JP2017106170A - 橋梁検査支援システム、および、橋梁検査支援方法 - Google Patents

Abstract

【課題】橋梁の下面の損傷状態を簡単に確認できるようにし、効果的な道路保守ができるようにする。【解決手段】少なくとも、真上方向、斜め上後方、および、斜め下前方を向く撮影装置であって、絞り値が最大値に設定される撮影装置を具備する走行車両で橋梁の下方の道路を走行する走行ステップと、少なくとも、車両が橋梁下を通過する直前にから直後にかけて、各撮影装置から橋梁の下面を撮影し、撮影開始のタイミングで絞り値を指定値に開放し、撮影終了のタイミングで絞り値を最大に戻し、橋梁の下面の複数の撮影画像を取得する撮影ステップと得られた複数の撮影画像を補正し、橋梁の下面の展開画像を生成する画像補正ステップと、を含む橋梁検査支援方法によって展開画像を提供する。【選択図】図３

Description

本発明は、橋梁の下面を撮影し、展開図の生成を支援するシステムに関するものである。

高速道路、バイパス道路、自動車専用道など、交差点を設けることができない自動車道の場合、その道路の上方に、その道路を跨ぐ跨道橋、即ち、橋梁によって、交差する道路を設ける場合がある。

橋梁の施設管理者が橋梁の点検を実施するためには、橋梁の管理者は、橋梁の下面の状況を確認する必要がある。
なお、本明細書において、橋梁の下面とは、単に、下面のみを示すものではなく、例えば、橋梁の外側面など、下方から見上げたときに撮影可能な範囲を全て含むものとする。

このような確認作業は、従来、橋梁の外周に沿ってに足場を組んで、または、橋梁直下で交通規制を実施して、作業員の目視によって行われていた。
しかしながら、足場を組む場合、工事費用や作業員の確保にコストがかかる上、足場の組み立て、検査、足場の解体にいたるまでに長時間を要し、また、道路が供用中の場合には、交通規制の実施に伴うコストの増加、交通渋滞の発生などの問題があったため、検査を頻繁に実施することは難しかった。

このため、予め計画された保守工事計画に従い、定期的に足場を組んで、検査と保全工事を同時に行わざるを得ず、橋梁の損傷が長期にわたって放置される恐れがある、という問題があった。
また、橋梁の損傷が進行し、コンクリート片などの剥落があれば、下方の自動車道を走行する自動車の事故を誘発する恐れもあり、危険である、という問題もあった。

橋梁の下面を頻繁に確認するには、下方の自動車道の斜線を規制し、高所作業車等を用いて点検する方法も考えられる。
しかしながら、交差する道路と橋梁の下方に、高所作業車の点検足場を設置するスペースがない場合には、このような点検も不可能であった。

特開２００６−００２４１７

本発明は、上記の問題を解決するためになされたものであって、橋梁の下面の損傷状態を簡単に確認できるようにし、効果的な道路保守ができるようにすることを目的とする。

上記の目的を達成するため、本発明の第１発明にかかる橋梁検査支援システムは、
走行可能な車両に設けられ、上方に向かう撮影軸を有し、橋梁の下面を撮影する撮影装置によって得られた撮影画像を用いて、橋梁の下面の展開画像を生成する橋梁検査支援システムであって、
撮影装置が、少なくとも、
車両の真上方向を撮影する第１撮影装置と、
撮影軸が車両の走行方向の前方側に傾斜し、斜め前上方を撮影する第２撮影装置と、
撮影軸が車両の走行方向の後方側に傾斜し、斜め後上方を撮影する第３撮影装置と、
からなることを特徴とする。

