JP2000213916A - Displacement measurement method - Google Patents
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Abstract
(57)【要約】
【課題】作業が簡単でありかつ作業時間が短く、しかも
周辺の照度条件にほとんど左右されない高精度で安価な
変位計測方法を提供する。
【解決手段】本発明の変位計測方法に用いられる計測用
マーク３は、多階調のなめらかな階調変化を有する同心
円状のマークパターンで形成されている。そして、この
計測用マーク３を計測対象物２に設置するとともに、カ
メラ装置４のレンズの焦点をこの計測用マーク３に合わ
せる。この状態でカメラ装置４により計測用マーク３を
撮影し、撮影したカメラ像を計算機５に送り、計算機５
によって離散画像相関関数を求め、更に計測分解能に基
づく細かさでその関数を補間し、その関数が最大値をと
る座標を求めることにより、計測対象物２の位置を計算
すると共に、計測対象物２がカメラ光軸方向に垂直な面
内で動いたときの計測用マーク３の光軸に垂直な面内で
の変位を計算する。
(57) [Problem] To provide a highly accurate and inexpensive displacement measuring method which is simple in work, requires a short work time, and is hardly influenced by surrounding illuminance conditions. A measurement mark used in the displacement measurement method of the present invention is formed of a concentric mark pattern having a smooth gradation change of multiple gradations. Then, the measurement mark 3 is set on the measurement target 2, and the lens of the camera device 4 is focused on the measurement mark 3. In this state, the measurement mark 3 is photographed by the camera device 4, and the photographed camera image is sent to the computer 5.
To obtain the discrete image correlation function, further interpolate the function with fineness based on the measurement resolution, and obtain the coordinates where the function takes the maximum value, thereby calculating the position of the measurement object 2 and the measurement object 2 Is calculated in a plane perpendicular to the optical axis of the measurement mark 3 when the camera moves in a plane perpendicular to the camera optical axis direction.
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、計測対象物の位置
または変位を光学的に計測する変位計測方法の技術分野
に属し、計測対象物に設置した計測用マークをカメラ装
置で撮影し、撮影した撮像画像を画像処理することによ
り、計測対象物の位置または変位を計測する変位計測方
法の技術分野に属するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention belongs to the technical field of a displacement measuring method for optically measuring the position or displacement of a measurement object, and uses a camera device to photograph a measurement mark placed on the measurement object. The present invention belongs to the technical field of a displacement measurement method for measuring a position or a displacement of a measurement target object by performing image processing on a captured image obtained.
【０００２】[0002]
【従来の技術分野】従来、対象物の位置を視準する方向
に垂直な平面内での変位を検出する場合、計測対象物に
マークを設置し、このマークを人がトランシットなどの
測量器を用いて視準して求める方法、あるいは、このマ
ークをカメラ装置で撮影し、撮影した画像を、画像重心
法を用いた画像処理を行うことによりその変位を求める
方法が用いられている。2. Description of the Related Art Conventionally, when detecting a displacement in a plane perpendicular to the direction in which the position of an object is collimated, a mark is set on the object to be measured, and the mark is used by a person to measure a transit or other measuring instrument. In addition, a method of collimating and obtaining the mark, or a method of capturing the mark with a camera device and performing image processing on the captured image using an image centroid method to determine the displacement is used.
【０００３】[0003]
【発明が解決しようとする課題】ところで、トランシッ
トによる測量は、作業時間が多くかかるばかりでなく、
作業が繁雑であり、更に、計測精度が人為的な誤差を含
んだものとなっていた。また、画像重心法を用いた画像
処理による方法は、照度の変化によって計測値が変動す
るので、計測精度が周辺環境の照度条件及びカメラ装置
で発生する電気的ノイズに大きく左右される問題点を有
しており、計測精度の向上が困難であった。そこで、計
測精度を向上するために、カメラ装置の性能を向上させ
ることが考えられるが、そのためにはカメラ装置が高価
になってしまう。By the way, transit surveying requires not only a long working time, but also
The work was complicated, and the measurement accuracy included artificial errors. Also, the method based on image processing using the image center of gravity method has a problem in that the measurement value fluctuates due to a change in illuminance, so that the measurement accuracy is greatly affected by the illuminance conditions of the surrounding environment and the electrical noise generated by the camera device. And it was difficult to improve the measurement accuracy. Therefore, in order to improve the measurement accuracy, it is conceivable to improve the performance of the camera device. However, the camera device becomes expensive for that purpose.
