JPH08285532A - 移動体の位置計測方法及びその装置 - Google Patents

移動体の位置計測方法及びその装置

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JPH08285532A
JPH08285532A JP9057795A JP9057795A JPH08285532A JP H08285532 A JPH08285532 A JP H08285532A JP 9057795 A JP9057795 A JP 9057795A JP 9057795 A JP9057795 A JP 9057795A JP H08285532 A JPH08285532 A JP H08285532A
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JP
Japan
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moving body
video cameras
camera
speed
moving
Prior art date
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JP9057795A
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Inventor
Yumiko Inoue
裕美子 井上
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 移動体の位置計測方法及びその装置におい
て、位置計測作業の作業性の向上並びに計測精度の向上
を図る。 【構成】 2台1組の高速度ビデオカメラ11〜14を
カメラ制御装置15によって同期させ、この高速度ビデ
オカメラ11〜14にて計測範囲L内を高速で移動する
移動体を撮影し、撮影されたビデオ信号を計算機16に
入力し、この計算機16がステレオ2眼視法によって移
動体の三次元座標値を自動的に算出する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、航空機など、高速で移
動、振動、変形する供試体の三次元位置を計測する移動
体の位置計測方法及びその装置に関する。
【0002】
【従来の技術】高速で移動する移動体の三次元位置を計
測する場合、従来、ストロボ発光下において、この移動
供試体を撮影し、その写真を解析している。図7に従来
の移動体の位置計測方法を表す概略、図8に従来の移動
体の位置計測方法の手順を表すフローチャートを示す。
【0003】従来の三次元位置の計測方法において、第
7図に示すように、2方向からの撮影可能なカメラ10
1,102と、このカメラ101,102によって撮影
する基準位置を明確にするマーカ103,104を、計
測範囲105もしくはその周辺に設置する。また、カメ
ラ101に隣接してストロボ106を設置する。なお、
カメラ101,102及びマーカ103,104の設置
位置は計測範囲105内の基準座標軸上にて明確にして
おく必要がある。
【0004】そして、計測範囲105内での図示しない
移動体の位置計測時には、一定の周波数でストロボ10
6を発光させ、その発光する状況下で、カメラ101,
102のシャッター速度を遅くし、1枚の写真内に複数
の移動体の像ができるような写真を撮影する。
【0005】具体的な手順及び解析において、図8に示
すように、まず、前述したようにストロボ写真撮影を行
い、次に、写真内の各移動体の像に対して、移動体上の
マーク4点及び計測範囲内のマーカの写真上座標軸に対
する二次元座標値を計測する。そして、この写真上座標
軸は計測範囲内の空間座標軸を投影したものであるとの
考えから、計測した2次元座標値から計測範囲内の三次
元座標値を計算することが可能となる。即ち、移動体上
のマークの三次元座標値より、この移動体の重心の空間
座標値及び姿勢角を算出する。更に、この結果とストロ
ボ周波数より移動体の移動速度を計算する。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】ところが、上述した従
来の三次元計測方法にあっては、次に示すような問題が
ある。 (1)カメラ101,102及びマーカ103,104
位置の計測によるため、作業効率が悪い。 (2)移動体の複数の像の重なりによる写真からのマー
ク位置読み取りが困難である。 (3)写真の不鮮明さによって生じる、作業員が写真か
らの位置読み取り時の個人差が発生すると共に、それら
によるデータの誤差が発生する。 (4)位置計測後、解析までに写真の現像、焼付が必要
となり、データの即応性が欠如してしまう。 (5)カメラ101,102のレンズの歪による写真の
歪からデータの誤差が生じてしまう。
【0007】本発明はこのような問題を解決するもので
あり、位置計測作業の作業性の向上並びに計測精度の向
上を図った移動体の位置計測方法及びその装置を提供す
ることを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めの本発明の移動体の位置計測方法は、2台1組の高速
度ビデオカメラを同期させ、該高速度ビデオカメラにて
計測範囲内を高速で移動する移動体を撮影し、該高速度
ビデオカメラによって撮影されたビデオ信号を計算機に
入力し、該計算機がステレオ2眼視法によって前記移動
