WO2019097576A1 - 計測システム、補正処理装置、補正処理方法、及びコンピュータ読み取り可能な記録媒体 - Google Patents

計測システム、補正処理装置、補正処理方法、及びコンピュータ読み取り可能な記録媒体 Download PDF

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WO2019097576A1
WO2019097576A1 PCT/JP2017/040944 JP2017040944W WO2019097576A1 WO 2019097576 A1 WO2019097576 A1 WO 2019097576A1 JP 2017040944 W JP2017040944 W JP 2017040944W WO 2019097576 A1 WO2019097576 A1 WO 2019097576A1
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vibration
measured
correction processing
displacement
movement amount
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PCT/JP2017/040944
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French (fr)
Inventor
太田　雅彦
中野　学
一仁 村田
Original Assignee
日本電気株式会社
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01H—MEASUREMENT OF MECHANICAL VIBRATIONS OR ULTRASONIC, SONIC OR INFRASONIC WAVES
    • G01H9/00—Measuring mechanical vibrations or ultrasonic, sonic or infrasonic waves by using radiation-sensitive means, e.g. optical means
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M5/00—Investigating the elasticity of structures, e.g. deflection of bridges or air-craft wings
    • G01M5/0066—Investigating the elasticity of structures, e.g. deflection of bridges or air-craft wings by exciting or detecting vibration or acceleration
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M99/00—Subject matter not provided for in other groups of this subclass

Definitions

  • the present invention relates to a measurement system, a correction processing apparatus and a correction processing method used therefor, and further relates to a computer readable recording medium recording a program for realizing them.
  • Patent Document 1 discloses a vibration measurement device using an imaging device.
  • the vibration measurement device disclosed in Patent Document 1 acquires a time-series image of an object from an imaging device, performs image processing on the acquired time-series image, and measures the vibration of the object.
  • the vibration measurement device disclosed in Patent Document 1 can measure only the vibration component in the two-dimensional direction in the image, and can not measure the vibration component in the optical axis direction of the imaging device.
  • Patent Document 2 discloses a vibration measuring apparatus using a distance measuring device such as a laser distance meter and an ultrasonic distance meter in addition to an imaging device. According to the vibration measurement device disclosed in Patent Document 2, not only the vibration component in the two-dimensional direction in the image but also the vibration component in the optical axis direction of the imaging device can be measured by the distance measurement device. The vibration of the object can be measured in
  • the vibration measurement apparatus may be installed in the place which is easy to receive a vibration from the structure of an infrastructure structure, and itself may vibrate.
  • the vibration measuring device may be installed on the inspection path of the bridge or a structural member of the bridge, and in this case, when the vehicle passes and the bridge shakes, the vibration measuring device It also vibrates itself.
  • the vibration measuring device itself vibrates, its own vibration is superimposed on the vibration of the object and observed, so that it becomes difficult to accurately measure only the vibration component of the object.
  • One example of the object of the present invention is a measurement system that can accurately measure the vibration of an object even if the installation location of the measurement device that measures the vibration of the object is free from the above problems.
  • An object of the present invention is to provide a correction processing device, a correction processing method, and a computer readable recording medium.
  • a measurement system is fixed to the measurement device that measures the vibration of an object and the measurement device so as to be able to photograph a preset reference surface.
  • the correction processing device is A displacement calculating unit that calculates displacement of the reference surface from the time-series image of the reference surface output from the imaging device;
  • a movement amount calculation unit that calculates a movement amount of the measurement device with respect to the reference plane based on the displacement and imaging information of the imaging device set in advance;
  • a correction processing unit that corrects the vibration measured by the measuring device to a vibration based on the reference surface using the movement amount; It is characterized by having.
  • a correction processing device is a device for correcting a measurement result of a measurement device that measures the vibration of an object
  • the displacement calculation of the displacement of the reference surface is calculated from the time-series image of the reference surface, which is output from the imaging device fixed to the measuring device so as to be able to photograph the preset reference surface.
  • Department A movement amount calculation unit that calculates a movement amount of the measurement device with respect to the reference plane based on the displacement and imaging information of the imaging device set in advance;
  • a correction processing unit that corrects the vibration measured by the measuring device to a vibration based on the reference surface using the movement amount; It is characterized by having.
  • the correction processing method is a method for correcting a measurement result of a measurement device that measures a vibration of an object
  • A) The displacement of the reference surface is calculated from the time-series image of the reference surface, which is output from an imaging device fixed to the measurement device so as to be able to capture a preset reference surface.
  • C correcting the vibration measured by the measuring device to the vibration based on the reference plane using the movement amount; It is characterized by having.
  • a computer readable recording medium is computer readable by a computer on which a program for correcting measurement results of a measuring device for measuring the vibration of an object is recorded.
  • Storage medium, and The program is stored in the computer (A)
  • the displacement of the reference surface is calculated from the time-series image of the reference surface, which is output from an imaging device fixed to the measurement device so as to be able to capture a preset reference surface.
  • the present invention it is possible to accurately measure the vibration of the object even if the installation location of the measurement device that measures the vibration of the object is a place that is susceptible to the vibration.
  • FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of a measurement system and a correction processing apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a block diagram specifically showing the configuration of the measurement system and the correction processing apparatus according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a flowchart showing the operation of the measurement system and the correction processing device in the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a diagram for explaining each component of displacement observed on the processing image when the reference plane is photographed.
  • FIG. 5 is a view showing a two-dimensional spatial distribution of displacement vectors ( ⁇ x ij , ⁇ y ij ) observed on the image of the reference plane.
  • FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of a measurement system and a correction processing apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a block diagram specifically showing the configuration of the measurement system and the correction processing apparatus according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a flowchart showing the operation of
  • FIG. 6 is a block diagram showing a schematic configuration of a measurement system and a correction processing apparatus according to a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a diagram showing the positional relationship between the measurement device and the imaging device shown in FIG. 8 at another angle.
  • FIG. 8 is a block diagram specifically showing the configurations of a measurement system and a correction processing apparatus according to a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a flow chart showing the operation of the measurement system and correction processing device in the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is a block diagram showing an example of a computer that implements the correction processing device according to the first and second embodiments.
  • Embodiment 1 Hereinafter, a measurement system, a correction processing apparatus, a correction processing method, and a program according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 5.
  • FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of a measurement system and a correction processing apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • Measurement system 100 in the first embodiment shown in FIG. 1 is a system for measuring the vibration of object 40.
  • examples of the object 40 include infrastructure structures such as bridges, roads, buildings, and facilities.
  • the measurement system 100 includes a measurement device 20, an imaging device 30, and a correction processing device 10.
  • the measuring device 20 is a device that measures the vibration in the specific direction of the object 40.
  • the imaging device 30 is a device that captures an image of a reference plane 50 set in advance, and is fixed to the measuring device 20 so that the reference surface 50 can be captured.
  • the correction processing device 10 is a device that corrects the vibration measured by the measuring device 20. As shown in FIG. 1, the correction processing device 10 includes a displacement calculation unit 11, a movement amount calculation unit 12, and a correction processing unit 13.
  • the displacement calculation unit 11 calculates the displacement of the reference surface from the time-series image of the reference surface 50 output from the imaging device 30.
  • the movement amount calculation unit 12 calculates the movement amount of the measuring device 20 with respect to the reference plane 50 based on the calculated displacement and the imaging information of the imaging device 30 set in advance.
  • the correction processing unit 13 corrects the vibration measured by the measuring device 20 to a vibration based on the reference surface 50 using the calculated movement amount.
  • the value of vibration measured by the measuring device 20 is corrected to a value based on the reference surface. Therefore, even if the installation place of the measuring apparatus 20 is a place which is easy to receive a vibration, it becomes possible to measure the vibration of the target object 40 correctly.
  • FIG. 2 is a block diagram specifically showing the configuration of the measurement system and the correction processing apparatus according to the first embodiment of the present invention.
  • the object 40 is a bridge
  • the measuring device 20 is an upper structure of the bridge, for example, a predetermined area on the lower surface of a girder, floor slab, etc. (hereinafter referred to as “measurement target area” Vibration) is measured.
  • the direction of the vibration measured by the measuring device 20 is set to three directions of two orthogonal directions on the measurement target area and a direction (normal direction) perpendicular to the measurement target area.
  • the measuring device 20 includes an imaging device 20a that images the measurement target area, and a distance meter 20b that measures the distance from the measuring device 20 to the measurement target area.
  • the measuring apparatus 20 measures the vibration in two orthogonal directions on the measurement target area from the image output from the image pickup apparatus 20a of its own, and the vibration in the normal direction of the measurement target area from the distance measured by the distance meter 20b. Measure The measuring device 20 also inputs vibration data specifying the measured vibration in three directions to the correction processing device 10.
  • the configuration of the measuring device 20 is not limited to the configuration shown in FIG.
  • the measuring device 20 may be configured of only the imaging device 20a. In this case, the measuring device 20 specifies vibrations in three directions from the image captured by the imaging device 20a.
  • the reference plane 50 may be set at a location which is not affected or hardly influenced by the vibration of the object 40, for example, the ground, a foundation of a lower structure of a bridge such as a bridge pier, or the like. In the first embodiment, the reference plane 50 is set to a plane parallel to the measurement target area.
  • the normal of the light receiving surface of the solid-state imaging device is parallel to the normal of the reference surface
  • the horizontal and vertical directions of the time-series image are the imaging devices of the measuring device 20. It is attached to the measuring device 20 so as to coincide with the horizontal direction and the vertical direction of the image taken at 20a. Therefore, in the first embodiment, the two orthogonal directions on the measurement target area correspond to the two orthogonal directions (X and Y directions) in the time-series image (reference plane 50), and the method of the measurement target area
  • the line direction corresponds to the normal direction (Z direction) of the reference surface 50.
  • measuring device 20 in order to measure the vibration of a target object correctly, it is desirable to make it a target object 40 approach. Therefore, it may be installed, for example, in an inspection path or scaffold provided in an infrastructure structure such as a bridge.
  • the measuring apparatus 20 may be installed at a place not affected by the vibration of the object 40 from the viewpoint of the accuracy of the measurement value, in many cases the inspection passage and scaffolding etc.
  • the object 40 is attached to the infrastructure itself, and is generally susceptible to vibration. For this reason, when the object 40 vibrates, the inspection passage, the scaffold, and the like in which the measuring device 20 is installed are also influenced in response to the vibration, and the measuring device 20 also vibrates under the influence.
  • the correction processing device 10 calculates the amount of movement of the measuring device 20 and the imaging device 30 with respect to the reference plane 50, and the correction is performed using this. It is canceled.
  • the displacement calculation unit 11 obtains a time-series image output by the imaging device 30, sets an image captured at an arbitrary time as a reference image, and processes the other images I assume. Then, the displacement calculation unit 11 calculates displacement for at least one or more specific regions (hereinafter referred to as “specific region”) on the reference image for each processed image.
  • the displacement calculation unit 11 compares the specific area on the processed image with the specific area on the reference image and compares them, and specifies the position of the specific area with the highest matching degree for each processed image. Then, the displacement (d1x, d1y) of the specific area is calculated.
  • a method of searching for a specific area with the highest degree of matching for example, SAD (Sum of Squared Difference), SSD (Sum of Absolute Difference), NCC (Normalized Cross-Correlation), ZNCC (Zero-means Normalized Cross-Correlation), etc.
  • SAD Sud of Squared Difference
  • SSD Sud of Absolute Difference
  • NCC Normalized Cross-Correlation
  • ZNCC Zero-means Normalized Cross-Correlation
  • the similarity correlation function between the position (coordinates) of the specific area with the highest degree of matching and the positions (coordinates) of the position (coordinates) It is also possible to apply techniques such as straight line fitting, curve fitting, parabola fitting, etc. using this calculated similarity correlation function. As a result, it is possible to calculate the position (coordinates) of the similar region with sub-pixel accuracy more accurately.
  • the displacement calculation unit 11 enlarges and reduces the reference image at a predetermined magnification to represent an image group (hereinafter referred to as “reference image group”) Create At this time, the displacement calculation unit 11 sets the center positions of the enlarged image and the reduced image of the reference image based on the displacements (d1x, d1y) calculated above, and creates a reference image group.
  • the displacement calculation unit 11 checks, for each processed image, the enlarged image and the reduced image constituting the reference image group, and specifies the enlarged image and the reduced image having the highest matching degree.
  • the identification of an image with a high degree of matching can be performed using, for example, the aforementioned similarity correlation function such as SAD, SSD, NCC, ZNCC, or the like.
  • the displacement calculation unit 11 identifies an image having the highest similarity among the images constituting the reference image group, that is, an image having the highest matching degree, and the enlargement ratio or reduction ratio of the identified image (hereinafter referred to as “magnification” "" Is calculated as an amount (d1 z) indicating the displacement in the normal direction of the specific region.
  • the displacement calculation unit 11 selects an image of magnification before and after the specified image from the reference image group, and the similarity between the specified image and the selected image
  • a correlation function may be calculated, and using the calculated similarity correlation function, a technique such as straight line fitting or curve fitting may be applied to calculate a magnification that is an amount (d1z) indicating displacement in the normal direction.
  • the magnification (d1z) can be calculated more accurately as an amount indicating the displacement in the normal direction.
  • the magnification (d1z) is calculated as an amount indicating the displacement (d1x, d1y) for each processed image and the displacement in the normal direction.
  • the displacement calculation unit 11 can execute the above-described process a plurality of times in order to improve the accuracy of the displacement. Specifically, the displacement calculation unit 11 selects an image corresponding to the magnification d1z from among the images constituting the reference image group in consideration of the influence of the previously calculated magnification d1z, and newly selects the selected image. As a standard reference image. Next, the displacement calculation unit 11 compares the processed image with the specific area on the new reference image, and identifies the area most similar to the specific area of the new reference image in the processed image, and The position is determined to detect the displacement (d2x, d2y) of a specific area.
  • the displacement calculation unit 11 sets a central position of enlargement or reduction of each image constituting the reference image group based on the newly detected displacement (d2x, d2y), and creates a new reference image group. Then, the displacement calculation unit 11 calculates the degree of similarity between the area corresponding to the specific area of the processed image and the specific area of each image constituting the new reference image group, and among the images constituting the new reference image group Identify the image with the highest degree of similarity from. Thereafter, the displacement calculating unit 11 calculates the magnification of the specified image as an amount (d2z) indicating the displacement in the normal direction of the specific region.
