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論文 |
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深山, 正幸 ; 田村, 賢一 ; 松田, 吉雄 ; Miyama, Masayuki ; Tamura, Kenichi ; Matsuda, Yoshio
概要:
金沢大学理工研究域電子情報学系<br />オプティカルフローは動画像における連続する2フレーム間の画素ごとの動きベクトルである．本稿は輝度変化にロバストで高速なオプティカルフロー推定アルゴリズムを提案する．輝度変化量を差分平均により求め，時
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間輝度勾配を補正し，ロバスト化を図る．初期値設定法，階層処理法，ウィンドウサイズの最適化により処理の高精度化と高速化を図る．シミュレーションの結果，輝度変化を加えた場合の平均角度誤差は18.65°から4.29°に大きく改善され，ロバスト性を確認した．輝度変化を加えず精度を同程度とした場合のCPU実行時間は従来の15%となり，高速性を確認した．更に本アルゴリズムに基づく専用回路構成を提案し，FPGA実装する．提案回路は従来回路より輝度変化にロバストなうえに，同程度の精度とスループット性能を仮定したとき，動作周波数が20%，面積が45%未満，電力が9%未満に削減される．本回路は実時間画像認識や画像再構成に応用可能である． An optical flow is defined as a motion vector for each pixel between successive two images in a video. This paper proposes a fast optical flow algorithm with robustness for luminance change. The algorithm includes the luminance change estimation, initial vector decision, fast hierarchical processing, and window size optimization. These methods result in the robustness for the luminance change, accurate flow estimation, and low computational costs. Simulation results show the flow accuracy improves from 18.65° to 4.29°, when giving luminance change. The CPU execution time reduces to 15% compared to the conventional with the same accuracy. In addition, we propose a dedicated architecture based on this algorithm and implement it on an FPGA. Experimental results show the new architecture decreases the operating frequency to 20%, the circuit area to 45%, and the power consumption to 9%. This circuit is applicable to real-time image recognition and image reconstruction. © 2011, The Institute of Image Electronics Engineers of Japan. All rights reserved.
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安達, 正明 ; Adachi, Masaaki
概要:
工作機械の性能向上には,加工中における機械の熱や応力による変形を実時間で高精度に評価し,変形分布の解析を介してそのデータを機械設計に生かすことが望まれる.そこで,これまでに開発されている「レーザ干渉とカメラを用いて大型物体の2次元変形分布を
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縞画像として測定する方法」をベースに,本研究では加工中の機械で見られる動的な変形を定量的かつ高精度に測定でするための方法を以下のように研究した.まず機械は加工中においては変形が止まっていることは非常に少ない.そこで,我々が開発してきた「変形した後の画像を1枚しか使用しない変形位相抽出法」を改良し,データ解析時間を短縮すると共に,高精度に変形位相変化を測定できる方法を新たに研究開発した.上の方法は,変形前の干渉位相測定に関しては位相シフト法を用いていたが,位相シフト法を用いる時は測定物体が完全静止している必要がある.そこで位相シフト法の利用を止め,測定中は対象が完全静止することなくずっと変形している場合でも,変形中の任意時点での位相を高精度に測定する方法を開発した.ただし,1波長のレーザ光と干渉計を用いる変形測定では,変形量が画像を一枚取り込む間にレーザ光の波長以上に変形すると,正確な変形位相が測定できない.そこで,二波長のレーザー光を干渉測定光学計に適用し,上で述べたところの「変形が止まることのない物体の干渉画像から動的変形を高精度評価する方法」を組み合わせて,動的でかつ大きな変形にも対応できる二次元変形の定量的変形評価方法を研究開発した.<br />To develop a machine tool of high performance it is required to measure 2-D deformation amounts of it under : cutting process and then required to feedback the measured deformation data to design process of it Therefore, we studied real-time and precision measurement technique for 2-D deformation amounts of the machine tool. We had developed a technique by which a whole-field image representing the deforming amount can be measured without : phase shift techniques. Using this technique, deformation amounts of the object continuously deforming can be measured. But in step-like deformations, discontinuous deformation, usual techniques using a laser of single wavelength can not measure accurate deforming amounts, because of 2 π ambiguousties. Here, we developed a new technique, which can measure large deformations including step-like deformations, by combining