JP2017049152A - クラック幅計測システム - Google Patents

Abstract

【課題】ポールが風等の外的要因で揺れているときであっても、正確なクラック幅を計測できるクラック幅計測システムを提供する。【解決手段】検査対象面のクラックの幅を測定するクラック幅計測システム１００は、矩形の枠形状を有する構造物を含む検査対象面を正対方向から傾いて撮影する撮像部１０３と、撮像部で撮影した検査対象面の撮影画像に、矩形形状のガイドを所定量台形歪みしたガイドを重ねて表示する表示部２００と、撮像部と検査対象面の間の距離を測定する距離センサ１０４と、表示部に表示されている検査対象面の撮影画像中の枠形状と所定量台形歪みしたガイドの辺が平行状態にあるときに、検査対象面を正対方向からの傾き角度である視準角度による画像の変形を補償する視準角補償のための画像変換をおこなう計測画像作成部と、を備え、表示部に表示される検査対象面のクラックのクラック幅を計測するようにした。【選択図】図１

Description

本発明は、構造物表面のクラックの幅を測定するクラック幅計測システムに関する。

近年、橋梁や道路等の社会インフラの長寿命化や耐震対策の必要性が増大し、インフラの維持管理コストが増加している。コンクリート構造物の劣化形態のひとつに、クラック（ひび割れ）があり、構造物の応力状態の確認や、耐震性能の予測のための重要な指標となっている。
従来、このクラックの測定は、クラックスケールによる目視計測や、クラック状況のスケッチ等によりおこなわれていたが、測定精度や客観性に問題があり、デジタルカメラとＰＣ（personal computer）を使用し、デジタル画像処理技術によりクラック幅を測定するシステムが考案されている（特許文献１参照）。

詳しくは、特許文献１には、検査対象のコンクリート柱の表面を撮影する撮影手段と、コンクリート柱の表面の撮影対象部位中に、その間を基準距離とする二点を表示するための二つの平行ビームを照射する平行ビーム照射手段と、前記撮影手段及び前記平行ビーム照射手段をその上部に設置し、前記検査対象のコンクリート柱に沿って該撮影手段及び該平行ビーム照射手段を昇降移動させるべく、伸縮可能に構成した支持ポールと、前記撮影手段で撮影したコンクリート柱の画像を表示し、かつその他の必要事項を表示する画像モニタと、該撮影手段で撮影しているコンクリート柱の画像から選択した所望の画像データ、該コンクリート柱を特定するデータ及びその撮影対象部位を特定するデータを保存するデータ格納手段とを備え、該撮影手段及び支持ポールの遠隔制御機能を備えた演算装置と、で構成したコンクリート柱の表面検査用撮影装置が開示されている。

特開２００９−１６８７５２号公報

特許文献１の表面検査用撮影装置では、検査対象物に基準距離とする二点の平行ビームを照射しているため、検査対象物に正対しなくても計測することができるが、検査対象物から離れると二点の平行ビームを検査対象物に照射できなくなる。このため、撮影手段及び平行ビーム照射手段を昇降移動させるべく、伸縮可能に構成した支持ポールを備えることで、高所の検査対象物にも平行ビームの照射を可能とし、クラック幅の計測をおこなえるようにしている。
しかし、特許文献１に開示されるコンクリート表面検査用撮影装置は、コンクリート柱の撮影に限定され、コンクリート構造物の表面のクラック測定にそのまま適用できない。
また、高所点検を行う際、ポールが風等の外的要因で揺れているとき、ポールの先に取り付けられたカメラが揺れることが想定されていない。そのため、ポールが揺れる場合には、正確なクラック幅を計測できない問題がある。

本発明の目的は、ポールが風等の外的要因で揺れているときであっても、正確なクラック幅を計測できるクラック幅計測システムを提供することにある。

前記課題を解決するため、本発明の検査対象面のクラックの幅を測定するクラック幅計測システムは、矩形の枠形状を有する構造物を含む検査対象面を正対方向から傾いて撮影する撮像部と、前記撮像部で撮影した検査対象面の撮影画像に、矩形形状のガイドを所定量台形歪みしたガイドを重ねて表示する表示部と、前記撮像部と前記撮像部が撮影する検査対象面の間の距離を測定する距離センサと、前記表示部に表示されている前記検査対象面の撮影画像中の枠形状と前記所定量台形歪みしたガイドの辺が平行状態にあるときに、前記検査対象面を正対方向からの傾き角度である視準角度による画像の変形を補償する視準角補償のための画像変換をおこなう計測画像作成部と、を備え、前記表示部に表示される検査対象面のクラックのクラック幅を計測するようにした。

