JP2016031248A - トンネル覆工面調査システムおよびトンネル覆工面調査システムに用いる車両 - Google Patents

Abstract

【課題】 スパン毎に、トンネルの健全度（劣化度）を調査できるようにする。【解決手段】撮影手段が第１の撮影位置に固定された状態で、撮影手段によって撮影されたトンネル覆工面の両側面のうち一方の片側側面を示す第１の画像と、撮影手段が第２の撮影位置に固定された状態で、撮影手段によって撮影されたトンネル覆工面の両￥側面のうち他方の片側側面を示す第２の画像とを突き合わせて、トンネル覆工面の同一スパンとなる部位を指示することにより、トンネル覆工面のスパン毎にトンネル覆工面の両側面を示す画像に合成する。【選択図】図１５

Description

本発明は、トンネル覆工面調査システムおよびトンネル覆工面調査システムに用いる車両に関し、特に、トンネル覆工面のひびわれ等の損傷状態を画像にて可視化して、トンネルの健全度（劣化度）を調査するためのシステムおよび車両に関する。

本出願人は、すでに、特許文献１に示されるように、トンネル内を車両が走行中に、当該車両に搭載した撮影手段によって、トンネル覆工面の画像を撮影し、トンネル覆工面を調査するための調査対象画像に加工するトンネル覆工面調査システムを提案している。

この特許文献１で提案された発明によれば、１台の車両を走行させながらトンネル覆工面の画像を取得することができ、その画像を用いて、トンネル覆工面のひびわれ等の損傷状態を画像にて可視化して、トンネルの健全度（劣化度）を調査することができる。

特開２０１４−９５６２７号

トンネル覆工面は、１スパン毎に構築されている。トンネル覆工面は、１スパン毎に、目地によって区切られ、各スパンには、トンネル覆工面の部位を特定するスパン番号（覆工番号）が付与されている。

よって、トンネルの健全度（劣化度）を調査するに際して、画像をスパン番号（覆工番号）によって管理して、スパン毎に、ひび割れの幅、長さ、方向および形状、密度、漏水及びエフロレッセンスの有無、その他変状の発生状況を抽出して、対策を画策することが望まれている。

本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、車両を走行させて得られるトンネル覆工面の画像を、スパン毎のトンネル覆工面の両側面を示す画像に加工して、スパン毎に、トンネルの健全度（劣化度）を調査できるようにすることを解決課題とする。

第１発明は、
トンネル内を車両が走行中に、当該車両に搭載した撮影手段によって、トンネル覆工面の画像を撮影し、トンネル覆工面を調査するための調査対象画像に加工するトンネル覆工面調査システムであって、
前記車両に搭載され、トンネル覆工面の両側面のうち片側側面の撮影範囲を有する撮影手段と、
前記撮影手段を、トンネル覆工面の両側面のうち一方の片側側面を撮影可能な第１の撮影位置に固定させるとともに、前記撮影手段を反転させて、前記撮影手段を、トンネル覆工面の両側面のうち他方の片側側面を撮影可能な第２の撮影位置に固定させる固定・反転手段と、
前記撮影手段が前記第１の撮影位置に固定された状態で、前記撮影手段によって撮影されたトンネル覆工面の両側面のうち一方の片側側面を示す第１の画像と、前記撮影手段が前記第２の撮影位置に固定された状態で、前記撮影手段によって撮影されたトンネル覆工面の両側面のうち他方の片側側面を示す第２の画像とを突き合わせて、トンネル覆工面の同一スパンとなる部位を指示することにより、トンネル覆工面のスパン毎にトンネル覆工面の両側面を示す画像に合成する画像加工手段と
を備えたトンネル覆工面調査システムであることを特徴とする。

第２発明は、第１発明において、
前記撮影手段は、トンネル覆工面の周方向に沿って配列され、トンネル覆工面の周方向に沿った各エリアの画像を撮影する複数のラインセンサを含むものであり、
前記画像加工手段は、
前記複数のラインセンサが前記第１の撮影位置に固定された状態で、前記複数のラインセンサによって撮影された各エリアの画像と、前記複数のラインセンサが前記第２の撮影位置に固定された状態で、前記複数のラインセンサによって撮影された各エリアの画像とを突き合わせて、トンネル覆工面の同一スパンとなる部位を指示することにより、トンネル覆工面のスパン毎にトンネル覆工面、の両側面を示す画像に合成するものである
ことを特徴とする。

第３発明は、第１発明または第２発明において
前記撮影手段は、トンネル覆工面の周方向に沿って配列され、トンネル覆工面の周方向に沿った各エリアの画像を撮影する複数のラインセンサを含むものであり、
前記固定・反転手段は、駆動軸を回転中心に、トンネル覆工面の周方向に、９０°回転自在な部材であって、前記数のラインセンサが、トンネル覆工面の周方向に沿って配置されたＬ字状の部材と、当該Ｌ字状の部材を、前記第１の撮影位置に位置決めするとともに、前記Ｌ字状の部材が、トンネル覆工面の周方向に、９０°回転されて、前記第２の撮影位置に位置されたときに当該第２の撮影位置に位置決めする位置決め手段とを含むものであることを特徴とする。

