JP2541880B2 - 空洞内計測方法および空洞内計測装置 - Google Patents
空洞内計測方法および空洞内計測装置Info
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- JP2541880B2 JP2541880B2 JP7681891A JP7681891A JP2541880B2 JP 2541880 B2 JP2541880 B2 JP 2541880B2 JP 7681891 A JP7681891 A JP 7681891A JP 7681891 A JP7681891 A JP 7681891A JP 2541880 B2 JP2541880 B2 JP 2541880B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、トンネル、地下空洞な
どの掘削断面の形状や寸法などを計測するのに適する空
洞内計測方法および空洞内計測装置に関するものであ
る。
どの掘削断面の形状や寸法などを計測するのに適する空
洞内計測方法および空洞内計測装置に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】従来、トンネル等の空洞内の計測を行う
場合には、空洞内の断面方向に光線を照射して空洞内断
面に所定幅の光跡を形成し、この光跡をムービビデオカ
メラで撮像したのち、この撮像データを画像処理および
解析をして空洞内断面の形状およひ寸法を計測するよう
にしていた。
場合には、空洞内の断面方向に光線を照射して空洞内断
面に所定幅の光跡を形成し、この光跡をムービビデオカ
メラで撮像したのち、この撮像データを画像処理および
解析をして空洞内断面の形状およひ寸法を計測するよう
にしていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、ムービビデオ
カメラを使用して撮像した場合には、撮像手段が大型化
するために空洞内での取扱が面倒になり、設備費も高く
つくという問題があった。また、ムービビデオカメラ
は、例えば、１秒間に３１コマの撮影をするようにして
連続して撮影するものであるため、光線を連続的に回転
させる構成では、撮像するコマとコマの間にも光線は移
動するので、撮像した画像を重ね合わせたとき、得られ
る光跡は連続しない像となり、正確な計測ができないと
いう問題がある。これは、ムービビデオカメラの構造か
ら避けられない問題である。そこで、ムービビデオカメ
ラに代えて取扱が容易で、装置費用も安いスチルビデオ
カメラ（電子カメラ）を使用することも考えられる。ス
チルビデオカメラは、特開平２−１３６７０６号公報に
開示されている電子カメラのように、ＣＣＤ素子を用い
た撮像装置であり、光量に応じて電位が発生するもので
ある。スチルビデオカメラは、機能上シャッター開放が
不可能であり、露光時間は最長でも１秒である。この１
秒の間に光線を空洞の全周方向に回転させて、光跡と空
洞内壁とを同時に撮像するように構成した場合には、光
線の照射されない背景画像の弱い光も１秒間蓄積されて
しまうので、背景画像と光跡の画像との光量の差が少な
くなり、空洞断面の輪郭線を画像処理装置により抽出す
るのが困難であるという問題がある。このような事情か
ら、光跡は連続させなければならないが、背景画像は暗
い状態の画像を得なければならないという点は、容易に
は解決できない問題である。また、光線を屈折させて回
転させるためのミラーやカメラが、工事用機械等の振動
の影響を受け、光線が振れると、撮像した画像における
光跡が不連続になってしまうという問題もある。本発明
は、上記の点に鑑みてなされたものであって、その目的
とするところはスチルビデオカメラによる計測を可能に
することができる空洞内計測方法および空洞内計測装置
を提供することにある。
カメラを使用して撮像した場合には、撮像手段が大型化
するために空洞内での取扱が面倒になり、設備費も高く
つくという問題があった。また、ムービビデオカメラ
は、例えば、１秒間に３１コマの撮影をするようにして
連続して撮影するものであるため、光線を連続的に回転
させる構成では、撮像するコマとコマの間にも光線は移
動するので、撮像した画像を重ね合わせたとき、得られ
る光跡は連続しない像となり、正確な計測ができないと
いう問題がある。これは、ムービビデオカメラの構造か
ら避けられない問題である。そこで、ムービビデオカメ
ラに代えて取扱が容易で、装置費用も安いスチルビデオ
カメラ（電子カメラ）を使用することも考えられる。ス
チルビデオカメラは、特開平２−１３６７０６号公報に
開示されている電子カメラのように、ＣＣＤ素子を用い
た撮像装置であり、光量に応じて電位が発生するもので
ある。スチルビデオカメラは、機能上シャッター開放が
不可能であり、露光時間は最長でも１秒である。この１
秒の間に光線を空洞の全周方向に回転させて、光跡と空
洞内壁とを同時に撮像するように構成した場合には、光
線の照射されない背景画像の弱い光も１秒間蓄積されて
しまうので、背景画像と光跡の画像との光量の差が少な
くなり、空洞断面の輪郭線を画像処理装置により抽出す
るのが困難であるという問題がある。このような事情か
ら、光跡は連続させなければならないが、背景画像は暗
い状態の画像を得なければならないという点は、容易に
は解決できない問題である。また、光線を屈折させて回
転させるためのミラーやカメラが、工事用機械等の振動
の影響を受け、光線が振れると、撮像した画像における
光跡が不連続になってしまうという問題もある。本発明
は、上記の点に鑑みてなされたものであって、その目的
とするところはスチルビデオカメラによる計測を可能に
することができる空洞内計測方法および空洞内計測装置