本発明によれば、高所点検を行う際、ポールが風等の外的要因で揺れているときであっても、ポールの先に取り付けられたカメラにより、検査対象面の視準角度を把握でき、視準角補償できるため、正確なクラック幅を計測できる。

クラック幅計測システムの概略構成を示す図である。 撮影画像の変形を説明する図である。 クラック幅計測システムの制御部の構成を示す図である。 タブレット部に表示される視準角度設定の設定画面を示している。 クラック幅の計測フローを示す図である。 クラックスケール画像の一例を示す図である。 クラックスケール画像とクラック画像の重ね合わせを説明する図である。 他のクラック幅の計測フローを示す図である。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は、実施形態のクラック幅計測システムの概略構成を示す図である。

《システム構成》
実施形態のクラック幅計測システムは、コンクリート構造物等の検査対象面を撮影する点検装置部１００と、撮影画像の表示や計測指示をおこなうタブレット部２００から構成される。
点検装置部１００は、カメラ１０３と、カメラ１０３と検査対象面との距離を測定する距離センサ１０４と、カメラ１０３と距離センサ１０４の設置方向を水平方向や垂直方向に回動して固定する雲台１０２と、一端に雲台１０２が設置され、三脚等の架台に固定された伸縮自在なポール１０１から構成されている。

ポール１０１は、径が異なる複数の管が互いに入れ子式に挿入されて伸縮自在に構成され、検査対象面に合わせて、雲台１０２のカメラ１０３と距離センサ１０４の高さを調整できるようになっている。また、ポール内蔵のモータで電動昇降する機構が設けられ、後述する点検装置制御部１１０により、検査対象面の高さに合わせて、ポール１０１が伸縮調整される。

雲台１０２も、同様に、図示しないモータにより回動され、カメラ１０３と距離センサ１０４の方向が、図に示すように、垂直方向（１０２Ａ）や水平方向（１０２Ｂ）に回動される。
これにより、検査対象面の所定位置のクラック幅の計測をおこなうことができ、また、雲台１０２の回動とポール１０１の伸縮を繰り返しおこなうことで、検査対象面のクラックの面分布と幅を計測することができる。

距離センサ１０４は、可視光レーザを測定点に照射して、照射光と反射光の位相差から測定点までの距離を算出する距離計である。距離センサ１０４の可視光レーザの照射軸とカメラ１０３の撮像軸を略一致させて、雲台１０２に設置されている。

点検装置制御部１１０は、タブレット部２００からの指示に基づき、カメラ１０３や距離センサ１０４の制御をおこなう。また、雲台１０２やポール１０１を制御して、検査対象面の位置制御をおこなう。
タブレット部２００は、検査対象面の撮影画像を表示するとともに、クラック幅を測定する制御部であり、詳細を後述する。

《クラック幅の計測方法》
つぎに、第１のクラック幅計測の計測方法について説明する。
実施形態のクラック幅計測システムは、まず、カメラ１０３で撮影した検査対象面のデジタル画像を画像処理してクラック像を検出する。詳しくは、ＲＧＢ色変換（モノクロ変換）・細線化（エッジ検出）・２値化等の画像処理をおこないクラック像をもとめる。つぎに、クラック幅に対応するクラック像の画像ピクセル数を求める。この画像ピクセル数から実寸法を算出することにより、クラック幅を検出することができる。
なお、クラック幅に対応するクラック像の画像ピクセル数を求める方法は、特に限定されないので、ここでは説明しない。

この実寸法は、クラック像の画像ピクセル数と画像ピクセルの大きさ（カメラ１０３の撮像素子の素子サイズ）の積と、カメラ１０３のレンズと撮像素子の間の距離とカメラ１０３のレンズと検査対象面の間の距離から決まるカメラ１０３の撮像倍率により、算出する。
ここで、カメラ１０３のレンズと検査対象面の間の距離は、カメラ１０３とともに雲台１０２に設置されている距離センサ１０４により測定する。

