JP4010806B2 - コンクリート表面の変状調査システム、および、コンクリート表面の変状調査方法 - Google Patents
コンクリート表面の変状調査システム、および、コンクリート表面の変状調査方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP4010806B2 JP4010806B2 JP2001387618A JP2001387618A JP4010806B2 JP 4010806 B2 JP4010806 B2 JP 4010806B2 JP 2001387618 A JP2001387618 A JP 2001387618A JP 2001387618 A JP2001387618 A JP 2001387618A JP 4010806 B2 JP4010806 B2 JP 4010806B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- position information
- camera
- tunnel hole
- concrete surface
- information acquisition
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Landscapes
- Image Processing (AREA)
- Image Analysis (AREA)
- Lining And Supports For Tunnels (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
- Investigating Materials By The Use Of Optical Means Adapted For Particular Applications (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、トンネル孔壁面、ダム、あるいは、コンクリートが露出する高架橋や建築物等のコンクリート表面における、ひびや亀裂等の変状を調査するための、コンクリート表面の変状調査システム、および、コンクリート表面の変状調査方法、に関する。
【０００２】
【従来の技術】
トンネル等のコンクリート建造物においては、老朽化に伴いひびや亀裂等の変状が現われてくる。この変状は建造物の寿命と密接な関係をもっており、変状の形状や大きさを見ることにより建造物の安全性や耐用年数等を推定することが可能となる。前記変状の調査は、建造物の壁面をカメラ又はビデオカメラで撮影・記録し、記録された写真又は画像を基に変状展開図を作成して行う。
【０００３】
以下に、従来一般の変状展開図の作成方法をトンネルの例で説明する。作業員がトンネル孔内を端から端まで歩行又は車に乗車して移動し、トンネル孔壁面をカメラ又はビデオカメラで撮影する。この場合、カメラやビデオカメラの撮影視野は限られているため、トンネル孔壁面をトンネル孔軸方向と直交方向において連続させて撮影し、その位置での撮影が完了すると、トンネル孔内を所定距離進み、続くトンネル孔壁面をトンネル孔軸方向と直交方向に撮影する。この撮影と移動とを繰り返すことにより全てのトンネル孔壁面について撮影することができる。そして、事務所等において、写真を拡大したりビデオを再生したりして、トンネル孔壁面の変状をスケッチすることにより変状展開図を作成していた。
【０００４】
しかしながら、前記した方法は、人員、時間、コスト等の制約がある他、変状の検出精度を高くすることができない。このため、例えば、特許第２９６３２８４号公報に示す装置や、特開平９−２８４７４９号公報に示す装置が提供されてきた。
【０００５】
特許第２９６３２８４号公報記載の装置は、ライン状の撮影領域を備えるＣＣＤラインセンサの先に、曲面鏡を配置してその撮影視野をトンネルの天井、側壁方向に向けて扇状に分散させて撮影するものである。
【０００６】
また、特開平９−２８４７４９号公報に示す装置は、分割して撮影される領域を一定に保つようなズーム機能を備えるカメラによってトンネル孔壁面を撮影するものである。前記公報記載の技術においては、ライン状の撮影領域を備えるＣＣＤラインセンサによる場合と縦横に拡がりのある撮影領域を備えるＣＣＤカメラによる場合とが記載されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、特許第２９６３２８４号公報記載の装置において、ライン状の撮影領域を曲面鏡でトンネル孔壁面に扇状に広げて撮影する場合においては、トンネル孔壁面の形状、あるいは、トンネル孔内における撮影位置によっては、ＣＣＤラインセンサのトンネル孔壁面までの距離を全て同一とすることはできない。これにより、撮影画像に歪みが生じるため、撮影画像に対して所定の幾何学的補正を行う必要が生じる。特許第２９６３２８４号公報においては、幾何学的補正方法として、予め検査対象となるトンネル孔壁面に等間隔の目盛りを仮設しておき、前記目盛りを含むようにしてトンネル孔壁面の撮影を行い、目盛りの有する位置情報等を利用して、コンピュータ等による画像処理を行う方法を記載している。すなわち、前記目盛りは、画像処理の基データとなるように、３次元座標値等の３次元的な位置情報を備える必要があるが、この目盛りを仮設するとともに目盛りに３次元的な位置情報を与える作業は、特にトンネルが長区間となる場合においては極めて煩雑である。
【０００８】
また、特開平９−２８４７４９号公報に示す装置において、ＣＣＤラインセンサによる場合には、ＣＣＤラインセンサを回転させて、トンネル孔壁面をトンネル孔軸方向と直交方向に連続的に撮影するものである。この際、ズーム機能により撮影領域は一定に保たれるが、トンネル孔内における撮影位置を自由に設定する場合においては、ＣＣＤラインセンサの回転速度を一定にすると、トンネル孔壁面におけるライン状の撮影領域の進行速度が変化してライン密度が不均一となる。したがって、ライン密度が均一となるように撮影画像を再構成したり、あるいは、ライン密度が均一となるように、ＣＣＤラインセンサの回転速度を制御したりする等の対策が必要となる。そしてこれらの対策には、前記特許第２９６３２８４号公報にも記載されているように、被撮影部分の３次元的な位置情報の取得が必要となってくる。
【０００９】
また、縦横に拡がりのある撮影領域を備えるＣＣＤカメラによる場合には、ＣＣＤカメラにより、トンネル孔壁面をトンネル孔軸方向と直交方向に連続的に撮影するものである。この際、ズーム機能により撮影領域は一定に保たれるが、トンネル孔内における撮影位置を自由に設定する場合においては、トンネル孔壁面に対するカメラの撮影角度が様々となる。これにより、１枚の撮影画像においても撮影距離が異なることによる歪みが生じ、したがって、より正確な調査を行うためには前記歪みを補正する必要がある。そして、前記歪みの補正には、被撮影部分の３次元的な位置情報の取得が必要となってくる。
【００１０】
すなわち、ＣＣＤラインセンサによる場合とＣＣＤカメラによる場合との双方において、被撮影部分の３次元的な位置情報の取得が必要となってくるが、特開平９−２８４７４９号公報には、被撮影部分の３次元的な位置情報の取得に関しての記載は見られない。
【００１１】
いずれにしても、トンネル孔壁面の形状が不規則である場合や、トンネル孔内における撮影位置を自由に設定する場合等においては、撮影された撮影画像どうしを合成する際に、何らかの幾何学的な補正を行う必要が生じる。そして、前記幾何学的な補正は通常コンピュータによって行われるため、基となる情報として、被撮影部分の３次元的な位置情報、例えば、３次元座標値やカメラに対する角度等を得ることが極めて重要となってくる。特に、トンネルが長区間となる場合においては、被撮影部分の３次元的な位置情報を得る作業を効率的に行う必要がある。
【００１２】
本発明の目的は、上記諸問題を解決することが可能となる、コンクリート表面の変状調査システム、および、コンクリート表面の変状調査方法、を提供することである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
以上の課題を解決すべく、請求項１に記載のコンクリート表面の変状調査システム（トンネル孔壁面の変状調査システム１）は、例えば図１〜図４に示すように、コンクリート表面（トンネル孔壁面ａ）を複数に分割して撮影するカメラ（ＣＣＤカメラ３ａ、３ｂ）と、前記カメラ（ＣＣＤカメラ３ａ、３ｂ）の、設定される基準点（前方基準点ｂ１、後方基準点ｂ２）に対する３次元的な位置情報を取得する第１位置情報取得手段としてのトータルステーション６と、前記カメラ（ＣＣＤカメラ３ａ、３ｂ）によってコンクリート表面（トンネル孔壁面ａ）を撮影するに際して、コンクリート表面（トンネル孔壁面ａ）の被撮影部分に含まれる少なくとも１点、である被撮影点ｃ1、ｃ2、ｃ3、・・・の、前記カメラ（ＣＣＤカメラ３ａ、３ｂ）に対する３次元的な位置情報を取得する第２位置情報取得手段としてのトータルステーション６と、前記第１位置情報取得手段（トータルステーション６）によって取得された、前記カメラ（ＣＣＤカメラ３ａ、３ｂ）の前記基準点（前方基準点ｂ１、後方基準点ｂ２）に対する位置情報、前記第２位置情報取得手段（トータルステーション６）によって取得された、前記被撮影点ｃ1、ｃ2、ｃ3、・・・の前記カメラ（ＣＣＤカメラ３ａ、３ｂ）に対する位置情報、および、これらの位置情報を適宜組み合わせて得られる位置情報、を用いて、前記カメラ（ＣＣＤカメラ３ａ、３ｂ）によって撮影された撮影画像ｄ1、ｄ2、ｄ3、・・・の全範囲に対して、同一縮尺で同一スケールとする幾何学的な補正を行う撮影画像幾何学的補正手段（パーソナルコンピュータ１２）と、前記撮影画像幾何学的補正手段（パーソナルコンピュータ１２）によって、それぞれ幾何学的な補正が行われた複数の撮影画像ｄ1、ｄ2、ｄ3、・・・どうしを、被撮影部分における共通位置どうしを重ね合わせるようにして合成する撮影画像合成手段（パーソナルコンピュータ１２）と、が備えられていることを特徴としている。
【００１４】
請求項１記載の発明によれば、第１位置情報取得手段によって、前記カメラの前記基準点に対する３次元的な位置情報が取得され、前記第２位置情報取得手段によって、前記カメラによってコンクリート表面を撮影するに際して、コンクリート表面の被撮影部分に含まれる少なくとも１点、である被撮影点の、前記カメラに対する３次元的な位置情報が取得される。
【００１５】
そして、前記第１位置情報取得手段によって取得された、前記カメラの前記基準点に対する３次元的な位置情報、前記第２位置情報取得手段によって取得された、前記被撮影点の前記カメラに対する位置情報、および、これらの位置情報を適宜組み合わせて得られる位置情報、を用いて、前記撮影画像幾何学的取得手段によって、前記カメラによって撮影された撮影画像の全範囲に対して、同一縮尺で同一スケールとする幾何学的な補正が行われる。
【００１６】
さらに、前記撮影画像幾何学的補正手段によって、それぞれ幾何学的な補正が行われた複数の撮影画像どうしが、撮影画像合成手段によって、被撮影部分における共通位置どうしを重ね合わせるようにして合成される。
【００１７】
すなわち、以上により、コンクリート表面の変状展開図を作成するに際して、図４（ａ）に示すように、トンネル孔内における撮影位置を自由に設定する場合においては、トンネル孔壁面に対するカメラの撮影距離、撮影角度が様々となるが、前記第１位置情報取得手段、前記第２位置情報取得手段によって、前記被撮影点に、例えば、３次元座標値やカメラに対する角度等の３次元的な位置情報が与えられる。そして、被撮影点における３次元的な位置情報を利用することによって、前記撮影画像幾何学的補正手段によって、撮影画像の幾何学的な補正が正確に行われ、さらに前記撮影画像合成手段によって撮影画像の合成が行われる。したがって、従来に比して容易かつ精度良く、コンクリート表面の変状展開図を作成することが可能となる。
【００１８】
前記コンクリート表面は、トンネル孔壁面等、比較的長区間にわたって構築されるコンクリート構造物の表面である。
【００１９】
前記カメラとしては、ライン状の撮影視野を備えるＣＣＤラインセンサや、縦横に拡がりのある撮影視野を備えるＣＣＤカメラがある。
【００２０】
前記第１位置情報取得手段、前記第２位置情報取得手段としては、トータルステーションが挙げられる。トータルステーションとは、光波測距儀とトランシットとが一体化した装置である。光波測距儀は、この光波測距儀から対象物までの光波が往復する時間を取得して距離を求めるものであり、トランシットはトランシットに対する対象物の水平角度及び鉛直角度を求めるものである。すなわち、これらを一体化したトータルステーションは、このトータルステーションに対する対象物の距離、水平角度、鉛直角度等を単体で取得することが可能である。特に、最近においては、自動視準機能、自動追尾機能等を備えるものも開発されてきている。
【００２１】
前記被撮影点の３次元的な位置情報とは、前記したように、被撮影点の３次元座標値やカメラに対する角度等である。すなわち、前記被撮影点を含むように、前記カメラによって撮影された撮影画像は、３次元的な位置情報が与えられることになる。
【００２２】
前記被撮影点の３次元座標値を取得する方法としては、前記基準点に予め３次元座標値を与えておき、前記第１位置情報取得手段によって、前記基準点と前記カメラとの間の距離および角度等を取得し、さらに前記第２位置情報取得手段によって、前記カメラと前記被撮影点との間の距離および角度等を取得し、これらの情報を基に幾何学モデルから算出すればよい。
【００２３】
前記同一縮尺で同一スケールとする幾何学的な補正、とは、すなわち、図４（ａ）に示すように、コンクリート表面を分割して撮影する場合に、トンネル孔内における撮影位置を自由に設定する場合においては、トンネル孔壁面に対するカメラの撮影距離、撮影角度が様々となり、撮影画像ごとの倍率が異なったり、撮影画像に歪みが生じたりするため、これらを補正することである。前記補正の方法としては、いわゆる倍率補正やあおり補正があり、前記第１位置情報取得手段や前記第２位置情報取得手段によって取得される情報等を利用してコンピュータ処理により行われる。
【００２４】
請求項２記載の発明は、例えば図１〜図４に示すように、請求項１記載のコンクリート表面の変状調査システム（トンネル孔壁面の変状調査システム１）において、
前記コンクリート表面はトンネル孔壁面ａであり、
少なくとも、前記カメラ（ＣＣＤカメラ３ａ、３ｂ）、前記第１位置情報取得手段（トータルステーション６）、前記第２位置情報取得手段（トータルステーション６）、を搭載してトンネル孔軸方向に搬送する搬送手段（搬送台車２）が備えられており、
前記カメラ（ＣＣＤカメラ３ａ、３ｂ）を、このカメラ（ＣＣＤカメラ３ａ、３ｂ）を含み前記搬送手段（搬送台車２）の前後方向に直交する面である回動面内、において回動させながらコンクリート表面（トンネル孔壁面ａ）の被撮影部分を視準させるとともに、該回動面内の任意の位置で保持可能とするカメラ回動・保持手段（カメラ回動・保持装置４ａ、４ｂ）が備えられていることを特徴としている。
【００２５】
請求項２記載の発明によれば、前記コンクリート表面はトンネル孔壁面であるとともに、前記搬送手段によって、少なくとも、前記カメラ、前記第１位置情報取得手段、前記第２位置情報取得手段、が搭載されてトンネル孔軸方向に搬送される。加えて、前記カメラ回動・保持手段によって、前記カメラが、このカメラを含み前記搬送手段の前後方向に直交する面である回動面内、において回動しながらトンネル孔壁面の被撮影部分を視準するとともに、この回動面内の任意の位置で保持される。
【００２６】
すなわち、トンネル孔壁面におけるトンネル孔軸方向と直交方向の帯状部分を撮影すること、および、撮影後には前記搬送手段によって前記カメラをトンネル孔軸方向に所定距離搬送すること、を繰り返すことにより、トンネル孔壁面全体を効率良く撮影し、撮影された撮影画像どうしを合成することで、トンネル孔壁面全体にわたる変状展開図を効率良く作成することが可能となる。
【００２７】
前記搬送手段としては、例えば、鋼材等によって組み立てられた台車がある。
【００２８】
なお、前記搬送手段の搬送方向をトンネル孔軸方向とすることで、前記カメラが回動する回動面は、トンネル孔軸方向と直交する面に一致する。
【００２９】
請求項３記載の発明は、例えば図１〜図３に示すように、請求項２記載のコンクリート表面の変状調査システム（トンネル孔壁面の変状調査システム１）において、
前記搬送手段（搬送台車２）の前後となる位置少なくとも２ヶ所には、それぞれ、該搬送手段（搬送台車２）とコンクリート表面（トンネル孔壁面ａ）との間の距離を、該搬送手段（搬送台車２）の前後方向に直交し、かつ、互いに同一の方向、で取得する距離取得手段（レーザ距離計８ａ、８ｂ）が備えられていることを特徴としている。
【００３０】
請求項３記載の発明によれば、前記搬送手段の前後となる位置少なくとも２ヶ所に備えられている前記距離取得手段それぞれによって、該搬送手段とトンネル孔壁面との間の距離が、該搬送台車の前後方向に直交し、かつ、互いに同一の方向、で取得される。これにより、前記距離取得手段それぞれによって取得される、前記トンネル孔壁面と前記搬送台車との間の少なくとも２つの距離を互いに同一とすることで、該搬送手段の進行方向がトンネル孔軸方向となる。したがって、前記搬送手段を確実に前記トンネル孔軸方向となるように進行させて、作業性を向上させることができる。
【００３１】
なお、前記距離取得手段としては、例えば、レーザ距離計がある。
【００３２】
なお、本発明においては、前記搬送手段の進行方向は、ほぼトンネル孔軸線方向となればよく、すなわち、完全にトンネル孔軸方向とならなくても、前記第１位置情報取得手段や前記第２位置情報取得手段から得られる位置情報を利用することによって、撮影画像の幾何学的補正を正確に行って、撮影画像を合成することができる。すなわち、前記距離取得手段は付随的に備えられており、これを利用することによって搬送手段の進行方向がトンネル孔軸方向から大きくずれることが防止され、作業性を向上させることができる。
【００３３】
請求項４記載の発明は、例えば図１〜図３に示すように、請求項２または３記載のコンクリート表面の変状調査システム（トンネル孔壁面の変状調査システム１）において、
前記搬送手段（搬送台車２）の前後となる位置少なくとも２ヶ所には、それぞれ、該搬送手段（搬送台車２）の搬送面に対して照射されることで該搬送面における照射位置を確認可能な光、を照射する光照射手段（レーザポインタ９ａ、９ｂ）が備えられていることを特徴としている。
【００３４】
請求項４記載の発明によれば、前記搬送手段の前後となる位置少なくとも２ヶ所に備えられている前記光照射手段によって、該搬送手段の搬送面に対して光を照射することで、この搬送面における照射位置が確認可能である。これにより、前記搬送面に予め、トンネル孔軸方向となるような測定ポイントを設けておき、この測定ポイントが前記光照射手段の光によって照射されるようにすることで、該搬送手段の進行方向がトンネル孔軸方向に一致する。したがって、前記搬送手段を確実に前記トンネル孔軸方向となるように進行させて、作業性を向上させることができる。
【００３５】
なお、前記搬送手段のコンクリート表面における搬送面に対して照射されることでこの搬送面における照射位置を確認可能な光、としては、例えばレーザ光がある。前記光照射手段としては、例えばレーザポインタがある。
【００３６】
前記光照射手段を利用することによっては、前記搬送手段の進行方向は、ほぼトンネル孔軸方向となればよく、すなわち、完全にトンネル孔軸方向とならなくてもよいことは、前記距離取得手段における場合と同様である。
