JP2003075148A - デジタルスチルカメラを用いた変位計測装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 デジタルスチルカメラを用いた変位計測装置
で、多数の計測点があっても、同じ計測点の位置を短時
間で繰り返し計測できるようにする。 【解決手段】 被計測面に、標定点、計測点を形成する
複数のマーカーを配置し、近接配置された２台のデジタ
ルスチルカメラ１２ａ、１２ｂを一組とし、それぞれ異
なる方向から被計測面を撮影する複数組の撮影装置１０
ａ、１０ｂを備えている。前記各デジタルスチルカメラ
１２ａ、１２ｂで撮影された画像データを２次元で解析
して、前記標定点に対する計測点の変位を算出し、２次
元平面で計測点に変位が発生している場合のみ、画像デ
ータを３次元で解析して、計測点の３次元方向の変位を
検出し、計測点の変位が３次元の閾値を超えたとき、警
報を発信する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ステレオ撮影した
写真の画像データをもとに、地形の変位の検出を行なう
のに好適なデジタルカメラを用いた変位計測装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】ステレオ撮影した写真の画像データをデ
ジタル情報として記録し得るデジタルスチルカメラと、
前記デジタル情報を解析して、測定対象の３次元形状を
解析することが出来るＥＷＳ（エンジニアリング・ワー
ク・ステーション）等の情報処理装置からなり、測量対
象物の立体形状を検出することが出来る写真測量装置が
提案され、該写真測量装置を適用した地形等の測量が実
施されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】例えば、鉄道の軌道床
等で、台風、集中豪雨などにより地盤の陥没などが発生
すると、列車の脱線や転覆などの２次災害につながるた
め、列車の到達前に地盤の陥没等を検知して、陥没位置
の手前で列車を停車させるなどの対応が必要になる。こ
のような対応をするためには、被計測面に複数の標定点
と計測点を定め、計測点の変位の有無を継続的に監視
し、被計測面の変位の発生の有無を検出することが必要
である。また、各計測点については、比較的短い時間間
隔で繰り返し計測することが求められる。

【０００４】しかし、前記写真測量装置においては、ス
テレオ撮影した写真の画像データのデジタル情報から３
次元の立体形状を算出するため、情報処理装置における
演算処理が必要となる。特に、計測点の数が多くなる
と、全ての計測点について３次元の立体形状を算出する
ため、演算時間が長くなり、同一の計測点に対する計測
の時間間隔が長くなり、異常の発生を検知するタイミン
グが遅れることになる。

【０００５】上記の事情に鑑み、本発明は、多数の計測
点があっても、同じ計測点を短時間で繰り返し計測でき
るようにしたデジタルスチルカメラを用いた変位計測装
置を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成する本
発明の請求項１は、被計測面（５１）に配置され、標定
点（５４ａ、…、５４ｄ）を構成する複数のマーカー
（５４Ａ、…、５４Ｄ）と、計測点（５６Ａａ、５６Ａ
ｂ、…、５６Ｆｃ、５６Ｆｄ）を構成する複数のマーカ
ー（５５Ａａ、５５Ａｂ、…、５５Ｆｃ、５５Ｆｄ）
と、近接配置された２台のデジタルスチルカメラ（１２
ａ、１２ｂ）を一組とし、それぞれ異なる方向から被計
測面の計測対象領域を撮影するように配置された複数組
の撮影装置（１０ａ、１０ｂ）と、該撮影装置（１０
ａ、１０ｂ）と接続され、前記デジタルスチルカメラ
（１２ａ、１２ｂ）により撮影された計測対象領域の画
像データを２次元で解析して、前記標定点（５４ａ、
…、５４ｄ）に対する前記計測点（５６Ａａ、５６Ａ
ｂ、…、５６Ｆｃ、５６Ｆｄ）の変位を算出し、計測点
（５６Ａａ、５６Ａｂ、…、５６Ｆｃ、５６Ｆｄ）に変
位が発生している場合のみ、画像データを３次元で解析
して計測点（５６Ａａ、５６Ａｂ、…、５６Ｆｃ、５６
Ｆｄ）の３次元方向の変位を検知して、その結果を表示
する制御装置（２０）と、を設けて構成した。

