(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2022133516
(43)【公開日】2022-09-14
(54)【発明の名称】振動補正装置、振動計測装置及び振動補正方法
(51)【国際特許分類】
G01H 17/00 20060101AFI20220907BHJP
G01M 99/00 20110101ALI20220907BHJP
【ＦＩ】
G01H17/00 Z
G01M99/00 Z
【審査請求】未請求
【請求項の数】8
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2021032231
(22)【出願日】2021-03-02
(71)【出願人】
【識別番号】000006208
【氏名又は名称】三菱重工業株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110002147
【氏名又は名称】弁理士法人酒井国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】田村 駿
(72)【発明者】
【氏名】後藤 尚貴
(72)【発明者】
【氏名】冨部 俊広
【テーマコード（参考）】
2G024
2G064
【Ｆターム（参考）】
2G024CA13
2G024FA06
2G024FA11
2G064AA11
2G064AB02
2G064BA02
2G064BC40
2G064DD02
(57)【要約】
【課題】撮影画像に静止した領域が存在しない場合であっても、カメラの振動を好適に補正する。
【解決手段】計測対象物を撮像するカメラと、静止する固定部に設けられ、前記計測対象物にレーザ光を照射するレーザ照射装置と、前記カメラで撮像することにより取得した撮影画像に基づいて、前記カメラの振動を補正する処理部と、を備え、前記処理部は、前記計測対象物に照射される前記レーザ光の照射点を含む撮影画像を取得するステップと、前記撮影画像に対する前記照射点の位置の変位を取得するステップと、前記照射点の位置の変位に基づいて、前記カメラの振動補正を行うステップと、を実行する。
【選択図】図９
【解決手段】計測対象物を撮像するカメラと、静止する固定部に設けられ、前記計測対象物にレーザ光を照射するレーザ照射装置と、前記カメラで撮像することにより取得した撮影画像に基づいて、前記カメラの振動を補正する処理部と、を備え、前記処理部は、前記計測対象物に照射される前記レーザ光の照射点を含む撮影画像を取得するステップと、前記撮影画像に対する前記照射点の位置の変位を取得するステップと、前記照射点の位置の変位に基づいて、前記カメラの振動補正を行うステップと、を実行する。
【選択図】図９
【特許請求の範囲】
【請求項1】
計測対象物を撮像するカメラと、
静止する固定部に設けられ、前記計測対象物にレーザ光を照射するレーザ照射装置と、
前記カメラで撮像することにより取得した撮影画像に基づいて、前記カメラの振動を補正する処理部と、を備え、
前記処理部は、
前記計測対象物に照射される前記レーザ光の照射点を含む撮影画像を取得するステップと、
前記撮影画像に対する前記照射点の位置の変位を取得するステップと、
前記照射点の位置の変位に基づいて、前記カメラの振動補正を行うステップと、を実行する振動補正装置。
静止する固定部に設けられ、前記計測対象物にレーザ光を照射するレーザ照射装置と、
前記カメラで撮像することにより取得した撮影画像に基づいて、前記カメラの振動を補正する処理部と、を備え、
前記処理部は、
前記計測対象物に照射される前記レーザ光の照射点を含む撮影画像を取得するステップと、
前記撮影画像に対する前記照射点の位置の変位を取得するステップと、
前記照射点の位置の変位に基づいて、前記カメラの振動補正を行うステップと、を実行する振動補正装置。
【請求項2】
前記計測対象物に照射される前記レーザ光の被照射面は、前記レーザ光の照射方向に対して垂直となる垂直面となっている請求項１に記載の振動補正装置。
【請求項3】
前記カメラは、ステレオカメラである請求項１または２に記載の振動補正装置。
【請求項4】
前記レーザ照射装置は、複数設けられ、
前記計測対象物に照射される前記レーザ光の被照射面は、相互に異なる面となっており、
前記処理部は、
前記カメラの振動を補正するステップにおいて、複数の前記照射点の位置の変位から、三次元空間における前記カメラの変位を取得し、三次元空間における前記カメラの変位に基づく振動の補正を行う請求項１から３のいずれか１項に記載の振動補正装置。
前記計測対象物に照射される前記レーザ光の被照射面は、相互に異なる面となっており、
前記処理部は、