【００３７】
請求項５記載の発明は、例えば図１〜図３に示すように、請求項２〜４のいずれかに記載のコンクリート表面の変状調査システム（トンネル孔壁面の変状調査システム１）において、
前記搬送手段（搬送台車２）には、前記第１位置情報取得手段（トータルステーション６）および前記第２位置情報取得手段（トータルステーション６）による位置情報の取得の際に用いられるプリズム（前方プリズム１０ａ、後方プリズム１０ｂ）が備えられていることを特徴としている。
【００３８】
請求項５記載の発明によれば、前記搬送手段に備えられているプリズムが、前記第１位置情報取得手段および前記第２位置情報取得手段による位置情報の取得の際に用いられる。例えば、前記搬送手段に搭載された前記第１位置情報取得手段および前記第２位置情報取得手段の３次元的な位置情報、例えば、３次元座標値を取得するとともに、前記プリズムの３次元的な位置情報、例えば、３次元座標値を取得することによって、前記搬送手段のトンネル孔軸方向に対するずれが正確に取得される。この際、前記搬送手段の前後となる位置少なくとも２箇所にプリズムを備えておき、これらのプリズムの３次元的な位置情報、例えば、３次元座標値を取得しても、同様に、前記搬送手段のトンネル孔軸方向に対するずれが正確に取得される。これにより、前記第２位置情報取得手段によって行われる、前記被撮影点の、前記カメラに対する３次元的な位置情報の取得のうち、特に水平角度の取得をより正確に行うことができるとともに、前記搬送手段を確実に前記トンネル孔軸方向となるように進行させるための指標を得ることができる。
【００３９】
請求項６記載の発明は、例えば図１〜図３に示すように、請求項２〜５のいずれかに記載のコンクリート表面の変状調査システム（トンネル孔壁面の変状調査システム１）において、
前記搬送手段（搬送台車２）には、前記カメラ回動・保持手段（カメラ回動・保持装置４ａ、４ｂ）、前記第１位置情報取得手段、前記第２位置情報取得手段を、前記搬送手段（搬送台車２）上において水平に保持する水平保持手段（自動精密整準台７ａ、７ｂ）が備えられていることを特徴としている。
【００４０】
請求項６記載の発明によれば、前記水平保持手段により、前記カメラ回動・保持手段、前記第１位置情報取得手段、前記第２位置情報取得手段が前記搬送手段上において水平に保持される。したがって、前記第１位置情報取得手段、前記第２位置情報取得手段によって取得される位置情報の信頼性が向上する。
【００４１】
請求項７記載の発明は、例えば図１〜図３に示すように、請求項１〜６のいずれかに記載のコンクリート表面の変状調査システム（トンネル孔壁面の変状調査システム１）において、
前記カメラ（ＣＣＤカメラ３ａ、３ｂ）には、このカメラ（ＣＣＤカメラ３ａ、３ｂ）が視準するコンクリート表面（トンネル孔壁面ａ）に対して照射されることで該コンクリート表面（トンネル孔壁面ａ）における照射位置を確認可能な光、を照射する光照射手段（レーザポインタ９ｃ、９ｄ）が備えられていることを特徴としている。
【００４２】
請求項７記載の発明によれば、前記カメラに備えられている前記光照射手段によって、コンクリート表面に対して光を照射することで、このコンクリート表面における照射位置、すなわち、カメラの視準方向を確認可能である。すなわち、カメラの視準方向を常に認識して、作業性を向上させることができる。
【００４３】
なお、コンクリート表面に対して照射されることで該コンクリート表面における照射位置を確認可能な光、としては、例えばレーザ光がある。前記光照射手段としては、例えばレーザポインタがある。
【００４４】
請求項８記載の発明は、例えば図１〜図３に示すように、請求項２〜７のいずれかに記載のコンクリート表面の変状調査システム（トンネル孔壁面の変状調査システム１）において、
前記カメラ（ＣＣＤカメラ３ａ、３ｂ）は、前記搬送手段（搬送台車２）の前後となる位置に少なくとも２台備えられており、
それぞれのカメラ（ＣＣＤカメラ３ａ、３ｂ）を、該カメラ（ＣＣＤカメラ３ａ、３ｂ）を含み前記搬送手段（搬送台車２）の前後方向に直交する面である回動面内、において回動させながらコンクリート表面（トンネル孔壁面ａ）の被撮影部分を視準させるとともに、この回動面内の任意の位置で保持可能とするカメラ回動・保持手段（カメラ回動・保持装置４ａ、４ｂ）が備えられており、
該カメラ回動・保持手段（カメラ回動・保持装置４ａ、４ｂ）は、前記少なくとも２台のカメラ（ＣＣＤカメラ３ａ、３ｂ）による、それぞれのコンクリート表面（トンネル孔壁面ａ）における被撮影部分を互いにトンネル孔軸方向に連続して視準するべく構成されていることを特徴としている。
【００４５】
請求項８記載の発明によれば、前記カメラは、前記搬送手段の前後となる位置に少なくとも２台備えられているとともに、それぞれのカメラは、前記カメラ回動保持手段によって、該カメラを含み前記搬送手段の前後方向に直交する面である回動面内、において回動しながらコンクリート表面の被撮影部分を視準するとともに、この回動面内の任意の位置で保持される。さらに、カメラ回動・保持手段によって、前記少なくとも２台のカメラは、それぞれのコンクリート表面における被撮影部分を互いにトンネル孔軸方向に連続するように視準する。したがって、少なくとも２台のカメラによって、トンネル孔壁面におけるトンネル軸方向と直交する方向の帯状部分の撮影面積を広げて撮影効率を向上させることができる。
【００４６】
請求項９記載の発明は、例えば図１（ｂ）、図４に示すように、請求項１記載のコンクリート表面の変状調査システム（トンネル孔壁面の変状調査システム１）を用いてコンクリート表面（トンネル孔壁面ａ）の変状調査を行うコンクリート表面の変状調査方法であって、先ず、基準点（前方基準点ｂ１、後方基準点ｂ２）を設定し、次に、所定位置に前記カメラ（ＣＣＤカメラ３ａ、３ｂ）を設置してコンクリート表面（トンネル孔壁面ａ）の所定の被撮影部分を視準させるとともに、前記第１位置情報取得手段（トータルステーション６）によって、前記カメラ（ＣＣＤカメラ３ａ、３ｂ）の前記基準点（前方基準点ｂ１、後方基準点ｂ２）に対する３次元的な位置情報を取得するカメラ視準・第１位置情報取得工程と、このカメラ視準・第１位置情報取得工程の後に、前記カメラ（ＣＣＤカメラ３ａ、３ｂ）によってコンクリート表面（トンネル孔壁面ａ）を撮影するとともに、コンクリート表面（トンネル孔壁面ａ）の被撮影部分に含まれる少なくとも１点、である被撮影点ｃ1、ｃ2、ｃ3、・・・の、前記カメラ（ＣＣＤカメラ３ａ、３ｂ）に対する３次元的な位置情報を前記第２位置情報取得手段によって取得する撮影・第２位置情報取得工程と、を所定回数繰り返すとともに、前記撮影・第２位置情報取得工程において撮影された撮影画像ｄ1、ｄ2、ｄ3、・・・それぞれに対して、前記第１位置情報取得手段（トータルステーション６）によって取得された、前記カメラ（ＣＣＤカメラ３ａ、３ｂ）の前記基準点（前方基準点ｂ１、後方基準点ｂ２）に対する位置情報、前記第２位置情報取得手段（トータルステーション６）によって取得された、前記被撮影点ｃ1、ｃ2、ｃ3、・・・の前記カメラ（ＣＣＤカメラ３ａ、３ｂ）に対する位置情報、および、これらの位置情報を適宜組み合わせて得られる位置情報、を用いて、前記撮影画像幾何学的補正手段（パーソナルコンピュータ１２）によって、前記撮影画像ｄ1、ｄ2、ｄ3、・・・の全範囲に対して、同一縮尺で同一スケールとする幾何学的な補正を行い、次に、前記撮影画像幾何学的補正手段（パーソナルコンピュータ１２）によってそれぞれ幾何学的な補正が行われた複数の撮影画像ｄ1、ｄ2、ｄ3、・・・どうしを、前記撮影画像合成手段（パーソナルコンピュータ１２）によって、被撮影部分における共通位置どうしを重ね合わせるようにして合成する、ことを特徴としている。
【００４７】
請求項９記載の発明によれば、基準点が設定された後、前記カメラ視準・第１位置情報取得工程と前記撮影・第２位置情報取得工程とが所定回数繰り返される。
【００４８】
ここで、前記カメラ視準・第１位置情報取得工程においては、所定位置に前記カメラが設置されてコンクリート表面の所定の被撮影部分を視準するとともに、前記第１位置情報取得手段によって、前記カメラの前記基準点に対する３次元的な位置情報が取得される。
【００４９】
また、撮影・第２位置情報取得工程においては、前記カメラによってコンクリート表面が撮影されるとともに、コンクリート表面の被撮影部分に含まれる少なくとも１点、である被撮影点の、前記カメラに対する３次元的な位置情報が取得される。
【００５０】
前記カメラ視準・第１位置情報取得工程と前記撮影・第２位置情報取得工程との所定回数の繰り返しとともに、前記撮影・第２位置情報取得工程において撮影された撮影画像それぞれに対して、前記第１位置情報取得手段によって取得された、前記カメラの前記基準点に対する位置情報、前記第２位置情報取得手段によって取得された、前記被撮影点の前記カメラに対する位置情報、これらの位置情報を適宜組み合わせて得られる位置情報、を用いて、前記撮影画像幾何学的補正手段によって、前記撮影画像の全範囲に対して、同一縮尺で同一スケールとする幾何学的な補正が行われる。
【００５１】
さらに、前記撮影画像幾何学的補正手段によってそれぞれ幾何学的な補正が行われた複数の撮影画像どうしが、前記撮影画像合成手段によって、被撮影部分における共通位置どうしが重ね合わさるようにして合成される。
【００５２】
すなわち、以上により、コンクリート表面の変状展開図を作成するに際して、撮影位置を自由に設定する場合においては、コンクリート表面に対するカメラの撮影距離、撮影角度が様々となるが、前記第１位置情報取得手段、前記第２位置情報取得手段によって、前記被撮影点に、例えば、３次元座標値やカメラに対する角度等の３次元的な位置情報が与えられる。そして、被撮影点における３次元的な位置情報を利用することによって、前記撮影画像幾何学的補正手段によって、撮影画像の幾何学的な補正が正確に行われ、さらに前記撮影画像合成手段によって撮影画像の合成が行われる。したがって、従来に比して容易かつ精度良く、コンクリート表面の変状展開図を作成することが可能となる。
【００５３】
請求項１０記載の発明は、例えば図１（ｂ）、図４（ａ）、図４（ｂ）に示すように、請求項２記載のコンクリート表面の変状調査システム（トンネル孔壁面の変状調査システム１）を用いてトンネル孔壁面ａの変状調査を行うコンクリート表面の変状調査方法であって、先ず、トンネル孔内に基準点（前方基準点ｂ１、後方基準点ｂ２）を設定し、次に、トンネル孔内の所定位置に前記搬送手段（搬送台車２）を設置して、この搬送手段（搬送台車２）に搭載された前記カメラ（ＣＣＤカメラ３ａ、３ｂ）を前記カメラ回動・保持手段（カメラ回動・保持装置４ａ、４ｂ）によって回動させてトンネル孔壁面ａの所定の被撮影部分に視準させるとともに、前記第１位置情報取得手段（トータルステーション６）によって、前記カメラ（ＣＣＤカメラ３）の前記トンネル孔内基準点（前方基準点ｂ１、後方基準点ｂ２）に対する３次元的な位置情報を取得するカメラ視準・第１位置情報取得工程と、このカメラ視準・第１位置情報取得工程の後に、前記カメラ（ＣＣＤカメラ３ａ、３ｂ）によってトンネル孔壁面ａを撮影するとともに、トンネル孔壁面ａの被撮影部分に含まれる少なくとも１点、である被撮影点ｃ1、ｃ2、ｃ3、・・・の、前記カメラ（ＣＣＤカメラ３ａ、３ｂ）に対する３次元的な位置情報を前記第２位置情報取得手段によって取得する撮影・第２位置情報取得工程と、この撮影・第２位置情報取得工程の後に、前記カメラ回動・保持手段（カメラ回動・保持装置４ａ、４ｂ）によって、前記カメラ（ＣＣＤカメラ３ａ、３ｂ）を前記回動面内において所定角度θ回動させるカメラ回動工程と、を所定回数繰り返すトンネル孔軸直交方向調査工程と、前記搬送手段（搬送台車２）によって、少なくとも、前記カメラ（ＣＣＤカメラ３ａ、３ｂ）、前記第１位置情報取得手段（トータルステーション６）、前記第２位置情報取得手段（トータルステーション６）、をトンネル孔軸方向に所定距離搬送する搬送工程と、を所定回数繰り返すとともに、前記撮影・第２位置情報取得工程において撮影される撮影画像ｄ1、ｄ2、ｄ3、・・・それぞれに対して、前記第１位置情報取得手段（トータルステーション６）によって取得された、前記カメラ（ＣＣＤカメラ３ａ、３ｂ）の前記基準点（前方基準点ｂ１、後方基準点ｂ２）に対する位置情報、前記被撮影点ｃ1、ｃ2、ｃ3、・・・の前記カメラ（ＣＣＤカメラ３ａ、３ｂ）に対する位置情報、および、これらの位置情報を適宜組み合わせて得られる位置情報、を用いて、前記撮影画像幾何学的補正手段（パーソナルコンピュータ１２）によって、前記撮影画像ｄ1、ｄ2、ｄ3、・・・の全範囲に対して、同一縮尺で同一スケールとする幾何学的な補正を行い、次に、前記撮影画像幾何学的補正手段（パーソナルコンピュータ１２）によってそれぞれ幾何学的な補正が行われた複数の撮影画像ｄ1、ｄ2、ｄ3、・・・どうしを、前記撮影画像合成手段（パーソナルコンピュータ１２）によって、被撮影部分における共通位置どうしを重ね合わせるようにして合成する、ことを特徴としている。
【００５４】
請求項１０記載の発明によれば、トンネル孔内に基準点が設定された後、以下のようにしてトンネル孔壁面の変状調査が行われる。
すなわち、前記カメラ視準・第１位置情報取得工程、撮影・第２位置情報取得工程、カメラ回動工程、を所定回数繰り返すトンネル孔軸直交方向調査工程と、搬送工程と、が所定回数繰り返される。
【００５５】
ここで、前記カメラ視準・第１位置情報取得工程においては、トンネル孔内の所定位置に前記搬送手段が設置されて、この搬送手段に搭載された前記カメラが前記カメラ回動・保持手段によって回動してトンネル孔壁面の所定の被撮影部分を視準するとともに、前記第１位置情報取得手段によって、前記カメラの前記基準点に対する３次元的な位置情報が取得される。
【００５６】
また、撮影・第２位置情報取得工程においては、前記カメラによってトンネル孔壁面が撮影されるとともに、トンネル孔壁面の被撮影部分に含まれる少なくとも１点、である被撮影点の、前記カメラに対する３次元的な位置情報が取得される。
【００５７】
また、前記カメラ回動工程においては、前記カメラ回動・保持手段によって、前記カメラが前記回動面内において所定角度回動する。
【００５８】
さらに、前記搬送工程においては、前記搬送手段によって、少なくとも、前記カメラ、前記第１位置情報取得手段、第２位置情報取得手段、がトンネル孔軸方向に所定距離搬送される。
【００５９】
そして、前記トンネル孔軸直交方向調査工程と前記搬送工程との所定回数の繰り返しとともに、前記撮影・第２位置情報取得工程において撮影された撮影画像それぞれに対して、前記第１位置情報取得手段によって取得された、前記カメラの前記基準点に対する位置情報、前記第２位置情報取得手段によって取得された、前記被撮影点の前記カメラに対する位置情報、および、これらの位置情報を適宜組み合わせて得られる位置情報、を用いて、前記撮影画像幾何学的補正手段によって、前記撮影画像の全範囲に対して、同一縮尺で同一スケールとする幾何学的な補正が行われる。
【００６０】
さらに、前記撮影画像幾何学的補正手段によってそれぞれ幾何学的な補正が行われた複数の撮影画像どうしが、前記撮影画像合成手段によって、被撮影部分における共通位置どうしが重ね合わさるようにして合成される。
【００６１】
すなわち、以上により、トンネル孔壁面をトンネル孔軸方向と直交方向に連続して撮影するとともに、撮影された撮影画像どうしを合成することで、トンネル孔壁面全体にわたる変状展開図を効率良く作成することが可能となる。
この際、図４（ａ）に示すように、トンネル孔内における撮影位置を自由に設定する場合においては、トンネル孔壁面に対するカメラの撮影距離、撮影角度が様々となるが、前記第１位置情報取得手段、前記第２位置情報取得手段によって、前記被撮影点に、例えば、３次元座標値やカメラに対する角度等の３次元的な位置情報が与えられる。そして、被撮影点における３次元的な位置情報を利用することによって、前記撮影画像幾何学的補正手段によって、撮影画像の幾何学的な補正が正確に行われ、さらに前記撮影画像合成手段によって撮影画像の合成が行われる。したがって、従来に比して容易かつ精度良く、トンネル孔壁面の変状展開図を作成することが可能となる。
【００６２】
【発明の実施の形態】
図１において、符号１は、本発明に係るトンネル孔壁面の変状調査システムを示す。トンネル孔壁面の変状調査システム１は、自動車や列車等のトンネルのトンネル孔壁面ａの変状調査に際して、トンネル孔壁面ａを分割して写真撮影し、撮影画像ｄ1、ｄ2、ｄ3、・・・を合成して変状展開図を作成する。
以下に、本発明に係るトンネル孔壁面の変状調査システム１の構成を示す。トンネル孔壁面の変状調査システム１は、図１に示すように、トンネル孔軸方向に進行する搬送台車２、この搬送台車２に搭載される、ＣＣＤカメラ３ａ、３ｂ、カメラ回動・保持装置４ａ、４ｂ、カメラ搭載ステージ５、トータルステーション６、自動精密整準台７ａ、７ｂ、レーザ距離計８ａ、８ｂ、レーザポインタ９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄ、プリズム１０ａ、１０ｂ、モニタ１１、パーソナルコンピュータ１２、バッテリ１３、電力変換・供給装置１４等によって概略構成されている。
【００６３】
搬送台車２は、４隅に車輪２ａを備えるとともに、複数のジャッキ２ｂを備えている。
【００６４】
ＣＣＤカメラ３ａ、３ｂは、縦横に拡がりのある撮影視野を有し、トンネル孔壁面ａを複数に分割して撮影する。ＣＣＤカメラ３ａ、３ｂは搬送台車２の前後となる位置２箇所に、以下のようにして設けられている。すなわち、搬送台車２の上部に、自動精密整準台７ａを挟んだ状態でカメラ搭載ステージ５が取り付けられており、このカメラ搭載ステージ５にカメラ回動・保持装置４ａ、４ｂが設置され、さらにこのカメラ回動保持装置４ａ、４ｂにＣＣＤカメラ３ａ、３ｂが回動可能に取り付けられている。ＣＣＤカメラ３ａ、３ｂの側部には、レーザポインタ９ｃ、９ｄが取り付けられており、これらレーザポインタ９ｃ、９ｄは回動するＣＣＤカメラ３ａ、３ｂが視準しているトンネル孔壁面ａにおける被撮影部分の任意の位置を追従するように構成されている。すなわち、作業者は、ＣＣＤカメラ３ａ、３ｂが視準しているトンネル孔壁面ａにおける被撮影部分を確認しながら作業を行うことができる。
【００６５】
カメラ回動・保持装置４ａ、４ｂは、自動精密整準台７ａを挟んで、トンネル孔軸方向にほぼ対称となる位置に２台設けられている。それぞれのカメラ回動・保持装置４ａ、４ｂは、搬送台車２の前後方向に直交する面である回動面内でＣＣＤカメラ３ａ、３ｂを回動させるとともに、この回動面内の任意の位置でＣＣＤカメラ３ａ、３ｂを保持可能である。すなわち、搬送台車２をトンネル孔軸方向となるように進行させることにより、前記回動面はトンネル孔軸方向と直交する面となる。さらに、２台のＣＣＤカメラ３ａ、３ｂによる、それぞれのトンネル孔壁面ａにおける被撮影部分が互いにトンネル孔軸方向に連続するように、２台のカメラ回動保持装置４ａ、４ｂは互いに連動して駆動するように構成されている。カメラ回動保持装置４ａ、４ｂは、パーソナルコンピュータ１２によって制御されてＣＣＤカメラ３ａ、３ｂを回動、保持するべく動作する。
【００６６】
トータルステーション６は、搬送台車２の前部に設置されており、このトータルステーション６に対する対象物の距離、水平角度、鉛直角度等を単体で取得することが可能である。さらに、このトータルステーション６は、対象物を認知するセンサを備えているとともに、対象物に対して自動的に追尾して視準する機能を備えている。トータルステーション６は、対象物のうち、前方基準点ｂ１や後方基準点ｂ２に設置されているプリズム、後述する、搬送台車２の前後に設けられているプリズム１０ａ、１０ｂに対しては自動的に追尾して視準する。これに対して、トンネル孔壁面ａにおける被撮影部分に対しては自動的に追尾して視準しないため、トータルステーション６を被撮影部分に向けて所定角度回転させる必要がある。