  • displacement (d1x, d1y) is calculated in a state where d1z, which is a magnification indicating the displacement in the normal direction, is not taken into consideration, whereas in the second process.
  • the displacement (d2x, d2y) is calculated with the magnification d1z taken into consideration. Therefore, the displacement (d2x, d2y) calculated in the second process improves the accuracy of calculating the displacement. In addition, when the same process is performed multiple times, the accuracy of displacement is improved.
  • the repetition frequency of a process is 2 times, it does not specifically limit.
  • the number of repetitions may be a preset number, or may be set appropriately according to the result. In addition, it may be repeated until the calculated displacement value reaches the threshold value.
  • displacement (dnx, dny) is represented as displacement finally obtained in a certain processed image
  • magnification (dnz) is represented as an amount indicating displacement in the normal direction.
  • the result of similarly calculating the displacement for the time-series image can be treated as a time-varying value, and is therefore denoted as displacement (dnx (t), dny (t)) and magnification (dnz (t)), respectively.
  • the movement amount calculation unit 12 calculates the displacement (dnx (t), dny (t)) and the magnification (dnz (t)) relative to the reference plane 50 of the imaging device 30 calculated from the time-series image obtained by the displacement calculation unit 11;
  • the movement amount of the imaging device 30 with respect to the reference plane 50 is calculated from the imaging information in the imaging device 30.
  • the imaging information of the imaging device 30 includes at least the size of one pixel of the solid-state imaging device, the focal length of the lens, the distance from the principal point of the lens to the reference surface 50, and the imaging frame rate.
  • the amount of movement of the obtained imaging device 30 in the direction parallel to the reference plane 50 can be calculated from the displacements (dnx (t), dny (t)). Further, the amount of movement in the direction (normal direction) perpendicular to the reference surface 50 can be calculated from the magnification (dnz (t)).
  • Each moving amount can be obtained for each shooting frame rate at which a time-series image is shot, so each moving amount can be treated as vibration information with the reciprocal of the shooting frame rate as the sampling interval.
  • the correction processing unit 13 uses the vibration of the target object 40 measured by the measuring device 20 and the movement amount of the imaging device 30 relative to the reference surface 50 calculated by the movement amount calculation unit 12 as a reference plane 50 as a reference. The vibration of the object 40 is corrected.
  • the target 40 vibrates, a place that is not easily influenced by the vibration is selected as the reference surface 50, and the amount of movement of itself is extremely smaller than the amount of movement of the target 40. Therefore, assuming that the movement amount of the reference surface 50 is zero, the movement amount and vibration of the object 40 based on the reference surface 50 can be substantially obtained as the movement amount and vibration of the object 40 itself. .
  • a low pass filter when the frequency of the vibration generated in the object 40 and the frequency of the vibration generated in the measuring device 20, the imaging device 30, or the reference surface 50 are different, a low pass filter, a high pass filter, a band pass filter Filter processing such as notch filter may be used in combination. Thereby, the correction process of the vibration measured by the measuring device 20 becomes more effective.
  • FIG. 3 is a flowchart showing the operation of the measurement system and the correction processing device in the first embodiment of the present invention.
  • FIGS. 1 and 2 will be referred to as appropriate.
  • the correction processing method is implemented by operating the correction processing apparatus 10. Therefore, the description of the correction processing method in the first embodiment is replaced with the operation description of the correction processing apparatus 10 below.
  • the displacement calculation unit 11 acquires image data of a time-series image output by the imaging device 30 (step A1). Specifically, since the imaging device 30 outputs image data at a set frame rate, the displacement calculation unit 11 reaches a predetermined period or reaches a predetermined number of frames, so that time series Acquire image data of an image.
  • the displacement calculation unit 11 sets one image taken at any time among the acquired time-series images as a reference image, and uses the other images as processed images, and compares the two to obtain a horizontal image.
  • the displacement of the reference surface 50 in the direction (X direction) and the displacement of the reference surface 50 in the vertical direction (Y direction) of the image are calculated (step A2). Note that the displacement calculated at this time actually corresponds to the displacement of the imaging device 30 with respect to the reference surface 50 in the direction corresponding to the horizontal direction and the vertical direction of the image, since the reference surface 50 does not move.
  • the displacement calculation unit 11 compares the specific area on the processed image with the specific area on the reference image and performs matching, and specifies the highest matching degree in the processed image Identify the location of the area.
  • a method of searching for a specific area with the highest degree of matching for example, SAD (Sum of Squared Difference), SSD (Sum of Absolute Difference), NCC (Normalized Cross-Correlation), ZNCC (Zero-means Normalized Cross-Correlation), etc.
  • SAD Sud of Squared Difference
  • SSD Sud of Absolute Difference
  • NCC Normalized Cross-Correlation
  • ZNCC Zero-means Normalized Cross-Correlation
  • the displacement calculation unit 11 performs straight line fitting, curve fitting, and parabola fitting using the similarity correlation function at the front, back, left, and right positions of the position of the specific area with the highest matching degree, as necessary. It is also possible to apply a technique such as The position obtained in this manner is calculated as the displacement (d1x, d1y) of the imaging device 30 with respect to the reference plane 50, which corresponds to the horizontal direction and the vertical direction of the image.
  • the displacement calculation unit 11 indicates the displacement in the normal direction (Z direction) of the reference surface 50 using the processed image, the reference image, and the displacement (d1x, d1y) of the reference surface 50 calculated in step A2.
  • the magnification d1z is calculated (step A3). Note that the magnification d1z calculated at this time actually indicates the displacement of the imaging device 30 in the normal direction of the reference surface because the reference surface 50 does not move.
  • the displacement calculation unit 11 creates a reference image group by enlarging and reducing the reference image at a predetermined magnification.
  • the displacement calculation unit 11 collates the enlarged image and the reduced image constituting the reference image group for each processed image, and specifies an image with the highest degree of collation.
  • identification of the image with the highest degree of matching can be performed using, for example, the aforementioned similarity correlation function such as SAD, SSD, NCC, ZNCC, or the like.
  • the displacement calculation unit 11 identifies an image having the highest degree of matching among the images constituting the reference image group, that is, an image having a high correlation, and specifies the enlargement ratio or reduction ratio of the specified image in the specific area. It is calculated as a magnification (d1z) indicating the amount of displacement in the normal direction.
  • the displacement calculation unit 11 calculates the similarity correlation function in images of magnifications before and after the image with the highest degree of matching, if necessary, and using these, accuracy using a technique such as straight line / curve fitting
  • the magnification may be calculated well.
  • the obtained magnification is calculated as the magnification (d1z) indicating the displacement in the normal direction of the specific region of the surface of the imaging device 30 with respect to the reference surface 50.
  • the processing of these steps A2 and A3 may be repeated twice or more.
  • the movement amount calculation unit 12 performs imaging using the horizontal and vertical displacements (d1x, d1y) calculated in step A2, the magnification d1z calculated in step A3, and the imaging information of the imaging device 30.
  • the actual movement amounts of the device 30 and the measuring device 20 are calculated (step A4).
  • the size (pitch per pixel) of one pixel of the solid-state imaging device of the imaging device 30 is d [mm]
  • the focal distance of the lens is f [mm]
  • the principal point of the lens to the reference surface 50 The distance is L [mm]
  • the shooting frame rate is FPS [fps].
  • the size D [mm / pixel] of one pixel on the image of the reference plane 50 is calculated by the following equation 1.
  • the movement amount calculation unit 12 calculates the actual movement amount [mm] of the imaging device 30 with respect to the reference plane 50 by the following Equations 2 to 4.
  • the moving direction of the imaging device 30 corresponding to the horizontal direction of the time-series image is "in-plane horizontal direction”
  • the moving direction of the imaging device 30 corresponding to the vertical direction of the time-series image is "in-plane vertical direction”.
  • the movement amount when the movement amount is calculated with respect to the displacement and magnification calculated from the time-series image, the movement amount can be obtained as data at each time interval of the reciprocal (1 / FPS) of the imaging frame rate. Therefore, the obtained data can be treated as vibration information with the reciprocal of the shooting frame rate as the sampling interval.
  • the correction processing unit 13 corrects the vibration specified by the vibration data acquired from the measuring device 20 into the vibration of the object 40 based on the reference surface 50 using the movement amount obtained in step A4. To do (step A5). Further, the correction processing unit 13 outputs data for specifying the vibration after correction.
  • the correction processing unit 13 acquires vibration data from the measuring device 20, and specifies the movement amount of the measurement target region with reference to the measuring device 20 from the acquired vibration data. Then, the correction processing unit 13 subtracts the movement amount (second movement amount) of the imaging device 30 with respect to the reference plane 50 calculated in step A4 from the movement amount that has been identified, thereby making the target based on the reference plane 50. The vibration of the object 40 is calculated.
  • the vibration value measured by the measuring device 20 is corrected to a value based on the reference surface 50. Therefore, if the reference surface 50 is not susceptible to the influence of the vibration of the object 40, the vibration of the object 40 can be accurately measured even if the installation location of the measuring device 20 is a place susceptible to the vibration. It becomes possible. Further, in the first embodiment, the vibration is corrected in three directions. However, the present invention is not limited to this. The vibration may be corrected in only one direction.
  • the program in the first embodiment may be a program that causes a computer to execute steps A1 to A5 shown in FIG.
  • a central processing unit (CPU) of the computer functions as a displacement calculation unit 11, a movement amount calculation unit 12, and a correction processing unit 13 to perform processing.
  • the program in the first embodiment may be executed by a computer system constructed by a plurality of computers.
  • each computer may function as any of the displacement calculation unit 11, the movement amount calculation unit 12, and the correction processing unit 13.
  • FIG. 4 is a diagram showing the displacement of the image on the time-series image on the reference plane caused by the vibration of the imaging device.
  • the reference surface 50 is fixed and the measuring device 20 and the imaging device 30 vibrate in a three-dimensional direction.
  • the moving amounts in the horizontal direction / vertical direction (X and Y directions) with respect to the screen of the imaging device 30 at a certain time and the normal direction (Z direction) of the reference plane 50 are respectively , ⁇ y, ⁇ z).
  • the imaging distance from the principal point of the lens to the reference plane 50 is L
  • the lens focal distance of the imaging device 30 is f
  • the coordinates from the imaging center are (i, j)
  • the surface displacement component ( ⁇ xij, ⁇ yij) are represented by the following equations 7, 8 It is represented by the number 9.
  • the surface displacement component ( ⁇ xij, ⁇ yij) can be regarded as zero.
  • FIG. 4 is a diagram for explaining each component of displacement observed on the processing image when the reference plane is photographed.
  • Movement amounts ( ⁇ x, ⁇ y, ⁇ z) are generated.
  • the displacement component ( ⁇ x, ⁇ y) accompanying the movement in the in-plane direction ( ⁇ x, ⁇ y) shown by the above Equations 7 and 8 and the displacement component ( ⁇ zx ij , the motion along the normal direction ( ⁇ z) is as shown in FIG.
  • the displacement of the reference surface is the displacement component (.delta.x, .delta.y) associated with the in-plane movement (.DELTA.x, .DELTA.y) observed in a uniform direction and size across the screen, and Displacement components ( ⁇ zx ij , ⁇ zy ij ) accompanying normal movement ( ⁇ z) observed as a vector group radial from the imaging center, and surface displacement components ( ⁇ x ij , ⁇ y) accompanying deformation or displacement of the surface of the reference surface It can be represented by a composite vector with ij ).
  • FIG. 5 is a view showing a two-dimensional spatial distribution (hereinafter referred to as displacement distribution) of displacement vectors ( ⁇ x ij , ⁇ y ij ) observed on the image of the reference plane.
  • the displacement vector ( ⁇ x ij , ⁇ y ij ) is a displacement vector component ( ⁇ x, ⁇ y) accompanied by the in-plane movement ( ⁇ x, ⁇ y) and the movement in the normal direction ( ⁇ z) It is observed as a composite vector of the accompanying displacement vector components ( ⁇ zx ij , ⁇ zy ij ) and the surface displacement components ( ⁇ xij, ⁇ yij).
  • displacement components ( ⁇ x, ⁇ y) accompanying movement in the in-plane direction ( ⁇ x, ⁇ y) are basically in a uniform direction and size over the entire screen, like an offset. It is observed.
  • the displacement components ( ⁇ zx ij , ⁇ zy ij ) accompanying the movement in the normal direction ( ⁇ z) occur as enlargement or reduction in the screen when the object to be measured moves in the normal direction. Therefore, radial characteristic displacement vector groups are generated in the two-dimensional space displacement distribution.
  • the surface displacement component (.delta..delta.xij, .delta..delta.yij) is zero since the reference surface is the object to be photographed this time and a place where deformation or displacement of the surface is unlikely to occur is selected.
  • a method of calculating displacement vector components ( ⁇ x, ⁇ y) accompanying movement in the in-plane direction ( ⁇ x, ⁇ y) will be considered.
  • the displacement is analyzed by the above-described method, and the displacement distribution is calculated as shown in FIG. After that, all of the calculated displacement vectors of each pixel are added and averaged.
  • displacement vector components ( ⁇ x, ⁇ y) accompanying movement in the in-plane direction ( ⁇ x, ⁇ y) can be calculated.
  • displacement vector components ( ⁇ x, ⁇ y) accompanying movement in the in-plane direction ( ⁇ x, ⁇ y) and displacement vector components ( ⁇ zx) accompanying movement in the normal direction ( ⁇ z) A vector group in which ij , ⁇ zy ij ) are synthesized is observed.
  • the displacement vector components ( ⁇ zx ij , ⁇ zy ij ) accompanying the movement ( ⁇ z) in the normal direction are observed as radial vectors.
  • the magnitude R (i, j) of the vector is the amount of movement ⁇ z as shown in the following equation 10. If is constant, the value is proportional to the distance from the imaging center. Further, when the proportional constant is represented by k as shown in the following equation 11, the following equation 10 is also expressed as the following equation 12.
  • the displacement distribution actually measured by image processing is a displacement vector component ( ⁇ zx ij , ⁇ zy ij ) accompanying movement ( ⁇ z) in the normal direction (thin solid line in FIGS. It is a composite vector V (vi, vj) of an arrow) and displacement vector components ( ⁇ x, ⁇ y) (arrows in thick solid lines in FIGS. 4 and 5) accompanying movement ( ⁇ x, ⁇ y) in the in-plane direction.