を提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、背景部分より強い光線をステップ回転させ、そのス
テップ毎に撮像することにより、連続した光跡を得ると
ともに、背景画像は暗いままにでき、鮮明な空洞断面の
輪郭線を抽出できるようにしたものである。そこで、本
発明の具体的な構成は以下の通りである。請求項１に記
載の空洞内計測方法は、空洞内の所定位置から空洞内壁
面に向けて背景部分の明るさより強い光線を照射して空
洞内断面上の壁面に所定幅の光跡を形成して上記所定位
置を中心に光線をステップ回転させるとともに、このス
テップ回転と同期して１ステップ毎に光跡を含む空洞内
壁面をスチルビデオカメラで撮像するとともに、上記光
線を照射しない空洞内壁面をスチルビデオカメラで上記
ステップと同等時間で撮像して、上記光跡を含む空洞内
壁面の画像と光線を照射しない空洞内壁面の画像とを処
理して全光跡を抽出することを特徴とするものである。
また、請求項２に記載の空洞内計測方法は、ステップ回
転を行う際に、安定点からステップ角度よりも小さい角
度だけ逆転させた後、次ステップを行うことを特徴とす
る請求項１に記載の空洞内計測方法。また、請求項３に
記載の内空断面計測装置は、背景部分の明るさより強い
光線を水平方向に発する光線照射部と，上記光線を直角
方向に屈折させる屈折部と，屈折部をステップ回転させ
るステップモータと，ステップモータを制御する制御部
とから成る光線照射手段と、ステップモータのステップ
回転と同期して１ステップ毎に空洞内断面上の壁面に形
成された光線の光跡を撮像し、かつ、上記光線を照射し
ない空洞内壁面上の壁面を上記光跡の撮像時間と同等時
間で撮像してぞれぞれ磁気ディスクに記録可能なスチル
ビデオカメラと、磁気ディスクに入力された撮像データ
を画像処理および解析する画像処理手段とを備えたこと
を特徴とするものである。さらに、請求項４に記載の内
空断面計測装置は、背景部分の明るさより強い光線を水
平方向に発する光線照射部と，上記光線を直角方向に屈
折させる屈折部と，屈折部をステップ回転させるステッ
プモータと，各安定点においてステップ角度よりも小さ
い角度だけ逆転させた後に次ステップを行うようにステ
ップモータを制御する制御部とから成る光線照射手段
と、ステップモータのステップ回転と同期して１ステッ
プ毎に空洞内断面上の壁面に形成された光線の光跡を撮
像し、かつ、上記光線を照射しない空洞内壁面上の壁面
を上記光跡の撮像時間と同等時間で撮像してぞれぞれ磁
気ディスクに記録可能なスチルビデオカメラと、磁気デ
ィスクに入力された撮像データを画像処理および解析す
る画像処理手段とを備えたことを特徴とするものであ
る。
に、背景部分より強い光線をステップ回転させ、そのス
テップ毎に撮像することにより、連続した光跡を得ると
ともに、背景画像は暗いままにでき、鮮明な空洞断面の
輪郭線を抽出できるようにしたものである。そこで、本
発明の具体的な構成は以下の通りである。請求項１に記
載の空洞内計測方法は、空洞内の所定位置から空洞内壁
面に向けて背景部分の明るさより強い光線を照射して空
洞内断面上の壁面に所定幅の光跡を形成して上記所定位
置を中心に光線をステップ回転させるとともに、このス
テップ回転と同期して１ステップ毎に光跡を含む空洞内
壁面をスチルビデオカメラで撮像するとともに、上記光
線を照射しない空洞内壁面をスチルビデオカメラで上記
ステップと同等時間で撮像して、上記光跡を含む空洞内
壁面の画像と光線を照射しない空洞内壁面の画像とを処
理して全光跡を抽出することを特徴とするものである。
また、請求項２に記載の空洞内計測方法は、ステップ回
転を行う際に、安定点からステップ角度よりも小さい角
度だけ逆転させた後、次ステップを行うことを特徴とす
る請求項１に記載の空洞内計測方法。また、請求項３に
記載の内空断面計測装置は、背景部分の明るさより強い
光線を水平方向に発する光線照射部と，上記光線を直角
方向に屈折させる屈折部と，屈折部をステップ回転させ
るステップモータと，ステップモータを制御する制御部
とから成る光線照射手段と、ステップモータのステップ
回転と同期して１ステップ毎に空洞内断面上の壁面に形
成された光線の光跡を撮像し、かつ、上記光線を照射し
ない空洞内壁面上の壁面を上記光跡の撮像時間と同等時
間で撮像してぞれぞれ磁気ディスクに記録可能なスチル
ビデオカメラと、磁気ディスクに入力された撮像データ
を画像処理および解析する画像処理手段とを備えたこと
を特徴とするものである。さらに、請求項４に記載の内
空断面計測装置は、背景部分の明るさより強い光線を水
平方向に発する光線照射部と，上記光線を直角方向に屈
折させる屈折部と，屈折部をステップ回転させるステッ
プモータと，各安定点においてステップ角度よりも小さ
い角度だけ逆転させた後に次ステップを行うようにステ
ップモータを制御する制御部とから成る光線照射手段
と、ステップモータのステップ回転と同期して１ステッ
プ毎に空洞内断面上の壁面に形成された光線の光跡を撮
像し、かつ、上記光線を照射しない空洞内壁面上の壁面
を上記光跡の撮像時間と同等時間で撮像してぞれぞれ磁
気ディスクに記録可能なスチルビデオカメラと、磁気デ
ィスクに入力された撮像データを画像処理および解析す
る画像処理手段とを備えたことを特徴とするものであ
る。
【０００５】
【作用】本発明の空洞内計測方法によれば、空洞内の所
定位置から空洞内壁面に向けて背景部分の明るさより強
い光線を照射して空洞内断面上の壁面に所定幅の光跡を
形成して上記所定位置を中心に光線をステップ回転させ
るとともに、このステップ回転と同期して１ステップ毎
に光跡を含む空洞内壁面をスチルビデオカメラで撮像す
るとともに、上記光線を照射しない空洞内壁面をスチル
ビデオカメラで上記ステップと同等時間、即ち上記光跡
の撮像時間と同等時間で撮像して、上記光跡を含む空洞
