(57)【要約】【課題】構造物の振動の計測に失敗すること。【解決手段】構造物の振動を計測する振動計測装置は、検出手段と振動計測手段とを有する。検出手段は、構造物上の振動発生源を検出する。振動計測手段は、振動発生源が検出されたときに構造物の振動を計測する。【選択図】図１
2015175827.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
構造物の振動を計測する振動計測装置であって、
前記構造物上の振動発生源を検出する検出手段と、
前記振動発生源が検出されたときに前記構造物の振動を計測する振動計測手段と
を有する振動計測装置。
【請求項２】
前記検出手段は、前記振動発生源の前記構造物上における位置を検出し、
前記振動計測手段は、前記検出された前記振動発生源の位置に基づいて、前記構造物上の計測対象点を決定し、当該計測対象点に基づいて振動を計測する
請求項１に記載の振動計測装置。
【請求項３】
前記振動計測手段は、前記振動発生源の位置から前記構造物上の各点までの距離に基づいて、前記計測対象点を決定する
請求項２に記載の振動計測装置。
【請求項４】
前記検出手段は、前記構造物上の各点の振動波形を計測し、当該振動波形に基づいて前記振動発生源の前記構造物上における位置を検出する
請求項２または３に記載の振動計測装置。
【請求項５】
前記検出手段は、低解像度で撮像された前記構造物の第１の時系列画像に基づいて前記構造物上の各点の振動波形を計測する
請求項４に記載の振動計測装置。
【請求項６】
前記振動計測手段は、前記構造物の一部分が少なくとも撮像された第２の時系列画像に基づいて前記構造物上の前記計測対象点の振動波形を計測する
請求項４または５に記載の振動計測装置。
【請求項７】
前記振動計測手段は、互いに隣接する点間で振動波形の相関が低い箇所を振動断裂箇所として検出し、前記振動断裂箇所の位置に基づいて前記計測対象点を決定する
請求項４乃至６の何れかに記載の振動計測装置。
【請求項８】
前記振動計測手段は、前記振動断裂箇所及び前記振動発生源の位置から前記構造物上の各点までの距離に基づいて前記各点の信頼度を算出し、当該信頼度に基づいて前記計測対象点を決定する請求項７に記載の振動計測装置。
【請求項９】
撮像装置を有し、
前記撮像装置は、撮像した画像の画素数を削減することにより前記第１の時系列画像を生成する
請求項５に記載の振動計測装置。
【請求項１０】
撮像装置を有し、
前記撮像装置が有する受光素子の一部を出力することで前記第２の時系列画像を生成する
請求項６に記載の振動計測装置。
【請求項１１】
構造物の振動を計測する振動計測方法であって、
前記構造物上の振動発生源を検出し、
前記振動発生源が検出されたときに前記構造物の振動を計測する
振動計測方法。
【請求項１２】
コンピュータを、
前記構造物上の振動発生源を検出する検出手段と、
前記振動発生源が検出されたときに前記構造物の振動を計測する振動計測手段と
して機能させるためのプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、振動計測装置、振動計測方法、およびプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
橋梁やトンネルなどの構造物の振動波形の計測は、構造物の診断などのために実施される。例えば、土木建築構造物上の複数の箇所の振動波形をＣＣＤカメラ（Ｃｈａｒｇｅ−Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｄｅｖｉｃｅ  ｃａｍｅｒａ）などの非接触振動センサで計測して構造物の固有振動数を検出し、正常状態時の固有振動数と比較することにより、構造物の劣化を判定することが、本発明に関連する第１の関連技術として提案されている（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
また、原子力発電所に存在する配管などの構造物の振動波形をＣＣＤカメラなどの非接触振動センサで計測して構造物の振動分析を行うことが、本発明に関連する第２の関連技術として提案されている（例えば特許文献２参照）。特にこの第２の関連技術では、測定対象部を広範囲に撮像した広角画像に基づいて測定対象部の位置を決定し、この決定した測定対象部の位置の時系列画像を撮像部により撮像し、この測定対象部の時系列画像に基づいて測定対象部の振動分析を行っている。
【０００４】
また、構造物上の複数の箇所の振動波形をレーザドップラ振動計などの非接触振動センサで計測して構造物の固有振動数や固有振動モードなどの振動特性を測定し、構造物の健全度を検査することが、本発明に関連する第３の関連技術として提案されている（例えば特許文献３、４参照）。
【０００５】
また、カラー陰極線管のアパーチャグリルなどの構造物の振動をレーザドップラ振動計などの非接触振動センサで計測することが、本発明に関連する第４の関連技術として提案されている（例えば特許文献５参照）。特にこの第５の関連技術では、計測結果に対する様々な解析手段により所望となるデータを入手し、振動発生源を推定している（例えば特許文献５の段落００３３参照）。但し、振動発生源の推定結果の利用方法についての記載は一切ない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第３４０４３０２号公報
【特許文献２】特許第４００５７９５号公報
【特許文献３】特許第４００１８０６号公報
【特許文献４】特開２００７−３０９８９９号公報
【特許文献５】特開平１１−２８１４７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、診断などのために構造物の振動波形を計測する場合、構造物が十分に振動しているときに計測を行う必要がある。しかしながら、本発明に関連する上記第１乃至第４の関連技術では、構造物が何らかの影響を受けて常に振動しているか、或いは振動していることが目視で確認できる状況を前提としている。そのため、たまにしか振動しない構造物や振動していることを目視で確認できない構造物の場合、計測に失敗することがある。
【０００８】
本発明の目的は、上述した課題、即ち、構造物の振動の計測に失敗する、という課題を解決する振動計測装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の第１の観点に係る振動計測装置は、
構造物の振動を計測する振動計測装置であって、
上記構造物上の振動発生源を検出する検出手段と、
上記振動発生源が検出されたときに上記構造物の振動を計測する振動計測手段と
を有する。
【００１０】
本発明の第２の観点に係る振動計測方法は、
構造物の振動を計測する振動計測方法であって、
上記構造物上の振動発生源を検出し、
上記振動発生源が検出されたときに上記構造物の振動を計測する。
【００１１】
本発明の第３の観点に係るプログラムは、
コンピュータを、
上記構造物上の振動発生源を検出する検出手段と、
上記振動発生源が検出されたときに上記構造物の振動を計測する振動計測手段と
して機能させる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明は上述した構成を有するため、構造物の振動を確実に計測することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の第１の実施形態のブロック図である。
【図２】撮像装置を用いて構造物上の計測対象点の振動波形を計測する方法の概念図である。
【図３】撮像装置を用いて構造物上の振動発生源の位置を検出する方法の概念図である。
【図４】第１の計測対象点情報の構成例を示す図である。
【図５】第１の時系列画像の構成例を示す図である。
【図６】第１の振動計測データの構成例を示す図である。
【図７】振動発生源位置情報の構成例を示す図である。
【図８】第２の計測対象点情報の構成例を示す図である。
