JP2019190973A - Inner-conduit imaging system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、管路内撮像システムに関するものである。 The present invention relates to an in-pipe imaging system.
従来より、管路の内壁部を撮像する装置が知られている。 Conventionally, an apparatus for imaging an inner wall portion of a pipe line is known.
例えば、特許文献1には、管路の内部を管路に沿って移動し、且つ、管路の中心軸を画像中心として管路内部の画像を撮影(撮像)する管路内作業装置モニタシステムが示されている。 For example, Patent Document 1 discloses an in-pipe working apparatus monitor system that moves along the pipe along the pipe and takes an image inside the pipe with the central axis of the pipe as the image center. It is shown.
ところで、カメラ装置などの撮像装置は、撮像用レンズが外部から入射する光を撮像素子の撮像面に結像させ、当該撮像面に結像した光学像をもとにして画像を出力する構成となっている。撮像用レンズは、撮像素子の撮像面においてレンズの光軸に近いほど解像度が高くなるように光学像を結像させる特徴を有する。このため、撮像装置は、一般的には、撮像素子の撮像面の中心(撮像面とレンズの光軸との交点)から撮像面の周縁部に向かって広がる内側領域(即ち、解像度ができるだけ高い領域)にて結像した光学像をもとにして画像を出力する。 By the way, an imaging device such as a camera device is configured to form an image on the imaging surface of an imaging element, and output an image based on the optical image formed on the imaging surface, with light incident from an imaging lens incident from the outside. It has become. The imaging lens has a feature of forming an optical image so that the closer the optical axis of the lens is to the optical axis of the imaging element, the higher the resolution. For this reason, the imaging apparatus generally has an inner region (that is, a resolution as high as possible) that extends from the center of the imaging surface of the imaging device (intersection of the imaging surface and the optical axis of the lens) toward the periphery of the imaging surface. An image is output based on the optical image formed in (region).
ここで、特許文献1では、撮像装置としてのカメラ装置を管路の長手方向に向けている。このため、撮像装置のレンズは、撮像装置から見た管路の奥が撮像素子の撮像面の中心に向かって小さくなるように、且つ、撮像装置から見た管路の手前側が撮像素子の撮像面の外側に広がるように、撮像素子の撮像面に光学像を結像させる。また、管路の内部が暗いことから、特許文献1では、撮像装置は、撮像装置に設けられた照明装置によって内壁部を照らして当該内壁部を撮像する。 Here, in patent document 1, the camera apparatus as an imaging device is orient | assigned to the longitudinal direction of the pipe line. For this reason, the lens of the imaging device is configured so that the depth of the pipeline viewed from the imaging device decreases toward the center of the imaging surface of the imaging device, and the front side of the pipeline viewed from the imaging device is the imaging of the imaging device. An optical image is formed on the imaging surface of the imaging device so as to spread outside the surface. Moreover, since the inside of a pipe line is dark, in patent document 1, an imaging device illuminates an inner wall part with the illuminating device provided in the imaging device, and images the said inner wall part.
しかし、撮像装置から見た管路の奥は暗いので、撮像される画像の中心部分は暗くなる。すなわち、管路の内部を撮像する場合、撮像素子の撮像面の中心の内側領域に結像した暗い光学像をもとにして画像が出力され、その結果、内壁部にある損傷を画像から確認することができず、内壁部の状態が把握できなかった。 However, since the depth of the pipeline viewed from the imaging device is dark, the central portion of the image to be captured is dark. In other words, when imaging the inside of a pipeline, an image is output based on the dark optical image formed in the inner area of the center of the imaging surface of the image sensor, and as a result, damage on the inner wall is confirmed from the image It was not possible to grasp the state of the inner wall.
本発明は斯かる点に鑑みてなされたもので、その目的は、管路の内壁部の状態が把握できる画像を提供することにある。 This invention is made | formed in view of such a point, The objective is to provide the image which can grasp | ascertain the state of the inner wall part of a pipe line.
上記の目的を達成するために、本発明では、撮像素子の撮像面において、その中心(レンズの光軸との交点)を含む内側領域を除いた、外側領域に結像した光学像から得られる画像を切り出すようにした。 In order to achieve the above object, according to the present invention, an image is obtained from an optical image formed on an outer region excluding the inner region including the center (intersection with the optical axis of the lens) on the imaging surface of the image sensor. The image was cut out.
具体的には、第1の発明は、管路の内部に配置された撮像装置本体部と、前記撮像装置本体部に設けられ前記管路の内部の画像を出力する撮像部と、前記画像に所定の処理を施す画像処理部と、を備え、前記撮像部は、撮像面において、その中心点から周縁部に向かって広がる内側領域と該内側領域を除いた外側領域とを有する撮像素子と、光軸が前記管路の中心軸に沿うようにして配置され、前記撮像素子の前記撮像面に前記管路の内部の光学像を結像させる撮像用レンズと、を有し、前記画像処理部は、前記外側領域を画像使用領域とし、前記画像使用領域の画像を切り出すことを特徴とする管路内撮像システムである。 Specifically, the first invention includes an imaging device main body disposed inside a pipeline, an imaging unit provided in the imaging device main body for outputting an image inside the pipeline, and the image An image processing unit that performs a predetermined process, and the imaging unit has an inner area that extends from the center point toward the peripheral part on the imaging surface, and an outer area excluding the inner area; and An image pickup lens that is arranged so that an optical axis is along the central axis of the pipe, and forms an optical image inside the pipe on the image pickup surface of the image pickup device, and the image processing unit Is an in-pipe imaging system characterized in that the outer area is used as an image use area, and an image of the image use area is cut out.
この第1の発明では、撮像素子の撮像面において、撮像用レンズの光軸を中心として撮像面の周縁部に向かって広がる内側領域を除いた外側領域を画像使用領域とするので、その画像使用領域には暗い管路の奥に相当する光学像の中心部の周りは含まれず、管路の明るい内壁部の光学像が含まれる。また、画像処理部は画像使用領域の画像を切り出すので、内壁部にある損傷等を確認できる画像が得られる。 In the first aspect of the invention, since the outer area excluding the inner area that spreads toward the peripheral edge of the imaging surface around the optical axis of the imaging lens on the imaging surface of the imaging device is used as the image usage area. The area does not include the periphery of the center of the optical image corresponding to the back of the dark pipe, but includes the optical image of the bright inner wall of the pipe. In addition, since the image processing unit cuts out the image in the image use area, an image that can confirm damage or the like on the inner wall portion can be obtained.