内壁面の画像と光線を照射しない空洞内壁面の画像とを
処理して全光跡を抽出するので、ステップ回転と同期し
て１ステップ毎に光跡を含む空洞内壁面をスチルビデオ
カメラにて分割して撮像すればよく、連続した光跡が得
られる。また、スチルビデオカメラの露光時間を短くす
ることにより、背景画像は暗いままの画像が得られる。
よって、明るい光跡と暗い背景画像とから、鮮明な（Ｓ
Ｎ比の良い）空洞断面の輪郭線が得られる。また、本発
明の空洞内計測方法によれば、ステップ回転を行う際
に、安定点からステップ角度よりも小さい角度だけ逆転
させた後、次ステップを行うので、一部オーバーラップ
した分割撮像データを得ることができ、途切れることな
く全光跡を抽出することができる。これによって、光線
を屈折させて回転させるためのミラーやカメラが、工事
用機械等の振動の影響を受け、光線が振れることによっ
て、ステップ毎の光跡を合成したときに不連続になるこ
とを防止する。さらに、本発明の内空断而計測装置によ
れば、ステップ回転と同期して１ステップ毎に光跡を含
む空洞内壁面をスチルビデオカメラにて分割して撮像す
ることにより、スチルビデオカメラを用いて背景画像が
明るすぎないように撮像して空洞内断面の輪郭線を画像
処理により抽出するのが可能となる。
定位置から空洞内壁面に向けて背景部分の明るさより強
い光線を照射して空洞内断面上の壁面に所定幅の光跡を
形成して上記所定位置を中心に光線をステップ回転させ
るとともに、このステップ回転と同期して１ステップ毎
に光跡を含む空洞内壁面をスチルビデオカメラで撮像す
るとともに、上記光線を照射しない空洞内壁面をスチル
ビデオカメラで上記ステップと同等時間、即ち上記光跡
の撮像時間と同等時間で撮像して、上記光跡を含む空洞
内壁面の画像と光線を照射しない空洞内壁面の画像とを
処理して全光跡を抽出するので、ステップ回転と同期し
て１ステップ毎に光跡を含む空洞内壁面をスチルビデオ
カメラにて分割して撮像すればよく、連続した光跡が得
られる。また、スチルビデオカメラの露光時間を短くす
ることにより、背景画像は暗いままの画像が得られる。
よって、明るい光跡と暗い背景画像とから、鮮明な（Ｓ
Ｎ比の良い）空洞断面の輪郭線が得られる。また、本発
明の空洞内計測方法によれば、ステップ回転を行う際
に、安定点からステップ角度よりも小さい角度だけ逆転
させた後、次ステップを行うので、一部オーバーラップ
した分割撮像データを得ることができ、途切れることな
く全光跡を抽出することができる。これによって、光線
を屈折させて回転させるためのミラーやカメラが、工事
用機械等の振動の影響を受け、光線が振れることによっ
て、ステップ毎の光跡を合成したときに不連続になるこ
とを防止する。さらに、本発明の内空断而計測装置によ
れば、ステップ回転と同期して１ステップ毎に光跡を含
む空洞内壁面をスチルビデオカメラにて分割して撮像す
ることにより、スチルビデオカメラを用いて背景画像が
明るすぎないように撮像して空洞内断面の輪郭線を画像
処理により抽出するのが可能となる。
【０００６】
【実施例】空洞内計測装置Ａは、図１の構成図に示すよ
うに、光線照射手段Ａ１とスチルビデオカメラＡ２と撮
像データを画像処理する画像処理手段Ａ３とを備えて構
成されている。光線照射手段Ａ１は、図２に示すように
光線照射本体Ａ１０に測量用三脚（支持脚）１０ａを取
り付けて構成されている。光線照射本体Ａ１０は光線照
射部１１と屈折部１２とステップモータ（回転駆動部）
１３から成り、ステップモータ１３は制御部１４に接続
されている。
うに、光線照射手段Ａ１とスチルビデオカメラＡ２と撮
像データを画像処理する画像処理手段Ａ３とを備えて構
成されている。光線照射手段Ａ１は、図２に示すように
光線照射本体Ａ１０に測量用三脚（支持脚）１０ａを取
り付けて構成されている。光線照射本体Ａ１０は光線照
射部１１と屈折部１２とステップモータ（回転駆動部）
１３から成り、ステップモータ１３は制御部１４に接続
されている。
【０００７】光線照射部１１には光源（不図示）が内蔵
されており、この光源からはレーザー光線のように収束
された光線Ｌを発するようになっている。この光線Ｌは
背景部分の明るさより強い光線である。屈折部１２は、
光線照射部１１の光線出口の手前に配設されていて、ス
テップモータ１３の水平回転軸１３ａに取着されてお
り、光線照射部１１から水平に照射される光線Ｌは屈折
部１２で直角方向に屈折するように構成されている。ま
た、回転照射装置Ａ１には水平気泡部（不図示）および
水平目盛部（不図示）が設けられている。
されており、この光源からはレーザー光線のように収束
された光線Ｌを発するようになっている。この光線Ｌは
背景部分の明るさより強い光線である。屈折部１２は、
光線照射部１１の光線出口の手前に配設されていて、ス
テップモータ１３の水平回転軸１３ａに取着されてお
り、光線照射部１１から水平に照射される光線Ｌは屈折
部１２で直角方向に屈折するように構成されている。ま
た、回転照射装置Ａ１には水平気泡部（不図示）および
水平目盛部（不図示）が設けられている。
【０００８】光線照射手段Ａ１は測量用三脚１０ａに移
動・回転手段Ａ４を介して取付けられ、この移動・回転
手段Ａ４は光線照射装置Ａ１を水平方向に移動および回
転させる機能を有する。すなわち、移動・回転手段Ａ４
は測量用の求心器および鉛直軸を組み合わせて構成され
ており、光線照射本体Ａ１０を水平方向にスライドさせ
たり、鉛直軸を中心に水平回転できるようになってい
る。さらに、移動・回転手段Ａ４は整準機能を有してい
る。
動・回転手段Ａ４を介して取付けられ、この移動・回転
手段Ａ４は光線照射装置Ａ１を水平方向に移動および回
転させる機能を有する。すなわち、移動・回転手段Ａ４
は測量用の求心器および鉛直軸を組み合わせて構成され
ており、光線照射本体Ａ１０を水平方向にスライドさせ