また、本発明の第２発明にかかる橋梁検査支援システムは、
橋梁の展開図の情報を格納する展開図格納手段を具備し、
展開図が、橋梁の下面の目地の情報を含み、
第１撮影装置、第２撮影装置、および、第３撮影装置によって得られた撮影画像を張り合わせる画像補正手段を具備し、
撮影画像が、橋梁の目地画像の情報を含み、
画像補正手段が、
撮影画像に含まれる橋梁の下面の構成面単位に画像を補正するものであって、
展開図の目地を基準とした特定の範囲に対応する範囲として指定された撮影画像内の目地画像の範囲を基準とし、その目地画像が含まれる橋梁の下面の一平面のあおりを補正し、
指定された目自画像が含まれる橋梁下面の一平面以外の領域を切り落とす補正をし、
切り落とし補正された撮影画像を、展開図を基準に拡縮して、複数の撮影画像の縮尺を合わせる補正をし、
拡縮された複数の撮影画像を、展開図の配置を基準とした配置とし、張り合わせて展開画像に補正する
ことを特徴とする

また、本発明の第３発明にかかる橋梁検査支援システムは、
第１撮影装置、第２撮影装置、および、第３撮影装置が、車両の走行方向に沿った同一軸上に配置され、
第１撮影装置の撮影軸が、鉛直方向であり、
第２撮影装置、および、第３の撮影軸が、それぞれ、第１撮影装置の撮影軸と交差する
ことを特徴とする。

また、本発明の第４発明にかかる橋梁検査支援システムは、
複数の橋梁の高さ情報を撮影距離として格納する撮影距離格納手段を具備し、
絞り制御手段が、撮影される橋梁に応じ、撮影距離格納手段に格納された撮影距離を参照し、撮影開始時の絞り値を指定値に設定する
ことを特徴とする。

また、上記の目的を達成するため、本発明の第５発明にかかる橋梁検査支援方法は、
少なくとも、真上方向、斜め上後方、および、斜め下前方を向く撮影装置であって、絞り値が最大値に設定される撮影装置を具備する走行車両で橋梁の下方の道路を走行する走行ステップと、
少なくとも、車両が橋梁下を通過する直前にから直後にかけて、各撮影装置から橋梁の下面を撮影し、撮影開始のタイミングで絞り値を指定値に開放し、撮影終了のタイミングで絞り値を最大に戻し、橋梁の下面の複数の撮影画像を取得する撮影ステップと
得られた複数の撮影画像を補正し、橋梁の下面の展開画像を生成する画像補正ステップと、
を含むことを特徴とする。

また、本発明の第５発明にかかる橋梁検査支援方法は、
画像補正ステップが、
橋梁の展開図に含まれる目地を基準とする範囲を特定する目地特定ステップと、
目地特定ステップによって特定された範囲に対応する範囲として、撮影画像内の目地画像の範囲を指定する目地指定ステップと、
目地画像が含まれる橋梁下面の撮影画像のあおりを補正するあおり補正ステップと、
指定された目地画像が含まれる撮影画像から、目地画像を含む構成面以外の領域を切り落とす切り落としステップと、
切り落としステップによって切り出された撮影画像を、展開図を基準としたサイズに拡縮して、複数の撮影画像の縮尺を合わせるサイズ変更ステップと、
サイズ変更された複数の撮影画像を、展開図の配置を基準とした配置に並べ、張り合わせて展開画像とする張り合わせステップと
を含むことを特徴とする。

上記の発明では、撮影装置を具備した車両を、橋梁下を通過させて得られた撮影画像から、撮影画像から橋梁下面の展開画像を生成することができる。
この展開画像を用いれば、橋梁の下面の状態を工事や車線規制などを伴うことなく、簡単確実に点検作業の資料として活用できるようになり、きわめて効果的に、橋梁の維持管理作業を支援できるようになる。

図１は、本発明にかかる橋梁検査支援システムに使用される車両の一実施例の概念図である。 図２は、図１に示した橋梁検査支援システムの構成を示すブロック図である。 図３は、本発明にかかる橋梁検査支援方法の一実施例を示すフロー図である。 図４は、図１の車両の撮影状態を示す概念図である。 図５は、図４によって得られる撮影画像にあおり補正を施した状態を示す概念図である。 図６は、図５に示された撮影画像の切り落と補正後の状態を示す概念図である。 図７は、画像補正の処理の状態を示す画面である。

以下、本発明を、図面に基づき説明する。
図１は、本発明にかかる橋梁検査支援システムに使用される車両の一実施例の概念図、図２は、図１に示した橋梁検査支援システムの構成を示すブロック図、図３は、図１の車両の撮影状態を示す概念図、図４は、図３によって得られる撮影画像にあおり補正を施した状態を示す概念図、図５は、図４に示された撮影画像の切り落と補正後の状態を示す概念図、図６は、画像補正の処理の状態を示す画面である。