【図９】信頼度情報の構成例を示す図である。
【図１０】計測対象領域情報の構成例を示す図である。
【図１１】第２の時系列画像の構成例を示す図である。
【図１２】第２の振動計測データの構成例を示す図である。
【図１３】計測対象領域決定部が計測対象点集合を決定する具体例を示す図である。
【図１４】計測対象領域決定部が計測対象点集合を決定する具体例を示す図である。
【図１５】計測対象領域決定部が計測対象点集合を決定する具体例を示す図である。
【図１６】計測対象領域決定部が計測対象点集合を決定する具体例を示す図である。
【図１７】本発明の第１の実施形態に係る振動計測装置の動作を示すフローチャートである。
【図１８】ダウンサンプリング機能とＲＯＩ機能とを有する撮像装置を使用して構造物の振動を計測する方法の一例を示す概念図である。
【図１９】本発明の第２の実施形態のブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
次に本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
[第１の実施形態]
図１を参照すると、本発明の第１の実施形態に係る振動計測装置１００は、構造物としての橋梁を対象とし、その振動を橋梁の下面側から非接触方式で計測する機能を有する。振動計測装置１００は、主な構成要素として、撮像装置１１０、通信インターフェイス部（以下、通信Ｉ／Ｆ部と記す）１２０、操作入力部１３０、画面表示部１４０、記憶部１５０、および演算処理部１６０を有する。
【００１５】
撮像装置１１０は、構造物の画像を撮像する装置であり、例えばＣＣＤカメラやＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ  Ｍｅｔａｌ−Ｏｘｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）カメラで構成される。撮像装置１１０は、演算処理部１６０に有線または無線を通じて接続されており、演算処理部１６０から与えられる指令に従って動作する。また撮像装置１１０は、橋梁をその下面側から撮像し、得られた画像を演算処理部１６０へ送信する機能を有する。本実施形態では、撮像装置１１０を使って、構造物上の振動発生源の位置の検出と構造物上の計測対象点の振動波形の計測とを行う。典型的な振動発生源は、橋梁を走行する車両である。
【００１６】
図２は撮像装置１１０を用いて橋梁上の計測対象点の振動波形を計測する方法の概念図である。図２（ａ）において、１１０Ａは撮像装置１１０で撮像して得られたフレーム画像を示す。画像中に描かれている十字形状のオブジェクトは、橋梁上に設定された計測対象点１１０Ｂである。計測対象点１１０Ｂは、画像として特徴が存在する部分を採用する。画像として特徴が存在する部分とは、輝度（色）やテクスチャ（模様）、形状に特徴がある部分のことである。形状に特徴がある部分の例としては、エッジ、コーナー、直線などが挙げられる。また計測対象点は、点である必要はなく、或る広がりをもった領域であってもよい。ここで、撮像装置１１０の撮影方向に垂直な平面上の一方向をＸ軸、それに直交する方向をＹ軸とするＸＹ座標系を定義すると、計測対象点１１０Ｂの位置はＸＹ座標系の座標値によって一意に決定される。
【００１７】
今、橋梁が振動していないときの計測対象点１１０Ｂの位置を基準位置（ＸP0，ＹP0）とする。撮像装置１１０の撮像視野を固定したまま撮像を周期的に繰り返すと、計測対象点１１０Ｂの位置は橋梁の振動に応じて変化することになる。例えば、図２（ｂ）に示すように、構造物の振動によって計測対象点１１０ＢがＸ軸方向にαだけ移動し、Ｙ軸方向にβだけ移動すると、計測対象点１１０Ｂの座標値は（ＸP0＋α，ＹP0＋β）となる（図２（ｂ）では基準位置は破線で示している）。従って、撮像装置１１０で撮像して得られた時系列画像から上記基準位置との偏差（α、β）の時間的な変化を抽出することによって、当該計測対象点１１０Ｂの振動波形（時刻歴波形）を計測することができる。同様な処理を他の計測対象点について実施することにより、橋梁上に設定された計測対象点毎の振動波形を計測できる。
【００１８】
次に撮像装置１１０を使って橋梁上の振動発生源の位置を検出する方法の概要を説明する。図３は撮像装置１１０を用いて橋梁上の振動発生源の位置を検出する方法の概念図である。図３（ａ）において、１１０Ａは、図２と同じ撮像装置１１０で撮像して得られたフレーム画像を示す。画像中に描かれている丸形状のオブジェクトは、橋梁上に設定された振動発生源検出用の計測対象点１１０Ｃである。計測対象点１１０Ｃは、計測対象点１１０Ｂと同様に、画像として特徴が存在する部分を採用する。橋梁上の振動発生源の位置の検出では、まず、橋梁上に設定した複数の計測対象点１１０Ｃの振動波形を、図２を参照して説明した方法と同様の方法により計測する。次に、各計測対象点１１０Ｃの振動波形から、当該計測対象点から振動発生源までの距離に依存して変化する特徴量を抽出する。そのような特徴量として、振動波形の最大振幅、平均振幅、位相などが考えられる。次に、各計測対象点１１０Ｃの特徴量の分布から橋梁上に振動発生源が存在するか否かを検出し、存在する場合にはその位置を検出する。
【００１９】
図３（ｂ）は、各計測対象点１１０Ｃで計測された振動波形の最大振幅を矢印の長さで模式的に示している。この例では、中央部分に位置する計測対象点の最大振幅が周囲の計測対象点の最大振幅より大きくなっている。この結果、振動発生源は図２（ｂ）で破線で示す位置付近に存在していることが検出される。なお、振動発生源となる車両は橋梁の上の路面を走行しているため、橋梁の下面から撮影する画像には映らない。
【００２０】
再び図１を参照すると、通信Ｉ／Ｆ部１２０は、専用のデータ通信回路からなり、通信回線を介して接続された各種装置との間でデータ通信を行う機能を有している。
【００２１】
操作入力部１３０は、十字キーや決定ボタンなどの操作ボタン、もしくはキーボードやマウスなどの操作入力装置からなり、オペレータの操作を検出して演算処理部１６０に出力する機能を有している。
【００２２】
画面表示部１４０は、ＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｄｉｓｐｌａｙ）やＰＤＰ（Ｐｌａｓｍａ  Ｄｉｓｐｌａｙ  Ｐａｎｅｌ）などの画面表示装置からなり、演算処理部１６０からの指示に応じて、撮像装置１１０の撮像画像や計測結果などの各種情報を画面表示する機能を有している。
【００２３】
記憶部１５０は、ハードディスクやメモリなどの記憶装置からなり、演算処理部１６０における各種処理に必要な処理情報やプログラム１５０Ｐを記憶する機能を有している。プログラム１５０Ｐは、演算処理部１６０に読み込まれて実行されることにより各種処理部を実現するプログラムであり、通信Ｉ／Ｆ部１２０などのデータ入出力機能を介して外部装置（図示せず）や記憶媒体（図示せず）から予め読み込まれて記憶部１５０に保存される。記憶部１５０で記憶される主な処理情報として、第１の計測対象点情報１５０Ａ、第１の時系列画像１５０Ｂ、第１の振動計測データ１５０Ｃ、振動発生源位置情報１５０Ｄ、第２の計測対象点情報１５０Ｅ、信頼度情報１５０Ｆ、計測対象領域情報１５０Ｇ、第２の時系列画像１５０Ｈ、第２の振動計測データ１５０Ｉがある。
【００２４】
第１の計測対象点情報１５０Ａは、構造物上の振動発生源を検出するための計測対象点（図３の計測対象点１１０Ｃに相当する）の位置情報である。図４は第１の計測対象点情報１５０Ａの構成例を示す。この第１の計測対象点情報１５０Ａには、計測対象点毎に、その識別情報である計測対象点ＩＤと、位置情報とが記憶されている。図４に示す具体例では、計測対象点の位置情報は、図３を参照して説明したＸＹ座標系の座標値である。
【００２５】
