JP2003185589A

JP2003185589A - コンクリート表面の変状調査システム、および、コンクリート表面の変状調査方法

Info

Publication number: JP2003185589A
Application number: JP2001387618A
Authority: JP
Inventors: Kenichi Matsui; 健一松井; Hideki Takahashi; 秀樹高橋; Toshinori Shintani; 壽教新谷; Kazuji Shioda; 和司潮田; Nariyuki Kumagai; 成之熊谷; Toru Tanaka; 徹田中
Original assignee: Nishimatsu Construction Co Ltd; Toda Corp
Current assignee: Nishimatsu Construction Co Ltd; Toda Corp
Priority date: 2001-12-20
Filing date: 2001-12-20
Publication date: 2003-07-03
Anticipated expiration: 2021-12-20
Also published as: JP4010806B2

Abstract

(57)【要約】【課題】トンネル孔壁面における被撮影部分に３次元
座標値を持たせることにより、撮影画像の幾何学的補正
を確実に行えるようにすること。【解決手段】トンネル孔壁面ａを撮影するＣＣＤカメ
ラ３ａ、３ｂと、トータルステーション６等を搬送台車
２に搭載して、トンネル孔軸方向に進行させながらトン
ネル孔壁面の変状調査を行う。トータルステーション６
によって、前方基準点ｂ１や後方基準点ｂ２に対する３
次元的な位置情報を取得するとともに、トンネル孔面ａ
の被撮影部分の中央点である被撮影点ｃ１、・・の、Ｃ
ＣＤカメラ３ａ、３ｂに対する３次元的な位置情報を取
得する。そして取得された位置情報を用いて、ＣＣＤカ
メラ３ａ、３ｂによって撮影された撮影画像ｄ１、・・
の全範囲に対して、同一縮尺で同一スケールとする幾何
学的な補正を行い、さらに、それぞれ幾何学的な補正が
行われた複数の撮影画像ｄ１、・・どうしを合成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば、トンネル
孔壁面、ダム、あるいは、コンクリートが露出する高架
橋や建築物等のコンクリート表面における、ひびや亀裂
等の変状を調査するための、コンクリート表面の変状調
査システム、および、コンクリート表面の変状調査方
法、に関する。

【０００２】

【従来の技術】トンネル等のコンクリート建造物におい
ては、老朽化に伴いひびや亀裂等の変状が現われてく
る。この変状は建造物の寿命と密接な関係をもってお
り、変状の形状や大きさを見ることにより建造物の安全
性や耐用年数等を推定することが可能となる。前記変状
の調査は、建造物の壁面をカメラ又はビデオカメラで撮
影・記録し、記録された写真又は画像を基に変状展開図
を作成して行う。

【０００３】以下に、従来一般の変状展開図の作成方法
をトンネルの例で説明する。作業員がトンネル孔内を端
から端まで歩行又は車に乗車して移動し、トンネル孔壁
面をカメラ又はビデオカメラで撮影する。この場合、カ
メラやビデオカメラの撮影視野は限られているため、ト
ンネル孔壁面をトンネル孔軸方向と直交方向において連
続させて撮影し、その位置での撮影が完了すると、トン
ネル孔内を所定距離進み、続くトンネル孔壁面をトンネ
ル孔軸方向と直交方向に撮影する。この撮影と移動とを
繰り返すことにより全てのトンネル孔壁面について撮影
することができる。そして、事務所等において、写真を
拡大したりビデオを再生したりして、トンネル孔壁面の
変状をスケッチすることにより変状展開図を作成してい
た。

【０００４】しかしながら、前記した方法は、人員、時
間、コスト等の制約がある他、変状の検出精度を高くす
ることができない。このため、例えば、特許第２９６３
２８４号公報に示す装置や、特開平９−２８４７４９号
公報に示す装置が提供されてきた。

【０００５】特許第２９６３２８４号公報記載の装置
は、ライン状の撮影領域を備えるＣＣＤラインセンサの
先に、曲面鏡を配置してその撮影視野をトンネルの天
井、側壁方向に向けて扇状に分散させて撮影するもので
ある。

【０００６】また、特開平９−２８４７４９号公報に示
す装置は、分割して撮影される領域を一定に保つような
ズーム機能を備えるカメラによってトンネル孔壁面を撮
影するものである。前記公報記載の技術においては、ラ
イン状の撮影領域を備えるＣＣＤラインセンサによる場
合と縦横に拡がりのある撮影領域を備えるＣＣＤカメラ
による場合とが記載されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、特許第２９
６３２８４号公報記載の装置において、ライン状の撮影
領域を曲面鏡でトンネル孔壁面に扇状に広げて撮影する
場合においては、トンネル孔壁面の形状、あるいは、ト
ンネル孔内における撮影位置によっては、ＣＣＤライン
センサのトンネル孔壁面までの距離を全て同一とするこ
とはできない。これにより、撮影画像に歪みが生じるた
め、撮影画像に対して所定の幾何学的補正を行う必要が
生じる。特許第２９６３２８４号公報においては、幾何
学的補正方法として、予め検査対象となるトンネル孔壁
面に等間隔の目盛りを仮設しておき、前記目盛りを含む
ようにしてトンネル孔壁面の撮影を行い、目盛りの有す
る位置情報等を利用して、コンピュータ等による画像処
理を行う方法を記載している。すなわち、前記目盛り
は、画像処理の基データとなるように、３次元座標値等
の３次元的な位置情報を備える必要があるが、この目盛
りを仮設するとともに目盛りに３次元的な位置情報を与
える作業は、特にトンネルが長区間となる場合において
は極めて煩雑である。

【０００８】また、特開平９−２８４７４９号公報に示
す装置において、ＣＣＤラインセンサによる場合には、
ＣＣＤラインセンサを回転させて、トンネル孔壁面をト
ンネル孔軸方向と直交方向に連続的に撮影するものであ
る。この際、ズーム機能により撮影領域は一定に保たれ
るが、トンネル孔内における撮影位置を自由に設定する
場合においては、ＣＣＤラインセンサの回転速度を一定
にすると、トンネル孔壁面におけるライン状の撮影領域
の進行速度が変化してライン密度が不均一となる。した
がって、ライン密度が均一となるように撮影画像を再構
成したり、あるいは、ライン密度が均一となるように、
ＣＣＤラインセンサの回転速度を制御したりする等の対
策が必要となる。そしてこれらの対策には、前記特許第
２９６３２８４号公報にも記載されているように、被撮
影部分の３次元的な位置情報の取得が必要となってく
る。

【０００９】また、縦横に拡がりのある撮影領域を備え
るＣＣＤカメラによる場合には、ＣＣＤカメラにより、
トンネル孔壁面をトンネル孔軸方向と直交方向に連続的
に撮影するものである。この際、ズーム機能により撮影
領域は一定に保たれるが、トンネル孔内における撮影位
置を自由に設定する場合においては、トンネル孔壁面に
対するカメラの撮影角度が様々となる。これにより、１
枚の撮影画像においても撮影距離が異なることによる歪
みが生じ、したがって、より正確な調査を行うためには
前記歪みを補正する必要がある。そして、前記歪みの補
正には、被撮影部分の３次元的な位置情報の取得が必要
となってくる。

【００１０】すなわち、ＣＣＤラインセンサによる場合
とＣＣＤカメラによる場合との双方において、被撮影部
分の３次元的な位置情報の取得が必要となってくるが、
特開平９−２８４７４９号公報には、被撮影部分の３次
元的な位置情報の取得に関しての記載は見られない。

【００１１】いずれにしても、トンネル孔壁面の形状が
不規則である場合や、トンネル孔内における撮影位置を
自由に設定する場合等においては、撮影された撮影画像
どうしを合成する際に、何らかの幾何学的な補正を行う
必要が生じる。そして、前記幾何学的な補正は通常コン
ピュータによって行われるため、基となる情報として、
被撮影部分の３次元的な位置情報、例えば、３次元座標
値やカメラに対する角度等を得ることが極めて重要とな
ってくる。特に、トンネルが長区間となる場合において
は、被撮影部分の３次元的な位置情報を得る作業を効率
的に行う必要がある。

【００１２】本発明の目的は、上記諸問題を解決するこ
とが可能となる、コンクリート表面の変状調査システ
ム、および、コンクリート表面の変状調査方法、を提供
することである。

【００１３】

【課題を解決するための手段】以上の課題を解決すべ
く、請求項１に記載のコンクリート表面の変状調査シス
テム（トンネル孔壁面の変状調査システム１）は、例え
ば図１〜図４に示すように、コンクリート表面（トンネ
ル孔壁面ａ）を複数に分割して撮影するカメラ（ＣＣＤ
カメラ３ａ、３ｂ）と、前記カメラ（ＣＣＤカメラ３
ａ、３ｂ）の、設定される基準点（前方基準点ｂ１、後
方基準点ｂ２）に対する３次元的な位置情報を取得する
第１位置情報取得手段（トータルステーション６）と、
前記カメラ（ＣＣＤカメラ３ａ、３ｂ）によってコンク
リート表面（トンネル孔壁面ａ）を撮影するに際して、
コンクリート表面（トンネル孔壁面ａ）の被撮影部分に
含まれる少なくとも１点、である被撮影点ｃ₁、ｃ₂、ｃ
₃、・・・の、前記カメラ（ＣＣＤカメラ３ａ、３ｂ）
に対する３次元的な位置情報を取得する第２位置情報取
得手段（トータルステーション６）と、前記第１位置情
報取得手段（トータルステーション６）によって取得さ
れた、前記カメラ（ＣＣＤカメラ３ａ、３ｂ）の前記基
準点（前方基準点ｂ１、後方基準点ｂ２）に対する位置
情報、前記第２位置情報取得手段（トータルステーショ
ン６）によって取得された、前記被撮影点ｃ₁、ｃ₂、ｃ
₃、・・・の前記カメラ（ＣＣＤカメラ３ａ、３ｂ）に
対する位置情報、および、これらの位置情報を適宜組み
合わせて得られる位置情報、を用いて、前記カメラ（Ｃ
ＣＤカメラ３ａ、３ｂ）によって撮影された撮影画像ｄ
₁、ｄ₂、ｄ₃、・・・の全範囲に対して、同一縮尺で同
一スケールとする幾何学的な補正を行う撮影画像幾何学
的補正手段（パーソナルコンピュータ１２）と、前記撮
影画像幾何学的補正手段（パーソナルコンピュータ１
２）によって、それぞれ幾何学的な補正が行われた複数
の撮影画像ｄ₁、ｄ₂、ｄ₃、・・・どうしを、被撮影部
分における共通位置どうしを重ね合わせるようにして合
成する撮影画像合成手段（パーソナルコンピュータ１
２）と、が備えられていることを特徴としている。

【００１４】請求項１記載の発明によれば、第１位置情
報取得手段によって、前記カメラの前記基準点に対する
３次元的な位置情報が取得され、前記第２位置情報取得
手段によって、前記カメラによってコンクリート表面を
撮影するに際して、コンクリート表面の被撮影部分に含
まれる少なくとも１点、である被撮影点の、前記カメラ
に対する３次元的な位置情報が取得される。

