JP2015059768A - Level difference measuring device, level difference measuring method and program - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、道路上の段差を計測する段差計測装置、段差計測方法及びプログラムに関する。 The present invention relates to a step measuring device, a step measuring method, and a program for measuring a step on a road.
道路上に設置されているマンホールの蓋は、地下に埋設されている上下水道や電気通信ケーブル等の保守時に開けられるが、通常の閉じられている間は、道路上を走行する車両の走行を妨げないようにしなくてはならない。 The manhole cover installed on the road can be opened for maintenance of underground water and sewage systems and telecommunications cables. You must not disturb.
しかし、マンホール、その蓋及び受け枠が長期設置により、蓋と受け枠の接触面が摩耗して蓋が沈みこんだり、蓋と受け枠の隙間から小さな砂などが侵入し、蓋と受け枠の接触面に溜まった結果、蓋が浮き上がる場合がある。この浮き上がり又は沈み込みによる段差は、自動車や自転車の事故原因となる場合があった。また、蓋が受け枠表面から浮き上がって段差ができた場合、除雪車の除雪用ブレードがその段差に当たりブレードやマンホールに損傷が生じるという問題があった。 However, due to long-term installation of the manhole, its lid and the receiving frame, the contact surface between the lid and the receiving frame wears out and the lid sinks, or small sand or the like enters from the gap between the lid and the receiving frame. As a result of accumulating on the contact surface, the lid may float. This level difference due to lifting or sinking may cause accidents in automobiles and bicycles. Further, when the lid is lifted from the surface of the receiving frame to form a step, there is a problem that the snow removal blade of the snowplow hits the step and damages the blade and the manhole.
上下水道や電気通信ケーブルの敷設者は、マンホールの蓋と受け枠との間に段差が生じないように管理する必要がある。しかし、これらのマンホールの蓋は非常に数が多く、全ての状況を把握するのは非常に困難であった。 It is necessary for a person who installs water and sewage and telecommunications cables to manage so that there is no step between the manhole cover and the receiving frame. However, these manhole covers were very numerous and it was very difficult to grasp all the situations.
これに対し、道路を走行する車両に搭載したカメラにより撮影した画像に基づいて、道路上に存在する物体を判別する装置が提案されている(例えば特許文献1、2)。 On the other hand, an apparatus for discriminating an object existing on a road based on an image taken by a camera mounted on a vehicle traveling on the road has been proposed (for example, Patent Documents 1 and 2).
特許文献1に記載の3次元データ作成装置は、移動中に取得した連続するステレオ画像に基づいて、道路上の物体の3次元データを作成する装置である。取得した画像からマンホールの蓋等、各種ランドマークに対応する画像データをテンプレート画像として記憶しておき、連続する画像に対してパターン認識によりランドマークを判別してランドマークを追跡し、GPSによる位置検出結果と合わせてランドマークの3次元座標のデータを作成すると説明されている。 The three-dimensional data creation device described in Patent Document 1 is a device that creates three-dimensional data of an object on a road based on continuous stereo images acquired during movement. Image data corresponding to various landmarks, such as manhole covers, is stored as template images from the acquired images, landmarks are identified by pattern recognition on successive images, and the landmarks are tracked. It is described that the data of the three-dimensional coordinates of the landmark is created together with the detection result.
特許文献2に記載の物体識別装置は、物体からの反射光に含まれている偏光方向が互いに異なるP偏光とS偏光を受光してそれぞれの偏光画像を撮像し、画素ごとにP偏光画像とS偏光画像との間における輝度差分値に基づいて物体の存在を判別することにより、多くの種類の物体を識別できると説明されている。さらに、識別した撮像画像に対して楕円形状のテンプレートを用いてマンホールの蓋も識別している。
The object identification device described in
特許文献1、2に記載の技術によれば、マンホールの蓋の存在を認識することはできるものの、蓋が浮き沈みすることによる段差の計測を精度良く行うことは困難であった。特に周囲の車の走行を妨げないスピードで移動する車両に搭載したカメラで道路を撮影した場合、画像も粗くなるためマンホールの蓋の外形を検出する程度の計測しかできなかった。
According to the techniques described in
また、一般に、実際のマンホールの蓋と受け枠との間には隙間がある。このため、撮影画像上で、段差に見える部分は、隙間も含まれたものであり、隙間相当の部分を考慮した計測がなされていなかった。 Generally, there is a gap between the actual manhole cover and the receiving frame. For this reason, the portion that appears to be a step on the photographed image includes a gap, and the measurement considering the portion corresponding to the gap has not been performed.
本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、簡易な構成で正確にマンホールの蓋の周囲に生じた段差を計測することのできる段差計測装置等を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a level difference measuring apparatus and the like that can accurately measure the level difference generated around the manhole cover with a simple configuration.
上記目的を達成するため、本発明の第1の観点に係る段差計測装置は、
道路上のマンホールの蓋の受け枠に対する浮き又は沈みによって生じる段差を計測する段差計測装置であって、
道路を撮影したフレーム画像を取得する画像取得部と、
前記画像取得部が取得した前記フレーム画像から略楕円の輪郭を検出する輪郭検出部と、
前記輪郭検出部が検出した前記略楕円の前記輪郭を、前記輪郭と前記略楕円の長軸との交点を含む右領域と左領域と、前記輪郭と前記略楕円の短軸との交点を含む上領域と下領域からなる4領域に分割し、前記4領域の各領域内の少なくとも1点の計測点を選択する計測点選択部と、
前記計測点選択部が選択した前記計測点における前記輪郭の法線方向で、かつ、前記計測点から前記略楕円の内側又は外側に向かう方向に配置する複数の画素の輝度を取得し、前記輝度が予め定めた基準以下である暗域の幅を取得する暗域幅取得部と、
前記右領域及び前記左領域の前記暗域の幅に基づく補正値を算出する補正値算出部と、
前記上領域の前記暗域の幅から前記補正値を差し引いて算出する第1差分値、又は、前記下領域の前記暗域の幅から前記補正値を差し引いて算出する第2差分値に基づいて、前記段差を算出する段差算出部と、
を有することを特徴とする。
In order to achieve the above object, a step difference measuring apparatus according to the first aspect of the present invention includes:
A level difference measuring device for measuring a level difference caused by floating or sinking with respect to a receiving frame of a manhole cover on a road,
An image acquisition unit for acquiring a frame image of the road;
A contour detection unit that detects a substantially elliptical contour from the frame image acquired by the image acquisition unit;
The outline of the substantially ellipse detected by the outline detector includes a right area and a left area including an intersection of the outline and the major axis of the substantially ellipse, and an intersection of the outline and the minor axis of the substantially ellipse. A measurement point selection unit that divides into four regions including an upper region and a lower region and selects at least one measurement point in each of the four regions;
The brightness of a plurality of pixels arranged in a direction normal to the contour at the measurement point selected by the measurement point selection unit and in a direction from the measurement point toward the inside or outside of the substantially ellipse is acquired, and the brightness A dark area width acquisition unit that acquires a dark area width that is equal to or less than a predetermined reference;
A correction value calculation unit that calculates a correction value based on the width of the dark region of the right region and the left region;
Based on the first difference value calculated by subtracting the correction value from the dark area width of the upper area, or the second difference value calculated by subtracting the correction value from the dark area width of the lower area , A step calculation unit for calculating the step,
It is characterized by having.
予め分かっている前記蓋の外径又は前記受け枠の外径の実サイズと前記輪郭の前記略楕円の長径又は短径の画素数から、前記計測点選択部が選択した前記計測点の画素及びその周辺画素の実サイズ換算値を算出する実サイズ換算値算出部をさらに有し、
前記補正値算出部は、前記右領域又は前記左領域の前記暗域の幅と、前記実サイズ換算値算出部が算出した前記実サイズ換算値から、前記マンホールの蓋と前記受け枠との間の隙間の幅の実サイズである前記補正値を算出し、
前記段差算出部は、前記実サイズ換算値を用いて実サイズに換算した前記上領域の前記暗域の幅から前記補正値算出部が算出した前記補正値を差し引くことにより前記第1差分値を算出し、前記実サイズ換算値を用いて実サイズに換算した前記下領域の前記暗域の幅から前記補正値算出部が算出した前記補正値を差し引くことにより前記第2差分値を算出するようにしてもよい。
The pixel of the measurement point selected by the measurement point selection unit from the actual size of the outer diameter of the lid or the outer diameter of the receiving frame, which is known in advance, and the number of pixels with the major axis or minor axis of the substantially ellipse of the outline, and It further has an actual size conversion value calculation unit that calculates an actual size conversion value of the surrounding pixels,
The correction value calculation unit is configured to determine a gap between the manhole cover and the receiving frame from the width of the dark region of the right region or the left region and the actual size conversion value calculated by the actual size conversion value calculation unit. Calculating the correction value which is the actual size of the gap width of
The level difference calculation unit subtracts the correction value calculated by the correction value calculation unit from the width of the dark area of the upper area converted into an actual size using the actual size conversion value, thereby calculating the first difference value. The second difference value is calculated by subtracting the correction value calculated by the correction value calculation unit from the dark area width of the lower area that is calculated and converted into the actual size using the actual size conversion value. It may be.
