(57)【要約】  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。
2019097576.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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。【０００３】
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。【０００４】
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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−１５６３８９号公報
【特許文献２】特開２００５−２８３４４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
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。【０００７】
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。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
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。【０００９】
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。【００１０】
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。【００１１】
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。
【発明の効果】
【００１２】
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。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】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】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】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】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】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】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】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】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】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】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。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
（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。
【００１５】
［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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
［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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
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）。
【００５３】
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。
【００５４】
【数１】
2019097576.tif 000003
【００５５】
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。
【００５６】
【数２】
2019097576.tif 000004
【００５７】
【数３】
2019097576.tif 000005
【００５８】
【数４】
2019097576.tif 000006
【００５９】
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。
【００６０】
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。
【００６１】
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。
【００６２】
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。
【００６３】
［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。
【００６４】
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。
【００６５】
［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。
【００６６】
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。
【００６７】
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。
【００６８】
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。
【００６９】
【数５】
2019097576.tif 000007
【００７０】
【数６】
2019097576.tif 000008
【００７１】
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。
【００７２】
【数７】
2019097576.tif 000009
【００７３】
【数８】
2019097576.tif 000010
【００７４】
【数９】
2019097576.tif 000011
【００７５】
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。
【００７６】
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。
【００７７】
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。
【００７８】
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。
【００７９】
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。
【００８０】
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。
【００８１】
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。
【００８２】
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。
【００８３】
【数１０】
2019097576.tif 000012
【００８４】
【数１１】
2019097576.tif 000013
【００８５】
【数１２】
2019097576.tif 000014
【００８６】
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。
【００８７】
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。
【００８８】
【数１３】
2019097576.tif 000015
【００８９】
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。
【００９０】
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。
【００９１】
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。
【００９２】
【数１４】
2019097576.tif 000016
【００９３】
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。
【００９４】
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）。
【００９５】
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。
【００９６】
（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。
【００９７】
［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。
【００９８】
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。
【００９９】
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。
【０１００】
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。
【０１０１】
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。
【０１０２】
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。
【０１０３】
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。
【０１０４】
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。
【０１０５】
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。
【０１０６】
【数１５】
2019097576.tif 000017
【０１０７】
【数１６】
2019097576.tif 000018
【０１０８】
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。
【０１０９】
【数１７】
2019097576.tif 000019
【０１１０】
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。
【０１１１】
【数１８】
2019097576.tif 000020
【０１１２】
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。
【０１１３】
［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。
【０１１４】
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。
【０１１５】
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。
【０１１６】
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。
【０１１７】
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。
【０１１８】
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。
【０１１９】
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。
【０１２０】
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。
【０１２１】
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。
【０１２２】
［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。
【０１２３】
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。
【０１２４】
［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。
【０１２５】
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。
【０１２６】
（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。
【０１２７】
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。
【０１２８】
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。
【０１２９】
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。
【０１３０】
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。
【０１３１】
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。
【０１３２】
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。
【０１３３】
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。
【０１３４】
（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。
【０１３５】
（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。
【０１３６】
（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。
【０１３７】
（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。
【０１３８】
（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。
【０１３９】
（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。
【０１４０】
（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。
【０１４１】
（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。
【０１４２】
（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。
【０１４３】
（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。
【０１４４】
（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。
【０１４５】
（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。
【０１４６】
（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。
【０１４７】
（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。
【０１４８】
（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。
【０１４９】
（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。
【０１５０】
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。
【産業上の利用可能性】
【０１５１】
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。
【符号の説明】
【０１５２】
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
【図１】
2019097576.tif 000021
【図２】
2019097576.tif 000022
【図３】
2019097576.tif 000023
【図４】
2019097576.tif 000024
【図５】
2019097576.tif 000025
【図６】
2019097576.tif 000026
【図７】
2019097576.tif 000027
【図８】
2019097576.tif 000028
【図９】
2019097576.tif 000029
【図１０】
2019097576.tif 000030
【手続補正書】
【提出日】令和2年5月8日(2020.5.8)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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、
を実行させるプログラム。
【請求項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、
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に記載のプログラム。
【請求項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に記載のプログラム。
【請求項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プログラム。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００１】
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に関する。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
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、及びプログラムを提供することにある。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
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、
を実行させることを特徴とする。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１３】
【図１】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】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】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】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】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】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】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】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】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】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。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２８】
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 Absolute Difference）、ＳＳＤ（Sum of Squared 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。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３８】
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、固体撮像素子の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。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４６】
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 Absolute Difference）、ＳＳＤ（Sum of Squared Difference）、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。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１０８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１０８】
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＝１３５度、β＝０度であるとする。この場合は、以下の数１７に示す関係が特定される。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１１３】
［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６０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。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１１４】
図９に示すように、最初に、補正処理装置６０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。
【手続補正１３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１１６】
次に、変位算出部１１は、処理画像、基準画像、およびステップＢ２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。
【手続補正１４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１１７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１１７】
次に、移動量算出部１２は、ステップＢ２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Ｂ３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。
【手続補正１５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１２０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１２０】
具体的には、補正処理部１３は、ステップＢ４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。
【手続補正１６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１２２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１２２】
［変形例］
上述した例では、回転角度α＝１３５度、回転角度β＝０度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。
【手続補正１７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１２３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１２３】
また、例えば、回転角度α＝９０度、又は回転角度β＝９０度の場合、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。
【手続補正１８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１４６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１４６】
（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、
を実行させるプログラム。
【手続補正１９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１４７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１４７】
（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、
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に記載のプログラム。
【手続補正２０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１４８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１４８】
（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に記載のプログラム。
【手続補正２１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１４９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１４９】
（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プログラム。
【手続補正２２】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図８】
2019097576.tif 000031
【国際調査報告】
2019097576.tif 000032
2019097576.tif 000033
2019097576.tif 000034
2019097576.tif 000035