JP6412474B2 - Crack width measurement system - Google Patents

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Description

本発明は、構造物表面のクラックの幅を測定するクラック幅計測システムに関する。   The present invention relates to a crack width measuring system that measures the width of a crack on the surface of a structure.

近年、橋梁や道路等の社会インフラの長寿命化や耐震対策の必要性が増大し、インフラの維持管理コストが増加している。コンクリート構造物の劣化形態のひとつに、クラック(ひび割れ)があり、構造物の応力状態の確認や、耐震性能の予測のための重要な指標となっている。
従来、このクラックの測定は、クラックスケールによる目視計測や、クラック状況のスケッチ等によりおこなわれていたが、測定精度や客観性に問題があり、デジタルカメラとPC(personal computer)を使用し、デジタル画像処理技術によりクラック幅を測定するシステムが考案されている(特許文献1参照)。
In recent years, social infrastructure such as bridges and roads has been required to have a longer life span and earthquake resistance measures, and infrastructure maintenance costs have increased. One form of deterioration of concrete structures is cracks, which are important indicators for confirming the stress state of structures and predicting seismic performance.
Conventionally, this crack has been measured by visual measurement using a crack scale and sketches of crack conditions, but there are problems with measurement accuracy and objectivity, and it uses a digital camera and a PC (personal computer). A system for measuring the crack width by an image processing technique has been devised (see Patent Document 1).

詳しくは、特許文献1には、検査対象のコンクリート柱の表面を撮影する撮影手段と、コンクリート柱の表面の撮影対象部位中に、その間を基準距離とする二点を表示するための二つの平行ビームを照射する平行ビーム照射手段と、前記撮影手段及び前記平行ビーム照射手段をその上部に設置し、前記検査対象のコンクリート柱に沿って該撮影手段及び該平行ビーム照射手段を昇降移動させるべく、伸縮可能に構成した支持ポールと、前記撮影手段で撮影したコンクリート柱の画像を表示し、かつその他の必要事項を表示する画像モニタと、該撮影手段で撮影しているコンクリート柱の画像から選択した所望の画像データ、該コンクリート柱を特定するデータ及びその撮影対象部位を特定するデータを保存するデータ格納手段とを備え、該撮影手段及び支持ポールの遠隔制御機能を備えた演算装置と、で構成したコンクリート柱の表面検査用撮影装置が開示されている。   Specifically, Patent Document 1 discloses an imaging means for imaging the surface of a concrete column to be inspected, and two parallels for displaying two points having a reference distance between the imaging object portion on the surface of the concrete column. A parallel beam irradiating means for irradiating a beam, the imaging means and the parallel beam irradiating means are installed on the upper part thereof, and the imaging means and the parallel beam irradiating means are moved up and down along the concrete column to be inspected. A support pole configured to be extendable, an image monitor that displays an image of the concrete pillar photographed by the photographing means, and other necessary items, and a concrete pillar image photographed by the photographing means are selected. Data storage means for storing desired image data, data specifying the concrete column, and data specifying the imaging target part, and Means and a computing device equipped with a remote control function of the support poles, in structure surface inspection imaging device of the concrete column is disclosed.