第１の時系列画像１５０Ｂは、構造物上の振動発生源を検出するために撮像装置１１０で撮像された構造物の時系列画像である。図５は第１の時系列画像１５０Ｂの構成例を示す。この第１の時系列画像１５０Ｂには、構造物上の振動発生源を検出するための計測対象点毎に、その識別情報である計測対象点ＩＤと、フレーム時刻ｔ毎のフレーム画像Ｇとが記憶されている。
【００２６】
第１の振動計測データ１５０Ｃは、構造物上の振動発生源を検出するための計測対象点における振動波形の計測データである。図６は第１の振動計測データ１５０Ｃの構成例を示す。この第１の振動計測データ１５０Ｃには、構造物上の振動発生源を検出するための計測対象点の計測点ＩＤ毎に計測値Ｖが記憶されている。計測値Ｖは、例えば振動波形を時刻情報と一緒に記録した時刻歴波形である。振動波形は、換言すれば、時系列振幅データである。
【００２７】
振動発生源位置情報１５０Ｄは、検出された振動発生源の構造物上の位置情報である。図７は振動発生源位置情報１５０Ｄの構成例を示す。この振動発生源位置情報１５０Ｄには、検出された振動発生源の位置情報が記憶されている。図７に示す具体例では、振動発生源の位置情報は、図３を参照して説明したＸＹ座標系の座標値である。
【００２８】
第２の計測対象点情報１５０Ｅは、構造物を診断するための計測対象点（図２の計測対象点１１０Ｂに相当する）の位置情報である。図８は第２の計測対象点情報１５０Ｅの構成例を示す。この第２の計測対象点情報１５０Ｅには、計測対象点毎に、その識別情報である計測対象点ＩＤと、位置情報とが記憶されている。図８に示す具体例では、計測対象点の位置情報は、図２を参照して説明したＸＹ座標系の座標値である。
【００２９】
信頼度情報１５０Ｆは、構造物を診断するための計測対象点で計測される振動波形の信頼度の情報である。信頼度とは、計測される振動波形に含まれる計測誤差に起因する誤差の小ささを示す指標である。図９は信頼度情報１５０Ｆの構成例を示す。この信頼度情報１５０Ｆには、構造物を診断するための計測対象点の計測対象点ＩＤ毎に信頼度Ｒが記憶されている。信頼度Ｒの算出方法については後述する。
【００３０】
計測対象領域情報１５０Ｇは、第２の計測対象点情報１５０Ｅに記憶されている計測対象点のうち、実際に振動波形を計測する計測対象点に関する情報である。図１０は計測対象領域情報１５０Ｇの構成例を示す。この計測対象領域情報１５０Ｇには、第２の計測対象点情報１５０Ｅに記憶されている計測対象点から選択された計測対象点の計測対象点ＩＤと位置情報とが記憶されている。図１０に示す具体例では、計測対象点の位置情報は、図２を参照して説明したＸＹ座標系の座標値である。
【００３１】
第２の時系列画像１５０Ｈは、構造物の診断のために撮像装置１１０で撮像された構造物の時系列画像である。図１１は第２の時系列画像１５０Ｈの構成例を示す。この第２の時系列画像１５０Ｈには、構造物の診断のために選択された計測対象点毎に、その識別情報である計測対象点ＩＤと、フレーム時刻ｔ毎のフレーム画像Ｇとが記憶されている。
【００３２】
第２の振動計測データ１５０Ｉは、構造物の診断のための計測対象点における振動波形の計測データである。図１２は第２の振動計測データ１５０Ｉの構成例を示す。この第２の振動計測データ１５０Ｉには、構造物の診断のための計測対象点の計測点ＩＤ毎に計測値Ｖが記憶されている。計測値Ｖは、例えば振動波形を時刻情報と一緒に記録した時刻歴波形である。
【００３３】
演算処理部１６０は、ＭＰＵなどのマイクロプロセッサとその周辺回路を有し、記憶部１５０からプログラム１５０Ｐを読み込んで実行することにより、上記ハードウェアとプログラム１５０Ｐとを協働させて各種処理部を実現する機能を有している。演算処理部１６０で実現される主な処理部として、計測対象点設定部１６０Ａと振動発生源検出部１６０Ｂと振動計測部１６０Ｃとがある。
【００３４】
計測対象点設定部１６０Ａは、構造物上の振動発生源を検出するための計測対象点および構造物の診断のための計測対象点に関する位置情報を取得し、第１の計測対象点情報１５０Ａおよび第２の計測対象点情報１５０Ｅとして記憶部１５０に保存する機能を有する。計測対象点設定部１６０Ａは、例えば以下のような方法により計測対象点に関する位置情報を取得する。
【００３５】
まず計測対象点設定部１６０Ａは、橋梁の下面(庄版や主桁下フランジなど)を撮影できる適当な位置に設置した撮像装置１１０の撮像画像を画面表示部１４０に表示する。次に、計測対象点設定部１６０Ａは、操作入力部１３０からのマウス操作などによって、構造物上の振動発生源を検出するための計測対象点とする箇所を橋梁の画像上でオペレータに選択させる。次に、測定対象点設定部１６０Ａは、選択された箇所の位置情報と計測対象点ＩＤとを記憶部１５０の第１の計測対象点情報に登録する。同様の動作を構造物上の振動発生源の検出に必要な数の計測対象点について繰り返す。位置情報は、図２および図３で説明したようなＸＹ座標系の座標値で表現することができる。同様の動作を構造物の診断のための計測対象点について行うことにより、記憶部１５０に第２の計測対象点情報１５０Ｅを生成することができる。但し、計測対象点情報１５０Ａ、１５０Ｅの生成方法は上記に限定されない。例えば計測対象点設定部１６０Ａは、通信Ｉ／Ｆ部１２０を通じて外部の装置から第１の計測対象点情報１５０Ａと第２の計測対象点情報１５０Ｅを受信し、記憶部１５０に保存するようにしてもよい。
【００３６】
振動発生源検出部１６０Ｂは、構造物上に振動発生源が存在するか否かを検出し、存在する場合には振動発生源の構造物上の位置を検出する機能を有する。振動発生源検出部１６０Ｂは、第１の時系列画像取得部１６０Ｂ１と第１の振動波形算出部１６０Ｂ２と振動発生源位置検出部１６０Ｂ３とを有する。
【００３７】
第１の時系列画像取得部１６０Ｂ１は、撮像装置１１０に対して撮像を開始するように指令する機能を有する。また第１の時系列画像取得部１６０Ｂ１は、上記指令に応答して撮像装置１１０から送信されてくるフレーム画像を受信し、第１の時系列画像１５０Ｂとして記憶部１５０に保存する機能を有する。また第１の時系列画像取得部１６０Ｂ１は、一定期間の時系列画像を第１の時系列画像１５０Ｂとして記憶部１５０に保存すると、第１の振動波形算出部１６０Ｂ２に対して所定の通知を送信し、また撮像装置１１０に撮像を停止するように指令する。
【００３８】
第１の振動波形算出部１６０Ｂ２は、第１の時系列画像取得部１６０Ｂ１から所定の通知を受信すると、記憶部１５０から第１の計測対象点情報１５０Ａと第１の時系列画像１５０Ｂとを読み出し、第１の計測対象点情報１５０Ａ中の計測対象点毎の振動波形を算出し、第１の振動計測データ１５０Ｃとして記憶部１５０に保存し、所定の通知を振動発生源位置検出部１６０Ｂ３へ送信する機能を有する。第１の振動波形算出部１６０Ｂ２は、個々の計測対象点の振動波形の算出では、例えば以下のような処理を行う。まず第１の振動波形算出部１６０Ｂ２は、第１の時系列画像１５０Ｂ中のフレーム画像をその時刻順に解析し、当該計測対象点の位置と第１の計測対象点情報１５０Ａに記憶されている当該計測対象点の位置（基準位置）との差を算出する。次に第１の振動波形算出部１６０Ｂ２は、この差の時間的な変化を当該計測対象点の振動波形（時刻歴波形）として算出する。或いは第１の振動波形算出部１６０Ｂ２は、デジタル画像相関法（Digital Image Correlation）を用いて計測対象点の振動波形を算出してもよい。具体的には、第１の振動波形算出部１６０Ｂ２は、第１の時系列画像１５０Ｂ中の時間方向に隣接する２つのフレーム画像毎に、２つのフレーム画像にデジタル画像相関法を適用して両フレーム画像上での計測対象点の移動量を検出し、その移動量の時間的な変化を当該計測対象点の振動波形（時刻歴波形）として算出する。
【００３９】
