JP2018152679A - 壁面画像取得装置、壁面画像取得方法、及びプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】作業員が入孔することなく、地中構造物の壁面全面にわたった明瞭かつ高精細の壁面平面画像を取得する。【解決手段】本発明に係る地中構造物の壁面の画像を取得する壁面画像取得装置１は、伸縮可能なアーム部１０と、アーム部１０の先端に取付けられ、アーム部１０の伸縮方向に略垂直な方向を照らす移動照明部２０と、先端に取付けられ、壁面の撮影を行う画像取得部３０と、アーム部１０を挿入するガイド部４０に取付けられ、アーム部１０が伸長した方向を照らす固定照明部５０と、画像取得部３０によって取得された画像を処理する画像処理部６０と、を備え、アーム部１０を伸縮して、所定の距離毎に撮影を行うことを特徴とする。【選択図】図１

Description

本発明は、コンクリート壁面の平面画像を取得する壁面画像取得装置、壁面画像取得方法、及びプログラムに関する。

近年、マンホールを始めとした高度経済成長期に建設された土木構造物を安全に維持管理していくことが社会的な課題となっている。一般的に、老朽化したマンホールを新規に更改することは、大規模な工事を伴い困難である。したがって、今後も安全に使い続けるために、点検により地中構造物の劣化を診断し、劣化の進行を食い止める補修、又は、場合によっては補強を施すなどの処置が必要である。

マンホール本体の劣化を点検する手段は、現状、作業員がマンホール内に入孔して目視で点検し、劣化箇所等をデジタルカメラで撮影することが主流となっている。しかしながら、大半のマンホール内には水が溜まっており、点検の都度、作業員が溜水をポンプで排水するなど、点検作業に多大な時間を要している。そこで、作業員が入孔せずにマンホール内部を点検できる手段として、機械による点検自動化が提案されている。

例えば、非特許文献１には、マンホール蓋の鍵穴からカメラ先端部分を挿入し、暗いマンホール内部を隈なく点検するカメラ装置が開示されている。また、特許文献１には、コンクリート壁面に沿って、高さ方向かつ奥行き方向に伸縮しながら撮影を行う、壁面画像取得装置が開示されている。

「下水道マンホール内点検用カメラの開発」東京都立産業技術研究センター研究報告、第１号、２００６年

特開２０１６−００１１５２号公報

しかしながら、非特許文献１に記載のカメラ装置では、奥行きのあるマンホール内（特に端部など）における、照度不足又は解像度及び視野角不足により、コンクリート壁面の劣化を高精度に捉えることが困難であった。このような解像度及び視野角不足を解決するために、特許文献１に記載の壁面画像取得装置が開発されたが、奥行きの長い大型マンホールについては、撮影位置から離れるに従い、撮影画面の解像度が低下するため、劣化を見落とす可能性があった。

かかる観点に鑑みてなされた本発明の目的は、作業員が入孔することなく、地中構造物の壁面全面にわたった明瞭かつ高精細の壁面平面画像を取得可能な壁面画像取得装置、壁面画像取得方法、及びプログラムを提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明に係る地中構造物の壁面の画像を取得する壁面画像取得装置は、伸縮可能なアーム部と、前記アーム部の先端に取付けられ、前記アーム部の伸縮方向に略垂直な方向を照らす移動照明部と、当該先端に取付けられ、前記壁面の撮影を行う画像取得部と、前記アーム部を挿入するガイド部に取付けられ、前記アーム部が伸長した方向を照らす固定照明部と、前記画像取得部によって取得された画像を処理する画像処理部と、を備え、前記アーム部を伸縮して、所定の距離毎に前記撮影を行うことを特徴とする。

上記課題を解決するために、本発明に係る地中構造物の壁面の画像を取得する壁面画像取得方法は、伸縮可能なアーム部の伸縮方向に略垂直な方向を照らすように、前記アーム部の先端に取付けられた移動照明部を点灯させるステップと、前記壁面の撮影を行うように、伸縮する前記アーム部の先端に取付けられた画像取得部を制御するステップと、前記アーム部の伸長方向を照らすように、前記アーム部を挿入するガイド部に取付けられた固定照明部を点灯させるステップと、前記画像取得部を所定の距離だけ移動させるように、前記アーム部を伸縮させるステップと、を含み、前記移動照明部及び前記固定照明部の少なくとも一方から照射された直接光、又は当該直接光が前記壁面によって反射されることで得られる間接光により前記壁面の劣化部位を凸部側から照らすように、前記移動照明部と前記固定照明部とを交互に点灯させることを特徴とする。

