JP2012083309A - Strain measuring device and strain measuring method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、測定対象である材料(試験体、被検体)のひずみ(変形)を測定するひずみ測定装置およびひずみ測定方法に関する。 The present invention relates to a strain measuring apparatus and a strain measuring method for measuring strain (deformation) of a material (test body, specimen) that is a measurement target.
材料は、種々の観点から評価されるが、その一つに、例えば、引張試験によるひずみ測定がある。このひずみ測定に関し、例えば、特許文献1や特許文献2に開示の技術がある。 Materials are evaluated from various viewpoints, and one of them is, for example, strain measurement by a tensile test. Regarding this strain measurement, for example, there are technologies disclosed in Patent Document 1 and Patent Document 2.
この特許文献1に開示の非接触型変位量測定装置は、標点部を持つ試験片を固定するつかみ具、さらに標点部を観察する少なくとも2台の撮像装置と画像処理装置とを有し、撮像装置によって標点の位置ズレを抽出し、テンプレートマッチングによりそのズレ量より変位を求め、非接触で試験片標点部間の変位を測定するものであり、より具体的には、この非接触型変位量測定装置では、凸形状の標点部に2ケ所の三角形の基準部が設けられ、これが記憶されて、以後その画像部分が常に探し出され、画像の動きによって伸びが測定される。 The non-contact displacement measuring device disclosed in Patent Document 1 has a gripping tool for fixing a test piece having a mark portion, and further includes at least two imaging devices and an image processing device for observing the mark portion. The displacement of the target point is extracted by the imaging device, the displacement is obtained from the amount of the shift by template matching, and the displacement between the test piece target point portions is measured in a non-contact manner. In the contact-type displacement measuring device, two triangular reference portions are provided in the convex target portion, stored, and thereafter, the image portion is always searched for, and the elongation is measured by the movement of the image. .
また、特許文献2に開示の画像処理方法は、画像データ取得手段が対象物の変化前画像データおよび変化後画像データを受け付ける画像データ取得過程と、パラメータ取得手段が変化前画像データ上の解析点の座標および解析点を中心とする微小領域の大きさならびに解析点の移動量解析範囲、回転角解析範囲および歪み解析範囲の数値データを受け付けるパラメータ取得過程と、回転処理手段が微小領域をアフィン変換により回転角解析範囲において所定角度ずつ回転させたマスクを生成する回転処理過程と、第1相関値演算手段が変化前画像データ上の移動量解析範囲において各マスクを走査しながら変化後画像データとの相関値を計算する第1相関値算出過程と、位置角度検出手段が最大相関値となる位置および角度を検出する位置角度検出過程と、伸縮処理手段が最大相関値を示すマスクをアフィン変換により歪み解析範囲において所定伸縮率ずつ伸縮させた2次マスクを生成する伸縮処理過程と、第2相関値演算手段が各2次マスクと変化後画像データとの相関値を計算する第2相関値算出過程と、伸縮率検出手段が最大相関値となる伸縮率を検出する伸縮率検出過程と、状態決定手段が最大相関値を与える位置、角度および伸縮率から、それぞれ解析点の移動量、回転角および歪みを決定する状態決定過程とを備えるものである。 In addition, the image processing method disclosed in Patent Document 2 includes an image data acquisition process in which the image data acquisition means accepts pre-change image data and post-change image data of an object, and an analysis point on the pre-change image data by the parameter acquisition means. Parameter acquisition process that accepts numerical data in the analysis area movement amount analysis range, rotation angle analysis range, and strain analysis range, and the rotation processing means affine transforms the micro area And a rotation processing process for generating a mask rotated by a predetermined angle in the rotation angle analysis range, and the first correlation value calculating means scans each mask in the movement amount analysis range on the pre-change image data, The first correlation value calculation process for calculating the correlation value of the position and the position angle at which the position angle detection means detects the position and angle at which the maximum correlation value is obtained. A detection process, an expansion / contraction process for generating a secondary mask in which a mask having a maximum correlation value is expanded / contracted by a predetermined expansion / contraction ratio in a distortion analysis range by affine transformation, and a second correlation value calculation unit is provided for each secondary A second correlation value calculation process for calculating a correlation value between the mask and the image data after change, an expansion / contraction ratio detection process in which the expansion / contraction ratio detection means detects the expansion / contraction ratio at which the maximum correlation value is obtained, and the state determination means determines the maximum correlation value. And a state determination process for determining the movement amount, rotation angle, and distortion of the analysis point from the given position, angle, and expansion / contraction rate.
通常、ひずみ測定は、試験体に外力を作用させることによって試験体にひずみを与える前の試験体の形状と、ひずみを与えた後の試験体の形状とで比較することによって測定される。前記特許文献1に開示の技術では、試験片における凸形状の標点部に2ケ所の三角形の基準部が設けられ、ひずみを与えた後の画像から、ひずみを与える前の三角形の基準部の画像をテンプレートとして用いたテンプレートマッチングによって前記三角形の基準部が探索され、ズレ量が求められ、このズレ量から変位が求められている。しかしながら、前記ひずみは、試験片全体に及ぶため、前記三角形の基準部も変形するので、前記テンプレートマッチングでは、ひずみを与えた前後の画像におけるパターンマッチングの精度が悪くなり、測定の精度およびその信頼性が低下する。この結果、ズレ量を精度よく求めることができず、変位も精度よく求めることができない。 Usually, the strain measurement is performed by comparing the shape of the test body before applying strain to the test body by applying an external force to the test body and the shape of the test body after applying strain. In the technique disclosed in Patent Document 1, two triangular reference portions are provided at the convex mark portion of the test piece, and from the image after applying the distortion, the triangular reference portion before applying the distortion is displayed. The reference portion of the triangle is searched by template matching using an image as a template, the amount of deviation is obtained, and the displacement is obtained from this amount of deviation. However, since the distortion covers the entire test piece, the triangular reference portion is also deformed. Therefore, in the template matching, the accuracy of pattern matching in the images before and after the distortion is deteriorated, and the measurement accuracy and its reliability are reduced. Sexuality decreases. As a result, the amount of deviation cannot be obtained with high accuracy, and the displacement cannot be obtained with high accuracy.
一方、前記特許文献2に開示の技術では、ひずみを与えることによって生じる解析点の変形は、解析点を中心とする微小領域をアフィン変換により様々に変形することによって生成された様々な微小領域のマスクを用意することによって考慮されている。しかしながら、このような多数のマスク、前記特許文献2では回転処理過程で60枚のマスク、伸縮処理過程で440枚のマスクに対し、画像相関演算を実行する必要があるため、情報処理量が多大となり、情報処理に時間を要してしまう。 On the other hand, in the technique disclosed in Patent Document 2, the deformation of the analysis point caused by applying the strain is caused by various deformations of the minute region generated by variously deforming the minute region around the analysis point by affine transformation. This is taken into account by providing a mask. However, since it is necessary to perform image correlation calculation on such a large number of masks, 60 masks in the rotation process, and 440 masks in the expansion / contraction process, the amount of information processing is large. Therefore, it takes time for information processing.
本発明は、上述の事情に鑑みて為された発明であり、その目的は、所定の特徴パターンの変形を考慮しつつ測定精度の向上と情報処理量の低減とを図ることができるひずみ測定装置およびひずみ測定方法を提供することである。 The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and its object is to provide a strain measuring apparatus capable of improving measurement accuracy and reducing the amount of information processing while considering deformation of a predetermined feature pattern. And providing a strain measurement method.
本発明者は、種々検討した結果、上記目的は、以下の本発明により達成されることを見出した。すなわち、本発明の一態様にかかるひずみ測定装置は、測定対象である試験体に外力を作用させる前後における前記試験体の画像を外力作用前画像および外力作用後画像として前記撮影部によって取得する画像取得制御部と、前記外力作用前画像における所定の特徴パターンに対応する前記外力作用後画像におけるパターンを仮対応パターンとして探索する第1探索処理部と、前記外力作用前画像における前記特徴パターンの位置および前記第1探索処理部によって探索された前記外力作用後画像における前記仮対応パターンの位置に基づいて、前記試験体の伸縮率を仮伸縮率として求める仮伸縮率演算処理部と、前記伸縮率演算処理部によって求められた仮伸縮率に基づいて、前記外力作用前画像における前記特徴パターンまたは前記外力作用後画像における前記仮対応パターンを変形して変形パターンを生成する変形処理部と、前記変形処理部によって生成された変形パターンに基づいて、前記外力作用前画像における前記特徴パターンに対応する前記外力作用後画像におけるパターンを測定対応パターンとして再探索する第2探索処理部と、前記外力作用前画像における前記特徴パターンの位置および前記第2探索処理部によって再探索された前記外力作用後画像における前記測定特徴パターンの位置に基づいて、前記試験体の伸縮率を測定伸縮率として求める測定伸縮率演算処理部とを備えることを特徴とする。また、好ましくは、上述の測定装置において、前記変形処理部は、前記伸縮率演算処理部によって求められた仮伸縮率を用いて前記外力作用前画像における前記特徴パターンを変換して変形パターンを生成し、前記第2探索処理部は、前記変形パターンに対応する前記外力作用後画像におけるパターンを測定対応パターンとして再探索するものである。また、好ましくは、上述の測定装置において、前記変形処理部は、前記伸縮率演算処理部によって求められた仮伸縮率の逆数を用いて前記外力作用後画像における仮対応パターンを逆変換して変形パターンを生成し、前記第2探索処理部は、前記変形パターンに基づいて、前記外力作用前画像における前記特徴パターンに対応する前記外力作用後画像におけるパターンを測定対応パターンとして再探索するものである。 As a result of various studies, the present inventor has found that the above object is achieved by the present invention described below. That is, the strain measurement apparatus according to one aspect of the present invention acquires an image of the test body before and after applying an external force to the test body that is a measurement target, as an image before the external force action and an image after the external force action, by the photographing unit. An acquisition control unit; a first search processing unit that searches for a pattern in the post-external force action image corresponding to a predetermined feature pattern in the pre-external force action image; and a position of the feature pattern in the pre-external force action image And a temporary expansion / contraction rate calculation processing unit for determining the expansion / contraction rate of the test body as a temporary expansion / contraction rate based on the position of the temporary corresponding pattern in the post-external force action image searched by the first search processing unit, and the expansion / contraction rate Based on the temporary expansion / contraction rate obtained by the arithmetic processing unit, the feature pattern or the external force in the image before the external force action A deformation processing unit that deforms the temporary corresponding pattern in the post-use image to generate a deformation pattern, and the external force corresponding to the feature pattern in the image before the external force action based on the deformation pattern generated by the deformation processing unit A second search processing unit for re-searching a pattern in the post-action image as a measurement-corresponding pattern; and the position of the feature pattern in the pre-external force action image and the post-external force action image re-searched by the second search processing unit. And a measurement expansion / contraction rate calculation processing unit that obtains the expansion / contraction rate of the specimen as a measurement expansion / contraction rate based on the position of the measurement feature pattern. Preferably, in the above-described measurement apparatus, the deformation processing unit generates a deformation pattern by converting the feature pattern in the image before the external force action using the temporary expansion / contraction rate obtained by the expansion / contraction rate calculation processing unit. Then, the second search processing unit re-searches the pattern in the image after the external force action corresponding to the deformation pattern as a measurement corresponding pattern. Preferably, in the above-described measuring apparatus, the deformation processing unit reversely transforms the temporary corresponding pattern in the image after the external force action using the reciprocal of the temporary expansion / contraction rate obtained by the expansion / contraction rate calculation processing unit. A pattern is generated, and the second search processing unit re-searches a pattern in the post-external force action image corresponding to the feature pattern in the pre-external force action image as a measurement corresponding pattern based on the deformation pattern. .