【０００４】本発明はこのような事情に鑑みてなされた
ものであって、その目的は、作業が簡単でありかつ作業
時間が短く、しかも周辺の照度条件にほとんど左右され
ない高精度で安価な精度変位計測方法を提供することで
ある。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above circumstances, and has as its object to provide a high-precision, inexpensive precision which is simple in operation, requires a short operation time, and is hardly influenced by surrounding illuminance conditions. It is to provide a displacement measuring method.
【０００５】[0005]
【課題を解決するための手段】前述の課題を解決するた
めに、請求項１の発明は、所定のマークパターンからな
る計測用マークを計測対象物に設置し、前記計測対象物
の変位前の前記計測用マークをカメラ装置で撮影して基
準マーク画像として取得すると共に、前記計測対象物の
変位後の前記計測用マークを前記カメラ装置で撮影して
変位マーク画像として取得し、これらの基準マーク画像
と変位マーク画像の各撮像画像について離散画像相関関
数を求め、更に、求めた離散画像相関関数を計測分解能
に基づく細かさで補間し、前記離散画像相関関数が最大
値を取る座標を求めることにより、前記計測対象物がカ
メラ光軸方向に垂直な面内で動く場合の計測用マークの
光軸に垂直な平面内での変位を画像解像度以下で計測す
ることを特徴としている。In order to solve the above-mentioned problems, a first aspect of the present invention is to install a measurement mark having a predetermined mark pattern on a measurement object, and to displace the measurement mark before displacement of the measurement object. The measurement mark is captured by a camera device to obtain a reference mark image, and the measurement mark after the displacement of the measurement target is captured by the camera device to be obtained as a displacement mark image. Obtaining a discrete image correlation function for each captured image of the image and the displacement mark image, further interpolating the obtained discrete image correlation function with fineness based on measurement resolution, and obtaining coordinates at which the discrete image correlation function takes a maximum value. By measuring the displacement of the measurement mark in a plane perpendicular to the optical axis when the measurement object moves in a plane perpendicular to the camera optical axis direction at an image resolution or less. There.
【０００６】また、請求項２の発明は、前記カメラ装置
で撮影した基準マーク画像および変位マーク画像の撮像
画像を、それぞれ多階調のなめらかな階調変化を有する
パターンの画像としていることを特徴としている。更
に、請求項３の発明は、前記計測用マークのマークパタ
ーンとして多階調のなめらかな階調変化を有するパター
ンを用いて、前記撮像画像を得ることを特徴としてい
る。According to a second aspect of the present invention, each of the reference mark image and the displacement mark image captured by the camera device is an image of a pattern having multiple gradations and a smooth gradation change. And Further, the invention of claim 3 is characterized in that the captured image is obtained by using a pattern having a smooth gradation change of multiple gradations as a mark pattern of the measurement mark.
【０００７】更に、請求項４の発明は、前記計測用マー
クのマークパターンとして、２階調の階調変化を有する
パターンを用い、前記カメラ装置がそのレンズの焦点を
前記計測用マークからずらせた状態でこの計測用マーク
を撮影し、前記撮像画像を得ることを特徴としている。
更に、請求項５の発明は、前記マークパターンは同心円
状のパターンであることを特徴としている。Further, according to a fourth aspect of the present invention, a pattern having two gradation changes is used as a mark pattern of the measurement mark, and the camera device shifts the focus of the lens from the measurement mark. In this state, the measurement mark is photographed in the state, and the captured image is obtained.
Further, the invention according to claim 5 is characterized in that the mark pattern is a concentric pattern.
【０００８】[0008]
【作用】このように構成された本発明の変位計測方法に
おいては、カメラで撮影したマーク像の撮像画像につい
て、計算機によって離散画像相関関数が求められる。そ
して、この離散画像相関関数が計測分解能に基づく細か
さで補間されるとともに、補間された関数が最大値をと
る座標が求められる。求めた座標に基づいて、画像解像
度以下の分解能で精度良くマーク像の変位が計測される
とともに、周辺の照度条件の変化の影響を受け難い変位
の計測が高精度に行われるようになる。In the displacement measuring method according to the present invention, the discrete image correlation function is obtained by the computer for the image of the mark image taken by the camera. Then, the discrete image correlation function is interpolated with fineness based on the measurement resolution, and the coordinates at which the interpolated function takes the maximum value are obtained. Based on the obtained coordinates, the displacement of the mark image is accurately measured with a resolution equal to or lower than the image resolution, and the displacement that is hardly affected by changes in the surrounding illuminance condition is measured with high accuracy.
