JP2007225423A - 変位測定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明の課題は、測定点の変位を精度良く算出できる共に測定時間の短縮化を図ることができる変位測定装置を得ることである。
【解決手段】測定対象物に設けた標的３と、標的３に設けた測定点３ａと、標尺５と、標尺５に設けた複数の基準点１２と、座標計測部２と、撮影部７と、コンピュータ９とを備え、コンピュータ９の画像処理部１３は先に撮影した画像と後に撮影した画像とを合成する画像合成部１９と、撮影部７の撮影位置及び撮影方向を算出する撮影部情報算出部２１と、測定点の３次元座標を算出する３次元座標算出部２３と、測定点３ａの変位量を算出する変位量算出部２５とを備え、３次元座標算出部２３は第１画像と第２画像と撮影部の撮影位置及び撮影方向から測定点３ａの３次元座標を算出し、変位量算出部２５は先の画像から求めた測定点の３次元座標と、後の画像から求めた測定点の３次元座標との差から測定点３ａの変位量を算出する。
【選択図】図１

Description

本発明は、変位測定装置に関する。

特許文献１には、測定対象物の変位を測定する変位測定装置において、測定の基準点を測定対象物に設置し、レーザスキャナにより基準点及び測定点の３次元座標を取得し、基準点の３次元座標と測定点の３次元座標の差から測定対象物の変位を求める技術が開示されている。

特開２００４−３２５２０９号公報

しかし、特許文献１に記載の従来技術では、基準点を測定対象物に設置してあるので、測定対象物が変位すると、測定点と同時に基準点も変位してしまい、測定点の変位を精度良く算出できないという問題があった。

また、複数の測定点をレーザスキャナで計測しているため、データの取得に時間がかかるという問題もあった。

本発明は、測定点の変位を精度良く算出できる共に測定時間の短縮化を図ることができる変位測定装置を得ることを目的とする。

前記課題を解決するために、請求項１に記載された発明は、測定対象物に設けた標的と、標的に設けた測定点と、測定対象物から離れた位置に設けた標尺と、標尺に設けた複数の基準点と、基準点の座標を計測する座標計測部と、測定対象物及び標尺を撮影する撮影部と、撮影部で撮影した画像を取り込むコンピュータとを備え、撮影部は測定対象物に対して撮影方向の異なる２つ以上の地点に設置しており且つ測定対象物及び標尺を複数回撮影しており、コンピュータは取り込んだ画像を表示する表示部と、取り込んだ画像を処理する画像処理部とを備え、画像処理部は先に撮影した画像と後に撮影した画像とを合成する画像合成部と、撮影部の撮影位置及び撮影方向を算出する撮影部情報算出部と、測定点の３次元座標を算出する３次元座標算出部と、測定点の変位量を算出する変位量算出部とを備え、３次元座標算出部は一方の撮影部で撮影した第１画像と、他方の撮影部で撮影した第２画像と、撮影部情報算出部で算出した撮影部の撮影位置及び撮影方向から測定点の３次元座標を算出しており、変位量算出部は先に撮影した画像から求めた測定点の３次元座標と、後に撮影した画像から求めた測定点の３次元座標との差から測定点の変位量を算出していることを特徴とする。

請求項２に記載された発明は、請求項１に記載の発明において、標尺は撮影部の撮影範囲内に複数本設けており、撮影部情報算出部は各標尺に設けた複数の基準点から撮影部の撮影位置及び撮影方向を算出していることを特徴とする。

請求項３に記載された発明は、請求項１又は２に記載の発明において、標尺は上端を標的側に傾斜させており、標尺上部における基準点の撮影方向の座標位置と、標尺下部における基準点の撮影方向の座標位置とをずらしていることを特徴とする。

請求項４に記載された発明は、請求項１〜３の何れか一項に記載の発明において、標的は円形状の反射部を備えていることを特徴とする。

請求項５に記載された発明は、請求項４に記載の発明において、反射部は撮影部と標的との間の距離に応じて面積を変更していることを特徴とする。

請求項６に記載された発明は、請求項１に記載の発明において、画像処理部は反射部の重心位置を算出する重心位置算出部を備え、画像処理部は重心位置算出部で得た重心位置から測定点の座標を特定していることを特徴とする。