そして、本発明の他の一態様にかかるひずみ測定方法は、測定対象である試験体に外力を作用させる前後における前記試験体の画像を外力作用前画像および外力作用後画像として取得する画像取得工程と、前記外力作用前画像における所定の特徴パターンに対応する前記外力作用後画像におけるパターンを仮対応パターンとして探索する第1探索処理工程と、前記外力作用前画像における前記特徴パターンの位置および前記第1探索処理工程によって探索された前記外力作用後画像における前記仮対応パターンの位置に基づいて、前記試験体の伸縮率を仮伸縮率として求める仮伸縮率演算処理工程と、前記伸縮率演算処理工程によって求められた仮伸縮率に基づいて、前記外力作用前画像における前記特徴パターンまたは前記外力作用後画像における前記仮対応パターンを変形して変形パターンを生成する変形処理工程と、前記変形処理工程によって生成された変形パターンに基づいて、前記外力作用前画像における前記特徴パターンに対応する前記外力作用後画像におけるパターンを測定対応パターンとして探索する第2探索処理工程と、前記外力作用前画像における前記特徴パターンの位置および前記第2探索処理工程によって再探索された前記外力作用後画像における前記特定対応パターンの位置に基づいて、前記試験体の伸縮率を測定伸縮率として求める測定伸縮率演算処理工程とを備えることを特徴とする。また、好ましくは、上述のひずみ測定方法において、前記変形処理工程は、前記伸縮率演算処理工程によって求められた仮伸縮率を用いて前記外力作用前画像における前記特徴パターンを変換して変形パターンを生成し、前記第2探索処理工程は、前記変形パターンに対応する前記外力作用後画像におけるパターンを測定対応パターンとして再探索するものである。また、好ましくは、上述のひずみ測定方法において、前記変形処理工程は、前記伸縮率演算処理工程によって求められた仮伸縮率の逆数を用いて前記外力作用後画像における仮対応パターンを逆変換して変形パターンを生成し、前記第2探索処理工程は、前記変形パターンに基づいて、前記外力作用前画像における前記特徴パターンに対応する前記外力作用後画像におけるパターンを測定対応パターンとして再探索するものである。 The strain measurement method according to another aspect of the present invention includes an image acquisition step of acquiring images of the test body before and after applying an external force to the test body as a measurement target as an image before external force action and an image after external force action. A first search processing step of searching as a temporary corresponding pattern a pattern in the post-external force action image corresponding to a predetermined feature pattern in the pre-external force action image, and a position of the feature pattern in the pre-external force action image and the first Based on the position of the temporary corresponding pattern in the post-external force action image searched by one search processing step, a temporary expansion / contraction rate calculation processing step for determining the expansion / contraction rate of the test body as a temporary expansion / contraction rate, and the expansion / contraction rate calculation processing step The feature pattern in the pre-external force action image or the post-external force action image based on the temporary expansion / contraction rate obtained by A deformation processing step for generating a deformation pattern by deforming the temporary corresponding pattern in the image, and the image after the external force action corresponding to the feature pattern in the image before the external force action based on the deformation pattern generated by the deformation processing step. A second search processing step of searching for a pattern in the measurement as a measurement corresponding pattern, the position of the feature pattern in the image before the external force action, and the specific corresponding pattern in the image after the external force action re-searched by the second search processing step And a measurement expansion / contraction rate calculation processing step for obtaining the expansion / contraction rate of the test body as a measurement expansion / contraction rate based on the position. Preferably, in the strain measurement method described above, the deformation processing step converts the feature pattern in the image before the external force action using the temporary expansion ratio obtained by the expansion / contraction ratio calculation processing step, and converts the characteristic pattern into a deformation pattern. The second search processing step is to re-search the pattern in the image after the external force action corresponding to the deformation pattern as a measurement corresponding pattern. Preferably, in the strain measurement method described above, the deformation processing step reversely converts the temporary corresponding pattern in the image after the external force action using an inverse number of the temporary expansion / contraction rate obtained by the expansion / contraction rate calculation processing step. A deformation pattern is generated, and the second search processing step re-searches a pattern in the image after the external force action corresponding to the feature pattern in the image before the external force action as a measurement corresponding pattern based on the deformation pattern. is there.
このような構成のひずみ測定装置およびひずみ測定方法では、仮伸縮率が求められ、変形パターンが生成される。このため、特徴パターンの変形が考慮されるとともに、特徴パターンを様々に変形した多数の変形パターンに対し探索処理を行う必要もない。したがって、このような構成のひずみ測定装置およびひずみ測定方法は、特徴パターンの変形を考慮しつつ測定精度の向上と情報処理量の低減とを図ることができる。 In the strain measuring apparatus and the strain measuring method having such a configuration, a temporary expansion / contraction rate is obtained, and a deformation pattern is generated. For this reason, deformation of the feature pattern is taken into consideration, and it is not necessary to perform search processing for a large number of deformation patterns obtained by variously deforming the feature pattern. Therefore, the strain measuring apparatus and strain measuring method having such a configuration can improve the measurement accuracy and reduce the amount of information processing while taking into account the deformation of the feature pattern.
また、他の一態様では、上述のひずみ測定装置において、前記試験体を撮影する撮影部をさらに備え、前記撮影部は、1個のカメラ装置であることを特徴とする。 According to another aspect, the above-described strain measuring apparatus further includes a photographing unit that photographs the specimen, and the photographing unit is a single camera device.
この構成によれば、1個のカメラ装置で特徴パターンを撮影することになり、より簡素にひずみ測定装置を構成することができ、コストを抑えることが可能となる。 According to this configuration, the feature pattern is photographed by one camera device, and the strain measuring device can be configured more simply, and the cost can be suppressed.
また、他の一態様では、上述のひずみ測定装置において、前記試験体を撮影する撮影部をさらに備え、前記撮影部は、複数のカメラ装置であることを特徴とする。 According to another aspect, the above-described strain measuring apparatus further includes a photographing unit that photographs the specimen, and the photographing unit is a plurality of camera devices.
この構成によれば、個々のカメラ装置で伸縮率の演算に必要なパターンを個別に撮影することができ、より高分解能な外力作用前後の画像を得ることができる。 According to this configuration, it is possible to individually photograph patterns necessary for the calculation of the expansion / contraction ratio with each camera device, and to obtain images before and after the action of external force with higher resolution.
また、他の一態様では、これら上述のひずみ測定装置において、前記特徴パターンは、互いに離間した複数のドットにより構成されたドットパターンであることを特徴とする。 According to another aspect, in the above-described strain measuring apparatus, the feature pattern is a dot pattern composed of a plurality of dots spaced from each other.
この構成によれば、ドット間の距離を演算することによって伸縮率を演算することができるひずみ測定装置を提供することができる。 According to this configuration, it is possible to provide a strain measuring apparatus that can calculate the expansion / contraction rate by calculating the distance between dots.
また、他の一態様では、上述のひずみ測定装置において、前記複数のドットは、所定の第1方向に沿って配置される第1ドット群のドットと、前記第1方向と線形独立な関係にある第2方向に沿って配置される第2ドット群のドットとを含むことを特徴とする。 According to another aspect, in the strain measurement apparatus described above, the plurality of dots are in a linearly independent relationship with the dots in the first dot group arranged along a predetermined first direction. And dots of a second dot group arranged along a second direction.
この構成によれば、線形独立な2方向の伸縮率を演算することができる。なお、第1ドット群のドットと、第2ドット群のドットとは、別個独立であってもよく、また、一部に重複があってもよい。 According to this configuration, it is possible to calculate a linearly independent expansion / contraction rate in two directions. Note that the dots of the first dot group and the dots of the second dot group may be separate and independent, and there may be some overlap.
また、他の一態様では、上述のひずみ測定装置において、前記複数のドットは、複数の領域ごとに分けられ、各領域のドットは、ランダムに配置されていることを特徴とする。 In another aspect, in the above-described strain measuring apparatus, the plurality of dots are divided into a plurality of regions, and the dots in each region are randomly arranged.
この構成によれば、ランダムに配置された複数のドットを1つのパターンと見なすことができるため、外力作用前画像における所定の特徴パターンに対応する外力作用後画像におけるパターンをより正確に探索することができる。 According to this configuration, since a plurality of randomly arranged dots can be regarded as one pattern, a pattern in an image after external force action corresponding to a predetermined feature pattern in an image before external force action can be searched more accurately. Can do.