【０００７】また、本発明の請求項２は、請求項１記載
の発明において、前記制御装置（２０）は、前記撮影装
置（１０ａ、１０ｂ）からの画像データを受け入れる画
像データ入力部（３３）と、該画像データ入力部（３
３）に入力された画像データを処理し、前記標定点（５
４ａ、…、５４ｄ）と前記計測点（５６Ａａ、５６Ａ
ｂ、…、５６Ｆｃ、５６Ｆｄ）を抽出する標定点・計測
点抽出部（３５）と、予め、前記標定点（５４ａ、…、
５４ｄ）に対する各計測点（５６Ａａ、５６Ａｂ、…、
５６Ｆｃ、５６Ｆｄ）の各々の２次元座標距離と、３次
元座標距離とを、それぞれ基準値をして記憶する記憶部
（３６）と、前記標定点・計測点抽出部（３５）で抽出
された標定点（５４ａ、…、５４ｄ）と計測点（５６Ａ
ａ、５６Ａｂ、…、５６Ｆｃ、５６Ｆｄ）について、標
定点（５４ａ、…、５４ｄ）に対する各計測点（５６Ａ
ａ、５６Ａｂ、…、５６Ｆｃ、５６Ｆｄ）の２次元座標
距離を演算する２次元座標距離演算部（３９）と、前記
記憶部（３６）に記憶された各計測点（５６Ａａ、５６
Ａｂ、…、５６Ｆｃ、５６Ｆｄ）の２次元座標距離の基
準値と、前記２次元座標距離演算部（３９）で得られた
各計測点（５６Ａａ、５６Ａｂ、…、５６Ｆｃ、５６Ｆ
ｄ）の２次元座標距離とを比較し、２次元座標での、標
定点（５４ａ、…、５４ｄ）に対する各計測点（５６Ａ
ａ、５６Ａｂ、…、５６Ｆｃ、５６Ｆｄ）の変位の有無
を検知する第１計測点変位検知部（４１）と、該第１計
測点変位検知部（４１）で変位が検知された場合、前記
標定点（５４ａ、…、５４ｄ）に対する計測点（５６Ａ
ａ、５６Ａｂ、…、５６Ｆｃ、５６Ｆｄ）の３次元座標
距離を演算する３次元座標距離演算部（４２）と、前記
記憶部（３６）に記憶された計測点（５６Ａａ、５６Ａ
ｂ、…、５６Ｆｃ、５６Ｆｄ）の３次元座標距離の基準
値と、前記３次元座標距離演算部（４２）で算出された
計測点（５６Ａａ、５６Ａｂ、…、５６Ｆｃ、５６Ｆ
ｄ）の３次元座標距離とを比較し、３次元座標での前記
計測点の変位を演算する第２計測点変位検知部（４３）
と、を設けて構成した。

【０００８】また、本発明の請求項３は、請求項２記載
の発明において、前記制御装置（２０）に、前記第２計
測点変位検知部（４３）で検知された計測点（５６Ａ
ａ、５６Ａｂ、…、５６Ｆｃ、５６Ｆｄ）の変位量を、
判定するための閾値を設定する感度設定部（３７）を設
け、前記第２計測点変位検知部（４３）で、前記計測点
（５６Ａａ、５６Ａｂ、…、５６Ｆｃ、５６Ｆｄ）の変
位量が前記閾値を越えたとき、警報を出力するように構
成した。

【０００９】なお、括弧内の番号等は、図面における対
応する要素を示す便宜的なものであり、従って、本記述
は図面上の記載に限定拘束されるものではない。

【００１０】

【発明の効果】以上述べたごとく、本発明の請求項１に
よれば、被計測面に配置された標定点、計測点を構成す
るマーカーを複数組の撮影装置で、互いに異なる方向か
ら撮影した画像データを、２次元で解析して、計測点に
変位が発生している場合のみ、画像データを３次元で解
析して、３次元方向の変位を検知するようにしたので、
解析時間を短縮して、同じ計測点を短い時間間隔で繰り
返し計測することが出来る。

【００１１】また、本発明の請求項２によれば、デジタ
ルスチルカメラで撮影した計測対象面の画像データか
ら、計測対象領域に配置された計測点の２次元座標距離
を予め設定された２次元の基準値と比較して、計測点が
基準値に対して変位している場合のみ、２台のデジタル
スチルカメラの画像データから３次元座標距離を算出
し、３次元の基準値と比較して被計測面の変位の有無を
検知するようにしたので、継続的に監視が必要な被計測
面を短時間で繰り返し観察することが出来、災害の発生
を事前に検知し、二次災害の発生を防止することが出来
る。

【００１２】また、本発明の請求項３によれば、請求項
１の効果に加え、３次元の座標距離で計測点の変位が判
定されたとき、警報を出力し、変位の発生を知らせるこ
とが出来る。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づき説明する。図１は、本発明によるデジタルスチ
ルカメラを用いた変位計測装置の構成を示す構成図、図
２は、図１における制御装置の制御手段の構成を示すブ
ロック線図、図３は、図１における撮影手段の被計測面
に対する設置例を示す平面図、図４は、図３に示す制御
手段による計測手順を示すフローチャート、図５は、撮
影された計測点の配列（基準状態）を示す図、図６は、
撮影されるマーカーの変位例を示す図、図７は、マーカ
ーの変位を検知する状態を示す説明図である。