前記カメラの振動を補正するステップにおいて、複数の前記照射点の位置の変位から、三次元空間における前記カメラの変位を取得し、三次元空間における前記カメラの変位に基づく振動の補正を行う請求項１から３のいずれか１項に記載の振動補正装置。
【請求項5】
前記レーザ照射装置が３以上設けられる場合、
前記処理部は、三次元空間における前記カメラの変位に加えて、２つの前記照射点を結ぶ線を軸として、残りの１つの前記照射点の軸周りにおける３軸分の回転方向の前記カメラの変位を取得し、三次元空間における前記カメラの変位と、３軸分の回転方向の前記カメラの変位とに基づく振動の補正を行う請求項４に記載の振動補正装置。
前記処理部は、三次元空間における前記カメラの変位に加えて、２つの前記照射点を結ぶ線を軸として、残りの１つの前記照射点の軸周りにおける３軸分の回転方向の前記カメラの変位を取得し、三次元空間における前記カメラの変位と、３軸分の回転方向の前記カメラの変位とに基づく振動の補正を行う請求項４に記載の振動補正装置。
【請求項6】
前記処理部は、
前記カメラの振動を補正するステップにおいて、複数の前記照射点の位置の変位に基づく回帰分析を実行して、回帰分析後の前記カメラの変位に基づく振動の補正を行う請求項４または５に記載の振動補正装置。
前記カメラの振動を補正するステップにおいて、複数の前記照射点の位置の変位に基づく回帰分析を実行して、回帰分析後の前記カメラの変位に基づく振動の補正を行う請求項４または５に記載の振動補正装置。
【請求項7】
請求項１から６のいずれか１項に記載の振動補正装置により前記カメラの振動補正を行うと共に、前記カメラを用いて前記計測対象物の振動を計測する振動計測装置であって、
前記計測対象物の振動の計測では、前記計測対象物の表面に存在する特徴量を用いており、
前記処理部は、
前記撮影画像に対する前記特徴量の位置の変位を取得し、前記特徴量の変位に基づいて、前記計測対象物の振動を計測するステップと、を実行しており、
前記計測対象物の振動を計測するステップでは、
前記特徴量の位置の変位から、前記カメラの変位を除算することで、前記カメラの変位に基づく振動の補正を行う振動計測装置。
前記計測対象物の振動の計測では、前記計測対象物の表面に存在する特徴量を用いており、
前記処理部は、
前記撮影画像に対する前記特徴量の位置の変位を取得し、前記特徴量の変位に基づいて、前記計測対象物の振動を計測するステップと、を実行しており、
前記計測対象物の振動を計測するステップでは、
前記特徴量の位置の変位から、前記カメラの変位を除算することで、前記カメラの変位に基づく振動の補正を行う振動計測装置。
【請求項8】
静止する固定部に設けられたレーザ照射装置からのレーザ光が照射された計測対象物をカメラにより撮像して、前記計測対象物に照射される前記レーザ光の照射点を含む撮影画像を取得するステップと、
前記撮影画像に対する前記照射点の位置の変位を取得するステップと、
前記照射点の位置の変位に基づいて、前記カメラの振動補正を行うステップと、を備える振動補正方法。
前記撮影画像に対する前記照射点の位置の変位を取得するステップと、
前記照射点の位置の変位に基づいて、前記カメラの振動補正を行うステップと、を備える振動補正方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、振動補正装置、振動計測装置及び振動補正方法に関するものである。
【背景技術】
【0002】
従来、カメラの振動ぶれを検出して補正するカメラ振動ぶれ検出補正装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。この補正装置では、カメラで撮像された画像中の静止領域に基づいて、カメラの設置箇所の振動ぶれを推定して補正している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開平１０－２９０３９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかしながら、撮像された画像中に静止領域が含まれない場合、カメラの振動を補正することが困難となってしまう。
【0005】
そこで、本開示は、撮影画像に静止した領域が存在しない場合であっても、カメラの振動を好適に補正することができる振動補正装置、振動計測装置及び振動補正方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本開示の振動補正装置は、計測対象物を撮像するカメラと、静止する固定部に設けられ、前記計測対象物にレーザ光を照射するレーザ照射装置と、前記カメラで撮像することにより取得した撮影画像に基づいて、前記カメラの振動を補正する処理部と、を備え、前記処理部は、前記計測対象物に照射される前記レーザ光の照射点を含む撮影画像を取得するステップと、前記撮影画像に対する前記照射点の位置の変位を取得するステップと、前記照射点の位置の変位に基づいて、前記カメラの振動補正を行うステップと、を実行する。