本発明は、橋梁の下面の撮影画像から、橋梁の下面の展開図に対応した橋梁の展開画像を生成し、橋梁の検査を支援するものである。

図中、１は車両、２０は第１撮影装置、２０ａは第１撮影装置２０の撮影軸、２００は第１撮影装置を介して得られる撮影画像、２００ａは撮影画像２００に含まれる対象壁面、２１は第２撮影装置、２１ａは第２撮影装置２１の撮影軸、２１０は第２撮影装置を介して得られる撮影画像、２１０ａは撮影画像２１０に含まれる対象壁面、２２は第３撮影装置、２２ａは第３撮影装置２２の撮影軸、２２０は第３撮影装置を介して得られる撮影画像、２２０ａは撮影画像２２０に含まれる対象壁面、３は車両１の走行方向、４は橋梁、４０は橋梁４の底面、４１は橋梁４の傾斜面、４２は橋梁４の傾斜面、５１は撮影の絞り値を制御する絞り制御手段、５１は橋梁の下面の展開図を格納する展開図格納手段、５２は撮影画像を補正する画像補正手段、５３は橋梁の高さ情報が格納される撮影距離格納手段、５４は本システムの操作に必要な画像を表示するディスプレイ、５５は本システムの操作に必要な入力を行う操作手段、５６は本システムで取得された撮影画像、および、補正後の画像を格納する画像格納手段、５７は本システムの動作を制御する中央処理ユニットである。

まず、図１に基づき、本発明にかかる橋梁検査支援システムにおいて使用される車両１について説明する。
車両１は、例えば保守作業に用いられる車両であるが、上方へ向けて撮影装置を取り付けることができるものであればどのような形式の車両であってもよい。
第１撮影装置２０、第２撮影装置２１、および、第３撮影装置２２は、車両１の上面の、中央付近を通り、かつ、車両１の進行方向に沿った図示しない基準線上に後述のとおり設けられる。

第１撮影装置２０は、車両１の上面中央付近に、真上方向、即ち、その撮影軸２０ａが鉛直、または、略鉛直になるよう設けられる。
第２撮影装置２１は、走行方向３を基準に、第１撮影装置２０の後方側に、その撮影軸２１ａが第１撮影装置２０の撮影軸２０と交差するよう配置される。
第３撮影装置２２は、走行方向３を基準に、第１撮影装置２０の前方側に、その撮影軸２２ａが第１撮影装置２０の撮影軸２０と交差するよう配置される。

次に、図２に基づき、図１に示した橋梁検査支援システムの構成を説明する。
この橋梁検査支援システムの動作は、ユーザによって操作される操作手段５５からの入力に応じ、中央処理ユニット５７によって制御される。
第１撮影装置２０、第２撮影装置２１、および、第３撮影装置２２は、操作手段５５からのユーザの入力に応じ、中央処理ユニット５７の指令に基づき、撮影動作を実行する。

絞り制御手段５０には、例えば、撮影装置の絞り値を、撮影開始前には最大とし、撮影開始のタイミングで指定値に開放し、撮影終了後には、最大に戻すための情報が格納され、中央処理ユニット５７の指令に基づき、第１撮影装置２０、第２撮影装置２１、および、第３撮影装置２２の撮影時の絞り値を制御する、といった設定が格納され、設定に応じて撮影時の絞り値を制御する。

展開図格納手段５１は、検査対象となりうる複数の橋梁の下面の展開図を格納する。
この下面の展開図には、橋梁下面の目地の情報、具体的には目地の配置情報を含む。
画像補正手段５２は、第１撮影装置２０、第２撮影装置２１、および、第３撮影装置２２を介して得られた撮影画像のあおりを補正し、検査対象外の領域を切り落とし、撮影画像の縮尺を合わせ、複数の撮影画像を張り合わせ、下面の展開図に対応する展開画像を生成する。
この補正処理の詳細については、後述する。

