JP2004212104A - 物体表面撮像装置、及び物体表面撮像方法 - Google Patents
物体表面撮像装置、及び物体表面撮像方法 Download PDFInfo
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Abstract
【課題】デジタルカメラの画像と赤外線カメラの画像の重ね合わせ合成等が容易に行える物体表面撮像装置、及び物体表面撮像方法を提供する。
【解決手段】デジタルカメラ１１と、赤外線カメラ１２と、レーザ測距部１３と、演算処理部１４を備え、被写体までの距離を検出しつつ、デジタルカメラ１１の画像と赤外線カメラ１２の画像を重ね合わせ合成するように構成したため、。ダム表面やコンクリート吹付けのり面のように、広大で特徴のない面の場合であっても、欠陥の検出等が容易に行える。
【選択図】 図１
【解決手段】デジタルカメラ１１と、赤外線カメラ１２と、レーザ測距部１３と、演算処理部１４を備え、被写体までの距離を検出しつつ、デジタルカメラ１１の画像と赤外線カメラ１２の画像を重ね合わせ合成するように構成したため、。ダム表面やコンクリート吹付けのり面のように、広大で特徴のない面の場合であっても、欠陥の検出等が容易に行える。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、物体の表面の欠陥等の検出を目的とした物体表面撮像装置、及び物体表面撮像方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、トンネル、高架橋等のコンクリート構造物のコンクリートが劣化し、一部が剥落する事故が発生し、問題となっている。このため、コンクリートの健全度を的確に検査し得る非破壊検査方法の確立が求められている。コンクリートの非破壊検査方法としては、赤外線カメラを用いる赤外線写真法（サーモグラフィー）と、デジタルスチルカメラを用いるデジタル写真法が知られている。これらの方法は、安全性、簡便性、高速性の点で優れており、最近、急速に普及している。
【０００３】
赤外線写真法（サーモグラフィー）は、赤外領域の光によるコンクリート表面の画像から欠陥の有無や程度を把握する方法である。この赤外線写真法（サーモグラフィー）によれば、コンクリート、モルタル、タイル等の浮き、表面付近の内部欠陥（例えば、空洞、ジャンカ）を発見することが可能である（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
また、デジタル写真法は、可視領域の光によるコンクリート表面の画像から欠陥の有無や程度を把握する方法である。このデジタル写真法によれば、コンクリート、モルタル、タイル等のひび割れ、表面の欠損を発見することが可能である。
【０００５】
しかしながら、上記した従来の非破壊検査方法においては、以下のような問題点があった。
【０００６】
第１に、測定対象であるコンクリート表面までの距離、使用するレンズのレンズ画角等により、検出した欠陥の画像上での大きさは変化する。同一の欠陥であっても、接近して望遠レンズで撮影した場合での欠陥の画像上での大きさは、遠方から広角レンズで撮影した場合での欠陥の画像上での大きさよりも大きい。
【０００７】
第２に、赤外線写真法とデジタル写真法を併用する場合、赤外線カメラとデジタルカメラのレンズ画角、撮影位置を完全に同一とすることは困難であるため、それぞれのカメラで撮影された欠陥の画像上の位置にズレが発生する。
【０００８】
これらの問題点に対する対策としては、通常、以下のような方法がとられる。
【０００９】
上記した第１の問題に対しては、撮影した画像上で、水平距離及び垂直距離が既知である２個の点（又は２個の点の組を２組）をプロットし、その２点の間の距離（又は２点間距離を２組）を入力することにより、画像の縮尺を計算することができる。
【００１０】
例えば、図９に示す建築物の外壁コンクリートにおいて、窓枠の垂直寸法（▲１▼と▲２▼の距離）が既知で１メートルであり、窓枠の水平寸法（▲３▼と▲４▼の距離）が既知で１メートルである場合には、撮影された画像の中の窓枠の寸法値と上記の実際の窓枠寸法値の比によって、画像の縮尺が算出できる。それにより、画像上での欠陥Ａ、欠陥Ｂの面積から、実際の外壁コンクリートにおける欠陥Ａ、欠陥Ｂの面積も計算できる。
【００１１】
上記した第２の問題に対しては、撮影した赤外線写真画像とデジタル写真画像の中で、同一の点を選び、両者の間のズレを補正することができる。
【００１２】
例えば、図１０（Ａ）は、あるコンクリート橋梁の床版下表面をデジタルカメラで撮影した画像であり、図１０（Ｂ）は、同じコンクリート橋梁の床版下表面を赤外線カメラで撮影した画像である。図１０（Ａ）のデジタル写真画像は、コンクリート橋梁の直下から直上方向に撮影したものであり、点Ｐ１〜Ｐ４からなる図形は、長方形状となっている。一方、図１０（Ｂ）の赤外線写真画像は、コンクリート橋梁の斜め下方から斜め上方に撮影したものであるため、距離の違いにより、画像がゆがんでおり、点Ｐ１´〜Ｐ４´からなる図形は、逆台形状となっている。図１０（Ｂ）の赤外線写真画像における符号Ｆ１の部分は、コンクリート欠陥部を示している。
【００１３】
両者の画像においては、点Ｐ１と点Ｐ１´は、実際には同一の点であることがわかっているとする。同様に、点Ｐ２と点Ｐ２´、点Ｐ３と点Ｐ３´、点Ｐ４と点Ｐ４´も、実際には同一の点であることがわかっているとする。このような条件の場合には、図１０（Ｂ）の点Ｐ１´を点Ｐ１に合致させ、点Ｐ２´を点Ｐ２に合致させ、点Ｐ３´を点Ｐ３に合致させ、点Ｐ４´を点Ｐ４に合致させるように、図形Ｐ１´〜Ｐ４´を幾何学的に変形させる。これにより、図１０（Ｃ）に示すように、デジタル写真と赤外線写真の重ね合わせ合成が可能となる。
【００１４】
【特許文献１】
特開２００１−５０９２１号公報（第１−４頁、図１−４）
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の方法では、画像上での寸法（画像の縮尺）が既知であること、同一であることが既知な点が両方の画像上に存在する、という条件が必要であり、ダム表面やコンクリート吹付けのり面のように、広大で特徴のない面の場合には適用が困難である、という問題があった。
【００１６】
本発明は上記の問題を解決するためになされたものであり、本発明の解決しようとする課題は、デジタルカメラの画像と赤外線カメラの画像の重ね合わせ合成等が容易に行える物体表面撮像装置、及び物体表面撮像方法を提供することにある。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明に係る物体表面撮像装置は、
物体の表面を撮像する物体表面撮像装置であって