本発明にかかるひずみ測定装置およびひずみ測定方法は、特徴パターンの変形を考慮しつつ測定精度の向上と情報処理量の低減とを図ることができる。 The strain measuring apparatus and strain measuring method according to the present invention can improve the measurement accuracy and reduce the amount of information processing while taking into account the deformation of the feature pattern.
以下、本発明にかかる実施の一形態を図面に基づいて説明する。なお、各図において同一の符号を付した構成は、同一の構成であることを示し、適宜、その説明を省略する。また、本明細書において、総称する場合には添え字を省略した参照符号で示し、個別の構成を指す場合には添え字を付した参照符号で示す。 Hereinafter, an embodiment according to the present invention will be described with reference to the drawings. In addition, the structure which attached | subjected the same code | symbol in each figure shows that it is the same structure, The description is abbreviate | omitted suitably. Further, in this specification, when referring generically, it is indicated by a reference symbol without a suffix, and when referring to an individual configuration, it is indicated by a reference symbol with a suffix.
(第1実施形態)
図1は、第1実施形態におけるひずみ測定装置の構成を示す図である。本実施形態のひずみ測定装置Saは、試験体SMに生じたひずみを測定する装置であり、例えば、図1に示すように、カメラ装置10と、画像処理部20とを備えて構成される。
(First embodiment)
FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of a strain measuring apparatus according to the first embodiment. The strain measuring device Sa of the present embodiment is a device that measures strain generated in the specimen SM, and includes, for example, a
試験体(測定対象物、被検体、試験片)SMは、測定対象であり、任意の材料であってよい。試験体SMは、例えば、金属材料、プラスチック等の樹脂材料、生体材料(検体)、半導体材料、あるいは脆性破壊が生じない範囲でのセラミック材料等であってよい。 The specimen (measuring object, subject, test piece) SM is a measuring object and may be any material. The test body SM may be, for example, a metal material, a resin material such as plastic, a biomaterial (specimen), a semiconductor material, or a ceramic material in a range where brittle fracture does not occur.
試験体SMに生じるひずみは、試験体SMに所定の外力を作用させることによって与えられる。例えば、引張試験では、試験体SMは、周知の引張試験機(不図示)における、試験体SMを固定するためのチャック(つかみ具)によってクランプされ、前記引張試験機によって試験体SMに外力が作用され、試験体SMにひずみが与えられる。 The strain generated in the test body SM is given by applying a predetermined external force to the test body SM. For example, in the tensile test, the test body SM is clamped by a chuck (gripping tool) for fixing the test body SM in a known tensile tester (not shown), and an external force is applied to the test body SM by the tensile tester. Acting, strain is applied to the specimen SM.
そして、試験体SMには、試験体SMに生じたひずみを測定するために、所定のパターンMPが設けられる。この所定パターンMPは、所定の形状を持ったマーク(しるし、目印)であり、本実施形態では、図1に示すように、試験体SMの表面に設けられた2個一対の円形形状の第1および第2ドットパターンD1、D2から成るパターンMPaである。この所定パターンMPaにおける一対の第1および第2ドットパターンD1、D2は、前記引張試験機によって試験体SMが引っ張られる引張り方向に沿って所定の距離だけ離間して配置されている。所定パターンMPaは、試験体SMにおける伸び等の変形に追従するように試験体SMの表面に設けられる。所定パターンMPaは、例えば、印刷によって、あるいはインク等を用いた手書きによって描かれる。 The test body SM is provided with a predetermined pattern MP in order to measure the strain generated in the test body SM. The predetermined pattern MP is a mark (a mark or a mark) having a predetermined shape. In the present embodiment, as shown in FIG. 1, two pairs of circular shapes provided on the surface of the test body SM are used. This is a pattern MPa composed of the first and second dot patterns D1 and D2. The pair of first and second dot patterns D1 and D2 in the predetermined pattern MPa are arranged apart from each other by a predetermined distance along the pulling direction in which the test body SM is pulled by the tensile tester. The predetermined pattern MPa is provided on the surface of the test body SM so as to follow deformation such as elongation in the test body SM. The predetermined pattern MPa is drawn, for example, by printing or by handwriting using ink or the like.
なお、本実施形態では、ドットパターンDは、円形形状であるが、これに限定されるものではなく、例えば多角形形状や不定形形状等の任意の形状であってよい。 In the present embodiment, the dot pattern D has a circular shape, but is not limited thereto, and may be any shape such as a polygonal shape or an irregular shape.
カメラ装置10は、試験体SMをモニタ(観察、監視)するために、試験体SMを被写体として撮影する装置であり、例えば、撮影光学系と、撮像素子と、画像生成部とを備えて構成される。前記撮影光学系は、試験体SMの光学像(光像)を前記撮像素子の受光面に結像するための光学系である。前記撮像素子は、前記撮影光学系によって受光面上に形成された試験体SMの光学像を光電変換して前記光学像における光量に応じた信号(各画素単位で受光された信号の信号列)を生成し、この信号を前記画像生成部へ出力する回路であり、例えば、CCD型やCMOS型のイメージセンサ等である。前記画像生成部は、前記撮像素子で得られた前記信号に、例えば黒レベル補正処理、画素補間処理、シェーディング補正処理等の周知の画像処理を施すことによってディジタルの画像信号を生成し、画像処理部20へ出力する回路である。カメラ装置10は、モノクロカメラであっても、カラーカメラであってもよく、また、静止画を生成するディジタルスチルカメラであっても、動画を生成するディジタルビデオカメラであってもよい。
The
そして、カメラ装置10は、所定パターンMPaが設けられた試験体SMの部分を撮影することができ、そして、この所定パターンMPaにおける一対の第1および第2ドットパターンD1、D2を共に撮影することができるように、配置される。
And the
画像処理部20は、カメラ装置10で得られた画像信号に基づいて試験体SMのひずみを求める回路であり、例えば、マイクロプロセッサ、記憶素子およびその周辺回路を備えたマイクロコンピュータ等によって構成される。そして、画像処理部20は、本実施形態では、図1に示すように、機能的に、画像取得制御部21と、第1探索処理部22と、仮伸縮率演算処理部23と、変形処理部24と、第2探索処理部25と、測定伸縮率演算部26とを備えて構成される。これら画像取得制御部21、第1探索処理部22、仮伸縮率演算処理部23、変形処理部24、第2探索処理部25および測定伸縮率演算部26は、例えば、カメラ装置10で得られた画像信号に基づいて試験体SMのひずみを演算するひずみ測定プログラムの実行によって前記マイクロコンピュータに機能的に構成される。
The
なお、このようなひずみ測定プログラムが前記マイクロコンピュータに格納されていない場合には、これを記録した例えばフレキシブルディスクやCD−ROM等の記録媒体から例えばフレキシブルディスクドライブ装置やCD−ROMドライブ装置等の外部記憶装置を介して前記マイクロコンピュータにインストールされるようにひすみ測定装置Saが構成されてもよく、また、このひずみ測定プログラムを管理するサーバコンピュータから通信網および通信インターフェース装置(ネットワークカード等)を介してひずみ測定プログラムがダウンロードされるようにひずみ測定装置Saが構成されてもよい。また、本実施形態では、カメラ装置10から試験体SMの画像信号を略リアルタイムで得ているが、このような態様に限定されるものではなく、試験体SMのひずみを測定するためのデータは、このデータを記憶した記録媒体によって外部記憶装置を介してひずみ測定装置Saに入力されるようにひずみ測定装置Saが構成されてもよく、また、このデータを管理するサーバコンピュータから通信網および通信インターフェース装置を介してひずみ測定装置Saに入力されるようにひずみ測定装置Saが構成されてもよい。
In addition, when such a strain measurement program is not stored in the microcomputer, a recording medium such as a flexible disk or a CD-ROM that records the program is used, such as a flexible disk drive or a CD-ROM drive. The strain measuring device Sa may be configured to be installed in the microcomputer via an external storage device, and a communication network and a communication interface device (network card, etc.) from a server computer that manages the strain measuring program. The strain measurement device Sa may be configured so that the strain measurement program is downloaded via the. In the present embodiment, the image signal of the test specimen SM is obtained from the
そして、画像取得制御部21は、試験体SMに外力を作用させる前後における試験体SMの画像を外力作用前画像および外力作用後画像としてカメラ装置10によって取得し、これら外力作用前画像および外力作用後画像を第1探索処理部22へ出力するものである。より具体的には、例えば、画像取得制御部21は、測定開始コマンドを図略の入力装置から受け付けると、カメラ装置10に試験体SMを撮影させ、外力作用前画像としてカメラ装置10から試験体SMの画像信号を取得し、続いて、前記引張試験機によって試験体SMに外力を作用させた後に、カメラ装置10に試験体SMを撮影させ、外力作用後画像としてカメラ装置10から試験体SMの画像信号を取得する。なお、カメラ装置10がディジタルビデオカメラである場合には、前記引張試験機によって試験体SMに外力を作用させる前に撮影された動画像のうちの適宜なフレームが外力作用前画像とされ、前記引張試験機によって試験体SMに外力を作用させた後に撮影された動画像のうちの適宜なフレームが外力作用後画像とされればよい。また例えば、画像取得制御部21は、測定開始コマンドを図略の入力装置(キーボードやマウス等)から受け付けると、カメラ装置10に試験体SMを撮影させ、外力作用前画像としてカメラ装置10から試験体SMの画像信号を取得し、続いて、前記引張試験機によって試験体SMに外力を作用させつつ、所定の時間間隔でカメラ装置10に試験体SMを撮影させ、カメラ装置10から試験体SMの画像信号を連続的に取得する。この場合において、或る時刻に撮影された試験体SMの画像は、前記或る時刻の1つ前のタイミングで撮影された試験体SMの画像に対し、外力作用後画像となり、そして、前記或る時刻の1つ後のタイミングで撮影された試験体SMの画像に対し、外力作用前画像となる。なお、カメラ装置10がディジタルビデオカメラである場合には、カメラ装置10によって撮影された試験体SMの動画像のうち、前記所定の時間間隔でフレームを選択し、前記或る時刻に撮影された試験体SMの画像とされればよい。
Then, the image acquisition control unit 21 acquires the images of the test body SM before and after applying an external force to the test body SM as an image before the external force action and an image after the external force action, and these images before the external force action and the external force action. The subsequent image is output to the first