たり、鉛直軸を中心に水平回転できるようになってい
る。さらに、移動・回転手段Ａ４は整準機能を有してい
る。
【０００９】スチルビデオカメラＡ２は、画像データを
磁気ディスクに収録できるように構成されてあり、ステ
ップモータ１３のステップ回転と同期して１ステップ毎
に、後述するトンネル等の空洞イ内壁面の測定断面に形
成された光線Ｌの光跡を撮像できるようになっている。
このスチルビデオカメラＡ２は、図２に示すように測量
用三脚２ａで支持されており、測量用三脚２ａに取り付
けられた整準器２１ａで水平が出せるように構成されて
いる。
磁気ディスクに収録できるように構成されてあり、ステ
ップモータ１３のステップ回転と同期して１ステップ毎
に、後述するトンネル等の空洞イ内壁面の測定断面に形
成された光線Ｌの光跡を撮像できるようになっている。
このスチルビデオカメラＡ２は、図２に示すように測量
用三脚２ａで支持されており、測量用三脚２ａに取り付
けられた整準器２１ａで水平が出せるように構成されて
いる。
【００１０】制御部（プログラマブルコントローラ）１
４は、ステップモータ１３のステップ回転動作を制御す
るとともに、ステップモータ１３の動きにスチルビデオ
カメラＡ２のシャッターを連動させるよう構成されてお
り、ボタン操作でこれらの機器を制御できるようになっ
ている。即ち、１ステップの動作中だけスチルビデオカ
メラＡ２のシャッターを開放させ、１ステップと１ステ
ップの間の安定点においてシャッターを閉じるように制
御するものである。なお、このシャッターの開放時間は
１秒未満の時間とするとよい。かかるステップ制御は、
次のステップ回転に移る前に、安定点から前回のステッ
プ角度よりも小さい角度だけ逆転させた後、次ステップ
に移るようにしても良い。この場合には、１ステップの
動作中だけスチルビデオカメラＡ２のシャッターを開放
させ、安定点および逆転動作中においてシャッターを閉
じるように制御するのである。すなわち、例えば、ステ
ップ角度θ１を３０度に設定すれば、安定点からステッ
プ角度よりも小さい角度θ２（例えば、３度）だけ一旦
逆転させた後、次ステップを行うようになる。したがっ
て、一連の動作としては、３０度進み、３度後退、３０
度進み、３度後退するという動作を繰り返すようにな
る。
４は、ステップモータ１３のステップ回転動作を制御す
るとともに、ステップモータ１３の動きにスチルビデオ
カメラＡ２のシャッターを連動させるよう構成されてお
り、ボタン操作でこれらの機器を制御できるようになっ
ている。即ち、１ステップの動作中だけスチルビデオカ
メラＡ２のシャッターを開放させ、１ステップと１ステ
ップの間の安定点においてシャッターを閉じるように制
御するものである。なお、このシャッターの開放時間は
１秒未満の時間とするとよい。かかるステップ制御は、
次のステップ回転に移る前に、安定点から前回のステッ
プ角度よりも小さい角度だけ逆転させた後、次ステップ
に移るようにしても良い。この場合には、１ステップの
動作中だけスチルビデオカメラＡ２のシャッターを開放
させ、安定点および逆転動作中においてシャッターを閉
じるように制御するのである。すなわち、例えば、ステ
ップ角度θ１を３０度に設定すれば、安定点からステッ
プ角度よりも小さい角度θ２（例えば、３度）だけ一旦
逆転させた後、次ステップを行うようになる。したがっ
て、一連の動作としては、３０度進み、３度後退、３０
度進み、３度後退するという動作を繰り返すようにな
る。
【００１１】画像処理手段Ａ３はスチルビデオカメラＡ
２の磁気ディスクに入力された撮像データの画像処理を
行うものであって、図３に示すように構成されている。
同図中１００は、スチルビデオカメラによって撮像され
た画像データが記録された磁気ディスクであり、この磁
気ディスク１００には、背景画像Ｖ１、較正画像Ｖ２、
および複数の計測画像Ｖ３，Ｖ４，・・・Ｖｎが記録さ
れている。図中２００は、磁気ディスク１００の画像デ
ータを読み取るＳＶ再生器、３００はこのＳＶ再生器２
００から出力される画像データに基づいて画像処理して
輪郭線を得るためのソフトウエアとハードウエアを備え
た画像処理ボード、４００は各周辺機器を制御するとと
もにデータ処理プログラムを内蔵しているマイクロコン
ピュータ、５００は文字データおよびグラフィックデー
タを表示するＣＲＴ表示装置、６００はプリンタ、７０
０はプロッタ、８００はプログラムやデータ記憶用のフ
ロッピーディスク装置である。
２の磁気ディスクに入力された撮像データの画像処理を
行うものであって、図３に示すように構成されている。
同図中１００は、スチルビデオカメラによって撮像され
た画像データが記録された磁気ディスクであり、この磁
気ディスク１００には、背景画像Ｖ１、較正画像Ｖ２、
および複数の計測画像Ｖ３，Ｖ４，・・・Ｖｎが記録さ
れている。図中２００は、磁気ディスク１００の画像デ
ータを読み取るＳＶ再生器、３００はこのＳＶ再生器２
００から出力される画像データに基づいて画像処理して
輪郭線を得るためのソフトウエアとハードウエアを備え
た画像処理ボード、４００は各周辺機器を制御するとと
もにデータ処理プログラムを内蔵しているマイクロコン
ピュータ、５００は文字データおよびグラフィックデー
タを表示するＣＲＴ表示装置、６００はプリンタ、７０
０はプロッタ、８００はプログラムやデータ記憶用のフ
ロッピーディスク装置である。
【００１２】空洞内計測装置Ａを構成する光線照射手段
Ａ１およびスチルビデオカメラＡ２は、まず、空洞イ内
に設置され、次に、空洞内計測装置Ａによる背景画像、
較正ポイントおよび計測画像の順に撮像動作が行われ
る。以下、各動作を順を説明する。 〔空洞内計測装置Ａの設置動作〕 まず、図４に示すように、光線照射装置Ａ１を空洞
イ内に置いて、移動・回転手段Ａ４にて整準する。 次に、同図に示すように、ステップモータ１３によ