【００６７】
自動精密整準台７ａは、カメラ搭載ステージ５の下部に設けられており、図示しない水平センサを備えることによって水平度を認知し、カメラ回動・保持装置４ａ、４ｂを常に水平に保つように駆動する。
同様に、自動精密整準台７ｂは、トータルステーション６の下部に設けられており、図示しない水平センサを備えることによって水平度を認知し、トータルステーション６を常に水平に保つように駆動する。
【００６８】
レーザ距離計８ａ、８ｂは、搬送台車２の前後となる位置２ヶ所に設けられており、それぞれのレーザ距離計８ａ、８ｂは、搬送台車２の前後方向に対して直交する方向において、搬送台車２とトンネル孔壁面ａとの距離を測定可能である。これにより、前記位置２ヶ所において取得される搬送台車２とトンネル孔壁面ａとの間の距離を互いに一致させるようにすることで、搬送台車２の進行方向をトンネル孔軸方向とすることができるようになっている。
【００６９】
レーザポインタ９ａ、９ｂは、搬送台車２の前後となる位置２ヶ所に設けられており、それぞれのレーザポインタ９ａ、９ｂからは、搬送台車２の接地面に対してレーザ光が照射されて、これにより、この接地面におけるレーザ光の照射位置が確認可能である。
【００７０】
レーザポインタ９ｃ、９ｄは、ＣＣＤカメラ３ａ、３ｂの側部に設けられており、このＣＣＤカメラ３ａ、３ｂが視準するトンネル孔壁面ａに対してレーザ光を照射することでトンネル孔壁面ａにおける照射位置を確認可能である。
【００７１】
プリズム１０ａ、１０ｂは全方向性であり、搬送台車２の前後方向となるように、搬送台車２に対して前後に突出する位置２ヶ所に設けられている。トータルステーション６によってプリズム１０ａ、１０ｂの３次元座標値を取得することにより、搬送台車２のトンネル孔軸方向に対するずれが取得される。
【００７２】
モニタ１１は、搬送台車２の後部に設置されており、ＣＣＤカメラ３ａ、３ｂによって視準されているトンネル孔壁面ａの被撮影部分がリアルタイムで映し出されるようになっている。
【００７３】
パーソナルコンピュータ１２は、トータルステーション６によって取得された、被撮影点ｃ1、ｃ2、ｃ3、・・・の３次元的な位置情報、すなわち、図４（ａ）に示す、３次元座標値（Ｘ1、Ｙ1、Ｚ1）、（Ｘ2、Ｙ2、Ｚ2）、（Ｘ3、Ｙ3、Ｚ3）、・・・やＣＣＤカメラ３ａ、３ｂに対する水平角度および鉛直角度θ1、θ2、θ3、・・・等の様々な位置情報が入力されて蓄積されるとともに、これらの位置情報を基に演算が行われる。さらに、ＣＣＤカメラ３ａ、３ｂによって撮影されたトンネル孔壁面ａの撮影画像がデジタルデータとして取り込まれるとともに、前記位置情報や前記演算値を基に、撮影画像ｄ1、ｄ2、ｄ3、・・・の全範囲に対して同一縮尺で同一スケールとする幾何学的な補正、すなわち、倍率補正やあおり補正が行われる。さらに、幾何学的な補正が行われたそれぞれの撮影画像ｄ1、ｄ2、ｄ3、・・・どうしが、それらの共通位置が重ね合わさるようにして合成される。
その他、パーソナルコンピュータ１２は、カメラ回動・保持装置４ａ、４ｂの動作制御を行うとともに、トータルステーション６の動作制御も行う。
【００７４】
バッテリ１３は、搬送台車２の下部に搭載されており、搬送台車２や、この搬送台車２に搭載されている、トータルステーション６、カメラ回動・保持装置４ａ、４ｂ、自動精密整準台７ａ、７ｂ、レーザ距離計８ａ、８ｂ、レーザポインタ９ａ、９ｂ、パーソナルコンピュータ１２等を駆動させるための電力が蓄えられる。
【００７５】
電力変換・供給装置１４は、バッテリ１３の電力をＡＣ電源に変換する装置が備えられている。
【００７６】
以下に、前記したトンネル孔壁面の変状調査システム１を用いてトンネル孔壁面ａの変状調査を行うトンネル孔壁面の変状調査方法について工程順に説明する。
【００７７】
＜基準点設置工程＞
先ず、トンネル孔内において、搬送台車２の前方および後方に、前方基準点ｂ１、および、後方基準点ｂ１を設定する。前方基準点ｂ１、および、後方基準点ｂ２には、それぞれ、全方向性のプリズムを設置するとともに、３次元座標値を予め与えておく。加えて、搬送台車の搬送面に、トンネル孔軸方向となり、かつ、搬送台車２におけるレーザポインタ９ａ、９ｂの間隔に一致するようにして測定ポイントｅ、ｅ、・・・を予め設けておく。
【００７８】
トンネル孔壁面全体の撮影は、以下に示す＜トンネル孔軸直交方向調査工程＞と＜搬送工程＞とを所定回数繰り返すことにより完了する。
【００７９】
＜トンネル孔軸直交方向調査工程＞
＜トンネル孔軸直交方向調査工程＞においては、図４（ａ）に示すように、［カメラ視準・第１位置情報取得工程］、［撮影・第２位置情報取得工程］、［カメラ回動工程］が所定回数繰り返される。以下に、順に説明する。
【００８０】
［カメラ視準・第１位置情報取得工程］
トンネル孔内の所定位置に搬送台車２を設置する。
この際、搬送台車２の前後となる位置２ヶ所に設けられている、レーザ距離計８ａ、８ｂによって取得される、搬送台車２とトンネル孔壁面ａとの間の距離を互いに一致させて、搬送台車２の進行方向をトンネル孔軸方向とする。
加えて、搬送台車２の前後となる位置２ヶ所に設けられている、レーザポインタ９ａ、９ｂから、搬送面に対して照射されるレーザ光と測定ポイントｅ、ｅ、・・・とを一致させて、搬送台車２の進行方向をトンネル孔軸方向とする。
さらに、トータルステーション６によって搬送台車２の前後に設けられている前方プリズム１０ａおよび後方プリズム１０ｂの３次元座標値を取得することにより、搬送台車２のトンネル孔軸方向に対するずれを予め取得しておく。
その後、搬送台車２に設けられているジャッキ２ｂ、および、自動精密整準台７ａ、７ｂを用いて、トータルステーション６、カメラ回動・保持装置４ａ、４ｂをほぼ水平とする。
【００８１】
そして、搬送台車２に搭載されたＣＣＤカメラ３ａ、３ｂをカメラ回動・保持装置４ａ、４ｂによって回動させてトンネル孔壁面ａの所定の被撮影部分を視準させる。なお、ＣＣＤカメラ３ａ、３ｂの側部に設けられているレーザポインタ９ｃ、９ｄから、トンネル孔壁面ａに対して照射されるレーザ光によって、トンネル孔壁面ａにおける被撮影部分の任意の位置を確認可能である。また、搬送台車２の後部に設置されているモニタ１１によって、ＣＣＤカメラ３ａ、３ｂによって視準されているトンネル孔壁面ａの被撮影部分がリアルタイムで映し出されるようになっている。
【００８２】
そして、トータルステーション６によって、ＣＣＤカメラ３ａ、３ｂの前方基準点ｂ１、後方基準点ｂ２に対する３次元的な位置情報を取得する。
【００８３】
具体的には、先ず、トータルステーション６の、前方基準点ｂ１、後方基準点ｂ２に対する３次元的な位置情報、すなわち、距離、水平角度、鉛直角度を取得する。なお、この作業は、トータルステーション６に備えられている自動視準機能、自動追尾機能によって迅速に行われる。そして、ＣＣＤカメラ３ａ、３ｂのトータルステーション６に対する位置情報から、ＣＣＤカメラ３ａ、３ｂの前方基準点ｂ１、後方基準点ｂ２に対する３次元的な位置情報、すなわち、撮影距離、水平角度、鉛直角度を取得する。ここで前方基準点ｂ１、後方基準点ｂ２には３次元座標値が与えられているため、これらから、ＣＣＤカメラ３ａ、３ｂの３次元座標値を求める。こららの計算は、パーソナルコンピュータ１２において行われ、さらに、トータルステーション６によって取得された情報とともに計算結果が保存される。
【００８４】
［撮影・第２位置情報取得工程］
ＣＣＤカメラ３ａ、３ｂによってトンネル孔壁面ａを撮影するとともに、トンネル孔壁面ａの被撮影部分の中央点である被撮影点ｃ1、ｃ2、ｃ3、・・・の、ＣＣＤカメラ３ａ、３ｂに対する３次元的な位置情報を取得する。
【００８５】
具体的には、先ず、トータルステーション６の、被撮影点ｃ1、ｃ2、ｃ3、・・・に対する３次元的な位置情報、すなわち、距離、水平角度、鉛直角度を取得する。この際、搬送台車２の前後に突出するようにして設けられているプリズム１０ａ、１０ｂの３次元座標値を求めることにより、搬送台車２のトンネル孔軸方向に対するずれが精度良く測定され、したがって、前記水平角度も精度良く取得される。なお、この作業は、トータルステーション６に備えられている自動視準機能、自動追尾機能によって迅速に行われる。そして、ＣＣＤカメラ３ａ、３ｂのトータルステーション６に対する位置情報から、被撮影点ｃ1、ｃ2、ｃ3、・・・のＣＣＤカメラ３ａ、３ｂに対する３次元的な位置情報、すなわち、撮影距離ｌ1、ｌ2、ｌ3、・・・、水平角度、鉛直角度θ1、θ2、θ3、・・・を求める。ここで、前記したように、ＣＣＤカメラ３ａ、３ｂの３次元座標値を求めることができるため、被撮影点ｃ1、ｃ2、ｃ3、・・・の３次元座標値（Ｘ1、Ｙ1、Ｚ1）、（Ｘ2、Ｙ2、Ｚ2）、（Ｘ3、Ｙ3、Ｚ3）、・・・も求められる。こららの計算は、パーソナルコンピュータ１２において行われ、計算結果が、トータルステーション６によって取得された情報、撮影画像のデジタル情報とともに保存される。
【００８６】
［カメラ回動工程］
カメラ回動・保持装置４ａ、４ｂによって、ＣＣＤカメラ３ａ、３ｂを、搬送台車２の前後方向に直交する面である回動面内において、所定角度θ回動させる。なお、所定角度θは、隣り合う撮影画像が所定範囲オーバーラップ可能な角度とする。
【００８７】
以上のように、＜トンネル孔軸直交方向調査工程＞においては、図４（ａ）に示すように、［カメラ視準・第１位置情報取得工程］、［撮影・第２位置情報取得工程］、［カメラ回動工程］が所定回数繰り返され、これにより、トンネル孔壁面ａのトンネル孔軸方向に直交する帯状部分の撮影が行われる。
【００８８】
＜搬送工程＞
搬送台車２を進行させて、ＣＣＤカメラ３ａ、３ｂ、トータルステーション６等をトンネル孔軸方向に所定距離搬送する。
この際、搬送台車２の前後となる位置２ヶ所に設けられている、レーザ距離計８ａ、８ｂによって取得される、搬送台車２とトンネル孔壁面ａとの間の距離を互いに一致させて、搬送台車２の進行方向をトンネル孔軸方向とする。
加えて、搬送台車２の前後となる位置２ヶ所に設けられている、レーザポインタ９ａ、９ｂから、搬送面に対して照射されるレーザ光と測定ポイントｅ、ｅ、・・・とを一致させて、搬送台車２の進行方向をトンネル孔軸方向とする。
【００８９】
以上のように、＜トンネル孔軸直交方向調査工程＞と＜搬送工程＞とを所定回数繰り返すことにより、トンネル孔壁面全体の撮影が完了する。
【００９０】
以上のような、＜トンネル孔軸直交方向調査工程＞、＜搬送工程＞の繰り返しとともに、以下に示す、＜撮影画像幾何学的補正工程＞と＜撮影画像合成工程＞とが行われる。
【００９１】
＜撮影画像幾何学的補正工程＞
［撮影・第２位置情報取得工程］において撮影された撮影画像ｄ1、ｄ2、ｄ3、・・・それぞれに対して、トータルステーション６によって取得された、ＣＣＤカメラ３ａ、３ｂの前方基準点ｂ１、後方基準点ｂ２に対する位置情報、トータルステーション６によって取得された、被撮影点ｃ1、ｃ2、ｃ3、・・・のＣＣＤカメラ３ａ、３ｂに対する位置情報、および、これらの位置情報を適宜組み合わせて得られる位置情報、を用いて、パーソナルコンピュータ１２によって、撮影画像ｄ1、ｄ2、ｄ3、・・・の全範囲に対して、同一縮尺で同一スケールとする幾何学的な補正を行う。
【００９２】
具体的には、ＣＣＤカメラ３ａ、３ｂの前方基準点ｂ１、後方基準点ｂ２に対する３次元的な位置情報、すなわち、距離、水平角度、鉛直角度、ＣＣＤカメラ３ａ、３ｂの３次元座標値、被撮影点ｃ1、ｃ2、ｃ3、・・・のＣＣＤカメラ３ａ、３ｂに対する３次元的な位置情報、すなわち、図４（ａ）に示す、撮影距離ｌ1、ｌ2、ｌ3、・・・、水平角度、鉛直角度θ1、θ2、θ3、・・・、被撮影点ｃ1、ｃ2、ｃ3、・・・の３次元座標値（Ｘ1、Ｙ1、Ｚ1）、（Ｘ2、Ｙ2、Ｚ2）、（Ｘ3、Ｙ3、Ｚ3）、・・・等を用いて、倍率補正やあおり補正を行う。倍率補正やあおり補正は、パーソナルコンピュータ１２に取りこまれた撮影画像のデジタル情報を変換することにより行われ、さらに、変換結果が保存される。
【００９３】
＜撮影画像合成工程＞
＜撮影画像幾何学的補正工程＞においてそれぞれ幾何学的な補正が行われた複数の撮影画像ｄ1、ｄ2、ｄ3、・・・どうしを、図４（ｂ）に示すように、パーソナルコンピュータ１２によって、被撮影部分における共通位置どうしを重ね合わせるようにして合成する。
【００９４】
以上により、トンネル孔壁面ａをトンネル孔軸方向と直交方向に連続して撮影するとともに、撮影された撮影画像ｄ1、ｄ2、ｄ3、・・・どうしを合成することで、トンネル孔壁面全体にわたる変状展開図を効率良く作成することが可能となる。
この際、図４（ａ）に示すように、トンネル孔内における撮影位置を自由に設定する場合においては、トンネル孔壁面ａに対するＣＣＤカメラ３ａ、３ｂの撮影距離、撮影角度が様々となるが、トータルステーション６によって、前記被撮影点ｃ1、ｃ2、ｃ3、・・・に、例えば、３次元座標値やＣＣＤカメラ３ａ、３ｂに対する角度等の３次元的な位置情報が与えられる。そして、被撮影点ｃ1、ｃ2、ｃ3、・・・における３次元的な位置情報を利用することによって、パーソナルコンピュータ１２によって、撮影画像ｄ1、ｄ2、ｄ3、・・・の幾何学的な補正が正確に行われ、さらにパーソナルコンピュータ１２によって撮影画像ｄ1、ｄ2、ｄ3、・・・の合成が行われる。したがって、従来に比して容易かつ精度良く、トンネル孔壁面ａの変状展開図を作成することが可能となる。
【００９５】
以上、本実施の形態におけるトンネル孔壁面の変状調査システム１、および、トンネル孔壁面の変状調査方法によれば、以下のような効果を取得することができる。
【００９６】
▲１▼＜基準点設置工程＞において前方基準点ｂ１、後方基準点ｂ２が設定された後、以下のようにしてトンネル孔壁面ａの変状調査が行われる。すなわち、［カメラ視準・第１位置情報取得工程］、［撮影・第２位置情報取得工程］、［カメラ回動工程］、を所定回数繰り返す＜トンネル孔軸直交方向調査工程＞と、＜搬送工程＞と、が所定回数繰り返される。
【００９７】
ここで、［カメラ視準・第１位置情報取得工程］においては、トンネル孔内の所定位置に搬送台車２が設置されて、この搬送台車２に搭載されたＣＣＤカメラ３ａ、３ｂがカメラ回動・保持手段４ａ、４ｂによって回動してトンネル孔壁面ａの所定の被撮影部分を視準するとともに、トータルステーション６によって、ＣＣＤカメラ３ａ、３ｂの前方基準点ｂ１、後方基準点ｂ２に対する３次元的な位置情報が取得される。
【００９８】
また、［撮影・第２位置情報取得工程］においては、ＣＣＤカメラ３ａ、３ｂによってトンネル孔壁面ａが撮影されるとともに、トータルステーション６によって、トンネル孔壁面ａの被撮影部分の中央点である被撮影点ｃ1、ｃ2、ｃ3、・・・の、ＣＣＤカメラ３ａ、３ｂに対する３次元的な位置情報が取得される。
【００９９】
また、［カメラ回動工程］においては、カメラ回動・保持装置４ａ、４ｂによって、ＣＣＤカメラ３ａ、３ｂが前記回動面内において所定角度θ回動する。
【０１００】
さらに、＜搬送工程＞においては、搬送台車２によって、ＣＣＤカメラ３ａ、３ｂ、トータルステーション６がトンネル孔軸方向に所定距離搬送される。
【０１０１】
そして、＜トンネル孔軸直交方向調査工程＞と＜搬送工程＞との所定回数の繰り返しとともに、＜撮影画像幾何学的補正工程＞においては、［撮影・第２位置情報取得工程］において撮影された撮影画像ｄ1、ｄ2、ｄ3、・・・それぞれに対して、トータルステーション６によって取得された、ＣＣＤカメラ３の、前方基準点ｂ１、後方基準点ｂ２に対する位置情報、トータルステーション６によって取得された、ＣＣＤカメラ３ａ、３ｂと被撮影点ｃ1、ｃ2、ｃ3、・・・との間の距離情報、トータルステーション６によって取得された、被撮影点ｃ1、ｃ2、ｃ3、・・・のＣＣＤカメラ３ａ、３ｂに対する位置情報、および、これらの位置情報を適宜組み合わせて得られる位置情報、を用いて、パーソナルコンピュータ１２によって、撮影画像ｄ1、ｄ2、ｄ3、・・・の全範囲に対して、同一縮尺で同一スケールとする幾何学的な補正が行われる。
【０１０２】
さらに、＜撮影画像合成工程＞においては、＜撮影画像幾何学的補正工程＞においてそれぞれ幾何学的な補正が行われた複数の撮影画像ｄ1、ｄ2、ｄ3、・・・どうしが、さらにパーソナルコンピュータ１２によって、被撮影部分における共通位置どうしが重ね合わさるようにして合成される。
【０１０３】
すなわち、以上により、トンネル孔壁面ａをトンネル孔軸方向と直交方向に連続して撮影するとともに、撮影された撮影画像ｄ1、ｄ2、ｄ3、・・・どうしを合成することで、トンネル孔壁面全体にわたる変状展開図を効率良く作成することが可能となる。
この際、図４（ａ）に示すように、トンネル孔内における撮影位置を自由に設定する場合においては、トンネル孔壁面ａに対するＣＣＤカメラ３ａ、３ｂの撮影距離、撮影角度が様々となるが、トータルステーション６によって、被撮影点ｃ1、ｃ2、ｃ3、・・・に、例えば、３次元座標値やＣＣＤカメラ３ａ、３ｂに対する角度等の３次元的な位置情報が与えられる。そして、被撮影点ｃ1、ｃ2、ｃ3、・・・における３次元的な位置情報を利用することによって、パーソナルコンピュータ１２による撮影画像ｄ1、ｄ2、ｄ3、・・・の幾何学的な補正が正確に行われ、さらにパーソナルコンピュータ１２による撮影画像ｄ1、ｄ2、ｄ3、・・・の合成が行われる。したがって、従来に比して容易かつ精度良く、トンネル孔壁面ａの変状展開図を作成することが可能となる。
【０１０４】
▲２▼搬送台車２の前後となる位置２ヶ所に備えられているレーザ距離計８ａ、８ｂそれぞれによって、搬送台車２とトンネル孔壁面ａとの間の距離が、搬送台車２の前後方向に直交し、かつ、互いに同一の方向、で取得される。これにより、レーザ距離計８ａ、８ｂそれぞれによって取得される、トンネル孔壁面ａと搬送台車２との間の２つの距離を互いに同一とすることで、搬送台車２の進行方向がトンネル孔軸方向となる。したがって、搬送台車２を確実にトンネル孔軸方向となるように進行させて、作業性を向上させることができる。
【０１０５】
▲３▼搬送台車２の前後となる位置２ヶ所に備えられているレーザポインタ９ａ、９ｂによって、搬送台車２の搬送面に対してレーザ光を照射することで、この搬送面における照射位置が確認可能である。これにより、前記搬送面に予め、トンネル孔軸方向となるような測定ポイントｅ、ｅ、・・・を設けておき、この測定ポイントｅ、ｅ、・・・が、レーザポインタ９ａ、９ｂのレーザ光によって照射されるようにすることで、搬送台車２の進行方向がトンネル孔軸方向となる。したがって、搬送台車２をトンネル孔軸方向となるように進行させて、作業性を向上させることができる。
【０１０６】
▲４▼搬送台車２の前後に突出する位置２ヶ所に備えられている前方プリズム１０ａおよび後方プリズム１０ｂの３次元的な位置情報、例えば、３次元座標値を取得することによって、搬送台車２のトンネル孔軸方向に対するずれが正確に取得される。これにより、トータルステーション６によって行われる、被撮影点ｃ1、ｃ2、ｃ3、・・・の、ＣＣＤカメラ３ａ、３ｂに対する３次元的な位置情報の取得のうち、特に水平角度の取得をより正確に行うことができるとともに、搬送台車２を確実にトンネル孔軸方向となるように進行させるための指標を得ることができる。
【０１０７】
▲５▼自動精密背整準台７ａ、７ｂにより、カメラ回動・保持装置４ａ、４ｂ、トータルステーション６が搬送台車２上において水平に保持される。したがって、トータルステーション６によって取得される位置情報の信頼性が向上する。