第2の発明は、第1の発明において、前記画像使用領域は、前記撮像素子の撮像面において、前記外側領域のうち前記光軸を中心とする環状の中間領域であることを特徴とする管路内撮像システムである。 According to a second invention, in the first invention, the image use area is a ring-shaped intermediate area centering on the optical axis in the outer area on the imaging surface of the imaging element. This is a road imaging system.
この第2の発明では、撮像素子の撮像面において、画像使用領域を外側領域のうち光軸を中心とする環状の中間領域とする。これによって、その画像使用領域には暗い管路の奥に相当する光学像の中心部の周りは含まれず、また、光学像の解像度が著しく低くなる撮像面の中心点(レンズの光軸との交点)から遠い光学像の周縁部も含まれない。従って、画像使用領域には、明るい内壁部の光学像の、解像度の比較的高い部分が写ることとなる。その結果、内壁部にある損傷等を確認できる画像が得られる。 In the second aspect of the invention, on the imaging surface of the image sensor, the image use area is an annular intermediate area centered on the optical axis in the outer area. As a result, the image use area does not include the periphery of the center portion of the optical image corresponding to the back of the dark pipeline, and the center point of the imaging surface (with respect to the optical axis of the lens) at which the resolution of the optical image is significantly reduced. The peripheral portion of the optical image far from the intersection) is not included. Therefore, a relatively high resolution portion of the optical image of the bright inner wall is captured in the image use area. As a result, an image capable of confirming damage or the like on the inner wall portion is obtained.
第3の発明は、第2の発明において、前記画像使用領域である前記環状の中間領域の形状は円環であり、結像した光学像が所定の明るさ以上となるようにその環内径が設定され、且つ、結像した光学像が所定の解像度以上となるようにその環外径が設定されていることを特徴とする管路内撮像システムである。 In a third aspect based on the second aspect, the shape of the annular intermediate region that is the image use region is an annular shape, and the inner diameter of the ring is set so that the formed optical image has a predetermined brightness or more. An in-pipe imaging system, characterized in that the outer diameter of the ring is set so that the optical image that is set has a predetermined resolution or more.
この第3の発明では、画像使用領域である円環状の中間領域が、結像した光学像が所定の明るさ以上となるように環内径が設定され、且つ、結像した光学像が所定の解像度以上となるように環外径が設定されている。従って、画像使用領域には、明るい内壁部の光学像の、解像度の比較的高い部分が写ることとなる。その結果、内壁部にある損傷等を確認できる画像が得られる。 In the third aspect of the present invention, the annular inner area, which is the image use area, has an annular inner diameter set so that the formed optical image has a predetermined brightness or more, and the formed optical image has the predetermined optical image. The outer diameter of the ring is set to be equal to or higher than the resolution. Therefore, a relatively high resolution portion of the optical image of the bright inner wall is captured in the image use area. As a result, an image capable of confirming damage or the like on the inner wall portion is obtained.
第4の発明は、第1乃至第3の発明のいずれかにおいて、撮像部の周りに配置され、前記撮像用レンズの光軸から内壁部側に所定の角度ずれた方向を照射する複数の光源部を更に備えることを特徴とする管路内撮像システムである。 A fourth invention is the light source according to any one of the first to third inventions, which is arranged around the imaging unit and irradiates a direction shifted by a predetermined angle from the optical axis of the imaging lens toward the inner wall side. It is an in-pipe imaging system characterized by further including a section.
この第4の発明では、複数の光源部が撮像部の周りに配置されており、撮像用レンズの光軸から内壁部側に所定の角度ずれた方向を照射するので、撮像用レンズの前方の管路の内壁部をその周方向に(輪状に)光を照射する。これによって、撮像素子の撮像面に写る内壁部の光学像は光学像の中心部の周りよりもその外側が明るくなる。その結果、内壁部にある損傷等を確認できる画像が得られる。 In the fourth aspect of the invention, the plurality of light source units are arranged around the imaging unit and irradiate a direction shifted by a predetermined angle from the optical axis of the imaging lens to the inner wall side. Light is irradiated on the inner wall portion of the pipe line in the circumferential direction (in a ring shape). As a result, the optical image of the inner wall portion reflected on the imaging surface of the image sensor becomes brighter outside the periphery of the center portion of the optical image. As a result, an image capable of confirming damage or the like on the inner wall portion is obtained.
第5の発明は、第4の発明において、前記撮像用レンズの光軸と、前記管路の中心軸との位置関係が所定関係から外れた場合は、前記複数の光源部の各々が前記管路の中心軸から内壁部側に所定の角度ずれた方向を照射するようにその照射方向を補正する照射補正部を更に備えることを特徴とする管路内撮像システムである。 According to a fifth aspect, in the fourth aspect, when the positional relationship between the optical axis of the imaging lens and the central axis of the conduit is out of a predetermined relationship, each of the plurality of light source units is the tube. An in-pipe imaging system, further comprising an irradiation correction unit that corrects an irradiation direction so as to irradiate a direction shifted by a predetermined angle from the central axis of the road toward the inner wall side.
この第5の発明では、撮像用レンズの光軸と、管路の中心軸との位置関係が所定関係から外れた場合は、複数の光源部は、その照射方向を補正して管路の中心軸から内壁部側に所定の角度ずれた方向を照射するようにその照射方向を補正するので、撮像用レンズの前方の管路の内壁部をその周方向に(輪状に)光を照射する。これによって、撮像装置本体部の位置や向きによる影響を受けずに内壁部の周方向に光を照射することができるので、その画像使用領域に写る光学像を安定して明るくすることができる。その結果、撮像用レンズの向きが変わっても安定して、内壁部にある損傷等を確認できる画像が得られる。 In the fifth aspect of the invention, when the positional relationship between the optical axis of the imaging lens and the central axis of the conduit deviates from the predetermined relationship, the plurality of light source units correct the irradiation direction to correct the center of the conduit Since the irradiation direction is corrected so as to irradiate a direction deviated by a predetermined angle from the axis toward the inner wall, the inner wall of the duct in front of the imaging lens is irradiated with light in the circumferential direction (in a ring shape). Accordingly, light can be irradiated in the circumferential direction of the inner wall without being affected by the position and orientation of the imaging device main body, so that the optical image reflected in the image use area can be stably brightened. As a result, even if the orientation of the imaging lens changes, it is possible to obtain an image that can stably check damage on the inner wall.