特開2009−168752号公報JP 2009-168752 A

特許文献1の表面検査用撮影装置では、検査対象物に基準距離とする二点の平行ビームを照射しているため、検査対象物に正対しなくても計測することができるが、検査対象物から離れると二点の平行ビームを検査対象物に照射できなくなる。このため、撮影手段及び平行ビーム照射手段を昇降移動させるべく、伸縮可能に構成した支持ポールを備えることで、高所の検査対象物にも平行ビームの照射を可能とし、クラック幅の計測をおこなえるようにしている。
しかし、特許文献1に開示されるコンクリート表面検査用撮影装置は、コンクリート柱の撮影に限定され、コンクリート構造物の表面のクラック測定にそのまま適用できない。
また、高所点検を行う際、ポールが風等の外的要因で揺れているとき、ポールの先に取り付けられたカメラが揺れることが想定されていない。そのため、ポールが揺れる場合には、正確なクラック幅を計測できない問題がある。
In the imaging device for surface inspection in Patent Document 1, since the inspection object is irradiated with two parallel beams having a reference distance, measurement can be performed without facing the inspection object. When it is away from the object, it becomes impossible to irradiate the inspection object with two parallel beams. For this reason, in order to move the imaging means and the parallel beam irradiation means up and down, a support pole configured to be extendable and retractable is provided, so that it is possible to irradiate the inspection object at a high place and to measure the crack width. I am doing so.
However, the photographing device for concrete surface inspection disclosed in Patent Document 1 is limited to photographing concrete columns, and cannot be directly applied to the measurement of cracks on the surface of a concrete structure.
In addition, it is not assumed that the camera attached to the tip of the pole swings when the pole is shaking due to an external factor such as a wind when performing an inspection at a high place. Therefore, there is a problem that an accurate crack width cannot be measured when the pole swings.

本発明の目的は、ポールが風等の外的要因で揺れているときであっても、正確なクラック幅を計測できるクラック幅計測システムを提供することにある。   An object of the present invention is to provide a crack width measuring system capable of measuring an accurate crack width even when the pole is swaying due to external factors such as wind.

前記課題を解決するため、本発明の検査対象面のクラックの幅を測定するクラック幅計測システムは、矩形の枠形状を有する構造物を含む検査対象面を正対方向から傾いて撮影する撮像部と、前記撮像部で撮影した検査対象面の撮影画像に、矩形形状のガイドを操作指示に応じて所定量台形歪みしたガイドを重ねて表示する表示部と、前記撮像部と前記撮像部が撮影する検査対象面の間の距離を測定する距離センサと、前記表示部に表示されている前記検査対象面の撮影画像中の枠形状と前記所定量台形歪みしたガイドの辺が平行状態にあるときに、前記検査対象面を正対方向からの傾き角度である視準角度による画像の変形を補償する視準角補償のための画像変換をおこなう計測画像作成部と、を備え、前記表示部に表示される検査対象面のクラックのクラック幅を計測するようにした。 In order to solve the above problems, a crack width measuring system for measuring the width of a crack on a surface to be inspected according to the present invention is an image pickup unit that photographs a surface to be inspected including a structure having a rectangular frame shape from an opposite direction. And a display unit that displays a rectangular guide superimposed on a captured image of the surface to be inspected captured by the imaging unit in accordance with an operation instruction by a predetermined amount, and the imaging unit and the imaging unit capture images. A distance sensor that measures the distance between the inspection target surfaces, and the frame shape in the captured image of the inspection target surface displayed on the display unit and the side of the guide that is trapezoidally distorted by the predetermined amount are in a parallel state And a measurement image creating unit that performs image conversion for collimation angle compensation that compensates for deformation of the image due to a collimation angle that is an angle of inclination from a facing direction to the inspection target surface, and the display unit Inspection surface to be displayed Crack width crack was to measure.

本発明によれば、高所点検を行う際、ポールが風等の外的要因で揺れているときであっても、ポールの先に取り付けられたカメラにより、検査対象面の視準角度を把握でき、視準角補償できるため、正確なクラック幅を計測できる。   According to the present invention, even when the pole is swaying due to an external factor such as a wind, when checking the high place, the collimation angle of the inspection target surface is grasped by the camera attached to the tip of the pole. Since the collimation angle can be compensated, an accurate crack width can be measured.

クラック幅計測システムの概略構成を示す図である。It is a figure which shows schematic structure of a crack width measuring system. 撮影画像の変形を説明する図である。It is a figure explaining deformation | transformation of a picked-up image. クラック幅計測システムの制御部の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the control part of a crack width measurement system. タブレット部に表示される視準角度設定の設定画面を示している。The setting screen of collimation angle setting displayed on a tablet part is shown. クラック幅の計測フローを示す図である。It is a figure which shows the measurement flow of a crack width. クラックスケール画像の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of a crack scale image. クラックスケール画像とクラック画像の重ね合わせを説明する図である。It is a figure explaining the superposition of a crack scale image and a crack image. 他のクラック幅の計測フローを示す図である。It is a figure which shows the measurement flow of another crack width.

