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公開番号2025125784
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-08-28
出願番号2024021950
出願日2024-02-16
発明の名称デジタル画像補正装置、デジタル画像補正方法およびプログラム
出願人株式会社日立製作所
代理人弁理士法人湘洋特許事務所
主分類G06T 5/80 20240101AFI20250821BHJP(計算;計数)
要約【課題】測定誤差をより低減できる高分解能なDICを提供することができる。
【解決手段】ランダムパターンと所定形状の補正用図形とが含まれる画角の撮影範囲で測定対象物の表面を撮影したデジタル画像を取得する画像取得部と、前記デジタル画像において、歪みの有る前記補正用図形を歪みの無い前記所定形状の補正用図形に変換する際に求まる行列に基づき、前記デジタル画像の歪みを補正する画像補正部と、補正後の前記デジタル画像を用いた画像解析に基づき、前記測定対象物の変位またはひずみを推定する画像解析部と、を備える。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
ランダムパターンと所定形状の補正用図形とが含まれる画角の撮影範囲で測定対象物の表面を撮影したデジタル画像を取得する画像取得部と、
前記デジタル画像において、歪みの有る前記補正用図形を歪みの無い前記所定形状の補正用図形に変換する際に求まる行列に基づき、前記デジタル画像の歪みを補正する画像補正部と、
補正後の前記デジタル画像を用いた画像解析に基づき、前記測定対象物の変位またはひずみを推定する画像解析部と、を備える
ことを特徴とするデジタル画像補正装置。
続きを表示（約 1,100 文字）【請求項２】
請求項１に記載のデジタル画像補正装置であって、
前記行列は、ホモグラフィ変換行列であって、
前記画像補正部は、
前記ホモグラフィ変換行列に基づき、前記デジタル画像の歪みを補正する
ことを特徴とするデジタル画像補正装置。
【請求項３】
請求項１に記載のデジタル画像補正装置であって、
前記画像解析部は、デジタル画像相関法による画像解析に基づき、前記変位またはひずみを推定する
ことを特徴とするデジタル画像補正装置。
【請求項４】
請求項１に記載のデジタル画像補正装置であって、
前記撮影範囲には、少なくとも１以上の前記補正用図形が含まれている
ことを特徴とするデジタル画像補正装置。
【請求項５】
請求項１に記載のデジタル画像補正装置であって、
前記撮影範囲には、同一形状または相互に異なる形状の複数の前記補正用図形が含まれている
ことを特徴とするデジタル画像補正装置。
【請求項６】
請求項４に記載のデジタル画像補正装置であって、
前記撮影範囲に複数の前記補正用図形が含まれる場合、当該複数の補正用図形は、前記撮影範囲よりも狭い間隔で配置されている
ことを特徴とするデジタル画像補正装置。
【請求項７】
請求項１に記載のデジタル画像補正装置であって、
前記撮影範囲には、当該撮影範囲の四隅に位置する複数の前記補正用図形が含まれている
ことを特徴とするデジタル画像補正装置。
【請求項８】
請求項７に記載のデジタル画像補正装置であって、
前記画像補正部は、
前記撮影範囲の四隅に位置する各々の前記補正用図形の頂点同士を結ぶことで形成される仮想的な補正用図形について、歪みの有る当該仮想的な補正用図形を歪みの無い所定形状の当該仮想的な補正用図形に変換する際に求まる行列に基づき、前記デジタル画像の歪みを補正する
ことを特徴とするデジタル画像補正装置。
【請求項９】
請求項１に記載のデジタル画像補正装置であって、
前記デジタル画像の歪みは、前記撮影範囲の移動に際し、前記デジタル画像を撮影したカメラと、前記測定対象物との位置関係および姿勢の変化を起因とする
ことを特徴とするデジタル画像補正装置。
【請求項１０】
請求項１に記載のデジタル画像補正装置であって、
前記ランダムパターンおよび前記補正用図形の少なくとも一方は、可視可能な色彩または赤外領域あるいは紫外領域で示されている
ことを特徴とするデジタル画像補正装置。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、デジタル画像補正装置、デジタル画像補正方法およびプログラムに関する。
続きを表示（約 1,700 文字）【背景技術】
【０００２】
構造物などの変位やひずみを計測する技術として、デジタル画像相関法（ＤｉｇｉｔａｌＩｍａｇｅＣｏｒｒｅｌａｔｉｏｎ）が知られている。ＤＩＣでは、測定対象物の測定したい領域の表面に不規則な斑点模様のランダムパターンを付与し、測定対象物に荷重をかけて変形させ、当該変形の前後において変化するランダムパターンの形状を撮影し、相対移動量を画像解析することで、変位やひずみの分布を推定する。
【０００３】
なお、特許文献１には、ＤＩＣに関する技術が開示されている。具体的には、特許文献１には、「デジタル画像相関法における画像の取得に用いられる変位計測用シートである。この変位計測用シートは、有限形状の可撓性を有するシートで構成され、前記変位計測用シートの計測視野範囲を縦方向にｎ個、横方向にｍ個に分割し、分割された各領域に、形状が任意であって背景色とは異なる色彩のパターンをデジタル画像相関法で計測するためのデジタルデータを用いて形成し、該パターンを前記シート内に線対称や点対称にならないように配置している」と記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２０２３－７１１９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ＤＩＣでは画像解析を用いるため、変位やひずみの測定分解能は、デジタル画像の解像度に依存する。すなわち、より多くの画素数のデジタル画像で測定領域を分析できれば測定分解能は向上する。よって、測定分解能の上限は、使用するカメラの解像度の上限に律速される。一方で、１つの画像での測定領域を広範囲化するほど、単位面積当たりの画素数が減少するため、測定分解能は低下する。
【０００６】
そのため、ＤＩＣで広範囲かつ高分解能に測定する場合、測定領域を１つの画像として撮影するのではなく、複数に分割することが有効である。この場合、例えば、測定対象物またはカメラを動かして、測定領域を変更（走査／スキャン）しながら撮影する手法が考えられる。しかしながら、この方法では、測定対象物の変形前後の撮影でカメラか測定対象物の一方を動かすことになるため、測定対象物に対するカメラの位置関係や姿勢が変化しやすくなる。
【０００７】
カメラと測定対象物との位置関係や姿勢が変化することで、ＤＩＣによる画像解析において、測定対象物とカメラとが正対していない状態で撮影された場合に生じるデジタル画像の歪みを測定対象物のひずみや変位によるものと誤認識する懸念があり、これが測定誤差の要因になる、という課題がある。
【０００８】
なお、特許文献１には、ＤＩＣに用いるランダムパターンが破損した場合でもそれを再現できるように、ランダムパターンをデジタルデータで作成する技術が開示されている。しかしながら、同文献の技術では、デジタル画像の歪みに基づく測定誤差の低減については考慮されていない。そのため、同文献の技術を適用しても、上記課題を解決することは難しい。
【０００９】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、測定誤差をより低減できる高分解能なＤＩＣの提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本願は、上記課題の少なくとも一部を解決する手段を複数含んでいるが、その例を挙げるならば、以下のとおりである。上記の課題を解決する本発明の一態様に係るデジタル画像補正装置は、ランダムパターンと所定形状の補正用図形とが含まれる画角の撮影範囲で測定対象物の表面を撮影したデジタル画像を取得する画像取得部と、前記デジタル画像において、歪みの有る前記補正用図形を歪みの無い前記所定形状の補正用図形に変換する際に求まる行列に基づき、前記デジタル画像の歪みを補正する画像補正部と、補正後の前記デジタル画像を用いた画像解析に基づき、前記測定対象物の変位またはひずみを推定する画像解析部と、を備える。
【発明の効果】
（【００１１】以降は省略されています）

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