【００１５】そして、前記第１位置情報取得手段によっ
て取得された、前記カメラの前記基準点に対する３次元
的な位置情報、前記第２位置情報取得手段によって取得
された、前記被撮影点の前記カメラに対する位置情報、
および、これらの位置情報を適宜組み合わせて得られる
位置情報、を用いて、前記撮影画像幾何学的取得手段に
よって、前記カメラによって撮影された撮影画像の全範
囲に対して、同一縮尺で同一スケールとする幾何学的な
補正が行われる。

【００１６】さらに、前記撮影画像幾何学的補正手段に
よって、それぞれ幾何学的な補正が行われた複数の撮影
画像どうしが、撮影画像合成手段によって、被撮影部分
における共通位置どうしを重ね合わせるようにして合成
される。

【００１７】すなわち、以上により、コンクリート表面
の変状展開図を作成するに際して、図４（ａ）に示すよ
うに、トンネル孔内における撮影位置を自由に設定する
場合においては、トンネル孔壁面に対するカメラの撮影
距離、撮影角度が様々となるが、前記第１位置情報取得
手段、前記第２位置情報取得手段によって、前記被撮影
点に、例えば、３次元座標値やカメラに対する角度等の
３次元的な位置情報が与えられる。そして、被撮影点に
おける３次元的な位置情報を利用することによって、前
記撮影画像幾何学的補正手段によって、撮影画像の幾何
学的な補正が正確に行われ、さらに前記撮影画像合成手
段によって撮影画像の合成が行われる。したがって、従
来に比して容易かつ精度良く、コンクリート表面の変状
展開図を作成することが可能となる。

【００１８】前記コンクリート表面は、トンネル孔壁面
等、比較的長区間にわたって構築されるコンクリート構
造物の表面である。

【００１９】前記カメラとしては、ライン状の撮影視野
を備えるＣＣＤラインセンサや、縦横に拡がりのある撮
影視野を備えるＣＣＤカメラがある。

【００２０】前記第１位置情報取得手段、前記第２位置
情報取得手段としては、トータルステーションが挙げら
れる。トータルステーションとは、光波測距儀とトラン
シットとが一体化した装置である。光波測距儀は、この
光波測距儀から対象物までの光波が往復する時間を取得
して距離を求めるものであり、トランシットはトランシ
ットに対する対象物の水平角度及び鉛直角度を求めるも
のである。すなわち、これらを一体化したトータルステ
ーションは、このトータルステーションに対する対象物
の距離、水平角度、鉛直角度等を単体で取得することが
可能である。特に、最近においては、自動視準機能、自
動追尾機能等を備えるものも開発されてきている。

【００２１】前記被撮影点の３次元的な位置情報とは、
前記したように、被撮影点の３次元座標値やカメラに対
する角度等である。すなわち、前記被撮影点を含むよう
に、前記カメラによって撮影された撮影画像は、３次元
的な位置情報が与えられることになる。

【００２２】前記被撮影点の３次元座標値を取得する方
法としては、前記基準点に予め３次元座標値を与えてお
き、前記第１位置情報取得手段によって、前記基準点と
前記カメラとの間の距離および角度等を取得し、さらに
前記第２位置情報取得手段によって、前記カメラと前記
被撮影点との間の距離および角度等を取得し、これらの
情報を基に幾何学モデルから算出すればよい。

【００２３】前記同一縮尺で同一スケールとする幾何学
的な補正、とは、すなわち、図４（ａ）に示すように、
コンクリート表面を分割して撮影する場合に、トンネル
孔内における撮影位置を自由に設定する場合において
は、トンネル孔壁面に対するカメラの撮影距離、撮影角
度が様々となり、撮影画像ごとの倍率が異なったり、撮
影画像に歪みが生じたりするため、これらを補正するこ
とである。前記補正の方法としては、いわゆる倍率補正
やあおり補正があり、前記第１位置情報取得手段や前記
第２位置情報取得手段によって取得される情報等を利用
してコンピュータ処理により行われる。

【００２４】請求項２記載の発明は、例えば図１〜図４
に示すように、請求項１記載のコンクリート表面の変状
調査システム（トンネル孔壁面の変状調査システム１）
において、前記コンクリート表面はトンネル孔壁面ａで
あり、少なくとも、前記カメラ（ＣＣＤカメラ３ａ、３
ｂ）、前記第１位置情報取得手段（トータルステーショ
ン６）、前記第２位置情報取得手段（トータルステーシ
ョン６）、を搭載してトンネル孔軸方向に搬送する搬送
手段（搬送台車２）が備えられており、前記カメラ（Ｃ
ＣＤカメラ３ａ、３ｂ）を、このカメラ（ＣＣＤカメラ
３ａ、３ｂ）を含み前記搬送手段（搬送台車２）の前後
方向に直交する面である回動面内、において回動させな
がらコンクリート表面（トンネル孔壁面ａ）の被撮影部
分を視準させるとともに、該回動面内の任意の位置で保
持可能とするカメラ回動・保持手段（カメラ回動・保持
装置４ａ、４ｂ）が備えられていることを特徴としてい
る。

【００２５】請求項２記載の発明によれば、前記コンク
リート表面はトンネル孔壁面であるとともに、前記搬送
手段によって、少なくとも、前記カメラ、前記第１位置
情報取得手段、前記第２位置情報取得手段、が搭載され
てトンネル孔軸方向に搬送される。加えて、前記カメラ
回動・保持手段によって、前記カメラが、このカメラを
含み前記搬送手段の前後方向に直交する面である回動面
内、において回動しながらトンネル孔壁面の被撮影部分
を視準するとともに、この回動面内の任意の位置で保持
される。

【００２６】すなわち、トンネル孔壁面におけるトンネ
ル孔軸方向と直交方向の帯状部分を撮影すること、およ
び、撮影後には前記搬送手段によって前記カメラをトン
ネル孔軸方向に所定距離搬送すること、を繰り返すこと
により、トンネル孔壁面全体を効率良く撮影し、撮影さ
れた撮影画像どうしを合成することで、トンネル孔壁面
全体にわたる変状展開図を効率良く作成することが可能
となる。

【００２７】前記搬送手段としては、例えば、鋼材等に
よって組み立てられた台車がある。

【００２８】なお、前記搬送手段の搬送方向をトンネル
孔軸方向とすることで、前記カメラが回動する回動面
は、トンネル孔軸方向と直交する面に一致する。

【００２９】請求項３記載の発明は、例えば図１〜図３
に示すように、請求項２記載のコンクリート表面の変状
調査システム（トンネル孔壁面の変状調査システム１）
において、前記搬送手段（搬送台車２）の前後となる位
置少なくとも２ヶ所には、それぞれ、該搬送手段（搬送
台車２）とコンクリート表面（トンネル孔壁面ａ）との
間の距離を、該搬送手段（搬送台車２）の前後方向に直
交し、かつ、互いに同一の方向、で取得する距離取得手
段（レーザ距離計８ａ、８ｂ）が備えられていることを
特徴としている。

【００３０】請求項３記載の発明によれば、前記搬送手
段の前後となる位置少なくとも２ヶ所に備えられている
前記距離取得手段それぞれによって、該搬送手段とトン
ネル孔壁面との間の距離が、該搬送台車の前後方向に直
交し、かつ、互いに同一の方向、で取得される。これに
より、前記距離取得手段それぞれによって取得される、
前記トンネル孔壁面と前記搬送台車との間の少なくとも
２つの距離を互いに同一とすることで、該搬送手段の進
行方向がトンネル孔軸方向となる。したがって、前記搬
送手段を確実に前記トンネル孔軸方向となるように進行
させて、作業性を向上させることができる。

【００３１】なお、前記距離取得手段としては、例え
ば、レーザ距離計がある。

【００３２】なお、本発明においては、前記搬送手段の
進行方向は、ほぼトンネル孔軸線方向となればよく、す
なわち、完全にトンネル孔軸方向とならなくても、前記
第１位置情報取得手段や前記第２位置情報取得手段から
得られる位置情報を利用することによって、撮影画像の
幾何学的補正を正確に行って、撮影画像を合成すること
ができる。すなわち、前記距離取得手段は付随的に備え
られており、これを利用することによって搬送手段の進
行方向がトンネル孔軸方向から大きくずれることが防止
され、作業性を向上させることができる。

【００３３】請求項４記載の発明は、例えば図１〜図３
に示すように、請求項２または３記載のコンクリート表
面の変状調査システム（トンネル孔壁面の変状調査シス
テム１）において、前記搬送手段（搬送台車２）の前後
となる位置少なくとも２ヶ所には、それぞれ、該搬送手
段（搬送台車２）の搬送面に対して照射されることで該
搬送面における照射位置を確認可能な光、を照射する光
照射手段（レーザポインタ９ａ、９ｂ）が備えられてい
ることを特徴としている。

【００３４】請求項４記載の発明によれば、前記搬送手
段の前後となる位置少なくとも２ヶ所に備えられている
前記光照射手段によって、該搬送手段の搬送面に対して
光を照射することで、この搬送面における照射位置が確
認可能である。これにより、前記搬送面に予め、トンネ
ル孔軸方向となるような測定ポイントを設けておき、こ
の測定ポイントが前記光照射手段の光によって照射され
るようにすることで、該搬送手段の進行方向がトンネル
孔軸方向に一致する。したがって、前記搬送手段を確実
に前記トンネル孔軸方向となるように進行させて、作業
性を向上させることができる。

【００３５】なお、前記搬送手段のコンクリート表面に
おける搬送面に対して照射されることでこの搬送面にお
ける照射位置を確認可能な光、としては、例えばレーザ
光がある。前記光照射手段としては、例えばレーザポイ
ンタがある。

【００３６】前記光照射手段を利用することによって
は、前記搬送手段の進行方向は、ほぼトンネル孔軸方向
となればよく、すなわち、完全にトンネル孔軸方向とな
らなくてもよいことは、前記距離取得手段における場合
と同様である。

【００３７】請求項５記載の発明は、例えば図１〜図３
に示すように、請求項２〜４のいずれかに記載のコンク
リート表面の変状調査システム（トンネル孔壁面の変状
調査システム１）において、前記搬送手段（搬送台車
２）には、前記第１位置情報取得手段（トータルステー
ション６）および前記第２位置情報取得手段（トータル
ステーション６）による位置情報の取得の際に用いられ
るプリズム（前方プリズム１０ａ、後方プリズム１０
ｂ）が備えられていることを特徴としている。

【００３８】請求項５記載の発明によれば、前記搬送手
段に備えられているプリズムが、前記第１位置情報取得
手段および前記第２位置情報取得手段による位置情報の
取得の際に用いられる。例えば、前記搬送手段に搭載さ
れた前記第１位置情報取得手段および前記第２位置情報
取得手段の３次元的な位置情報、例えば、３次元座標値
を取得するとともに、前記プリズムの３次元的な位置情
報、例えば、３次元座標値を取得することによって、前
記搬送手段のトンネル孔軸方向に対するずれが正確に取
得される。この際、前記搬送手段の前後となる位置少な
くとも２箇所にプリズムを備えておき、これらのプリズ
ムの３次元的な位置情報、例えば、３次元座標値を取得
しても、同様に、前記搬送手段のトンネル孔軸方向に対
するずれが正確に取得される。これにより、前記第２位
置情報取得手段によって行われる、前記被撮影点の、前
記カメラに対する３次元的な位置情報の取得のうち、特
に水平角度の取得をより正確に行うことができるととも
に、前記搬送手段を確実に前記トンネル孔軸方向となる
ように進行させるための指標を得ることができる。