【０１０８】
▲６▼ＣＣＤカメラ３ａ、３ｂに備えられているレーザポインタ９ｃ、９ｄによって、トンネル孔壁面ａに対してレーザ光を照射することで、このトンネル孔壁面ａにおける照射位置、すなわち、ＣＣＤカメラ３ａ、３ｂの視準方向を確認可能である。すなわち、ＣＣＤカメラ３ａ、３ｂの視準方向を常に認識して、作業性を向上させることができる。
【０１０９】
▲７▼ＣＣＤカメラ３ａ、３ｂは、搬送台車２の前後となる位置に２台備えられているとともに、それぞれのＣＣＤカメラ３ａ、３ｂは、カメラ回動保持装置４ａ、４ｂによって、ＣＣＤカメラ３ａ、３ｂを含み搬送台車２の前後方向に直交する面である回動面内、において回動しながらトンネル孔壁面ａの被撮影部分を視準するとともに、この回動面内の任意の位置で保持される。さらに、カメラ回動・保持装置４ａ、４ｂによって、２台のＣＣＤカメラ３ａ、３ｂは、それぞれのトンネル孔壁面における被撮影部分を互いにトンネル孔軸方向に連続するように視準する。したがって、２台のＣＣＤカメラ３ａ、３ｂによって、トンネル孔壁面ａにおけるトンネル孔軸方向と直交する方向の帯状部分の撮影面積を広げて撮影効率を向上させることができる。
【０１１０】
なお、本発明のトンネル孔壁面の変状調査システムおよびトンネル孔壁面の変状調査方法は、本実施の形態に限定されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において種々の改良並びに設計の変更を行っても良い。
【０１１１】
また、本実施の形態においては、コンクリート表面としてトンネル孔壁面ａを例に挙げたが、その他、例えばダムやコンクリートが露出する高架橋や建築物の表面に対しても適用できることは勿論である。
【０１１２】
次に、本実施の形態においては、搬送台車２の前後に突出する位置２箇所に前方プリズム１０ａ、後方プリズム１０ｂを備えておき、これらの前方プリズム１０ａ、後方プリズム１０ｂの３次元座標値を取得することによって、搬送台車２のトンネル孔軸方向に対するずれを正確に取得している。しかしながら、搬送台車２に備えられているプリズムは１つでもよく、この場合においては、トータルステーション６の３次元座標値を取得するとともに、前記プリズムの３次元座標値を取得することによって、搬送台車２のトンネル孔軸方向に対するずれが正確に取得される。
【０１１３】
次に、本実施の形態においては、搬送台車２をトンネル孔軸方向に設置するために、前記したように搬送台車２の前後となる位置にそれぞれ設けられるレーザポインタ９ａ、９ｂおよびレーザ距離計８ａ、８ｂを用いている。しかしながら、本発明の目的を達するためには、ＣＣＤカメラ３ａ、３ｂとトータルステーション６とを結ぶ線が、トンネル孔軸方向となればよい。したがって、例えば以下のように発明を構成することも可能である。すなわち、例えば、自動精密整準台７ａを備えるＣＣＤカメラ３ａ、３ｂと自動精密整準台７ｂとを備えるトータルステーション６とを、同一かつ水平方向に回動可能なステージに搭載する。そして、トータルステーション６によって、３次元的な位置情報を取得するとともにトンネル孔軸方向を取得する。さらに、ＣＣＤカメラ３ａ、３ｂとトータルステーション６とを結ぶ線がトンネル孔軸方向となるようにステージを回動させる。以上により、ＣＣＤカメラ３ａ、３ｂとトータルステーション６を結ぶ線が、トンネル孔軸方向となり、本実施の形態における効果と同様の効果を得ることが可能である。なお、前記した方法は、全て自動で行われてもよいことは勿論である。
【０１１４】
次に、本実施の形態においては、トンネル孔壁面を撮影するために、縦横に拡がりのある撮影視野を備えるＣＣＤカメラ３ａ、３ｂを用いているが、特に限定されるものではなく、例えば、ライン状の撮影視野を備えるＣＣＤラインセンサでもよい。この場合においては、ＣＣＤラインセンサを回転させて、トンネル孔壁面をトンネル孔軸方向と直交方向に連続的に撮影することになり、ＣＣＤラインセンサの回転速度を一定にすると、トンネル孔壁面におけるライン状の撮影領域の進行速度が変化してライン密度が不均一となる。したがって、ライン密度が均一となるように撮影画像を再構成したり、あるいは、ライン密度が均一となるように、ＣＣＤラインセンサの回転速度を制御したりする等の対策が必要となるが、本発明によれば、被撮影部分の３次元的な位置情報が取得されるので、これらの位置情報を基に容易かつ正確に行うことができる。
【０１１５】
さらに、本実施の形態においては、ＣＣＤカメラ３ａ、３ｂをトンネル孔軸方向に２台配設しているが、１台あるいは３台以上でもよいことは勿論である。
【０１１６】
【発明の効果】
請求項１記載の発明によれば、コンクリート表面の変状展開図を作成するに際して、図４（ａ）に示すように、トンネル孔内における撮影位置を自由に設定する場合においては、トンネル孔壁面に対するカメラの撮影距離、撮影角度が様々となるが、前記第１位置情報取得手段、前記第２位置情報取得手段によって、前記被撮影点に、例えば、３次元座標値やカメラに対する角度等の３次元的な位置情報が与えられる。そして、被撮影点における３次元的な位置情報を利用することによって、前記撮影画像幾何学的補正手段によって、撮影画像の幾何学的な補正が正確に行われ、さらに前記撮影画像合成手段によって撮影画像の合成が行われる。したがって、従来に比して容易かつ精度良く、コンクリート表面の変状展開図を作成することが可能となる。
【０１１７】
請求項２記載の発明によれば、請求項１記載の発明と同様の効果を取得することができることは勿論のこと、トンネル孔壁面をトンネル孔軸方向と直交方向に連続して撮影するとともに、撮影された撮影画像どうしを合成することで、トンネル孔壁面全体にわたる変状展開図を効率良く作成することが可能となる。
【０１１８】
請求項３記載の発明によれば、請求項２記載の発明と同様の効果を取得することができることは勿論のこと、前記距離取得手段それぞれによって取得される、前記トンネル孔壁面と前記搬送台車との間の少なくとも２つの距離を互いに同一とすることで、該搬送手段の進行方向がトンネル孔軸方向となる。したがって、前記搬送手段を前記トンネル孔軸方向となるように進行させて、作業性を向上させることができる。
【０１１９】
請求項４記載の発明によれば、請求項２または３記載の発明と同様の効果を取得することができることは勿論のこと、前記搬送面に予め、トンネル孔軸方向となるような測定ポイントを設けておき、この測定ポイントが前記光照射手段の光によって照射されるようにすることで、該搬送手段の進行方向がトンネル孔軸方向となる。したがって、前記搬送手段を前記トンネル孔軸方向となるように進行させて、作業性を向上させることができる。
【０１２０】
請求項５記載の発明によれば、請求項２〜４のいずれかに記載の発明と同様の効果を得ることができることは勿論のこと、前記搬送手段のトンネル孔軸方向に対するずれが正確に取得される。これにより、前記第２位置情報取得手段によって行われる、前記被撮影点の、前記カメラに対する３次元的な位置情報の取得のうち、特に水平角度の取得をより正確に行うことができるとともに、前記搬送手段を確実に前記トンネル孔軸方向となるように進行させるための指標を得ることができる。
【０１２１】
請求項６記載の発明によれば、請求項２〜５のいずれかに記載の発明と同様の効果を取得することができることは勿論のこと、前記水平保持手段により、前記カメラ回動・保持手段、前記第１位置情報取得手段、前記第２位置情報取得手段が前記搬送手段上において水平に保持され、前記第１位置情報取得手段、前記第２位置情報取得手段によって取得される位置情報の信頼性が向上する。
【０１２２】
請求項７記載の発明によれば、請求項１〜６のいずれかに記載の発明と同様の効果を取得することができることは勿論のこと、前記カメラに備えられている前記光照射手段によって、コンクリート表面に対して光を照射することで、このコンクリート表面における照射位置、すなわち、カメラの視準方向を確認可能である。すなわち、カメラの視準方向を常に認識して、作業性を向上させることができる。
【０１２３】
請求項８記載の発明によれば、請求項２〜７のいずれかに記載の発明と同様の効果を取得することができることは勿論のこと、少なくとも２台のカメラによって、トンネル孔壁面におけるトンネル軸方向と直交する方向の帯状部分の撮影面積を広げて撮影効率を向上させることができる。
【０１２４】
請求項９記載の発明によれば、コンクリート表面の変状展開図を作成するに際して、撮影位置を自由に設定する場合においては、コンクリート表面に対するカメラの撮影距離、撮影角度が様々となるが、前記第１位置情報取得手段、前記第２位置情報取得手段によって、前記被撮影点に、例えば、３次元座標値やカメラに対する角度等の３次元的な位置情報が与えられる。そして、被撮影点における３次元的な位置情報を利用することによって、前記撮影画像幾何学的補正手段によって、撮影画像の幾何学的な補正が正確に行われ、さらに前記撮影画像合成手段によって撮影画像の合成が行われる。したがって、従来に比して容易かつ精度良く、コンクリート表面の変状展開図を作成することが可能となる。
【０１２５】
請求項１０記載の発明によれば、トンネル孔壁面をトンネル孔軸方向と直交方向に連続して撮影するとともに、撮影された撮影画像どうしを合成することで、トンネル孔壁面全体にわたる変状展開図を効率良く作成することが可能となる。この際、図４（ａ）に示すように、トンネル孔内における撮影位置を自由に設定する場合においては、トンネル孔壁面に対するカメラの撮影距離、撮影角度が様々となるが、前記第１位置情報取得手段、前記第２位置情報取得手段によって、前記被撮影点に、例えば、３次元座標値やカメラに対する角度等の３次元的な位置情報が与えられる。そして、被撮影点における３次元的な位置情報を利用することによって、前記撮影画像幾何学的補正手段によって、撮影画像の幾何学的な補正が正確に行われ、さらに前記撮影画像合成手段によって撮影画像の合成が行われる。したがって、従来に比して容易かつ精度良く、トンネル孔壁面の変状展開図を作成することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は本発明に係るトンネル孔壁面の変状調査システムの概略構成を示す図、（ｂ）はこのトンネル孔壁面の変状調査システムによってトンネル孔壁面の変状調査を行っている状況を示す図である。
【図２】本発明に係るトンネル孔壁面の変状調査システムの上面図である。
【図３】本発明に係るトンネル孔壁面の変状調査システムを側面図である。
【図４】（ａ）はトンネル孔軸方向に直交する方向において、トンネル孔壁面を複数に分割して撮影している状況を示す図であり、（ｂ）は（ａ）において撮影された撮影画像それぞれを合成している状況を示す図である。
【符号の説明】
１ トンネル孔壁面の変状調査システム（コンクリート表面の変状調査システム）
２ 搬送台車（搬送手段）
３ａ、３ｂ ＣＣＤカメラ（カメラ）
４ａ、４ｂ カメラ回動・保持装置（カメラ回動・保持手段）
５ カメラ搭載ステージ
６ トータルステーション（第１位置情報取得手段、第２位置情報取得手段）
７ａ、７ｂ 自動精密整準台（水平保持手段）
８ａ、８ｂ レーザ距離計（距離取得手段）
９ａ、９ｂ レーザポインタ（光照射手段）
９ｃ、９ｄ レーザポインタ（光照射手段）
１０ａ、１０ｂ プリズム
１１ モニタ
１２ パーソナルコンピュータ（撮影画像幾何学的補正手段、撮影画像合成手段）
１３ バッテリ
１４ 電力変換・供給装置
ａ トンネル孔壁面（コンクリート表面）
ｂ１ 前方基準点（基準点）
ｂ２ 後方基準点（基準点）
ｃ1、・・・ 被撮影点
ｄ1、・・・ 撮影画像
ｅ、・・・ 測定ポイント
（Ｘ1、Ｙ1、Ｚ1）、・・・ ３次元座標値（３次元的な位置情報）
ｌ1、・・・ 距離（３次元的な位置情報）
θ1、・・・ 鉛直角度（３次元的な位置情報）
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、トンネル孔壁面、ダム、あるいは、コンクリートが露出する高架橋や建築物等のコンクリート表面における、ひびや亀裂等の変状を調査するための、コンクリート表面の変状調査システム、および、コンクリート表面の変状調査方法、に関する。
【０００２】
【従来の技術】
トンネル等のコンクリート建造物においては、老朽化に伴いひびや亀裂等の変状が現われてくる。この変状は建造物の寿命と密接な関係をもっており、変状の形状や大きさを見ることにより建造物の安全性や耐用年数等を推定することが可能となる。前記変状の調査は、建造物の壁面をカメラ又はビデオカメラで撮影・記録し、記録された写真又は画像を基に変状展開図を作成して行う。
【０００３】
以下に、従来一般の変状展開図の作成方法をトンネルの例で説明する。作業員がトンネル孔内を端から端まで歩行又は車に乗車して移動し、トンネル孔壁面をカメラ又はビデオカメラで撮影する。この場合、カメラやビデオカメラの撮影視野は限られているため、トンネル孔壁面をトンネル孔軸方向と直交方向において連続させて撮影し、その位置での撮影が完了すると、トンネル孔内を所定距離進み、続くトンネル孔壁面をトンネル孔軸方向と直交方向に撮影する。この撮影と移動とを繰り返すことにより全てのトンネル孔壁面について撮影することができる。そして、事務所等において、写真を拡大したりビデオを再生したりして、トンネル孔壁面の変状をスケッチすることにより変状展開図を作成していた。
【０００４】
しかしながら、前記した方法は、人員、時間、コスト等の制約がある他、変状の検出精度を高くすることができない。このため、例えば、特許第２９６３２８４号公報に示す装置や、特開平９−２８４７４９号公報に示す装置が提供されてきた。
【０００５】
特許第２９６３２８４号公報記載の装置は、ライン状の撮影領域を備えるＣＣＤラインセンサの先に、曲面鏡を配置してその撮影視野をトンネルの天井、側壁方向に向けて扇状に分散させて撮影するものである。
【０００６】
また、特開平９−２８４７４９号公報に示す装置は、分割して撮影される領域を一定に保つようなズーム機能を備えるカメラによってトンネル孔壁面を撮影するものである。前記公報記載の技術においては、ライン状の撮影領域を備えるＣＣＤラインセンサによる場合と縦横に拡がりのある撮影領域を備えるＣＣＤカメラによる場合とが記載されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、特許第２９６３２８４号公報記載の装置において、ライン状の撮影領域を曲面鏡でトンネル孔壁面に扇状に広げて撮影する場合においては、トンネル孔壁面の形状、あるいは、トンネル孔内における撮影位置によっては、ＣＣＤラインセンサのトンネル孔壁面までの距離を全て同一とすることはできない。これにより、撮影画像に歪みが生じるため、撮影画像に対して所定の幾何学的補正を行う必要が生じる。特許第２９６３２８４号公報においては、幾何学的補正方法として、予め検査対象となるトンネル孔壁面に等間隔の目盛りを仮設しておき、前記目盛りを含むようにしてトンネル孔壁面の撮影を行い、目盛りの有する位置情報等を利用して、コンピュータ等による画像処理を行う方法を記載している。すなわち、前記目盛りは、画像処理の基データとなるように、３次元座標値等の３次元的な位置情報を備える必要があるが、この目盛りを仮設するとともに目盛りに３次元的な位置情報を与える作業は、特にトンネルが長区間となる場合においては極めて煩雑である。
【０００８】
また、特開平９−２８４７４９号公報に示す装置において、ＣＣＤラインセンサによる場合には、ＣＣＤラインセンサを回転させて、トンネル孔壁面をトンネル孔軸方向と直交方向に連続的に撮影するものである。この際、ズーム機能により撮影領域は一定に保たれるが、トンネル孔内における撮影位置を自由に設定する場合においては、ＣＣＤラインセンサの回転速度を一定にすると、トンネル孔壁面におけるライン状の撮影領域の進行速度が変化してライン密度が不均一となる。したがって、ライン密度が均一となるように撮影画像を再構成したり、あるいは、ライン密度が均一となるように、ＣＣＤラインセンサの回転速度を制御したりする等の対策が必要となる。そしてこれらの対策には、前記特許第２９６３２８４号公報にも記載されているように、被撮影部分の３次元的な位置情報の取得が必要となってくる。
【０００９】
また、縦横に拡がりのある撮影領域を備えるＣＣＤカメラによる場合には、ＣＣＤカメラにより、トンネル孔壁面をトンネル孔軸方向と直交方向に連続的に撮影するものである。この際、ズーム機能により撮影領域は一定に保たれるが、トンネル孔内における撮影位置を自由に設定する場合においては、トンネル孔壁面に対するカメラの撮影角度が様々となる。これにより、１枚の撮影画像においても撮影距離が異なることによる歪みが生じ、したがって、より正確な調査を行うためには前記歪みを補正する必要がある。そして、前記歪みの補正には、被撮影部分の３次元的な位置情報の取得が必要となってくる。
【００１０】
すなわち、ＣＣＤラインセンサによる場合とＣＣＤカメラによる場合との双方において、被撮影部分の３次元的な位置情報の取得が必要となってくるが、特開平９−２８４７４９号公報には、被撮影部分の３次元的な位置情報の取得に関しての記載は見られない。
【００１１】
いずれにしても、トンネル孔壁面の形状が不規則である場合や、トンネル孔内における撮影位置を自由に設定する場合等においては、撮影された撮影画像どうしを合成する際に、何らかの幾何学的な補正を行う必要が生じる。そして、前記幾何学的な補正は通常コンピュータによって行われるため、基となる情報として、被撮影部分の３次元的な位置情報、例えば、３次元座標値やカメラに対する角度等を得ることが極めて重要となってくる。特に、トンネルが長区間となる場合においては、被撮影部分の３次元的な位置情報を得る作業を効率的に行う必要がある。
【００１２】
本発明の目的は、上記諸問題を解決することが可能となる、コンクリート表面の変状調査システム、および、コンクリート表面の変状調査方法、を提供することである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
以上の課題を解決すべく、請求項１に記載のコンクリート表面の変状調査システム（トンネル孔壁面の変状調査システム１）は、例えば図１〜図４に示すように、コンクリート表面（トンネル孔壁面ａ）を複数に分割して撮影するカメラ（ＣＣＤカメラ３ａ、３ｂ）と、前記カメラ（ＣＣＤカメラ３ａ、３ｂ）の、設定される基準点（前方基準点ｂ１、後方基準点ｂ２）に対する３次元的な位置情報を取得する第１位置情報取得手段としてのトータルステーション６と、前記カメラ（ＣＣＤカメラ３ａ、３ｂ）によってコンクリート表面（トンネル孔壁面ａ）を撮影するに際して、コンクリート表面（トンネル孔壁面ａ）の被撮影部分に含まれる少なくとも１点、である被撮影点ｃ1、ｃ2、ｃ3、・・・の、前記カメラ（ＣＣＤカメラ３ａ、３ｂ）に対する３次元的な位置情報を取得する第２位置情報取得手段としてのトータルステーション６と、前記第１位置情報取得手段（トータルステーション６）によって取得された、前記カメラ（ＣＣＤカメラ３ａ、３ｂ）の前記基準点（前方基準点ｂ１、後方基準点ｂ２）に対する位置情報、前記第２位置情報取得手段（トータルステーション６）によって取得された、前記被撮影点ｃ1、ｃ2、ｃ3、・・・の前記カメラ（ＣＣＤカメラ３ａ、３ｂ）に対する位置情報、および、これらの位置情報を適宜組み合わせて得られる位置情報、を用いて、前記カメラ（ＣＣＤカメラ３ａ、３ｂ）によって撮影された撮影画像ｄ1、ｄ2、ｄ3、・・・の全範囲に対して、同一縮尺で同一スケールとする幾何学的な補正を行う撮影画像幾何学的補正手段（パーソナルコンピュータ１２）と、前記撮影画像幾何学的補正手段（パーソナルコンピュータ１２）によって、それぞれ幾何学的な補正が行われた複数の撮影画像ｄ1、ｄ2、ｄ3、・・・どうしを、被撮影部分における共通位置どうしを重ね合わせるようにして合成する撮影画像合成手段（パーソナルコンピュータ１２）と、が備えられていることを特徴としている。
