JP2015170989A - トンネル壁面撮影装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 トンネル壁面の形状、寸法又は撮影車両の走行車線が変わっても、トンネル壁面が隙間なく撮影された合成画像を得ることができるトンネル壁面撮影装置を提供する。
【解決手段】 トンネル壁面４を撮影して壁面画像を生成する２以上の車載カメラと、トンネル壁面４の設計情報を保持するトンネル設計情報記憶部１０２と、ユーザ操作に基づいて、トンネル内における撮影車両２の走行位置ａを指定する走行位置指定部１０１と、設計情報及び走行位置ａに基づいて、撮影車両２の車幅方向に対する車載カメラの制御角αを定める撮像パラメータ指定部１０３と、制御角αに基づいて、車載カメラの向きを調整する撮影方向調整部１３と、向きの調整後に車載カメラにより撮影された壁面画像を合成する壁面画像合成部２１により構成される。撮像パラメータ指定部１０３は、各車載カメラの撮影領域がトンネル壁面４上で互いに重複するように、制御角αを定める。
【選択図】 図４

Description

本発明は、トンネル壁面撮影装置に係り、更に詳しくは、２以上の車載カメラを用いてトンネル壁面を撮影するトンネル壁面撮影装置の改良に関する。

トンネル内を走行しながら車載カメラによりトンネル壁面を撮影し、その撮影画像を解析することによって、トンネル壁面に生じたひび割れ等を検出する検査システムが従来から知られている（例えば、特許文献１）。トンネル壁面は、周方向の広い範囲をカバーするために、２以上の車載カメラを用いて撮影される。各車載カメラは、トンネル壁面上における撮影領域が互いに重複するように配置され、各車載カメラの撮影画像を連結することにより、元の撮影画像に比べて視野の広い合成画像が生成される。トンネル壁面の検査には、この合成画像が用いられる。

特開２００４−１２１５２号公報

トンネル壁面の撮影は、撮影車両の走行車線を指定した撮影スケジュールに従って行われ、走行車線が互いに異なる複数の撮影スケジュールに基づいて、１つのトンネルが撮影される。ところが、撮影車両の走行位置が変われば、車載カメラからトンネル壁面までの距離が変化することから、各車載カメラのトンネル壁面上における撮影領域も変化する。このため、従来のトンネル壁面撮影装置では、走行車線を変更するごとに、各車載カメラの撮影方向を計算により求め、各車載カメラの向きを調整しなければならないという問題があった。また、トンネル壁面の形状や寸法が互いに異なる複数のトンネルを撮影する場合には、撮影対象とするトンネルを変更するごとに、各車載カメラの撮影方向を計算により求め、各車載カメラの向きを調整しなければならないという問題もあった。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、トンネル壁面の形状、寸法又は撮影車両の走行車線が変わっても、トンネル壁面が隙間なく撮影された合成画像を得ることができるトンネル壁面撮影装置を提供することを目的とする。特に、トンネル壁面の形状、寸法又は撮影車両の走行位置に応じて、各車載カメラの向きを自動調整することができるトンネル壁面撮影装置を提供することを目的とする。

第１の本発明によるトンネル壁面撮影装置は、撮影車両に搭載され、トンネル壁面を撮影して壁面画像を生成する２以上の車載カメラと、上記トンネル壁面の形状及び寸法を含む設計情報を保持するトンネル設計情報記憶手段と、ユーザ操作に基づいて、トンネル内における上記撮影車両の走行位置を指定する走行位置指定手段と、上記設計情報及び上記走行位置に基づいて、上記撮影車両の車幅方向に対する上記車載カメラの制御角を定める制御角指定手段と、上記制御角に基づいて、上記車載カメラの向きを調整する撮影方向調整手段と、上記向きの調整後に上記車載カメラにより撮影された上記壁面画像を合成する壁面画像合成手段とを備え、上記制御角指定手段が、各車載カメラの撮影領域が上記トンネル壁面上で互いに重複するように、上記制御角を定めるように構成される。

このトンネル壁面撮影装置では、撮影車両の走行位置を指定することにより、トンネル壁面の設計情報及び走行位置から車載カメラの制御角を定めて各車載カメラの向きが自動調整される。このため、トンネル壁面の形状、寸法又は撮影車両の走行車線が変わっても、トンネル壁面が隙間なく撮影された合成画像を得ることができる。また、撮影車両の走行位置を指定するだけで、トンネル壁面の形状、寸法又は撮影車両の走行位置に応じて、各車載カメラの向きを自動調整することができる。