  • the displacement calculation unit 11 uses, as a displacement distribution, Rmes (i, j) shown in Equation 13 below and a measurement vector V (vi, vj) shown in Equation 13 below. calculate.
  • R (i, j) of the displacement vector components ( ⁇ zx ij , ⁇ zy ij ) associated with the movement ( ⁇ z) in the normal direction also increases.
  • the scaling factor of R (i, j) corresponds to the proportionality constant k given by the above equation 11.
  • Rmes (i, j) obtained by subtracting the displacement vector component ( ⁇ x, ⁇ y) accompanying the movement in the in-plane direction ( ⁇ x, ⁇ y) from the measurement vector V (vi, vj) in advance is Similar to the magnitude R (i, j) of the displacement vector components ( ⁇ zx ij , ⁇ zy ij ) with the linear movement ( ⁇ z), they change with the movement in the normal direction ( ⁇ z).
  • the scaling factor of R (i, j) can be estimated by finding a proportionality constant k which minimizes the evaluation function E (k) shown in the following equation 14.
  • the movement amount calculation unit 12 applies the least squares method to the above equation 14 to calculate the proportionality constant k.
  • the evaluation function E (k) in addition to the sum of squares of the difference between Rmes (i, j) and R (i, j) shown in the above equation 16, sum of absolute values, sum of other powers, etc. It may be used.
  • the movement amount calculation unit 12 applies the calculated enlargement factor k to the above equation 14 to calculate the movement amount ⁇ z. Further, the movement amount calculation unit 12 substitutes the calculated movement amount ⁇ z into the above-mentioned equation 8 to calculate displacement vector components ( ⁇ zx ij , ⁇ zy ij ) accompanying movement ( ⁇ z) in the normal direction. Furthermore, the movement amount calculation unit 12 calculates displacement vector components ( ⁇ zx ij , ⁇ zy ij ) according to the movement ( ⁇ z) in the normal direction calculated from the measurement vector V (vi, vj) calculated by the displacement calculation unit 11. The displacement vector component ( ⁇ x, ⁇ y) associated with the movement ( ⁇ x, ⁇ y) in the in-plane direction is calculated by subtracting (see the above Equations 5 and 6).
  • the movement amount calculation unit 12 applies the displacement vector component ( ⁇ x, ⁇ y) accompanying the movement in the in-plane direction ( ⁇ x, ⁇ y) and the movement amount ⁇ z to the above-mentioned number 7, to obtain an imaging device
  • the movement amounts ⁇ x and ⁇ y of are calculated.
  • the ⁇ x, ⁇ y and ⁇ z thus calculated correspond to the amount of movement of the imaging device 30 with respect to the reference plane 50 in the three directions.
  • FIG. 6 is a block diagram showing a schematic configuration of a measurement system and a correction processing apparatus according to a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a diagram showing the positional relationship between the measurement device and the imaging device shown in FIG. 6 at another angle.
  • FIG. 8 is a block diagram specifically showing the configurations of a measurement system and a correction processing apparatus according to a second embodiment of the present invention.
  • the measurement device 20 and the imaging device 30 are coupled by the joint member 70.
  • the correction processing device 60 further includes a direction specifying unit 14 unlike the correction processing device 10 in the first embodiment shown in FIGS. 1 and 2.
  • differences from the first embodiment will be mainly described.
  • the joint member 70 is an optical component whose angle can be changed, for example, a ball joint, and both are coupled so that the positional relationship between the measuring device 20 and the imaging device 30 can be changed. . Since the imaging device 30 is coupled to the measuring device 20 by the joint member 70, as shown in FIGS. 6 and 7, the reference plane 50 is set in a plane parallel to the measurement target area of the object 40. It can cope with the case where there is not.
  • the X-axis is an axis along the horizontal direction of the time-series image
  • the Y-axis is an axis along the vertical direction of the time-series image
  • the Z-axis is a reference plane 50.
  • the X ′ axis is an axis parallel to the measurement target surface obtained by projecting the X axis onto the measurement target surface
  • the Y ′ axis is a measurement target surface obtained by projecting the Y axis onto the measurement target surface. It is a parallel axis
  • the Z 'axis is an axis along the normal direction of the surface to be measured.
  • the rotation angle of the imaging device 30 around the Y axis is taken as ⁇ .
  • the rotation angle of the imaging device 30 around the X axis is assumed to be ⁇ .
  • the rotation angles ⁇ and ⁇ are set in accordance with the inclination of the reference surface 50 so that the normal of the light receiving surface of the solid-state imaging device of the imaging device 30 is parallel to the normal (Z axis) of the reference surface 50 It is done by adjusting the direction of 30.
  • the adjustment of the direction of the imaging device 30 can be performed using a distance measuring device such as a laser range finder. Specifically, first, the distance measuring device is attached to the imaging device 30 such that the measurement direction of the distance measuring device is the normal direction of the light receiving surface of the solid state imaging device. Then, while adjusting the direction of the imaging device 30, a position at which the distance measured by the distance measuring device becomes the smallest is specified. At this specified position, the measured distance is minimized, so the normal to the light receiving surface of the solid-state imaging device coincides with the normal to the reference surface 50. Therefore, the orientation of the imaging device 30 is fixed at that position. Further, the administrator or the like measures the rotation angle ⁇ and the rotation angle ⁇ at the time of fixation, and inputs the measured values to the correction processing device 10.
  • a distance measuring device such as a laser range finder.
  • the direction specifying unit 14 specifies the positional relationship between the measuring device 20 and the imaging device 30, and specifies the direction corresponding to the specific direction on the reference plane 50 on the time-series image based on the specified positional relationship.
  • the correction processing unit 13 corrects the second movement amount based on the direction corresponding to the specific direction specified by the direction specifying unit 14. Further, the correction processing unit 13 corrects the vibration measured by the measuring device 20 into a vibration based on the reference surface 50 using the second movement amount after the correction.
  • the direction specifying unit 14 specifies the positional relationship between the measuring device 20 and the imaging device 30 by acquiring the input rotation angle ⁇ and rotation angle ⁇ .
  • the direction specifying unit 14 applies the acquired rotation angle ⁇ to Eq. 15 or applies the rotation angle ⁇ to Eq. 16 below to obtain the X axis, the Y axis, and the Z axis, and the X axis.
  • this axial relationship specifies the direction corresponding to the specific direction in which the vibration is measured in the reference plane on the time-series image.
  • the correction processing unit 13 corrects the movement amount calculated by the movement amount calculation unit 12 according to the specified axial relationship.
  • the correction processing unit 13 subtracts the corrected movement amount of the measuring device 20 with respect to the reference surface 50 from the vibration measured by the measuring device 20 to obtain the vibration of the object 40 based on the reference surface 50. calculate.
  • FIG. 9 is a flow chart showing the operation of the measurement system and correction processing device in the second embodiment of the present invention.
  • FIGS. 4 to 8 will be referred to as appropriate.
  • the correction processing method is implemented by operating the correction processing device 10. Therefore, the description of the correction processing method in the second embodiment is replaced with the description of the operation of the correction processing device 60 below.
  • Step B1 is the same step as step A1 shown in FIG.
  • the displacement calculation unit 11 sets one of the acquired time-series images as a reference image, and the other as a processed image, and compares the two to obtain a reference plane in the horizontal direction (X direction) of the image.
  • the displacement of 50 and the displacement of the reference surface 50 in the vertical direction (Y direction) of the image are calculated (step B2).
  • Step B2 is the same step as step A2 shown in FIG.
  • the displacement calculation unit 11 indicates the displacement in the normal direction (Z direction) of the reference surface 50 using the processed image, the reference image, and the displacement (d1x, d1y) of the reference surface 50 calculated in step A2.
  • the magnification d1z is calculated (step B3).
  • Step B3 is the same step as step A3 shown in FIG.
  • the movement amount calculation unit 12 performs imaging using the horizontal and vertical displacements (d1x, d1y) calculated in step A2, the magnification d1z calculated in step A3, and the imaging information of the imaging device 30. Actual movement amounts of the device 30 and the measuring device 20 are calculated (step B4). Step B4 is the same step as step A4 shown in FIG.
  • the direction specifying unit 14 specifies the positional relationship between the measuring device 20 and the imaging device 30, and specifies the direction corresponding to the specific direction on the reference plane 50 on the time-series image based on the specified positional relationship.
  • step B5 the direction specifying unit 14 uses the rotation angle ⁇ and the rotation angle ⁇ to set the X axis, the Y axis, and the Z axis, and the X ′ axis, the Y ′ axis, and the Z ′ axis.
  • the direction corresponding to the specific direction is identified.
  • the correction processing unit 13 corrects the moving amount obtained in step B4 based on the direction specified in step B5, and is specified by the vibration data acquired from the measuring device 20 using the corrected moving amount. Vibration is corrected to the vibration of the object 40 based on the reference plane 50 (step B6). Further, the correction processing unit 13 outputs data for specifying the vibration after correction.
  • the correction processing unit 13 corrects the movement amount (second movement amount) "AB" of the imaging device 30 with respect to the reference surface 50 calculated in step A4 based on the direction specified in step B5. Do. Then, the correction processing unit 13 acquires vibration data from the measuring device 20, and specifies, from the acquired vibration data, the movement amount “C ⁇ B” of the measurement target region based on the measuring device 20. Thereafter, the correction processing unit 13 subtracts the movement amount (second movement amount) “A ⁇ B” of the imaging device 30 with respect to the corrected reference surface 50 from the specified movement amount “CB”. The vibration of the object 40 with respect to the reference plane 50 is calculated.
  • the reference surface 50 does not have to be a flat surface. According to the second embodiment, even when the reference surface 50 is not a flat surface, as in the case where the reference surface 50 is a flat surface (in the case of the first embodiment), It becomes possible to measure vibration accurately.
  • the reference plane 50 is perpendicular to the measurement target area, and the normal to the measurement target area is orthogonal to the normal to the reference plane 50 Do.
  • the vibration in the normal direction of the measurement target area is corrected by the amount of movement of the reference surface on the time-series image in the horizontal or vertical direction.
  • the program in the second embodiment may be a program that causes a computer to execute steps B1 to B6 shown in FIG.
  • a central processing unit (CPU) of the computer functions as a displacement calculating unit 11, a movement amount calculating unit 12, a correction processing unit 13, and a direction specifying unit 14 to perform processing.
  • each computer may function as any of the displacement calculating unit 11, the movement amount calculating unit 12, the correction processing unit 13, and the direction specifying unit 14.
  • FIG. 10 is a block diagram showing an example of a computer that implements the correction processing device according to the first and second embodiments.
  • the computer 110 includes a CPU 111, a main memory 112, a storage device 113, an input interface 114, a display controller 115, a data reader / writer 116, and a communication interface 117. These units are communicably connected to each other via a bus 121.
  • the CPU 111 develops the program (code) in the present embodiment stored in the storage device 113 in the main memory 112 and executes various operations by executing these in a predetermined order.
  • the main memory 112 is typically a volatile storage device such as a dynamic random access memory (DRAM).
  • DRAM dynamic random access memory
  • the program in the present embodiment is provided in the state of being stored in computer readable recording medium 120.
  • the program in the present embodiment may be distributed on the Internet connected via communication interface 117.
  • the storage device 113 besides a hard disk drive, a semiconductor storage device such as a flash memory may be mentioned.
  • the input interface 114 mediates data transmission between the CPU 111 and an input device 118 such as a keyboard and a mouse.
  • the display controller 115 is connected to the display device 119 and controls the display on the display device 119.
  • the data reader / writer 116 mediates data transmission between the CPU 111 and the recording medium 120, and executes reading of a program from the recording medium 120 and writing of the processing result in the computer 110 to the recording medium 120.
  • the communication interface 117 mediates data transmission between the CPU 111 and another computer.
  • the recording medium 120 include general-purpose semiconductor storage devices such as CF (Compact Flash (registered trademark)) and SD (Secure Digital), magnetic recording media such as flexible disk (Flexible Disk), or CD- An optical recording medium such as a ROM (Compact Disk Read Only Memory) may be mentioned.
  • CF Compact Flash
  • SD Secure Digital
  • magnetic recording media such as flexible disk (Flexible Disk)
  • CD- An optical recording medium such as a ROM (Compact Disk Read Only Memory) may be mentioned.
  • correction processing device in the present embodiment can also be realized by using hardware corresponding to each unit, not the computer in which the program is installed. Furthermore, the correction processing device may be partially realized by a program, and the remaining portion may be realized by hardware.
  • a measuring device for measuring the vibration of an object an imaging device fixed to the measuring device so as to be capable of photographing a preset reference plane, and a correction processing device;
  • the correction processing device is A displacement calculating unit that calculates displacement of the reference surface from the time-series image of the reference surface output from the imaging device;
  • a movement amount calculation unit that calculates a movement amount of the measurement device with respect to the reference plane based on the displacement and imaging information of the imaging device set in advance;
  • a correction processing unit that corrects the vibration measured by the measuring device to a vibration based on the reference surface using the movement amount; Equipped with Measurement system characterized by
  • the measuring device measures the vibration of the object in a specific direction;
  • the correction processing device A direction specifying unit for specifying a positional relationship between the measuring device and the imaging device, and specifying a direction corresponding to the specific direction on the reference plane on the time-series image based on the specified positional relationship;
  • the correction processing unit corrects the movement amount based on a direction corresponding to the specified specific direction, and uses the movement amount after correction to measure the vibration measured by the measuring device as the reference plane. Correct to the reference vibration,
  • the measurement system according to Appendix 1.
  • the direction specifying unit specifies a direction parallel to the reference plane as a direction corresponding to the normal direction of the surface on which the vibration of the front object is measured.
  • the specific direction is three directions of two orthogonal directions on the surface on which the vibration of the object is measured and the normal direction of the surface on which the vibration of the front object is measured,
  • the movement amount calculation unit calculates the movement amounts in three directions corresponding to the three directions, respectively.
  • the measurement system according to any one of appendices 1 to 3.
  • An apparatus for correcting measurement results of a measurement apparatus that measures the vibration of an object comprising: The displacement calculation of the displacement of the reference surface is calculated from the time-series image of the reference surface, which is output from the imaging device fixed to the measuring device so as to be able to photograph the preset reference surface. Department, A movement amount calculation unit that calculates a movement amount of the measurement device with respect to the reference plane based on the displacement and imaging information of the imaging device set in advance; A correction processing unit that corrects the vibration measured by the measuring device to a vibration based on the reference surface using the movement amount; Equipped with Correction processing apparatus characterized in that.