第４発明は、
トンネル覆工面調査システムに用いる車両であって、
トンネル覆工面の両側面のうち少なくとも片側側面の撮影範囲を有する撮影手段であって、
トンネル覆工面の周方向に沿って配列され、トンネル覆工面の周方向に沿った各エリアの画像を撮影する複数のラインセンサを含む撮影手段と、
前記撮影手段を、トンネル覆工面の両側面のうち一方の片側側面を撮影可能な第１の撮影位置に固定させるとともに、前記撮影手段を反転させて、前記撮影手段を、トンネル覆工面の両側面のうち他方の片側側面を撮影可能な第２の撮影位置に固定させる固定・反転手段であって、駆動軸を回転中心に、トンネル覆工面の周方向に、９０°回転自在な部材であって、前記数のラインセンサが、トンネル覆工面の周方向に沿って配置されたＬ字状の部材と、当該Ｌ字状の部材を、前記第１の撮影位置に位置決めするとともに、前記Ｌ字状の部材が、トンネル覆工面の周方向に、９０°回転されて、前記第２の撮影位置に位置されたときに当該第２の撮影位置に位置決めする位置決め手段とを含む固定・反転手段と
を備えたトンネル覆工面調査システムに用いる車両であることを特徴とする。

本発明によれば、トンネル覆工面の両側面のうち片側側面の撮影範囲を有する撮影手段を搭載した車両を走行させることで、トンネル覆工面の両側面の画像を取得することができる。本発明によれば、スパン毎に、トンネル覆工面の両側面を示す画像が得られる。これにより、これにより、スパン毎に、トンネル覆工面の健全度（劣化度）を調査でき、スパン毎に、調査結果を管理することができるようになる。

図１は、本発明に係るトンネル覆工面調査システムに用いる車両の左側面を示す図である。 図２は、車両がトンネル内の左側の走行車線を走行している状態を示す断面図であり、ラインセンサおよびハロゲンランプを用いて、トンネルの覆工面を撮影している様子を示す図である。 図３は、図２に対応する図であり、車両がトンネル内の右側の追い越し車線を走行している状態を示す断面図である。 図４は、固定・反転手段の構成を平面図にて示す図である。 図５は、撮影手段が第２の撮影位置に固定された状態を示した図である。 図６は、ステージ部材、L字状の部材の断面を示し、図４における矢視Ａ−Ａ断面を示した図である。 図７は、図４に対応する図であり、L字状の部材に設けられる照明手段を、ハロゲンランプの代わりにＬＥＤユニットに変更した変形例を示した図である。 図８は、ＬＥＤユニットの内部構成を示す図で、図８（ａ）は、図７の状態における内部を示す横断面図で、図８（ｂ）は、縦断面図である。 図９は、実施例のトンネル覆工面調査システムで行われる処理の手順を示した図である。 図１０（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）、（ｅ）は、パーソナルコンピュータで行われる画像加工処理を説明する図である。 図１１（ａ）、（ｂ）は、歪み補正画像処理（図１０（ｂ））を説明するための図である。 図１２（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、歪み補正画像処理（図１０（ｂ））を説明するための図である。 図１３（ａ）、（ｂ）は、各画像を突き合わせて、トンネル覆工面の同一スパンとなる部位を指示する処理（図１０（ｃ））を説明するための図である。 図１４（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、斜影補正（仰り補正）画像処理（図１０（ｄ））を説明するための図である。 図１５（ａ）、（ｂ）は、トンネル覆工面のスパン毎にトンネル覆工面の両側面を示す画像に合成する処理（図１０（ｅ））を説明するための図である。 図１６は、トンネル覆工面の健全度（劣化度）を調査例を示す図である。

以下、図面を参照して、本発明に係るトンネル覆工面調査システムおよびトンネル覆工面調査システムに用いる車両の実施形態について説明する。

図１は、本発明に係るトンネル覆工面調査システムに用いる車両１の左側面を示す。

車両１は、たとえば道路維持作業に用いられる作業用トラックをベースとする作業車両である。

車両１の荷台部分は、コンテナ状になっており、コンテナの一方の側面（図１では左側面）の扉と、コンテナの天井の扉が開閉自在となっている。図１では、扉が開いた状態を示している。

撮影手段１０および照明手段２０は、車両１の上記扉が開かれたときに、トンネルの覆工面を撮影でき、照明できるように、車両１の荷台に設けられている。

撮影手段１０は、ラインセンサ（カメラ）を想定している。実施例では、３台のラインセンサ１０ａ、１０ｂ、１０ｃを想定している。なお、以下では、３台のラインセンサ１０ａ、１０ｂ、１０ｃを代表させるときは、ラインセンサ１０と呼ぶことにする。

照明手段２０は、ハロゲンランプを想定している。なお、メタルハライドランプ（ＨＩＤ）、ＬＥＤ照明を光源とするものであってもよい。実施例では、１２台のハロゲンランプ２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄ、２０ｅ、２０ｆ、２０ｇ、２０ｈ、２０ｉ、２０ｊ、２０ｋ、２０ｌを想定している。なお、以下では、１２台のハロゲンランプ２０ａ〜２０ｌを代表させるときは、ハロゲンランプ２０と呼ぶことにする。

ラインセンサ１０は、車両１の進行方向に対して垂直な方向が視準線１１ａの方向となるように、固定・反転手段３０に固定されている。ラインセンサ１０は、図１の図面に対して奥行き方向および看者方向に広がる所定の画角をもって撮影範囲１１を撮影する。

