JP2020022157A - 点検システム及び点検方法 - Google Patents
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Abstract
Description
例えば、特許文献1には、撮像部が車両の走行に応じて移り変わる路面を随時撮像し、路面画像に写り込んだ路面不具合を、不具合解析用人工知能を用いることにより検出することが記載されている。
上記事情に鑑み、本発明は、点検結果を、ユーザに分かり易く表示できる点検システム及び点検方法を提供することを目的としている。
図1は、実施形態の点検システム100のシステム構成の具体例を示す図である。
点検システム100は、ドローン1及び点検装置2を備える。設備9は、点検システム100の点検対象である。
点検システム100において、ドローン1は、1又は複数の設備9の周囲を飛行しながら、設備9の外観の写真(2次元画像の一例)を撮影する。点検装置2は、写真を撮影した撮影位置を示す撮影位置座標を取得する。点検装置2は、撮影位置座標に基づいて、仮想空間における撮影位置を表示させる。点検装置2は、不具合箇所(点検結果の一例)を示す不具合表示枠(付加画像の一例;図7(b)参照)が付加された写真を、仮想空間の位置と対応づけて表示させる(図4参照)。
ドローン1は、撮像部11、GPS(Global Positioning System)受信機及び送信機を備える。送信機は、ドローン1を点検装置2に接続するための通信インタフェースを含んで構成される。ドローン1が備える送信機は、点検装置2に所定の情報を送信する。撮像部11は、撮影対象を撮影可能であればどのようなものであってもよい。撮像部11は例えば、カメラである。以下、説明の簡単のため撮像部11がカメラであると仮定する。 ドローン1は、カメラによって、設備9を撮影する。ここで、ドローン1は、設備9の近傍と設備9の遠方とにおいて、設備9を撮影する(図4参照)。
設備9の近傍として、ドローン1は、設備9の外壁に沿って飛行し、外壁に向かう方向を撮影方向として、例えば外壁から数メートル以内の距離で、設備9の一部を撮影する。一方、設備9の遠方として、ドローン1は、設備9の上空を飛行し、例えば設備9から10メートル以上の距離で、設備9の全体を撮影する。なお、設備9の遠方で撮影された写真は、設備9やその周囲の三次元モデル(点群)の生成に用いられてもよい。
ドローン1は、送信機によって、撮影画像データ、撮影時情報、及び飛行位置座標を、点検装置2に送信する。
図2は、実施形態における点検装置2のハードウェア構成の具体例を示す図である。 点検装置2は、パーソナルコンピュータやサーバ等の情報処理装置を用いて構成される。点検装置2は、バスで接続されたCPU(Central Processing Unit)やメモリなどを備える。点検装置2は、プログラムを実行することによって、通信部21、入力部22、表示部23、主制御部24、表示制御部25及び補助記憶装置26を備える装置として機能する。なお、点検装置2の各機能の全て又は一部は、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)やPLD(Programmable Logic Device)やFPGA(Field Programmable Gate Array)等のハードウェアを用いて実現されてもよい。プログラムは、コンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録されてもよい。コンピュータ読み取り可能な記録媒体とは、例えばフレキシブルディスク、光磁気ディスク、ROM、CD−ROM等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置である。プログラムは、電気通信回線を介して送信されてもよい。
例えば、図3に示す飛行関連情報D101は、飛行した期間が2017年9月28日の10時から13時である飛行を表す。
飛行関連情報は、飛行位置座標及び撮影時情報に基づいて、主制御部24によって取得される。
図3において、D102は飛行期間情報の具体例を表す。図3において、D103は飛行領域情報の具体例を表す。図3において、D104は、点検対象情報の具体例を表す。図3において、D105は、撮影枚数情報の具体例を表す。