第6の発明は、第3乃至第5の発明のいずれかにおいて、前記撮像用レンズの光軸と、前記管路の中心軸との位置関係が所定関係から外れた場合は、前記画像使用領域に結像する光学像の明るさ及び解像度が、所定の値以上となるように前記画像使用領域を補正する領域補正部を更に備えることを特徴とする管路内撮像システムである。 According to a sixth aspect of the present invention, in any one of the third to fifth aspects, the image use region is obtained when a positional relationship between the optical axis of the imaging lens and the central axis of the conduit is out of a predetermined relationship. An in-pipe imaging system, further comprising: an area correction unit that corrects the image use area so that the brightness and resolution of an optical image formed on the image becomes equal to or greater than a predetermined value.
この第6の発明では、撮像用レンズの光軸と、管路の中心軸との位置関係が所定関係から外れた場合は、画像使用領域に結像した光学像の明るさ及び解像度が所定の値以上となるように画像使用領域を補正するので、撮像装置本体部の位置や向きが管路内部の中心軸からずれることによる影響を受けずに、内壁部の周方向に光を照射することができる。その結果、撮像装置本体部の位置や向きによらず安定して内壁部にある損傷等を確認できる画像が得られる。 In the sixth aspect of the invention, when the positional relationship between the optical axis of the imaging lens and the central axis of the conduit deviates from the predetermined relationship, the brightness and resolution of the optical image formed in the image use area are predetermined. Since the image usage area is corrected so as to be greater than or equal to the value, light is irradiated in the circumferential direction of the inner wall without being affected by the position and orientation of the imaging device main body deviating from the central axis inside the conduit. Can do. As a result, it is possible to obtain an image capable of confirming damage or the like on the inner wall portion stably regardless of the position and orientation of the imaging device main body.
第7の発明は、第1乃至第6の発明のいずれかにおいて、自動露出における絞りの量及びシャッタースピードの少なくとも一方を、前記画像使用領域に結像する画像の明るさに基づいて制御する明るさ制御部を更に備えることを特徴とする管路内撮像システムである。 A seventh aspect of the present invention is the brightness according to any one of the first to sixth aspects, wherein at least one of an aperture amount and a shutter speed in automatic exposure is controlled based on a brightness of an image formed in the image use area. An in-pipe imaging system, further comprising a control unit.
この第7の発明では、管路内撮像システムは、画像使用領域に結像する光学像の明るさに基づいて自動露出を制御する明るさ制御部を備えるので、適切な明るさにより、内壁部にある損傷等を確認できる画像が得られる。 In the seventh invention, the in-pipe imaging system includes a brightness control unit that controls automatic exposure based on the brightness of the optical image formed in the image use area. The image which can confirm the damage etc. which exists in is obtained.
第8の発明は、第1乃至第7の発明のいずれかにおいて、前記撮像装置本体部は、前記管路の中心軸に沿って移動することを特徴とする管路内撮像システムである。 An eighth invention is an in-pipe imaging system according to any one of the first to seventh inventions, wherein the imaging device main body moves along a central axis of the pipeline.
この第8の発明では、撮像装置本体部は管路の中心軸に沿って移動するので、撮像素子における撮像面に結像する光学像は、撮像装置本体部から見た管路Pの奥を中心とした光学像となる。その結果、第1乃至第7の発明の作用効果を奏する管路内撮像システムが具体的に得られる。 In the eighth aspect of the invention, the imaging device main body moves along the central axis of the pipeline, so that the optical image formed on the imaging surface of the imaging device is behind the pipeline P viewed from the imaging device main body. The optical image is the center. As a result, an in-pipe imaging system that exhibits the effects of the first to seventh inventions can be specifically obtained.
以上のように、本発明によれば、管路の内壁部の状態が把握できる画像を提供できる。 As described above, according to the present invention, it is possible to provide an image in which the state of the inner wall portion of the pipeline can be grasped.
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下の実施形態は、本質的に好ましい例示であって、本発明、その適用物、あるいはその用途の範囲を制限することを意図するものではない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The following embodiments are essentially preferable examples, and are not intended to limit the scope of the present invention, its application, or its use.
<管路内撮像システムの構成>
管路内撮像システムSは、水道管などの管路Pの内壁部Wの展開画像を作成し、内壁部Wの亀裂などの損傷等を発見するためのものである。
<Configuration of in-pipe imaging system>
The in-pipe imaging system S is for creating a developed image of the inner wall W of the pipe P such as a water pipe and finding damages such as cracks in the inner wall W.
管路内撮像システムSは、管路Pの内部をその中心軸に沿って移動しながら管路Pの内壁部Wの画像を出力する管路内撮像装置Dと、内壁部Wの画像に後述する所定の処理を施す画像処理部Cと、からなる。 The in-pipe imaging system S outputs an image of the inner wall W of the pipe P while moving along the central axis of the pipe P, and an image of the inner wall W will be described later. And an image processing unit C that performs predetermined processing.
図1は、本実施形態に係る管路内撮像システムSによる管路P内の撮像を示す。図1において、左側が管路内撮像装置Dから見た管路Pの奥行き側(前方)に相当し、右側が管路内撮像装置Dから見た管路Pの手前側(後方)に相当する。また、管路内撮像装置Dは、管路Pの奥行き側に向かって移動しながら管路P内の撮像を行う(図1の矢印参照)。 FIG. 1 shows imaging in the pipeline P by the imaging system S in the pipeline according to the present embodiment. In FIG. 1, the left side corresponds to the depth side (front) of the pipeline P viewed from the in-pipe imaging device D, and the right side corresponds to the front side (rear) of the pipeline P viewed from the in-pipe imaging device D. To do. Further, the in-pipe imaging apparatus D performs imaging in the pipe P while moving toward the depth side of the pipe P (see arrows in FIG. 1).