第２の本発明によるトンネル壁面撮影装置は、上記構成に加え、上記トンネル壁面上の撮影領域を視野区間とし、上記設計情報、上記走行位置及び上記制御角に基づいて、隣接する視野区間同士の重複区間に対し、上記撮影車両の蛇行に対する変動率を推定する変動率推定手段と、上記変動率が大きい上記車載カメラほど、上記重複区間が大きくなるように、各車載カメラの上記制御角を補正する制御角補正手段とを備え、上記撮影方向調整手段が、補正後の制御角に基づいて、各車載カメラの向きを調整するように構成される。

この様な構成によれば、重複区間の蛇行に対する変動率を推定して各車載カメラの制御角を補正するので、撮影車両の蛇行により視野区間が変動した場合であっても、視野区間に重複区間がなくなるのを防止することができる。また、変動率が大きい車載カメラほど、重複区間を大きくするので、車載カメラの搭載数が増大するのを抑制しつつ、撮影車両の蛇行に起因してトンネル壁面の撮影漏れが生じるのを防止することができる。

第３の本発明によるトンネル壁面撮影装置は、上記構成に加え、上記車載カメラの撮影軸に垂直な平面のうち、フォーカス位置の平面をフォーカス面とするとともに、上記トンネル壁面上の撮影領域を視野区間とし、上記視野区間内に予め定められた２以上の検出点について、上記フォーカス面までの距離を求め、上記距離の総和が最小となるように、上記フォーカス位置を決定するフォーカス位置決定手段と、決定された上記フォーカス位置に基づいて、上記車載カメラのフォーカス調整を行うフォーカス調整手段とを備えて構成される。

このトンネル壁面撮影装置では、視野区間内の検出点からフォーカス面までの距離に基づいて決定されたフォーカス位置に応じて、車載カメラのフォーカスが自動調整される。このため、視野区間の全体にわたってピントの合った壁面画像を得ることができる。

第４の本発明によるトンネル壁面撮影装置は、上記構成に加え、上記車載カメラの撮影軸に垂直な平面のうち、フォーカス位置の平面をフォーカス面とするとともに、上記トンネル壁面上の撮影領域を視野区間とし、上記視野区間内に予め定められた２以上の検出点について、上記フォーカス面までの距離を求め、上記距離の総和が最小となるように、上記フォーカス位置を決定するとともに、上記制御角を補正する撮像パラメータ調整手段と、決定された上記フォーカス位置に基づいて、上記車載カメラのフォーカス調整を行うフォーカス調整手段とを備え、上記撮影方向調整手段が、補正後の制御角に基づいて、各車載カメラの向きを調整するように構成される。

この様な構成によれば、視野区間内の検出点からフォーカス面までの距離に基づいて決定されたフォーカス位置に応じて、車載カメラのフォーカスが自動調整されるとともに、車載カメラの制御角を補正するので、より解像度の高い壁面画像を得ることができる。

第５の本発明によるトンネル撮影壁面装置は、上記構成に加え、上記車載カメラの撮影領域をそれぞれ照明する２以上の照明装置と、上記トンネル壁面上の撮影領域を視野区間とし、上記視野区間内に予め定められた２以上の検出点について、輝度を推定し、輝度の分散が最小となるように、上記制御角を補正する制御角補正手段とを備え、上記撮影方向調整手段が、補正後の制御角に基づいて、各車載カメラの向きを調整するように構成される。

この様な構成によれば、視野区間内の検出点について、輝度を推定して車載カメラの制御角を補正するので、照明装置による照明にムラがあっても、視野区間の全体にわたって照明ムラを抑制した壁面画像を得ることができる。

本発明によれば、トンネル壁面の形状、寸法又は撮影車両の走行車線が変わっても、トンネル壁面が隙間なく撮影された合成画像を得ることができるトンネル壁面撮影装置を提供することができる。特に、撮影車両の走行位置を指定するだけで、トンネル壁面の形状、寸法又は撮影車両の走行位置に応じて、各車載カメラの向きを自動調整することができるトンネル壁面撮影装置を提供することができる。