【０００９】特に、計算機に送られる撮像画像を多階調
のなめらかな階調変化を有するパターンの画像が用いら
れることで、計算機によって正確な離散画像相関関数が
求められるようになるとともに、この離散画像相関関数
が正確に補間されるようになるので、計測精度が向上す
る。In particular, by using an image of a pattern having a smooth gradation change of multiple gradations as an image picked up to be sent to the computer, an accurate discrete image correlation function can be obtained by the computer and this discrete image correlation function can be obtained. Since the image correlation function is accurately interpolated, the measurement accuracy is improved.
【００１０】また、多階調のなめらかな階調変化のパタ
ーンの撮像画像を用いることで、画像全体の色変化の分
布パターンの移動が計測されるようになるので、照度が
変化し、画像全体の明るさが変化しても、画像全体の色
変化の分布パターンは変化しないため、照度条件の変化
の影響をより一層受け難い計測が実現されるようにな
る。[0010] Further, by using a captured image of a multi-gradation smooth gradation change pattern, the movement of the color change distribution pattern of the entire image can be measured, so that the illuminance changes and the entire image changes. Even if the brightness of the image changes, the distribution pattern of the color change of the entire image does not change, so that the measurement which is less affected by the change of the illuminance condition can be realized.
【００１１】しかも、カメラ装置は市販のものでよいの
で、本発明の変位計測方法は安価に変位計測が行われる
ようになり、また、撮影した撮像画像は人為的な誤差を
ほとんど含まなくなるので、測定精度が更に向上する。
更に、市販のカメラ装置で、計測対象物に設置した計測
用マークを単純に撮影すればよいので、作業が簡単にな
りかつ作業時間が短くなる。In addition, since the camera device may be a commercially available one, the displacement measuring method of the present invention can perform displacement measurement at a low cost, and the captured image hardly contains an artificial error. Measurement accuracy is further improved.
Furthermore, since a commercially available camera device simply captures the measurement mark placed on the measurement target, the operation is simplified and the operation time is shortened.
【００１２】更に、計測用マークのマークパターンが２
階調の階調変化を有するパターンとされることで、計測
用マークが容易に製作されるとともに安価になる。更
に、計測用マークのマークパターンとして同心円状のマ
ークパターンを用いていることで、計測用マークのカメ
ラ光軸まわりの回転の取付誤差による計測性能の劣化が
防止される。しかも、計測精度が画像面上の上下左右の
変位方向によらず一定になる。Further, the mark pattern of the measurement mark is 2
With the pattern having the gradation change of the gradation, the measurement mark can be easily manufactured and the cost can be reduced. Furthermore, by using a concentric mark pattern as the mark pattern of the measurement mark, deterioration of the measurement performance due to a mounting error of rotation of the measurement mark around the camera optical axis is prevented. In addition, the measurement accuracy becomes constant regardless of the vertical and horizontal displacement directions on the image plane.
【００１３】[0013]
【発明の実施の形態】以下、図面を用いて、本発明の実
施の形態を説明する。図１は、本発明に係る変位計測方
法の実施の形態の一例に用いられる変位計測装置を模式
的に示す図、また図２はこの例の変位計測方法に用いら
れる計測用マークの一例を示す図、更に図３は図２にお
けるIII−III線に沿う多階調のマークパターンの断面図
である。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram schematically showing a displacement measuring device used in an example of a displacement measuring method according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 shows an example of a measuring mark used in the displacement measuring method of this example. FIG. 3 is a sectional view of a multi-tone mark pattern along the line III-III in FIG.
【００１４】図１に示すように、この例の変位計測方法
に用いられる変位計測装置１は、計測対象物２に設置し
た計測用マーク３と、この計測用マーク３を視準できる
カメラ光軸上の適切な場所に設置したカメラ装置４と、
撮像画像を取り込み、この撮像画像について画像処理計
算を行う計算機５とから構成されている。As shown in FIG. 1, a displacement measuring device 1 used in the displacement measuring method of this embodiment includes a measuring mark 3 installed on a measuring object 2 and a camera optical axis capable of collimating the measuring mark 3. A camera device 4 installed at an appropriate location above,
And a computer 5 for taking in a captured image and performing image processing calculations on the captured image.
