JP2014062433A - 構造物の撮像方法 - Google Patents

Abstract

【課題】広範な面を精度よく簡便に撮像可能な構造物の撮像方法を提供する。
【解決手段】カメラ８が固定されたフレーム７を、クレーン車５によって、撮像対象である箱桁２の近傍に移動する配置ステップと、カメラ８のうち、カメラ８１〜８４から箱桁２までの距離を求める距離決定ステップと、前記距離決定ステップにおいて求められた距離と、カメラ８１〜８４がフレーム７に対して成す角度と、に基づいて、カメラ８１〜８４により撮像される画像の解像度が同じになるように、演算制御部１００がカメラ８１〜８４の撮像倍率を決定する倍率決定ステップと、演算制御部１００が前記倍率決定ステップにおいて決定された倍率になるようにカメラ８１〜８４を調整し、カメラ８１〜８４が、前記倍率決定ステップにおいて決定された倍率により箱桁２を撮像する撮像ステップと、を有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、構造物の撮像方法に関する。

高度経済成長期に建築された構造物が、近年、耐用年数を迎えつつある。そのため、このような構造物の損傷状態を調査し、修復や補修の判定を行うことが望まれている。中でも、例えば橋梁等では、橋梁の下面の損傷状態を観察するために、足場を組んで、作業員が目視により点検を行うことがある。しかしながら、このような方法では、足場を組むための場所や設備、費用等が必要となることがある。また、コンクリートの構造物の劣化状態はひび割れ幅等の定量的な観察が求められており、細部に亘るまでの詳細な点検作業が必要である。

近年、光学機器の普及により、カメラ等の撮像手段（撮像装置）が安価に入手できるようになってきている。そこで、足場を組んで作業員が目視することに代えて、撮像手段を用いて構造物を撮像することが行われている。具体的には、モニタ等の表示手段に表示された構造物を、構造物から離れた場所で作業員が観察することで、構造物の損傷状態を調査することが行われている。

このような技術に関連して、特許文献１には、車両本体、電子制御により先端側をＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の３軸方向に変更可能に構成した多関節の可動アーム、電子制御用パソコンを備えた操作室、上下・左右に伸縮可能な側方監視用補助アーム、操作室内に設置された電子制御機器、可動アームの先端に搭載された構造物の検査画像を操作室内の点検・診断用モニタに送る構造物の撮影用機器、可動アーム及び補助アームに搭載された監視カメラ、可動アーム及び構造物撮影用機器の動作を操作室内から確認可能な三面図または３次元ＣＧソフトを搭載した車載型遠隔点検装置が記載されている。

特開２００８−２０４２６号公報

特許文献１に記載の技術においては、１台のカメラを構造物表面（具体的には橋梁の下面）に正対させて、撮像が行われている。そのため、カメラの位置がずれると、撮影される像が表示手段に歪んで表示されることがある。これにより、構造物表面に存在する亀裂やひび割れ等が忠実に表示手段に表示されず、亀裂やひび割れ等の大きさを正確に把握できないことがある。

そこで、表示手段に表示された像が歪んでいる場合、その像を画像処理により補正（画像補正）することが考えられる。しかしながら、カメラの位置が本来の位置からどの程度ずれているのかが不明であると、画像補正を行うことができなかったり、極めて時間がかかったりすることがある。また、１台のカメラを用いて構造物を撮像する場合、１台のカメラで構造物表面の全体を撮像しなければならず、構造物の大きさによっては、撮像に長時間を要することがある。

そこで、複数のカメラを用いて構造物を撮像することが考えられる。しかし、複数のカメラを用いて撮像する場合、各カメラから構造物表面までの距離、各カメラの情報（絞りやピント、倍率等）等、撮像に影響を及ぼしうるパラメータが多く存在する、そのため、１台のカメラを用いる場合と比べて、撮像や画像補正等に長時間を要することがある。

本発明は前記課題に鑑みて為されたものであり、広範な面を必要な解像度で精度よく簡便に撮像可能な構造物の撮像方法を提供することを課題とする。

本発明者らは前記課題を解決するべく鋭意検討した結果、以下の手段により前記課題を解決できることを見出した。

即ち、本発明の要旨は、複数の撮像手段が固定された支持材を、駆動手段によって、撮像対象である構造物の被撮像領域全域が複数の撮像手段で撮像できる近傍の所定位置に設置して撮像する撮像方法において、隣り合う撮像手段により得られる撮像範囲の解像度が同程度になるように撮像手段の位置と角度を設定する配置ステップと、前記複数の撮像手段のうち、各々の撮像手段から前記構造物までの距離を前記演算制御部が求める距離決定ステップと、前記距離決定ステップにおいて求められた距離と、前記撮像手段が前記支持材に対して成す角度と、に基づいて、前記撮像手段により撮像される画像の解像度が同じになるように、演算制御部が前記撮像手段の撮像倍率を決定する倍率決定ステップと、前記演算制御部が前記倍率決定ステップにおいて決定された倍率になるように前記撮像手段を調整し、前記撮像手段が、前記倍率決定ステップにおいて決定された倍率により前記構造物を撮像する撮像ステップと、を有することを特徴とする、構造物の撮像方法に関する。

また、本発明の別の要旨は、複数の撮像手段が固定された支持材を、駆動手段によって、撮像対象である構造物の被撮像領域全域が複数の撮像手段で撮像できる近傍の所定位置に設置して撮像する撮像方法において、
前記複数の撮像手段が前記支持材に配置固定するに当り、構造物から所定の距離を置いた同一円周上に、隣り合う撮像手段により得られる撮像範囲の解像度が同程度になるように、撮像範囲、撮像範囲の重なり量、及び、前記円の中心から撮像対象物である構造物までの距離に基づいて決定される角度になるように設定する配置ステップと、前記複数の撮像手段のうち、各々の撮像手段から前記構造物までの距離を前記演算制御部が求める距離決定ステップと、前記距離決定ステップにおいて求められた距離と、前記撮像手段が前記支持材に対する前記角度と、に基づいて、前記撮像手段により撮像される画像の解像度が同じになるように、演算制御部が前記撮像手段の撮像倍率を決定する倍率決定ステップと、前記演算制御部が前記倍率決定ステップにおいて決定された倍率になるように前記撮像手段を調整し、前記撮像手段が、前記倍率決定ステップにおいて決定された倍率により前記構造物を撮像する撮像ステップと、を有することを特徴とする、構造物の撮像方法に関する。