  • the measuring device measures the vibration of the object in a specific direction;
  • a direction specifying unit for specifying a positional relationship between the measuring device and the imaging device, and specifying a direction corresponding to the specific direction on the reference plane on the time-series image based on the specified positional relationship;
  • the correction processing unit corrects the movement amount based on a direction corresponding to the specified specific direction, and uses the movement amount after correction to measure the vibration measured by the measuring device as the reference plane. Correct to the reference vibration, The correction processing apparatus according to appendix 5.
  • the direction specifying unit specifies a direction parallel to the reference plane as a direction corresponding to the normal direction of the surface on which the vibration of the front object is measured.
  • the specific direction is three directions of two orthogonal directions on the surface on which the vibration of the object is measured and the normal direction of the surface on which the vibration of the front object is measured,
  • the movement amount calculation unit calculates the movement amounts in three directions corresponding to the three directions, respectively.
  • the correction processing apparatus according to any one of appendices 5 to 7.
  • a method for correcting the measurement result of a measuring device for measuring the vibration of an object comprising: (A) The displacement of the reference surface is calculated from the time-series image of the reference surface, which is output from an imaging device fixed to the measurement device so as to be able to capture a preset reference surface. , Step, and (B) calculating an amount of movement of the measuring device with respect to the reference plane based on the displacement and imaging information of the imaging device set in advance; (C) correcting the vibration measured by the measuring device to the vibration based on the reference plane using the movement amount;
  • Have Correction processing method characterized in that
  • the specific direction is three directions of two orthogonal directions on the surface on which the vibration of the object is measured and the normal direction of the surface on which the vibration of the front object is measured,
  • the movement amount is calculated in three directions corresponding to the three directions, The correction processing method according to any one of appendices 9 to 11.
  • a computer readable recording medium having recorded thereon a program for correcting measurement results of a measuring device for measuring the vibration of an object by a computer.
  • the program is stored in the computer (A) The displacement of the reference surface is calculated from the time-series image of the reference surface, which is output from an imaging device fixed to the measurement device so as to be able to capture a preset reference surface. , Step, and (B) calculating an amount of movement of the measuring device with respect to the reference plane based on the displacement and imaging information of the imaging device set in advance; (C) correcting the vibration measured by the measuring device to the vibration based on the reference plane using the movement amount;
  • a computer readable recording medium comprising instructions for performing
  • the program is stored in the computer (D)
  • the measuring device measures the vibration of the object in a specific direction
  • the positional relationship between the measuring device and the imaging device is identified, and the time is determined based on the identified positional relationship.
  • the method further includes an instruction to execute a step of identifying a direction corresponding to the specific direction in the reference plane on the sequence image.
  • the movement amount is corrected based on the direction corresponding to the specified specific direction, and the vibration measured by the measuring device is used as the reference, using the movement amount after correction. Correct to vibration based on the surface, 24.
  • the computer readable recording medium according to appendix 13.
  • the specific direction is three directions of two orthogonal directions on the surface on which the vibration of the object is measured and the normal direction of the surface on which the vibration of the front object is measured,
  • the movement amount is calculated in three directions corresponding to the three directions,
  • the computer readable recording medium according to any one of appendices 13-15.
  • the present invention it is possible to accurately measure the vibration of the object even if the installation location of the measurement device that measures the vibration of the object is a place that is susceptible to the vibration.
  • the present invention is useful in the fields of maintenance management and abnormality detection of infrastructure structures such as bridges, roads, buildings, and facilities.
  • Correction Processing Device (First Embodiment) 11 displacement calculation unit 12 movement amount calculation unit 13 correction processing unit 14 direction specification unit 20 measuring device 30 imaging device 40 target object 50 reference surface 60 correction processing device (second embodiment) 70 joint member 100 measurement system (first embodiment) 101 Measurement System (Second Embodiment) 110 computer 111 CPU 112 main memory 113 storage device 114 input interface 115 display controller 116 data reader / writer 117 communication interface 118 input device 119 display device 120 recording medium 121 bus

Landscapes

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Abstract

計測システム１００は、対象物４０の振動を計測する計測装置２０と、予め設定された基準面５０を撮影可能にとなるように計測装置２０に固定されている撮像装置３０と、補正処理装置１０とを備えている。補正処理装置１０は、基準面５０の時系列画像から、基準面の変位を算出する、変位算出部１１と、算出された変位と予め設定されている撮像装置３０の撮影情報とに基づいて、計測装置３０の基準面５０に対する移動量を算出する、移動量算出部１２と、算出された移動量を用いて、計測装置２０が計測した振動を、基準面５０を基準とした振動に補正する、補正処理部１３とを備えている。

Description

計測システム、補正処理装置、補正処理方法、及びコンピュータ読み取り可能な記録媒体
　本発明は、計測システム、それに用いられる補正処理装置及び補正処理方法に関し、更には、これらを実現するためのプログラムを記録しているコンピュータ読み取り可能な記録媒体に関する。
　従来から、対象物の機械振動を遠隔から非接触で計測する技術が提案されている。このような技術によれば、振動検出用のセンサの取り付け及び取り外しが不要となり、効率的な振動計測が可能となるため、特に橋梁・道路・建築物・設備などのインフラ構造物の維持管理及び異常検知などの分野でニーズがある。
　例えば、特許文献１は、撮像装置を用いた振動計測装置を開示している。特許文献１に開示された振動計測装置は、撮像装置から対象物の時系列画像を取得し、取得した時系列画像に対して画像処理を行なって、対象物の振動を計測する。但し、特許文献１に開示された振動計測装置では、画像内の２次元の方向での振動成分しか計測できず、撮像装置の光軸方向の振動成分が計測できないという問題がある。
　これに対して、特許文献２は、撮像装置に加えて、レーザ距離計及び超音波距離計などの距離測定装置を用いた振動計測装置を開示している。特許文献２に開示された振動計測装置によれば、画像内の２次元の方向での振動成分だけでなく、距離測定装置によって撮像装置の光軸方向における振動成分も計測できるため、３次元方向において対象物の振動を計測することができる。
特開２００３－１５６３８９号公報 特開２００５－２８３４４０号公報
　ところで、振動計測の対象物がインフラ構造物である場合は、振動計測装置は、インフラ構造物の構造上、振動を受けやすい場所に設置され、それ自体が振動してしまうことがある。例えば、対象物が橋梁である場合は、振動計測装置は、橋梁の点検路又は橋梁の構造部材に設置されることがあり、その場合、車輌等が通過して橋梁が揺れると、振動計測装置自体も振動してしまう。そして、振動計測装置自体が振動してしまうと、自身の振動が、対象物の振動に重畳されて観察されるため、対象物の振動成分のみを正確に計測することが困難となる。
　本発明の目的の一例は、上記問題を解消し、対象物の振動を計測する計測装置の設置場所が振動を受けやすい場所であっても、対象物の振動を正確に測定し得る、計測システム、補正処理装置、補正処理方法、及びコンピュータ読み取り可能な記録媒体を提供することにある。
　上記目的を達成するため、本発明の一側面における計測システムは、対象物の振動を計測する計測装置と、予め設定された基準面を撮影可能にとなるように前記計測装置に固定されている撮像装置と、補正処理装置とを備え、
　前記補正処理装置は、