撮影距離格納手段５３は、検査対象となりうる複数の橋梁の高さ情報が格納され、この高さ情報を撮影距離情報に換算する。
撮影距離格納手段５３は、絞り制御手段５０が動作して絞り値を制御するときに、指定値となる絞り値を特定するために、撮影対象となっている橋梁の撮影距離情報を絞り制御手段５０に出力する。
画像格納手段５６は、格納される撮影画像、および、展開画像を、撮影対象である橋梁の識別情報に紐付して格納する。

次に、図３ないし図７に基づき、上記システムの動作について説明する。
なお、以下の動作は、中央処理ユニット５７の制御によって実行されるものである。
まず、上記のシステムを搭載した車両１を、検査対象となる橋梁４の下方をくぐる自動車道で走行させる（ステップＳ０１）。

本実施例で撮影される橋梁４は、その下面として、水平な底面４０と、底面の両側縁から上方に傾斜する構成面である傾斜面４１、４２を有する。
なお、この橋梁４では、傾斜面４１、４２の外縁から鉛直に立ち上がる側壁面も有するが、以下の説明では、説明を簡略化するため、検査対象を底面４０、傾斜面４１、および、傾斜面４２に限定する。
以下の説明では、検査の対象としなかった側壁面を検査対象とすることも、当然可能である。

次に、車両１が橋梁４の手前に到達したとき、ユーザによる撮影指令の入力によって橋梁４の撮影が開始される（Ｓ０２）。
なお、この撮影開始の指令は、例えば、車両１の位置情報を解析することによって自動的に発せられるようにしてもよい。

この撮影は、車両１の走行状態で実行される。
撮影が開始前、第１撮影装置２０、第２撮影装置２１、および、第３撮影装置２２の絞りは最大値になっており、撮影開始のタイミングで、撮影距離格納手段５３の距離情報に応じて、絞り制御手段５０によって絞り値が指定値に開放され、指定値で撮影画像の取得がなされた後、絞り制御手段５０によって、絞り値は元の最大値に戻される。
なお、この絞り値の制御は一例であり、検査可能な撮影画像を得られるものであれば、上記に限定されるものではなく、当然、撮影条件に応じた適切な絞り値を設定できるものである。

次に、撮影について具体的に説明する。
撮影が開始されると、まず、第２撮影装置２１、次に、第１撮影装置２０、最後に第３撮影装置２２が順次、橋梁４の撮影を実行する。

第２撮影装置２１は、橋梁４の傾斜面４１を含む画像を撮影する。
第１撮影装置２０は、橋梁４の底面４０を含む画像を撮影する。
第３撮影装置２２は、橋梁４の傾斜面４２を含む画像を撮影する。
上記撮影によって得られた撮影画像は、画像格納手段５６に格納される。

次に、撮影画像を補正する処理が実行される（ステップＳ０３）。
この補正処理は、撮影画像に含まれる橋梁４の下面の構成面単位で実行される。
この補正処理は、複数の橋梁の撮影画像を取得した後に行ってもよいし、撮影と平行して行ってもよい。

画像の補正が開始されると、まず、検査対象の橋梁４に対応する撮影画像２１０、２００、２２０が、画像格納手段５６から呼び出され、ディスプレイ５４に表示される。
そして、展開図格納手段５１から橋梁４の展開図の情報が呼び出され、展開図の画像もディスプレイ５４に表示される。

そして、橋梁４０の展開図に含まれる目地のうち、所定の範囲を特定する（ステップＳ０４）。
この目地の特定は、例えば、複数の目地によって構成される矩形領域の４隅の位置を順番に選択し、それぞれの位置に順次１〜４の番号を付すことによって実行される。

次に、特定された目地に対応する目地画像を含む撮影画像に表示される目地画像の範囲を指定する（ステップＳ０５）。
この目地の指定は、例えば、展開図に指定された位置に対応する、目地画像の４隅の位置を順番に選択し、それぞれの位置に、対応する順序で１〜４の番号を付すことによって実行される。

