JP2012117891A

JP2012117891A - センサ検出値表示システム

Info

Publication number: JP2012117891A
Application number: JP2010266938A
Authority: JP
Inventors: Hiroyoshi Toko; 浩芳都甲; Shoji Mochizuki; 章志望月; Naoya Kukutsu; 直哉久々津
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 2010-11-30
Filing date: 2010-11-30
Publication date: 2012-06-21

Abstract

【課題】測定対象物の表面領域を撮影して得た画像に対し表面領域でのセンサによる電磁波の検出値をいわゆるマッピングさせて表示可能なセンサ検出値表示システムを提供する。
【解決手段】主装置３は、センサ２とともに撮影された表面領域１０１の画像であるセンサ込み表面領域画像を用いてセンサ２の表面領域での座標を検出するセンサ座標検出部３２と、カメラ１により撮影される表面領域の画像である表面領域画像とセンサ２により得られる検出値とセンサ座標検出部３２により検出される座標を取得し、表示装置３１に表面領域画像を表示させるとともに座標の位置に検出値を表示させる表示制御部３４とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、センサ検出値表示システムに関するものである。

従来においては、測定対象物の表面から反射する電磁波の強度分布を画像化する技術がある（特許文献１、２を参照）。この技術では、測定対象物の表面に電磁波を放射し、反射する電磁波をセンサ（アンテナ）で検出（受信）する。アンテナをエンコーダの組み込まれた車輪を有する筐体に搭載し、測定開始点からの距離をエンコーダで検出しながら電磁波の強度をマッピングすることにより測定対象物の表面の電磁波の強度分布を得ている。ひび割れや穴などの表面形状によって電磁波の反射強度や角度が異なるため、この技術により表面状態を知ることができる。特に、測定対象物の表面がシートやタイル等の薄い誘電体で覆われて目視できない場合、例えば、測定対象物がコンクリート柱であり、表面が貼紙防止シートで覆われている場合でも、電磁波は貼紙防止シートを透過するため、測定対象物の表面状態を把握することができる。

特許第４２８８２６５号公報特許第４３６９９１５号公報

しかし、取得された電磁波の強度分布はエンコーダで検出した距離に基づいてマッピングされているため、強度分布だけでひび割れの位置を実際の貼紙防止シートの位置に照合させることは大変困難である。また、測定開始点を実際の貼紙防止シートに書き込み、エンコーダの検出距離から定規などを使ってひび割れの位置を特定することは可能であるが、作業が煩雑となり、測定誤差が生じる可能性が高い。さらに、保守管理の観点から表面状態の電子保存が望まれているが、本技術では、測定対象物上の位置座標に基づきひび割れをマッピングした画像データを保存することは不可能である。

本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、測定対象物の表面の所定の領域を撮影して得た画像に対し所定の領域でのセンサによる電磁波の検出値をマッピングさせて、同時に表示可能なセンサ検出値表示システムを提供することにある。

上記の課題を解決するために、本発明は、表示装置と、測定対象物の表面領域を撮影するカメラと、前記表面領域内の位置で電磁波を検出するセンサと、前記センサとともに撮影された表面領域の画像であるセンサ込み表面領域画像を用いて当該センサの当該表面領域での座標を検出するセンサ座標検出部と、前記カメラにより撮影される表面領域の画像である表面領域画像と前記センサにより得られる検出値と前記センサ座標検出部により検出される座標を取得し、前記表示装置に当該表面領域画像を表示させるとともに当該座標の位置に当該検出値を表示させる表示制御部とを備えることを特徴とするセンサ検出値表示システムをもって解決手段とする。

本発明によれば、センサ込み表面領域画像を用いてセンサの表面領域での座標を検出し、表面領域画像を表示させるとともに座標の位置に検出値を表示させることで、検出値が該当位置に表示され、よって、表面領域画像に検出値をいわゆるマッピングさせて、同時に表示させ、撮像した画像とセンサ検出値との相対的な位置関係を認識することができる。

本発明によれば、測定対象物の表面領域を撮影して得た画像に対し表面領域でのセンサによる電磁波の検出値をマッピングさせて、同時に表示させ、撮像した画像とセンサ検出値との相対的な位置関係を判別することができる。

本実施の形態に係るセンサ検出値表示システムの概略構成を示す図である。座標記憶部３３を示す図である。角度θの定義を説明するための図である。表示制御部３４の構成を示すブロック図である。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。

図１は、本実施の形態に係るセンサ検出値表示システムの概略構成を示す図である。

センサ検出値表示システムは、例えば、ひび割れＣがあるような測定対象物１００の表面領域１０１を撮影するカメラ１と、表面領域１０１内の位置で電磁波を検出するセンサ２と、カメラ１による画像とセンサ２による検出値を表示する主装置３とを備える。

測定対象物１００は、例えば、コンクリートの壁である。センサ検出値表示システムは、このようなコンクリートの壁の表面領域１０１に発生したひび割れの程度に応じて変化する検出値を表示するものである。なお、測定対象物１００が例えばコンクリート柱の場合、表面領域１０１は貼紙防止シートなどで覆われていてもよい。

主装置３は、表示装置３１と、表面領域１０１でのセンサ２の座標（ｘ_ｓ、ｙ_ｓ）を検出するセンサ座標検出部３２と、座標（ｘｓ、ｙｓ）が記憶される座標記憶部３３と、表示装置３１に表面領域の画像とセンサ２による検出値を表示させる表示制御部３４とを備える。

センサ座標検出部３２は、例えば、カメラ１で撮影した画像上でセンサ２の位置を検出し、画像上の座標値として（ｘ_ｓ、ｙ_ｓ）を決定する。座標サイズは画像のサイズと同じである。例えば、ＳＶＧＡ（ＳｕｐｅｒＶｉｄｅｏＧｒａｐｈｉｃｓＡｒｒａｙ）ならばサイズは（８００，６００）である。また、センサ座標検出部３２は、画像上でセンサ２の位置を、例えば、センサ２の筐体上部の表面に取り付けたマーカーを使って検出する。センサ座標検出部３２は、例えば、マーカーに対して色検出やテクスチャ検出を行う。検出の精度を高めるために、重心を指定してもよい。

図２は、座標記憶部３３を示す図である。

座標記憶部３３には、座標（ｘ_ｓ、ｙ_ｓ）並びにこの座標とともに検出される角度θとを含むレコードを例えば時系列で記憶できるようになっている。

図３は、角度θの定義を説明するための図である。

角度θは、表面領域１０１に設定されたｘ軸とｙ軸のうちの、例えばｘ軸とセンサ２の向く方向とでなす角度である。

角度θの検出には、センサ２に取り付けたマーカーを十字にするなど、角度が分かるような形状にし、色検出、テクスチャ検出、パターンマッチング等の画像処理により形状認識させる必要がある。

図４は、表示制御部３４の構成を示すブロック図である。

表示制御部３４は、表面領域１０１の画像である表面領域画像１０１Ｇが記憶される表面領域画像記憶部３４１と、センサ２による検出結果に適用される角度補正係数αと角度θとの関係を示す関数が予め記憶される関数記憶部３４２と、表示装置３１に表面領域画像１０１Ｇと検出値を表示させる表示処理部３４３とを備える。

角度補正係数αは、ひび割れの走行方向に対する電磁波の振動方向の角度の関数として表される。一般的なコンクリート表面のひび割れを検出する場合、電磁波の振動方向がひび割れの走行方向に対して直交するとき検出感度が最大になり、平行のときに最小となる。この関係をテーブルとして用意し、画像から検出したセンサ２の角度θから感度補正を行う。理想的には、ひび割れの走行方向は未知として測定するものだが、経験的にひび割れの走行方向がわかっており、例えば，コンクリート柱の場合、地面に対して水平にひび割れが入るので、電磁波の走行方向が地面に対して垂直なとき感度が最大、水平なとき最小と決定される。

上記のコンクリート柱の場合などでは、例えば、表面領域１０１に発生したひび割れの方向が「ｘ軸に平行」であると、角度θが０度や１８０度とき、ひび割れで反射した電磁波の強度は最も弱く測定される。一方、角度θが９０度のとき、電磁波の強度は最も強く測定される。関数記憶部３４２は、このようにセンサ２の向きに違いがあっても、同じ位置では同じ強度が得られるように補正するための角度補正係数を求めるためのものである。

（センサ検出値表示システムの動作）
図１において、まず、センサ２は、表面領域１０１でない位置に配置される。

ここで、カメラ１は、表面領域画像１０１Ｇを撮影し、主装置３に送信する。

図１、図４に示すように、主装置３では、表示制御部３４の表面領域画像記憶部３４１に表面領域画像１０１Ｇが格納される。表示処理部３４３は表面領域画像記憶部３４１から表面領域画像１０１Ｇを読み出し、表示装置３１に表示させる。

図１において、次に、センサ２が、例えば作業者により表面領域１０１内に配置され、作業者の手により、表面領域１０１内で移動（走査）させられる。

センサ２は、走査中は電磁波（例えば、ミリ波）を放射し続け、表面領域１０１から反射する電磁波（ミリ波）の強度Ｄを継続的に検出する。センサ２は、センサ２の位置に応じて変化するつまり時間経過に応じて変化する強度Ｄを主装置３に送信する。
図１、図４に示すように、主装置３では、表示制御部３４の表示処理部３４３が強度Ｄを継続的に受信する。

図１において、一方、カメラ１は、例えば、１分間に１０００回ほどの周期で、センサ２とともに表面領域１０１を撮影し、撮影した画像（センサ込み表面領域画像という）ＳＧ並びに同周期のタイミング信号ｔを同期させて主装置３に送信する。