って屈折部１２を回転させて屈折光線Ｌを真下に照射す
る。 次に、図５の矢印で示すように、光線照射本体Ａ１
０を移動・回転手段Ａ４にて水平方向にスライドさせて
光線Ｌを空洞イのセンター軸Ｃに当てて、光線Ｌと空洞
イのセンター軸Ｃとを交差させる。 次に、図６に示すように屈折部１２を回転させて図
７のように屈折光線Ｌを空洞後方に指向する。 次に、図８に示すように光線照射装置Ａ１を水平に
回転させて屈折光線Ｌと空洞イのセンター軸Ｃに合致さ
せる。この場合、光線照射装置Ａ１はで鉛直方向に照
射した光線Ｌを中心に回転する。 次に、図８に示すように、スチルビデオカメラＡ２
を、センター軸Ｃ上に光線照射装置Ａ１に向かって据え
る。但し、スチルビデオカメラＡ２の視準線は光線Ｌと
必ずしも一致させなくても良い。 その後、図９に示すように光線照射装置Ａ１を移動
・回転手段Ａ４にてを水平に９０度回転させて光線Ｌを
内洞イの掘削壁面に照射する。こうすることによって、
センター軸Ｃに対する空洞イの断面を決定することがで
きる。
Ａ１およびスチルビデオカメラＡ２は、まず、空洞イ内
に設置され、次に、空洞内計測装置Ａによる背景画像、
較正ポイントおよび計測画像の順に撮像動作が行われ
る。以下、各動作を順を説明する。 〔空洞内計測装置Ａの設置動作〕 まず、図４に示すように、光線照射装置Ａ１を空洞
イ内に置いて、移動・回転手段Ａ４にて整準する。 次に、同図に示すように、ステップモータ１３によ
って屈折部１２を回転させて屈折光線Ｌを真下に照射す
る。 次に、図５の矢印で示すように、光線照射本体Ａ１
０を移動・回転手段Ａ４にて水平方向にスライドさせて
光線Ｌを空洞イのセンター軸Ｃに当てて、光線Ｌと空洞
イのセンター軸Ｃとを交差させる。 次に、図６に示すように屈折部１２を回転させて図
７のように屈折光線Ｌを空洞後方に指向する。 次に、図８に示すように光線照射装置Ａ１を水平に
回転させて屈折光線Ｌと空洞イのセンター軸Ｃに合致さ
せる。この場合、光線照射装置Ａ１はで鉛直方向に照
射した光線Ｌを中心に回転する。 次に、図８に示すように、スチルビデオカメラＡ２
を、センター軸Ｃ上に光線照射装置Ａ１に向かって据え
る。但し、スチルビデオカメラＡ２の視準線は光線Ｌと
必ずしも一致させなくても良い。 その後、図９に示すように光線照射装置Ａ１を移動
・回転手段Ａ４にてを水平に９０度回転させて光線Ｌを
内洞イの掘削壁面に照射する。こうすることによって、
センター軸Ｃに対する空洞イの断面を決定することがで
きる。
【００１３】〔背景画像の撮像〕 光線Ｌを照射していない状態の空洞イ内壁面の背景画像
をスチルビデオカメラＡ２で撮像する。この背景画像
は、後述の光線をステップモータで回転させてそれと同
期して撮像する撮像時間と同等時間内で撮像するもので
ある。
をスチルビデオカメラＡ２で撮像する。この背景画像
は、後述の光線をステップモータで回転させてそれと同
期して撮像する撮像時間と同等時間内で撮像するもので
ある。
【００１４】〔較正ポイントの撮像〕 図１０に示すように光線Ｌを真下に照射した後、こ
の光跡をスチルビデオカメラＡ２にて撮像してセンター
ポイント画像を取る。このセンターポイントは、空洞イ
のセンター軸Ｃを画像上に示すものであるから、空洞イ
を掘削する場合の計測断面とを比較するときの基準にな
る。 次に、同図に示すように光線Ｌを水平に照射して、
空洞イ壁面の光跡をスチルビデオカメラＡ２にて撮像し
て左側（もしくは右側）の較正ポイント画像を取る。 次に、同図に示すように光線Ｌを１８０度回転させ
て、空洞イ壁面の光跡をスチルビデオカメラＡ２にて撮
像して右側（もしくは左側）の較正ポイント画像を取
る。 次に、右左の較正ポイントの間の水平距離を求め
る。なお、この較正ポイントの対応画素および水平距離
から、後述する画像処理によって抽出された輪郭線を構
成する個々の画素の較正長を算出することができる。
の光跡をスチルビデオカメラＡ２にて撮像してセンター
ポイント画像を取る。このセンターポイントは、空洞イ
のセンター軸Ｃを画像上に示すものであるから、空洞イ
を掘削する場合の計測断面とを比較するときの基準にな
る。 次に、同図に示すように光線Ｌを水平に照射して、
空洞イ壁面の光跡をスチルビデオカメラＡ２にて撮像し
て左側（もしくは右側）の較正ポイント画像を取る。 次に、同図に示すように光線Ｌを１８０度回転させ
て、空洞イ壁面の光跡をスチルビデオカメラＡ２にて撮
像して右側（もしくは左側）の較正ポイント画像を取
る。 次に、右左の較正ポイントの間の水平距離を求め
る。なお、この較正ポイントの対応画素および水平距離
から、後述する画像処理によって抽出された輪郭線を構
成する個々の画素の較正長を算出することができる。
【００１５】〔計測画像の撮像〕 図１１のように、光線照射手段Ａ１の光線照射本体
Ａ１０から空洞イの内壁面に向けて光線Ｌを照射してス
テップモータ１３にて屈折部１２を安定点に至るまでス
テップ回転させて、空洞イ内壁面の測定断面にステップ
回転幅の光跡を形成する。このステップ回転と同期して
１ステップ毎に光跡を含む空洞内壁面をスチルビデオカ
メラＡ２にて撮像する。 次に、同図に示すようにステップ角度θ１よりも小
さい角度θ２だけステップモータ１３を逆転させた後、
次のステップ動作に移る。なお、安定点および逆転中は
スチルビデオカメラＡ２のシャッターを閉じておく。 そして、以上の動作を繰り返すことにより、１ステ
ップ毎に光跡を含む空洞内壁面を撮像して全光跡の抽出
する撮像データを磁気ディスクに入力される。図１１
中、ａは回転始点、ｂは回転終点を示す。なお、、ステ
ップモータ１３は、図１２に示すように逆転せずに正転
のみでステップ動作をして撮像を行っても良いのは勿論
のことである。
Ａ１０から空洞イの内壁面に向けて光線Ｌを照射してス
テップモータ１３にて屈折部１２を安定点に至るまでス