《台形補正》
ところで、カメラ１０３で検査対象面を撮影する際に、正対方向から角度をもって撮影（斜めから撮影）すると、検査対象面の撮影画像に歪が生じる。例えば、検査対象面の矩形の図形は、図２に示すように撮影した画像は台形に歪む。詳しくは、図２は、図１のカメラ１０３を上方から視た図であり、図２のカメラ１０３Ｂ、カメラ１０３Ａ、カメラ１０３Ｃは、カメラ１０３が視準方向の正対状態から、３つの傾き（θc、θa、θb）になった様子を示している。カメラ１０３の傾きθc＞θa＞θbの順に、カメラ１０３の撮影画像を示す撮影画像c、撮影画像a、撮影画像bの台形変形量が大きくなる。図２では、水平方向に視準方向が傾く例を示しているが、垂直方向や斜め方向に傾くこともある。以下の説明では、カメラ１０３の視準方向の正対方向からの傾き量を視準角度と記す。

クラックの撮影画像も、カメラ１０３の視準方向の傾きにより変形されている。このため、撮影画像から求めたクラック幅の寸法は視準方向の傾き（視準角度）に応じた誤差を含んでいる。
このカメラ１０３の視準方向の傾きによる画像歪は、射影変換等の幾何学変換により、補償することができる。このため、クラック幅の計測において、カメラ１０３で撮影した検査対象面のデジタル画像を画像処理するにあたり、まず、カメラ１０３で撮影した撮影画像を、検査対象面の撮影画像の視準角補償をおこなって、検査対象面を正対して撮影した撮影画像に変換する。

カメラ１０３は、三脚等の架台に固定されているので、上述のカメラ１０３の視準方向は、検査対象面の撮影位置により変化するとともに、風などの影響で、方向が変わる。以下、実施形態のクラック幅計測システムのクラック幅の測定制御方法をより詳細に説明する。

《制御部の構成》
図３は、実施形態のクラック幅計測システムの制御部の構成を示す図である。
点検装置制御部１１０は、カメラ１０３（図１参照）の動作を制御するカメラ制御部１１１と、カメラ１０３と検査対象面との間の距離測定を制御する距離センサ制御部１１２と、雲台１０２（図１参照）の回動とポール１０１（図１参照）の伸縮を制御する雲台・ポール制御部１１３とを備え、通信部１１４を介して、タブレット部２００からの指示に基づいて制御をおこなう。
そして、カメラ１０３の撮影画像は、カメラ制御部１１１と通信部１１４を介して、タブレット部２００に通知され、距離センサ１０４（図１参照）で測定したカメラ１０３と検査対象面との間の距離は、距離センサ制御部１１２と通信部１１４を介して、タブレット部２００に通知される。

タブレット部２００の通信部２０１は、点検装置制御部１１０の通信部１１４と無線または有線により接続し、指示情報と撮影画像と距離情報の授受をおこなう。
カメラ１０３の撮影画像は、通信部１１４、２０１を介して、計測画像作成部２０４と画像取得部２０６に通知され、距離センサ１０４で測定したカメラ１０３と検査対象面との間の距離情報が、計測画像作成部２０４に通知されて、クラック幅が求められる。

計測画像作成部２０４は、カメラ１０３の撮影画像を射影変換して視準角補償をおこない、変換した撮影画像を基に画像処理して、クラック像をもとめる。そして、カメラ１０３と検査対象面との間の距離情報により、クラック像の画像ピクセル数からクラック幅の実寸法を算出する。

補償条件設定部２０７は、計測画像作成部２０４で撮影画像の視準角補償をおこなう際の補償条件の設定をおこなう。より詳細には、視準角度から射影変換行列を求める。この視準角度は、例えば、カメラ１０３の視準方向の正対状態からの傾きであり、カメラ１０３を一方向に微量回動して、３点以上の方向の距離を測定し、その結果から算出する。なお、詳細は後述するが、風による揺れのために距離情報から視準角度を算出できなかった場合には、ガイド表示による方法で補償条件の手動設定をおこなう。

画像取得部２０６は、カメラ１０３の撮影画像を取得し、画像メモリ（図示せず）に格納する。
計測画像合成部２０５は、計測画像作成部２０４のクラック幅の測定結果を、カメラ１０３の撮影画像のクラック像に対応して表示するように画像メモリ上で合成する。

表示部２０３は、実施形態のクラック幅計測システムの表示部であり、測定条件や操作内容を表示し、後述する入力部２０２と連携動作する。そして、計測画像合成部２０５でクラック幅の測定値を表記した撮影画像を、ＬＣＤ等の表示デバイスに表示する。また、補償条件の手動設定をおこなうためのガイド表示をガイド表示制御部２０３１によりおこなう。
このガイド表示により補償条件を手動設定する方法は、図４により詳細を後述する。