【００１５】そして、この例の変位計測方法では、この
変位計測装置１を用い、計測対象物２に設置した変位前
の計測用マーク３をカメラ装置４で撮影して基準マーク
画像を得ると共に、計測対象物２の変位後の計測用マー
ク３をカメラ装置４で撮影して変位マーク画像を得る。
これらの両マーク画像を計算機５に送り、計算機５によ
って画像相関計算を行い、両マーク画像について離散画
像相関関数を求める。そして、求めた離散画像相関関数
が最大値をとる座標からこれら２つのマーク画像間の相
対位置を求める。更に、得られた相関関数の最大値周辺
を求める計測分解能に応じた細かさでその関数を補間す
る。この画像の補間方法としては、例えばｃｕｂｉｃ補
間を用いることができる。この補間計算は、例えば、カ
メラ装置４の撮像画像の画素の中から中心部の所定領域
の画素を切り出し、この画素の１／１００の分解能とな
るように行われる。そして、その関数が最大値をとる座
標をカメラ装置４の有する画素の最小ピッチより細かい
サブピクセルオーダーの単位で求めることにより、計測
対象物２の位置を計算すると共に、計測対象物２がカメ
ラ光軸方向に垂直な面内で動いたときの計測用マーク３
の光軸に垂直な面内での変位を計算する。In the displacement measuring method of this example, the reference mark image is obtained by using the displacement measuring device 1 and photographing the measurement mark 3 before displacement set on the measurement object 2 with the camera device 4. The measurement mark 3 after the displacement of the measurement object 2 is photographed by the camera device 4 to obtain a displacement mark image.
The two mark images are sent to the computer 5, and the image correlation is calculated by the computer 5, and a discrete image correlation function is obtained for both mark images. Then, the relative position between these two mark images is obtained from the coordinates where the obtained discrete image correlation function takes the maximum value. Further, the obtained correlation function is interpolated with a fineness corresponding to the measurement resolution for finding the vicinity of the maximum value. As an image interpolation method, for example, cubic interpolation can be used. This interpolation calculation is performed, for example, by cutting out a pixel in a predetermined area at the center from the pixels of the image captured by the camera device 4 and having a resolution of 1/100 of this pixel. Then, the position of the measurement target 2 is calculated by calculating the coordinates at which the function takes the maximum value in units of sub-pixel order smaller than the minimum pitch of the pixels of the camera device 4, and the measurement target 2 is moved by the camera light. Measurement mark 3 when moving in a plane perpendicular to the axial direction
Calculate the displacement in the plane perpendicular to the optical axis of.
【００１６】ところで、本発明の変位計測方法では、計
算機５で行われる計算アルゴリズムは、大きく２つのフ
ェーズ、すなわち離散画像相関関数の計算と離散画像相
関関数の補間とに分けられる。離散画像相関関数の計算
のフェーズでは、画像に含まれる空間周波数（色の変化
の激しさ）が高いと正確な離散画像相関関数を求めるこ
とは簡単にはできない。仮に、離散画像相関関数の計算
のフェーズで正確な離散画像相関関数を求めることがで
きたとしても、離散画像相関関数の補間のフェーズで
は、画像に含まれる空間周波数が高いと離散画像相関関
数の最大値付近が高次の関数となって（最大値周辺の変
化率が大きい、あるいはピークがたっている）、正確に
補間できないため、計測精度に悪影響を与える。In the displacement measuring method according to the present invention, the calculation algorithm performed by the computer 5 is roughly divided into two phases, namely, calculation of a discrete image correlation function and interpolation of a discrete image correlation function. In the phase of calculating the discrete image correlation function, if the spatial frequency (severity of color change) included in the image is high, it is not easy to obtain an accurate discrete image correlation function. Even if an accurate discrete image correlation function can be obtained in the phase of the discrete image correlation function calculation, in the phase of the discrete image correlation function interpolation, if the spatial frequency contained in the image is high, the discrete image correlation function The vicinity of the maximum value becomes a higher-order function (the rate of change around the maximum value is large, or a peak is present), and accurate interpolation cannot be performed, which adversely affects measurement accuracy.
【００１７】そこで、この例の変位計測方法では、次の
ようにして撮像画像のパターンを多階調のなめらかな階
調変化のパターンにすることにより、撮像画像に含まれ
る空間周波数を低くしている。Therefore, in the displacement measuring method of this example, the spatial frequency included in the captured image is reduced by changing the pattern of the captured image into a pattern of smooth gradation change of multiple gradations as follows. I have.