このような撮影点連結線が表示されることで、ユーザは撮影された順番を視覚的に把握することが可能となる。
図5において点321−1〜321−Mは、設備9の近傍の撮影位置を表す。図5において、点320−1〜320−Nは、設備9の遠方の撮影位置を表す。点321−1〜321−Mが表す撮影位置は、点320−1〜320−Nが表す撮影位置よりも設備9の近くに位置する。そのため、点321−1〜321−Mが表す位置において撮影された画像には、点320−1〜320−Mが表す位置において撮影された画像よりも明瞭に不具合箇所が写る。
以下、説明の簡単のため、撮影時刻一覧306は時刻を表示し、表示された時刻は、それぞれ異なる単位飛行中の時刻であると仮定する。
表示制御部25は、撮影時刻一覧306に表示された時刻のひとつが選択された場合に、表示部23を制御して、写真表示領域302に第2画面を表示させる。
第2画面には、撮影位置及び撮影方向が略同一である写真であって、異なる単位飛行時に撮影された複数の写真が表示される。ここで、表示制御部25は、画面に表示された単位飛行の第1仮想空間内撮影位置が選択された場合、この第1仮想空間内撮影位置と同一又は略同一の第2仮想空間内撮影位置であって、別の単位飛行の第2仮想空間内撮影位置を特定する。表示制御部25は、選択された第1仮想空間内撮影位置で撮影された写真と、特定した第2仮想空間内撮影位置で撮影された写真を表示させることで、第2画面を表示させる。
以下、説明の簡単のため、撮影位置及び撮影方向が略同一であることを、撮影空間条件が略同一、という。
写真選択バー307上の位置が選択されると、選択された位置が示す写真が写真表示領域302に表示される。
写真選択バー307は、撮影位置と設備9との距離が所定の距離よりも短い写真について、写真が撮影された順番を示してもよい。写真選択バー307は、例えば、図5の点320−1〜320−Nを撮影位置とする写真の順番を示さず、図5の点321−1〜321−Mを撮影位置とする写真の順番のみを示してもよい。このように表示することで、ユーザは、不具合箇所を写した可能性の低い写真をチェックする必要がなくなる。そのため、ユーザは、不具合箇所を写した可能性が高い写真を見つけることが容易になる。
バー上の位置は、不具合箇所を写した写真であるか否かだけによらず、不具合情報に応じて強調表示されてもよい。また、不具合箇所を写した写真が複数存在する場合は、それぞれの写真に対応するバー上の位置を同時に強調表示してもよい。
以下、説明の簡単のため、被撮影番号は、写真が撮影された順に昇順につけられた番号であると仮定する。
例えば、図8は、写真表示領域302の左側に表示された写真が、単位飛行中の6番目に撮影された画像であることを示す。
図8は、第2画面に表示された左側の写真の撮影日は、2018年5月25日の10時30分10秒であることを示す。図8は、第2画面に表示された左側の写真には、剥離が2箇所とサビが3箇所写っていることを示す。
第3画面は、拡大表示領域308及びサムネイル表示領域309を有する。拡大表示領域308には、第2画面における写真表示領域302に表示された写真の拡大画像を表示される。
拡大表示領域308には、撮影時の飛行が異なる複数の写真が表示される。飛行が異なるとは、異なる単位飛行であることを意味する。拡大表示領域308に表示される写真にも、不具合表示枠が表示されてもよい。図9には、不具合箇所を強調表示する表示として不具合表示枠DISP4及びDISP5が示されている。
図9の具体例においては、不具合箇所は、不具合表示枠によって囲まれることで強調表示されている。以下、説明の簡単のため、第3画面における不具合箇所は、不具合表示枠によって囲まれることで、強調表示されると仮定する。
以下、不具合情報を表示する画面を第4画面という。
第4画面において、ユーザは不具合情報を編集することができる。第4画面において、ユーザは、例えば、コメントを入力することができる。編集後の不具合情報及びコメントは補助記憶装置26に記録される。
レポート報告画面は、操作結果を表示する。図11は、操作結果の具体例として、第4画面において不具合情報が編集された写真の数を示す。図11において、編集された写真の数は、0枚である。