本発明の実施の形態１によるトンネル壁面撮影装置１の一構成例を示したブロック図である。 図１のトンネル壁面撮影装置１の構成例を示した図であり、撮影車両２に搭載された撮影ユニット１２、距離センサ１５及び車速センサ１６が示されている。 図１のトンネル壁面撮影装置１の構成例を示した図であり、３台の撮影ユニット１２を互いに異なる方向に向けてトンネル壁面４を撮影する場合が示されている。 図１の制御ユニット１０の構成例を示したブロック図である。 図１のトンネル壁面撮影装置１の動作の一例を模式的に示した説明図であり、制御角αの撮影ユニット１２に対応する視野区間Ｉｓ及び割当区間Ｉｗが示されている。 図１のトンネル壁面撮影装置１の動作の一例を模式的に示した説明図であり、撮影車両２の蛇行により、重複領域Ｒｊが変動する様子が示されている。 図４の撮像パラメータ指定部１０３の構成例を示すブロック図である。 図１の制御ユニット１０における撮像設定時の動作の一例を示したフローチャートである。 図１のトンネル壁面撮影装置１における壁面撮影時の動作の一例をフローチャートである。 図１の撮影ユニット１２の構成例を示した断面図である。 本発明の実施の形態２によるトンネル壁面撮影装置１の動作の一例を模式的に示した説明図であり、フォーカス面Ｆｓ及び被写界深度Ｈｓが示されている。 図１１のトンネル壁面撮影装置１における撮像パラメータ指定部１０３の構成例を示したブロック図である。 本発明の実施の形態３によるトンネル壁面撮影装置１の動作の一例を模式的に示した説明図であり、視野区間Ｉｓの輝度分布が示されている。 撮影ユニット１２における照明装置１２２の他の構成例を示した断面図である。

実施の形態１．
＜トンネル壁面撮影装置１＞
図１は、本発明の実施の形態１によるトンネル壁面撮影装置１の一構成例を示したブロック図である。このトンネル壁面撮影装置１は、制御ユニット１０、操作部１１、２以上の撮影ユニット１２、撮影方向調整部１３、壁面画像記憶部１４、距離センサ１５、車速センサ１６及び処理ユニット２０により構成される。例えば、制御ユニット１０、操作部１１、撮影ユニット１２、撮影方向調整部１３、壁面画像記憶部１４、距離センサ１５及び車速センサ１６は、撮影車両に搭載される。

撮影ユニット１２は、トンネル壁面を撮影して壁面画像を生成する車載カメラと、車載カメラの撮影領域を照明するための照明装置とにより構成され、撮影方向の調整が可能である。車載カメラは、フォーカス位置及び撮影倍率の調整が可能なデジタルカメラである。

制御ユニット１０は、操作部１１からの操作信号に基づいて、各撮影ユニット１２を制御し、各車載カメラから壁面画像を取得して壁面画像記憶部１４内に格納する。距離センサ１５は、トンネル壁面までの距離を検出する距離計測装置である。車速センサ１６は、撮影車両の走行速度を検出する速度計測装置である。

トンネル壁面の撮影は、トンネル内を所定の走行速度で走行しながら行われる。このとき、制御ユニット１０は、車速センサ１６からの検出信号に同期して、各車載カメラから壁面画像を取得する。また、制御ユニット１０は、距離センサ１５からの検出信号に基づいて、各車載カメラのフォーカス位置を調整する。

処理ユニット２０は、車載カメラにより撮影された壁面画像を合成する壁面画像合成部２１と、合成画像を解析してひび割れを検出するひび割れ検出部２２とにより構成される。壁面画像合成部２１は、壁面画像記憶部１４から壁面画像を読み出し、複数の車載カメラについて、壁面画像を連結することにより、トンネル壁面の周方向に視野を拡大させた合成画像を生成する。ひび割れ検出部２２は、この合成画像を解析することにより、トンネル壁面のどこにどの様なひび割れが存在するのかを検出する。

撮影方向調整部１３は、回転軸を中心として撮影ユニット１２を回転させることにより、車載カメラの向きを調整する。制御ユニット１０は、この撮影方向調整部１３を制御し、トンネル壁面の形状、寸法又は撮影車両の走行車線が変わっても、トンネル壁面が隙間なく撮影されるように、各車載カメラの向きを自動調整する。車載カメラの向きの自動調整は、撮影車両がトンネル内に進入する前に行われる。壁面画像合成部２１では、向きの調整後に車載カメラにより撮影された壁面画像が合成される。

＜撮影車両２＞
図２は、図１のトンネル壁面撮影装置１の構成例を示した図であり、撮影車両２に搭載された撮影ユニット１２、距離センサ１５及び車速センサ１６が示されている。この図には、トンネル内を走行中の撮影車両２の左側面が示されている。

撮影車両２は、トンネル内を一定の走行速度Ｖで移動する。例えば、Ｖ＝１００ｋｍ／ｈである。各撮影ユニット１２は、車載カメラの撮影方向５をトンネル壁面４に向けて配置されているとともに、撮影車両２の走行方向の位置を異ならせて配置されている。

距離センサ１５は、検出光をトンネル壁面４に向けて出射し、トンネル壁面４による反射光を受光して、トンネル壁面４までの距離を検出する。トンネル壁面４までの距離は、検出光を出射してから反射光が受光されるまでの時間に基づいて、検出される。また、検出光は、走行方向に垂直な垂直面内において、トンネル壁面４の周方向に沿って走査される。