ハロゲンランプ２０は、車両１の進行方向に対して垂直な方向を向けて光を投光するように、固定・反転手段３０に固定されている。ハロゲンランプ２０の照射範囲２１内に、ラインセンサ１０の視準線１１ａが入るように、ラインセンサ１０とハロゲンランプ２０の位置関係が設定されている。

画像処理部４０は、ラインセンサ１０で撮影された撮像データを受け取り、トンネル覆工面の画像を生成する画像処理を行う。

図２は、車両１がトンネル内の左側の走行車線１５０Ｌを走行している状態を示す断面図であり、ラインセンサ１０およびハロゲンランプ２０を用いて、トンネルの覆工面１００を撮影している様子を示している。なお、説明の便宜上、トンネルのセンターラインＴＣの図中左側の路面を左側の走行車線１５０Ｌとし、トンネルのセンターラインＴＣの図中右側の路面を右側の追い越し車線１５０Ｒと称する。また、トンネルの覆工面１００のうちトンネルのセンターラインＴＣで区切られた左側を、左側側面１００Ｌとし、トンネルの覆工面１００のうちトンネルのセンターラインＴＣで区切られた右側を、右側側面１００Ｒとする。

図２に示すように、撮影手段１０は、トンネル覆工面１００の両側面１００Ｌ、１００Ｒのうち少なくとも片側側面（図２では、左側面１００Ｌ）の撮影範囲を有する撮影手段であって、トンネル覆工面１００の周方向に沿って配列され、トンネル覆工面１００の周方向に沿った各エリア１００Ａ、１００Ｂ、１００Ｃをそれぞれ撮影する複数（実施例では、３台）のラインセンサ１０ａ、１０ｂ、１０ｃを含んで構成されている。ラインセンサ１０ａ、１０ｂ、１０ｃはそれぞれ、６１°の画角を有する。したがって各エリア１００Ａ、１００Ｂ、１００Ｃは、隣り合うエリア同士の一部が重複している。

照明手段２０は、図４で後述するように（図２では図示せず）、トンネル覆工面１００の両側面１００Ｌ、１００Ｒのうち少なくとも片側側面（図２では、左側面１００Ｌ）の照射範囲を有する照明手段であって、トンネル覆工面１００の周方向に沿って配列され、トンネル覆工面１００の周方向に沿った各エリア１００Ａ、１００Ｂ、１００Ｃを照射する複数（実施例では、１２台）のハロゲンランプ２０ａ〜２０ｌを含んで構成されている（図４参照）。

固定・反転手段３０は、撮影手段１０を、トンネル覆工面１００の両側面のうち一方の片側側面である左側面１００Ｌを撮影可能な第１の撮影位置に固定させるとともに、撮影手段１０を反転させて、撮影手段１０を、トンネル覆工面１００の両側面のうち他方の片側側面である右側面１００Ｒを撮影可能な第２の撮影位置に固定させる固定・反転手段であって、駆動軸３１を回転中心に、トンネル覆工面１００の周方向に、９０°回転自在な部材であって、複数（図２では、３台）のラインセンサ１０ａ、１０ｂ、１０ｃが、トンネル覆工面１００の周方向に沿って配置されたＬ字状の部材３２と、このＬ字状の部材３２を、第１の撮影位置に位置決めするとともに、Ｌ字状の部材３２が、トンネル覆工面１００の周方向に、９０°回転されて、第２の撮影位置に位置されたときに、この第２の撮影位置に位置決めする位置決め手段（図２では図示せず、図４で後述する）とを含んで構成されている。

固定・反転手段３０が第１の撮影位置にあるときには、照明手段２０も同様に第１の撮影位置に位置され、第１の撮影位置に対応する撮影エリア１００Ａ、１００Ｂ、１００Ｃを照明し、固定・反転手段３０が第２の撮影位置にあるときには、照明手段２０も同様に第２の撮影位置に位置され、第２の撮影位置に対応する撮影エリア１００Ｄ、１００Ｅ、１００Ｆ（図３参照）を照明する。

図３は、図２に対応する図であり、車両１がトンネル内の右側の追い越し車線１５０Ｒを走行している状態を示す断面図である。

図３は、固定・反転手段３０によって、第１の撮影位置（図２）から９０°右回りに反転されて、第２の撮影位置に、撮影手段１０および照明手段２０が位置決め固定された状態を示している。

図３に示すように、撮影手段１０は、トンネル覆工面１００の右側側面１００Ｒを撮影する。すなわち、ラインセンサ１０ａ、１０ｂ、１０ｃはそれぞれ、トンネル覆工面１００の周方向に沿った各エリア１００Ｄ、１００E、１００Fを撮影する。

照明手段２０は、トンネル覆工面１００の右側側面１００Ｒを照明する。すなわち、１２台のハロゲンランプ２０ａ〜２０ｌは、トンネル覆工面１００の周方向に沿った各エリア１００Ｄ、１００E、１００Fに光を照射する。

図４は、固定・反転手段３０の構成を平面図にて示す。

L字状の部材３２は、回転中心となる駆動軸３１を通る対象軸ｍ１に関して左右対称な腕３２L、３２Rを有し、同じ長さの腕３２L、３２Rが垂直に交差して一体形成された部材であり、L字状の部材３２の上面３２Ｓには、左右対称となるように、１２台のハロゲンランプ２０ａ〜２０ｌが配列されている。

