JP2016021725A - 土木構造物の損傷診断用カメラ - Google Patents

Abstract

【課題】土木構造物の損傷診断における労力を軽減する経済的な損傷診断用カメラを提供する。
【解決手段】撮影された画像の「撮影位置」、「構造物基準位置」、「画角度」及び「奥行き」といった３次元位置座標情報を付与する３次元座標情報付与手段と、構造物全体画像を一括して生成可能な構造物分割画像取得手段と、これを格納する撮影画像データメモリと、損傷の種類や損傷位置及び形状を表す図形データ又はテキストデータが格納された損傷状況データベースと、データベースから撮像に関連付けられた損傷状況データを入力する付記情報入力手段とを含む。
【選択図】なし

Description

本発明は、土木構造物、とくに橋梁などのコンクリート構造物の劣化診断に用いて有用なカメラに関するものである。

高度成長期に一斉に建設された道路ストックが高齢化し、一斉に修繕や作り直しが発生する現状にある。橋梁などのコンクリート土木構造物には経年劣化によって、剥離、ひび割れ、剥落等の損傷が発生する。そして、この劣化損傷箇所を早期に発見し、補修や補強時期や方法を診断するための現地点検作業を効率的に行い、内業整理業務の効率化を図ることは甚大な事故を防止するためにも実務者レベルで取り組める重要な課題である。

過去の現場作業におけるカメラの利用方法としては、工事や災害現場の「場所」、「内容」、「対象物の寸法」を記入した黒板を撮影画像内の角に写り込ませることが一般的であったが、現在橋梁点検においては、黒板は利用せず、撮影と同時に予め構造物の平面図や断面図等が描出された「野帳」に記入し、この「外業調査作業」を終えた後、「内業整理作業」に移行し、野帳の整理や資料のまとめを行っているのが現在の作業方法となっている。
すなわち、橋梁等の損傷の状況についての調査は、現場で点検者が「野帳」と呼ばれるスケッチ帳に損傷箇所を手作業で記入すると共に、損傷箇所をカメラで撮影することによって行われている。野帳には、現場で損傷等の形状を目視し、寸法を測定して損傷の状況を記入する。点検者はこのようにして作成した野帳と撮影した写真を持ち帰り、野帳及び写真を参照しながら、ＣＡＤ等によって損傷箇所の状況が転記された図面を作成してデジタルデータ化する内業整理業務によって調査票を作成する。

しかしながら、この方法では、点検者の目視に依存するため、損傷状態の正確な描出が難しく、点検者の違いによって劣化や損傷に対する評価が異なり、野帳の記入の仕方に差が生じ、同一構造物における損傷評価が同じ結果とはならない場合がある。また、数値の入力ミス等の人為的エラーが発生しやすく、入力やチェックに非常に手間がかかる。とくに、会計検査院の検査では、社会資本ストックの点検業務に関する費用が掛かり過ぎているという指摘がある中、維持管理のコストを安価に維持するために「撮影被写体の位置情報を自動的に取得できるカメラ」を開発し、点検業務費の縮減を図ることが要請される。

そこで、例えば、撮影画像取得部が取得した撮像画像から、予め決められた色や大きさの図案上の各特徴点の座標が既知である所定のマーカーと共に、撮影される人物の顔の特徴点の検出および各特徴点の座標情報を検出し、特徴点と対応する座標情報から撮像画像中の顔の特徴点とマーカーの撮像画面上の対応点とから実際の顔の特徴点間距離を算出し、実際の顔の特徴点間距離および各特徴点の座標情報を人物に付帯する登録情報としてデータベースに登録し、人物の位置情報を必要とする際には、データベースと照合し、登録情報に含まれている合致する人物の実際の顔の特徴点間距離を利用して位置座標を検出する位置座標検出装置（特許文献１参照。）が提案されている。

また、デジタルスチルカメラにより測量現場の外観画像を撮影し、測量情報が基準とする座標系と測点を含む測量現場の概観画像との間の位置関係を算出する位置関係算出手段と、概観画像内において任意に指定される複数の基準点の測量情報と、基準点の概観画像上の位置とから、概観画像を撮影したカメラの内部定位置要素を算出する内部標定手段と、前記位置関係及び前記内部定位要素から、測点の測量情報と測点に対応する概観画像上の位置に関する位置情報とを対応付ける対応手段とを備える測量システム（特許文献２参照）などが提案されている。