【0007】
本開示の振動計測装置は、上記の振動補正装置により前記カメラの振動補正を行うと共に、前記カメラを用いて前記計測対象物の振動を計測する振動計測装置であって、前記計測対象物の振動の計測では、前記計測対象物の表面に存在する特徴量を用いており、前記処理部は、前記撮影画像に対する前記特徴量の位置の変位を取得し、前記特徴量の変位に基づいて、前記計測対象物の振動を計測するステップと、を実行しており、前記計測対象物の振動を計測するステップでは、前記特徴量の位置の変位から、前記カメラの変位を除算することで、前記カメラの変位に基づく振動の補正を行う。
【0008】
本開示の振動補正方法は、静止する固定部に設けられたレーザ照射装置からのレーザ光が照射された計測対象物をカメラにより撮像して、前記計測対象物に照射される前記レーザ光の照射点を含む撮影画像を取得するステップと、前記撮影画像に対する前記照射点の位置の変位を取得するステップと、前記照射点の位置の変位に基づいて、前記カメラの振動補正を行うステップと、を備える。
【発明の効果】
【0009】
本開示によれば、撮影画像に静止した領域が存在しない場合であっても、カメラの振動を好適に補正することができる。
【図面の簡単な説明】
【0010】
【発明を実施するための形態】
【0011】
以下に、本開示に係る実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施形態における構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。さらに、以下に記載した構成要素は適宜組み合わせることが可能であり、また、実施形態が複数ある場合には、各実施形態を組み合わせることも可能である。
【0012】
［実施形態］
本実施形態に係る振動計測装置１は、振動計測に用いられるカメラ７の振動を補正しており、振動を補正したカメラ７で撮影した撮影画像Ｇに基づいて、計測対象物５の振動を計測している。つまり、振動計測装置１は、カメラ７の振動を補正する振動補正装置の機能を有しており、振動補正方法に関する処理を実行している。
本実施形態に係る振動計測装置１は、振動計測に用いられるカメラ７の振動を補正しており、振動を補正したカメラ７で撮影した撮影画像Ｇに基づいて、計測対象物５の振動を計測している。つまり、振動計測装置１は、カメラ７の振動を補正する振動補正装置の機能を有しており、振動補正方法に関する処理を実行している。
【0013】
図１は、本実施形態に係る振動計測装置の一部を示す説明図である。図２は、本実施形態に係る振動計測装置の一部を示す説明図である。図３は、本実施形態に係る振動計測装置のブロック図である。図４は、照射点が１点となる場合のカメラの振動補正に関する説明図である。図５は、照射点が２点となる場合のカメラの振動補正に関する説明図である。図６は、照射点が３点となる場合のカメラの振動補正に関する説明図である。図７及び図８は、照射点が３点となる場合のカメラの振動補正に関する説明図である。図９は、本実施形態に係る振動補正方法に関するフローチャートである。
【0014】
（振動計測装置）
先ず、図１から図３を参照して、振動計測装置１について説明する。振動計測装置１は、振動計測の対象となる計測対象物５の振動を計測する装置となっている。計測対象物５は、振動するものであれば、特に限定されず、例えば、各種エンジン、機械等である。振動計測装置１は、カメラ７と、１以上のレーザ照射装置８と、処理部１１と、記憶部１２とを備えている。
先ず、図１から図３を参照して、振動計測装置１について説明する。振動計測装置１は、振動計測の対象となる計測対象物５の振動を計測する装置となっている。計測対象物５は、振動するものであれば、特に限定されず、例えば、各種エンジン、機械等である。振動計測装置１は、カメラ７と、１以上のレーザ照射装置８と、処理部１１と、記憶部１２とを備えている。
【0015】
図１に示すように、カメラ７は、計測対象物５を撮影可能な位置に設けられている。カメラ７は、計測対象物５を撮影することで、計測対象物５を含む撮影画像Ｇを生成する。カメラ７は、例えば、ステレオカメラが適用されており、三次元的な撮影画像Ｇを生成している。つまり、撮影画像Ｇには、Ｘ方向、Ｙ方向及びＺ方向における位置情報が含まれている。図１に示すように、計測対象物５は、振動しており、計測対象物５の設置面を介して、カメラ７に振動が伝搬することにより、カメラ７が振動する場合がある。