第1探索処理部22は、前記外力作用前画像における所定パターンMPaに対応する前記外力作用後画像におけるパターンを仮対応パターンとして探索し、この探索結果を仮伸縮率演算処理部23へ出力するものである。この探索処理は、これら外力作用前画像と外力作用後画像との間における互いに対応する点を探索する周知の対応点探索法を用いて行われる。より具体的には、これら外力作用前画像および外力作用後画像のうちの一方が基準画像とされるとともに他方が参照画像とされ、基準画像における所定パターンMPaに対応する参照画像のパターンが対応探索法によって探索される。すなわち、基準画像と参照画像との相関演算によって、基準画像における所定パターンMPaに対応する参照画像のパターンが探索される。
The first
仮伸縮率演算処理部23は、前記外力作用前画像における所定パターンMPaの位置および第1探索処理部22によって探索された前記外力作用後画像における前記仮対応パターンの位置に基づいて、試験体SMの伸縮率を仮伸縮率として求め、この求めた仮伸縮率を変形処理部24へ出力するものである。
Based on the position of the predetermined pattern MPa in the pre-external force action image and the position of the temporary corresponding pattern in the post-external force action image searched by the first
変形処理部24は、伸縮率演算処理部23によって求められた仮伸縮率に基づいて、前記外力作用前画像における所定パターンMPaまたは前記外力作用後画像における前記仮対応パターンを変形して変形パターンを生成し、この変形パターンを第2探索処理部25へ出力するものである。より具体的には、例えば、本実施形態では、前記外力作用前画像における所定パターンMPaに仮伸縮率が乗算され、前記外力作用前画像における所定パターンMPaの変形パターンが生成される。
Based on the temporary expansion / contraction rate obtained by the expansion / contraction rate
第2探索処理部25は、変形処理部24によって生成された変形パターンに基づいて、前記外力作用前画像における所定パターンMPaに対応する前記外力作用後画像におけるパターンを測定対応パターンとして再探索し、この探索結果を測定伸縮率演算処理部26へ出力するものである。
Based on the deformation pattern generated by the
そして、測定伸縮率演算処理部26は、前記外力作用前画像における所定パターンMPaの位置および第2探索処理部25によって再探索された前記外力作用後画像における前記測定対応パターンの位置に基づいて、試験体SMの伸縮率を測定伸縮率として求め、この求めた試験体SMの測定伸縮率を出力するものである。
Then, the measurement expansion / contraction rate
この試験体SMの測定伸縮率は、後段(下流)の装置、例えば図略の出力装置に出力される。前記出力装置は、例えばCRTディスプレイ、LCD、有機ELディスプレイおよびプラズマディスプレイ等の表示装置やプリンタ等の印刷装置等である。 The measured expansion / contraction ratio of the test body SM is output to a downstream (downstream) device, for example, an output device (not shown). The output device is, for example, a display device such as a CRT display, LCD, organic EL display, or plasma display, or a printing device such as a printer.
ここで、伸縮率εは、試験体MPに設けられた所定パターンMPaにおける外力作用前の一対の第1および第2ドットパターンD1、D2間の距離を基準長L0とし、外力作用後の一対の第1および第2ドットパターンD1、D2間の距離を伸縮長L1とすると、次式1によって与えられる。
ε=(L1−L0)/L0 ・・・(1)
Here, the expansion / contraction rate ε is defined as a distance between the pair of first and second dot patterns D1 and D2 before the action of the external force in the predetermined pattern MPa provided on the test body MP as a reference length L0. When the distance between the first and second dot patterns D1 and D2 is the expansion / contraction length L1, the following equation 1 is given.
ε = (L1−L0) / L0 (1)
ここで、外力作用前後における第1ドットパターンD1の変位量を△L1とし、外力作用前後における第2ドットパターンD2の変位量を△L2とすると、次式2が成り立つ。
L1=△L1+L0+△L2 ・・・(2)
Here, if the displacement amount of the first dot pattern D1 before and after the external force action is ΔL1, and the displacement amount of the second dot pattern D2 before and after the external force action is ΔL2, the following equation 2 is established.
L1 = ΔL1 + L0 + ΔL2 (2)
よって、式1は、式2によって次式3になる。
ε=(△L1+△L2)/L0 ・・・(3)
Therefore, Equation 1 becomes
ε = (ΔL1 + ΔL2) / L0 (3)
本実施形態では、上述したように、第1探索処理部22は、外力の作用による所定パターンMPaの変形、すなわち、ドットパターンDの変形を考慮することなく、前記外力作用前画像における所定の所定パターンMPaに対応する前記外力作用後画像におけるパターンを仮対応パターンとして探索しているので、この探索された仮対応パターンの位置には、真(実際、現実)のパターンの位置からずれている可能性があり、誤差を含む可能性がある。仮伸縮率演算処理部23によって上述のように求められる試験体SMの伸縮率εは、そのため仮伸縮率ε0’とされ、前記式3と同様の考え方に拠る式4によって与えられる。
ε0’=(△L1’+△L2’)/L0 ・・・(4)
In the present embodiment, as described above, the first
ε0 ′ = (ΔL1 ′ + ΔL2 ′) / L0 (4)
ここで、仮変位量△L1’は、第1ドットパターンD1の変形を考慮することなく第1探索処理部22によって求められた第1ドットパターンD1に対応するドットパターン(第1仮対応ドットパターン)DA1’の位置に基づく、所定パターンMPaの第1ドットパターンD1の変位量であり、仮変位量△L2’は、第2ドットパターンD2の変形を考慮することなく第1探索処理部22によって求められた第2ドットパターンD2に対応するドットパターン(第2仮対応ドットパターン)DA2’の位置に基づく、所定パターンMPaの第2ドットパターンD2の変位量である。
Here, the temporary displacement amount ΔL1 ′ is a dot pattern (first temporary corresponding dot pattern) corresponding to the first dot pattern D1 obtained by the first
一方、上述したように、第2探索処理部25は、外力の作用による所定パターンMPaの変形、すなわち、ドットパターンDの変形を考慮することによって、前記外力作用前画像における所定の所定パターンMPaに対応する前記外力作用後画像におけるパターンを測定対応パターンとして探索しているので、この探索された測定対応パターンの位置は、仮対応パターンの位置に較べて真のパターンの位置により近いものとなっており、誤差が低減されている。測定伸縮率演算処理部26によって上述のように求められる試験体SMの伸縮率εは、そのため測定伸縮率ε0とされ、前記式3によって与えられる(ε0=ε)。なお、この場合では、変位量△L1は、測定変位量であり、第1ドットパターンD1の変形を考慮することによって第2探索処理部25によって求められた第1ドットパターンD1に対応するドットパターン(第1測定対応ドットパターン)DA1の位置に基づく、所定パターンMPaの第1ドットパターンD1の変位量であり、変位量△L2は、測定変位量であり、第2ドットパターンD2の変形を考慮することによって第2探索処理部25によって求められた第2ドットパターンD2に対応するドットパターン(第2測定対応ドットパターン)DA2の位置に基づく、所定パターンMPaの第2ドットパターンD2の変位量である。
On the other hand, as described above, the second
次に、本実施形態のひずみ測定装置Saの動作について説明する。図2は、第1実施形態におけるひずみ測定装置の動作を示すフローチャートである。図3は、第1実施形態のひずみ測定装置における、試験体の測定伸縮率を求める演算手法を説明するための図である。図3(A)は、外力作用前画像を示す模式図であり、図3(B)は、外力作用後画像を第1探索処理部22で処理する画像処理を説明するための模式図であり、図3(C)は、外力作用前画像の所定パターンMPaに対する変形パターンを示す模式図であり、そして、図3(B)は、外力作用後画像を第2探索処理部25で処理する画像処理を説明するための模式図である。
Next, the operation of the strain measuring device Sa of the present embodiment will be described. FIG. 2 is a flowchart showing the operation of the strain measuring apparatus according to the first embodiment. FIG. 3 is a diagram for explaining a calculation method for obtaining the measured expansion / contraction ratio of the test body in the strain measurement apparatus of the first embodiment. FIG. 3A is a schematic diagram illustrating an image before external force action, and FIG. 3B is a schematic diagram for explaining image processing in which the first
ひずみ測定の準備として、まず、試験体SMに所定の所定パターンMPaが設けられる。続いて、この所定パターンMPaにおける一対の第1および第2ドットパターンD1、D2間の距離である基準長L0が測定される(ステップS11)。この基準長L0の測定は、例えば、カメラ装置10によって撮影された画像信号が取り込まれ、所定パターンMPaを含む領域を撮影した試験体SMの画像を用いて行われる。より具体的には、試験体SMの画像を、例えばエッジ判定等の画像処理によって所定パターンMPaにおける一対の第1および第2ドットパターンD1、D2の位置が判定され、一対の第1および第2ドットパターンD1、D2間の距離が求められる。第1および第2ドットパターンD1、D2の各位置は、例えば、画像(撮像素子の受光面)における所定の位置(例えば四隅の点のうちの一つの点や光軸と交差する点等)を座標原点にxy座標系が予め設定され、このxy座標系のx座標値およびy座標値によって表される。なお、ドットパターンDに対応する光学像が撮像素子の1つの画素によって受光され、ドットパターンDに対応する画像が前記1つの画素による画像信号によって形成される場合には、ドットパターンDの位置は、その画素の位置によって表され、ドットパターンDに対応する光学像が撮像素子の複数の画素によって受光され、ドットパターンDに対応する画像が前記複数の画素による画像信号によって形成される場合には、ドットパターンDの位置は、ドットパターンDの所定の代表点(例えば中心点、外接円の中心点および重心点等)によって代表され、その代表点に対応する画素の位置によって表される。また例えば、基準長L0の測定は、メジャーやノギス等を用いて行われてもよい。この場合には、図略の入力装置によって実測した基準長L0がひずみ測定装置Saに入力される。なお、伸縮率εは、上述したように所定の比で表されるので、距離は、実寸法によって表されてもよいが、所定の長さを基準とした相対的な長さであってよい。例えば、前記距離は、前記撮像素子の画素の個数等によって表すことも可能である。
As preparation for strain measurement, first, a predetermined predetermined pattern MPa is provided on the test body SM. Subsequently, a reference length L0 that is a distance between the pair of first and second dot patterns D1 and D2 in the predetermined pattern MPa is measured (step S11). The measurement of the reference length L0 is performed using, for example, an image of the specimen SM in which an image signal photographed by the
続いて、画像取得制御部21によって、カメラ装置10が試験体SMを撮影することによって、外力作用前画像Aが取得され、この外力作用前画像Aがカメラ装置10から画像処理部20に取り込まれる(ステップS12)。この外力作用前画像Aは、例えば、図3(A)に示す画像である。
Subsequently, the image acquisition control unit 21 captures the specimen A before the external force action when the
続いて、第1探索処理部22は、図3(A)に破線で示すように、この外力作用前画像Aから、所定パターンMPaにおける一対の第1および第2ドットパターンD1、D2をそれぞれに含む所定の大きさの範囲を領域A1、A2として第1および第2ドットパターンD1、D2のそれぞれに設定してテンプレートとして選択する(ステップS13)。この領域Aは、例えば、本実施形態では、対角線の交点にドットパターンDの位置が一致するように設定された矩形の領域である。
Subsequently, as shown by a broken line in FIG. 3A, the first
続いて、引張試験機によって試験体SMに引張加重が外力として加えられ、試験体SMに外力が与えられる(ステップS14)。 Subsequently, a tensile load is applied as an external force to the test body SM by the tensile tester, and an external force is applied to the test body SM (step S14).