次に、指定された目地画像を、展開図で特定された目地の形状の矩形と相似する矩形に変形させることによって撮影画像のあおりを除去する（ステップＳ０６）。

あおりが除去された撮影画像は、図５に示したように、ディスプレイ５４上に表示される。
具体的には、第２撮影装置２１によって取得された撮影画像は、図５の左側の撮影画像２１０として表れる。
撮影画像２１０中、検査対象となる対象壁面２１０ａは、橋梁４の傾斜面４１の画像に対応する。

また、第１撮影装置２０によって取得された撮影画像は、図５の中央の撮影画像２００として表れる。
撮影画像２００中、検査対象となる対象壁面２００ａは、橋梁４の底面４０の画像に対応する。

また、第３撮影装置２２によって取得された撮影画像は、図５に左側の撮影画像２２０として表れる。
撮影画像２２０中、検査対象となる対象壁面２２０ａは、橋梁４の傾斜面４２の画像に対応する。

次に、指定された目地画像が含まれる撮影画像から、目地画像を含む構成面以外の領域を切り落とす（ステップＳ０７）。
この切り落としは、撮影画像中の目地画像の位置情報に、展開図の情報を対応させることによって自動的に切り落としたり、ユーザの選択によって切り落としたりして実行される。
この切り落としによって切り出される撮影画像は、図６に示すとおりである。

次に、切り出された３枚の撮影画像について、それらの撮影画像に含まれる各目地画像のサイズ変更する（ステップＳ０８）。
具体的には、例えば、展開図に含まれる各目地のサイズの比率を基準として拡縮し、各目地画像のサイズの比率を、展開図の各目地のサイズの比率と一致させる。

次に、サイズ変更された３枚の撮影画像を、展開図の配置を基準とした配置に並べ、張り合わせて展開画像を生成する（ステップＳ０９）。
次に、生成された展開画像は、画像格納手段５６に格納される（ステップＳ５６）。

最後に、生成された展開画像をディスプレイ５４に表示し、橋梁４の下面の検査を行うユーザに対し、展開画像を提供し、ユーザの検査作業を支援するものである。

図７は、画像の補正の作業画面一例を示す。
図７の右側画像は、撮影装置２１によって取得された撮影画像であり、撮影画像に、１〜４の選択によって、目地画像の範囲を指定した状態を示す。
図７の左側画像は、目地画像の範囲の指定によって、あおり補正、切り落とし、サイズ変更、張り合わせが実行された状態を示す展開画像である。

本発明では、ユーザが何らかの選択動作を実行する必要がない場合には、システム内での自動処理が可能なため、画像の補正の途中経過の表示は省略し、図７のように、撮影画像内の目地画像の選択に応じ、補正結果である展開画像を直接表示するようにすることが推奨される。

このように、本発明にかかる橋梁検査支援システム、および、橋梁検査支援方法では、走行する車両からの撮影によって得られた撮影画像から、橋梁の下面の明瞭な展開画像を生成することができ、橋梁の下面の破損状況を簡単かつ低コストで、工事や車線規制の必要もなくユーザに提供できるようになり、橋梁検査を効果的に支援することが可能になる。

なお、本発明は上記の実施例に限定されるものではなく、張り合わせる対象となる撮影画像の数は、橋梁の形状に応じて自由に設定変更できる。
また、橋梁検査支援システムの構成のうち、撮影画像の補正を実行する構成は、車両から分離できるようにし、車両から離れて作業できるように構成してもよく、また、撮影画像を処理施設に画像データを送信し、補正処理は、車両から離れた処理施設で集中して実行するようにしてもよい。
また、撮影装置の数は３台より多くてもよく、また、広角レンズを用いた１台の撮影装置であってもよい。

１ 車両
２０ 第１撮影装置
２０ａ 撮影軸
２００ 撮影画像
２００ａ 対象壁面
２１ 第２撮影装置
２１ａ 撮影軸
２１０ 撮影画像
２１０ａ 対象壁面
２２ 第３撮影装置
２２ａ 撮影軸
２２０ 撮影画像
２２０ａ 対象壁面
３ 走行方向
４ 橋梁
４０ 底面
４１ 傾斜面
４２ 傾斜面
５１ 絞り制御手段
５１ 展開図格納手段
５２ 画像補正手段
５３ 撮影距離格納手段
５４ ディスプレイ
５５ 操作手段
５６ 画像格納手段
５７ 中央処理ユニット