上記課題を解決するために、本発明に係るプログラムは、コンピュータに、地中構造物の壁面と略一定の距離を維持しながら伸縮するアーム部の先端に取付けられた画像取得部によって、所定の距離毎に撮影された前記壁面の複数の画像を取得する処理と、当該複数の画像の各々において、前記アーム部を挿入するガイド部に取付けられた固定照明部から照射された光の照度が略同一の領域を探索する処理と、当該領域を共通して有する画像間の移動量を検出する処理と、当該移動量に基づき、前記画像を連結して、前記壁面全体の平面画像を作成する処理と、を実行させる。

本発明に係る壁面画像取得装置、壁面画像取得方法、及びプログラムによれば、作業員が入孔することなく、地中構造物の壁面全面にわたった明瞭かつ高精細の壁面平面画像を取得可能である。

本発明の一実施形態に係る壁面画像取得装置の構成を示す模式図である。 図１の壁面画像取得装置のアーム部の一部を拡大した模式図である。 図１の壁面画像取得装置による照明の様子を示した模式図である。 図１の壁面画像取得装置の構成を示すブロック図である。 図１の移動照明部及び固定照明部の制御の一例を示す模式図である。 上床版の表面に形成された凹凸を捉えるための原理を示す第１の模式図である。 上床版の表面に形成された凹凸を捉えるための原理を示す第２の模式図である。 上床版の表面に形成された凹凸を捉えるための原理を示す第３の模式図である。 図１の壁面画像取得装置の動作を示すフローチャートである。 図１の画像処理部が行う画像処理の一例を示す模式図である。 図１の画像処理部が行う処理を示すフローチャートである。

以下、添付図面を参照しながら本発明の一実施形態について説明する。以下の説明中の奥、手前、左右、及び上下の方向は、図中の矢印の方向を基準としている。

図１は、本発明の一実施形態に係る壁面画像取得装置１の構成を示す模式図である。図２は、図１の壁面画像取得装置１のアーム部１０の一部を拡大した模式図である。図３は、図１の壁面画像取得装置１による照明の様子を示した模式図である。図３（ａ）は、固定照明部５０による照明の様子を示した模式図である。図３（ｂ）は、移動照明部２０による照明の様子を示した模式図である。図４は、図１の壁面画像取得装置１の構成を示すブロック図である。

一実施形態に係る壁面画像取得装置１は、建造物又はマンホールなどのコンクリート構造物のコンクリート表面を撮影し、コンクリート表面における露筋、コンクリートの剥離、又はひび割れといった劣化部位を明瞭かつ高精細に捉えた平面画像を取得する。特に、壁面画像取得装置１は、マンホールなどの地中構造物の壁面の画像を取得する。以下では、壁面画像取得装置１は、一例として、マンホールの上面を形成する上床版全面にわたって、劣化部位を明瞭かつ高精細に捉えた平面画像を取得するものとして説明するが、これに限定されない。壁面画像取得装置１は、マンホールの上床版以外の壁面などの平面画像を取得してもよい。

図１に示す壁面画像取得装置１は、アーム部１０と、移動照明部２０と、画像取得部３０と、ガイド部４０と、固定照明部５０と、画像処理部６０と、を備える。

アーム部１０は、一例として、略直方体形状の部材１１を複数連結して構成される。例えば、壁面画像取得装置１がマンホールの上床版の平面画像を取得する場合、アーム部１０は、高さ方向及び奥行き方向に沿って伸縮する。図１の場合、高さ方向は、マンホールの深さ方向、すなわち上下方向である。奥行き方向は、水平方向に一致する。アーム部１０は、上下方向に上床版と略一定の距離を維持しながらマンホール内の奥行き方向に沿って伸縮する。

図２に示すとおり、アーム部１０は、連結された複数の部材１１のうち、所定の隣接する部材１１ａ及び部材１１ｂの連結部１２に設けられ、部材１１ｂにおいて生じる下方への撓みを規制する撓み規制部１３を有する。撓み規制部１３は、任意の弾性部材又は金属部材によって形成される。撓み規制部１３は、例えば、適宜な金属板により構成されるのが好適である。撓み規制部１３は、金属板を連結部１２の下部にねじ止めなどの適宜な方法により固定することで構成される。例えば、連結された複数の部材１１の自重によって、部材１１ｂにおいて下方への撓み角θが生じるような場合でも、連結部１２において撓み規制部１３をスペーサとして配置することで、伸長時の垂れ下がりが規制される。すなわち、撓み規制部１３は、奥行き方向に伸長したアーム部１０を略水平に保持する機能を果たす。