【0016】
図２に示すように、１以上のレーザ照射装置８は、計測対象物５へ向けてレーザ光を照射している。レーザ光が照射される計測対象物５の被照射面Ｔは、平面となっている。レーザ照射装置８は、レーザ光の照射方向に対して、計測対象物５の被照射面Ｔが垂直面となるように配置される。また、レーザ照射装置８は、静止する固定部となる静止面Ｆ上に設けられている。このため、計測対象物５に照射されたレーザ光の照射点Ｐは、基準点として機能する。
【0017】
図３に示すように、処理部１１は、各種プログラムを実行するための演算を行うＣＰＵ（Central Processing Unit）等の集積回路を含んでいる。処理部１１は、記憶部１２に記憶された各種プログラムを実行することで、各種処理を実行することが可能となる。
【0018】
記憶部１２は、例えば、半導体記憶デバイス、及び磁気記憶デバイス等の任意の記憶デバイスを含む。記憶部１２は、処理部１１の処理結果を一時的に記憶する作業領域として利用されたり、各種プログラム及び各種データを記憶したりしている。記憶部１２は、例えば、各種プログラムとして、計測対象物５の振動を計測するプログラム等が記憶されている。また、記憶部１２は、各種データとして、カメラ７により撮影した撮影画像Ｇの画像データ等を記憶している。
【0019】
処理部１１は、計測対象物５の振動を計測するプログラムを実行することで、カメラ７の振動を補正し、振動を補正したカメラ７で撮影した撮影画像Ｇに基づいて、計測対象物５の振動を計測する処理を実行する。
【0020】
ここで、カメラ７の振動を補正すると共に、計測対象物５の振動を計測する処理について説明する。処理部１１は、カメラ７を基準とするカメラ基準座標系において、撮影画像Ｇに対する照射点Ｐの変位を取得する。撮影画像Ｇに対する照射点Ｐの変位は、撮影画像Ｇにおける水平面内の一方向をＸ方向とし、水平面内においてＸ方向に直交する方向をＹ方向とし、Ｘ方向及びＹ方向に直交する鉛直方向をＺ方向とすると、Ｘ方向の振動変位Δｘｂ、Ｙ方向の振動変位Δｙｂ、Ｚ方向の振動変位Δｚｂとなる。
【0021】
また、計測対象物５の振動の計測では、計測対象物５の表面に存在する特徴量を用いており、具体的に、特徴量として、計測対象物５の表面には、計測対象物５の振動を計測するための計測用マーカＭ（図４参照）が設けられている。なお、特徴量としては、図４に示す計測用マーカＭに特に限定されず、何れのマーカであってもよいし、特徴的な表面形状であってもよい。処理部１１は、カメラ７を基準とするカメラ基準座標系において、撮影画像Ｇに対する計測用マーカＭの変位を取得する。撮影画像Ｇに対する計測用マーカＭの変位は、Ｘ方向の振動変位Δｘｒａｗ、Ｙ方向の振動変位Δｙｒａｗ、Ｚ方向の振動変位Δｚｒａｗとなる。
【0022】
そして、処理部１１は、取得した撮影画像Ｇに対する計測用マーカＭの変位（Δｘｒａｗ，Δｙｒａｗ，Δｚｒａｗ）から、取得した撮影画像Ｇに対する照射点Ｐの変位（Δｘｂ，Δｙｂ，Δｚｂ）を除算することで、計測対象物５の振動変位（Δｘ，Δｙ，Δｚ）を取得する。つまり、計測対象物５の振動変位（Δｘ，Δｙ，Δｚ）は、下記する（１）式によって表される。
【0023】
（Δｘ，Δｙ，Δｚ）＝（Δｘｒａｗ，Δｙｒａｗ，Δｚｒａｗ）－（Δｘｂ，Δｙｂ，Δｚｂ） ・・・（１）
【0024】
ここで、図４から図８を参照して、照射点の個数に応じたカメラ７の振動補正の処理について説明する。図４では、計測対象物５に照射されるレーザ光の照射点Ｐが１点となる場合のカメラの振動補正について図示している。図４は、計測対象物５の被照射面Ｔに照射されたレーザ光の１点の照射点Ｐ１を含む撮影画像Ｇを示している。図４に示す場合、処理部１１は、カメラ基準座標系において、撮影画像Ｇに対する照射点Ｐ１の変位を取得する。
【0025】
カメラ基準座標系における撮影画像Ｇに対する照射点Ｐ１の変位を取得する場合、処理部１１は、先ず、レーザ光の被照射面Ｔ上における照射座標系において、１点の照射点Ｐ１の変位を取得する。被照射面Ｔの所定の方向をＸ１方向とし、Ｘ１方向に直交する方向をＹ１方向とすると、処理部１１は、照射座標系におけるＸ１方向の変位と、Ｙ１方向の変位とを取得する。なお、カメラ基準座標系と照射座標系との座標関係は予め既知となっている。このため、処理部１１は、照射座標系における変位を、座標関係に基づいてカメラ基準座標系に変換することで、カメラ基準座標系における撮影画像Ｇに対する照射点Ｐ１の変位を取得する。なお、レーザ光が被照射面Ｔに対して垂直となっていることから、照射座標系におけるＸ１方向及びＹ１方向に直交するＺ１方向の変位による計測への影響を抑制している。つまり、レーザ光の照射点Ｐ１の変位において、計測対象物５のＺ１方向の振動が影響することを抑制すべく、垂直面に対してレーザ光を照射している。このため、レーザ光の照射点Ｐ１が１点となる場合、照射座標系において、カメラの振動補正は、Ｘ１方向における成分、Ｙ１方向における成分の２自由度分の補正となる。