テップ回転させて、空洞イ内壁面の測定断面にステップ
回転幅の光跡を形成する。このステップ回転と同期して
１ステップ毎に光跡を含む空洞内壁面をスチルビデオカ
メラＡ２にて撮像する。 次に、同図に示すようにステップ角度θ１よりも小
さい角度θ２だけステップモータ１３を逆転させた後、
次のステップ動作に移る。なお、安定点および逆転中は
スチルビデオカメラＡ２のシャッターを閉じておく。 そして、以上の動作を繰り返すことにより、１ステ
ップ毎に光跡を含む空洞内壁面を撮像して全光跡の抽出
する撮像データを磁気ディスクに入力される。図１１
中、ａは回転始点、ｂは回転終点を示す。なお、、ステ
ップモータ１３は、図１２に示すように逆転せずに正転
のみでステップ動作をして撮像を行っても良いのは勿論
のことである。
【００１６】次に、画像処理手段Ａ３により空洞イ断面
の輪郭線を得る工程を、図１３〜図１５に基づいて説明
する。ここで、図１３は、スチルビデオカメラＡ２で得
た空洞内空断面の画像を、図１４は、半径方法の輝度分
布曲線を、図１５は、細線化した補正輪郭線をそれぞれ
示している。 始めに、スチルビデオカメラＡ２の磁気ディスク１
００から連続した輪郭線を得る工程を説明する。まず、
上述のように、光線Ｌを照射していない状態の空洞イの
画像を背景画像として撮像する。次に、空洞イ内空にお
いて、断面測定しようとする平面上の所定距離の任意の
２点を含んだ画像を校正画像として撮像する。そして、
空洞イ内空断面にレーザー光を所定のステップ角度ずつ
回転させ、その都度空洞イの内空断面をスチルビデオカ
メラＡ２で撮影して得た複数の計測画像Ｃ１，Ｃ２，・
・・Ｃｎを磁気ディスク１００に記録する。この磁気デ
ィスク１００をＳＶ再生器２００にセットして画像デー
タを読みだす。読みだされた計測画像Ｃ１，Ｃ２，・・
・Ｃｎはそれぞれ背景画像と減算処理されて、背景の影
響が排除された画像が得られる。 次に、減算処理された複数の画像は全て加算処理さ
れて、図１３のようにひとつの連続した輪郭線Ｄを形成
する。 次に、輪郭線Ｄの画像データから細線化した輪郭線
Ｋを得る工程を説明する。 ここで、輪郭線Ｄには、図
１３に示すように空洞イの壁表面の掘削状態等の影響
で、明るく太い部分Ｄ１、少し明るくて細い部分Ｄ２、
その他の薄暗い部分Ｄ３等が表れる。太い部分Ｄ１では
正確な輪郭線の形状が不明確であり、少し明るい部分Ｄ
２ではバックグラウンドノイズ等の影響の薄暗い部分Ｄ
３との輝度の差が少なく輪郭線が明瞭でない。これらの
画像データは、画像処理ボード３００の画像メモリの所
定の各アドレスに記憶されている。 次に、図１３の画像から図１４に示すような半径方
向の輝度分布曲線Ｅを以下の演算処理によって得る。図
１３において、７０は空洞イの略中心部に対応する位置
に設定した中心点であり、線分Ｆn −Ｇn は、中心点７
０を中心とする円において、基準半径方向Ｒ0 からθn
の角度の半径方向の線分である。前記線分Ｆn −Ｇn で
前記輪郭線Ｄを切断し、図１４に示すように、線分Ｆn
−Ｇn 上の各位置における輝度の変化を示す輝度分布曲
線Ｅを得る。即ち、前記画像メモリから、前記線分Ｆn
−Ｇn に対応するアドレスの輝度データを順次読みだす
ことによって、この輝度分布曲線Ｅを得る。次に、この
輝度分布曲線Ｅ上において、輝度のピークの部分の位置
Ｊn を、前記角度θn 方向における断面位置データＪn
とする。即ち、線分Ｆn −Ｇn の方向で読みだした輝度
データの中で最大値を選び、その輝度データを記憶して
いるアドレスに対応する位置データＪn を出力する。
の輪郭線を得る工程を、図１３〜図１５に基づいて説明
する。ここで、図１３は、スチルビデオカメラＡ２で得
た空洞内空断面の画像を、図１４は、半径方法の輝度分
布曲線を、図１５は、細線化した補正輪郭線をそれぞれ
示している。 始めに、スチルビデオカメラＡ２の磁気ディスク１
００から連続した輪郭線を得る工程を説明する。まず、
上述のように、光線Ｌを照射していない状態の空洞イの
画像を背景画像として撮像する。次に、空洞イ内空にお
いて、断面測定しようとする平面上の所定距離の任意の
２点を含んだ画像を校正画像として撮像する。そして、
空洞イ内空断面にレーザー光を所定のステップ角度ずつ
回転させ、その都度空洞イの内空断面をスチルビデオカ
メラＡ２で撮影して得た複数の計測画像Ｃ１，Ｃ２，・
・・Ｃｎを磁気ディスク１００に記録する。この磁気デ
ィスク１００をＳＶ再生器２００にセットして画像デー
タを読みだす。読みだされた計測画像Ｃ１，Ｃ２，・・
・Ｃｎはそれぞれ背景画像と減算処理されて、背景の影
響が排除された画像が得られる。 次に、減算処理された複数の画像は全て加算処理さ
れて、図１３のようにひとつの連続した輪郭線Ｄを形成
する。 次に、輪郭線Ｄの画像データから細線化した輪郭線
Ｋを得る工程を説明する。 ここで、輪郭線Ｄには、図
１３に示すように空洞イの壁表面の掘削状態等の影響
で、明るく太い部分Ｄ１、少し明るくて細い部分Ｄ２、
その他の薄暗い部分Ｄ３等が表れる。太い部分Ｄ１では
正確な輪郭線の形状が不明確であり、少し明るい部分Ｄ
２ではバックグラウンドノイズ等の影響の薄暗い部分Ｄ
３との輝度の差が少なく輪郭線が明瞭でない。これらの
画像データは、画像処理ボード３００の画像メモリの所
定の各アドレスに記憶されている。 次に、図１３の画像から図１４に示すような半径方
向の輝度分布曲線Ｅを以下の演算処理によって得る。図
１３において、７０は空洞イの略中心部に対応する位置
に設定した中心点であり、線分Ｆn −Ｇn は、中心点７
０を中心とする円において、基準半径方向Ｒ0 からθn
の角度の半径方向の線分である。前記線分Ｆn −Ｇn で
前記輪郭線Ｄを切断し、図１４に示すように、線分Ｆn
−Ｇn 上の各位置における輝度の変化を示す輝度分布曲
線Ｅを得る。即ち、前記画像メモリから、前記線分Ｆn