【００１４】
請求項１記載の発明によれば、第１位置情報取得手段によって、前記カメラの前記基準点に対する３次元的な位置情報が取得され、前記第２位置情報取得手段によって、前記カメラによってコンクリート表面を撮影するに際して、コンクリート表面の被撮影部分に含まれる少なくとも１点、である被撮影点の、前記カメラに対する３次元的な位置情報が取得される。
【００１５】
そして、前記第１位置情報取得手段によって取得された、前記カメラの前記基準点に対する３次元的な位置情報、前記第２位置情報取得手段によって取得された、前記被撮影点の前記カメラに対する位置情報、および、これらの位置情報を適宜組み合わせて得られる位置情報、を用いて、前記撮影画像幾何学的取得手段によって、前記カメラによって撮影された撮影画像の全範囲に対して、同一縮尺で同一スケールとする幾何学的な補正が行われる。
【００１６】
さらに、前記撮影画像幾何学的補正手段によって、それぞれ幾何学的な補正が行われた複数の撮影画像どうしが、撮影画像合成手段によって、被撮影部分における共通位置どうしを重ね合わせるようにして合成される。
【００１７】
すなわち、以上により、コンクリート表面の変状展開図を作成するに際して、図４（ａ）に示すように、トンネル孔内における撮影位置を自由に設定する場合においては、トンネル孔壁面に対するカメラの撮影距離、撮影角度が様々となるが、前記第１位置情報取得手段、前記第２位置情報取得手段によって、前記被撮影点に、例えば、３次元座標値やカメラに対する角度等の３次元的な位置情報が与えられる。そして、被撮影点における３次元的な位置情報を利用することによって、前記撮影画像幾何学的補正手段によって、撮影画像の幾何学的な補正が正確に行われ、さらに前記撮影画像合成手段によって撮影画像の合成が行われる。したがって、従来に比して容易かつ精度良く、コンクリート表面の変状展開図を作成することが可能となる。
【００１８】
前記コンクリート表面は、トンネル孔壁面等、比較的長区間にわたって構築されるコンクリート構造物の表面である。
【００１９】
前記カメラとしては、ライン状の撮影視野を備えるＣＣＤラインセンサや、縦横に拡がりのある撮影視野を備えるＣＣＤカメラがある。
【００２０】
前記第１位置情報取得手段、前記第２位置情報取得手段としては、トータルステーションが挙げられる。トータルステーションとは、光波測距儀とトランシットとが一体化した装置である。光波測距儀は、この光波測距儀から対象物までの光波が往復する時間を取得して距離を求めるものであり、トランシットはトランシットに対する対象物の水平角度及び鉛直角度を求めるものである。すなわち、これらを一体化したトータルステーションは、このトータルステーションに対する対象物の距離、水平角度、鉛直角度等を単体で取得することが可能である。特に、最近においては、自動視準機能、自動追尾機能等を備えるものも開発されてきている。
【００２１】
前記被撮影点の３次元的な位置情報とは、前記したように、被撮影点の３次元座標値やカメラに対する角度等である。すなわち、前記被撮影点を含むように、前記カメラによって撮影された撮影画像は、３次元的な位置情報が与えられることになる。
【００２２】
前記被撮影点の３次元座標値を取得する方法としては、前記基準点に予め３次元座標値を与えておき、前記第１位置情報取得手段によって、前記基準点と前記カメラとの間の距離および角度等を取得し、さらに前記第２位置情報取得手段によって、前記カメラと前記被撮影点との間の距離および角度等を取得し、これらの情報を基に幾何学モデルから算出すればよい。
【００２３】
前記同一縮尺で同一スケールとする幾何学的な補正、とは、すなわち、図４（ａ）に示すように、コンクリート表面を分割して撮影する場合に、トンネル孔内における撮影位置を自由に設定する場合においては、トンネル孔壁面に対するカメラの撮影距離、撮影角度が様々となり、撮影画像ごとの倍率が異なったり、撮影画像に歪みが生じたりするため、これらを補正することである。前記補正の方法としては、いわゆる倍率補正やあおり補正があり、前記第１位置情報取得手段や前記第２位置情報取得手段によって取得される情報等を利用してコンピュータ処理により行われる。
【００２４】
請求項２記載の発明は、例えば図１〜図４に示すように、請求項１記載のコンクリート表面の変状調査システム（トンネル孔壁面の変状調査システム１）において、
前記コンクリート表面はトンネル孔壁面ａであり、
少なくとも、前記カメラ（ＣＣＤカメラ３ａ、３ｂ）、前記第１位置情報取得手段（トータルステーション６）、前記第２位置情報取得手段（トータルステーション６）、を搭載してトンネル孔軸方向に搬送する搬送手段（搬送台車２）が備えられており、
前記カメラ（ＣＣＤカメラ３ａ、３ｂ）を、このカメラ（ＣＣＤカメラ３ａ、３ｂ）を含み前記搬送手段（搬送台車２）の前後方向に直交する面である回動面内、において回動させながらコンクリート表面（トンネル孔壁面ａ）の被撮影部分を視準させるとともに、該回動面内の任意の位置で保持可能とするカメラ回動・保持手段（カメラ回動・保持装置４ａ、４ｂ）が備えられていることを特徴としている。
【００２５】
請求項２記載の発明によれば、前記コンクリート表面はトンネル孔壁面であるとともに、前記搬送手段によって、少なくとも、前記カメラ、前記第１位置情報取得手段、前記第２位置情報取得手段、が搭載されてトンネル孔軸方向に搬送される。加えて、前記カメラ回動・保持手段によって、前記カメラが、このカメラを含み前記搬送手段の前後方向に直交する面である回動面内、において回動しながらトンネル孔壁面の被撮影部分を視準するとともに、この回動面内の任意の位置で保持される。
【００２６】
すなわち、トンネル孔壁面におけるトンネル孔軸方向と直交方向の帯状部分を撮影すること、および、撮影後には前記搬送手段によって前記カメラをトンネル孔軸方向に所定距離搬送すること、を繰り返すことにより、トンネル孔壁面全体を効率良く撮影し、撮影された撮影画像どうしを合成することで、トンネル孔壁面全体にわたる変状展開図を効率良く作成することが可能となる。
【００２７】
前記搬送手段としては、例えば、鋼材等によって組み立てられた台車がある。
【００２８】
なお、前記搬送手段の搬送方向をトンネル孔軸方向とすることで、前記カメラが回動する回動面は、トンネル孔軸方向と直交する面に一致する。
【００２９】
請求項３記載の発明は、例えば図１〜図３に示すように、請求項２記載のコンクリート表面の変状調査システム（トンネル孔壁面の変状調査システム１）において、
前記搬送手段（搬送台車２）の前後となる位置少なくとも２ヶ所には、それぞれ、該搬送手段（搬送台車２）とコンクリート表面（トンネル孔壁面ａ）との間の距離を、該搬送手段（搬送台車２）の前後方向に直交し、かつ、互いに同一の方向、で取得する距離取得手段（レーザ距離計８ａ、８ｂ）が備えられていることを特徴としている。
【００３０】
請求項３記載の発明によれば、前記搬送手段の前後となる位置少なくとも２ヶ所に備えられている前記距離取得手段それぞれによって、該搬送手段とトンネル孔壁面との間の距離が、該搬送台車の前後方向に直交し、かつ、互いに同一の方向、で取得される。これにより、前記距離取得手段それぞれによって取得される、前記トンネル孔壁面と前記搬送台車との間の少なくとも２つの距離を互いに同一とすることで、該搬送手段の進行方向がトンネル孔軸方向となる。したがって、前記搬送手段を確実に前記トンネル孔軸方向となるように進行させて、作業性を向上させることができる。
【００３１】
なお、前記距離取得手段としては、例えば、レーザ距離計がある。
【００３２】
なお、本発明においては、前記搬送手段の進行方向は、ほぼトンネル孔軸線方向となればよく、すなわち、完全にトンネル孔軸方向とならなくても、前記第１位置情報取得手段や前記第２位置情報取得手段から得られる位置情報を利用することによって、撮影画像の幾何学的補正を正確に行って、撮影画像を合成することができる。すなわち、前記距離取得手段は付随的に備えられており、これを利用することによって搬送手段の進行方向がトンネル孔軸方向から大きくずれることが防止され、作業性を向上させることができる。
【００３３】
請求項４記載の発明は、例えば図１〜図３に示すように、請求項２または３記載のコンクリート表面の変状調査システム（トンネル孔壁面の変状調査システム１）において、
前記搬送手段（搬送台車２）の前後となる位置少なくとも２ヶ所には、それぞれ、該搬送手段（搬送台車２）の搬送面に対して照射されることで該搬送面における照射位置を確認可能な光、を照射する光照射手段（レーザポインタ９ａ、９ｂ）が備えられていることを特徴としている。
【００３４】
請求項４記載の発明によれば、前記搬送手段の前後となる位置少なくとも２ヶ所に備えられている前記光照射手段によって、該搬送手段の搬送面に対して光を照射することで、この搬送面における照射位置が確認可能である。これにより、前記搬送面に予め、トンネル孔軸方向となるような測定ポイントを設けておき、この測定ポイントが前記光照射手段の光によって照射されるようにすることで、該搬送手段の進行方向がトンネル孔軸方向に一致する。したがって、前記搬送手段を確実に前記トンネル孔軸方向となるように進行させて、作業性を向上させることができる。
【００３５】
なお、前記搬送手段のコンクリート表面における搬送面に対して照射されることでこの搬送面における照射位置を確認可能な光、としては、例えばレーザ光がある。前記光照射手段としては、例えばレーザポインタがある。
【００３６】
前記光照射手段を利用することによっては、前記搬送手段の進行方向は、ほぼトンネル孔軸方向となればよく、すなわち、完全にトンネル孔軸方向とならなくてもよいことは、前記距離取得手段における場合と同様である。
【００３７】
請求項５記載の発明は、例えば図１〜図３に示すように、請求項２〜４のいずれかに記載のコンクリート表面の変状調査システム（トンネル孔壁面の変状調査システム１）において、
前記搬送手段（搬送台車２）には、前記第１位置情報取得手段（トータルステーション６）および前記第２位置情報取得手段（トータルステーション６）による位置情報の取得の際に用いられるプリズム（前方プリズム１０ａ、後方プリズム１０ｂ）が備えられていることを特徴としている。
【００３８】
請求項５記載の発明によれば、前記搬送手段に備えられているプリズムが、前記第１位置情報取得手段および前記第２位置情報取得手段による位置情報の取得の際に用いられる。例えば、前記搬送手段に搭載された前記第１位置情報取得手段および前記第２位置情報取得手段の３次元的な位置情報、例えば、３次元座標値を取得するとともに、前記プリズムの３次元的な位置情報、例えば、３次元座標値を取得することによって、前記搬送手段のトンネル孔軸方向に対するずれが正確に取得される。この際、前記搬送手段の前後となる位置少なくとも２箇所にプリズムを備えておき、これらのプリズムの３次元的な位置情報、例えば、３次元座標値を取得しても、同様に、前記搬送手段のトンネル孔軸方向に対するずれが正確に取得される。これにより、前記第２位置情報取得手段によって行われる、前記被撮影点の、前記カメラに対する３次元的な位置情報の取得のうち、特に水平角度の取得をより正確に行うことができるとともに、前記搬送手段を確実に前記トンネル孔軸方向となるように進行させるための指標を得ることができる。
【００３９】
請求項６記載の発明は、例えば図１〜図３に示すように、請求項２〜５のいずれかに記載のコンクリート表面の変状調査システム（トンネル孔壁面の変状調査システム１）において、
前記搬送手段（搬送台車２）には、前記カメラ回動・保持手段（カメラ回動・保持装置４ａ、４ｂ）、前記第１位置情報取得手段、前記第２位置情報取得手段を、前記搬送手段（搬送台車２）上において水平に保持する水平保持手段（自動精密整準台７ａ、７ｂ）が備えられていることを特徴としている。
【００４０】
請求項６記載の発明によれば、前記水平保持手段により、前記カメラ回動・保持手段、前記第１位置情報取得手段、前記第２位置情報取得手段が前記搬送手段上において水平に保持される。したがって、前記第１位置情報取得手段、前記第２位置情報取得手段によって取得される位置情報の信頼性が向上する。
【００４１】
請求項７記載の発明は、例えば図１〜図３に示すように、請求項１〜６のいずれかに記載のコンクリート表面の変状調査システム（トンネル孔壁面の変状調査システム１）において、
前記カメラ（ＣＣＤカメラ３ａ、３ｂ）には、このカメラ（ＣＣＤカメラ３ａ、３ｂ）が視準するコンクリート表面（トンネル孔壁面ａ）に対して照射されることで該コンクリート表面（トンネル孔壁面ａ）における照射位置を確認可能な光、を照射する光照射手段（レーザポインタ９ｃ、９ｄ）が備えられていることを特徴としている。
【００４２】
請求項７記載の発明によれば、前記カメラに備えられている前記光照射手段によって、コンクリート表面に対して光を照射することで、このコンクリート表面における照射位置、すなわち、カメラの視準方向を確認可能である。すなわち、カメラの視準方向を常に認識して、作業性を向上させることができる。
【００４３】
なお、コンクリート表面に対して照射されることで該コンクリート表面における照射位置を確認可能な光、としては、例えばレーザ光がある。前記光照射手段としては、例えばレーザポインタがある。
【００４４】
請求項８記載の発明は、例えば図１〜図３に示すように、請求項２〜７のいずれかに記載のコンクリート表面の変状調査システム（トンネル孔壁面の変状調査システム１）において、
前記カメラ（ＣＣＤカメラ３ａ、３ｂ）は、前記搬送手段（搬送台車２）の前後となる位置に少なくとも２台備えられており、
それぞれのカメラ（ＣＣＤカメラ３ａ、３ｂ）を、該カメラ（ＣＣＤカメラ３ａ、３ｂ）を含み前記搬送手段（搬送台車２）の前後方向に直交する面である回動面内、において回動させながらコンクリート表面（トンネル孔壁面ａ）の被撮影部分を視準させるとともに、この回動面内の任意の位置で保持可能とするカメラ回動・保持手段（カメラ回動・保持装置４ａ、４ｂ）が備えられており、
該カメラ回動・保持手段（カメラ回動・保持装置４ａ、４ｂ）は、前記少なくとも２台のカメラ（ＣＣＤカメラ３ａ、３ｂ）による、それぞれのコンクリート表面（トンネル孔壁面ａ）における被撮影部分を互いにトンネル孔軸方向に連続して視準するべく構成されていることを特徴としている。
【００４５】
請求項８記載の発明によれば、前記カメラは、前記搬送手段の前後となる位置に少なくとも２台備えられているとともに、それぞれのカメラは、前記カメラ回動保持手段によって、該カメラを含み前記搬送手段の前後方向に直交する面である回動面内、において回動しながらコンクリート表面の被撮影部分を視準するとともに、この回動面内の任意の位置で保持される。さらに、カメラ回動・保持手段によって、前記少なくとも２台のカメラは、それぞれのコンクリート表面における被撮影部分を互いにトンネル孔軸方向に連続するように視準する。したがって、少なくとも２台のカメラによって、トンネル孔壁面におけるトンネル軸方向と直交する方向の帯状部分の撮影面積を広げて撮影効率を向上させることができる。
【００４６】
請求項９記載の発明は、例えば図１（ｂ）、図４に示すように、請求項１記載のコンクリート表面の変状調査システム（トンネル孔壁面の変状調査システム１）を用いてコンクリート表面（トンネル孔壁面ａ）の変状調査を行うコンクリート表面の変状調査方法であって、先ず、基準点（前方基準点ｂ１、後方基準点ｂ２）を設定し、次に、所定位置に前記カメラ（ＣＣＤカメラ３ａ、３ｂ）を設置してコンクリート表面（トンネル孔壁面ａ）の所定の被撮影部分を視準させるとともに、前記第１位置情報取得手段（トータルステーション６）によって、前記カメラ（ＣＣＤカメラ３ａ、３ｂ）の前記基準点（前方基準点ｂ１、後方基準点ｂ２）に対する３次元的な位置情報を取得するカメラ視準・第１位置情報取得工程と、このカメラ視準・第１位置情報取得工程の後に、前記カメラ（ＣＣＤカメラ３ａ、３ｂ）によってコンクリート表面（トンネル孔壁面ａ）を撮影するとともに、コンクリート表面（トンネル孔壁面ａ）の被撮影部分に含まれる少なくとも１点、である被撮影点ｃ1、ｃ2、ｃ3、・・・の、前記カメラ（ＣＣＤカメラ３ａ、３ｂ）に対する３次元的な位置情報を前記第２位置情報取得手段によって取得する撮影・第２位置情報取得工程と、を所定回数繰り返すとともに、前記撮影・第２位置情報取得工程において撮影された撮影画像ｄ1、ｄ2、ｄ3、・・・それぞれに対して、前記第１位置情報取得手段（トータルステーション６）によって取得された、前記カメラ（ＣＣＤカメラ３ａ、３ｂ）の前記基準点（前方基準点ｂ１、後方基準点ｂ２）に対する位置情報、前記第２位置情報取得手段（トータルステーション６）によって取得された、前記被撮影点ｃ1、ｃ2、ｃ3、・・・の前記カメラ（ＣＣＤカメラ３ａ、３ｂ）に対する位置情報、および、これらの位置情報を適宜組み合わせて得られる位置情報、を用いて、前記撮影画像幾何学的補正手段（パーソナルコンピュータ１２）によって、前記撮影画像ｄ1、ｄ2、ｄ3、・・・の全範囲に対して、同一縮尺で同一スケールとする幾何学的な補正を行い、次に、前記撮影画像幾何学的補正手段（パーソナルコンピュータ１２）によってそれぞれ幾何学的な補正が行われた複数の撮影画像ｄ1、ｄ2、ｄ3、・・・どうしを、前記撮影画像合成手段（パーソナルコンピュータ１２）によって、被撮影部分における共通位置どうしを重ね合わせるようにして合成する、ことを特徴としている。
【００４７】
請求項９記載の発明によれば、基準点が設定された後、前記カメラ視準・第１位置情報取得工程と前記撮影・第２位置情報取得工程とが所定回数繰り返される。
【００４８】
ここで、前記カメラ視準・第１位置情報取得工程においては、所定位置に前記カメラが設置されてコンクリート表面の所定の被撮影部分を視準するとともに、前記第１位置情報取得手段によって、前記カメラの前記基準点に対する３次元的な位置情報が取得される。
【００４９】
また、撮影・第２位置情報取得工程においては、前記カメラによってコンクリート表面が撮影されるとともに、コンクリート表面の被撮影部分に含まれる少なくとも１点、である被撮影点の、前記カメラに対する３次元的な位置情報が取得される。
【００５０】
前記カメラ視準・第１位置情報取得工程と前記撮影・第２位置情報取得工程との所定回数の繰り返しとともに、前記撮影・第２位置情報取得工程において撮影された撮影画像それぞれに対して、前記第１位置情報取得手段によって取得された、前記カメラの前記基準点に対する位置情報、前記第２位置情報取得手段によって取得された、前記被撮影点の前記カメラに対する位置情報、これらの位置情報を適宜組み合わせて得られる位置情報、を用いて、前記撮影画像幾何学的補正手段によって、前記撮影画像の全範囲に対して、同一縮尺で同一スケールとする幾何学的な補正が行われる。
【００５１】
さらに、前記撮影画像幾何学的補正手段によってそれぞれ幾何学的な補正が行われた複数の撮影画像どうしが、前記撮影画像合成手段によって、被撮影部分における共通位置どうしが重ね合わさるようにして合成される。
【００５２】
すなわち、以上により、コンクリート表面の変状展開図を作成するに際して、撮影位置を自由に設定する場合においては、コンクリート表面に対するカメラの撮影距離、撮影角度が様々となるが、前記第１位置情報取得手段、前記第２位置情報取得手段によって、前記被撮影点に、例えば、３次元座標値やカメラに対する角度等の３次元的な位置情報が与えられる。そして、被撮影点における３次元的な位置情報を利用することによって、前記撮影画像幾何学的補正手段によって、撮影画像の幾何学的な補正が正確に行われ、さらに前記撮影画像合成手段によって撮影画像の合成が行われる。したがって、従来に比して容易かつ精度良く、コンクリート表面の変状展開図を作成することが可能となる。