本発明によれば、広範な面を必要な解像度で精度よく簡便に撮像可能な構造物の撮像方法を提供することができる。

橋梁の箱桁側面を撮像するときのカメラの設置形態を説明する図である。 橋梁の構造をさらに詳細に説明する図である。 図１のＡ部拡大図である。 箱桁側面を撮像するときのフローチャートである。 第２実施形態における箱桁側面についての撮像を説明する図である。 図５で形成される三角形を示す図である。 第３実施形態における箱桁側面を撮像するときのピントのずらし方の概念を説明する図である。 箱桁側面を撮像するときのフローチャートである。 第４実施形態における箱桁側面についての撮像を説明する図である。 撮像する際の機構を説明する図である。 第４実施形態における箱桁側面についての撮像のフローを説明する図である。 第５実施形態における箱桁側面が撮像される様子を模式的に示す図である。 第６実施形態における箱桁側面が撮像される様子を模式的に示す図である。

以下、本発明を実施するための形態（本実施形態）を説明する。

［１．第１実施形態］
はじめに、本実施形態の撮像方法を実施可能な手段の説明を行い、次に、この手段の制御方法（即ち撮像方法）を説明する。

図１は、橋梁の箱桁側面を撮像するときのカメラの設置形態を説明する図である。橋梁１は、クレーン車５が走行する道路４と、道路４を支持する２つの箱桁２とからなる。クレーン車５には、アーム６が上下左右方向に移動可能に固定されている。また、アーム６の下端にはフレーム７が支持固定されている。フレーム７にはカメラ群８ａ，８ｂが固定されている。カメラ群８ａは、橋桁２の右側側面を撮像するものであり、カメラ群８ｂは、橋桁２の左側側面を撮像するものである。いずれも４台のカメラにより構成される。撮像方法の詳細は後記する。

図２は、橋梁の構造をさらに詳細に説明する図である。橋梁１を構成する橋桁２は、中空の矩形状になっている。橋桁２はコンクリート製であり、経年劣化により、亀裂や割れが発生する。そのため、本実施形態においては、カメラ８を用い、箱桁２の側面が撮像観察される。

カメラで撮像される画像の解像度はカメラの撮像素子の受光範囲の大きさと素子密度とから決まり、カメラの撮像素子が同じものであれば、撮像範囲が同じになるようにすることで同じ解像度が得られる。このため、以下の記述においては、カメラの撮像素子が同等であるものとして撮像範囲について述べる。
なお、本明細書においては、図示のように、カメラが対向する方向に垂直な方向を、橋軸方向と呼称するものとする。

図３は図１のＡ部拡大図である。フレーム７には４台のカメラ８（８１，８２，８３，８４）が固定されている。カメラ８１〜８４の性能は全て同じであるが、ピント位置や絞り等の条件はカメラ８毎に独立して制御可能になっている。また、カメラ８は、等間隔（ｄ１）でフレーム７に固定されている。さらに、カメラ８の撮像方向（光軸）とフレーム７との成す角も、全てのカメラ８において同じ角度（θ１）になっている。

カメラ８１〜８４により撮像される範囲（撮像範囲）の大きさは、全て同じである。従って、カメラ８１は、橋桁２の側面の領域Ａ１を撮像するようになっている。なお、領域Ａ１には、詳細は後記するが、側面からはみ出す部分も含まれる。同様に、カメラ８２は、橋桁２の側面の領域Ａ２を、カメラ８３は、橋桁２の側面の領域Ａ３を、カメラ８４は、橋桁２の側面の領域Ａ４を撮像するようになっている。なお、領域Ａ４には、詳細は後記するが、側面からはみ出す部分も含まれる。撮像範囲は、各カメラ８の倍率を調整することで変更可能である。

ただし、カメラ８１は、橋桁２の下側端部から少しはみ出して、側面を撮像するようになっている。カメラ８４も、上側端部から少しはみ出して、側面を撮像するようになっている。さらには、カメラ８１の撮像範囲とカメラ８２の撮像範囲とは、その端部で重複している。カメラ８２の撮像範囲とカメラ８３の撮像範囲、及び、カメラ８３の撮像範囲とカメラ８４の撮像範囲とについても同様である。このようにすることで、箱桁２の上下方向の側面全体が確実に撮像可能となる。

カメラ８のピントは、いずれも、各領域の中央付近に設定されている。即ち、カメラ８１のピント位置は領域Ａ１の中央に、カメラ８２のピント位置は領域Ａ２の中央に、カメラ８３のピント位置は領域Ａ３の中央に、カメラ８４のピント位置は領域Ａ４の中央に設定している。このようにすることで、カメラ８により撮像された各領域の画像が、全域に亘ってぼやけにくい。そのため、これらの画像を単に合成することで、画像補正を行うことなく、箱桁２の側面の上下方向の一連の画像が得られる。

カメラ８の駆動制御は、図３（ｂ）に示す演算制御部１００により行われる。演算制御部１００は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１０１と、ＲＡＭ（Random Access Memory）１０２と、ＲＯＭ（Read Only Memory）１０３と、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）１０４とを備えている。演算制御部１００は、カメラ８、入力手段１０５及び出力手段１０６に接続されている。カメラ８は、入力手段１０５（キーボード、マウス等）から入力された情報に基づいて駆動制御され、その結果（撮像により得られた画像等）が出力手段１０６（ディスプレイ等）に出力されるようになっている。

次に、本実施形態の撮像方法について、図３及び図４を参照しながら説明する。なお、図４に示すフローは、図３（ｂ）に示す演算制御部１００によって実行される。具体的には、図４に示すフローは、ＲＯＭ１０３やＨＤＤ１０４等に格納された所定のプログラムがＲＡＭ１０２等に展開され、ＣＰＵ１０３により実行される。