続いて、画像取得制御部21によって、カメラ装置10が試験体SMを撮影することによって、外力作用後画像Bが取得され、この外力作用後画像Bがカメラ装置10から画像処理部20に取り込まれる(ステップS15)。この外力作用後画像Bは、例えば、図3(B)に示す画像である。
Subsequently, the image acquisition control unit 21 captures the image B after the external force action when the
続いて、第1探索処理部22によって、外力作用前画像Aにおける所定パターンMPaに対応する外力作用後画像Bにおけるパターンが仮対応パターンとして対応点探索法を用いて探索され、仮伸縮率演算処理部23によって、第1ドットパターンD1の仮変位量△L1’および第2ドットパターンD2の仮変位量△L2’が求められる(ステップS16)。
Subsequently, the first
より具体的には、外力作用前画像Aが基準画像Aとされるとともに外力作用後画像Bが参照画像Bとされ、外力作用前画像Aの所定パターンMPaにおける第1ドットパターンD1を含むように設定された領域A1をテンプレートとして、この領域A1にマッチする領域が外力作用後画像Bから探索される。このマッチング処理では、領域A1と、外力作用後画像Bにおける部分領域であって領域A1と同じ大きさの部分領域との相関演算が行われ、この部分領域を所定の間隔でずらしながら外力作用後画像Bの全面に亘って走査することによって、領域A1にマッチする領域(相関値が最も大きな領域)が外力作用後画像Bから探索される。そして、この探索された、領域A1にマッチする領域におけるドットパターンDA1’が第1ドットパターンD1に対応する第1仮対応ドットパターンDA1’とされる。同様に、外力作用前画像Aの所定パターンMPaにおける第2ドットパターンD2を含むように設定された領域A2をテンプレートとして、この領域A2にマッチする領域が外力作用後画像Bから探索される。このマッチング処理では、領域A2と、外力作用後画像Bにおける部分領域であって領域A2と同じ大きさの部分領域との相関演算が行われ、この部分領域を所定の間隔でずらしながら外力作用後画像Bの全面に亘って走査することによって、領域A2にマッチする領域(相関値が最も大きな領域)が外力作用後画像Bから探索される。そして、この探索された、領域A2にマッチする領域におけるドットパターンDA2’が第2ドットパターンD2に対応する第2仮対応ドットパターンDA2’とされる。 More specifically, the image A before external force action is used as the standard image A and the image B after external force action is used as the reference image B, and includes the first dot pattern D1 in the predetermined pattern MPa of the image A before external force action. Using the set area A1 as a template, an area matching the area A1 is searched from the image B after the external force action. In this matching process, correlation calculation is performed between the area A1 and a partial area in the image B after the external force action, which is the same size as the area A1, and after the external force action while shifting the partial area at a predetermined interval. By scanning over the entire surface of the image B, a region matching the region A1 (region having the largest correlation value) is searched from the image B after the action of the external force. Then, the searched dot pattern DA1 'in the area matching the area A1 is set as the first temporary corresponding dot pattern DA1' corresponding to the first dot pattern D1. Similarly, using the region A2 set to include the second dot pattern D2 in the predetermined pattern MPa of the image A before external force action as a template, a region matching this region A2 is searched from the image B after external force effect. In this matching processing, correlation calculation is performed between the area A2 and a partial area in the image B after the external force action, which is the same size as the area A2, and after the external force action while shifting the partial area at a predetermined interval. By scanning over the entire surface of the image B, a region matching the region A2 (region having the largest correlation value) is searched from the image B after the action of the external force. The searched dot pattern DA2 'in the area matching the area A2 is set as a second provisional corresponding dot pattern DA2' corresponding to the second dot pattern D2.
そして、仮伸縮率演算処理部23によって、第1および第2仮対応ドットパターンDA1’、DA2’の各位置(各座標値)が求められ、第1仮対応ドットパターンDA1’の位置(座標値)と第1ドットパターンD1の位置(座標値)とから第1ドットパターンD1の仮変位量△L1’が求められ、第2仮対応ドットパターンDA2’の位置(座標値)と第2ドットパターンD2の位置(座標値)とから第2ドットパターンD2の仮変位量△L2’が求められる。
Then, the temporary expansion / contraction ratio
続いて、仮伸縮率演算処理部23によって、伸縮率(歪み量)εが仮伸縮率ε0’として計算される(ステップS17)。より具体的には、仮伸縮率演算処理部23は、前記式4によって仮伸縮率ε0’を求める。
Subsequently, the temporary expansion / contraction rate
このように仮伸縮率演算処理部23は、外力作用前画像Aにおける所定パターンMPaの第1ドットパターンD1の位置と、第1探索処理部22によって探索された外力作用後画像Bにおける仮対応パターンである、前記第1ドットパターンD1に対応する第1仮対応ドットパターンDA1’の位置とから第1ドットパターンD1の仮変位量△L1’を求め、外力作用前画像Aにおける所定パターンMPaの第2ドットパターンD2の位置と、第1探索処理部22によって探索された外力作用後画像Bにおける仮対応パターンである、前記第2ドットパターンD2に対応する第2仮対応ドットパターンDA2’の位置とから第2ドットパターンD2の仮変位量△L2’を求め、そして、前記式4によって仮伸縮率ε0’を求める。
As described above, the temporary expansion / contraction rate
続いて、変形処理部24によって、伸縮率演算処理部23によって求められた仮伸縮率ε0’に基づいて、外力作用前画像Aにおける所定パターンMPaが変形され、変形パターンMPa’が生成される(ステップS18)。より具体的には、図3(A)および図3(C)に示すように、外力作用前画像Aの所定パターンMPaにおける第1ドットパターンD1を含むように設定された領域A1の画像に、仮伸縮率ε0’が乗算され、変形領域A1’の画像が生成される。この変形領域A1’の画像が第1ドットパターンD1の新たなテンプレートとされる。この仮伸縮率ε0’の乗算によって、第1ドットパターンD1も変形され、第1変形ドットパターンD1’となる。同様に、外力作用前画像Aの所定パターンMPaにおける第2ドットパターンD2を含むように設定された領域A2の画像に、仮伸縮率ε0’が乗算され、変形領域A2’の画像が生成される。この変形領域A2’の画像が第2ドットパターンD2の新たなテンプレートとされる。この仮伸縮率ε0’の乗算によって、第2ドットパターンD2も変形され、第2変形ドットパターンD2’となる。
Subsequently, the
続いて、第2探索処理部25によって、変形処理部24によって生成された変形パターンMPa’に基づいて、外力作用前画像Aにおける所定パターンMPaに対応する外力作用後画像Bにおけるパターンが測定対応パターンとして対応点探索法を用いて再探索され、測定伸縮率演算処理部26によって、第1ドットパターンD1の測定変位量△L1および第2ドットパターンD2の測定変位量△L2が求められる(ステップS19)。
Subsequently, based on the deformation pattern MPa ′ generated by the
より具体的には、変形領域A1’をテンプレートとして、この変形領域A1’にマッチする領域が外力作用後画像Bから探索される。このマッチング処理では、変形領域A1’と、外力作用後画像Bにおける部分領域であって変形領域A1’と同じ大きさの部分領域との相関演算が行われ、この部分領域を所定の間隔でずらしながら外力作用後画像Bの全面に亘って走査することによって、変形領域A1’にマッチする領域(相関値が最も大きな領域)が外力作用後画像Bから探索される。そして、この探索された、変形領域A1’にマッチする領域におけるドットパターンDA1が第1ドットパターンD1に対応する第1測定対応ドットパターンDA1とされる。同様に、変形領域A2’をテンプレートとして、この変形領域A2’にマッチする領域が外力作用後画像Bから探索される。このマッチング処理では、変形領域A2’と、外力作用後画像Bにおける部分領域であって変形領域A2’と同じ大きさの部分領域との相関演算が行われ、この部分領域を所定の間隔でずらしながら外力作用後画像Bの全面に亘って走査することによって、変形領域A2’にマッチする領域(相関値が最も大きな領域)が外力作用後画像Bから探索される。そして、この探索された、変形領域A2’にマッチする領域におけるドットパターンDA2が第2ドットパターンD2に対応する第2測定対応ドットパターンDA2とされる。このステップS19におけるマッチング処理では、変形領域A1’および変形領域A2’を用いているので、上述のステップS16におけるマッチング処理よりも相関値がより大きくなり、より信頼性が高い相関結果が得られる。 More specifically, using the deformation area A1 'as a template, an area that matches the deformation area A1' is searched from the image B after the action of external force. In this matching process, a correlation operation is performed between the deformation area A1 ′ and a partial area in the image B after the external force action and the same size as the deformation area A1 ′, and the partial area is shifted at a predetermined interval. However, by scanning over the entire surface of the image B after the external force action, a region matching the deformation region A1 ′ (region having the largest correlation value) is searched from the image B after the external force effect. Then, the searched dot pattern DA1 in the area matching the deformation area A1 'is set as the first measurement corresponding dot pattern DA1 corresponding to the first dot pattern D1. Similarly, using the deformation area A2 'as a template, an area that matches the deformation area A2' is searched from the image B after the external force action. In this matching processing, a correlation operation is performed between the deformation area A2 ′ and a partial area in the image B after the external force action and the same size as the deformation area A2 ′, and the partial area is shifted at a predetermined interval. However, by scanning over the entire surface of the image B after the external force action, a region matching the deformation area A2 ′ (region having the largest correlation value) is searched from the image B after the external force effect. Then, the searched dot pattern DA2 in the area matching the deformation area A2 'is set as the second measurement corresponding dot pattern DA2 corresponding to the second dot pattern D2. In the matching process in step S19, since the deformation area A1 'and the deformation area A2' are used, the correlation value is larger than that in the above-described matching process in step S16, and a more reliable correlation result is obtained.