前記段差算出部は、
前記上領域の前記暗域の幅が、前記下領域の前記暗域の幅よりも広い場合にはマンホールの蓋がマンホールの蓋の受け枠よりも沈んでいると判定して、実サイズに換算した前記第1差分値を前記段差として算出し、
前記上領域の前記暗域の幅が、前記下領域の前記暗域の幅よりも狭い場合にはマンホールの蓋がマンホールの蓋の受け枠よりも浮いていると判定して、実サイズに換算した前記第2差分値を前記段差として算出するようにしてもよい。
The step calculation unit
If the width of the dark area of the upper area is wider than the width of the dark area of the lower area, it is determined that the manhole cover is sunk more than the receiving frame of the manhole cover, and converted to the actual size And calculating the first difference value as the step,
When the width of the dark area in the upper area is narrower than the width of the dark area in the lower area, it is determined that the manhole cover is floating above the receiving frame of the manhole cover, and converted to the actual size. The second difference value may be calculated as the step.
前記補正値算出部は、前記右領域の前記暗域の幅と前記左領域の前記暗域の幅の平均値に基づく前記補正値を算出するようにしてもよい。 The correction value calculation unit may calculate the correction value based on an average value of the dark area width of the right area and the dark area width of the left area.
前記暗域幅取得部は、前記複数の画素の輝度の最低値と、前記輪郭の内部の画素の輝度の平均値に基づいて定められた基準値以下の領域の幅を暗域の幅として取得するようにしてもよい。 The dark area width acquisition unit acquires, as a dark area width, a width of an area that is equal to or less than a reference value determined based on a minimum value of luminance of the plurality of pixels and an average value of luminance of pixels inside the contour. You may make it do.
前記輪郭検出部が検出した輪郭の前記略楕円の長軸が前記フレーム画像において水平でない場合に、前記輪郭の前記略楕円の長軸が水平となるように前記輪郭周辺の画像を回転した回転画像を生成する画像回転部と、
前記実サイズ換算値算出部が算出する前記実サイズ換算値に基づいて、前記計測点における実スケールを算出し、前記画像回転部が生成した画像に前記実スケールを示したゲージを重畳した画像を生成するゲージ重畳部と、を更に有するようにしてもよい。
A rotated image obtained by rotating an image around the contour so that the major axis of the approximate ellipse of the contour is horizontal when the major axis of the approximate ellipse detected by the contour detection unit is not horizontal in the frame image An image rotation unit for generating
Based on the actual size conversion value calculated by the actual size conversion value calculation unit, an actual scale at the measurement point is calculated, and an image in which a gauge indicating the actual scale is superimposed on the image generated by the image rotation unit is obtained. You may make it further have the gauge superimposition part to produce | generate.
前記画像取得部が取得する画像は、ステレオカメラで撮影したステレオ画像であって、
前記輪郭検出部が検出した前記輪郭の前記略楕円の長径を、前記ステレオ画像に基づく3次元計測により算出し、前記略楕円の長径が予め定めた範囲内であった場合に、前記輪郭が示すマンホールの前記蓋及び前記受け枠が計測対象であることを判別する計測対象判別部を更に有し、
前記段差算出部は、前記計測対象判別部が計測対象であると判別したマンホールの前記蓋及び前記受け枠について、前記段差の計測結果を出力するようにしてもよい。
The image acquired by the image acquisition unit is a stereo image taken with a stereo camera,
The contour indicates when the major axis of the approximate ellipse detected by the contour detector is calculated by three-dimensional measurement based on the stereo image, and the major axis of the approximate ellipse is within a predetermined range. A measurement object determining unit that determines that the manhole cover and the receiving frame are measurement objects;
The level difference calculation unit may output the measurement result of the level difference for the lid and the receiving frame of the manhole that is determined as the measurement target by the measurement target determination unit.
前記画像取得部が取得する画像は、ステレオカメラで撮影したステレオ画像であって、
前記輪郭検出部が検出した前記輪郭から一定距離内側の少なくとも2点の鉛直方向における高さの差を、前記ステレオ画像に基づく3次元計測により算出し、前記高さの差が予め定めた値より大きい場合には、マンホールの蓋50が傾斜していることを判定する蓋傾斜判定部をさらに有するようにしてもよい。
The image acquired by the image acquisition unit is a stereo image taken with a stereo camera,
The height difference in the vertical direction of at least two points inside the fixed distance from the contour detected by the contour detection unit is calculated by three-dimensional measurement based on the stereo image, and the height difference is determined from a predetermined value. If it is larger, it may further include a lid inclination determination unit that determines that the
前記画像取得部が取得する画像は、ステレオカメラで撮影したステレオ画像であって、
前記輪郭検出部が検出した前記輪郭の内側と外側の少なくとも各1点の鉛直方向における高さの差を、前記ステレオ画像に基づく3次元計測により算出し、前記高さの差を前記受け枠と前記受け枠の外周との高低差として推定する外周高低差推定部をさらに有するようにしてもよい。
The image acquired by the image acquisition unit is a stereo image taken with a stereo camera,
A height difference in the vertical direction of at least one point inside and outside the contour detected by the contour detection unit is calculated by three-dimensional measurement based on the stereo image, and the height difference is calculated with the receiving frame. You may make it further have an outer periphery height difference estimation part estimated as a height difference with the outer periphery of the said receiving frame.
また、本発明の第2の観点に係る段差計測方法は、
コンピュータが、道路上のマンホールの蓋の受け枠に対する浮き又は沈みによって生じる段差を計測する段差計測方法であって、
道路を撮影したフレーム画像を取得する画像取得ステップと、
前記画像取得ステップで取得した前記フレーム画像から略楕円の輪郭を検出する輪郭検出ステップと、
前記輪郭検出ステップで検出した前記略楕円の前記輪郭を、前記輪郭と前記略楕円の長軸との交点を含む右領域と左領域と、前記輪郭と前記略楕円の短軸との交点を含む上領域と下領域からなる4領域に分割し、前記4領域の各領域内の少なくとも1点の計測点を選択する計測点選択ステップと、
前記計測点選択ステップで選択した前記計測点における前記輪郭の法線方向で、かつ、前記計測点から前記略楕円の内側又は外側に向かう方向に配置する複数の画素の輝度を取得し、前記輝度が予め定めた基準以下である暗域の幅を取得する暗域幅取得ステップと、
前記右領域及び前記左領域の前記暗域の幅に基づいて前記マンホールの蓋と前記受け枠との間の隙間の幅に対応する補正値を算出する補正値算出ステップと、
前記上領域の前記暗域の幅から前記補正値を差し引いて算出する第1差分値、又は、前記下領域の前記暗域の幅から前記補正値を差し引いて算出する第2差分値に基づいて、前記段差を算出する段差算出ステップと、
を有することを特徴とする。
Further, the step measuring method according to the second aspect of the present invention is:
A step measurement method in which a computer measures a step caused by floating or sinking on a receiving frame of a manhole cover on a road,
An image acquisition step for acquiring a frame image of the road;
A contour detecting step for detecting a substantially elliptical contour from the frame image acquired in the image acquiring step;
The outline of the approximate ellipse detected in the outline detection step includes an intersection of a right area and a left area including an intersection of the outline and the major axis of the approximate ellipse, and an intersection of the outline and the minor axis of the approximate ellipse. A measurement point selection step of dividing the upper region and the lower region into four regions and selecting at least one measurement point in each of the four regions;
The brightness of a plurality of pixels arranged in a normal direction of the contour at the measurement point selected in the measurement point selection step and in a direction from the measurement point toward the inside or outside of the substantially ellipse is acquired, and the brightness A dark area width obtaining step of obtaining a dark area width which is equal to or less than a predetermined reference;
A correction value calculating step for calculating a correction value corresponding to the width of the gap between the manhole cover and the receiving frame based on the width of the dark region of the right region and the left region;
Based on the first difference value calculated by subtracting the correction value from the dark area width of the upper area, or the second difference value calculated by subtracting the correction value from the dark area width of the lower area , A step calculating step for calculating the step,
It is characterized by having.