前記撮像装置から出力されてきた前記基準面の時系列画像から、前記基準面の変位を算出する、変位算出部と、
前記変位と予め設定されている前記撮像装置の撮影情報とに基づいて、前記計測装置の前記基準面に対する移動量を算出する、移動量算出部と、
前記移動量を用いて、前記計測装置が計測した振動を、前記基準面を基準とした振動に補正する、補正処理部と、
を備えている、ことを特徴とする。
　上記目的を達成するため、本発明の一側面における補正処理装置は、対象物の振動を計測する計測装置の計測結果を補正するための装置であって、
　予め設定された基準面を撮影可能にとなるように前記計測装置に固定されている撮像装置から出力されてきた、前記基準面の時系列画像から、前記基準面の変位を算出する、変位算出部と、
　前記変位と予め設定されている前記撮像装置の撮影情報とに基づいて、前記計測装置の前記基準面に対する移動量を算出する、移動量算出部と、
　前記移動量を用いて、前記計測装置が計測した振動を、前記基準面を基準とした振動に補正する、補正処理部と、
を備えている、ことを特徴とする。
　また、上記目的を達成するため、本発明の一側面における補正処理方法は、対象物の振動を計測する計測装置の計測結果を補正するための方法であって、
（ａ）予め設定された基準面を撮影可能にとなるように前記計測装置に固定されている撮像装置から出力されてきた、前記基準面の時系列画像から、前記基準面の変位を算出する、ステップと、
（ｂ）前記変位と予め設定されている前記撮像装置の撮影情報とに基づいて、前記計測装置の前記基準面に対する移動量を算出する、ステップと、
（ｃ）前記移動量を用いて、前記計測装置が計測した振動を、前記基準面を基準とした振動に補正する、ステップと、
を有する、ことを特徴とする。
　更に、上記目的を達成するため、本発明の一側面におけるコンピュータ読み取り可能な記録媒体は、コンピュータによって、対象物の振動を計測する計測装置の計測結果を補正するためのプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体であって、
　前記プログラムは、前記コンピュータに、
（ａ）予め設定された基準面を撮影可能にとなるように前記計測装置に固定されている撮像装置から出力されてきた、前記基準面の時系列画像から、前記基準面の変位を算出する、ステップと、
（ｂ）前記変位と予め設定されている前記撮像装置の撮影情報とに基づいて、前記計測装置の前記基準面に対する移動量を算出する、ステップと、
（ｃ）前記移動量を用いて、前記計測装置が計測した振動を、前記基準面を基準とした振動に補正する、ステップと、
を実行させる命令を含んでいる、ことを特徴とする。
　以上のように、本発明によれば、対象物の振動を計測する計測装置の設置場所が振動を受けやすい場所であっても、対象物の振動を正確に測定することができる。
図１は、本発明の実施の形態における計測システム及び補正処理装置の概略構成を示すブロック図である。 図２は、本発明の実施の形態１における計測システム及び補正処理装置の構成を具体的に示すブロック図である。 図３は、本発明の実施の形態１における計測システム及び補正処理装置の動作を示すフロー図である。 図４は、基準面を撮影した際に処理画像上で観測される変位の各成分を説明するための図である。 図５は、基準面の画像上で観察される変位ベクトル(δｘｉｊ，δｙｉｊ)の２次元空間分布の様子を示した図である。 図６は、本発明の実施の形態２における計測システム及び補正処理装置の概略構成を示すブロック図である。 図７は、図８に示された計測装置及び撮像装置の位置関係を別の角度で示す図である。 図８は、本発明の実施の形態２における計測システム及び補正処理装置の構成を具体的に示すブロック図である。 図９は、本発明の実施の形態２における計測システム及び補正処理装置の動作を示すフロー図である。 図１０は、本実施の形態１及び２における補正処理装置を実現するコンピュータの一例を示すブロック図である。
（実施の形態１）
　以下、本発明の実施の形態１における、計測システム、補正処理装置、補正処理方法、及びプログラムについて、図１～図５を参照しながら説明する。
［装置構成］
　最初に、図１を用いて本実施の形態１における計測システム及び補正処理装置の構成について説明する。図１は、本発明の実施の形態における計測システム及び補正処理装置の概略構成を示すブロック図である。
　図１に示す本実施の形態１における計測システム１００は、対象物４０の振動を計測するためのシステムである。本実施の形態において、対象物４０としては、たとえば、橋梁、道路、建築物、設備等のインフラ構造物が挙げられる。
　また、図１に示すように、計測システム１００は、計測装置２０と、撮像装置３０と、補正処理装置１０とを備えている。このうち、計測装置２０は、対象物４０の特定方向における振動を計測する装置である。撮像装置３０は、予め設定された基準面５０を撮影する装置であり、基準面５０を撮影可能にとなるように計測装置２０に固定されている。
　補正処理装置１０は、計測装置２０によって計測された振動を補正する装置である。図１に示すように、補正処理装置１０は、変位算出部１１と、移動量算出部１２と、補正処理部１３とを備えている。
　変位算出部１１は、撮像装置３０から出力された基準面５０の時系列画像から、基準面の変位を算出する。移動量算出部１２は、算出された変位と予め設定されている撮像装置３０の撮影情報とに基づいて、計測装置２０の基準面５０に対する移動量を算出する。補正処理部１３は、算出された移動量を用いて、計測装置２０が計測した振動を、基準面５０を基準とした振動に補正する。
　このように、本実施の形態１では、計測装置２０が計測した振動の値は基準面を基準とした値に補正される。従って、計測装置２０の設置場所が振動を受けやすい場所であっても、対象物４０の振動を正確に測定することが可能となる。
　続いて、図１に加えて図２を用いて、本実施の形態１における計測システム及び補正処理装置の構成についてより具体的に説明する。図２は、本発明の実施の形態１における計測システム及び補正処理装置の構成を具体的に示すブロック図である。
　まず、本実施の形態１においては、対象物４０は橋梁であり、計測装置２０は、橋梁の上部構造、例えば、桁、床版等の下面の所定の領域（以下「計測対象領域」と表記する）における振動を計測している。また、計測装置２０によって計測される振動の方向は、計測対象領域上の直交する２方向と、計測対象領域に対して垂直な方向（法線方向）との３方向に設定されている。
　計測装置２０は、本実施の形態１では、計測対象領域を撮影する撮像装置２０ａと、計測装置２０から計測対象領域までの距離を測定する距離計２０ｂとを備えている。計測装置２０は、自身の撮像装置２０ａが出力した画像から、計測対象領域上の直交する２方向における振動を計測し、距離計２０ｂによって計測された距離から、計測対象領域の法線方向における振動を計測する。また、計測装置２０は、計測した３方向の振動を特定する振動データを、補正処理装置１０に入力する。なお、本実施の形態１において、計測装置２０の構成は、図２に示した構成に限定されない。計測装置２０は、撮像装置２０ａのみで構成されていても良い。この場合、計測装置２０は、撮像装置２０ａで撮影された画像から、３方向の振動を特定する。
　基準面５０は、対象物４０の振動の影響を受けない又は受けにくい箇所、例えば、地面、橋脚などの橋梁の下部構造の基礎等に設定されていれば良い。本実施の形態１では、基準面５０は、計測対象領域と平行な面に設定されている。
　撮像装置３０は、本実施の形態１では、その固体撮像素子の受光面の法線が基準面の法線と平行となり、且つ、時系列画像の水平方向及び垂直方向が計測装置２０の撮像装置２０ａで撮影された画像の水平方向及び垂直方向と一致するように、計測装置２０に取り付けられている。このため、本実施の形態１においては、計測対象領域上の直交する２方向は、時系列画像（基準面５０）における直交する２方向（Ｘ，Ｙ方向）に対応し、計測対象領域の法線方向は、基準面５０の法線方向（Ｚ方向）に対応する。
　ところで、計測装置２０は、対象物の振動を正確に計測するためには、対象物４０に近接させることが望ましい。そのため、たとえば橋梁などのインフラ構造物に備えられている点検用の通路・足場などに設置する場合がある。一方、計測値の正確性の点からは、計測装置２０は、対象物４０の振動の影響を受けない場所に設置されているのが望ましいが、多くの場合、点検用の通路及び足場などは、対象物４０であるインフラ構造物自体に取り付けられており、一般的に振動の影響を受けやすくなっている。このため、対象物４０が振動すると、それに合わせて計測装置２０が設置されている点検用の通路及び足場なども影響を受けて振動し、その影響を受けて計測装置２０も振動する。また、撮像装置３０は計測装置２０に固定されているので、この場合、撮像装置３０も振動する。しかしながら、本実施の形態１においては、補正処理装置１０により、計測装置２０及び撮像装置３０の基準面５０に対する移動量が算出され、これを用いて補正が行なわれるので、計測装置２０の振動がキャンセルされる。
　補正処理装置１０において、変位算出部１１は、本実施の形態１では、撮像装置３０が出力する時系列画像を取得し、任意の時刻に撮像された画像を基準画像とし、それ以外を処理画像とする。そして、変位算出部１１は、処理画像毎に基準画像上の少なくとも１つ以上の特定の領域（以下「特定領域」と表記する）に対して変位を算出する。
　具体的には、変位算出部１１は、まず、処理画像上の特定領域と基準画像上の特定領域とを対比して照合し、処理画像毎に、最も照合度合の高い特定領域の位置を特定して、特定領域の変位（ｄ１ｘ、ｄ１ｙ）を算出する。最も照合度合の高い特定領域の探索方法としては、例えば、ＳＡＤ（Sum of Squared Difference）、ＳＳＤ（Sum ofAbsolute Difference）、ＮＣＣ（Normalized Cross-Correlation）、ＺＮＣＣ（Zero-means Normalized Cross-Correlation）等の類似度相関関数を用いて、最も相関が高い位置（座標）を探索する手法が挙げられる。
　また、最も照合度合の高い特定領域の位置特定においては、最も照合度合の高い特定領域の位置（座標）と、その位置（座標）の前後左右の位置（座標）における領域の類似度相関関数を利用し、この算出した類似度相関関数を用いて、直線フィッティング、曲線フィッティング、パラボラフィッティングなどの手法を適用しても良い。これにより、より精度良く、サブピクセル精度で類似している領域の位置（座標）を算出できることになる。
　次いで、変位算出部１１は、特定領域の法線方向の変位ｄ１ｚを算出するため、基準画像を予め定められた倍率で拡大及び縮小することによって画像群（以下「基準画像群」と表記する）を作成する。このとき、変位算出部１１は、先に算出した変位（ｄ１ｘ、ｄ１ｙ）に基づいて、基準画像の拡大画像及び縮小画像の中心位置を設定して、基準画像群を作成する。
　続いて、変位算出部１１は、処理画像毎に、基準画像群を構成する拡大画像及び縮小画像に照合し、最も照合度合の高い拡大画像及び縮小画像を特定する。照合度合の高い画像の特定は、例えば、ＳＡＤ、ＳＳＤ、ＮＣＣ、ＺＮＣＣ等の先に述べた類似度相関関数を用いて行なうことができる。そして、変位算出部１１は、基準画像群を構成する画像の中から最も類似度が高い画像、即ち、最も照合度合が高い画像を特定し、特定した画像の拡大率又は縮小率（以下「倍率」と表記する）を、特定領域の法線方向の変位を示す量（ｄ１ｚ）として算出する。
　また、変位算出部１１は、最も照合度合が高い画像を特定した後、基準画像群の中から、特定した画像の前後の倍率の画像を選択し、特定した画像と選択した画像との類似度相関関数を算出し、算出した類似度相関関数を用いて、直線フィッティング、曲線フィッティングなどの手法を適用して、法線方向の変位を示す量（ｄ１ｚ）となる倍率を算出することもできる。これにより、より精度良く、法線方向の変位を示す量として、倍率（ｄ１ｚ）を算出できることになる。このようにして処理画像毎の変位（ｄ１ｘ、ｄ１ｙ）、および法線方向の変位を示す量として倍率（ｄ１ｚ）を算出する。
　また、変位算出部１１は、変位の精度を高めるため、上述の処理を複数回実行することができる。具体的には、変位算出部１１は、先に算出した倍率ｄ１ｚの影響を考慮して、基準画像群を構成する画像の中から、倍率ｄ１ｚに対応する画像を選択し、選択した画像を新たな基準画像とする。次いで、変位算出部１１は、処理画像と新たな基準画像上の特定の領域とを対比して、処理画像において、新たな基準画像の特定の領域に最も類似している領域を特定し、その位置を求めて、特定の領域の変位（ｄ２ｘ、ｄ２ｙ）を検出する。
　次いで、変位算出部１１は、新たに検出した変位（ｄ２ｘ、ｄ２ｙ）に基づいて、基準画像群を構成する各画像の拡大又は縮小の中心位置を設定し、新たな基準画像群を作成する。そして、変位算出部１１は、処理画像の特定領域に対応する領域と新たな基準画像群を構成する各画像の特定領域との類似度を算出し、新たな基準画像群を構成する画像の中から最も類似度が高い画像を特定する。その後、変位算出部１１は、特定した画像の倍率を、特定領域の法線方向の変位を示す量（ｄ２ｚ）として算出する。
　このように、１回目の処理では、法線方向の変位を示す倍率であるｄ１ｚが考慮されていない状態で、変位（ｄ１ｘ、ｄ１ｙ）が算出されているのに対して、２回目の処理では、倍率ｄ１ｚが考慮された状態で、変位（ｄ２ｘ、ｄ２ｙ）が算出される。このため、２回目の処理で算出された変位（ｄ２ｘ、ｄ２ｙ）の方が、変位の算出する精度が向上することになる。また、同様な処理を複数回実行する場合は、変位の精度が向上することになる。
　なお、上述の例では、処理の繰り返し回数は２回であるが、特に限定されるものではない。繰り返しの回数は、予め設定された回数であっても良いし、結果に応じて適宜設定されても良い。また、算出された変位の値が閾値に到達するまで繰り返される態様であっても良い。
　また、以降の説明では、ある処理画像において最終的に得られる変位として、変位（ｄｎｘ、ｄｎｙ）、および法線方向の変位を示す量として倍率（ｄｎｚ）と表記する。時系列画像に対して同様に変位を算出した結果は、時間変化する値として扱うことができるため、それぞれ変位（ｄｎｘ（ｔ）、ｄｎｙ（ｔ））、および倍率（ｄｎｚ（ｔ））と表記する。
　移動量算出部１２は、変位算出部１１で得られる時系列画像から算出した撮像装置３０の基準面５０に対する変位（ｄｎｘ（ｔ）、ｄｎｙ（ｔ））および倍率（ｄｎｚ（ｔ））と、撮像装置３０における撮影情報から、撮像装置３０の基準面５０に対する移動量を算出する。撮像装置３０の撮影情報とは、少なくとも、固体撮像装置の１画素のサイズ、レンズの焦点距離、レンズの主点から基準面５０までの距離、撮影フレームレート、とを含む。
　得られた撮像装置３０の基準面５０に平行な方向の移動量は、変位（ｄｎｘ（ｔ）、ｄｎｙ（ｔ））から算出できる。また、基準面５０に垂直な方向（法線方向）の移動量は、倍率（ｄｎｚ（ｔ））から算出できる。それぞれの移動量は、時系列画像を撮影した撮影フレームレート毎に得られるため、各移動量は、撮影フレームレートの逆数をサンプリング間隔とした振動情報として扱うことができる。
　補正処理部１３は、計測装置２０によって計測された対象物４０の振動と、移動量算出部１２で算出した撮像装置３０の基準面５０に対する移動量とを用いて、基準面５０を基準とした対象物４０の振動に補正する。
　なお、基準面５０としては、対象物４０が振動した時に、振動の影響を受けにくい場所が選ばれており、それ自体の移動量は、対象物４０の移動量に比べて極めて小さくなる。そのため、基準面５０の移動量をゼロと見なすと、実質的には、基準面５０を基準とした対象物４０の移動量および振動は、対象物４０自体の移動量および振動として求めることができる。
　また、対象物４０で生じている振動の周波数と、計測装置２０、撮像装置３０、または基準面５０で生じている振動の周波数とが、異なる場合には、ローパスフィルタ、ハイパスフィルタ、バンドパスフィルタ、ノッチフィルタなどのフィルタ処理が併用されていても良い。これにより、計測装置２０によって計測された振動の補正処理は、より効果的なものとなる。
［装置動作］
　次に、本発明の実施の形態１における計測システム１００及び補正処理装置１０の動作について図３を用いて説明する。図３は、本発明の実施の形態１における計測システム及び補正処理装置の動作を示すフロー図である。以下の説明においては、適宜図１及び図２を参照する。また、本実施の形態１では、補正処理装置１０を動作させることによって、補正処理方法が実施される。よって、本実施の形態１における補正処理方法の説明は、以下の補正処理装置１０の動作説明に代える。
