JPH10185520A - レーザー光線の受光点中心の検出方法 - Google Patents
レーザー光線の受光点中心の検出方法Info
- Publication number
- JPH10185520A JPH10185520A JP35726196A JP35726196A JPH10185520A JP H10185520 A JPH10185520 A JP H10185520A JP 35726196 A JP35726196 A JP 35726196A JP 35726196 A JP35726196 A JP 35726196A JP H10185520 A JPH10185520 A JP H10185520A
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- Japan
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- laser beam
- screen
- value
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 大気環境・室内環境又は物体の表面状態で拡
がったレーザー光の受光点の中心を正確に求める方法を
提供し、レーザー光を用いた距離・位置・形状・寸法の
精度を高める。 【解決手段】 レーザー光を受光するスクリーン４をＣ
ＣＤカメラ５で撮影し、ＣＣＤカメラ５の撮像画素５ａ
の輝度ｎｉを重みとして画素５ａの位置ｘｉ，ｙｉの平
均値をコンピュータ６を用いて求め、その平均値を受光
点８の中心とする。
がったレーザー光の受光点の中心を正確に求める方法を
提供し、レーザー光を用いた距離・位置・形状・寸法の
精度を高める。 【解決手段】 レーザー光を受光するスクリーン４をＣ
ＣＤカメラ５で撮影し、ＣＣＤカメラ５の撮像画素５ａ
の輝度ｎｉを重みとして画素５ａの位置ｘｉ，ｙｉの平
均値をコンピュータ６を用いて求め、その平均値を受光
点８の中心とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、レーザー光線を物
体の表面に投光し、その受光点の位置を計測する際に用
いられる技術であり、受光点が拡がって位置が不明確な
ときにレーザー光の受光中心を正確に検出する方法に関
する。
体の表面に投光し、その受光点の位置を計測する際に用
いられる技術であり、受光点が拡がって位置が不明確な
ときにレーザー光の受光中心を正確に検出する方法に関
する。
【０００２】
【従来の技術】従来、レーザー光線を物体表面、スクリ
ーン面に投光し、その受光点を距離位置等の計測マーク
点とすることが測量技術で開発されている。この受光点
は、水蒸気・チリ・空気温度差等の大気の状態、室内の
状態あるいは物体の表面状態・材質によって光が拡がる
ようになる。特に長距離の投光ではその受光点は拡がっ
て大きな面積を有する点となる。この拡がった点では、
その受光点の位置が正確に出すことができないもので、
計測及び計算誤差が大きくなく原因となっている。従
来、この拡がった受光点の中心を求める方法としては、
輝度のしきい値で受光点の広がりのある領域を求め、そ
の領域の面積中心をもって受光点の中心点とする計算方
法である。あるいは領域形状を円とみなしてあるいは矩
形とみなしてその形状中心を求めるものである。この従
来の方法では、スクリーン画・物体の表面が傾いている
場合、大気の状態の不均一な場合では、投光されるレー
ザー光の中心と上記方法で計測した中心との誤差が大き
くなりがちであった。
ーン面に投光し、その受光点を距離位置等の計測マーク
点とすることが測量技術で開発されている。この受光点
は、水蒸気・チリ・空気温度差等の大気の状態、室内の
状態あるいは物体の表面状態・材質によって光が拡がる
ようになる。特に長距離の投光ではその受光点は拡がっ
て大きな面積を有する点となる。この拡がった点では、
その受光点の位置が正確に出すことができないもので、
計測及び計算誤差が大きくなく原因となっている。従
来、この拡がった受光点の中心を求める方法としては、
輝度のしきい値で受光点の広がりのある領域を求め、そ
の領域の面積中心をもって受光点の中心点とする計算方
法である。あるいは領域形状を円とみなしてあるいは矩
形とみなしてその形状中心を求めるものである。この従