入力部２０２は、実施形態のクラック幅計測システムの動作指示や設定をおこなう入力部である。表示部２０３の上にタッチパネル等が貼り付けられて構成され、指やスタイラスペンにより入力をおこなう。また、マウスによる操作であってもよい。
入力部２０２の自動計測・マニュアル設定部２０２１は、距離測定値に基づいて視準角度を算出し補償条件を自動で設定するか、マニュアルで補償条件の設定をおこなうかを判定・設定する。このマニュアル時には補償条件設定部２０７と連携してガイド表示の制御をおこなう。

計測画像作成部２０４、補償条件設定部２０７、自動計測・マニュアル設定部２０２１等は、タブレット部２００の構成するＣＰＵ（Central Processing Unit）が記憶部に記憶されるソフトウェアを実行することに実現することができる。

《射影変換行列の取得方法》
以下に、図４により、ガイド表示による補償条件の設定方法について説明する。この方法は、カメラ１０３の視準方向を検査対象面の正対状態から傾けて撮影した際に、検査対象面の矩形の形状をもつ窓枠等の付帯構造物が台形に歪んで撮影されることを利用している。詳しくは、撮影画像の窓枠等の付帯構造物の形状を参照して、視準角補償のための射影変換行列を求めている。

図４は、タブレット部２００に表示される視準角度の設定画面を示している。画面には、画像取得部２０６で取得した検査対象面の撮影画像と、後述するガイド表示制御部２０３１が表示制御するガイド４１０とが重ね合わせて表示されている。
図４の枠表示４２０は、検査対象面の矩形の形状をもつ窓枠の撮影画像を表わしている。

矩形のガイド４１０は、スタイラスペン４００の操作により、ガイド４１１、４１２、４１３のように、形状が台形歪されて表示される。詳しくは、スタイラスペン４００を水平方向（紙面の横方向）に右ドラッグすると、所定の視準角度で斜め方向から矩形のガイド４１０を撮影した場合に相当する台形歪したガイド４１１またはガイド４１２またはガイド４１３を表示する。以下の説明では、この視準角度に相当する角度を補正角度と記す。このガイド４１１、４１２、４１３の形状は、補正角度に応じて、幾何学的にもとめることができる。図４では、ガイド４１１、４１２、４１３の３つのガイドを示しているが、実際には、スタイラスペン４００のドラッグに連動して、台形歪の異なるひとつのガイドを表示する。スタイラスペン４００を逆方向にドラッグすると、ガイドが逆方向に台形歪する。

実施形態のクラック幅計測システムの操作者は、ガイド４１０を台形歪変形して撮像された枠表示４２０に等しくなるように、スタイラスペン４００のドラッグ量（補正角度に相当）を調整する。詳しくは、ガイド４１０の台形歪した図形（４１１、４１２、４１３）と枠表示４２０の斜辺が平行状態になるように、ドラッグ量（補正角度）を調整する。ガイド４１２が枠表示４２０と同じ台形歪とすると、ガイド４１２を表示するときの補正角度が、検査対象面を撮影するカメラ１０３の視準角度となる。

視準角補償のための射影変換行列は、ガイド４１０とガイド４１２の４つの頂点の座標値から求める。つまり、頂点４１２ａを頂点４１０ａに変換し、頂点４１２ｂを頂点４１０ｂに変換し、頂点４１２ｃを頂点４１０ｃに変換し、頂点４１２ｄを頂点４１０ｄに変換する射影変換行列を求める。
求めた射影変換行列により、カメラ１０３で撮影した検査対象面の撮影画像を射影変換すれば、検査対象面を正対して撮影した撮影画像に変換でき、クラック幅を高精度に測定できる。

図４の説明では、水平方向の視準角補償について説明したが、垂直方向にドラッグし、ガイド４１０を垂直方向に台形歪させて表示することで、垂直方向の視準角補償をおこなうことができる。
また、水平方向と垂直方向の視準角補償を組み合わせて、斜め方向の視準角補償をおこなうこともできる。水平方向のドラッグと垂直方向のドラッグにより視準角度を順に求めることで、容易に斜め方向の視準角補償を容易に求めることができる。

実施形態のクラック幅計測システムのクラック幅の計測フローを図５により説明する。
ステップＳ５０１で、カメラ１０３から検査対象面までの距離を距離センサ１０４により計測する。そして、後述するガイド表示による視準角設定をおこなうか否かを判定する際の、距離の平均と変動を算出するために計測結果を保存する（Ｓ５０２）。その後、計測回数を１増やし（Ｓ５０３）、計測回数と規定値を比較する（Ｓ５０４）。