【００３９】請求項６記載の発明は、例えば図１〜図３
に示すように、請求項２〜５のいずれかに記載のコンク
リート表面の変状調査システム（トンネル孔壁面の変状
調査システム１）において、前記搬送手段（搬送台車
２）には、前記カメラ回動・保持手段（カメラ回動・保
持装置４ａ、４ｂ）、前記第１位置情報取得手段、前記
第２位置情報取得手段を、前記搬送手段（搬送台車２）
上において水平に保持する水平保持手段（自動精密整準
台７ａ、７ｂ）が備えられていることを特徴としてい
る。

【００４０】請求項６記載の発明によれば、前記水平保
持手段により、前記カメラ回動・保持手段、前記第１位
置情報取得手段、前記第２位置情報取得手段が前記搬送
手段上において水平に保持される。したがって、前記第
１位置情報取得手段、前記第２位置情報取得手段によっ
て取得される位置情報の信頼性が向上する。

【００４１】請求項７記載の発明は、例えば図１〜図３
に示すように、請求項１〜６のいずれかに記載のコンク
リート表面の変状調査システム（トンネル孔壁面の変状
調査システム１）において、前記カメラ（ＣＣＤカメラ
３ａ、３ｂ）には、このカメラ（ＣＣＤカメラ３ａ、３
ｂ）が視準するコンクリート表面（トンネル孔壁面ａ）
に対して照射されることで該コンクリート表面（トンネ
ル孔壁面ａ）における照射位置を確認可能な光、を照射
する光照射手段（レーザポインタ９ｃ、９ｄ）が備えら
れていることを特徴としている。

【００４２】請求項７記載の発明によれば、前記カメラ
に備えられている前記光照射手段によって、コンクリー
ト表面に対して光を照射することで、このコンクリート
表面における照射位置、すなわち、カメラの視準方向を
確認可能である。すなわち、カメラの視準方向を常に認
識して、作業性を向上させることができる。

【００４３】なお、コンクリート表面に対して照射され
ることで該コンクリート表面における照射位置を確認可
能な光、としては、例えばレーザ光がある。前記光照射
手段としては、例えばレーザポインタがある。

【００４４】請求項８記載の発明は、例えば図１〜図３
に示すように、請求項２〜７のいずれかに記載のコンク
リート表面の変状調査システム（トンネル孔壁面の変状
調査システム１）において、前記カメラ（ＣＣＤカメラ
３ａ、３ｂ）は、前記搬送手段（搬送台車２）の前後と
なる位置に少なくとも２台備えられており、それぞれの
カメラ（ＣＣＤカメラ３ａ、３ｂ）を、該カメラ（ＣＣ
Ｄカメラ３ａ、３ｂ）を含み前記搬送手段（搬送台車
２）の前後方向に直交する面である回動面内、において
回動させながらコンクリート表面（トンネル孔壁面ａ）
の被撮影部分を視準させるとともに、この回動面内の任
意の位置で保持可能とするカメラ回動・保持手段（カメ
ラ回動・保持装置４ａ、４ｂ）が備えられており、該カ
メラ回動・保持手段（カメラ回動・保持装置４ａ、４
ｂ）は、前記少なくとも２台のカメラ（ＣＣＤカメラ３
ａ、３ｂ）による、それぞれのコンクリート表面（トン
ネル孔壁面ａ）における被撮影部分を互いにトンネル孔
軸方向に連続して視準するべく構成されていることを特
徴としている。

【００４５】請求項８記載の発明によれば、前記カメラ
は、前記搬送手段の前後となる位置に少なくとも２台備
えられているとともに、それぞれのカメラは、前記カメ
ラ回動保持手段によって、該カメラを含み前記搬送手段
の前後方向に直交する面である回動面内、において回動
しながらコンクリート表面の被撮影部分を視準するとと
もに、この回動面内の任意の位置で保持される。さら
に、カメラ回動・保持手段によって、前記少なくとも２
台のカメラは、それぞれのコンクリート表面における被
撮影部分を互いにトンネル孔軸方向に連続するように視
準する。したがって、少なくとも２台のカメラによっ
て、トンネル孔壁面におけるトンネル軸方向と直交する
方向の帯状部分の撮影面積を広げて撮影効率を向上させ
ることができる。

【００４６】請求項９記載の発明は、例えば図１
（ｂ）、図４に示すように、請求項１記載のコンクリー
ト表面の変状調査システム（トンネル孔壁面の変状調査
システム１）を用いてコンクリート表面（トンネル孔壁
面ａ）の変状調査を行うコンクリート表面の変状調査方
法であって、先ず、基準点（前方基準点ｂ１、後方基準
点ｂ２）を設定し、次に、所定位置に前記カメラ（ＣＣ
Ｄカメラ３ａ、３ｂ）を設置してコンクリート表面（ト
ンネル孔壁面ａ）の所定の被撮影部分を視準させるとと
もに、前記第１位置情報取得手段（トータルステーショ
ン６）によって、前記カメラ（ＣＣＤカメラ３ａ、３
ｂ）の前記基準点（前方基準点ｂ１、後方基準点ｂ２）
に対する３次元的な位置情報を取得するカメラ視準・第
１位置情報取得工程と、このカメラ視準・第１位置情報
取得工程の後に、前記カメラ（ＣＣＤカメラ３ａ、３
ｂ）によってコンクリート表面（トンネル孔壁面ａ）を
撮影するとともに、コンクリート表面（トンネル孔壁面
ａ）の被撮影部分に含まれる少なくとも１点、である被
撮影点ｃ₁、ｃ₂、ｃ₃、・・・の、前記カメラ（ＣＣＤ
カメラ３ａ、３ｂ）に対する３次元的な位置情報を取得
する撮影・第２位置情報取得工程と、を所定回数繰り返
すとともに、前記撮影・第２位置情報取得工程において
撮影された撮影画像ｄ₁、ｄ₂、ｄ₃、・・・それぞれに
対して、前記第１位置情報取得手段（トータルステーシ
ョン６）によって取得された、前記カメラ（ＣＣＤカメ
ラ３ａ、３ｂ）の前記基準点（前方基準点ｂ１、後方基
準点ｂ２）に対する位置情報、前記第２位置情報取得手
段（トータルステーション６）によって取得された、前
記被撮影点ｃ₁、ｃ₂、ｃ₃、・・・の前記カメラ（ＣＣ
Ｄカメラ３ａ、３ｂ）に対する位置情報、および、これ
らの位置情報を適宜組み合わせて得られる位置情報、を
用いて、前記撮影画像幾何学的補正手段（パーソナルコ
ンピュータ１２）によって、前記撮影画像ｄ₁、ｄ₂、ｄ
₃、・・・の全範囲に対して、同一縮尺で同一スケール
とする幾何学的な補正を行い、次に、前記撮影画像幾何
学的補正手段（パーソナルコンピュータ１２）によって
それぞれ幾何学的な補正が行われた複数の撮影画像
ｄ₁、ｄ₂、ｄ₃、・・・どうしを、前記撮影画像合成手
段（パーソナルコンピュータ１２）によって、被撮影部
分における共通位置どうしを重ね合わせるようにして合
成する、ことを特徴としている。

【００４７】請求項９記載の発明によれば、基準点が設
定された後、前記カメラ視準・第１位置情報取得工程と
前記撮影・第２位置情報取得工程とが所定回数繰り返さ
れる。

【００４８】ここで、前記カメラ視準・第１位置情報取
得工程においては、所定位置に前記カメラが設置されて
コンクリート表面の所定の被撮影部分を視準するととも
に、前記第１位置情報取得手段によって、前記カメラの
前記基準点に対する３次元的な位置情報が取得される。

【００４９】また、撮影・第２位置情報取得工程におい
ては、前記カメラによってコンクリート表面が撮影され
るとともに、コンクリート表面の被撮影部分に含まれる
少なくとも１点、である被撮影点の、前記カメラに対す
る３次元的な位置情報が取得される。

【００５０】前記カメラ視準・第１位置情報取得工程と
前記撮影・第２位置情報取得工程との所定回数の繰り返
しとともに、前記撮影・第２位置情報取得工程において
撮影された撮影画像それぞれに対して、前記第１位置情
報取得手段によって取得された、前記カメラの前記基準
点に対する位置情報、前記第２位置情報取得手段によっ
て取得された、前記被撮影点の前記カメラに対する位置
情報、これらの位置情報を適宜組み合わせて得られる位
置情報、を用いて、前記撮影画像幾何学的補正手段によ
って、前記撮影画像の全範囲に対して、同一縮尺で同一
スケールとする幾何学的な補正が行われる。

【００５１】さらに、前記撮影画像幾何学的補正手段に
よってそれぞれ幾何学的な補正が行われた複数の撮影画
像どうしが、前記撮影画像合成手段によって、被撮影部
分における共通位置どうしが重ね合わさるようにして合
成される。

【００５２】すなわち、以上により、コンクリート表面
の変状展開図を作成するに際して、撮影位置を自由に設
定する場合においては、コンクリート表面に対するカメ
ラの撮影距離、撮影角度が様々となるが、前記第１位置
情報取得手段、前記第２位置情報取得手段によって、前
記被撮影点に、例えば、３次元座標値やカメラに対する
角度等の３次元的な位置情報が与えられる。そして、被
撮影点における３次元的な位置情報を利用することによ
って、前記撮影画像幾何学的補正手段によって、撮影画
像の幾何学的な補正が正確に行われ、さらに前記撮影画
像合成手段によって撮影画像の合成が行われる。したが
って、従来に比して容易かつ精度良く、コンクリート表
面の変状展開図を作成することが可能となる。