図４は、箱桁側面を撮像するときのフローチャートである。測定対象となる箱桁２の設計図面等に基づき、カメラ８の設置角度（図３（ａ）に示すθ１）及び設置間隔（図３（ａ）に示すｄ１）が決定される（ステップＳ１０１）。ここで、角度θ１と間隔ｄ１は、橋桁２の側面全体が撮像可能な角度と間隔になるように決定される。また、本実施形態では、図３と同様、カメラ８として４台のカメラ（カメラ８１〜８４）が設置されるものとする。

設置角度θ１及び設置間隔ｄ１は、例えば、入力手段１０５を介して入力される箱桁２の高さや幅等の寸法を用い、所定のプログラムにより演算制御部１００によって計算させて決定される。そして、決定された設置角度θ１及び設置間隔ｄ１となるように、４台のカメラ８がフレーム７に固定される。その後、カメラ８が設置されたフレーム７が、橋桁２に対して配置される（ステップＳ１０２）。即ち、カメラ８（複数の撮像手段）が各々平行に固定されたフレーム７（支持材）を、クレーン車５（駆動手段）によって、撮像対象である箱桁２（構造物）に対向させる対向ステップが実行される。このとき、図示のように、カメラ８は、箱桁２に対して正対ではない形態で対向している。

フレーム７の配置後、演算制御部１００は、各カメラ８から各領域Ａ１〜Ａ４までの距離を測定する（ステップＳ１０３）。即ち、カメラ８（複数の撮像手段）のうち、各々の撮像手段８１〜８４から箱桁２（構造物）までの距離を演算制御部１００が求める距離決定ステップが実行される。これは、例えば、カメラ８と一体に形成されているレーザ測距計や赤外線測距計等の測距計を演算制御部１００が用いて、測定することができる。この場合、距離は実測値を用いることになる。ただし、カメラ８に備えられるレンズ（図示しない）の焦点距離等に基づき算出される距離が用いられてもよい。この場合、距離は計算値を用いることになる。

次に、演算制御部１００は、各カメラ８から各領域Ａ１〜Ａ４までの距離に基づいて、各領域Ａ１〜Ａ４の面積が等しくなるように、各カメラ８の倍率を決定及び変更する（ステップＳ１０４）。具体的には、領域Ａ１までの距離が近いカメラ８の倍率は比較的低く、領域Ａ４までの距離が遠いカメラ８の倍率は比較的高くする。ここで、各カメラ８の設置角度は全て等しい。そのため、単に倍率を調整するだけで、鉛直方向に連続して、各領域Ａ１〜Ａ４を配置することができる。

即ち、ステップＳ１０４は、前記距離決定ステップにおいて求められた距離と、カメラ８１〜８４（撮像手段）がフレーム７（支持材）に対して成す角度（全て等しいことが前提である）と、に基づいて、カメラ８１〜８４（撮像手段）により撮像される大きさが同じになるように、演算制御部１００がカメラ８１〜８４（撮像手段）の撮像倍率を決定する倍率決定ステップである。このとき、各カメラ８のピントは、前記のように、各領域Ａ１〜Ａ４の中央付近に位置している。そして、この状態で、各カメラ８により撮像が行われる（ステップＳ１０５）。

即ち、演算制御部１００が前記倍率決定ステップにおいて決定された倍率になるようにカメラ８１〜８４（撮像手段）を調整し、カメラ８１〜８４（撮像手段）が、前記倍率決定ステップにおいて決定された倍率により箱桁２（構造物）を撮像する撮像ステップが実行される。

次いで、撮像ステップにおいて得られた画像が合成される（ステップＳ１０６）。合成後、演算制御部１００は、箱桁２の全側面を撮像したか否かを判定する（ステップＳ１０７）。判定の結果、橋軸方向（図３（ａ）では紙面に垂直な方向）に未撮像の領域がある場合（Ｎｏ方向）、フレーム７を橋軸方向に移動し（ステップＳ１０８）、移動後に対向する側面について撮像が行われる。一方で、全側面が撮像されたと判定された場合（Ｙｅｓ方向）、演算制御部１００は、ステップＳ１０６で合成して得られた全画像について、橋軸方向に合成する（ステップＳ１０９）。これにより、箱桁２の全側面についての画像が得られる。

本実施形態の撮像方法においては、撮像される領域Ａ１〜Ａ４（即ち撮像範囲）が全て等しくなるように、各カメラ８の倍率設定が行われる。また、設置角度θ１及び設置間隔ｄ１が全て等しく設置されたカメラ８により、撮像が行われる。そのため、撮像して得られた画像を単純に合成する（上下方向及び橋軸方向につなぎ合わせる）ことで、箱桁２の側面についての画像が得られる。これにより、画像を補正する必要がなく、シンプルな制御で、容易に側面を観察することができるようになる。

［２．第２実施形態］
次に、図５及び図６を参照しながら、第２実施形態を説明する。

図３では、箱桁２の下面とフレーム７とが平行になるようにフレーム７が配置されていた。しかしながら、実際には、図５に示すように、箱桁２の下面とフレーム７とが平行にならずに、フレーム７が配置されることがある。

また、撮像された画像中に発見された亀裂等について、その大きさを把握することが必要になる場合がある。従来では、カメラは構造物に正対していたため、カメラの倍率、カメラと構造物との距離、画角等に基づいて、画像中の亀裂等の大きさを算出可能であった。しかしながら、この算出方法は、カメラが正対していない場合には、適用することができない。

そこで、別の実施形態として、図５に示すように、フレーム７の配置によらず、しかも、箱桁２に対してカメラが正対ではない形態で対向している場合に、亀裂等の大きさを把握可能な撮像方法を説明する。

図５は、箱桁側面についての撮像を説明する図である。フレーム７に対するカメラ８の固定は、図３と同様である。即ち、４台のカメラ８（８１〜８４）は、等角度θ２および等間隔ｄ２でフレーム７に固定されている。また、カメラ８１〜８４は、それぞれ、領域Ａ１〜Ａ４を撮像する。さらに、カメラ８１〜８４のピント位置は、それぞれ、各領域Ａ１〜Ａ４の中央付近になっている。