L字状の部材３２の内側コーナ部には、対象軸ｍ１に関して左右対称となるように、三角形状のステージ部材３３が取り付けられている。ステージ部材３３の上面３３Ｓには、対象軸ｍ１に関して左右対称となるように、３台のラインセンサ１０ａ、１０ｂ、１０ｃが配列されている。位置決め手段３４は、Ｔ字状の部材３５を含んで構成されている。Ｔ字状の部材３５は、車両１の荷台に据え付けられたフレームに固定されている。L字状の部材３２は、フレームに固定されたＴ字状の部材３５に対して相対的に駆動軸３１を回転中心にして回動される。駆動軸３１は図示しないモータなどの駆動手段によって駆動される。

Ｔ字状の部材３５は、駆動軸３１を通る対象軸ｍ２に関して左右対称な部材であり、駆動軸３１から端部まで同じ長さの腕３５L、３５R、３５Ｍが垂直に交差して一体形成された部材であり、腕３５L、３５R、３５Ｍにはそれぞれ、駆動軸３１から等距離にある孔３５ａ、３５ｂ、３５ｃが形成されている。

L字状の部材３２の腕３２L、３２Rには、駆動軸３１から等距離にある孔３２ａ、３２ｂが形成されている。

図４は、撮影手段１０が第１の撮影位置に固定された状態を示している。

Ｔ字状の部材３５の腕３５Ｍと、L字状の部材３２の腕３２Lとが重なり、孔３５ｃと、孔３２ａが同位置となるとともに、Ｔ字状の部材３５の腕３５Ｒと、L字状の部材３２の腕３２Ｒとが重なり、孔３５ｂと、孔３２ｂが同位置となっている。この状態で、孔３５ｃと、孔３２ａに図示しないピンが挿通されるとともに、孔３５ｂと、孔３２ｂに図示しないピンが挿通されることで、撮影手段１０および照明手段２０が第１の撮影位置に固定される。

図５は、撮影手段１０が第２の撮影位置に固定された状態を示している。

図４に示す状態から、図４、図５に矢印で示すように、駆動軸３１によってL字状の部材３２が右回りに９０°回転されると、Ｔ字状の部材３５の腕３５Ｌと、L字状の部材３２の腕３２Lとが重なり、孔３５ａと、孔３２ａが同位置となるとともに、Ｔ字状の部材３５の腕３５Ｍと、L字状の部材３２の腕３２Ｒとが重なり、孔３５ｃと、孔３２ｂが同位置となる。この状態で、孔３５ａと、孔３２ａに図示しないピンが挿通されるとともに、孔３５ｃと、孔３２ｂに図示しないピンが挿通されることで、撮影手段１０および照明手段２０が第２の撮影位置に固定される。

図６は、ステージ部材３３、L字状の部材３２の断面を示し、図４における矢視Ａ−Ａ断面を示している。ステージ部材３３の上面３３Ｓは、L字状の部材３２の上面３２よりも高い位置に設けられている。したがって、ラインセンサ１０は、ハロゲンランプ２０よりも高い位置に取り付けられている。

ここで、ハロゲンランプ２０の照射範囲２１内に、ラインセンサ１０の視準線１１ａが入りつつ、ラインセンサ１０の視準線１１ａが、ハロゲンランプ２０などに干渉しないように、ラインセンサ１０とハロゲンランプ２０の位置関係が設定されている。なお、ラインセンサ１０の画角１１は、図６の図面の奥行き方向および看者方向に広がる。

図７は、図４に対応する図であり、L字状の部材３２に設けられる照明手段２０を、ハロゲンランプ２０の代わりにＬＥＤユニット２０に変更した変形例を示している。すなわち、L字状の部材３２の上面３２Ｓには、左右対称となるように、４台のＬＥＤユニット２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ、２０Ｄが配列されている。４台のＬＥＤユニット２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ、２０Ｄは、ハロゲンランプ２０ａ〜２０ｌと同じ照射範囲２１を有する。

図８は、ＬＥＤユニット２０の内部構成を示す図で、図８（ａ）は、図７の上面でみた横断面図で、図８（ｂ）は、図７の断面でみた縦断面図である。

ＬＥＤユニット２０は、トンネル覆工面１００の周方向（車両１の進行方向に対して垂直な方向）に沿って複数のＬＥＤ２２ａが配列されたライン状のＬＥＤ基板２２と、ライン状のＬＥＤ基板２２で発光された光を屈折するレンズであって、ライン状のＬＥＤ基板２２のＬＥＤ配列長さに対応する長手方向の長さを有する円柱状のロッドレンズ２３と、ロッドレンズ２３によって屈折された光２５を透過して外部に出射するカバーガラス２４と、ライン状のＬＥＤ基板２２を冷却するためのファン２６とを含んで構成されている。

なお、上述した実施例では、撮影手段１０を３台のラインセンサ１０ａ、１０ｂ、１０ｃで構成した場合を想定して説明したが、それよりも多い数の撮影手段で構成してもよく、１台の撮影手段で構成してもよい。たとえば、トンネル覆工面１００の片側側面を撮影できる撮影範囲を有する１台のラインセンサ２０を、固定・反転手段３０に取り付けて、第１の撮影位置で、１台のラインセンサ２０により左側面１００Ｌを撮影し、その後９０°反転させて、第２の撮影位置で、１台のラインセンサ２０により右側面１００Ｒを撮影するようにし、１台のラインセンサ２０でトンネル覆工面１００の両側面１００Ｌ、１００Ｒを撮影する実施も可能である。