より具体的には、部材１１ａ及び部材１１ｂは、互いに回転機構１４により連結され、回転機構１４を支点として、互いに所定の範囲内で回転させることが可能である。例えば、部材１１ｂは、図２において、水平な状態から上方、すなわち時計回りに回転可能である。換言すると、部材１１ｂは、上方に屈曲可能である。一方で、図２において、水平な状態から下方、すなわち反時計回りへの部材１１ｂの回転は規制される。換言すると、部材１１ｂの下方への屈曲は規制される。このような機構により連結されている複数の部材１１を奥行き方向に伸長させる場合、自重により所定の部材１１ｂにおいて下方への撓み角θが生じる。この時、部材１１ｂに上向きの角度θを与えるために、金属板が所定の連結部１２に設けられる。アーム部１０を奥行き方向にさらに伸長させて撓み角θが発生する度に、金属板が所定の連結部１２に設けられる。これにより、撓み規制部１３は、アーム部１０の伸長時の垂れ下がりを改善する。また、金属板の設置位置と厚みとを調整することで、アーム部１０は、より精度良く水平に保持される。なお、アーム部１０は、より軽量な材料によって構成されることで、全体として軽量化されてもよい。

移動照明部２０は、適宜な照明装置によって構成される。例えば、移動照明部２０は、通常のＬＥＤ（Light Emitting Diode）又は高演色ＬＥＤによりマンホール内を照らしてもよい。高演色ＬＥＤは、通常のＬＥＤよりも広範な波長の光を含む。したがって、高演色ＬＥＤにより照らされた状態で上床版を撮影することにより、撮影画像の色の再現性が担保される。

図３に示すとおり、移動照明部２０は、アーム部１０の先端に取付けられる。すなわち、移動照明部２０は、アーム部１０の水平方向の伸縮に合わせて、対応するマンホール内を水平方向に移動する。移動照明部２０は、アーム部１０の伸縮方向に略垂直な方向（図３（ｂ）の左右方向）を照らす。すなわち、移動照明部２０は、マンホール内の側方を照らす。一例として、図３では、移動照明部２０は、画像取得部３０の直下に配置されているが、これに限定されない。移動照明部２０は、後述する画像取得部３０の機能を実現しつつ、アーム部１０の伸縮方向に略垂直な方向を照らすことが可能であれば、任意の位置に配置されてもよい。

画像取得部３０は、任意のカメラにより構成される。例えば、画像取得部３０は、広角撮影が可能な魚眼カメラにより構成されてもよい。画像取得部３０は、アーム部１０の先端に取付けられ、下方から上床版の撮影を行う。画像取得部３０は、アーム部１０の伸縮に応じて、水平方向に沿った所定の距離毎に上床版の撮影を行う。すなわち、画像取得部３０は、撮影対象となるマンホールの上床版の下面全体を撮影するために、異なる水平方向位置において、複数回にわたって撮影を行う。画像取得部３０は、取得した複数の画像データを画像処理部６０へと出力する。

ガイド部４０は、略Ｌ字状に形成される。すなわち、ガイド部４０は、上床版に形成されたマンホールの開口部から下方に沿って直線状に延びた後に、マンホール内の奥行き方向に向かって屈曲して、略水平に延びる。ガイド部４０には、アーム部１０が挿入される。より具体的には、ガイド部４０は、内部に形成された略Ｌ字状の貫通孔４１を有している。高さ方向及び奥行き方向に沿って伸縮するアーム部１０は、貫通孔４１に沿って、モータ駆動によるローラ機構などの適宜な機構により誘導される。アーム部１０は、ガイド部４０によって送り出されたり戻されたりすることで、マンホール内の奥行き方向に沿って伸縮する。

固定照明部５０は、適宜な照明装置によって構成される。例えば、固定照明部５０は、移動照明部２０同様、通常のＬＥＤ又は高演色ＬＥＤによりマンホール内を照らしてもよい。

図３に示すとおり、固定照明部５０は、アーム部１０を挿入するガイド部４０に取付けられる。一例として、固定照明部５０は、ガイド部４０の上下方向から水平方向へと屈曲する部位の表面に配置される。固定照明部５０は、移動照明部２０と異なり、アーム部１０の水平方向の伸縮とは独立した固定位置に配置される。固定照明部５０は、アーム部１０が伸長した方向、すなわち奥行き方向を照らす。換言すると、固定照明部５０は、マンホールの内部を照らす。特に、固定照明部５０は、上床版の下面を奥行き方向に沿って効率良く照らすために、照明光の出射面が斜め上方に向くように配置されるのが好適である。

画像処理部６０は、画像取得部３０によって取得された画像を処理する。具体的には、画像処理部６０は、画像取得部３０によって撮影された複数の画像データを取得する。画像処理部６０は、これらの複数の画像データを用いて、後述する種々の画像処理を行う。