また、本発明の第3の観点に係るプログラムは、
道路上のマンホールの蓋の受け枠に対する浮き又は沈みによって生じる段差を計測するコンピュータに、
道路を撮影したフレーム画像を取得する画像取得手順と、
前記画像取得手順で取得した前記フレーム画像から略楕円の輪郭を検出する輪郭検出手順と、
前記輪郭検出手順で検出した前記略楕円の前記輪郭を、前記輪郭と前記略楕円の長軸との交点を含む右領域と左領域と、前記輪郭と前記略楕円の短軸との交点を含む上領域と下領域からなる4領域に分割し、前記4領域の各領域内の少なくとも1点の計測点を選択する計測点選択手順と、
前記計測点選択手順で選択した前記計測点における前記輪郭の法線方向で、かつ、前記計測点から前記略楕円の内側又は外側に向かう方向に配置する複数の画素の輝度を取得し、前記輝度が予め定めた基準以下である暗域の幅を取得する暗域幅取得手順と、
前記右領域及び前記左領域の前記暗域の幅に基づいて前記マンホールの蓋と前記受け枠との間の隙間の幅に対応する補正値を算出する補正値算出手順と、
前記上領域の前記暗域の幅から前記補正値を差し引いて算出する第1差分値、又は、前記下領域の前記暗域の幅から前記補正値を差し引いて算出する第2差分値に基づいて、前記段差を算出する段差算出手順と、
を実行させることを特徴とする。
A program according to the third aspect of the present invention is:
To a computer that measures the level difference caused by floating or sinking to the receiving frame of the manhole cover on the road,
An image acquisition procedure for acquiring a frame image of a road;
A contour detection procedure for detecting a substantially elliptical contour from the frame image acquired in the image acquisition procedure;
The outline of the substantially ellipse detected in the outline detection procedure includes a right area and a left area including an intersection of the outline and the major axis of the substantially ellipse, and an intersection of the outline and the minor axis of the substantially ellipse. A measurement point selection procedure that divides into four regions consisting of an upper region and a lower region and selects at least one measurement point in each of the four regions;
The brightness of a plurality of pixels arranged in the normal direction of the contour at the measurement point selected in the measurement point selection procedure and in the direction from the measurement point toward the inside or outside of the substantially ellipse is acquired, and the brightness A dark area width obtaining procedure for obtaining a dark area width that is equal to or less than a predetermined reference;
A correction value calculation procedure for calculating a correction value corresponding to the width of the gap between the manhole cover and the receiving frame based on the width of the dark region of the right region and the left region;
Based on the first difference value calculated by subtracting the correction value from the dark area width of the upper area, or the second difference value calculated by subtracting the correction value from the dark area width of the lower area , A step calculation procedure for calculating the step,
Is executed.
本発明によれば、簡易な構成で正確にマンホールの蓋の周囲に生じた段差を計測することが可能になる。 According to the present invention, it is possible to accurately measure a step generated around the manhole cover with a simple configuration.
(実施の形態1)
本発明の実施の形態1について図面を参照して詳細に説明する。
(Embodiment 1)
Embodiment 1 of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
本実施の形態に係る段差計測装置10は、道路40を撮影した画像に基づいて、道路40に設置されたマンホールの蓋50の周囲に生じる段差を計測する装置である。図1に示すように、段差計測装置10は、CPU(Central Processing Unit:中央処理装置)11、通信部13、記憶部15、表示部17から構成され、外部に接続したカメラ21から受信する情報に基づいて段差を計測し、記録する。カメラ21は撮影指示信号発生部22から出力される制御信号に基づいて撮影を実行する。
The step
カメラ21は、図2(a)に示すように道路40上を走行する車両2に備えられる。カメラ21は例えば車両2の上面に水平に備え付けられ、車両2の前方を撮影する。車両2の進行方向の道路の車両2により近い範囲も撮影できるように、カメラ21の光軸をやや下方に向けても良い。
The
計測対象である段差が生じるマンホールの蓋50は、地下に埋設されている上下水道や電気通信ケーブル等の保守用のマンホールの開口部51を塞ぐものであり、鉄などの金属やコンクリートから構成される。マンホールの蓋50は、保守対象の設備によって決まった直径を有している。
The
図2(b)の断面図に示すように、マンホールの開口部51の外周には金属からなる受け枠52が設けられている。受け枠52には蓋50を下方から支持する下方支持部521を備えている。受け枠52の外周はマンホール本体や周囲のアスファルトに対して固定されている。
As shown in the sectional view of FIG. 2B, a receiving
マンホールの蓋50を受け枠52に嵌め込んだとき、蓋50の表面と、受け枠52の表面と、受け枠52の外周の路面と、が平坦となり、段差がない状態が正常な状態である。しかし、マンホールや蓋50や受け枠52は長期使用に伴い、受枠と蓋の接触面が摩耗して蓋が沈み込む、あるいは、受枠と蓋の間に小さな石が入り込み受枠と蓋の接触面に入って蓋が浮きあがることがある。これらの段差を高精度で計測し、所定の基準値を超えた段差が生じた場合には、修繕工事を行う必要がある。
When the
本実施の形態に係る段差計測装置10は、蓋50の表面が受け枠52の表面より浮き上がり又は沈み込むことにより生じた受け枠52の内側の段差を計測する。
The level
撮影指示信号発生部22は、ユーザによる撮影開始を指示する操作入力を検出すると一定の時間間隔でカメラ21に撮影を指示する指示信号を送信する。例えば、ユーザが、毎秒50回の撮影を開始することを示す操作入力を行った場合、撮影指示信号発生部22は、毎秒の正時0.000秒を基準に0.020秒、0.040秒と、1/50秒毎にカメラ21に指示信号を送信する。指示信号を受けたカメラ21は指示信号を受信したタイミングで撮影を行い、取得した画像データを内蔵するフレームメモリに記憶する。
The imaging instruction
撮影指示信号発生部22は、図1に示すように、GPS(Global Positioning System)アンテナ221を備えており、GPS衛星20から送信される電波信号をGPSアンテナ221で受信する。撮影指示信号発生部24は、カメラ21に撮影を指示する指示信号を出力する際に現在時刻と位置情報をGPS衛星20からの電波信号に基づいて取得し、指示信号に現在時刻の情報と位置情報を含める。これにより、カメラ21は、撮影時刻の情報と撮影場所の位置情報を撮影指示信号発生部22から得ることができる。
As shown in FIG. 1, the imaging instruction
段差計測装置10の通信部13は、カメラ21が撮影した画像データを受信する。この画像データは、撮影指示信号発生部22から取得した撮影時刻と撮影場所の位置情報も含む。
The
記憶部15は、大容量の記憶装置であり、通信部13が受信した画像データや、CPU11の処理により計測した段差のデータを記憶する。また、記憶部15は、CPU11が実行するプログラムも記憶する。表示部17は、画像、文字等の情報表示出力を行うディスプレイであり、通信部13が受信した画像データが示す画像や、画像処理を施した画像や、段差の計測結果等を表示する。
The
CPU11は、記憶部15に記憶しているプログラムを実行することにより、図1に示すように、画像取得部111、輪郭検出部112、計測点選択部113、暗域幅取得部114、実サイズ換算値算出部115、隙間幅算出部116、段差算出部117、時刻・位置取得部118の各機能部として機能する。
As shown in FIG. 1, the
画像取得部111は、通信部13がカメラ21より受信した画像データから1フレーム分の画像を選択し、取得して、輪郭検出部112に出力する。
The
輪郭検出部112は、画像取得部111から入力された画像から楕円の輪郭55を探索し検出する。つまり画像上楕円に表示されるマンホールの蓋50の輪郭55を検出する。そして、検出した楕円のマンホールの蓋50の周辺画像を拡大し、拡大した画像を表示部17に表示させる。ここで、拡大した画像は、検出した楕円の輪郭周辺の画像を、楕円の長軸が画像の水平方向となるように、又は楕円の短軸が画像の垂直方向となるように回転させて表示させても良い。
The
計測点選択部113は、輪郭検出部112で検出された楕円の輪郭55のうちマンホールの蓋50と受け枠52との間の隙間と段差により生じる輝度が低い暗域の幅を計測する計測点を4点以上選択する。
The measurement
暗域幅取得部114は、計測点選択部113で選択した計測点における輪郭55の法線方向で、かつ、計測点から楕円の内側に向かう方向に配置された複数の画素の輝度を取得し、輝度が低い暗域の幅を取得する。
The dark area
