JP3508659B2 - ビデオ式伸び計 - Google Patents
ビデオ式伸び計Info
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Description
が付された試験片をビデオカメラやラインセンサで撮影
し、その画像データに含まれる各標線マークの刻々の位
置情報から、標線マーク間の伸びを計測するビデオ式伸
び計に関する。 【0002】 【従来の技術】ビデオ式伸び計においては、一般に、表
面に2つ以上の標線マークが付された試験片に引張負荷
を与えながら、その試験片をビデオカメラもしくはライ
ンセンサで撮影し、その画像データに含まれる各標線マ
ークの刻々の位置情報から、標線マーク間の伸びを算出
する。 【0003】このようなビデオ式伸び計を用いて、例え
ば水槽中の試験片の伸びを測定したり、あるいは歪みの
大きなレンズを介して試験片を撮影した場合、撮影され
た像に、画像上の位置によって異なる歪みが生じる。こ
のような歪みの存在する画像データをそのまま用いて、
各標線マークの位置情報を得て伸びを算出した場合、伸
びの算出結果には当然のことながらその歪みに応じた誤
差が含まれることになる。 【0004】従来のこの種の伸び計においては、上記の
ような画像データの歪みを無視するか、あるいは、画像
上の種々の点の歪みを数値化し、それに基づいて画像全
体にについての補正テーブルを作成し、その補正テーブ
ルを用いて撮像によって得られた画像データの各画素に
ついての座標データを補正する方法が採られている。 【0005】 【発明が解決しようとする課題】ところで、上記した従
来のビデオ式伸び計における画像データの歪みの補正方
法では、画像上の多数の点の歪みを数値化して補正テー
ブルを作る必要があり、その作業に多大な労力を要する
という問題があった。 【0006】本発明はこのような実情に鑑みてなされた
もので、水槽中の試験片の伸びを計測する場合や、歪み
の大きなレンズを用いて試験片を撮影した画像データを
用いる場合でも、正確な伸びを計測することのできるビ
デオ式伸び計の提供を目的としている。 【0007】 【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明のビデオ式伸び計は、表面に複数の標線マー
クが付された試験片をビデオカメラで撮影し、その画像
データから各標線マークの刻々の位置情報を得て、その
各位置情報に基づく標線マーク間の距離の変化から当該
標線マーク間の伸 びを算出する演算手段を備えたビデオ
式伸び計において、上記画像データ中の各画素の画面上
での試験片の伸び方向への座標データ(x)について、
視野の両端部の座標を0,x m とし、k x を選択可能な
定数としたとき、 f(x)=k x x(x−x m /2)(x−x m ) で表される補正関数を用いて補正する補正演算手段を有
し、上記演算手段は、その補正後の座標データを用いて
各標線マークの刻々のx軸方向位置情報を求める ことに
よって特徴づけられる。 【0008】本発明は、以下の原理に基づくものであ
る。すなわち、図3に模式的に示すように、水槽T中の
物体QをビデオカメラCで撮影する等、屈折率の異なる
物質を通して物体を撮影する場合や、レンズがひずんで
いる場合に得られる画像には、例えばその物体Qの表面
に正確な格子縞が付されていたとしても、図4(A)ま
たは(B)のいずれかに模式的に示すような歪みが生じ
る。これらの画像の歪みは、画像上の各画素の直交座標
における一方の軸、例えばx軸の座標について、同軸上
における視野の両端部の座標を0およびxm とし、それ
らの中央の座標をxc とすると、基本的には、中央の座
標xc に対して上下に対称であり、0から各x座標まで
のそれぞれの長さを測定すると、0,xc およびxm に
おいて歪みは生じない。なお、他方の軸であるy軸も同
様であり、視野両端部の0およびym と、その中央のy
c において歪みは生じない。 【0009】このような画像の歪み量をグラフで示せ
ば、真の像(歪みが0である場合の像)のx座標を縦
軸、撮影された画像データにおける各画素のx座標を横
軸に採ると、図5に示すような関係となる。つまり、
0,xc およびxm を通る曲線であって、この関係を式
で表すと、原点からの真の像の座標L(x)、および歪
み量f(x)は、 と表現できる。この(2)式においてkx は定数であ
り、このkx の値を変化させることによって、この種の
画像データに含まれる殆どの歪みに対応することができ
る。すなわち、前記した図4(A)に示す歪みはkx が
負の場合、同図(B)はkx が正の場合を示し、歪み量
が大きい場合にはkx の絶対値を大きくすることによっ
て対応することができる。 【0010】従って、画像データの歪みを補正するに当
たっては、上記した(2)式を用いてx座標を補正する
には、画面上の0,xc およびxm を除く任意の座標x
p に対応する、被写体上の実際の座標(実体上でのx座
標0の位置からxp までの実際の距離)Lp を実測する
とともに、0〜xm 間の実体上での距離Lm を実測する
ことにより、画面上の座標0〜xp に対して単純に撮影
倍率を乗じた距離をL0 とすると、 【0011】 【数1】によってkx の値を決定するだけで、x軸上で
の座標の歪み量の補正関数を決めることができる。 【0012】そこで、本発明のビデオ式伸び計において
は、以上のような画像データの座標補正を行う補正演算
手段を設け、試験片の標線マークの位置情報を、ビデオ
カメラで撮影して得られる画像データから得るのではな
く、試験片の伸び方向に沿った軸の座標データについ
て、補正演算後のデータを用いることによって、水槽中
の試験片の伸びを計測する場合や、歪みの大きなレンズ
を伴うカメラで試験片を撮影した場合においても、正確
に伸びを計測することができる。 【0013】 【発明の実施の形態】以下、図面を参照しつつ本発明の
実施の形態について述べる。図1は本発明の実施の形態
の構成を示すブロック図である。 【0014】表面に2箇所のマークM1,M2が付され
た試験片Wは、その両端が例えば材料試験機の掴み具G
1,G2に把持された状態で、下側の掴み具G1を固定
して上側の掴み具G2を上方に変位させることによっ
て、図中上下方向(x方向)への引張荷重が加えられ
る。なお、各マークM1,M2は、例えば白地にマーク
として黒色の横線が付されたラベル等からなるマーク体
mを試験片Wの表面に貼着することによって、試験片W
に付される。 【0015】ビデオカメラ1は、マークM1およびM2
の双方が試験の開始から終了に至るまで視野内に収まる
ように設置される。このビデオカメラ1からの出力は、
キャプチャーボード等の画像取込回路2を介してデータ
処理装置3に刻々と取り込まれる。 【0016】データ処理装置3は、実際にはコンピュー
タとその周辺機器によって構成され、インストールされ
ているプログラムに従って動作するのであるが、この図
1においては、説明を簡素化するために、そのプログラ
ムによる各種機能ごとにブロック図で示している。すな
わち、データ処理装置3は、画像取込回路2を介して取
り込んだビデオカメラ1からの刻々の画像データを一時
的に記憶するメモリ31と、そのメモリ31内に格納さ
れた画像データの各フレームデータについて、後述する
演算によってその画面上におけるx方向への座標を補正
する補正演算部32と、その補正演算部32によって補
正された後の刻々のフレームデータを用いて、各マーク
M1,M2のx軸上での刻々の座標を求めて、その差を
算出することによってマークM1,M2間の刻々の距離
を求め、その変化から試験片Wの刻々の伸びを算出する
伸び演算部33を備えている。この刻々の伸び算出結果
は、データ処理装置3に接続された表示器4およびプリ
ンタ5に出力されて、表示もしくはプリントされる。 【0017】次に、補正演算部32による補正演算の方
法について述べる。この例においては、前記した(2)
式を用いて画像上のx座標を補正する。試験に先立ち、
(2)式の定数kx を前記した(3)式によって決定し
ておく。 【0018】試験中においては、補正演算部32では、
メモリ31内に取り込まれたフレームデータが例えば図
2に誇張して示す通りであったとすると、その視野の最
下部のx座標を0、最上部のx座標をxm として、0〜
xm の実際の距離(実体の距離)をLm とすると、メモ
リ31内に取り込まれている画像上のx軸上での座標x
を、実体上でのx軸座標L(実体上でのx軸座標0から
の距離)に、 【0019】 【数2】を用いて換算する。従って、各標線マークM
1,M2の画面上でのx座標をx1 およびx2 とする
と、 【0020】 【数3】によって実体上でのx座標L1 ,L2 に換算す
る。 【0021】伸び演算部33では、換算後の座標L1 ,
L2 の差から、標線マークM1,M2間の距離を算出
し、その距離の試験開始当初からの変化によって試験片
Wの刻々の伸びを算出する。 【0022】以上の本発明の実施の形態によると、水槽
中に置かれた試験片Wの伸びを計測すべく、水槽の透明
壁体を通して試験片Wをビデオカメラ1で撮影するよう
な場合や、歪みの大きなレンズを用いて試験片Wを撮影
した場合においても、試験片Wの正確な伸びを算出する
ことができる。しかも、その座標を補正するための前作
業としては、画像上の任意の一点について実体上での寸
法を実測して定数kx を決定するだけでよく、従来の補
正テーブルを作成する場合に比して大幅にその労力を軽
減することができる。 【0023】 【発明の効果】以上のように、本発明によれば、試験片
の伸びを計測するに当たり、(2)式で表される多項式
中の係数k x を、簡単な実測作業によってあらかじめ設
定しておくだけで、試験片を撮影して得られる画像デー
タにおける試験片の伸び方向への座標が補正されたうえ
で伸びが求められるので、水槽中の試験片の伸びを計測
したり、あるいは歪の大きなレンズを用いて撮影した場
合でも、画像データに含まれる歪の影響を受けない正確
な伸びを求めることができる
ある。 【図2】図1のビデオカメラ1で撮影した試験片Wの画
像の模式的な説明図である。 【図3】画像に歪が生じる撮影方法の例の説明図であ
る。 【図4】(A)および(B)は撮影された画像に生じる
歪の例の説明図である。 【図5】図4(A)または(B)に例示した画像上のx
座標と実態のx座標との関係の例を示すグラフである。 【符号の説明】 1 ビデオカメラ 2 画像取込回路 3 データ処理装置 31 メモリ 32 補正演算部 33 伸び演算部 4 表示器 5 プリンタ G1,G2 掴み具 M1,M2 標線マーク W 試験片
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 【請求項1】 表面に複数の標線マークが付された試験
片をビデオカメラで撮影し、その画像データから各標線
マークの刻々の位置情報を得て、その各位置情報に基づ
く標線マーク間の距離の変化から当該標線マーク間の伸
びを算出する演算手段を備えたビデオ式伸び計におい
て、 上記画像データ中の各画素の画面上での試験片の伸び方
向への座標データ(x)について、視野の両端部の座標
を0,x m とし、k x を選択可能な定数としたとき、 f(x)=k x x(x−x m /2)(x−x m ) で表される補正関数を用いて補正する補正演算手段を有
し、上記演算手段は、その補正後の座標データを用いて
各標線マークの刻々のx軸方向位置情報を求めることを
特徴とするビデオ式の伸び計。
Priority Applications (1)
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JP33317899A JP3508659B2 (ja) | 1999-11-24 | 1999-11-24 | ビデオ式伸び計 |
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JP33317899A Expired - Lifetime JP3508659B2 (ja) | 1999-11-24 | 1999-11-24 | ビデオ式伸び計 |
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1999
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