法および振動検知プログラム |
| JP2019178894A (ja) * | 2018-03-30 | 2019-10-17 | 株式会社Ｎｔｔドコモ | 構造物特性評価システム |
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