管路内撮像装置Dは、管路Pの内部に配置されその中心軸に沿って移動する撮像装置本体部1と、撮像装置本体部1に設けられた複数の光源部2,2,…と、撮像装置本体部1に設けられ各光源部2によって照射された管路Pの内部(内壁部W)の画像を撮像する撮像部3と、制御部4と、撮像した画像データを記録するメモリカード5と、メモリ制御回路6と、ジャイロセンサ(図示しない)と、を備えている。
The in-pipe imaging device D is arranged inside the pipeline P and moves along the central axis thereof, and a plurality of
撮像装置本体部1は、管路Pの内部を浮遊して移動するためのプロペラ11と、浮遊した状態から着地する時に接地する脚部12とを有している。
The imaging device main body 1 has a
光源部2,2,…及び撮像部3は、撮像装置本体部1の移動方向である正面(前方)に設けられている。図2は、撮像部3及び光源部2,2,…を管路内撮像装置Dの正面から示している。
The
−光源部−
各光源部2は、撮像用レンズ32の周りを均等に明るくするように、正面からみて撮像用レンズ32の周りに(周方向に)等間隔で配置されている。
-Light source-
Each
また、各光源部2は、内壁部Wに向かって、撮像用レンズ32の光軸33に対して所定の角度αずれた方向21を照射する(図1参照)。すなわち、各光源部2は、レンズ32の光軸33とその光源部2の位置とを含む面内において、光軸33から角度αだけずれた方向21に向けられており、各光源部2に対応するそれぞれの方向(以下、照射方向という)21が光の照射によって特に明るくなる。
Moreover, each
後述するように、撮像用レンズ32は、その光軸33が管路Pの中心軸に沿うように、管路Pの中心軸に沿った方向に向けられている。ここで、「光軸33が管路Pの中心軸に沿う」とは、光軸33が管路Pの中心軸と略平行であり、且つ、レンズ32の中心が管路Pの略中心軸上にあること、すなわち、レンズ32の光軸33が管路Pの中心軸と略一致していることを意味する。従って、光源部2,2,…は、管路Pにおいて管路内撮像装置Dの前方に位置する内壁部Wを周方向に(輪状に)照射する。これによって、管路内撮像装置Dの前方の輪状領域Aが特に明るくなる(図1において矩形の枠により囲まれた部分を参照)。また、各光源部2は、後述するように、それぞれの照射方向21を変えられるように照射方向21可動に構成されている。
As will be described later, the
−撮像部−
図3は、撮像部3の要部を示している。撮像部3は、撮像素子(イメージセンサ)31とその前方に配置された撮像用レンズ32とを有している。撮像用レンズ32は、その表面が管路内撮像装置Dの正面に面している。このため、撮像用レンズ32は、撮像装置本体部1が管路Pの内部をその中心軸に沿って移動するとき、その光軸33が管路Pの中心軸に沿うようにして配置されている。
-Imaging unit-
FIG. 3 shows a main part of the
撮像用レンズ32は、撮像素子31の撮像面(受光面)31aに内壁部Wの光学像を結像させる。撮像素子31の撮像面31aには、撮像用レンズ32を経て被写体(内壁部W)の光学像が結像する。
The
図4は、撮像素子31の撮像面31aに結像する光学像を示している。撮像素子31の撮像面31aは、管路Pの長手方向の奥行き側(図1において左側)を向いているので、管路Pにおいて管路内撮像装置Dの位置よりも奥行き側(図1において左側)の内壁部Wの光学像が結像する。
FIG. 4 shows an optical image formed on the
具体的には、撮像用レンズ32はその光軸33が管路Pの中心軸に沿うようにして配置されているので、図4に示すように、撮像素子31の撮像面31aには、管路Pの奥が撮像面31aの中心点31b(光軸33との交点)に向かって小さくなり、且つ、管路Pの手前側(図1において右側)が撮像面31aの周縁部31cへ広がるように、内壁部Wの光学像が結像する(図4の矢印参照)。
Specifically, the
また、管路Pにおいて管路内撮像装置Dの前方に位置する内壁部Wは、図1に示すように光源部2によって周方向に(輪状に)照射されているから、管路内撮像装置Dの前方の内壁部Wの輪状領域Aは特に明るくなって撮像面31aの外側の領域(図4においてハッチングされた領域)に結像する。
Further, since the inner wall W located in front of the in-pipe imaging device D in the pipe P is irradiated in the circumferential direction (in a ring shape) by the
撮像素子31の撮像面31aに結像する光学像は、後述するように信号処理回路34によって所定の処理が施されて画像データとして出力され、出力された画像データのうち画像使用領域の画像が切り出される。制御部4は撮像素子31の撮像面31aにおける前記の画像使用領域を設定する。以下、この画像使用領域の設定方法について説明する。
As will be described later, the optical image formed on the
撮像素子31は、図5に示すように、その撮像面31aにおいて、撮像用レンズ32の光軸33との交点を中心点31bとして撮像面31aの周縁部31cに向かって広がる内側領域31dと、この内側領域31dを除いた外側領域31eとを有している。
As shown in FIG. 5, the
撮像素子31はまた、図6に示すように、その外側領域31eにおいて、内側領域31dのすぐ外側の円環状の中間領域31fを有しており、この中間領域31fを画像使用領域とする。以下、円環状の中間領域31fの環の内径をrとし、環の外径をRとして、制御部4が当該内径r及び外径Rを設定する方法を具体的に説明する。
As shown in FIG. 6, the
図7の上側のグラフは、撮像素子31の撮像面31aに内壁部Wが結像したときの明るさを示す曲線(明るさ曲線)を、模式的に示している。明るさ曲線の横軸は撮像素子31における撮像面31aの中心点31b(撮像用レンズ32の光軸33)から撮像面31aの周縁部31cまでの距離(像高)を示しており、明るさ曲線の縦軸は撮像面31aに内壁部Wが結像したときの明るさを示している。前記のように、特に明るく照射された内壁部Wの輪状領域Aは撮像面31aの外側の領域(図4においてハッチングされた領域)に結像するから、撮像面31aに結像した内壁部Wの画像の明るさは、撮像面31aの中心点31b周辺よりも周縁部31c周辺の方が大きくなる。
The upper graph in FIG. 7 schematically shows a curve (brightness curve) indicating the brightness when the inner wall portion W forms an image on the
図7の下側のグラフは、撮像用レンズ32のMTF曲線を、前記の明るさ曲線と横軸を一致させて模式的に示している。MTF曲線の縦軸は、撮像用レンズ32の解像度を示している。撮像用レンズ32は、その中心(光軸33)からレンズ32の縁32aへ向かうほど解像度が低下する。
The lower graph in FIG. 7 schematically shows the MTF curve of the