【００１８】すなわち、図２に示すようにこの例の変位
計測方法に用いられている計測用マーク３は同心円状の
マークパターンであり、このマークパターンは図３に示
すように多階調のなめらかな階調変化を有している。そ
の場合、この例のマークパターンは、階調が低い値から
始まって周期的に変化し、階調の大きいピーク値が次第
に大きくなりその最大値となった後、次第に小さくなる
パターンとなって、低い値で終わるようにされている。
もちろん、このパターンに限定されるものではなく、例
えば、周期的に変化する階調の大きいピーク値が一定で
あるパターンでもよいなど、要するに、階調が多階調で
なめらかなに変化するパターンであればどのようなもの
でもよい。そして、この例の変位計測方法では、このよ
うな多階調のなめらかな階調変化を有する計測用マーク
３を、カメラ装置４のレンズの焦点をこの計測用マーク
３に合わせた状態で撮影し、撮影した撮像画像に基づい
て基準マークおよび変位マーク画像を得るようにしてい
る。That is, as shown in FIG. 2, the measuring mark 3 used in the displacement measuring method of this embodiment is a concentric mark pattern, and this mark pattern has a multi-tone smoothness as shown in FIG. Has a large gradation change. In this case, the mark pattern in this example is a pattern in which the gradation starts from a low value, changes periodically, and the peak value of the large gradation gradually increases, reaches its maximum value, and then gradually decreases. It ends with a low value.
Of course, the present invention is not limited to this pattern. For example, a pattern in which the large peak value of a periodically changing gradation may be constant may be used. Anything is acceptable. In the displacement measurement method of this example, the measurement mark 3 having such a multi-gradation smooth gradation change is photographed with the lens of the camera device 4 being focused on the measurement mark 3. The reference mark and the displacement mark image are obtained based on the captured image.
【００１９】この例の変位計測方法によれば、多階調の
なめらかな階調変化を有する計測用マーク３を用いてい
るので、カメラ装置４で撮影された撮像画像のパターン
も、図２に示すと同様の多階調のなめらかな階調変化の
パターンとなる。これにより、計算機によって精度良く
離散画像相関関数を求めることができるとともに、この
離散画像相関関数を補間できるようになるので、計測精
度を向上できる。According to the displacement measuring method of this example, since the measurement mark 3 having a smooth gradation change of multiple gradations is used, the pattern of the image taken by the camera device 4 is also shown in FIG. As shown in the figure, a smooth gradation change pattern of multiple gradations is obtained. Accordingly, the discrete image correlation function can be accurately obtained by the computer, and the discrete image correlation function can be interpolated, so that the measurement accuracy can be improved.
【００２０】また、多階調のなめらかな階調変化のパタ
ーンの撮像画像を用いることで、画像解像度以下の分解
能でマーク像の変位の計測を行うことができる。しか
も、画像全体の色変化の分布パターンの移動を計測する
ようになるので、照度が変化し、画像全体の明るさが変
化しても、画像全体の色変化の分布パターンは変化しな
いため、照度条件の変化の影響を受け難い計測が実現で
きる。Further, by using a picked-up image of a multi-gradation smooth gradation change pattern, it is possible to measure the displacement of the mark image with a resolution lower than the image resolution. Moreover, since the movement of the distribution pattern of the color change of the entire image is measured, the illuminance changes, and even if the brightness of the entire image changes, the distribution pattern of the color change of the entire image does not change. Measurement that is not easily affected by changes in conditions can be realized.
【００２１】また、カメラ装置４は従来のカメラ装置で
よいので、変位計測方法を安価に形成することができ
る。また、カメラ装置４の操作は人によってほとんど変
わらないので、撮影した撮像画像は人為的な誤差をほと
んど含まなくなり、測定精度を更に向上できる。Since the camera device 4 may be a conventional camera device, the displacement measuring method can be formed at a low cost. Further, since the operation of the camera device 4 is hardly changed by a person, the captured image hardly includes an artificial error, and the measurement accuracy can be further improved.
【００２２】更に、従来のカメラ装置４で単純に計測用
マーク３を撮影すればよいので、作業が簡単になりかつ
作業時間が短くなる。更に、計測用マーク３として同心
円状のマークパターンを用いているので、計測用マーク
３のカメラ光軸まわりの回転の取付誤差による計測性能
が劣化するのを防止できる。しかも、計測精度を画像面
上の上下左右の変位方向によらず一定にできる。Further, since the measurement mark 3 may be simply photographed by the conventional camera device 4, the operation is simplified and the operation time is shortened. Further, since a concentric mark pattern is used as the measurement mark 3, it is possible to prevent the measurement performance from deteriorating due to a mounting error in the rotation of the measurement mark 3 around the optical axis of the camera. In addition, the measurement accuracy can be kept constant regardless of the vertical and horizontal displacement directions on the image plane.
【００２３】図４は、本発明の実施の形態の他の例に用
いられる計測用マークの一例を示し、２階調のマークパ
ターンからなる計測用マークを示す図、図５は図４にお
けるV−V線に沿う断面図である。なお、前述の例の変位
計測方法と同じ構成要素には同じ符号を付すことによ
り、その詳細な説明は省略する。FIG. 4 shows an example of a measurement mark used in another example of the embodiment of the present invention, and shows a measurement mark composed of a mark pattern of two gradations. FIG. 5 shows V in FIG. It is sectional drawing which follows the -V line. The same components as those in the displacement measurement method of the above-described example are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.
