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変位の計測方法

目次

-画像相関法の原理
-変位計測方法

変位計測方法

カメラの設定(撮影)

推奨設定:

メニュー項目 詳細 説明
記録方式 XAVC S 4K  4K解像度(3840×2160)で記録できます
記録設定 24P 100M Or 30P 100M 3840×2160(24p)で撮影する
露出モード マニュアル露出 露出(シャッタースピードと絞り)を手動設定する。
露出モード シャッタースピード優先 シャッタースピードを手動設定する. 
手ブレ補正 OFF 三脚を利用するときは、[切]にする
フォーカスモード マニュアルフォーカス ピント合わせを手動で行う

絞りISO感度シャッタースピード は静止画の設定を参考にしてください.

撮影手順

  1. カメラ・ライトを設置する(逆光を避けること).
  2. カメラを設定し,ピントを合わす.
  3. データロガー,カメラの撮影を同時に起動する.
  4. 定規を被写体の横に付ける.(画像のキャリブレーション)
  5. 載荷を始まる
  6. 終了,測定データを保存する.(データロガー,カメラ)

動画処理手順

  1. 動画の前処理(詳細は以下に示す)
  2. DICソフトを開く,動画を導入する.
  3. 時間のキャリブレーション(動画のフレームレートFPSを入れる)
  4. 画素距離のキャリブレーション(定規の0.5 or 1mm を指定する)
  5. 追尾項目で被写体にマーカを設置する
  6. 自動追尾開始
  7. データを出力
  8. データ整理

動画の前処理

動画変換APPはGroupBが作ったものを使用するのは推奨する.→Downloads

アプリは現在四つの出力タイプを設置しています.それは:

  • U-AVI: 非圧縮のAVIファイル(Uncompressed AVI)  
  • U-AVI+Grayscal: グレースケール処理非圧縮のAVIファイル(サイズはU-AVIより1/3になる)  
  • MJPEG: Motion JPEG AVI(圧縮されたAVIファイル)  
  • MJPEG+Grayscal: グレースケール処理Motion JPEG AVI(圧縮されたAVIファイル)   

デフォルトは動画を撮影した時のフレームレートです.

コードの問題なので,Downsamplingする時,デフォルトのFPSから整除できるFPSを指定してください. 例えば,デフォルトFPSが24の場合,24/3=8にすると,8fpsになります.

ディテクト付けた変換ソフトについて

 DIC付けている変換ソフトは Downsampling, FPSの指定圧縮,グレースケールなどの機能はないため,そのまま非圧縮AVIに変換すると莫大な容量を使用する.

時間キャリブレーション

時間キャリブレーションを開いて,動画のフレームレートを入れる.

距離2Dキャリブレーション

ピクセルの実際の距離を測定するために,2Dキャリブレーションを行う.

  1. 標準的な2Dキャリブレーションを行う.F6キーを押す.
  2. 距離はマオスで指定する.
  3. 定規の距離を指定する.
  4. 実際の距離を入れる.ピクセル距離は自動で換算してくれる.
  5. 確定し,画面と閉じてデータを適用され,キャリブレーションを終了する.

距離を指定する

マーカ

  1. 変位計測点にマーカを設置する(追尾モードは相関追尾に設定).
  2. 相関のテンプレート範囲及び探索範囲を指定する.
  3. 自動追尾を開始する.

テンプレート範囲及び探索範囲の設定. 相関計算のメカニズムは,相関計算原理まで参考してください.

自動追尾

DICは1フレームごとに追尾を行う.追尾が100%になったら,追尾を終了し,画面を閉じる.

データの出力

今回は一個の点の絶対移動量を取得したいため,   XY座標系における最初からの距離を選択した.

妥当性

  • 星型 * は変位計5-MTのデータロガーから出力した時系列データ.
  • の点線はDICから出力したデータ.

 ほとんどのデータロガー出力値はDICの点線に載せているため,DICの計測データは妥当であることを確認できた.

注意事項

  • テンプレート範囲は一回だけで上手く設定できない可能性があるので,特徴のある範囲を参考しながらテンプレート及び探索範囲の設定は試行錯誤する必要の場合がある.
  • データロガーの出力は地域の電源周波数の関係で,絶対に1秒間に出力できるわけではない.ちゃんとデータロガーで時間を \(㎲\) 以下の単位で出力してください.(関西は60Hz[1]
  • カメラと被写体の距離が近すぎると,被写体が移動したら,被写体とカメラの距離及び角度が変わる.よって,特徴量も変わる可能性があり,追尾が失敗する可能性もある.