【0026】
図５では、計測対象物５に照射されるレーザ光の照射点Ｐが２点となる場合のカメラの振動補正について図示している。図５は、計測対象物５の被照射面Ｔに照射されたレーザ光の２点の照射点Ｐ１、Ｐ２を含む撮影画像Ｇを示している。レーザ光が照射された２点の照射点Ｐ１、Ｐ２に対応する２つの被照射面Ｔは、相互に異なる面となっている。つまり、２つの被照射面Ｔは、非平行な面となっている。図５に示す場合、処理部１１は、カメラ基準座標系において、撮影画像Ｇに対する２つの照射点Ｐ１、Ｐ２の変位を取得する。
【0027】
カメラ基準座標系における撮影画像Ｇに対する照射点Ｐ１、Ｐ２の変位を取得する場合、処理部１１は、先ず、レーザ光の被照射面Ｔ上における照射座標系において、２点の照射点Ｐ１、Ｐ２の変位を取得する。１点の照射点Ｐ１においては、図４と同様に、被照射面Ｔの所定の方向をＸ１方向とし、Ｘ１方向に直交する方向をＹ１方向とすると、処理部１１は、照射座標系におけるＸ１方向の変位と、Ｙ１方向の変位とを取得する。他の１点の照射点Ｐ２においては、被照射面Ｔの所定の方向をＸ２方向とし、Ｘ２方向に直交する方向をＹ２方向とすると、処理部１１は、照射座標系におけるＸ２方向の変位と、Ｙ２方向の変位とを取得する。なお、カメラ基準座標系と２つの照射点Ｐ１，Ｐ２の照射座標系との座標関係は予め既知となっている。このため、処理部１１は、２つの照射座標系における変位を、座標関係に基づいてカメラ基準座標系に変換することで、カメラ基準座標系における撮影画像Ｇに対する２つの照射点Ｐ１、Ｐ２の変位を取得する。このとき、２つの照射点Ｐ１、Ｐ２を用いていることから、照射点Ｐ１の照射座標系におけるＸ１方向及びＹ１方向に直交するＺ１方向の変位、照射点Ｐ２の照射座標系におけるＸ２方向及びＹ２方向に直交するＺ１方向及びＺ２方向の変位を取得できる。このため、レーザ光の照射点Ｐが２点となる場合、カメラの振動補正は、Ｘ１方向及びＸ２方向における成分、Ｙ１方向及びＹ２方向における成分、Ｚ１方向及びＺ２方向における成分の３自由度分の補正となる。
【0028】
図６では、計測対象物５に照射されるレーザ光の照射点Ｐが３点となる場合のカメラの振動補正について図示している。図６は、計測対象物５の被照射面Ｔに照射されたレーザ光の３点の照射点Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３を含む撮影画像Ｇを示している。レーザ光が照射された３点の照射点Ｐに対応する３つの被照射面は、相互に異なる面となっている。つまり、３つの被照射面は、非平行な面となっている。図６に示す場合、処理部１１は、カメラ基準座標系において、撮影画像に対する３つの照射点Ｐの変位を取得する。
【0029】
カメラ基準座標系における撮影画像Ｇに対する照射点Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３の変位を取得する場合、処理部１１は、先ず、レーザ光の被照射面Ｔ上における照射座標系において、３点の照射点Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３の変位を取得する。１点の照射点Ｐ１においては、図４及び図５と同様に、被照射面Ｔの所定の方向をＸ１方向とし、Ｘ１方向に直交する方向をＹ１方向とすると、処理部１１は、照射座標系におけるＸ１方向の変位と、Ｙ１方向の変位とを取得する。他の１点の照射点Ｐ２においては、図５と同様に、被照射面Ｔの所定の方向をＸ２方向とし、Ｘ２方向に直交する方向をＹ２方向とすると、処理部１１は、照射座標系におけるＸ２方向の変位と、Ｙ２方向の変位とを取得する。残りの１点の照射点Ｐ３においては、被照射面Ｔの所定の方向をＸ３方向とし、Ｘ３方向に直交する方向をＹ３方向とすると、処理部１１は、照射座標系におけるＸ３方向の変位と、Ｙ３方向の変位とを取得する。なお、カメラ基準座標系と３つの照射点Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３の照射座標系との座標関係は予め既知となっている。このため、処理部１１は、３つの照射座標系における変位を、座標関係に基づいてカメラ基準座標系に変換することで、カメラ基準座標系における撮影画像Ｇに対する３つの照射点Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３の変位を取得する。