レポート画面は、補助記憶装置26が記憶する操作結果を表示する。また、レポート画面は、例えば、不具合箇所を写した写真も表示する。レポート画面は、不具合箇所を写した複数の2次元画像を並べて表示する。
図13は、ドローン1が離陸してから着陸するまでの飛行経路を示す。
主制御部は、変換部240、情報受信部241、第1処理部242、第2処理部243、計測処理部244及び操作結果取得部245を備える。
撮影位置点群座標取得部246は、写真の撮影位置に対応した位置に位置する仮想空間内の点(以下「撮影位置仮想点」という。)の点群座標(以下「撮影位置点群座標」という。)を取得する。
第1処理部242は、ドローン1が撮影した写真のうち、位置U1に関する所定の条件(以下「第1条件」という。)を満たす写真を選択する(ステップS102)。具体的には、第1処理部242は、補助記憶装置26に記憶された写真のうち第2条件を満たす写真に対して第1副処理を実行する。第1処理部242は、第1副処理を実行することで、第2条件を満たす写真のうち第1条件を満たす写真を選択する。
第2条件は、位置U1に関する条件であればどのような条件であってもよい。例えば、第2条件は、位置U1と撮影位置との距離が所定の範囲内であるという条件であってもよい。第1副処理は、後述するDの値を所定の値(初期値)から小さくしていき、Dごとに実行される。
なお、補助記憶装置26に記憶された写真とは、補助記憶装置26に記憶された撮影画像データが表す写真の意味である。
式(2)において、|V1|は、第1ベクトルV1の大きさである。式(2)において、Dの初期値は十分大きな値、例えば、無限大である。
図16のステップS102においては、各写真に対して、式(1)及び式(2)が満たされなくなるまでステップS201からステップS207の処理が繰り返される。
各写真に対して、式(1)及び式(2)が満たされなくなるまでステップS201からステップS207の処理が繰り返された結果、選択された写真が、判定部251の判定結果を満たす写真の中で最小距離の写真である。
図18(a)は、第1ベクトルV1及びベクトルGを含むカメラの向きをX軸としたときの上面図を表す。図18(b)は、第1ベクトルV1及びベクトルGを含むカメラの向きをX軸としたときの背面図を表す。
図18(b)は、円周Acを境界とする範囲内に、点Piと点Kiとが含まれることを示す。
第2処理部243は、ステップS301において取得した画像Ciに写る不具合箇所の仮想空間内の位置を取得する(ステップS302)。以下、ステップS302の処理を、第2副処理という。第2副処理は、画像Ciに写る不具合箇所の全てに対して実行される。
第2処理部243は、取得した仮想空間内の位置を補助記憶装置26に記録する(ステップS303)。
2次元画像座標系は、x軸とy軸との二軸を有する。2次元画像座標系において、画像Ci上の各位置はx座標の値xとy座標の値yとによって(x、y)として表される。以下、説明の簡単のため、座標(0、0)の位置に最も近い不具合表示枠の頂点の座標を(Ax、Ay)と仮定する。不具合表示枠のx軸方向の長さがAwであって、不具合表示枠のy軸方向の長さがAhである場合、表示枠中心位置のx座標A0xは以下の式(3)で表される。
点Qiは、点Kiを始点とする第2ベクトルViの延長線が、点群と最初に交わる交点である。
式(9)において、dxは、点QA1と点QA2とを結ぶベクトルをX1ベクトルに平行な方向に射影したベクトルの長さである。式(9)において、dyは、点QA1と点QA2とを結ぶベクトルをY1ベクトルに平行な方向に射影したベクトルの長さである。
図25(b)は、カメラ方向をX軸としたときの3次元座標系で、点QA1は、点Kiを始点とするベクトルVA1の延長線が、点群と最初に交わる交点である。点QA2は、点Kiを始点とするベクトルVA2の延長線が、点群と最初に交わる交点である。
図25(c)は、点QA1と点QA2とを仮想空間における水平面を鉛直方向に見た図である。なお、仮想空間における水平面は、X1軸及びY1軸が張る面に平行な面である。なお、水平面を鉛直に見るとは、Z1軸の正方向又は負方向から水平面を見ることである。図25(c)に示すように、dxは、点QA1と点QA2との間のX1方向の距離である。図25に示すように、dyは、点QA1と点QA2との間のY1方向の距離である。