前記物体の表面からの光のうち可視領域の光を集光する第１レンズと、前記集光された光を光電変換する第１撮像素子と、前記光電変換により出力された第１アナログ信号を第１デジタル信号に変換する第１アナログ／デジタル変換部を有するデジタルカメラと、
前記物体の表面からの光のうち赤外領域の光を集光する第２レンズと、前記集光された光を光電変換する第２撮像素子と、前記光電変換により出力された第２アナログ信号を第２デジタル信号に変換する第２アナログ／デジタル変換部を有する赤外線カメラと、
前記物体の表面にレーザ光を送信するレーザ光送信部と、前記物体の表面で反射されて戻ったレーザ光を受信するレーザ光受信部と、前記受信されたレーザ光に基づいて前記物体の表面までの距離である第１距離を検出する距離検出部を有するレーザ測距手段と、
前記第１デジタル信号と前記第２デジタル信号と前記第１距離に基づき、前記物体の表面の可視領域の画像と、前記物体の表面の赤外領域の画像を重ね合わせて合成画像を生成する演算処理手段を
備えたことを特徴とする。
【００１８】
上記した物体表面撮像装置において、好ましくは、前記演算処理手段は、前記デジタルカメラのレンズ画角又は前記赤外線カメラのレンズ画角と、前記第１距離に基づき、前記デジタルカメラの画像又は前記赤外線カメラの画像の中の被写体の長さを検出する。
【００１９】
また、上記した物体表面撮像装置において、好ましくは、前記演算処理手段は、前記デジタルカメラと前記赤外線カメラの間の水平距離と、前記第１距離に基づき、前記デジタルカメラの画像と前記赤外線カメラの画像の間の視差によるズレを検出し補正する。
【００２０】
また、上記した物体表面撮像装置において、好ましくは、
前記第１レンズの収差特性と前記第２レンズの収差特性をあらかじめ記憶する記憶手段を有し、
かつ、前記演算処理手段は、前記デジタルカメラの画像の収差を補正するとともに、前記赤外線カメラの画像の収差を補正する。
【００２１】
また、上記した物体表面撮像装置において、好ましくは、
前記レーザ測距手段と位置決め用標識部材までの距離である第２距離を少なくとも２個あらかじめ記憶する記憶手段を有し、
かつ、前記演算処理手段は、前記第２距離に基づき、前回設置した位置との誤差を検出する。
【００２２】
また、本発明に係る物体表面撮像方法は、
物体の表面を撮像する物体表面撮像方法であって
前記物体の表面からの光のうち可視領域の光を集光する第１レンズと、前記集光された光を光電変換する第１撮像素子と、前記光電変換により出力された第１アナログ信号を第１デジタル信号に変換する第１アナログ／デジタル変換部を有するデジタルカメラと、
前記物体の表面からの光のうち赤外領域の光を集光する第２レンズと、前記集光された光を光電変換する第２撮像素子と、前記光電変換により出力された第２アナログ信号を第２デジタル信号に変換する第２アナログ／デジタル変換部を有する赤外線カメラと、
前記物体の表面にレーザ光を送信するレーザ光送信部と、前記物体の表面で反射されて戻ったレーザ光を受信するレーザ光受信部と、前記受信されたレーザ光に基づいて前記物体の表面までの距離である第１距離を検出する距離検出部を有するレーザ測距手段と、
演算処理手段を用い、
前記演算処理手段により、前記第１デジタル信号と前記第２デジタル信号と前記第１距離に基づき、前記物体の表面の可視領域の画像と、前記物体の表面の赤外領域の画像を重ね合わせて合成画像を生成すること
を特徴とする。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る物体表面撮像装置の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００２４】
図１は、本発明の一実施形態である物体表面撮像装置の構成を示す図である。
【００２５】
図１に示すように、この物体表面撮像装置１は、デジタルカメラ１１と、赤外線カメラ１２と、レーザ測距部１３と、演算処理部１４と、出力端子１５と、操作部１６と、記録部１７を有して構成されている。
【００２６】
次に、図２を参照しつつ、上記のデジタルカメラ１１の構成を説明する。図２に示すように、デジタルカメラ１１は、第１レンズ２１と、第１撮像素子２２と、第１アナログ／デジタル変換部２３と、出力端子２４を有している。
【００２７】
第１レンズ２１は、可視領域の光を透過可能な光学ガラス等の光学素材からなり、物体の表面Ｓ１からの光Ｌ１のうち可視領域の光Ｌ１´を集光する。第１レンズ２１は、複数のレンズを組み合わせて構成されてもよい。
【００２８】
第１撮像素子２２は、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ：電荷結合素子）等からなり、第１レンズ２１により集光された光Ｌ１´を光電変換し、電気信号である第１アナログ信号を出力する。第１アナログ／デジタル変換部２３は、Ａ／Ｄ変換器等からなり、光電変換により出力された第１アナログ信号を２値化し、第１デジタル信号に変換し、出力端子２４に出力する。
【００２９】
次に、図３を参照しつつ、上記の赤外線カメラ１２の構成を説明する。図３に示すように、赤外線カメラ１２は、第２レンズ３１と、第２撮像素子３２と、第２アナログ／デジタル変換部３３と、出力端子３４を有している。
【００３０】
第２レンズ３１は、赤外領域の光を透過可能な素材からなり、物体の表面Ｓ２からの光Ｌ２のうち赤外領域の光Ｌ２´を集光する。第２レンズ３１の素材としては、ゲルマニウムなどが使用可能である。第２レンズ３１は、複数のレンズを組み合わせて構成されてもよい。
【００３１】
第２撮像素子３２は、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ：電荷結合素子）等からなり、第２レンズ３１により集光された光Ｌ２´を光電変換し、電気信号である第２アナログ信号を出力する。第２アナログ／デジタル変換部３３は、Ａ／Ｄ変換器等からなり、光電変換により出力された第２アナログ信号を２値化し、第２デジタル信号に変換し、出力端子３４に出力する。
【００３２】
次に、図４を参照しつつ、上記のレーザ測距部１３の構成を説明する。図４に示すように、レーザ測距部１３は、レーザ光送信部４１と、光学系４２と、レーザ光受信部４３と、距離検出部４４と、出力端子４５を有している。
【００３３】
レーザ光送信部４１は、レーザ光（レーザビーム）Ｂ１を発生させ、物体の表面Ｓ３にレーザ光（レーザビーム）Ｂ１を送信する。光学系４２は、レーザ光Ｂ１を物体の表面Ｓ３へ向けレーザ光Ｂ２として射出する。また、光学系４２は、物体の表面Ｓ３で反射されて戻ってきたレーザ光Ｂ３をレーザ光受信部４３へレーザ光Ｂ４として送る。レーザ光受信部４３は、レーザ光Ｂ４を受信して検出する。距離検出部４４は、受信されたレーザ光Ｂ４の性質、例えば変調波の位相のズレ等に基づき、物体の表面Ｓ３までの距離（以下、「第１距離」という。）を検出し、出力端子４５に出力する。