Claims (6)

1. 走行可能な車両に設けられ、上方に向かう撮影軸を有し、橋梁の下面を撮影する撮影装置によって得られた撮影画像を用いて、橋梁の下面の展開画像を生成する橋梁検査支援システムであって、
   撮影装置が、少なくとも、
   車両の真上方向を撮影する第１撮影装置と、
   撮影軸が車両の走行方向の前方側に傾斜し、斜め前上方を撮影する第２撮影装置と、
   撮影軸が車両の走行方向の後方側に傾斜し、斜め後上方を撮影する第３撮影装置と、
   からなる
   上記の橋梁検査支援システム。
2. 橋梁の展開図の情報を格納する展開図格納手段を具備し、
   展開図が、橋梁の下面の目地の情報を含み、
   第１撮影装置、第２撮影装置、および、第３撮影装置によって得られた撮影画像を張り合わせる画像補正手段を具備し、
   撮影画像が、橋梁の目地画像の情報を含み、
   画像補正手段が、
   撮影画像に含まれる橋梁の下面の構成面単位に画像を補正するものであって、
   展開図の目地を基準とした特定の範囲に対応する範囲として指定された撮影画像内の目地画像の範囲を基準とし、その目地画像が含まれる橋梁の下面の一平面のあおりを補正し、
   指定された目自画像が含まれる橋梁下面の一平面以外の領域を切り落とす補正をし、
   切り落とし補正された撮影画像を、展開図を基準に拡縮して、複数の撮影画像の縮尺を合わせる補正をし、
   拡縮された複数の撮影画像を、展開図の配置を基準とした配置とし、張り合わせて展開画像に補正する
   ことを特徴とする請求項１に記載の橋梁検査支援システム。
3. 第１撮影装置、第２撮影装置、および、第３撮影装置が、車両の走行方向に沿った同一軸上に配置され、
   第１撮影装置の撮影軸が、鉛直方向であり、
   第２撮影装置、および、第３の撮影軸が、それぞれ、第１撮影装置の撮影軸と交差する
   ことを特徴とする請求項１および２に記載の橋梁検査支援システム。
4. 複数の橋梁の高さ情報を撮影距離として格納する撮影距離格納手段を具備し、
   絞り制御手段が、撮影される橋梁に応じ、撮影距離格納手段に格納された撮影距離を参照し、撮影開始時の絞り値を指定値に設定する
   ことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の橋梁検査支援システム。
5. 少なくとも、真上方向、斜め上後方、および、斜め下前方を向く撮影装置であって、絞り値が最大値に設定される撮影装置を具備する走行車両で橋梁の下方の道路を走行する走行ステップと、
   少なくとも、車両が橋梁下を通過する直前にから直後にかけて、各撮影装置から橋梁の下面を撮影し、撮影開始のタイミングで絞り値を指定値に開放し、撮影終了のタイミングで絞り値を最大に戻し、橋梁の下面の複数の撮影画像を取得する撮影ステップと
   得られた複数の撮影画像を補正し、橋梁の下面の展開画像を生成する画像補正ステップと、
   を含む橋梁検査支援方法。
6. 画像補正ステップが、
   橋梁の展開図に含まれる目地を基準とする範囲を特定する目地特定ステップと、
   目地特定ステップによって特定された範囲に対応する範囲として、撮影画像内の目地画像の範囲を指定する目地指定ステップと、
   目地画像が含まれる橋梁下面の撮影画像のあおりを補正するあおり補正ステップと、
   指定された目地画像が含まれる撮影画像から、目地画像を含む構成面以外の領域を切り落とす切り落としステップと、
   切り落としステップによって切り出された撮影画像を、展開図を基準としたサイズに拡縮して、複数の撮影画像の縮尺を合わせるサイズ変更ステップと、
   サイズ変更された複数の撮影画像を、展開図の配置を基準とした配置に並べ、張り合わせて展開画像とする張り合わせステップと
   を含むことを特徴とする請求項５に記載の橋梁検査支援方法。