【００５３】
請求項１０記載の発明は、例えば図１（ｂ）、図４（ａ）、図４（ｂ）に示すように、請求項２記載のコンクリート表面の変状調査システム（トンネル孔壁面の変状調査システム１）を用いてトンネル孔壁面ａの変状調査を行うコンクリート表面の変状調査方法であって、先ず、トンネル孔内に基準点（前方基準点ｂ１、後方基準点ｂ２）を設定し、次に、トンネル孔内の所定位置に前記搬送手段（搬送台車２）を設置して、この搬送手段（搬送台車２）に搭載された前記カメラ（ＣＣＤカメラ３ａ、３ｂ）を前記カメラ回動・保持手段（カメラ回動・保持装置４ａ、４ｂ）によって回動させてトンネル孔壁面ａの所定の被撮影部分に視準させるとともに、前記第１位置情報取得手段（トータルステーション６）によって、前記カメラ（ＣＣＤカメラ３）の前記トンネル孔内基準点（前方基準点ｂ１、後方基準点ｂ２）に対する３次元的な位置情報を取得するカメラ視準・第１位置情報取得工程と、このカメラ視準・第１位置情報取得工程の後に、前記カメラ（ＣＣＤカメラ３ａ、３ｂ）によってトンネル孔壁面ａを撮影するとともに、トンネル孔壁面ａの被撮影部分に含まれる少なくとも１点、である被撮影点ｃ1、ｃ2、ｃ3、・・・の、前記カメラ（ＣＣＤカメラ３ａ、３ｂ）に対する３次元的な位置情報を前記第２位置情報取得手段によって取得する撮影・第２位置情報取得工程と、この撮影・第２位置情報取得工程の後に、前記カメラ回動・保持手段（カメラ回動・保持装置４ａ、４ｂ）によって、前記カメラ（ＣＣＤカメラ３ａ、３ｂ）を前記回動面内において所定角度θ回動させるカメラ回動工程と、を所定回数繰り返すトンネル孔軸直交方向調査工程と、前記搬送手段（搬送台車２）によって、少なくとも、前記カメラ（ＣＣＤカメラ３ａ、３ｂ）、前記第１位置情報取得手段（トータルステーション６）、前記第２位置情報取得手段（トータルステーション６）、をトンネル孔軸方向に所定距離搬送する搬送工程と、を所定回数繰り返すとともに、前記撮影・第２位置情報取得工程において撮影される撮影画像ｄ1、ｄ2、ｄ3、・・・それぞれに対して、前記第１位置情報取得手段（トータルステーション６）によって取得された、前記カメラ（ＣＣＤカメラ３ａ、３ｂ）の前記基準点（前方基準点ｂ１、後方基準点ｂ２）に対する位置情報、前記被撮影点ｃ1、ｃ2、ｃ3、・・・の前記カメラ（ＣＣＤカメラ３ａ、３ｂ）に対する位置情報、および、これらの位置情報を適宜組み合わせて得られる位置情報、を用いて、前記撮影画像幾何学的補正手段（パーソナルコンピュータ１２）によって、前記撮影画像ｄ1、ｄ2、ｄ3、・・・の全範囲に対して、同一縮尺で同一スケールとする幾何学的な補正を行い、次に、前記撮影画像幾何学的補正手段（パーソナルコンピュータ１２）によってそれぞれ幾何学的な補正が行われた複数の撮影画像ｄ1、ｄ2、ｄ3、・・・どうしを、前記撮影画像合成手段（パーソナルコンピュータ１２）によって、被撮影部分における共通位置どうしを重ね合わせるようにして合成する、ことを特徴としている。
【００５４】
請求項１０記載の発明によれば、トンネル孔内に基準点が設定された後、以下のようにしてトンネル孔壁面の変状調査が行われる。
すなわち、前記カメラ視準・第１位置情報取得工程、撮影・第２位置情報取得工程、カメラ回動工程、を所定回数繰り返すトンネル孔軸直交方向調査工程と、搬送工程と、が所定回数繰り返される。
【００５５】
ここで、前記カメラ視準・第１位置情報取得工程においては、トンネル孔内の所定位置に前記搬送手段が設置されて、この搬送手段に搭載された前記カメラが前記カメラ回動・保持手段によって回動してトンネル孔壁面の所定の被撮影部分を視準するとともに、前記第１位置情報取得手段によって、前記カメラの前記基準点に対する３次元的な位置情報が取得される。
【００５６】
また、撮影・第２位置情報取得工程においては、前記カメラによってトンネル孔壁面が撮影されるとともに、トンネル孔壁面の被撮影部分に含まれる少なくとも１点、である被撮影点の、前記カメラに対する３次元的な位置情報が取得される。
【００５７】
また、前記カメラ回動工程においては、前記カメラ回動・保持手段によって、前記カメラが前記回動面内において所定角度回動する。
【００５８】
さらに、前記搬送工程においては、前記搬送手段によって、少なくとも、前記カメラ、前記第１位置情報取得手段、第２位置情報取得手段、がトンネル孔軸方向に所定距離搬送される。
【００５９】
そして、前記トンネル孔軸直交方向調査工程と前記搬送工程との所定回数の繰り返しとともに、前記撮影・第２位置情報取得工程において撮影された撮影画像それぞれに対して、前記第１位置情報取得手段によって取得された、前記カメラの前記基準点に対する位置情報、前記第２位置情報取得手段によって取得された、前記被撮影点の前記カメラに対する位置情報、および、これらの位置情報を適宜組み合わせて得られる位置情報、を用いて、前記撮影画像幾何学的補正手段によって、前記撮影画像の全範囲に対して、同一縮尺で同一スケールとする幾何学的な補正が行われる。
【００６０】
さらに、前記撮影画像幾何学的補正手段によってそれぞれ幾何学的な補正が行われた複数の撮影画像どうしが、前記撮影画像合成手段によって、被撮影部分における共通位置どうしが重ね合わさるようにして合成される。
【００６１】
すなわち、以上により、トンネル孔壁面をトンネル孔軸方向と直交方向に連続して撮影するとともに、撮影された撮影画像どうしを合成することで、トンネル孔壁面全体にわたる変状展開図を効率良く作成することが可能となる。
この際、図４（ａ）に示すように、トンネル孔内における撮影位置を自由に設定する場合においては、トンネル孔壁面に対するカメラの撮影距離、撮影角度が様々となるが、前記第１位置情報取得手段、前記第２位置情報取得手段によって、前記被撮影点に、例えば、３次元座標値やカメラに対する角度等の３次元的な位置情報が与えられる。そして、被撮影点における３次元的な位置情報を利用することによって、前記撮影画像幾何学的補正手段によって、撮影画像の幾何学的な補正が正確に行われ、さらに前記撮影画像合成手段によって撮影画像の合成が行われる。したがって、従来に比して容易かつ精度良く、トンネル孔壁面の変状展開図を作成することが可能となる。
【００６２】
【発明の実施の形態】
図１において、符号１は、本発明に係るトンネル孔壁面の変状調査システムを示す。トンネル孔壁面の変状調査システム１は、自動車や列車等のトンネルのトンネル孔壁面ａの変状調査に際して、トンネル孔壁面ａを分割して写真撮影し、撮影画像ｄ1、ｄ2、ｄ3、・・・を合成して変状展開図を作成する。
以下に、本発明に係るトンネル孔壁面の変状調査システム１の構成を示す。トンネル孔壁面の変状調査システム１は、図１に示すように、トンネル孔軸方向に進行する搬送台車２、この搬送台車２に搭載される、ＣＣＤカメラ３ａ、３ｂ、カメラ回動・保持装置４ａ、４ｂ、カメラ搭載ステージ５、トータルステーション６、自動精密整準台７ａ、７ｂ、レーザ距離計８ａ、８ｂ、レーザポインタ９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄ、プリズム１０ａ、１０ｂ、モニタ１１、パーソナルコンピュータ１２、バッテリ１３、電力変換・供給装置１４等によって概略構成されている。
【００６３】
搬送台車２は、４隅に車輪２ａを備えるとともに、複数のジャッキ２ｂを備えている。
【００６４】
ＣＣＤカメラ３ａ、３ｂは、縦横に拡がりのある撮影視野を有し、トンネル孔壁面ａを複数に分割して撮影する。ＣＣＤカメラ３ａ、３ｂは搬送台車２の前後となる位置２箇所に、以下のようにして設けられている。すなわち、搬送台車２の上部に、自動精密整準台７ａを挟んだ状態でカメラ搭載ステージ５が取り付けられており、このカメラ搭載ステージ５にカメラ回動・保持装置４ａ、４ｂが設置され、さらにこのカメラ回動保持装置４ａ、４ｂにＣＣＤカメラ３ａ、３ｂが回動可能に取り付けられている。ＣＣＤカメラ３ａ、３ｂの側部には、レーザポインタ９ｃ、９ｄが取り付けられており、これらレーザポインタ９ｃ、９ｄは回動するＣＣＤカメラ３ａ、３ｂが視準しているトンネル孔壁面ａにおける被撮影部分の任意の位置を追従するように構成されている。すなわち、作業者は、ＣＣＤカメラ３ａ、３ｂが視準しているトンネル孔壁面ａにおける被撮影部分を確認しながら作業を行うことができる。
【００６５】
カメラ回動・保持装置４ａ、４ｂは、自動精密整準台７ａを挟んで、トンネル孔軸方向にほぼ対称となる位置に２台設けられている。それぞれのカメラ回動・保持装置４ａ、４ｂは、搬送台車２の前後方向に直交する面である回動面内でＣＣＤカメラ３ａ、３ｂを回動させるとともに、この回動面内の任意の位置でＣＣＤカメラ３ａ、３ｂを保持可能である。すなわち、搬送台車２をトンネル孔軸方向となるように進行させることにより、前記回動面はトンネル孔軸方向と直交する面となる。さらに、２台のＣＣＤカメラ３ａ、３ｂによる、それぞれのトンネル孔壁面ａにおける被撮影部分が互いにトンネル孔軸方向に連続するように、２台のカメラ回動保持装置４ａ、４ｂは互いに連動して駆動するように構成されている。カメラ回動保持装置４ａ、４ｂは、パーソナルコンピュータ１２によって制御されてＣＣＤカメラ３ａ、３ｂを回動、保持するべく動作する。
【００６６】
トータルステーション６は、搬送台車２の前部に設置されており、このトータルステーション６に対する対象物の距離、水平角度、鉛直角度等を単体で取得することが可能である。さらに、このトータルステーション６は、対象物を認知するセンサを備えているとともに、対象物に対して自動的に追尾して視準する機能を備えている。トータルステーション６は、対象物のうち、前方基準点ｂ１や後方基準点ｂ２に設置されているプリズム、後述する、搬送台車２の前後に設けられているプリズム１０ａ、１０ｂに対しては自動的に追尾して視準する。これに対して、トンネル孔壁面ａにおける被撮影部分に対しては自動的に追尾して視準しないため、トータルステーション６を被撮影部分に向けて所定角度回転させる必要がある。
【００６７】
自動精密整準台７ａは、カメラ搭載ステージ５の下部に設けられており、図示しない水平センサを備えることによって水平度を認知し、カメラ回動・保持装置４ａ、４ｂを常に水平に保つように駆動する。
同様に、自動精密整準台７ｂは、トータルステーション６の下部に設けられており、図示しない水平センサを備えることによって水平度を認知し、トータルステーション６を常に水平に保つように駆動する。
【００６８】
レーザ距離計８ａ、８ｂは、搬送台車２の前後となる位置２ヶ所に設けられており、それぞれのレーザ距離計８ａ、８ｂは、搬送台車２の前後方向に対して直交する方向において、搬送台車２とトンネル孔壁面ａとの距離を測定可能である。これにより、前記位置２ヶ所において取得される搬送台車２とトンネル孔壁面ａとの間の距離を互いに一致させるようにすることで、搬送台車２の進行方向をトンネル孔軸方向とすることができるようになっている。
【００６９】
レーザポインタ９ａ、９ｂは、搬送台車２の前後となる位置２ヶ所に設けられており、それぞれのレーザポインタ９ａ、９ｂからは、搬送台車２の接地面に対してレーザ光が照射されて、これにより、この接地面におけるレーザ光の照射位置が確認可能である。
【００７０】
レーザポインタ９ｃ、９ｄは、ＣＣＤカメラ３ａ、３ｂの側部に設けられており、このＣＣＤカメラ３ａ、３ｂが視準するトンネル孔壁面ａに対してレーザ光を照射することでトンネル孔壁面ａにおける照射位置を確認可能である。
【００７１】
プリズム１０ａ、１０ｂは全方向性であり、搬送台車２の前後方向となるように、搬送台車２に対して前後に突出する位置２ヶ所に設けられている。トータルステーション６によってプリズム１０ａ、１０ｂの３次元座標値を取得することにより、搬送台車２のトンネル孔軸方向に対するずれが取得される。
【００７２】
モニタ１１は、搬送台車２の後部に設置されており、ＣＣＤカメラ３ａ、３ｂによって視準されているトンネル孔壁面ａの被撮影部分がリアルタイムで映し出されるようになっている。
【００７３】
パーソナルコンピュータ１２は、トータルステーション６によって取得された、被撮影点ｃ1、ｃ2、ｃ3、・・・の３次元的な位置情報、すなわち、図４（ａ）に示す、３次元座標値（Ｘ1、Ｙ1、Ｚ1）、（Ｘ2、Ｙ2、Ｚ2）、（Ｘ3、Ｙ3、Ｚ3）、・・・やＣＣＤカメラ３ａ、３ｂに対する水平角度および鉛直角度θ1、θ2、θ3、・・・等の様々な位置情報が入力されて蓄積されるとともに、これらの位置情報を基に演算が行われる。さらに、ＣＣＤカメラ３ａ、３ｂによって撮影されたトンネル孔壁面ａの撮影画像がデジタルデータとして取り込まれるとともに、前記位置情報や前記演算値を基に、撮影画像ｄ1、ｄ2、ｄ3、・・・の全範囲に対して同一縮尺で同一スケールとする幾何学的な補正、すなわち、倍率補正やあおり補正が行われる。さらに、幾何学的な補正が行われたそれぞれの撮影画像ｄ1、ｄ2、ｄ3、・・・どうしが、それらの共通位置が重ね合わさるようにして合成される。
その他、パーソナルコンピュータ１２は、カメラ回動・保持装置４ａ、４ｂの動作制御を行うとともに、トータルステーション６の動作制御も行う。
【００７４】
バッテリ１３は、搬送台車２の下部に搭載されており、搬送台車２や、この搬送台車２に搭載されている、トータルステーション６、カメラ回動・保持装置４ａ、４ｂ、自動精密整準台７ａ、７ｂ、レーザ距離計８ａ、８ｂ、レーザポインタ９ａ、９ｂ、パーソナルコンピュータ１２等を駆動させるための電力が蓄えられる。
【００７５】
電力変換・供給装置１４は、バッテリ１３の電力をＡＣ電源に変換する装置が備えられている。
【００７６】
以下に、前記したトンネル孔壁面の変状調査システム１を用いてトンネル孔壁面ａの変状調査を行うトンネル孔壁面の変状調査方法について工程順に説明する。
【００７７】
＜基準点設置工程＞
先ず、トンネル孔内において、搬送台車２の前方および後方に、前方基準点ｂ１、および、後方基準点ｂ１を設定する。前方基準点ｂ１、および、後方基準点ｂ２には、それぞれ、全方向性のプリズムを設置するとともに、３次元座標値を予め与えておく。加えて、搬送台車の搬送面に、トンネル孔軸方向となり、かつ、搬送台車２におけるレーザポインタ９ａ、９ｂの間隔に一致するようにして測定ポイントｅ、ｅ、・・・を予め設けておく。
【００７８】
トンネル孔壁面全体の撮影は、以下に示す＜トンネル孔軸直交方向調査工程＞と＜搬送工程＞とを所定回数繰り返すことにより完了する。
【００７９】
＜トンネル孔軸直交方向調査工程＞
＜トンネル孔軸直交方向調査工程＞においては、図４（ａ）に示すように、［カメラ視準・第１位置情報取得工程］、［撮影・第２位置情報取得工程］、［カメラ回動工程］が所定回数繰り返される。以下に、順に説明する。
【００８０】
［カメラ視準・第１位置情報取得工程］
トンネル孔内の所定位置に搬送台車２を設置する。
この際、搬送台車２の前後となる位置２ヶ所に設けられている、レーザ距離計８ａ、８ｂによって取得される、搬送台車２とトンネル孔壁面ａとの間の距離を互いに一致させて、搬送台車２の進行方向をトンネル孔軸方向とする。
加えて、搬送台車２の前後となる位置２ヶ所に設けられている、レーザポインタ９ａ、９ｂから、搬送面に対して照射されるレーザ光と測定ポイントｅ、ｅ、・・・とを一致させて、搬送台車２の進行方向をトンネル孔軸方向とする。
さらに、トータルステーション６によって搬送台車２の前後に設けられている前方プリズム１０ａおよび後方プリズム１０ｂの３次元座標値を取得することにより、搬送台車２のトンネル孔軸方向に対するずれを予め取得しておく。
その後、搬送台車２に設けられているジャッキ２ｂ、および、自動精密整準台７ａ、７ｂを用いて、トータルステーション６、カメラ回動・保持装置４ａ、４ｂをほぼ水平とする。
【００８１】
そして、搬送台車２に搭載されたＣＣＤカメラ３ａ、３ｂをカメラ回動・保持装置４ａ、４ｂによって回動させてトンネル孔壁面ａの所定の被撮影部分を視準させる。なお、ＣＣＤカメラ３ａ、３ｂの側部に設けられているレーザポインタ９ｃ、９ｄから、トンネル孔壁面ａに対して照射されるレーザ光によって、トンネル孔壁面ａにおける被撮影部分の任意の位置を確認可能である。また、搬送台車２の後部に設置されているモニタ１１によって、ＣＣＤカメラ３ａ、３ｂによって視準されているトンネル孔壁面ａの被撮影部分がリアルタイムで映し出されるようになっている。
【００８２】
そして、トータルステーション６によって、ＣＣＤカメラ３ａ、３ｂの前方基準点ｂ１、後方基準点ｂ２に対する３次元的な位置情報を取得する。
【００８３】
具体的には、先ず、トータルステーション６の、前方基準点ｂ１、後方基準点ｂ２に対する３次元的な位置情報、すなわち、距離、水平角度、鉛直角度を取得する。なお、この作業は、トータルステーション６に備えられている自動視準機能、自動追尾機能によって迅速に行われる。そして、ＣＣＤカメラ３ａ、３ｂのトータルステーション６に対する位置情報から、ＣＣＤカメラ３ａ、３ｂの前方基準点ｂ１、後方基準点ｂ２に対する３次元的な位置情報、すなわち、撮影距離、水平角度、鉛直角度を取得する。ここで前方基準点ｂ１、後方基準点ｂ２には３次元座標値が与えられているため、これらから、ＣＣＤカメラ３ａ、３ｂの３次元座標値を求める。こららの計算は、パーソナルコンピュータ１２において行われ、さらに、トータルステーション６によって取得された情報とともに計算結果が保存される。
【００８４】
［撮影・第２位置情報取得工程］
ＣＣＤカメラ３ａ、３ｂによってトンネル孔壁面ａを撮影するとともに、トンネル孔壁面ａの被撮影部分の中央点である被撮影点ｃ1、ｃ2、ｃ3、・・・の、ＣＣＤカメラ３ａ、３ｂに対する３次元的な位置情報を取得する。
【００８５】
具体的には、先ず、トータルステーション６の、被撮影点ｃ1、ｃ2、ｃ3、・・・に対する３次元的な位置情報、すなわち、距離、水平角度、鉛直角度を取得する。この際、搬送台車２の前後に突出するようにして設けられているプリズム１０ａ、１０ｂの３次元座標値を求めることにより、搬送台車２のトンネル孔軸方向に対するずれが精度良く測定され、したがって、前記水平角度も精度良く取得される。なお、この作業は、トータルステーション６に備えられている自動視準機能、自動追尾機能によって迅速に行われる。そして、ＣＣＤカメラ３ａ、３ｂのトータルステーション６に対する位置情報から、被撮影点ｃ1、ｃ2、ｃ3、・・・のＣＣＤカメラ３ａ、３ｂに対する３次元的な位置情報、すなわち、撮影距離ｌ1、ｌ2、ｌ3、・・・、水平角度、鉛直角度θ1、θ2、θ3、・・・を求める。ここで、前記したように、ＣＣＤカメラ３ａ、３ｂの３次元座標値を求めることができるため、被撮影点ｃ1、ｃ2、ｃ3、・・・の３次元座標値（Ｘ1、Ｙ1、Ｚ1）、（Ｘ2、Ｙ2、Ｚ2）、（Ｘ3、Ｙ3、Ｚ3）、・・・も求められる。こららの計算は、パーソナルコンピュータ１２において行われ、計算結果が、トータルステーション６によって取得された情報、撮影画像のデジタル情報とともに保存される。
【００８６】
［カメラ回動工程］
カメラ回動・保持装置４ａ、４ｂによって、ＣＣＤカメラ３ａ、３ｂを、搬送台車２の前後方向に直交する面である回動面内において、所定角度θ回動させる。なお、所定角度θは、隣り合う撮影画像が所定範囲オーバーラップ可能な角度とする。
【００８７】
以上のように、＜トンネル孔軸直交方向調査工程＞においては、図４（ａ）に示すように、［カメラ視準・第１位置情報取得工程］、［撮影・第２位置情報取得工程］、［カメラ回動工程］が所定回数繰り返され、これにより、トンネル孔壁面ａのトンネル孔軸方向に直交する帯状部分の撮影が行われる。