【００１４】図１に示すように、本発明によるデジタル
スチルカメラを用いた変位計測装置１は、同一の被計測
面を撮影する複数の撮影装置１０ａ、１０ｂ（図１で
は、２台）と、これら撮影装置１０ａ、１０ｂに接続さ
れた制御装置２０で構成されている。前記撮影装置１０
ａ、１０ｂは、同一の構成を有し、同一の被計測面を異
なる方向から撮影するように設置位置のみが異なる。従
って、撮影装置１０ａ、と撮影装置１０ｂを撮影装置１
０と総称して以下に説明する。

【００１５】撮影装置１０は、撮影部１１とカメラ制御
部１５を備えている。前記撮影部１１は、一対のデジタ
ルスチルカメラ１２ａとデジタルスチルカメラ１２ｂ有
し、それぞれ、雲台１３上に固定されたハウジング１４
内に設置されている。なお、一対のデジタルスチルカメ
ラ１２ａとデジタルスチルカメラ１２ｂは、近接して配
置されている。

【００１６】カメラ制御部１５は、パソコンで構成され
たカメラ制御手段１６ａとカメラ制御手段１６ｂを有
し、カメラ制御手段１６ａは、例えば、ＵＳＢケーブル
１７を介してデジタルスチルカメラ１２ａと接続され、
デジタルスチルカメラ１２ａによる被計測面の撮影や、
撮影されたデジタル画像データの入出力を制御する。同
様に、前記カメラ制御手段１６ｂは、ＵＳＢケーブルを
介してデジタルスチルカメラ１２ｂと接続され、デジタ
ルスチルカメラ１２ｂによる被計測面の撮影や、撮影さ
れたデジタル画像データの入出力を制御する。

【００１７】前記制御装置２０は、パソコンで構成され
た処理装置２１と、表示装置２２、入力装置としてのキ
ーボード２３及びマウス２４を備えている。そして、処
理装置２１と前記カメラ制御手段１６ａ及びカメラ制御
手段１６ｂは、例えば、ＬＡＮケーブル１８で接続され
ている。

【００１８】前記処理装置２１は、図２に示すような制
御手段３０を有している。制御手段３０は、主制御部３
１と、該主制御部３１に接続された撮影制御部３２、画
像データ入力部３３、標定点・計測点抽出部３５、記憶
部３６、感度設定部３７、２次元座標距離演算部３９、
カメラ標定部４０、第１計測点変位検知部４１、３次元
座標距離演算部４２、第２計測点変位検知部４３を有し
ている。

【００１９】上記のように構成された変位計測装置１
は、撮影部１１が被計測面５１の撮影が可能な位置に設
置される。図３は、鉄道の軌道床を被計測面とした例を
示す。同図において、被計測面５１には、軌道床に枕木
５２を介してレール５３が敷設されている。この計測面
５１には、例えば、枕木５２上に、計測の基準となる標
定点を形成する４個のマーカー５４Ａ、５４Ｂ、５４
Ｃ、５４Ｄが配置固定されている。また、計測点を構成
する複数のマーカー５５が所要の間隔で配置されてい
る。

【００２０】なお、前記マーカー５４Ａ、…、５４Ｄと
マーカー５５は、デジタルスチルカメラ１２ａ、１２ｂ
で撮影したとき、その周囲に比べ輝度が高くなるよう
に、その表面に、反射塗料あるいは蛍光塗料が塗布され
ている。

【００２１】撮影装置１０ａ及び撮影装置１０ｂの各撮
影部１１は、レール５３の外側に位置するように所定の
間隔で設置され、被計測面５１の撮影を行なう。このと
き、撮影装置１０ａの撮影部１１の視野と、撮影手段１
０ｂの撮影部１１の視野が重なる範囲に存在するマーカ
ーの配置領域、即ち、図３に示すように、点Ｖ、Ｗ、
Ｘ、Ｙ、Ｚで囲まれる五角形の範囲を計測対象領域とす
る。

【００２２】ここで、レール５３の長手方向と平行なマ
ーカー５５の列を、前記計測対象領域内で図３の紙面左
側から、Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆとし、レール５３と直
交する方向のマーカー５５の列を、前記計測対象領域内
で図３の紙面下側から、ａ、ｂ、ｃ、ｄとする。前記計
測対象領域には、６列×４列、即ち、２４個のマーカー
５５が配置されている。前記各列の符号をマーカー５５
の位置を表す符号とし、以下、各マーカー５５は、マー
カー５５Ａａ、５５Ａｂ、…、５５Ｆｃ、５５Ｆｄと表
す。