画像使用領域である円環状の中間領域31fは、当該中間領域31fに結像した光学像が所定の明るさ以上となるようにその環内径rが設定されている(図7上側のグラフ参照)。また、画像使用領域である円環状の中間領域31fは、当該中間領域31fに結像した光学像が所定の解像度以上となるようにその環外径Rが設定されている(図7下側のグラフ参照)。つまり、本実施形態では、レンズ32による光学像の解像度のみを重視した内側領域31dではなく、光学像の解像度及び明るさの双方を考慮した円環状の中間領域31fを画像使用領域として設定する。以上が、画像使用領域の設定方法である。
The annular
撮像部3は、撮像面31a全体に結像した光学像に対し光電変換を施し、この光学像に対応する生画像信号(ディジタル信号)を出力する。
The
撮像部3は、図3に示すように信号処理回路34を更に有している。信号処理回路34は、撮像素子31から出力された生画像信号に対して処理を施す。前記の処理は、例えば、色分離処理、シャープネス調整処理、色調整処理、YUV変換処理等である。処理が施された画像データは制御部4のメモリに記録される。また、撮像素子31の撮像面31aにおける画像使用領域の位置を示す座標もメモリに記録される。
The
メモリに記録された画像データ及び、画像使用領域の座標は、メモリ制御回路6によってメモリカード5に記録される。
The image data recorded in the memory and the coordinates of the image use area are recorded on the
−制御部−
図8は制御部4を示している。制御部4は、CPU(図示しない)と、メモリ(図示しない)と、各光源部2の向きを制御する照射補正部41、並びに、撮像部3の動作及び機能を制御する撮像制御部42を有している。
-Control unit-
FIG. 8 shows the
照射補正部41は、ジャイロセンサによって検出された撮像装置本体部1の姿勢に基づいて、撮像用レンズ32の光軸33と、管路Pの中心軸との位置関係を検出する。照射補正部41は、撮像用レンズ32の光軸33と、管路Pの中心軸との位置関係が所定関係から外れた場合は、光源部2,2,…が管路Pの中心軸から内壁部W側に所定の角度αずれた方向を照射するように、それぞれの照射方向21,21,…を補正する。ここで、「撮像用レンズ32の光軸33と、管路Pの中心軸との位置関係が所定関係」にあるとは、撮像用レンズ32の光軸33が管路の中心軸に沿っていること(すなわち、レンズ32の光軸33が管路Pの中心軸と略一致していること)を意味する。撮像用レンズ32の光軸33が管路の中心軸に沿わない状態は、例えば、撮像装置本体部1の向きが変わることによって撮像用レンズ32の光軸33が管路Pの中心軸と略平行でなくなった場合や、撮像装置本体部1の位置が変わることによって撮像用レンズ32の中心が管路Pの中心軸上に位置しなくなった場合に起こる。
The
撮像制御部42は、領域補正部42a及び明るさ制御部42bを有している。
The
領域補正部42aは、撮像用レンズ32の光軸33と、管路Pの中心軸との位置関係が、前記の所定関係から外れた場合(すなわち、レンズ32の光軸33が管路Pの中心軸と略一致していない場合)に、円環状の中間領域31fに結像する光学像の明るさ及び解像度が、所定の値以上となるように円環状の中間領域31fを補正する。
When the positional relationship between the
例として、撮像装置本体部1の向きが変わって撮像用レンズ32の光軸の方向が管路Pの中心軸の方向より所定の角度だけ上(図1において上)にずれた場合において、領域補正部42aによる中間領域31fの補正について説明する。まず、領域補正部42aは、ジャイロセンサによって検出された撮像装置本体部1の姿勢に基づいて、光軸33の方向が管路Pの中心軸の方向より所定の角度だけ上にずれたことを検出する。この場合、管路内撮像装置Dからレンズ32の光軸33を中心として内壁部Wを見たとき、内壁面Wの下側よりも上側が多く視界に入ることとなり、視界の中心は管路Pの上側にずれる。撮像素子31の撮像面31aには内壁部Wの光学像が反転して結像するので、この場合、内壁部Wの上側は撮像素子31の撮像面31aの下側から中央にわたって結像する。
As an example, when the direction of the imaging apparatus main body 1 is changed and the direction of the optical axis of the
図9は、内壁部Wの上側が撮像素子31の撮像面31aの下側から中央にわたって結像している状態を示している。図9に示すように、撮像素子31の撮像面31aには、管路Pの奥が撮像面31aの中心点31bから上にずれた位置に向かって小さくなるように内壁部Wの光学像が結像する(図9の矢印参照)。これによって、補正を行っていないもとの画像使用領域(図9の一点鎖線で表された円環)には、管路Pの暗い奥の光学像が写ってしまう。このとき、領域補正部42aは、光学像が上にずれた分だけ画像使用領域を上にずらして構成するように補正する(図9の実線で表された円環)。
FIG. 9 shows a state where the upper side of the inner wall portion W forms an image from the lower side of the
明るさ制御部42bは、撮像部3が自動で主要被写体にピントを合わせるオートフォーカス機能、及び、自動で露出(絞りの開口量や露光期間)を制御する自動露出機能を有している。明るさ制御部42bは、自動露出における絞り量(開口量)及びシャッタースピード(露出期間)の少なくとも一方を、円環状の中間領域31f(画像使用領域)に結像する光学像の明るさに基づいて制御する。
The
−画像処理部−
画像処理部Cは、内壁部Wの画像に以下の処理を施す。本実施形態では、画像処理部Cは、撮像部3によって出力された画像データ、すなわちメモリカード5に記録された内壁部Wの画像データに以下の処理を施す。画像処理部Cは、内壁部Wの画像データのうち、撮像素子31における撮像面31aの画像使用領域に対応する画像を切り出す。具体的には、画像処理部Cは、メモリカード5に記録された内壁部Wの画像データ及び画像使用領域の座標をもとに、内壁部Wの画像データにおける画像使用領域の画像を切り出す。以上が、画像処理部Cが内壁部Wの画像データに施す処理である。なお、画像処理部Cは、例えば、管路内撮像装置Dの外部のコンピュータである。
-Image processing section-
The image processing unit C performs the following processing on the image on the inner wall W. In the present embodiment, the image processing unit C performs the following processing on the image data output by the
更に、画像処理部Cは、切り出された内壁部Wの画像をつなぎ合わせて、内壁部Wの展開画像を生成する。 Further, the image processing unit C joins the cut images of the inner wall portion W to generate a developed image of the inner wall portion W.