【００８８】
＜搬送工程＞
搬送台車２を進行させて、ＣＣＤカメラ３ａ、３ｂ、トータルステーション６等をトンネル孔軸方向に所定距離搬送する。
この際、搬送台車２の前後となる位置２ヶ所に設けられている、レーザ距離計８ａ、８ｂによって取得される、搬送台車２とトンネル孔壁面ａとの間の距離を互いに一致させて、搬送台車２の進行方向をトンネル孔軸方向とする。
加えて、搬送台車２の前後となる位置２ヶ所に設けられている、レーザポインタ９ａ、９ｂから、搬送面に対して照射されるレーザ光と測定ポイントｅ、ｅ、・・・とを一致させて、搬送台車２の進行方向をトンネル孔軸方向とする。
【００８９】
以上のように、＜トンネル孔軸直交方向調査工程＞と＜搬送工程＞とを所定回数繰り返すことにより、トンネル孔壁面全体の撮影が完了する。
【００９０】
以上のような、＜トンネル孔軸直交方向調査工程＞、＜搬送工程＞の繰り返しとともに、以下に示す、＜撮影画像幾何学的補正工程＞と＜撮影画像合成工程＞とが行われる。
【００９１】
＜撮影画像幾何学的補正工程＞
［撮影・第２位置情報取得工程］において撮影された撮影画像ｄ1、ｄ2、ｄ3、・・・それぞれに対して、トータルステーション６によって取得された、ＣＣＤカメラ３ａ、３ｂの前方基準点ｂ１、後方基準点ｂ２に対する位置情報、トータルステーション６によって取得された、被撮影点ｃ1、ｃ2、ｃ3、・・・のＣＣＤカメラ３ａ、３ｂに対する位置情報、および、これらの位置情報を適宜組み合わせて得られる位置情報、を用いて、パーソナルコンピュータ１２によって、撮影画像ｄ1、ｄ2、ｄ3、・・・の全範囲に対して、同一縮尺で同一スケールとする幾何学的な補正を行う。
【００９２】
具体的には、ＣＣＤカメラ３ａ、３ｂの前方基準点ｂ１、後方基準点ｂ２に対する３次元的な位置情報、すなわち、距離、水平角度、鉛直角度、ＣＣＤカメラ３ａ、３ｂの３次元座標値、被撮影点ｃ1、ｃ2、ｃ3、・・・のＣＣＤカメラ３ａ、３ｂに対する３次元的な位置情報、すなわち、図４（ａ）に示す、撮影距離ｌ1、ｌ2、ｌ3、・・・、水平角度、鉛直角度θ1、θ2、θ3、・・・、被撮影点ｃ1、ｃ2、ｃ3、・・・の３次元座標値（Ｘ1、Ｙ1、Ｚ1）、（Ｘ2、Ｙ2、Ｚ2）、（Ｘ3、Ｙ3、Ｚ3）、・・・等を用いて、倍率補正やあおり補正を行う。倍率補正やあおり補正は、パーソナルコンピュータ１２に取りこまれた撮影画像のデジタル情報を変換することにより行われ、さらに、変換結果が保存される。
【００９３】
＜撮影画像合成工程＞
＜撮影画像幾何学的補正工程＞においてそれぞれ幾何学的な補正が行われた複数の撮影画像ｄ1、ｄ2、ｄ3、・・・どうしを、図４（ｂ）に示すように、パーソナルコンピュータ１２によって、被撮影部分における共通位置どうしを重ね合わせるようにして合成する。
【００９４】
以上により、トンネル孔壁面ａをトンネル孔軸方向と直交方向に連続して撮影するとともに、撮影された撮影画像ｄ1、ｄ2、ｄ3、・・・どうしを合成することで、トンネル孔壁面全体にわたる変状展開図を効率良く作成することが可能となる。
この際、図４（ａ）に示すように、トンネル孔内における撮影位置を自由に設定する場合においては、トンネル孔壁面ａに対するＣＣＤカメラ３ａ、３ｂの撮影距離、撮影角度が様々となるが、トータルステーション６によって、前記被撮影点ｃ1、ｃ2、ｃ3、・・・に、例えば、３次元座標値やＣＣＤカメラ３ａ、３ｂに対する角度等の３次元的な位置情報が与えられる。そして、被撮影点ｃ1、ｃ2、ｃ3、・・・における３次元的な位置情報を利用することによって、パーソナルコンピュータ１２によって、撮影画像ｄ1、ｄ2、ｄ3、・・・の幾何学的な補正が正確に行われ、さらにパーソナルコンピュータ１２によって撮影画像ｄ1、ｄ2、ｄ3、・・・の合成が行われる。したがって、従来に比して容易かつ精度良く、トンネル孔壁面ａの変状展開図を作成することが可能となる。
【００９５】
以上、本実施の形態におけるトンネル孔壁面の変状調査システム１、および、トンネル孔壁面の変状調査方法によれば、以下のような効果を取得することができる。
【００９６】
▲１▼＜基準点設置工程＞において前方基準点ｂ１、後方基準点ｂ２が設定された後、以下のようにしてトンネル孔壁面ａの変状調査が行われる。すなわち、［カメラ視準・第１位置情報取得工程］、［撮影・第２位置情報取得工程］、［カメラ回動工程］、を所定回数繰り返す＜トンネル孔軸直交方向調査工程＞と、＜搬送工程＞と、が所定回数繰り返される。
【００９７】
ここで、［カメラ視準・第１位置情報取得工程］においては、トンネル孔内の所定位置に搬送台車２が設置されて、この搬送台車２に搭載されたＣＣＤカメラ３ａ、３ｂがカメラ回動・保持手段４ａ、４ｂによって回動してトンネル孔壁面ａの所定の被撮影部分を視準するとともに、トータルステーション６によって、ＣＣＤカメラ３ａ、３ｂの前方基準点ｂ１、後方基準点ｂ２に対する３次元的な位置情報が取得される。
【００９８】
また、［撮影・第２位置情報取得工程］においては、ＣＣＤカメラ３ａ、３ｂによってトンネル孔壁面ａが撮影されるとともに、トータルステーション６によって、トンネル孔壁面ａの被撮影部分の中央点である被撮影点ｃ1、ｃ2、ｃ3、・・・の、ＣＣＤカメラ３ａ、３ｂに対する３次元的な位置情報が取得される。
【００９９】
また、［カメラ回動工程］においては、カメラ回動・保持装置４ａ、４ｂによって、ＣＣＤカメラ３ａ、３ｂが前記回動面内において所定角度θ回動する。
【０１００】
さらに、＜搬送工程＞においては、搬送台車２によって、ＣＣＤカメラ３ａ、３ｂ、トータルステーション６がトンネル孔軸方向に所定距離搬送される。
【０１０１】
そして、＜トンネル孔軸直交方向調査工程＞と＜搬送工程＞との所定回数の繰り返しとともに、＜撮影画像幾何学的補正工程＞においては、［撮影・第２位置情報取得工程］において撮影された撮影画像ｄ1、ｄ2、ｄ3、・・・それぞれに対して、トータルステーション６によって取得された、ＣＣＤカメラ３の、前方基準点ｂ１、後方基準点ｂ２に対する位置情報、トータルステーション６によって取得された、ＣＣＤカメラ３ａ、３ｂと被撮影点ｃ1、ｃ2、ｃ3、・・・との間の距離情報、トータルステーション６によって取得された、被撮影点ｃ1、ｃ2、ｃ3、・・・のＣＣＤカメラ３ａ、３ｂに対する位置情報、および、これらの位置情報を適宜組み合わせて得られる位置情報、を用いて、パーソナルコンピュータ１２によって、撮影画像ｄ1、ｄ2、ｄ3、・・・の全範囲に対して、同一縮尺で同一スケールとする幾何学的な補正が行われる。
【０１０２】
さらに、＜撮影画像合成工程＞においては、＜撮影画像幾何学的補正工程＞においてそれぞれ幾何学的な補正が行われた複数の撮影画像ｄ1、ｄ2、ｄ3、・・・どうしが、さらにパーソナルコンピュータ１２によって、被撮影部分における共通位置どうしが重ね合わさるようにして合成される。
【０１０３】
すなわち、以上により、トンネル孔壁面ａをトンネル孔軸方向と直交方向に連続して撮影するとともに、撮影された撮影画像ｄ1、ｄ2、ｄ3、・・・どうしを合成することで、トンネル孔壁面全体にわたる変状展開図を効率良く作成することが可能となる。
この際、図４（ａ）に示すように、トンネル孔内における撮影位置を自由に設定する場合においては、トンネル孔壁面ａに対するＣＣＤカメラ３ａ、３ｂの撮影距離、撮影角度が様々となるが、トータルステーション６によって、被撮影点ｃ1、ｃ2、ｃ3、・・・に、例えば、３次元座標値やＣＣＤカメラ３ａ、３ｂに対する角度等の３次元的な位置情報が与えられる。そして、被撮影点ｃ1、ｃ2、ｃ3、・・・における３次元的な位置情報を利用することによって、パーソナルコンピュータ１２による撮影画像ｄ1、ｄ2、ｄ3、・・・の幾何学的な補正が正確に行われ、さらにパーソナルコンピュータ１２による撮影画像ｄ1、ｄ2、ｄ3、・・・の合成が行われる。したがって、従来に比して容易かつ精度良く、トンネル孔壁面ａの変状展開図を作成することが可能となる。
【０１０４】
▲２▼搬送台車２の前後となる位置２ヶ所に備えられているレーザ距離計８ａ、８ｂそれぞれによって、搬送台車２とトンネル孔壁面ａとの間の距離が、搬送台車２の前後方向に直交し、かつ、互いに同一の方向、で取得される。これにより、レーザ距離計８ａ、８ｂそれぞれによって取得される、トンネル孔壁面ａと搬送台車２との間の２つの距離を互いに同一とすることで、搬送台車２の進行方向がトンネル孔軸方向となる。したがって、搬送台車２を確実にトンネル孔軸方向となるように進行させて、作業性を向上させることができる。
【０１０５】
▲３▼搬送台車２の前後となる位置２ヶ所に備えられているレーザポインタ９ａ、９ｂによって、搬送台車２の搬送面に対してレーザ光を照射することで、この搬送面における照射位置が確認可能である。これにより、前記搬送面に予め、トンネル孔軸方向となるような測定ポイントｅ、ｅ、・・・を設けておき、この測定ポイントｅ、ｅ、・・・が、レーザポインタ９ａ、９ｂのレーザ光によって照射されるようにすることで、搬送台車２の進行方向がトンネル孔軸方向となる。したがって、搬送台車２をトンネル孔軸方向となるように進行させて、作業性を向上させることができる。
【０１０６】
▲４▼搬送台車２の前後に突出する位置２ヶ所に備えられている前方プリズム１０ａおよび後方プリズム１０ｂの３次元的な位置情報、例えば、３次元座標値を取得することによって、搬送台車２のトンネル孔軸方向に対するずれが正確に取得される。これにより、トータルステーション６によって行われる、被撮影点ｃ1、ｃ2、ｃ3、・・・の、ＣＣＤカメラ３ａ、３ｂに対する３次元的な位置情報の取得のうち、特に水平角度の取得をより正確に行うことができるとともに、搬送台車２を確実にトンネル孔軸方向となるように進行させるための指標を得ることができる。
【０１０７】
▲５▼自動精密背整準台７ａ、７ｂにより、カメラ回動・保持装置４ａ、４ｂ、トータルステーション６が搬送台車２上において水平に保持される。したがって、トータルステーション６によって取得される位置情報の信頼性が向上する。
【０１０８】
▲６▼ＣＣＤカメラ３ａ、３ｂに備えられているレーザポインタ９ｃ、９ｄによって、トンネル孔壁面ａに対してレーザ光を照射することで、このトンネル孔壁面ａにおける照射位置、すなわち、ＣＣＤカメラ３ａ、３ｂの視準方向を確認可能である。すなわち、ＣＣＤカメラ３ａ、３ｂの視準方向を常に認識して、作業性を向上させることができる。
【０１０９】
▲７▼ＣＣＤカメラ３ａ、３ｂは、搬送台車２の前後となる位置に２台備えられているとともに、それぞれのＣＣＤカメラ３ａ、３ｂは、カメラ回動保持装置４ａ、４ｂによって、ＣＣＤカメラ３ａ、３ｂを含み搬送台車２の前後方向に直交する面である回動面内、において回動しながらトンネル孔壁面ａの被撮影部分を視準するとともに、この回動面内の任意の位置で保持される。さらに、カメラ回動・保持装置４ａ、４ｂによって、２台のＣＣＤカメラ３ａ、３ｂは、それぞれのトンネル孔壁面における被撮影部分を互いにトンネル孔軸方向に連続するように視準する。したがって、２台のＣＣＤカメラ３ａ、３ｂによって、トンネル孔壁面ａにおけるトンネル孔軸方向と直交する方向の帯状部分の撮影面積を広げて撮影効率を向上させることができる。
【０１１０】
なお、本発明のトンネル孔壁面の変状調査システムおよびトンネル孔壁面の変状調査方法は、本実施の形態に限定されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において種々の改良並びに設計の変更を行っても良い。
【０１１１】
また、本実施の形態においては、コンクリート表面としてトンネル孔壁面ａを例に挙げたが、その他、例えばダムやコンクリートが露出する高架橋や建築物の表面に対しても適用できることは勿論である。
【０１１２】
次に、本実施の形態においては、搬送台車２の前後に突出する位置２箇所に前方プリズム１０ａ、後方プリズム１０ｂを備えておき、これらの前方プリズム１０ａ、後方プリズム１０ｂの３次元座標値を取得することによって、搬送台車２のトンネル孔軸方向に対するずれを正確に取得している。しかしながら、搬送台車２に備えられているプリズムは１つでもよく、この場合においては、トータルステーション６の３次元座標値を取得するとともに、前記プリズムの３次元座標値を取得することによって、搬送台車２のトンネル孔軸方向に対するずれが正確に取得される。
【０１１３】
次に、本実施の形態においては、搬送台車２をトンネル孔軸方向に設置するために、前記したように搬送台車２の前後となる位置にそれぞれ設けられるレーザポインタ９ａ、９ｂおよびレーザ距離計８ａ、８ｂを用いている。しかしながら、本発明の目的を達するためには、ＣＣＤカメラ３ａ、３ｂとトータルステーション６とを結ぶ線が、トンネル孔軸方向となればよい。したがって、例えば以下のように発明を構成することも可能である。すなわち、例えば、自動精密整準台７ａを備えるＣＣＤカメラ３ａ、３ｂと自動精密整準台７ｂとを備えるトータルステーション６とを、同一かつ水平方向に回動可能なステージに搭載する。そして、トータルステーション６によって、３次元的な位置情報を取得するとともにトンネル孔軸方向を取得する。さらに、ＣＣＤカメラ３ａ、３ｂとトータルステーション６とを結ぶ線がトンネル孔軸方向となるようにステージを回動させる。以上により、ＣＣＤカメラ３ａ、３ｂとトータルステーション６を結ぶ線が、トンネル孔軸方向となり、本実施の形態における効果と同様の効果を得ることが可能である。なお、前記した方法は、全て自動で行われてもよいことは勿論である。
【０１１４】
次に、本実施の形態においては、トンネル孔壁面を撮影するために、縦横に拡がりのある撮影視野を備えるＣＣＤカメラ３ａ、３ｂを用いているが、特に限定されるものではなく、例えば、ライン状の撮影視野を備えるＣＣＤラインセンサでもよい。この場合においては、ＣＣＤラインセンサを回転させて、トンネル孔壁面をトンネル孔軸方向と直交方向に連続的に撮影することになり、ＣＣＤラインセンサの回転速度を一定にすると、トンネル孔壁面におけるライン状の撮影領域の進行速度が変化してライン密度が不均一となる。したがって、ライン密度が均一となるように撮影画像を再構成したり、あるいは、ライン密度が均一となるように、ＣＣＤラインセンサの回転速度を制御したりする等の対策が必要となるが、本発明によれば、被撮影部分の３次元的な位置情報が取得されるので、これらの位置情報を基に容易かつ正確に行うことができる。
【０１１５】
さらに、本実施の形態においては、ＣＣＤカメラ３ａ、３ｂをトンネル孔軸方向に２台配設しているが、１台あるいは３台以上でもよいことは勿論である。
【０１１６】
【発明の効果】
請求項１記載の発明によれば、コンクリート表面の変状展開図を作成するに際して、図４（ａ）に示すように、トンネル孔内における撮影位置を自由に設定する場合においては、トンネル孔壁面に対するカメラの撮影距離、撮影角度が様々となるが、前記第１位置情報取得手段、前記第２位置情報取得手段によって、前記被撮影点に、例えば、３次元座標値やカメラに対する角度等の３次元的な位置情報が与えられる。そして、被撮影点における３次元的な位置情報を利用することによって、前記撮影画像幾何学的補正手段によって、撮影画像の幾何学的な補正が正確に行われ、さらに前記撮影画像合成手段によって撮影画像の合成が行われる。したがって、従来に比して容易かつ精度良く、コンクリート表面の変状展開図を作成することが可能となる。
【０１１７】
請求項２記載の発明によれば、請求項１記載の発明と同様の効果を取得することができることは勿論のこと、トンネル孔壁面をトンネル孔軸方向と直交方向に連続して撮影するとともに、撮影された撮影画像どうしを合成することで、トンネル孔壁面全体にわたる変状展開図を効率良く作成することが可能となる。
【０１１８】
請求項３記載の発明によれば、請求項２記載の発明と同様の効果を取得することができることは勿論のこと、前記距離取得手段それぞれによって取得される、前記トンネル孔壁面と前記搬送台車との間の少なくとも２つの距離を互いに同一とすることで、該搬送手段の進行方向がトンネル孔軸方向となる。したがって、前記搬送手段を前記トンネル孔軸方向となるように進行させて、作業性を向上させることができる。
【０１１９】
請求項４記載の発明によれば、請求項２または３記載の発明と同様の効果を取得することができることは勿論のこと、前記搬送面に予め、トンネル孔軸方向となるような測定ポイントを設けておき、この測定ポイントが前記光照射手段の光によって照射されるようにすることで、該搬送手段の進行方向がトンネル孔軸方向となる。したがって、前記搬送手段を前記トンネル孔軸方向となるように進行させて、作業性を向上させることができる。
【０１２０】
請求項５記載の発明によれば、請求項２〜４のいずれかに記載の発明と同様の効果を得ることができることは勿論のこと、前記搬送手段のトンネル孔軸方向に対するずれが正確に取得される。これにより、前記第２位置情報取得手段によって行われる、前記被撮影点の、前記カメラに対する３次元的な位置情報の取得のうち、特に水平角度の取得をより正確に行うことができるとともに、前記搬送手段を確実に前記トンネル孔軸方向となるように進行させるための指標を得ることができる。
【０１２１】
請求項６記載の発明によれば、請求項２〜５のいずれかに記載の発明と同様の効果を取得することができることは勿論のこと、前記水平保持手段により、前記カメラ回動・保持手段、前記第１位置情報取得手段、前記第２位置情報取得手段が前記搬送手段上において水平に保持され、前記第１位置情報取得手段、前記第２位置情報取得手段によって取得される位置情報の信頼性が向上する。
【０１２２】
請求項７記載の発明によれば、請求項１〜６のいずれかに記載の発明と同様の効果を取得することができることは勿論のこと、前記カメラに備えられている前記光照射手段によって、コンクリート表面に対して光を照射することで、このコンクリート表面における照射位置、すなわち、カメラの視準方向を確認可能である。すなわち、カメラの視準方向を常に認識して、作業性を向上させることができる。
【０１２３】
請求項８記載の発明によれば、請求項２〜７のいずれかに記載の発明と同様の効果を取得することができることは勿論のこと、少なくとも２台のカメラによって、トンネル孔壁面におけるトンネル軸方向と直交する方向の帯状部分の撮影面積を広げて撮影効率を向上させることができる。
【０１２４】
請求項９記載の発明によれば、コンクリート表面の変状展開図を作成するに際して、撮影位置を自由に設定する場合においては、コンクリート表面に対するカメラの撮影距離、撮影角度が様々となるが、前記第１位置情報取得手段、前記第２位置情報取得手段によって、前記被撮影点に、例えば、３次元座標値やカメラに対する角度等の３次元的な位置情報が与えられる。そして、被撮影点における３次元的な位置情報を利用することによって、前記撮影画像幾何学的補正手段によって、撮影画像の幾何学的な補正が正確に行われ、さらに前記撮影画像合成手段によって撮影画像の合成が行われる。したがって、従来に比して容易かつ精度良く、コンクリート表面の変状展開図を作成することが可能となる。
【０１２５】
請求項１０記載の発明によれば、トンネル孔壁面をトンネル孔軸方向と直交方向に連続して撮影するとともに、撮影された撮影画像どうしを合成することで、トンネル孔壁面全体にわたる変状展開図を効率良く作成することが可能となる。この際、図４（ａ）に示すように、トンネル孔内における撮影位置を自由に設定する場合においては、トンネル孔壁面に対するカメラの撮影距離、撮影角度が様々となるが、前記第１位置情報取得手段、前記第２位置情報取得手段によって、前記被撮影点に、例えば、３次元座標値やカメラに対する角度等の３次元的な位置情報が与えられる。そして、被撮影点における３次元的な位置情報を利用することによって、前記撮影画像幾何学的補正手段によって、撮影画像の幾何学的な補正が正確に行われ、さらに前記撮影画像合成手段によって撮影画像の合成が行われる。したがって、従来に比して容易かつ精度良く、トンネル孔壁面の変状展開図を作成することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は本発明に係るトンネル孔壁面の変状調査システムの概略構成を示す図、（ｂ）はこのトンネル孔壁面の変状調査システムによってトンネル孔壁面の変状調査を行っている状況を示す図である。