トンネル壁面４の撮影では、距離センサ１５により検出された距離に基づいて、撮影ユニット１２のフォーカス調整が行われる。この様な走行中におけるフォーカス調整により、走行位置の変動やトンネル壁面４の形状変動によって、壁面画像の解像度が低下するのを防止することができる。

車速センサ１６は、検出光を路面３に向けて出射し、路面３による反射光を受光して、走行速度Ｖを検出する。走行速度Ｖは、受光信号を解析することにより、検出される。トンネル壁面４の撮影では、車速センサ１６により検出された走行速度Ｖに基づいて、撮像タイミングを制御することにより、撮影車両２が走行方向に一定の距離だけ移動するごとに、壁面画像が取得される。

図３は、図１のトンネル壁面撮影装置１の構成例を示した図であり、３台の撮影ユニット１２を互いに異なる方向に向けてトンネル壁面４を撮影する場合が示されている。この図には、トンネル内を走行中の撮影車両２の背面が示されている。また、トンネル壁面４を走行方向に垂直な垂直面により切断した場合の断面形状は、円形である。

撮影方向５の調整は、撮影車両２の車幅方向に対する制御角αに基づいて、行われる。制御角αは、走行方向に垂直な垂直面内において、車載カメラの向きを示す制御情報であり、水平方向に対する仰角に相当する。撮影車両２の走行位置ａは、撮影車両２の車幅方向の位置である。例えば、走行位置ａは、トンネルの左側の側壁から撮影車両２までの水平距離である。

撮影方向５に関し、車載カメラからトンネル壁面４までの距離は、撮影車両２の走行位置ａ、制御角α、トンネル壁面４の形状又は寸法により、変化する。このため、各車載カメラのトンネル壁面４上における撮影領域が変化し、トンネル壁面４の一部が撮影されない場合が生じる。

そこで、トンネル壁面撮影装置１では、トンネルの設計情報及び走行位置ａから車載カメラの制御角αを定めて各車載カメラの向きを自動調整することにより、トンネル壁面４の形状、寸法又は撮影車両２の走行車線が変わった場合に、トンネル壁面４の撮影漏れが生じるのを防止している。

＜制御ユニット１０＞
図４は、図１の制御ユニット１０の構成例を示したブロック図である。この制御ユニット１０は、走行位置指定部１０１、トンネル設計情報記憶部１０２、撮像パラメータ指定部１０３、撮像パラメータ記憶部１０４、ズーム調整部１０５及びフォーカス調整部１０６により構成される。

走行位置指定部１０１は、ユーザ操作に基づいて、トンネル内における撮影車両２の走行位置ａを指定する。トンネル設計情報記憶部１０２には、トンネル壁面４の設計情報が保持される。この設計情報には、少なくともトンネル壁面４の形状及び寸法が含まれる。例えば、トンネル壁面４の断面形状を示す形状データが設計情報として保持される。

撮像パラメータ指定部１０３は、撮影車両２の走行位置ａ及びトンネル壁面４の設計情報に基づいて、撮像パラメータを指定する。撮像パラメータは、トンネル壁面４を撮影するための制御情報であり、制御角α、撮影倍率及びフォーカス位置がある。撮像パラメータ記憶部１０４には、撮像パラメータ指定部１０３により指定された撮像パラメータが保持される。

ズーム調整部１０５は、撮像パラメータ指定部１０３により指定された撮影倍率に基づいて、撮影ユニット１２を制御し、車載カメラのズーム調整を行う。フォーカス調整部１０６は、撮像パラメータ指定部１０３により指定されたフォーカス位置に基づいて、撮影ユニット１２を制御し、車載カメラのフォーカス調整を行う。撮影方向調整部１３では、撮像パラメータ指定部１０３により指定された制御角αに基づいて、各車載カメラの向きを調整する。この様な撮像パラメータに基づく向きの調整やズーム調整は、撮影車両２がトンネル内へ進入する前に行われる。

図５は、図１のトンネル壁面撮影装置１の動作の一例を模式的に示した説明図であり、制御角αの撮影ユニット１２に対応する視野区間Ｉｓ及び割当区間Ｉｗが示されている。この図には、走行方向に垂直な垂直面内において、車載カメラの画角β及び撮影方向５と、視野区間Ｉｓ、割当区間Ｉｗ及び重複区間Ｉｊとの関係が示されている。

視野区間Ｉｓは、トンネル壁面４上における撮影領域であり、画角βによって規定される。割当区間Ｉｗは、各車載カメラに予め割り当てられるトンネル壁面４上の区間であり、視野区間Ｉｓに包含されている。重複区間Ｉｊは、隣り合う視野区間Ｉｓ同士が重複している場合の重合区間である。