図４に示すとおり、壁面画像取得装置１は、制御部７０をさらに備える。制御部７０は、壁面画像取得装置１の各機能ブロックをはじめとして、壁面画像取得装置１の全体を制御及び管理するプロセッサである。制御部７０は、制御手順を規定したプログラムを実行するＣＰＵ（Central Processing Unit）等のプロセッサで構成される。このようなプログラムは、任意の記憶媒体に格納される。例えば、制御部７０は、種々の照明パターンを実現するために、移動照明部２０及び固定照明部５０を制御する。

図５は、図１の移動照明部２０及び固定照明部５０の制御の一例を示す模式図である。図５を用いて、制御部７０による移動照明部２０及び固定照明部５０の制御によって実現される照明パターンの一例について詳細に説明する。

制御部７０は、上床版全面にわたり均質な照度を確保するために、移動照明部２０及び固定照明部５０を併用してもよい。すなわち、制御部７０は、所定の時間間隔の間、移動照明部２０及び固定照明部５０の両方を点灯し続けてもよい。この時、図５（ａ）に示すとおり、固定照明部５０から照射された照明光は、マンホールの奥行き方向に向かって上下左右方向に拡散する。例えば、固定照明部５０から照射された照明光の上床版表面における照度は、固定照明部５０から奥行き方向に離間するにつれて次第に減少する。同様に、固定照明部５０から照射された照明光の上床版表面における照度は、固定照明部５０の左右位置から左右方向に離間するにつれて次第に減少する。

このような照度の減少を補って上床版全面にわたり均質な照度を確保するために、移動照明部２０から照射される照明光が用いられる。図５（ｂ）に示すとおり、移動照明部２０から照射された照明光は、左右両方向に向かって上下、奥、及び手前方向に拡散する。移動照明部２０から照射された照明光は、左右両方向に向かって伝搬し、マンホールの側壁Ｂ及び側壁Ｃの表面で反射される。反射された照明光の一部は、間接光として上床版に向かって伝搬する。このように、上床版の所定の表面位置において固定照明部５０による照明光の照度が低下した状態であっても、当該表面位置が移動照明部２０から照射される照明光の間接光によって照らされることで、上床版全面にわたり均質な照度が確保される。

制御部７０は、固定照明部５０からの離間距離に応じた照明光の減衰量を考慮して、マンホール内の奥行き方向に沿って伸縮するアーム部１０の位置毎に、移動照明部２０の照明光の出力を制御してもよい。例えば、制御部７０は、アーム部１０が伸長して移動照明部２０が奥に向かうほど、移動照明部２０の照明光の出力を増加させてもよい。逆に、制御部７０は、移動照明部２０が固定照明部５０に近接する程、移動照明部２０の照明光の出力を減少させてもよい。

制御部７０は、移動照明部２０と固定照明部５０とを交互に点灯させてもよい。すなわち、制御部７０は、所定の時間間隔だけ固定照明部５０のみを点灯させた後、移動照明部２０のみを同一又は異なる時間間隔だけ点灯させてもよい。制御部７０は、このサイクルを任意の周期で繰り返してもよい。制御部７０による移動照明部２０及び固定照明部５０の交互の点灯制御パターンは、上床版表面の壁面凹凸を明瞭に捉えることが可能であれば、任意のパターンにより構成されてもよい。

以下では、一例として、上床版の壁面に劣化部位として形成されたクラックの凹凸を壁面画像取得装置１が明瞭に捉えるための原理について説明する。

図６は、上床版の表面に形成された凹凸を捉えるための原理を示す第１の模式図である。図６（ａ）は、移動照明部２０又は固定照明部５０などの任意の照明部が、クラックの凹部側に位置する場合を示す。図６（ｂ）は、移動照明部２０又は固定照明部５０などの任意の照明部が、クラックの凸部側に位置する場合を示す。図７は、上床版の表面に形成された凹凸を捉えるための原理を示す第２の模式図である。図８は、上床版の表面に形成された凹凸を捉えるための原理を示す第３の模式図である。

例えば、図６（ａ）の破線囲み部に示すとおり、照明部がクラックの凹部側に位置する場合、照明部から照射された照明光は、凹部側からクラック箇所全体を直接照らすので、陰影が形成されない。この場合、画像取得部３０は、上床版のクラックを表面の陰影として捉えることが困難である。一方で、図６（ｂ）の破線囲み部に示すとおり、照明部がクラックの凸部側に位置する場合、照明部から照射された照明光は、凸部側からクラック箇所を照らす。したがって、当該凸部によって照明光の一部が遮られる。これにより、上床版のクラック箇所では、陰影が生じる。画像取得部３０は、このような上床版表面の陰影を撮影することで、上床版のクラックを捉える。