【００５３】請求項１０記載の発明は、例えば図１
（ｂ）、図４（ａ）、図４（ｂ）に示すように、請求項
２記載のコンクリート表面の変状調査システム（トンネ
ル孔壁面の変状調査システム１）を用いてトンネル孔壁
面ａの変状調査を行うコンクリート表面の変状調査方法
であって、先ず、トンネル孔内に基準点（前方基準点ｂ
１、後方基準点ｂ２）を設定し、次に、トンネル孔内の
所定位置に前記搬送手段（搬送台車２）を設置して、こ
の搬送手段（搬送台車２）に搭載された前記カメラ（Ｃ
ＣＤカメラ３ａ、３ｂ）を前記カメラ回動・保持手段
（カメラ回動・保持装置４ａ、４ｂ）によって回動させ
てトンネル孔壁面ａの所定の被撮影部分に視準させると
ともに、前記第１位置情報取得手段（トータルステーシ
ョン６）によって、前記カメラ（ＣＣＤカメラ３）の前
記トンネル孔内基準点（前方基準点ｂ１、後方基準点ｂ
２）に対する３次元的な位置情報を取得するカメラ視準
・第１位置情報取得工程と、このカメラ視準・第１位置
情報取得工程の後に、前記カメラ（ＣＣＤカメラ３ａ、
３ｂ）によってトンネル孔壁面ａを撮影するとともに、
トンネル孔壁面ａの被撮影部分に含まれる少なくとも１
点、である被撮影点ｃ₁、ｃ₂、ｃ₃、・・・の、前記カ
メラ（ＣＣＤカメラ３ａ、３ｂ）に対する３次元的な位
置情報を取得する撮影・第２位置情報取得工程と、この
撮影・第２位置情報取得工程の後に、前記カメラ回動・
保持手段（カメラ回動・保持装置４ａ、４ｂ）によっ
て、前記カメラ（ＣＣＤカメラ３ａ、３ｂ）を前記回動
面内において所定角度θ回動させるカメラ回動工程と、
を所定回数繰り返すトンネル孔軸直交方向調査工程と、
前記搬送手段（搬送台車２）によって、少なくとも、前
記カメラ（ＣＣＤカメラ３ａ、３ｂ）、前記第１位置情
報取得手段（トータルステーション６）、前記第２位置
情報取得手段（トータルステーション６）、をトンネル
孔軸方向に所定距離搬送する搬送工程と、を所定回数繰
り返すとともに、前記撮影・第２位置情報取得工程にお
いて撮影される撮影画像ｄ₁、ｄ₂、ｄ₃、・・・それぞ
れに対して、前記第１位置情報取得手段（トータルステ
ーション６）によって取得された、前記カメラ（ＣＣＤ
カメラ３ａ、３ｂ）の前記基準点（前方基準点ｂ１、後
方基準点ｂ２）に対する位置情報、前記被撮影点ｃ₁、
ｃ₂、ｃ₃、・・・の前記カメラ（ＣＣＤカメラ３ａ、３
ｂ）に対する位置情報、および、これらの位置情報を適
宜組み合わせて得られる位置情報、を用いて、前記撮影
画像幾何学的補正手段（パーソナルコンピュータ１２）
によって、前記撮影画像ｄ₁、ｄ₂、ｄ₃、・・・の全範
囲に対して、同一縮尺で同一スケールとする幾何学的な
補正を行い、次に、前記撮影画像幾何学的補正手段（パ
ーソナルコンピュータ１２）によってそれぞれ幾何学的
な補正が行われた複数の撮影画像ｄ₁、ｄ₂、ｄ₃、・・
・どうしを、前記撮影画像合成手段（パーソナルコンピ
ュータ１２）によって、被撮影部分における共通位置ど
うしを重ね合わせるようにして合成する、ことを特徴と
している。

【００５４】請求項１０記載の発明によれば、トンネル
孔内に基準点が設定された後、以下のようにしてトンネ
ル孔壁面の変状調査が行われる。すなわち、前記カメラ
視準・第１位置情報取得工程、撮影・第２位置情報取得
工程、カメラ回動工程、を所定回数繰り返すトンネル孔
軸直交方向調査工程と、搬送工程と、が所定回数繰り返
される。

【００５５】ここで、前記カメラ視準・第１位置情報取
得工程においては、トンネル孔内の所定位置に前記搬送
手段が設置されて、この搬送手段に搭載された前記カメ
ラが前記カメラ回動・保持手段によって回動してトンネ
ル孔壁面の所定の被撮影部分を視準するとともに、前記
第１位置情報取得手段によって、前記カメラの前記基準
点に対する３次元的な位置情報が取得される。

【００５６】また、撮影・第２位置情報取得工程におい
ては、前記カメラによってトンネル孔壁面が撮影される
とともに、トンネル孔壁面の被撮影部分に含まれる少な
くとも１点、である被撮影点の、前記カメラに対する３
次元的な位置情報が取得される。

【００５７】また、前記カメラ回動工程においては、前
記カメラ回動・保持手段によって、前記カメラが前記回
動面内において所定角度回動する。

【００５８】さらに、前記搬送工程においては、前記搬
送手段によって、少なくとも、前記カメラ、前記第１位
置情報取得手段、第２位置情報取得手段、がトンネル孔
軸方向に所定距離搬送される。

【００５９】そして、前記トンネル孔軸直交方向調査工
程と前記搬送工程との所定回数の繰り返しとともに、前
記撮影・第２位置情報取得工程において撮影された撮影
画像それぞれに対して、前記第１位置情報取得手段によ
って取得された、前記カメラの前記基準点に対する位置
情報、前記第２位置情報取得手段によって取得された、
前記被撮影点の前記カメラに対する位置情報、および、
これらの位置情報を適宜組み合わせて得られる位置情
報、を用いて、前記撮影画像幾何学的補正手段によっ
て、前記撮影画像の全範囲に対して、同一縮尺で同一ス
ケールとする幾何学的な補正が行われる。

【００６０】さらに、前記撮影画像幾何学的補正手段に
よってそれぞれ幾何学的な補正が行われた複数の撮影画
像どうしが、前記撮影画像合成手段によって、被撮影部
分における共通位置どうしが重ね合わさるようにして合
成される。

【００６１】すなわち、以上により、トンネル孔壁面を
トンネル孔軸方向と直交方向に連続して撮影するととも
に、撮影された撮影画像どうしを合成することで、トン
ネル孔壁面全体にわたる変状展開図を効率良く作成する
ことが可能となる。この際、図４（ａ）に示すように、
トンネル孔内における撮影位置を自由に設定する場合に
おいては、トンネル孔壁面に対するカメラの撮影距離、
撮影角度が様々となるが、前記第１位置情報取得手段、
前記第２位置情報取得手段によって、前記被撮影点に、
例えば、３次元座標値やカメラに対する角度等の３次元
的な位置情報が与えられる。そして、被撮影点における
３次元的な位置情報を利用することによって、前記撮影
画像幾何学的補正手段によって、撮影画像の幾何学的な
補正が正確に行われ、さらに前記撮影画像合成手段によ
って撮影画像の合成が行われる。したがって、従来に比
して容易かつ精度良く、トンネル孔壁面の変状展開図を
作成することが可能となる。

【００６２】

【発明の実施の形態】図１において、符号１は、本発明
に係るトンネル孔壁面の変状調査システムを示す。トン
ネル孔壁面の変状調査システム１は、自動車や列車等の
トンネルのトンネル孔壁面ａの変状調査に際して、トン
ネル孔壁面ａを分割して写真撮影し、撮影画像ｄ₁、
ｄ₂、ｄ₃、・・・を合成して変状展開図を作成する。以
下に、本発明に係るトンネル孔壁面の変状調査システム
１の構成を示す。トンネル孔壁面の変状調査システム１
は、図１に示すように、トンネル孔軸方向に進行する搬
送台車２、この搬送台車２に搭載される、ＣＣＤカメラ
３ａ、３ｂ、カメラ回動・保持装置４ａ、４ｂ、カメラ
搭載ステージ５、トータルステーション６、自動精密整
準台７ａ、７ｂ、レーザ距離計８ａ、８ｂ、レーザポイ
ンタ９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄ、プリズム１０ａ、１０
ｂ、モニタ１１、パーソナルコンピュータ１２、バッテ
リ１３、電力変換・供給装置１４等によって概略構成さ
れている。

【００６３】搬送台車２は、４隅に車輪２ａを備えると
ともに、複数のジャッキ２ｂを備えている。

【００６４】ＣＣＤカメラ３ａ、３ｂは、縦横に拡がり
のある撮影視野を有し、トンネル孔壁面ａを複数に分割
して撮影する。ＣＣＤカメラ３ａ、３ｂは搬送台車２の
前後となる位置２箇所に、以下のようにして設けられて
いる。すなわち、搬送台車２の上部に、自動精密整準台
７ａを挟んだ状態でカメラ搭載ステージ５が取り付けら
れており、このカメラ搭載ステージ５にカメラ回動・保
持装置４ａ、４ｂが設置され、さらにこのカメラ回動保
持装置４ａ、４ｂにＣＣＤカメラ３ａ、３ｂが回動可能
に取り付けられている。ＣＣＤカメラ３ａ、３ｂの側部
には、レーザポインタ９ｃ、９ｄが取り付けられてお
り、これらレーザポインタ９ｃ、９ｄは回動するＣＣＤ
カメラ３ａ、３ｂが視準しているトンネル孔壁面ａにお
ける被撮影部分の任意の位置を追従するように構成され
ている。すなわち、作業者は、ＣＣＤカメラ３ａ、３ｂ
が視準しているトンネル孔壁面ａにおける被撮影部分を
確認しながら作業を行うことができる。

【００６５】カメラ回動・保持装置４ａ、４ｂは、自動
精密整準台７ａを挟んで、トンネル孔軸方向にほぼ対称
となる位置に２台設けられている。それぞれのカメラ回
動・保持装置４ａ、４ｂは、搬送台車２の前後方向に直
交する面である回動面内でＣＣＤカメラ３ａ、３ｂを回
動させるとともに、この回動面内の任意の位置でＣＣＤ
カメラ３ａ、３ｂを保持可能である。すなわち、搬送台
車２をトンネル孔軸方向となるように進行させることに
より、前記回動面はトンネル孔軸方向と直交する面とな
る。さらに、２台のＣＣＤカメラ３ａ、３ｂによる、そ
れぞれのトンネル孔壁面ａにおける被撮影部分が互いに
トンネル孔軸方向に連続するように、２台のカメラ回動
保持装置４ａ、４ｂは互いに連動して駆動するように構
成されている。カメラ回動保持装置４ａ、４ｂは、パー
ソナルコンピュータ１２によって制御されてＣＣＤカメ
ラ３ａ、３ｂを回動、保持するべく動作する。

【００６６】トータルステーション６は、搬送台車２の
前部に設置されており、このトータルステーション６に
対する対象物の距離、水平角度、鉛直角度等を単体で取
得することが可能である。さらに、このトータルステー
ション６は、対象物を認知するセンサを備えているとと
もに、対象物に対して自動的に追尾して視準する機能を
備えている。トータルステーション６は、対象物のう
ち、前方基準点ｂ１や後方基準点ｂ２に設置されている
プリズム、後述する、搬送台車２の前後に設けられてい
るプリズム１０ａ、１０ｂに対しては自動的に追尾して
視準する。これに対して、トンネル孔壁面ａにおける被
撮影部分に対しては自動的に追尾して視準しないため、
トータルステーション６を被撮影部分に向けて所定角度
回転させる必要がある。

【００６７】自動精密整準台７ａは、カメラ搭載ステー
ジ５の下部に設けられており、図示しない水平センサを
備えることによって水平度を認知し、カメラ回動・保持
装置４ａ、４ｂを常に水平に保つように駆動する。同様
に、自動精密整準台７ｂは、トータルステーション６の
下部に設けられており、図示しない水平センサを備える
ことによって水平度を認知し、トータルステーション６
を常に水平に保つように駆動する。

【００６８】レーザ距離計８ａ、８ｂは、搬送台車２の
前後となる位置２ヶ所に設けられており、それぞれのレ
ーザ距離計８ａ、８ｂは、搬送台車２の前後方向に対し
て直交する方向において、搬送台車２とトンネル孔壁面
ａとの距離を測定可能である。これにより、前記位置２
ヶ所において取得される搬送台車２とトンネル孔壁面ａ
との間の距離を互いに一致させるようにすることで、搬
送台車２の進行方向をトンネル孔軸方向とすることがで
きるようになっている。