【００２３】このような構成の変位計測装置１を運用す
る場合、まず、準備作業として、図３に示すように、被
計測面５１の所要の計測対象領域が撮影できるように、
撮影装置１０ａ、１０ｂの各撮影部１１を設置し、カメ
ラ標定部４０で各撮影部１１に配置されたデジタルスチ
ルカメラ１２ａ、１２ｂの空間３軸（ｘ、ｙ、ｚ）に対
する傾きを測定しておく。また、被計測面５１の計測対
象領域内には、４個の標定用のマーカー５４Ａ、…、５
４Ｄと、２４個の計測用のマーカー５５Ａａ、５５Ａ
ｂ、…、５５Ｆｃ、５５Ｆｄを配設する。

【００２４】撮影制御部３２からカメラ制御手段１６
ａ、１６ｂに撮影の指令を送る。撮影指令を受けたカメ
ラ制御手段１６ａ、１６ｂは、それぞれ、デジタルスチ
ルカメラ１２ａ、１２ｂに指令を送り被計測面５１の撮
影を行なわせると共に、デジタルスチルカメラ１２ａ、
１２ｂで撮影した被計測面５１の計測対象領域の画像デ
ータを取り込む。

【００２５】画像データ入力部３３は、撮影制御部３２
を介して各撮影装置１０ａ、１０ｂのカメラ制御手段１
６ａ、１６ｂに画像データの転送指令を送り、カメラ制
御手段１６ａ、１６ｂに記憶されている画像データを順
次、制御装置２０の処理装置２１内に取り込み、撮影し
たデジタルスチルカメラ１２ａ、１２ｂごとの画像デー
タとして記憶部３６に記憶する。

【００２６】標定点・計測点抽出部３５は、前記記憶部
３６内に記憶された各デジタルスチルカメラ１２ａ、１
２ｂごとの画像データを取り出し、例えば、２値化処理
して、図５に示すように、標定用のマーカーの像に相当
する標定点５４ａ、…、５４ｄと、計測用のマーカーの
像に相当する計測点５６Ａａ、５６Ａｂ、…、５６Ｆ
ｃ、５６Ｆｄを輝度の高い表示で明瞭にして、表示装置
２２に表示させる。

【００２７】まず、撮影装置１０ａのデジタルスチルカ
メラ１２ａの画像データが表示装置２２の画面上に表示
されると、図示しないオペレータは、キーボード２３又
はマウス２４により、表示装置２２に表示された標定点
５４ａ、…、５４ｄ（図３の場合は、４個）と、計測点
５６Ａａ、５６Ａｂ、…、５６Ｆｃ、５６Ｆｄ（図３の
場合は、２４個）を、それぞれ指定する。このとき、撮
影手段１１と被計測面５１の間に障害物があり、図３に
示すマーカー５４ａ、…、５４ｄ、マーカー５５Ａａ、
５５Ａｂ、…、５５Ｆｃ、５５Ｆｄの一部がデジタルス
チルカメラ１２ａで撮影されていない場合には、指定す
る標定点と計測点の数は少なくなる。

【００２８】そして、標定点・計測点抽出部３５で抽出
された標定点５４ａ、…、５４ｄを基準として、これら
の標定点５４ａ、…、５４ｄに対する各計測点５６Ａ
ａ、５６Ａｂ、…、５６Ｆｃ、５６Ｆｄの２次元平面上
の距離を、撮影装置１０のデジタルスチルカメラ１２ａ
による計測点５６Ａａ、５６Ａｂ、…、５６Ｆｃ、５６
Ｆｄの２次元座標距離の基準値として、記憶部３６に記
憶させる。

【００２９】同様にして、撮影装置１０ａのデジタルス
チルカメラ１２ｂ、撮影装置１０ｂのデジタルスチルカ
メラ１２ａ、同デジタルスチルカメラ１２ｂで撮影した
画像データについて、それぞれ、各計測点の２次元平面
上の距離を各計測点５６Ａａ、５６Ａｂ、…、５６Ｆ
ｃ、５６Ｆｄの２次元座標距離の基準値として記憶部３
６に記憶させる。

【００３０】更に、３次元座標距離演算部４２は、指定
された標定点５４ａ、…、５４ｄ、計測点５６Ａａ、５
６Ａｂ、…、５６Ｆｃ、５６Ｆｄについて、カメラ標定
部４０に記憶されたデジタルスチルカメラ１２ａ、１２
ｂの傾きと、撮影装置１０ａのデジタルスチルカメラ１
２ａ、１２ｂの画像データを解析して、標定点５４ａ、
…、５４ｄに対する計測点５６Ａａ、５６Ａｂ、…、５
６Ｆｃ、５６Ｆｄの３次元空間における距離を算出し、
撮影装置１０ａによる計測点５６Ａａ、５６Ａｂ、…、
５６Ｆｃ、５６Ｆｄの３次元座標距離の基準値として、
記憶部３６に記憶させる。