ステップＳ５０４で、計測回数が規定値に達していない場合（Ｓ５０４のＹｅｓ）には、ステップＳ５０１に戻り、カメラ１０３から検査対象面までの距離計測を繰り返す。
ステップＳ５０４で、計測回数が規定値に達した場合（Ｓ５０４のＮｏ）には、ステップ５０５に進む。この距離計測は、一定時間連続（500msec間隔に５回）におこなう。

ステップＳ５０５で、規定回数おこなった距離計測（Ｓ５０１）の結果の平均値と変動量を算出する。
つぎに、距離計測の変動値と所定の閾値を比較する（Ｓ５０６）。これにより、風などの影響でカメラ１０３が揺動していないかを判定し、カメラ１０３と一体の距離センサによる視準角度の検出を自動的におこうか否かを決める。

ステップＳ５０６で、距離計測の変動値が所定の閾値未満であれば（Ｓ５０６のＹｅｓ）、つぎの視準角度を自動検出して射影変換行列を算出する処理（Ｓ５０７〜Ｓ５０９）に進む。
ステップＳ５０６で、距離計測の変動値が所定の閾値以上であれば（Ｓ５０６のＮｏ）、視準角度を自動検出できないため図４で説明したガイド表示による射影変換行列の取得処理（Ｓ５１３〜Ｓ５１６）をおこなう。

ステップＳ５０７では、検査対象面とカメラ１０３の距離を一方向に所定の角度差をもって３点以上測定し、その方向の視準角度を算出する。３点のうちの両端の２点が等距離にあれば、測定方向の検査対象面にカメラ１０３が正対していることが判る。

ステップＳ５０８で、カメラ１０３が検査対象面に正対しているか否かを判定する。
視準角度が０度でなければ、カメラ１０３が検査対象面に正対していないので（Ｓ５０８のＮｏ）、射影変換行列を算出して撮影画像の射影変換をおこない視準角補償をおこなう（Ｓ５０９、Ｓ５１０）。
視準角度が０度であれば、カメラ１０３が検査対象面に正対しているので（Ｓ５０８のＹｅｓ）、撮影画像の視準角補償の必要はなく、クラック像の抽出処理（Ｓ５１１）にすすむ。

ステップＳ５０９では、ステップＳ５０７で算出した視準角度に基づいて、幾何演算により、射影変換行列を算出する。
ステップＳ５１０では、ステップＳ５０９で算出した射影変換行列により検査対象面の撮影画像の座標変換をおこなって視準角補償をおこなう。これにより、正対状態で撮影した場合に相当する検査対象面の撮影画像を得ることができる。

ステップＳ５１１では、検査対象面の撮影画像のＲＧＢ色変換（モノクロ変換）・細線化（エッジ検出）・２値化等の画像処理をおこないクラック像を判りやすく強調表示する。具体的には、灰色系のコンクリート上にあるクラック像は、見えづらく、映像がぼやけてしまうことがあるため、画像処理をおこなってクラック像を分かりやすく表示する。
つぎに、ステップＳ５１２で、クラック幅に対応するクラック像の画像ピクセル数を求め、画像ピクセルの大きさ（カメラ１０３の撮像素子の素子サイズ）を乗じて、クラック像の寸法を求める。そして、カメラ１０３のレンズと撮像素子の間の距離と、カメラ１０３のレンズと検査対象面の間の距離から決まる撮像倍率により、クラック幅の実寸法を算出する。

つぎに、ガイド表示による射影変換行列の取得処理（Ｓ５１３〜Ｓ５１６）について説明する。この処理で求めた射影変換行列により、ステップＳ５１０以降の処理をおこなうことで、カメラ１０３が揺動する状態でも、検査対象面のクラック幅の実測が可能となる。ステップＳ５１３〜ステップＳ５１６は、図４で説明した処理となっている。

まず、ステップＳ５１３で、クラック幅測定をおこなう検査対象面の撮影画像をタブレット部２００の画面に表示し、ガイド４１０を撮影画像に重ね合わせて表示する（図４参照）。
つぎに、スタイラスペン４００の操作に連動して、視準角度の変化に対応した台形歪みに変形したガイド（ガイド４１１、４１２、４１３のいずれか）を表示する（Ｓ５１４）。そして、検査対象面の矩形の形状をもつ窓枠の撮影画像（以下、枠と記す）とガイドの、台形の斜辺が平行になるまで、ステップＳ５１４をくりかえす（Ｓ５１５の非平行）。ガイドと枠の辺が平行状態になったときに（Ｓ５１５の平行）、ステップＳ５１６に進む。