　図３に示すように、最初に、補正処理装置１０において、変位算出部１１は、撮像装置３０が出力する時系列画像の画像データを取得する（ステップＡ１）。具体的には、撮像装置３０は、設定されたフレームレートで画像データを出力しているので、変位算出部１１は、所定の期間となるまで、又は所定のフレーム数に到達するため、時系列画像の画像データを取得する。
　次に、変位算出部１１は、取得した時系列画像のうち、任意の時刻に撮像された１枚の画像を基準画像とし、それ以外を処理画像とし、両者を対比することによって、画像の水平方向（Ｘ方向）における基準面５０の変位と、画像の垂直方向（Ｙ方向）における基準面５０の変位とを算出する（ステップＡ２）。なお、このとき算出される変位は、実際には、基準面５０は不動であることから、画像の水平方向及び垂直方向に対応する方向における、撮像装置３０の基準面５０に対する変位に該当する。
　具体的には、ステップＡ２では、上述したように、変位算出部１１は、処理画像上の特定領域と基準画像上の特定領域とを対比して照合、処理画像において、最も照合度合の高い特定領域の位置を特定する。最も照合度合の高い特定領域の探索方法としては、例えば、ＳＡＤ（Sum of Squared Difference）、ＳＳＤ（Sum ofAbsolute Difference）、ＮＣＣ（Normalized Cross-Correlation）、ＺＮＣＣ（Zero-means Normalized Cross-Correlation）等の類似度相関関数を用いて、最も相関が高い位置（座標）を探索する手法が挙げられる。
　また、変位算出部１１は、算出精度を高めるため、必要に応じて、最も照合度合の高い特定領域の位置の前後左右の位置における類似度相関関数を用いて、直線フィッティング、曲線フィッティング、パラボラフィッティングなどの手法を適用することもできる。このようにして得られた位置が、画像の水平方向及び垂直方向に対応する、基準面５０に対する撮像装置３０の変位（ｄ１ｘ、ｄ１ｙ）として算出される。
　次に、変位算出部１１は、処理画像、基準画像、およびステップＡ２で算出した基準面５０の変位（ｄ１ｘ、ｄ１ｙ）を用いて、基準面５０の法線方向（Ｚ方向）の変位を示す倍率ｄ１ｚを算出する（ステップＡ３）。なお、このとき算出される倍率ｄ１ｚは、実際には、基準面５０は不動であることから、基準面の法線方向における撮像装置３０の変位を示している。
　具体的には、ステップＡ３では、上述したように、変位算出部１１は、基準画像を予め定められた倍率で拡大及び縮小することによって基準画像群を作成する。また、変位算出部１１は、処理画像毎に、基準画像群を構成する拡大画像及び縮小画像に照合して、最も照合度合の高い画像を特定する。このとき、最も照合度合の高い画像の特定は、例えば、ＳＡＤ、ＳＳＤ、ＮＣＣ、ＺＮＣＣ等の先に述べた類似度相関関数を用いて行なうことができる。
　そして、変位算出部１１は、基準画像群を構成する画像の中から最も照合度合の高いい画像、即ち、相関が高い画像を特定し、特定した画像の拡大率又は縮小率を、特定領域の法線方向の変位の量を示す倍率（ｄ１ｚ）として算出する。
　更に、変位算出部１１は、必要に応じて、最も照合度合が高い画像の前後の倍率の画像における類似度相関関数を算出し、それらを用いて、直線・曲線フィッティングなどの手法を用いて精度よく倍率を算出してもよい。この処理の結果、得られた倍率を、基準面５０に対する撮像装置３０の表面の特定領域の法線方向の変位を示す倍率（ｄ１ｚ）として算出する。また、これらのステップＡ２，Ａ３の処理は２回以上繰り返し行われてもよい。
　次に、移動量算出部１２は、ステップＡ２で算出した水平方向および垂直方向の変位（ｄ１ｘ、ｄ１ｙ）と、ステップＡ３で算出した倍率ｄ１ｚと、撮像装置３０の撮影情報とを用いて、撮像装置３０及び計測装置２０の実際の移動量を算出する（ステップＡ４）。
　具体的には、撮像装置３０の固体撮像素子の１画素のサイズ（１画素当りのピッチ）をｄ［ｍｍ］、レンズの焦点距離をｆ［ｍｍ］、レンズの主点から基準面５０までの距離をＬ［ｍｍ］、撮影フレームレートをＦＰＳ［ｆｐｓ］とする。この場合、基準面５０の画像上での１画素のサイズＤ［ｍｍ／ｐｉｘｅｌ］は、下記の数１によって算出される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
　ここで、ステップＡ２で算出された変位がｄｎｘ［ｐｉｘｅｌ］、ｄｎｙ［ｐｉｘｅｌ］、ステップＡ３で算出された倍率がｄｎｚ［倍率］であるとする。この場合、移動量算出部１２は、以下の数２～数４によって、基準面５０に対する撮像装置３０の実際の移動量［ｍｍ］を算出する。ここで、時系列画像の水平方向に対応する撮像装置３０の移動方向を「面内水平方向」とし、時系列画像の垂直方向に対応する撮像装置３０の移動方向を「面内垂直方向」とする。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000004
　また、時系列画像から算出した変位及び倍率に対して、移動量を算出する場合、データとしては、撮影フレームレートの逆数（１／ＦＰＳ）の時間間隔毎に移動量が得られることとなる。そのため、得られたデータは、撮影フレームレートの逆数をサンプリング間隔とした振動情報として扱うことができる。
　次に、補正処理部１３は、計測装置２０から取得した振動データで特定される振動を、ステップＡ４で得られた移動量を用いて、基準面５０を基準とした対象物４０の振動に補正する（ステップＡ５）。また、補正処理部１３は、補正後の振動を特定するデータを出力する。
　具体的には、補正処理部１３は、計測装置２０から振動データを取得し、取得した振動データから、計測装置２０を基準とした計測対象領域の移動量を特定する。そして、補正処理部１３は、特定した移動量から、ステップＡ４で算出した基準面５０に対する撮像装置３０の移動量（第２の移動量）を減算することによって、基準面５０を基準とした対象物４０の振動を算出する。
　以上のように本実施の形態１では、計測装置２０が計測した振動の値は基準面５０を基準とした値に補正される。従って、基準面５０が対象物４０の振動の影響を受けにくい面であれば、計測装置２０の設置場所が振動を受けやすい場所であっても、対象物４０の振動を正確に測定することが可能となる。また、本実施の形態１では、振動は、３方向において補正されているが、これに限定されず、１方向のみにおいて補正されていても良い。
［プログラム］
　本実施の形態１におけるプログラムは、コンピュータに、図３に示すステップＡ１～Ａ５を実行させるプログラムであれば良い。このプログラムをコンピュータにインストールし、実行することによって、本実施の形態における補正処理装置１０と補正処理方法とを実現することができる。この場合、コンピュータのＣＰＵ（Central Processing Unit）は、変位算出部１１、移動量算出部１２、及び補正処理部１３として機能し、処理を行なう。
　また、本実施の形態１におけるプログラムは、複数のコンピュータによって構築されたコンピュータシステムによって実行されても良い。この場合は、例えば、各コンピュータが、それぞれ、変位算出部１１、移動量算出部１２、及び補正処理部１３のいずれかとして機能しても良い。
［変形例］
　ここで、本実施の形態１における変形例について図４及び図５を用いて説明する。変形例では、変位の算出処理及び移動量の算出処理が異なっている。図４は、撮像装置の振動によって生じる基準面における時系列画像上の像の変位を示す図である。
　ここでは、基準面５０が固定され、計測装置２０および撮像装置３０が３次元方向に振動する場合を考える。例として、ある時刻における撮像装置３０の基準面５０に対する画面に対して水平方向・垂直方向（Ｘ，Ｙ方向）、基準面５０の法線方向（Ｚ方向）への移動量を、それぞれ（Δｘ、Δｙ、Δｚ）とする。
　画面の撮像中心を原点とした座標において、座標（ｉ，ｊ）の点Ａにおける観測される変位（δｘｉｊ，δｙｉｊ）について考える。撮像装置３０が基準面５０の法線方向の移動量Δｚだけ近づく場合、撮像距離がΔｚ分だけ短くなる。すると、図４に示すように、撮像装置３０の撮像面には、画面に対して水平方向（Ｘ方向）における撮像装置３０の移動量△ｘよって生じる変位δｘとは別に、移動量Δｚによる変位δｚｘｉが生じる。同様に、撮像装置３０の撮像面には、画面に対して垂直方向（Ｙ方向）における撮像装置３０の移動量Δｙによって生じる変位δｙとは別に、移動量Δｚによる変位δｚｙｊも生じる。また、このとき、基準面５０の表面に変形や変位が発生した場合、それに伴って発生する表面変位成分（δδｘｉｊ，δδｙｉｊ）も重ねあわされる。
　すると、点Ａで観測される変位（δｘｉｊ，δｙｉｊ）は、図５に示すように、以下の数５及び数６によって表すことができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000005
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000006
　ここで、レンズの主点から基準面５０までの撮像距離をＬ、撮像装置３０のレンズ焦点距離をｆ、撮像中心からの座標を（ｉ，ｊ）とすると、面内方向の移動(Δx, Δy)に伴う変位成分(δx, δy)、法線方向の移動(Δz)に伴う変位成分(δzxij,δzyij)、表面変位成分(δδxij, δδyij)は、それぞれ、下記の数７、数８、数９で表される。なお今回は、基準面５０としては表面の変形や変位が発生しにくい面が選ばれているため、表面変位成分(δδxij, δδyij)はゼロとみなすことができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000007
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000008
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000009
　図４は、基準面を撮影した際に処理画像上で観測される変位の各成分を説明するための図である。具体的には、図４では、撮像装置３０において、基準面５０に対して、画面上の水平方向及び垂直方向（Ｘ，Ｙ方向）と、基準面５０の法線方向（Ｚ方向）において、移動量（Δｘ、Δｙ、Δｚ）が発生している。この場合、上記の数７及び数８で示される面内方向の移動(Δx, Δy)に伴う変位成分(δx, δy)と、法線方向の移動(Δz)に伴う変位成分(δｚｘｉｊ，δｚｙｉｊ)との関係は、図４に示すようになる。
　図４に示すように、基準面の変位は、画面全体で一様な方向及び大きさで観察される面内方向の移動(Δx, Δy)に伴う変位成分(δx, δy)と、画面の撮像中心から放射状のベクトル群として観察される法線方向の移動(Δz)に伴う変位成分(δｚｘｉｊ，δｚｙｉｊ)と、基準面の表面の変形又は変位に伴う表面変位成分(δδｘｉｊ，δδｙｉｊ)との合成ベクトルで表すことができる。
　図５は、基準面の画像上で観察される変位ベクトル(δｘｉｊ，δｙｉｊ)の２次元空間分布（以下変位分布とする）の様子を示した図である。図５に示すように、変位ベクトル(δｘｉｊ，δｙｉｊ)は、面内方向の移動(Δx, Δy)に伴う変位ベクトル成分(δx, δy)、と、法線方向の移動(Δz)に伴う変位ベクトル成分(δｚｘｉｊ，δｚｙｉｊ)と、表面変位成分(δδxij, δδyij)との合成ベクトルとして観察されている。
　また、図５に示すように、面内方向の移動(Δx, Δy)に伴う変位成分(δx, δy)は、基本的にはオフセットのように、画面全体で一様な方向及び大きさで観察される。法線方向の移動(Δz)に伴う変位成分(δｚｘｉｊ，δｚｙｉｊ)は、計測対象が法線方向に移動する場合において、画面内での拡大又は縮小として発生する。そのため、２次元空間変位分布には、放射状の特徴的な変位ベクトル群が発生する。表面変位成分(δδxij, δδyij)は、今回は基準面が撮影対象となっており、表面の変形又は変位が起こりにくい場所を選んでいるため、ゼロとなっている。
　ここで、面内方向の移動(Δx, Δy)に伴う変位ベクトル成分(δx, δy)を算出する方法について考える。まず、画面の撮像中心を中心としたある領域の各画素に対して、上述した方法で変位を解析し、図５のように変位分布を算出する。その後、算出した各画素の変位ベクトルを全て足し合わせ、平均を取る。これにより、面内方向の移動(Δx, Δy)に伴う変位ベクトル成分(δx, δy)を算出できる。
　本手法について、詳しく述べる。まず、図５に示すように、変位分布として、面内方向の移動(Δx, Δy)に伴う変位ベクトル成分(δx, δy)と、法線方向の移動(Δz)に伴う変位ベクトル成分(δｚｘｉｊ，δｚｙｉｊ)とが合成されたベクトル群が観察される。ここで、画面の撮像中心を中心とした領域では、図５に示したように、法線方向の移動(Δz)に伴う変位ベクトル成分(δｚｘｉｊ，δｚｙｉｊ)は、放射状のベクトルとして観察される。
　そのため、画面の撮像中心を中心とした領域の各画素の変位ベクトルを全て足し合わせると、放射状の変位ベクトル成分であり、且つ、法線方向の移動(Δz)に伴って発生する、変位ベクトル成分(δｚｘｉｊ，δｚｙｉｊ)は、キャンセルされる。結果、面内方向の移動(Δx, Δy)に伴う変位ベクトル成分(δx, δy)を足し合わせて得られた成分のみが残る。そのため、残った成分の値に対して平均を算出することで、面内方向の移動(Δx, Δy)に伴う変位ベクトル成分(δx, δy)のみを算出することが可能となる。つまり、上述の方法により、面内方向の移動(Δx, Δy)に伴う変位ベクトル成分(δx, δy)を算出することができる。
　次に、法線方向の移動(Δz)に伴う変位ベクトル成分(δｚｘｉｊ，δｚｙｉｊ)を算出する方法について検討する。法線方向の移動(Δz)に伴う変位ベクトル成分(δｚｘｉｊ，δｚｙｉｊ)のみを考えると、そのベクトルの大きさＲ（ｉ，ｊ）は、下記の数１０に示すように、移動量Δｚが一定であれば、撮像中心からの距離に比例した値となる。また、比例定数を下記の数１１に示すようにｋと置けば、下記の数１０は下記の数１２のようにも表される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000010
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000011
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000012
　また、図５からもわかるとおり、実際に画像処理により計測される変位分布は、法線方向の移動(Δz)に伴う変位ベクトル成分(δｚｘｉｊ，δｚｙｉｊ)（図４、５中細実線の矢印）と、面内方向の移動(Δx, Δy)に伴う変位ベクトル成分(δx, δy)（図４、５中太実線の矢印）との合成ベクトルＶ（ｖｉ，ｖｊ）である。
　この合成ベクトルＶ（ｖｉ，ｖｊ）のうち、先に算出した面内方向の移動(Δx, Δy)に伴う変位ベクトル成分(δx, δy)を減算したものが、法線方向の移動(Δz)に伴う変位ベクトル成分(δｚｘｉｊ，δｚｙｉｊ)に相当する。したがって、ある座標（ｉ，ｊ）における法線方向の移動(Δz)に伴う変位ベクトル成分(δｚｘｉｊ，δｚｙｉｊ)をＲｍｅｓ(ｉ，ｊ)とすると、これらは下記の数１３及び数１４によって表すことができる。本実施の形態１の変形例では、変位算出部１１は、変位分布として、下記の数１３に示すＲｍｅｓ(ｉ，ｊ)と、下記の数１３に示す計測ベクトルＶ（ｖｉ，ｖｊ）とを算出する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000013
　ところで、移動量Δｚが大きくなると、法線方向の移動(Δz)に伴う変位ベクトル成分(δｚｘｉｊ，δｚｙｉｊ)の大きさＲ（ｉ，ｊ）も大きくなる。そして、Ｒ（ｉ，ｊ）の倍率は、上記の数１１で与えられる比例定数ｋに相当する。
　また、面内方向の移動(Δx, Δy)に伴う変位ベクトル成分(δx, δy)をあらかじめ計測ベクトルＶ（ｖｉ，ｖｊ）から減算することで得られた、Ｒｍｅｓ（ｉ，ｊ）は、法線方向の移動(Δz)に伴う変位ベクトル成分(δｚｘｉｊ，δｚｙｉｊ)の大きさＲ（ｉ，ｊ）と同様に法線方向の移動(Δz)に伴って変化する。