トンネル内を走行中に走行位置ａが変動すれば、車載カメラからトンネル壁面４までの距離が変化することから、各車載カメラの視野区間Ｉｓや重複区間Ｉｊも変化する。この様な走行位置ａの変動に起因して、各車載カメラの視野区間Ｉｓや重複区間Ｉｊが変化すれば、視野区間Ｉｓ間に隙間が生じ、トンネル壁面４の撮影漏れが生じる場合がある。

図６は、図１のトンネル壁面撮影装置１の動作の一例を模式的に示した説明図であり、撮影車両２の蛇行により、重複領域Ｒｊが変動する様子が示されている。図中の（ａ）には、走行位置ａが変動する前の状態が示され、（ｂ）には、撮影車両２が蛇行量Δａだけ左側へ移動した後の状態が示されている。

重複領域Ｒｊは、隣接する撮影領域間の重複部分であり、トンネル壁面４上の重複区間Ｉｊに相当する。蛇行量Δａは、走行位置ａの変動量である。走行位置ａが変動しても、視野区間Ｉｓ間に隙間が生じないようにするには、重複区間Ｉｊを広くすれば良い。しかし、重複区間Ｉｊを広くすれば、車載カメラの搭載数を増やさなければならず、トンネル壁面撮影装置１の製造コストが増大してしまう。

＜撮像パラメータ指定部１０３＞
図７は、図４の撮像パラメータ指定部１０３の構成例を示すブロック図である。この撮像パラメータ指定部１０３は、制御角指定部１１１、変動率推定部１１２及び制御角補正部１１３により構成される。

制御角指定部１１１は、トンネル壁面４の設計情報及び撮影車両２の走行位置ａに基づいて、各車載カメラの制御角αを定める。制御角αは、各車載カメラの撮影領域がトンネル壁面４上で互いに重複するように、定められる。撮像パラメータ記憶部１０４には、各車載カメラの制御角αが撮像パラメータとして保持される。

変動率推定部１１２は、トンネル壁面４の設計情報、走行位置ａ及び制御角αに基づいて、隣接する視野区間Ｉｓ同士の重複区間Ｉｊに対し、撮影車両２の蛇行に対する変動率ｒを推定する。変動率ｒは、重複区間Ｉｊの長さをＭとし、撮影車両２の蛇行に対する重複区間Ｉｊの変動量をΔＭとすれば、ｒ＝ΔＭ／Ｍであり、予め定められた蛇行量Δａと、トンネル壁面４の設計情報、走行位置ａ及び制御角αとから推定することができる。

制御角補正部１１３は、変動率推定部１１２により推定された変動率ｒに基づいて、各車載カメラの制御角αを補正し、撮像パラメータ記憶部１０４内の撮像パラメータを更新する。すなわち、変動率ｒが大きい車載カメラほど、重複区間Ｉｊが大きくなるように、各車載カメラの制御角αを補正する。具体的には、各車載カメラについて、変動比ｒ／Δａを求め、変動比の分散を最小化する制御角αの補正量が求められる。撮影方向調整部１３は、補正後の制御角αに基づいて、各車載カメラの向きを調整する。

図８のステップＳ１０１〜Ｓ１０６は、図１の制御ユニット１０における撮像設定時の動作の一例を示したフローチャートである。この図では、複数の設計情報がトンネル設計情報記憶部１０２に保持され、走行位置ａが設計情報に関連づけて指定されている場合が示されている。

まず、制御ユニット１０は、トンネル設計情報記憶部１０２内の設計情報を選択し（ステップＳ１０１）、割当区間Ｉｗを指定する（ステップＳ１０２）。次に、制御ユニット１０は、設計情報、走行位置ａ及び割当区間Ｉｗに基づいて、各車載カメラの制御角α及び撮影倍率を決定し、撮像パラメータとして記憶する（ステップＳ１０３〜Ｓ１０５）。撮像パラメータは、設計情報に関連づけて撮像パラメータ記憶部１０４内に格納される。

制御ユニット１０は、他に撮影対象のトンネルがあれば、ステップＳ１０１からステップＳ１０５までの処理手順を繰り返し、他に撮影対象のトンネルがなければ、この処理を終了する（ステップＳ１０６）。

図９のステップＳ２０１〜Ｓ２０８は、図１のトンネル壁面撮影装置１における壁面撮影時の動作の一例を示すフローチャートである。まず、制御ユニット１０は、撮影対象のトンネルを指定し（ステップＳ２０１）、撮像パラメータ記憶部１０４から撮像パラメータを読み出す（ステップＳ２０２）。