特開２０１１−２８４０２２号公報 特開２００４−８５５５３号公報

これらの技術を含む先行技術において、近年はデジタルカメラを用いて調査対象の構造物を撮影する。その場合、構造物全体の損傷等を残らず撮影し、損傷等の有無を漏れなく記録するために、数多くの枚数の画像が必要となる。とくに、従来の一般的なデジタルカメラを用いて全てを撮影しようとすると、撮影対象との充分な距離を確保することが難しいため、広角レンズを使用して広範囲を撮影することも考えられるが、正対位置以外の損傷部分の確認が困難になり、その結果、全体写真と拡大写真に分けて撮影せざるを得ない。

また、構造物の全体像と損傷箇所との位置関係、撮影位置と損傷位置との位置関係、損傷箇所同士の関連性を把握することが難しい。とくに、経年変化の状況を調査するために現状と過去の調査状況を比較しようとしても正確な比較ができないおそれがある。すなわち、経年変化の正確な比較を行う場合には、撮影された画像の「撮影位置」、「構造物基準位置」、「画角度」、「奥行き」といった３次元位置座標を正確に整合させる必要があり、この整合処理は煩雑極まりないものになる。

このように、現場調査に伴う「諸部分調査用具」は高度化されてはいるものの、総括成果資料作成は依然としてアナログ方式のため、整合作業等の内業業務に多大の労力とコストが掛かっている。
本発明は、上記従来技術の課題に鑑み、撮像機能に加え、撮影被写体の３次元位置情報をワンタッチで取得可能なカメラ、例えば、複数枚撮影された土木構造物全体の損傷状況画像及び属性情報を構造物全体を示す画像上に容易且つ確実に記録することができ、土木構造物の損傷診断における労力を軽減することができる経済的な損傷診断用カメラを提供することを目的とするものである。

このため本発明の損傷診断カメラは、３次元位置座標情報を付与した構造物全体画像に一括して生成可能な３次元位置座標情報を付与した構造物分割画像を撮像可能としたことを第１の特徴とする。また、撮像された損傷位置及び形状を表す図形データ又はテキストデータを表示する画面と、撮像に関連付けられた損傷状況データの入力手段とを含むことを第２の特徴とする。

本発明で求めるカメラ機能は、撮像機能をベースに、通常の撮影操作のみで、被写体の３次元位置情報（Ｘ，Ｙ，Ｚ座標）を取り込むことができる機能、すなわち、「３次元空間位置情報」を取得する機能である。

撮影した画像に「３次元空間位置情報」を付加できれば、内業で使用する書類整理用アプリケーションの開発にも利用可能となり便利である。つまり、撮影現場において最低限度の付記情報の入力を可能にし、現場で撮影した段階で簡単な選択式の付記情報を含めることで、帳票まで一元的にデジタル方式で整理できる。

損傷等の３次元位置及び形状等を特定するデータを現場で撮影した画像上に直接入力し、さらにこれらのデータから構造物の全体画像を生成可能に取得及び保存することによって、土木構造物の損傷状況が正確且つ容易に判別可能になり、調査の客観性が確実に担保される。また、点検者の違いによる評価のバラツキを小さくし、点検結果の集計、分析にかかる膨大な時間と労力を低減できる。

本発明の一実施例に係る撮像システムの構成を示すブロック図である。 本発明の一実施例に係るカメラの構成を示すブロック図である。 複数の撮像を３次元マッピングして構造物全体の仮想画像を生成する過程を説明する斜視図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に示す実施例に基づいて詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施例に係る撮像システムの構成を示す。本撮像システムは、撮影された画像の「撮影位置」、「構造物基準位置」、「画角度」及び「奥行き」といった３次元位置座標情報を付与する３次元座標情報付与手段１と、構造物全体画像に一括して生成可能な構造物分割画像取得手段２と、これを格納する撮影画像データメモリ３と、損傷の種類や損傷位置及び形状を表す図形データ又はテキストデータが格納された損傷状況データベース５と、このデータベース５から撮像に関連付けられた損傷状況データを入力する付記情報入力手段４とを含んでおり、全体を例えば、デジタルカメラとして構成することができる。