振動発生源位置検出部１６０Ｂ３は、第１の振動波形算出部１６０Ｂ２から所定の通知を受信すると、記憶部１５０から第１の計測対象点情報１５０Ａと第１の振動計測データ１５０Ｃとを読み出し、第１の振動計測データ１５０Ｃ中の計測対象点ＩＤ毎の振動波形からその特徴量を算出し、この算出した特徴量に基づいて、構造物上に振動発生源が存在するか否かを検出し、また存在する場合には振動発生源の構造物上の位置を検出する機能を有する。より具体的には振動発生源位置検出部１６０Ｂ３は以下のような機能を有する。
【００４０】
振動発生源位置検出部１６０Ｂ３は、第１の振動計測データ１５０Ｃ中の計測対象点ＩＤ毎の振動波形から、最大振幅あるいは平均振幅等の特徴量を算出する。次に振動発生源位置検出部１６０Ｂ３は、算出した計測対象点毎の特徴量を予め定められた閾値（以下、特徴量閾値と称す）と比較し、特徴量閾値以上の特徴量を有する計測対象点の個数を算出する。次に振動発生源位置検出部１６０Ｂ３は、この算出した個数を予め定められた閾値（以下、個数閾値と称す）と比較し、個数閾値未満ならば構造物上に振動発生源は存在しないと決定する。他方、個数閾値以上ならば、振動発生源位置検出部１６０Ｂ３は構造物上に振動発生源が存在すると決定する。振動発生源位置検出部１６０Ｂ３は、構造物上に振動発生源が存在すると決定すると、引き続き振動発生源の構造物上の位置を検出する。具体的には、振動発生源位置検出部１６０Ｂ３は、例えば特徴量閾値以上の特徴量を有する計測対象点の重心を振動発生源の構造物上の位置に決定する。あるいは振動発生源位置検出部１６０Ｂ３は、最大の特徴量を有する計測対象点の位置を振動発生源の構造物上の位置に決定してもよい。或いは振動発生源位置検出部１６０Ｂ３は、計測した各計測対象点の振動波形を周波数成分に分解して周波数成分ごとの振幅データおよび位相データを生成し、この周波数成分ごとの振幅データおよび位相データに基づいて、振動発生源の構造物上における位置を検出してもよい。
【００４１】
振動発生源位置検出部１６０Ｂ３は、振動発生源の構造物上の位置を決定すると、振動計測部１６０Ｃに対して所定の通知を送信する。他方、振動発生源位置検出部１６０Ｂ３は、構造物上に振動発生源は存在しないと決定した場合、第１の時系列画像取得部１６０Ｂ１に対して再び時系列画像を取得するように通知する。これにより、第１の時系列画像取得部１６０Ｂ１、第１の振動波形算出部１６０Ｂ２、振動発生源位置検出部１６０Ｂ３による上述した処理が再び繰り返される。
【００４２】
振動計測部１６０Ｃは、振動発生源検出部１６０Ｂによって構造物上の振動発生源が検出されたときに構造物の振動を計測する機能を有する。また振動計測部１６０Ｃは、振動発生源検出部１６０Ｂによって検出された振動発生源の構造物上の位置に基づいて、実際に振動波形を計測する計測対象点を決定する機能を有する。振動計測部１６０Ｃは、信頼度算出部１６０Ｃ１と計測対象領域決定部１６０Ｃ２と第２の時系列画像取得部１６０Ｃ３と第２の振動波形算出部１６０Ｃ４とを有する。
【００４３】
信頼度算出部１６０Ｃ１は、記憶部１５０から振動発生源位置情報１５０Ｄと第２の計測対象点情報１５０Ｅとを読み出し、第２の計測対象点情報１５０Ｅ中の計測対象点毎に信頼度Ｒを算出し、信頼度情報１５０Ｆとして記憶部１５０に保存する機能を有する。また信頼度算出部１６０Ｃ１は、信頼度情報１５０Ｆを記憶部１５０に保存すると、所定の通知を計測対象領域決定部１６０Ｃ２へ送信する。
【００４４】
信頼度算出部１６０Ｃ１は、計測対象点の信頼度の算出では、当該計測対象点の位置情報と振動発生源の位置情報とに基づいて、当該計測対象点から振動発生源までの距離を算出し、この算出した距離に基づいて当該計測対象点の信頼度Ｒを算出する。具体的には、信頼度算出部１６０Ｃ１は、距離が短いほど、より高い信頼度Ｒを算出する。換言すれば、距離が長いほど、より低い信頼度Ｒを算出する。その理由は、振動発生源で発生した振動波は伝達中に減衰するため、振動発生源からの距離が長い計測対象点では十分な振動が発生しないため計測の精度が低下もしくは計測不可能になるためである。
【００４５】
但し、信頼度算出部１６０Ｃ１は、計測対象点から振動発生源までの距離とその他の情報とに基づいて、信頼度Ｒを算出してもよい。例えば、計測対象点から振動発生源までの間の構造物の構成材料を考慮し、コンクリートなどの単一材料のみ介在する場合には上記距離に応じて信頼度Ｒを算出し、コンクリートと鉄など異なる材料の複数の層が介在する場合には上記距離に応じた信頼度より所定値あるいは所定割合低い信頼度Ｒを算出してもよい。異なる材料の複数の層が介在するか否かは、構造物の仕様書などのドキュメントに基づいて判別してもよいし、構造物の反射率などを計測して判別してもよい。あるいは第１の振動計測データ１５０Ｃを解析して、隣接する計測対象点間で振動波形の相関が低い箇所を異材料層の接続箇所と判別してもよい。
【００４６】
計測対象領域決定部１６０Ｃ２は、信頼度算出部１６０Ｃ１から所定の通知を受信すると、振動発生源検出部１６０Ｂによって検出された振動発生源の構造物上の位置に基づいて、実際に振動波形を計測する計測対象点の集合（以下、単に計測対象点集合と記す）を決定し、計測対象領域情報１５０Ｇとして記憶部１５０に保存する機能を有する。計測対象領域決定部１６０Ｃ２は、以下のａ〜ｄに記載する何れかの方法によって、計測対象点集合を決定する。
【００４７】
（ａ）計測対象領域決定部１６０Ｃ２は、記憶部１５０から振動発生源位置情報１５０Ｄと第２の計測対象点情報１５０Ｅとを読み出し、振動発生源からの距離に基づいて、第２の計測対象点情報１５０Ｅ中の計測対象点から計測対象点集合を決定する。具体例を図１３に示す。図１３（ａ）には、構造物上における計測対象点（図のドット）の分布に重畳して円１６０１、矩形１６０２、１６０３が描かれている。円１６０１は、振動発生源を中心とし、予め定められた閾値（以下、距離閾値と称す）を半径とする円、矩形１６０２は円１６０１に内接する矩形、矩形１６０３は円１６０１に外接する矩形である。計測対象点集合は、円１６０１の内部に存在する計測対象点で構成されていてもよいし、矩形１６０２の内部に存在する計測対象点で構成されていてもよいし、矩形１６０３の内部に存在する計測対象点で構成されていてもよい。図１３では、円１６０１に内接あるいは外接する図形として矩形を使用したが、矩形以外の三角形、五角形以上の多角形を使用してもよいし、自由形状の図形であってもよい。また図１３（ｂ）に示すように、第２の計測対象点情報１５０Ｅ中の計測対象点をグループｇに分割し、グループｇ毎に、そのグループ内の計測対象点であって振動発生源からの距離が距離閾値以下の計測対象点の数Ａを算出し、そのグループ内の計測対象点の総数Ｂに対する上記Ａの割合が予め定められた閾値（以下、割合閾値と称す）以上となるグループｇに属する全ての計測対象点を計測対象点集合としてもよい。上記グループ分割は、例えば構造物の面をその材質等に基づいて複数の面に分割し、同じ面に属する計測対象点は同一のグループに分類するといった方法を採用できるが、それに限定されない。
【００４８】
（ｂ）計測対象領域決定部１６０Ｃ２は、記憶部１５０から信頼度情報１５０Ｆと第２の計測対象点情報１５０Ｅとを読み出し、信頼度Ｒに基づいて、第２の計測対象点情報１５０Ｅ中の計測対象点から計測対象点集合を決定する。具体例を図１４に示す。図１４（ａ）には、構造物上における計測対象点の分布が描かれており、信頼度Ｒが予め定められた閾値（以下、信頼度閾値と称す）以上の計測対象点は四角形で描画して区別している。計測対象領域決定部１６０Ｃ２は、図１４（ａ）に示すように、信頼度閾値以上の信頼度Ｒを有する計測対象点の全てを計測対象点集合としてよい。別の例を図１４（ｂ）、（ｃ）に示す。図１４（ｂ）には、信頼度閾値以上の信頼度Ｒを有する計測対象点を包含する最小の矩形１６０４が描かれている。計測対象領域決定部１６０Ｃ２は、図１４（ｂ）に示す矩形１６０４の内部に存在する計測対象点を計測対象点集合としてよい。図１４（ｂ）では矩形１６０４を使用したが、信頼度閾値以上の信頼度Ｒを有する計測対象点を包含する最小の図形であれば、矩形１６０４以外の三角形、五角形以上の多角形を使用してもよいし、自由形状の図形であってもよい。また図１４（ｃ）に示すように、第２の計測対象点情報１５０Ｅ中の計測対象点を上記ａと同様にグループｇに分割し、グループｇ毎に、そのグループ内の計測対象点であって信頼度Ｒが信頼度閾値以上の計測対象点の数Ｃを算出し、そのグループ内の計測対象点の総数Ｂに対する上記Ｃの割合が割合閾値以上となるグループｇに属する全ての計測対象点を計測対象点集合としてもよい。