そして、測定伸縮率演算処理部26によって、第1および第2測定対応ドットパターンDA1、DA2の各位置(各座標値)が求められ、第1測定対応ドットパターンDA1の位置(座標値)と第1ドットパターンD1の位置(座標値)とから第1ドットパターンD1の測定変位量△L1が求められ、第2測定対応ドットパターンDA2の位置(座標値)と第2ドットパターンD2の位置(座標値)とから第2ドットパターンD2の測定変位量△L2が求められる。
Then, each position (coordinate value) of the first and second measurement corresponding dot patterns DA1 and DA2 is obtained by the measurement expansion / contraction rate
続いて、測定伸縮率演算処理部26によって、伸縮率(歪み量)が測定伸縮率ε0として計算される(ステップS20)。より具体的には、測定伸縮率演算処理部26は、前記式3によって測定伸縮率ε0(=ε)を求める。
Subsequently, the expansion / contraction rate (distortion amount) is calculated as the measurement expansion / contraction rate ε0 by the measurement expansion / contraction rate calculation processing unit 26 (step S20). More specifically, the measurement expansion / contraction rate
そして、このような動作によって求められた測定伸縮率ε0が画像処理部20から出力される。
Then, the measured expansion / contraction rate ε 0 obtained by such an operation is output from the
このように本実施形態におけるひずみ測定装置Saは、試験体SMに外力を作用させる前後における外力作用前画像および外力作用後画像を用いて所定パターンMPaの伸縮率を仮に求め、この求めた仮伸縮率ε0’を用いて所定パターンMPaを変形して変形パターンMPa’を生成し、この変形パターンを用いて所定パターンMPaの伸縮率を再度求めるので、所定パターンMPaの変形を考慮することができるとともに、所定パターンMPaを様々に変形した多数の変形パターンMPa’に対し探索処理を行う必要がない。したがって、本実施形態におけるひずみ測定装置Saは、所定のパターンMPaの変形を考慮しつつ測定精度の向上と情報処理量の低減とを図ることができる。 As described above, the strain measuring device Sa according to the present embodiment tentatively obtains the expansion / contraction rate of the predetermined pattern MPa using the pre-external force action image and the post-external force action image before and after applying the external force to the test body SM. The deformation pattern MPa ′ is generated by deforming the predetermined pattern MPa using the rate ε0 ′, and the expansion / contraction rate of the predetermined pattern MPa is obtained again using the deformation pattern, so that the deformation of the predetermined pattern MPa can be considered. There is no need to perform a search process on a large number of deformation patterns MPa ′ obtained by variously deforming the predetermined pattern MPa. Therefore, the strain measuring device Sa in the present embodiment can improve the measurement accuracy and reduce the information processing amount in consideration of the deformation of the predetermined pattern MPa.
そして、本実施形態におけるひずみ測定装置Saは、1個のカメラ装置10によって所定パターンMPaの一対の第1および第2ドットパターンD1、D2を撮影することができるので、より簡素に装置を構成することができ、コストを抑えることが可能となる。
In addition, since the strain measuring device Sa in the present embodiment can photograph the pair of first and second dot patterns D1 and D2 having the predetermined pattern MPa with one
次に、別の実施形態について説明する。 Next, another embodiment will be described.
(第2実施形態)
図4は、第2実施形態におけるひずみ測定装置の構成を示す図である。図5は、第2実施形態のひずみ測定装置における、試験体の測定伸縮率を求める演算手法を説明するための図である。図5(A)は、外力作用前画像を示す模式図であり、図5(B)は、外力作用後画像を示す模式図である。図5(A)および図5(B)の上段には、第1カメラ装置31によって撮影された外力作用前画像および外力作用後画像が示され、図5(A)および図5(B)の下段には、第2カメラ装置32によって撮影された外力作用前画像および外力作用後画像が示されている。
(Second Embodiment)
FIG. 4 is a diagram illustrating a configuration of a strain measuring apparatus according to the second embodiment. FIG. 5 is a diagram for explaining a calculation method for obtaining a measurement expansion / contraction ratio of a test body in the strain measurement apparatus according to the second embodiment. FIG. 5A is a schematic diagram showing an image before external force action, and FIG. 5B is a schematic diagram showing an image after external force action. 5A and 5B show images before and after external force action taken by the
第1実施形態におけるひずみ測定装置Saは、図1に示すように、試験体SMを撮影する撮影部が1個のカメラ装置10を備えて構成されたが、第2実施形態におけるひずみ測定装置Sbは、試験体SMを撮影する撮影部が複数のカメラ装置30を備えて構成されるものである。このような第2実施形態におけるひずみ測定装置Sbは、例えば、図4に示すように、第1および第2カメラ装置31、32を備えるカメラ装置(カメラ装置システム)30と、画像処理装置40とを備えて構成される。
As shown in FIG. 1, the strain measuring device Sa in the first embodiment is configured such that the photographing unit that photographs the specimen SM includes one
この第1および第2カメラ装置31、32は、それぞれ、試験体SMをモニタ(観察、監視)するために、試験体SMを被写体として所定パターンMPaの各部分をそれぞれ撮影する装置である。例えば、第1カメラ装置31は、所定パターンMPaの第1ドットパターンD1を含む所定範囲の領域部分を撮影することができるように配置され、前記所定範囲の領域部分を撮影し、第1実施形態のカメラ装置10と同様に構成される。そして、第2カメラ装置32は、所定パターンMPaの第2ドットパターンD2を含む所定範囲の領域部分を撮影することができるように配置され、前記所定範囲の領域部分を撮影し、第1実施形態のカメラ装置10と同様に構成される。
Each of the first and
画像処理部40は、第1および第2カメラ装置31、32で得られた画像信号に基づいて試験体SMのひずみを求める回路であり、例えば、マイクロコンピュータ等によって構成される。そして、画像処理装置40は、第1実施形態の画像処理部20における画像取得制御部21、第1探索処理部22、仮伸縮率演算処理部23、変形処理部24、第2探索処理部25および測定伸縮率演算部26と同様の各部を機能的に備えて構成されるが、第1実施形態にように1つの画像中(画像信号中)に第1および第2ドットパターンD1、D2を含むものではなく、第1カメラ装置31が第1ドットパターンD1を撮影するとともに第2カメラ装置32が第2ドットパターンD2を撮影するように構成されているため、これら各部は、当該部の処理を行う際に、第1カメラ装置31によって撮影された画像と第2カメラ装置32によって撮影された画像とを個別に処理する点が異なっている。
The
すなわち、第1実施形態において図2を用いて説明したステップS11ないしステップS20と同様の各処理を同様の順に従って試験体SMのひずみが測定されるが、第1ドットパターンD1に対する各処理は、第1カメラ装置31によって撮影された外力作用前画像Aおよび外力作用後画像Bに対して行われ、第2ドットパターンD2に対する各処理は、第2カメラ装置32によって撮影された外力作用前画像Aおよび外力作用後画像Bに対して行われる。
That is, the distortion of the specimen SM is measured in the same order in the same processes as in steps S11 to S20 described with reference to FIG. 2 in the first embodiment, but the processes for the first dot pattern D1 are performed as follows: Each process for the second dot pattern D2 is performed on the pre-external force action image A and the external force action image B photographed by the
より具体的には、第1ドットパターンD1に対する、ステップS11ないしステップS16と同様の各処理において、ステップS13では、図5(A)の上段に示すように、第1カメラ装置31によって撮影された外力作用前画像に対し、第1ドットパターンD1を含む所定の大きさの範囲が領域A1として第1ドットパターンD1に設定され、テンプレートとして選択され、ステップS16では、この領域A1をテンプレートとして、この領域A1にマッチする領域が第1カメラ装置31によって撮影された外力作用後画像Bから探索され、この探索された、領域A1にマッチする領域におけるドットパターンDA1’が第1ドットパターンD1に対応する第1仮対応ドットパターンDA1’とされ、これら第1仮対応ドットパターンDA1’の位置(座標値)と第1ドットパターンD1の位置(座標値)とから第1ドットパターンD1の仮変位量△L1’が求められる。同様に、第2ドットパターンD2に対する、ステップS11ないしステップS16と同様の各処理において、ステップS13では、図5(A)の下段に示すように、第2カメラ装置32によって撮影された外力作用前画像に対し、第2ドットパターンD2を含む所定の大きさの範囲が領域A2として第2ドットパターンD2に設定され、テンプレートとして選択され、ステップS16では、この領域A2をテンプレートとして、この領域A2にマッチする領域が第2カメラ装置32によって撮影された外力作用後画像Bから探索され、この探索された、領域A2にマッチする領域におけるドットパターンDA2’が第2ドットパターンD2に対応する第2仮対応ドットパターンDA2’とされ、これら第2仮対応ドットパターンDA2’の位置(座標値)と第2ドットパターンD2の位置(座標値)とから第2ドットパターンD2の仮変位量△L2’が求められる。なお、第1および第2ドットパターンD1、D2間の距離である基準長L0が第1および第2カメラ装置31、32のそれぞれによって得られた各画像に基づいて求められる場合には、第1カメラ装置31と第2カメラ装置32との間の距離、例えば第1カメラ装置31の光軸と第2カメラ装置32の光軸との間の距離が予め画像処理部40に与えられる。
More specifically, in each process similar to step S11 to step S16 for the first dot pattern D1, in step S13, as shown in the upper part of FIG. A range of a predetermined size including the first dot pattern D1 is set as the region A1 as the first dot pattern D1 with respect to the image before the external force action, and is selected as a template. In step S16, this region A1 is used as a template. A region matching the region A1 is searched from the post-external-force image B taken by the