【００２４】この例の変位計測方法に用いられる変位計
測装置１では、図４に示すように計測用マーク３が同心
円状のマークパターンであり、このマークパターンは図
５に示すように黒と白の２階調の階調変化を有してい
る。この例のマークパターンは、階調が低い値から始ま
って低い値で終わっているが、これに限定されることな
く、階調の始まりは高い値でも良いし低い値でも良い
し、また、階調の終わりも高い値でも良いし低い値でも
良い。そして、この例の変位計測方法では、このような
２階調の階調変化を有する計測用マーク３を、カメラ装
置４のレンズの焦点をこの計測用マーク３から故意にず
らした状態で撮影し、撮影した撮像画像に基づいて基準
マークおよび変位マーク画像を得るようにしている。こ
の例の変位計測方法の他の構成は、前述の例と同じであ
る。In the displacement measuring device 1 used in the displacement measuring method of this example, the measuring mark 3 is a concentric mark pattern as shown in FIG. 4, and this mark pattern is black and white as shown in FIG. Of two gradations. In the mark pattern of this example, the gradation starts from a low value and ends at a low value. However, the present invention is not limited to this, and the start of the gradation may be a high value or a low value. The end of the key may be a high value or a low value. In the displacement measurement method of this example, the measurement mark 3 having such two gradation changes is photographed with the focus of the lens of the camera device 4 deliberately shifted from the measurement mark 3. The reference mark and the displacement mark image are obtained based on the captured image. Other configurations of the displacement measurement method of this example are the same as those of the above-described example.
【００２５】この例の変位計測方法によれば、２階調の
階調変化を有する計測用マーク３を用いているので、計
測用マーク３を容易にかつ安価に製作することができ
る。この例の変位計測方法の他の作用効果は、前述の例
と同じである。According to the displacement measuring method of this example, since the measuring mark 3 having two gradation changes is used, the measuring mark 3 can be easily and inexpensively manufactured. Other functions and effects of the displacement measuring method of this example are the same as those of the above-described example.
【００２６】なお、前述の各例では、いずれもマークパ
ターンとして同心円状のものを用いているが、本発明は
これに限定されるものではなく、多階調のなめらかな階
調変化を有するもの、あるいは２階調の階調変化を有す
るものでありさえすれば、例えばバーコードのようなマ
ークパターン等の他のどのような同心状のマークパター
ンを用いることもできる。また、マークパターンは、色
は白、黒、あるいはカラーのどれも用いることができ
る。In each of the above-described examples, a concentric mark pattern is used as the mark pattern. However, the present invention is not limited to this, and the mark pattern has a smooth gradation change of multiple gradations. Alternatively, any other concentric mark pattern such as a mark pattern such as a bar code can be used as long as it has a gradation change of two gradations. The mark pattern can be white, black, or any of the colors.
【００２７】[0027]
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
の変位計測方法によれば、計算機によって離散画像相関
関数を求めるとともに、この離散画像相関関数を補間
し、その最大値をとる座標を求めるようにしているの
で、画像解像度以下の分解能で精度良くマーク像の変位
を計測できるとともに、周辺の照度条件の変化の影響を
受け難い変位の計測を行うことができるようになり、計
測精度を向上できる。As is apparent from the above description, according to the displacement measuring method of the present invention, a discrete image correlation function is obtained by a computer, the discrete image correlation function is interpolated, and coordinates at which the maximum value is obtained are calculated. Since it is calculated, the displacement of the mark image can be measured accurately with a resolution lower than the image resolution, and the displacement that is hardly affected by changes in the surrounding illuminance condition can be measured. Can be improved.
【００２８】特に、請求項２および３の発明によれば、
計算機に送る撮像画像を多階調のなめらかな階調変化を
有するパターンの画像にしているので、離散画像相関関
数を精度良く求めることができるとともに、この離散画
像相関関数を正確に補間できるようになる。しかも、画
像全体の色変化の分布パターンの移動を計測するように
なるので、照度が変化し、画像全体の明るさが変化して
も、画像全体の色変化の分布パターンは変化しないた
め、照度条件の変化の影響を更に受け難い計測を実現す
ることができるようになる。これにより、計測制度をよ
り一層向上させることができる。In particular, according to the second and third aspects of the invention,
Since the captured image to be sent to the computer is an image of a pattern having a smooth gradation change of multiple gradations, the discrete image correlation function can be obtained with high accuracy, and the discrete image correlation function can be accurately interpolated. Become. Moreover, since the movement of the distribution pattern of the color change of the entire image is measured, the illuminance changes, and even if the brightness of the entire image changes, the distribution pattern of the color change of the entire image does not change. This makes it possible to implement a measurement that is less susceptible to changes in conditions. As a result, the measurement accuracy can be further improved.