ここで、カメラ８１と領域Ａ１の中央付近とを結ぶ直線（光軸、図中実線で示している）をＬ１、カメラ８２と領域Ａ２の中央付近とを結ぶ直線（光軸、図中実線で示している）をＬ２とする。また、直線Ｌ１と領域Ａ１との交点Ｐ１を通り、フレーム７に対して平行な直線（図中、一点鎖線で示している）をＬ３とする。さらに、直線Ｌ２と直線Ｌ３との交点をＰ３とする。そうすると、箱桁２の側面と直線Ｌ２と直線Ｌ３とにより、点Ｐ１，Ｐ２及びＰ３を頂点とする三角形が形成される。

図６は、図５で形成される三角形を示す図である。Ｐ１は領域Ａ１の中央であり、Ｐ２は領域Ａ２の中央である。また、領域Ａ１と領域Ａ２との面積は等しい。そのため、Ａ１Ａ２間距離を算出することにより、各領域の上下方向の長さを算出することができる。そして、各領域の上下方向の長さが算出されれば、各領域中の亀裂等の実際の大きさ（長さ）を、撮像により得られた画像中における長さの比を用いて、算出することができる。

図６において、Ｐ１Ｐ２間距離（即ち、各領域の上下方向の長さ）をｘとする。また、点Ｐ１から辺Ｐ２Ｐ３に降ろした垂線と辺Ｐ２Ｐ３との交点をＰ４とする。直線Ｌ３とフレーム７とが平行であることから、図５から、Ｐ１Ｐ３間距離はｄ２、角Ｐ２Ｐ１Ｐ４はθ２、角Ｐ２Ｐ３Ｐ１もθ２となる。

ここで、カメラ８１から領域Ａ１までの距離をｂ１、カメラ８２から領域Ａ２までの距離をｂ２とする。そうすると、Ｐ２Ｐ３間距離は（ｂ２−ｂ１）である。そうすると、三角形Ｐ２Ｐ１Ｐ３と三角形Ｐ２Ｐ４Ｐ１とは相似であることより、以下の式（１）が成立する。

ｂ１及びｂ２は、図３において説明したように、例えばレーザ測距計により測定可能である。また、ｄ２及びθ２は固定値である。そのため、ｂ１及びｂ２が決定されれば、式（１）に基づいて、各領域Ａ１〜Ａ４の上下方向の長さｘが一義的に算出される。これにより、各領域中の亀裂等の実際の大きさ（長さ）が、画像中における長さの比を用いて、容易に算出可能となる。即ち、本実施形態によれば、カメラ８（複数の撮像手段）を構成するカメラ８１〜８４（各々の撮像手段）の間隔ｄ２に基づいて、演算制御部１００により、橋桁２（構造物）の寸法を決定することができる。

［３．第３実施形態］
次に、図７及び図８を参照しながら、第３実施形態を説明する。

前記の実施形態で示した各カメラ８は、各領域Ａ１〜Ａ４について、一度のみ撮像を行っている。しかし、各領域Ａ１〜Ａ４の全域に亘って明瞭な画像を得るために、本実施形態のような撮像方法が適用されてもよい。具体的には、本実施形態においては、１台のカメラ８が、各領域Ａ１〜Ａ４において、ピント位置をずらして複数回撮像するようになっている。これにより、ピント位置のずれた複数の画像が得られ、これらを合成することで、各領域Ａ１〜Ａ４の全域に亘って明瞭な画像が得られるようになっている。

図７は、第３実施形態における箱桁２の側面を撮像するときのピントのずらし方の概念を説明する図である。なお、図７においては、説明の簡略のために、図示を一部省略している。また、図示の簡略化のために、具体的な領域を示していない。初期段階（図７（ａ））では、カメラ８のピント中心距離はは、中心位置付近になっている。具体的には、ピント中心位置は、面Ｓ０と橋桁２の側面とが交わるところにある。そして、図７（ａ）中、黒く塗りつぶした部分は明瞭に視認可能であるが、それ以外の部分はぼやけた状態になっている。

そこで、図７（ｂ）に示すように、カメラ８のピント中心位置（距離）を前方にややずらす。具体的には、ピント中心位置は、面Ｓ０上から面Ｓ１上に変更される。これにより、初期状態のときの側面よりも下方の側面（図７（ｂ）中の黒く塗りつぶした部分）が明瞭に視認可能となる。そして、これを繰り返すことで、図７（ａ）の初期状態の位置から下方の全部分について、明瞭な画像が得られる。

一方で、上方については、同様に、ピント中心位置が面Ｓ２に変更される。これにより、初期状態のときの側面よりも上方の側面（図７（ｃ）中の黒く塗りつぶした部分）が明瞭に視認可能となる。そして、これを繰り返すことで、図７（ｃ）の初期状態の位置から上方の全部分について、明瞭な画像が得られる。

面Ｓ１及び面Ｓ２の位置は、任意に設定される。例えば、面Ｓ０で撮像したときにぼやけた位置を明瞭に撮像できる位置に、面Ｓ１及び面Ｓ２を設定すればよい。また、図示しない演算制御部１００は、カメラ８からの任意の距離でピントがあわせられるように、カメラ８からの距離と焦点距離とを対応付けるデータを保持している。そのため、面の位置が決定されれば、ピントが合うようにカメラ８が駆動される。

これらの操作について、より具体的に、図８に示すフローチャートを参照しながら説明する。なお、図８に示すフローは、前記した演算制御部１００によって実行される。また、図８に示すフローにおいては、説明の便宜上、段階的にピント位置の調整と撮像とが行われるようにして示しているが、実際には、ピント中心位置の調整と撮像とは連続的に行われるようになっている。

図８は、箱桁側面を撮像するときのフローチャートである。はじめに、初期状態で撮像が行われる（ステップＳ２０１、図７（ａ））。
次に、初期状態から下方への撮像制御が行われる（図７（ｂ））。具体的には、まず、図示しないレーザ測距計等により測定される側面までの距離とレンズ情報とに基づき、前方ピント距離が決定される（ステップＳ２０２）。ここで、レンズ情報とは、カメラ８に備えられるレンズ（図示しない）のレンズ径等である。また、前方ピント許容距離は、図７（ｂ）における、カメラ８から面Ｓ１までの距離である。面Ｓ０と面Ｓ１との距離（間隔）が予め定められていれば、レーザ測距計等によりカメラ８から面Ｓ０までの距離が測定可能であるので、カメラ８から面Ｓ１までの距離を算出することができる。