【００４９】
（ｃ）計測対象領域決定部１６０Ｃ２は、記憶部１５０から第１の振動計測データ１５０Ｃと振動発生源位置情報１５０Ｄと第２の計測対象点情報１５０Ｅとを読み出し、第１の振動計測データ１５０Ｃを解析して隣接する計測対象点間で振動波形の相関が低い箇所を振動断裂箇所として検出し、この振動断裂箇所と振動発生源からの距離に基づいて、第２の計測対象点情報１５０Ｅ中の計測対象点から計測対象点集合を決定する。具体例を図１５に示す。図１５に示すように、第２の計測対象点情報１５０Ｅ中の計測対象点を上記ａと同様にグループｇに分割し、グループｇ毎に、そのグループ内の計測対象点であって振動発生源からの距離が距離閾値以下の計測対象点の数Ａを算出し、そのグループ内の計測対象点の総数Ｂに対する上記Ａの割合が割合閾値以上となるグループｇを抽出する。次に上記割合が等しいグループｇが複数抽出された場合、振動断裂箇所の有無によって高低の処理優先度を付与する。すなわち、振動断裂箇所を包含するグループには優先度「高」を付与し、振動断裂箇所を包含しないグループには優先度「低」を付与する。振動断裂箇所の数やサイズに応じて３段階以上の処理優先度を付与してもよい。そして、計測対象領域決定部１６０Ｃ２は、優先度の最も高いグループあるいは優先度の高い上位所定数のグループを計測対象点集合とする。
【００５０】
（ｄ）計測対象領域決定部１６０Ｃ２は、記憶部１５０から第１の振動計測データ１５０Ｃと第２の計測対象点情報１５０Ｅと信頼度情報１５０Ｆとを読み出し、第１の振動計測データ１５０Ｃを解析して隣接する計測対象点間で振動波形の相関が低い箇所を振動断裂箇所として検出し、この振動断裂箇所と信頼度Ｒとに基づいて、第２の計測対象点情報１５０Ｅ中の計測対象点から計測対象点集合を決定する。具体例を図１６に示す。図１６に示すように、第２の計測対象点情報１５０Ｅ中の計測対象点を上記ｂと同様にグループｇに分割し、グループｇ毎に、そのグループ内の計測対象点であって信頼度Ｒが信頼度閾値以上の計測対象点の数Ｃを算出し、そのグループ内の計測対象点の総数Ｂに対する上記Ｃの割合が割合閾値以上となるグループｇを抽出する。次に上記割合が等しいグループｇが複数抽出された場合、振動断裂箇所の有無によって高低の処理優先度を付与する。すなわち、振動断裂箇所を包含するグループには優先度「高」を付与し、振動断裂箇所を包含しないグループには優先度「低」を付与する。振動断裂箇所の数やサイズに応じて３段階以上の処理優先度を付与してもよい。そして、計測対象領域決定部１６０Ｃ２は、優先度の最も高いグループあるいは優先度の高い上位所定数のグループを計測対象点集合とする。
【００５１】
計測対象領域決定部１６０Ｃ２は、計測対象領域情報１５０Ｇを記憶部１５０に保存すると、所定の通知を第２の時系列画像取得部１６０Ｃ３へ送信する。また計測対象領域決定部１６０Ｃ２は、上記ｃ、ｄによる方法によって計測対象点をグループ分けした場合、グループの情報と各グループの処理優先度とを第２の振動波形算出部１６０Ｃ４に通知する。
【００５２】
第２の時系列画像取得部１６０Ｃ３は、計測対象領域決定部１６０Ｃ２から所定の通知を受けると、撮像装置１１０に対して撮像を開始するように指令する機能を有する。また第２の時系列画像取得部１６０Ｃ３は、上記指令に応答して撮像装置１１０から送信されてくるフレーム画像を受信し、第２の時系列画像１５０Ｈとして記憶部１５０に保存する機能を有する。また第２の時系列画像取得部１６０Ｃ３は、一定期間の時系列画像を第２の時系列画像１５０Ｈとして記憶部１５０に保存すると、第２の振動波形算出部１６０Ｃ４に対して所定の通知を送信し、また撮像装置１１０に撮像を停止するように指令する。
【００５３】
第２の振動波形算出部１６０Ｃ４は、第２の時系列画像取得部１６０Ｃ３から所定の通知を受信すると、記憶部１５０から計測対象領域情報１５０Ｇと第２の時系列画像１５０Ｈとを読み出し、第２の計測対象領域情報１５０Ｇ中の計測対象点毎の振動波形を第１の振動波形算出部１６０Ｂ２と同様に算出し、第２の振動計測データ１５０Ｉとして記憶部１５０に保存する。すなわち、第２の振動波形算出部１６０Ｃ４は、第２の時系列画像１５０Ｈ中の時間方向に隣接する２つのフレーム画像毎に、２つのフレーム画像にデジタル画像相関法を適用して両フレーム画像上での計測対象点の移動量を検出し、その移動量の時間的な変化を当該計測対象点の振動波形（時刻歴波形）として算出する。あるいは第２の振動波形算出部１６０Ｃ４は、各フレーム画像上の計測対象点の位置と基準位置との差を求めて振動波形を算出してもよい。ここで、第２の振動波形算出部１６０Ｃ４は、計測対象領域決定部１６０Ｃ２から計測対象点のグループ情報と処理優先度の通知を受けている場合、第２の計測対象領域情報１５０Ｇ中の計測対象点のうち処理優先度のより高いグループに属する計測対象点から順に振動波形を算出する。これによって、計測時間が制限される場合に、処理優先度のより低い計測対象点の処理のために処理優先度のより高い計測対象点の処理が遅延するのを防ぐことができる。また第２の振動波形算出部１６０Ｃ４は、各計測対象点の信頼度Ｒを信頼度情報１５０Ｆから読み出し、第２の振動計測データ１５０Ｉの各計測対象点の振動計測データに付与するようにしてもよい。
【００５４】
また第２の振動波形算出部１６０Ｃ４は、計測の終了条件が成立したか否かを判定し、終了条件が成立していなければ、振動発生源検出部１６０Ｂの第１の時系列画像取得部１６０Ｂ１に対して再び時系列画像を取得するように通知する。これにより、振動発生源検出部１６０Ｂおよび振動計測部１６０Ｃによる上述した処理が再び繰り返される。ここで終了条件としては、例えば第１の時系列画像取得部１６０Ｂ１が最初の時系列画像を取得した時刻から一定時間以上経過したという条件、第２の計測対象点情報１５０Ｅ中の計測対象点の総数に対する振動波形を計測した計測対象点の総数の割合が閾値以上に達したという条件などが考えられる。終了条件が成立していれば、第２の振動波形算出部１６０Ｃ４は、記憶部１５０から第２の振動計測データ１５０Ｉを読み出し、画面表示部１４０に表示し、また通信Ｉ／Ｆ部１２０を通じて外部の装置に送信して、処理を終了する。
【００５５】
図１７は、本実施形態に係る振動計測装置１００の動作を示すフローチャートである。以下、図１７を参照して振動計測装置１００の動作を説明する。
【００５６】
まず、振動計測装置１００の計測対象点設定部１６０Ａは、例えば図２および図３を参照して説明した方法によって、構造物上の振動発生源を検出するための計測対象点および構造物の診断のための計測対象点に関する位置情報を取得し、第１の計測対象点情報１５０Ａおよび第２の計測対象点情報１５０Ｅとして記憶部１５０に保存する（ステップＳ１０１）。
【００５７】
次に振動計測装置１００の振動発生源検出部１６０Ｂの第１の時系列画像取得部１６０Ｂ１は、撮像装置１１０に対して撮像を開始するように指令し、この指令に応答して撮像装置１１０から送信されてくるフレーム画像を受信し、第１の時系列画像１５０Ｂとして記憶部１５０に保存する（ステップＳ１０２）。次に振動発生源検出部１６０Ｂの第１の振動波形算出部１６０Ｂ２は、第１の計測対象点情報１５０Ａ中の計測対象点毎の振動波形を算出し、第１の振動計測データ１５０Ｃとして記憶部１５０に保存する（ステップＳ１０３）。次に振動発生源検出部１６０Ｂの振動発生源位置検出部１６０Ｂ３は、第１の振動計測データ１５０Ｃ中の計測対象点ＩＤ毎の振動波形からその特徴量を算出し、この算出した特徴量に基づいて、構造物上に振動発生源が存在するか否かを検出し、また存在する場合には振動発生源の構造物上の位置を検出し、振動発生源位置情報１５０Ｄとして記憶部１５０に保存する（ステップＳ１０４）。