ステップＳ５１６では、ガイド４１０の４つの頂点座標と、ステップＳ５１５で枠に一致したガイド（図４のガイド４１２）の４つの頂点座標から、射影変換行列を算出する。
そして、ステップＳ５１０に進み、クラック幅の実寸法を算出する。

以上の処理フローにより、クラック幅の実寸法を測定することができるが、ステップＳ５１２で、クラック幅の画像ピクセルに変えて、クラック長さに対応するクラック像の画像ピクセル数を求めれば、クラックの長さの実寸法を測定することもできる。

上記の処理は、カメラ１０３の視準方向が鉛直方向に傾いた場合にも適用できる。このため、ポール１０１がないクラック幅計測システムで、地上から高所の検査対象面のクラック幅を計測することもできる。

また、上記の処理フローに示したように、検査対象面までの距離の変動が所定の閾値より大きい場合に、風等によるカメラと距離計の揺れが大きくて視準角度の自動検出はできないと判定し、ガイド表示による視準角度の検出を行うようにしているので、不要な手間を懸けることなく、クラック幅測定を行うことができる。

上述の実施例１では、検査対象面のクラックの撮影画像によりクラック幅を求める例を説明したが、つぎに、撮影画像とクラックスケール画像によりクラック幅を求める例を説明する。本実施例は、図１で示したクラック幅計測システムの構成と、図３に示した制御部の構成により実施することができる。
まず、図６と図７により、本実施例の計測方法の概要を説明する。

クラックスケールは、壁、床等に発生したクラックの幅を測るスケールで、0.05mmきざみに0.05mm〜２mm程度の太さの直線が複数本マーキングされている。従来のクラック幅計測では、クラックにこのクラックスケールをあて、クラックと同じ幅の線を目視で求めて、クラックスケールに記入されている線の太さを読取り、クラック幅としていた。本実施例は、この計測操作を検査対象面の画像にクラックスケール画像を重ね合わせておこなう計測方法である。

図６は、クラックスケール画像の一例を示す図である。
クラックスケール画像６００の一辺には、クラックスケールのクラックにあてる線に相当する太さが異なる複数本の線画６０１が設けられている。また、反対側の辺には、クラック長さが測定できるように、「物差し」６０２が設けられている。

このクラックスケール画像６００の元画像情報は、ベクタ形式の数値情報として記憶され、任意の倍率や回転角度で、クラックスケール画像６００を生成・表示できるようにしている。詳細を後述するが、撮像倍率から倍率を求めてクラックスケール画像６００を生成し、検査対象面の正対方向からのずれに応じて視準角度補償をおこなう。そして、検査対象面のクラックに線をあてる操作指示によりクラックスケール画像６００の回転処理をおこなって、検査対象面の撮影画像にクラックスケール画像６００を重ね合わせて表示する。

つぎに、図７により、クラックスケール画像６００とクラック画像の重ね合わせについて説明する。
図７は、カメラ１０３により撮像した検査対象面の撮影画像を表示するタブレット部２００の画面を示している。画面には、測定するクラック像が多値表示されているものとする。そして、クラック幅を測定するために、検査対象面の物の大きさに合わせて描画生成されたクラックスケール画像６００が重ね合わせて表示されている。

このクラックスケール画像６００の太さが異なる複数本の線画６０１のいずれかの線が、測定するクラックに合うように、クラックスケール画像６００を画面内で移動または回転させる。クラックスケール画像６００の水平または垂直方向の移動は、ドラッグ操作により行い、クラックスケール画像６００の回転は、２点マルチタッチの回転操作により行う。このようなクラックスケール画像６００の操作により、目視によりクラックに合った線の太さがクラック幅となる。

表示するクラックスケール画像６００のサイズ（拡大・縮小率）は、カメラ１０３のレンズと撮像素子の間の距離とカメラ１０３のレンズと検査対象面の間の距離から決まる撮像倍率と、表示領域のサイズにより決まる。
ピッチイン操作やピッチアウト操作により撮影画像のズーム操作をおこなう場合には、ズーム操作に合わせて、クラックスケール画像６００の拡大・縮小を行う。