そして、第1ドットパターンD1に対する、ステップS17ないしステップS20と同様の各処理において、ステップS18では、第1カメラ装置31によって撮影された外力作用前画像Aの所定パターンMPaにおける第1ドットパターンD1を含むように設定された領域A1の画像に、仮伸縮率ε0’が乗算され、変形領域A1’の画像が第1ドットパターンD1の新たなテンプレートとして生成され、ステップS19では、この変形領域A1’をテンプレートとして、この変形領域A1’にマッチする領域が第1カメラ装置31によって撮影された外力作用後画像Bから探索され、この探索された、変形領域A1’にマッチする領域におけるドットパターンDA1が第1ドットパターンD1に対応する第1測定対応ドットパターンDA1とされ、図5(B)の上段に示すように、これら第1測定対応ドットパターンDA1の位置(座標値)と第1ドットパターンD1の位置(座標値)とから第1ドットパターンD1の測定変位量△L1が求められる。同様に、第2ドットパターンD2に対する、ステップS17ないしステップS20と同様の各処理において、ステップS18では、第2カメラ装置32によって撮影された外力作用前画像Aの所定パターンMPaにおける第2ドットパターンD2を含むように設定された領域A2の画像に、仮伸縮率ε0’が乗算され、変形領域A2’の画像が第2ドットパターンD2の新たなテンプレートとして生成され、ステップS19では、この変形領域A2’をテンプレートとして、この変形領域A2’にマッチする領域が第2カメラ装置32によって撮影された外力作用後画像Bから探索され、この探索された、変形領域A2’にマッチする領域におけるドットパターンDA2が第2ドットパターンD2に対応する第2測定対応ドットパターンDA2とされ、図5(B)の下段に示すように、これら第2測定対応ドットパターンDA2の位置(座標値)と第2ドットパターンD2の位置(座標値)とから第2ドットパターンD2の測定変位量△L2が求められる。
And in each process similar to step S17 thru | or step S20 with respect to the 1st dot pattern D1, in step S18, the 1st dot pattern D1 in the predetermined pattern MPa of the image A before the external force action image | photographed with the
このように上述の点を除き、第1実施形態と同様に動作することによって、本実施形態におけるひずみ測定装置Sbは、試験体SMの測定伸縮率ε0(=ε)を前記式3によって測定することができる。
As described above, except for the points described above, by operating in the same manner as in the first embodiment, the strain measuring device Sb in the present embodiment measures the measurement expansion / contraction rate ε0 (= ε) of the test body SM by the above-described
そして、第1実施形態におけるひずみ測定装置Saは、領域A1および領域A2を含む範囲をカメラ装置10で撮影しなければならないが、本実施形態におけるひずみ測定装置Sbは、第1カメラ装置31が領域A1を含む範囲を撮影し、第2カメラ装置32が領域A2を含む範囲を撮影すればよいので、第1および第2カメラ装置31、32にカメラ装置10と同等のスペックの装置を用いた場合、より高い分解能で撮影することができ、より高精度に伸縮率を測定することができる。
And although the strain measuring device Sa in 1st Embodiment must image | photograph the range containing area | region A1 and area | region A2 with the
なお、上述の第1および第2実施形態におけるひずみ測定装置Sa、Sbでは、互いに離間した2個一対の第1および第2ドットパターンD1、D2を備える所定パターンMPaが用いられたが、これに限定されるものではない。他のパターンも用いることができる。 In the strain measuring devices Sa and Sb in the first and second embodiments described above, the predetermined pattern MPa including two pairs of the first and second dot patterns D1 and D2 that are separated from each other is used. It is not limited. Other patterns can also be used.
図6は、第1変形態様における所定パターンを示す図である。図7は、第2変形態様における所定パターンを示す図である。 FIG. 6 is a diagram illustrating a predetermined pattern in the first modification. FIG. 7 is a diagram showing a predetermined pattern in the second modification.
例えば、所定パターンは、所定の第1方向に沿って配置される第1ドット群のドットと、前記第1方向と線形独立な関係にある第2方向に沿って配置される第2ドット群のドットとを含む複数のドットを備えた所定パターンMPbであってもよい。より具体的には、所定パターンMPbは、図6に示すように、互いに直交するx方向およびy方向の2方向に延びる試験体SMに用いられ、その一方表面におけるx方向に沿って設けられる2個一対の第1ドットD11および第2ドットD12(第1ドット群)と、前記一方表面におけるy方向に沿って設けられる2個一対の第1ドットD13および第2ドットD14(第2ドット群)とを備えて構成される。試験体SMが図6に示すように、十字形状であって互いに対向する一対の端部を1組にx方向およびy方向のそれぞれに引っ張られる場合には、これら第1および第2ドット群のドットD11、D12;D13、D14は、十字形状の試験体SMにおけるx方向とy方向とが交差する領域に配置される。ここで、仮伸縮率によるドットパターンの変形では、各方向が独立に扱われる。すなわち、第1ドット群を用いて第1ドット群の方向における仮伸縮率が求められるともに、第2ドット群を用いて第2ドット群の方向における仮伸縮率が求められ、これら各方向の仮伸縮率を用いてドットパターンが各方向に変形され、ドットパターン全体としての変形が行われる。このような所定パターンMPbを用いることによって、線形独立な2方向の伸縮率ε、図6に示す例ではx方向の伸縮率εxおよびy方向の伸縮率εyを演算することができる。 For example, the predetermined pattern includes dots of a first dot group arranged along a predetermined first direction and second dot groups arranged along a second direction that is linearly independent of the first direction. It may be a predetermined pattern MPb having a plurality of dots including dots. More specifically, as shown in FIG. 6, the predetermined pattern MPb is used for the test body SM extending in two directions of the x direction and the y direction orthogonal to each other, and is provided along the x direction on one surface thereof. A pair of first dots D11 and second dots D12 (first dot group), and a pair of first dots D13 and second dots D14 (second dot group) provided along the y direction on the one surface. And is configured. As shown in FIG. 6, when the test body SM has a cross shape and a pair of opposite ends facing each other is pulled in the x direction and the y direction, the first and second dot groups The dots D11, D12; D13, D14 are arranged in a region where the x direction and the y direction intersect in the cross-shaped specimen SM. Here, in the deformation of the dot pattern by the temporary expansion / contraction rate, each direction is handled independently. That is, the temporary expansion ratio in the direction of the first dot group is obtained using the first dot group, and the temporary expansion ratio in the direction of the second dot group is obtained using the second dot group. The dot pattern is deformed in each direction using the expansion / contraction rate, and the entire dot pattern is deformed. By using such a predetermined pattern MPb, linearly independent two-direction expansion / contraction ratio ε, and in the example shown in FIG. 6, the x-direction expansion / contraction ratio εx and the y-direction expansion / contraction ratio εy can be calculated.
なお、第1ドット群のドットと、第2ドット群のドットとは、上述のように、別個独立であってもよく、また、一部に重複があってもよい。例えば、図6に破線で示すように、試験体SMの表面におけるx方向とy方向とが交差する交差点に設けられたドットD15が、上述の第1ドット群の第2ドットD12(または第1ドットD11)に代えられるとともに上述の第2ドット群の第2ドットD14(または第1ドットD13)に代えられてよい。 Note that the dots of the first dot group and the dots of the second dot group may be separate and independent as described above, or some of them may overlap. For example, as indicated by a broken line in FIG. 6, the dot D15 provided at the intersection where the x direction and the y direction intersect on the surface of the test body SM is the second dot D12 (or the first dot of the first dot group described above). The dot D11) may be replaced with the second dot D14 (or the first dot D13) of the second dot group described above.
また例えば、所定パターンは、複数の領域ごとに分けられ、各領域のドットがランダムに配置されている複数のドットを備えた所定パターンMPcであってもよい。より具体的には、所定パターンMPcは、図7に示すように、所定範囲内にランダムに配置された4個一組の第1ないし第4ドットD21〜D24を備える第1ドット群D20と、所定範囲内にランダムに配置された4個一組の第1ないし第4ドットD31〜D34を備える第2ドット群D30とを備え、第1ドット群と第2ドット群とは、引張方向に沿って互いに所定の距離だけ離間している。このような所定パターンMPcを用いることによって、ランダムに配置された複数のドットを1つのパターンと見なすことができるため、外力作用前画像Aにおける所定パターンMPcに対応する外力作用後画像Bにおけるパターンをより正確に探索することができる。なお、第1ドット群D20の第1ないし第4ドットD21〜D24の配置パターンと、第2ドット群D30の第1ないし第4ドットD31〜D34の配置パターンとは、同一であっても異なっていてもよい。 Further, for example, the predetermined pattern may be a predetermined pattern MPc including a plurality of dots that are divided into a plurality of areas and in which the dots of each area are randomly arranged. More specifically, as shown in FIG. 7, the predetermined pattern MPc includes a first dot group D20 including a set of four first to fourth dots D21 to D24 arranged randomly within a predetermined range; A second dot group D30 having a set of four first to fourth dots D31 to D34 randomly arranged within a predetermined range, and the first dot group and the second dot group are along the tensile direction. Are separated from each other by a predetermined distance. By using such a predetermined pattern MPc, a plurality of randomly arranged dots can be regarded as one pattern. Therefore, the pattern in the image B after the external force action corresponding to the predetermined pattern MPc in the image A before the external force action is obtained. It is possible to search more accurately. The arrangement pattern of the first to fourth dots D21 to D24 of the first dot group D20 and the arrangement pattern of the first to fourth dots D31 to D34 of the second dot group D30 are the same or different. May be.