このとき、３つの照射点Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３を用いていることから、照射点Ｐ１の照射座標系におけるＸ１方向及びＹ１方向に直交するＺ１方向の変位、照射点Ｐ２の照射座標系におけるＸ２方向及びＹ２方向に直交するＺ２方向の変位、照射点Ｐ３の照射座標系におけるＸ３方向及びＹ３方向に直交するＺ３方向の変位を取得できる。このため、レーザ光の照射点Ｐが３点となる場合、カメラの振動補正は、Ｘ１方向からＸ３方向における成分、Ｙ１方向からＹ３方向における成分、Ｚ１方向からＺ３方向における成分の３自由度分の補正となる。また、レーザ光の照射点Ｐが３点となる場合、２点の照射点Ｐを結ぶ線を軸として、残りの１点の照射点Ｐの軸周りにおける回転方向の変位を３軸分取得できる。このため、レーザ光の照射点Ｐが３点となる場合、カメラの振動補正は、３軸分の回転方向における成分の３自由度分の補正となる。よって、レーザ光の照射点Ｐが３点となる場合、カメラ７の振動補正は、６自由度分の補正となる。
【0030】
ここで、図７に示すように、例えば、カメラ７の撮影画像ＧのＸ方向を含む面内（ＸＹ面内、ＸＺ面内）において回転角度θだけ回転した場合の、計測対象物５の振動変位Δｘについて説明する。カメラ７と照射点Ｐ１との距離がｒ１であり、カメラ７と照射点Ｐ２との距離がｒ２となっている。この場合、照射点Ｐ１において、変位Δｘは、ｒ１ｓｉｎθを加算したものとなり、Δｘ＋ｒ１ｓｉｎθで表される。また、照射点Ｐ２において、変位Δｘは、ｒ２ｓｉｎθを加算したものとなり、Δｘ＋ｒ２ｓｉｎθで表される。
【0031】
次に、図８を参照して、計測対象物５に照射されるレーザ光の照射点Ｐが４点以上となる場合のカメラの振動補正について説明する。レーザ光が照射された４点の照射点Ｐに対応する４つの被照射面Ｔは、相互に異なる面となっている。つまり、４つの被照射面Ｔは、非平行な面となっている。照射点Ｐが４点以上となる場合、図６で説明したように、処理部１１は、４点以上の照射点Ｐの照射座標系における変位を、座標関係に基づいてカメラ基準座標系に変換することで、カメラ基準座標系における撮影画像Ｇに対する４点以上の照射点Ｐの変位を取得する。つまり、処理部１１は、撮影画像Ｇに対する各照射点Ｐの変位（Δｘｂ，Δｙｂ，Δｚｂ）を取得する。ここで、取得した変位（Δｘｂ，Δｙｂ，Δｚｂ）と、カメラ７と照射点Ｐとの距離とに基づいて、図８に示すグラフが生成される。図８は、その縦軸が変位Δｘｂとなっており、その横軸がカメラ７と照射点Ｐ（レーザ基準点）との距離となっている。つまり、図８は、変位Δｘｂに関するグラフとなっている。なお、図８は、変位Δｘｂに関するグラフとなっているが、図８の縦軸を、変位Δｙｂ及び変位Δｚｂとすることで、変位Δｙｂ及び変位Δｚｂに関するグラフとなる。また、図８は、照射点Ｐが５つの場合のグラフとなっている。
【0032】
図８に示すように、処理部１１は、変位Δｘｂとカメラ７と照射点Ｐとの距離とに基づく回帰分析を行って、５つの照射点Ｐから、変位Δｘｂに関する直線回帰式（点線）を導出している。処理部１１は、例えば、最小二乗法によって直線回帰式を導出している。処理部１１は、変位Δｘｂに関する直線回帰式を導出すると、その縦軸の切片における変位Δｘｂを、カメラ７のＸ方向の変位（撮影画像Ｇに対する照射点Ｐの変位）として取得する。また、処理部１１は、変位Δｘｂに関する直線回帰式の傾きを、カメラ７の撮影画像ＧのＸ方向を含む面内（ＸＹ面内、ＸＺ面内）における回転角度θとして取得する。また、処理部１１は、同様の手法で、縦軸の切片における変位Δｙｂ及び変位Δｚｂを、カメラ７のＹ方向及びＺ方向の変位（撮影画像Ｇに対する照射点Ｐの変位）として取得し、変位Δｙｂ及び変位Δｚｂに関する直線回帰式の傾きを、カメラ７の撮影画像ＧのＹ方向及びＺ方向を含む面内（ＸＹ面内、ＹＺ面内及びＸＺ面内、ＹＺ面内）における回転角度θとして取得する。
【0033】
図８では、照射点Ｐが増えるほど、直線回帰式を導出する参照点が増えるため、精度の高い直線回帰式が得られ、これにより、処理部１１は、精度の高い６自由度分の変位を取得できる。
【0034】
（振動補正方法）