来の方法では、スクリーン画・物体の表面が傾いている
場合、大気の状態の不均一な場合では、投光されるレー
ザー光の中心と上記方法で計測した中心との誤差が大き
くなりがちであった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明が解決しようと
する課題は、従来のこれらの問題点を解消し、レーザー
光の受光点の中心を正確に検出できるレーザー光線の受
光点中心の検出方法を提供することにある。
する課題は、従来のこれらの問題点を解消し、レーザー
光の受光点の中心を正確に検出できるレーザー光線の受
光点中心の検出方法を提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】かかる課題を解決した本
発明の構成は、 １） レーザー光線を受光した物体表面を、多数の画素
で撮像し且つ各画素は複数の段階又は連続的な感度でそ
の輝度を感知し、画素の位置情報とその輝度信号を出力
する撮像装置でもって撮影し、同撮像装置から出力され
る物体表面の画像の各画素の位置の座標値に輝度の値又
はその増加函数値を重みとして平均値を求め、同平均値
をスクリーンに受光した受光点の中心位置とすることを
特徴とするレーザー光線の受光点中心の検出方法 ２） 増加函数が輝度そのものの値の自乗値である前記
１）記載のレーザー光線の受光点中心の検出方法 ３） 物体の表面がレーザー光線を受光するスクリーン
である前記１）又は２）記載のレーザー光線の受光点中
心の検出方法にある。
発明の構成は、 １） レーザー光線を受光した物体表面を、多数の画素
で撮像し且つ各画素は複数の段階又は連続的な感度でそ
の輝度を感知し、画素の位置情報とその輝度信号を出力
する撮像装置でもって撮影し、同撮像装置から出力され
る物体表面の画像の各画素の位置の座標値に輝度の値又
はその増加函数値を重みとして平均値を求め、同平均値
をスクリーンに受光した受光点の中心位置とすることを
特徴とするレーザー光線の受光点中心の検出方法 ２） 増加函数が輝度そのものの値の自乗値である前記
１）記載のレーザー光線の受光点中心の検出方法 ３） 物体の表面がレーザー光線を受光するスクリーン
である前記１）又は２）記載のレーザー光線の受光点中
心の検出方法にある。
【０００５】
【作用】本発明では、撮像装置で受光した物体の表面を
撮像し、その撮像された画像の画素の位置の座標値に、
各画素の輝度ｎの値又はその輝度の増加函数ｆ（ｎ）の
値を重みとして乗じて平均値を求める。輝度の値そのも
のを重みとして平均値を求める式が下式（１），（２）
であり、増加函数を用いて平均を求める一般式が下式
（３），（４）である。
撮像し、その撮像された画像の画素の位置の座標値に、
各画素の輝度ｎの値又はその輝度の増加函数ｆ（ｎ）の
値を重みとして乗じて平均値を求める。輝度の値そのも
のを重みとして平均値を求める式が下式（１），（２）
であり、増加函数を用いて平均を求める一般式が下式
（３），（４）である。
【０００６】
【数１】
【０００７】このように各画素の輝度の値を又はその増
加函数を重みとしたので、輝度の高いレーザー光の中心
を強調した中心値を求めることができる。よってこの計
算で求めた中心値はレーザー光の光の強さが最も高いレ
ーザー光の中心とよく一致するようになる。増加函数と
しては、最も簡単なものとしてその輝度値そのもの、即
ち１又は一定の比例定数が一般的であるが、これに限ら
ず輝度を強調する方法として輝度値の自乗等の指数函数
でもよい。
加函数を重みとしたので、輝度の高いレーザー光の中心
を強調した中心値を求めることができる。よってこの計
算で求めた中心値はレーザー光の光の強さが最も高いレ
ーザー光の中心とよく一致するようになる。増加函数と
しては、最も簡単なものとしてその輝度値そのもの、即
ち１又は一定の比例定数が一般的であるが、これに限ら
ず輝度を強調する方法として輝度値の自乗等の指数函数
でもよい。
【０００８】
【発明の実施の形態】撮像装置としては、ＣＣＤカメ
ラ、デジタルカメラが使用でき、又輝度を用いた増加函
数値の平均値の計算は、画素の位置の座標値及び輝度値
をデジタル値に変換し、コンピュータで平均値計算を行
う。増加函数は一定の比例定数値がもっとも簡単である
がこれに限るものではない。尚、受光した物体表面がレ