【００３４】
次に、図５を参照しつつ、上記の演算処理部１４の構成を説明する。図５に示すように、演算処理部１４は、入力インタフェース５１と、ＣＰＵ５２と、ＲＯＭ５３と、ＲＡＭ５４と、出力インタフェース５５を有している。
【００３５】
入力インタフェース５１は、外部から入力された信号をＣＰＵ５２に送る。ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ：中央演算処理装置）５２は、演算処理部１４の各部を統括し、各種演算やプログラム実行等の処理を行う部分である。ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ：読出し専用メモリ）５３は、ＣＰＵ５２を制御するための制御プログラムや各種データ等を格納している部分である。ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ：随時書込み読出しメモリ）５４は、ＣＰＵ５２により演算された途中のデータ等を一時記憶する部分である。出力インタフェース５５は、ＣＰＵ５２の演算処理結果等を外部へ出力する。
【００３６】
出力端子１５には、画像表示装置、プリンタ等が接続可能であり、演算処理部１４によって処理されて出力された画像信号やデータ信号等を画像として表示、あるいは文字等として印字出力させることができる。
【００３７】
操作部１６は、ボタン、キー、スイッチ等を有し、演算処理部１４への命令信号（撮影開始信号など）等を外部から入力するために操作者が操作する部分である。
【００３８】
記録部１７は、各種の記録用ディスク、カード等の記録媒体を挿入し、演算処理部１４によって処理されて出力された画像信号やデータ信号等をこの記録媒体に記録させるための部分である。
【００３９】
次に、図６ないし図９を参照しつつ、上記した物体表面撮像装置１の作用を説明する。まず、図６について説明する。上記した物体表面撮像装置１には、デジタルカメラ１１とともにレーザ測距部１３が設けられている。この場合、レーザ測距部１３とデジタルカメラ１１との位置関係は、既知であり、演算処理部１４のＲＯＭ５３に格納されている。レーザ測距部１３とデジタルカメラ１１との位置関係とは、物体表面撮像装置１上の点を基準原点とした三次元座標などである。
【００４０】
レーザ測距部１３は、測定対象物とレーザ測距部１３の間の距離をリアルタイムで測定し、演算処理部１４に出力する。演算処理部１４のＣＰＵ５２は、これにより、測定対象物とデジタルカメラ１１の間の距離Ｌをリアルタイムで演算し、ＲＡＭ５４等に記憶する。
【００４１】
図６に示す角度θ１は、デジタルカメラ１１の水平方向のレンズ画角（画像の両端の間の角度）を表している。レンズ画角θ１は、デジタルカメラ１１の既知の値であり、演算処理部１４のＲＯＭ５３に格納されている。
【００４２】
図６に示す距離Ａ１は、デジタルカメラ１１が、距離Ｌの場合に撮像できる水平方向の最大範囲を示す値である。この距離Ａ１は、上記した距離Ｌとレンズ画角θ１から下式（１）により計算することができる。この計算は、演算処理部１４のＣＰＵ５２によって実行される。
Ａ１＝２Ｌ×ｔａｎ（θ１／２） ………（１）
【００４３】
一方、デジタルカメラ１１が撮影した画像は、画素によって構成されており、水平方向の画素数ｍと、垂直方向の画素数ｎは、既知の値である。この場合は、デジタルカメラ１１が撮影した画像は、ｍ×ｎ個の画素の集合により構成されることになる。
【００４４】
したがって、この場合には、測定対象物の水平方向撮影範囲の距離Ａ１は、デジタルカメラ１１内の画像上では、ｍ個の画素に対応している。このため、水平方向の１個の画素は、測定対象物の水平方向撮影範囲の距離Ａ１において、
ａ１＝Ａ１／ｍ ………（２）
で表される距離ａ１に相当している。
【００４５】
例えば、測定対象物がコンクリート表面であった場合で、欠陥部（被写体）の水平方向距離（水平方向長さ）が図６におけるＤ１の場合には、デジタルカメラ１１の画像上での水平方向の画素の個数を検出する。この画素個数が５であった場合には、５×ａ１の演算を行うことにより、Ｄ１の値を算出することができる。この計算は、演算処理部１４のＣＰＵ５２によって実行される。
【００４６】
上記の方法とまったく同様にして、デジタルカメラ１１の測定対象物における被写体の垂直方向（上記したＡ１に対して垂直な方向）の距離又は長さについても、デジタルカメラ１１の画像上での垂直方向の画素の個数から、算出することができる。この場合、デジタルカメラ１１の垂直方向のレンズ画角がθ２である場合には、上式（１）におけるθ１のかわりにθ２を代入することにより、測定対象物の垂直方向撮影範囲の距離を算出することができる。この計算は、演算処理部１４のＣＰＵ５２によって実行される。
【００４７】
また、上記の方法とまったく同様にして、赤外線カメラ１２の測定対象物における被写体の水平方向の距離又は長さ、赤外線カメラ１２の測定対象物における被写体の垂直方向の距離又は長さについても、赤外線カメラ１２の画像上での水平方向の画素数、又は垂直方向の画素数から、算出することができる。この計算は、演算処理部１４のＣＰＵ５２によって実行される。
【００４８】
上記のような演算処理により、デジタルカメラ１１又は赤外線カメラ１２で撮像した欠陥、例えばコンクリートの浮き、ひび割れの実際の長さや幅、面積等を算出することができる。
【００４９】
また、本実施形態の物体表面撮像装置１では、デジタルカメラ１１と赤外線カメラ１２が並べて配置されている。このような場合には、デジタルカメラ１１の撮影範囲と、赤外線カメラ１２の撮影範囲の間にズレが生じる。このズレを、視差（パララックス）という。本実施形態の物体表面撮像装置１では、この視差を補正することができる。以下に、図７を参照しつつ、その方法を説明する。
【００５０】
図７に示すように、デジタルカメラ１１と赤外線カメラ１２が並べて配置されている場合を考える。カメラのレンズ画角は、いずれも水平方向が３０゜、垂直方向が２０゜であるとする。また、デジタルカメラ１１と赤外線カメラ１２の水平方向の位置ズレ量を１０ｃｍとする。この場合、レンズの前方５０ｃｍにある被写体を撮影するときには、上式（１）にそれぞれ値を代入すると、水平方向の撮影範囲の長さは、２６．８ｃｍとなり、垂直方向の撮影範囲の長さは、１７．６ｃｍとなる。この場合、水平方向のカメラの位置ズレ量（１０ｃｍ）は、水平方向の撮影範囲の長さ２６．８ｃｍに対して、３７．３％という大きな比率となることがわかる。以下、この比率（％）をパララックス量（撮影範囲全体に対する画像のズレの割合）という。