壁面画像取得装置１は、照明部の位置及び照明の方向を制御することで、上床版のクラックを表面の陰影として捉える。例えば、図７（ａ）に示すとおり、クラックが、上床版の奥行き方向に沿って略直線状に形成されている場合を考える。さらに、図７（ｂ）に示すとおり、クラックの凸部が右側に形成され、移動照明部２０及び固定照明部５０がクラックに対して略同一の左右位置に配置される場合を考える。

このような場合、移動照明部２０及び固定照明部５０からの照明光は、直接光としてクラックの凸部側を照らさない。したがって、画像取得部３０は、直接光のみではクラックを上床版表面の陰影として捉えることができない。よって、制御部７０は、移動照明部２０を点灯させて、移動照明部２０から右方向に照射された直接光を側壁Ｂによって反射させるのが好適である。移動照明部２０の直接光が側壁Ｂによって反射されることで得られる間接光は、上床版のクラックを右側（凸部側）から照らす。これにより、画像取得部３０は、クラックを上床版表面の陰影として捉えることができる。

一方で、図７（ｃ）に示すとおり、クラックの凸部が左側に形成され、移動照明部２０及び固定照明部５０がクラックに対して若干左側に位置する場合を考える。すなわち、図６（ｂ）で示した、照明部がクラックの凸部側に位置する場合に対応する。

このような場合であっても、移動照明部２０からの照明光は、左右方向に沿って伝搬し、直接光としてクラックの左側（凸部側）を照らさない。したがって、移動照明部２０を制御するだけでは、画像取得部３０は、クラックを上床版表面の陰影として捉えることができない。よって、制御部７０は、固定照明部５０を点灯させて、固定照明部５０から照射された直接光が上床版のクラックを凸部側から照らすように、固定照明部５０を制御するのが好適である。これにより、画像取得部３０は、クラックを上床版表面の陰影として捉えることができる。

例えば、図８（ａ）に示すとおり、クラックが、上床版の奥側に左右方向に沿って略直線状に形成されている場合を考える。さらに、図８（ｂ）及び（ｃ）に示すとおり、クラックの凸部が奥側に形成され、移動照明部２０及び固定照明部５０がクラックに対して手前側に配置される場合を考える。

このような場合、移動照明部２０及び固定照明部５０がクラックの凹部側に配置されるので、移動照明部２０及び固定照明部５０からの直接光は、クラックの凸部側を照らさない。したがって、画像取得部３０は、直接光のみではクラックを上床版表面の陰影として捉えることができない。よって、制御部７０は、移動照明部２０を点灯させて、移動照明部２０から左右方向に照射された直接光を側壁Ｂ又は側壁Ｃによって一度反射させた後、側壁Ａによってさらに反射させるのが好適である。側壁Ｂ又は側壁Ｃ、及び側壁Ａによって２回反射されることで得られる間接光は、上床版のクラックを奥側（凸部側）から照らす。これにより、画像取得部３０は、クラックを上床版表面の陰影として捉えることができる。

一方で、図８（ｄ）に示すとおり、クラックの凸部が手前側に形成された状態で、移動照明部２０が例えばクラックの直下などに配置され、移動照明部２０からの照明光がクラックの凸部側を照らさない場合を考える。このような場合、移動照明部２０を制御するだけでは、画像取得部３０は、クラックを上床版表面の陰影として捉えることができない。したがって、制御部７０は、固定照明部５０を点灯させて、固定照明部５０から照射された直接光が上床版のクラックを手前側（凸部側）から照らすように、固定照明部５０を制御するのが好適である。これにより、画像取得部３０は、クラックを上床版表面の陰影として捉えることができる。

このように、上床版に形成されたクラックの状態に応じて、制御部７０は、移動照明部２０及び固定照明部５０の少なくとも一方から照射された直接光又は間接光により、クラックを凸部側から照らすように移動照明部２０及び固定照明部５０を制御する。画像取得部３０は、制御部７０が移動照明部２０と固定照明部５０とを交互に点灯させた状態で、上床版の対応する部分の画像を制御部７０の点灯制御パターンと同期して取得する。すなわち、画像取得部３０は、所定の位置において、上床版の対応する部分の画像を、移動照明部２０によって照らされた場合と固定照明部５０によって照らされた場合とに分けて少なくとも２回取得する。

