JP2012173027A - Self-light-emitting type target and displacement measuring system - Google Patents

Self-light-emitting type target and displacement measuring system Download PDF

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a self-light-emitting type target for displacement measurement in which displacement can be measured outdoors continuously night and day and a measurement error is reduced, and a displacement measuring system with the same.SOLUTION: A self-light-emitting type target for displacement measurement (target 2 for measurement) is used for a displacement measuring system 1 which performs a displacement measurement on a measurement object (a rail) by analyzing an image captured by imaging means (a camera 3) through analysis means (a PC 4), and emits light by itself while being mounted on the measurement object (the rail). The target 2 for measurement is an inner illumination self-light-emitting type target including a case 20, light-emitting means 21 which emits light while being mounted in an internal portion at a back side of the case 20, and a phosphorescent plane member 22 which is mounted in an internal portion at a front side of the case 20, contains a phosphorescent phosphor and a light transmissible substance and is molded in a plate shape.

Description

この発明は、撮像による変位計測に用いる自己発光型ターゲット、及びその自己発光型ターゲットを備えた変位計測システムに関するものである。   The present invention relates to a self-luminous target used for displacement measurement by imaging, and a displacement measuring system including the self-luminous target.

土木や建築などの工事では、施工区域に隣接する構造物に影響を与えてしまう可能性があり、安全上隣接する構造物の変位を計測することが行われている。例えば、軌道下にアンダーパスを構築する工事の場合、工事の影響で軌道が沈下したり軌道の通りに狂いが生じたりすると大災害に繋がるおそれがあるため、問題が発生した場合には速やかに対処することを目的として軌道の変位を24時間監視していなければならないという要請が強い。   In construction such as civil engineering and construction, there is a possibility of affecting the structure adjacent to the construction area, and for the sake of safety, the displacement of the adjacent structure is measured. For example, in the case of construction that builds an underpass under the track, if the track sinks due to the work or if the track is distorted, it may lead to a major disaster. There is a strong demand that the displacement of the orbit must be monitored for 24 hours for the purpose of coping.

構造物の変位を屋外において計測する技術としては、従来、変位計測対象物に、計測用のターゲットとして、反射テープからなるターゲットや、赤色、緑色、青色のいずれか一色の正方形からなるターゲットなどの反射型のターゲットを設置して、そのターゲットをCCDカメラやデジタルカメラなどの撮像手段で連続的・定期的に撮像(カメラによる静止画の撮影、ムービーによる動画の撮影いずれも含む、以下同じ)して記憶装置に記憶させ、記憶装置に記憶された前記カメラの各画像素子で光電変換された電子的画像データをコンピュータで解析することにより、画像の輝度やRGBレベルの分布の変動からターゲットの変位を検出して計測対象物の変位を測定する反射型ターゲットを用いた変位計測システムが知られている(例えば、特許文献1、2)。   As a technique for measuring the displacement of a structure outdoors, conventionally, a target made of reflective tape or a target made of a square of any one of red, green, and blue as a target for measurement on a displacement measurement object, etc. A reflective target is installed, and the target is continuously and periodically imaged with imaging means such as a CCD camera or digital camera (including both still image shooting with a camera and movie shooting with a movie, the same applies hereinafter). The image is stored in the storage device, and the electronic image data photoelectrically converted by each image element of the camera stored in the storage device is analyzed by a computer, so that the displacement of the target can be detected from fluctuations in image brightness and RGB level distribution. Displacement measurement systems using a reflective target that detects the displacement of a measurement object by detecting an object (for example, Patent Documents 1 and 2).

しかし、特許文献1及び特許文献2に記載のレール変位計測・警報システムや相対変位量計測システムは、ターゲットで反射した光を撮像手段の各画像素子で感知し、その周囲との相対的な輝度やRGBレベルの差(コントラスト)からターゲットの画像上の図心位置を割り出してターゲットの位置を特定しているので、複数のターゲットが均一な照度とならない場合は、画像データからコンピュータにより解析して検出するターゲットの輪郭が不明確となり、そこから割り出す図心位置も不正確となり、計測精度が低下したりエラーとなったりするという問題があった。また、夜間や雨天時などの日射量が低下した場合には、発光装置を発光させてターゲットを照射するようにしているが、複数のターゲットを均一な照度とするには、照明など複数の発光装置を色々な角度からターゲットに向けて照射できるように設置しなければならず、設置コストが嵩むうえ、現場の状況によっては、そのように多数の発光装置を多方向に設置できない場合も多かった。   However, the rail displacement measurement / alarm system and the relative displacement amount measurement system described in Patent Literature 1 and Patent Literature 2 sense light reflected by the target with each image element of the imaging means, and the relative luminance with respect to the surroundings. Since the centroid position on the target image is determined from the difference (contrast) of the RGB level and the target position is specified, if multiple targets do not have uniform illuminance, the image data is analyzed by a computer The contour of the target to be detected is unclear, the centroid position calculated from the target is inaccurate, and there is a problem that the measurement accuracy is lowered or an error occurs. In addition, when the amount of solar radiation decreases at night or in rainy weather, the light emitting device emits light to irradiate the target. To achieve uniform illumination for multiple targets, multiple light sources such as lighting are used. The device must be installed so that it can irradiate the target from various angles, which increases the installation cost and, depending on the situation in the field, there are many cases where a large number of light emitting devices cannot be installed in multiple directions. .

このような反射型のターゲットの照度の違いによる輪郭検出の誤差をなくすため、ターゲット自身に発光機能を持たせた自己発光型のターゲットを用いた変位計測システムも知られている。例えば、特許文献3には、変位計測用のターゲットとして、LEDと、該LEDが発する光の透過光の輝度を均一化する拡散板と、光路を円形に限定する押え板と、撮影方向以外の方向から入る光を遮光する遮光マスクと、からなるターゲットを使用し、このターゲットを変位計測対象物となる軌道の枕木に複数個設置して、これら複数のターゲットを同時に1台のデジタルカメラで撮影し、撮影画像を解析してターゲットと周囲との輝度の差(コントラスト)からターゲットの図心位置を割り出し、予め計測しておいた初期値と比較して軌道の変位を測定する軌道変位測定装置が開示されている。   A displacement measurement system using a self-luminous target in which the target itself has a light emitting function in order to eliminate such an error in contour detection due to the difference in illuminance of the reflective target is also known. For example, in Patent Document 3, as a target for displacement measurement, an LED, a diffusion plate that equalizes the brightness of transmitted light of the light emitted from the LED, a press plate that limits the optical path to a circle, and a direction other than the shooting direction are disclosed. Using a target consisting of a light-shielding mask that shields light entering from the direction, a plurality of these targets are placed on the sleepers of the trajectory that is the object of displacement measurement, and these multiple targets are photographed simultaneously with a single digital camera. Orbital displacement measuring device that analyzes the captured image to determine the centroid position of the target from the luminance difference (contrast) between the target and the surroundings, and measures the displacement of the orbit compared with the initial value measured in advance Is disclosed.

しかし、このような自己発光型のターゲットであっても太陽の直射光が降り注ぐ屋外において昼夜に亘って24時間連続的に変位測定を行う場合、(1)夜間撮影時にカメラの露光時間を長く取ると、露出オーバーとなり、ターゲット部分の輪郭がぼやけてしまい計測精度が低下する、(2)昼間撮影時に太陽光による遮光マスクの影がターゲットとなる円形部分に掛かりターゲットの輪郭が円形と把握されずに計測精度が低下するといった問題がある。   However, even with such a self-luminous target, when displacement measurement is performed continuously for 24 hours day and night in the outdoors where direct sunlight falls, (1) a longer camera exposure time is taken during night photography. And overexposure, the outline of the target part becomes blurred and the measurement accuracy decreases. (2) The shadow of the shading mask due to sunlight falls on the target circular part during daytime shooting, and the target outline is not grasped as a circle. However, there is a problem that the measurement accuracy decreases.

特開平10−325703号公報JP 10-325703 A 特開2001−272228号公報JP 2001-272228 A 特開2010−25855号公報JP 2010-25855 A

そこで、この発明は、前記従来の技術の問題を解決し、屋外において昼夜に亘って連続的に変位計測が可能で計測誤差が少ない変位計測用の自己発光型ターゲット、及びそれを備えた変位計測システムを提供することを目的とする。   Accordingly, the present invention solves the above-described problems of the prior art, a self-luminous target for displacement measurement capable of continuously measuring displacement outdoors during daytime and with little measurement error, and displacement measurement provided with the same. The purpose is to provide a system.

前記課題を解決するために、請求項1に記載の発明は、撮像手段で撮像した画像を解析手段で解析することにより計測対象物の変位計測を行う変位計測システムに用いられ、計測対象物に取り付けられて自ら発光する変位計測用の自己発光型ターゲットであって、ケースと、このケースの前記撮像手段から遠い背面側内部に取り付けられて発光する発光手段と、前記ケースの前記撮像手段から近い前面側内部に取り付けられ、蓄光性蛍光体と光透過性物質とを含有して板状に成型された蓄光面材と、を有し、前記発光手段が発する光を前記蓄光面材で蓄光して前記撮像手段側に蛍光を発することを特徴とする。   In order to solve the above-mentioned problem, the invention according to claim 1 is used in a displacement measurement system that measures a displacement of a measurement object by analyzing an image picked up by an image pickup means with an analysis means. A self-luminous target for displacement measurement that is attached and emits light by itself, and is close to the case, the light emitting means that is attached inside the back side far from the imaging means of the case and emits light, and the imaging means of the case A phosphorescent surface material that is attached to the inside of the front surface and contains a phosphorescent phosphor and a light-transmitting substance and is molded into a plate shape, and stores the light emitted by the light emitting means with the phosphorescent surface material. And emitting fluorescence on the imaging means side.

請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の自己発光型ターゲットにおいて、前記ケースは、前記撮像手段側に円形の穴が形成され、前記蓄光面材は、該穴の内側に取り付けられており、前記ケースで前記穴以外の部分を遮光することで前記蓄光面材から前記撮像手段側に円形状に蛍光を発することを特徴とする。   According to a second aspect of the present invention, in the self-luminous target according to the first aspect, the case has a circular hole formed on the imaging means side, and the phosphorescent surface material is attached to the inside of the hole. In the case, the fluorescent light is emitted in a circular shape from the phosphorescent surface material to the image pickup means side by shielding a portion other than the hole in the case.

請求項3に記載の発明は、請求項1又は2に記載の自己発光型ターゲットにおいて、前記蓄光面材の光透過性物質は、光透過性の無機質粒子であり、前記蓄光面材は、前記発光手段が発する光を透過可能となっていることを特徴とする。   The invention according to claim 3 is the self-luminous target according to claim 1 or 2, wherein the light transmissive material of the phosphorescent face material is light transmissive inorganic particles, and the phosphorescent face material is The light emitted from the light emitting means can be transmitted.

請求項4に記載の発明は、請求項1ないし3のいずれかに記載の自己発光型ターゲットにおいて、前記発光手段は、紫外線を放射するLEDであり、前記蓄光面材は、紫外線を吸収して可視光として放出する蓄光性蛍光体を含有していることを特徴とする。   According to a fourth aspect of the present invention, in the self-luminous target according to any one of the first to third aspects, the light emitting means is an LED that emits ultraviolet light, and the phosphorescent surface material absorbs ultraviolet light. It contains a phosphorescent phosphor that emits as visible light.

請求項5に記載の変位計測システムの発明は、請求項1ないし4のいずれかに記載の自己発光型ターゲットと、この自己発光型ターゲットを撮像する撮像手段と、この撮像手段で撮像した画像を解析して自己発光型ターゲットの位置を割り出す解析手段と、を備えて前記自己発光型ターゲットの変位から計測対象物の変位を計測することを特徴とする。   An invention of a displacement measuring system according to a fifth aspect is the self-luminous target according to any one of the first to fourth aspects, an imaging means for imaging the self-luminous target, and an image captured by the imaging means. Analyzing means for analyzing and determining the position of the self-luminous target, and measuring the displacement of the measurement object from the displacement of the self-luminous target.

請求項6に記載の変位計測システムの発明は、請求項5に記載の変位計測システムにおいて、不動の構造物に取り付けられた6個以上の不動点ターゲットを有し、前記解析手段は、前記撮像した画像と測量により実測した前記不動点ターゲットの三次元座標とに基づいて、前記撮像手段の位置ズレを確認すると共に、その位置ズレ量を算出して得た位置ズレ量を基に計測した計測対象物の変位を補正することを特徴とする。   The displacement measurement system according to claim 6 is the displacement measurement system according to claim 5, wherein the displacement measurement system includes six or more fixed point targets attached to a fixed structure, and the analysis unit includes the imaging unit. Based on the measured image and the three-dimensional coordinates of the fixed point target actually measured by the surveying, the positional deviation of the imaging means is confirmed, and the measurement is performed based on the positional deviation amount obtained by calculating the positional deviation amount. The displacement of the object is corrected.

この発明は、前記のようであって、請求項1に記載の発明によれば、撮像手段で撮像した画像を解析手段で解析することにより計測対象物の変位計測を行う変位計測システムに用いられ、計測対象物に取り付けられて自ら発光する変位計測用の自己発光型ターゲットであって、ケースと、このケースの前記撮像手段から遠い背面側内部に取り付けられて発光する発光手段と、前記ケースの前記撮像手段から近い前面側内部に取り付けられ、蓄光性蛍光体と光透過性物質とを含有して板状に成型された蓄光面材と、を有し、前記発光手段が発する光を前記蓄光面材で蓄光して前記撮像手段側に蛍光を発するので、蓄光面材の発する蛍光をターゲットとして撮像しているため、夜間の撮像でもターゲットの周囲との輝度の差(コントラスト)が大きくなりすぎず、露出制御を撮像手段による自動制御としても露出オーバーとならず計測精度を確保することができる。また、昼間の撮像でも天候による太陽光の光量の変動や影の有無に拘らずターゲットを認識することができる。よって、屋外において昼夜に亘って連続的に変位計測が可能であり、画像解析する際のターゲットの位置を誤認識するおそれが少なく計測誤差を少なくすることができる。さらに、雨天などの悪天候が連続した場合であっても、発光手段を発光させるだけで蓄光面材に蓄光できるため、天候に左右されずに連続的に変位を計測することができる。   The present invention is as described above, and according to the first aspect of the present invention, the present invention is used in a displacement measurement system that measures the displacement of a measurement object by analyzing an image captured by an image capturing unit using an analysis unit. A self-luminous target for displacement measurement that is attached to a measurement object and emits light by itself; a case; a light emitting means that is attached to the back side of the case far from the imaging means and emits light; and A phosphorescent surface material that is attached to the inside of the front surface near the image pickup means and contains a phosphorescent phosphor and a light-transmitting substance, and is molded into a plate shape, and the light stored by the light emitting means Since light is stored in the face material and fluorescent light is emitted to the imaging means side, since the fluorescent light emitted from the light storage surface material is used as a target, the brightness difference (contrast) with the surroundings of the target is large even at night imaging. No longer too, also it is possible to ensure the measurement accuracy not overexposed as the automatic control by the image pickup means exposure control. Even in daytime imaging, the target can be recognized regardless of fluctuations in the amount of sunlight and the presence or absence of shadows due to the weather. Therefore, displacement measurement can be performed continuously day and night in the outdoors, and there is little possibility of erroneously recognizing the position of the target during image analysis, and measurement errors can be reduced. Furthermore, even when bad weather such as rainy weather continues, the phosphorescent surface material can be stored only by causing the light emitting means to emit light, so that the displacement can be continuously measured regardless of the weather.

請求項2に記載の発明によれば、請求項1に記載の自己発光型ターゲットにおいて、前記ケースは、前記撮像手段側に円形の穴が形成され、前記蓄光面材は、該穴の内側に取り付けられており、前記ケースで前記穴以外の部分を遮光することで前記蓄光面材から前記撮像手段側に円形状に蛍光を発するので、前記作用効果に加え、ターゲットの発光部分が円形となるため、ターゲットの傾きや角度の相違に関係なく、撮像手段で撮像した画像におけるある水平線上で輝度が変化する点を結んだ線分を2等分する垂線と、ある鉛直線上で輝度が変化する点を結んだ線分を2等分する垂線と、の交点がターゲットの図心となるので、解析手段による画像からターゲットの位置を割り出す解析や計算が簡単でプログラム実行上も短時間で実行できると共に、計測誤差をさらに少なくすることができる。   According to a second aspect of the present invention, in the self-luminous target according to the first aspect, the case has a circular hole formed on the imaging means side, and the phosphorescent surface material is disposed inside the hole. Since the fluorescent light is emitted in a circular shape from the phosphorescent surface material to the imaging means side by shielding the part other than the hole with the case, the light emitting part of the target becomes circular in addition to the above-described effects. Therefore, regardless of the difference in the inclination and angle of the target, the luminance changes on a vertical line that bisects a line segment connecting points where the luminance changes on a certain horizontal line in the image captured by the imaging means, and on a certain vertical line. Since the intersection of the perpendicular line that bisects the line segment connecting the points becomes the centroid of the target, analysis and calculation for determining the target position from the image by the analysis means is easy and can be executed in a short time in program execution Both can be further reduced measurement error.

請求項3に記載の発明によれば、請求項1又は2に記載の自己発光型ターゲットにおいて、前記蓄光面材の光透過性物質は、光透過性の無機質粒子であり、前記蓄光面材は、前記発光手段が発する光を透過可能となっているので、前記作用効果に加え、安価な無機質粒子で光透過性を担保しているため、コスト削減を図ることができると共に、何らかのアクシデントにより蓄光面材の発光輝度が不足する事態が生じた場合であっても、発光手段を点灯させることによりターゲットの発光輝度を上げて適正輝度とすることができる。   According to the invention described in claim 3, in the self-luminous target according to claim 1 or 2, the light-transmitting substance of the phosphorescent face material is light-transmitting inorganic particles, and the phosphorescent face material is Since the light emitted from the light-emitting means can be transmitted, in addition to the above-described effects, the light-transmitting property is ensured by inexpensive inorganic particles, so that the cost can be reduced and the light can be stored by some accident. Even in the case where the light emission luminance of the face material is insufficient, the light emission means can be turned on to increase the light emission luminance of the target so that the luminance is appropriate.

請求項4に記載の発明によれば、請求項1ないし3のいずれかに記載の自己発光型ターゲットにおいて、前記発光手段は、紫外線を放射するLEDであり、前記蓄光面材は、紫外線を吸収して可視光として放出する蓄光性蛍光体を含有しているので、前記作用効果に加え、必要な時間だけ消費電力の少ないLEDにより発光させているため、必要電力を省力化することができると共に、紫外線を吸収して可視光として放出する蓄光性蛍光体は、蓄光時間が他の蓄光性の蛍光材と比べて長いため、蓄光面材が一定輝度以上発光している時間を長くとることができる。よって、さらなる必要電力の省力化を図ることができる。   According to a fourth aspect of the present invention, in the self-luminous target according to any one of the first to third aspects, the light emitting means is an LED that emits ultraviolet light, and the phosphorescent face material absorbs ultraviolet light. Since it contains phosphorescent phosphors that emit as visible light, it emits light with an LED that consumes less power for the required time, in addition to the above-mentioned effects, and thus it can save the necessary power. The phosphorescent phosphor that absorbs ultraviolet rays and emits it as visible light has a longer phosphorescence time than other phosphorescent phosphors, so it can take a longer time for the phosphorescent surface material to emit light above a certain luminance. it can. Therefore, further labor saving of required power can be achieved.

請求項5に記載の発明によれば、請求項1ないし4のいずれかに記載の自己発光型ターゲットと、この自己発光型ターゲットを撮像する撮像手段と、この撮像手段で撮像した画像を解析して自己発光型ターゲットの位置を割り出す解析手段と、を備えて前記自己発光型ターゲットの変位から計測対象物の変位を計測するので、変位計測システムにおいて、前記作用効果を発揮することができる。   According to the fifth aspect of the present invention, the self-luminous target according to any one of the first to fourth aspects, the imaging means for imaging the self-luminous target, and the image captured by the imaging means are analyzed. And analyzing means for determining the position of the self-luminous target, and measuring the displacement of the measurement object from the displacement of the self-luminous target, so that the above-mentioned effects can be exhibited in the displacement measuring system.

請求項6に記載の変位計測システムによれば、請求項5に記載の変位計測システムにおいて、不動の構造物に取り付けられた6個以上の不動点ターゲットを有し、前記解析手段は、前記撮像した画像と測量により実測した前記不動点ターゲットの三次元座標とに基づいて、前記撮像手段の位置ズレを確認すると共に、その位置ズレ量を算出して得た位置ズレ量を基に計測した計測対象物の変位を補正するので、前記作用効果に加え、さらに精度よく計測対象物の変位を計測することができる。   According to the displacement measurement system according to claim 6, in the displacement measurement system according to claim 5, the displacement measurement system has six or more fixed point targets attached to a fixed structure, and the analysis means includes the imaging unit. Based on the measured image and the three-dimensional coordinates of the fixed point target actually measured by the surveying, the positional deviation of the imaging means is confirmed, and the measurement is performed based on the positional deviation amount obtained by calculating the positional deviation amount. Since the displacement of the object is corrected, the displacement of the measurement object can be measured with higher accuracy in addition to the above-described effects.

本発明の実施の形態に係る変位計測システムの概略構成を示す構成説明図である。1 is a configuration explanatory diagram showing a schematic configuration of a displacement measurement system according to an embodiment of the present invention. 本発明の実施例に係る自己発光型ターゲットの概略構成を示す鉛直断面図である。It is a vertical sectional view showing a schematic structure of a self-luminous target according to an example of the present invention. 図2の自己発光型ターゲットの概略構成を示す透視斜視図である。FIG. 3 is a perspective view showing a schematic configuration of the self-luminous target of FIG. 2. 実施例に係る不動点ターゲットの正面図である。(a)は、実施例1に係る不動点ターゲット、(b)は、実施例2に係る不動点ターゲットを示す。It is a front view of the fixed point target which concerns on an Example. (A) shows the fixed point target which concerns on Example 1, (b) shows the fixed point target which concerns on Example 2. FIG. 変位計測システムにおいて計測条件を設定する際のフローチャートである。It is a flowchart at the time of setting measurement conditions in a displacement measurement system. 変位計測システムにおいてカメラ条件を設定する際のフローチャートである。It is a flowchart at the time of setting camera conditions in a displacement measurement system. 変位計測システムで変位計測する際のフローチャートである。It is a flowchart at the time of measuring a displacement with a displacement measurement system.

この発明の一実施の形態を、図面を参照して説明する。   An embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

先ず、本発明の実施の形態に係る変位計測システム及び自己発光型ターゲットについて、図1〜図4を用い、計測対象物が軌道(レール)であり、この軌道の側面(レールのウェブ)に実施例に係るターゲットを複数個取り付けて、軌道の変位を計測する場合で説明する。   First, with respect to the displacement measurement system and the self-luminous target according to the embodiment of the present invention, the measurement object is a track (rail) using FIGS. 1 to 4 and is performed on the side surface (rail web) of the track. The case where a plurality of targets according to the example are attached and the displacement of the orbit is measured will be described.

[変位計測システム]
本発明の実施の形態に係る変位計測システム1は、計測対象物である軌道の側面に取り付けられる複数の計測用ターゲット2と、計測対象物とは支持地盤が連続しないような工事による影響が少ない範囲に建てられた不動の構造物に取り付けられる複数の不動点ターゲット2’と、これらの計測用ターゲット2及び不動点ターゲット2’を同時に撮像する撮像手段であるカメラ3と、このカメラ3で撮像した画像を解析してターゲット2の位置を割り出す解析手段であるPC(パーソナルコンピュータ)4と、カメラ3で撮像した画像を記憶する外部記憶手段である外付けハードディスク5など、から構成されている。
[Displacement measurement system]
In the displacement measurement system 1 according to the embodiment of the present invention, a plurality of measurement targets 2 attached to a side surface of a track, which is a measurement object, and the measurement object are less affected by construction that does not cause the support ground to continue. A plurality of fixed point targets 2 ′ attached to a fixed structure built in a range, a camera 3 that is an imaging means for simultaneously imaging the measurement target 2 and the fixed point target 2 ′, and imaging by the camera 3 A PC (personal computer) 4 which is an analysis means for analyzing the obtained image and determining the position of the target 2 and an external hard disk 5 which is an external storage means for storing an image captured by the camera 3 are included.

(計測用ターゲット)
先ず、図2、図3を用いて、本発明の実施例に係る自己発光型ターゲットである計測用ターゲットを説明する。図示するように、計測用ターゲット2は、ケース20と、発光手段21と、蓄光面材22と、を有し、発光手段21が発する光を蓄光面材22で蓄光して図2で示す撮像手段側に円形状に蛍光(燐光)を発する内照式の自己発光型ターゲットである。この計測用ターゲット2は、レールを支持する枕木に取り付けるなど、レールに直接取り付けられていなくても構わない。要するに、支持地盤が沈下したりズレたりした場合にレールと一緒に移動するものに直接又は間接的に取り付けられていればよい。
(Measurement target)
First, a measurement target that is a self-luminous target according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 2 and 3. As shown in the figure, the measurement target 2 has a case 20, a light emitting means 21, and a phosphorescent face material 22, and the light emitted by the light emitting means 21 is accumulated by the phosphorescent face material 22 and is shown in FIG. 2. It is an internally illuminated self-luminous target that emits fluorescence (phosphorescence) in a circular shape on the means side. The measurement target 2 may not be directly attached to the rail, such as attached to a sleeper that supports the rail. In short, what is necessary is just to be directly or indirectly attached to what moves with a rail, when a support ground sinks or slips.

ケース20は、前面側である撮像手段側に円形状に開口した円形開口20aを有する概略箱形のケースであり、このケース20の背面(撮像手段から遠い面)側内部に発光手段21が取り付けられている。   The case 20 is a substantially box-shaped case having a circular opening 20a opened in a circular shape on the imaging means side which is the front side, and the light emitting means 21 is attached to the inside of the back surface (surface far from the imaging means) of the case 20. It has been.

この発光手段21は、紫外線(波長が可視光線より短くX線より長い10〜400nm程度のものを指す。但し、後述の蓄光性蛍光体を効率よく発光させる観点からは、波長が360nmをピークとする近紫外線が最適である。以下同じ)を放射する円弧状に配列された複数のLED21aと、その基盤21bと、から主に構成され、図示しない電源に電気的に接続されている。勿論、発光手段21は、発光機能を有していればLEDに限定されるものではなく、有機EL(Organic Electro−Luminescence)や蛍光灯、白熱球などの既知の発光手段を用いることができる。しかし、後述の蓄光面材に効率的に蓄光する観点からは、発光手段は、紫外線を照射するLEDが好ましい。   The light emitting means 21 is an ultraviolet ray (having a wavelength of about 10 to 400 nm which is shorter than visible light and longer than X-ray. However, from the viewpoint of efficiently emitting a phosphorescent phosphor described later, the wavelength peaks at 360 nm. It is mainly composed of a plurality of LEDs 21a arranged in an arc shape that radiates near ultraviolet rays and the base 21b, and is electrically connected to a power source (not shown). Of course, the light emitting means 21 is not limited to the LED as long as it has a light emitting function, and known light emitting means such as an organic EL (Organic Electro-Luminescence), a fluorescent lamp, and an incandescent bulb can be used. However, from the viewpoint of efficiently storing light in a phosphorescent surface material described later, the light emitting means is preferably an LED that irradiates ultraviolet rays.

また、ケース20の前面(撮像手段から近い面)側であって円形開口20aの内側には、蓄光面材22が取り付けられおり、ケース20で蓄光面材22の円形開口20a以外の部分を遮光することで蓄光面材22の発する蛍光の光路が円形状となるようになっている。この蓄光面材22は、バインダー樹脂(マトリクス樹脂)を基体として、蓄光性蛍光体と光透過性物質とを含有して板状に成型されている。   Further, a phosphorescent surface material 22 is attached to the front surface (surface near the imaging means) side of the case 20 and inside the circular opening 20a, and the case 20 shields the portion other than the circular opening 20a of the phosphorescent surface material 22 with the case 20. By doing so, the optical path of the fluorescence emitted by the phosphorescent surface material 22 is circular. The phosphorescent surface material 22 is molded into a plate shape containing a phosphorescent phosphor and a light-transmitting substance using a binder resin (matrix resin) as a base.

バインダー樹脂としては、ポリメチルメタクリレート(PMMA)等のメタクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、アクリル樹脂、スチレン樹脂、シリコーン樹脂、ポリエステル樹脂等の各種の光透過性の樹脂を使用することができる。   As the binder resin, various light-transmitting resins such as methacrylic resin such as polymethyl methacrylate (PMMA), polycarbonate resin, acrylic resin, styrene resin, silicone resin, and polyester resin can be used.

また、蓄光性蛍光体としては、一般的な蓄光性蛍光体であれば適用可能であるが、例えば、フルオレセイン、ローダミン、エオシン、ピラミジン、ナフタルイミド、ペリレン等の有機蛍光染料に、アルミン酸ストロンチウム等に重金属やユーロピウム等の希土類酸化物等を活性化剤として添加したものを、蓄光体として加えたものを使用することができる。本実施例では、紫外線を吸収して可視光として後述の撮影計測に必要な所望の一定輝度以上の蛍光(燐光)を長時間(24時間以上が好ましい)に亘り発光可能な蓄光性蛍光体が用いられている。   In addition, as a phosphorescent phosphor, any ordinary phosphorescent phosphor can be used. For example, organic fluorescent dyes such as fluorescein, rhodamine, eosin, pyramidine, naphthalimide, perylene, strontium aluminate, etc. A material obtained by adding a rare earth oxide such as heavy metal or europium as an activator to a phosphorescent material can be used. In this embodiment, there is provided a phosphorescent phosphor capable of emitting fluorescent light (phosphorescence) having a desired constant luminance or higher, which is necessary for photographing measurement described later, by absorbing ultraviolet rays and emitting light for a long time (preferably 24 hours or more). It is used.

光透過性物質としては、光透過性の無機質粒子(例えば、石英系天然石の粉砕品やガラス粉、水酸化アルミニウム等の透明色の無機質粒子)が好ましく、その粒径が180μm〜9.5mmの細粒成分と180μmアンダーの微粒成分とによって構成されることが更に好ましい。勿論、この無機質粒子は、光を透過する透明色であれば、有彩色であっても構わない。   As the light-transmitting substance, light-transmitting inorganic particles (for example, crushed products of quartz-based natural stone, glass powder, transparent inorganic particles such as aluminum hydroxide) are preferable, and the particle diameter thereof is 180 μm to 9.5 mm. More preferably, it is composed of a fine grain component and a fine grain component under 180 μm. Of course, the inorganic particles may be chromatic as long as they are transparent colors that transmit light.

以上のような実施例に係る自己発光型ターゲットである計測用ターゲット2によれば、人工照明であるLED21aを適宜点灯することでいつでも蓄光面材22に蓄光可能となっているので、長期に亘って天候が悪い場合であっても、蓄光面材22の発する光が一定輝度を下回ることがなく、発光量(輝度)のバラツキを少なくすることができる。また、蓄光面材22は、ケース20の前面側に取り付けられているので、太陽光線中の紫外線を吸収して蓄光することができ、晴天時にはLED21aを発光させずとも昼間に蓄光面材22で蓄光して夜間の発光が可能である。よって、曇天時や雨天時が続いた必要な時だけLED21aを点灯させればよく、必要最小限の電力で計測用ターゲット2を発光させることができ、電力の省力化を図ることができる。   According to the measurement target 2 which is a self-luminous target according to the embodiment as described above, it is possible to store light in the phosphorescent face material 22 at any time by appropriately lighting the LED 21a which is artificial illumination. Even when the weather is bad, the light emitted from the phosphorescent surface material 22 does not fall below a certain luminance, and the variation in the light emission amount (luminance) can be reduced. Moreover, since the phosphorescent surface material 22 is attached to the front side of the case 20, it can absorb and store ultraviolet rays in sunlight, and it can be stored in the daytime without causing the LED 21a to emit light when the weather is fine. Light can be stored and emitted at night. Therefore, the LED 21a only needs to be lit when it is necessary during cloudy weather or rainy weather, and the measurement target 2 can be caused to emit light with the minimum necessary power, thereby saving power.

また、蓄光面材22は、安価な光透過性の無機質粒子を含有しており、LED21aが発する光を透過可能となっているので、コストを削減できると共に、何らかのアクシデントにより蓄光面材22の蓄光量が不足して発光輝度が不足する事態が生じた場合であっても、LED21aを点灯させることによりターゲットの発光輝度を上げて適正輝度とすることができる。   Further, the phosphorescent surface material 22 contains inexpensive light-transmitting inorganic particles and can transmit the light emitted by the LED 21a, so that the cost can be reduced and the phosphorescent surface material 22 can be stored by some accident. Even when the amount of light is insufficient and the light emission luminance is insufficient, the light emission luminance of the target can be raised to the appropriate luminance by turning on the LED 21a.

(不動点ターゲット)
次に、不動点ターゲットについて図4を用いて説明する。
本実施の形態に係る不動点ターゲット2’は、図示(a)(b)に示すように、(a)実施例1:白黒の正方形を市松模様に組み合わせたり、(b)実施例2:四角錐台を白黒に塗り分けたりした一般的な反射チェッカーからなる従来の反射型ターゲットであり、複数個設置されるが、特に、反射チェッカー面を照らす照明等は設けていない。この不動点ターゲット2’は、後述のように、設置した不動点ターゲット2’の中心点を測量し、この測量により実測した三次元座標と、不動点ターゲット2’を撮影して得られた基準画像から算出する不動点ターゲット2’の中心点の二次元座標と、に基づいて後述の撮像手段であるカメラ3の位置確認とその補正を行う目的で設置されているものであり、晴天時や曇天時の昼間に撮像(撮影)しておけばよく、夜間に撮像する必要性が乏しいからである。また、カメラ3の位置ズレを無視すれば、計測用ターゲット2の工事前(変位計測前)の中心点を測量しておき、その実測した三次元座標を利用することで不動点ターゲット2’を省略することも可能である。
(Fixed point target)
Next, the fixed point target will be described with reference to FIG.
The fixed point target 2 ′ according to the present embodiment includes (a) Example 1: combining black and white squares with a checkered pattern, as shown in FIGS. This is a conventional reflection type target composed of a general reflection checker in which a truncated pyramid is divided into black and white, and a plurality of reflection targets are provided, but in particular, illumination for illuminating the reflection checker surface is not provided. As will be described later, this fixed point target 2 'measures the center point of the fixed point target 2' that has been installed, and the reference obtained by photographing the three-dimensional coordinates measured by this survey and the fixed point target 2 '. Based on the two-dimensional coordinates of the center point of the fixed point target 2 ′ calculated from the image, it is installed for the purpose of confirming the position of the camera 3, which will be described later, and correcting it. This is because it is sufficient to capture images during the daytime in cloudy weather, and there is little need for imaging at night. Further, if the positional deviation of the camera 3 is ignored, the center point of the measurement target 2 before construction (before displacement measurement) is measured, and the fixed point target 2 ′ is determined by using the measured three-dimensional coordinates. It can be omitted.

しかし、現実問題として寒暖や直射日光による部材間の熱膨張の差などを勘案すると屋外に設置されるカメラ3の位置ズレは不可避であり、測定精度を向上させるためには、後述のように、撮影・計測毎にカメラ3の位置ズレを確認してそのズレから計測した変位の補正を行うことが望ましい。
なお、不動点ターゲット2’の設置個所は、6箇所以上あれば足り、計測精度を増すためには多く設置した方が好ましく、本実施の形態では9箇所設置されている。
また、この不動点ターゲット2’は、従来の反射型ターゲットではなく、前述の計測用ターゲット2と同様に、内照式の自己発光型ターゲットとしても構わない。
However, considering the difference in thermal expansion between members due to cold and warm or direct sunlight as a real problem, the positional deviation of the camera 3 installed outdoors is inevitable, and in order to improve the measurement accuracy, as described later, It is desirable to check the positional deviation of the camera 3 for each photographing / measurement and correct the displacement measured from the deviation.
Note that it is sufficient that six or more fixed-point targets 2 ′ are installed. In order to increase measurement accuracy, it is preferable to install many fixed points. In this embodiment, nine fixed-point targets 2 ′ are installed.
Further, the fixed point target 2 ′ is not a conventional reflective target, but may be an internally-illuminated self-luminous target, similar to the measurement target 2 described above.

(撮像手段)
次に、撮像手段について説明する(図1参照)。
本実施の形態に係る撮像手段(図1参照)は、一般的なデジタルカメラであり、後述のPC4とUSBケーブルなどで接続されており、そのPCにインストールされたプログラムの指令により所定時間に撮影可能で、且つ、シャッタースピードや絞りなどの露出制御を自動で行うことができる、いわゆるオートモードの撮影が可能であれば使用することができる。また、ムービーなどの動画を撮影するカメラであっても構わない。
(Imaging means)
Next, the imaging means will be described (see FIG. 1).
The imaging means according to the present embodiment (see FIG. 1) is a general digital camera, and is connected to a PC 4 (to be described later) via a USB cable or the like, and is photographed at a predetermined time according to a command of a program installed in the PC. It can be used as long as it is possible to perform so-called auto mode shooting that can automatically perform exposure control such as shutter speed and aperture. Further, it may be a camera that shoots a moving image such as a movie.

(解析手段)
次に、解析手段について説明する(図1参照)。
本実施の形態に係る解析手段であるPC4は、一般的な市販のパーソナルコンピュータであり、インストールされた変位計測プログラムにより後述のように動作する解析手段としての機能を有している。
また、このPC4は、前述のカメラ3と、後述の外部記憶手段である外付けハードディスク5とに、USBケーブルなどの有線又は無線LANで双方向通信可能に接続され、これらのカメラ3及び外付けハードディスク5の動作を制御する制御手段としての機能も有している。
(Analysis means)
Next, analysis means will be described (see FIG. 1).
The PC 4 which is an analysis unit according to the present embodiment is a general commercially available personal computer, and has a function as an analysis unit that operates as described later by an installed displacement measurement program.
Further, the PC 4 is connected to the camera 3 described above and an external hard disk 5 as an external storage means to be described later so as to be capable of bidirectional communication via a wired or wireless LAN such as a USB cable. It also has a function as a control means for controlling the operation of the hard disk 5.

(外部記憶手段)
次に、外部記憶手段について説明する(図1参照)。
本実施の形態に係る外部記憶手段である外付けハードディスク5は、一般的な市販の外付けハードディスクであり、前述のカメラ3で撮影した画像を逐次蓄積して記憶する機能を有している。なお、この外付けハードディスク5は、PC4内に備えられているHDD(ハードディスクドライブ)などの内部記憶手段で容量が足りる場合設けなくてもよい。
また、PC4にプリンタを接続してカメラ3で撮影した画像や計測結果を印刷可能としてもよい。
(External storage means)
Next, the external storage means will be described (see FIG. 1).
The external hard disk 5 that is an external storage unit according to the present embodiment is a general commercially available external hard disk, and has a function of sequentially accumulating and storing images taken by the camera 3 described above. The external hard disk 5 may not be provided when the internal storage means such as an HDD (hard disk drive) provided in the PC 4 has sufficient capacity.
In addition, an image captured by the camera 3 and a measurement result may be printed by connecting a printer to the PC 4.

[変位計測システムの動作]
次に、前述の変位計測システム1の動作について、図1、図5〜図7を用いて説明する。
前述の変位計測システム1で変位を計測するには、事前準備として計測条件の設定と、カメラ条件の設定を行う必要がある。
[Operation of displacement measurement system]
Next, the operation of the displacement measurement system 1 will be described with reference to FIGS. 1 and 5 to 7.
In order to measure displacement with the above-described displacement measurement system 1, it is necessary to set measurement conditions and camera conditions as advance preparations.

(計測条件の設定)
計測条件の設定は、図5に示すフローチャートに沿って設定する。
(1)キャリブレーション設定
このキャリブレーション設定では、標準パターンを撮影した画像を基にカメラ3で撮影した画像の色調や輝度等を校正(キャリブレーション)する。
(Setting measurement conditions)
The measurement conditions are set according to the flowchart shown in FIG.
(1) Calibration setting In this calibration setting, the color tone, brightness, and the like of an image captured by the camera 3 are calibrated (calibrated) based on an image obtained by capturing a standard pattern.

(2)標定処理
この標定処理では、前述の不動点ターゲット2’を撮影して得られた基準画像から算出する不動点ターゲット2’の中心点の二次元座標と、不動点ターゲット2’の中心点を実際に測量して得られた三次元座標と、を比較して標定を行う。
(2) Orientation process In this orientation process, the two-dimensional coordinates of the center point of the fixed point target 2 'calculated from the reference image obtained by photographing the fixed point target 2' and the center of the fixed point target 2 ' The orientation is performed by comparing the three-dimensional coordinates obtained by actually surveying the points.

(3)相関窓設定
この相関窓設定では、立体を撮影した画像から3次元座標を求める際に使用する、基準画像と撮影した画像の両画像から取り出した小領域(相関窓)において画像相関法により一致を調べる範囲(サイズ)を設定する。相関窓サイズが15×15の場合、PC4のキーボードから15と入力して設定する。
(3) Correlation window setting In this correlation window setting, an image correlation method is used in a small region (correlation window) extracted from both the reference image and the captured image, which is used when obtaining three-dimensional coordinates from the image of the three-dimensional image. Set the range (size) to check for matches. When the correlation window size is 15 × 15, “15” is input and set from the keyboard of the PC 4.

(4)計測範囲設定
この計測範囲設定では、計測用ターゲット2及び不動点ターゲット2’の変位計測を行う範囲を設定する。この計測範囲はカメラ3の画素単位であり、縦横20画素の範囲を計測する場合はPC4のキーボードから20と入力して設定する。
(4) Measurement range setting In this measurement range setting, a range in which the displacement of the measurement target 2 and the fixed point target 2 'is measured is set. This measurement range is a pixel unit of the camera 3, and when measuring a range of 20 pixels in length and width, it is set by inputting 20 from the keyboard of the PC 4.

(カメラ条件の設定)
カメラ条件の設定は、図6に示すフローチャートに沿って設定する。
(1)カメラの初期化
このカメラの初期化では、PC4を通じてカメラ3が撮影可能な状態となるように初期化される。
(Camera condition setting)
The camera conditions are set according to the flowchart shown in FIG.
(1) Camera initialization In this camera initialization, the camera 3 is initialized so that it can be photographed through the PC 4.

(2)撮影条件設定
この撮影条件設定では、オート撮影かマニュアル撮影かを選択する。オート撮影とは、カメラ3のシャッタースピード及び絞りをカメラ自身の自動制御で撮影するモードであり、マニュアル撮影とは、シャッタースピード及び絞りの数値を指定して撮影するモードである。ここでマニュアル撮影を選択した場合、更にシャッタースピード及び絞りの数値を入力して設定する必要がある。
(2) Shooting condition setting In this shooting condition setting, auto shooting or manual shooting is selected. Auto shooting is a mode in which the shutter speed and aperture of the camera 3 are shot by automatic control of the camera itself, and manual shooting is a mode in which shooting is performed by specifying the shutter speed and aperture values. If manual shooting is selected here, it is necessary to further input and set the shutter speed and aperture values.

(3)感度設定
この感度設定では、カメラ3の撮像素子のISO感度を200〜1000の間で設定する。
(3) Sensitivity setting In this sensitivity setting, the ISO sensitivity of the image sensor of the camera 3 is set between 200 and 1000.

(4)撮影間隔設定
この撮影間隔設定では、変位計測の計測開始時刻、計測終了時刻を設定し、その計測開始から計測終了までの間は、所定のインターバル(時間)を置いて繰り返し撮影するので、そのインターバル時間を(秒)単位で設定する。
(4) Shooting interval setting In this shooting interval setting, a measurement start time and a measurement end time of displacement measurement are set, and since the measurement is started and repeated until a measurement is completed, a predetermined interval (time) is set. Set the interval time in seconds.

(変位計測)
以上の計測条件の設定及びカメラ条件の設定に従ってターゲットの変位計測を行う。この変位計測は、図7のフローチャートに従って行われる。
(1)撮影
ステップ1では、PC4の撮影指示に従ってカメラ3で全ての計測用ターゲット2及び不動点ターゲット2’を含む画像を撮影する。
(Displacement measurement)
The displacement of the target is measured according to the setting of the above measurement conditions and the setting of the camera conditions. This displacement measurement is performed according to the flowchart of FIG.
(1) Shooting In step 1, an image including all measurement targets 2 and fixed point targets 2 ′ is shot with the camera 3 in accordance with the shooting instruction of the PC 4.

(2)画像送信
ステップ2では、撮影した画像がカメラ3からPC4へ送信される。
(2) Image transmission In step 2, the captured image is transmitted from the camera 3 to the PC 4.

(3)カメラの位置確認
ステップ3では、PC4へ送信された画像を解析手段であるPC4で解析し、PC4において、撮影した画像から得られる9つの(少なくとも6つの)不動点ターゲット2’の中心位置が求められ、求められた二次元座標と、前述の測量により実測した不動点ターゲット2’及びカメラ3の三次元座標と、に基づいて、カメラ3の設置位置が当初とズレているか否かが判定されると共に、ズレている場合はその位置ズレ量が算出される。
(3) Camera position confirmation In step 3, the image transmitted to the PC 4 is analyzed by the PC 4, which is an analysis means, and the center of nine (at least six) fixed point targets 2 ′ obtained from the captured image in the PC 4 Whether or not the installation position of the camera 3 is deviated from the initial position based on the obtained two-dimensional coordinates and the three-dimensional coordinates of the fixed point target 2 ′ and the camera 3 measured by the above-mentioned survey. Is determined, and if there is a deviation, the positional deviation amount is calculated.

(4)変位算出
ステップ4では、PC4へ送信された画像から計測用ターゲット2の中心位置が求められ、そこから三次元座標が算出されて、基準画像又は前回の撮影画像から求めた計測用ターゲットの座標との差から計測用ターゲット2の変位が算出される。
(4) Displacement calculation In step 4, the center position of the measurement target 2 is obtained from the image transmitted to the PC 4, the three-dimensional coordinates are calculated therefrom, and the measurement target obtained from the reference image or the previous captured image. The displacement of the measurement target 2 is calculated from the difference from the coordinates.

具体的には、前述の計測範囲設定で定めた計測範囲をテンプレートマッチングにより1画素ずつ基準画像と撮影画像との相関係数を求めていき、両画像の相関が最も高い領域を求めて、その図心(中心)を算出することで計測用ターゲット2の三次元座標を算出している。   Specifically, the correlation coefficient between the reference image and the photographed image is obtained pixel by pixel by template matching for the measurement range determined in the above measurement range setting, and the region having the highest correlation between both images is obtained. The three-dimensional coordinates of the measurement target 2 are calculated by calculating the centroid (center).

ここで、相関係数とは、基準画像と撮影画像との二次元的な輝度分布の類似性を示す統計学的指標であり、相関係数が1となった場合は、両画像の輝度分布が完全に一致したことを示すものである。また、ステップ3でカメラ3の位置ズレ量が算出された場合には、その位置ズレ量に基づいて算出された計測用ターゲット2の変位を補正する。   Here, the correlation coefficient is a statistical index indicating the similarity of the two-dimensional luminance distribution between the reference image and the captured image, and when the correlation coefficient is 1, the luminance distribution of both images. Indicates a complete match. Further, when the positional deviation amount of the camera 3 is calculated in step 3, the displacement of the measurement target 2 calculated based on the positional deviation amount is corrected.

(5)計測結果の検証
ステップ5では、ステップ4で算出した相関係数が全ての計測個所で0.8以上となった場合、「計測成功」と判断し、相関係数が1つの計測個所でも0.8未満となった場合には、「計測失敗」と判断する。「計測成功」の場合は、次のステップ6に進み、「計測失敗」の場合は、ステップ8、9を経由して計測結果の表示・保存を行ったうえ、前述の撮影間隔設定で設定したインターバル時間を無視して1分後にステップ1に戻って再撮影・再計測を行う。
(5) Verification of measurement result In step 5, when the correlation coefficient calculated in step 4 is 0.8 or more at all measurement points, it is determined that the measurement is successful, and one measurement point has a correlation coefficient. However, if it is less than 0.8, it is determined that the measurement has failed. If “measurement is successful”, proceed to the next step 6; if “measurement is unsuccessful”, display and save the measurement result via steps 8 and 9, and set the above-mentioned shooting interval setting. Ignoring the interval time, return to step 1 after 1 minute, and perform re-photographing and re-measurement.

(6)計測結果の表示
ステップ6では、PC4で解析・算出した計測結果のデータを、撮影年月日、撮影時刻、時間のズレ量(カメラ時刻−パソコン時刻、単位は秒)、データ件数、1つ目の計測用ターゲットの縦変位、その横変位、その相関係数、2つ目の計測用ターゲットの縦変位、その横変位、その相関係数、・・・の順に撮影画像と共に、PC4のモニター(表示装置)に出力、及び/又はプリンタでプリントアウトする。
(6) Display of measurement results In step 6, the measurement result data analyzed and calculated by the PC 4 is recorded as the shooting date, shooting time, amount of time shift (camera time-PC time, unit is seconds), number of data, PC4 along with the captured image in the order of the longitudinal displacement of the first measurement target, its lateral displacement, its correlation coefficient, the longitudinal displacement of its second measurement target, its lateral displacement, its correlation coefficient,. Output to a monitor (display device) and / or printed out by a printer.

(7)撮影画像及び計測結果の保存
ステップ7では、撮影画像及び計測結果を外付けハードディスク5に記憶させて保存し、蓄積し、一旦計測を終了する。そして、前述の撮影間隔設定で設定したインターバル時間が経過すると、ステップ1から撮影・計測を再開する。
(7) Storage of photographed image and measurement result In step 7, the photographed image and the measurement result are stored and stored in the external hard disk 5, and the measurement is temporarily terminated. Then, when the interval time set in the above-described shooting interval setting has elapsed, shooting / measurement is restarted from step 1.

ステップ8では、ステップ6と同様にPC4で解析・算出した計測結果を表示するが、「計測失敗」が一目でそれが分かるように数値の前に「#」などのマークを表示するようにする。ステップ9では、ステップ7と同様に撮影画像及び計測結果を外付けハードディスク5に保存する。   In step 8, the measurement result analyzed and calculated by the PC 4 is displayed as in step 6, but a mark such as “#” is displayed in front of the numerical value so that “measurement failure” can be understood at a glance. . In step 9, the captured image and the measurement result are stored in the external hard disk 5 as in step 7.

なお、計測結果が2回連続して「計測失敗」と判断された場合には、登録しておいたメールアドレスに撮影画像と計測結果と共に警報を送信するようにすると好ましい。このとき、同時にPC4が設置されている場所や工事事務所等でパトランプを回したり警報音を発するようにしたりしてもよい。また、計測結果のいずれかの変位が許容値を超えた場合に警報を発するようにしてもよい。   In addition, when it is determined that the measurement result is “measurement failure” twice in succession, it is preferable to send an alarm together with the captured image and the measurement result to the registered mail address. At this time, a patrol lamp may be turned on or a warning sound may be emitted at a place where the PC 4 is installed or at a construction office. Further, an alarm may be issued when any displacement of the measurement result exceeds an allowable value.

さらに、ステップ6やステップ8において計測結果のデータや撮影画像をPC4のモニターに表示する際に、インターネットや有線又は無線LANを介してPC4が設置されている場所から離れた工事事務所などに設置されたPCにおいて常時閲覧できるようにしてもよい。このとき、常時閲覧できる計測結果は、最新のものとし、指定すれば過去の計測結果のデータも閲覧できるようにすることが好ましい。   Furthermore, when displaying the measurement result data and the captured image on the monitor of the PC 4 in Step 6 or Step 8, it is installed in a construction office or the like away from the place where the PC 4 is installed via the Internet, wired or wireless LAN. It may be possible to browse at all times on the PC. At this time, it is preferable that the measurement result that can be browsed at all times is the latest, and if specified, data of past measurement results can be browsed.

以上説明した本発明の実施の形態に係る変位計測システム1よれば、蓄光面材22の発する蛍光をターゲットとして撮影しているため、夜間の撮影でもターゲットの周囲との輝度の差(コントラスト)が大きくなりすぎず、シャッタースピードや絞りなどの露出関連の設定をデジタルカメラ3による「オート撮影」モードとして撮影しても露出オーバーとならず計測精度を確保することができ、シャッタースピードや絞りを設定したり、変更したりする手間が省ける。また、昼間の撮影でも天候による太陽光の光量の変動や影の有無に拘らずターゲットを認識することができる。よって、屋外において昼夜に亘って連続的に変位計測が可能であり、画像解析する際のターゲットの位置を誤認識するおそれが少なく計測誤差を少なくすることができる。さらに、雨天などの悪天候が連続した場合であっても、発光手段であるLED21aを発光させるだけで蓄光面材22に蓄光できるため、天候に左右されずに連続的に変位を計測することができる。   According to the displacement measuring system 1 according to the embodiment of the present invention described above, since the fluorescent light emitted from the phosphorescent face material 22 is taken as a target, a difference in brightness (contrast) from the surroundings of the target is obtained even at night. Even if the exposure-related settings such as shutter speed and aperture are taken as "auto shooting" mode with the digital camera 3 without taking too large, the exposure accuracy will not be overexposed and the measurement accuracy can be secured. To save time and effort. Further, even during daytime shooting, the target can be recognized regardless of fluctuations in the amount of sunlight and the presence or absence of shadows due to the weather. Therefore, displacement measurement can be performed continuously day and night in the outdoors, and there is little possibility of erroneously recognizing the position of the target during image analysis, and measurement errors can be reduced. Furthermore, even in the case of bad weather such as rainy weather, it is possible to store the light in the phosphorescent face material 22 simply by causing the LED 21a, which is the light emitting means, to emit light, so that the displacement can be measured continuously without being influenced by the weather. .