体の三次元座標値を自動的に算出することを特徴とする
ものである。
【0009】また、本発明の移動体の位置計測装置は、
所定の計測範囲内を高速で移動する移動体を撮影する2
台1組の高速度ビデオカメラと、該高速度ビデオカメラ
を同期制御するカメラ制御装置と、前記高速度ビデオカ
メラによって撮影されたビデオ信号に基づいてステレオ
2眼視法により前記移動体の三次元座標値を自動的に算
出する計算機とを具えたことを特徴とするものである。
【0010】
【作用】2台1組の高速度ビデオカメラをカメラ制御装
置によって同期させ、この高速度ビデオカメラにて計測
範囲内を高速で移動する移動体を撮影し、撮影されたビ
デオ信号を計算機に入力し、計算機がステレオ2眼視法
によって移動体の三次元座標値を自動的に算出すること
となり、マーク位置の読み取り精度が向上し、計算機に
よる解析の自動化によって解析データに個人差が出ずに
データの精度管理が容易になると共に、データの即応性
が向上し、且つ、計測データの精度が向上する。
【0011】
【実施例】以下、図面に基づいて本発明の実施例を詳細
に説明する。
【0012】図1に本発明の一実施例に係る移動体の位
置計測方法を実施するための位置計測装置の概略、図2
にビデオカメラ制御処理のフローチャート、図3にカメ
ラ較正試験時の処理のフローチャート、図4に移動体座
標値算出処理のフローチャートを示す。
【0013】本実施例の移動体の位置計測装置におい
て、図1に示すように、計測範囲Lの下方に2台1組の
ビデオカメラ11及び12を設置すると共に、計測範囲
Lの側方に2台1組のビデオカメラ13及び14を設置
する。この4台のビデオカメラ11,12,13,14
にはカメラ制御装置15が接続されており、このカメラ
制御装置15は各ビデオカメラ11,12,13,14
の同期を行う。また、カメラ制御装置15には画像処理
用計算機16が接続されており、この画像処理用計算機
16は各ビデオ信号の出力制御をカメラ制御装置15を
介して行う。そして、ビデオカメラ11,12,13,
14にはビデオセレクタ17が接続されており、ビデオ
カメラ11,12,13,14によって撮影された画像
データはこのビデオセレクタ17を介して画像処理用計
算機16に入力される。この画像処理用計算機16には
ビデオ信号の入出力専用インターフェース18が取付け
られており、ビデオセレクタ17からの画像データはこ
のインターフェース18を介して計算機16に入力され
る。
【0014】なお、ビデオセレクタ17には録画装置1
9が接続されており、この録画装置19にビデオ信号が
入力することで、画像データをビデオテープ等に録画す
ることができる。また、ビデオセレクタ17にはモニタ
20が接続されており、このモニタ20にビデオ信号が
入力することで、画像データを直接見ることができる。
更に、画像処理用計算機16には模型射出装置21が接
続されている。
【0015】このように構成された位置計測装置にあっ
ては、画像処理用計算機16が、ビデオカメラ11,1
2,13,14制御、カメラ較正試験時の較正治具及び
ビデオカメラの制御とカメラ較正パラメータの算出、移
動体の三次元座標値算出の3項目の処理を行う。
【0016】即ち、ビデオカメラ11,12,13,1
4の制御処理において、図2に示すように、ステップS
11にて、ビデオカメラの初期化を行い、ステップS1
2では、模型射出装置21への発射信号の出力を行い、
ステップS13では、ビデオカメラへのトリガ信号の出
力の時間差を計算機16で制御する。
【0017】また、カメラ較正試験時の較正治具及びビ
デオカメラの制御とカメラ較正パラメータの算出処理に
おいて、図3に示すように、ステップS21にて、ビデ
オカメラの初期化を行い、ステップS22では、カメラ
較正試験時に計測範囲L全体に数十点のLEDを配置し
た較正治具を置き、LEDを1点ごとに点灯させる。ス
テップS23では、この画像を処理し、ステップS24
では、LEDの位置を抽出する。そして、ステップS2
5で全てのカメラが終了すると、ステップS2LEDを
消灯し、ステップS26でLEDの消灯が確認される
と、ステップS28では、計測範囲L内のLEDの空間
座標値から、カメラ較正パラメータを算出する。
【0018】更に、移動体の三次元座標値の算出処理に
おいて、図4に示すように、ステップS31において、
移動体の初期位置での画像を処理し、ステップS32で
は、作業員が移動体上のマークの初期位置及びマーク番
号を教示し、ステップS33では、全てのカメラがこの
作業を終了したかどうか確認し、終了していれば、ステ
ップS34にて、初期マーク位置の三次元座標を算出す
る。そして、ステップS35で、各カメラごとに計測時
間内で撮影した数十コマの画像を取込み、ステップS3
6でこのマークを抽出し、このとき、移動体の移動距離
に比べて十分なコマ数の画像が撮影されていれば、マー
ク抽出の自動化が可能となる。そして、ステップS37
でマーク番号を追跡し、ステップS38で、全てのカメ
ラがこの作業を終了したかどうか確認し、終了していれ
ば、ステップS39にて、同時刻に2台のビデオカメラ
で撮影したマークの画像内での位置データに基づいて、
ステレオ2眼視法によってマークの三次元位置を算出す
る。ステップS40では、各時刻での移動体上のマーク
の三次元位置の算出結果より、移動体の重心座標、姿勢
角を算出し、ステップS4で、移動体の移動速度、加速
