JPH1082614A - モアレ縞を使った微小変位計測装置 - Google Patents

モアレ縞を使った微小変位計測装置

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JPH1082614A
JPH1082614A JP23907596A JP23907596A JPH1082614A JP H1082614 A JPH1082614 A JP H1082614A JP 23907596 A JP23907596 A JP 23907596A JP 23907596 A JP23907596 A JP 23907596A JP H1082614 A JPH1082614 A JP H1082614A
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JP
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moiré
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JP23907596A
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Tsutomu Oohagi
力 大萩
Hiroshi Okazaki
博 岡崎
Mitsuaki Onimaru
光明 鬼丸
Shinya Akai
新也 赤井
Tokuichi Kimura
徳一 木村
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NIYUUJIETSUKU KK
Kansai Electric Power Co Inc
Original Assignee
NIYUUJIETSUKU KK
Kansai Electric Power Co Inc
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 モアレ縞を使って観測対象の視準線方向に垂
直な平面内の任意方向の変位を迅速にかつ非接触で計測
し得るモアレ縞を使った微小変位計測装置を提供する。 【解決手段】 市松模様からなる実体格子1をTVカメ
ラ3で撮像し、その撮像出力を画像処理回路4に含まれ
るA/D変換器41によってディジタル信号に変換して
実体格子画像データをメモリ42に記憶し、別途作成し
た参照格子画像データと記憶した実体格子画像データと
を演算回路43によって加算平均してモアレ縞の画像デ
ータを出力し、この画像データの変位に基づいて観測地
点の微小変位を計測する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明はモアレ縞を使った
微小変位計測装置に関し、特に、モアレ縞を使って遠方
の観測地点の微小変位を計測するような微小変位計測装
置に関する。
【0002】
【従来の技術】落石,斜面崩壊の例のように、その事象
が発生する前に予兆としてミリメートル単位の変化が観
測されることが知られている。このような微小変化を不
動の地点から非接触で計測するために、観測対象から数
十ないし数百メートル離れることが必要となる。
【0003】遠隔地点から上述の微小変化を計測するた
めに、モアレ縞を用いる方法がある。すなわち、実体格
子および参照格子に平行格子を用い、写真撮影によって
モアレ縞画像を得て、スキャナなどによってそのモアレ
縞画像を読取り、計測対象の変位あるいは凹凸などの1
次元変位量あるいは凹凸量を計測する。
【0004】モアレ縞を得る代表的な方法として次の2
つがある。その1つは、観測対象の直前に平行格子を設
置し、観測対象の方向に向かってその平行格子を通して
平行光線を照射し、平行光線とは異なる方向から当該平
行格子を通して観測対象をフィルムカメラで撮影するこ
とによってモアレ縞写真を得る。他の方法は、観測対象
に平行格子像を投影し、フィルムカメラのフィルム面に
参照格子を設置して観測対象を撮影することにより、モ
アレ縞写真を得る。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
方法では、いずれも撮影とモアレ縞と解析との間に写真
現像プロセスが介在するため、短時間に変位データを得
ることができないという欠点がある。
【0006】それゆえに、この発明の主たる目的は、モ
アレ縞を使って、観測対象の視準線方向に垂直な平面内
の任意の方向の変位を非接触で迅速に計測できるような
モアレ縞を使った微小変位計測装置を提供することであ
る。
【0007】