次に、制御ユニット１０は、制御角に基づいて、撮影方向調整部１３を制御し、各車載カメラの向きを調整する（ステップＳ２０３）。また、制御ユニット１０は、撮影倍率に基づいて、各車載カメラのズーム調整を行う（ステップＳ２０４）。制御ユニット１０は、各車載カメラの向きの調整及びズーム調整の後、トンネル壁面の撮影を開始する（ステップＳ２０５）。

次に、制御ユニット１０は、距離センサ１５によりトンネル壁面４までの距離が検出されれば、距離の検出結果に基づいて、各車載カメラのフォーカス調整を行う（ステップＳ２０６，Ｓ２０７）。制御ユニット１０は、撮影終了が指示されるまで、ステップＳ２０６及びＳ２０７の処理手順を繰り返し、撮影終了が指示されれば、この処理を終了する（ステップＳ２０８）。

＜撮影ユニット１２＞
図１０は、図１の撮影ユニット１２の構成例を示した断面図であり、図中の（ａ）には、撮影ユニット１２を走行方向に垂直な垂直面により切断した場合の切断面が示され、（ｂ）には、撮影ユニット１２を走行方向に平行な垂直面により切断した場合の切断面が示されている。

撮影ユニット１２は、１つの車載カメラ１２１と、２つの照明装置１２２と、車載カメラ１２１及び照明装置１２２を保持する筐体３０とにより構成される。車載カメラ１２１は、トンネル壁面４を撮影して壁面画像を生成する撮像装置であり、多数の受光素子が車幅方向の直線上に配置されたラインイメージセンサにより構成される。車載カメラ１２１の画角βは、撮影領域Ｒｓを規定する視野角であり、車幅方向の画角βに比べ、走行方向の画角βは極めて小さい。

照明装置１２２は、トンネル壁面４に照明光６を照射する光源装置であり、２以上の発光素子３２が車幅方向の直線上に配置された線状光源と、線状光源から出射された照明光６を集光するための集光レンズ３１とにより構成される。

例えば、発光素子３２には、近赤外線からなる照明光６を生成するＬＥＤ（発光ダイオード）が用いられる。近赤外光は、可視光に比べ、波長が長く、トンネル壁面４上の煤や汚れを透過し易い。この様な近赤外光を用いて撮影することにより、トンネル壁面４のひび割れを識別し易くすることができる。集光レンズ３１には、走行方向に関し、照明光６の拡がり角を小さくするのに適したフレネルレンズが用いられる。

２つの照明装置１２２は、車載カメラ１２１を挟んで配置され、車載カメラ１２１のラインイメージセンサと各照明装置１２２の線状光源とが、車載カメラ１２１の撮影方向５を含む同一平面上に配置されている。この様に構成することにより、撮影ユニット１２からトンネル壁面４までの距離にかかわらず、トンネル壁面４上における撮影領域Ｒｓを効率良く照明することができる。

本実施の形態によれば、撮影車両２の走行位置ａを指定することにより、トンネル壁面４の設計情報及び走行位置ａから車載カメラ１２１の制御角αを定めて各車載カメラ１２１の向きが自動調整される。このため、トンネル壁面４の形状、寸法又は撮影車両２の走行車線が変わっても、トンネル壁面４が隙間なく撮影された合成画像を得ることができる。また、撮影車両２の走行位置ａを指定するだけで、トンネル壁面４の形状、寸法又は撮影車両２の走行位置ａに応じて、各車載カメラ１２１の向きを自動調整することができる。

また、重複区間Ｉｊの蛇行に対する変動率ｒを推定して各車載カメラ１２１の制御角αを補正するので、撮影車両２の蛇行により視野区間Ｉｓが変動した場合であっても、視野区間Ｉｓに重複区間Ｉｊがなくなるのを防止することができる。また、変動率ｒが大きい車載カメラ１２１ほど、重複区間Ｉｊを大きくするので、車載カメラ１２１の搭載数が増大するのを抑制しつつ、撮影車両２の蛇行に起因してトンネル壁面４の撮影漏れが生じるのを防止することができる。

実施の形態２．
実施の形態１では、撮影車両２の蛇行に対する変動率ｒを推定して制御角αを補正する場合の例について説明した。これに対し、本実施の形態では、車載カメラ１２１のフォーカス位置を調整することにより、壁面画像の解像度を向上させる場合について説明する。

図１１は、本発明の実施の形態２によるトンネル壁面撮影装置１の動作の一例を模式的に示した説明図であり、撮影方向５の撮影ユニット１２に対応するフォーカス面Ｆｓ及び被写界深度Ｈｓが示されている。フォーカス面Ｆｓは、車載カメラ１２１の撮影軸に垂直な平面であって、フォーカス位置Ｆｐの平面からなる。