請求項７に記載された発明は、請求項６に記載の発明において、画像処理部は１ピクセル以下のサブピクセル単位で測定点の座標を算出するサブピクセル算出部を備えていることを特徴とする。

請求項１に記載の発明によれば、測定点の変位量を算出するための基準点を測定対象物から離れた位置に設けた標尺に設けてあるので、測定対象物の変形によって基準点自身が移動するのを防止でき、測定点の移動量を精度良く算出することができる。

撮影部で撮影した画像をコンピュータで読み取った後、画像処理部の変位量算出部において測定点の変位量を算出するので、現場において複数の測定点をそれぞれ測定する必要がなく、測定時間の短縮化を図ることができる。

基準点を測定対象物から離れた標尺に設けてあるので、基準点を設け難い測定対象物であっても、容易に測定点の移動量を算出できる。

請求項２に記載された発明によれば、請求項１に記載の発明と同様の効果を奏すると共に、標尺を撮影部の撮影範囲内に複数本設けてあるので、各標尺にそれぞれ取り付けてある基準点に基づき、撮影部の撮影位置及び撮影方向を精度良く算出することができる。

請求項３に記載された発明によれば、請求項１又は２に記載の発明と同様の効果を奏すると共に、標尺の上端を測定点側に傾斜させているので、標尺の上部に取り付けてある一方の基準点と、標尺の下部に取り付けてある他方の基準点との間で撮影方向(奥行き方向)の座標値に差が生じる。よって、標尺の上部と標尺の下部との撮影方向の距離差を求めることで、測定点の変位前の３次元座標と変位後の３次元座標から撮影方向の移動量を容易に算出することができる。

請求項４に記載された発明によれば、請求項１〜３の何れか一項に記載の発明と同様の効果を奏すると共に、標的は反射部を備えているので、表示部で表示される画像にける反射板の領域が他の領域よりも高い輝度値を示すことで、測定点の位置を精度良く特定することができる。

請求項５に記載された発明によれば、請求項４に記載の発明と同様の効果を奏すると共に、撮影部と測定点との距離に応じて反射部の面積を変更しているので、例えば撮影部と測定点との距離が長い場合に反射板の面積を大きくすることで、表示部に表示される反射部の画素数が多くなり、測定点の座標を精度良く測定できる。

請求項６に記載された発明によれば、請求項１に記載の発明と同様の効果を奏すると共に、重心位置算出部により反射部の重心位置を算出して測定点の座標を特定しているので、測定点の変位量を精度良く算出できる。

請求項７に記載された発明によれば、請求項６に記載の発明と同様の効果を奏すると共に、サブピクセル算出部によりサブピクセル単位で測定点の座標を算出するので、測定点の座標を更に精度良く算出でき、測定点の変位量を更に精度良く算出できる。

以下に、添付図面を参照して、本発明の実施の形態を詳細に説明する。図１は本発明の第１実施形態に係る変位測定装置の全体を概略的に示す斜視図、図２は図１に示す標尺の設置状態を示す側面図、図３は図１に示す標尺を抜き出して示す正面図であり、二点鎖線で抜き出して示す図は反射シールの拡大図、図４は図１に示す標的を拡大して示す正面図、図５（ａ）は左側のデジタルカメラで撮影した画像を示す図、（ｂ）は右側のデジタルカメラで撮影した画像を示す図、図６はデジタルカメラの外部標定方法を説明する概略図、図７は１回目の撮影画像と２回目の撮影画像との合成を説明する図であり、二点鎖線で抜き出して示す図は測定点の移動前と移動後の状態を示す図、図８は２枚の撮影画像から３次元座標を算出する方法を説明する図、図９は反射シールの重心点座標を算出する方法を説明する図、図１０は測定対象の画像認識を説明する図であり、（ａ）は通常のピクセルでの画像認識を説明する図、（ｂ）はサブピクセルでの画像認識を説明する図、図１１は本発明に係る変位測定装置の制御ブロック図、図１２は本発明に係る変位測定装置のカメラのキャリブレーション及び１回目の撮影の流れを説明するフローチャート、図１３は本発明に係る変位測定装置の２回目以降の撮影の流れを説明するフローチャートである。

第１実施の形態に係る変位測定装置１は、擁壁等の測定対象物１０の変位を測定するものであり、２箇所の撮影位置４、６からデジタルカメラ７を用いて、標的３を含む測定対象物１０を撮影する。各撮影位置４、６には、標尺５と、標尺５の基準点１２の３次元座標を測定する測量機器（座標計測部）２と、標尺５の近傍位置で且つ測定対象物１０に対して撮影方向が異なる地点に設置した２つのデジタルカメラ（撮影部）７a、７ｂと、デジタルカメラ７a、７ｂで撮影した画像データを読み取るコンピュータ９とを備えている。

標尺５は各撮影位置４、６にそれぞれ２本ずつ設置しており、デジタルカメラ７a、７ｂで測定対象物１０を撮影したときに、撮影した画像の左右にそれぞれの標尺５ａ、５ｂが位置するようにしている。標尺５は複数本のパイプで組んだ取付台８に取り付けており、標尺５は鉛直方向に対して５度以上、測定点３ａ（後述する）側に向けて傾斜している（図２中Ａで示す角度）。

標尺５は長さが１１０ｃｍ、幅が６ｃｍの長尺状であり、長手方向に沿って複数の反射シール１１を貼り付けている。反射シール１１は１０ｃｍ間隔（図３中Ｂで示す長さ）で１１枚貼り付けている。反射シール１１は直径が４ｃｍの円形状であり、円の中心がデジタルカメラ７ａ、７ｂのレンズ中心の３次元座標位置を取得する際の基準点１２となる。

標的３は測定対象物１０の法面に複数設置しており、黒色の標的基板３ｃ（縦２１０ｍｍ×横２１０ｍｍ）に反射シール（反射部）３ｂを貼り付けている。反射シール３ｂは円形状であり、測定点３ａは円の中心となっている。

反射シール３ｂの直径はデジタルカメラ７ａ、７ｂで撮影した画像において５ピクセル以上になるようにデジタルカメラ７と標的３との間の距離に応じて面積を変更している。反射シール３ｂの直径が５ピクセル以上になる基準を下記の表１に示す。

デジタルカメラ７ａ、７ｂはＵＳＢケーブル等を通じてコンピュータ９に接続しており、デジタルカメラ７a、７ｂで撮影した画像データをコンピュータ９に取り込んで、記憶部１７に保存する。

コンピュータ９は、デジタルカメラ７a、７ｂから取り込んだ画像を処理する画像処理部１３と、取り込んだ画像を画面上に表示する表示部１５と、デジタルカメラ７a、７ｂから取り込んだ画像や画像処理部１３で処理された各データを記憶する記憶部１７とを備えている。

画像処理部１３は、デジタルカメラ７a、７ｂで撮影した２枚の画像を合成する画像合成部１９と、デジタルカメラ７a、７ｂのレンズ中心の３次元座標（撮影位置）及び撮影方向（レンズの光軸方向）を算出する撮影部情報算出部２５と、測定点３ａの３次元座標を算出する３次元座標算出部２３と、測定点３ａの変位量を算出する変位量算出部２５と、反射シール３ｂの重心位置を算出する重心位置算出部２７と、１ピクセル以下のサブピクセル単位で測定点３ａの座標を算出するサブピクセル算出部２９とを備えている。

撮影部情報算出部２５はデジタルカメラ７ａ、７ｂの撮影位置（レンズ中心位置の３次元座標）及び撮影方向（レンズの光軸方向）を算出しており、標尺５に設けた複数の基準点１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄを基準として、三角測量の原理により２つのデジタルカメラ７a、７ｂの撮影位置（Ｏ₁、Ｏ₂）及び撮影方向（デジタルカメラ７ａ、７ｂの３軸（Ｘ、Ｙ、Ｚ）に対する傾き）をそれぞれ算出する。

画像合成部１９ではデジタルカメラ７で撮影した１回目の撮影画像と、同じデジタルカメラ７で撮影した２回目の撮影画像とをアフィン変換によって重ね合わせる。アフィン変換によって１回目の撮影画像と２回目の撮影画像とを重ね合わせることによって、図７中二点鎖線で抜き出して示すように、測定点３ａが変位した場合には、変位後の測定点３ａを１回目の撮影画像に表示することができる。

３次元座標算出部２３は、一方のデジタルカメラ７aで撮影した第１画像３１と、他方のデジタルカメラ７ｂで撮影した第２画像３３と、上述の撮影部情報算出部２５で算出した２つのデジタルカメラ７a、７ｂの撮影位置（レンズ中心位置（Ｏ₁、Ｏ₂））及び撮影方向の情報から測定点３ａの３次元座標Ｐ（Ｘ、Ｙ、Ｚ）を算出する。