【００５８】
振動発生源位置検出部１６０Ｂ３において振動発生源の位置の検出に失敗した場合（ステップＳ１０５でＮＯ）、ステップＳ１０２〜Ｓ１０４の処理が再び繰り返される。
【００５９】
他方、振動発生源位置検出部１６０Ｂ３において振動発生源の位置の検出に成功すると（ステップＳ１０５でＹＥＳ）、振動計測部１６０Ｃの信頼度算出部１６０Ｃ１は、検出された振動発生源の位置に基づいて、構造物の診断のための計測対象点毎に信頼度Ｒを算出し、信頼度情報１５０Ｆとして記憶部１５０に保存する（ステップＳ１０６）。次に振動計測部１６０Ｃの計測対象領域決定部１６０Ｃ２は、振動発生源の構造物上の位置に基づいて、実際に振動波形を計測する計測対象点の集合（計測対象点集合）を決定し、計測対象領域情報１５０Ｇとして記憶部１５０に保存する（ステップＳ１０７）。次に振動計測部１６０Ｃの第２の時系列画像取得部１６０Ｃ３は、撮像装置１１０に撮像を開始するように指令し、この指令に応答して撮像装置１１０から送信されてくるフレーム画像を受信し、第２の時系列画像１５０Ｈとして記憶部１５０に保存する（ステップＳ１０８）。次に振動計測部１６０Ｃの第２の振動波形算出部１６０Ｃ４は、計測対象領域情報１５０Ｇ中の計測対象点毎の振動波形を算出し、第２の振動計測データ１５０Ｉとして記憶部１５０に保存する（ステップＳ１０９）。次に第２の振動波形算出部１６０Ｃ４は、計測の終了条件が成立したか否かを判定する（ステップＳ１１０）。若し終了条件が成立していないと判定されると、ステップＳ１０２〜Ｓ１０９の処理が再び繰り返される。他方終了条件が成立していれば、第２の振動波形算出部１６０Ｃ４は、記憶部１５０から第２の振動計測データ１５０Ｉを読み出し、画面表示部１４０に表示し、また通信Ｉ／Ｆ部１２０を通じて外部の装置に送信して、処理を終了する（ステップＳ１１１）。
【００６０】
このように本実施形態によれば、構造物の振動を確実に計測することができる。その理由は、振動計測部１６０Ｃは、振動発生源検出部１６０Ｂによって構造物上の振動発生源が検出されたときに構造物の振動を計測するためである。
【００６１】
また本実施形態によれば、振動発生源の検出と構造物の診断のための振動計測とで同じ撮像装置１１０を使用しているため、非接触で且つポイントではなくエリアで計測することができ、計測コストを削減することができる。但し、本発明はこれに限定されず、構造物の診断のための振動計測を行う撮像装置とは別の撮像装置を使用して振動発生源の検出を行ってもよい。
【００６２】
また本実施形態によれば、所定の終了条件が成立するまで、振動発生源の検出と構造物の診断のための振動計測とを繰り返すため、一つの振動発生源が移動する先々においてその位置周辺の領域の振動計測を実施することができる。
【００６３】
また本実施形態によれば、構造物の振動を無駄なく計測することができる。その理由は、振動計測部１６０Ｃは、振動発生源検出部１６０Ｂによって検出された振動発生源の構造物上の位置に基づいて、第２の計測対象点情報１５０Ｅ中の計測対象点から実際に振動波形を計測する計測対象点を決定するためである。これに対して振動発生源が検出されたときに第２の計測対象点情報１５０Ｅ中の全ての計測対象点の振動波形を計測すると、振動発生源からの距離が近い計測対象点や信頼度Ｒの高い計測対象点だけでなく、距離が遠い計測対象点や信頼度Ｒの低い計測対象点についても振動波形が計測されることになり、計測の無駄が多くなる。
【００６４】
また本実施形態によれば、異常が発生している可能性の高い箇所の付近に存在する計測対象点の振動波形を優先的に計測することができる。その理由は、振動計測部１６０Ｃは、第１の振動計測データ１５０Ｃを解析して、互いに隣接する複数の計測対象点間で振動波形の相関が低い箇所を振動断裂箇所として検出し、この振動断裂箇所の付近の計測対象点の振動波形を優先的に計測するためである。
【００６５】
本実施形態は以上の構成および動作を基本としつつ、以下のような各種の付加変更が可能である。
【００６６】
（１）撮像装置１１０として、ダウンサンプリング機能とＲＯＩ（Ｒｅｇｉｏｎ  Ｏｆ  Ｉｎｔｅｒｅｓｔ）機能とを有するＣＣＤカメラやＣＭＯＳカメラ等を使用してよい。
【００６７】
ダウンサンプリング機能は、撮像装置１１０側で１フレーム画像あたりの画素数を削減して出力する機能であり、ビニング（Ｂｉｎｎｉｎｇ）機能とスキッピング機能とが知られている。ビニング機能は、隣り合う受光素子の幾つかの出力を平均化したり足し合わせることで１画素当たりの受光面積を大きくして感度を上げる技術であり、その分実質的な画素数が減少する。またスキッピング機能は、受光素子に蓄積された電荷を読み出す際に受光素子を一定間隔で間引く技術であり、感度はビニング機能より劣るが、処理速度は高速になる。ビニング機能およびスキッピング機能とも、フルスケール画像（ほぼ全ての受光素子を用いて撮像した画像）と比較して、撮像視野は変わらずに広域を撮像できるが、撮像する構造物の面の単位面積あたりの画素数（画素密度）は減少する。
【００６８】
他方、ＲＯＩ機能は、撮像装置１１０側で１フレーム画像内の注目領域に含まれる受光素子の出力だけを読み出す機能である。ＲＯＩ機能は、撮像した画像の一部を取り出すため、フルスケール画像よりも視野は狭くなる。しかし、注目領域内においては撮像する構造物の面の単位面積当たりの画素数はフルスケール画像と同じになる。
【００６９】
図１８は、ダウンサンプリング機能とＲＯＩ機能とを有するＣＣＤカメラやＣＭＯＳカメラ等を撮像装置１１０として使用して構造物の振動を計測する方法の一例を示す概念図である。撮像装置１１０の設置場所および撮像視野は、図１８（ａ）に示すように、構造物の広域領域を撮像するように設定される。説明の便宜上、構造物には図１８（ｂ）に示すような矩形、ドーナツ形、および三角形の大きな模様と、矩形の小さな文様とが描かれているものとする。このとき撮像装置１１０で撮像して得られるフルスケールのフレーム画像は、図１８（ｃ）に示すようになり、構造物に描かれている全ての文様が写っている。これに対してダウンサンプリング機能を使用して撮像して得られるフレーム画像は、図１８（ｄ）に示すようになる。構造物に描かれている大きな文様は認識できるが、小さな文様は認識できない。その理由は、ダウンサンプリング機能では、構造物の単位面積当たりの画素数がフルスケール画像より少なくなるためである。しかし、大きな文様は認識できるので、振動発生源を検出するための計測対象点として、画像としての特徴を有する比較的大きな領域を採用することにより、各計測対象点の振動波形を計測することは可能である。
【００７０】
上述したように、ダウンサンプリング機能を利用した場合には、フルスケール画像と同じ広域を、大きな領域を使って振動波形を計測するため、振動の振幅の最小計測可能単位である空間分解能は低下する。一方で、振動波形の時間分解能は上げることが可能となる。図１８（ｄ）に示すダウンサンプリング機能によるフレーム画像の画素数はフルスケール画像の１／４になっている。そのため、フルスケール画像を利用した場合と、ダウンサンプリング機能によるフレーム画像を利用した場合とでは、単位時間あたりに演算処理部１６０に取り込むことができる画像の枚数を４倍とすることが可能となる。なぜなら、撮像装置１１０と演算処理部１６０との間の通信帯域（例えばＵＳＢ２．０で４８０Ｍｂｐｓ、ＵＳＢ３．０で５Ｇｂｐｓ）は有限であるため、同じ通信帯域を単位時間あたりに通過できる枚数は、１枚の画像の情報量、すなわち画素数によって変わる。すなわち、画素数が１／４にすることができれば、単位時間当たりに伝送する画像枚数増やすことができ、単位時間当たりに演算処理部１６０に取り込むことができる画像枚数を４倍とすることが可能となり、フレームレートを上げることができる。フレームレートが上がると、フレーム時刻ｔを短くすることが可能となるため、多数の時系列画像からサンプリング点が多い、すなわち時間分解能が高い振動波形を得ることが可能となる。時間分解能が高い振動波形からは、より細かな振動波形分析が可能となり、計測できる振動の周波数範囲を拡大すること、最大振幅や平均振幅の値をより正確に求めること、振動の相関をより正確に求めることなどが可能となる。