被写界深度Ｈｓは、フォーカス面Ｆｓから一定の距離範囲内の領域であり、この領域内の被写体であれば、撮影画像においてピントが合う。解像度が高い壁面画像を得るには、視野区間Ｉｓの全体にわたってピントが合っていることが望ましい。そこで、視野区間Ｉｓ内に２以上の検出点Ｐｋを定め、各検出点Ｐｋからフォーカス面Ｆｓまでの距離を求め、この距離の総和が最小となるように、フォーカス位置Ｆｐを決定する。

図１２は、図１１のトンネル壁面撮影装置１における撮像パラメータ指定部１０３の構成例を示したブロック図である。この撮像パラメータ指定部１０３は、図７の撮像パラメータ指定部１０３と比較すれば、フォーカス位置決定部１３１を備えている点で異なる。

フォーカス位置決定部１３１は、視野区間Ｉｓ内に予め定められた２以上の検出点Ｐｋについて、フォーカス面Ｆｓまでの距離Ｌｋを求め、この距離Ｌｋの総和が最小となるように、車載カメラ１２１のフォーカス位置Ｆｐを決定する。

フォーカス調整部１０６は、フォーカス位置決定部１３１により決定されたフォーカス位置Ｆｐに基づいて、車載カメラ１２１のフォーカス調整を行う。本実施の形態によれば、視野区間Ｉｓ内の検出点Ｐｋからフォーカス面Ｆｓまでの距離に基づいて決定されたフォーカス位置に応じて、車載カメラ１２１のフォーカスが自動調整される。このため、視野区間Ｉｓの全体にわたってピントの合った壁面画像を得ることができる。

なお、実施の形態２では、距離Ｌｋの総和が最小となるように、車載カメラ１２１のフォーカス位置Ｆｐを決定する場合の例について説明した。しかし、本発明は、距離Ｌｋの総和が最小となるように、車載カメラ１２１のフォーカス位置Ｆｐを決定するとともに、車載カメラ１２１の制御角αを補正するような構成のものにも適用することができる。

実施の形態３．
実施の形態１では、撮影車両２の蛇行に対する変動率ｒを推定して制御角αを補正する場合の例について説明した。これに対し、本実施の形態では、制御角αを補正することにより、照明装置１２２による照明ムラを抑制する場合について説明する。

図１３は、本発明の実施の形態３によるトンネル壁面撮影装置１の動作の一例を模式的に示した説明図であり、視野区間Ｉｓの輝度分布が示されている。この図には、横軸をトンネル壁面４上の位置ｘとし、縦軸を輝度として、輝度分布を示す曲線が描画されている。

視野区間Ｉｓ内の各点における輝度は、視野区間Ｉｓの中心ｘ１において最大であり、視野区間Ｉｓの両端付近において小さくなっている。制御角補正部１１３は、視野区間Ｉｓ内に予め定められた２以上の検出点Ｐ（ｘ）について、輝度Ｉ（ｘ）を推定し、輝度Ｉ（ｘ）の分散が最小となるように、制御角αを補正する。

輝度Ｉ（ｘ）は、トンネル壁面４上における光量分布、トンネル壁面４に対する照明光６の入射角、車載カメラ１２１からトンネル壁面４までの距離、照明光６の反射角に基づいて、推定することができる。撮影方向調整部１３は、補正後の制御角αに基づいて、各車載カメラ１２１の向きを調整する。本実施の形態によれば、視野区間Ｉｓ内の検出点Ｐ（ｘ）について、輝度Ｉ（ｘ）を推定して車載カメラ１２１の制御角αを補正するので、照明装置１２２による照明にムラがあっても、視野区間Ｉｓの全体にわたって照明ムラを抑制した壁面画像を得ることができる。

なお、実施の形態１〜３では、照明装置１２２が線状光源からなる場合の例について説明したが、本発明は、車載カメラ１２１の撮影領域Ｒｓを照明する照明装置をこれに限定するものではない。例えば、波長が異なる２以上の照明光６を重ね合わせることにより、光量を増大させるような構成であっても良い。

図１４は、撮影ユニット１２における照明装置１２２の他の構成例を示した断面図である。この照明装置１２２は、筐体４０、第１光源４１、第２光源４２及びダイクロイックミラー４３により構成される。

第１光源４１は、波長６５０ｎｍの照明光６を出射する。一方、第２光源４２は、波長５５０ｎｍの照明光６を出射する。ダイクロイックミラー４３は、波長選択性を有する光学素子であり、特定の波長の光を反射し、他の波長の光を透過させる。このダイクロイックミラー４３は、第１光源４１からの照明光６を透過させる一方、第２光源４２からの照明光６を反射することにより、光量を倍増させる。