ーザー光線と直角でなく傾いている場合、及び撮像装置
の撮像光軸とスクリーン面とが直角でない場合におい
て、その傾斜面を他の方法で計測して、この傾斜角を用
いて補正すれば、更に中心位置をより精度高く求めるこ
とができる。
ラ、デジタルカメラが使用でき、又輝度を用いた増加函
数値の平均値の計算は、画素の位置の座標値及び輝度値
をデジタル値に変換し、コンピュータで平均値計算を行
う。増加函数は一定の比例定数値がもっとも簡単である
がこれに限るものではない。尚、受光した物体表面がレ
ーザー光線と直角でなく傾いている場合、及び撮像装置
の撮像光軸とスクリーン面とが直角でない場合におい
て、その傾斜面を他の方法で計測して、この傾斜角を用
いて補正すれば、更に中心位置をより精度高く求めるこ
とができる。
【０００９】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。本実施例は、レール・道路の面の上下起伏を調べ
る装置に利用した例である。走行できる小台車の上にス
クリーンを張設し、レーザー投光器は一定位置の遠方か
らレール又は道路面に平行方向に投光し、小台車上にス
クリーンの受光点をスクリーン後方から撮影するＣＣＤ
カメラを設ける。ＣＣＤカメラの各画素の位置情報及び
小台車の移動距離測定値の輝度情報はデジタル信号に変
換され、コンピュータに送られ、平均値計算ソフトで各
デジタル情報は平均値計算され、ディスプレイに表示さ
れ、又記憶装置にこれら情報と計算中心値とは記憶さ
れ、外部へ出力できるようになっている。図１は実施例
の装置説明図である。図２は実施例の回路ブロック図で
ある。図３は、実施例の撮像された画像の各画素の輝度
値を示す説明図である。図中、１は一定の位置からレー
ル３の方向に平行に投光するレーザー投光器、２は小台
車、３はレール、４は小台車２に立設したスクリーン、
５は同スクリーンの後方からスクリーンの受光点を撮影
するＣＣＤカメラ、６は同ＣＣＤカメラの画素の位置・
輝度情報及び距離情報を入力して、受光点の平均値計算
及びデータを記憶するコンピュータ、７は小台車２の車
輪２ａの回転軸から距離を計測する走行距離測定装置、
８は受光点である。２ａは小台車２の車輪、５ａはＣＣ
Ｄカメラ５の撮像する画素、５ｂはＣＣＤカメラ５の撮
像した各画素５ａの位置と輝度をデジタル信号として出
力する端子、６ａは、コンピュータ６のＣＰＵ，６ｂは
インターフェース、６ｃは平均値計算ソフト及びデータ
等を記憶したＲＯＭ、６ｄはメモリー、６ｅは外部記憶
装置、６ｆは液晶の表示部、６ｇはデータ出力部であ
る。この実施例では、レーザー投光器１からレール３に
平行にレーザー光が投光され、レール３に沿って走行す
る小台車２上に立設したスクリーン４で受光する。受光
点８はレール３の曲りによる起伏に従ってスクリーン４
上の位置を上下左右移動する。同スクリーン４を後方の
ＣＣＤカメラ５で撮影する。ＣＣＤカメラ５の画像は図
３に示すように多数の画素５ａそれぞれに輝度を有して
いる。ｉ番目の画素５ａの位置の座標を（ｘｉ，ｙｉ）
とし、その輝度値をｎｉとする。これら各画素５ａの座
標（ｘｉ，ｙｉ）、輝度値をｎｉ、及び走行距離測定装
置７から小台車２のレール３上の位置ｌｉがコンピュー
タ６のインターフェース６ｂを介してコンピュータ６に
入力され、ＲＯＭ６ｃに記憶された計算ソフトが実行さ
れ、受光点の中心位置（ｘｏ，ｙｏ）は下式の計算がな
される。 ｘｏ＝Σｎｉ×ｘｉ／Σｎｉ ｙｏ＝Σｎｉ×ｙｉ／Σｎｉ この計算結果（ｘｏ，ｙｏ）の変動がレール３の上下、
左右の曲りとなり、レールの曲りを受光点の中心点（ｘ
ｏ，ｙｏ）の計測から分るものとしている。受光点の中
心点（ｘｏ，ｙｏ）のデータは、その小台車３の位置ｌ
ｉの値とともに外部記憶装置６ｅに保存され、後の分析
処理に使用される。
する。本実施例は、レール・道路の面の上下起伏を調べ
る装置に利用した例である。走行できる小台車の上にス
クリーンを張設し、レーザー投光器は一定位置の遠方か
らレール又は道路面に平行方向に投光し、小台車上にス
クリーンの受光点をスクリーン後方から撮影するＣＣＤ
カメラを設ける。ＣＣＤカメラの各画素の位置情報及び
小台車の移動距離測定値の輝度情報はデジタル信号に変
換され、コンピュータに送られ、平均値計算ソフトで各
デジタル情報は平均値計算され、ディスプレイに表示さ