【００５１】
一方、被写体までの距離が５ｍの場合には、上式（１）にそれぞれ値を代入すると、水平方向の撮影範囲の長さは、２．６８ｍとなり、垂直方向の撮影範囲の長さは、１．７６ｍとなる。この場合、水平方向のカメラの位置ズレ量（０．１ｍ）のパララックス量は、水平方向の撮影範囲の長さ２．６８ｍに対して、３．７３％となり、パララックス量の値は相対的に小さいことがわかる。
【００５２】
すなわち、デジタルカメラ１１と赤外線カメラ１２の位置ズレの影響は、被写体までの距離によって異なり、撮影する物体が近い場合には非常に大きな影響がでるが、遠方の物体を撮影する場合には、ほとんど無視できる。
【００５３】
上記したデジタルカメラ１１と赤外線カメラ１２の位置ズレ長さをｄとし、水平方向の撮影範囲をＡ１とすると、パララックス量をＰは、下式（３）によって算出できる。この計算は、演算処理部１４のＣＰＵ５２によって実行される。
Ｐ（％）＝（ｄ／Ａ１）×１００ ………（３）
【００５４】
水平方向のレンズ画角が等しく、かつ垂直方向のレンズ画角が等しい２台のカメラを平行に並べて同一方向の被写体を撮影した場合、２台のうちのいずれかのカメラの撮影画像を、水平方向にパララックス量の分だけ移動させることにより、２台のカメラの撮影画像を重ね合わせ、合致させた画像を合成することができる。
【００５５】
しかし、カメラのレンズには、「歪曲収差」と呼ばれるゆがみが発生する性質がある。これは、図８（Ａ）に示すように、撮影後の画像が、点Ｇ１、点Ｇ２、点Ｇ３、及び点Ｇ４で示されるような樽状にゆがむ現象である。この歪曲収差が生じると、２台のカメラの撮影範囲が一致していても、撮影された画像の内部の画素の位置にズレが生じる。
【００５６】
本実施形態の物体表面撮像装置１では、このレンズ収差を補正することができる。以下に、その方法を説明する。
【００５７】
この場合には、アフィン変換が用いられる。このアフィン変換は、ユークリッド幾何学的な線形変換と平行移動の組み合わせによる図形や形状の移動又は変形を行う方法であり、４×４の行列演算で表現できる移動、回転、左右反転、拡大、縮小、シアーの座標変換である。このアフィン変換は、元の図形で直線上に並ぶ点は変換後も直線上に並び、平行線は変換後も平行線であるなど、幾何学的性質が保たれる変換方式である。このため、レンズの歪みの性質（レンズの収差特性）をデータとして採取しておき、演算処理部１４のＲＯＭ５３などに記憶させておけば、ＣＰＵ５２の演算により、レンズの収差による歪みを除去した画像を得ることができる。
【００５８】
上記において、レーザ測距部１３は、特許請求の範囲におけるレーザ測距手段に相当している。また、演算処理部１４は、特許請求の範囲における演算処理手段に相当している。また、ＲＯＭ５３は、特許請求の範囲における記憶手段に相当している。
【００５９】
なお、本発明は、上記した実施形態に限定されるものではない。上記した実施形態は、例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。
【００６０】
例えば、物体表面に位置決め用標識部材を配置しておき、レーザ測距手段と位置決め用標識部材までの距離（第２距離という。）を少なくとも２個あらかじめ記憶手段（例えばＲＯＭ５３）に記憶させておき、演算処理手段（例えばＣＰＵ５２）が、第２距離に基づき、前回設置した位置との誤差を検出して出力するように構成してもよい。
【００６１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の物体表面撮像装置又は物体表面撮像方法によれば、デジタルカメラと赤外線カメラに加え、レーザ測距手段を備え、演算処理手段により２台のカメラの画像を重ね合わせ合成するように構成したので、ダム表面やコンクリート吹付けのり面のように、広大で特徴のない面の場合であっても、欠陥の検出等が容易に行える、という利点を有している。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態である物体表面撮像装置の構成を示す図である。
【図２】図１の物体表面撮像装置におけるデジタルカメラの構成を示す図である。
【図３】図１の物体表面撮像装置における赤外線カメラの構成を示す図である。
【図４】図１の物体表面撮像装置におけるレーザ測距部の構成を示す図である。
【図５】図１の物体表面撮像装置における演算処理部の構成を示す図である。
【図６】図１の物体表面撮像装置における作用を説明する第１の図である。
【図７】図１の物体表面撮像装置における作用を説明する第２の図である。
【図８】図１の物体表面撮像装置における作用を説明する第３の図である。
【図９】従来のコンクリート表面の撮像における問題を説明する第１の図である。
【図１０】従来のコンクリート表面の撮像における問題を説明する第２の図である。
【符号の説明】
１ 物体表面撮像装置
１１ デジタルカメラ
１２ 赤外線カメラ
１３ レーザ測距部
１４ 演算処理部
１５ 出力端子
１６ 操作部
１７ 記録部
２１ 第１レンズ
２２ 第１撮像素子
２３ 第１アナログ／デジタル変換部
２４ 出力端子
３１ 第２レンズ
３２ 第２撮像素子
３３ 第２アナログ／デジタル変換部
３４ 出力端子
４１ レーザ光送信部
４２ 光学系
４３ レーザ光受信部
４４ 距離検出部
４５ 出力端子
５１ 入力インタフェース
５２ ＣＰＵ
５３ ＲＯＭ
５４ ＲＡＭ
５５ 出力インタフェース
Ｂ１〜Ｂ４ レーザビーム
Ｇ１〜Ｇ４、Ｇ１´〜Ｇ４´ 画像上の点
Ｌ１、Ｌ２ 光線
Ｓ１〜Ｓ３ 物体表面
【発明の属する技術分野】
本発明は、物体の表面の欠陥等の検出を目的とした物体表面撮像装置、及び物体表面撮像方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、トンネル、高架橋等のコンクリート構造物のコンクリートが劣化し、一部が剥落する事故が発生し、問題となっている。このため、コンクリートの健全度を的確に検査し得る非破壊検査方法の確立が求められている。コンクリートの非破壊検査方法としては、赤外線カメラを用いる赤外線写真法（サーモグラフィー）と、デジタルスチルカメラを用いるデジタル写真法が知られている。これらの方法は、安全性、簡便性、高速性の点で優れており、最近、急速に普及している。
【０００３】
赤外線写真法（サーモグラフィー）は、赤外領域の光によるコンクリート表面の画像から欠陥の有無や程度を把握する方法である。この赤外線写真法（サーモグラフィー）によれば、コンクリート、モルタル、タイル等の浮き、表面付近の内部欠陥（例えば、空洞、ジャンカ）を発見することが可能である（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
また、デジタル写真法は、可視領域の光によるコンクリート表面の画像から欠陥の有無や程度を把握する方法である。このデジタル写真法によれば、コンクリート、モルタル、タイル等のひび割れ、表面の欠損を発見することが可能である。
【０００５】
しかしながら、上記した従来の非破壊検査方法においては、以下のような問題点があった。
【０００６】
第１に、測定対象であるコンクリート表面までの距離、使用するレンズのレンズ画角等により、検出した欠陥の画像上での大きさは変化する。同一の欠陥であっても、接近して望遠レンズで撮影した場合での欠陥の画像上での大きさは、遠方から広角レンズで撮影した場合での欠陥の画像上での大きさよりも大きい。
【０００７】
第２に、赤外線写真法とデジタル写真法を併用する場合、赤外線カメラとデジタルカメラのレンズ画角、撮影位置を完全に同一とすることは困難であるため、それぞれのカメラで撮影された欠陥の画像上の位置にズレが発生する。
【０００８】
これらの問題点に対する対策としては、通常、以下のような方法がとられる。
【０００９】
上記した第１の問題に対しては、撮影した画像上で、水平距離及び垂直距離が既知である２個の点（又は２個の点の組を２組）をプロットし、その２点の間の距離（又は２点間距離を２組）を入力することにより、画像の縮尺を計算することができる。
【００１０】
例えば、図９に示す建築物の外壁コンクリートにおいて、窓枠の垂直寸法（▲１▼と▲２▼の距離）が既知で１メートルであり、窓枠の水平寸法（▲３▼と▲４▼の距離）が既知で１メートルである場合には、撮影された画像の中の窓枠の寸法値と上記の実際の窓枠寸法値の比によって、画像の縮尺が算出できる。それにより、画像上での欠陥Ａ、欠陥Ｂの面積から、実際の外壁コンクリートにおける欠陥Ａ、欠陥Ｂの面積も計算できる。
【００１１】
上記した第２の問題に対しては、撮影した赤外線写真画像とデジタル写真画像の中で、同一の点を選び、両者の間のズレを補正することができる。
【００１２】
例えば、図１０（Ａ）は、あるコンクリート橋梁の床版下表面をデジタルカメラで撮影した画像であり、図１０（Ｂ）は、同じコンクリート橋梁の床版下表面を赤外線カメラで撮影した画像である。図１０（Ａ）のデジタル写真画像は、コンクリート橋梁の直下から直上方向に撮影したものであり、点Ｐ１〜Ｐ４からなる図形は、長方形状となっている。一方、図１０（Ｂ）の赤外線写真画像は、コンクリート橋梁の斜め下方から斜め上方に撮影したものであるため、距離の違いにより、画像がゆがんでおり、点Ｐ１´〜Ｐ４´からなる図形は、逆台形状となっている。図１０（Ｂ）の赤外線写真画像における符号Ｆ１の部分は、コンクリート欠陥部を示している。
【００１３】
両者の画像においては、点Ｐ１と点Ｐ１´は、実際には同一の点であることがわかっているとする。同様に、点Ｐ２と点Ｐ２´、点Ｐ３と点Ｐ３´、点Ｐ４と点Ｐ４´も、実際には同一の点であることがわかっているとする。このような条件の場合には、図１０（Ｂ）の点Ｐ１´を点Ｐ１に合致させ、点Ｐ２´を点Ｐ２に合致させ、点Ｐ３´を点Ｐ３に合致させ、点Ｐ４´を点Ｐ４に合致させるように、図形Ｐ１´〜Ｐ４´を幾何学的に変形させる。これにより、図１０（Ｃ）に示すように、デジタル写真と赤外線写真の重ね合わせ合成が可能となる。
【００１４】
【特許文献１】
特開２００１−５０９２１号公報（第１−４頁、図１−４）
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の方法では、画像上での寸法（画像の縮尺）が既知であること、同一であることが既知な点が両方の画像上に存在する、という条件が必要であり、ダム表面やコンクリート吹付けのり面のように、広大で特徴のない面の場合には適用が困難である、という問題があった。
【００１６】
本発明は上記の問題を解決するためになされたものであり、本発明の解決しようとする課題は、デジタルカメラの画像と赤外線カメラの画像の重ね合わせ合成等が容易に行える物体表面撮像装置、及び物体表面撮像方法を提供することにある。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明に係る物体表面撮像装置は、
物体の表面を撮像する物体表面撮像装置であって
前記物体の表面からの光のうち可視領域の光を集光する第１レンズと、前記集光された光を光電変換する第１撮像素子と、前記光電変換により出力された第１アナログ信号を第１デジタル信号に変換する第１アナログ／デジタル変換部を有するデジタルカメラと、
前記物体の表面からの光のうち赤外領域の光を集光する第２レンズと、前記集光された光を光電変換する第２撮像素子と、前記光電変換により出力された第２アナログ信号を第２デジタル信号に変換する第２アナログ／デジタル変換部を有する赤外線カメラと、
前記物体の表面にレーザ光を送信するレーザ光送信部と、前記物体の表面で反射されて戻ったレーザ光を受信するレーザ光受信部と、前記受信されたレーザ光に基づいて前記物体の表面までの距離である第１距離を検出する距離検出部を有するレーザ測距手段と、
前記第１デジタル信号と前記第２デジタル信号と前記第１距離に基づき、前記物体の表面の可視領域の画像と、前記物体の表面の赤外領域の画像を重ね合わせて合成画像を生成する演算処理手段を
備えたことを特徴とする。
【００１８】
上記した物体表面撮像装置において、好ましくは、前記演算処理手段は、前記デジタルカメラのレンズ画角又は前記赤外線カメラのレンズ画角と、前記第１距離に基づき、前記デジタルカメラの画像又は前記赤外線カメラの画像の中の被写体の長さを検出する。
【００１９】
また、上記した物体表面撮像装置において、好ましくは、前記演算処理手段は、前記デジタルカメラと前記赤外線カメラの間の水平距離と、前記第１距離に基づき、前記デジタルカメラの画像と前記赤外線カメラの画像の間の視差によるズレを検出し補正する。
【００２０】
また、上記した物体表面撮像装置において、好ましくは、
前記第１レンズの収差特性と前記第２レンズの収差特性をあらかじめ記憶する記憶手段を有し、
かつ、前記演算処理手段は、前記デジタルカメラの画像の収差を補正するとともに、前記赤外線カメラの画像の収差を補正する。
【００２１】
また、上記した物体表面撮像装置において、好ましくは、
前記レーザ測距手段と位置決め用標識部材までの距離である第２距離を少なくとも２個あらかじめ記憶する記憶手段を有し、
かつ、前記演算処理手段は、前記第２距離に基づき、前回設置した位置との誤差を検出する。
【００２２】
また、本発明に係る物体表面撮像方法は、
物体の表面を撮像する物体表面撮像方法であって
前記物体の表面からの光のうち可視領域の光を集光する第１レンズと、前記集光された光を光電変換する第１撮像素子と、前記光電変換により出力された第１アナログ信号を第１デジタル信号に変換する第１アナログ／デジタル変換部を有するデジタルカメラと、