すなわち、一方のデジタルカメラ７aで撮影した第１画像３１には測定点３ａの２次元座標値ｐ₁（ｘ₁、ｙ₁）が写り、他方のデジタルカメラ７ｂで撮影した第２画像３３には測定点３ａの２次元座標値ｐ₂（ｘ₂、ｙ₂）が写る。そして、第１画像３１の２次元座標値ｐ₁（ｘ₁、ｙ₁）、第２画像３３の２次元座標値ｐ₂（ｘ₂、ｙ₂）、一方のデジタルカメラ７aのレンズ中心位置Ｏ₁及び撮影方向、他方のデジタルカメラ７ｂのレンズ中心位置Ｏ₂及び撮影方向から三角測量の原理により測定点３ａの３次元座標Ｐ（Ｘ、Ｙ、Ｚ）を算出している。

変位量算出部２５では上述の画像合成部１９で１回目の撮影画像と２回目の撮影画像とを重ね合わせたときに表示される変位前の測定点３ａの３次元座標Ｐ₁（Ｘ₁、Ｙ₁、Ｚ₁）と、変位後の測定点３ａの３次元座標Ｐ₂（Ｘ₂、Ｙ₂、Ｚ₂）との差を求めることで測定点３ａの変位量を算出している。

重心位置算出部２７では測定点３ａの重心位置を算出する。重心位置の算出は、先ず反射シール３ｂの周囲を枠３ｄで取り囲んで計算領域を指定する。そして計算領域内の輝度値をヒストグラムとして生成し、ヒストグラムにおいて高輝度の輝度値を有する画素を特定する。その後、公知の大津モデル式を使用して閾値を設定し、閾値以上の輝度値を示す画素にグレースケール値を掛け算して重心点を算出する。尚、重心点（ｘ₀、ｙ₀）は、計算領域内の任意点（ｘ、ｙ）のグレースケール値をＷ、画素数をｎとしたとき、ｘ₀＝Σ（ｘ×Ｗ）／ｎ、ｙ₀＝Σ（ｙ×Ｗ）／ｎの式によりそれぞれ算出する。

サブピクセル算出部２９は１ピクセル以下のサブピクセル単位で測定対象Ｓの座標を算出する。例えば、画像中に図１０（a）に示すような測定対象Ｓが映っていた場合、測定対象Ｓは４つのピクセルＴ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４全体で認識される。即ち、測定対象Ｓが存在する４つのピクセルＴ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４全部のピクセルが「１」と認識される。

サブピクセル算出部２９では、ピクセルを複数のサブピクセルに分割（４分割）でき、図１０（ｂ）に示すように、測定対象Ｓは４つのサブピクセルＴ１３、Ｔ２４、Ｔ３１、Ｔ４２で認識される。すなわち、４つのサブピクセルＴ１３、Ｔ２４、Ｔ３１、Ｔ４２は「１」と認識され、その他のサブピクセル（Ｔ１１、Ｔ１２、Ｔ１４、Ｔ２１、Ｔ２２、Ｔ２３、Ｔ３２、Ｔ３３、Ｔ３４、Ｔ４１、Ｔ４３、Ｔ４４）は「０」と認識される。

次に、上記した構成に基づき、本実施の形態の作用を図１２及び図１３に示すフローチャートに基づいて説明する。計測装置を現場に設置する前に、予め実験室においてデジタルカメラ７のキャリブレーションを行う。先ず実験室内に複数のベンチマーク（基準点）を均等に配置し、それをデジタルカメラ７で撮影する（ステップＳ１）。次いでステップＳ２及びステップＳ３ではＤＬＴ法及びバンドル法を用いてデジタルカメラ７のレンズのゆがみ等を補正する。次いで、ステップＳ４ではデジタルカメラ７の内部標定要素であるレンズの主点位置及び、カメラレンズとＣＣＤチップの距離である画面距離を計算する。

ステップＳ１〜Ｓ４で説明したデジタルカメラ７のキャリブレーションが終了すると、現場において測定装置の設定及び測定を行う。先ず、測定対象物１０である擁壁の複数箇所に標的３を固定する。次いで、測定対象物１０から所定距離だけ離れた位置であって、測定対象物１０に対して撮影方向が異なる２つの撮影位置４、６に標尺５ａ、５ｂを設置する。

次いでステップＳ５に示すように測量機器２を用いて標尺５の基準点１２の３次元座標及び標的３の測定点３ａの３次元座標をそれぞれ測定する。係る測定結果はコンピュータ９の記憶部１７に保存する。

次いで、ステップＳ６に示すように、２つの撮影位置４、６にデジタルカメラ７ａ、７ｂを設置し、１回目の画像を撮影する(図５参照)。撮影された画像データはデジタルカメラ７ａ、７ｂに接続されたコンピュータ９に取り込まれて記憶部１７に保存される。次のステップ７では撮影を続けて行うか否か判断され、撮影を続けて行う場合にはステップＳ６に戻って撮影を行う。画像撮影が終了すると次のステップに進む。尚、１回の撮影ではデジタルカメラ７の不安定性を低減するため５枚以上撮影することが望ましい。

次のステップＳ８では、コンピュータ９の表示部１５に表示された画像において、標尺５の反射シール１１及び標的３の反射シール３ｂの重心位置を算出する。重心位置の算出方法を上述した画像処理部１３の重心位置算出部２７で行う。重心位置の算出結果は記憶部１７に保存される。

次のステップＳ９では、それぞれの撮影位置４、６においてデジタルカメラ７ａ、７ｂの外部標定を行う。この外部標定は上述の画像処理部１３の撮影部情報算出部２５で行われ、デジタルカメラ７a、７ｂの撮影位置（レンズ中心の３次元座標）及び撮影方向（レンズの光軸方向）が算出される。係る算出結果は記憶部１７に保存される。以上のステップＳ５〜ステップＳ９までのステップで１回目の撮影が終了する。尚、１回目の撮影が終了すると、標的３及び標尺５については現場に残して置くが、デジタルカメラ７及びコンピュータ９については現場から撤去する。

次に２回目の撮影について説明する。２回目の撮影では、ステップＳ１０に示すように各撮影位置４、６にデジタルカメラ７ａ、７ｂをそれぞれ所定位置に設置し、画像を撮影する。ステップＳ１１では、上述の１回目のステップＳ７で説明した方法と同様の方法で複数枚の画像を撮影する。ステップＳ１２では上述の１回目のステップＳ８で説明した方法と同様の方法で、標尺５の反射シール１１及び標的３の反射シール３ｂの重心位置を算出する。

ステップＳ１３では、画像合成部１９においてデジタルカメラ７で撮影した１回目の撮影画像と、同じデジタルカメラ７で撮影した２回目の撮影画像とをアフィン変換によって重ね合わせる（図７参照）。この重ね合わせた画像は記憶部１７に保存される。

ステップＳ１４では、ステップＳ６で算出したデジタルカメラ７a、７ｂの撮影位置（レンズ中心の３次元座標）及び撮影方向（レンズの光軸方向）、ステップＳ４で算出したレンズの主点位置及び画面距離を既存値としてバンドル調整を行う。続くステップＳ１５で、３次元座標算出部２３において標的３の測定点３ａの３次元座標を算出する。３回目以降の撮影は、ステップＳ１０からステップＳ１５のステップを繰り返すことで行う。１回目と２回目の測定点３ａの変位量は、変位前の測定点３ａの３次元座標Ｐ₁（Ｘ₁、Ｙ₁、Ｚ₁）と、変位後の測定点３ａの３次元座標Ｐ₂（Ｘ₂、Ｙ₂、Ｚ₂）との差を求めることで算出する。

本実施の形態では、測定点３ａの移動量を算出するための基準点１２を測定対象物１０から離れた位置に設けた標尺５に設けてあるので、測定対象物１０の変形によって基準点１２自身が移動するのを防止でき、測定点３ａの移動量を精度良く算出することができる。

デジタルカメラ７で撮影した画像をコンピュータ９で読み取った後、画像処理部１３の変位量算出部２５において測定点３ａの変位量を算出するので、現場において複数の測定点３ａをそれぞれ測定する必要がなく、測定時間の短縮化を図ることができる。

基準点１２を測定対象物１０から離れた標尺５に設けてあるので、基準点１２を設け難い測定対象物１０であっても、容易に測定点３ａの移動量を測定できる。

標尺５をデジタルカメラ７の撮影範囲内に２本設けてあるので、各標尺５ａ、５ｂにそれぞれ取り付けてある基準点１２からデジタルカメラ７の３次元座標及び撮影方向を精度良く算出することができる。

標尺５の上端を測定点３ａ側に傾斜させているので、標尺５の上部に取り付けてある一方の基準点１２ａと、標尺５の下部に取り付けてある他方の基準点１２ｂとの間で撮影方向(奥行き方向)の座標値の差が生じ、標尺５の上部と標尺５の下部との撮影方向の距離差（図２に示すα）を求めることで、測定点３ａの変位前後の３次元座標から撮影方向の移動量を容易に算出することができる。

標的３には反射シール３ｂを備えているので、コンピュータ９の表示部１５に表示される画像において、反射シール３ｂの領域が他の領域よりも高い輝度値を示すことで、測定点３ａの位置を精度良く特定することができる。

デジタルカメラ７の位置と測定点３ａとの距離に応じて反射シール３ｂの面積を変更しているので、例えばデジタルカメラ７の位置と測定点３ａとの距離が長い場合に反射シール３ｂの面積を大きくすることで、表示部１５に表示される反射シール３ｂの画素数が多くなり、測定点３ａの座標を精度良く測定できる。

重心位置算出部２７により反射シール３ｂの重心位置を算出して測定点３ａの座標を特定しているので、測定点３ａの変位量を精度良く算出できる。

サブピクセル算出部２９によりサブピクセル単位で測定点３ａの座標を算出するので、測定点３ａの座標を更に精度良く算出でき、測定点３ａの変位量を更に精度良く算出できる。

次に、他の実施の形態を説明するが、以下の説明において、上述した第１実施の形態と同一の作用効果を奏する部分には同一の符号を付することにより、その部分の詳細な説明を省略し、以下の説明では上述の第１実施の形態と異なる点を主に説明する。図１４は第２実施の形態に係る変位測定装置を示す斜視図であり、二点鎖線で拡大して抜き出して示す図は河口砂州の一部を示している。

第２実施の形態に係る変位測定装置１では、河口砂州に設置した標的３の移動量を算出して河口砂州４５の変化を観測している。本実施の形態では、河口砂州４５を撮影することが可能な場所に撮影小屋４１を建設し、係る撮影小屋４１に測定装置を設置している。一方、河口砂州４５には複数の標的３を設置している。撮影小屋４１には２つの窓４２、４３を設けており、２つの窓４２、４３の手前位置には標尺５を設置している。標尺５は設置台４６、４７に取り付けており、設置台４６、４７の左右の枠と上下の枠にそれぞれ標尺５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄを取り付けている。そして、設置台４６、４７の手前位置に設置したデジタルカメラ７ａ、７ｂによって、設置台４６、４７に取り付けた標尺５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄ及び窓４２、４３から見える河口砂州４５を撮影し、一方の窓４２から撮影した画像と他方の窓４３から撮影した画像をコンピュータ９に取り込んで１回目の画像の撮影を終了する。所定の期間経過後、１回目と同様の方法により河口砂州４５の２回目の画像を撮影する。

変位量算出部２５において１回目の撮影画像と２回目の撮影画像とから、標的３の測定点３ａの移動量を算出し、河口砂州４５の変化を観測している。本実施の形態では設置台４６、４７の左右の枠と上下の枠にそれぞれ標尺５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄを取り付けて標尺５あるので、各標尺５ａ、５ｂに基準点１２、１２、・・を多くとることで、デジタルカメラ７の３次元座標及び撮影方向を精度良く算出することができ、河口砂州４５の変化を精度良く観測できる。

尚、本発明は上述した実施の形態に限定されず、その要旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能である。第１実施の形態及び第２実施の形態では、測定対象物１０を２つの方向から撮影したが、これに限定されず３以上の方向から測定対象物１０を撮影しても良い。

測定対象物１０は、ダム、橋梁、トンネル、高架橋であっても良い。
撮影部７はデジタルカメラに限らず、一眼レフカメラであっても良い。
第１実施の形態において、標尺５の数は３本以上であっても良い。