　このため、Ｒｍｅｓ（ｉ，ｊ）から、Ｒ（ｉ，ｊ）の倍率を推定することが可能となる。具体的には、Ｒ（ｉ，ｊ）の倍率は、下記の数１４に示す評価関数Ｅ（ｋ）を最少にする比例定数ｋを求めることによって推定することができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000014
　従って、本実施の形態の変形例では、移動量算出部１２は、上記の数１４に最小２乗法を適用して、比例定数ｋを算出する。なお、評価関数Ｅ（ｋ）として、上記の数１６に示したＲｍｅｓ（ｉ，ｊ）とＲ（ｉ，ｊ）との差の２乗和以外に、絶対値和、他の累乗和等が用いられていても良い。
　そして、移動量算出部１２は、算出した拡大係数ｋを上記数１４に適用して、移動量Δｚを算出する。また、移動量算出部１２は、算出した移動量Δｚを、上記数８に代入して、法線方向の移動(Δz)に伴う変位ベクトル成分(δｚｘｉｊ，δｚｙｉｊ)を算出する。更に、移動量算出部１２は、変位算出部１１によって算出されている計測ベクトルＶ（ｖｉ，ｖｊ）から、算出した法線方向の移動(Δz)に伴う変位ベクトル成分(δｚｘｉｊ，δｚｙｉｊ)を減算することで、面内方向の移動(Δx,Δy)に伴う変位ベクトル成分(δx, δy)を算出する（上記数５及び数６参照）。
　その後、移動量算出部１２は、算出した面内方向の移動(Δx, Δy)に伴う変位ベクトル成分(δx, δy)と、移動量Δｚとを、上記の数７に適用して、撮像装置の移動量△ｘ及び△ｙを算出する。このようにして算出された、△ｘ、△ｙ及びΔｚは、３方向における基準面５０に対する撮像装置３０の移動量に相当する。
（実施の形態２）
　次に、本発明の実施の形態２における、計測システム、補正処理装置、補正処理方法、及びプログラムについて、図６～図９を参照しながら説明する。
［装置構成］
　最初に、図６～図８を用いて本実施の形態２における計測システム及び補正処理装置の構成について説明する。図６は、本発明の実施の形態２における計測システム及び補正処理装置の概略構成を示すブロック図である。図７は、図６に示された計測装置及び撮像装置の位置関係を別の角度で示す図である。図８は、本発明の実施の形態２における計測システム及び補正処理装置の構成を具体的に示すブロック図である。
　図６に示すように、本実施の形態２における計測システム１０１では、計測装置２０と撮像装置３０とが、ジョイント部材７０によって結合されている。また、この構成により、本実施の形態２では、補正処理装置６０は、図１及び図２で示した実施の形態１における補正処理装置１０と異なり、方向特定部１４を更に備えている。以下、実施の形態１との相違点を中心に説明する。
　本実施の形態２において、ジョイント部材７０は、角度変更が可能な光学部品、たとえばボールジョイントであり、計測装置２０と撮像装置３０との位置関係が可変可能となるように両者を結合している。撮像装置３０は、このジョイント部材７０によって計測装置２０に結合されているため、図６及び図７に示すように、基準面５０が、対象物４０の計測対象領域と平行な面に設定されていない場合にも対応できる。
　また、図６及び図７において、Ｘ軸は、時系列画像の水平方向に沿った軸であり、Ｙ軸は、時系列画像の垂直方向に沿った軸であり、Ｚ軸は、基準面５０の法線方向に沿った軸である。更に、Ｘ’軸は、Ｘ軸を計測対象面に投影して得られる計測対象面に平行な軸であり、Ｙ’軸は、Ｙ軸を計測対象面に投影して得られる計測対象面に平行な軸であり、Ｚ’軸は、計測対象面の法線方向に沿った軸である。
　更に、図６に示すように、Ｙ軸回りの撮像装置３０の回転角度をαとする。図７に示すように、Ｘ軸回りの撮像装置３０の回転角度をβとする。回転角度α及びβの設定は、撮像装置３０の固体撮像素子の受光面の法線を基準面５０の法線（Ｚ軸）と平行となるように、基準面５０の傾斜に合わせて撮像装置３０の向きを調整することによって行なわれる。
　また、撮像装置３０の向きの調整は、レーザ距離計等の測距装置を用いて行なうことができる。具体的には、まず、測距装置の測定方向が固体撮像素子の受光面の法線方向となるように、測距装置を撮像装置３０に取り付ける。そして、撮像装置３０の向きを調整しながら、測距装置測定された距離が最も小さくなる位置を特定する。この特定された位置では、測定された距離が最小となるので、固体撮像素子の受光面の法線と基準面５０の法線とは一致する。よって、その位置で撮像装置３０の向きを固定する。また、管理者等は、固定時の回転角度α及び回転角度βを測定し、測定した値を補正処理装置１０に入力する。
　方向特定部１４は、計測装置２０と撮像装置３０との位置関係を特定し、特定した位置関係に基づいて、時系列画像上での基準面５０における特定方向に対応する方向を特定する。
　補正処理部１３は、本実施の形態２では、方向特定部１４が特定した特定方向に対応する方向に基づいて、第２の移動量を補正する。また、補正処理部１３は、補正後の第２の移動量を用いて、計測装置２０が計測した振動を、基準面５０を基準とした振動に補正する。
　具体的には、図８に示すように、方向特定部１４は、入力された回転角度α及び回転角度βを取得することで、計測装置２０と撮像装置３０との位置関係を特定する。また、方向特定部１４は、取得した回転角度αを数１５に適用することによって、又は、回転角度βを下記の数１６に適用することによって、Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸と、Ｘ’軸、Ｙ’軸、及びＺ’軸との関係を求める。また、この軸関係により、時系列画像上での基準面における、振動が計測された特定方向に対応する方向が特定される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000015
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000016
　また、この軸関係により、時系列画像上での基準面における、振動が計測された特定方向に対応する方向が特定される。例えば、回転角度α＝４５度、β＝０であるとする。この場合は、以下の数１７に示す関係が特定される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000017
　補正処理部１３は、図８に示すように、移動量算出部１２が算出した移動量を、特定された軸関係によって補正する。補正対象となる移動量は、例えば、基準面５０に対する撮像装置３０の移動量「Ａ－Ｂ」＝（ｄｘａ－ｄｘｂ、ｄｙａ－ｄｙｂ、ｄｚａ－ｄｚｂ）である。よって、回転角度α＝１３５度、β＝０である場合は、補正後の移動量は下記の数１８に示す通りとなる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000018
　その後、補正処理部１３は、計測装置２０によって計測された振動から、基準面５０に対する計測装置２０の補正後の移動量を減算することによって、基準面５０を基準とした対象物４０の振動を算出する。
［装置動作］
　次に、本発明の実施の形態２における計測システム１０１及び補正処理装置６０の動作について図９を用いて説明する。図９は、本発明の実施の形態２における計測システム及び補正処理装置の動作を示すフロー図である。以下の説明においては、適宜図４～図８を参照する。また、本実施の形態２では、補正処理装置１０を動作させることによって、補正処理方法が実施される。よって、本実施の形態２における補正処理方法の説明は、以下の補正処理装置６０の動作説明に代える。
　図９に示すように、最初に、補正処理装置１０において、変位算出部１１は、撮像装置３０が出力する時系列画像の画像データを取得する（ステップＢ１）。ステップＢ１は、図３に示したステップＡ１と同様のステップである。
　次に、変位算出部１１は、取得した時系列画像のうち、１の画像を基準画像とし、それ以外を処理画像とし、両者を対比することによって、画像の水平方向（Ｘ方向）における基準面５０の変位と、画像の垂直方向（Ｙ方向）における基準面５０の変位とを算出する（ステップＢ２）。ステップＢ２は、図３に示したステップＡ２と同様のステップである。
　　次に、変位算出部１１は、処理画像、基準画像、およびステップＡ２で算出した基準面５０の変位（ｄ１ｘ、ｄ１ｙ）を用いて、基準面５０の法線方向（Ｚ方向）の変位を示す倍率ｄ１ｚを算出する（ステップＢ３）。ステップＢ３は、図３に示したステップＡ３と同様のステップである。
　次に、移動量算出部１２は、ステップＡ２で算出した水平方向および垂直方向の変位（ｄ１ｘ、ｄ１ｙ）と、ステップＡ３で算出した倍率ｄ１ｚと、撮像装置３０の撮影情報とを用いて、撮像装置３０及び計測装置２０の実際の移動量を算出する（ステップＢ４）。ステップＢ４は、図３に示したステップＡ４と同様のステップである。
　次に、方向特定部１４は、計測装置２０と撮像装置３０との位置関係を特定し、特定した位置関係に基づいて、時系列画像上での基準面５０における特定方向に対応する方向を特定する（ステップＢ５）。具体的には、ステップＢ５では、方向特定部１４は、回転角度α及び回転角度βを用いて、Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸と、Ｘ’軸、Ｙ’軸、及びＺ’軸との関係を求めて、特定方向に対応する方向を特定する。
　次に、補正処理部１３は、ステップＢ５で特定した方向に基づいてステップＢ４で得られた移動量を補正し、補正後の移動量を用いて、計測装置２０から取得した振動データで特定される振動を、基準面５０を基準とした対象物４０の振動に補正する（ステップＢ６）。また、補正処理部１３は、補正後の振動を特定するデータを出力する。
　具体的には、補正処理部１３は、ステップＡ４で算出した基準面５０に対する撮像装置３０の移動量（第２の移動量）「Ａ－Ｂ」を、ステップＢ５で特定した方向に基づいて補正する。そして、補正処理部１３は、計測装置２０から振動データを取得し、取得した振動データから、計測装置２０を基準とした計測対象領域の移動量「Ｃ－Ｂ」を特定する。その後、補正処理部１３は、特定した移動量「Ｃ－Ｂ」から、補正後の基準面５０に対する撮像装置３０の移動量（第２の移動量）「Ａ－Ｂ」を減算することによって、基準面５０を基準とした対象物４０の振動を算出する。
　以上のように本実施の形態２では、基準面５０は平ら面である必要はない。本実施の形態２によれば、基準面５０が平らな面で無い場合であっても、基準面５０が平らな面である場合（実施の形態１の場合）と同様に、対象物４０の振動を正確に測定することが可能となる。
［変形例］
　上述した例では、回転角度α＝１３５度、回転角度βの例について説明しているが、本実施の形態２において、回転角度α及び回転角度βは、０度以上１８０度以下の範囲であれば良い。また、本実施の形態２では、回転角度α及び回転角度βの両方の値が０（ゼロ）より大きくなっていても良い。
　また、例えば、回転角度α＝９０度、又は回転角度β＝９０の場合、基準面５０は、計測対象領域に対して垂直となり、計測対象領域の法線と基準面５０の法線とは直交する。この場合、計測対象領域の法線方向の振動は、時系列画像上の基準面の水平方向又は垂直方向の移動量によって補正されることになる。この態様では、計測対象領域の法線方向の振動の計測精度を高めることができる。これは、基準面の法線方向の移動量に比べて、時系列画像の水平方向又は垂直方向での移動量の方が、算出精度が高いためである。
［プログラム］
　本実施の形態２におけるプログラムは、コンピュータに、図９に示すステップＢ１～Ｂ６を実行させるプログラムであれば良い。このプログラムをコンピュータにインストールし、実行することによって、本実施の形態における補正処理装置６０と補正処理方法とを実現することができる。この場合、コンピュータのＣＰＵ（Central Processing Unit）は、変位算出部１１、移動量算出部１２、補正処理部１３、及び方向特定部１４として機能し、処理を行なう。
　また、本実施の形態２におけるプログラムは、複数のコンピュータによって構築されたコンピュータシステムによって実行されても良い。この場合は、例えば、各コンピュータが、それぞれ、変位算出部１１、移動量算出部１２、補正処理部１３、及び方向特定部１４のいずれかとして機能しても良い。
（物理構成）
　ここで、実施の形態１及び２におけるプログラムを実行することによって、補正処理装置を実現するコンピュータについて図１０を用いて説明する。図１０は、本実施の形態１及び２における補正処理装置を実現するコンピュータの一例を示すブロック図である。
　図１０に示すように、コンピュータ１１０は、ＣＰＵ１１１と、メインメモリ１１２と、記憶装置１１３と、入力インターフェイス１１４と、表示コントローラ１１５と、データリーダ／ライタ１１６と、通信インターフェイス１１７とを備える。これらの各部は、バス１２１を介して、互いにデータ通信可能に接続される。
　ＣＰＵ１１１は、記憶装置１１３に格納された、本実施の形態におけるプログラム（コード）をメインメモリ１１２に展開し、これらを所定順序で実行することにより、各種の演算を実施する。メインメモリ１１２は、典型的には、ＤＲＡＭ（Dynamic Random Access Memory）等の揮発性の記憶装置である。また、本実施の形態におけるプログラムは、コンピュータ読み取り可能な記録媒体１２０に格納された状態で提供される。なお、本実施の形態におけるプログラムは、通信インターフェイス１１７を介して接続されたインターネット上で流通するものであっても良い。
　また、記憶装置１１３の具体例としては、ハードディスクドライブの他、フラッシュメモリ等の半導体記憶装置が挙げられる。入力インターフェイス１１４は、ＣＰＵ１１１と、キーボード及びマウスといった入力機器１１８との間のデータ伝送を仲介する。表示コントローラ１１５は、ディスプレイ装置１１９と接続され、ディスプレイ装置１１９での表示を制御する。
　データリーダ／ライタ１１６は、ＣＰＵ１１１と記録媒体１２０との間のデータ伝送を仲介し、記録媒体１２０からのプログラムの読み出し、及びコンピュータ１１０における処理結果の記録媒体１２０への書き込みを実行する。通信インターフェイス１１７は、ＣＰＵ１１１と、他のコンピュータとの間のデータ伝送を仲介する。
　また、記録媒体１２０の具体例としては、ＣＦ（Compact Flash（登録商標））及びＳＤ（Secure Digital）等の汎用的な半導体記憶デバイス、フレキシブルディスク（Flexible Disk）等の磁気記録媒体、又はＣＤ－ＲＯＭ（Compact DiskRead Only Memory）などの光学記録媒体が挙げられる。
　なお、本実施の形態における補正処理装置は、プログラムがインストールされたコンピュータではなく、各部に対応したハードウェアを用いることによっても実現可能である。更に、補正処理装置は、一部がプログラムで実現され、残りの部分がハードウェアで実現されていてもよい。
　上述した実施の形態の一部又は全部は、以下に記載する（付記１）～（付記１６）によって表現することができるが、以下の記載に限定されるものではない。
（付記１）
　対象物の振動を計測する計測装置と、予め設定された基準面を撮影可能にとなるように前記計測装置に固定されている撮像装置と、補正処理装置とを備え、
　前記補正処理装置は、
前記撮像装置から出力されてきた前記基準面の時系列画像から、前記基準面の変位を算出する、変位算出部と、
　前記変位と予め設定されている前記撮像装置の撮影情報とに基づいて、前記計測装置の前記基準面に対する移動量を算出する、移動量算出部と、
　前記移動量を用いて、前記計測装置が計測した振動を、前記基準面を基準とした振動に補正する、補正処理部と、
を備えている、
ことを特徴とする計測システム。
（付記２）
　前記計測装置が、特定方向において前記対象物の振動を計測し、
　前記補正処理装置が、
前記計測装置と前記撮像装置との位置関係を特定し、特定した前記位置関係に基づいて、前記時系列画像上での前記基準面における前記特定方向に対応する方向を特定する、方向特定部を更に備え、
　前記補正処理部が、特定された前記特定方向に対応する方向に基づいて、前記移動量を補正し、補正後の前記移動量を用いて、前記計測装置が計測した振動を、前記基準面を基準とした振動に補正する、
付記１に記載の計測システム。
（付記３）
　前記特定方向が、前対象物の振動が計測されている面の法線方向を少なくとも含み、前対象物の振動が計測されている面の法線と前記基準面の法線とが直交する場合において、
　前記方向特定部が、前対象物の振動が計測されている面の法線方向に対応する方向として、前記基準面に平行な方向を特定する、
付記２に記載の計測システム。
（付記４）