【００２９】しかも、カメラ装置を市販のもので済むよ
うにしているので、変位計測方法を安価にでき、また、
撮影した撮像画像に人為的な誤差をほとんど含まないよ
うにしているので、測定精度を更に向上できる。更に、
市販のカメラ装置で単純に計測用マークを撮影すればよ
いので、作業を簡単にできかつ作業時間を短くできる。In addition, since the camera device need only be a commercially available one, the displacement measuring method can be made inexpensive.
Since almost no artificial error is included in the captured image, the measurement accuracy can be further improved. Furthermore,
Since the measurement mark may be simply photographed with a commercially available camera device, the work can be simplified and the work time can be shortened.
【００３０】更に、計測用マークのマークパターンを２
階調の階調変化を有するパターンとすることで、計測用
マークを容易に製作できるとともに安価になる。更に、
計測用マークのマークパターンとして同心円状のマーク
パターンを用いることで、計測用マークのカメラ光軸ま
わりの回転の取付誤差による計測性能の劣化を防止でき
る。しかも、計測精度を画像面上の上下左右の変位方向
によらず一定にできる。Further, the mark pattern of the measurement mark is set to 2
By using a pattern having a gradation change of gradation, a measurement mark can be easily manufactured and the cost can be reduced. Furthermore,
By using a concentric mark pattern as the mark pattern of the measurement mark, it is possible to prevent the measurement performance from being deteriorated due to a mounting error in the rotation of the measurement mark around the camera optical axis. In addition, the measurement accuracy can be kept constant regardless of the vertical and horizontal displacement directions on the image plane.
【図１】 本発明に係る変位計測方法の実施の形態の一
例を模式的に示す図ある。FIG. 1 is a diagram schematically showing an example of an embodiment of a displacement measuring method according to the present invention.
【図２】 この例の変位計測方法に用いられる計測用マ
ークを示す図である。FIG. 2 is a diagram showing a measurement mark used in the displacement measurement method of this example.
【図３】 図２におけるIII−III線に沿う多階調のマー
クパターンの断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view of a multi-tone mark pattern along the line III-III in FIG. 2;
【図４】 本発明の実施の形態の他の例に用いられる計
測用マークを示す、図２と同様の図である。FIG. 4 is a view similar to FIG. 2, showing a measurement mark used in another example of the embodiment of the present invention.
【図５】 図４におけるV−V線に沿う２階調のマークパ
ターンの断面図である。FIG. 5 is a cross-sectional view of a two-gradation mark pattern along the line VV in FIG. 4;
１…変位計測方法、２…計測対象物、３…計測用マー
ク、４…カメラ装置、５…計算機DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Displacement measurement method, 2 ... Measurement object, 3 ... Measurement mark, 4 ... Camera device, 5 ... Computer
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 佐藤 等 東京都港区芝浦一丁目２番３号 清水建設 株式会社内 (72)発明者 上野浩史 東京都港区芝浦一丁目２番３号 清水建設 株式会社内 (72)発明者 播磨浩一 東京都港区芝浦一丁目２番３号 清水建設 株式会社内 (72)発明者 深瀬勇太郎 東京都港区芝浦一丁目２番３号 清水建設 株式会社内 (72)発明者 奥山利幸 東京都小金井市貫井北町４−２−１ 郵政 省通信総合研究所内 (72)発明者 木村真一 東京都小金井市貫井北町４−２−１ 郵政 省通信総合研究所内 Ｆターム(参考） 2F065 AA02 AA54 BB13 BB24 DD03 DD06 FF04 JJ03 JJ16 JJ26 QQ29 QQ41 SS02 SS13 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Sato, etc. 1-3-2 Shibaura, Minato-ku, Tokyo Shimizu Corporation (72) Inventor Hiroshi Ueno 1-2-3 Shibaura, Minato-ku, Tokyo Shimizu Corporation (72) Inventor Koichi Harima 1-3-2 Shibaura, Minato-ku, Tokyo Shimizu Corporation (72) Inventor Yutaro Fukase 1-2-3 Shibaura, Minato-ku, Tokyo Shimizu Corporation ( 72) Inventor Toshiyuki Okuyama 4-2-1 Nukikitamachi, Koganei-shi, Tokyo, Japan Within the Ministry of Posts and Telecommunications Research Institute (72) Inventor Shinichi Kimura 4-2-1, Nukaikita-machi, Koganei-shi, Tokyo F-term within the Ministry of Posts and Telecommunications Research Institute ( Reference) 2F065 AA02 AA54 BB13 BB24 DD03 DD06 FF04 JJ03 JJ16 JJ26 QQ29 QQ41 SS02 SS13
Claims (5)
ークを計測対象物に設置し、前記計測対象物の変位前の
前記計測用マークをカメラ装置で撮影して基準マーク画
像として取得すると共に、前記計測対象物の変位後の前
記計測用マークを前記カメラ装置で撮影して変位マーク
画像として取得し、これらの基準マーク画像と変位マー
ク画像の各撮像画像について離散画像相関関数を求め、
更に、求めた離散画像相関関数を計測分解能に基づく細
かさで補間し、前記離散画像相関関数が最大値を取る座
標を求めることにより、前記計測対象物がカメラ光軸方
向に垂直な面内で動く場合の計測用マークの光軸に垂直
な平面内での変位を画像解像度以下で計測することを特