【００３１】同様に、撮影装置１０ｂのデジタルスチル
カメラ１２ａ、１２ｂの画像データを解析して、各計測
点の３次元方向における距離を、撮影装置１０ｂによる
計測点５６Ａａ、５６Ａｂ、…、５６Ｆｃ、５６Ｆｄの
３次元座標距離の基準値として、記憶部３６に記憶させ
る。なお、３次元座標距離の算出に使用する画像データ
は、上記のように同一の撮影装置１０ａ、１０ｂ内のデ
ジタルスチルカメラ１２ａ、１２ｂの組み合わせだけで
なく、例えば、撮影装置１０ａのデジタルスチルカメラ
１２ａと撮影装置１０ｂのデジタルスチルカメラ１２ｂ
の組み合わせであっても良い。

【００３２】一方、図示しないオペレータは、感度設定
部３７に、計測点５６Ａａ、５６Ａｂ、…、５６Ｆｃ、
５６Ｆｄの、２次元座標における変位の判定基準（２次
元の閾値）と、変位発生の警報を発信するための、３次
元座標における変位の判定基準（３次元の閾値）を設定
する。

【００３３】このようにして、前記記憶部３６に記憶さ
れた標定点５４ａ、…、５４ｄ、計測点５６Ａａ、５６
Ａｂ、…、５６Ｆｃ、５６Ｆｄの２次元座標距離の基準
値、３次元座標距離の基準値、及び感度設定部３７に設
定された閾値に基づいて、その後の計測時における計測
点５６Ａａ、５６Ａｂ、…、５６Ｆｃ、５６Ｆｄの変位
を判定する。

【００３４】上記準備作業が終了したら、検知作業を開
始する。検知作業は、制御手段３０の主制御部３１に組
み込まれたプログラムにしたがって行なわれる。上記構
成の変位計測装置１の作用を、図４に示すフローチャー
トに従って説明する。なお、変位の測定は、一定時間
（例えば１５分）間隔で繰り返し行なう。

【００３５】まず、撮影制御部３２からカメラ制御手段
１６ａ、１６ｂに、撮影の指令を送る。撮影指令を受け
たカメラ制御手段１６ａとカメラ制御手段１６ｂは、そ
れぞれ、デジタルスチルカメラ１２ａ、１２ｂに指令を
送り被計測面５１の撮影を行なわせると共に、デジタル
スチルカメラ１２ａ、１２ｂで撮影した被計測面５１の
画像データを取り込む（ステップＳ１）。

【００３６】画像データ入力部３３は、撮影制御部３２
を介してカメラ制御手段１６ａ、１６ｂに画像データの
転送指令を送り、カメラ制御手段１６ａ、１６ｂに記憶
されている画像データを制御手段３０の記憶部３６に記
憶させる（ステップＳ２）。

【００３７】標定点・計測点抽出部３５は、記憶部３６
内に記憶した画像データから、撮影装置１０ａのデジタ
ルスチルカメラ１２ａの画像データを取り出し、標定点
・計測点抽出部３５を通してマーカー５４Ａ、…、５４
Ｄと、マーカー５５Ａａ、５５Ａｂ、…、５５Ｆｃ、５
５Ｆｄの像を、輝度の高い標定点５４ａ、…、５４ｄ
と、計測点５６Ａａ、５６Ａｂ、…、５６Ｆｃ、５６Ｆ
ｄに変換し、他の部分のデータと分離可能な状態にし
て、２次元座標距離演算部３９へ送る。このとき、表示
装置２２に画像として表示させるようにしてもよい。

【００３８】すると、２次元座標距離演算部３９は、記
憶部３６に最初に記憶された標定点５４ａ、…、５４ｄ
及び計測点５６Ａａ、５６Ａｂ、…、５６Ｆｃ、５６Ｆ
ｄの座標を参照しながら、画像データを解析して、撮影
装置１０ａのデジタルスチルカメラ１２ａで撮影された
画像データにおける標定点５４ａ、…、５４ｄに対する
計測点５６Ａａ、５６Ａｂ、…、５６Ｆｃ、５６Ｆｄの
２次元座標距離を演算し、その結果を第１計測点変位検
知部４１へ送る（ステップＳ３）。

【００３９】第１計測点変位検知部４１は、記憶部３６
に記憶された撮影装置１０ａのデジタルスチルカメラ１
２ａで最初に撮影された画像データにおける計測点５６
Ａａ、５６Ａｂ、…、５６Ｆｃ、５６Ｆｄの２次元座標
距離（基準値）と、撮影装置１０ａのデジタルスチルカ
メラ１２ａで新たに撮影された画像データから演算され
た計測点５６Ａａ、５６Ａｂ、…、５６Ｆｃ、５６Ｆｄ
の２次元座標距離とを比較する（ステップＳ４）。

