JP6954382B2 - 振動信頼度算出装置、振動信頼度算出方法、及びプログラム - Google Patents

振動信頼度算出装置、振動信頼度算出方法、及びプログラム Download PDF

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Description

本発明は、非接触で計測された対象物の振動に対する信頼度を算出するための、振動信頼度算出装置、それを備えた振動計測装置、及び振動信頼度算出方法に関し、更には、これらを実現するためのプログラムに関する。
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。
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から、対象物の表面の変位分布を求め、求めた変位分布に基づいて対象物の振動を計測する。
また、特許文献２は、画像内の２次元の方向での振動成分に加え、撮像装置の光軸方向の振動成分も計測するために、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も備え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。
ところで、このようにして、非接触によって対象物の機械振動を計測する場合は、計測された値は直接計測された値ではないため、何らかの手法によって、計測された値がどの程度信頼性のあるものであるのかを保証することが求められている。一般的に振動波形の信頼性を評価することは困難であるが、この点に着目した特許文献３では、計測点から対象物上の計測対象点までの距離に基づいて、計測点で非接触振動センサによって計測された振動波形の信頼性を示す値である信頼度を算出する技術を提案している。特許文献３に開示された技術によれば、このような非接触振動計測で得られた振動波形の信頼度の評価が可能なものになると考えられる。
特開２００３−１５６３８９号公報 特開２００５−２８３４４０号公報 特開２０１５−１６６７２８号公報
しかしながら、特許文献３に開示された技術を用いても、特に画像による非接触振動計測を行う場合には、信頼度の評価が十分に行えない場合がある。例えば、負荷が印加されるときに、ひび割れのような局所的な変形が発生する領域が画像内に含まれる場合には、局所的な変形が発生しない領域のみで構成されている画像が得られる場合と異なり、局所的な変形による表面の移動及び変位成分も含めて振動として計測されてしまう。このため、局所的な変形が含まれる領域の信頼度は、局所変形が含まれない領域の信頼度よりも低くなるはずであるが、特許文献３に開示された技術を用いた場合、両者の計測点からの距離が同じである場合には、両者の信頼度は同じとなってしまう。
本発明の目的の一例は、上記問題を解消し、非接触による振動波形の計測、特に画像を用いた対象物の振動波形の計測において、従来の手法では信頼性の評価が十分に行えない場合でも、振動波形の信頼性を評価し得る、振動信頼度算出装置、振動信頼度算出方法、及びプログラムを提供することにある。
上記目的を達成するため、本発明の一側面における振動信頼度算出装置は、
対象物を撮影する撮像装置から出力されてきた前記対象物の時系列画像を取得する、画像取得部と、
取得された前記時系列画像を構成する１の画像と他の画像との比較の結果から求められる前記対象物の振動波形に対して、その信頼性を示す信頼度を算出する、信頼度算出部と、
を備えている、ことを特徴とする。
また、上記目的を達成するため、本発明の一側面における振動信頼度算出方法は、
（ａ）対象物を撮影する撮像装置から出力されてきた前記対象物の時系列画像を取得する、ステップと、
（ｂ）前記（ａ）のステップで取得された前記時系列画像を構成する１の画像と他の画像との比較の結果から求められる前記対象物の振動波形に対して、その信頼性を示す信頼度を算出する、ステップと、
を有する、ことを特徴とする。
更に、上記目的を達成するため、本発明の一側面におけるプログラムは、
コンピュータに、
（ａ）対象物を撮影する撮像装置から出力されてきた前記対象物の時系列画像を取得する、ステップと、
（ｂ）前記（ａ）のステップで取得された前記時系列画像を構成する１の画像と他の画像との比較の結果から求められる前記対象物の振動波形に対して、その信頼性を示す信頼度を算出する、ステップと、
を実行させる、ことを特徴とする。
以上のように、本発明によれば、非接触による振動波形の計測、特に画像を用いた対象物の振動波形の計測において、従来の手法では信頼性の評価が十分に行えない場合でも、振動波形の信頼性を評価することができる。
図１は、本発明の実施の形態１における振動信頼度算出装置の概略構成を示すブロック図である。 図２は、本発明の実施の形態１における振動信頼度算出装置の構成を具体的に示すブロック図である。 図３は、本発明の実施の形態１における振動信頼度算出装置の動作を示すフロー図である。 図４は、構造物の計測対象領域を撮影した際に、ある点における撮像装置３０の撮像面上で観測される変位に含まれる成分を説明した図である。 図５は、計測対象領域を撮影した画像上の特定領域で観察される変位成分の２次元空間分布の様子を模擬的に示した図である。 図６は、本発明の実施の形態２における振動信頼度算出装置の動作を示すフロー図である。 図７は、本発明の実施の形態における振動信頼度算出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。
（実施の形態１）
以下、本発明の実施の形態１における、振動信頼度算出装置、振動信頼度算出方法、及びプログラムについて、図１〜図３を参照しながら説明する。
［装置構成］
最初に、図１を用いて、本実施の形態１における振動信頼度算出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１における振動信頼度算出装置の概略構成を示すブロック図である。
図１に示す、本実施の形態１における振動信頼度算出装置１０は、対象物４０の時系列画像から求められた、対象物の振動に対して、信頼度を算出する装置である。また、図１に示すように、振動信頼度算出装置１０は、画像取得部１１と、信頼度算出部１２とを備えている。
画像取得部１１は、対象物４０を撮影する撮像装置３０から出力されてきた対象物の時系列画像を取得する。信頼度算出部１２は、取得された時系列画像を構成する１の画像と他の画像との比較から求められる対象物の振動波形に対して、その信頼性を示す信頼度を算出する。また、信頼度は、言い換えると、計測された振動の値の信頼性がどの程度であるかを示す値である。
このように、本実施の形態１では、時系列画像から求められた振動波形に対して、信頼度を算出することができる。この結果、本実施の形態によれば、非接触による振動波形の計測、特に画像を用いた対象物の振動波形の計測において、従来の手法では信頼性の評価が十分に行えない場合でも、振動波形の信頼性を評価することができる。
続いて、図１に加えて、図２を用いて、本実施の形態１における振動信頼度算出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における振動信頼度算出装置の構成を具体的に示すブロック図である。
図２に示すように、本実施の形態１における振動信頼度算出装置１０は、振動計測装置２０の一部を構成している。また、図１で示したように、振動計測装置２０は、対象物４０を撮影する撮像装置３０に接続されている。具体的には、撮像装置３０は、対象物４０上の計測対象領域を撮影可能となるように、例えば、地面等の対象物４０から分離された領域に配置されている。また、撮像装置３０は、撮影した計測対象領域の画像を設定間隔で出力する。画像取得部１１は、出力されてきた画像を随時受け取り、これらの画像を時系列画像として取得する。
また、本実施の形態１において、対象物４０としては、橋梁、道路、建築物、設備等のインフラ構造物が挙げられる。また、計測対象領域としては、例えば、対象物４０が橋梁である場合は、橋梁の桁、床版等の下面の所定の領域が挙げられる。
更に、本実施の形態１において、対象物４０は、インフラ構造物に限定されることはなく、３次元方向の動き及び振動をともなうものであれば良い。加えて、計測対象領域は、図１の例では、上述した橋梁の桁、床版等の下面のような鉛直方向に垂直な領域であるが、これに限定されず、鉛直方向に平行な領域（例えば、橋梁の高欄など側面の領域）、鉛直方向に対して斜めの領域（例えば、橋梁のランプ部などの下面の領域）であっても良い。
また、図２に示すように、振動計測装置２０は、振動信頼度算出装置１０に加えて、振動計測部２１を備えている。振動計測部２１は、画像取得部１１によって取得された時系列画像を用いて、対象物４０の振動波形を計測する。より詳しくは、振動計測部２１は、時系列画像を構成する画像の１つと、他の画像とを比較して得られる、各画像中の特定の領域の移動量に基づいて、対象物４０の振動波形を計測する。
ここで、振動計測部２１の機能についてより詳細に説明する。まず、本実施の形態１では、図１に示したように、撮像装置３０は、撮影方向が鉛直方向に平行となり、且つ、受光面が計測対象領域と平行となるようにして配置されている。
すなわち、撮像装置３０を構成する固体撮像素子の受光面の法線が計測対象領域の法線と平行となり、且つ、撮影された時系列画像内における２次元の方向（時系列画像の水平方向及び時系列画像の垂直方向）が計測対象領域の面方向に平行となるように、配置されている。ここでの計測対象領域の面方向とは、対象物４０上の計測対象領域が構成する面に対して平行な方向を意味する。時系列画像の水平方向をＸ方向、時系列画像の垂直方向をＹ方向、計測対象領域の法線方向（鉛直方向）をＺ方向とする。
振動計測部２１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、振動計測部２１は、処理画像毎に、基準画像上の注目領域、すなわち画像内での計測対象領域を含む特定の領域（以下「特定領域」と表記する）を探索して、面方向における変位（ｄ１ｘ、ｄ１ｙ）を算出する。
具体的には、振動計測部２１は、まず、処理画像と基準画像とを対比して照合し、処理画像毎に、最も照合度合の高い計測対象領域の位置を特定する。また、振動計測部２１は、特定した位置を、Ｘ方向における変位ｄ１ｘ、Ｙ方向における変位ｄ１ｙとして算出する。最も照合度合いの高い計測対象領域の探索手法としては、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。
また、最も照合度合いの高い計測対象領域の探索手法として、フィッティングを用いることもできる。この方法によると、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。具体的には、最も照合度合いが高い箇所（座標）を探索した後、その箇所（座標）の前後左右の位置（座標）における類似度相関関数を算出する。その後、算出した各座標の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、座標間の最も照合度合いが高い位置を探索する。これにより、サブピクセル精度で類似している領域の位置（座標）を特定することができる。
また、振動計測部２１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、振動計測部２１は、先に算出した面方向における変位（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。
続いて、振動計測部２１は、処理画像毎に、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又は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、振動計測部２１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、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（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。
また、振動計測部２１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する。そして、振動計測部２１は、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特定領域の変位（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。
また、振動計測部２１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、振動計測部２１は、先に振動計測部２１で算出した倍率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、振動計測部２１は、処理画像と新たな基準画像とを対比して、処理画像において、新たな基準画像に最も類似している類似箇所を特定し、その位置を求めて、類似箇所の変位（ｄ２ｘ、ｄ２ｙ）を検出する。
次いで、振動計測部２１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、振動計測部２１は、処理画像と新たな基準画像群を構成する各画像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、振動計測部２１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。
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、１回目に算出された変位に比べて、高い精度で算出されている。また、同様な処理を複数回実行する場合は、変位の精度がより向上することになる。
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。
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は、変位（ｄｎｘ、ｄｎｙ）と、法線方向の変位を示す量である倍率（ｄｎｚ）とで表される。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、変位（ｄｎｘ（ｔ）、ｄｎｙ（ｔ））、および倍率（ｄｎｚ（ｔ））と表記する。
更に、振動計測部２１は、特定領域の面方向における変位と撮像装置３０の撮影情報とに基づいて、対象物４０上の計測対象領域の面方向における移動量（△ｘ、△ｙ）を算出する。続いて、振動計測部２１は、特定領域の法線方向における変位と撮像装置３０から対象物４０までの距離とに基づいて、対象物４０上の計測対象領域の法線方向における移動量△ｚも算出する。
具体的には、特定領域の面方向における変位（ｄｎｘ（ｔ）、ｄｎｙ（ｔ））は、ピクセル単位で算出されている。従って、振動計測部２１は、下記の数１及び数２に示すように、Ｘ方向及びＹ方向それぞれにおける撮像装置３０の撮像素子の１ピクセル当たりの長さ（Ｄｘ、Ｄｙ）［ｍｍ／ｐｉｘｅｌ］を用いて、Ｘ方向及びＹ方向それぞれにおける移動量（△ｘ、△ｙ）［ｍｍ］を算出する。また、撮像素子の１ピクセル当たりの長さ（Ｄｘ、Ｄｙ）［ｍｍ／ｐｉｘｅｌ］は、撮像素子の画素ピッチ（ｐｘ、ｐｙ）［ｍｍ］と、レンズの焦点距離ｆ［ｍｍ］と、レンズの主点から計測対象領域までの距離Ｌ［ｍｍ］とを用いて、下記の数３及び数４から算出できる。
Figure 0006954382
Figure 0006954382
Figure 0006954382
Figure 0006954382
また、特定領域の法線方向における変位は、倍率として算出されている。従って、振動計測部２１は、下記の数５に示すように、撮像素子の主点から特定領域までの距離Ｌ［ｍｍ］を用いて、Ｚ方向（法線方向）における移動量△ｚ［ｍｍ］を算出する。
Figure 0006954382
このようにして得られた計測対象領域の移動量（△x、△y、△z）は、時系列画像を撮影したフレーム毎に得られている。よって、時系列画像毎に得られた各移動量は、撮影フレームレートの逆数をサンプリング間隔とした計測対象領域の振動波形（振動成分）を表している。このため、振動計測部２１で算出した時系列画像毎に得られた各移動量は、Ｘ方向、Ｙ方向、及びＺ方向それぞれについての計測対象領域の振動波形として扱うことができる。
また、本実施の形態１では、信頼度算出部１２は、１の画像中の特定領域と他の画像中の特定領域との類似度に基づいて、振動計測部２１によって計測された振動波形に対して、信頼度を算出する。
具体的には、信頼度算出部１２は、振動計測部２１がＸ方向及びＹ方向における変位を算出する際に求めた類似度相関関数と、Ｚ方向における変位を算出する際に求めた類似度相関関数とを用いて、信頼度を算出することができる。
例えば、類似度相関関数であるＳＡＤ又はＳＳＤの値が小さい場合は、処理画像と基準画像との類似度は高いため、対象物４０には、変位から算出された移動量（△x、△y、△z）のみが発生していると考えられる。よって、この場合、信頼度算出部１２は、値が高くなるように信頼度を算出する。
一方、類似度相関関数であるＳＡＤ又はＳＳＤの値が大きい場合は、処理画像と基準画像との類似度は低いため、対象物４０には、変位から算出された移動量（△x、△y、△z）以外の変形等が発生していると考えられる。よって、この場合、信頼度算出部１２は、値が低くなるように信頼度を算出する。
なお、Ｘ方向及びＹ方向における変位を算出する際に求めた類似度相関関数と、Ｚ方向における変位を算出する際に求めた類似度相関関数とでは、対象物４０に、変位から算出された移動量（△x、△y、△z）以外の変形等が発生している場合に、前者の方が後者に比べて影響を受けやすい傾向にある。したがって、Ｘ方向及びＹ方向における変位を算出する際に求めた類似度相関関数の方に重みづけをすることにより、より正確な信頼度を算出することができる。
［装置動作］
次に、本発明の実施の形態１における振動信頼度算出装置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における振動信頼度算出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、振動信頼度算出装置１０を動作させることによって、振動信頼度算出方法が実施される。よって、本実施の形態１における振動信頼度算出方法の説明は、以下の振動信頼度算出装置１０の動作説明に代える。
図３に示すように、最初に、振動信頼度算出装置１０において、画像取得部１１は、撮像装置３０から出力されてきている、対象物４０の計測対象領域を撮影した時系列画像の画像データを取得する（ステップＡ１）。
ステップＡ１が実行されると、振動計測装置２０において、振動計測部２１は、ステップＡ１で取得された時系列画像の画像データを用いて、画像データ中の計測対象領域を含む領域である特定領域の面方向における変位（d1x,d1y）を算出する。また、振動計測部２１は、時系列画像の画像データと、特定領域の面方向における変位とから、特定領域の法線方向における変位d1zも算出する。
更に、振動計測部２１は、時系列画像中の処理画像毎の、特定領域の面方向における変位と、特定領域の法線方向における変位とから、対象物４０の各方向における移動量、即ち、対象物４０の振動波形を求める。
次に、振動計測部２１によって振動波形が求められると、信頼度算出部１２は、振動計測部２１が面方向における変位を算出する際に求めた類似度相関関数と、法線方向における変位を算出する際に求めた類似度相関関数とを用いて、信頼度を算出する（ステップＡ２）。
次に、信頼度算出部１２は、ステップＡ２で算出した信頼度を外部に出力する（ステップＡ３）。この結果、算出された信頼度は、例えば、振動計測装置２０に接続されている表示装置の画面等に表示される。
以上のように、本実施の形態１では、振動計測装置２０が時系列画像から求めた振動波形に対して、信頼度が算出され、結果が、振動計測装置２０のユーザに提示される。このため、ユーザは、提示された信頼度に基づいて、振動波形の信頼性を評価することができる。
［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〜Ａ３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１における振動信頼度算出装置１０と振動信頼度算出方法とを実現することができる。この場合、コンピュータのプロセッサは、画像取得部１１及び信頼度算出部１２として機能し、処理を行なう。
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、画像取得部１１及び信頼度算出部１２のいずれかとして機能しても良い。
（実施の形態２）
次に、本発明の実施の形態２における、振動信頼度算出装置、振動信頼度算出方法、及びプログラムについて、図４〜図６を参照しながら説明する。
［装置構成］
最初に、本実施の形態２における振動信頼度算出装置の構成について説明する。但し、本実施の形態２における振動信頼度算出装置は、図１及び図２に示した振動信頼度算出装置１０と同様の構成を有しており、信頼度算出部１２における処理のみが異なっている。このため、以下においては、図１及び図２を参照しながら、実施の形態１との相違点を中心に説明する。
まず、本実施の形態２においても、実施の形態１と同様に、振動信頼度算出装置は、振動計測装置２０の一部を構成する。振動計測装置２０は、振動信頼度算出装置１０に加えて、振動計測部２１を備えている。但し、本実施の形態２においては、振動計測部２１は、時系列画像から求められた、対象物４０の表面における変位分布を用いて、対象物４０の振動波形を計測する。
ここで、振動計測部２１の機能についてより詳細に説明する。振動計測部２１は、まず、本実施の形態２においても、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、振動計測部２１は、基準画像内での特定領域の各点に対して、処理画像内で対応する位置をそれぞれ探索して変位を算出する。これを処理画像毎に繰り返す事により、処理画像毎に特定領域に対する変位の分布を算出する。
具体的には、振動計測部２１は、実施の形態１と同様に、類似度相関関数を用いて、基準画像の特定領域内のある箇所（座標）に最も類似している処理画像における箇所（座標）を探索して、特定した箇所（座標）の変位を算出する。
また、このような算出処理を、特定領域内の各座標に対して繰り返し実施することで、その処理画像における特定領域に対する変位の分布を得ることができる。また同様の処理を、処理画像毎に行うことで、処理画像毎に特定領域に対する変位分布を得ることができる。
次に、振動計測部２１は、算出した変位分布と、撮影情報とから、計測対象領域の面方向における移動量（△x, △y）と法線方向における移動量（△z）とを算出する。撮影情報は、実施の形態１で述べた撮影情報と同様である。
振動計測部２１の動作の説明の詳細に入る前に、図４を用いて、振動計測部２１が算出した変位に、どのような変位の成分が含まれているかを説明する。図４は、構造物の計測対象領域を撮影した際に、ある点における撮像装置３０の撮像面上で観測される変位に含まれる成分を説明した図である。
図４は、対象物４０である橋梁がなんらかの負荷を受けて移動する前と後で、計測対象領域が３次元方向に移動量（Δx, Δy, Δz）分だけ移動した状態を示している。ここで、撮像装置３０の撮像面の中心、つまりレンズの光軸と撮像面との交点となる撮像中心にあたる点を原点とした座標系を考える。この座標系において、撮像装置３０の撮像面上の座標（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。なお、撮像装置３０の撮像面上の座標（ｉ，ｊ）は、撮影された画像上の座標に置き換えて考えてもよい。
図４の状態では、対象物４０の計測対象領域には、画面上の水平方向及び垂直方向（Ｘ，Ｙ方向）と、法線方向（Ｚ方向）において、移動量（Δx, Δy, Δz）が発生している。計測対象領域は、画面内の水平方向及び垂直方向（Ｘ，Ｙ方向）に移動した分（Δx, Δy）だけ、撮像装置３０の撮像面に対して平行に移動する。また、法線方向（Ｚ方向）に移動した分（△z）だけ撮像装置３０に近づく。そのため、撮像距離は移動量Δzだけ短くなる。
すると、図４に示すように、撮像装置３０の撮像面に対して水平方向（Ｘ方向）における計測対象領域の移動量△xによって生じる変位δxとは別に、移動量Δzによる変位δzxij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δzyijも生じる。
また、対象物４０がなんらかの負荷を受けたことによって計測対象領域の表面に変形又は変位（ΔΔxij，ΔΔyij）が発生した場合、それに伴って撮像装置３０の撮像面には、表面変位成分（δδxij，δδyij）も重ねあわされる。ここで、計測対象領域の表面の変形及び変位に伴う表面変位成分(δδxij ，δδyij)は、例えば、ひび割れのような欠陥がない健全な領域では、表面の変位は連続的に変化するのに対し、ひび割れをまたぐ領域では表面の変位は連続的に変化せずに不連続に変化する。このように、欠陥がない健全な領域と何らかの欠陥がある領域とでは、表面の変位の分布が異なるという特徴を示す。
これらの変位成分は、すべて独立に足しあわされて、合成ベクトルとなって観察される。すなわち、点Ａで観測される変位（δxij，δyij）は、後述の図４に示すように、以下の数６及び数７によって表すことができる。
Figure 0006954382
Figure 0006954382
ここで、レンズの主点から計測対象領域までの撮像距離を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、対象物４０の面方向の移動(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)は、それぞれ、下記の数８、数９で表される。
Figure 0006954382
Figure 0006954382
計測対象領域がすべて同じ３次元の動きをしていると仮定すると、上記の数８及び数９で示される面方向の移動(Δx, Δy)に伴う変位成分(δx, δy)は、点Ａの座標によらず一定であることがわかる。また、法線方向の移動(Δz)に伴う変位成分(δzxij ，δzyij)は、点Ａの座標が原点から離れるほど大きくなることがわかる。一方、計測対象領域の表面変位成分 (δδxij ，δδyij)は、点Ａの座標によらず、表面のひび割れなどの欠陥の位置などに応じて連続・不連続な変位の分布を示す。
続いて、図５を用いて、本実施の形態２においての振動計測部２１の動作の詳細について説明する。図５は、計測対象領域を撮影した画像上の特定領域で観察される変位成分(δｘｉｊ，δｙｉｊ)の２次元空間分布（以下、変位分布とする）の様子を模擬的に示した図である。
図５に示すように振動計測部２１が算出した特定領域の各座標の変位成分(δｘｉｊ，δｙｉｊ)を変位ベクトルとして表記をすると、画面全体で一様な方向及び大きさで観察される面方向の移動(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、計測対象領域の表面の変形及び変位に伴う表面変位成分(δδxij ，δδyij)との合成成分として表すことができる。
続いて、面方向の移動(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。図５に示すように、面方向の移動(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成分である。そこで、振動計測部２１が算出した変位分布から、撮像中心を中心とした特定領域の各座標において計測された変位成分を、変位の方向によってプラスマイナスを付加した変位ベクトルとして扱う。対象となる各座標における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。
本手法について、詳しく述べる。まず、図５に示すように、変位分布を変位ベクトル成分として扱うと、面方向の移動(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)とが合成された変位ベクトル群が観察される。ここで、撮像中心を中心とした特定領域では、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、放射状の変位ベクトルとして観察される。
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、放射線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。その結果、面方向の移動(Δx, Δy)に伴う変位ベクトル成分(δx, δy)と、表面変位成分(δδxij ，δδyij)とを足し合わせて得られた成分のみが残る。
ここで、一般的に、構造物の表面に発生する変形及び変位による表面変位成分(δδxij ，δδyij)は、面方向の移動(Δx, Δy)に伴う変位ベクトル成分(δx, δy)に比べると十分に小さいとみなせる場合が多い。したがって、表面変位成分(δδxij ，δδyij)を足し合わせた成分は、非常に小さい面方向の移動(Δx, Δy)に伴う変位ベクトル成分(δx, δy)を足し合わせたものよりも、非常に小さくなるため、その成分は無視することができる。そのため、残った成分の大部分は面方向の移動(Δx, Δy)に伴う変位ベクトル成分(δx, δy)によるものと考えることができる。
従って、残った成分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)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。
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述べる。法線方向の移動(Δz)に伴う変位ベクトル成分(δzxij ，δzyij)のみが発生している状態を考える。そのベクトルの大きさＲ（i,j）は、特定領域の移動量Δzが特定領域内で一定であれば、下記の数１０に示すように、撮像中心からの距離に比例した値となる。また、下記の数１１に示すように比例定数をｋと置けば、数１０は、数１２のようにも表される。
Figure 0006954382
Figure 0006954382
Figure 0006954382
一方、実際に、振動計測部２１によって算出された変位分布は、図５に示すように、合成ベクトル成分(δxij，δyij)（図５：超太実線の矢印）で構成されている。合成ベクトル成分(δxij，δyij)は、図５からもわかるとおり、法線方向の移動(Δz)に伴う変位ベクトル成分(δzxij ，δzyij)（図４、図５：中実線の矢印）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、図５：太実線の矢印）と、計測対象領域の表面の変形及び変位に伴う表面変位成分(δδxij ，δδyij)（図４、図５：細実線の矢印）とを含んでいる。
この合成ベクトル成分(δxij，δyij)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)と、表面変位成分(δδxij ，δδyij)との合成ベクトルに相当する。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 ，δzyijｊ)と表面変位成分(δδxij ，δδyij)との合成ベクトルをRmes(i ,j)とすると、これらは下記の数１３のように表すことができ、この値は算出することができる。
Figure 0006954382
ところで、表面変位成分(δδxij ，δδyij)は、面内方向の移動(Δx, Δy)に伴う変位ベクトル成分(δx, δy)および法線方向の移動(Δz)に伴う変位ベクトル成分(δzxij ，δzyij)に比べると、十分に小さいとみなせる場合が多い。そのため、ここでは支配的な成分である面内方向の移動(Δx, Δy)に伴う変位ベクトル成分(δx, δy)および法線方向の移動(Δz)に伴う変位ベクトル成分(δzxij ，δzyij)に着目して話を進める。すると、数１３は、数１４として表せられる。
Figure 0006954382
この場合、座標（ｉ，ｊ）における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)とほぼ等しいとして扱うことができる。このとき、法線方向の移動量Δｚを与えた時の変位ベクトル成分は、数１１〜数１３のようにR(i,j)で表される。
このため、数１４によって、振動計測部２１で算出した各座標における変位成分(δxij，δyij)と、面内方向の移動(Δx, Δy)に伴う変位ベクトル成分(δx, δy)とから求められる変位ベクトルの大きさRmes(i ,j)を用いて、法線方向の移動(Δz)に伴う変位ベクトル成分(δzxij，δzyij)による変位ベクトルの大きさR(i ,j)の拡大・縮小の割合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１５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。
Figure 0006954382
従って、本実施の形態では、振動計測部２１は、上記の数１５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１５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。
そして、振動計測部２１は、算出した比例定数kを拡大・縮小の割合を示す定数として、上記数１２に適用して、移動量Δzを算出する。このようにして、振動計測部２１は、計測対象領域の３方向への移動量Δx、Δｙ、Δzを求めることができる。
また、振動計測部２１は、算出した計測対象領域の移動量Δｘ、Δｙ、Δzを用いて、さらに精度よく計測対象領域の移動量を算出することもできる。具体的には、算出した移動量Δzを、上記数９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、振動計測部２１によって変位分布として算出されている変位ベクトル(δxij，δyij)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６及び数７参照）。
なお、ここでも、表面変位成分(δδxij ，δδyij)は、面内方向の移動(Δx, Δy)に伴う変位ベクトル成分(δx, δy)および法線方向の移動(Δz)に伴う変位ベクトル成分(δzxij ，δzyij)に比べると、十分に小さいとみなせるという条件を使って算出する。
その後、振動計測部２１は、算出した面方向の移動量に伴う変位ベクトル成分(δx’, δy’)と、移動量Δｚとを、上記数８に代入することにより、計測対象領域の面方向における移動量△x’及び△y’を算出する。このようにして算出された計測対象領域の面方向における移動量、△x’、及び△y’は、先に算出された移動量Δx、及びΔｙよりも精度よく算出されている。
更に、算出された計測対象領域の２方向への移動量、△x'、△y'を用いて、再び上記数１５を適用してΔz'を算出し、３方向における計測対象領域の移動量△x'、△y'、Δz'を求めることも可能である。この値は、移動量Δx、Δｙ、Δz、および△x'、△y'、Δｚ'として算出した時よりも精度よく算出されている。上記の処理は、あらかじめ定められた回数繰り返してもよいし、一定の閾値に収束するまで繰り返し行ってもよい。
また、振動計測部２１によって算出された計測対象領域の面方向における移動量と、計測対象領域の法線方向における移動量とは、それぞれ、時系列画像を撮影した撮影毎に得られる。このため、本実施の形態２においても、各移動量は、撮影の時間間隔をサンプリング間隔とした振動波形として扱うことができる。
また、本実施の形態２では、信頼度算出部１２は、対象物４０の表面における変位分布から対象物４０の表面の変形によって生じた表面変位成分を求め、求めた表面変位成分に基づいて、信頼度を算出する。
具体的には、信頼度算出部１２は、振動計測部２１によって算出された計測対象領域の面方向における移動量（△x ,△y）、及び計測対象領域の法線方向における移動量（△z）を用いて、変位分布（変位ベクトル(δxij，δyij)）から、計測対象領域の表面変位成分(δδxij ，δδyij)を算出する。
図５によると、表面変位成分(δδxij ，δδyij)を算出するためには、振動計測部２１によって算出された変位ベクトル(δｘｉｊ，δｙｉｊ)から、計測対象領域の移動量（△x ,△y ,△z）によって発生する変位成分を減算すれば良いことが分かる。つまり、表面変位成分(δδxij ，δδyij)は、下記の数１６及び数１７を用いることで算出できる。
Figure 0006954382
Figure 0006954382
上記数１６及び数１７によると、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)とを、振動計測部２１によって算出された変位ベクトル(δxij，δyij)から減算すればよい。
従って、信頼度算出部１２は、振動計測部２１が算出した計測対象領域の移動量（△x ,△y ,△z）を用いて、処理画像における画素毎に、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)とを算出する。
そして、信頼度算出部１２は、振動計測部２１によって算出された変位ベクトル(δxij，δyij)から、各変位ベクトル成分を減算する。これにより、振動計測部２１によって算出された変位分布(δxij，δyij)は、計測対象領域の移動量によって発生する表面変位成分に補正され、計測対象領域における表面変位成分のみが得られることになる。
また、計測対象領域の表面変位成分は、表面に応力及びひずみが発生して変形するような場合、例えば、対象物４０の表面にひび割れ等が存在するような場合に顕著に生じる。そして、この表面変位成分は、計測対象領域の面内方向の移動量(Δx, Δy)と法線方向の移動量(Δz)とに伴う変位成分を算出する際に、ノイズ成分となる。そのため、計測対象領域の表面変位成分を定量的に評価することで、算出した計測対象領域の移動量(Δx, Δy , Δz)、即ち、対象物４０の振動波形の信頼度を評価することができる。
このため、信頼度算出部１２は、本実施の形態２では、例えば、下記の数１８を用いて計測対象領域の表面変位ベクトルの絶対値(大きさ)の平均値Smnを算出し、その値を基に信頼度を算出する。また、下記の数１８において、m,nは、それぞれ計測対象領域の大きさを示す。
Figure 0006954382
ここで、Smnの値が小さい、即ち、表面変位ベクトルの絶対値（大きさ）の平均値が小さい場合は、移動量の算出が適切に行われ、残存している計測対象領域の表面変位（変形及び変位）の成分が少ないことが示されている。そのため、移動量の算出の信頼度が高いと判断できる。従って、S mn の値が予め定められた閾値以下であれば、信頼度算出部１２は、信頼度が高いと判断し、信頼度の値を高く算出する。
一方、Smnの値が予め定められた閾値より大きいのであれば、移動量の算出の信頼度は低いと判断できる。従って、この場合は、信頼度算出部１２は、信頼度が低いと判断し、信頼度の値を低く算出する。また、この場合においては、振動計測部２１は、再度、振動波形を算出しても良い。更に、この場合においては、計測対象領域が変更され、再度、振動計測部２１による振動波形の算出が行われても良い。
また、本実施の形態２では、信頼度算出部１２は、表面変位ベクトルの各成分のばらつきの指標である分散又は標準偏差に基づいて、信頼度を算出することもできる。表面変位ベクトルのばらつきが大きいということは、領域内の表面変位ベクトルが小さいことを示すので、この場合は、信頼度算出部１２は、信頼度が高いと判断し、信頼度の値を高く算出する。下記の数１９及び数２０は、分散の算出式であり、数２１及び数２２は、標準偏差の算出式である。
Figure 0006954382
Figure 0006954382
Figure 0006954382
Figure 0006954382
［装置動作］
次に、本発明の実施の形態２における振動信頼度算出装置の動作について図６を用いて説明する。図６は、本発明の実施の形態２における振動信頼度算出装置の動作を示すフロー図である。また、本実施の形態２においても、以下の説明においては、適宜図１及び図２を参照する。更に、本実施の形態２においても、振動信頼度算出装置を動作させることによって、振動信頼度算出方法が実施される。よって、本実施の形態２における振動信頼度算出方法の説明は、以下の振動信頼度算出装置の動作説明に代える。
図６に示すように、最初に、振動信頼度算出装置において、画像取得部１１は、撮像装置３０から出力されてきている、対象物４０の計測対象領域を撮影した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が実行されると、振動計測装置２０において、振動計測部２１は、ステップＢ１で取得された時系列画像の画像データを用いて、画像データ中の計測対象領域を含む領域である特定領域の面方向及び法線方向における変位分布を算出する。更に、振動計測部２１は、時系列画像中の処理画像毎の、特定領域の面方向及び法線方向における変位分布から、対象物４０の各方向における移動量、即ち、対象物４０の振動波形を求める。
次に、振動計測部２１によって振動波形が求められると、信頼度算出部１２は、対象物４０の表面における変位分布から対象物４０の表面の変形によって生じた表面変位成分を算出する（ステップＢ２）。更に、信頼度算出部１２は、ステップＢ２で求めた表面変位成分から、振動計測部２１によって計測された振動波形の信頼度を算出する（ステップＢ３）。
次に、信頼度算出部１２は、ステップＢ３で算出した信頼度を外部に出力する（ステップＢ４）。この結果、算出された信頼度は、例えば、振動計測装置２０に接続されている表示装置の画面等に表示される。
以上のように、本実施の形態２においても、振動計測装置２０が時系列画像から求めた振動波形に対して、信頼度が算出され、結果が、振動計測装置２０のユーザに提示される。このため、ユーザは、提示された信頼度に基づいて、振動波形の信頼性を評価することができる。
［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６に示すステップＢ１〜Ｂ４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２における振動信頼度算出装置と振動信頼度算出方法とを実現することができる。この場合、コンピュータのプロセッサは、画像取得部１１及び信頼度算出部１２として機能し、処理を行なう。
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、画像取得部１１及び信頼度算出部１２のいずれかとして機能しても良い。
（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、振動信頼度算出装置を実現するコンピュータについて図７を用いて説明する。図７は、本発明の実施の形態における振動信頼度算出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。
図７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。なお、コンピュータ１１０は、ＣＰＵ１１１に加えて、又はＣＰＵ１１１に代えて、ＧＰＵ（Graphics Processing Unit）、又はＦＰＧＡ（Field-ProgrammableGate Array）を備えていても良い。
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。
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。
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。
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。
なお、本実施の形態における振動信頼度算出装置は、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、振動信頼度算出装置は、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。
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。
（付記１）
対象物を撮影する撮像装置から出力されてきた前記対象物の時系列画像を取得する、画像取得部と、
取得された前記時系列画像を構成する１の画像と他の画像との比較の結果から求められる前記対象物の振動波形に対して、その信頼性を示す信頼度を算出する、信頼度算出部と、
を備えている、ことを特徴とする振動信頼度算出装置。
（付記２）
前記対象物の振動波形が、前記時系列画像を構成する１の画像と他の画像とを比較して得られる、各画像中の特定領域の移動量に基づいて求められる場合に、
前記信頼度算出部が、前記１の画像中の特定領域と前記他の画像中の特定領域との類似度に基づいて、前記信頼度を算出する、
付記１に記載の振動信頼度算出装置。
（付記３）
前記特定領域の移動量が、前記対象物の撮影面に平行な方向における第１の類似度相関関数と前記対象物の撮影面の法線方向における第２の類似度相関関数から得られている場合に、
前記信頼度算出部が、前記第１の類似度相関関数及び前記第２の類似度相関関数に基づき、前記第１の類似度相関関数の重みを前記第２の類似度相関関数の重みよりも大きくして、前記信頼度を算出する、
付記２に記載の振動信頼度算出装置。
（付記４）
前記対象物の振動波形が、前記時系列画像から求められた、前記対象物の表面における変位分布を用いて算出されている場合に、
前記信頼度算出部が、前記対象物の表面における変位分布から、前記対象物の表面の変形によって生じた表面変位成分を求め、求めた前記表面変位成分に基づいて、前記信頼度を算出する、
付記１に記載の振動信頼度算出装置。
（付記５）
対象物を撮影する撮像装置から出力されてきた前記対象物の時系列画像を取得する、画像取得部と、
取得された前記時系列画像を用いて、前記対象物の振動波形を計測する、振動計測部と、
前記振動計測部によって計測された前記対象物の振動波形に対して、その信頼性を示す信頼度を算出する、信頼度算出部と、
を備えている、ことを特徴とする振動計測装置。
（付記６）
前記振動計測部が、前記時系列画像を構成する１の画像と他の画像とを比較して得られる、各画像中の特定領域の移動量に基づいて、前記対象物の振動波形を計測し、
前記信頼度算出部が、前記１の画像中の特定領域と前記他の画像中の特定領域との類似度に基づいて、前記信頼度を算出する、
付記５に記載の振動計測装置。
（付記７）
前記振動計測部が、前記特定領域の移動量を、前記対象物の撮影面に平行な方向における第１の類似度相関関数と前記対象物の撮影面の法線方向における第２の類似度相関関数から算出し、算出した前記特定領域の移動量に基づいて、前記対象物の振動波形を計測し、
前記信頼度算出部が、前記第１の類似度相関関数及び前記第２の類似度相関関数に基づき、前記第１の類似度相関関数の重みを前記第２の類似度相関関数の重みよりも大きくして、前記信頼度を算出する、
付記６に記載の振動計測装置。
（付記８）
前記振動計測部が、前記時系列画像から求められた、前記対象物の表面における変位分布を用いて、前記対象物の振動波形を計測し、
前記信頼度算出部が、前記対象物の表面における変位分布から、前記対象物の表面の変形によって生じた表面変位成分を求め、求めた、前記表面変位成分に基づいて、前記信頼度を算出する、
付記５に記載の振動計測装置。
（付記９）
（ａ）対象物を撮影する撮像装置から出力されてきた前記対象物の時系列画像を取得する、ステップと、
（ｂ）前記（ａ）のステップで取得された前記時系列画像を構成する１の画像と他の画像との比較の結果から求められる前記対象物の振動波形に対して、その信頼性を示す信頼度を算出する、ステップと、
を有する、ことを特徴とする振動信頼度算出方法。
（付記１０）
前記対象物の振動波形が、前記時系列画像を構成する１の画像と他の画像とを比較して得られる、各画像中の特定領域の移動量に基づいて求められる場合に、
前記（ｂ）のステップにおいて、前記１の画像中の特定領域と前記他の画像中の特定領域との類似度に基づいて、前記信頼度を算出する、
付記９に記載の振動信頼度算出方法。
（付記１１）
前記特定領域の移動量が、前記対象物の撮影面に平行な方向における第１の類似度相関関数と前記対象物の撮影面の法線方向における第２の類似度相関関数から得られている場合に、
前記（ｂ）のステップにおいて、前記第１の類似度相関関数及び前記第２の類似度相関関数に基づき、前記第１の類似度相関関数の重みを前記第２の類似度相関関数の重みよりも大きくして、前記信頼度を算出する、
付記１０に記載の振動信頼度算出方法。
（付記１２）
前記対象物の振動波形が、前記時系列画像から求められた、前記対象物の表面における変位分布を用いて算出されている場合に、
前記（ｂ）のステップにおいて、前記対象物の表面における変位分布から、前記対象物の表面の変形によって生じた表面変位成分を求め、求めた前記表面変位成分に基づいて、前記信頼度を算出する、
付記９に記載の振動信頼度算出方法。
（付記１３）
コンピュータに、
（ａ）対象物を撮影する撮像装置から出力されてきた前記対象物の時系列画像を取得する、ステップと、
（ｂ）前記（ａ）のステップで取得された前記時系列画像を構成する１の画像と他の画像との比較の結果から求められる前記対象物の振動波形に対して、その信頼性を示す信頼度を算出する、ステップと、
を実行させる、プログラム。
（付記１４）
前記対象物の振動波形が、前記時系列画像を構成する１の画像と他の画像とを比較して得られる、各画像中の特定領域の移動量に基づいて求められる場合に、
前記（ｂ）のステップにおいて、前記１の画像中の特定領域と前記他の画像中の特定領域との類似度に基づいて、前記信頼度を算出する、
付記１３に記載のプログラム。
（付記１５）
前記特定領域の移動量が、前記対象物の撮影面に平行な方向における第１の類似度相関関数と前記対象物の撮影面の法線方向における第２の類似度相関関数から得られている場合に、
前記（ｂ）のステップにおいて、前記第１の類似度相関関数及び前記第２の類似度相関関数に基づき、前記第１の類似度相関関数の重みを前記第２の類似度相関関数の重みよりも大きくして、前記信頼度を算出する、
付記１４に記載のプログラム。
（付記１６）
前記対象物の振動波形が、前記時系列画像から求められた、前記対象物の表面における変位分布を用いて算出されている場合に、
前記（ｂ）のステップにおいて、前記対象物の表面における変位分布から、前記対象物の表面の変形によって生じた表面変位成分を求め、求めた前記表面変位成分に基づいて、前記信頼度を算出する、
付記１３に記載のプログラム。
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。
以上のように、本発明によれば、非接触による振動波形の計測、特に画像を用いた対象物の振動波形の計測において、従来の手法では信頼性の評価が十分に行えない場合でも、振動波形の信頼性を評価することができる。本発明は、非接触による振動波形の計測が求められている各種分野に有用である。
１０ 振動信頼度算出装置
１１ 画像取得部
１２ 信頼度算出部
２０ 振動計測装置
２１ 振動計測部
３０ 撮像装置
４０ 対象物
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

Claims (6)

  1. 対象物を撮影する撮像装置から出力されてきた前記対象物の時系列画像を取得する、画像取得部と、
    取得された前記時系列画像を構成する１の画像と他の画像との比較の結果から求められる前記対象物の振動波形に対して、その信頼性を示す信頼度を算出する、信頼度算出部と、
    を備え、
    前記対象物の振動波形が、前記時系列画像を構成する１の画像と他の画像とを比較して得られる、各画像中の特定領域の移動量に基づいて求められ、前記特定領域の移動量が、前記対象物の撮影面に平行な方向における第１の類似度相関関数と前記対象物の撮影面の法線方向における第２の類似度相関関数から得られている場合に、
    前記信頼度算出部が、前記第１の類似度相関関数及び前記第２の類似度相関関数に基づき、前記第１の類似度相関関数の重みを前記第２の類似度相関関数の重みよりも大きくして、前記信頼度を算出する、
    ことを特徴とする振動信頼度算出装置。
  2. 前記対象物の振動波形が、前記時系列画像から求められた、前記対象物の表面における変位分布を用いて算出されている場合に、
    前記信頼度算出部が、前記対象物の表面における変位分布から、前記対象物の表面の変形によって生じた表面変位成分を求め、求めた前記表面変位成分に基づいて、前記信頼度を算出する、
    請求項１に記載の振動信頼度算出装置。
  3. （ａ）対象物を撮影する撮像装置から出力されてきた前記対象物の時系列画像を取得する、ステップと、
    （ｂ）前記（ａ）のステップで取得された前記時系列画像を構成する１の画像と他の画像との比較の結果から求められる前記対象物の振動波形に対して、その信頼性を示す信頼度を算出する、ステップと、
    を有し、
    前記対象物の振動波形が、前記時系列画像を構成する１の画像と他の画像とを比較して得られる、各画像中の特定領域の移動量に基づいて求められ、前記特定領域の移動量が、前記対象物の撮影面に平行な方向における第１の類似度相関関数と前記対象物の撮影面の法線方向における第２の類似度相関関数から得られている場合に、
    前記（ｂ）のステップにおいて、前記第１の類似度相関関数及び前記第２の類似度相関関数に基づき、前記第１の類似度相関関数の重みを前記第２の類似度相関関数の重みよりも大きくして、前記信頼度を算出する、
    ことを特徴とする振動信頼度算出方法。
  4. 前記対象物の振動波形が、前記時系列画像から求められた、前記対象物の表面における変位分布を用いて算出されている場合に、
    前記（ｂ）のステップにおいて、前記対象物の表面における変位分布から、前記対象物の表面の変形によって生じた表面変位成分を求め、求めた前記表面変位成分に基づいて、前記信頼度を算出する、
    請求項３に記載の振動信頼度算出方法。
  5. コンピュータに、
    （ａ）対象物を撮影する撮像装置から出力されてきた前記対象物の時系列画像を取得する、ステップと、
    （ｂ）前記（ａ）のステップで取得された前記時系列画像を構成する１の画像と他の画像との比較の結果から求められる前記対象物の振動波形に対して、その信頼性を示す信頼度を算出する、ステップと、
    を実行させ、
    前記対象物の振動波形が、前記時系列画像を構成する１の画像と他の画像とを比較して得られる、各画像中の特定領域の移動量に基づいて求められ、前記特定領域の移動量が、前記対象物の撮影面に平行な方向における第１の類似度相関関数と前記対象物の撮影面の法線方向における第２の類似度相関関数から得られている場合に、
    前記（ｂ）のステップにおいて、前記第１の類似度相関関数及び前記第２の類似度相関関数に基づき、前記第１の類似度相関関数の重みを前記第２の類似度相関関数の重みよりも大きくして、前記信頼度を算出する、
    プログラム。
  6. 前記対象物の振動波形が、前記時系列画像から求められた、前記対象物の表面における変位分布を用いて算出されている場合に、
    前記（ｂ）のステップにおいて、前記対象物の表面における変位分布から、前記対象物の表面の変形によって生じた表面変位成分を求め、求めた前記表面変位成分に基づいて、前記信頼度を算出する、
    請求項５に記載のプログラム。
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