徴とする変位計測方法。1. A measurement mark having a predetermined mark pattern is set on a measurement target, and the measurement mark before displacement of the measurement target is photographed by a camera device to be acquired as a reference mark image. The measurement mark after the displacement of the measurement target is captured by the camera device and acquired as a displacement mark image, and a discrete image correlation function is obtained for each of the captured images of the reference mark image and the displacement mark image,
Further, the obtained discrete image correlation function is interpolated by fineness based on the measurement resolution, and the coordinates at which the discrete image correlation function takes the maximum value are obtained, so that the measurement object is in a plane perpendicular to the camera optical axis direction. A displacement measuring method characterized by measuring a displacement of a measurement mark in a plane perpendicular to an optical axis when moving, at a resolution lower than an image resolution.
像および変位マーク画像の撮像画像を、それぞれ多階調
のなめらかな階調変化を有するパターンの画像としてい
ることを特徴とする請求項１記載の変位計測方法。2. The image according to claim 1, wherein each of the reference mark image and the displacement mark image taken by the camera device is an image of a pattern having a smooth gradation change of multiple gradations. Displacement measurement method.
て多階調のなめらかな階調変化を有するパターンを用い
て、前記撮像画像を得ることを特徴とする請求項２記載
の変位計測方法。3. The displacement measurement method according to claim 2, wherein the captured image is obtained by using a pattern having a smooth gradation change of multiple gradations as a mark pattern of the measurement mark.
て、２階調の階調変化を有するパターンを用い、前記カ
メラ装置がそのレンズの焦点を前記計測用マークからず
らせた状態でこの計測用マークを撮影し、前記撮像画像
を得ることを特徴とする請求項２記載の変位計測方法。4. A pattern having two gradation changes as a mark pattern of the measurement mark, and the camera device shifts the focal point of the lens from the measurement mark so that the measurement mark is removed. 3. The displacement measurement method according to claim 2, wherein the image is taken to obtain the captured image.
ンであることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか
１記載の変位計測方法。5. The displacement measuring method according to claim 1, wherein the mark pattern is a concentric pattern.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11015653A JP2000213916A (en) | 1999-01-25 | 1999-01-25 | Displacement measurement method |
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
| JP11015653A JP2000213916A (en) | 1999-01-25 | 1999-01-25 | Displacement measurement method |
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| JP2000213916A true JP2000213916A (en) | 2000-08-04 |
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ID=11894690
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| JP11015653A Pending JP2000213916A (en) | 1999-01-25 | 1999-01-25 | Displacement measurement method |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000213916A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109186969A (en) * | 2018-07-28 | 2019-01-11 | 西安交通大学 | A kind of servo feed movement dynamic property visible detection method |
| CN115335946A (en) * | 2020-04-03 | 2022-11-11 | Ls电气株式会社 | Power equipment for continuously detecting leading-in and leading-out positions |
-
1999
- 1999-01-25 JP JP11015653A patent/JP2000213916A/en active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109186969A (en) * | 2018-07-28 | 2019-01-11 | 西安交通大学 | A kind of servo feed movement dynamic property visible detection method |
| CN115335946A (en) * | 2020-04-03 | 2022-11-11 | Ls电气株式会社 | Power equipment for continuously detecting leading-in and leading-out positions |
| CN115335946B (en) * | 2020-04-03 | 2026-04-28 | Ls电气株式会社 | Power equipment used for continuous detection of lead-in and lead-out positions |
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