前記物体の表面からの光のうち赤外領域の光を集光する第２レンズと、前記集光された光を光電変換する第２撮像素子と、前記光電変換により出力された第２アナログ信号を第２デジタル信号に変換する第２アナログ／デジタル変換部を有する赤外線カメラと、
前記物体の表面にレーザ光を送信するレーザ光送信部と、前記物体の表面で反射されて戻ったレーザ光を受信するレーザ光受信部と、前記受信されたレーザ光に基づいて前記物体の表面までの距離である第１距離を検出する距離検出部を有するレーザ測距手段と、
演算処理手段を用い、
前記演算処理手段により、前記第１デジタル信号と前記第２デジタル信号と前記第１距離に基づき、前記物体の表面の可視領域の画像と、前記物体の表面の赤外領域の画像を重ね合わせて合成画像を生成すること
を特徴とする。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る物体表面撮像装置の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００２４】
図１は、本発明の一実施形態である物体表面撮像装置の構成を示す図である。
【００２５】
図１に示すように、この物体表面撮像装置１は、デジタルカメラ１１と、赤外線カメラ１２と、レーザ測距部１３と、演算処理部１４と、出力端子１５と、操作部１６と、記録部１７を有して構成されている。
【００２６】
次に、図２を参照しつつ、上記のデジタルカメラ１１の構成を説明する。図２に示すように、デジタルカメラ１１は、第１レンズ２１と、第１撮像素子２２と、第１アナログ／デジタル変換部２３と、出力端子２４を有している。
【００２７】
第１レンズ２１は、可視領域の光を透過可能な光学ガラス等の光学素材からなり、物体の表面Ｓ１からの光Ｌ１のうち可視領域の光Ｌ１´を集光する。第１レンズ２１は、複数のレンズを組み合わせて構成されてもよい。
【００２８】
第１撮像素子２２は、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ：電荷結合素子）等からなり、第１レンズ２１により集光された光Ｌ１´を光電変換し、電気信号である第１アナログ信号を出力する。第１アナログ／デジタル変換部２３は、Ａ／Ｄ変換器等からなり、光電変換により出力された第１アナログ信号を２値化し、第１デジタル信号に変換し、出力端子２４に出力する。
【００２９】
次に、図３を参照しつつ、上記の赤外線カメラ１２の構成を説明する。図３に示すように、赤外線カメラ１２は、第２レンズ３１と、第２撮像素子３２と、第２アナログ／デジタル変換部３３と、出力端子３４を有している。
【００３０】
第２レンズ３１は、赤外領域の光を透過可能な素材からなり、物体の表面Ｓ２からの光Ｌ２のうち赤外領域の光Ｌ２´を集光する。第２レンズ３１の素材としては、ゲルマニウムなどが使用可能である。第２レンズ３１は、複数のレンズを組み合わせて構成されてもよい。
【００３１】
第２撮像素子３２は、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ：電荷結合素子）等からなり、第２レンズ３１により集光された光Ｌ２´を光電変換し、電気信号である第２アナログ信号を出力する。第２アナログ／デジタル変換部３３は、Ａ／Ｄ変換器等からなり、光電変換により出力された第２アナログ信号を２値化し、第２デジタル信号に変換し、出力端子３４に出力する。
【００３２】
次に、図４を参照しつつ、上記のレーザ測距部１３の構成を説明する。図４に示すように、レーザ測距部１３は、レーザ光送信部４１と、光学系４２と、レーザ光受信部４３と、距離検出部４４と、出力端子４５を有している。
【００３３】
レーザ光送信部４１は、レーザ光（レーザビーム）Ｂ１を発生させ、物体の表面Ｓ３にレーザ光（レーザビーム）Ｂ１を送信する。光学系４２は、レーザ光Ｂ１を物体の表面Ｓ３へ向けレーザ光Ｂ２として射出する。また、光学系４２は、物体の表面Ｓ３で反射されて戻ってきたレーザ光Ｂ３をレーザ光受信部４３へレーザ光Ｂ４として送る。レーザ光受信部４３は、レーザ光Ｂ４を受信して検出する。距離検出部４４は、受信されたレーザ光Ｂ４の性質、例えば変調波の位相のズレ等に基づき、物体の表面Ｓ３までの距離（以下、「第１距離」という。）を検出し、出力端子４５に出力する。
【００３４】
次に、図５を参照しつつ、上記の演算処理部１４の構成を説明する。図５に示すように、演算処理部１４は、入力インタフェース５１と、ＣＰＵ５２と、ＲＯＭ５３と、ＲＡＭ５４と、出力インタフェース５５を有している。
【００３５】
入力インタフェース５１は、外部から入力された信号をＣＰＵ５２に送る。ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ：中央演算処理装置）５２は、演算処理部１４の各部を統括し、各種演算やプログラム実行等の処理を行う部分である。ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ：読出し専用メモリ）５３は、ＣＰＵ５２を制御するための制御プログラムや各種データ等を格納している部分である。ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ：随時書込み読出しメモリ）５４は、ＣＰＵ５２により演算された途中のデータ等を一時記憶する部分である。出力インタフェース５５は、ＣＰＵ５２の演算処理結果等を外部へ出力する。
【００３６】
出力端子１５には、画像表示装置、プリンタ等が接続可能であり、演算処理部１４によって処理されて出力された画像信号やデータ信号等を画像として表示、あるいは文字等として印字出力させることができる。
【００３７】
操作部１６は、ボタン、キー、スイッチ等を有し、演算処理部１４への命令信号（撮影開始信号など）等を外部から入力するために操作者が操作する部分である。
【００３８】
記録部１７は、各種の記録用ディスク、カード等の記録媒体を挿入し、演算処理部１４によって処理されて出力された画像信号やデータ信号等をこの記録媒体に記録させるための部分である。
【００３９】
次に、図６ないし図９を参照しつつ、上記した物体表面撮像装置１の作用を説明する。まず、図６について説明する。上記した物体表面撮像装置１には、デジタルカメラ１１とともにレーザ測距部１３が設けられている。この場合、レーザ測距部１３とデジタルカメラ１１との位置関係は、既知であり、演算処理部１４のＲＯＭ５３に格納されている。レーザ測距部１３とデジタルカメラ１１との位置関係とは、物体表面撮像装置１上の点を基準原点とした三次元座標などである。
【００４０】
レーザ測距部１３は、測定対象物とレーザ測距部１３の間の距離をリアルタイムで測定し、演算処理部１４に出力する。演算処理部１４のＣＰＵ５２は、これにより、測定対象物とデジタルカメラ１１の間の距離Ｌをリアルタイムで演算し、ＲＡＭ５４等に記憶する。
【００４１】
図６に示す角度θ１は、デジタルカメラ１１の水平方向のレンズ画角（画像の両端の間の角度）を表している。レンズ画角θ１は、デジタルカメラ１１の既知の値であり、演算処理部１４のＲＯＭ５３に格納されている。
【００４２】
図６に示す距離Ａ１は、デジタルカメラ１１が、距離Ｌの場合に撮像できる水平方向の最大範囲を示す値である。この距離Ａ１は、上記した距離Ｌとレンズ画角θ１から下式（１）により計算することができる。この計算は、演算処理部１４のＣＰＵ５２によって実行される。
Ａ１＝２Ｌ×ｔａｎ（θ１／２） ………（１）
【００４３】
一方、デジタルカメラ１１が撮影した画像は、画素によって構成されており、水平方向の画素数ｍと、垂直方向の画素数ｎは、既知の値である。この場合は、デジタルカメラ１１が撮影した画像は、ｍ×ｎ個の画素の集合により構成されることになる。
【００４４】
したがって、この場合には、測定対象物の水平方向撮影範囲の距離Ａ１は、デジタルカメラ１１内の画像上では、ｍ個の画素に対応している。このため、水平方向の１個の画素は、測定対象物の水平方向撮影範囲の距離Ａ１において、
ａ１＝Ａ１／ｍ ………（２）
で表される距離ａ１に相当している。
【００４５】
例えば、測定対象物がコンクリート表面であった場合で、欠陥部（被写体）の水平方向距離（水平方向長さ）が図６におけるＤ１の場合には、デジタルカメラ１１の画像上での水平方向の画素の個数を検出する。この画素個数が５であった場合には、５×ａ１の演算を行うことにより、Ｄ１の値を算出することができる。この計算は、演算処理部１４のＣＰＵ５２によって実行される。
【００４６】
上記の方法とまったく同様にして、デジタルカメラ１１の測定対象物における被写体の垂直方向（上記したＡ１に対して垂直な方向）の距離又は長さについても、デジタルカメラ１１の画像上での垂直方向の画素の個数から、算出することができる。この場合、デジタルカメラ１１の垂直方向のレンズ画角がθ２である場合には、上式（１）におけるθ１のかわりにθ２を代入することにより、測定対象物の垂直方向撮影範囲の距離を算出することができる。この計算は、演算処理部１４のＣＰＵ５２によって実行される。
【００４７】
また、上記の方法とまったく同様にして、赤外線カメラ１２の測定対象物における被写体の水平方向の距離又は長さ、赤外線カメラ１２の測定対象物における被写体の垂直方向の距離又は長さについても、赤外線カメラ１２の画像上での水平方向の画素数、又は垂直方向の画素数から、算出することができる。この計算は、演算処理部１４のＣＰＵ５２によって実行される。
【００４８】
上記のような演算処理により、デジタルカメラ１１又は赤外線カメラ１２で撮像した欠陥、例えばコンクリートの浮き、ひび割れの実際の長さや幅、面積等を算出することができる。
【００４９】
また、本実施形態の物体表面撮像装置１では、デジタルカメラ１１と赤外線カメラ１２が並べて配置されている。このような場合には、デジタルカメラ１１の撮影範囲と、赤外線カメラ１２の撮影範囲の間にズレが生じる。このズレを、視差（パララックス）という。本実施形態の物体表面撮像装置１では、この視差を補正することができる。以下に、図７を参照しつつ、その方法を説明する。
【００５０】
図７に示すように、デジタルカメラ１１と赤外線カメラ１２が並べて配置されている場合を考える。カメラのレンズ画角は、いずれも水平方向が３０゜、垂直方向が２０゜であるとする。また、デジタルカメラ１１と赤外線カメラ１２の水平方向の位置ズレ量を１０ｃｍとする。この場合、レンズの前方５０ｃｍにある被写体を撮影するときには、上式（１）にそれぞれ値を代入すると、水平方向の撮影範囲の長さは、２６．８ｃｍとなり、垂直方向の撮影範囲の長さは、１７．６ｃｍとなる。この場合、水平方向のカメラの位置ズレ量（１０ｃｍ）は、水平方向の撮影範囲の長さ２６．８ｃｍに対して、３７．３％という大きな比率となることがわかる。以下、この比率（％）をパララックス量（撮影範囲全体に対する画像のズレの割合）という。
【００５１】
一方、被写体までの距離が５ｍの場合には、上式（１）にそれぞれ値を代入すると、水平方向の撮影範囲の長さは、２．６８ｍとなり、垂直方向の撮影範囲の長さは、１．７６ｍとなる。この場合、水平方向のカメラの位置ズレ量（０．１ｍ）のパララックス量は、水平方向の撮影範囲の長さ２．６８ｍに対して、３．７３％となり、パララックス量の値は相対的に小さいことがわかる。
【００５２】
すなわち、デジタルカメラ１１と赤外線カメラ１２の位置ズレの影響は、被写体までの距離によって異なり、撮影する物体が近い場合には非常に大きな影響がでるが、遠方の物体を撮影する場合には、ほとんど無視できる。
【００５３】
上記したデジタルカメラ１１と赤外線カメラ１２の位置ズレ長さをｄとし、水平方向の撮影範囲をＡ１とすると、パララックス量をＰは、下式（３）によって算出できる。この計算は、演算処理部１４のＣＰＵ５２によって実行される。
Ｐ（％）＝（ｄ／Ａ１）×１００ ………（３）
【００５４】
水平方向のレンズ画角が等しく、かつ垂直方向のレンズ画角が等しい２台のカメラを平行に並べて同一方向の被写体を撮影した場合、２台のうちのいずれかのカメラの撮影画像を、水平方向にパララックス量の分だけ移動させることにより、２台のカメラの撮影画像を重ね合わせ、合致させた画像を合成することができる。
【００５５】
しかし、カメラのレンズには、「歪曲収差」と呼ばれるゆがみが発生する性質がある。これは、図８（Ａ）に示すように、撮影後の画像が、点Ｇ１、点Ｇ２、点Ｇ３、及び点Ｇ４で示されるような樽状にゆがむ現象である。この歪曲収差が生じると、２台のカメラの撮影範囲が一致していても、撮影された画像の内部の画素の位置にズレが生じる。
【００５６】
本実施形態の物体表面撮像装置１では、このレンズ収差を補正することができる。以下に、その方法を説明する。
【００５７】
この場合には、アフィン変換が用いられる。このアフィン変換は、ユークリッド幾何学的な線形変換と平行移動の組み合わせによる図形や形状の移動又は変形を行う方法であり、４×４の行列演算で表現できる移動、回転、左右反転、拡大、縮小、シアーの座標変換である。このアフィン変換は、元の図形で直線上に並ぶ点は変換後も直線上に並び、平行線は変換後も平行線であるなど、幾何学的性質が保たれる変換方式である。このため、レンズの歪みの性質（レンズの収差特性）をデータとして採取しておき、演算処理部１４のＲＯＭ５３などに記憶させておけば、ＣＰＵ５２の演算により、レンズの収差による歪みを除去した画像を得ることができる。