続いて、壁面画像取得装置１が行う動作についてフローチャートを用いて説明する。図９は、図１の壁面画像取得装置１の動作を示すフローチャートである。

制御部７０は、移動照明部２０を点灯させる（ステップＳ１０１）。これにより、移動照明部２０は、マンホール内の側方を照らす。

制御部７０は、所定の位置で上床版の表面を撮影するように画像取得部３０を制御する（ステップＳ１０２）。

制御部７０は、移動照明部２０に代えて、固定照明部５０を点灯させる（ステップＳ１０３）。これにより、固定照明部５０は、マンホール内の奥行き方向を照らす。

制御部７０は、上記の所定の位置と同一の位置で上床版の表面を撮影するように画像取得部３０を制御する（ステップＳ１０４）。

制御部７０は、固定照明部５０を消灯させる（ステップＳ１０５）。

制御部７０は、アーム部１０を伸縮して、画像取得部３０を所定の距離だけ移動させる（ステップＳ１０６）。

制御部７０は、アーム部１０が最端部まで移動したか否かを判別する（ステップＳ１０７）。制御部７０は、アーム部１０が最端部まで移動したと判別した場合、フローを終了する。制御部７０は、アーム部１０が最端部まで移動していないと判別した場合、ステップＳ１０１に戻り、再度フローを繰り返す。

以上のように、制御部７０は、移動照明部２０及び固定照明部５０の少なくとも一方から照射された直接光又は間接光により上床版の劣化部位を凸部側から照らすように、移動照明部２０と固定照明部５０とを交互に点灯させる。

続いて、画像処理部６０が行う画像処理について説明する。図１０は、図１の画像処理部６０が行う画像処理の一例を示す模式図である。

図１０に示すとおり、例えば、固定照明部５０から照射された照明光の照度は、固定照明部５０からの距離が増大する程単調に減少する。画像処理部６０は、このような照明光の照度の減衰効果を利用して、画像取得部３０により撮影した複数の画像の各々において、固定照明部５０から照射された照明光の照度が略同一の領域を探索する。例えば、図１０に示すとおり、画像処理部６０は、画像取得部３０によって３つの異なる位置で撮影された画像Ｉ１、画像Ｉ２、及び画像Ｉ３を取得する。画像処理部６０は、画像Ｉ１及び画像Ｉ２において、照明光の照度が略同一の領域を探索する。画像Ｉ１及び画像Ｉ２では、画像Ｉ１の奥側の所定の領域と画像Ｉ２の手前側の対応する領域とにおいて、照明光の照度が略一致する。画像処理部６０は、これらの領域Ｒ１を探索する。同様に、画像処理部６０は、画像Ｉ２及び画像Ｉ３において、照明光の照度が略同一の領域を探索する。画像Ｉ２及び画像Ｉ３では、画像Ｉ２の奥側の所定の領域と画像Ｉ３の手前側の対応する領域とにおいて、照明光の照度が略一致する。画像処理部６０は、これらの領域Ｒ２を探索する。

続いて、画像処理部６０は、固定照明部５０から照射された光の照度が略同一の領域を共通して有する画像間の移動量を検出する。例えば、画像処理部６０は、領域Ｒ１を共通して有する画像Ｉ１及び画像Ｉ２間の移動量を検出する。例えば、画像処理部６０は、領域Ｒ２を共通して有する画像Ｉ２及び画像Ｉ３間の移動量を検出する。

続いて、画像処理部６０は、検出した移動量に基づき、対応する画像を連結する。例えば、画像処理部６０は、検出した画像Ｉ１及び画像Ｉ２間の移動量に基づき、画像Ｉ１及び画像Ｉ２を連結する。すなわち、画像処理部６０は、当該移動量に基づいて、互いの領域Ｒ１を重畳させるように、画像Ｉ１及び画像Ｉ２を連結する。同様に、画像処理部６０は、検出した画像Ｉ２及び画像Ｉ３間の移動量に基づき、画像Ｉ２及び画像Ｉ３を連結する。すなわち、画像処理部６０は、当該移動量に基づいて、互いの領域Ｒ２を重畳させるように、画像Ｉ２及び画像Ｉ３を連結する。

また、画像処理部６０は、画像取得部３０によって同一の位置で撮影された、移動照明部２０によって照らされた場合の画像及び固定照明部５０によって照らされた場合の画像を合成する。例えば、画像処理部６０は、移動照明部２０によって照らされた場合の画像Ｉ１’及び固定照明部５０によって照らされた場合の画像Ｉ１を合成する。画像Ｉ２及び画像Ｉ３についても同様である。

画像処理部６０は、これらを繰り返すことで、上床版の表面全体の平面画像を作成する。

続いて、画像処理部６０が行う処理についてフローチャートを用いて説明する。図１１は、図１の画像処理部６０が行う処理を示すフローチャートである。

画像処理部６０は、画像取得部３０によって撮影された複数の画像データを取得する（ステップＳ２０１）。

画像処理部６０は、画像取得部３０により撮影した複数の画像の各々において、固定照明部５０から照射された照明光の照度が略同一の領域を探索する（ステップＳ２０２）。

画像処理部６０は、固定照明部５０から照射された光の照度が略同一の領域を共通して有する画像間の移動量を検出する（ステップＳ２０３）。

画像処理部６０は、検出した移動量に基づき、対応する画像を連結する（ステップＳ２０４）。

画像処理部６０は、画像取得部３０によって同一の位置で撮影された、移動照明部２０によって照らされた場合の画像及び固定照明部５０によって照らされた場合の画像を合成する（ステップＳ２０５）。