次に、図９を参照して、振動計測装置１による振動補正方法について説明する。振動補正方法では、振動計測に関する処理の実行時において、カメラ７の振動補正を実行している。振動補正方法では、先ず、レーザ照射装置８からのレーザ光が照射された計測対象物５を、カメラ７により撮像して、処理部１１が撮影画像Ｇを取得する（ステップＳ１１）。つまり、ステップＳ１１では、カメラ７による画像計測を実行する。続いて、処理部１１は、取得した撮影画像Ｇにおいて、静止基準となる背景領域が存在するか否かを判定する（ステップＳ１２）。処理部１１は、静止基準となる背景領域が存在すると判定する（ステップＳ１２：Ｙｅｓ）と、背景領域を基準とするカメラ７の振動補正を実行する（ステップＳ１３）。なお、背景領域を基準とするカメラの振動補正については、例えば、先行技術文献の特開平１０－２９０３９０号公報に記載された手法を用いて実行する。処理部１１は、ステップＳ１３の実行後、カメラ７の振動補正が実行された撮影画像Ｇから、計測用マーカＭの変位の履歴を取得して、計測対象物５の振動モードを特定し（ステップＳ１４）、振動計測に関する処理を終了する。
次に、図９を参照して、振動計測装置１による振動補正方法について説明する。振動補正方法では、振動計測に関する処理の実行時において、カメラ７の振動補正を実行している。振動補正方法では、先ず、レーザ照射装置８からのレーザ光が照射された計測対象物５を、カメラ７により撮像して、処理部１１が撮影画像Ｇを取得する（ステップＳ１１）。つまり、ステップＳ１１では、カメラ７による画像計測を実行する。続いて、処理部１１は、取得した撮影画像Ｇにおいて、静止基準となる背景領域が存在するか否かを判定する（ステップＳ１２）。処理部１１は、静止基準となる背景領域が存在すると判定する（ステップＳ１２：Ｙｅｓ）と、背景領域を基準とするカメラ７の振動補正を実行する（ステップＳ１３）。なお、背景領域を基準とするカメラの振動補正については、例えば、先行技術文献の特開平１０－２９０３９０号公報に記載された手法を用いて実行する。処理部１１は、ステップＳ１３の実行後、カメラ７の振動補正が実行された撮影画像Ｇから、計測用マーカＭの変位の履歴を取得して、計測対象物５の振動モードを特定し（ステップＳ１４）、振動計測に関する処理を終了する。
【0035】
一方で、処理部１１は、ステップＳ１２において、静止基準となる背景領域が存在しないと判定する（ステップＳ１２：Ｎｏ）と、レーザ光の照射点Ｐを基準とするカメラ７の振動補正を実行して、計測対象物５の振動計測を実行する（ステップＳ１５～Ｓ１８）。処理部１１は、ステップＳ１５として、撮影画像Ｇに対するレーザ光の照射点Ｐ（レーザ基準点）の変位（Δｘｂ，Δｙｂ，Δｚｂ）を取得する。続いて、処理部１１は、取得結果に基づいて、照射点Ｐの変位（Δｘｂ，Δｙｂ，Δｚｂ）があるか否かを判定する（ステップＳ１６）。処理部１１は、照射点Ｐの変位（Δｘｂ，Δｙｂ，Δｚｂ）があると判定する（ステップＳ１６：Ｙｅｓ）と、撮影画像Ｇに対する計測用マーカＭの変位（Δｘｒａｗ，Δｙｒａｗ，Δｚｒａｗ）を取得する（ステップＳ１７）。そして、処理部１１は、ステップＳ１７において、上記の（１）式に基づき、取得した撮影画像Ｇに対する計測用マーカＭの変位（Δｘｒａｗ，Δｙｒａｗ，Δｚｒａｗ）から、取得した撮影画像Ｇに対する照射点Ｐの変位（Δｘｂ，Δｙｂ，Δｚｂ）を除算する。これにより、処理部１１は、カメラ７の振動補正が実行された計測用マーカＭの変位を、つまり、カメラ７の振動を含まない計測用マーカＭの変位を、計測対象物５の振動変位（Δｘ，Δｙ，Δｚ）として取得する（ステップＳ１８）。一方で、処理部１１は、照射点Ｐの変位（Δｘｂ，Δｙｂ，Δｚｂ）がないと判定する（ステップＳ１６：Ｎｏ）と、カメラ７が振動していないとして、ステップＳ１７を実行せず、撮影画像Ｇに対する計測用マーカＭの変位（Δｘｒａｗ，Δｙｒａｗ，Δｚｒａｗ）を、つまり、カメラ７の振動を含まない計測用マーカＭの変位を、計測対象物５の振動変位（Δｘ，Δｙ，Δｚ）として取得する（ステップＳ１８）。そして、処理部１１は、ステップＳ１８の実行後、計測用マーカＭの変位の履歴を取得して、計測対象物５の振動モードを特定し（ステップＳ１４）、振動計測に関する処理を終了する。
【0036】
以上のように、本実施形態に記載の振動補正装置、振動計測装置１及び振動補正方法は、例えば、以下のように把握される。
【0037】
第１の態様に係る振動補正装置（の機能を有する振動計測装置１）は、計測対象物５を撮像するカメラ７と、静止する固定部（静止面Ｆ）に設けられ、前記計測対象物５にレーザ光を照射するレーザ照射装置８と、前記カメラ７で撮像することにより取得した撮影画像Ｇに基づいて、前記カメラ７の振動を補正する処理部１１と、を備え、前記処理部１１は、前記計測対象物５に照射される前記レーザ光の照射点Ｐを含む撮影画像Ｇを取得するステップＳ１１と、前記撮影画像Ｇに対する前記照射点Ｐの位置の変位を取得するステップＳ１５と、前記照射点Ｐの位置の変位に基づいて、前記カメラ７の振動補正を行うステップＳ１７と、を実行する。
【0038】