図９は、実施例のトンネル覆工面調査システムで行われる処理の手順を示している。

まず、ラインセンサ１０ａ、１０ｂ、１０ｃおよびハロゲンランプ２０ａ〜２０ｌが第１の撮影位置に固定された状態で、車両１を、左側の走行車線１５０Ｌに沿って走行させる。車両１を走行させながら、３台のラインセンサ１０ａ、１０ｂ、１０ｃおよびハロゲンランプ２０ａ〜２０ｌを動作させる。これによりトンネル覆工面１００の左側側面１００Ｌの各エリア１００Ａ、１００Ｂ、１００Ｃが３台のラインセンサ１０ａ、１０ｂ、１０ｃによって順次撮影される。各ラインセンサ１０ａ、１０ｂ、１０ｃによって撮影されたトンネル覆工面１００の左側側面１００Ｌの各エリア１００Ａ、１００Ｂ、１００Ｃの画像のデータは、画像処理部４０に取り込まれる。（図２参照；ステップ２０１）。

つぎに、固定・反転手段３０によってラインセンサ１０ａ、１０ｂ、１０ｃおよびハロゲンランプ２０ａ〜２０ｌを９０°反転させる（ステップ２０２）。

ラインセンサ１０ａ、１０ｂ、１０ｃおよびハロゲンランプ２０ａ〜２０ｌが第２の撮影位置に固定された状態で、車両１を、右側の追い越し車線１５０Ｒに沿って走行させる。車両１を走行させながら、３台のラインセンサ１０ａ、１０ｂ、１０ｃおよびハロゲンランプ２０ａ〜２０ｌを動作させる。これによりトンネル覆工面１００の右側側面１００Ｒの各エリア１００Ｄ、１００Ｅ、１００Ｆが３台のラインセンサ１０ａ、１０ｂ、１０ｃによって順次撮影される。各ラインセンサ１０ａ、１０ｂ、１０ｃによって撮影されたトンネル覆工面１００の右側側面１００Ｒの各エリア１００Ｄ、１００Ｅ、１００Ｆの画像のデータは、画像処理部４０に取り込まれる。（図３参照；ステップ２０３）。

画像処理部４０に取り込まれたトンネル覆工面１００の左側側面１００Ｌの各エリア１００Ａ、１００Ｂ、１００Ｃの画像データおよび右側側面１００Ｒの各エリア１００Ｄ、１００Ｅ、１００Ｆの画像データは、画像加工のために、たとえば外部のパーソナルコンピュータに取り込まれる（ステップ２０４）。

つぎに、後述する歪み補正画像処理を行う（ステップ２０５）。

つぎに、後述するように、３台のラインセンサ１０ａ、１０ｂ、１０ｃによって撮影された各エリア１００Ａ、１００Ｂ、１００Ｃ、１００Ｄ、１００Ｅ、１００Ｆの画像同士を突き合わせて、トンネル覆工面１００の同一スパンＳとなる部位を指示する（ステップ２０６）。

つぎに、後述する斜影補正（仰り補正）画像処理を行う（ステップ２０７）。

つぎに、トンネル覆工面１００のスパンＳ１、Ｓ２…Ｓｎ毎にトンネル覆工面１００の両側面１００Ｌ、１００Ｒを示す画像１１０−１、１１０−２…１１０−ｎに合成する（ステップ２０８）。

図１０は、パーソナルコンピュータで行われる画像加工処理を説明する図である。

すなわち、トンネル覆工面１００の左側側面１００Ｌおよび右側側面１００Ｒの各エリア１００Ａ、１００Ｂ、１００Ｃ、１００Ｄ、１００Ｅ、１００Ｆを示す各画像１１０Ａ、１１０Ｂ、１１０Ｃ、１１０Ｄ、１１０Ｅ、１１０Ｆを取り込み（図１０（ａ））、各画像１１０Ａ、１１０Ｂ、１１０Ｃ、１１０Ｄ、１１０Ｅ、１１０Ｆに対して歪み補正画像処理を行い（図１０（ｂ））、各画像１１０Ａ、１１０Ｂ、１１０Ｃ、１１０Ｄ、１１０Ｅ、１１０Ｆを突き合わせて、トンネル覆工面１００の同一スパンＳとなる部位を指示し（図１０（ｃ））、斜影補正（仰り補正）画像処理を行い（図１０（ｄ））、トンネル覆工面１００のスパンＳ１、Ｓ２…Ｓｎ毎にトンネル覆工面１００の両側面１００Ｌ、１００Ｒを示す画像１１０−１、１１０−２…１１０−ｎに合成する（図１０（ｅ））。

図１１、図１２は、歪み補正画像処理（図１０（ｂ））を説明するための図である。

トンネル覆工面１００に、撮影手段１０の視準を直交させるように撮影手段１０を設置すると、照明手段２０と撮影手段１０の位置関係から、トンネル覆工面１００の表面が水滴などにより結露している場合には、正反射となって、撮影手段１０で撮像した画像に、部分的に結露が映り込み、本来、撮像すべきひび割れなどの欠陥の判別が困難になるおそれがある。そこで、これを回避するために、照明手段２０の照射方向の軸と撮影手段１０の撮影方向の軸（視準）を傾けることが有効となる。