the above technique with two laser beams of different wavelengths. From a multi-line beam of an argon laser 488.0nm and 514.5nm laser beams were selected and then separately introduced to two acoustic optical (AO) modulators. These AO modulators work as shutters of l/300s. After passing those, two laser beams were coupled to single-mode ; optical fibers and were conveyed to a speckle interferometer. The light reflected from the object deforming was interfered with the reference light and was focused on CCD array of the camera with the RESTART RESET mode. This camera synchronously working with the AO shutters can separately record two specklegrams which are of two wavelengths and are alternately focused on their CCD array with 0.2 ms interval. From the intensity signal changes ofspecklegrams, phase changes in each wavelength were calculated with the previously developed technique. Finally, large deformations including step-like deformations were obtained from phase differences in two wavelengths.<br />研究課題/領域番号:11650120, 研究期間(年度):1999–2001<br />出典：「工作機械の二次元変形の高精度実時間測定技術に関する研究」研究成果報告書 課題番号11650120 (KAKEN：科学研究費助成事業データベース（国立情報学研究所）) 本文データは著者版報告書より作成
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論文 |
論文
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宮島, 昌克 ; Miyajima, Masakatsu
概要:
金沢大学工学部<br />研究助成期間に2001年芸予地震や2003年三陸南沖地震、宮城県北部地震、十勝沖地震が発生し、液状化地盤の近傍で強震記録が得られたことから、それらを用いて液状化センサーの検証を行い、検知精度を確認するとともに残され
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た問題点を明らかにすることができた。すなわち、これまでに本手法確立のために用いてきた液状化地盤の記録の多くが、上下動成分の卓越した1995年兵庫県南部地震のものであったので、海洋型地震である十勝沖地震にも適用するために指標の閾値を再検討する必要性を明らかにした。これらの地震において、強震計の設置場所によっては、設置箇所の微地形の影響や周辺建物の振動の影響が強震記録に反映されることが議論に上ったので、その点についても検討を始めた。すなわち、十勝沖地震の際に大きな強震記録の得られた地点において、設置状現や地表面地盤特性を調査し、それらの影響について検討した。さらに、強震計の設置状況を把握するために石川県内のすべての強震計設置位置を調査し、設置状況、設置場所の表層地盤特性などのデータ・ベースを構築した。さらに、1999年台湾・集集地震に見られた断層運動に伴う地表面変位の検知に関しても研究を行った。これについては、従来の液状化センサーとは異なった検知指標を提案し、台湾・集集地震で得られた強震記線を用いて検証を行った。逆断層の近傍で得られた強震記録が台湾・集集地震に限られたので、さらに多くの強震記録を発掘し、精度の検証を行う必要がある。<br />The present study is focusing on detection of liquefaction and large ground displacement induced by fault movement. First, amplitude characteristics of strong ground motion records were investigated. Time histories of ratio of vertical ground acceleration to the horizontal one was calculated from ground acceleration records at ground surface. Next, frequency characteristics of the ground acceleration records were studied. The average predominant period of the strong motion was calculated here. Then these indices were verified by using more than one hundred acceleration records at ground surface including the 2001 Geiyo, the 2003 Sanriku-minami, the 2003 Miyagiken-hokubu and the 2003 Tokachi-oki Earthquakes in Japan.The velocity of strong ground motion obtained by integration of acceleration is used for a new index to detect a large ground displacement induced by fault movement. The records of the 1999 Chi-Chi earthquake, Taiwan, verify this new index. As a result, the new index using the velocity wave form obtained from strong ground motion records within few kilometers from fault rupture identifies occurrence of a large ground displacement induced by fault movement.<br />研究課題/領域番号:13555129, 研究期間(年度):2001-2003<br />出典：「既存の強震計に装着できる地盤破壊検知センサーの開発」研究成果報告書 課題番号13555129 (KAKEN：科学研究費助成事業データベース（国立情報学研究所）) 本文データは著者版報告書より作成
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