画像処理部６０は、全ての画像を連結及び合成したか否かを判別する（ステップＳ２０６）。画像処理部６０は、全ての画像を連結及び合成したと判別した場合、フローを終了する。画像処理部６０は、全ての画像を連結及び合成していないと判別した場合、ステップＳ２０４に戻り、再度フローを繰り返す。

以上のような壁面画像取得装置１は、作業員が入孔することなく、地中構造物の壁面全面にわたった明瞭かつ高精細の壁面平面画像を取得可能である。特に、壁面画像取得装置１は、移動照明部２０と固定照明部５０とによってマンホール内の異なる方向を照らしつつ、所定の距離毎に撮影を行うことで、上床版の表面全体にわたった明瞭かつ高精細の壁面平面画像を取得可能である。壁面画像取得装置１は、アーム部１０の長さを調整することで、任意のマンホールのサイズ、すなわち任意の上床版の表面積に対応できる。

壁面画像取得装置１は、撓み規制部１３によってアーム部１０の下方への撓みを規制することで、奥行き方向に伸長したアーム部１０を略水平に保持できる。したがって、壁面画像取得装置１は、画像取得部３０を安定させた状態で撮影を行うことができる。壁面画像取得装置１は、軽量化されたアーム部１０を用いることで、アーム部１０の下方への撓みをさらに抑制できる。

壁面画像取得装置１は、移動照明部２０及び固定照明部５０を併用することで、上床版全面にわたり均質な照度を確保できる。一方で、壁面画像取得装置１は、移動照明部２０と固定照明部５０とを交互に点灯させて、上床版の劣化部位を凸部側から照らすことで、劣化部位の凹凸を明瞭に捉えることができる。壁面画像取得装置１は、劣化部位の見落としを抑制して、実際の上床版の表面を忠実に再現した撮影画像を提供できる。これにより、壁面画像取得装置１は、上床版全面の劣化部位及びその数を作業員が容易に把握できる上床版平面画像のデータを蓄積可能である。

壁面画像取得装置１は、画像処理部６０による上記の画像処理により、上床版の表面に関する複数の画像を精度良く連結及び合成することができる。これにより、壁面画像取得装置１は、実際の上床版の表面を忠実に再現した撮影画像を提供できる。

壁面画像取得装置１は、作業員がマンホール内の溜水をポンプで排水してから入孔するなどの点検作業を必要としないので、作業の安全性を向上でき、かつ、作業時間の短縮化及び作業の効率化に寄与できる。

本発明に係る壁面画像取得装置１によって行われる図９を用いて説明した壁面画像取得方法及び図１１を用いて説明した画像処理方法は、コンピュータに実行させるためのプログラムとして適用されてもよい。また、そのようなプログラムは、壁面画像取得装置１内部の任意の記憶媒体に格納されてもよいし、ネットワークを介して外部に提供されてもよい。

本発明は、その精神又はその本質的な特徴から離れることなく、上述した実施形態以外の他の所定の形態で実現できることは当業者にとって明白である。したがって、先の記述は例示的なものであり、これに限定されるものではない。発明の範囲は、先の記述によってではなく、付加した請求項によって定義される。あらゆる変更のうちその均等の範囲内にあるいくつかの変更は、その中に包含されるものとする。例えば、各手段又は各ステップ等に含まれる機能等は論理的に矛盾しないように再配置可能であり、複数の手段又はステップ等を１つに組み合わせたり、或いは分割したりすることが可能である。

例えば、図１１のステップＳ２０４の画像連結ステップ及びステップＳ２０５の画像合成ステップは、互いに順番が入れ替えられてもよいし、並行して同時に行われてもよい。また、画像処理部６０は、所定の複数の画像を連結及び合成した後に、同様の処理を他の複数の画像に対しても行うものとして説明したが、これに限定されない。例えば、画像処理部６０は、画像連結処理のみを全ての対応する画像にわたって実行した後に、移動照明部２０によって照らされた場合の連結画像及び固定照明部５０によって照らされた場合の連結画像を合成してもよい。このように、画像処理部６０は、明瞭かつ高精細で再現性の高い壁面平面画像を取得可能であれば、任意の方法で、画像連結及び画像合成処理を行ってもよい。