れ、又記憶装置にこれら情報と計算中心値とは記憶さ
れ、外部へ出力できるようになっている。図１は実施例
の装置説明図である。図２は実施例の回路ブロック図で
ある。図３は、実施例の撮像された画像の各画素の輝度
値を示す説明図である。図中、１は一定の位置からレー
ル３の方向に平行に投光するレーザー投光器、２は小台
車、３はレール、４は小台車２に立設したスクリーン、
５は同スクリーンの後方からスクリーンの受光点を撮影
するＣＣＤカメラ、６は同ＣＣＤカメラの画素の位置・
輝度情報及び距離情報を入力して、受光点の平均値計算
及びデータを記憶するコンピュータ、７は小台車２の車
輪２ａの回転軸から距離を計測する走行距離測定装置、
８は受光点である。２ａは小台車２の車輪、５ａはＣＣ
Ｄカメラ５の撮像する画素、５ｂはＣＣＤカメラ５の撮
像した各画素５ａの位置と輝度をデジタル信号として出
力する端子、６ａは、コンピュータ６のＣＰＵ，６ｂは
インターフェース、６ｃは平均値計算ソフト及びデータ
等を記憶したＲＯＭ、６ｄはメモリー、６ｅは外部記憶
装置、６ｆは液晶の表示部、６ｇはデータ出力部であ
る。この実施例では、レーザー投光器１からレール３に
平行にレーザー光が投光され、レール３に沿って走行す
る小台車２上に立設したスクリーン４で受光する。受光
点８はレール３の曲りによる起伏に従ってスクリーン４
上の位置を上下左右移動する。同スクリーン４を後方の
ＣＣＤカメラ５で撮影する。ＣＣＤカメラ５の画像は図
３に示すように多数の画素５ａそれぞれに輝度を有して
いる。ｉ番目の画素５ａの位置の座標を（ｘｉ，ｙｉ）
とし、その輝度値をｎｉとする。これら各画素５ａの座
標（ｘｉ，ｙｉ）、輝度値をｎｉ、及び走行距離測定装
置７から小台車２のレール３上の位置ｌｉがコンピュー
タ６のインターフェース６ｂを介してコンピュータ６に
入力され、ＲＯＭ６ｃに記憶された計算ソフトが実行さ
れ、受光点の中心位置（ｘｏ，ｙｏ）は下式の計算がな
される。 ｘｏ＝Σｎｉ×ｘｉ／Σｎｉ ｙｏ＝Σｎｉ×ｙｉ／Σｎｉ この計算結果（ｘｏ，ｙｏ）の変動がレール３の上下、
左右の曲りとなり、レールの曲りを受光点の中心点（ｘ
ｏ，ｙｏ）の計測から分るものとしている。受光点の中
心点（ｘｏ，ｙｏ）のデータは、その小台車３の位置ｌ
ｉの値とともに外部記憶装置６ｅに保存され、後の分析
処理に使用される。
【０００８】
【発明の効果】以上の様に、本発明によれば、大気状
態、室内環境及び受光した物体表面の状態のためレーザ
ー光線の受光点が拡がっても、レーザー光の中心が光の
強さが最も高いという性質を用いて受光点の各画素の輝
度を重みとした平均値をとることで、レーザー光の受光
点の中心を正確に計測できるものとした。
態、室内環境及び受光した物体表面の状態のためレーザ
ー光線の受光点が拡がっても、レーザー光の中心が光の
強さが最も高いという性質を用いて受光点の各画素の輝
度を重みとした平均値をとることで、レーザー光の受光
点の中心を正確に計測できるものとした。
【図１】実施例の装置説明図である。
【図２】実施例の回路ブロック図である。
【図３】実施例の撮像された画像の各画素の輝度値を示
す説明図である。
す説明図である。
１ レーザー投光器 ２ 小台車 ３ レール ４ スクリーン ５ ＣＣＤカメラ ５ａ 画素 ５ｂ 端子 ６ コンピュータ ６ａ ＣＰＵ ６ｂ インターフェース ６ｃ ＲＯＭ ６ｄ メモリー ６ｅ 外部記憶装置 ６ｆ 表示部 ６ｇ データ出力部 ７ 走行距離測定装置 ８ 受光点
Claims (3)
- 【請求項１】 レーザー光線を受光した物体表面を、多
数の画素で撮像し且つ各画素は複数の段階又は連続的な
感度でその輝度を感知し、画素の位置情報とその輝度信
号を出力する撮像装置でもって撮影し、同撮像装置から
出力される物体表面の画像の各画素の位置の座標値に輝
度の値又はその増加函数値を重みとして平均値を求め、
同平均値をスクリーンに受光した受光点の中心位置とす
ることを特徴とするレーザー光線の受光点中心の検出方
法。 - 【請求項２】 増加函数が輝度そのものの値の自乗値で
ある請求項１記載のレーザー光線の受光点中心の検出方
法。 - 【請求項３】 物体の表面がレーザー光線を受光するス
クリーンである請求項１又は２記載のレーザー光線の受
光点中心の検出方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP35726196A JPH10185520A (ja) | 1996-12-25 | 1996-12-25 | レーザー光線の受光点中心の検出方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP35726196A JPH10185520A (ja) | 1996-12-25 | 1996-12-25 | レーザー光線の受光点中心の検出方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10185520A true JPH10185520A (ja) | 1998-07-14 |
Family
ID=18453217
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP35726196A Pending JPH10185520A (ja) | 1996-12-25 | 1996-12-25 | レーザー光線の受光点中心の検出方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10185520A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011069797A (ja) * | 2009-09-28 | 2011-04-07 | Saxa Inc | 変位量測定装置及び変位量測定方法 |
| CN102296521A (zh) * | 2011-07-20 | 2011-12-28 | 中国民航大学 | 车载机场混凝土道面状况采集系统及控制评价方法 |
| CN102605690A (zh) * | 2012-03-15 | 2012-07-25 | 中国铁建重工集团有限公司 | 一种道岔接头铁偏心值测量尺 |
| CN107476151A (zh) * | 2017-08-21 | 2017-12-15 | 四川西南交大铁路发展股份有限公司 | 基于图像识别的道岔尖轨爬行量监测方法、装置及其系统 |
| JP2019190858A (ja) * | 2018-04-18 | 2019-10-31 | 株式会社畠茂商店 | レーザー式長波長軌道検測器及びレーザー式長波長軌道検測方法 |
| CN114575206A (zh) * | 2022-03-03 | 2022-06-03 | 中国测绘科学研究院 | 一种铁路轨道姿态测量方法、装置及作业系统 |
-
1996
- 1996-12-25 JP JP35726196A patent/JPH10185520A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011069797A (ja) * | 2009-09-28 | 2011-04-07 | Saxa Inc | 変位量測定装置及び変位量測定方法 |
| CN102296521A (zh) * | 2011-07-20 | 2011-12-28 | 中国民航大学 | 车载机场混凝土道面状况采集系统及控制评价方法 |
| CN102605690A (zh) * | 2012-03-15 | 2012-07-25 | 中国铁建重工集团有限公司 | 一种道岔接头铁偏心值测量尺 |
| CN107476151A (zh) * | 2017-08-21 | 2017-12-15 | 四川西南交大铁路发展股份有限公司 | 基于图像识别的道岔尖轨爬行量监测方法、装置及其系统 |
| JP2019190858A (ja) * | 2018-04-18 | 2019-10-31 | 株式会社畠茂商店 | レーザー式長波長軌道検測器及びレーザー式長波長軌道検測方法 |
| CN114575206A (zh) * | 2022-03-03 | 2022-06-03 | 中国测绘科学研究院 | 一种铁路轨道姿态测量方法、装置及作业系统 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20050218 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20050322 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20050721 |