【００５８】
上記において、レーザ測距部１３は、特許請求の範囲におけるレーザ測距手段に相当している。また、演算処理部１４は、特許請求の範囲における演算処理手段に相当している。また、ＲＯＭ５３は、特許請求の範囲における記憶手段に相当している。
【００５９】
なお、本発明は、上記した実施形態に限定されるものではない。上記した実施形態は、例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。
【００６０】
例えば、物体表面に位置決め用標識部材を配置しておき、レーザ測距手段と位置決め用標識部材までの距離（第２距離という。）を少なくとも２個あらかじめ記憶手段（例えばＲＯＭ５３）に記憶させておき、演算処理手段（例えばＣＰＵ５２）が、第２距離に基づき、前回設置した位置との誤差を検出して出力するように構成してもよい。
【００６１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の物体表面撮像装置又は物体表面撮像方法によれば、デジタルカメラと赤外線カメラに加え、レーザ測距手段を備え、演算処理手段により２台のカメラの画像を重ね合わせ合成するように構成したので、ダム表面やコンクリート吹付けのり面のように、広大で特徴のない面の場合であっても、欠陥の検出等が容易に行える、という利点を有している。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態である物体表面撮像装置の構成を示す図である。
【図２】図１の物体表面撮像装置におけるデジタルカメラの構成を示す図である。
【図３】図１の物体表面撮像装置における赤外線カメラの構成を示す図である。
【図４】図１の物体表面撮像装置におけるレーザ測距部の構成を示す図である。
【図５】図１の物体表面撮像装置における演算処理部の構成を示す図である。
【図６】図１の物体表面撮像装置における作用を説明する第１の図である。
【図７】図１の物体表面撮像装置における作用を説明する第２の図である。
【図８】図１の物体表面撮像装置における作用を説明する第３の図である。
【図９】従来のコンクリート表面の撮像における問題を説明する第１の図である。
【図１０】従来のコンクリート表面の撮像における問題を説明する第２の図である。
【符号の説明】
１ 物体表面撮像装置
１１ デジタルカメラ
１２ 赤外線カメラ
１３ レーザ測距部
１４ 演算処理部
１５ 出力端子
１６ 操作部
１７ 記録部
２１ 第１レンズ
２２ 第１撮像素子
２３ 第１アナログ／デジタル変換部
２４ 出力端子
３１ 第２レンズ
３２ 第２撮像素子
３３ 第２アナログ／デジタル変換部
３４ 出力端子
４１ レーザ光送信部
４２ 光学系
４３ レーザ光受信部
４４ 距離検出部
４５ 出力端子
５１ 入力インタフェース
５２ ＣＰＵ
５３ ＲＯＭ
５４ ＲＡＭ
５５ 出力インタフェース
Ｂ１〜Ｂ４ レーザビーム
Ｇ１〜Ｇ４、Ｇ１´〜Ｇ４´ 画像上の点
Ｌ１、Ｌ２ 光線
Ｓ１〜Ｓ３ 物体表面
Claims (6)
- 物体の表面を撮像する物体表面撮像装置であって
前記物体の表面からの光のうち可視領域の光を集光する第１レンズと、前記集光された光を光電変換する第１撮像素子と、前記光電変換により出力された第１アナログ信号を第１デジタル信号に変換する第１アナログ／デジタル変換部を有するデジタルカメラと、
前記物体の表面からの光のうち赤外領域の光を集光する第２レンズと、前記集光された光を光電変換する第２撮像素子と、前記光電変換により出力された第２アナログ信号を第２デジタル信号に変換する第２アナログ／デジタル変換部を有する赤外線カメラと、
前記物体の表面にレーザ光を送信するレーザ光送信部と、前記物体の表面で反射されて戻ったレーザ光を受信するレーザ光受信部と、前記受信されたレーザ光に基づいて前記物体の表面までの距離である第１距離を検出する距離検出部を有するレーザ測距手段と、
前記第１デジタル信号と前記第２デジタル信号と前記第１距離に基づき、前記物体の表面の可視領域の画像と、前記物体の表面の赤外領域の画像を重ね合わせて合成画像を生成する演算処理手段を
備えたことを特徴とする物体表面撮像装置。 - 請求項１記載の物体表面撮像装置において、
前記演算処理手段は、前記デジタルカメラのレンズ画角又は前記赤外線カメラのレンズ画角と、前記第１距離に基づき、前記デジタルカメラの画像又は前記赤外線カメラの画像の中の被写体の長さを検出すること
を特徴とする物体表面撮像装置。 - 請求項１記載の物体表面撮像装置において、
前記演算処理手段は、前記デジタルカメラと前記赤外線カメラの間の水平距離と、前記第１距離に基づき、前記デジタルカメラの画像と前記赤外線カメラの画像の間の視差によるズレを検出し補正すること
を特徴とする物体表面撮像装置。 - 請求項１記載の物体表面撮像装置において、
前記第１レンズの収差特性と前記第２レンズの収差特性をあらかじめ記憶する記憶手段を有し、
かつ、前記演算処理手段は、前記デジタルカメラの画像の収差を補正するとともに、前記赤外線カメラの画像の収差を補正すること
を特徴とする物体表面撮像装置。 - 請求項１記載の物体表面撮像装置において、
前記レーザ測距手段と位置決め用標識部材までの距離である第２距離を少なくとも２個あらかじめ記憶する記憶手段を有し、
かつ、前記演算処理手段は、前記第２距離に基づき、前回設置した位置との誤差を検出すること
を特徴とする物体表面撮像装置。 - 物体の表面を撮像する物体表面撮像方法であって
前記物体の表面からの光のうち可視領域の光を集光する第１レンズと、前記集光された光を光電変換する第１撮像素子と、前記光電変換により出力された第１アナログ信号を第１デジタル信号に変換する第１アナログ／デジタル変換部を有するデジタルカメラと、
前記物体の表面からの光のうち赤外領域の光を集光する第２レンズと、前記集光された光を光電変換する第２撮像素子と、前記光電変換により出力された第２アナログ信号を第２デジタル信号に変換する第２アナログ／デジタル変換部を有する赤外線カメラと、
前記物体の表面にレーザ光を送信するレーザ光送信部と、前記物体の表面で反射されて戻ったレーザ光を受信するレーザ光受信部と、前記受信されたレーザ光に基づいて前記物体の表面までの距離である第１距離を検出する距離検出部を有するレーザ測距手段と、
演算処理手段を用い、
前記演算処理手段により、前記第１デジタル信号と前記第２デジタル信号と前記第１距離に基づき、前記物体の表面の可視領域の画像と、前記物体の表面の赤外領域の画像を重ね合わせて合成画像を生成すること
を特徴とする物体表面撮像方法。
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