すなわち、図１１（ａ）に示すように、車両１の側面からみて、撮影手段（ラインセンサ）１０の視準線１１ａが、鉛直方向、つまりトンネル覆工面１００の天井面に対して垂直となる方向に対して、前方に角度α（たとえば８°）傾斜するとともに、図１１（ｂ）に示すように、車両１の上面からみて、撮影手段（ラインセンサ）１０の視準線１１ａが、水平方向、つまりトンネル覆工面１００の側面面に対して垂直となる方向に対して、前方に角度α（たとえば８°）傾斜するように、撮影手段（ラインセンサ）１０を設置する。照明手段（ハロゲンランプ）２０の照射方向も同様に傾斜させる。

図１２（ａ）は、撮影手段（ラインセンサ）１０の視準線１１ａと、トンネル覆工面１００の目地１１１との関係を示す。トンネル覆工面１００の各スパンＳ１、Ｓ２…は、車両１の進行方向（トンネルの中心ラインＴＣの方向）に対して直交する目地１１１によって区切られている。

上記したように、照明手段２０の照射方向の軸と撮影手段１０の撮影方向の軸（視準）を傾けると、視準線１１ａの方向と目地１１１の方向とか所定角度βで交差し、視準線１１ａが目地１１１を通過するタイミングが、各画素毎に異なるために、撮影手段（ラインセンサ）１０で撮影された画像中の目地１１１が、曲線状に歪んでしまう（図１２（ｂ））。

そこで、撮影された画像中の歪んだ目地１１１を、本来の直線状に補正する画像処理を行う（図１２（ｃ））。

図１３は、各画像１１０Ａ〜１１０Ｆを突き合わせて、トンネル覆工面１００の同一スパンＳとなる部位を指示する処理（図１０（ｃ））を説明するための図である。

この処理は、歪み補正画像処理によって、直線状になった目地１１１を基準線にして行う。

図１３（ａ）に示すように、パーソナルコンピュータの画面上で、トンネル覆工面１００の左側側面１００Ｌについて得られた各画像１１０Ａ、１１０Ｂ、１１０Ｃを、同一位置になるように並べる。位置合わせは、直線状になった目地１１１を基準線にして行う。

各ラインセンサ１０ａ、１０ｂ、１０ｃは、ほぼ同時にシャッターを切っているので、各画像１１０Ａ、１１０Ｂ、１１０Ｃの目地１１１の位置は、画面上でほぼ同じ位置となる。なお、トンネル覆工面１００には、ＫＰ（キロポスト）、スパン番号（覆工番号）、照明番号等の位置を特定するものがあり、各画像には、それが撮像されているので、これらを目安に、位置を認識するようにしてもよい。

つぎに、各画像１１０Ａ、１１０Ｂ、１１０Ｃの中から、トンネル覆工面１００の同一スパンＳとなる部位を指示する。たとえば、各画像１１０Ａ、１１０Ｂ、１１０Ｃのうち、スパンＳ１となる部位が、それぞれ１１０Ａ−１、１１０Ｂ−１、１１０Ｃ−１（以下、スパンＳ１の画像データを示す符号として用いる）であったとすると、それら同一のスパンＳ１となる部位１１０Ａ−１、１１０Ｂ−１、１１０Ｃ−１を特定する画像データ１１０Ａ−１、１１０Ｂ−１、１１０Ｃ−１が、レーン１（走行車線１５０Ｌ）のフォルダＬ１に、スパンＳ１を示すアドレスに対応づけられて、格納される。以下、同様にして、同一スパンＳ２、Ｓ３…Ｓｎとなる部位を指示して、同一のスパンＳ２、Ｓ３…Ｓｎとなる部位を特定する画像データを、レーン１（走行車線１５０Ｌ）のフォルダＬ１に格納していく。

追い越し車線１５０Ｒも同様にして行う。すなわち、図１３（ｂ）に示すように、各画像１１０Ｄ、１１０Ｅ、１１０Ｆのうち、スパンＳ１となる部位が、それぞれ１１０Ｄ−１、１１０Ｅ−１、１１０Ｆ−１（以下、スパンＳ１の画像データを示す符号として用いる）であったとすると、それら同一のスパンＳ１となる部位１１０Ｄ−１、１１０Ｅ−１、１１０Ｆ−１を特定する画像データ１１０Ｄ−１、１１０Ｅ−１、１１０Ｆ−１が、レーン２（追い越し車線１５０Ｒ）のフォルダＬ２に、スパンＳ１を示すアドレスに対応づけられて、格納される。以下、同様にして、同一スパンＳ２、Ｓ３…Ｓｎとなる部位を指示して、同一のスパンＳ２、Ｓ３…Ｓｎとなる部位を特定する画像データを、レーン２（追い越し車線１５０Ｒ）のフォルダＬ２に格納していく。

図１４は、斜影補正（仰り補正）画像処理（図１０（ｄ））を説明するための図である。

図１４（ａ）は、トンネル覆工面１００とラインセンサ１０ａ、１０ｂ、１０ｃとの位置関係を示す。

ラインセンサ１０ａ、１０ｂ、１０ｃは、トンネルのセンターラインＴＣに対してオフセットされた位置にある。したがって、ラインセンサ１０ａ、１０ｂ、１０ｃの視準線１１ａは、撮影対象物であるトンネル覆工面１００に対して正対しておらず、斜めになっている。このためラインセンサ１０ａ、１０ｂ、１０ｃでは、近くのトンネル覆工面１００が大きく撮像され、遠くのトンネル覆工面１００が小さく撮像される。