【００４０】ここで、変位の計測のために、昼夜、晴雨
に係わらず一定時間ごとに撮影を行なうため、撮影を行
なう瞬間に計測対象領域を列車が通行していたり、保線
区員が立ち入っていたり、あるいは、山間部等で計測対
象領域内を動物が横切る等の、障害物の介在により、標
定用のマーカー５４Ａ、…、５４Ｄや、計測用の複数の
マーカー５５Ａａ、５５Ａｂ、…、５５Ｆｃ、５５Ｆｄ
の一部が一時的に見えなくなる不可視部分が発生するこ
とがある。

【００４１】このような不可視部分が発生した場合、上
記撮影装置１０ａとは異なる方向から計測範囲を撮影す
る撮影装置１０ｂのデジタルスチルカメラ１２ａの画像
データを読み出し、ステップＳ３を繰り返して、不可視
部分が地形の変位によるものか、障害物の介在によるも
のかを判定する（ステップＳ５）。

【００４２】例えば、障害物が列車の通過などによる場
合には、撮影方向を変えても列車の陰になるマーカー５
４Ａ、…、５４Ｄや、マーカー５５Ａａ、５５Ａｂ、
…、５５Ｆｃ、５５Ｆｄは不可視部分となる。また、障
害物が人や動物による場合には、一方の撮影装置１０ａ
（１０ｂ）で不可視部分となっても、他方の撮影装置１
０ｂ（１０ａ）では、可視部分として撮影される。

【００４３】従って、一方向から撮影した画像データに
不可視部分が発生していた場合、他の方向から撮影した
画像データで可視部分となっている場合には、何らかの
障害物による一時的な不可視状態とみなし、他方の画像
データにより変位の検知を行なう。また、複数の方向か
ら撮影した複数の画像データで、マーカー５４Ａ、…、
５４Ｄ、マーカー５５Ａａ、５５Ａｂ、…、５５Ｆｃ、
５５Ｆｄのうち、同じマーカーを含む一部に不可視部分
が発生した場合には、列車等の通過によるものとみな
し、不可視部分にあたる標定点、計測点は、変位の計測
対象から除外する。

【００４４】また、可視部分であっても、例えば、図６
に示すように、マーカー５５Ｆａが撮影装置１０ａのデ
ジタルスチルカメラ１２ａとマーカー５５Ｆａを結ぶ矢
印Ｈ方向（デジタルスチルカメラ１２ａの視準方向）に
変位した場合、図７の左側に示すように、撮影装置１０
ａのデジタルスチルカメラ１２ａのＣＣＤ９上では、マ
ーカー５５Ｆａの像が同一個所に結像されるため、マー
カー５５Ｆａは変位していないことになる。

【００４５】しかし、図６に示すように、撮影装置１０
ａとは異なる方向から被計測面５１を撮影する撮影装置
１０ｂのデジタルスチルカメラ１２ａでは、マーカー５
５Ｆａの変位方向がデジタルスチルカメラ１２ａの視準
方向（矢印Ｉ方向）とは異なる方向（矢印Ｈ方向）に変
位している。従って、図７の右側に示すように、撮影装
置１０ｂのデジタルスチルカメラ１２ａのＣＣＤ９上で
は、マーカー５５Ｆａの結像位置がΔｘ異なるため、マ
ーカー５５Ｆａが、基準値を設定する際に配置された位
置Ｊに対してΔｘに相当する分だけ変位していることが
わかる。即ち、同一個所を少なくとも２方向から撮影し
て解析することにより、被計測面５１の変位を確実に検
知することが出来る。

【００４６】このように、記憶部３６に記憶された２次
元座標距離（基準値）と、撮影装置１０ａ（１０ｂ）の
各デジタルスチルカメラ１２ａ、１２ｂ（本実施形態で
は、デジタルスチルカメラ４台）で新たに撮影された画
像データから解析された計測点５６Ａａ、５６Ａｂ、
…、５６Ｆｃ、５６Ｆｄの２次元座標距離とをそれぞれ
比較する。そして、基準値と異なる２次元座標距離が発
生した場合、その計測点（例えば、計測点５６Ｆａ）を
変位ポイントとして決定する（ステップＳ６）。

【００４７】そして、その変位ポイントとなる計測点５
６Ｆａと変位量Ｋ（図７参照）を表示装置２２に表示す
ると共に、記憶部３６に記憶させる（ステップＳ７）。

【００４８】第１計測点変位検知部４１は、記憶された
計測点５６Ｆａの座標の変位量Ｋを、感度設定部３７に
設定された２次元の閾値と比較する。そして、その変位
量Ｋが閾値より小さければ、計測面の変位はないものと
判定してステップＳ１に戻る。また、計測点５６Ｆａの
変位量Ｋが閾値より大きければ、要解析とする（ステッ
プＳ８）。