本発明の第１実施形態に係る変位測定装置の全体を概略的に示す斜視図である。 図１に示す標尺の設置状態を示す側面図である。 図１に示す標尺を抜き出して示す正面図であり、二点鎖線で抜き出して示す図は反射シールの拡大図である。 図１に示す標的を拡大して示す正面図である。 （ａ）は左側のデジタルカメラで撮影した画像を示す図、（ｂ）は右側のデジタルカメラで撮影した画像を示す図である。 デジタルカメラの外部標定方法を説明する概略図である。 １回目の撮影画像と２回目の撮影画像との合成を説明する図であり、二点鎖線で抜き出して示す図は測定点の移動前と移動後の状態を示す図である。 ２枚の撮影画像から３次元座標を算出する方法を説明する図である。 反射シールの重心点座標を算出する方法を説明する図である。 測定対象の画像認識を説明する図であり、（ａ）は通常のピクセルでの画像認識を説明する図、（ｂ）はサブピクセルでの画像認識を説明する図である。 本発明に係る変位測定装置の制御ブロック図である。 本発明に係る変位測定装置のカメラのキャリブレーション及び１回目の撮影の流れを説明するフローチャートである。 本発明に係る変位測定装置の２回目以降の撮影の流れを説明するフローチャートである。 第２実施の形態に係る変位測定装置を示す斜視図であり、二点鎖線で拡大して抜き出して示す図は河口砂州の一部を示している。

符号の説明

１ 変位測定装置
２ 測量機器（座標計測部）
３ 標的
３ａ 測定点
３ｂ 反射シール
５ａ、５ｂ 標尺
７ａ、７ｂ デジタルカメラ（撮影部）
９ コンピュータ
１０ 測定対象物
１２ 基準点
１３ 画像処理部
１５ 表示部
１７ 記憶部
１９ 画像合成部
２１ 撮影部情報算出部
２３ ３次元座標算出部
２５ 変位量算出部
２７ 重心位置算出部
２９ サブピクセル算出部

Claims (7)

1. 測定対象物に設けた標的と、標的に備えた測定点と、測定対象物から離れた位置に設けた標尺と、標尺に備えた複数の基準点と、基準点の座標を計測する座標計測部と、測定対象物及び標尺を撮影する撮影部と、撮影部で撮影した画像を取り込むコンピュータとを備え、撮影部は測定対象物に対して撮影方向の異なる２つ以上の地点に設置しており且つ測定対象物及び標尺を複数回撮影しており、コンピュータは取り込んだ画像を表示する表示部と、取り込んだ画像を処理する画像処理部とを備え、画像処理部は先に撮影した画像と後に撮影した画像とを合成する画像合成部と、撮影部の撮影位置及び撮影方向を算出する撮影部情報算出部と、測定点の３次元座標を算出する３次元座標算出部と、測定点の変位量を算出する変位量算出部とを備え、３次元座標算出部は一方の撮影部で撮影した第１画像と、他方の撮影部で撮影した第２画像と、撮影部情報算出部で算出した撮影部の撮影位置及び撮影方向から測定点の３次元座標を算出しており、変位量算出部は先に撮影した画像から求めた測定点の３次元座標と、後に撮影した画像から求めた測定点の３次元座標との差から測定点の変位量を算出していることを特徴とする変位測定装置。
2. 標尺は撮影部の撮影範囲内に複数本設けており、撮影部情報算出部は各標尺に設けた複数の基準点から撮影部の撮影位置及び撮影方向を算出していることを特徴とする請求項１に記載の変位測定装置。
3. 標尺は上端を標的側に傾斜させており、標尺上部における基準点の撮影方向の座標位置と、標尺下部における基準点の撮影方向の座標位置とをずらしていることを特徴とする請求項１又は２に記載の変位測定装置。
4. 標的は円形状の反射部を備えていることを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の変位測定装置。
5. 反射部は撮影部と標的との間の距離に応じて面積を変更していることを特徴とする請求項４に記載の変位測定装置。
6. 画像処理部は反射部の重心位置を算出する重心位置算出部を備え、画像処理部は重心位置算出部で得た重心位置から測定点の座標を特定していることを特徴とする請求項１に記載の変位測定装置。
7. 画像処理部は１ピクセル以下のサブピクセル単位で測定点の座標を算出するサブピクセル算出部を備えていることを特徴とする請求項６に記載の変位測定装置。
   
   
   

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