【００７１】
以上をまとめると、ダウンサンプリング機能を利用した場合には、フルスケール画像を利用する場合と比較すると、低画素密度・高時間分解能・広域計測の振動計測が可能となる。このような計測は、振動源位置検出に有用である。たとえば広域での比較的大きな振幅の高周波振動成分の発生源位置検出には、ダウンサンプリング機能を利用するとよい。
【００７２】
これに対して図１８（ｅ）中の太線内の画像は、ＲＯＩ機能を使用して撮像して得られる画像である。撮像範囲が狭いため全ての文様は写っていないが、注目領域内ではフルスケール画像と同様に小さな文様まで写っている。このため、注目領域内に存在する構造物の診断のための計測対象点は、比較的小さな領域であっても撮像することができる。従って、ＲＯＩ機能を用いて撮像した画像は、フルスケール画像と比較して、撮像視野は狭域となるが、撮像する構造物の面の単位面積あたりの画素数（画素密度）は変わらないため、計測対象点を密に設定することが可能になる。
【００７３】
上述したように、ＲＯＩ機能を利用した場合には、フルスケール画像と同じ空間分解能で振動波形を検出することが可能であるため、振動の振幅の最小計測可能単位である空間分解能はフルスケール画像を用いた場合と変わらないが、フルスケール画像よりも狭い範囲のみ計測する。一方で、振動波形の時間分解能は上げることが可能となる。図１８（ｃ）に示すＲＯＩ機能によるフレーム画像の画素数はフルスケール画像の１／４になっている。そのため、フルスケール画像を利用した場合と、ＲＯＩ機能によるフレーム画像を利用した場合とでは、ダウンサンプリング機能の場合と同じ理由で、単位時間あたりに演算処理部１６０に取り込むことができる画像の枚数を４倍とすることが可能となり、フレームレートを上げることができる。フレームレートが上がると、フレーム時刻ｔを短くすることが可能となるため、多数の時系列画像からサンプリング点が多い、すなわち時間分解能が高い振動波形を得ることが可能となる。時間分解能が高い振動波形からは、より細かな振動波形分析が可能となり、計測できる振動の周波数範囲を拡大すること、最大振幅や平均振幅の値をより正確に求めること、振動の相関をより正確に求めることなどが可能となる。
【００７４】
以上より、ＲＯＩ機能を利用した場合には、フルスケール画像を利用する場合と比較すると、低画素密度・高時間分解能・狭域計測の振動計測が可能となる。このような計測は、詳細な振動を計測するための、振動計測に有用である。たとえば振動断裂箇所周辺などの狭域で高周波振動まで正確に振動計測したい場合には、ＲＯＩ機能を利用するとよい。
【００７５】
上述したように、図１８（ｃ）に示すダウンサンプリング機能によるフレーム画像の画素数はフルスケール画像の１／４になっている。同様に図１８（ｅ）に示すＲＯＩ機能による注目領域内の画像の画素数はフルスケール画像の１／４になっている。この例に示すように、ダウンサンプリング機能によるフレーム画像の画素数とＲＯＩ機能による注目領域内の画像の画素数とは、同一あるいは大差がないようにすることができる。このため、フレームレート（単位時間あたりのフレーム画像の数）を同じに設定すると、撮像装置１１０から演算処理部１６０への撮像画像の伝送レートを、ダウンサンプリング機能を使用する場合とＲＯＩ機能を使用する場合とでほぼ等しくできる。これによって、低画素密度・広域計測による振動発生源検出のための振動計測と、高画素密度・狭域計測による構造物診断のための振動計測とを伝送帯域を変えずに、すなわちほぼ同じフレーム時刻ｔの時系列画像を用いて実施することができる。上述したようにダウンサンプリング機能とＲＯＩ機能とを使用することにより、計測可能な振動の周波数範囲を拡大するなど高時間分解能で振動波形の分析等の振動計測が可能になる。
【００７６】
なお、ダウンサンプリング機能とＲＯＩ機能とを使用する場合、第１の時系列画像取得部１６０Ｂ１は、撮像装置１１０の撮像モードをダウンサンプリング機能に切替えてから撮像装置１１０に対して撮像を開始するように指令する。また第２の時系列画像取得部１６０Ｃ３は、計測対象領域情報１５０Ｇ中の計測対象点（すなわち実際に振動波形を計測する計測対象点の集合）を包含する注目領域を設定し、撮像装置１１０の撮像モードを上記設定した注目領域を撮像するＲＯＩ機能に切替えてから撮像装置１１０に対して撮像を開始するように指令する。
【００７７】
（２）振動発生源検出部１６０Ｂは、振動発生源の位置だけでなく移動方向と移動速度を検出してよい。具体的には、振動発生源検出部１６０Ｂは、図１７のフローチャートのステップＳ１０５において振動発生源の位置の検出に成功したとき、ステップＳ１０２〜Ｓ１０４と同様の処理を再度実行して再び振動発生源の位置を検出する。次に、振動発生源検出部１６０Ｂは、１回目に検出した振動発生源の位置から２回目に検出した振動発生源の位置への方向を検出し、この検出した方向を振動発生源の移動方向とする。また振動発生源検出部１６０Ｂは、１回目の位置を検出した時刻から２回目の位置を検出した時刻までの時間とこれら２つの位置間の距離とから、振動発生源の移動速度を検出する。
【００７８】
また振動計測部１６０Ｃは、振動発生源検出部１６０Ｂによって検出された振動発生源の位置（上記２回目の位置に相当する）、その検出時刻、移動方向、移動速度、構造物の診断のための撮像を開始する予定時刻に基づいて、上記予定時刻における振動発生源の位置を推定し、この推定した位置に基づいて実際に振動波形を計測する計測対象点を決定してよい。
【００７９】
（３）構造物の振動波形の計測は、ＣＣＤカメラやＣＭＯＳカメラなどのカメラ撮像方式に限定されず、他の種類の非接触振動センサ、例えばレーザドップラ振動計などであってもよい。またカメラ撮像方式であっても、遠距離観測で解像度の低下が問題になる場合は、サンプリングモアレ法などの高解像度化手法を併用してもよい。
【００８０】
（４）構造物上の振動発生源を検出するための計測対象点を、構造物の診断のための計測対象点とは別に設定したが、構造物の診断のための計測対象点の全部または一部を、構造物上の振動発生源を検出するための計測対象点として用いてもよい。
【００８１】
（５）構造物上の振動発生源は、振動波形を計測して検出する以外に、振動発生源となる車両が通過したことを検出する光スイッチや加速度センサ、重量センサなどを橋梁に設置し、これらのセンサで得られた信号波形に基づいて振動源位置を検出するなどの他の検出方法を使用してもよい。
【００８２】
[第２の実施形態]
図１９を参照すると、本発明の第２の実施形態に係る振動計測装置２００は、構造物の振動を計測する機能を有する。振動計測装置２００は、検出部２１０と振動計測部２２０とを有する。
【００８３】
検出部２１０は、構造物上の振動発生源を検出する機能を有する。また振動計測部２２０は、検出部２１０によって振動発生源が検出されたときに構造物の振動を計測する機能を有する。
【００８４】
上述のように構成された振動計測装置２００は、以下のように動作する。まず検出部２１０は、構造物上に振動発生源が存在するか否かを検出する。次に振動計測部２２０は、構造物上に振動発生源が存在することが検出されると、構造物の振動を計測する。
【００８５】
本実施形態によれば、構造物の振動を確実に計測することができる。その理由は、振動計測部２２０は、検出部２１０によって構造物上の振動発生源が検出されたときに構造物の振動を計測するためである。
【００８６】
以上、本発明を幾つかの実施形態を挙げて説明したが、本発明は以上の実施形態にのみ限定されず、その他各種の付加変更が可能である。
【００８７】
