JPH0894323A - 複数移動物体の３次元位置と速度の同時計測法 - Google Patents
複数移動物体の３次元位置と速度の同時計測法Info
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- JPH0894323A JPH0894323A JP6257403A JP25740394A JPH0894323A JP H0894323 A JPH0894323 A JP H0894323A JP 6257403 A JP6257403 A JP 6257403A JP 25740394 A JP25740394 A JP 25740394A JP H0894323 A JPH0894323 A JP H0894323A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 本発明は、移動物体の３次元位置と３次元移
動速度を非接触で同時に計測するものである。 【構成】撮影中または露光時間内に，鏡等の光方向変更
体２，３を用いて画像を回転させながら，移動物体４を
計測する。画像の回転と物体の移動より、らせん形の軌
跡が撮影され、この径は、画像入力装置から物体までの
光軸５方向距離に反比例するので、画像上のらせん軌跡
の位置とらせん軌跡の径より、物体の３次元位置を判定
する。また、撮影された移動物体のらせん形の軌跡の径
の変化量およびピッチより移動物体の３次元速度を判定
する。ここで，画像を回転させる速度は、移動物体の大
まかな移動速度より決定する。
動速度を非接触で同時に計測するものである。 【構成】撮影中または露光時間内に，鏡等の光方向変更
体２，３を用いて画像を回転させながら，移動物体４を
計測する。画像の回転と物体の移動より、らせん形の軌
跡が撮影され、この径は、画像入力装置から物体までの
光軸５方向距離に反比例するので、画像上のらせん軌跡
の位置とらせん軌跡の径より、物体の３次元位置を判定
する。また、撮影された移動物体のらせん形の軌跡の径
の変化量およびピッチより移動物体の３次元速度を判定
する。ここで，画像を回転させる速度は、移動物体の大
まかな移動速度より決定する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、移動物体の３次元位置
と３次元移動速度を非接触で同時に計測するものであ
る。
と３次元移動速度を非接触で同時に計測するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】従来の画像処理による移動物体の３次元
計測は、数台のカメラを用い、三角測量の原理により計
測するものがある。
計測は、数台のカメラを用い、三角測量の原理により計
測するものがある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】従来の技術にはつぎの
ような欠点があった。
ような欠点があった。
【０００４】（イ）数台のカメラを用いているため、カ
メラ間の画像の対応をとる必要があり、その処理が非常
に難しい。
メラ間の画像の対応をとる必要があり、その処理が非常
に難しい。
【０００５】（ロ）計測のための校正が複雑なため計測
精度が悪い。
精度が悪い。
【０００６】（ハ）数台のカメラでは計測装置そのもの
が大きくなり、可搬性が悪い。
が大きくなり、可搬性が悪い。
【０００７】本発明は、１台のテレビカメラ等の画像入
力装置のみを用い、処理が簡単かつ装置の設置が簡単
で、これらの欠点を除くことができる。
力装置のみを用い、処理が簡単かつ装置の設置が簡単
で、これらの欠点を除くことができる。
【０００８】
【課題を解決するための手段】撮影中または露光時間内
に画像を画像受像面に対し平行な方向に画像の水平を保
ちながら一定速度で回転移動させながら移動物体を撮像
する。
に画像を画像受像面に対し平行な方向に画像の水平を保
ちながら一定速度で回転移動させながら移動物体を撮像
する。
【０００９】画像の回転移動と物体の移動より、らせん
形の軌跡（図３）が撮影され、この径は、テレビカメラ
等の画像入力部から物体までの光軸方向距離に反比例す
るので、画像上のらせん軌跡の位置とらせん軌跡の径よ
り、物体の３次元位置を判定する。
形の軌跡（図３）が撮影され、この径は、テレビカメラ
等の画像入力部から物体までの光軸方向距離に反比例す
るので、画像上のらせん軌跡の位置とらせん軌跡の径よ
り、物体の３次元位置を判定する。
【００１０】連続的に取り込まれた画像間で、対応する
らせん形軌跡を比較することにより、加速度等、移動物
体の状態変化を判定する。
らせん形軌跡を比較することにより、加速度等、移動物
体の状態変化を判定する。
【００１１】また、撮影された移動物体のらせん形の軌
跡（図３）の径の変化量およびピッチより移動物体の３
次元速度を判定する。
跡（図３）の径の変化量およびピッチより移動物体の３
次元速度を判定する。
【００１２】画像を回転させる速度は、移動物体の大ま
かな移動速度より決定する。
かな移動速度より決定する。
【００１３】上記を実現するために、テレビカメラ等の
画像入力部（１）と移動物体（４）の間に鏡等の光方向
変更体（２、３）を設置し、撮影中に回転させながら、
撮影する。