【００４９】３次元座標距離演算部４２は、要解析とさ
れた計測点５６Ｆａが発生した場合、４台のデジタルス
チルカメラ１２ａ、１２ｂが撮影した画像データのう
ち、不可視部分が少ない画像データ２つを選択する（ス
テップＳ９）。

【００５０】選定された２つの画像データを、記憶部３
６から読み出し、画像データに不可視部分が含まれてい
た場合には、その不可視部分を解析対照から削除する。
（ステップＳ１０）。

【００５１】３次元座標距離演算部４２は、不可視部分
が削除された画像データに含まれる全ての計測点５６Ａ
ａ、５６Ａｂ、…、５６Ｆｃ、５６Ｆｄについてそれぞ
れ３次元座標距離を算出する（ステップＳ１１）。

【００５２】算出された計測点５６Ａａ、５６Ａｂ、
…、５６Ｆｃ、５６Ｆｄの３次元座標距離を表示装置２
２に表示すると共に、その座標の３次元方向の変位量を
示すデータを記憶部３６に記憶する（ステップＳ１
２）。

【００５３】第２計測点変位検知部４３は、記憶された
計測点５６Ａａ、５６Ａｂ、…、５６Ｆｃ、５６Ｆｄの
３次元座標距離の変位量を、感度設定部３７に設定され
た３次元の閾値と比較する（ステップＳ１３）。そし
て、その変位量が３次元の閾値より小さければ異常なし
と判定してステップＳ１に戻る。また、計測点５６Ａ
ａ、５６Ａｂ、…、５６Ｆｃ、５６Ｆｄの変位量が３次
元の閾値より大きければ、計測対象領域に変位が発生し
た旨の警報を発信する（ステップＳ１４）。そして、ス
テップＳ１に戻る。

【００５４】前記計測対象領域に変位が発生した際の警
報は、制御装置２０の表示装置２２に、発生した変位の
大きさを示す数値データ等を表示する外、制御装置２０
が設置されている場所の環境に合わせて、赤色灯（図示
せず）の点灯や、図示しないサイレン、ブザー、ベル等
の吹鳴を適宜組み合わせて行なう。また、警報を制御装
置２０の設置場所以外の遠隔地にも、電話、ファクシミ
リ、メールなど適宜な手段で連絡することもできる。

【００５５】上述の実施形態においては、まず、撮影装
置１０ａ、１０ｂの各デジタルスチルカメラ１２ａ、１
２ｂで撮影した画像データから抽出された計測点５６Ａ
ａ、５６Ａｂ、…、５６Ｆｃ、５６Ｆｄの２次元座標距
離を、予め記憶されている基準値と比較して、位置が変
位した計測点５６Ｆａ（図６の場合）を抽出する。

【００５６】そして、基準値と新たに抽出された２次元
座標距離の比較により変位が検知された場合のみ、不可
視部分の少ない２つの画像データを選択し、選択された
画像データに基づき３次元座標距離を算出して、予め記
憶されている基準値を比較することにより、被計測面５
１の変位の有無を検知するようにしている。

【００５７】上述のように、本実施形態においては、計
測対象領域を複数の方向から撮影し、撮影された画像デ
ータの２次元の座標距離に基づき、計測点５６Ａａ、５
６Ａｂ、…、５６Ｆｃ、５６Ｆｄの変位の有無を検知
し、変位が検知された場合のみ、３次元の座標距離を算
出してその変位を検知するようにしたので、全ての計測
点５６Ａａ、５６Ａｂ、…、５６Ｆｃ、５６Ｆｄに対す
る変位の有無の判定を短時間で行なうことが出来、継続
的に監視する被計測面５１の変位の発生を早期に検知す
ることが出来る。

【００５８】また、前記マーカー５５Ａａ、５５Ａｂ、
…、５５Ｆｃ、５５Ｆｄの輝度を上げる手段としては、
前述のようにその表面に反射塗料や蛍光塗料を塗布する
外、内部に電源と発光手段を設けて、発光させるように
してもよい。このような構成とすることにより、夜間な
ど暗闇の中でも計測点を検知することが出来る。

【００５９】なお、上述の実施形態においては、２台の
撮影装置１０ａ、１０ｂで被計測面５１を撮影する場合
について述べたが、さらに多くの撮影装置を配置して被
計測面５１をより多くの方向から撮影することにより、
より正確に計側面５１の変位を検知することが出来る。