実サイズ換算値算出部115は、予め分かっている受け枠52の外径の実サイズと輪郭55の楕円の直径又は短径の画素数等から、計測点選択部113が選択した計測点の画素及びその周辺画素の実サイズ換算値を算出する。
The actual size converted
隙間幅算出部116は、各計測点における暗域幅取得部114が取得した暗域の幅に基づいて、マンホールの蓋50と前記受け枠52との間の隙間の幅を算出する。隙間の幅を算出する際に、実サイズ換算値算出部115が算出した実サイズ換算値を用いて、隙間の幅の実サイズを算出する。
The gap
段差算出部117は、各計測点における暗域幅取得部114が取得した暗域の幅と、隙間幅算出部116が算出した隙間の幅と、に基づいて、マンホールの蓋50と受け枠52との間の段差を算出する。段差を算出する際に、実サイズ換算値算出部115が算出した実サイズ換算値を用いて、段差の実サイズを算出する。段差の算出結果は、表示部17に表示させ、記憶部15に記憶させる。
The level
時刻・位置取得部118は、通信部13がカメラ21より受信した画像データから、画像取得部111が1フレーム分の画像を取得した際に、その画像の撮像時刻の情報と、撮影場所の位置情報を取得し、画像とともに記憶部15に記憶し、表示部17に表示させる。
When the
以上のように構成された段差計測装置10のCPU11が実行する段差計測処理について、図3のフローチャートに沿って詳細に説明する。
The level difference measurement process executed by the
まず、画像取得部111は、カメラ21から通信部13が受信した画像データから1フレーム分の画像を選択し、取得する(ステップS101)。輪郭検出部112は、画像取得部111が取得した画像から楕円の輪郭55を探索し、検出できなかった場合には(ステップS102:No)、別のフレームの画像を選択し、取得する。楕円を検出できた場合には(ステップS102:Yes)、検出した楕円の輪郭55の周辺画像を拡大した画像を表示部17に表示させる(ステップS103)。
First, the
楕円の輪郭55の検出は、フレーム画像全体を、画像がカラーの場合はモノクログレー化した後、画像がモノクログレーの場合はそのまま、平滑化した後に2値化すると、マンホールの蓋50及び受け枠52が領域として抽出され、領域のエッジ検出をし、そのエッジ情報からが楕円の輪郭55を検出する。
The detection of the
例えば、画像取得部111が図4(a)に示すようなフレーム画像を取得した場合、輪郭検出部112は受け枠52の外周を示す楕円の輪郭55を検出する。そして、図4(b)に示すような楕円の輪郭55の周辺画像を拡大した画像を表示部17に表示させる(ステップS103)。
For example, when the
次に、計測点選択部113が、暗域の幅を計測する計測点を選択する(ステップS104)。より詳細には、図5(a)に示すように、輪郭検出部112が検出した輪郭55を上領域A、右領域B、下領域C、左領域Dの4領域に分割し、各領域内の少なくとも1点の計測点を選択する。上領域Aは輪郭55と楕円の長軸551との交点のうち画面上で上側の点を含む領域であり、右領域Bは輪郭55と楕円の短軸552との交点のうち画面上で右側の点を含む領域であり、下領域Cは輪郭55と楕円の長軸551との交点のうち画面上で下側の点を含む領域であり、左領域Dは輪郭55と楕円の短軸552との交点のうち画面上で左側の点を含む領域である。本実施の形態では、各領域内でそれぞれの交点を含む等間隔の3点を計測点として選択する(上領域A:a1,a2,a3、右領域B:b1,b2,b3、下領域C:c1,c2,c3、左領域D:d1,d2,d3)。
Next, the measurement
次に、実サイズ換算値算出部115が、計測点選択部113が選択した計測点の画素及びその周辺画素の実サイズ換算値を算出する(ステップS105)。具体的には、予め分かっている受け枠52の外径の実サイズMと輪郭55の楕円の長径の画素数Nから、計測点選択部113が選択した計測点の画素及びその周辺画素の1画素あたりの実サイズである実サイズ換算値Tを算出する。輪郭55と長軸551との交点近傍では、実サイズ換算値Tは式(1)のようになる。なお、ここでは説明を簡単にするために、マンホールの蓋55の画像が画像の水平方向において中央に近いところにあるとする。
Next, the actual size conversion
T=M/N (1) T = M / N (1)
一方、輪郭55と長軸551との交点近傍以外では、カメラ21から計測点に対応する蓋55上の実位置までの距離(奥行値)ZSと、カメラ21から楕円の中心に対応する蓋55上の実位置までの距離(奥行値)ZCとに基づいて補正を行う必要がある。輪郭55と長軸551との交点近傍以外の補正後の実サイズ換算値Tは、式(2)のようになる。
On the other hand, except near the intersection of the
T=M/N×ZS/ZC (2) T = M / N × Z S / Z C (2)
次に、暗域幅取得部114が各計測点における輪郭55の法線方向で、かつ、各計測点から楕円の内側に向かう方向(図5(b)の矢印の方向)に配置する複数の画素の輝度を取得する。この輝度のプロファイルは、図6に示すように輝度が低くなる暗域を含む。この暗域はマンホールの蓋50と受け枠52との間の隙間や段差によって暗く見える部分である。この暗域の幅を算出する(ステップS106)。より詳細には、各点の輝度プロファイルにおける輝度の最低値Lminと、輪郭55の内部の画素の輝度の平均値Laveとを取得し、式(3)で表される閾値Lthを算出する。そして輝度プロファイルにおいて、閾値Lth以下となる範囲の幅Pを暗域幅として取得する。
Next, the dark area
Lth=kLave+(1−k)Lmin (0<k<1) (3) L th = kL ave + (1−k) L min (0 <k <1) (3)
ここで、A〜Dの各領域において3点ずつ計測点を選択しているため、3点それぞれについて取得した暗域幅の平均値を求める。 Here, since three measurement points are selected in each of the areas A to D, the average value of the dark area width acquired for each of the three points is obtained.
ステップS106で求めた暗域幅は、マンホールの蓋50の表面と受け枠52の表面が面一であるばあいには、蓋50と受け枠52の間の隙間に起因する部分のみが暗域として表示される。一方、蓋50の表面と受け枠52の表面にずれがある場合には、蓋50と受け枠52の間の隙間のみならず蓋50と受け枠52の間の段差に起因する部分が暗域として表示される。
When the surface of the
ここで、右領域B、左領域Dの暗域はほとんどマンホールの蓋50と受け枠52との間の隙間を表していると考えられるため、右領域Bと左領域Dの暗域幅に基づいて隙間dzを算出する(ステップS107)。具体的には、右領域Bの暗域幅の画素数に右領域Bの計測点の実サイズ換算値を乗じて右側の隙間を算出し、左領域Dの暗域幅の画素数に左領域Bの計測点の実サイズ換算値を乗じて左側の隙間を算出する。そして、右側の隙間と左側の隙間との平均値を隙間dzとして算出する。
Here, since the dark areas of the right area B and the left area D are considered to represent almost the gap between the
次に、ステップS105で求めた実サイズ換算値と、ステップS106で求めた上領域A及び下領域Cの暗域幅と、ステップS107で求めた隙間幅と、に基づいて段差を算出する。 Next, a step is calculated based on the actual size conversion value obtained in step S105, the dark area widths of the upper area A and the lower area C obtained in step S106, and the gap width obtained in step S107.
上領域Aの暗域幅の方が下領域Cの暗域幅より広い場合(ステップS108:(i))、図7(a)に示すように、マンホールの蓋50が受け枠52に対して沈んでいると判定できるため、沈み量である段差を算出する(ステップS109)。段差の算出方法について図7(b)を用いて詳細に説明する。画像面Fには、マンホールの蓋50と受け枠52の段差sに対応する長さs’の像が投影され、マンホールの蓋50と受け枠52の隙間dzに対応する長さt’の像が投影される。長さt’の像の実サイズをtとすると、式(4)のようになる。ここで、角度θは、カメラ21の高さyと、カメラ21から蓋55の側面までの距離(奥行値)zを用いて式(5)のように表される。なお、ここではカメラの下向き角度は0度としている。
When the dark area width of the upper area A is wider than the dark area width of the lower area C (step S108: (i)), the
t=dz・tanθ (4)
θ=atan(y/z) (5)
t = dz · tan θ (4)
θ = atan (y / z) (5)
また、上領域Aの暗域はマンホールの蓋50と受け枠52との間の段差sと隙間に対応するtの合計に相当するため、上領域Aの暗域幅の画素数に上領域Aの計測点における実サイズ換算値を乗じた値からtを差し引くことにより段差sを算出する。
Since the dark area of the upper area A corresponds to the sum of the step s between the
一方、上領域Aの暗域幅が下領域Cの暗域幅より狭い場合(ステップS108:(ii))、図8(a)に示すように、マンホールの蓋50が受け枠52に対して浮いていると判定できるため、浮き量である段差算出値を算出する(ステップS110)。段差の算出方法について図8(b)を用いて詳細に説明すると、画像面Fには、マンホールの蓋50と受け枠52の段差sに対する長さs’の像が投影され、マンホールの蓋50と受け枠52の隙間dzに対する長さt’の像が投影される。tはステップS109と同様にして求める。
On the other hand, when the dark area width of the upper area A is narrower than the dark area width of the lower area C (step S108: (ii)), the
下領域Cの暗域はマンホールの蓋50と受け枠52との間の段差sと隙間に対応するtの合計に相当するため、下領域Cの暗域幅の画素数に下領域Cの計測点における実サイズ換算値を乗じた値からtを差し引くことにより段差sを算出する。
Since the dark area of the lower area C corresponds to the sum of the step s between the
上領域Aの暗域幅と下領域Cの暗域幅が略同じである場合(ステップS108
:(iii))、段差は約0と判定する(ステップS111)。
When the dark area width of the upper area A and the dark area width of the lower area C are substantially the same (step S108)
: (Iii)), the step is determined to be about 0 (step S111).
ステップS109〜111で算出した段差は、段差算出に用いたフレーム画像、撮影場所の位置情報、撮影時刻とともに記憶部15に記憶し、表示部17に表示させて(ステップS112)処理を終了する。
The steps calculated in steps S109 to 111 are stored in the
以上説明したように、本実施の形態においては、道路を撮影した画像から楕円の輪郭を検出し、楕円の輪郭を上領域A、右領域B、下領域C、左領域Dからなる4領域に分割し、各領域内の少なくとも1点の計測点を選択し、計測点における輪郭の法線方向でかつ計測点から楕円の内側に向かう方向に配置する複数の画素の輝度を取得し、輝度プロファイルから暗域の幅を取得し、上領域Aの暗域幅と下領域Cの暗域幅とを比較して蓋50が受け枠52に対して浮いているか沈んでいるかを判定し、上領域Aの暗域幅と下領域Cの暗域幅のいずれか一方から、右領域Bと左領域Dの暗域幅の平均値を差し引いて段差の算出値を出力することとした。これにより、簡易な構成で容易に段差を正確に計測することができる。
As described above, in this embodiment, the outline of an ellipse is detected from an image obtained by photographing a road, and the outline of the ellipse is divided into four areas including an upper area A, a right area B, a lower area C, and a left area D. Divide and select at least one measurement point in each area, obtain the luminance of multiple pixels arranged in the normal direction of the contour at the measurement point and in the direction from the measurement point toward the inside of the ellipse, and a luminance profile The dark area width is obtained from the above, the dark area width of the upper area A is compared with the dark area width of the lower area C, and it is determined whether the
(実施の形態2)
本発明の実施の形態2について図9、10を参照して詳細に説明する。
(Embodiment 2)
The second embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS.
本実施の形態に係る段差計測装置30は、実施の形態1と同様に道路40を撮影した画像に基づいて、道路40に設置されたマンホールの蓋50の周囲に生じる段差を計測する装置であるが、画像を回転、拡大して、実スケールゲージを重畳表示する機能を備える点で実施の形態1と異なる。
The step
図9に示すように、段差計測装置30は、CPU(Central Processing Unit:中央処理装置)31、通信部13、記憶部15、表示部17から構成され、外部に接続したカメラ21から受信する情報に基づいて段差を計測し、記録する。カメラ21は撮影指示信号発生部22から出力される制御信号に基づいて撮影を実行する。カメラ21、撮影指示信号発生部22の構成は実施の形態1と同様である。
As shown in FIG. 9, the step
CPU31は、実施の形態1と同様の画像取得部111、輪郭検出部112、計測点選択部113、暗域幅取得部114、実サイズ換算値算出部115、隙間幅算出部116、段差算出部117、時刻・位置取得部118に加えて、画像回転部311、ゲージ重畳部312を更に有する。
The
画像回転部311は、画像の計測点周辺を回転して拡大した画像を作成し、ゲージ重畳部312は、拡大画像上に実スケールゲージを重畳した画像を表示する。
The
例えば、画像取得部111が取得した画像が図10(a)に示すような画像であった場合について説明する。輪郭検出部112は右上の端に近い領域で楕円の輪郭55を検出する。画像の端に近い領域では、画像に歪みが生じるため楕円の長軸が水平方向から回転しさらに歪んだ状態で表示される。よって楕円の輪郭検出は、長軸方向に寄らずに検出する必要があり、また正確な楕円から所定の範囲内でずれている形状も検出する必要がある。
For example, a case where the image acquired by the
まず、計測点選択部113は、輪郭55と楕円の長軸551、短軸552との交点を計測点として選択する。
First, the measurement
輪郭検出部112が、長軸方向が水平でなく、楕円が歪んだ状態の輪郭55を検出した場合は、画像回転部311は計測点周辺の画像を拡大する際にその歪みを補正し、長軸方向が水平になるように回転させた図4(b)に示すような画像を生成する。
When the
画像回転部311が生成した拡大画像に対して、ゲージ重畳部312が、図10(b)に示すような、選択した計測点を基準位置としたゲージ(目盛り)を重ねた画像を生成し、表示部17に表示させる。ここで、ゲージは、実サイズ換算値算出部115が算出する実サイズ換算値に基づいて、輪郭55の各計測点における実スケールを示したものである。
For the enlarged image generated by the
表示部17に表示された画像において、ユーザが左右の計測点で目視計測した数値を入力することにより、入力された値に基づいて隙間幅算出部116は隙間幅を算出することができる。また、ユーザが上下の計測点で目視計測した数値を入力することにより、入力された値に基づいて段差算出部117は、隙間幅も考慮して段差を算出することができる。
In the image displayed on the
以上説明したように、本実施の形態においては、輪郭検出部112が、長軸方向が水平でなく、楕円が歪んだ状態の輪郭55を検出した場合は、画像回転部311が輪郭55周辺の画像を拡大する際にその歪みを補正し、長軸方向が水平になるように回転させ、ゲージ重畳部312が計測点を基準位置としたゲージを重ねた画像を生成することとした。これにより、画像のどの領域に楕円が検出されても、楕円の長軸方向が水平となった状態で、段差を目視することができ、ゲージを用いて段差を計測することができる。
As described above, in the present embodiment, when the
(実施の形態3)
本発明の実施の形態3について図11を参照して詳細に説明する。
(Embodiment 3)
A third embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIG.
本実施の形態に係る段差計測装置60は、実施の形態1と同様に道路40を撮影した画像に基づいて、道路40に設置されたマンホールの蓋50の周囲に生じる段差を計測する装置であるが、段差の計測に用いる画像は、ステレオカメラで撮影した画像であることが実施の形態1と異なる。
The level
図10に示すように、段差計測装置60は、CPU(Central Processing Unit:中央処理装置)61、通信部13、記憶部15、表示部17から構成され、外部に接続した第1カメラ23、第2カメラ24から受信する情報に基づいて段差を計測し、記録する。第1カメラ23、第2カメラ24は撮影指示信号発生部22から出力される制御信号に基づいて同時に撮影する。
As shown in FIG. 10, the level
第1カメラ23、第2カメラ24は、図2(a)に示すように道路40上を走行する車両2に備えられる。第1カメラ23、第2カメラ24は例えば車両2の上面に水平に備え付けられ、車両2の前方を撮影する。第1カメラ23、第2カメラ24は、互いに略平行もしくは、撮影対象のマンホールの蓋50を同時に撮影できるように互いにやや内向きの光軸で撮影する。また、車両2の進行方向の道路のより車両2に近い範囲も撮影できるように第カメラ23、第2カメラ24の光軸をやや下方に向けても良い。
The
CPU61は、実施の形態1と同様の構成・機能を有する画像取得部111、輪郭検出部112、計測点選択部113、暗域幅取得部114、実サイズ換算値算出部115、隙間幅算出部116、段差算出部117、時刻・位置取得部118に加えて、3次元座標取得部611、2点間距離算出部612を備えている。
The
3次元座標取得部611は、同時刻に第1カメラ23と第2カメラ24で撮影した2枚の画像中の互いに対応する計測点が示す箇所の3次元座標を取得する。ここで3次元座標の取得は、従来のステレオ画像から三角測量の原理を用いた3次元座標を算出する方法により行う。
The three-dimensional coordinate
2点間距離算出部612は、3次元座標取得部611が取得した2点以上の計測点の3次元座標に基づいて、2点間の距離を算出する。
The two-point
本実施の形態の段差計測装置60は、実施の形態1と同様の方法でマンホールの蓋50と受け枠52との間の段差を算出すると共に、ステレオ画像に基づく3次元座標の取得による様々な評価を行う。
The level
例えば、3次元座標取得部611が輪郭検出部112で検出した楕円の輪郭55と楕円の長軸との交点2点の3次元座標を取得した場合には、2点間距離算出部612は、楕円の長径の実サイズを算出することができる。この長径の実サイズはマンホールの受け枠52の外径に相当する。マンホールの蓋50及び受け枠52は、上下水道、電気通信ケーブル用等の用途ごとに外径が異なる場合が多い。よって、受け枠52の外径を計測することで、計測対象のマンホールの蓋50を選別することができる。この場合、選別したマンホールの蓋50についてのみ結果を出力するようにしてもよい。ここでは、2点間距離算出部612は計測対象判別部としても機能する。
For example, when the three-dimensional coordinate
また、3次元座標取得部611が輪郭検出部112で検出した楕円の輪郭55から一定距離内側の少なくとも2点の3次元座標を取得した場合には、2点間距離算出部612は、マンホールの蓋50上の2点の鉛直方向における座標の差を算出することができる。この鉛直方向における座標の差が予め定めた値より大きい場合には、マンホールの蓋50が傾いていることを判定することができる。ここでは、2点間距離算出部612は蓋傾斜判定部としても機能する。なお、3次元座標を取得する2点は任意の点で良いが、例えば、楕円の輪郭55と楕円の長軸との交点2点から一定距離内側の位置の3次元座標を取得する。
When the 3D coordinate
また、3次元座標取得部611が輪郭検出部112で検出した楕円の輪郭55の内側と外側の少なくとも各1点の3次元座標を取得した場合には、2点間距離算出部612は、受け枠52の表面上の点と受け枠52の外側の路面上の点の鉛直方向における座標の差を算出することができる。この鉛直方向における座標の差は、受け枠52の表面と外周の路面との高低差を示しているため、その高低差を計測することができる。つまり、2点間距離算出部612は受け枠52とその外周の高低差推定部としても機能する。
When the three-dimensional coordinate
また、3次元座標取得部611が、輪郭検出部112が検出した輪郭55の3次元計測を行い、楕円の長径を算出した場合には、その長径を実サイズ換算値算出部115が用いる受け枠52の外径の実サイズとして使用してもよい。
When the three-dimensional coordinate
また、3次元座標取得部611が、計測点選択部113が選択した計測点の3次元位置を高精度に算出し、実サイズ換算値算出部115が用いる計測点の3次元位置情報として使用してもよい。
Further, the three-dimensional coordinate
また、輪郭検出部112が検出した輪郭が、マンホールの蓋50と受け枠52の外周の2つであった場合に、3次元座標取得部611は2つの楕円の3次元情報を取得し、それに基づいて段差を算出するようにしてもよい。
When the contour detected by the
以上説明したように、本実施の形態においては、ステレオカメラを構成する第1カメラ23、第2カメラ24が道路を撮影した画像に基づいて、マンホールの蓋50と受け枠52の段差を計測するとともに、3次元座標取得部611が輪郭55の周囲の3次元座標を取得し、2点間距離算出部612が3次元座標を取得した2点の間の距離を算出することとした。これにより、受け枠52の外径、マンホールの蓋50の傾き、受け枠52とその外周の間の高低差等の様々な評価が可能となる。
As described above, in the present embodiment, the steps between the
このように本発明は、道路を撮影した画像から略楕円の輪郭を検出し、輪郭と略楕円の長軸との交点を含む右領域と左領域と、輪郭と略楕円の短軸との交点を含む上領域と下領域からなる4領域に分割し、各領域内の少なくとも1点の計測点を選択し、計測点における輪郭の法線方向で、かつ、計測点から略楕円の内側又は外側に向かう方向に配置する複数の画素の輝度を取得し、輝度が予め定めた基準以下である暗域の幅を取得し、各領域の暗域の幅に基づいて略楕円が示すマンホールの蓋の受け枠に対する浮き又沈みがあることを判別し、段差を算出することとした。これにより、簡易な構成で正確にマンホールの蓋の周囲に生じた段差を計測することが可能になる。 As described above, the present invention detects a substantially elliptical contour from an image of a road, and intersects the right region and the left region including the intersection of the contour and the major axis of the substantially elliptical shape with the contour and the minor axis of the substantially elliptical shape. Is divided into four areas consisting of an upper area and a lower area, and at least one measurement point in each area is selected, the direction of the normal of the contour at the measurement point, and the inside or outside of the approximate ellipse from the measurement point The brightness of a plurality of pixels arranged in the direction toward the center is acquired, the width of a dark area whose brightness is equal to or less than a predetermined reference is acquired, and the manhole cover indicated by the substantially ellipse is based on the width of the dark area of each area It was determined that there was a float or sink with respect to the receiving frame, and the level difference was calculated. Thereby, it becomes possible to measure the level | step difference which arose around the manhole cover correctly with a simple structure.
なお、本発明は、上記実施の形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲での種々の変更は勿論可能である。 In addition, this invention is not limited to the said embodiment, Of course, the various change in the range which does not deviate from the summary of this invention is possible.
例えば、輪郭検出部112で検出した輪郭を4つの領域に分割して、各領域内で1点以上の計測点の輝度プロファイルを取得するとしたが、5以上の領域に分割しても良い。
For example, although the contour detected by the
また、計測点の輝度プロファイルは、計測点より内側の画素について取得するとしたが、輪郭検出部112が検出した輪郭55が、マンホールの蓋50の外周を示している可能性もあるため、計測点の内側及び外側を計測するようにしてもよい。
In addition, the luminance profile of the measurement point is acquired for pixels inside the measurement point, but the
また、実サイズ換算値を求める際に、予め分かっている受け枠52の外径の実サイズと、輪郭55の楕円の長径の比から算出するとしたが、輪郭55が、マンホールの蓋50の外周を示している可能性もあるため、その場合には、予め分かっている蓋50の外径の実サイズと、輪郭55の楕円の長径の比から実サイズ換算値を求めるようにしてもよい。
Further, when the actual size conversion value is obtained, it is calculated from the ratio of the known actual size of the outer diameter of the receiving
また、上領域Aの暗域幅から右領域Bと左領域Dの暗域幅の平均値を差し引くことにより段差を算出するとしたが、上領域Aの暗域幅から、右領域Bの暗域幅、左領域の暗域幅のいずれか一方を差し引くことにより段差を算出するようにしてもよい。輝度の計測点を減らすことができCPU11の処理量を軽減させることができる。
Further, the level difference is calculated by subtracting the average value of the dark area widths of the right area B and the left area D from the dark area width of the upper area A, but the dark area of the right area B is calculated from the dark area width of the upper area A. The step may be calculated by subtracting either the width or the dark area width of the left area. The number of luminance measurement points can be reduced, and the processing amount of the
また、実サイズ換算値算出部115は、予め分かっている受け枠52の外径の実サイズと輪郭55の楕円の長径の画素数の比により実サイズ換算値を求めるとしたが、他の任意の方法でもよい。例えば、カメラ21の内部パラメータ(焦点距離、画像中心、撮像素子実サイズ)が分かっている場合、内部パラメータを用いて、カメラ21に対する蓋50の3次元位置・姿勢を簡易的に求めることが可能である。その位置・姿勢を用いて、計測点選択部113が選択した計測点の3次元位置を、より正確に算出し、その3次元位置に基づいて、計測点の画素及びその周辺画素の1画素あたりの実サイズを求めることができる。
In addition, the actual size conversion
実サイズ換算値の他の算出方法として、カメラ21の内部パラメータ(焦点距離、画像中心、画素実サイズ)と外部パラメータ(路面に対する高さと下向きの角度)が分かっている場合に、内部パラメータと外部パラメータを用いて、カメラ21に対する蓋50の3次元位置・姿勢を正確に求めてもよい。その位置・姿勢を用いて、計測点選択部113が選択した前記計測点の3次元位置を、より正確に算出し、その3次元位置に基づいて、計測点の画素及びその周辺画素の1画素あたりの実サイズを求めることができる。
As another calculation method of the actual size conversion value, when the internal parameters (focal length, image center, pixel actual size) and external parameters (height and downward angle with respect to the road surface) of the
実サイズ換算値は、画像中の蓋50の位置が左右に寄った位置の場合でも、カメラ21から蓋50が遠い場合は、奥行値で近似しても問題ないが、カメラ21に近づくにつれ誤差が大きくなるため、奥行値を3次元位置に基づく3次元距離に置き換えて算出することにより、より正確な実サイズ換算値を取得できる。
The actual size conversion value can be approximated by the depth value when the
また、輪郭検出部112が検出した輪郭55において計測点を計測し、暗域幅を取得し段差を求めるようにしたが、輪郭検出部112は、カメラ21の内部パラメータと外部パラメータが分かっている場合であって、輪郭55が検出できなかった場合には、内部パラメータと外部パラメータを用いて、あらかじめ分かっているマンホールの直径の実サイズから、楕円を画像上に投影してもよい。このとき、フレーム画像中のマンホールの中心位置を指定する中心位置指定部を有し、中心位置指定部で指定された中心位置に投影した楕円を輪郭55と決定してもよい。
In addition, the measurement points are measured in the
また、隙間幅算出部116は実サイズ換算値を用いて実サイズの隙間幅を算出し、それに基づいて段差を算出するとしたが、右領域Bの暗域幅と左領域Dの暗域幅に基づいて実サイズ換算前の補正値を算出し、上領域Aの暗域幅又は下領域Cの暗域幅から当該補正値を差し引いて段差に相当する値を求めるようにしてもよい。
In addition, the gap
また、暗域幅を求める際に、計測点から楕円の内側に配列された画素の輝度プロファイルの最低値と、輪郭55の内部の画素の輝度の平均値に基づいて閾値を決定し閾値以下の領域を暗域であると判定したが、閾値は予め定めた値でも良く、最低値、平均値のいずれか一方を基準にする等他の方法により設定したものであっても良い。
Further, when obtaining the dark area width, the threshold value is determined based on the minimum value of the luminance profile of the pixels arranged inside the ellipse from the measurement point and the average value of the luminance values of the pixels inside the
また、CPU11、31、61が実行した処理のプログラムを、既存のコンピュータ等の情報端末で実行させることにより、当該情報端末を本発明に係る段差計測装置10、30、60として機能させることも可能である。
Further, by executing a program of processing executed by the
このようなプログラムの配布方法は任意であり、例えば、CD−ROM(Compact Disc Read-Only Memory)、DVD(Digital Versatile Disc)、MO(Magneto Optical Disc)、メモリカード等のコンピュータ読み取り可能な記録媒体に格納して配布してもよいし、インターネット等の通信ネットワークを介して配布してもよい。 Such a program distribution method is arbitrary, for example, a computer-readable recording medium such as a CD-ROM (Compact Disc Read-Only Memory), a DVD (Digital Versatile Disc), an MO (Magneto Optical Disc), or a memory card. It may be stored and distributed in the network, or distributed via a communication network such as the Internet.
10,30,60…段差計測装置
11,31,61…CPU
111…画像取得部
112…輪郭検出部
113…計測点選択部
114…暗域幅取得部
115…実サイズ換算値算出部
116…隙間幅算出部
117…段差算出部
118…時刻・位置取得部
13…通信部
15…記憶部
17…表示部
2…車両
20…GPS衛星
21…カメラ
22…撮影指示信号発生部
221…GPSアンテナ
23…第1カメラ
24…第2カメラ
311…画像回転部
312…ゲージ重畳部
611…3次元座標取得部
612…2点間距離算出部
40…道路
50…蓋
51…開口部
52…受け枠
521…下方支持部
55…輪郭
551…長軸
552…短軸
10, 30, 60 ... Step
DESCRIPTION OF
Claims (11)
道路を撮影したフレーム画像を取得する画像取得部と、
前記画像取得部が取得した前記フレーム画像から略楕円の輪郭を検出する輪郭検出部と、
前記輪郭検出部が検出した前記略楕円の前記輪郭を、前記輪郭と前記略楕円の長軸との交点を含む右領域と左領域と、前記輪郭と前記略楕円の短軸との交点を含む上領域と下領域からなる4領域に分割し、前記4領域の各領域内の少なくとも1点の計測点を選択する計測点選択部と、
前記計測点選択部が選択した前記計測点における前記輪郭の法線方向で、かつ、前記計測点から前記略楕円の内側又は外側に向かう方向に配置する複数の画素の輝度を取得し、前記輝度が予め定めた基準以下である暗域の幅を取得する暗域幅取得部と、
前記右領域及び前記左領域の前記暗域の幅に基づく補正値を算出する補正値算出部と、
前記上領域の前記暗域の幅から前記補正値を差し引いて算出する第1差分値、又は、前記下領域の前記暗域の幅から前記補正値を差し引いて算出する第2差分値に基づいて、前記段差を算出する段差算出部と、
を有することを特徴とする段差計測装置。 A level difference measuring device for measuring a level difference caused by floating or sinking with respect to a receiving frame of a manhole cover on a road,
An image acquisition unit for acquiring a frame image of the road;
A contour detection unit that detects a substantially elliptical contour from the frame image acquired by the image acquisition unit;
The outline of the substantially ellipse detected by the outline detector includes a right area and a left area including an intersection of the outline and the major axis of the substantially ellipse, and an intersection of the outline and the minor axis of the substantially ellipse. A measurement point selection unit that divides into four regions including an upper region and a lower region and selects at least one measurement point in each of the four regions;
The brightness of a plurality of pixels arranged in a direction normal to the contour at the measurement point selected by the measurement point selection unit and in a direction from the measurement point toward the inside or outside of the substantially ellipse is acquired, and the brightness A dark area width acquisition unit that acquires a dark area width that is equal to or less than a predetermined reference;
A correction value calculation unit that calculates a correction value based on the width of the dark region of the right region and the left region;
Based on the first difference value calculated by subtracting the correction value from the dark area width of the upper area, or the second difference value calculated by subtracting the correction value from the dark area width of the lower area , A step calculation unit for calculating the step,
A step difference measuring apparatus comprising:
前記補正値算出部は、前記右領域又は前記左領域の前記暗域の幅と、前記実サイズ換算値算出部が算出した前記実サイズ換算値から、前記マンホールの蓋と前記受け枠との間の隙間の幅の実サイズである前記補正値を算出し、
前記段差算出部は、前記実サイズ換算値を用いて実サイズに換算した前記上領域の前記暗域の幅から前記補正値算出部が算出した前記補正値を差し引くことにより前記第1差分値を算出し、前記実サイズ換算値を用いて実サイズに換算した前記下領域の前記暗域の幅から前記補正値算出部が算出した前記補正値を差し引くことにより前記第2差分値を算出する、
ことを特徴とする請求項1に記載の段差計測装置。 The pixel of the measurement point selected by the measurement point selection unit from the actual size of the outer diameter of the lid or the outer diameter of the receiving frame, which is known in advance, and the number of pixels with the major axis or minor axis of the substantially ellipse of the outline, and It further has an actual size conversion value calculation unit that calculates an actual size conversion value of the surrounding pixels,
The correction value calculation unit is configured to determine a gap between the manhole cover and the receiving frame from the width of the dark region of the right region or the left region and the actual size conversion value calculated by the actual size conversion value calculation unit. Calculating the correction value which is the actual size of the gap width of
The level difference calculation unit subtracts the correction value calculated by the correction value calculation unit from the width of the dark area of the upper area converted into an actual size using the actual size conversion value, thereby calculating the first difference value. Calculating and calculating the second difference value by subtracting the correction value calculated by the correction value calculation unit from the width of the dark area of the lower area converted into an actual size using the actual size converted value;
The level | step difference measuring apparatus of Claim 1 characterized by the above-mentioned.
前記上領域の前記暗域の幅が、前記下領域の前記暗域の幅よりも広い場合にはマンホールの蓋がマンホールの蓋の受け枠よりも沈んでいると判定して、実サイズに換算した前記第1差分値を前記段差として算出し、
前記上領域の前記暗域の幅が、前記下領域の前記暗域の幅よりも狭い場合にはマンホールの蓋がマンホールの蓋の受け枠よりも浮いていると判定して、実サイズに換算した前記第2差分値を前記段差として算出する、
ことを特徴とする請求項1又は2に記載の段差計測装置。 The step calculation unit
If the width of the dark area of the upper area is wider than the width of the dark area of the lower area, it is determined that the manhole cover is sunk more than the receiving frame of the manhole cover, and converted to the actual size And calculating the first difference value as the step,
When the width of the dark area in the upper area is narrower than the width of the dark area in the lower area, it is determined that the manhole cover is floating above the receiving frame of the manhole cover, and converted to the actual size. Calculating the second difference value as the step,
The level | step difference measuring apparatus of Claim 1 or 2 characterized by the above-mentioned.
ことを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の段差計測装置。 The correction value calculating unit calculates the correction value based on an average value of the dark area width of the right area and the dark area width of the left area;
The level | step difference measuring apparatus of any one of Claim 1 thru | or 3 characterized by the above-mentioned.
ことを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の段差計測装置。 The dark area width acquisition unit acquires, as a dark area width, a width of an area that is equal to or less than a reference value determined based on a minimum value of luminance of the plurality of pixels and an average value of luminance of pixels inside the contour. To
The level | step difference measuring apparatus of any one of Claims 1 thru | or 4 characterized by the above-mentioned.
前記実サイズ換算値算出部が算出する前記実サイズ換算値に基づいて、前記計測点における実スケールを算出し、前記画像回転部が生成した画像に前記実スケールを示したゲージを重畳した画像を生成するゲージ重畳部と、を更に有する、
ことを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項に記載の段差計測装置。 A rotated image obtained by rotating an image around the contour so that the major axis of the approximate ellipse of the contour is horizontal when the major axis of the approximate ellipse detected by the contour detection unit is not horizontal in the frame image An image rotation unit for generating
Based on the actual size conversion value calculated by the actual size conversion value calculation unit, an actual scale at the measurement point is calculated, and an image in which a gauge indicating the actual scale is superimposed on the image generated by the image rotation unit is obtained. A gauge superimposing unit to be generated,
The step difference measuring device according to any one of claims 1 to 5, wherein
前記輪郭検出部が検出した前記輪郭の前記略楕円の長径を、前記ステレオ画像に基づく3次元計測により算出し、前記略楕円の長径が予め定めた範囲内であった場合に、前記輪郭が示すマンホールの前記蓋及び前記受け枠が計測対象であることを判別する計測対象判別部を更に有し、
前記段差算出部は、前記計測対象判別部が計測対象であると判別したマンホールの前記蓋及び前記受け枠について、前記段差の計測結果を出力する、
ことを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1項に記載の段差計測装置。 The image acquired by the image acquisition unit is a stereo image taken with a stereo camera,
The contour indicates when the major axis of the approximate ellipse detected by the contour detector is calculated by three-dimensional measurement based on the stereo image, and the major axis of the approximate ellipse is within a predetermined range. A measurement object determining unit that determines that the manhole cover and the receiving frame are measurement objects;
The step calculation unit outputs the measurement result of the step for the lid of the manhole and the receiving frame that the measurement target determination unit has determined to be a measurement target.
The level | step difference measuring apparatus of any one of Claim 1 thru | or 6 characterized by the above-mentioned.
前記輪郭検出部が検出した前記輪郭から一定距離内側の少なくとも2点の鉛直方向における高さの差を、前記ステレオ画像に基づく3次元計測により算出し、前記高さの差が予め定めた値より大きい場合には、マンホールの蓋50が傾斜していることを判定する蓋傾斜判定部をさらに有する、
ことを特徴とする請求項1乃至7のいずれか1項に記載の段差計測装置。 The image acquired by the image acquisition unit is a stereo image taken with a stereo camera,
The height difference in the vertical direction of at least two points inside the fixed distance from the contour detected by the contour detection unit is calculated by three-dimensional measurement based on the stereo image, and the height difference is determined from a predetermined value. In the case of being large, it further includes a lid inclination determination unit that determines that the manhole cover 50 is inclined.
The step difference measuring device according to any one of claims 1 to 7, wherein
前記輪郭検出部が検出した前記輪郭の内側と外側の少なくとも各1点の鉛直方向における高さの差を、前記ステレオ画像に基づく3次元計測により算出し、前記高さの差を前記受け枠と前記受け枠の外周との高低差として推定する外周高低差推定部をさらに有する、
ことを特徴とする請求項1乃至8のいずれか1項に記載の段差計測装置。 The image acquired by the image acquisition unit is a stereo image taken with a stereo camera,
A height difference in the vertical direction of at least one point inside and outside the contour detected by the contour detection unit is calculated by three-dimensional measurement based on the stereo image, and the height difference is calculated with the receiving frame. An outer periphery height difference estimating unit for estimating the height difference from the outer periphery of the receiving frame;
The step difference measuring apparatus according to any one of claims 1 to 8, wherein
道路を撮影したフレーム画像を取得する画像取得ステップと、
前記画像取得ステップで取得した前記フレーム画像から略楕円の輪郭を検出する輪郭検出ステップと、
前記輪郭検出ステップで検出した前記略楕円の前記輪郭を、前記輪郭と前記略楕円の長軸との交点を含む右領域と左領域と、前記輪郭と前記略楕円の短軸との交点を含む上領域と下領域からなる4領域に分割し、前記4領域の各領域内の少なくとも1点の計測点を選択する計測点選択ステップと、
前記計測点選択ステップで選択した前記計測点における前記輪郭の法線方向で、かつ、前記計測点から前記略楕円の内側又は外側に向かう方向に配置する複数の画素の輝度を取得し、前記輝度が予め定めた基準以下である暗域の幅を取得する暗域幅取得ステップと、
前記右領域及び前記左領域の前記暗域の幅に基づいて前記マンホールの蓋と前記受け枠との間の隙間の幅に対応する補正値を算出する補正値算出ステップと、
前記上領域の前記暗域の幅から前記補正値を差し引いて算出する第1差分値、又は、前記下領域の前記暗域の幅から前記補正値を差し引いて算出する第2差分値に基づいて、前記段差を算出する段差算出ステップと、
を有することを特徴とする段差計測方法。 A step measurement method in which a computer measures a step caused by floating or sinking on a receiving frame of a manhole cover on a road,
An image acquisition step for acquiring a frame image of the road;
A contour detecting step for detecting a substantially elliptical contour from the frame image acquired in the image acquiring step;
The outline of the approximate ellipse detected in the outline detection step includes an intersection of a right area and a left area including an intersection of the outline and the major axis of the approximate ellipse, and an intersection of the outline and the minor axis of the approximate ellipse. A measurement point selection step of dividing the upper region and the lower region into four regions and selecting at least one measurement point in each of the four regions;
The brightness of a plurality of pixels arranged in a normal direction of the contour at the measurement point selected in the measurement point selection step and in a direction from the measurement point toward the inside or outside of the substantially ellipse is acquired, and the brightness A dark area width obtaining step of obtaining a dark area width which is equal to or less than a predetermined reference;
A correction value calculating step for calculating a correction value corresponding to the width of the gap between the manhole cover and the receiving frame based on the width of the dark region of the right region and the left region;
Based on the first difference value calculated by subtracting the correction value from the dark area width of the upper area, or the second difference value calculated by subtracting the correction value from the dark area width of the lower area , A step calculating step for calculating the step,
A step difference measuring method characterized by comprising:
道路を撮影したフレーム画像を取得する画像取得手順と、
前記画像取得手順で取得した前記フレーム画像から略楕円の輪郭を検出する輪郭検出手順と、
前記輪郭検出手順で検出した前記略楕円の前記輪郭を、前記輪郭と前記略楕円の長軸との交点を含む右領域と左領域と、前記輪郭と前記略楕円の短軸との交点を含む上領域と下領域からなる4領域に分割し、前記4領域の各領域内の少なくとも1点の計測点を選択する計測点選択手順と、
前記計測点選択手順で選択した前記計測点における前記輪郭の法線方向で、かつ、前記計測点から前記略楕円の内側又は外側に向かう方向に配置する複数の画素の輝度を取得し、前記輝度が予め定めた基準以下である暗域の幅を取得する暗域幅取得手順と、
前記右領域及び前記左領域の前記暗域の幅に基づいて前記マンホールの蓋と前記受け枠との間の隙間の幅に対応する補正値を算出する補正値算出手順と、
前記上領域の前記暗域の幅から前記補正値を差し引いて算出する第1差分値、又は、前記下領域の前記暗域の幅から前記補正値を差し引いて算出する第2差分値に基づいて、前記段差を算出する段差算出手順と、
を実行させるためのプログラム。 To a computer that measures the level difference caused by floating or sinking to the receiving frame of the manhole cover on the road,
An image acquisition procedure for acquiring a frame image of a road;
A contour detection procedure for detecting a substantially elliptical contour from the frame image acquired in the image acquisition procedure;
The outline of the substantially ellipse detected in the outline detection procedure includes a right area and a left area including an intersection of the outline and the major axis of the substantially ellipse, and an intersection of the outline and the minor axis of the substantially ellipse. A measurement point selection procedure that divides into four regions consisting of an upper region and a lower region and selects at least one measurement point in each of the four regions;
The brightness of a plurality of pixels arranged in the normal direction of the contour at the measurement point selected in the measurement point selection procedure and in the direction from the measurement point toward the inside or outside of the substantially ellipse is acquired, and the brightness A dark area width obtaining procedure for obtaining a dark area width that is equal to or less than a predetermined reference;
A correction value calculation procedure for calculating a correction value corresponding to the width of the gap between the manhole cover and the receiving frame based on the width of the dark region of the right region and the left region;
Based on the first difference value calculated by subtracting the correction value from the dark area width of the upper area, or the second difference value calculated by subtracting the correction value from the dark area width of the lower area , A step calculation procedure for calculating the step,
A program for running
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-
2013
- 2013-09-17 JP JP2013192199A patent/JP2015059768A/en active Pending
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