画像入力部（１）と移動物体（４）の間に鏡等の光方向
変更体（２、３）を設置し、撮影中に回転させながら、
撮影する。
【００１４】このとき、テレビカメラ等の画像入力部
（１）から移動物体（４）までの光軸（５）方向距離に
応じて、鏡等の光方向変更体の間隔（３２）または鏡等
の光方向変更体２（３）の傾きを変更し、らせん形軌跡
の径を調整する。
（１）から移動物体（４）までの光軸（５）方向距離に
応じて、鏡等の光方向変更体の間隔（３２）または鏡等
の光方向変更体２（３）の傾きを変更し、らせん形軌跡
の径を調整する。
【００１５】または、テレビカメラ等の画像入力部（２
１）を光軸（２５）に平行な軸（２２）を中心に画像の
水平を保ちながら回転移動させ、移動物体（２４）を撮
影することにより、らせん形の軌跡を撮影する。
１）を光軸（２５）に平行な軸（２２）を中心に画像の
水平を保ちながら回転移動させ、移動物体（２４）を撮
影することにより、らせん形の軌跡を撮影する。
【００１６】このとき、テレビカメラ等の画像入力部
（２１）から物体までの光軸（２５）方向距離に応じ
て、画像入力部の回転半径（２６）や画像入力部の傾き
（６１）を変更することにより、らせん形軌跡の径を調
整する。
（２１）から物体までの光軸（２５）方向距離に応じ
て、画像入力部の回転半径（２６）や画像入力部の傾き
（６１）を変更することにより、らせん形軌跡の径を調
整する。
【００１７】
【作用】物体は、画像上でらせん形の軌跡（図３）を描
き、画像上のらせん軌跡の位置とらせん軌跡の径より、
物体の３次元位置を判定できる。
き、画像上のらせん軌跡の位置とらせん軌跡の径より、
物体の３次元位置を判定できる。
【００１８】ここで、らせん軌跡（図３）の径は、テレ
ビカメラ等の画像入力部から物体までの光軸方向距離に
関係し、この径とらせん軌跡の位置により、物体の３次
元計測が可能となる。
ビカメラ等の画像入力部から物体までの光軸方向距離に
関係し、この径とらせん軌跡の位置により、物体の３次
元計測が可能となる。
【００１９】また、らせん軌跡の径の変化量および、ら
せん軌跡のピッチより３次元移動速度を判定できる。
せん軌跡のピッチより３次元移動速度を判定できる。
【００２０】
【実施例】流体流れ場の中に、多数の可視化用トレーサ
粒子を混入する。流れと共に運動するトレーサ粒子の３
次元位置と速度を計測することにより、３次元流れ場の
解析を行う。装置（図１）を設置し、鏡等の光方向変更
体（２、３）をテレビカメラの画像取り込み周期に同期
させながら回転させ、トレーサ粒子群を撮影すると、そ
れぞれのトレーサ粒子は、画像の回転と粒子の移動よ
り、画像上でらせん状の軌跡を描く。その映像を連続的
にフレームメモリに取り込み、コンピュータによって処
理を行う。コンピュータはラベリング処理により、それ
ぞれのらせん形状を抽出し、最小２乗法等を用いて各々
のらせん形の中心位置と径を求める。次に連続する画面
間で同一の粒子によるらせん形を抽出し、中心位置の移
動距離を求める。画面間で対応するらせん形を比較する
ことにより、径の変化量や中心位置の移動量及び画像の
取り込み周期から３次元移動速度を判定する。
粒子を混入する。流れと共に運動するトレーサ粒子の３
次元位置と速度を計測することにより、３次元流れ場の
解析を行う。装置（図１）を設置し、鏡等の光方向変更
体（２、３）をテレビカメラの画像取り込み周期に同期
させながら回転させ、トレーサ粒子群を撮影すると、そ
れぞれのトレーサ粒子は、画像の回転と粒子の移動よ
り、画像上でらせん状の軌跡を描く。その映像を連続的
にフレームメモリに取り込み、コンピュータによって処
理を行う。コンピュータはラベリング処理により、それ
ぞれのらせん形状を抽出し、最小２乗法等を用いて各々
のらせん形の中心位置と径を求める。次に連続する画面
間で同一の粒子によるらせん形を抽出し、中心位置の移
動距離を求める。画面間で対応するらせん形を比較する
ことにより、径の変化量や中心位置の移動量及び画像の
取り込み周期から３次元移動速度を判定する。
【００２１】
【発明の効果】本方法は、テレビカメラ等の画像入力装
置を１台だけ用いるため、可搬性に優れている上に、後
の画像処理が簡単である。直感的にも、撮影されたらせ
ん形状から３次元の運動状態を把握することができるた
め非常に有効である。
置を１台だけ用いるため、可搬性に優れている上に、後
の画像処理が簡単である。直感的にも、撮影されたらせ
ん形状から３次元の運動状態を把握することができるた
め非常に有効である。
【図１】合わせ鏡等の光方向変更体を用いた装置の図で
ある。
ある。
【図２】画像入力部を回転させる装置の図である。
【図３】撮影されるらせん形軌跡の例である。
【図４】画像入力部（１）から、移動物体までの光軸
（５）方向距離に応じて、鏡等の光方向変更体の間隔
（３２）や鏡等の光方向変更体２（３）の傾きを変更す
る装置である。
（５）方向距離に応じて、鏡等の光方向変更体の間隔
（３２）や鏡等の光方向変更体２（３）の傾きを変更す
る装置である。
【図５】画像入力部（２１）から、移動物体までの光軸
（２５）方向距離に応じて、画像入力部の傾きを変更す
る装置の図である。
（２５）方向距離に応じて、画像入力部の傾きを変更す
る装置の図である。