　前記特定方向が、前記対象物の振動が計測されている面での直交する２方向と、前対象物の振動が計測されている面の法線方向との３方向であり、
　前記移動量算出部が、前記３方向それぞれに対応する３方向について、前記移動量を算出する、
付記１～３のいずれかに記載の計測システム。
（付記５）
　対象物の振動を計測する計測装置の計測結果を補正するための装置であって、
　予め設定された基準面を撮影可能にとなるように前記計測装置に固定されている撮像装置から出力されてきた、前記基準面の時系列画像から、前記基準面の変位を算出する、変位算出部と、
　前記変位と予め設定されている前記撮像装置の撮影情報とに基づいて、前記計測装置の前記基準面に対する移動量を算出する、移動量算出部と、
　前記移動量を用いて、前記計測装置が計測した振動を、前記基準面を基準とした振動に補正する、補正処理部と、
を備えている、
ことを特徴とする補正処理装置。
（付記６）
　前記計測装置が、特定方向において前記対象物の振動を計測し、
　前記計測装置と前記撮像装置との位置関係を特定し、特定した前記位置関係に基づいて、前記時系列画像上での前記基準面における前記特定方向に対応する方向を特定する、方向特定部を更に備え、
　前記補正処理部が、特定された前記特定方向に対応する方向に基づいて、前記移動量を補正し、補正後の前記移動量を用いて、前記計測装置が計測した振動を、前記基準面を基準とした振動に補正する、
付記５に記載の補正処理装置。
（付記７）
　前記特定方向が、前対象物の振動が計測されている面の法線方向を少なくとも含み、前対象物の振動が計測されている面の法線と前記基準面の法線とが直交する場合において、
　前記方向特定部が、前対象物の振動が計測されている面の法線方向に対応する方向として、前記基準面に平行な方向を特定する、
付記６に記載の補正処理装置。
（付記８）
　前記特定方向が、前記対象物の振動が計測されている面での直交する２方向と、前対象物の振動が計測されている面の法線方向との３方向であり、
　前記移動量算出部が、前記３方向それぞれに対応する３方向について、前記移動量を算出する、
付記５～７のいずれかに記載の補正処理装置。
（付記９）
　対象物の振動を計測する計測装置の計測結果を補正するための方法であって、
（ａ）予め設定された基準面を撮影可能にとなるように前記計測装置に固定されている撮像装置から出力されてきた、前記基準面の時系列画像から、前記基準面の変位を算出する、ステップと、
（ｂ）前記変位と予め設定されている前記撮像装置の撮影情報とに基づいて、前記計測装置の前記基準面に対する移動量を算出する、ステップと、
（ｃ）前記移動量を用いて、前記計測装置が計測した振動を、前記基準面を基準とした振動に補正する、ステップと、
を有する、
ことを特徴とする補正処理方法。
（付記１０）
（ｄ）前記計測装置が、特定方向において前記対象物の振動を計測している場合に、前記計測装置と前記撮像装置との位置関係を特定し、特定した前記位置関係に基づいて、前記時系列画像上での前記基準面における前記特定方向に対応する方向を特定する、ステップを更に有し、
　前記（ｃ）のステップにおいて、特定された前記特定方向に対応する方向に基づいて、前記移動量を補正し、補正後の前記移動量を用いて、前記計測装置が計測した振動を、前記基準面を基準とした振動に補正する、
付記９に記載の補正処理方法。
（付記１１）
　前記特定方向が、前対象物の振動が計測されている面の法線方向を少なくとも含み、前対象物の振動が計測されている面の法線と前記基準面の法線とが直交する場合において、
　前記（ｄ）のステップにおいて、前対象物の振動が計測されている面の法線方向に対応する方向として、前記基準面に平行な方向を特定する、
付記１０に記載の補正処理方法。
（付記１２）
　前記特定方向が、前記対象物の振動が計測されている面での直交する２方向と、前対象物の振動が計測されている面の法線方向との３方向であり、
　前記（ｂ）のステップにおいて、前記３方向それぞれに対応する３方向について、前記移動量を算出する、
付記９～１１のいずれかに記載の補正処理方法。
（付記１３）
　コンピュータによって、対象物の振動を計測する計測装置の計測結果を補正するためのプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体であって、
　前記プログラムは、前記コンピュータに、
（ａ）予め設定された基準面を撮影可能にとなるように前記計測装置に固定されている撮像装置から出力されてきた、前記基準面の時系列画像から、前記基準面の変位を算出する、ステップと、
（ｂ）前記変位と予め設定されている前記撮像装置の撮影情報とに基づいて、前記計測装置の前記基準面に対する移動量を算出する、ステップと、
（ｃ）前記移動量を用いて、前記計測装置が計測した振動を、前記基準面を基準とした振動に補正する、ステップと、
を実行させる命令を含んでいる、コンピュータ読み取り可能な記録媒体。
（付記１４）
　前記プログラムは、前記コンピュータに、
（ｄ）前記計測装置が、特定方向において前記対象物の振動を計測している場合に、前記計測装置と前記撮像装置との位置関係を特定し、特定した前記位置関係に基づいて、前記時系列画像上での前記基準面における前記特定方向に対応する方向を特定する、ステップを実行させる命令を更に含み、
　前記（ｃ）のステップにおいて、特定された前記特定方向に対応する方向に基づいて、前記移動量を補正し、補正後の前記移動量を用いて、前記計測装置が計測した振動を、前記基準面を基準とした振動に補正する、
付記１３に記載のコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
（付記１５）
　前記特定方向が、前対象物の振動が計測されている面の法線方向を少なくとも含み、前対象物の振動が計測されている面の法線と前記基準面の法線とが直交する場合において、
　前記（ｄ）のステップにおいて、前対象物の振動が計測されている面の法線方向に対応する方向として、前記基準面に平行な方向を特定する、
付記１４に記載のコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
（付記１６）
　前記特定方向が、前記対象物の振動が計測されている面での直交する２方向と、前対象物の振動が計測されている面の法線方向との３方向であり、
　前記（ｂ）のステップにおいて、前記３方向それぞれに対応する３方向について、前記移動量を算出する、
付記１３～１５のいずれかに記載のコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
　以上、実施の形態を参照して本願発明を説明したが、本願発明は上記実施の形態に限定されるものではない。本願発明の構成や詳細には、本願発明のスコープ内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。
　以上のように、本発明によれば、対象物の振動を計測する計測装置の設置場所が振動を受けやすい場所であっても、対象物の振動を正確に測定することができる。本発明は、橋梁・道路・建築物・設備などのインフラ構造物の維持管理及び異常検知などの分野に有用である。
　１０　補正処理装置（実施の形態１）
　１１　変位算出部
　１２　移動量算出部
　１３　補正処理部
　１４　方向特定部
　２０　計測装置
　３０　撮像装置
　４０　対象物
　５０　基準面
　６０　補正処理装置（実施の形態２）
　７０　ジョイント部材
　１００　計測システム（実施の形態１）
　１０１　計測システム（実施の形態２）
　１１０　コンピュータ
　１１１　ＣＰＵ
　１１２　メインメモリ
　１１３　記憶装置
　１１４　入力インターフェイス
　１１５　表示コントローラ
　１１６　データリーダ／ライタ
　１１７　通信インターフェイス
　１１８　入力機器
　１１９　ディスプレイ装置
　１２０　記録媒体
　１２１　バス

Claims (16)

  1. 　対象物の振動を計測する計測装置と、予め設定された基準面を撮影可能にとなるように前記計測装置に固定されている撮像装置と、補正処理装置とを備え、
    　前記補正処理装置は、
    前記撮像装置から出力されてきた前記基準面の時系列画像から、前記基準面の変位を算出する、変位算出部と、
    　前記変位と予め設定されている前記撮像装置の撮影情報とに基づいて、前記計測装置の前記基準面に対する移動量を算出する、移動量算出部と、
    　前記移動量を用いて、前記計測装置が計測した振動を、前記基準面を基準とした振動に補正する、補正処理部と、
    を備えている、
    ことを特徴とする計測システム。
  2. 　前記計測装置が、特定方向において前記対象物の振動を計測し、
    　前記補正処理装置が、
    前記計測装置と前記撮像装置との位置関係を特定し、特定した前記位置関係に基づいて、前記時系列画像上での前記基準面における前記特定方向に対応する方向を特定する、方向特定部を更に備え、
    　前記補正処理部が、特定された前記特定方向に対応する方向に基づいて、前記移動量を補正し、補正後の前記移動量を用いて、前記計測装置が計測した振動を、前記基準面を基準とした振動に補正する、
    請求項１に記載の計測システム。
  3. 　前記特定方向が、前対象物の振動が計測されている面の法線方向を少なくとも含み、前対象物の振動が計測されている面の法線と前記基準面の法線とが直交する場合において、
    　前記方向特定部が、前対象物の振動が計測されている面の法線方向に対応する方向として、前記基準面に平行な方向を特定する、
    請求項２に記載の計測システム。
  4. 　前記特定方向が、前記対象物の振動が計測されている面での直交する２方向と、前対象物の振動が計測されている面の法線方向との３方向であり、
    　前記移動量算出部が、前記３方向それぞれに対応する３方向について、前記移動量を算出する、
    請求項１～３のいずれかに記載の計測システム。
  5. 　対象物の振動を計測する計測装置の計測結果を補正するための装置であって、
    　予め設定された基準面を撮影可能にとなるように前記計測装置に固定されている撮像装置から出力されてきた、前記基準面の時系列画像から、前記基準面の変位を算出する、変位算出部と、
    　前記変位と予め設定されている前記撮像装置の撮影情報とに基づいて、前記計測装置の前記基準面に対する移動量を算出する、移動量算出部と、
    　前記移動量を用いて、前記計測装置が計測した振動を、前記基準面を基準とした振動に補正する、補正処理部と、
    を備えている、
    ことを特徴とする補正処理装置。
  6. 　前記計測装置が、特定方向において前記対象物の振動を計測し、
    　前記計測装置と前記撮像装置との位置関係を特定し、特定した前記位置関係に基づいて、前記時系列画像上での前記基準面における前記特定方向に対応する方向を特定する、方向特定部を更に備え、
    　前記補正処理部が、特定された前記特定方向に対応する方向に基づいて、前記移動量を補正し、補正後の前記移動量を用いて、前記計測装置が計測した振動を、前記基準面を基準とした振動に補正する、
    請求項５に記載の補正処理装置。
  7. 　前記特定方向が、前対象物の振動が計測されている面の法線方向を少なくとも含み、前対象物の振動が計測されている面の法線と前記基準面の法線とが直交する場合において、
    　前記方向特定部が、前対象物の振動が計測されている面の法線方向に対応する方向として、前記基準面に平行な方向を特定する、
    請求項６に記載の補正処理装置。
  8. 　前記特定方向が、前記対象物の振動が計測されている面での直交する２方向と、前対象物の振動が計測されている面の法線方向との３方向であり、
    　前記移動量算出部が、前記３方向それぞれに対応する３方向について、前記移動量を算出する、
    請求項５～７のいずれかに記載の補正処理装置。
  9. 　対象物の振動を計測する計測装置の計測結果を補正するための方法であって、
    （ａ）予め設定された基準面を撮影可能にとなるように前記計測装置に固定されている撮像装置から出力されてきた、前記基準面の時系列画像から、前記基準面の変位を算出する、ステップと、
    （ｂ）前記変位と予め設定されている前記撮像装置の撮影情報とに基づいて、前記計測装置の前記基準面に対する移動量を算出する、ステップと、
    （ｃ）前記移動量を用いて、前記計測装置が計測した振動を、前記基準面を基準とした振動に補正する、ステップと、
    を有する、
    ことを特徴とする補正処理方法。
  10. （ｄ）前記計測装置が、特定方向において前記対象物の振動を計測している場合に、前記計測装置と前記撮像装置との位置関係を特定し、特定した前記位置関係に基づいて、前記時系列画像上での前記基準面における前記特定方向に対応する方向を特定する、ステップを更に有し、
    　前記（ｃ）のステップにおいて、特定された前記特定方向に対応する方向に基づいて、前記移動量を補正し、補正後の前記移動量を用いて、前記計測装置が計測した振動を、前記基準面を基準とした振動に補正する、
    請求項９に記載の補正処理方法。
  11. 　前記特定方向が、前対象物の振動が計測されている面の法線方向を少なくとも含み、前対象物の振動が計測されている面の法線と前記基準面の法線とが直交する場合において、
    　前記（ｄ）のステップにおいて、前対象物の振動が計測されている面の法線方向に対応する方向として、前記基準面に平行な方向を特定する、
    請求項１０に記載の補正処理方法。
  12. 　前記特定方向が、前記対象物の振動が計測されている面での直交する２方向と、前対象物の振動が計測されている面の法線方向との３方向であり、
    　前記（ｂ）のステップにおいて、前記３方向それぞれに対応する３方向について、前記移動量を算出する、
    請求項９～１１のいずれかに記載の補正処理方法。
  13. 　コンピュータによって、対象物の振動を計測する計測装置の計測結果を補正するためのプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体であって、
    　前記プログラムは、前記コンピュータに、
    （ａ）予め設定された基準面を撮影可能にとなるように前記計測装置に固定されている撮像装置から出力されてきた、前記基準面の時系列画像から、前記基準面の変位を算出する、ステップと、
    （ｂ）前記変位と予め設定されている前記撮像装置の撮影情報とに基づいて、前記計測装置の前記基準面に対する移動量を算出する、ステップと、
    （ｃ）前記移動量を用いて、前記計測装置が計測した振動を、前記基準面を基準とした振動に補正する、ステップと、
    を実行させる命令を含んでいる、コンピュータ読み取り可能な記録媒体。
  14. 　前記プログラムは、前記コンピュータに、
    （ｄ）前記計測装置が、特定方向において前記対象物の振動を計測している場合に、前記計測装置と前記撮像装置との位置関係を特定し、特定した前記位置関係に基づいて、前記時系列画像上での前記基準面における前記特定方向に対応する方向を特定する、ステップを実行させる命令を更に含み、
    　前記（ｃ）のステップにおいて、特定された前記特定方向に対応する方向に基づいて、前記移動量を補正し、補正後の前記移動量を用いて、前記計測装置が計測した振動を、前記基準面を基準とした振動に補正する、
    請求項１３に記載のコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
  15. 　前記特定方向が、前対象物の振動が計測されている面の法線方向を少なくとも含み、前対象物の振動が計測されている面の法線と前記基準面の法線とが直交する場合において、
    　前記（ｄ）のステップにおいて、前対象物の振動が計測されている面の法線方向に対応する方向として、前記基準面に平行な方向を特定する、
    請求項１４に記載のコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
  16. 　前記特定方向が、前記対象物の振動が計測されている面での直交する２方向と、前対象物の振動が計測されている面の法線方向との３方向であり、
    　前記（ｂ）のステップにおいて、前記３方向それぞれに対応する３方向について、前記移動量を算出する、
    請求項１３～１５のいずれかに記載のコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
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