<動作>
以下、管路内撮像システムSによって、管路Pの内部を撮像する具体的な動作について説明する。管路内撮像装置Dは、管路Pの外部から操作者より遠隔操作部(図示しない)によって撮像装置本体部1の管路Pの内部の移動、及び、撮像の開始から終了までが操作される。
<Operation>
Hereinafter, a specific operation of imaging the inside of the pipeline P by the in-pipe imaging system S will be described. The in-pipe imaging device D is operated from the outside of the pipeline P by an operator from the outside of the pipeline P of the imaging device body 1 by the remote control unit (not shown) and from the start to the end of imaging. The
まず、遠隔操作部から撮像開始信号が送信され、撮像部3がこの撮像開始信号を受信することで、以下の複数のフレームの撮像が開始される。まず、撮像素子31は露光を実行し、露光によって得られた1フレームの生画像信号を、信号処理回路34に与える。信号処理回路34は、生画像信号に対し処理を施し、処理を施した画像を制御部4のメモリに記録する。ここで、制御部4は、前述のように撮像素子31の撮像面31aにおいて画像使用領域を設定し、前記の処理を施した画像において、画像使用領域の座標もメモリに記録する。
First, an imaging start signal is transmitted from the remote control unit, and when the
メモリ制御回路6は、メモリに記録された画像及び画像使用領域の座標をメモリカード5に記録する。以上で1フレームの撮像が終了する。管路内撮像装置Dは、管路Pの中心軸に沿って移動しながら前記の1フレームの撮像を繰り返すことによって、一連の複数のフレームの画像データをメモリカード5に記録する。なお、画像データの記録は、1フレームの画像データを静止画として1つのファイルに記録する。
The memory control circuit 6 records the image recorded in the memory and the coordinates of the image use area on the
管路内撮像装置Dは、管路P内を移動しながら前記の1フレームの撮像を行うので、1フレームの撮像の後に行う次のフレームの撮像のときには、管路内撮像装置Dは所定の距離移動していることとなる。各フレームの撮像によってメモリカード5に記録されるのは、撮像素子31が露光を実行した際における、管路内撮像装置Dの位置の前方の内壁部Wの静止画ある。管路内撮像装置Dは、内壁部Wのすべての画像が得られるように、管路内撮像装置Dの移動速度に応じた適切なタイミングで各フレームの撮像を制御する。
Since the in-pipe imaging device D performs imaging of the one frame while moving in the pipeline P, the in-pipe imaging device D has a predetermined value at the time of imaging of the next frame after the imaging of one frame. It is moving a distance. What is recorded on the
遠隔操作部によって撮像終了信号が送られ、撮像部3がこの撮像終了信号を受信することで、上記の複数のフレームの撮像は終了となる。以上の撮像によって、メモリカード5には、管路内撮像装置Dが管路Pを移動しながら撮像した内壁部Wの複数の静止画、及び、各静止画の画像使用領域の座標が記録される。
When the imaging operation end signal is sent by the remote control unit and the
その後、メモリカード5に記録された内壁部Wの複数の静止画は、画像処理部Cによって時系列順につなぎ合わせられる。ここで、各静止画は、メモリカード5に記録された各静止画における画像使用領域の座標をもとに、画像処理部Cによって画像使用領域の画像が切り出される。そして、切り出された各画像は、画像処理部Cによって時系列順につなぎ合わせられ管路Pの内壁面Wの長手方向の展開画像が得られる。
Thereafter, the plurality of still images recorded on the inner wall W recorded in the
<効果>
本実施形態では、撮像素子31の撮像面31aにおいて、画像使用領域を外側領域31eのうち光軸を中心とする円環状の中間領域31fとする。これによって、その画像使用領域には暗い管路Pの奥に相当する光学像の中心部の周りは含まれず、また、光学像の解像度が著しく低くなる撮像面31aの中心点31bから遠い光学像の周縁部も含まれない。従って、画像使用領域には、明るい内壁部Wの光学像の、解像度の比較的高い部分が写ることとなる。その結果、内壁部Wにある損傷等を確認できる画像が得られる。
<Effect>
In the present embodiment, on the
また、本実施形態では、画像使用領域である円環状の中間領域31fが、結像した光学像が所定の明るさ以上となるように環内径rが設定され、且つ、結像した光学像が所定の解像度以上となるように環外径Rが設定されている。従って、画像使用領域には、明るい内壁部Wの光学像の、解像度の比較的高い部分が写ることとなる。その結果、内壁部Wにある損傷等を確認できる画像が得られる。
In the present embodiment, the annular
また、本実施形態では、複数の光源部2,2,…が撮像部3の周りに配置されており、撮像用レンズ32の光軸33から内壁部W側に所定の角度αずれた方向21を照射するので、撮像用レンズ32の前方の管路Pの内壁部Wをその周方向に(輪状に)光を照射する。これによって、撮像素子31の撮像面31aに写る内壁部Wの光学像は光学像の中心部の周りよりもその外側が明るくなる。その結果、内壁部Wにある損傷等を確認できる画像が得られる。
In this embodiment, a plurality of
また、本実施形態では、撮像用レンズ32の光軸33が管路Pの軸方向からずれたときは、複数の光源部2,2,…は、その照射方向21,21,…を補正して管路Pの中心軸から内壁部W側に所定の角度αずれた方向を照射するようにその照射方向21を補正するので、撮像用レンズ32の前方の内壁部Wをその周方向に(輪状に)光を照射する。これによって、撮像装置本体部1の位置や向きによる影響を受けずに内壁部Pの周方向に光を照射することができるので、その画像使用領域に写る光学像を安定して明るくすることができる。その結果、撮像用レンズ32の向きが変わっても安定して、内壁部Pにある損傷等を確認できる画像が得られる。
In the present embodiment, when the