【図２】本発明に係るトンネル孔壁面の変状調査システムの上面図である。
【図３】本発明に係るトンネル孔壁面の変状調査システムを側面図である。
【図４】（ａ）はトンネル孔軸方向に直交する方向において、トンネル孔壁面を複数に分割して撮影している状況を示す図であり、（ｂ）は（ａ）において撮影された撮影画像それぞれを合成している状況を示す図である。
【符号の説明】
１ トンネル孔壁面の変状調査システム（コンクリート表面の変状調査システム）
２ 搬送台車（搬送手段）
３ａ、３ｂ ＣＣＤカメラ（カメラ）
４ａ、４ｂ カメラ回動・保持装置（カメラ回動・保持手段）
５ カメラ搭載ステージ
６ トータルステーション（第１位置情報取得手段、第２位置情報取得手段）
７ａ、７ｂ 自動精密整準台（水平保持手段）
８ａ、８ｂ レーザ距離計（距離取得手段）
９ａ、９ｂ レーザポインタ（光照射手段）
９ｃ、９ｄ レーザポインタ（光照射手段）
１０ａ、１０ｂ プリズム
１１ モニタ
１２ パーソナルコンピュータ（撮影画像幾何学的補正手段、撮影画像合成手段）
１３ バッテリ
１４ 電力変換・供給装置
ａ トンネル孔壁面（コンクリート表面）
ｂ１ 前方基準点（基準点）
ｂ２ 後方基準点（基準点）
ｃ1、・・・ 被撮影点
ｄ1、・・・ 撮影画像
ｅ、・・・ 測定ポイント
（Ｘ1、Ｙ1、Ｚ1）、・・・ ３次元座標値（３次元的な位置情報）
ｌ1、・・・ 距離（３次元的な位置情報）
θ1、・・・ 鉛直角度（３次元的な位置情報）
Claims (10)
- コンクリート表面を複数に分割して撮影するカメラと、前記カメラの、設定される基準点に対する３次元的な位置情報を取得する第１位置情報取得手段としてのトータルステーションと、
前記カメラによってコンクリート表面を撮影するに際して、コンクリート表面の被撮影部分に含まれる少なくとも１点、である被撮影点の、前記カメラに対する３次元的な位置情報を取得する第２位置情報取得手段としての前記トータルステーションと、
前記第１位置情報取得手段によって取得された、前記カメラの前記基準点に対する位置情報、前記第２位置情報取得手段によって取得された、前記被撮影点の前記カメラに対する位置情報、および、これらの位置情報を適宜組み合わせて得られる位置情報、を用いて、前記カメラによって撮影された撮影画像の全範囲に対して、同一縮尺で同一スケールとする幾何学的な補正を行う撮影画像幾何学的補正手段と、
前記撮影画像幾何学的補正手段によって、それぞれ幾何学的な補正が行われた複数の撮影画像どうしを、被撮影部分における共通位置どうしを重ね合わせるようにして合成する撮影画像合成手段と、が備えられていることを特徴とするコンクリート表面の変状調査システム。 - 請求項１記載のコンクリート表面の変状調査システムにおいて、
前記コンクリート表面はトンネル孔壁面であり、
少なくとも、前記カメラ、前記第１位置情報取得手段、前記第２位置情報取得手段、を搭載してトンネル孔軸方向に搬送する搬送手段が備えられており、
前記カメラを、このカメラを含み前記搬送手段の前後方向に直交する面である回動面内、において回動させながらコンクリート表面の被撮影部分を視準させるとともに、該回動面内の任意の位置で保持可能とするカメラ回動・保持手段が備えられていることを特徴とするコンクリート表面の変状調査システム。 - 請求項２記載のコンクリート表面の変状調査システムにおいて、
前記搬送手段の前後となる位置少なくとも２ヶ所には、それぞれ、該搬送手段とコンクリート表面との間の距離を、該搬送手段の前後方向に直交し、かつ、互いに同一の方向、で取得する距離取得手段が備えられていることを特徴とするコンクリート表面の変状調査システム。 - 請求項２または３記載のコンクリート表面の変状調査システムにおいて、
前記搬送手段の前後となる位置少なくとも２ヶ所には、それぞれ、該搬送手段のトンネル孔における搬送面に対して照射されることで該搬送面における照射位置を確認可能な光、を照射する光照射手段が備えられていることを特徴とするコンクリート表面の変状調査システム。 - 請求項２〜４のいずれかに記載のコンクリート表面の変状調査システムにおいて、
前記搬送手段には、前記第１位置情報取得手段および前記第２位置情報取得手段による位置情報の取得の際に用いられるプリズムが備えられていることを特徴とするコンクリート表面の変状調査システム。 - 請求項２〜５のいずれかに記載のコンクリート表面の変状調査システムにおいて、
前記搬送手段には、前記カメラ回動・保持手段、前記第１位置情報取得手段、前記第２位置情報取得手段を、前記搬送手段上において水平に保持する水平保持手段が備えられていることを特徴とするコンクリート表面の変状調査システム。 - 請求項１〜６のいずれかに記載のコンクリート表面の変状調査システムにおいて、
前記カメラには、このカメラが視準するコンクリート表面に対して照射されることで該コンクリート表面における照射位置を確認可能な光、を照射する光照射手段が備えられていることを特徴とするコンクリート表面の変状調査システム。 - 請求項２〜７のいずれかに記載のコンクリート表面の変状調査システムにおいて、
前記カメラは、前記搬送手段の前後となる位置に少なくとも２台備えられており、
それぞれのカメラを、該カメラを含み前記搬送手段の前後方向に直交する面である回動面内、において回動させながらコンクリート表面の被撮影部分を視準させるとともに、この回動面内の任意の位置で保持可能とするカメラ回動・保持手段が備えられており、
該カメラ回動・保持手段は、前記少なくとも２台のカメラによる、それぞれのコンクリート表面における被撮影部分を互いにトンネル孔軸方向に連続して視準するべく構成されていることを特徴とするコンクリート表面の変状調査システム。 - 請求項１記載のコンクリート表面の変状調査システムを用いてコンクリート表面の変状調査を行うコンクリート表面の変状調査方法であって、
先ず、基準点を設定し、
次に、所定位置に前記カメラを設置してコンクリート表面の所定の被撮影部分を視準させるとともに、前記第１位置情報取得手段によって、前記カメラの前記基準点に対する３次元的な位置情報を取得するカメラ視準・第１位置情報取得工程と、
このカメラ視準・第１位置情報取得工程の後に、前記カメラによってコンクリート表面を撮影するとともに、コンクリート表面の被撮影部分に含まれる少なくとも１点、である被撮影点の、前記カメラに対する３次元的な位置情報を前記第２位置情報取得手段によって取得する撮影・第２位置情報取得工程と、を所定回数繰り返すとともに、
前記撮影・第２位置情報取得工程において撮影された撮影画像それぞれに対して、前記第１位置情報取得手段によって取得された、前記カメラの前記基準点に対する位置情報、前記第２位置情報取得手段によって取得された、前記被撮影点の前記カメラに対する位置情報、および、これらを適宜組み合わせて得られる位置情報、を用いて、前記撮影画像幾何学的補正手段によって、前記撮影画像の全範囲に対して、同一縮尺で同一スケールとする幾何学的な補正を行い、
次に、前記撮影画像幾何学的補正手段によってそれぞれ幾何学的な補正が行われた複数の撮影画像どうしを、前記撮影画像合成手段によって、被撮影部分における共通位置どうしを重ね合わせるようにして合成する、ことを特徴とするコンクリート表面の変状調査方法。 - 請求項２記載のコンクリート表面の変状調査システムを用いてトンネル孔壁面の変状調査を行うコンクリート表面の変状調査方法であって、
先ず、トンネル孔内に基準点を設定し、
次に、トンネル孔内の所定位置に前記搬送手段を設置して、この搬送手段に搭載された前記カメラを前記カメラ回動・保持手段によって回動させてトンネル孔壁面の所定の被撮影部分を視準させるとともに、前記第１位置情報取得手段によって、前記カメラの前記トンネル孔内基準点に対する３次元的な位置情報を取得するカメラ視準・第１位置情報取得工程と、
このカメラ視準・第１位置情報取得工程の後に、前記カメラによってトンネル孔壁面を撮影するとともに、トンネル孔壁面の被撮影部分に含まれる少なくとも１点、である被撮影点の、前記カメラに対する３次元的な位置情報を前記第２位置情報取得手段によって取得する撮影・第２位置情報取得工程と、
この撮影・第２位置情報取得工程の後に、前記カメラ回動・保持手段によって、前記カメラを前記回動面内において所定角度回動させるカメラ回動工程と、を所定回数繰り返すトンネル孔軸直交方向調査工程と、
前記搬送手段によって、少なくとも、前記カメラ、前記第１位置情報取得手段、前記第２位置情報取得手段、をトンネル孔軸方向に所定距離搬送する搬送工程と、を所定回数繰り返すとともに、
前記撮影・第２位置情報取得工程において撮影される撮影画像それぞれに対して、前記第１位置情報取得手段によって取得された、前記カメラの前記基準点に対する位置情報、前記被撮影点の前記カメラに対する位置情報、および、これらの位置情報を適宜組み合わせて得られる位置情報、を用いて、前記撮影画像幾何学的補正手段によって、前記撮影画像の全範囲に対して、同一縮尺で同一スケールとする幾何学的な補正を行い、
次に、前記撮影画像幾何学的補正手段によってそれぞれ幾何学的な補正が行われた複数の撮影画像どうしを、前記撮影画像合成手段によって、被撮影部分における共通位置どうしを重ね合わせるようにして合成する、ことを特徴とするコンクリート表面の変状調査方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001387618A JP4010806B2 (ja) | 2001-12-20 | 2001-12-20 | コンクリート表面の変状調査システム、および、コンクリート表面の変状調査方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001387618A JP4010806B2 (ja) | 2001-12-20 | 2001-12-20 | コンクリート表面の変状調査システム、および、コンクリート表面の変状調査方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003185589A JP2003185589A (ja) | 2003-07-03 |
| JP4010806B2 true JP4010806B2 (ja) | 2007-11-21 |
Family
ID=27596390
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001387618A Expired - Fee Related JP4010806B2 (ja) | 2001-12-20 | 2001-12-20 | コンクリート表面の変状調査システム、および、コンクリート表面の変状調査方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4010806B2 (ja) |
Families Citing this family (18)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4326864B2 (ja) * | 2003-07-08 | 2009-09-09 | 株式会社竹中土木 | コンクリート点検システムのハイビジョン画像処理方法 |
| JP4062631B2 (ja) * | 2005-11-29 | 2008-03-19 | 鹿島建設株式会社 | 筒状リングの歪み形状計測方法及びプログラム |
| JP5224288B2 (ja) * | 2009-02-13 | 2013-07-03 | 学校法人福岡工業大学 | 表面検査装置および表面検査方法 |
| WO2011033569A1 (ja) * | 2009-09-17 | 2011-03-24 | 富士通株式会社 | 画像処理装置及び画像処理方法 |
| JP5487409B2 (ja) * | 2010-07-02 | 2014-05-07 | 独立行政法人農業・食品産業技術総合研究機構 | 壁面自動追尾型水路トンネル撮影装置 |
| DE102011075675A1 (de) | 2011-05-11 | 2012-11-15 | Aloys Wobben | Befundung von Rotorblättern |
| JP5806546B2 (ja) * | 2011-08-04 | 2015-11-10 | 株式会社保全工学研究所 | 長手方向に延在する構造物の展開画像作成装置及び展開画像作成方法 |
| JP6444086B2 (ja) * | 2014-07-25 | 2018-12-26 | 西日本高速道路エンジニアリング四国株式会社 | トンネル覆工面調査システムおよびトンネル覆工面調査システムに用いる車両 |
| CN104990935A (zh) * | 2015-07-27 | 2015-10-21 | 南阳理工学院 | 一种桥梁、建筑物健康状况监测装置 |
| JP2017106170A (ja) * | 2015-12-07 | 2017-06-15 | 西日本高速道路エンジニアリング四国株式会社 | 橋梁検査支援システム、および、橋梁検査支援方法 |
| JP6733267B2 (ja) | 2016-03-31 | 2020-07-29 | 富士通株式会社 | 情報処理プログラム、情報処理方法および情報処理装置 |
| WO2017217185A1 (ja) * | 2016-06-14 | 2017-12-21 | 富士フイルム株式会社 | サーバ装置、画像処理システム及び画像処理方法 |
| JP6865587B2 (ja) * | 2017-01-04 | 2021-04-28 | 大成建設株式会社 | 地山状況予測方法 |
| CN107333046B (zh) * | 2017-08-14 | 2019-06-25 | 成都中信华瑞科技有限公司 | 数据采集方法及隧道检测车 |
| JP6584735B1 (ja) * | 2019-03-25 | 2019-10-02 | 三菱電機株式会社 | 画像生成装置、画像生成方法、および画像生成プログラム |
| JP7493774B2 (ja) * | 2020-08-21 | 2024-06-03 | 株式会社ソーシャル・キャピタル・デザイン | トンネル壁面投影システム |
| CN113776462B (zh) * | 2021-09-14 | 2024-03-01 | 安徽数智建造研究院有限公司 | 基于数字图像的高铁无咋轨道承轨台三维形貌检测方法 |
| CN114485443B (zh) * | 2021-12-31 | 2024-02-13 | 上海市建筑科学研究院有限公司 | 一种大跨空间结构竖向变形动态监测方法 |
-
2001
- 2001-12-20 JP JP2001387618A patent/JP4010806B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2003185589A (ja) | 2003-07-03 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP4010806B2 (ja) | コンクリート表面の変状調査システム、および、コンクリート表面の変状調査方法 | |
| KR101794690B1 (ko) | 개별구동 자주식 대차 및 관성항법장치를 구비한 터널 검사 시스템 | |
| JP4734552B2 (ja) | 路面の３次元形状の計測方法及びその装置 | |
| JP3724786B2 (ja) | 構造物の移動式変位計測方法及び装置 | |
| TWI521471B (zh) | 3 - dimensional distance measuring device and method thereof | |
| JP3715588B2 (ja) | 構造物の壁面調査装置 | |
| JP4247371B2 (ja) | 三次元データ取得装置 | |
| JP2016114568A (ja) | 道床形状計測方法 | |
| JP4994259B2 (ja) | 可視光を利用した正射投影画像取得システム | |
| US20110069812A1 (en) | Radiation imaging apparatus | |
| JP2007071660A (ja) | 遠隔検査における作業位置計測方法およびその装置 | |
| CN111485892B (zh) | 一种管幕机位姿测量方法及系统 | |
| JP4966524B2 (ja) | 計測システム、計測方法、トンネル断面の計測方法及びプラットホームとレールの離隔の計測方法 | |
| Huber et al. | Automatic three-dimensional underground mine mapping | |
| JP2004309491A (ja) | 建築および土木構造物計測・解析システム | |
| JP2007017318A (ja) | 基線測定システムおよび基線測定方法 | |
| JP3486239B2 (ja) | 軌道狂い測定装置及び方法並びに曲率測定方法 | |
| JP2015125002A (ja) | 計測用画像撮影方法及び画像計測プログラム | |
| JP2003130642A (ja) | 遠隔計測方法および装置 | |
| JPS62293115A (ja) | 移動物体の位置姿勢自動測量装置 | |
| CN117579775A (zh) | 一种隧道内连续自动拍摄装置及其使用方法 | |
| JP2004352107A (ja) | 鉄道設備管理装置 | |
| JP2009198329A (ja) | 位置計測システムおよび位置計測方法 | |
| JP3759281B2 (ja) | 地中掘進機の位置計測装置 | |
| JP2004309492A (ja) | 建築および土木構造物計測・解析システム |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20041209 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20061222 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20070130 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20070402 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20070807 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20070904 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100914 Year of fee payment: 3 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130914 Year of fee payment: 6 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |