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公開番号2025039425
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-03-21
出願番号2023146514
出願日2023-09-08
発明の名称振動検出装置及び振動検出プログラム
出願人株式会社竹中工務店,国立大学法人山口大学
代理人弁理士法人太陽国際特許事務所
主分類G01H 9/00 20060101AFI20250313BHJP(測定;試験)
要約【課題】撮影によって得られた動画像から当該撮影の光軸方向に対する振動を高精度に検出することができる振動検出装置及び振動検出プログラムを得る。
【解決手段】振動検出装置10は、撮影装置20による撮影によって得られた動画像を取得する取得部11Aと、動画像の2次元空間パワースペクトルを空間周波数解析及び空間波数軸の対数変換によって導出する導出部11Bと、2次元空間パワースペクトルに基づいて、動画像の撮影装置20による光軸方向の振動に関する物理量を検出する検出部11Cと、を備える。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
撮影装置による撮影によって得られた動画像を取得する取得部と、
前記動画像の２次元空間パワースペクトルを空間周波数解析及び空間波数軸の対数変換によって導出する導出部と、
前記２次元空間パワースペクトルに基づいて、前記動画像の前記撮影装置による光軸方向の振動に関する物理量を検出する検出部と、
を備えた振動検出装置。
続きを表示（約 650 文字）【請求項２】
前記導出部は、
前記２次元空間パワースペクトルから任意の空間方向の１次元空間パワースペクトルをフレーム毎に導出し、
基準フレームの前記１次元空間パワースペクトルと、他のフレームの前記１次元空間パワースペクトルと、の相互相関関数をフレーム毎に導出し、
前記フレーム毎の前記相互相関関数のピークに対する連続関数でのフィッティングを行うことでピークの変動を導出し、
前記ピークの変動から時間スペクトルを導出し、
前記検出部は、
前記時間スペクトルを用いて、前記振動に関する物理量を検出する、
請求項１に記載の振動検出装置。
【請求項３】
前記検出部は、前記振動に関する物理量として、当該振動の振動周波数及び振幅の双方、又は当該振動周波数のみを検出する、
請求項１又は請求項２に記載の振動検出装置。
【請求項４】
前記動画像は、白黒及びカラーの少なくとも一方の動画像である、
請求項１又は請求項２に記載の振動検出装置。
【請求項５】
撮影装置による撮影によって得られた動画像を取得し、
前記動画像の２次元空間パワースペクトルを空間周波数解析及び空間波数軸の対数変換によって導出し、
前記２次元空間パワースペクトルに基づいて、前記動画像の前記撮影装置による光軸方向の振動に関する物理量を検出する、
処理をコンピュータに実行させる振動検出プログラム。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、振動検出装置及び振動検出プログラムに関する。
続きを表示（約 1,200 文字）【背景技術】
【０００２】
ビデオ撮影等により動画撮影して得られた動画のデータから動画像処理のみでソフトウェア的に被写体の微細振動を検出する振動検出技術において、面的な振動体における面外方向の振動成分は撮影における光軸方向の振動となってしまう。このため、撮像画像という２次元平面上で変位を直接的に捉えるのが困難である。
【０００３】
このような光軸方向に対する振動成分を検出するために適用することができる技術として以下の技術があった。
【０００４】
特許文献１には、サンプリングモアレ法と呼ばれるアルゴリズムによって規則正しい縞や格子のような繰り返し模様のピッチを用いて面外振動（光軸方向の振動）を検出する技術が開示されている。
【０００５】
また、特許文献２には、撮影面の面内変位ベクトル場を用いて面外振動を検出する技術が開示されている。
【０００６】
また、非特許文献１及び非特許文献２には、位相限定相関法と呼ばれるアルゴリズムに基づいて、２次元空間フーリエ変換により求まる空間位相スペクトルを逆フーリエ変換した位相限定相関関数と、関数フィッティングを用いないピークモデルを用いることで高精度な画像間マッチングを実現する技術が開示されている。
【０００７】
この非特許文献１及び非特許文献２に開示されている技術では、２次元空間フーリエ変換の対象を元画像の２次元空間パワースペクトル（または２次元空間振幅スペクトル）を対数極座標変換したデータとすることで、元画像の平行移動成分の影響を受けずに拡大縮小成分と回転移動成分をそれぞれ検出することができる。このため、この技術では、実質的には拡大縮小成分を面外振動の検出に活用することができる。また、位相情報を用いる場合はノイズへの堅牢性が重要となるが、空間周波数領域のローパスフィルタ処理によりノイズ対策がなされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
特許第６５３４１４７号
特許第６９５４３６８号
【非特許文献】
【０００９】
“位相限定相関法に基づくサブピクセル画像マッチングの高性能化”、長嶋聖、青木孝文、樋口龍雄、小林孝次、計測自動制御学会東北支部第218回研究集会（2004）
“位相限定相関法に基づく高精度マシンビジョン―ピクセル分解能の壁を超える画像センシング技術を目指して―”、青木孝文、伊藤康一、芝原琢磨、長嶋聖、Fundamentals Review（2007）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、特許文献１に開示されている技術は、その特性上、規則正しい繰り返しパターンが存在しない場合には、正確な検出ができない、という問題点があった。
（【００１１】以降は省略されています）

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