度を算出する。
【0019】なお、上述したステレオ2眼視法とは、2
台のカメラの視差を利用して対象物の三次元位置を計算
する手法であり、複数組のビデオカメラ11,12,1
3,14を用いることによって、移動体が回転等の複雑
な運動をする場合でも確実に計測することが可能とな
る。従って、このステレオ2眼視法では、ビデオカメラ
の視線方向(奥行方向)の精度が劣るが、2方向から計
測することによってデータを補正し、精度の向上が可能
となる。
【0020】図5に本発明の他の実施例に係る移動体の
位置計測方法を実施するための位置計測装置の概略、図
6にその位置計測方法による移動体座標値算出処理のフ
ローチャートを示す。
【0021】以下に説明する実施例は、風洞内で空気力
により非定常的に変形する模型の変形量を計測する例で
ある。なお、図5に示ように、本実施例の移動体の位置
計測装置は、図1に示す前述の実施例とほぼ同様であ
り、異なる点は模型射出装置21が必要ない点である。
また、撮影器材については前述の実施例と同様に一般的
なビデオカメラ11,12,13,14でもよいが、移
動体の変形、または振動の周波数が高い場合を考慮し、
高速度カメラ31,32,33,34を用いる。そし
て、この場合、移動体上のマークは前述の実施例では、
移動体の姿勢角を求めるのに必要な点数(最低で4点)
で十分なのに対し、この実施例では、移動体の変形が把
握可能な点数(数十点が程度)が必要となる。2台のカ
メラ31,32,33,34の組は、計測範囲の側方と
下方ではなく、移動体の変形がよく観察できる位置、例
えば、上方と下方等に設置されている。
【0022】また、このカメラ31,32,33,34
によって撮影したデータの処理については、図6のフロ
ーチャートに示してある。前述の実施例のフローチャー
ト(図4)と異なる点は、この実施例の処理には「移動
体重心位置・姿勢角算出」及び「移動速度計算」の処理
が必要ない点のみである。
【0023】
【発明の効果】以上、実施例を挙げて詳細に説明したよ
うに本発明の移動体の位置計測方法及びその装置によれ
ば、2台1組の高速度ビデオカメラをカメラ制御装置に
よって同期させ、この高速度ビデオカメラにて計測範囲
内を高速で移動する移動体を撮影し、撮影されたビデオ
信号を計算機に入力し、計算機がステレオ2眼視法によ
って移動体の三次元座標値を自動的に算出するようにし
たので、ビデオカメラが撮像した1コマに移動体の鮮明
な像が1つ写ることになり、マーク位置の読み取り精度
が向上し、解析データを作業員の個人差が入らずにデー
タの精度管理が容易になると共に計測データの精度が向
上し、且つ、データの即応性も向上し、その結果、移動
体の位置計測作業の作業性の向上並びに計測精度の向上
を図ることができる。また、較正治具を撮影及び解析す
る試験を実施し、カメラ位置を求めることにより、カメ
ラ設置位置への制限を緩和して試験効率を向上すること
ができる共に、この較正試験を実施することにより、カ
メラのレンズの歪を較正することが可能となり、計測デ
ータの精度を向上させることがてきる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例に係る移動体の位置計測方法
を実施するための位置計測装置の概略図である。
【図2】ビデオカメラ制御処理のフローチャートであ
る。
【図3】カメラ較正試験時の処理のフローチャートであ
る。
【図4】移動体座標値算出処理のフローチャートであ
る。
【図5】本発明の他の実施例に係る移動体の位置計測方
法を実施するための位置計測装置の概略図である。
【図6】他の実施例の移動体の位置計測方法による移動
体座標値算出処理のフローチャートである。
【図7】従来の移動体の位置計測方法を表す概略図であ
る。
【図8】従来の移動体の位置計測方法の手順を表すフロ
ーチャートである。
【符号の説明】
11,12,13,14 ビデオカメラ 15 カメラ制御装置 16 画像処理用計算機 17 ビデオセレクタ 18 ビデオ信号用インターフェース 19 録画装置 20 モニタ 21 模型射出装置 L 計測範囲 31,32,33,34 高速度カメラ

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 2台1組の高速度ビデオカメラを同期さ
    せ、該高速度ビデオカメラにて計測範囲内を高速で移動
    する移動体を撮影し、該高速度ビデオカメラによって撮
    影されたビデオ信号を計算機に入力し、該計算機がステ
    レオ2眼視法によって前記移動体の三次元座標値を自動
    的に算出することを特徴とする移動体の位置計測方法。
  2. 【請求項2】 所定の計測範囲内を高速で移動する移動
    体を撮影する2台1組の高速度ビデオカメラと、該高速
    度ビデオカメラを同期制御するカメラ制御装置と、前記
    高速度ビデオカメラによって撮影されたビデオ信号に基
    づいてステレオ2眼視法により前記移動体の三次元座標
    値を自動的に算出する計算機とを具えたことを特徴とす
    る移動体の位置計測装置。
JP9057795A 1995-04-17 1995-04-17 移動体の位置計測方法及びその装置 Withdrawn JPH08285532A (ja)

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