【課題を解決するための手段】請求項1に係る発明は、
モアレ縞を使って観測地点の微小変位を計測する微小変
位計測装置であって、観測地点に設置した空間的に周期
構造を持つ実体格子を遠隔地点から撮像する撮像手段
と、撮像手段の撮像出力をディジタル信号に変換して実
体格子画像データを出力する変換手段と、別途作成した
参照格子画像データと実体格子画像データとを加算平均
してモアレ縞画像データを出力する画像処理手段とを備
えて構成される。
【0008】請求項2に係る発明では、請求項1の画像
処理手段は、変換手段から出力された複数フレーム分の
実体格子画像データを記憶する画像メモリと、記憶した
複数フレーム分の実体格子画像データを絵素毎に加算
し、加算結果をフレーム数で除算して取込んだ複数フレ
ームの相加平均を求める演算手段と、相加平均の求めら
れた実体格子画像データと参照格子画像データとを加算
平均してモアレ縞画像データを出力する手段とを備えて
構成される。
【0009】請求項3に係る発明では、請求項2の画像
処理手段は、さらに、出力されたモアレ縞画像データの
一部を指定してテンプレートとし、新たなモアレ縞画像
データを得るとき、そのモアレ縞画像データとテンプレ
ートとのマッチング処理を行ない、テンプレートの濃淡
分布との相関が最も高い領域の位置アドレスを検出し、
そのアドレス差から実体格子の変位量を算出する手段を
含む。
【0010】請求項4に係る発明では、請求項1の参照
格子画像データは、撮像手段によって撮像した実体格子
画像データを縦横とも同率で拡大または縮小することに
よって作成する。
【0011】
【発明の実施の形態】図1はこの発明の一実施形態を示
すブロック図であり、図2は実体格子の参照格子を示す
図である。
【0012】図1において、観測地点には実体格子1が
配置される。実体格子1は図2(a)に示すように、市
松模様のような四方連続模様からなり、中央部分が切り
欠かれている。この実体格子1は不動の観測地点から望
遠レンズ2あるいはそれに類する光学装置で結像され、
TVカメラ3で撮像される。TVカメラ3の撮像出力
は、画像処理回路4に与えられる。画像処理回路4はA
/D変換器41とメモリ42と演算回路43とを含む。
そして、画像処理回路4は後述の図4に示すフローチャ
ートに基づくプログラムによって画像データを処理し、
モアレ縞の位置変化から実体格子の変位量を算出してデ
ィスプレイ5に表示する。
【0013】図3は、補填画像データとマッチング用テ
ンプレートを示す図である。図4はこの発明の一実施形
態の動作を説明するためのフローチャートである。ま
ず、図2(a)に示すような市松模様の実体格子1を観
測対象の視準線方向に垂直な平面内の被計測点に設置
し、望遠レンズ2を介してTVカメラ3によって実体格
子を撮像する。TVカメラ3の撮像出力は画像処理回路
4に含まれるA/D変換器41によってディジタル信号
に変換され、実体格子画像データとして複数フレーム分
がメモリ42に記憶される。演算回路43は記憶した複
数フレーム分の実体格子画像データの各画素に対応して
加算し、その加算結果をフレーム数で除算して取込んだ
複数フレームの相加平均を求め、揺らぎを除去した後、
再びメモリ42に記憶する。
【0014】一方、図2(b)に示すような参照格子画
像データが生成される。この参照格子画像データは、ソ
フトウェア処理によって生成してもよく、あるいはTV
カメラ3によって予め実体格子1を撮像し、縦横とも同
率で拡大または縮小し、実体格子1の四方連続模様の周
期とは異なる周期を有するように形成してもよい。
【0015】演算回路43はメモリ42に記憶した実体
格子画像データに図3(a)に示す補填画像データを埋
め戻し、この画像データと上述のごとく生成した参照格
子画像データとを加算平均してモアレ縞画像を生成す
る。このとき、演算回路43は図3(b)に示すように
切り取った領域を含む範囲の画像データをテンプレート
として保存し、モアレ縞の位置アドレスを基準位置とし
てメモリ42に記憶する。
【0016】また、演算回路43は実体格子画像と前述
の保存しておいたテンプレートとのパターンマッチング
によりモアレ縞の位置を検出し、得られたモアレ縞とメ
モリ42に記憶しておいた基準位置との差分を求め、変
位量に対応するアドレス差を計算し、このアドレス差か
ら変位量の差を計算する。もし、市松模様の1ピッチ以
上の変位があった場合は、図3(b)に示すマッチング
用テンプレートを用いてマッチング処理を行なって移動
量を計算する。
【0017】ここで、モアレ縞の間隔Dは D=P1・P2/|P1−P2| で与えられる。ここで、P1は実体格子のピッチであ