【００６０】また、上記実施形態においては、標定点を
形成するマーカー５４Ａ、…、５４Ｄを枕木５２に固定
した場合について説明したが、このような構成とするこ
とにより、軌道床が陥没しても、レール５３を固定する
枕木５２は、レール５３により支えられるため比較的変
位が少なく、周囲に配置された計測用のマーカー５５Ａ
ａ、５５Ａｂ、…、５５Ｆｃ、５５Ｆｄとの３次元座標
における高さ方向の差が大きくなるため、変位の検出が
容易となる。また、標定点を構成するマーカー５４Ａ、
…、５４Ｄは、レール５３に沿って配設された標識や杭
を利用しても良い。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による写真測量装置の構成を示す構成
図。

【図２】図１における制御装置の制御手段の構成を示す
ブロック線図。

【図３】図１における撮影手段の配置例を示す平面図。

【図４】図３に示す制御手段による計測手順を示すフロ
ーチャート。

【図５】撮影された計測点の配列（基準状態）を示す
図。

【図６】撮影された計測点が変位した状態を示す図。

【図７】計測点の変位を検知する状態を示す説明図。

【符号の説明】

１０ａ、１０ｂ…撮影装置 １２ａ、１２ｂ…デジタルスチルカメラ ２０…制御装置 ３３…画像データ入力部 ３５…標定点・計測点抽出部 ３６…記憶部 ３７…感度設定部 ３９…２次元座標距離演算部 ４１…第１計測点変位検知部 ４２…３次元座標距離演算部 ４３…第２計測点変位検知部 ５１…被計測面 ５４Ａ〜５４Ｄ…マーカー ５４ａ〜５４ｄ…標定点 ５５Ａａ〜５５Ｆｄ…マーカー ５６Ａａ〜５６Ｆｄ…計測点

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 高田 知典 東京都台東区浅草橋３−１−１ ４Ｆ 株 式会社テクノバンガード内 (72)発明者 掛橋 孝夫 東京都台東区浅草橋３−１−１ ４Ｆ 株 式会社テクノバンガード内 Ｆターム(参考） 2F065 AA04 BB05 BB27 CC00 DD06 FF05 JJ03 JJ08 JJ26 QQ31 SS09 2F112 AC06 BA05 CA08 FA03 FA08 FA09 FA21 FA45 5B057 AA16 BA02 BA30 DA07 DA15 DB02 DB03 DC05 DC30 DC33 DC36 DC38 5L096 AA09 BA02 CA05 DA03 FA66 FA69 GA08 HA04

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被計測面に配置され、標定点を構成する
   複数のマーカー及び、計測点を構成する複数のマーカー
   と、 近接配置された２台のデジタルスチルカメラを一組と
   し、それぞれ異なる方向から被計測面の計測対象領域を
   撮影するように配置された複数組の撮影装置と、 該撮影装置と接続され、前記デジタルスチルカメラによ
   り撮影された計測対象領域の画像データを２次元で解析
   して、前記標定点に対する前記計測点の変位を算出し、
   計測点に変位が発生している場合のみ、画像データを３
   次元解析して計測点の３次元方向の変位を検知して、そ
   の結果を出力する制御装置と、 を備えたデジタルスチルカメラを用いた変位計測装置。
2. 【請求項２】 前記制御装置は、 前記撮影装置からの画像データを受け入れる画像データ
   入力部と、 該画像データ入力部に入力された画像データを処理し、
   前記標定点及び計測点を抽出する標定点・計測点抽出部
   と、 予め、前記標定点に対する各計測点の各々の２次元座標
   距離と３次元座標距離とを、それぞれ基準値として記憶
   する記憶部と、 前記標定点・計測点抽出部で抽出された標定点と計測点
   について、標定点に対する計測点の２次元座標距離を演
   算する２次元座標距離演算部と、 前記記憶部に記憶された各計測点の２次元座標距離の基
   準値と、前記２次元座標距離演算部で得られた各計測点
   の２次元座標距離とを比較し、２次元座標での、標定点
   に対する計測点の変位の有無を検知する第１計測点変位
   検知部と、 該第１計測点変位検知部で変位が検知された場合に、前
   記標定点に対する計測点の３元座標距離を演算する３次
   元座標距離演算部と、 前記記憶部に記憶された計測点の３次元座標距離の基準
   値と、前記３次元座標距離演算部で算出された計測点の
   ３次元座標距離を比較し、３次元座標での前記計測点の
   変位を演算する第２計測点変位検知部と、 を設けて構成した、請求項１記載のデジタルスチルカメ
   ラを用いた変位計測装置。
3. 【請求項３】前記制御装置に、前記第２計測点変位検知
   部で演算された計測点の変位を、判定するための閾値を
   設定する感度設定部を設け、 前記第２計測位置検知部で、前記計測点の変位が前記閾
   値を越えたか否かを検知し、前記計測点の変位が前記閾
   値を越えたとき、警報を出力するようにした、ことを特
   徴とする請求項２記載のデジタルスチルカメラを用いた
   変位計測装置。