また、実施の形態１〜４では、撮影車両２の蛇行に対する変動率ｒを推定して制御角αを補正する方法や、フォーカス面Ｆｓまでの距離Ｌｋを求めて制御角αを補正する方法について説明した。しかし、本発明は、これらの方法を組み合わせて制御角αやフォーカス位置Ｆｐを決定するような構成のものにも適用することができる。

１ トンネル壁面撮影装置
２ 撮影車両
４ トンネル壁面
５ 撮影方向
１０ 制御ユニット
１１ 操作部
１２ 撮影ユニット
１３ 撮影方向調整部
１４ 壁面画像記憶部
１５ 距離センサ
１６ 車速センサ
２０ 処理ユニット
２１ 壁面画像合成部
２２ ひび割れ検出部
１０１ 走行位置指定部
１０２ トンネル設計情報記憶部
１０３ 撮像パラメータ指定部
１０４ 撮像パラメータ記憶部
１０５ ズーム調整部
１０６ フォーカス調整部
１１１ 制御角指定部
１１２ 変動率推定部
１１３ 制御角補正部
１２１ 車載カメラ
１２２ 照明装置
１３１ フォーカス位置決定部

Claims (5)

1. 撮影車両に搭載され、トンネル壁面を撮影して壁面画像を生成する２以上の車載カメラと、
   上記トンネル壁面の形状及び寸法を含む設計情報を保持するトンネル設計情報記憶手段と、
   ユーザ操作に基づいて、トンネル内における上記撮影車両の走行位置を指定する走行位置指定手段と、
   上記設計情報及び上記走行位置に基づいて、上記撮影車両の車幅方向に対する上記車載カメラの制御角を定める制御角指定手段と、
   上記制御角に基づいて、上記車載カメラの向きを調整する撮影方向調整手段と、
   上記向きの調整後に上記車載カメラにより撮影された上記壁面画像を合成する壁面画像合成手段とを備え、
   上記制御角指定手段は、各車載カメラの撮影領域が上記トンネル壁面上で互いに重複するように、上記制御角を定めることを特徴とするトンネル壁面撮影装置。
2. 上記トンネル壁面上の撮影領域を視野区間とし、上記設計情報、上記走行位置及び上記制御角に基づいて、隣接する視野区間同士の重複区間に対し、上記撮影車両の蛇行に対する変動率を推定する変動率推定手段と、
   上記変動率が大きい上記車載カメラほど、上記重複区間が大きくなるように、各車載カメラの上記制御角を補正する制御角補正手段とを備え、
   上記撮影方向調整手段は、補正後の制御角に基づいて、各車載カメラの向きを調整することを特徴とする請求項１に記載のトンネル壁面撮影装置。
3. 上記車載カメラの撮影軸に垂直な平面のうち、フォーカス位置の平面をフォーカス面とするとともに、上記トンネル壁面上の撮影領域を視野区間とし、上記視野区間内に予め定められた２以上の検出点について、上記フォーカス面までの距離を求め、上記距離の総和が最小となるように、上記フォーカス位置を決定するフォーカス位置決定手段と、
   決定された上記フォーカス位置に基づいて、上記車載カメラのフォーカス調整を行うフォーカス調整手段とを備えたことを特徴とする請求項１又は２に記載のトンネル壁面撮影装置。
4. 上記車載カメラの撮影軸に垂直な平面のうち、フォーカス位置の平面をフォーカス面とするとともに、上記トンネル壁面上の撮影領域を視野区間とし、上記視野区間内に予め定められた２以上の検出点について、上記フォーカス面までの距離を求め、上記距離の総和が最小となるように、上記フォーカス位置を決定するとともに、上記制御角を補正する撮像パラメータ調整手段と、
   決定された上記フォーカス位置に基づいて、上記車載カメラのフォーカス調整を行うフォーカス調整手段とを備え、
   上記撮影方向調整手段は、補正後の制御角に基づいて、各車載カメラの向きを調整することを特徴とする請求項１又は２に記載のトンネル壁面撮影装置。
5. 上記車載カメラの撮影領域をそれぞれ照明する２以上の照明装置と、
   上記トンネル壁面上の撮影領域を視野区間とし、上記視野区間内に予め定められた２以上の検出点について、輝度を推定し、輝度の分散が最小となるように、上記制御角を補正する制御角補正手段とを備え、
   上記撮影方向調整手段は、補正後の制御角に基づいて、各車載カメラの向きを調整することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のトンネル壁面撮影装置。

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