また、上述の第1および第2実施形態では、仮伸縮率ε0’を外力作用前画像Aの領域A1、A2に作用させることによって、より具体的には仮伸縮率ε0’を乗算することによって変形領域A1’、A2’を生成し、この変形領域A1’、A2’を新たなテンプレートとして外力作用後画像Bとマッチング処理するように、ひずみ測定装置Sa、Sbが構成されたが、逆に、仮伸縮率ε0’を外力作用後画像Bの第1および第2仮対応パターンDA1’、DA2’に仮伸縮率ε0’に逆作用させることによって、より具体的には仮伸縮率ε0’の逆数を乗算することによって変形パターンを生成し、外力作用前画像Aの領域A1、A2をテンプレートとして、この変形パターンを含む外力作用後画像とマッチング処理するように、ひずみ測定装置Sa、Sbが構成されてもよい。なお、仮伸縮率ε0’の逆数を乗算する前後において、前記前後における各パターンの代表点は、一致される。 In the first and second embodiments described above, by applying the temporary expansion / contraction rate ε0 ′ to the regions A1 and A2 of the image A before external force action, more specifically, by multiplying the temporary expansion / contraction rate ε0 ′. The strain measuring devices Sa and Sb are configured to generate the deformation areas A1 ′ and A2 ′ and perform matching processing with the image B after the external force action using the deformation areas A1 ′ and A2 ′ as new templates. By making the temporary expansion / contraction ratio ε0 ′ act on the first and second temporary corresponding patterns DA1 ′ and DA2 ′ of the image B after the external force action in reverse to the temporary expansion / contraction ratio ε0 ′, more specifically, the temporary expansion / contraction ratio ε0 ′ A distortion measurement device is generated by generating a deformation pattern by multiplying the reciprocal, and using the regions A1 and A2 of the image A before external force action as a template and matching processing with the image after the external force action including the deformation pattern. Devices Sa and Sb may be configured. In addition, before and after multiplying the reciprocal of the temporary expansion / contraction rate ε0 ′, the representative points of the patterns before and after the same are matched.
本発明を表現するために、上述において図面を参照しながら実施形態を通して本発明を適切且つ十分に説明したが、当業者であれば上述の実施形態を変更および/または改良することは容易に為し得ることであると認識すべきである。したがって、当業者が実施する変更形態または改良形態が、請求の範囲に記載された請求項の権利範囲を離脱するレベルのものでない限り、当該変更形態または当該改良形態は、当該請求項の権利範囲に包括されると解釈される。 In order to express the present invention, the present invention has been properly and fully described through the embodiments with reference to the drawings. However, those skilled in the art can easily change and / or improve the above-described embodiments. It should be recognized that this is possible. Therefore, unless the modifications or improvements implemented by those skilled in the art are at a level that departs from the scope of the claims recited in the claims, the modifications or improvements are not covered by the claims. To be construed as inclusive.
SM 試験体
MPa、MPb、MPc 所定パターン
D1、D2、D11〜D14、D21〜D24、D31〜D34 ドットパターン
Sa、Sb ひずみ測定装置
10、31、32 カメラ装置
20、40 画像処理部
21 画像取得制御部
22 第1探索処理部
23 仮伸縮率演算処理部
24 変形処理部
25 第2探索処理部
26 測定伸縮率演算処理部
SM Specimen MPa, MPb, MPc Predetermined patterns D1, D2, D11 to D14, D21 to D24, D31 to D34 Dot pattern Sa, Sb
Claims (7)
前記外力作用前画像における所定の特徴パターンに対応する前記外力作用後画像におけるパターンを仮対応パターンとして探索する第1探索処理部と、
前記外力作用前画像における前記特徴パターンの位置および前記第1探索処理部によって探索された前記外力作用後画像における前記仮対応パターンの位置に基づいて、前記試験体の伸縮率を仮伸縮率として求める仮伸縮率演算処理部と、
前記伸縮率演算処理部によって求められた仮伸縮率に基づいて、前記外力作用前画像における前記特徴パターンまたは前記外力作用後画像における前記仮対応パターンを変形して変形パターンを生成する変形処理部と、
前記変形処理部によって生成された変形パターンに基づいて、前記外力作用前画像における前記特徴パターンに対応する前記外力作用後画像におけるパターンを測定対応パターンとして再探索する第2探索処理部と、
前記外力作用前画像における前記特徴パターンの位置および前記第2探索処理部によって再探索された前記外力作用後画像における前記測定対応パターンの位置に基づいて、前記試験体の伸縮率を測定伸縮率として求める測定伸縮率演算処理部とを備えること
を特徴とするひずみ測定装置。 An image acquisition unit for acquiring images of the test body before and after applying an external force to the test body to be measured as an image before and after an external force action;
A first search processing unit that searches for a pattern in the image after the external force action corresponding to a predetermined feature pattern in the image before the external force action as a temporary corresponding pattern;
Based on the position of the feature pattern in the image before the external force action and the position of the temporary corresponding pattern in the image after the external force action searched by the first search processing unit, the expansion ratio of the test body is obtained as the temporary expansion ratio. A provisional expansion / contraction rate calculation processing unit;
A deformation processing unit that generates a deformation pattern by deforming the feature pattern in the pre-external force action image or the temporary corresponding pattern in the post- external force action image based on the temporary expansion / contraction ratio obtained by the expansion / contraction rate calculation processing unit; ,
A second search processing unit that re-searches a pattern in the post-external force action image corresponding to the feature pattern in the pre-external force action image as a measurement corresponding pattern based on the deformation pattern generated by the deformation processing unit;
Based on the position of the feature pattern in the image before the external force action and the position of the pattern corresponding to the measurement in the image after the external force action re-searched by the second search processing unit, the expansion / contraction ratio of the test body is used as the measurement expansion / contraction ratio. A strain measurement apparatus comprising: a measurement expansion / contraction rate calculation processing unit to be obtained.
前記撮影部は、1個のカメラ装置であること
を特徴とする請求項1に記載のひずみ測定装置。 It further comprises a photographing unit for photographing the test body,
The strain measuring apparatus according to claim 1, wherein the photographing unit is a single camera device.
前記撮影部は、複数のカメラ装置であること
を特徴とする請求項1に記載のひずみ測定装置。 It further comprises a photographing unit for photographing the test body,
The strain measuring device according to claim 1, wherein the photographing unit is a plurality of camera devices.
を特徴とする請求項1ないし請求項3のいずれか1項に記載のひずみ測定装置。 The strain measuring device according to any one of claims 1 to 3, wherein the feature pattern is a dot pattern composed of a plurality of dots spaced apart from each other.
を特徴とする請求項4に記載のひずみ測定装置。 The plurality of dots includes a dot of a first dot group arranged along a predetermined first direction and a second dot group arranged along a second direction that is linearly independent of the first direction. The strain measuring device according to claim 4, comprising dots.
を特徴とする請求項4に記載のひずみ測定装置。 The strain measuring apparatus according to claim 4, wherein the plurality of dots are divided into a plurality of regions, and the dots in each region are randomly arranged.
前記外力作用前画像における所定の特徴パターンに対応する前記外力作用後画像におけるパターンを仮対応パターンとして探索する第1探索処理工程と、
前記外力作用前画像における前記特徴パターンの位置および前記第1探索処理工程によって探索された前記外力作用後画像における前記仮対応パターンの位置に基づいて、前記試験体の伸縮率を仮伸縮率として求める仮伸縮率演算処理工程と、
前記伸縮率演算処理工程によって求められた仮伸縮率に基づいて、前記外力作用前画像における前記特徴パターンまたは前記外力作用後画像における前記仮対応パターンを変形して変形パターンを生成する変形処理工程と、
前記変形処理工程によって生成された変形パターンに基づいて、前記外力作用前画像における前記特徴パターンに対応する前記外力作用後画像におけるパターンを測定対応パターンとして探索する第2探索処理工程と、
前記外力作用前画像における前記特徴パターンの位置および前記第2探索処理工程によって再探索された前記外力作用後画像における前記特定対応パターンの位置に基づいて、前記試験体の伸縮率を測定伸縮率として求める測定伸縮率演算処理工程とを備えること
を特徴とするひずみ測定方法。 An image acquisition step of acquiring images of the test body before and after applying an external force to the test body to be measured as an image before and after an external force action;
A first search processing step of searching for a pattern in the image after the external force action corresponding to a predetermined feature pattern in the image before the external force action as a temporary corresponding pattern;
Based on the position of the feature pattern in the image before the external force action and the position of the temporary corresponding pattern in the image after the external force action searched by the first search processing step, the expansion ratio of the specimen is obtained as the temporary expansion ratio. Temporary expansion / contraction rate calculation processing step,
A deformation processing step of generating a deformation pattern by deforming the feature pattern in the image before the external force action or the temporary corresponding pattern in the image after the external force action based on the temporary expansion ratio obtained by the expansion rate calculation processing step; ,
Based on the deformation pattern generated by the deformation processing step, a second search processing step of searching a pattern in the post-external force action image corresponding to the feature pattern in the pre-external force action image as a measurement corresponding pattern;
Based on the position of the feature pattern in the image before the external force action and the position of the specific corresponding pattern in the image after the external force action re-searched by the second search processing step, the expansion / contraction ratio of the test body is used as the measurement expansion / contraction ratio A strain measurement method comprising: a required measurement expansion / contraction rate calculation processing step.
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2010
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