壁面画像取得装置１は、上床版の劣化部位の検知に限定されず、例えば、マンホール内の深さ方向に沿った側壁の劣化部位を捉えてもよい。この場合、アーム部１０は、マンホール内の深さ方向、すなわち上下方向に沿って伸縮する。固定照明部５０は、マンホール内の下方を照らす。移動照明部２０は、上下方向に垂直でかつ点検対称となる側壁の表面に平行な方向を照らす。壁面画像取得装置１は、このような配置で、上記と同様の壁面画像取得方法及び画像処理方法を実行すればよい。

１ 壁面画像取得装置
１０ アーム部
１１、１１ａ、１１ｂ 部材
１２ 連結部
１３ 撓み規制部
２０ 移動照明部
３０ 画像取得部
４０ ガイド部
４１ 貫通孔
５０ 固定照明部
６０ 画像処理部
７０ 制御部
Ａ、Ｂ、Ｃ 側壁
Ｉ１、Ｉ１’、Ｉ２、Ｉ３ 画像
Ｒ１、Ｒ２ 領域

Claims (8)

1. 地中構造物の壁面の画像を取得する壁面画像取得装置であって、
   伸縮可能なアーム部と、
   前記アーム部の先端に取付けられ、前記アーム部の伸縮方向に略垂直な方向を照らす移動照明部と、
   当該先端に取付けられ、前記壁面の撮影を行う画像取得部と、
   前記アーム部を挿入するガイド部に取付けられ、前記アーム部が伸長した方向を照らす固定照明部と、
   前記画像取得部によって取得された画像を処理する画像処理部と、
   を備え、
   前記アーム部を伸縮して、所定の距離毎に前記撮影を行うことを特徴とする壁面画像取得装置。
2. 前記壁面の上面部と略一定の距離を維持しながら前記アーム部を前記地中構造物内の奥行き方向に沿って伸縮させる、
   請求項１に記載の壁面画像取得装置。
3. 前記アーム部は、
   複数の部材を連結して構成することで高さ方向及び前記奥行き方向に沿って伸縮し、
   隣接する前記部材間の連結部に設けられ、前記部材において生じる下方への撓みを規制する撓み規制部を有する、
   請求項２に記載の壁面画像取得装置。
4. 前記移動照明部と前記固定照明部とを交互に点灯させる制御部をさらに備え、
   前記制御部は、前記移動照明部及び前記固定照明部の少なくとも一方から照射された直接光、又は当該直接光が前記壁面によって反射されることで得られる間接光により前記上面部の劣化部位を凸部側から照らすように前記移動照明部及び前記固定照明部を制御する、
   請求項２又は３に記載の壁面画像取得装置。
5. 前記画像処理部は、
   前記画像取得部により撮影した複数の画像を取得し、
   前記複数の画像の各々において、前記固定照明部から照射された光の照度が略同一の領域を探索し、
   当該領域を共通して有する画像間の移動量を検出し、
   当該移動量に基づき、前記画像を連結して、前記上面部全体の平面画像を作成する、
   請求項２乃至４のいずれか１項に記載の壁面画像取得装置。
6. 地中構造物の壁面の画像を取得する壁面画像取得方法であって、
   伸縮可能なアーム部の伸縮方向に略垂直な方向を照らすように、前記アーム部の先端に取付けられた移動照明部を点灯させるステップと、
   前記壁面の撮影を行うように、伸縮する前記アーム部の先端に取付けられた画像取得部を制御するステップと、
   前記アーム部の伸長方向を照らすように、前記アーム部を挿入するガイド部に取付けられた固定照明部を点灯させるステップと、
   前記画像取得部を所定の距離だけ移動させるように、前記アーム部を伸縮させるステップと、
   を含み、
   前記移動照明部及び前記固定照明部の少なくとも一方から照射された直接光、又は当該直接光が前記壁面によって反射されることで得られる間接光により前記壁面の劣化部位を凸部側から照らすように、前記移動照明部と前記固定照明部とを交互に点灯させることを特徴とする壁面画像取得方法。
7. 前記壁面は、前記地中構造物の上面であり、
   前記アーム部は、当該上面と略一定の距離を維持しながら前記地中構造物内の奥行き方向に沿って伸縮する、
   請求項６に記載の壁面画像取得方法。
8. コンピュータに、
   地中構造物の壁面と略一定の距離を維持しながら伸縮するアーム部の先端に取付けられた画像取得部によって、所定の距離毎に撮影された前記壁面の複数の画像を取得する処理と、
   当該複数の画像の各々において、前記アーム部を挿入するガイド部に取付けられた固定照明部から照射された光の照度が略同一の領域を探索する処理と、
   当該領域を共通して有する画像間の移動量を検出する処理と、
   当該移動量に基づき、前記画像を連結して、前記壁面全体の平面画像を作成する処理と、
   を実行させるプログラム。

Images