また、本実施形態では、撮像用レンズ32の光軸33と、管路Pの中心軸との位置関係が所定関係から外れた場合(すなわち、レンズ32の光軸33が管路Pの中心軸と略一致していない場合)は、画像使用領域に結像した光学像の明るさ及び解像度が所定の値以上となるように画像使用領域を補正するので、撮像装置本体部1の位置や向きが管路P内部の中心軸からずれることによる影響を受けずに、内壁部Wの周方向に光を照射することができる。その結果、撮像装置本体部1の位置や向きによらず安定して内壁部Wにある損傷等を確認できる画像が得られる。
Further, in the present embodiment, when the positional relationship between the
また、本実施形態では、管路内撮像システムは、画像使用領域に結像する光学像の明るさに基づいて自動露出を制御する明るさ制御部42bを備えるので、適切な明るさにより、内壁部Wにある損傷等を確認できる画像が得られる。
In the present embodiment, the in-pipe imaging system includes the
また、本実施形態では、撮像装置本体部1は管路Pの中心軸に沿って移動するので、撮像素子31における撮像面31aに結像する光学像は、管路内撮像装置Dから見た管路Pの奥を中心とした光学像となる。従って、画像使用領域には暗い管路Pの奥に相当する光学像の中心部の周りは含まれず、管路Pの明るい内壁部Wの光学像が含まれる。その結果、内壁部Wにある損傷等を確認できる画像が得られる。
In the present embodiment, since the imaging device main body 1 moves along the central axis of the pipeline P, the optical image formed on the
(その他の実施形態)
上記実施形態では、撮像部3は、撮像素子31の撮像面31aにおいて円環状の中間領域31fを画像使用領域としたが、これに限らず、図5に示すように、撮像面31aにおいてその中心点31bを中心とした円からなる内側領域31dを除いた外側領域31eを画像使用領域としてもよい。
(Other embodiments)
In the above embodiment, the
これによって、その画像使用領域には暗い管路Pの奥に相当する光学像の中心部の周りは含まれず、管路Pの明るい内壁部Wの光学像が含まれる。また、画像処理部Cは画像使用領域の画像を切り出すので、内壁部Wにある損傷等を確認できる画像が得られる。 As a result, the image use area does not include the periphery of the center of the optical image corresponding to the back of the dark pipe P, but includes the optical image of the bright inner wall W of the pipe P. In addition, since the image processing unit C cuts out the image in the image use area, an image that can confirm damage or the like on the inner wall W can be obtained.
また、上記実施形態では、管路内撮像装置Dは、光源部2,2,…を備えているとしたが、これに限らず、備えていなくてもよく、例えば、管路Pに設置された照明によって照射された内壁部Wを撮像するとしてもよい。
Moreover, in the said embodiment, although the imaging device D in a pipe line was provided with the
また、上記実施形態では、撮像素子31の撮像面31aにおける内側領域31dは円形としたが、これに限らず、管路Pの形状に合わせた形としてよい。例えば、管路Pの断面形状が矩形状であれば、撮像面31aにおける内側領域31dも矩形状としてよい。
Moreover, in the said embodiment, although the inner side area |
また、上記実施形態では、光源部2は、撮像部3の周りに複数配置されており、撮像用レンズ32の光軸33から内壁部W側に所定の角度ずれた方向を照射することとしたが、これに限らず、例えば、内壁部Wの輪状領域Aを明るく照射する単一の光源を撮像装置本体部1に配置してもよい。
In the above embodiment, a plurality of
また、上記実施形態では、円環状の中間領域31fの形状は円環としたが、これに限られず、管路Pの形状に合わせた形状としてよい。
Moreover, in the said embodiment, although the shape of the annular | circular shaped intermediate | middle area |
また、上記実施形態では、制御部4はジャイロセンサを有しており、ジャイロセンサによって撮像装置本体部1の姿勢を検出するとしたが、これに限らず、例えば、加速度センサを有しており、加速度センサによって撮像装置本体部1の姿勢を検出してもよい。
Moreover, in the said embodiment, although the
また、上記実施形態では、照射補正部41、領域補正部42aは、撮像用レンズ32の光軸33と、管路Pの中心軸との位置関係が所定関係にあるかどうかは、撮像装置本体部1の姿勢に基づいて検出するとしたが、これに限らず、撮像素子31の撮像面31aに結像した光学像に基づいて検出してもよい。
In the above-described embodiment, the
また、上記実施形態では、照射補正部41、領域補正部42a及び明るさ制御部42bは必須のものとしたが、これに限らず、これらのいずれか又はすべての構成を欠いていてもよい。
Moreover, in the said embodiment, although the irradiation correction |
また、上記実施形態では、内壁部Wの撮像の際の画像データの記録は、1フレームの画像データを静止画として1つのファイルに記録するとしたが、これに限らず、複数のフレームの画像データを動画として1つのファイルに記録してもよい。 In the above embodiment, the recording of the image data at the time of imaging the inner wall portion W is performed by recording one frame of image data as a still image in one file. However, the present invention is not limited to this. May be recorded in one file as a moving image.
また、上記実施形態では、画像処理部Cは管路内撮像装置Dの外部のコンピュータとしたが、これに限られず、例えば撮像装置本体部1に設けられているとしてもよい。 In the above-described embodiment, the image processing unit C is a computer outside the in-pipe imaging apparatus D, but is not limited thereto, and may be provided in the imaging apparatus main body 1, for example.
また、上記実施形態では、画像処理部Cは、メモリカード5に記録された画像データの画像使用領域を切り出すこととしたが、これに限られず、メモリカード5に記録するよりも前の段階に画像を切り出してもよい。例えば、撮像素子31が撮像面31aに結像した光学像に対して光電変換を施すときに、管路内撮像装置Dに設けられた画像処理部Cが、画像使用領域の光学像のみに光電変換を施すように制御してもよい。また、信号処理回路34が生画像信号に処理を施すときに、管路内撮像装置Dに備えられた画像処理部Cが、画像使用領域に対応する生画像信号のみに処理を施すように制御してもよい。
In the above embodiment, the image processing unit C cuts out the image use area of the image data recorded on the
本発明は、管路内撮像装置として有用である。 The present invention is useful as an in-pipe imaging device.
P 管路
W 内壁部
S 管路内撮像システム
C 画像処理部
1 撮像装置本体部
2 光源部
21 照射方向
3 撮像部
31 撮像素子
31a 撮像面
31b 撮像面の中心
31c 撮像面の周縁部
31d 内側領域
31e 外側領域(画像使用領域)
31f 円環状の中間領域(画像使用領域)
32 撮像レンズ
33 光軸
4 制御部
41 照射補正部
42 撮像制御部
42a 領域補正部
42b 明るさ制御部
P Pipe line W Inner wall part S In-pipe imaging system C Image processing part 1 Imaging
31f Annular intermediate area (image use area)
32
Claims (8)
前記撮像装置本体部に設けられ前記管路の内部の画像を出力する撮像部と、
前記画像に所定の処理を施す画像処理部と、
を備え、
前記撮像部は、
撮像面において、その中心点から周縁部に向かって広がる内側領域と該内側領域を除い た外側領域とを有する撮像素子と、
光軸が前記管路の中心軸に沿うようにして配置され、前記撮像素子の前記撮像面に前 記管路の内部の光学像を結像させる撮像用レンズと、
を有し、
前記画像処理部は、前記外側領域を画像使用領域とし、前記画像使用領域の画像を切り出す
ことを特徴とする管路内撮像システム。 An imaging device main body disposed inside the conduit;
An imaging unit that is provided in the imaging device main body and outputs an image inside the pipe;
An image processing unit for performing predetermined processing on the image;
With
The imaging unit
An imaging device having an inner region extending from the center point toward the peripheral portion on the imaging surface and an outer region excluding the inner region;
An imaging lens that is arranged so that the optical axis is along the central axis of the conduit, and forms an optical image inside the conduit on the imaging surface of the imaging element;
Have
The in-pipe imaging system, wherein the image processing unit uses the outer area as an image use area and cuts out an image of the image use area.
前記画像使用領域は、前記撮像素子の撮像面において、前記外側領域のうち前記光軸を中心とする環状の中間領域である
ことを特徴とする管路内撮像システム。 In claim 1,
The in-pipe imaging system, wherein the image use area is an annular intermediate area centering on the optical axis in the outer area on the imaging surface of the imaging device.
前記画像使用領域である前記環状の中間領域の形状は円環であり、結像した光学像が所定の明るさ以上となるようにその環内径が設定され、且つ、結像した光学像が所定の解像度以上となるようにその環外径が設定されている
ことを特徴とする管路内撮像システム。 In claim 2,
The shape of the annular intermediate region that is the image use region is an annular shape, the inner diameter of the ring is set so that the imaged optical image has a predetermined brightness or more, and the imaged optical image is predetermined. An in-pipe imaging system characterized in that the outer diameter of the ring is set so as to be equal to or higher than the resolution.
撮像部の周りに配置され、前記撮像用レンズの光軸から内壁部側に所定の角度ずれた方向を照射する複数の光源部を更に備える
ことを特徴とする管路内撮像システム。 In any one of Claims 1 thru | or 3,
An intra-pipe imaging system, further comprising a plurality of light source units arranged around the imaging unit and irradiating a direction shifted by a predetermined angle from the optical axis of the imaging lens toward the inner wall side.
前記撮像用レンズの光軸と、前記管路の中心軸との位置関係が所定関係から外れた場合は、前記複数の光源部の各々が前記管路の中心軸から内壁部側に所定の角度ずれた方向を照射するようにその照射方向を補正する照射補正部を更に備える
ことを特徴とする管路内撮像システム。 In claim 4,
When the positional relationship between the optical axis of the imaging lens and the central axis of the conduit is out of the predetermined relationship, each of the plurality of light source units has a predetermined angle from the central axis of the conduit to the inner wall side. An in-pipe imaging system, further comprising an irradiation correction unit that corrects an irradiation direction so as to irradiate a shifted direction.
前記撮像用レンズの光軸と、前記管路の中心軸との位置関係が所定関係から外れた場合は、前記画像使用領域に結像する光学像の明るさ及び解像度が、所定の値以上となるように前記画像使用領域を補正する領域補正部を更に備える
ことを特徴とする管路内撮像システム。 In any of claims 3 to 5,
When the positional relationship between the optical axis of the imaging lens and the central axis of the conduit is out of a predetermined relationship, the brightness and resolution of the optical image formed in the image use area are not less than a predetermined value. An in-pipe imaging system, further comprising an area correction unit that corrects the image usage area.
自動露出における絞りの量及びシャッタースピードの少なくとも一方を、前記画像使用領域に結像する光学像の明るさに基づいて制御する明るさ制御部を更に備える
ことを特徴とする管路内撮像システム。 In any one of Claims 1 thru | or 6.
An in-pipe imaging system, further comprising: a brightness control unit that controls at least one of an aperture amount and a shutter speed in automatic exposure based on a brightness of an optical image formed in the image use area.
前記撮像装置本体部は、前記管路の中心軸に沿って移動する
ことを特徴とする管路内撮像システム。 In any one of Claims 1 thru | or 7,
The in-pipe imaging system according to claim 1, wherein the imaging device main body moves along a central axis of the pipeline.
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