り、P2は参照格子のピッチである。
【0018】また、モアレ縞の位置が元の位置から水平
方向にδx ,垂直方向にδy 変位したとすると、実体格
子1の各方向の移動量Δx,Δyはそれぞれ次式で与え
られる。
【0019】Δx=P1・δx /D Δy=P1・δy /D 図5はこの発明の一実施形態によって得られたモアレ縞
を示し、特に、図5(a)は移動前のモアレ縞を示し、
図5(b)は移動後のモアレ縞を示す。この図5(a)
と(b)を対比すれば明らかなように、移動後のモアレ
縞は移動前のモアレ縞と明確な差が生じていることがわ
かる。
【0020】
【発明の効果】以上のように、この発明によれば、観測
地点に実体格子を配置して遠隔地点からその実体格子を
撮像し、その撮像出力をディジタル信号に変換して実体
格子画像データを出力し、この実体格子画像データと別
途作成した参照格子画像データとを加算平均してモアレ
縞画像データを出力し、このモアレ縞画像データから観
測地点の微小変位を計測するようにしたので、従来のよ
うに写真現像プロセスを介在させることなく、短時間で
変位データを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の一実施形態を示すブロック図であ
る。
【図2】実体格子と参照格子とを示す図である。
【図3】補填画像データとマッチング用テンプレートを
示す図である。
【図4】この発明の一実施形態の動作を説明するための
フローチャートである。
【図5】移動前と移動後のモアレ縞の変化をディスプレ
イ上に表示した中間調画像図である。
【符号の説明】
1 実体格子 2 望遠レンズ 3 TVカメラ 4 画像処理回路 5 ディスプレイ 41 A/D変換器 42 画像メモリ 43 演算回路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 鬼丸 光明 大阪府大阪市北区中之島3丁目3番22号 関西電力株式会社内 (72)発明者 赤井 新也 大阪府大阪市北区中之島3丁目3番22号 関西電力株式会社内 (72)発明者 木村 徳一 大阪府大阪市北区中之島3丁目3番22号 関西電力株式会社内

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 モアレ縞を使って観測地点の微小変位を
    計測する微小変位計測装置であって、 前記観測地点に設置した空間的に周期構造を持つ実体格
    子を遠隔地点から撮像する撮像手段、 前記撮像手段の撮像出力をディジタル信号に変換して実
    体格子画像データを出力する変換手段、および別途作成
    した参照格子画像データと前記変換手段から出力された
    実体格子画像データとを加算平均してモアレ縞画像デー
    タを出力する画像処理手段を備えた、モアレ縞を使った
    微小変位計測装置。
  2. 【請求項2】 前記画像処理手段は、 前記変換手段から出力された複数フレーム分の実体格子
    画像データを記憶する画像メモリ、 前記画像メモリに記憶した複数フレーム分の実体格子画
    像データを絵素毎に加算し、加算結果をフレーム数で除
    算して取込んだ複数フレームの相加平均を求める演算手
    段、および前記演算手段によって相加平均の求められた
    実体格子画像データと前記参照格子画像データとを加算
    平均してモアレ縞画像データを出力する手段を含む、請
    求項1のモアレ縞を使った微小変位計測装置。
  3. 【請求項3】 前記画像処理手段は、さらに、前記出力
    されたモアレ縞画像データの一部を指定してテンプレー
    トとし、新たなモアレ縞画像データを得たとき、そのモ
    アレ縞画像データと前記テンプレートとのマッチング処
    理を行ない、テンプレートの濃度分布との相関が最も高
    い領域の位置アドレスを検出し、そのアドレス差から前
    記実体格子の変位量を算出する手段を含む、請求項2の
    モアレ縞を使った微小変位計測装置。
  4. 【請求項4】 前記参照格子画像データは、前記撮像手
    段によって撮像した実体格子画像データを縦横とも同率
    で拡大または縮小することにより作成することを特徴と
    する、請求項1のモアレ縞を使った微小変位計測装置。
JP23907596A 1996-09-10 1996-09-10 モアレ縞を使った微小変位計測装置 Withdrawn JPH1082614A (ja)

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