−Ｇn に対応するアドレスの輝度データを順次読みだす
ことによって、この輝度分布曲線Ｅを得る。次に、この
輝度分布曲線Ｅ上において、輝度のピークの部分の位置
Ｊn を、前記角度θn 方向における断面位置データＪn
とする。即ち、線分Ｆn −Ｇn の方向で読みだした輝度
データの中で最大値を選び、その輝度データを記憶して
いるアドレスに対応する位置データＪn を出力する。
【００１７】以上のような処理を回転始点ａから回転終
点ｂまでの回転範囲（実施例では２００度）で行い、各
回転進行角度θ0 〜θ200 に対応した断面位置データＪ
0 〜Ｊ200 を得る。このようにして得た断面位置データ
をＣＲＴ表示装置５００に表示すると、図１５に示すよ
うな細線化された輪郭線Ｋが得られる。なお、輪郭線Ｋ
が連続線として得られなかった場合には、膨張処理・細
線化処理によって破断した部分を接続し連続した輪郭線
を得るようにする。
点ｂまでの回転範囲（実施例では２００度）で行い、各
回転進行角度θ0 〜θ200 に対応した断面位置データＪ
0 〜Ｊ200 を得る。このようにして得た断面位置データ
をＣＲＴ表示装置５００に表示すると、図１５に示すよ
うな細線化された輪郭線Ｋが得られる。なお、輪郭線Ｋ
が連続線として得られなかった場合には、膨張処理・細
線化処理によって破断した部分を接続し連続した輪郭線
を得るようにする。
【００１８】 次に、得られた輪郭線Ｋと設計断面線
ＬとをＣＲＴ表示装置５００に、センターポイントと設
計断面上のセンター軸線の点とを表示することによっ
て、工事の作業精度を検査することができる。これらの
画像データを、前記プロッタ７００、フロッピーディス
ク装置８００に保存することができる。このようにし
て、本発明の画像処理によれば、スチルビデオカメラＡ
２で撮像した画像においては輪郭のはっきりしない太い
輪郭線であっても、その輝度のピークの部分を抽出し、
バックグラウンドノイズに紛れてしまうような不十分な
明るさの輪郭であっても、周囲との輝度変化さえあれば
その輝度のピークに対応する位置を輪郭線の位置として
抽出できるので、従来の細線化処理による輪郭線抽出方
法に比較して、高精度且つ高速で輪郭線を細線化できる
のである。
ＬとをＣＲＴ表示装置５００に、センターポイントと設
計断面上のセンター軸線の点とを表示することによっ
て、工事の作業精度を検査することができる。これらの
画像データを、前記プロッタ７００、フロッピーディス
ク装置８００に保存することができる。このようにし
て、本発明の画像処理によれば、スチルビデオカメラＡ
２で撮像した画像においては輪郭のはっきりしない太い
輪郭線であっても、その輝度のピークの部分を抽出し、
バックグラウンドノイズに紛れてしまうような不十分な
明るさの輪郭であっても、周囲との輝度変化さえあれば
その輝度のピークに対応する位置を輪郭線の位置として
抽出できるので、従来の細線化処理による輪郭線抽出方
法に比較して、高精度且つ高速で輪郭線を細線化できる
のである。
【００１９】
【発明の効果】上記の説明からも明らかなように、本発
明の空洞内計測方法によれば、光線をステップ回転させ
るとともに、このステップ回転と同期して１ステップ毎
に光跡を含む空洞内壁面をスチルビデオカメラで撮像
し、かつ、同等時間で光線を照射しない壁面を撮像する
ことにより、空洞内断面の輪郭線を明確な画像として抽
出するのが可能となる。また、途切れることなく空洞内
断面の全光跡を抽出することができるので、品質の高い
画像データを得ることができる。さらに、本発明の空洞
内計測装置によれば、スチルビデオカメラを用いて空洞
内断面の輪郭線を画像処理により抽出するのが可能とな
るので、取扱が容易で、装置費用も安くなる。
明の空洞内計測方法によれば、光線をステップ回転させ
るとともに、このステップ回転と同期して１ステップ毎
に光跡を含む空洞内壁面をスチルビデオカメラで撮像
し、かつ、同等時間で光線を照射しない壁面を撮像する
ことにより、空洞内断面の輪郭線を明確な画像として抽
出するのが可能となる。また、途切れることなく空洞内
断面の全光跡を抽出することができるので、品質の高い
画像データを得ることができる。さらに、本発明の空洞
内計測装置によれば、スチルビデオカメラを用いて空洞
内断面の輪郭線を画像処理により抽出するのが可能とな
るので、取扱が容易で、装置費用も安くなる。
【００２０】
【図１】本発明の空洞内計測装置のブロック図
【図２】本発明の空洞内計測装置の設置状態を示す側面
図
図
【図３】本発明の画像処理手段のブロック図
【図４】本発明の空洞内計測装置の設置方法の一工程を
示す平断面図
示す平断面図
【図５】本発明の空洞内計測装置の設置方法の一工程を
示す平断面図
示す平断面図
【図６】本発明の空洞内計測装置の設置方法の一工程を
示す平断面図
示す平断面図
【図７】本発明の空洞内計測装置の設置方法の一工程を
示す平断面図
示す平断面図
【図８】本発明の空洞内計測装置の設置方法の一工程を
示す平断面図
示す平断面図
【図９】本発明の空洞内計測装置の設置方法の一工程を
示す平断面図
示す平断面図
【図１０】本発明の空洞内計測装置による較正ポイント
の撮像動作を示す正断面図
の撮像動作を示す正断面図
【図１１】本発明の空洞内計測装置による計測画像の撮
像動作を示す正断面図
像動作を示す正断面図
【図１１】本発明の空洞内計測装置による計測画像の撮
像動作を示す正断面図
像動作を示す正断面図
【図１３】本発明のスチルビデオカメラで得た空洞内空
断面の画像を示す図
断面の画像を示す図
【図１４】本発明の画像処理手段で得られた空洞断面の
半径方法の輝度分布曲線を示す図
半径方法の輝度分布曲線を示す図
【図１５】本発明の画像処理手段で得られた細線化した
補正輪郭線を示す図
補正輪郭線を示す図