そのうえ、計測用ターゲット2の発光部分である蓄光面材22が、ケース20の円形開口20aの周りで遮光されて、その光路が円形となるため、計測用ターゲット2の個々の設置の際に生じる傾きや角度の相違に関係なく、撮影した画像における前述の基準画像との相関が最も高い領域と、ある水平線との2つの交点を結んだ線分を2等分する垂線と、前記領域とある鉛直線との2つの交点を結んだ線分を2等分する垂線と、の交点がターゲットの図心となるので、解析手段であるPC4によるターゲットの座標位置を割り出す解析や計算が簡単でプログラム実行上も短時間で実行できると共に、計測誤差をさらに少なくすることができる。   In addition, since the phosphorescent surface material 22 which is the light emitting portion of the measurement target 2 is shielded around the circular opening 20a of the case 20 and its optical path becomes circular, it occurs when each measurement target 2 is installed. Regardless of the difference in inclination and angle, there is a region having the highest correlation with the above-mentioned reference image in the photographed image, a perpendicular dividing the line segment connecting two intersections with a certain horizontal line, and the region. Since the intersection of the perpendicular line that bisects the two intersections with the vertical line becomes the centroid of the target, the analysis and calculation to calculate the coordinate position of the target by the PC4 as the analysis means is easy and the program Execution can be performed in a short time, and measurement errors can be further reduced.

以上のように、本発明の一実施の形態に係る変位計測システムを、計測対象物が軌道(レール)であり、この軌道の側面に実施例に係るターゲットを複数個取り付けて、軌道の変位を計測する場合で説明したが、勿論、計測対象物は軌道に限られず、他の構造物にも適用可能であることは云うまでもない。   As described above, in the displacement measuring system according to the embodiment of the present invention, the object to be measured is a track (rail), and a plurality of targets according to the embodiment are attached to the side surface of the track, and the displacement of the track is measured. Although described in the case of measurement, it goes without saying that the measurement object is not limited to the trajectory and can be applied to other structures.

また、実施の形態として説明した撮像手段、解析手段、外部記憶手段等も既知の他の手段と適宜変更可能である。特に、解析手段として基準画像と撮影画像との二次元的な輝度分布の類似性示す相関係数から撮影画像におけるターゲットの中心点を割り出すプログラムを実行するPCを例に挙げて説明したが、このようなプログラムを実行するPCに限られず、撮影したターゲットの画像からターゲットの位置変動を計測できるようプログラムされたコンピュータであれば適用することができる。   Further, the imaging means, analysis means, external storage means, and the like described as the embodiments can be appropriately changed from other known means. In particular, as an analysis unit, a PC that executes a program that calculates a center point of a target in a photographed image from a correlation coefficient indicating the similarity between two-dimensional luminance distributions between the reference image and the photographed image has been described as an example. The present invention is not limited to a PC that executes such a program, and can be applied to any computer that is programmed so as to be able to measure a change in the position of a target from a captured target image.

1 変位計測システム
2 計測用ターゲット(自己発光型ターゲット)
2’ 不動点ターゲット
20 ケース
21 発光手段
21a LED
22 蓄光面材
3 デジタルカメラ(撮像手段)
4 PC(解析手段)
5 外付けハードディスク(外部記憶手段)
1 Displacement measurement system 2 Measurement target (Self-luminous target)
2 'fixed point target 20 case 21 light emitting means 21a LED
22 Phosphorescent material 3 Digital camera (imaging means)
4 PC (analysis means)
5 External hard disk (external storage means)

Claims (6)

撮像手段で撮像した画像を解析手段で解析することにより計測対象物の変位計測を行う変位計測システムに用いられ、計測対象物に取り付けられて自ら発光する変位計測用の自己発光型ターゲットであって、
ケースと、このケースの前記撮像手段から遠い背面側内部に取り付けられて発光する発光手段と、前記ケースの前記撮像手段から近い前面側内部に取り付けられ、蓄光性蛍光体と光透過性物質とを含有して板状に成型された蓄光面材と、を有し、前記発光手段が発する光を前記蓄光面材で蓄光して前記撮像手段側に蛍光を発することを特徴とする自己発光型ターゲット。
A self-luminous target for displacement measurement that is used in a displacement measurement system that measures the displacement of a measurement object by analyzing the image captured by the imaging means, and that emits light by itself attached to the measurement object. ,
A case, a light emitting unit that is attached inside the back side of the case far from the imaging unit, and emits light; a light emitting unit that is attached inside the front side of the case near the imaging unit; A self-luminous target comprising: a phosphorescent surface material that is contained and molded into a plate shape, and stores the light emitted by the light emitting means with the phosphorescent surface material and emits fluorescence toward the imaging means side. .
前記ケースは、前記撮像手段側に円形の穴が形成され、前記蓄光面材は、該穴の内側に取り付けられており、前記ケースで前記穴以外の部分を遮光することで前記蓄光面材から前記撮像手段側に円形状に蛍光を発することを特徴とする請求項1に記載の自己発光型ターゲット。   In the case, a circular hole is formed on the imaging means side, the phosphorescent surface material is attached to the inside of the hole, and the case is shielded from the phosphorescent surface material by shielding a portion other than the hole. The self-luminous target according to claim 1, wherein the self-luminous target emits fluorescence in a circular shape on the imaging means side. 前記蓄光面材の光透過性物質は、光透過性の無機質粒子であり、前記蓄光面材は、前記発光手段が発する光を透過可能となっていることを特徴とする請求項1又は2に記載の自己発光型ターゲット。   The light-transmitting substance of the phosphorescent surface material is light-transmitting inorganic particles, and the phosphorescent surface material is capable of transmitting light emitted from the light emitting means. The self-luminous target described. 前記発光手段は、紫外線を放射するLEDであり、前記蓄光面材は、紫外線を吸収して可視光として放出する蓄光性蛍光体を含有していることを特徴とする請求項1ないし3のいずれかに記載の自己発光型ターゲット。   4. The light-emitting means is an LED that emits ultraviolet rays, and the phosphorescent face material contains a phosphorescent phosphor that absorbs ultraviolet rays and emits it as visible light. A self-luminous target according to the above. 請求項1ないし4のいずれかに記載の自己発光型ターゲットと、この自己発光型ターゲットを撮像する撮像手段と、この撮像手段で撮像した画像を解析して自己発光型ターゲットの位置を割り出す解析手段と、を備えて前記自己発光型ターゲットの変位から計測対象物の変位を計測することを特徴とする変位計測システム。   The self-luminous target according to any one of claims 1 to 4, an imaging means for imaging the self-luminous target, and an analyzing means for analyzing the image captured by the imaging means and determining the position of the self-luminous target And a displacement measurement system for measuring the displacement of the measurement object from the displacement of the self-luminous target. 不動の構造物に取り付けられた6個以上の不動点ターゲットを有し、
前記解析手段は、前記撮像した画像と測量により実測した前記不動点ターゲットの三次元座標とに基づいて、前記撮像手段の位置ズレを確認すると共に、その位置ズレ量を算出して得た位置ズレ量を基に計測した計測対象物の変位を補正することを特徴とする請求項5に記載の変位計測システム。
Having six or more fixed point targets attached to a fixed structure;
The analysis means confirms the positional deviation of the imaging means based on the captured image and the three-dimensional coordinates of the fixed point target actually measured by surveying, and calculates the positional deviation amount. 6. The displacement measurement system according to claim 5, wherein the displacement of the measurement object measured based on the amount is corrected.
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