カメラ１０３の視準方向が正対方向でなかった場合には、撮影画像に台形歪み等の画像歪みが生じる。実施例１では、カメラ１０３の撮影画像を射影変換することで、この画像歪を補正する視準角補償をおこなったが、本実施例では、クラックスケール画像６００を射影変換して、視準角補償を行う。

ところで、カメラ１０３の画角が広いほど、また、正対状態からのずれ（視準角度）が大きいほど、タブレット部２００の画面の央部と辺部とで、検査対象面までの距離の差が大きくなる。このため、ドラッグしたクラックスケール画像６００の表示場所に応じて、カメラ１０３から検査対象面までの距離が異なる。これを補償するため、クラックスケール画像６００の位置に応じて、表示するクラックスケール画像６００のサイズを変える遠近補償を行うようにしてもよい。

上記のとおり、クラックスケール画像６００の生成では、拡大・縮小、回転、射影変換の画像処理をおこなう。クラックスケール画像６００の元画像情報は、ベクタ形式の数値情報として記憶しているため、ベクタ形式のクラックスケール画像情報に拡大・縮小、回転、射影変換処理を行い、撮影画像と重ね合わせるときに、クラックスケール画像６００を描画表示する。これにより、表示誤差の低減を行える。

視準角は、実施例１と同様にして求める。つまり、検査対象面までの距離の変動が大きい場合に、自動検出できないので、ガイド表示による視準角度の検出を行うようにし、変動が小さい場合には、視準角度を自動検出している。このため、不要な手間を懸けることなく、視準角検出を行うことができる。

本実施例２では、クラックスケール画像６００を重ね表示してクラック幅の求めることで、目視でクラックを識別しているので、画像処理によるクラック画像の抽出をおこなっていない。このため、汚れが著しい壁面等の画像抽出が困難なクラックでも、目視でクラックを識別できればクラック幅を測定できるので、計算量が少なく低処理性能の装置でも測定でき、また、適用環境を増大することが可能となる。

つぎに、実施例２のクラック幅計測システムのクラック幅の計測フローを図８により説明する。なお、図８は、図５で説明した計測フローのステップＳ５０１〜Ｓ５０９とステップＳ５１３〜Ｓ５１６が共通になっている。つまり、自動検出または図４で説明したガイド表示により射影変換行列を求めるところまでは、図５と同じ処理になっている。

以下に、ステップＳ８０１以降の、本実施例固有の処理を説明する。
ステップＳ８０１で、カメラ１０３のレンズと撮像素子の間の距離とカメラ１０３のレンズと検査対象面の間の距離から決まる撮像倍率に基づき、クラックスケール画像６００の拡大・縮小率を算出する。
そして、ステップＳ８０２で、カメラ１０３が検査対象面に正対していない場合には、ステップＳ５０９またはステップＳ６１５で求めた射影変換行列によりクラックスケール画像６００の射影変換を行う。

つぎに、クラックスケール画像６００のドラッグや回転移動の操作情報に基づいて、クラックスケール画像６００を変換する。このとき、クラックスケール画像６００のタブレット部２００の画面の表示位置に応じて、遠近補償を行うとよい。
そして、上記の変換がおこなわれたクラックスケール画像６００を、タブレット部２００の画面の撮影画像に重ね合わせ表示する（Ｓ８０４）。

上記のステップＳ８０３、Ｓ８０４を、クラックにスケール線が一致するまで繰り返す（Ｓ８０５）。クラックとスケール線の一致は、目視により判定され、図示しないクラック幅の数値ボタンのタップ操作により指示される。
そして、タップされた数値ボタンをクラック幅として処理を終了する（Ｓ８０６）。

特に図示しないが、図６のクラックスケール画像６００の「物差し」６０２を、ドラッグ・回転の操作指示に応じて、拡大・縮小、視準角補償、回転、遠近補償の変換処理を行って、撮影画像に重ね合わせ表示し、目視判定することで、クラックの長さの測定をおこなうこともできる。

ここで、上記の処理をおこなう制御部の構成を、図３に基づいて説明する。
補償条件設定部２０７により、ステップＳ８０１のスケール画像の拡大・縮小率が算出されるとともに、ステップＳ８０２の射影変換が行われる。この後、計測画像作成部２０４で、入力部２０２からの操作情報に応じて、ドラッグ・回転移動に連動してスケール画像６００を生成し、計測画像合成部２０５で撮影画像に重ね合わせられ、表示部２０３でタブレット部２００の画面に表示される。