そして、算出された前方ピント許容距離になるように、カメラ８のピント位置が調整される（ステップＳ２０３）。即ち、決定された前方ピント距離になるように、カメラ８のピント位置が調整される。そして、演算制御部１００は、ピント中心位置が調整されても明瞭に撮像できることを鮮明度に基づいて確認した後、カメラ８により、領域内を撮像する（ステップＳ２０４）。

次に、現時点でのカメラ８のピント中心位置に側面が存在すると仮定して、新たな前方ピント距用距離を決定する（ステップＳ２０５）。即ち、ピント中心位置が、ステップＳ２０３で調整された位置よりもさらに前方に移動する。具体的には、図７（ｂ）での面Ｓ１の位置が、図７（ａ）のＳ０の位置であると考え、新たな前方ピント許容距離を算出する。そして、新たに算出された前方ピント許容距離になるように、カメラ８のピント中心位置が調整される（ステップＳ２０６）。そして、演算制御部１００は、ピント中心位置が調整されても明瞭に撮像できることを鮮明度に基づいて確認した後、カメラ８により、領域内を撮像する（ステップＳ２０７）。

これらを繰り返し、演算制御部１００は、下方向の撮像を全て行ったか否かを判断する（ステップＳ２０８）。判断の結果、全て行っていない場合には（Ｎｏ方向）、ステップ２０５〜Ｓ２０７を繰り返す。また、全て行った場合には（Ｙｅｓ方向）、カメラ８のピント位置を初期状態の位置に戻す（ステップＳ２０９）。

次に、初期状態から上方への撮像制御が行われる（図７（ｃ））。具体的には、まず、ステップＳ２０２と同様にして、測定される側面までの距離とレンズ情報とに基づき、後方ピント許容距離が決定される（ステップＳ２１０）。また、後方ピント許容距離は、図７（ｃ）における、カメラ８から面Ｓ２までの距離である。面Ｓ０と面Ｓ２との距離（間隔）が予め定められていれば、レーザ測距計等によりカメラ８から面Ｓ０までの距離が測定されるので、カメラ８から面Ｓ２までの距離を算出することができる。

そして、算出された後方ピント許容距離になるように、カメラ８のピント中心位置が調整される（ステップＳ２１１）。即ち、決定された後方ピント距距離になるように、カメラ８のピント位置中心が調整される。そして、演算制御部１００は、ピント中心位置が調整されても明瞭に撮像できることを鮮明度に基づいて確認した後、カメラ８により、領域内を撮像する（ステップＳ２１２）。

次に、現時点でのカメラ８のピント中心位置に側面が存在すると仮定して、新たな後方ピント許容距離を決定する（ステップＳ２１３）。即ち、ピント位置が、ステップＳ２１１で調整された位置よりもさらに後方に移動する。具体的には、図７（ｃ）での面Ｓ２の位置が、図７（ａ）のＳ０の位置であると考え、新たな後方ピント許容距離を算出する。そして、新たに算出された後方ピント許容距離になるように、カメラ８のピント位置が調整される（ステップＳ２１４）。そして、演算制御部１００は、ピント中心位置が調整されても明瞭に撮像できることを鮮明度に基づいて確認した後、カメラ８により、領域内を撮像する（ステップＳ２１５）。

これらを繰り返し、演算制御部１００は、上方向の撮像を全て行ったか否かを判断する（Ｓ２１６）。判断の結果、全て行っていない場合には（Ｎｏ方向）、ステップ２０５〜Ｓ２０７を繰り返す。また、全て行った場合には（Ｙｅｓ方向）、取得された画像のうち、全域で明瞭な画像を用い、画像の合成が行われる（ステップＳ２１７）。これにより、カメラ８により撮像される撮像範囲の全域について、明瞭な画像が得られる。

これらのことをまとめると、本実施形態においては、カメラ８１〜８４（撮像手段）が箱桁２（構造物）を撮像するとき、演算制御部１００は、カメラ８１〜８４（撮像手段）から箱桁２（構造物）までの距離と、予め記憶されているピント位置と前記距離との関係と、に基づいて、ピント位置を掃引して撮像するようになっている。そして、演算制御部１００は、撮像して得られた明瞭な画像同士を比較し、端部同士が重なるようにして得られた画像を合成することで、前記構造物についての画像が得られるようになっている。

本実施形態においては、正対しない４台のカメラ（図７では１台のみ示している）が用いられ、箱桁２の側面の撮像が行われている。撮像にあたっては、ピント位置の調整によって、撮像する位置が変わるようになっている。そのため、フレーム７やカメラ８を上下に駆動させることなく、領域内の全域に亘って、より確実に明瞭な画像が得られる。従って、本実施形態の撮像方法によれば、上下方向にフレーム７やカメラ８を駆動させることなく、箱桁２の側面についての明瞭な画像を、より確実に得ることができる。

［４．第４実施形態］
次に、図９〜図１１を参照しながら、第４実施形態を説明する。

図９は、第４実施形態における箱桁側面についての撮像を説明する図である。本実施形態では、図９に示すように、４台のカメラ８が同一円周上に配置固定され、各カメラ８が箱桁２の側面を撮像するようになっている。このとき、各カメラ８は、撮像される領域（撮像範囲）の面積が等しくなるように倍率が調整可能に、配置固定されている。なお、第１実施形態等と同様、カメラ８１が領域Ａ１を撮像し、カメラ８２が領域Ａ２を撮像し、カメラ８３が領域Ａ３を撮像し、カメラ８４が領域Ａ４を撮像するようになっている。また、図９では、図示の簡略化のために、カメラ８を固定する固定手段は図示していない。

図１０は、撮像する際の機構を説明する図である。図１０においては、図９に示した形態を簡略化して、２台のカメラ８１，８２により、長さＬ１の箱桁２の側面を撮像するものとしている。カメラ８１，８２のピント位置は、それぞれ、箱桁２の側面の点Ｐ５、Ｐ８上にある。