１ 光線 Ａ１ 光線照射手段 Ａ１０ 光線照射本体 １１ 光線照射部 １２ 屈折部 １３ ステップモータ １４ 制御部 Ａ２ スチルビデオカメラ １００ 磁気ディスク Ａ３ 画像処理手段
Claims (4)
- 【請求項１】 空洞内の所定位置から空洞内壁面に向け
て背景部分の明るさより強い光線を照射して空洞内断面
上の壁面に所定幅の光跡を形成して上記所定位置を中心
に光線をステップ回転させるとともに、このステップ回
転と同期して１ステップ毎に光跡を含む空洞内壁面をス
チルビデオカメラで撮像するとともに、上記光線を照射
しない空洞内壁面をスチルビデオカメラで上記ステップ
と同等時間で撮像して、上記光跡を含む空洞内壁面の画
像と光線を照射しない空洞内壁面の画像とを処理して全
光跡を抽出することを特徴とする空洞内計測方法。 - 【請求項２】 請求項１に記載の空洞内計測方法におい
て、ステップ回転を行う際に、安定点からステップ角度
よりも小さい角度だけ逆転させた後、次ステップを行う
ことを特徴とする請求項１に記載の空洞内計測方法。 - 【請求項３】 背景部分の明るさより強い光線を水平方
向に発する光線照射部と，上記光線を直角方向に屈折さ
せる屈折部と，屈折部をステップ回転させるステップモ
ータと，ステップモータを制御する制御部とから成る光
線照射手段と、 ステップモータのステップ回転と同期して１ステップ毎
に空洞内断面上の壁面に形成された光線の光跡を撮像
し、かつ、上記光線を照射しない空洞内壁面上の壁面を
上記光跡の撮像時間と同等時間で撮像してぞれぞれ磁気
ディスクに記録可能なスチルビデオカメラと、 磁気ディスクに入力された撮像データを画像処理および
解析する画像処理手段とを備えたことを特徴とする内空
断面計測装置。 - 【請求項４】 背景部分の明るさより強い光線を水平方
向に発する光線照射部と，上記光線を直角方向に屈折さ
せる屈折部と，屈折部をステップ回転させるステップモ
ータと，各安定点においてステップ角度よりも小さい角
度だけ逆転させた後に次ステップを行うようにステップ
モータを制御する制御部とから成る光線照射手段と、 ステップモータのステップ回転と同期して１ステップ毎
に空洞内断面上の壁面に形成された光線の光跡を撮像
し、かつ、上記光線を照射しない空洞内壁面上の壁面を
上記光跡の撮像時間と同等時間で撮像してぞれぞれ磁気
ディスクに記録可能なスチルビデオカメラと、 磁気ディスクに入力された撮像データを画像処理および
解析する画像処理手段とを備えたことを特徴とする内空
断面計測装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7681891A JP2541880B2 (ja) | 1991-03-15 | 1991-03-15 | 空洞内計測方法および空洞内計測装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7681891A JP2541880B2 (ja) | 1991-03-15 | 1991-03-15 | 空洞内計測方法および空洞内計測装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0618234A JPH0618234A (ja) | 1994-01-25 |
| JP2541880B2 true JP2541880B2 (ja) | 1996-10-09 |
Family
ID=13616256
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7681891A Expired - Fee Related JP2541880B2 (ja) | 1991-03-15 | 1991-03-15 | 空洞内計測方法および空洞内計測装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2541880B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH10275752A (ja) | 1997-03-28 | 1998-10-13 | Ube Ind Ltd | 張合わせウエハ−及びその製造方法、基板 |
| JP2003013699A (ja) * | 2001-07-03 | 2003-01-15 | Penta Ocean Constr Co Ltd | コンクリートの吹付け管理方法及びその装置 |
| CN113551655B (zh) * | 2021-07-20 | 2023-04-07 | 杭州伟业建设集团有限公司 | 隧道超欠挖的检测装置和检测系统 |
| CN114109361A (zh) * | 2021-11-26 | 2022-03-01 | 山东大学 | 一种自动钻孔摄像装置及自动钻孔探测方法 |
| CN117127994A (zh) * | 2023-09-28 | 2023-11-28 | 盾构及掘进技术国家重点实验室 | 一种基于图像识别的tbm撑靴自动定位、换步的方法 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH061174B2 (ja) * | 1988-11-17 | 1994-01-05 | 日本アビオニクス株式会社 | 体積測定方法 |
| JPH0737890B2 (ja) * | 1989-01-20 | 1995-04-26 | 株式会社奥村組 | 内空断面計測方法 |
-
1991
- 1991-03-15 JP JP7681891A patent/JP2541880B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0618234A (ja) | 1994-01-25 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |