JP2006275984A - Method of measuring displacement of high-voltage tower - Google Patents

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龍一 三橋
Kazuhiro Igarashi
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method of measuring displacement of a high-voltage tower that can easily and surely measure the displacement of the high-voltage tower and also intuitively recognize the displacement from acquisition information. <P>SOLUTION: A three-dimensional measurement method comprises a step for entering photographic image data, based on a plurality of photographs; a step for specifying a position to acquire a three-dimensional coordinate each photograph, on the basis of input photograph image data; a step for associating a position each photograph on the same point which has been specified; and a step for obtaining the three-dimensional coordinate, on the basis of the position on the same point which has been associated. The method includes a step for photographing the same specified point from at least two different points inside the high-voltage tower surrounded with four legs, by using a camera and a display step for performing a three dimensional display, on the basis of the three-dimensional coordinate obtained by means of the three-dimensional measurement method. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、高圧鉄塔の変位を計測する方法に関する。   The present invention relates to a method for measuring the displacement of a high-pressure tower.

高圧鉄塔は、各地に電力を供給する等社会を支える重要なインフラである。これらの高圧鉄塔の中には、地震や台風等の自然災害や立地条件等の周囲の環境の変化、年月の経過に伴う構成部材の老朽化等の様々な要因によって変位しているものがある。そのため、高圧鉄塔の安全性を確保し、倒壊等の事故を未然に防ぐために、高圧鉄塔の安全度調査が定期的に行われている。   The high-voltage tower is an important infrastructure that supports society, such as supplying power to various places. Some of these high-voltage towers are displaced due to various factors such as natural disasters such as earthquakes and typhoons, changes in the surrounding environment such as location conditions, and aging of components over time. is there. For this reason, in order to ensure the safety of the high-pressure tower and prevent accidents such as collapse, a safety survey of the high-pressure tower is regularly conducted.

このように変位する高圧鉄塔に対しては、例えばレーザ光を使用した高精度三次元測定器を用いて調査が行われている。   For such a high-pressure steel tower that is displaced, an investigation is performed using, for example, a high-precision three-dimensional measuring instrument using laser light.

また、下記特許文献1には、鉄塔の変位計測を容易にする測定方法およびその装置の一例が示されている。下記特許文献1によれば、予めコンピュータに取り込んでおいた測定対象の鉄塔構造図を含む既知情報から鉄塔構造モデルを作成し、カメラによって外側から撮影された測定対象鉄塔の静止画の中で基準部位とされた部位を上記鉄塔構造モデルの基準部位となる部分と重ねる。両者の基準部位が一致したところで、静止画の鉄塔の変位測定対象部位の位置ずれ量を鉄塔構造モデルの同一部位に対して求め、この位置ずれ量から測定対象の鉄塔の変位を計測するとされる。
特開2003−148916号公報
Patent Document 1 below shows an example of a measurement method and an apparatus for facilitating displacement measurement of a steel tower. According to Patent Document 1 below, a steel tower structure model is created from known information including a steel tower structure diagram to be measured, which has been captured in advance in a computer, and a reference is taken in a still image of the steel tower to be measured taken from the outside by a camera. The part made into the site | part is overlapped with the part used as the reference | standard site | part of the said steel tower structure model. When both reference parts coincide, the displacement amount of the still image tower displacement measurement target part is obtained with respect to the same part of the steel tower structure model, and the displacement of the measurement tower is measured from this displacement amount. .
JP 2003-148916 A

しかしながら、例えば上述の高精度三次元測定器による測定では、測定を行うためには1箇所ごとの測定点の測定と野帳と呼ばれる記録表への測定点の位置関係の記録に、作業員を長時間に渡って従事させる必要があり、測定機材の操作にも専門的な技術を要する。しかもこの測定機材はかなりの重量物であり、これを携帯して山間部等の人が入るには比較的厳しい場所に多く建設されている高圧鉄塔のところまで行くには多大な時間を必要とする。また、測定により得られたデータはその場で確認をすることができないことから、持ち帰って確認することになるが、測定に誤りや見落としがあることが発見された場合には再度測定を行わなければならず、この点が測定者に心的不安やストレスを与える要因になっていた。   However, for example, in the measurement using the above-described high-precision three-dimensional measuring instrument, in order to perform the measurement, an operator is used to measure each point and record the positional relationship of the measurement points in a record table called a field book. It is necessary to engage for a long time, and specialized techniques are required for the operation of the measuring equipment. Moreover, this measuring instrument is quite heavy, and it takes a lot of time to go to the high-voltage tower that is built in a relatively severe place to carry people such as mountainous areas. To do. In addition, since the data obtained by measurement cannot be confirmed on the spot, it will be confirmed by taking it home. However, if it is discovered that there is an error or oversight in the measurement, the measurement must be performed again. In other words, this point was a factor that caused mental anxiety and stress to the measurer.

また、測定結果は上述の野帳に書き込まれたりや表形式にまとめられたりするが、測定値等、数字が羅列されるだけのことが多く、専門家であっても変位の量を直感的に把握することは容易ではない。   In addition, the measurement results are written in the above-mentioned field book or summarized in a table format. However, it is often the case that only numerical values such as measured values are listed, and even an expert can intuitively determine the amount of displacement. It is not easy to figure out.

また、上述の特許文献1に開示されている発明においては、鉄塔の外側からカメラでの撮影を行うようにされているが、鉄塔は、市街地では、通常は安全確保のため高いフェンスで囲まれており、外側からの撮影に必要な距離を確保できず、また、多くの鉄塔が建てられている山間部等では、地形や樹木が障害になるため、現実問題として鉄塔の外側からカメラで撮影すること困難である。   In the invention disclosed in Patent Document 1 described above, the camera is photographed from the outside of the steel tower. However, the steel tower is usually surrounded by a high fence in a city area to ensure safety. In the mountainous areas where many steel towers are built, the topography and trees become obstacles, so as a real problem, take pictures with the camera from the outside of the steel tower. Difficult to do.

本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、本発明の目的は、三次元写真計測の技術を用いることで、高圧鉄塔の変位測定を簡易、確実に行うとともに、取得された情報から直感的に変位を認識することができる高圧鉄塔の変位計測方法を提供することである。   The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and an object of the present invention is to easily and reliably measure the displacement of a high-pressure tower by using a technique of three-dimensional photographic measurement, and to obtain acquired information. It is to provide a displacement measuring method of a high-pressure tower that can intuitively recognize the displacement from.

本発明の実施の形態に係る特徴は、高圧鉄塔の変位計測方法において、複数の写真に基づく写真画像データを入力するステップと、入力された写真画像データに基づいて写真ごとに三次元座標を取得する位置を特定するステップと、この特定された同一点についての写真ごとの位置を関連付けるステップと、関連付けられた同一点についての位置に基づいて三次元座標を得るステップとを有する三次元計測方法を用いて、4本の脚で囲まれた高圧鉄塔の内側であって少なくとも異なる2点から前記特定された同一点をカメラを使用して撮影するステップと、三次元計測方法によって得られた三次元座標に基づいて三次元表示を行う表示ステップとを備える。   According to an embodiment of the present invention, in the displacement measurement method for a high-voltage tower, a step of inputting photographic image data based on a plurality of photographs, and acquiring three-dimensional coordinates for each photograph based on the inputted photographic image data A three-dimensional measurement method comprising: a step of identifying a position to be performed; a step of associating a position for each photograph of the identified same point; and a step of obtaining a three-dimensional coordinate based on the position of the associated same point And using the camera to photograph the identified identical point from at least two different points inside the high-pressure tower surrounded by four legs, and the three-dimensional obtained by the three-dimensional measurement method A display step for performing a three-dimensional display based on the coordinates.

本発明によれば、三次元写真計測の技術を用いることで、高圧鉄塔の変位測定を簡易、確実に行うとともに、取得された情報から直感的に変位を認識することができる高圧鉄塔の変位計測方法を提供することができる。   According to the present invention, the displacement measurement of the high-voltage tower can be easily and reliably performed and the displacement can be intuitively recognized from the acquired information by using the technology of the three-dimensional photo measurement. A method can be provided.

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

図1のフローチャートに示すように、本発明の実施の形態に係る高圧鉄塔の変位計測方法は、計測の対象となっている高圧鉄塔を撮影するステップである計測対象物の撮影(ST1)、撮影された高圧鉄塔に貼付されているターゲット反射シールの部分の三次元座標を求めるステップである三次元画像計測の処理(ST2)、求められた三次元座標に基づいて三次元表示を行うステップである計測データの三次元表示(ST3)に大きく分けることができる。以下、これらのステップごとに説明する。   As shown in the flowchart of FIG. 1, the displacement measuring method of the high-voltage tower according to the embodiment of the present invention is a step of photographing the measurement object (ST1), which is a step of photographing the high-pressure tower that is the object of measurement. 3D image measurement processing (ST2), which is a step for obtaining the three-dimensional coordinates of the portion of the target reflective seal affixed to the high-voltage steel tower, and three-dimensional display based on the obtained three-dimensional coordinates. It can be roughly divided into three-dimensional display (ST3) of measurement data. Hereinafter, each step will be described.

(第1のステップ)
本発明の実施の形態においては、ステップ3における三次元表示を行うために、計測対象物である高圧鉄塔を三次元写真計測という手法を用いて計測している。この三次元写真計測とは、計測対象物を複数の異なる方向から撮影し、撮影された写真データを解析することによって計測対象物を計測する手法である。この計測方法を用いることによって、写真に写された計測対象物の物理量及び質情報を得ることができる。
(First step)
In the embodiment of the present invention, in order to perform the three-dimensional display in step 3, the high-pressure tower, which is a measurement object, is measured using a technique called three-dimensional photometry. This three-dimensional photo measurement is a method of measuring a measurement object by photographing the measurement object from a plurality of different directions and analyzing the photographed photograph data. By using this measurement method, it is possible to obtain physical quantity and quality information of the measurement object shown in the photograph.

ここにいう「物理量」とは、写真に写されている計測対象物の位置、長さ、面積のことを指し、空間的な位置を表わす三次元座標のことである。一方、「質情報」とは、写真に写されている計測対象物の利用目的、性質等を読み取るための情報である。本実施の形態における三次元写真計測では、計測対象物は明らかであり、専ら物理量のみを求めることとなる。   The “physical quantity” here refers to the position, length, and area of the measurement object shown in the photograph, and is a three-dimensional coordinate representing the spatial position. On the other hand, “quality information” is information for reading the purpose of use, the nature, etc. of the measurement object shown in the photograph. In the three-dimensional photo measurement in the present embodiment, the measurement object is clear and only the physical quantity is obtained.

図2に示すように、三次元写真計測の原理は、受光素子面aに投影された像bと計測対象物cとの間の幾何学的関係から計測対象物cの形状に関する情報を取得する、というものである。この原理においては、計測対象物cとレンズの中心d、受光素子面a上の像bの3点が同一直線上にあるという、共線条件を用いる。但し、1台のカメラで撮影した写真から計測対象物の奥行きを含む三次元情報を取得することは特殊な条件を与えない限り不可能である。そこで、異なる2カ所の位置から撮影した2枚一組の写真からステレオモデルを構成し、計測対象物を観測することによって三次元情報を求める。   As shown in FIG. 2, the principle of 3D photo measurement acquires information on the shape of the measurement target c from the geometric relationship between the image b projected on the light receiving element surface a and the measurement target c. That's it. In this principle, the collinear condition that the three points of the measurement object c, the center d of the lens, and the image b on the light receiving element surface a are on the same straight line is used. However, it is impossible to acquire three-dimensional information including the depth of the measurement object from a photograph taken by one camera unless special conditions are given. Therefore, a stereo model is constructed from a set of two photographs taken from two different positions, and three-dimensional information is obtained by observing the measurement object.

実際の撮影においては、まず計測対象物に図3に示すようなターゲット反射シール1を貼付する。このターゲット反射シール1はアルミニウムの表面をアクリルコーティングして作られたもので、入射した光を全方向に反射する。貼付する場所は、計測対象物の中で予め決められた場所であり、例えば、高圧鉄塔において図4、図5に示すような場所である。図4は高圧鉄塔を構成する脚の地面と接する部分の全体を示した図であり、図5はその拡大図である。図5に示されるように、脚の根元にあるボルトの頭の部分に図3で示しているターゲット反射シール1が貼付されている。なお、貼付されるターゲット反射シール1は、高圧鉄塔1基あたり約数十から200箇所程度である。   In actual photographing, first, a target reflection sticker 1 as shown in FIG. This target reflective seal 1 is made by acrylic coating the surface of aluminum and reflects incident light in all directions. The place to be affixed is a predetermined place in the measurement object, for example, a place as shown in FIGS. 4 and 5 in the high-pressure tower. FIG. 4 is a view showing the entire portion of the leg constituting the high-pressure tower in contact with the ground, and FIG. 5 is an enlarged view thereof. As shown in FIG. 5, the target reflective seal 1 shown in FIG. 3 is affixed to the head portion of the bolt at the base of the leg. In addition, the target reflective seal | sticker 1 stuck is about several dozen to about 200 places per high voltage | pressure tower.

計測対象物にターゲット反射シール1を貼付した後、高圧鉄塔の撮影を行う。なお、以下では、特に撮像画面サイズが通常の35mmフィルムカメラと同程度のデジタルカメラと焦点距離14mmのレンズとを組み合わせて使用して撮影した場合を例にとって説明する。   After the target reflection seal 1 is attached to the measurement object, the high-pressure tower is photographed. In the following description, a case will be described as an example in which a digital camera having an imaging screen size comparable to a normal 35 mm film camera and a lens having a focal length of 14 mm are used in combination.

図6(a)は高圧鉄塔Tを上から見た平面図である。ここで高圧鉄塔Tは四角い線で表わされており、四隅の線が交わる部分が高圧鉄塔Tの4本の脚が設けられている部分である。撮影を行うに当たっては、高圧鉄塔Tの4本の脚の内側IでカメラCを構える。通常、上述のようにほとんどの高圧鉄塔の周囲には撮影の障害となるものが存在するため、現実問題として高圧鉄塔の外側からカメラで撮影すること困難であることから、4本の脚の内側Iから撮影を行う。これによって撮影ができず、計測が不可能となることを避けることができる。また、カメラCは上述のような超広角レンズを使用しており、線Ca、カメラC、線Cb及び内側Iで囲まれる範囲内にある物が写るようにされている。このようなレンズを装着したカメラC使用することで、カメラCを構えた場所の背後にある脚を除いた3本の脚が写真に収まるようにされている。これは、三次元写真計測の原理上、撮影枚数の増加を抑えながら写真間のオーバーラップする測定点を多くすることにより計測の精度を上げることができるからである。   FIG. 6A is a plan view of the high-pressure tower T viewed from above. Here, the high-pressure tower T is represented by a square line, and a portion where the four corner lines intersect is a portion where the four legs of the high-pressure tower T are provided. In taking a picture, the camera C is held on the inside I of the four legs of the high-voltage tower T. Usually, as described above, there are obstacles in shooting around most of the high-voltage towers, so it is difficult to take a picture from the outside of the high-pressure tower as a real problem, so the inside of the four legs Shoot from I. As a result, it is possible to avoid a situation where photographing cannot be performed and measurement is impossible. The camera C uses the super-wide-angle lens as described above so that an object within a range surrounded by the line Ca, the camera C, the line Cb, and the inner side I is captured. By using the camera C equipped with such a lens, the three legs excluding the legs behind the place where the camera C is held can be accommodated in the photograph. This is because the accuracy of measurement can be improved by increasing the number of measurement points that overlap between photographs while suppressing the increase in the number of shots due to the principle of 3D photo measurement.

また、撮影を行う際には、カメラCに同期して発光するストロボS1ないしS3を内側Iで使用する。これは、高圧鉄塔Tに貼付しているターゲット反射シール1を鮮明に反射させることで、カメラCに写るターゲット反射シール1の貼付位置をより明確にするためである。なお、撮影を行う際は基準尺等の三次元写真計測の処理時に必要とされる基準となる長さを示す物も同時に写す。   When shooting, the strobes S1 to S3 that emit light in synchronization with the camera C are used on the inner side I. This is because the target reflection seal 1 affixed to the high-voltage steel tower T is clearly reflected so that the affixing position of the target reflection seal 1 reflected in the camera C can be made clearer. When taking a picture, an object having a reference length required at the time of 3D photo measurement processing, such as a reference scale, is also taken at the same time.

このような機材位置、構成で各脚を背中にして4方向から撮影を行う。さらに、高圧鉄塔を側面から見た図6(b)に示すように、高さ方向の精度を上げるため、各方向で高さを2段階に分けて撮影する。そして、本実施の形態における高圧鉄塔の変位計測方法においては、高圧鉄塔の下層部のみを計測の対象としている。これは鉄塔の構造上、下層部の変位が上層部ではうち消されてしまう性質に配慮したものである。これにより、計測対象物1基につき合計8枚ずつ撮影されることになり、各脚が写っている写真は各々6枚となる。   Shooting from four directions with each leg on the back with such equipment position and configuration. Furthermore, as shown in FIG. 6 (b) when the high-pressure tower is viewed from the side, in order to increase the accuracy in the height direction, the height is divided into two steps in each direction. And in the displacement measuring method of the high-voltage tower in this Embodiment, only the lower layer part of a high-pressure tower is made into the object of measurement. This is because the structure of the steel tower takes into account the property that the displacement of the lower layer is erased in the upper layer. As a result, a total of 8 photographs are taken for each measurement object, and there are 6 photographs of each leg.

なお、カメラCの位置は正確に決める必要はない。後述するように、撮影画像のデータを解析することで、逆にカメラCによる正確な撮影位置を割り出すことができるからである。特にカメラCをデジタルカメラとすることで、撮影後その場ですぐに撮影した写真の確認を行うことができる。これにより、撮影画像のデータを持ち帰って確認した後に測定に誤りや見落としがあった場合に再度測定を行わなければならないという、測定者の心的不安を除くことが可能となる。   The position of the camera C does not need to be determined accurately. This is because, as will be described later, by analyzing the data of the photographed image, the exact photographing position by the camera C can be determined conversely. In particular, by using the camera C as a digital camera, it is possible to check a photograph taken immediately after taking a picture. As a result, it is possible to eliminate the mental anxiety of the measurer that the measurement must be performed again if there is an error or oversight in the measurement after taking back and confirming the captured image data.

また、本実施の形態においては、より正確な三次元座標値を割り出すべく上述のような撮影位置から上述のようなカメラとレンズの組み合わせを用いて撮影した場合を説明したが、高圧鉄塔の内側であって少なくとも異なる2点から特定された同一点をデジタルカメラで撮影するのであれば、特にその撮影位置や機材の選択は自由である。   Further, in the present embodiment, a case has been described in which the above-described camera and lens combination is used for shooting from the above-described shooting position in order to determine a more accurate three-dimensional coordinate value. If the same point specified from at least two different points is shot with a digital camera, the selection of the shooting position and equipment is particularly free.

(第2のステップ)
第1のステップにおける計測対象物の撮影が終了すると、撮影された高圧鉄塔に貼付されているターゲット反射シール1の部分の三次元座標を求めるステップに移る(ST2)。
(Second step)
When the imaging of the measurement object in the first step is completed, the process proceeds to a step of obtaining the three-dimensional coordinates of the portion of the target reflection seal 1 attached to the imaged high-pressure pylon (ST2).

三次元画像計測の処理は、図7のフローチャートに示すように行われる。なお、以下の処理は、予めCD−R等に記憶されているソフトウェアを介して行われ、本実施の形態においては、使用時に情報処理装置にインストールされて用いられる。この情報処理装置としては、例えば、パーソナルコンピュータ等を使用することが可能である。なお、このソフトウェアは情報処理装置に予め格納されていてもよい。   The three-dimensional image measurement process is performed as shown in the flowchart of FIG. The following processing is performed via software stored in advance on a CD-R or the like, and in the present embodiment, it is installed and used in the information processing apparatus at the time of use. As this information processing apparatus, for example, a personal computer or the like can be used. This software may be stored in advance in the information processing apparatus.

まず、カメラCによって撮影された計測対象物である高圧鉄塔Tの写真画像データが情報処理装置に入力される(ST21)。この写真画像データが三次元表示の基礎のデータとなる。また、このステップ21では、撮影に使用したカメラCの基本的な情報、例えば、レンズの焦点距離等も同時に入力される。   First, photographic image data of the high-voltage tower T, which is a measurement object photographed by the camera C, is input to the information processing apparatus (ST21). This photographic image data is the basic data for three-dimensional display. Further, in this step 21, basic information of the camera C used for photographing, for example, the focal length of the lens, etc. is also inputted at the same time.

次に、撮影画像の特徴点をマーキングする(ST22)。これは、三次元表示を行う際に必要となる三次元座標を得るべく、その位置を確定するために行われるものである。ここで、「特徴点」とは、本実施の形態においては、いわゆる必要となる三次元座標の部分に貼付されているターゲット反射シールのことを指す。すなわち、三次元座標を得るために、撮影に際してフラッシュを使用し、ターゲット反射シール1を反射させている。このことによって、ターゲット反射シール1は撮影画像の中で最も光量の大きな部分となり、この大きな光量を手がかりに順次ターゲット反射シール1が検出され、その中心点にマーキングポイントが設置されていく。このマーキングポイントの設置と同時に、ある基準となる点から順に各マーキングポイントに番号が付される。なお、このマーキングポイントの設置は、全てのターゲット反射シール1に対して行われる。   Next, the feature point of the captured image is marked (ST22). This is performed in order to determine the position in order to obtain the three-dimensional coordinates necessary for performing the three-dimensional display. Here, the “feature point” refers to a target reflective seal that is affixed to a so-called required three-dimensional coordinate portion in the present embodiment. That is, in order to obtain three-dimensional coordinates, a flash is used for photographing and the target reflective seal 1 is reflected. As a result, the target reflective sticker 1 becomes the portion with the largest light quantity in the photographed image, and the target reflective sticker 1 is sequentially detected using this large light quantity as a clue, and a marking point is placed at the center point. Simultaneously with the installation of this marking point, each marking point is numbered in order from a certain reference point. This marking point is set for all target reflective seals 1.

三次元写真計測で得られた三次元座標データは、そのデータ群でのみ有効な相対的な位置関係を示すデータであり、時間的に異なる時点の高圧鉄塔の変位を明らかにするためには、統一した座標空間データへの変換が必要である。ステップ23では、統一した座標空間にデータを展開するのに必要な情報を入力する。   The three-dimensional coordinate data obtained by three-dimensional photometry is data showing the relative positional relationship that is valid only in the data group. In order to clarify the displacement of the high-pressure tower at different points in time, Conversion to unified coordinate space data is required. In step 23, information necessary for developing data in a unified coordinate space is input.

この情報の入力は、情報処理装置内に記録されている過去の高精度レーザ測定器或いは、三次元写真計測等の方法で計測した三次元座標データがある場合には、同一線上に存在しない3点の測定点の三次元座標値が過去の測定時点から変化していないと仮定してこの情報処理装置により自動的に行われる。この情報を用いるのは実用的で使用しやすいからである。   The input of this information does not exist on the same line when there is past high-precision laser measuring instrument recorded in the information processing apparatus or three-dimensional coordinate data measured by a method such as three-dimensional photo measurement. This is automatically performed by the information processing apparatus on the assumption that the three-dimensional coordinate value of the measurement point does not change from the past measurement time. This information is used because it is practical and easy to use.

なお、座標情報を入力した3点の測定点の三次元座標値が変位等によりずれていた場合は、三次元表示した場合に全体に歪みが現われることもあるが、この場合であっても視覚的に指定した3点の測定点がずれていたことは容易に判別可能である。但し、この歪みが看過できない場合は、上述のような方法による情報の入力ではなく、変位の影響がない3点を改めて選択し直すか、或いは、例えば、X軸上の2点の測定点の実寸値(距離)と、X軸に直交するY軸またはZ軸の方向を入力する。後者の場合は、残る1軸の方向は自動的に決定される。   If the three-dimensional coordinate values of the three measurement points to which the coordinate information is input are shifted due to displacement or the like, distortion may appear in the whole in the case of three-dimensional display. It can be easily determined that the three designated measurement points are shifted. However, if this distortion cannot be overlooked, the information is not input by the above-described method, but three points that are not affected by the displacement are selected again, or, for example, two measurement points on the X axis are selected. Enter the actual size value (distance) and the direction of the Y axis or Z axis perpendicular to the X axis. In the latter case, the direction of the remaining one axis is automatically determined.

次に自動対応点処理を行う(ST24)。上述のように、本実施の形態における写真撮影では、計測対象物1基につき合計8枚ずつ撮影されることになり、各脚がそのうち6枚に写ることになる。従って、同一の点を示すターゲット反射シール1も6カ所撮影されていることになる。そのため、これら各写真画像のマーキングポイントのうち、どの点とどの点とが同一の計測点であるかは、ステップ22におけるマーキングポイントを設置するだけでは判別することができない。そこで、各写真画像で同一の計測点を指すマーキングポイントを判別するために、写真画像間のマーキングポイントを相互に関連づける必要がある。そのため、ステップ22で各マーキングポイントに付された番号を利用して各写真画像間のマーキングポイントが関連づけられる。   Next, automatic corresponding point processing is performed (ST24). As described above, in the photography in the present embodiment, a total of 8 pictures are taken for each measurement object, and each leg is shown in 6 pictures. Accordingly, six target reflection stickers 1 indicating the same point are also photographed. For this reason, it is not possible to determine which of the marking points of each photographic image is the same measurement point by simply installing the marking point in step 22. Therefore, in order to determine marking points that point to the same measurement point in each photographic image, it is necessary to associate the marking points between the photographic images with each other. For this reason, the marking points between the photographic images are associated with each other using the number assigned to each marking point in step 22.

各写真画像間のマーキングポイントが関連づけられた後、この関連づけられたデータを用いて三次元解析処理を行う(ST25)。このステップは、写真画像のデータとしては、本実施の形態では本来同一である計測点について6カ所分のデータが得られるが、これらを1つのデータとしてまとめるためのステップである。この三次元解析処理によって各マーキングポイントごとの三次元座標を得ることができる。同時に、写真を撮影したカメラCの位置座標と向き情報の算出を行うとともに、撮影に使用したカメラCのレンズの歪みの補正も行う。これにより、より正確な三次元座標を得ることができる。   After the marking points between the photographic images are associated, a three-dimensional analysis process is performed using the associated data (ST25). This step is a step for collecting data as six pieces of data for photographic image data for the measurement points that are essentially the same in the present embodiment. By this three-dimensional analysis process, three-dimensional coordinates for each marking point can be obtained. At the same time, the position coordinates and orientation information of the camera C that took the picture are calculated, and the distortion of the lens of the camera C used for the photography is also corrected. Thereby, more accurate three-dimensional coordinates can be obtained.

この三次元座標を得ると、解析結果として出力する(ST26)。例えば、得られた三次元座標に基づいて構築された高圧鉄塔を情報処理装置で表示させると、図8に示すような三次元モデルMとして表示させることができる。図8では、三次元モデルMの中にカメラCの4カ所の位置座標C’が示されている。また、算出した三次元座標データをテキスト形式で画面に表示した例を図9に表示例10として示す。この表示例10では、最上部にタイトルバー11が設けられている。そして、その下に位置する画面12には左からId13、名称14、算出された三次元座標データ15がそれぞれ表示されている。Id13、名称14は各マーキングポイントに付されたものであり、これによって各マーキングポイントを識別する。三次元座標データ15は、左からX軸、Y軸、Z軸の値をそれぞれ示している。これらの値は、基準となる点から三次元座標上どの程度離れているかを示すものである。なお、スクロールバー16を上下に動かすことで、画面12には示されていない複数のデータを見ることができる。   When this three-dimensional coordinate is obtained, it is output as an analysis result (ST26). For example, when a high-pressure tower constructed based on the obtained three-dimensional coordinates is displayed on the information processing apparatus, it can be displayed as a three-dimensional model M as shown in FIG. In FIG. 8, four position coordinates C ′ of the camera C are shown in the three-dimensional model M. An example in which the calculated three-dimensional coordinate data is displayed on the screen in a text format is shown as a display example 10 in FIG. In this display example 10, a title bar 11 is provided at the top. And on the screen 12 located below, Id13, name 14, and calculated three-dimensional coordinate data 15 are displayed from the left. The Id 13 and the name 14 are given to each marking point, thereby identifying each marking point. The three-dimensional coordinate data 15 indicates values of the X axis, the Y axis, and the Z axis from the left, respectively. These values indicate how far the three-dimensional coordinates are away from the reference point. Note that a plurality of data not shown on the screen 12 can be viewed by moving the scroll bar 16 up and down.

(第3のステップ)
次に、求められた三次元座標に基づいて三次元表示を行う計測データの三次元表示ステップ(ST3)が行われる。
(Third step)
Next, a three-dimensional display step (ST3) of measurement data for performing three-dimensional display based on the obtained three-dimensional coordinates is performed.

このステップではまず、ST2で求めた三次元座標データを情報処理装置に入力する(ST31)。次に入力された三次元座標データの中から三次元表示を行う座標データを選択し、各種の設定を行う(ST32)。設定としては、例えば、入力した座標データを基に再構築画像を表示するラインの太さ、色、マウスやキーボード(以下、「マウス等」という。)を操作した際の動作量等が挙げられる。また、表示部材の部材長を求めるために、座標データの並べ替えも同時に行われる。なお、このマウス等を操作した際の動作量等を設定する必要があるのは、本実施の形態における三次元表示ステップにおいては、マウス等を操作することで、表示された再構築画像を水平・垂直・回転移動させたり、拡大或いは縮小する機能を備えているからである。ここで再構築画像とは、上述した三次元モデルMを構成するのに用いた三次元座標を用いて、本ステップにおいて再び構築された画像のことをいう。   In this step, first, the three-dimensional coordinate data obtained in ST2 is input to the information processing apparatus (ST31). Next, coordinate data to be displayed in 3D is selected from the input 3D coordinate data, and various settings are made (ST32). The settings include, for example, the line thickness and color for displaying the reconstructed image based on the input coordinate data, and the amount of movement when operating a mouse or keyboard (hereinafter referred to as “mouse etc.”). . Further, rearrangement of the coordinate data is performed at the same time in order to obtain the member length of the display member. It should be noted that it is necessary to set the operation amount when operating the mouse or the like in the three-dimensional display step in the present embodiment by operating the mouse or the like to horizontally display the reconstructed image displayed. This is because it has functions for vertical and rotational movement, and enlargement or reduction. Here, the reconstructed image refers to an image reconstructed in this step using the three-dimensional coordinates used to configure the above-described three-dimensional model M.

本実施の形態における三次元表示ステップでは、複数の三次元座標データを重ねて表示することが可能である。そのため、複数の三次元座標データを重ねて表示するか否かを選択することができる(ST33)。なお、ここでの「複数」とは、複数の高圧鉄塔を意味するものではなく、同一の高圧鉄塔であって、得られた三次元座標データ間に時間差がある、ということを指している。   In the three-dimensional display step in this embodiment, a plurality of three-dimensional coordinate data can be displayed in an overlapping manner. Therefore, it is possible to select whether or not to display a plurality of three-dimensional coordinate data in an overlapping manner (ST33). Here, “plurality” does not mean a plurality of high-pressure towers, but refers to the same high-pressure tower and that there is a time difference between the obtained three-dimensional coordinate data.

複数の三次元座標データを重ねて表示しない選択を行うと(ST33のN)、ひとつの三次元座標データに基づく再構築画像が表示される(ST34)。図11に再構築画像が表示された画面例を模式図として表わした。高圧鉄塔の各4本の脚の下部に表示されているA〜Dのアルファベットは、表示を行う際に高圧鉄塔の位置関係を判別するためのものである。   When selection is made so that a plurality of three-dimensional coordinate data is not displayed in an overlapping manner (N in ST33), a reconstructed image based on one three-dimensional coordinate data is displayed (ST34). FIG. 11 shows an example of a screen on which the reconstructed image is displayed as a schematic diagram. The alphabets A to D displayed at the bottom of each of the four legs of the high-pressure tower are for determining the positional relationship of the high-pressure tower when performing display.

一方、複数の三次元座標データを重ねて表示する選択を行うと(ST33のY)、まず、表示を行う選択をした複数の三次元座標データのそれぞれ対応する計測点のマッチング処理を行う(ST35)。複数の三次元座標データを重ねて表示するメリットは、例えば、設計時のデータとの比較や経年的に起こる部材の変位の比較検討等、基準とするデータと比較して新たな三次元座標データがどの程度の変位を示したのかを視覚上簡易に理解することができるという点にある。そのためには、基準となるデータとその他の三次元座標データが持つそれぞれのマーキングポイントが三次元座標上で互いに対応している必要がある。さらに、基準となるデータの基準点とその他の三次元座標データの中で基準となる点を一致させる(ST36)。たとえ、複数表示される個々の三次元座標データのマーキングポイントが互いに対応していても、基準となる点がずれていては変位の量も把握できない。これらのマッチング処理(対応付け)がなされることにより、基準となるデータに基づいて再構築された画像とその他の三次元座標データに基づく再構築画像とを比較してどの程度変位したのか等が理解できるようになる。   On the other hand, when selection is made to display a plurality of three-dimensional coordinate data in an overlapping manner (Y in ST33), first, matching processing of corresponding measurement points of the plurality of three-dimensional coordinate data selected to be displayed is performed (ST35). ). The advantage of displaying multiple 3D coordinate data in a superimposed manner is that, for example, new 3D coordinate data compared to the reference data, such as comparison with design data and comparison of displacement of members that occur over time, etc. It is that it is possible to easily understand visually how much displacement has been shown. For this purpose, the marking points of the reference data and the other three-dimensional coordinate data must correspond to each other on the three-dimensional coordinates. Further, the reference point of the reference data is matched with the reference point in the other three-dimensional coordinate data (ST36). For example, even if the marking points of a plurality of individual three-dimensional coordinate data displayed correspond to each other, the amount of displacement cannot be grasped if the reference point is shifted. By performing these matching processes (correspondence), how much the image is reconstructed by comparing the image reconstructed based on the reference data with the reconstructed image based on other three-dimensional coordinate data, etc. Become able to understand.

これらの処理が終了すると、複数の三次元座標データを重ねて表示する(ST37)。複数の三次元座標データを重ねて表示した例を示したのが図12である。図12においては、実線が基準となるデータに基づいて再構築した画像である。一方点線で表示されているのは、その他の三次元座標データに基づいて再構築した画像である。この場合、脚Aを基準として両画像を表示していることから、脚Aの部分においてはいずれのデータも一致している。なお、通常は、変位の幅(ずれの値)は、高圧鉄塔の大きさに比して微少である。そのため、例えば変位を30倍に誇張して表示し、その辺がより明らかになるようにしている。図12においても誇張表示がなされている。   When these processes are completed, a plurality of three-dimensional coordinate data are displayed in an overlapping manner (ST37). FIG. 12 shows an example in which a plurality of three-dimensional coordinate data are displayed in an overlapping manner. In FIG. 12, the solid line is an image reconstructed based on the reference data. On the other hand, an image reconstructed based on other three-dimensional coordinate data is displayed with a dotted line. In this case, since both images are displayed on the basis of the leg A, all the data in the leg A portion match. In general, the displacement width (deviation value) is very small compared to the size of the high-pressure tower. Therefore, for example, the displacement is exaggerated by 30 times so that the side becomes clearer. Also in FIG. 12, an exaggerated display is made.

さらに、例えば、基準となるデータとその他の三次元座標データとのマッチング処理がされた計測点における差分を取ることで、例えば危険度を判断させることも可能である(ST38)。これは予め差分のしきい値を決めておき、変位した部分の差分の値がそのしきい値との関係でどの範囲にあるかによって判断するものである。   Furthermore, for example, it is possible to determine the degree of risk, for example, by taking the difference at the measurement point that has been subjected to matching processing between the reference data and other three-dimensional coordinate data (ST38). This is done by determining a threshold value for the difference in advance and determining in which range the difference value of the displaced portion is in relation to the threshold value.