箱桁２の側面の長さをＬ１、カメラ８１，８２が配置固定される円（半径ｂ０）の中心点Ｐ０から箱桁２の側面までの距離ｄ、点Ｐ０から側面２の下端までの高さをＬ０とする。また、カメラ８１，８２は、フレーム７に対して、それぞれγ１、γ２の角度をなして配置固定されている。さらに、カメラ８１，８２による撮像範囲をＡｓとする（例えばカメラ８１は、点Ｐ６と点Ｐ７との間の領域を撮像する）。また、カメラ８１，８２は、箱桁２の側面よりも少しはみ出して撮像する。このはみ出し量をΔＡｓとする。また、橋梁２の下方のはみ出し量をΔＡｓ’とし、この値は、ΔＡｓよりも大きくなるように設定される。さらに、カメラ８１の撮像可能範囲の中心Ｐ５を通り、光軸に垂直な面をＡ１とする。

これらの条件を用い、図１１を参照しながら撮像方法を説明する。

図１１は、第４実施形態における箱桁側面についての撮像のフローを説明する図である。図１１に示すフローは、演算制御部１００により実行される。
はじめに、カメラの設置角度が決定される（ステップＳ３０１）。本実施形態においては、まず、上部に配置されるカメラ８２の設置角度γ２が決定される。具体的には、以下の式（２）に基づき、設置角度γ２が決定される。

即ち、ステップＳ３０１においては、決定された撮像範囲Ａｓとはみ出し量ΔＡｓとに基づき、設置角度γ２が決定される。

次いで、決定されたγ２になるように、カメラ８２の位置調整が行われる（ステップＳ３０２）。そして、演算制御部１００は、全てのカメラの設置角度が調整されたか否かを判定し（ステップＳ３０３）、調整されていないカメラがある場合には（Ｎｏ方向）、当該カメラの設置角度の決定が行われる（ステップＳ３０１）。本実施形態では、カメラ８１の設置角度γ１の決定がまだ行われていないため、次に、カメラ８１の設置角度γ１が決定される。

カメラ８１の設置角度γ１は、以下の式（１）に基づき算出される。

なお、本実施形態では説明しないが、カメラ８が３台以上ある場合にも、同様に算出可能である。即ち、最上部のカメラ８を基準として、ｉ番目のカメラ８の設置角度γは、以下の式（４）に基づいて算出可能である。

全てのカメラ８の位置調整が為された後、図示しない支持材に配置固定されたカメラ８が、箱桁２の側面の近傍に配置される（ステップＳ３０４）。即ち、箱桁２（構造物）の近傍の同一円周上に、撮像範囲Ａｓ、撮像範囲の重なり量ΔＡｓ、及び、前記円の中心から撮像対象物である箱桁２（構造物）までの距離ｄに基づいて決定される角度γになるように、カメラ８（複数の撮像手段）が配置固定された支持材を、駆動手段（図示しない）によって箱桁２（構造物）に対向させる対向ステップが実行される。

そして、カメラ８が配置された後、各カメラ８の倍率が決定される（ステップＳ３０５）。具体的には、まず、カメラ８１による撮像範囲Ａ1が決定される。この範囲は、カメラ８の光軸に鉛直な方向の撮像範囲の長さである。撮像範囲Ａ1は、以下の式（５）により算出される。

ここで、以下の式（６）が成立する。
ここで、zはカメラ８に備えられる撮像素子（図示しない）の受光範囲、ｂｉｖはカメラ８から側面までの距離、ｙはカメラ８のレンズから撮像素子までの実効距離である。なお、カメラ８にレンズが複数備えられる場合には、レンズ間の距離によりｙが決定される。

前記式（６）において、Ａ１及びｚは定数である。そのため、ｂｉｖが決定されれば、ｙも一義的に決定されることになる。即ち、カメラ８から側面までの距離が決定されれば、カメラ８の倍率（ズーム倍率）が一義的に決定されることになる。そこで、カメラ８の倍率を決定するために、カメラ８から側面までの距離が求められる。即ち、カメラ８（複数の撮像手段）のうち、カメラ８１〜８４（各々の撮像手段）から箱桁２（構造物）までの距離を演算制御部１００が求める距離決定ステップが実行される。

カメラ８から側面までの距離の求め方としては、レーザ測距計等による実測、又は、計算式による算出、の２通りがある。計算式としては、最上部のカメラ８（本実施形態ではカメラ８２）を基準とするｉ番目のカメラ８においては、以下の式（７）が適用可能である。

そして、いずれかの方法により算出されたｂｉｖを式（６）に代入してｙを算出し、カメラ８の倍率が決定される。即ち、前記距離決定ステップにおいて求められた距離（実測又は算出）と、カメラ８１〜８４（撮像手段）が前記支持材に対する角度γｉ（前記式（５）及び式（６）参照）と、に基づいて、カメラ８１〜８４（撮像手段）により撮像される範囲が同じになるように、演算制御部が前記撮像手段の撮像倍率を決定する倍率決定ステップが実行される。

次いで、決定された倍率になるように、カメラ８の倍率の調整が行われる（ステップＳ３０６）。そして、演算制御部１００は、全てのカメラの倍率が調整されたか否かを判定し（ステップＳ３０７）、調整されていないカメラがある場合には（Ｎｏ方向）、当該カメラの倍率の決定が行われる（ステップＳ３０５）。一方で、全てのカメラ８の倍率調整が為されている場合には（Ｙｅｓ方向）、撮像が行われる（ステップＳ３０８）。即ち、演算制御部１００が前記倍率決定ステップにおいて決定された倍率になるようにカメラ８１〜８４（撮像手段）を調整し、カメラ８１〜８４（撮像手段）が、前記倍率決定ステップにおいて決定された倍率により箱桁２（構造物）を撮像する撮像ステップが実行される。

撮像されて得られた画像は、カメラ８間での設置角度の相異により、歪みが生じている。そのため、設置角度γｉに基づいて、撮像された画像が補正される（ステップＳ３１０）。具体的には、以下の式（８）が用いられて、補正が行われる。
ここで、Ｂｉ０ｖは、ｉ番目のカメラ８により撮像されて得られた画像における寸法、Ｂｉｖは補正後の画像における寸法である。

次いで、補正後の画像の合成が行われる（ステップＳ３１０）。本実施形態においては、カメラ８間で、解像度及び撮像範囲が同じである。従って、このようにして補正した画像を単に合成することで、箱桁２の上下方向側面の画像が簡便に得られる。