図25(d)は、仮想空間を西方向から見た図である。図25(d)に示すように、dzは、点QA1と点QA2との間のZ1方向の距離である。なお、西方向は、Y1軸の負方向の方位である。
さらにAI部27は、予め写真と不具合の種類との対応関係を学習している場合、学習結果に基づいて検出した不具合箇所について不具合箇所の種類を判定してもよい。
AI部27が検出した不具合箇所に関する情報は、写真上の不具合箇所を示す情報として補助記憶装置26に記録される。AI部27が検出した不具合箇所に関する情報は、例えば、確からしさや、不具合の種類や、不具合のレベルである。
判定済み不具合箇所ボタン311、撮影点連結線ボタン312及び不具合推定箇所ボタン313は、飛行ログボタン305の近傍に表示される。このように、判定済み不具合箇所ボタン311、撮影点連結線ボタン312、不具合推定箇所ボタン313及び飛行ログボタン305が表示されることで、ユーザは、表示させる内容を容易に変更することができる。
点群生成部28は、ドローン1によって撮影された写真の一部と、飛行位置座標と、撮影時情報とに基づいて、点群を作成する。次に、点群生成部28は、仮想空間における高度を一定間隔で区間に区切った時に各区間に含まれる点の数が最も多い区間を地表面の高度と決定する。
第2画面において、撮影位置と設備9との距離が所定の距離よりも短い写真を表示することは、抽出の一例である。
点群生成部28は、3次元モデル生成装置の一例である。以下、3次元モデル生成装置が、撮影対象を撮影した複数の写真に基づいて3次元モデルを生成する機能を、3次元化機能という。
Claims (5)
- 点検対象である設備の移動体による撮影について、撮影位置を示す第1座標を取得する第1取得部と、
前記設備の3次元モデルを含む仮想空間において、前記仮想空間内の位置を示す第2座標を入力される第2取得部と、
前記第1座標、及び前記第2座標に基づいて、複数の2次元画像のうち、前記仮想空間内の位置が写された2次元画像を選択する画像選択部と、
前記画像選択部が選択した2次元画像を出力する出力部と、
を備える点検システム。 - 前記第1取得部は、前記撮影について、撮影方向を示す撮影角を取得し、
前記画像選択部は、前記撮影角に基づいて、複数の2次元画像のうち、前記仮想空間内の位置が写された2次元画像を選択する、
請求項1に記載の点検システム。 - 前記画像選択部は、前記第1座標、前記撮影角、及び前記第2座標に基づいて、前記2次元画像の各々における位置であって前記第2座標に対応する位置を算出し、算出した位置に応じて前記2次元画像を選択する、
請求項2に記載の点検システム。 - 前記移動体が前記設備を撮影する装置はカメラであって、
前記画像選択部は、
2次元画像の撮影位置に対応した仮想空間内の位置の点群座標を取得する撮影位置点群座標取得部と、
前記撮影位置点群座標取得部が取得した前記点群座標が示す位置を始点とし、前記第2座標が示す位置を終点とする第1ベクトルを取得する第1ベクトル取得部と、
前記2次元画像が撮影された撮影方向に基づいた回転行列を取得する回転行列取得部と、
前記回転行列と単位ベクトルとの積を取得する積取得部と、
前記第1ベクトルと前記積とのなす角Aを取得する積取得部と、
前記なす角Aがカメラ撮影範囲に入っているかの判定部と、
前記カメラ撮影範囲に入っている写真の中で最小距離の写真を記録する記録部と、
を備える、
請求項1から3のいずれか一項に記載の点検システム。 - 点検対象である設備の移動体による撮影について、撮影位置を示す第1座標を取得する第1取得ステップと、
前記設備の3次元モデルを含む仮想空間において、前記仮想空間内の位置を示す第2座標を入力される第2取得ステップと、
前記第1座標、及び前記第2座標に基づいて、複数の2次元画像のうち、前記仮想空間内の位置が写された2次元画像を選択する画像選択ステップと、
前記画像選択ステップにおいて選択された2次元画像を出力する出力ステップと、
を有する点検方法。
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