JPS5927842B2 - タ−ゲット・マ−クの変位測定方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、運動物体に付したメ・−ゲット・マーク、あ
るいは高速度写真中のマークの中心座標を追跡し、その
動的変位を測定する方法に関するものである。

運動物体の動的変位や振動変位を測定する場合、光学的
な方法は被測定物に非接触で測定できるので、被測定物
が遠方にあつたり、検出器の取付けが困難な場合によく
用いられる。

しかし、高速度写真に代表される写真計測は、データの
解析に手数がかかること、実時間測定ができないこと等
の難点がある。これに対し、撮像管を用いたいわゆる電
子光学的な方法は、実時間測定が可能であり、構成によ
つては複雑なパターン認識を並行して行える可能性をも
つている。また、動的な変位測定だけであれば、目的と
する座標の抽出を、最明点の測定や、映像信号から比較
器等を用いて輪部を抽出する方法により行うことが提案
されているが、実際上、映像信号をある閾値で２値にわ
ける場合に、撮像管のシェーディングや被測定物の周囲
の環境によつて、閾値の設定が困難な作業となる。本発
明は、このような問題を解決し、ランダム偏向が可能な
撮像管を用いて移動物体上のノーゲツト・マークの動的
変位及び動的角変位を容易に測定できる方法を提供する
ものである。以下、本発明の方法について詳述する。

まず、本発明において用いるターゲット・マークは、第
１図Ａ−Ｃに例示するように、マーク中心に対して９０
０ずつの明暗の差をもつもので、このターゲット・マー
クＭは衝突実験用自動車その他の運動物体に付設する。

運動物体と共に動的変位及び動的角変位を行うターゲッ
ト・マークＭは、イメージ・デイセクメ管のようにラン
ダム偏向可能な撮像管を用いて撮像するが、ターゲット
・マークが高速度写真のフィルム等に写されている場合
にはフライシダ・スポット・スキャナーを用いることも
できる。

上記撮像管においては、第２図に示すようにターゲット
・マークＭの中心付近の任意位置を円形状に走査する。
これは、水平及び垂直偏向電圧に、副偏向電圧として、
ｘ＝αｃ０ｓ（を）ｔ ｙ＝αｓｉｎωを なるキャリアを重畳させることによつて行うことができ
る。

これらのキャリアと映像信号の交流分Ｖ２との同期整流
値をＵｘ、Ｕｙとし、また上記キャリアの２倍の周波数
をもつ２次キャリアｘ＝αｃｏｓ２ωを と映像信号の交流分との同期整流値をＵＣ２，Ｕｙ２と
すると、それらの平均値はによつて表わされる。

ここに、Ｒは円走査の半径、ｒ＝ ｆフマ「「Ｔ？゛で
ある。第３図はこれらを図示したものである。そして、
副偏向電圧によつてマーク中心を含むように円走査して
いるとすれば、上期同期整流値の平均値の演算によりマ
ークと円走査の中心とのずれの方向を示すΔＸ，Δｙは
、によつて得ることができる。

これらのΔｘ及びΔｙの値は、マーク中心を含むように
円走査している場合には第４図に示すような規則性を有
し、マークと円走査の中心のずれが小さい範囲では、そ
のずれの値とΔＸ，Δｙとがほぼ比例関係にある。

従つて、このΔＸ，Δｙを偏向系にフイ・−ドバツクす
れば、円走査の中心をマークの中心に一致させることが
でき、このときの偏向電圧ＸＯ，ＹＯによりマークの座
標を測定することができる。

また、この条件において、Ｕｘ２，Ｕｙ２は各々−Ｊ！
の関係があり、従つてＵｘ２，Ｕ３．２の比からマーク
の傾き角θを求めることができる。

第５図は、上述した運動物体上のターゲット・マークの
座標と傾き角を測定するための装置の構成を示すもので
ある。

この装置においては、イメージ・デイセク汐管に対し、
ターゲット・マークの予測値としてマークに近い位置に
相当する偏向電圧を与えるが、この予測値の指定は、モ
ニター上においてライトペンにより指示する方法などを
用いることができ、また高速度写真上のマークを追跡す
る場合には、フイルムの数フレーム間でのマークの移動
が非常にゆるやかで、等加速度運動とみなすことができ
るため、過去の３フレーム程度から次のフレーム上にお
けるマーク位置を容易に予測することができる。

イメージ・デイセクメ管からは映像信号が得られるが、
このイメージ・デイセクノ管は偏向電圧にキヤリア発生
器からのキヤリアを重畳させることにより円偏向させて
いるので、映像信号のパルス列はキヤリアの２倍の周波
数成分をもつ。

この映像信号は、パッドバスフィルタに通すことにより
その交流分のみを取出し、さらにそれをコンパレータに
通すことによつて、シエーデイング等の影響を受けない
明暗のデユーテイに比例したパルス列を得る。このパル
ス列は、キヤリア発生器からの各キヤリアとの積をとる
ことによりＵＸ，Ｕｙ，Ｕｘ２，［Ｊｙ２が得られるの
で、これらを演算回路に加えてΔＸ，Δｙを演算させる
。演算回路からのΔＸ，Δｙの信号は、平滑化回路を通
して偏向系にフイードバツクすることにより、マーク中
心と円走査の中心を一致させることができ、このときの
キヤリアを加算する前の偏向電圧が各々マーク中心ＸＯ
，ＹＯを表わし、またＵＸ２，Ｕｙ２の比がマークの傾
き角θを表わすことになる。このような構成においては
、最初のマークの予測点が円偏向に含まれない場合、Δ
ｘ及びΔｙが第４図の規則性をもたなくなる。

そこで、円偏向が予測点を含まない場合においても予測
点を含む方向に自動的に移動させる必要があれば、次に
説明するような装置を付設すればよい。即ち、予測点が
マークよりも大きくずれている場合、第５図のモードコ
ントローラにおける予測値設定モードにおいて、スター
トパルスを受けても、マークと円偏向がオーバーラツプ
せず、映像信号のパルス列は発生しない。

そこで、キャリァω発生器からのＦＯ（−一）及び２ｆ
０の信号と映像２π信号を比較するコンパレーノを設け
、上記周波数信号がＦ。

以下の場合にはサンプルホールド回路１をオンにし、偏
向電圧にサーチ電圧発生器からのサーチ電圧を重畳させ
る。このサーチ電圧は、−１Ｖ〜レ′ υ＆暴暴νノ１
Ｖであり、ここにω１はω１《ωなる関係を満たし、Ｒ
（ｔ）はランプ状の電圧である。

これによつて偏向はスパイラル状になり、マークのエツ
ジに当つたときに映像信号のパルス列はＦＯなる周波数
をもつことになる。この状態で、モードコントローラに
おけるモードの切換えによりサンプルホールド回路のみ
をオンにし、Ｕｘ，Ｕｙを偏向系にフイードバツクすれ
ば、このＵｘ，Ｕｙは円偏向とマークとのずれを表わし
ているので、円偏向をマークの輪部に一致させることが
できる。

この状態ではサンプルホールド回路１のもれ電圧により
円偏向が輪部上を予測点から遠ざかる方向に移動し、や
がてマーク中心を含む位置まで移動し、コンパレーノか
らの周波数信号が２ｆ０となるので、これによつてサン
プルホールド回路がオンとなり、ΔＸ，Δｙが偏向系に
フイードバツクされ、円走査の中心がマーク中心に一致
し、ＸＯ，ＹＯ，θの測定を行うことができる。

最初の予測屯がマークの中心に近く、円偏向がマーク中
心を含む場合には、映像信号交流分Ｖ７Ｓが２ｆ０の周
波数をもつので、これを検出してサンプルホールド回路
をオンにし、ＸＯ，ＹＯの測定ができることは勿論であ
る。

以上に詳述したように、本発明によれば実時間でターゲ
ット・マークの動的変位及び動的角変位を測定すること
ができ、しかも一般に画像処理においては直流レベルの
処理に苦慮しているが、本発明においては映像信号とキ
ヤリアの位置関係のみに注目しているので、シエーデイ
ングの影響を受けず、前述のスライスレベルの設定も不
用となるなどの特長がある。

【図面の簡単な説明】

第１図Ａ−Ｃは本発明におけるヌーゲツト・マークにつ
いての説明図、第２図はマークと円走査の関係について
の説明図、第３図Ａ−Ｅは映像信号の交流分と同期整流
値等についての波形図、第４図はマークと円走査の中心
のずれの方向を示すΔＸ，Δｙについての特性を示す説
明図、第５図は本発明の実施に適する装置のプロツク構
成図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 運動物体に、中心に対して９０°ずつの明暗の差を
   もつたターゲット・マークを付設し、このマークをラン
   ダム偏向可能な撮像管により偏向電圧に円形状走査のた
   めのキャリアを重畳して撮像し、上記キャリアとその２
   倍の周波数の２次キャリアを撮像管の映像信号の交流分
   で同期整流した値に基づき、マークの動的変位及び動的
   角変位を測定することを特徴とするターゲット・マーク
   の変位測定方法。