【００６９】レーザポインタ９ａ、９ｂは、搬送台車２
の前後となる位置２ヶ所に設けられており、それぞれの
レーザポインタ９ａ、９ｂからは、搬送台車２の接地面
に対してレーザ光が照射されて、これにより、この接地
面におけるレーザ光の照射位置が確認可能である。

【００７０】レーザポインタ９ｃ、９ｄは、ＣＣＤカメ
ラ３ａ、３ｂの側部に設けられており、このＣＣＤカメ
ラ３ａ、３ｂが視準するトンネル孔壁面ａに対してレー
ザ光を照射することでトンネル孔壁面ａにおける照射位
置を確認可能である。

【００７１】プリズム１０ａ、１０ｂは全方向性であ
り、搬送台車２の前後方向となるように、搬送台車２に
対して前後に突出する位置２ヶ所に設けられている。ト
ータルステーション６によってプリズム１０ａ、１０ｂ
の３次元座標値を取得することにより、搬送台車２のト
ンネル孔軸方向に対するずれが取得される。

【００７２】モニタ１１は、搬送台車２の後部に設置さ
れており、ＣＣＤカメラ３ａ、３ｂによって視準されて
いるトンネル孔壁面ａの被撮影部分がリアルタイムで映
し出されるようになっている。

【００７３】パーソナルコンピュータ１２は、トータル
ステーション６によって取得された、被撮影点ｃ₁、
ｃ₂、ｃ₃、・・・の３次元的な位置情報、すなわち、図
４（ａ）に示す、３次元座標値（Ｘ₁、Ｙ₁、Ｚ₁）、
（Ｘ₂、Ｙ₂、Ｚ₂）、（Ｘ₃、Ｙ₃、Ｚ₃）、・・・やＣＣ
Ｄカメラ３ａ、３ｂに対する水平角度および鉛直角度θ
₁、θ₂、θ₃、・・・等の様々な位置情報が入力されて
蓄積されるとともに、これらの位置情報を基に演算が行
われる。さらに、ＣＣＤカメラ３ａ、３ｂによって撮影
されたトンネル孔壁面ａの撮影画像がデジタルデータと
して取り込まれるとともに、前記位置情報や前記演算値
を基に、撮影画像ｄ₁、ｄ₂、ｄ₃、・・・の全範囲に対
して同一縮尺で同一スケールとする幾何学的な補正、す
なわち、倍率補正やあおり補正が行われる。さらに、幾
何学的な補正が行われたそれぞれの撮影画像ｄ₁、ｄ₂、
ｄ₃、・・・どうしが、それらの共通位置が重ね合わさ
るようにして合成される。その他、パーソナルコンピュ
ータ１２は、カメラ回動・保持装置４ａ、４ｂの動作制
御を行うとともに、トータルステーション６の動作制御
も行う。

【００７４】バッテリ１３は、搬送台車２の下部に搭載
されており、搬送台車２や、この搬送台車２に搭載され
ている、トータルステーション６、カメラ回動・保持装
置４ａ、４ｂ、自動精密整準台７ａ、７ｂ、レーザ距離
計８ａ、８ｂ、レーザポインタ９ａ、９ｂ、パーソナル
コンピュータ１２等を駆動させるための電力が蓄えられ
る。

【００７５】電力変換・供給装置１４は、バッテリ１３
の電力をＡＣ電源に変換する装置が備えられている。

【００７６】以下に、前記したトンネル孔壁面の変状調
査システム１を用いてトンネル孔壁面ａの変状調査を行
うトンネル孔壁面の変状調査方法について工程順に説明
する。

【００７７】＜基準点設置工程＞先ず、トンネル孔内に
おいて、搬送台車２の前方および後方に、前方基準点ｂ
１、および、後方基準点ｂ１を設定する。前方基準点ｂ
１、および、後方基準点ｂ２には、それぞれ、全方向性
のプリズムを設置するとともに、３次元座標値を予め与
えておく。加えて、搬送台車の搬送面に、トンネル孔軸
方向となり、かつ、搬送台車２におけるレーザポインタ
９ａ、９ｂの間隔に一致するようにして測定ポイント
ｅ、ｅ、・・・を予め設けておく。

【００７８】トンネル孔壁面全体の撮影は、以下に示す
＜トンネル孔軸直交方向調査工程＞と＜搬送工程＞とを
所定回数繰り返すことにより完了する。

【００７９】＜トンネル孔軸直交方向調査工程＞＜トン
ネル孔軸直交方向調査工程＞においては、図４（ａ）に
示すように、［カメラ視準・第１位置情報取得工程］、
［撮影・第２位置情報取得工程］、［カメラ回動工程］
が所定回数繰り返される。以下に、順に説明する。

【００８０】［カメラ視準・第１位置情報取得工程］ト
ンネル孔内の所定位置に搬送台車２を設置する。この
際、搬送台車２の前後となる位置２ヶ所に設けられてい
る、レーザ距離計８ａ、８ｂによって取得される、搬送
台車２とトンネル孔壁面ａとの間の距離を互いに一致さ
せて、搬送台車２の進行方向をトンネル孔軸方向とす
る。加えて、搬送台車２の前後となる位置２ヶ所に設け
られている、レーザポインタ９ａ、９ｂから、搬送面に
対して照射されるレーザ光と測定ポイントｅ、ｅ、・・
・とを一致させて、搬送台車２の進行方向をトンネル孔
軸方向とする。さらに、トータルステーション６によっ
て搬送台車２の前後に設けられている前方プリズム１０
ａおよび後方プリズム１０ｂの３次元座標値を取得する
ことにより、搬送台車２のトンネル孔軸方向に対するず
れを予め取得しておく。その後、搬送台車２に設けられ
ているジャッキ２ｂ、および、自動精密整準台７ａ、７
ｂを用いて、トータルステーション６、カメラ回動・保
持装置４ａ、４ｂをほぼ水平とする。

【００８１】そして、搬送台車２に搭載されたＣＣＤカ
メラ３ａ、３ｂをカメラ回動・保持装置４ａ、４ｂによ
って回動させてトンネル孔壁面ａの所定の被撮影部分を
視準させる。なお、ＣＣＤカメラ３ａ、３ｂの側部に設
けられているレーザポインタ９ｃ、９ｄから、トンネル
孔壁面ａに対して照射されるレーザ光によって、トンネ
ル孔壁面ａにおける被撮影部分の任意の位置を確認可能
である。また、搬送台車２の後部に設置されているモニ
タ１１によって、ＣＣＤカメラ３ａ、３ｂによって視準
されているトンネル孔壁面ａの被撮影部分がリアルタイ
ムで映し出されるようになっている。

【００８２】そして、トータルステーション６によっ
て、ＣＣＤカメラ３ａ、３ｂの前方基準点ｂ１、後方基
準点ｂ２に対する３次元的な位置情報を取得する。

【００８３】具体的には、先ず、トータルステーション
６の、前方基準点ｂ１、後方基準点ｂ２に対する３次元
的な位置情報、すなわち、距離、水平角度、鉛直角度を
取得する。なお、この作業は、トータルステーション６
に備えられている自動視準機能、自動追尾機能によって
迅速に行われる。そして、ＣＣＤカメラ３ａ、３ｂのト
ータルステーション６に対する位置情報から、ＣＣＤカ
メラ３ａ、３ｂの前方基準点ｂ１、後方基準点ｂ２に対
する３次元的な位置情報、すなわち、撮影距離、水平角
度、鉛直角度を取得する。ここで前方基準点ｂ１、後方
基準点ｂ２には３次元座標値が与えられているため、こ
れらから、ＣＣＤカメラ３ａ、３ｂの３次元座標値を求
める。こららの計算は、パーソナルコンピュータ１２に
おいて行われ、さらに、トータルステーション６によっ
て取得された情報とともに計算結果が保存される。

【００８４】［撮影・第２位置情報取得工程］ＣＣＤカ
メラ３ａ、３ｂによってトンネル孔壁面ａを撮影すると
ともに、トンネル孔壁面ａの被撮影部分の中央点である
被撮影点ｃ₁、ｃ₂、ｃ₃、・・・の、ＣＣＤカメラ３
ａ、３ｂに対する３次元的な位置情報を取得する。

【００８５】具体的には、先ず、トータルステーション
６の、被撮影点ｃ₁、ｃ₂、ｃ₃、・・・に対する３次元
的な位置情報、すなわち、距離、水平角度、鉛直角度を
取得する。この際、搬送台車２の前後に突出するように
して設けられているプリズム１０ａ、１０ｂの３次元座
標値を求めることにより、搬送台車２のトンネル孔軸方
向に対するずれが精度良く測定され、したがって、前記
水平角度も精度良く取得される。なお、この作業は、ト
ータルステーション６に備えられている自動視準機能、
自動追尾機能によって迅速に行われる。そして、ＣＣＤ
カメラ３ａ、３ｂのトータルステーション６に対する位
置情報から、被撮影点ｃ₁、ｃ₂、ｃ₃、・・・のＣＣＤ
カメラ３ａ、３ｂに対する３次元的な位置情報、すなわ
ち、撮影距離ｌ₁、ｌ₂、ｌ₃、・・・、水平角度、鉛直
角度θ₁、θ₂、θ₃、・・・を求める。ここで、前記し
たように、ＣＣＤカメラ３ａ、３ｂの３次元座標値を求
めることができるため、被撮影点ｃ₁、ｃ₂、ｃ₃、・・
・の３次元座標値（Ｘ₁、Ｙ₁、Ｚ₁）、（Ｘ₂、Ｙ₂、
Ｚ₂）、（Ｘ₃、Ｙ₃、Ｚ₃）、・・・も求められる。こら
らの計算は、パーソナルコンピュータ１２において行わ
れ、計算結果が、トータルステーション６によって取得
された情報、撮影画像のデジタル情報とともに保存され
る。

【００８６】［カメラ回動工程］カメラ回動・保持装置
４ａ、４ｂによって、ＣＣＤカメラ３ａ、３ｂを、搬送
台車２の前後方向に直交する面である回動面内におい
て、所定角度θ回動させる。なお、所定角度θは、隣り
合う撮影画像が所定範囲オーバーラップ可能な角度とす
る。

【００８７】以上のように、＜トンネル孔軸直交方向調
査工程＞においては、図４（ａ）に示すように、［カメ
ラ視準・第１位置情報取得工程］、［撮影・第２位置情
報取得工程］、［カメラ回動工程］が所定回数繰り返さ
れ、これにより、トンネル孔壁面ａのトンネル孔軸方向
に直交する帯状部分の撮影が行われる。

【００８８】＜搬送工程＞搬送台車２を進行させて、Ｃ
ＣＤカメラ３ａ、３ｂ、トータルステーション６等をト
ンネル孔軸方向に所定距離搬送する。この際、搬送台車
２の前後となる位置２ヶ所に設けられている、レーザ距
離計８ａ、８ｂによって取得される、搬送台車２とトン
ネル孔壁面ａとの間の距離を互いに一致させて、搬送台
車２の進行方向をトンネル孔軸方向とする。加えて、搬
送台車２の前後となる位置２ヶ所に設けられている、レ
ーザポインタ９ａ、９ｂから、搬送面に対して照射され
るレーザ光と測定ポイントｅ、ｅ、・・・とを一致させ
て、搬送台車２の進行方向をトンネル孔軸方向とする。

【００８９】以上のように、＜トンネル孔軸直交方向調
査工程＞と＜搬送工程＞とを所定回数繰り返すことによ
り、トンネル孔壁面全体の撮影が完了する。

【００９０】以上のような、＜トンネル孔軸直交方向調
査工程＞、＜搬送工程＞の繰り返しとともに、以下に示
す、＜撮影画像幾何学的補正工程＞と＜撮影画像合成工
程＞とが行われる。

【００９１】＜撮影画像幾何学的補正工程＞［撮影・第
２位置情報取得工程］において撮影された撮影画像
ｄ₁、ｄ₂、ｄ₃、・・・それぞれに対して、トータルス
テーション６によって取得された、ＣＣＤカメラ３ａ、
３ｂの前方基準点ｂ１、後方基準点ｂ２に対する位置情
報、トータルステーション６によって取得された、被撮
影点ｃ₁、ｃ₂、ｃ₃、・・・のＣＣＤカメラ３ａ、３ｂ
に対する位置情報、および、これらの位置情報を適宜組
み合わせて得られる位置情報、を用いて、パーソナルコ
ンピュータ１２によって、撮影画像ｄ₁、ｄ₂、ｄ₃、・
・・の全範囲に対して、同一縮尺で同一スケールとする
幾何学的な補正を行う。

【００９２】具体的には、ＣＣＤカメラ３ａ、３ｂの前
方基準点ｂ１、後方基準点ｂ２に対する３次元的な位置
情報、すなわち、距離、水平角度、鉛直角度、ＣＣＤカ
メラ３ａ、３ｂの３次元座標値、被撮影点ｃ₁、ｃ₂、ｃ
₃、・・・のＣＣＤカメラ３ａ、３ｂに対する３次元的
な位置情報、すなわち、図４（ａ）に示す、撮影距離ｌ
₁、ｌ₂、ｌ₃、・・・、水平角度、鉛直角度θ₁、θ₂、
θ₃、・・・、被撮影点ｃ₁、ｃ₂、ｃ₃、・・・の３次元
座標値（Ｘ₁、Ｙ₁、Ｚ₁）、（Ｘ₂、Ｙ₂、Ｚ₂）、
（Ｘ₃、Ｙ₃、Ｚ₃）、・・・等を用いて、倍率補正やあ
おり補正を行う。倍率補正やあおり補正は、パーソナル
コンピュータ１２に取りこまれた撮影画像のデジタル情
報を変換することにより行われ、さらに、変換結果が保
存される。

【００９３】＜撮影画像合成工程＞＜撮影画像幾何学的
補正工程＞においてそれぞれ幾何学的な補正が行われた
複数の撮影画像ｄ₁、ｄ₂、ｄ₃、・・・どうしを、図４
（ｂ）に示すように、パーソナルコンピュータ１２によ
って、被撮影部分における共通位置どうしを重ね合わせ
るようにして合成する。

【００９４】以上により、トンネル孔壁面ａをトンネル
孔軸方向と直交方向に連続して撮影するとともに、撮影
された撮影画像ｄ₁、ｄ₂、ｄ₃、・・・どうしを合成す
ることで、トンネル孔壁面全体にわたる変状展開図を効
率良く作成することが可能となる。この際、図４（ａ）
に示すように、トンネル孔内における撮影位置を自由に
設定する場合においては、トンネル孔壁面ａに対するＣ
ＣＤカメラ３ａ、３ｂの撮影距離、撮影角度が様々とな
るが、トータルステーション６によって、前記被撮影点
ｃ₁、ｃ₂、ｃ₃、・・・に、例えば、３次元座標値やＣ
ＣＤカメラ３ａ、３ｂに対する角度等の３次元的な位置
情報が与えられる。そして、被撮影点ｃ₁、ｃ₂、ｃ₃、
・・・における３次元的な位置情報を利用することによ
って、パーソナルコンピュータ１２によって、撮影画像
ｄ₁、ｄ₂、ｄ₃、・・・の幾何学的な補正が正確に行わ
れ、さらにパーソナルコンピュータ１２によって撮影画
像ｄ₁、ｄ₂、ｄ₃、・・・の合成が行われる。したがっ
て、従来に比して容易かつ精度良く、トンネル孔壁面ａ
の変状展開図を作成することが可能となる。

【００９５】以上、本実施の形態におけるトンネル孔壁
面の変状調査システム１、および、トンネル孔壁面の変
状調査方法によれば、以下のような効果を取得すること
ができる。

【００９６】＜基準点設置工程＞において前方基準点
ｂ１、後方基準点ｂ２が設定された後、以下のようにし
てトンネル孔壁面ａの変状調査が行われる。すなわち、
［カメラ視準・第１位置情報取得工程］、［撮影・第２
位置情報取得工程］、［カメラ回動工程］、を所定回数
繰り返す＜トンネル孔軸直交方向調査工程＞と、＜搬送
工程＞と、が所定回数繰り返される。

【００９７】ここで、［カメラ視準・第１位置情報取得
工程］においては、トンネル孔内の所定位置に搬送台車
２が設置されて、この搬送台車２に搭載されたＣＣＤカ
メラ３ａ、３ｂがカメラ回動・保持手段４ａ、４ｂによ
って回動してトンネル孔壁面ａの所定の被撮影部分を視
準するとともに、トータルステーション６によって、Ｃ
ＣＤカメラ３ａ、３ｂの前方基準点ｂ１、後方基準点ｂ
２に対する３次元的な位置情報が取得される。

【００９８】また、［撮影・第２位置情報取得工程］に
おいては、ＣＣＤカメラ３ａ、３ｂによってトンネル孔
壁面ａが撮影されるとともに、トータルステーション６
によって、トンネル孔壁面ａの被撮影部分の中央点であ
る被撮影点ｃ₁、ｃ₂、ｃ₃、・・・の、ＣＣＤカメラ３
ａ、３ｂに対する３次元的な位置情報が取得される。

【００９９】また、［カメラ回動工程］においては、カ
メラ回動・保持装置４ａ、４ｂによって、ＣＣＤカメラ
３ａ、３ｂが前記回動面内において所定角度θ回動す
る。

【０１００】さらに、＜搬送工程＞においては、搬送台
車２によって、ＣＣＤカメラ３ａ、３ｂ、トータルステ
ーション６がトンネル孔軸方向に所定距離搬送される。

【０１０１】そして、＜トンネル孔軸直交方向調査工程
＞と＜搬送工程＞との所定回数の繰り返しとともに、＜
撮影画像幾何学的補正工程＞においては、［撮影・第２
位置情報取得工程］において撮影された撮影画像ｄ₁、
ｄ₂、ｄ₃、・・・それぞれに対して、トータルステーシ
ョン６によって取得された、ＣＣＤカメラ３の、前方基
準点ｂ１、後方基準点ｂ２に対する位置情報、トータル
ステーション６によって取得された、ＣＣＤカメラ３
ａ、３ｂと被撮影点ｃ₁、ｃ₂、ｃ₃、・・・との間の距
離情報、トータルステーション６によって取得された、
被撮影点ｃ₁、ｃ₂、ｃ₃、・・・のＣＣＤカメラ３ａ、
３ｂに対する位置情報、および、これらの位置情報を適
宜組み合わせて得られる位置情報、を用いて、パーソナ
ルコンピュータ１２によって、撮影画像ｄ₁、ｄ₂、
ｄ₃、・・・の全範囲に対して、同一縮尺で同一スケー
ルとする幾何学的な補正が行われる。

【０１０２】さらに、＜撮影画像合成工程＞において
は、＜撮影画像幾何学的補正工程＞においてそれぞれ幾
何学的な補正が行われた複数の撮影画像ｄ₁、ｄ₂、
ｄ₃、・・・どうしが、さらにパーソナルコンピュータ
１２によって、被撮影部分における共通位置どうしが重
ね合わさるようにして合成される。

【０１０３】すなわち、以上により、トンネル孔壁面ａ
をトンネル孔軸方向と直交方向に連続して撮影するとと
もに、撮影された撮影画像ｄ₁、ｄ₂、ｄ₃、・・・どう
しを合成することで、トンネル孔壁面全体にわたる変状
展開図を効率良く作成することが可能となる。この際、
図４（ａ）に示すように、トンネル孔内における撮影位
置を自由に設定する場合においては、トンネル孔壁面ａ
に対するＣＣＤカメラ３ａ、３ｂの撮影距離、撮影角度
が様々となるが、トータルステーション６によって、被
撮影点ｃ₁、ｃ₂、ｃ₃、・・・に、例えば、３次元座標
値やＣＣＤカメラ３ａ、３ｂに対する角度等の３次元的
な位置情報が与えられる。そして、被撮影点ｃ₁、ｃ₂、
ｃ₃、・・・における３次元的な位置情報を利用するこ
とによって、パーソナルコンピュータ１２による撮影画
像ｄ₁、ｄ₂、ｄ₃、・・・の幾何学的な補正が正確に行
われ、さらにパーソナルコンピュータ１２による撮影画
像ｄ₁、ｄ₂、ｄ₃、・・・の合成が行われる。したがっ
て、従来に比して容易かつ精度良く、トンネル孔壁面ａ
の変状展開図を作成することが可能となる。

【０１０４】搬送台車２の前後となる位置２ヶ所に備
えられているレーザ距離計８ａ、８ｂそれぞれによっ
て、搬送台車２とトンネル孔壁面ａとの間の距離が、搬
送台車２の前後方向に直交し、かつ、互いに同一の方
向、で取得される。これにより、レーザ距離計８ａ、８
ｂそれぞれによって取得される、トンネル孔壁面ａと搬
送台車２との間の２つの距離を互いに同一とすること
で、搬送台車２の進行方向がトンネル孔軸方向となる。
したがって、搬送台車２を確実にトンネル孔軸方向とな
るように進行させて、作業性を向上させることができ
る。

【０１０５】搬送台車２の前後となる位置２ヶ所に備
えられているレーザポインタ９ａ、９ｂによって、搬送
台車２の搬送面に対してレーザ光を照射することで、こ
の搬送面における照射位置が確認可能である。これによ
り、前記搬送面に予め、トンネル孔軸方向となるような
測定ポイントｅ、ｅ、・・・を設けておき、この測定ポ
イントｅ、ｅ、・・・が、レーザポインタ９ａ、９ｂの
レーザ光によって照射されるようにすることで、搬送台
車２の進行方向がトンネル孔軸方向となる。したがっ
て、搬送台車２をトンネル孔軸方向となるように進行さ
せて、作業性を向上させることができる。

【０１０６】搬送台車２の前後に突出する位置２ヶ所
に備えられている前方プリズム１０ａおよび後方プリズ
ム１０ｂの３次元的な位置情報、例えば、３次元座標値
を取得することによって、搬送台車２のトンネル孔軸方
向に対するずれが正確に取得される。これにより、トー
タルステーション６によって行われる、被撮影点ｃ₁、
ｃ₂、ｃ₃、・・・の、ＣＣＤカメラ３ａ、３ｂに対する
３次元的な位置情報の取得のうち、特に水平角度の取得
をより正確に行うことができるとともに、搬送台車２を
確実にトンネル孔軸方向となるように進行させるための
指標を得ることができる。

【０１０７】自動精密背整準台７ａ、７ｂにより、カ
メラ回動・保持装置４ａ、４ｂ、トータルステーション
６が搬送台車２上において水平に保持される。したがっ
て、トータルステーション６によって取得される位置情
報の信頼性が向上する。

【０１０８】ＣＣＤカメラ３ａ、３ｂに備えられてい
るレーザポインタ９ｃ、９ｄによって、トンネル孔壁面
ａに対してレーザ光を照射することで、このトンネル孔
壁面ａにおける照射位置、すなわち、ＣＣＤカメラ３
ａ、３ｂの視準方向を確認可能である。すなわち、ＣＣ
Ｄカメラ３ａ、３ｂの視準方向を常に認識して、作業性
を向上させることができる。

【０１０９】ＣＣＤカメラ３ａ、３ｂは、搬送台車２
の前後となる位置に２台備えられているとともに、それ
ぞれのＣＣＤカメラ３ａ、３ｂは、カメラ回動保持装置
４ａ、４ｂによって、ＣＣＤカメラ３ａ、３ｂを含み搬
送台車２の前後方向に直交する面である回動面内、にお
いて回動しながらトンネル孔壁面ａの被撮影部分を視準
するとともに、この回動面内の任意の位置で保持され
る。さらに、カメラ回動・保持装置４ａ、４ｂによっ
て、２台のＣＣＤカメラ３ａ、３ｂは、それぞれのトン
ネル孔壁面における被撮影部分を互いにトンネル孔軸方
向に連続するように視準する。したがって、２台のＣＣ
Ｄカメラ３ａ、３ｂによって、トンネル孔壁面ａにおけ
るトンネル孔軸方向と直交する方向の帯状部分の撮影面
積を広げて撮影効率を向上させることができる。

【０１１０】なお、本発明のトンネル孔壁面の変状調査
システムおよびトンネル孔壁面の変状調査方法は、本実
施の形態に限定されることなく、本発明の主旨を逸脱し
ない範囲において種々の改良並びに設計の変更を行って
も良い。

【０１１１】また、本実施の形態においては、コンクリ
ート表面としてトンネル孔壁面ａを例に挙げたが、その
他、例えばダムやコンクリートが露出する高架橋や建築
物の表面に対しても適用できることは勿論である。

【０１１２】次に、本実施の形態においては、搬送台車
２の前後に突出する位置２箇所に前方プリズム１０ａ、
後方プリズム１０ｂを備えておき、これらの前方プリズ
ム１０ａ、後方プリズム１０ｂの３次元座標値を取得す
ることによって、搬送台車２のトンネル孔軸方向に対す
るずれを正確に取得している。しかしながら、搬送台車
２に備えられているプリズムは１つでもよく、この場合
においては、トータルステーション６の３次元座標値を
取得するとともに、前記プリズムの３次元座標値を取得
することによって、搬送台車２のトンネル孔軸方向に対
するずれが正確に取得される。

【０１１３】次に、本実施の形態においては、搬送台車
２をトンネル孔軸方向に設置するために、前記したよう
に搬送台車２の前後となる位置にそれぞれ設けられるレ
ーザポインタ９ａ、９ｂおよびレーザ距離計８ａ、８ｂ
を用いている。しかしながら、本発明の目的を達するた
めには、ＣＣＤカメラ３ａ、３ｂとトータルステーショ
ン６とを結ぶ線が、トンネル孔軸方向となればよい。し
たがって、例えば以下のように発明を構成することも可
能である。すなわち、例えば、自動精密整準台７ａを備
えるＣＣＤカメラ３ａ、３ｂと自動精密整準台７ｂとを
備えるトータルステーション６とを、同一かつ水平方向
に回動可能なステージに搭載する。そして、トータルス
テーション６によって、３次元的な位置情報を取得する
とともにトンネル孔軸方向を取得する。さらに、ＣＣＤ
カメラ３ａ、３ｂとトータルステーション６とを結ぶ線
がトンネル孔軸方向となるようにステージを回動させ
る。以上により、ＣＣＤカメラ３ａ、３ｂとトータルス
テーション６を結ぶ線が、トンネル孔軸方向となり、本
実施の形態における効果と同様の効果を得ることが可能
である。なお、前記した方法は、全て自動で行われても
よいことは勿論である。

【０１１４】次に、本実施の形態においては、トンネル
孔壁面を撮影するために、縦横に拡がりのある撮影視野
を備えるＣＣＤカメラ３ａ、３ｂを用いているが、特に
限定されるものではなく、例えば、ライン状の撮影視野
を備えるＣＣＤラインセンサでもよい。この場合におい
ては、ＣＣＤラインセンサを回転させて、トンネル孔壁
面をトンネル孔軸方向と直交方向に連続的に撮影するこ
とになり、ＣＣＤラインセンサの回転速度を一定にする
と、トンネル孔壁面におけるライン状の撮影領域の進行
速度が変化してライン密度が不均一となる。したがっ
て、ライン密度が均一となるように撮影画像を再構成し
たり、あるいは、ライン密度が均一となるように、ＣＣ
Ｄラインセンサの回転速度を制御したりする等の対策が
必要となるが、本発明によれば、被撮影部分の３次元的
な位置情報が取得されるので、これらの位置情報を基に
容易かつ正確に行うことができる。

【０１１５】さらに、本実施の形態においては、ＣＣＤ
カメラ３ａ、３ｂをトンネル孔軸方向に２台配設してい
るが、１台あるいは３台以上でもよいことは勿論であ
る。

【０１１６】

【発明の効果】請求項１記載の発明によれば、コンクリ
ート表面の変状展開図を作成するに際して、図４（ａ）
に示すように、トンネル孔内における撮影位置を自由に
設定する場合においては、トンネル孔壁面に対するカメ
ラの撮影距離、撮影角度が様々となるが、前記第１位置
情報取得手段、前記第２位置情報取得手段によって、前
記被撮影点に、例えば、３次元座標値やカメラに対する
角度等の３次元的な位置情報が与えられる。そして、被
撮影点における３次元的な位置情報を利用することによ
って、前記撮影画像幾何学的補正手段によって、撮影画
像の幾何学的な補正が正確に行われ、さらに前記撮影画
像合成手段によって撮影画像の合成が行われる。したが
って、従来に比して容易かつ精度良く、コンクリート表
面の変状展開図を作成することが可能となる。

【０１１７】請求項２記載の発明によれば、請求項１記
載の発明と同様の効果を取得することができることは勿
論のこと、トンネル孔壁面をトンネル孔軸方向と直交方
向に連続して撮影するとともに、撮影された撮影画像ど
うしを合成することで、トンネル孔壁面全体にわたる変
状展開図を効率良く作成することが可能となる。

【０１１８】請求項３記載の発明によれば、請求項２記
載の発明と同様の効果を取得することができることは勿
論のこと、前記距離取得手段それぞれによって取得され
る、前記トンネル孔壁面と前記搬送台車との間の少なく
とも２つの距離を互いに同一とすることで、該搬送手段
の進行方向がトンネル孔軸方向となる。したがって、前
記搬送手段を前記トンネル孔軸方向となるように進行さ
せて、作業性を向上させることができる。

【０１１９】請求項４記載の発明によれば、請求項２ま
たは３記載の発明と同様の効果を取得することができる
ことは勿論のこと、前記搬送面に予め、トンネル孔軸方
向となるような測定ポイントを設けておき、この測定ポ
イントが前記光照射手段の光によって照射されるように
することで、該搬送手段の進行方向がトンネル孔軸方向
となる。したがって、前記搬送手段を前記トンネル孔軸
方向となるように進行させて、作業性を向上させること
ができる。

【０１２０】請求項５記載の発明によれば、請求項２〜
４のいずれかに記載の発明と同様の効果を得ることがで
きることは勿論のこと、前記搬送手段のトンネル孔軸方
向に対するずれが正確に取得される。これにより、前記
第２位置情報取得手段によって行われる、前記被撮影点
の、前記カメラに対する３次元的な位置情報の取得のう
ち、特に水平角度の取得をより正確に行うことができる
とともに、前記搬送手段を確実に前記トンネル孔軸方向
となるように進行させるための指標を得ることができ
る。

【０１２１】請求項６記載の発明によれば、請求項２〜
５のいずれかに記載の発明と同様の効果を取得すること
ができることは勿論のこと、前記水平保持手段により、
前記カメラ回動・保持手段、前記第１位置情報取得手
段、前記第２位置情報取得手段が前記搬送手段上におい
て水平に保持され、前記第１位置情報取得手段、前記第
２位置情報取得手段によって取得される位置情報の信頼
性が向上する。

【０１２２】請求項７記載の発明によれば、請求項１〜
６のいずれかに記載の発明と同様の効果を取得すること
ができることは勿論のこと、前記カメラに備えられてい
る前記光照射手段によって、コンクリート表面に対して
光を照射することで、このコンクリート表面における照
射位置、すなわち、カメラの視準方向を確認可能であ
る。すなわち、カメラの視準方向を常に認識して、作業
性を向上させることができる。

【０１２３】請求項８記載の発明によれば、請求項２〜
７のいずれかに記載の発明と同様の効果を取得すること
ができることは勿論のこと、少なくとも２台のカメラに
よって、トンネル孔壁面におけるトンネル軸方向と直交
する方向の帯状部分の撮影面積を広げて撮影効率を向上
させることができる。

【０１２４】請求項９記載の発明によれば、コンクリー
ト表面の変状展開図を作成するに際して、撮影位置を自
由に設定する場合においては、コンクリート表面に対す
るカメラの撮影距離、撮影角度が様々となるが、前記第
１位置情報取得手段、前記第２位置情報取得手段によっ
て、前記被撮影点に、例えば、３次元座標値やカメラに
対する角度等の３次元的な位置情報が与えられる。そし
て、被撮影点における３次元的な位置情報を利用するこ
とによって、前記撮影画像幾何学的補正手段によって、
撮影画像の幾何学的な補正が正確に行われ、さらに前記
撮影画像合成手段によって撮影画像の合成が行われる。
したがって、従来に比して容易かつ精度良く、コンクリ
ート表面の変状展開図を作成することが可能となる。

【０１２５】請求項１０記載の発明によれば、トンネル
孔壁面をトンネル孔軸方向と直交方向に連続して撮影す
るとともに、撮影された撮影画像どうしを合成すること
で、トンネル孔壁面全体にわたる変状展開図を効率良く
作成することが可能となる。この際、図４（ａ）に示す
ように、トンネル孔内における撮影位置を自由に設定す
る場合においては、トンネル孔壁面に対するカメラの撮
影距離、撮影角度が様々となるが、前記第１位置情報取
得手段、前記第２位置情報取得手段によって、前記被撮
影点に、例えば、３次元座標値やカメラに対する角度等
の３次元的な位置情報が与えられる。そして、被撮影点
における３次元的な位置情報を利用することによって、
前記撮影画像幾何学的補正手段によって、撮影画像の幾
何学的な補正が正確に行われ、さらに前記撮影画像合成
手段によって撮影画像の合成が行われる。したがって、
従来に比して容易かつ精度良く、トンネル孔壁面の変状
展開図を作成することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）は本発明に係るトンネル孔壁面の変状調
査システムの概略構成を示す図、（ｂ）はこのトンネル
孔壁面の変状調査システムによってトンネル孔壁面の変
状調査を行っている状況を示す図である。

【図２】本発明に係るトンネル孔壁面の変状調査システ
ムの上面図である。

【図３】本発明に係るトンネル孔壁面の変状調査システ
ムを側面図である。

【図４】（ａ）はトンネル孔軸方向に直交する方向にお
いて、トンネル孔壁面を複数に分割して撮影している状
況を示す図であり、（ｂ）は（ａ）において撮影された
撮影画像それぞれを合成している状況を示す図である。

【符号の説明】

１トンネル孔壁面の変状調査システム
（コンクリート表面の変状調査システム）２搬送台車（搬送手段）３ａ、３ｂＣＣＤカメラ（カメラ）４ａ、４ｂカメラ回動・保持装置（カメラ回動・
保持手段）５カメラ搭載ステージ６トータルステーション（第１位置情報
取得手段、第２位置情報取得手段）７ａ、７ｂ自動精密整準台（水平保持手段）８ａ、８ｂレーザ距離計（距離取得手段）９ａ、９ｂレーザポインタ（光照射手段）９ｃ、９ｄレーザポインタ（光照射手段）１０ａ、１０ｂプリズム１１モニタ１２パーソナルコンピュータ（撮影画像幾
何学的補正手段、撮影画像合成手段）１３バッテリ１４電力変換・供給装置ａトンネル孔壁面（コンクリート表面）ｂ１前方基準点（基準点）ｂ２後方基準点（基準点）ｃ₁、・・・被撮影点ｄ₁、・・・撮影画像ｅ、・・・測定ポイント（Ｘ₁、Ｙ₁、Ｚ₁）、・・・３次元座標値（３次元的
な位置情報）ｌ₁、・・・距離（３次元的な位置情報） θ₁、・・・鉛直角度（３次元的な位置情報）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｇ０６Ｔ 1/00 ３００Ｇ０６Ｔ 1/00 ３００３１５３１５ 3/00 ４００ 3/00 ４００Ｊ // Ｇ０１Ｃ 15/00 １０３Ｇ０１Ｃ 15/00 １０３Ａ (72)発明者高橋秀樹東京都港区虎ノ門一丁目20番10号西松建設株式会社内 (72)発明者新谷壽教東京都港区虎ノ門一丁目20番10号西松建設株式会社内 (72)発明者潮田和司東京都港区虎ノ門一丁目20番10号西松建設株式会社内 (72)発明者熊谷成之東京都中央区京橋１丁目７番１号戸田建設株式会社本社内 (72)発明者田中徹東京都中央区京橋１丁目７番１号戸田建設株式会社本社内Ｆターム(参考） 2D055 DA00 LA13 2F065 AA04 AA49 CC40 FF04 JJ03 JJ05 JJ26 MM24 MM25 PP01 QQ31 2G051 AA90 AB02 AC15 CA04 EA12 EA14 FA02 5B057 AA01 BA11 CA08 CA13 CA16 CB08 CB13 CB16 CD01 CE08 CE10 DA07

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】コンクリート表面を複数に分割して撮影す
るカメラと、前記カメラの、設定される基準点に対する３次元的な位
置情報を取得する第１位置情報取得手段と、前記カメラによってコンクリート表面を撮影するに際し
て、コンクリート表面の被撮影部分に含まれる少なくと
も１点、である被撮影点の、前記カメラに対する３次元
的な位置情報を取得する第２位置情報取得手段と、前記第１位置情報取得手段によって取得された、前記カ
メラの前記基準点に対する位置情報、前記第２位置情報
取得手段によって取得された、前記被撮影点の前記カメ
ラに対する位置情報、および、これらの位置情報を適宜
組み合わせて得られる位置情報、を用いて、前記カメラ
によって撮影された撮影画像の全範囲に対して、同一縮
尺で同一スケールとする幾何学的な補正を行う撮影画像
幾何学的補正手段と、前記撮影画像幾何学的補正手段によって、それぞれ幾何
学的な補正が行われた複数の撮影画像どうしを、被撮影
部分における共通位置どうしを重ね合わせるようにして
合成する撮影画像合成手段と、が備えられていることを
特徴とするコンクリート表面の変状調査システム。
【請求項２】請求項１記載のコンクリート表面の変状調
査システムにおいて、前記コンクリート表面はトンネル孔壁面であり、少なくとも、前記カメラ、前記第１位置情報取得手段、
前記第２位置情報取得手段、を搭載してトンネル孔軸方
向に搬送する搬送手段が備えられており、前記カメラを、このカメラを含み前記搬送手段の前後方
向に直交する面である回動面内、において回動させなが
らコンクリート表面の被撮影部分を視準させるととも
に、該回動面内の任意の位置で保持可能とするカメラ回
動・保持手段が備えられていることを特徴とするコンク
リート表面の変状調査システム。
【請求項３】請求項２記載のコンクリート表面の変状調
査システムにおいて、前記搬送手段の前後となる位置少なくとも２ヶ所には、
それぞれ、該搬送手段とコンクリート表面との間の距離
を、該搬送手段の前後方向に直交し、かつ、互いに同一
の方向、で取得する距離取得手段が備えられていること
を特徴とするコンクリート表面の変状調査システム。
【請求項４】請求項２または３記載のコンクリート表面
の変状調査システムにおいて、前記搬送手段の前後となる位置少なくとも２ヶ所には、
それぞれ、該搬送手段のトンネル孔における搬送面に対
して照射されることで該搬送面における照射位置を確認
可能な光、を照射する光照射手段が備えられていること
を特徴とするコンクリート表面の変状調査システム。
【請求項５】請求項２〜４のいずれかに記載のコンクリ
ート表面の変状調査システムにおいて、前記搬送手段には、前記第１位置情報取得手段および前
記第２位置情報取得手段による位置情報の取得の際に用
いられるプリズムが備えられていることを特徴とするコ
ンクリート表面の変状調査システム。
【請求項６】請求項２〜５のいずれかに記載のコンクリ
ート表面の変状調査システムにおいて、前記搬送手段には、前記カメラ回動・保持手段、前記第
１位置情報取得手段、前記第２位置情報取得手段を、前
記搬送手段上において水平に保持する水平保持手段が備
えられていることを特徴とするコンクリート表面の変状
調査システム。
【請求項７】請求項１〜６のいずれかに記載のコンクリ
ート表面の変状調査システムにおいて、前記カメラには、このカメラが視準するコンクリート表
面に対して照射されることで該コンクリート表面におけ
る照射位置を確認可能な光、を照射する光照射手段が備
えられていることを特徴とするコンクリート表面の変状
調査システム。
【請求項８】請求項２〜７のいずれかに記載のコンクリ
ート表面の変状調査システムにおいて、前記カメラは、前記搬送手段の前後となる位置に少なく
とも２台備えられており、それぞれのカメラを、該カメラを含み前記搬送手段の前
後方向に直交する面である回動面内、において回動させ
ながらコンクリート表面の被撮影部分を視準させるとと
もに、この回動面内の任意の位置で保持可能とするカメ
ラ回動・保持手段が備えられており、該カメラ回動・保持手段は、前記少なくとも２台のカメ
ラによる、それぞれのコンクリート表面における被撮影
部分を互いにトンネル孔軸方向に連続して視準するべく
構成されていることを特徴とするコンクリート表面の変
状調査システム。
【請求項９】請求項１記載のコンクリート表面の変状調
査システムを用いてコンクリート表面の変状調査を行う
コンクリート表面の変状調査方法であって、先ず、基準点を設定し、次に、所定位置に前記カメラを設置してコンクリート表面の所
定の被撮影部分を視準させるとともに、前記第１位置情
報取得手段によって、前記カメラの前記基準点に対する
３次元的な位置情報を取得するカメラ視準・第１位置情
報取得工程と、このカメラ視準・第１位置情報取得工程の後に、前記カ
メラによってコンクリート表面を撮影するとともに、コ
ンクリート表面の被撮影部分に含まれる少なくとも１
点、である被撮影点の、前記カメラに対する３次元的な
位置情報を取得する撮影・第２位置情報取得工程と、を
所定回数繰り返すとともに、前記撮影・第２位置情報取得工程において撮影された撮
影画像それぞれに対して、前記第１位置情報取得手段に
よって取得された、前記カメラの前記基準点に対する位
置情報、前記第２位置情報取得手段によって取得され
た、前記被撮影点の前記カメラに対する位置情報、およ
び、これらを適宜組み合わせて得られる位置情報、を用
いて、前記撮影画像幾何学的補正手段によって、前記撮
影画像の全範囲に対して、同一縮尺で同一スケールとす
る幾何学的な補正を行い、次に、前記撮影画像幾何学的補正手段によってそれぞれ
幾何学的な補正が行われた複数の撮影画像どうしを、前
記撮影画像合成手段によって、被撮影部分における共通
位置どうしを重ね合わせるようにして合成する、ことを
特徴とするコンクリート表面の変状調査方法。
【請求項１０】請求項２記載のコンクリート表面の変状
調査システムを用いてトンネル孔壁面の変状調査を行う
コンクリート表面の変状調査方法であって、先ず、トンネル孔内に基準点を設定し、次に、トンネル孔内の所定位置に前記搬送手段を設置して、こ
の搬送手段に搭載された前記カメラを前記カメラ回動・
保持手段によって回動させてトンネル孔壁面の所定の被
撮影部分を視準させるとともに、前記第１位置情報取得
手段によって、前記カメラの前記トンネル孔内基準点に
対する３次元的な位置情報を取得するカメラ視準・第１
位置情報取得工程と、このカメラ視準・第１位置情報取得工程の後に、前記カ
メラによってトンネル孔壁面を撮影するとともに、トン
ネル孔壁面の被撮影部分に含まれる少なくとも１点、で
ある被撮影点の、前記カメラに対する３次元的な位置情
報を取得する撮影・第２位置情報取得工程と、この撮影・第２位置情報取得工程の後に、前記カメラ回
動・保持手段によって、前記カメラを前記回動面内にお
いて所定角度回動させるカメラ回動工程と、を所定回数
繰り返すトンネル孔軸直交方向調査工程と、前記搬送手段によって、少なくとも、前記カメラ、前記
第１位置情報取得手段、前記第２位置情報取得手段、を
トンネル孔軸方向に所定距離搬送する搬送工程と、を所定回数繰り返すとともに、前記撮影・第２位置情報取得工程において撮影される撮
影画像それぞれに対して、前記第１位置情報取得手段に
よって取得された、前記カメラの前記基準点に対する位
置情報、前記被撮影点の前記カメラに対する位置情報、
および、これらの位置情報を適宜組み合わせて得られる
位置情報、を用いて、前記撮影画像幾何学的補正手段に
よって、前記撮影画像の全範囲に対して、同一縮尺で同
一スケールとする幾何学的な補正を行い、次に、前記撮影画像幾何学的補正手段によってそれぞれ
幾何学的な補正が行われた複数の撮影画像どうしを、前
記撮影画像合成手段によって、被撮影部分における共通
位置どうしを重ね合わせるようにして合成する、ことを
特徴とするコンクリート表面の変状調査方法。