この構成によれば、固定部に設けられたレーザ照射装置８から照射されるレーザ光の照射点Ｐを基準として、カメラ７の振動補正を行うことができる。このため、撮影画像Ｇに静止した領域が存在しない場合であっても、カメラ７の振動を好適に補正することができる。
【0039】
第２の態様として、前記計測対象物５に照射される前記レーザ光の被照射面は、前記レーザ光の照射方向に対して垂直となる垂直面となっている。
【0040】
この構成によれば、照射面上における照射点Ｐの変位を好適に取得することができる。
【0041】
第３の態様として、前記カメラは、ステレオカメラである。
【0042】
この構成によれば、ステレオカメラにより計測対象物５を撮影することで、三次元的な撮影画像を取得することができる。このため、撮影画像から、レーザ光の被照射面Ｔの傾きを取得することができ、照射面上における照射点Ｐの変位を容易に取得することができる。
【0043】
第４の態様として、前記レーザ照射装置８は、複数設けられ、前記計測対象物５に照射される前記レーザ光の被照射面Ｔは、相互に異なる面となっており、前記処理部１１は、前記カメラ７の振動を補正するステップＳ１７において、複数の前記照射点Ｐの位置の変位から、三次元空間における前記カメラ７の変位を取得し、三次元空間における前記カメラ７の変位に基づく振動の補正を行う。
【0044】
この構成によれば、被照射面Ｔに直交する法線方向における変位を取得することができるため、カメラ７の振動補正に係る自由度を増やすことができる。
【0045】
第５の態様として、前記レーザ照射装置８が３以上設けられる場合、前記処理部１１は、三次元空間における前記カメラ７の変位に加えて、２つの前記照射点Ｐを結ぶ線を軸として、残りの１つの前記照射点Ｐの軸周りにおける３軸分の回転方向の前記カメラ７の変位を取得し、三次元空間における前記カメラ７の変位と、３軸分の回転方向の前記カメラ７の変位とに基づく振動の補正を行う。
【0046】
この構成によれば、３軸分の回転方向における変位を取得することができるため、カメラ７の振動補正に係る自由度をさらに増やすことができる。
【0047】
第６の態様として、前記処理部１１は、前記カメラ７の振動を補正するステップＳ１７において、複数の前記照射点Ｐの位置の変位に基づく回帰分析を実行して、回帰分析後の前記カメラ７の変位に基づく振動の補正を行う。
【0048】
この構成によれば、照射点Ｐの位置の変位に基づく回帰分析を実行することにより、照射点Ｐを増やすことで、回帰分析を行うための参照点を増やすことができ、カメラ７の変位を精度よく導出することができる。
【0049】
第７の態様に係る振動計測装置１は、上記の振動補正装置により前記カメラ７の振動補正を行うと共に、前記カメラ７を用いて前記計測対象物５の振動を計測する振動計測装置１であって、前記計測対象物５の振動の計測では、前記計測対象物５の表面に存在する特徴量を用いており、前記処理部１１は、前記撮影画像に対する前記特徴量の位置の変位を取得し、前記特徴量の変位に基づいて、前記計測対象物５の振動を計測するステップＳ１７と、を実行しており、前記計測対象物５の振動を計測するステップＳ１７では、前記特徴量の位置の変位から、前記カメラ７の変位を除算することで、前記カメラ７の変位に基づく振動の補正を行う。
【0050】
この構成によれば、カメラ７の振動補正を実行することができるため、計測対象物５の振動を精度よく計測することができる。
【0051】
第８の態様に係る振動補正方法は、静止する固定部に設けられたレーザ照射装置８からのレーザ光が照射された計測対象物５をカメラ７により撮像して、前記計測対象物５に照射される前記レーザ光の照射点Ｐを含む撮影画像Ｇを取得するステップＳ１１と、前記撮影画像Ｇに対する前記照射点Ｐの位置の変位を取得するステップＳ１５と、前記照射点Ｐの位置の変位に基づいて、前記カメラ７の振動補正を行うステップＳ１７と、を備える。
【0052】
この構成によれば、固定部に設けられたレーザ照射装置８から照射されるレーザ光の照射点Ｐを基準として、カメラ７の振動補正を行うことができる。このため、撮影画像Ｇに静止した領域が存在しない場合であっても、カメラ７の振動を好適に補正することができる。
【符号の説明】
【0053】
１ 振動計測装置
５ 計測対象物
７ カメラ
８ レーザ照射装置
１１ 処理部
１２ 記憶部
Ｇ 撮影画像
Ｆ 静止面
Ｔ 被照射面
Ｐ 照射点
Ｍ 計測用マーカ
５ 計測対象物
７ カメラ
８ レーザ照射装置
１１ 処理部
１２ 記憶部
Ｇ 撮影画像
Ｆ 静止面
Ｔ 被照射面
Ｐ 照射点
Ｍ 計測用マーカ
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】