本実施例によれば、検査対象面に合わせてベクタ形式の数値情報として記憶されたクラックスケール画像を変換して、撮影画像に重ね合わせ表示しているので、クラックスケール画像の表示誤差を少なくすることができ、また、検査対象面の視認性の変化を少なくできる。これにより、遠方の検査対象面であっても、高精度にクラック幅やクラック長さの測定を行うことが可能となる。

本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。上記の実施形態は本発明で分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。

１１０ 点検装置制御部
１１１ カメラ制御部
１１２ 距離センサ制御部
１１３ 雲台・ポール制御部
１１４ 通信部
２００ タブレット部
２０１ 通信部
２０２ 入力部
２０２１ 自動計測・マニュアル設定部
２０３ 表示部
２０３１ ガイド表示制御部
２０４ 計測画像作成部
２０５ 計測画像合成部
２０６ 画像取得部
２０７ 補償条件設定部

Claims (7)

1. 検査対象面のクラックの幅を測定するクラック幅計測システムであって、
   矩形の枠形状を有する構造物を含む検査対象面を正対方向から傾いて撮影する撮像部と、
   前記撮像部で撮影した検査対象面の撮影画像に、矩形形状のガイドを所定量台形歪みしたガイドを重ねて表示する表示部と、
   前記撮像部と前記撮像部が撮影する検査対象面の間の距離を測定する距離センサと、
   前記表示部に表示されている前記検査対象面の撮影画像中の枠形状と前記所定量台形歪みしたガイドの辺が平行状態にあるときに、前記検査対象面を正対方向からの傾き角度である視準角度による画像の歪みを補償する視準角補償のための画像変換をおこなう計測画像作成部と、を備え、
   前記表示部に表示される検査対象面のクラックのクラック幅を計測する
   ことを特徴とするクラック幅計測システム。
2. 請求項１に記載のクラック幅計測システムにおいて、
   前記計測画像作成部は、前記表示部に表示されている前記構造物の撮影画像の枠形状と、前記所定量台形歪みしたガイドの辺が平行状態にあるときの、前記矩形形状のガイドの頂点座標と前記所定量台形歪みしたガイドの頂点座標とに基づいて射影変換行列を求め、前記射影変換行列により画像変換して視準角補償をおこなう
   ことを特徴とするクラック幅計測システム。
3. 請求項１または２に記載のクラック幅計測システムにおいて、
   前記表示部は、検査対象面の正対方向からの傾きを表わす視準角度による台形歪みに対応するように、操作指示に応じて前記矩形形状のガイドの台形歪み量を変える
   ことを特徴とするクラック幅計測システム。
4. 請求項１〜３のいずれかの一項に記載のクラック幅計測システムにおいて、
   前記計測画像作成部は、
   前記撮像部と検査対象面の間の距離の変動が所定の閾値以上のときに、前記表示部により表示されたガイドにより射影変換行列を求めて画像の視準角補償をおこない、
   前記撮像部と検査対象面の間の距離の変動が所定の閾値未満のときには、少なくとも３方向の前記撮像部と検査対象面の間の距離の値から視準角度を求めて射影変換行列を算出して視準角補償をおこなう
   ことを特徴とするクラック幅計測システム。
5. 請求項１〜４のいずれかの一項に記載のクラック幅計測システムにおいて、
   前記計測画像作成部は、前記撮影画像を視準角補償して、前記撮像部が正対方向から検査対象面を撮像した撮影画像に相当する変換画像を取得し、
   前記表示部は、前記変換画像を表示し、
   前記変換画像のクラックに対応する画素数を求めて、クラック幅を計測する
   ことを特徴とするクラック幅計測システム。
6. 請求項１〜４のいずれかの一項に記載のクラック幅計測システムにおいて、
   前記表示部は、前記撮像部で撮影した検査対象面の撮影画像と、ベクタ形式で記録されたクラックスケール情報を基に射影変換されたクラックスケール画像を重ねて合わせて表示する
   ことを特徴とするクラック幅計測システム。
7. 請求項６に記載のクラック幅計測システムにおいて、
   前記計測画像作成部が、前記クラックスケール情報を基に、前記撮像部の撮像倍率により拡大・縮小の画像変換をおこない、前記視準角補償のための射影変換をおこない、当該クラックスケール画像の移動または回転の操作情報により画像変換をおこない、前記クラックスケール画像を生成する
   ことを特徴とするクラック幅計測システム。

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