このように、複数の三次元座標データが重ねて表示されることによって、直感的に視覚を通じてどの程度の変位があるのかを容易に認識することができる。また、計測ミスに基づいて三次元表示を行うと、視覚的に変な高圧鉄塔が構築されて表示されることになるため、計測ミスを容易に発見することができる。   In this way, by displaying a plurality of three-dimensional coordinate data in an overlapping manner, it is possible to easily recognize how much displacement is intuitively through vision. Further, when a three-dimensional display is performed based on a measurement error, a visually strange high-pressure tower is constructed and displayed, so that a measurement error can be easily found.

本発明の実施の形態に係る高圧鉄塔の変位計測方法を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the displacement measuring method of the high voltage | pressure tower which concerns on embodiment of this invention. 三次元写真計測の原理を説明する模式図である。It is a schematic diagram explaining the principle of a three-dimensional photograph measurement. ターゲット反射シールを示す模式図である。It is a schematic diagram which shows a target reflective seal | sticker. ターゲット反射シールを貼付した場所を示す高圧鉄塔の脚部の模式図である。It is a schematic diagram of the leg part of a high voltage | pressure tower tower which shows the place which stuck the target reflective seal | sticker. ターゲット反射シールの貼付状態を示すために図4を拡大した模式図である。It is the schematic diagram which expanded FIG. 4 in order to show the sticking state of a target reflective seal | sticker. 高圧鉄塔の内側から撮影をする方法を説明するための図であり、(a)は平面図、(b)は側面図である。It is a figure for demonstrating the method to image | photograph from the inside of a high voltage | pressure tower, (a) is a top view, (b) is a side view. 三次元画像計測の処理ステップを詳しく示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the processing step of a three-dimensional image measurement in detail. 三次元モデルを表わした図である。It is a figure showing a three-dimensional model. 出力された三次元座標データを示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the output three-dimensional coordinate data. 計測データの三次元表示の流れを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the flow of the three-dimensional display of measurement data. 単数の三次元座標データから表示された再構築画像を示す図である。It is a figure which shows the reconstruction image displayed from single three-dimensional coordinate data. 複数の三次元座標データから表示された複数の再構築画像を示す図である。It is a figure which shows the some reconstructed image displayed from the some three-dimensional coordinate data.

符号の説明Explanation of symbols

a 受光素子面
b 受光素子面の像
c 対象物
d レンズ中心
C カメラ
I 高圧鉄塔の内側
S ストロボ
T 高圧鉄塔
1 ターゲット反射シール
10 表示例


a light-receiving element surface b image of light-receiving element surface c target object d lens center C camera I inside high-pressure tower S strobe T high-pressure tower 1 target reflection seal 10 display example


Claims (4)

複数の写真に基づく写真画像データを入力するステップと、
前記入力された写真画像データに基づいて写真ごとに三次元座標を取得する位置を特定するステップと、
前記特定された同一点についての写真ごとの位置を関連付けるステップと、
前記関連付けられた同一点についての位置に基づいて三次元座標を得るステップと、を有する三次元計測方法において、
4本の脚で囲まれた高圧鉄塔の内側であって少なくとも異なる2点から前記特定された同一点をカメラを使用して撮影するステップと、
前記三次元計測方法によって得られた三次元座標に基づいて三次元表示を行う表示ステップと、
を備えることを特徴とする高圧鉄塔の変位計測方法。
Inputting photographic image data based on a plurality of photos;
Identifying a position for obtaining three-dimensional coordinates for each photo based on the inputted photo image data;
Associating a location for each photo about the identified same point;
Obtaining a three-dimensional coordinate based on the position of the associated same point, and a three-dimensional measurement method comprising:
Photographing the identified same point from at least two different points inside a high-pressure tower surrounded by four legs using a camera;
A display step for performing a three-dimensional display based on the three-dimensional coordinates obtained by the three-dimensional measurement method;
A displacement measuring method for a high-pressure tower, comprising:
前記撮影ステップは、4本の脚で囲まれた高圧鉄塔の内側であって前記脚のうち1本の脚を背にして前記高圧鉄塔の内側を向き、前記脚の他の3本が写るように配置されたカメラを使用して前記各脚ごとに4方向から撮影する撮影ステップであることを特徴とする請求項1に記載の高圧鉄塔の変位計測方法。   In the photographing step, the inside of the high-voltage pylon surrounded by four legs, with one of the legs facing the back, facing the inside of the high-voltage pylon, and the other three legs being photographed. The high-pressure tower displacement measuring method according to claim 1, wherein the step is a photographing step of photographing each of the legs from four directions using a camera arranged in a high-speed tower. 前記表示ステップは、前記三次元座標に基づいて表示される第1の三次元表示と、同一の高圧鉄塔の三次元座標であって前記撮影ステップとは別に時間を前後して撮影された写真画像データから求められた三次元座標に基づく第2の三次元表示とを、同時に表示することを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の高圧鉄塔の変位計測方法。   The display step includes a first three-dimensional display displayed on the basis of the three-dimensional coordinates, and a three-dimensional coordinate of the same high-pressure pylon and is photographed before and after the photographing step. The high-pressure tower displacement measurement method according to claim 1 or 2, wherein a second three-dimensional display based on the three-dimensional coordinates obtained from the data is displayed simultaneously. 前記撮影ステップは地上からの高さを複数変更して撮影することを特徴とする請求項1ないし請求項3のいずれか一に記載の高圧鉄塔の変位計測方法。   The method for measuring a displacement of a high-pressure tower according to any one of claims 1 to 3, wherein in the photographing step, photographing is performed by changing a plurality of heights from the ground.
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