例えば上述した実施形態では、構造物として橋梁を例に挙げたが、構造物は橋梁以外の土木建築物であってもよいし、自動車や列車などの工業製品など、土木建築物以外の構造物であってもよい。
【産業上の利用可能性】
【００８８】
本発明は、橋梁などの構造物上の振動波形を計測する分野全般に適用できる。
【００８９】
上記の実施形態の一部又は全部は、以下の付記のようにも記載され得るが、以下には限られない。
［付記１］
構造物の振動を計測する振動計測装置であって、
前記構造物上の振動発生源を検出する検出手段と、
前記振動発生源が検出されたときに前記構造物の振動を計測する振動計測手段と
を有する振動計測装置。
［付記２］
前記検出手段は、前記振動発生源の前記構造物上における位置を検出し、
前記振動計測手段は、前記検出された前記振動発生源の位置に基づいて、前記構造物上の計測対象点を決定し、当該計測対象点に基づいて振動を計測する
付記１または２に記載の振動計測装置。
［付記３］
前記振動計測手段は、前記振動発生源の位置から前記構造物上の各点までの距離に基づいて、前記計測対象点を決定する
付記２に記載の振動計測装置。
［付記４］
前記検出手段は、前記構造物上の各点の振動波形を計測し、当該振動波形に基づいて前記振動発生源の前記構造物上における位置を検出する
付記２または３に記載の振動計測装置。
［付記５］
前記検出手段は、低解像度で撮像された前記構造物の第１の時系列画像に基づいて前記構造物上の各点の振動波形を計測する
付記４に記載の振動計測装置。
［付記６］
前記振動計測手段は、前記構造物の一部分が少なくとも撮像された第２の時系列画像に基づいて前記構造物上の前記計測対象点の振動波形を計測する
付記４または５に記載の振動計測装置。
［付記７］
前記振動計測手段は、互いに隣接する点間で振動波形の相関が低い箇所を振動断裂箇所として検出し、前記振動断裂箇所の位置に基づいて前記計測対象点を決定する
付記４乃至６の何れかに記載の振動計測装置。
［付記８］
前記振動計測手段は、前記振動断裂箇所及び前記振動発生源の位置から前記構造物上の各点までの距離に基づいて前記各点の信頼度を算出し、当該信頼度に基づいて前記計測対象点を決定する付記７に記載の振動計測装置。
［付記９］
撮像装置を有し、
前記撮像装置は、撮像した画像の画素数を削減することにより前記第１の時系列画像を生成する
付記５に記載の振動計測装置。
［付記１０］
撮像装置を有し、
前記撮像装置が有する受光素子の一部を出力することで前記第２の時系列画像を生成する、付記６に記載の振動計測装置。
［付記１１］
前記検出手段は、前記構造物上の複数の点の振動波形を計測し、当該振動波形に基づいて前記振動発生源の前記構造物上における位置を検出する
付記１乃至１０の何れかに記載の振動計測装置。
［付記１２］
前記検出手段は、計測した各点の振動波形より、前記構造物上の各点のある周波数成分の振幅を算出し、得られた各周波数成分の振幅のいずれかの情報に基づいて前記振動発生源の前記構造物上における位置を検出する
付記１乃至１１の何れかに記載の振動計測装置。
［付記１３］
前記振動計測手段は、前記検出された前記振動発生源の位置に基づいて、前記構造物上の計測対象点を決定し、当該計測対象点に基づいて振動を計測する
付記１乃至１２の何れかに記載の振動計測装置。
［付記１４］
前記振動計測手段は、前記振動発生源の位置から前記構造物上の各点までの距離に基づいて、前記計測対象点を決定する
付記１乃至１３の何れかに記載の振動計測装置。
［付記１５］
前記検出手段は、広域を低解像度で撮像された前記構造物の第１の時系列画像に基づいて前記構造物上の各点の振動波形を計測する
付記１乃至１４の何れかに記載の指導計測装置。
［付記１６］
前記振動計測手段は、狭域を高解像度で撮像された第２の時系列画像に基づいて前記構造物上の前記計測対象点の振動波形を計測する
付記１乃至１５の何れかに記載の振動計測装置。
［付記１７］
撮像装置を有し、
前記撮像装置は、撮像視野を変えずに画像の画素数を削減することにより前記第１の時系列画像を生成する
付記１乃至１６の何れかに記載の振動計測装置。
［付記１８］
撮像装置を有し、
前記撮像装置が有する受光素子の一部を出力することで前記第２の時系列画像を生成する
付記１乃至１７の何れかに記載の振動計測装置。
［付記１９］
構造物の振動を計測する振動計測方法であって、
前記構造物上の振動発生源を検出し、
前記振動発生源が検出されたときに前記構造物の振動を計測する
振動計測方法。
［付記２０］
コンピュータを、
前記構造物上の振動発生源を検出する検出手段と、
前記振動発生源が検出されたときに前記構造物の振動を計測する振動計測手段と
して機能させるためのプログラム。
［付記２１］
撮像装置を有し、
前記撮像装置は、少なくとも２つ以上の隣り合う受光素子の情報を平均化もしくは結合して画素数を削減することにより、前記第１の時系列画像を生成する
付記１乃至１８の何れかに記載の振動計測装置。
［付記２２］
撮像装置を有し、
前記撮像装置は、受光素子に蓄積された電荷を読み出す際に受光素子を一定間隔で間引くことで画素数を削減することにより、前記第１の時系列情報を生成する
付記１乃至１８の何れかに記載の振動計測装置。
［付記２３］
撮像装置を有し、
前記撮像装置は、少なくとも１つ以上の画素情報を間引くことで画素数を削減することにより、前記第１の時系列画像を生成する
付記１乃至１８の何れかに記載の振動計測装置。
［付記２４］
撮像装置を有し、
前記撮像装置は、前記撮像装置が有する受光素子の一部を出力することで前記第２の時系列画像を生成する
付記１乃至１８の何れかに記載の振動計測装置。
【符号の説明】
【００９０】
１００…振動計測装置
１１０…撮像装置
１１０Ａ…フレーム画像
１１０Ｂ…計測対象点
１１０Ｃ…計測対象点
１２０…通信Ｉ／Ｆ部
１３０…操作入力部
１４０…画面表示部
１５０…記憶部
１５０Ａ…第１の計測対象点情報
１５０Ｂ…第１の時系列画像
１５０Ｃ…第１の振動計測データ
１５０Ｄ…振動発生源位置情報
１５０Ｅ…第２の計測対象点情報
１５０Ｆ…信頼度情報
１５０Ｇ…計測対象領域情報
１５０Ｈ…第２の時系列画像
１５０Ｉ…第２の振動計測データ
１５０Ｐ…プログラム
１６０…演算処理部
１６０Ａ…計測対象点設定部
１６０Ｂ…振動発生源検出部
１６０Ｂ１…第１の時系列画像取得部
１６０Ｂ２…第１の振動波形算出部
１６０Ｂ３…振動発生源位置検出部
１６０Ｃ…振動計測部
１６０Ｃ１…信頼度算出部
１６０Ｃ２…計測対象領域決定部
１６０Ｃ３…第２の時系列画像取得部
１６０Ｃ４…第２の振動波形算出部
１６０１…円
１６０２…矩形
１６０３…矩形
２００…振動計測装置
２１０…検出部
２２０…振動計測部
Ｓ１０１〜Ｓ１１１…ステップ
ｇ１…グループ
ｇ２…グループ
【図１】
2015175827.tif 000003
【図２】
2015175827.tif 000004
【図３】
2015175827.tif 000005
【図４】
2015175827.tif 000006
【図５】
2015175827.tif 000007
【図６】
2015175827.tif 000008
【図７】
2015175827.tif 000009
【図８】
2015175827.tif 000010
【図９】
2015175827.tif 000011
【図１０】
2015175827.tif 000012
【図１１】
2015175827.tif 000013
【図１２】
2015175827.tif 000014
【図１３】
2015175827.tif 000015
【図１４】
2015175827.tif 000016
【図１５】
2015175827.tif 000017
【図１６】
2015175827.tif 000018
【図１７】
2015175827.tif 000019
【図１８】
2015175827.tif 000020
【図１９】
2015175827.tif 000021