主装置３では、センサ座標検出部３２が、センサ込み表面領域画像ＳＧを受信しそのタイミングでセンサ込み表面領域画像を用い、センサ２の座標（ｘ_ｓ、ｙ_ｓ）並びに角度θを検出するとともにこれらの座標および角度を含むレコードを座標記憶部３３に生成する。なお、角度θの検出を容易にすべく、センサ２の上部に矢印のような非対称なマーキングを施し、画像処理により検出してもよい。

図１、図４に示すように、また、主装置３では、表示制御部３４の表示処理部３４３が、タイミング信号ｔを受信し、そのタイミングにあわせて、座標記憶部３３から最も新しいレコード内の座標（ｘ_ｓ、ｙ_ｓ）および角度θを取得するとともにそのときの強度Ｄの値を測定する。

次に、表示処理部３４３は、関数記憶部３４２からその関数に角度θを適用して得られる角度補正係数α（θ）を取得する。次に、表示処理部３４３は、強度Ｄの値×角度補正係数α（θ）を計算する。次に、表示処理部３４３は、座標（ｘ_ｓ、ｙ_ｓ）の位置に、計算で得た検出値を表示させる。

なお、強度Ｄの値×角度補正係数α（θ）の積に限らず、他にも、測定対象物の表面に対する電磁波の入射角度などを検出して表示させてもよい。

したがって、本実施の形態によれば、センサとともに撮影された表面領域の画像であるセンサ込み表面領域画像を用いて当該センサの当該表面領域での座標を検出するセンサ座標検出部３２と、カメラ１により撮影される表面領域の画像である表面領域画像とセンサにより得られる検出値とセンサ座標検出部３２により検出される座標を取得し、表示装置に当該表面領域画像を表示させるとともに当該座標の位置に当該検出値を表示させる表示制御部３４とを備えることで、検出値が該当位置に表示され、よって、表面領域画像に検出値をマッピングさせて、同時に表示させることができる。

その結果、表面領域１０１が貼紙防止シートで覆われている場合であっても、貼紙防止シートのどの部分の下にひび割れがあるかを知ることができる。

また、センサ座標検出部３２は、センサ込み表面領域画像を用いて当該センサの向く方向と表面領域に予め設定された座標軸の方向とでなす角度θを検出するものであり、表示制御部３４は、センサによる検出結果に適用される角度補正係数αと角度θとの関係を示す関数が予め記憶される関数記憶部３４２と、関数に角度θを適用して得られる角度補正係数αを取得し、角度補正係数αをセンサによる検出結果に適用して得られる検出値を取得し、当該検出値を表示させる表示処理部３４３とを備えることで、センサ２の向きに違いがあっても、センサ検出値を角度に応じて補正することで、表面領域の凹凸を均一な検出感度で検出することができる。

なお、本実施の形態では、電磁波の強度を検出したが、これに代えて、電磁波の位相を検出してもよい。ひび割れにより、電磁波の位相も変化するからである。

また、関数は、ひび割れの方向が「ｘ軸に平行」である場合のものに限らず、例えば、状況によって、ひび割れの方向が「ｙ軸に平行」である場合のものや、その他、測定対象物１００の特徴に応じたものを使用してもよい。

また、センサの向きを一定にできる場合、角度補正を行う関数、角度補正係数を使用せず、検出値（強度や位相）をそのまま表示してもよい。

１…カメラ
２…センサ
３…主装置
３１…表示装置
３２…センサ座標検出部
３３…座標記憶部
３４…表示制御部
３４３…表示処理部
１００…測定対象物
１０１…表面領域
３４１…表面領域画像記憶部
３４２…関数記憶部

Claims

表示装置と、
測定対象物の表面領域を撮影するカメラと、
前記表面領域内の位置で電磁波を検出するセンサと、
前記センサとともに撮影された表面領域の画像であるセンサ込み表面領域画像を用いて当該センサの当該表面領域での座標を検出するセンサ座標検出部と、
前記カメラにより撮影される表面領域の画像である表面領域画像と前記センサにより得られる検出値と前記センサ座標検出部により検出される座標を取得し、前記表示装置に当該表面領域画像を表示させるとともに当該座標の位置に当該検出値を表示させる表示制御部と
を備えることを特徴とするセンサ検出値表示システム。
前記センサ座標検出部は、
前記センサ込み表面領域画像を用いて当該センサの向く方向と前記表面領域に予め設定された座標軸の方向とでなす角度を検出するものであり、
前記表示制御部は、
前記センサによる検出結果に適用される係数と前記角度との関係を示す関数が予め記憶される関数記憶部と、
前記関数に前記角度を適用して得られる係数を取得し、該係数を前記センサによる検出結果に適用して得られる前記検出値を取得し、当該検出値を表示させる表示処理部と
を備えることを特徴とする請求項１記載のセンサ検出値表示システム。