図３に示すように、本発明のカメラにおいては、コンクリート構造物、例えば橋梁等のコンクリート構造物をその各部位、例えば橋梁１６の場合には、地覆、壁高欄、張り出し部、主桁・床桁、株構造等の各部を各々分割して撮像して、ＧＰＳによる３次元座標情報を付与した構造物分割画像データ１８として取得及び保存することができる。尚、橋梁１６下面については、ＧＰＳが使用できないため、例えば、ジャイロセンサーにより撮像する基準点を決め、天頂角からの位置並びに直北からの位置の３点により取得した任意座標が関連付けられた分割画像を組み合わせて橋梁１６の全体構造の３次元画像を一括して生成する。すなわち、複数の撮像を３次元マッピングして構造物全体の仮想画像を一括生成する

本発明のカメラは、図２において示されるように、撮像部６に、例えば携帯型コンピュータ等の情報処理装置７を内蔵したシステムによって実現することができる。情報処理装置７には、本発明の機能又は処理を実現することができるコンピュータ・プログラムがインストールされる。情報処理装置７は、汎用的なコンピュータと同様な構成であり、オペレーティング・システム、アプリケーション・プログラム、情報処理装置で処理される処理データ等が格納されるメモリ８と、制御プログラム等が格納されるＲＯＭ９と、処理データ等がロードされるＲＡＭ１０と、全体を制御するＣＰＵ１１と、タブレット、キーボード、マウス等の入力手段１２と、タッチパネル等で構成される表示装置１３と、各種外付メモリ等を駆動するメディアドライブ１４と、外部と通信するための通信インターフェイス１５、他にも例えば、スピーカや内蔵バッテリ（図示せず）を備えるものとすることができる。以上のような情報処理装置７に本発明の機能又は処理を実現させるコンピュータ・プログラムをディスク・ドライブや通信インターフェイスからメモリ８にインストールされる。

点検者がコンクリート構造物を目視して、危険と思われる個所を発見したときは、予めデータベースに記憶させている複数の損傷サンプルの図形データ又はテキストデータと比較して、当該損傷状態の種類を選択し損傷の程度を選択して画面上に入力する。本発明で用いられる「ＧＰＳ」は、通常のＧＰＳシステムを用い点検者の位置をデジタルカメラ上に示すことができる。

デジタルカメラの画面は、撮像する画像を画面上に表示させるとともに、点検者によって入力された付記情報を画面上に表示させるためのものであり、拡大画像、詳細状況情報及び画像の付記された属性情報も表示される。

入力手段は、点検者が、構造物１６の損傷１７の形状及び位置等を表す図形データや損傷の種別に応じて予め付された記号又は番号等を表すテキストデータを、構造物分割画像に入力するためのものである。入力手段によって構造物分割画像１８に入力された図形データやテキストデータと損傷等の詳細な情報とは、入力順に損傷等に付与されるＩＤによって互いに関連付けられる。

記憶手段は、構造物ＤＢ、構造部位ＤＢ、損傷種類ＤＢ、必要に応じて点検者ＤＢ等と、構造物情報フォルダ、全体画像フォルダ、損傷部位画像フォルダ、損傷等情報フォルダ、履歴フォルダ及びその他必要に応じてその他のフォルダとを含むことができる。

撮影された画像は、例えばカメラに内蔵されたメモリに格納され、その後、例えば、外部記憶媒体を介して、又は無線若しくは有線ＬＡＮによって、コンピュータに転送される。コンピュータに転送された画像は、ハードディスク等の記憶装置内の画像ファイルとして格納される。撮影された画像は、例えば無線ＬＡＮ等によって撮影と同時に、リアルタイムでコンピュータに転送されるようにしてもよい。

１ ３次元位置情報座標付与手段
２ 構造物分割画像取得手段
３ 撮影画像データメモリ
４ 付記情報入力手段
５ 損傷状況データベース
６ 撮像部
７ 情報処理部
８ メモリ
９ ＲＯＭ
１０ＲＡＭ
１１ＣＰＵ
１２入力手段
１３表示装置
１４メディアドライブ
１５通信インターフェイス
１６コンクリート構造物（橋梁）
１７損傷（損傷部）
１８構造物分割画像データ

Claims (2)

1. ３次元位置座標情報を付与した構造物全体画像を一括して生成可能な３次元位置座標情報を付与した構造物分割画像を撮像可能としたことを特徴とする土木構造物の損傷診断用カメラ。
2. 撮像された損傷位置及び形状を表す図形データ又はテキストデータを表示する画面と、撮像に関連付けられた損傷状況データの入力手段とを含むことを特徴とする請求項１記載の土木構造物の損傷診断用カメラ。

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