図１４（ｂ）に示すように、ラインセンサ１０（たとえばラインセンサ１０ｃ）で撮影されるエリアは、たとえば１００Ｃで示されるが、この撮影エリア１００Ｃのうち、分割された各分割エリア１００Ｃ−１、１００Ｃ−２、１００Ｃ−３、１００Ｃ−４、１００Ｃ−５のうち、ラインセンサ１０に最も近い分割エリア１００Ｃ−１でトンネル覆工面１００が最も大きく撮像され、ラインセンサ１０から最も遠い分割エリア１００Ｃ−５でトンネル覆工面１００が最も小さく撮像される。

そこで、撮影対象物であるトンネル覆工面１００が、画像の各エリアで実際の大きさで撮像されるように、画像処理を行うものである。

斜影補正（仰り補正）画像処理のために必要なラインセンサ１０についてのパラメータは、つぎのように与えられる（図１４（ｃ）参照）。

θ：ラインセンサ１０の撮影方向（視準線１１ａ）を示す角度（水平線ＨＬに対する角度）
Ｘ：ラインセンサ１０（レンズ、センサ）の２次元水平方向位置（トンネルのセンターラインＴＣを基準とする相対位置）
Ｙ：ラインセンサ１０（レンズ、センサ）の２次元鉛直方向位置（トンネルの路面１５０Ｌ、１５０Ｒを基準とする相対位置）
φ：ラインセンサ１０の画角

上記パラメータθ、Ｘ、Ｙ、φが得られ、トンネルの形状を示すデータがたとえばＣＡＤ図面によって得られると、図１４（ｂ）において、各分割エリア１００Ｃ−１、１００Ｃ−２、１００Ｃ−３、１００Ｃ−４、１００Ｃ−５毎に、ラインセンサ１０からトンネル覆工面１００までの距離ｄ１、ｄ２、ｄ３、ｄ４、ｄ５が求められる。

そして、この求められた距離ｄ１、ｄ２、ｄ３、ｄ４、ｄ５に応じて、各分割エリア１００Ｃ−１、１００Ｃ−２、１００Ｃ−３、１００Ｃ−４、１００Ｃ−５毎に、撮影対象物であるトンネル覆工面１００が、実際の大きさで撮像されるように、画像処理を行う。

図１５は、トンネル覆工面１００のスパンＳ１、Ｓ２…Ｓｎ毎にトンネル覆工面１００の両側面１００Ｌ、１００Ｒを示す画像１１０−１、１１０−２…１１０−ｎに合成する処理（図１０（ｅ））を説明するための図である。

図１５（ａ）に示すように、レーン１（走行車線１５０Ｌ）のフォルダＬ１から、スパンＳ１を示すアドレスに対応づけられた画像データ１１０Ａ−１、１１０Ｂ−１、１１０Ｃ−１が読み出される。同様に、レーン２（追い越し車線１５０Ｒ）のフォルダＬ２から、スパンＳ１を示すアドレスに対応づけられた画像データ１１０Ｄ−１、１１０Ｅ−１、１１０Ｆ−１が読み出される。

つぎに、パーソナルコンピュータの画面上で、画像１１０Ａ−１、１１０Ｂ−１、１１０Ｃ−１、１１０Ｄ−１、１１０Ｅ−１、１１０Ｆ−１それぞれについて、隣り合う画像同士を結合すべき対応点ＰＴを指示する。

各エリア１００Ａ、１００Ｂ、１００Ｃ、１００Ｄ、１００Ｅ、１００Ｆは、隣り合うエリア同士の一部が重複している撮影されている。その重複分を考慮して、対応点ＰＴが指示される。

すると、図１５（ｂ）のように、対応点ＰＴを基準にして画像１１０Ａ−１、１１０Ｂ−１、１１０Ｃ−１、１１０Ｄ−１、１１０Ｅ−１、１１０Ｆ−１同士が合成されて、トンネル覆工面１００のスパンＳ１について、左右両側面１００Ｌ、１００Ｒの画像１１０−１が得られる。

以下、スパンＳ２、Ｓ３…Ｓｎについても同様の処理が行われ、図１５（ｂ）に示すように、トンネル覆工面１００のスパンＳ２、Ｓ３…Ｓｎ毎にトンネル覆工面１００の両側面１００Ｌ、１００Ｒを示す画像１１０−２、１１０−３…１１０−ｎが得られる。各画像１１０−２、１１０−３…１１０−ｎは、所定のファイルＬ３に格納され、トンネル覆工面１００の健全度の調査のために用いられる。

以上のように、本実施例によれば、トンネル覆工面１００の両側面１００Ｌ、１００Ｒのうち片側側面の撮影範囲を有する撮影手段１０を搭載した車両１を走行させることで、トンネル覆工面１００の両側面１００Ｌ、１００Ｒの画像を取得することができる。本実施例によれば、スパンＳ１、Ｓ２…Ｓｎ毎に、トンネル覆工面１００の両側面１００Ｌ、１００Ｒを示す画像画像１１０−１、１１０−２…１１０−ｎが得られる。これにより、スパンＳ１、Ｓ２…Ｓｎ毎に、トンネル覆工面１００の健全度（劣化度）を調査でき、スパンＳ１、Ｓ２…Ｓｎ毎に、調査結果を管理することができるようになる。