１ 画像入力部 ２ 鏡等の光方向変更体１ ３ 鏡等の光方向変更体２ ４ 移動物体 ５ 光軸 ６ 入射光 ２１ 画像入力部 ２２ 光軸と平行な軸 ２４ 移動物体 ２５ 光軸 ２６ 画像入力部の回転半径 ３２ 鏡等の光方向変更体の間隔 ６１ 画像入力部の傾き
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｇ０６Ｔ 1/00
Claims (6)
- 【請求項１】 撮影中または露光時間内に、画像を画像
受像面に対し平行な方向に画像の水平を保ちながら一定
速度で回転移動させ、撮像された複数の移動物体のらせ
ん形軌跡の径と位置および径の変化量とピッチより移動
物体の３次元位置と３次元移動速度を同時に計測する計
測法。 - 【請求項２】 画像入力部の光軸（５）を中心に回転す
る光方向変更体（２、３）を設置し、請求項１記載の移
動物体のらせん形軌跡を撮影する装置。 - 【請求項３】 画像入力部（１）から移動物体（４）ま
での光軸（５）方向距離に応じて、請求項２記載の光方
向変更体２（３）の傾きや光方向変更体の間隔（３２）
を変え、請求項１記載のらせん形軌跡の径を調節する方
法。 - 【請求項４】 画像入力部（２１）を画像入力部の光軸
（２５）と平行な軸（２２）を中心に画像の水平を保ち
ながら回転移動させ、請求項１記載の移動物体のらせん
形軌跡を撮影する装置。 - 【請求項５】 画像入力部（２１）から移動物体（２
４）までの光軸（２５）方向距離に応じて、請求項４記
載の画像入力部の傾き（６１）や画像入力部の回転半径
（２６）を変え、請求項１記載のらせん形軌跡の径を調
節する方法。 - 【請求項６】 請求項１記載の方法で、画像を連続的に
取り込み、画像間で対応するらせん形軌跡を比較するこ
とにより、移動物体の状態変化を判定する方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25740394A JP3346662B2 (ja) | 1994-09-26 | 1994-09-26 | 移動物体の３次元位置と速度の同時計測法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25740394A JP3346662B2 (ja) | 1994-09-26 | 1994-09-26 | 移動物体の３次元位置と速度の同時計測法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0894323A true JPH0894323A (ja) | 1996-04-12 |
| JP3346662B2 JP3346662B2 (ja) | 2002-11-18 |
Family
ID=17305898
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25740394A Expired - Fee Related JP3346662B2 (ja) | 1994-09-26 | 1994-09-26 | 移動物体の３次元位置と速度の同時計測法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3346662B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2005036097A1 (ja) * | 2003-10-14 | 2005-04-21 | Japan Science And Technology Agency | 三次元計測装置及び三次元計測方法 |
| US7884949B2 (en) | 2003-02-06 | 2011-02-08 | Koh Young Technology Inc. | Three-dimensional image measuring apparatus |
-
1994
- 1994-09-26 JP JP25740394A patent/JP3346662B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7884949B2 (en) | 2003-02-06 | 2011-02-08 | Koh Young Technology Inc. | Three-dimensional image measuring apparatus |
| WO2005036097A1 (ja) * | 2003-10-14 | 2005-04-21 | Japan Science And Technology Agency | 三次元計測装置及び三次元計測方法 |
| USRE43463E1 (en) | 2003-10-14 | 2012-06-12 | Japan Science And Technology Agency | Three-dimensional measuring apparatus and three-dimensional measuring method |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3346662B2 (ja) | 2002-11-18 |
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