このように、本実施形態においては、複数のカメラ８が同じ円周上に配置固定されている。そのため、省スペース化が図れるとともに、狭い空間に対して挿入することが可能となり、撮像可能箇所が増加する。さらには、ステップＳ３０９において実行される画像補正も、カメラ８の設置角度γｉのみに基づいて行われるため、画像補正の操作が過度に煩雑になることがない。従って、このような撮像方法によっても、簡便に構造物を観察することができる。

［５．第５実施形態］
次に、図１２を参照しながら、第５実施形態を説明する。

図１２は、第５実施形態における箱桁側面が撮像される様子を模式的に示す図である。図９を参照して説明した第４実施形態においては、カメラ８は同一の円周上に配置されている。しかし、箱桁２の大きさによっては、隣接するカメラ８間に距離を設けることができず、適切な間隔でカメラ８を設けることができないことがある。

そこで、第５実施形態においては、橋軸方向視では同一円周上ではあるが（図１２（ｃ））、橋軸に垂直な方向から見た場合に、橋軸方向で、カメラ８間に所定の間隔ａを設けて、複数のカメラ８が設けられている（図１２（ａ）及び（ｂ）参照）。即ち、本実施形態においては、カメラ８（複数の撮像手段）は、前記円の中心軸方向視で同一円周上に配置固定され、カメラ８（複数の撮像手段）を構成するカメラ８１〜８４（各々の撮像手段）は、前記中心軸方向に間隔を有して配置されている。

隣接するカメラ８間の距離は前記のようにａであるが、隣接するカメラ８からの光軸間の距離もａであるものとする。

このようにカメラ８を配置した場合でも、第４実施形態と同様にして撮像することができる。ただし、図１２（ａ）や図１２（ｂ）に示すように、各カメラ８により撮像された画像は、橋軸方向にａずつずれている。具体的には、図１２（ａ）に示すように、例えば、カメラ８１の撮像範囲と、カメラ８２の撮像範囲とは、橋軸方向にａだけずれている。従って、ａだけずれた撮像範囲の画像が得られるようになっている。

そのため、基本的な撮像方法は、第４実施形態のフロー（図１１参照）と同様ではあるが、図１１に示したステップＳ３０９の補正時に、画像のずれが併せて補正される。具体的には、得られた画像の端部が揃えられた状態で、画像の合成（ステップＳ３１０）が行われる。

第５実施形態の撮像方法によれば、隣接するカメラ８の間隔が狭いため適切にカメラ８を配置することが難しい場合でも、適切な位置にカメラ８を配置することができるようになる。また、前記のように、撮像される側面の位置が橋軸方向でずれることとなるが、簡単な補正により、ずれの無い、合成された画像が得られる。

［６．第６実施形態］
次に、図１３を参照しながら、第６実施形態を説明する。

図１３は、第６実施形態における箱桁側面が撮像される様子を模式的に示す図である。前記の第５実施形態においては、各カメラ８からの光軸は平行になっている。そのため、撮像範囲や得られる画像には、ずれが生じている。そこで、第６実施形態においては、図１３に示したように、各カメラ８間に間隔ａを設けるものの、各カメラ８を、円の中心軸方向に角度を有して配置し、撮像範囲や得られる画像にずれが生じないようにしている。

第６実施形態の撮像方法は、第４実施形態や第５実施形態において説明した撮像方法と基本的には同じであるが、カメラ８に角度を有して配置することによる、新たなステップが追加されている。具体的には、主には（１）カメラ８４の光軸方向に対する、橋軸方向への成す角度αｉの決定、（２）角度を有して配置されたカメラ８が撮像したことによる画像補正、の２つのステップである。
なお、αｉは、光軸に平行な方向のカメラ８（本実施形態ではカメラ８４）を基準とし、ｉ番目のカメラ８が当該光軸に対して橋軸方向へ成す角度である。例えば、４番目のカメラ８１がカメラ８４の光軸方向に対して為す角は、図１３（ｂ）に示すα４となる。

（１）光軸方向に対しての成す角度αｉの決定
角度αｉは、図１１に示したステップＳ３０１（カメラの設置角度の決定）において、角度γｉとともに決定される。角度αｉは、具体的には、以下の式（９）により決定される。

そして、設置角度γｉの他、決定されたαｉ（カメラ８４の光軸方向に対する、橋軸方向への成す角度）も併せて考慮され、前記のステップＳ３０１が実行される。

（２）角度を有して配置されたカメラ８が撮像したことによる画像補正
第４実施形態のステップＳ３０５（カメラ８の倍率の決定）において倍率が決定され、この倍率になるようにカメラ８が制御されている。そして、この倍率で撮像された画像について、画像補正が行われている（ステップＳ３０９）。
ここで、本実施形態においては、カメラ８が角度を有して配置されているため、別の倍率決定方法（ステップＳ３０５）も可能である。

具体的には、カメラ８から側面までの距離を求める方法において、例えば３つの方法が考えられる。一つ目としては、もしａの大きさがｄよりもずっと小さく、ａの値を無視できる場合には、第４実施形態において示した式（７）を用いて、距離を求めることができる。これにより、第６実施形態に特有の画像補正を行う必要が無く、より簡便な画像補正を行うことができる。

二つ目としては、実測により、距離を求めることができる。さらに、三つ目としては、以下の式（１０）を用いて、距離を求めることができる。

そして、これら三つの方法により求められた距離を用いて、倍率が決定可能である。

これらの方法のうち、二つ目及び三つ目の方法により求められた距離を用いて倍率を決定した場合、第６実施形態に特有の画像補正が行われる。具体的には、撮像された画像について、橋軸方向及び上下方向の補正が行われる。橋軸方向の補正は、以下の式（１１）が用いられる。上下方向の補正は、以下の式（１２）が用いられる。
式（１１）中、Ｂｉ０ｖは、撮像されて得られた画像における寸法、Ｂｉｖは補正後の画像における寸法である。
式（１２）中、Ｂｉ０ｈは、撮像されて得られた画像における寸法、Ｂｉｈは補正後の画像における寸法である。

この補正が行われた画像が合成されることにより、箱桁２の側面全体の画像が得られる。このように、第６実施形態においては、カメラ８（複数の撮像手段）を構成するカメラ８１〜８４（各々の撮像手段）は、前記中心軸方向に各々角度を有して配置固定され、前記角度は、隣接するカメラ８（撮像手段）の間隔ａと、カメラ８（撮像手段）と箱桁２（構造物）との間の距離（実測又は算出）と、に基づき決定されるようになっている。

そして、第６実施形態によれば、隣接するカメラ８の間隔が狭いため適切にカメラ８を配置することが難しい場合でも、適切な位置にカメラ８を配置することができるようになる。また、合成前に簡単な補正を行うことにより、より精度のよい、合成された画像が得られる。

［７．変形例］
以上、本実施形態を具体的に説明したが、本実施形態は前記の内容に何ら制限されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で任意に変更して実施可能である。

例えば、前記の第１実施形態では、設置角度θ１及び設置間隔ｄ１が全て等しく設置されたカメラ８により、撮像が行われるとした。ただし、設置間隔はカメラの８が異なる撮像素子数よりなる場合には、そのカメラの撮像素子数に対応して得られる撮像範囲に対応した設置間隔ｄ１を設定してもよい。これにより、画像補正の操作が過度に煩雑になることがなく、簡便に同等の解像度で構造物を観察することができる。
さらに、別の方法として、カメラ８が異なる撮像素子数よりなる場合でも、設置間隔や倍率を同じにして撮像した後に、得られた画像の解像度が他の画像と同じなるように差分がなくなるようにデータ処理で調整する手間が入るが、簡便に同等の解像度で構造物を観察することができるようになる。

また、例えば、図示はしないが、図９等に示した円の中心は、フレーム７上に無くてもよく、カメラ８が同一円上に配置されるように、カメラ８をフレーム７に直接固定してもよい。

２ 箱桁（構造物）
５ クレーン車（駆動手段）
７ フレーム（支持材）
８ カメラ
８１（８） カメラ
８２（８） カメラ
８３（８） カメラ
８４（８） カメラ
１００ 演算制御部

Claims (8)

1. 複数の撮像手段が固定された支持材を、駆動手段によって、撮像対象である構造物の被撮像領域全域が複数の撮像手段で撮像できる近傍の所定位置に設置して撮像する撮像方法において、
   隣り合う撮像手段により得られる撮像範囲の解像度が同程度になるように撮像手段の位置と角度を設定する配置ステップと、
   前記複数の撮像手段のうち、各々の撮像手段から前記構造物までの距離を求める距離決定ステップと、
   前記距離決定ステップにおいて求められた距離と、前記撮像手段が前記支持材に対して成す角度と、に基づいて、前記撮像手段により撮像される範囲が同じになるように、演算制御部が前記撮像手段の撮像倍率を決定する倍率決定ステップと、
   前記演算制御部が前記倍率決定ステップにおいて決定された倍率になるように前記撮像手段を調整し、前記撮像手段が、前記倍率決定ステップにおいて決定された倍率により前記構造物を撮像する撮像ステップと、を有することを特徴とする、構造物の撮像方法。
2. 前記複数の撮像手段は、前記支持材に対して等角度で固定されていることを特徴とする、請求項１に記載の構造物の撮像方法。
3. 前記配置ステップにおいて、前記複数の撮像手段は、前記構造物に対して正対ではない形態で対向していることを特徴とする、請求項１又は２に記載の構造物の撮像方法。
4. 前記複数の撮像手段を構成する各々の撮像手段の間隔と角度と距離に基づいて、前記演算制御部が、前記構造物の寸法を決定する構造物寸法ステップを含むことを特徴とする、請求項１又は２に記載の構造物の撮像方法。
5. 複数の撮像手段が固定された支持材を、駆動手段によって、撮像対象である構造物の被撮像領域全域が複数の撮像手段で撮像できる近傍の所定位置に設置して撮像する撮像方法において、
   前記複数の撮像手段が前記支持材に配置固定するに当り、構造物から所定の距離を置いた同一円周上に、隣り合う撮像手段により得られる撮像範囲の解像度が同程度になるように、撮像範囲、撮像範囲の重なり量、及び、前記円の中心から撮像対象物である構造物までの距離に基づいて決定される角度になるように設定する配置ステップと、と、
   前記複数の撮像手段のうち、各々の撮像手段から前記構造物までの距離を求める距離決定ステップと、
   前記距離決定ステップにおいて求められた距離と、前記撮像手段が前記支持材に対する前記角度と、に基づいて、前記撮像手段により撮像される範囲が同じになるように、演算制御部が前記撮像手段の撮像倍率を決定する倍率決定ステップと、
   前記演算制御部が前記倍率決定ステップにおいて決定された倍率になるように前記撮像手段を調整し、前記撮像手段が、前記倍率決定ステップにおいて決定された倍率により前記構造物を撮像する撮像ステップと、を有することを特徴とする、構造物の撮像方法。
6. 前記複数の撮像手段は、前記円の中心軸方向視で同一円周上に配置固定され、前記複数の撮像手段を構成する各々の撮像手段は、前記中心軸方向に隣接する撮像手段が互いに衝突しない間隔を有して配置されていることを特徴とする、請求項５に記載の構造物の撮像方法。
7. 前記複数の撮像手段を構成する各々の撮像手段は、前記中心軸方向に各々角度を有して配置固定され、前記角度は、隣接する前記撮像手段の間隔と、前記撮像手段と前記構造物との間の距離と、に基づき決定されることを特徴とする、請求項６に記載の構造物の撮像方法。
8. 前記撮像ステップにおいて前記撮像手段が前記構造物を撮像するとき、前記演算制御部は、前記撮像手段からの前記構造物までの距離と、予め記憶されているピント中心距離とピント許容距離範囲の関係と、に基づいて、ピント中心距離を、その撮像範囲全域に対応させて変化させて撮像し、得られたピント中心距離の異なる画像の中でピントが所望の解像度以上の像となる領域を選択して画像を合成することで、前記構造物についての画像を得ることを特徴とする、請求項１、２、５〜７の何れか１項に記載の構造物の撮像方法。