図１６は、トンネル覆工面１００の健全度（劣化度）の調査例を示している。

図１６は、各スパンＳ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４、Ｓ５、Ｓ６の画像１１０−１、１１０−２、１１０−３、１１０−４、１１０−５、１１０−６をファイルＬ３から読み出し、パーソナルコンピュータの画面上に連続表示した状態を示している。オペレータは、画面上で、トンネル覆工面１００の画像の中から、はく離の可能性のあるひび割れ箇所を特定して、ひび割れ３００を描画する処理を行う。

これにより、ひび割れ３００の幅、長さ、方向および形状、密度が、各スパンＳ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４、Ｓ５、Ｓ６毎に抽出され、各スパンＳ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４、Ｓ５、Ｓ６の画像データ１１０−１、１１０−２、１１０−３、１１０−４、１１０−５、１１０−６に対応づけられて記憶される。同様にして、エフロレッセンスの有無、その他変状の発生状況を抽出してもよい。

したがって、本実施例によれば、スパンＳ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４、Ｓ５、Ｓ６毎に、ひび割れなどの変状に対して対策を画策することができる。
なお、パーソナルコンピュータで行われる上述した画像加工処理は、その一部を手動で行う半自動処理で行ってもよく、全て自動処理で行う実施も当然可能である。

１ 車両 １０ 撮影手段 ２０ 照明手段 ３０ 固定・反転手段 ３２ L字状の部材
３４ 位置決め手段 １００ トンネル覆工面 Ｓ（Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３…Ｓｎ） スパン
１１０−１、１１０−２、１１０−３…１１０−ｎ 合成された画像

Claims (4)

1. トンネル内を車両が走行中に、当該車両に搭載した撮影手段によって、トンネル覆工面の画像を撮影し、トンネル覆工面を調査するための調査対象画像に加工するトンネル覆工面調査システムであって、
   前記車両に搭載され、トンネル覆工面の両側面のうち片側側面の撮影範囲を有する撮影手段と、
   前記撮影手段を、トンネル覆工面の両側面のうち一方の片側側面を撮影可能な第１の撮影位置に固定させるとともに、前記撮影手段を反転させて、前記撮影手段を、トンネル覆工面の両側面のうち他方の片側側面を撮影可能な第２の撮影位置に固定させる固定・反転手段と、
   前記撮影手段が前記第１の撮影位置に固定された状態で、前記撮影手段によって撮影されたトンネル覆工面の両側面のうち一方の片側側面を示す第１の画像と、前記撮影手段が前記第２の撮影位置に固定された状態で、前記撮影手段によって撮影されたトンネル覆工面の両側面のうち他方の片側側面を示す第２の画像とを突き合わせて、トンネル覆工面の同一スパンとなる部位を指示することにより、トンネル覆工面のスパン毎にトンネル覆工面の両側面を示す画像に合成する画像加工手段と
   を備えたトンネル覆工面調査システム。
2. 前記撮影手段は、トンネル覆工面の周方向に沿って配列され、トンネル覆工面の周方向に沿った各エリアの画像を撮影する複数のラインセンサを含むものであり、
   前記画像加工手段は、
   前記複数のラインセンサが前記第１の撮影位置に固定された状態で、前記複数のラインセンサによって撮影された各エリアの画像と、前記複数のラインセンサが前記第２の撮影位置に固定された状態で、前記複数のラインセンサによって撮影された各エリアの画像とを突き合わせて、トンネル覆工面の同一スパンとなる部位を指示することにより、トンネル覆工面のスパン毎にトンネル覆工面の両側面を示す画像に合成するものである
   請求項２記載のトンネル覆工面調査システム。
3. 前記撮影手段は、トンネル覆工面の周方向に沿って配列され、トンネル覆工面の周方向に沿った各エリアの画像を撮影する複数のラインセンサを含むものであり、
   前記固定・反転手段は、駆動軸を回転中心に、トンネル覆工面の周方向に、９０°回転自在な部材であって、前記数のラインセンサが、トンネル覆工面の周方向に沿って配置されたＬ字状の部材と、当該Ｌ字状の部材を、前記第１の撮影位置に位置決めするとともに、前記Ｌ字状の部材が、トンネル覆工面の周方向に、９０°回転されて、前記第２の撮影位置に位置されたときに当該第２の撮影位置に位置決めする位置決め手段とを含むものである請求項１または２に記載のトンネル覆工面調査システム。
4. トンネル覆工面調査システムに用いる車両であって、
   トンネル覆工面の両側面のうち少なくとも片側側面の撮影範囲を有する撮影手段であって、
   トンネル覆工面の周方向に沿って配列され、トンネル覆工面の周方向に沿った各エリアの画像を撮影する複数のラインセンサを含む撮影手段と、
   前記撮影手段を、トンネル覆工面の両側面のうち一方の片側側面を撮影可能な第１の撮影位置に固定させるとともに、前記撮影手段を反転させて、前記撮影手段を、トンネル覆工面の両側面のうち他方の片側側面を撮影可能な第２の撮影位置に固定させる固定・反転手段であって、駆動軸を回転中心に、トンネル覆工面の周方向に、９０°回転自在な部材であって、前記数のラインセンサが、トンネル覆工面の周方向に沿って配置されたＬ字状の部材と、当該Ｌ字状の部材を、前記第１の撮影位置に位置決めするとともに、前記Ｌ字状の部材が、トンネル覆工面の周方向に、９０°回転されて、前記第２の撮影位置に位置されたときに当該第２の撮影位置に位置決めする位置決め手段とを含む固定・反転手段と
   を備えたトンネル覆工面調査システムに用いる車両。