(57)【要約】      （修正有）【課題】モアレ縞の移動量拡大倍率を、機器構成を変更したり再度撮影したりする必要なく変更できる、微小変位計測システムを提供する。【解決手段】測定対象物に設置され、縞模様からなるマーカと、マーカを撮影するカメラ１２と、カメラ１２による撮影画像、予め設定したマーカのマーカ間隔の長さ、及び、予め設定した移動量拡大倍率に基づき、参照格子画像データを作成し、撮影画像及び参照格子画像データから、モアレ縞データを生成することで、微小変位を計測する画像処理装置とを備えることで、モアレ縞の移動量拡大倍率を、機器構成を変更したり再度撮影したりする必要なく変更できる、微小変位計測システムを提供する。【選択図】図２
2015087135.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
モアレ縞を用いて対象物の微小変位を計測する微小変位計測システムであって、
測定対象物に設置され、縞模様からなるマーカと、
前記マーカを撮影するカメラと、
前記カメラによる撮影画像、予め設定した前記マーカのマーカ間隔の長さ、及び、予め設定した移動量拡大倍率に基づき、参照格子画像データを作成し、前記撮影画像及び前記参照格子画像データから、モアレ縞データを生成することで、前記微小変位を計測する画像処理装置と
を備える
ことを特徴とする微小変位計測システム。
【請求項２】
前記画像処理装置は、
前記マーカ間隔の長さ、及び、前記移動量拡大倍率を設定する処理パラメータ設定部と、
前記撮影画像からマーカ周波数を計算するマーカ周波数計算部と、
前記マーカ周波数、前記マーカ間隔の長さ、及び、前記移動量拡大倍率に基づき、前記モアレ縞を発生させるための、前記参照格子画像データにおける画像上の参照格子の間隔の長さを計算する、参照格子間隔計算部と、
前記参照格子の間隔の長さに基づき、前記参照格子画像データを作成する参照格子画像データ作成部と、
前記撮影画像及び前記参照格子画像データに基づき、前記モアレ縞データを生成するモアレ縞データ生成部と、
前記モアレ縞データから実際の微小変位を計算する微小変位計算部と
を備える
ことを特徴とする請求項１に記載の微小変位計測システム。
【請求項３】
前記参照格子間隔計算部は、
前記マーカ周波数をｆ、前記撮影画像の前記縞模様の並び方向のサイズをＷ、前記撮影画像上における縞模様の間隔の長さをｐとし、当該ｐを、ｐ＝Ｗ×（１／ｆ）より求め、さらに、前記マーカ間隔の長さをｌ、前記移動量拡大倍率をＳ、前記画像上の参照格子の間隔の長さをＰとし、当該Ｐを、Ｐ＝（ｌ／Ｓ＋ｌ）×（ｐ／ｌ）より求めるものであり、
前記前記微小変位計算部は、
前記カメラの初回の撮影による前記撮影画像についての前記モアレ縞データの輝度値分布をテンプレートとし、前記カメラの２回目以降の撮影による前記撮影画像についての前記モアレ縞データの輝度値分布に対し、テンプレートマッチングを行うことで、移動量を求め、さらに、前記移動量をΔｘ、前記実際の微小変位をΔｈとし、Δｈ＝Δｘ×（ｌ／ｐ）×（１／Ｓ）より、前記実際の微小変位を求めるものである
ことを特徴とする請求項２に記載の微小変位計測システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像処理により建築物などの微細な振動を計測する、微小変位計測システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
画像処理において、微小な変位を計測する方法として、モアレ縞を利用した方法がある。
【０００３】
図１１はモアレ縞を説明する概略図である。当該図に示すように、ある周期で間隔が変化するように並べられた複数の平行線（以下、格子）からなる平行模様１０１と、平行模様１０１とは異なる周期で間隔が変化するように並べられた格子からなる平行模様１０２とを、重ねることにより、その交差部分に、平行模様１０１，１０２の周期とは異なる周期の縞模様が現れる。当該縞模様がモアレ縞１０３である。ただし、ここでは、格子を黒、背景を白とする。
【０００４】
このモアレ縞を利用すると、上述のような異なる周期の２つの平行模様の格子同士の微小な相対変位を、モアレ縞の移動量として拡大表示することができる。
【０００５】
下記非特許文献１によると、異なる周期の２つの平行模様の格子同士の相対変位に対するモアレ縞の移動量拡大倍率Ｘは、各格子間隔をパラメータとして、任意に設定することが可能となる。異なる周期の２つの平行模様の格子間隔を、それぞれｄ1とｄ2（ｄ1＜ｄ2）とすると、上記移動量拡大倍率Ｘは、下記（１）式で表される。
【０００６】
Ｘ＝ｄ1／（ｄ2−ｄ1）      …（１）
【０００７】
上述のようなモアレ縞の性質を用いて、下記特許文献１〜３のような微小変位測定の技術が存在する。
【０００８】
下記特許文献１に開示された技術では、異なる周期の２つの平行線を表示したモアレスリット板２枚を重ねた微小変位表示デバイスを測定対象に設置する。微小変位表示デバイスは、２枚のモアレスリット板のうち１枚が測定対象の振動により移動できる造りとなっており、その変位量を拡大して表示できる。
【０００９】
下記特許文献２に開示された技術では、画像処理を用いた位相シフト法により、白黒パターン投影機で照明された撮影対象の表面形状を測定する。
【００１０】
下記特許文献３に開示された技術では、市松模様からなる実体格子をカメラで撮影し、この撮影画像と、別途作成した参照格子画像データとにより、モアレ縞の画像データを出力することで、微小な変位を計測する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２０１０−２７１２５３号公報
【特許文献２】特開２０００−９４４４号公報
【特許文献３】特開平１０−８２６１４号公報
【非特許文献】
【００１２】
【非特許文献１】堀内  宏信、“モアレを利用した変位計測システム”、［online］、山形設計株式会社、［２０１３年１０月２８日検索］インターネット＜ＵＲＬ  http://www.ysc-aqua.co.jp/doc/h22jsce2.pdf＞
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
上記特許文献１〜３においては、モアレ縞で拡大することにより微小な変位を計測している。モアレ縞の移動量拡大倍率は計算でき、任意に設定できるが、当該拡大倍率を変更するには、都度撮影対象に手を加える必要がある。
【００１４】
例えば、上記特許文献１においては、微小変位表示デバイスを撮影することで、微小な変位計測を実現している。しかし、モアレ縞の移動量拡大倍率は、微小変位表示デバイスの構成で決まってしまうので、拡大倍率を変更するには、別の微小変位表示デバイスが必要となる。
【００１５】
また、上記特許文献２においては、モアレ縞の移動量拡大倍率を変更するために白黒パターンの投影を変更する必要がある。
【００１６】
さらに、上記特許文献３においては、モアレ縞の移動量拡大倍率を変更するために用いる参照画像格子データの具体的な作成方法について、考慮されていない。
【００１７】
したがって、上記特許文献１〜３では、測定したい微小な変位に対して、モアレ縞の移動量拡大倍率が足りなかった場合、機器の構成などに手を加えなければならないという問題点がある。
【００１８】
そこで、本発明では、モアレ縞の移動量拡大倍率を、機器構成を変更したり再度撮影したりする必要なく変更できる、微小変位計測システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
上記課題を解決する第１の発明に係る微小変位計測システムは、
モアレ縞を用いて対象物の微小変位を計測する微小変位計測システムであって、
測定対象物に設置され、縞模様からなるマーカと、
前記マーカを撮影するカメラと、
前記カメラによる撮影画像、予め設定した前記マーカのマーカ間隔の長さ、及び、予め設定した移動量拡大倍率に基づき、参照格子画像データを作成し、前記撮影画像及び前記参照格子画像データから、モアレ縞データを生成することで、前記微小変位を計測する画像処理装置と
を備える
ことを特徴とする。
【００２０】
上記課題を解決する第２の発明に係る微小変位計測システムは、
上記第１の発明に係る微小変位計測システムにおいて、
前記画像処理装置は、
前記マーカ間隔の長さ、及び、前記移動量拡大倍率を設定する処理パラメータ設定部と、
前記撮影画像からマーカ周波数を計算するマーカ周波数計算部と、
前記マーカ周波数、前記マーカ間隔の長さ、及び、前記移動量拡大倍率に基づき、前記モアレ縞を発生させるための、前記参照格子画像データにおける画像上の参照格子の間隔の長さを計算する、参照格子間隔計算部と、
前記参照格子の間隔の長さに基づき、前記参照格子画像データを作成する参照格子画像データ作成部と、
前記撮影画像及び前記参照格子画像データに基づき、前記モアレ縞データを生成するモアレ縞データ生成部と、
前記モアレ縞データから実際の微小変位を計算する微小変位計算部と
を備える
ことを特徴とする。
【００２１】
上記課題を解決する第３の発明に係る微小変位計測システムは、
上記第２の発明に係る微小変位計測システムにおいて、
前記参照格子間隔計算部は、
前記マーカ周波数をｆ、前記撮影画像の前記縞模様の並び方向のサイズをＷ、前記撮影画像上における縞模様の間隔の長さをｐとし、当該ｐを、ｐ＝Ｗ×（１／ｆ）より求め、さらに、前記マーカ間隔の長さをｌ、前記移動量拡大倍率をＳ、前記画像上の参照格子の間隔の長さをＰとし、当該Ｐを、Ｐ＝（ｌ／Ｓ＋ｌ）×（ｐ／ｌ）より求めるものであり、
前記前記微小変位計算部は、
前記カメラの初回の撮影による前記撮影画像についての前記モアレ縞データの輝度値分布をテンプレートとし、前記カメラの２回目以降の撮影による前記撮影画像についての前記モアレ縞データの輝度値分布に対し、テンプレートマッチングを行うことで、移動量を求め、さらに、前記移動量をΔｘ、前記実際の微小変位をΔｈとし、Δｈ＝Δｘ×（ｌ／ｐ）×（１／Ｓ）より、前記実際の微小変位を求めるものである
ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２２】
本発明に係る微小変位計測システムによれば、モアレ縞の移動量拡大倍率を、機器構成を変更したり再度撮影したりする必要なく変更できる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の実施例１に係る微小変位計測システムを示す概略図である。
【図２】本発明の実施例１における画像処理装置を示すブロック図である。
【図３】本発明の実施例１に係る微小変位計測システムの作動を説明するフローチャートである。
【図４】画像処理における周波数を説明する概略図である。（ａ）は１Ｈｚの状態を、（ｂ）は２Ｈｚの状態を、それぞれ示している。
【図５】撮影画像、参照格子画像データ及びモアレ縞データを示す概略図である。
【図６】「モアレ縞データ」の１ライン上の輝度分布を説明する概略図である。
【図７】移動量Δｘ［ｐｉｘｅｌ］を説明する概略図である。
【図８】撮影画像の一例を示す概略図である。
【図９】図８に示す撮影画像のマーカ周波数を示す概略図である。
【図１０】図８に示す撮影画像からモアレ縞データを生成する様子を示す概略図である。
【図１１】モアレ縞を説明する概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
本発明に係る微小変位計測システムは、センサなどを用いず、測定対象物に設置したマーカを撮影し、その画像から微小変位を画像処理により算出する上で、所望の分解能となるようにモアレ縞を発生させるものである。以下、本発明に係る微小変位計測システムを、実施例により図面を用いて説明する。
【００２５】
［実施例１］
本発明の実施例１に係る微小変位計測システムの装置構成について、図１〜７を用いて説明する。図１は、本発明の実施例１に係る微小変位計測システムの概略図である。図２は、本発明の実施例１に係る微小変位計測システムのブロック図である。
【００２６】
本発明の実施例１に係る微小変位計測システムは、図１に示すように、マーカ１１、カメラ１２及び画像処理装置１３を備えている。
【００２７】
マーカ１１は、変位を測定するために測定対象物に設置されている。マーカ１１は白黒の縞模様である。１組の白黒の縞の間隔の長さ（マーカ間隔の長さ）は既知とし、材質は、マーカ１１を印刷した紙やシールなどでもよく、特に指定する必要はない。また、マーカ１１の大きさについても任意とする。
【００２８】
また、カメラ１２は、マーカ１１を撮影するものであり、画像処理装置１３は、カメラ１２の画像信号に基づき画像処理を行うものである。
【００２９】
さらに、画像処理装置１３は、図２に示すように、画像作成部２１、メモリ２２，２３、処理パラメータ設定部２４、マーカ周波数計算部２５、参照格子間隔計算部２６、参照格子画像データ作成部２７、モアレ縞データ生成部２８及び微小変位計算部２９を備えている。
【００３０】
画像作成部２１は、マーカ１１を撮影したカメラ１２の画像信号に基づき、撮影画像を作成する。
【００３１】
メモリ２２は、画像作成部２１により作成された撮影画像を保存し、メモリ２３は、メモリ２２から出力された当該撮影画像、及び、下記各種データを保存する。
【００３２】
処理パラメータ設定部２４は、「マーカ間隔の長さ」及び「所望の移動量拡大倍率」の各パラメータを設定する。
【００３３】
マーカ周波数計算部２５は、撮影画像から「マーカ周波数」を計算する。なお、「マーカ周波数」は、白黒を１周期として、撮影画像内のマーカ部分における白黒の縞の個数で表現される。図４は、画像処理における周波数を説明する概略図であり、（ａ）は１Ｈｚの状態を、（ｂ）は２Ｈｚの状態を、それぞれ示している。当該図に示すように、白黒の縞が１個しかない場合は１Ｈｚとなり、白黒の縞が２個の場合は２Ｈｚとなる。
【００３４】
参照格子間隔計算部２６は、「マーカ周波数」、「マーカ間隔の長さ」及び「所望の移動量拡大倍率」に基づき、モアレ縞を発生させるために必要な「参照格子の間隔の長さ」を計算する。なお、参照格子とは、下記「参照格子画像データ」における白黒の縞模様を指す。
【００３５】
参照格子画像データ作成部２７は、「参照格子の間隔の長さ」に基づき、モアレ縞を発生させるための、白黒の縞模様からなる「参照格子画像データ」を作成する。
【００３６】
モアレ縞データ生成部２８は、「撮影画像」及び「参照格子画像データ」に基づき、モアレ縞データを生成する。
【００３７】
微小変位計算部２９は、「モアレ縞データ」より実際の微小変位を計算する。
【００３８】
以上が本発明の実施例１に係る微小変位計測システムの装置構成についての説明である。本発明の実施例１に係る微小変位計測システムは、上記装置構成とすることで、撮影したマーカから所望のモアレ縞の移動量拡大倍率を自動で計算し、簡単に所望の微小変位量を求めることができる。
【００３９】
以下、本発明の実施例１に係る微小変位計測システムの作動について、図３〜７を用いて説明する。図３は、本発明の実施例１に係る微小変位計測システムの作動を説明するフローチャートである。
【００４０】
まず、ステップＳ１では、撮影したマーカ１１から所望のモアレ縞の移動量拡大倍率を自動で計算するために必要な処理パラメータとして、既知である「マーカ間隔の長さ」と「所望の移動量拡大倍率」を、処理パラメータ設定部２４にて設定する。
【００４１】
次に、ステップＳ２では、カメラ１２によりマーカ１１を撮影し、画像作成部２１により、マーカ１１を撮影したカメラ１２の画像信号に基づき、撮影画像を作成する。
【００４２】
ステップＳ３では、マーカ周波数計算部２５により、撮影画像の「マーカ周波数」を計算する。
【００４３】
ステップＳ４では、参照格子間隔計算部２６により、参照格子の間隔の計算を行う。
【００４４】
すなわち、まず、ステップＳ３で求めたマーカ周波数をｆとして、撮影画像の縞模様の並び方向のサイズをＷ［ｐｉｘｅｌ］とし、「画像上における白黒の間隔の長さ」をｐとし、ｐを下記（２）式より求める。
【００４５】
ｐ＝Ｗ×（１／ｆ）      …（２）
【００４６】
また、「マーカ間隔の長さ」をｌとすると、撮影画像の画像分解能は、ｌ／ｐ［ｍｍ／ｐｉｘｅｌ］となる。
【００４７】
ここで、「所望の移動量拡大倍率」をＳとして、「モアレ縞を発生させるための参照格子の間隔の長さ」をｘ［ｍｍ］とすると、上記（１）式より、下記（３）式が導出される。
【００４８】
Ｓ＝ｌ／（ｘ−ｌ）      …（３）
【００４９】
したがって、ｘ［ｍｍ］は下記（３´）式より求める。
【００５０】
ｘ＝ｌ／Ｓ＋ｌ      …（３´）
【００５１】
ｘの単位は［ｍｍ］となるため、「画像上の参照格子の間隔の長さ」をＰとすると、Ｐは、画像分解能ｌ／ｐ［ｍｍ／ｐｉｘｅｌ］を用いて、下記（４）式で求める。
【００５２】
Ｐ＝ｘ×（ｐ／ｌ）＝（ｌ／Ｓ＋ｌ）×（ｐ／ｌ）      …（４）
【００５３】
ステップＳ５では、参照格子画像データ作成部２７により、ステップＳ４で求めたＰを用いて、間隔Ｐの白黒の縞模様の画像である「参照格子画像データ」を作成する。
【００５４】
ステップＳ６では、モアレ縞データ生成部２８及び微小変位計算部２９により、モアレ縞の位置計算を行う。
【００５５】
すなわち、まず、モアレ縞データ生成部２８により、撮影画像と、ステップＳ５で得た「参照格子画像データ」とを重ね合わせて、「モアレ縞データ」を生成する。
【００５６】
図５は、撮影画像、参照格子データ及びモアレ縞データを示す概略図である。当該図に示すように、（ａ）撮影画像と、（ｂ）参照格子画像データとで、白黒の周期（白黒の間隔）が異なる。なお、ここでは、（ａ）撮影画像の白黒の間隔はｐ、（ｂ）参照格子画像データの白黒の間隔はＰである。
【００５７】
周期が異なる（ａ）撮影画像と（ｂ）参照格子データとを重ね合わせることにより、（ｃ）モアレ縞データが発生する。
【００５８】
次に、微小変位計算部２９により、モアレ縞データの輝度値分布を求める。図６は、「モアレ縞データ」の１ライン上の輝度分布を説明する概略図である。図６中の上図に示すように、「モアレ縞データ」上にラインを設ける。そして、当該ライン上の輝度値分布をグラフにしたものが、図６中の下図である。この輝度値分布が、モアレ縞データの輝度値分布となる。
【００５９】
そして、初回の撮影に基づく撮影画像について、上記輝度値分布をテンプレートとしてメモリ２３に保存しておき、その時の位置を変位の基準位置とする。
【００６０】
ステップＳ７では、微小変位計算部２９により、微小変位の計算を行う。
【００６１】
すなわち、まず、２回目以降の撮影に基づく撮影画像において、ステップＳ６の初回の撮影に基づく撮影画像と同様に、モアレ縞データの輝度値分布を求める。そして、２回目以降の撮影時に、マーカ１１が微小に移動したとし、この移動量をΔｘ［ｐｉｘｅｌ］とする。すると、メモリ２３に保存したテンプレートを用いて、テンプレートマッチングを行い、移動量Δｘ［ｐｉｘｅｌ］を求める。
【００６２】
図７は、移動量Δｘ［ｐｉｘｅｌ］を説明する概略図である。当該図に示すように、（ａ）移動前の撮影画像と（ｂ）参照格子データとを重ね合わせた（ｃ）移動前のモアレ縞データと、（ｄ）移動後の撮影画像と（ｂ）参照格子データとを重ね合わせた（ｅ）移動後のモアレ縞データとから、移動量Δｘ［ｐｉｘｅｌ］を求めることができる（実際には、上記輝度値分布より求める）。
【００６３】
移動量Δｘ、画像分解能ｌ／ｐ［ｍｍ／ｐｉｘｅｌ］及び「所望の移動量拡大倍率」Ｓを用いて、下記（５）式より、「実際の微小変位」Δｈを計算する。
【００６４】
Δｈ＝Δｘ×（ｌ／ｐ）×（１／Ｓ）      …（５）
【００６５】
上記（５）式の意味としては、まず、モアレ縞データから求めた移動量Δｘ［ｐｉｘｅｌ］に画像分解能ｌ／ｐ［ｍｍ／ｐｉｘｅｌ］をかけることで、変位［ｍｍ］に換算する。この計算結果（変位［ｍｍ］）は「所望の移動量拡大倍率」Ｓによって拡大されている結果であるため、「所望の移動量拡大倍率」Ｓで割ることにより、実際の「微小変位」Δｈを求めることができる。
【００６６】
以下、上記ステップＳ１〜７について、図８〜１０を用いて、具体例を挙げ説明する。
【００６７】
（以下、上記ステップＳ１に相当）
まず、「マーカ間隔の長さ」及び「所望の移動量拡大倍率」を設定する。ここでは、ｌ＝１０［ｍｍ］，Ｓ＝２０［倍］とする。
【００６８】
（以下、上記ステップＳ２に相当）
図１で示すように、カメラ１２で計測対象に設置したマーカ１１を撮影する。図８は、撮影画像の一例を示す概略図である。当該図に示すように、ここでは、撮影画像のサイズが、水平方向（マーカ１１の白黒の縞模様の並び方向）に６４０［ｐｉｘｅｌ］（及び、鉛直方向に４８０［ｐｉｘｅｌ］）であるものとする。
【００６９】
（以下、上記ステップＳ３に相当）
高速フーリエ変換のような一般的な周波数計算手法を用いて、撮影したマーカ１１の「マーカ周波数」を計算する。図９は、図８におけるマーカ周波数を示す概略図である。当該図に示すように、ここでの「マーカ周波数」は、ｆ＝８［Ｈｚ］となる。
【００７０】
（以下、上記ステップＳ４に相当）
また、「画像サイズ」は、撮影画像の水平方向の幅となるので、Ｗ＝６４０［ｐｉｘｅｌ］となる。したがって、「画像上における白黒の間隔の長さ」は、上記（２）式より、ｐ＝Ｗ×（１／ｆ）＝６４０×（１／８）＝６０［ｐｉｘｅｌ］となる。
【００７１】
したがって、「撮影画像の画像分解能」は、ｌ／ｐ＝１０／６０＝０．６［ｍｍ／ｐｉｘｅｌ］となる。
【００７２】
ここで、「モアレ縞を発生させるための参照格子の間隔の長さ」は、上記（３´）式を用いて、ｘ＝ｌ／Ｓ＋ｌ＝１０／２０＋１０＝１０．５［ｍｍ］となる。
【００７３】
また、「画像上の参照画像の間隔の長さ」は、上記（４）式を用いて、Ｐ＝ｘ×（ｐ／ｌ）＝１０．５×（６０／１０）＝６３［ｐｉｘｅｌ］となる。
【００７４】
（以下、上記ステップＳ５，６に相当）
図１０は、図８に示す撮影画像からモアレ縞データを生成する様子を示す概略図である。当該図に示すように、上記Ｐに基づき「参照格子画像データ」を作成した後、「撮影画像」に「参照格子画像データ」を重ね合わせて「モアレ縞データ」を生成する。
【００７５】
（以下、上記ステップＳ６，７に相当）
画像上での微小な移動量Δｘを画像処理によって求める。ここでは、Δｘ＝３［ｐｉｘｅｌ］であったとする。すると、「実際の微小変位」は、上記（５）式より、Δｈ＝Δｘ×（ｌ／Ｐ）×（１／Ｓ）＝３×（１０／６０）×（１／２０）＝０．０２５［ｍｍ］となる。
【００７６】
本発明の実施例１に係る微小変位計測システムは、上述で説明した作動により、実際の微小変位を求めることができる。
【００７７】
以上、本発明の実施例１に係る微小変位計測システムについて説明したが、換言すれば、本発明の実施例１に係る微小変位計測システムは、モアレ縞を用いて対象物の微小変位を計測する微小変位計測システムであって、測定対象物に設置され、縞模様からなるマーカと、前記マーカを撮影するカメラと、前記カメラによる撮影画像、予め設定した前記マーカのマーカ間隔の長さ、及び、予め設定した移動量拡大倍率に基づき、縞模様からなる参照格子画像データを作成し、前記撮影画像及び前記参照格子画像データから、モアレ縞データを生成することで、前記微小変位を計測する画像処理装置とを備えるものである。
【００７８】
また、前記画像処理装置は、前記マーカ間隔の長さ、及び、前記移動量拡大倍率を設定する処理パラメータ設定部と、前記撮影画像からマーカ周波数を計算するマーカ周波数計算部と、前記マーカ周波数、前記マーカ間隔の長さ、及び、前記移動量拡大倍率に基づき、前記モアレ縞を発生させるための、前記参照格子画像データにおける画像上の参照格子の間隔の長さを計算する、参照格子間隔計算部と、前記参照格子の間隔の長さに基づき、前記参照格子画像データを作成する参照格子画像データ作成部と、前記撮影画像及び前記参照格子画像データに基づき、前記モアレ縞データを生成するモアレ縞データ生成部と、前記モアレ縞データから実際の微小変位を計算する微小変位計算部とを備えるようにしてもよい。
【００７９】
さらに、前記参照格子間隔計算部は、前記マーカ周波数をｆ、前記撮影画像の前記縞模様の並び方向のサイズをＷ、前記撮影画像上における縞模様の間隔の長さをｐとし、当該ｐを、ｐ＝Ｗ×（１／ｆ）より求め、さらに、前記マーカ間隔の長さをｌ、前記移動量拡大倍率をＳ、前記画像上の参照格子の間隔の長さをＰとし、当該Ｐを、Ｐ＝（ｌ／Ｓ＋ｌ）×（ｐ／ｌ）より求めるものであり、前記前記微小変位計算部は、前記カメラの初回の撮影による前記撮影画像についての前記モアレ縞データの輝度値分布をテンプレートとし、前記カメラの２回目以降の撮影による前記撮影画像についての前記モアレ縞データの輝度値分布に対し、テンプレートマッチングを行うことで、移動量を求め、さらに、前記移動量をΔｘ、前記実際の微小変位をΔｈとし、Δｈ＝Δｘ×（ｌ／ｐ）×（１／Ｓ）より、前記実際の微小変位を求めるものであるようにしてもよい。
【００８０】
このようにして、本発明の実施例１に係る微小変位計測システムでは、撮影されたマーカの周期をＦＦＴで毎回計算し、撮影画像及び所望の移動量拡大倍率に合わせた参照格子画像データを作成するので、マーカのサイズなどを自由に設定でき、また、画像上のマーカサイズなどを意識しなくても微小な変位を計算することができる。
【００８１】
撮影画像及び所望の移動量拡大倍率に合わせた参照格子画像データを作成するので、求めたい変位に対して、移動量拡大倍率を自由に変更することができる。このとき、処理パラメータのみを変更すればよく、機器構成を変更したり、再度撮影したりする必要がなくなる。
【産業上の利用可能性】
【００８２】
本発明は、微小変位計測システムとして好適である。
【符号の説明】
【００８３】
１１  マーカ
１２  カメラ
１３  画像処理装置
２１  画像作成部
２２，２３  メモリ
２４  処理パラメータ設定部
２５  マーカ周波数計算部
２６  参照格子間隔計算部
２７  参照格子データ作成部
２８  モアレ縞データ生成部
２９  微小変位計算部
１０１，１０２  平行模様
１０３  モアレ縞
【図１】
2015087135.tif 000003
【図２】
2015087135.tif 000004
【図３】
2015087135.tif 000005
【図４】
2015087135.tif 000006
【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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