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
図1は、実施形態のクラック幅計測システムの概略構成を示す図である。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
Drawing 1 is a figure showing the schematic structure of the crack width measuring system of an embodiment.

《システム構成》
実施形態のクラック幅計測システムは、コンクリート構造物等の検査対象面を撮影する点検装置部100と、撮影画像の表示や計測指示をおこなうタブレット部200から構成される。
点検装置部100は、カメラ103と、カメラ103と検査対象面との距離を測定する距離センサ104と、カメラ103と距離センサ104の設置方向を水平方向や垂直方向に回動して固定する雲台102と、一端に雲台102が設置され、三脚等の架台に固定された伸縮自在なポール101から構成されている。
"System configuration"
The crack width measurement system according to the embodiment includes an inspection device unit 100 that images a surface to be inspected such as a concrete structure, and a tablet unit 200 that displays a captured image and gives a measurement instruction.
The inspection device unit 100 includes a camera 103, a distance sensor 104 that measures the distance between the camera 103 and the surface to be inspected, and a cloud that rotates and fixes the installation direction of the camera 103 and the distance sensor 104 in a horizontal direction or a vertical direction. A platform 102 and a pan head 102 at one end, and a telescopic pole 101 fixed to a frame such as a tripod.

ポール101は、径が異なる複数の管が互いに入れ子式に挿入されて伸縮自在に構成され、検査対象面に合わせて、雲台102のカメラ103と距離センサ104の高さを調整できるようになっている。また、ポール内蔵のモータで電動昇降する機構が設けられ、後述する点検装置制御部110により、検査対象面の高さに合わせて、ポール101が伸縮調整される。   The pole 101 is configured such that a plurality of tubes having different diameters are inserted into each other in a telescopic manner so that the height of the camera 103 and the distance sensor 104 of the pan head 102 can be adjusted according to the surface to be inspected. ing. In addition, a mechanism for electrically moving up and down by a motor with a built-in pole is provided, and the inspection apparatus control unit 110 described later adjusts the expansion and contraction of the pole 101 according to the height of the inspection target surface.

雲台102も、同様に、図示しないモータにより回動され、カメラ103と距離センサ104の方向が、図に示すように、垂直方向(102A)や水平方向(102B)に回動される。
これにより、検査対象面の所定位置のクラック幅の計測をおこなうことができ、また、雲台102の回動とポール101の伸縮を繰り返しおこなうことで、検査対象面のクラックの面分布と幅を計測することができる。
Similarly, the camera platform 102 is also rotated by a motor (not shown), and the directions of the camera 103 and the distance sensor 104 are rotated in the vertical direction (102A) and the horizontal direction (102B) as shown in the figure.
As a result, the crack width at a predetermined position on the inspection target surface can be measured, and the surface distribution and width of the crack on the inspection target surface can be reduced by repeatedly rotating the pan head 102 and expanding and contracting the pole 101. It can be measured.

距離センサ104は、可視光レーザを測定点に照射して、照射光と反射光の位相差から測定点までの距離を算出する距離計である。距離センサ104の可視光レーザの照射軸とカメラ103の撮像軸を略一致させて、雲台102に設置されている。   The distance sensor 104 is a distance meter that irradiates a measurement point with a visible light laser and calculates the distance to the measurement point from the phase difference between the irradiation light and the reflected light. The visible light laser irradiation axis of the distance sensor 104 and the imaging axis of the camera 103 are substantially aligned with each other, and is installed on the pan head 102.

点検装置制御部110は、タブレット部200からの指示に基づき、カメラ103や距離センサ104の制御をおこなう。また、雲台102やポール101を制御して、検査対象面の位置制御をおこなう。
タブレット部200は、検査対象面の撮影画像を表示するとともに、クラック幅を測定する制御部であり、詳細を後述する。
The inspection device control unit 110 controls the camera 103 and the distance sensor 104 based on an instruction from the tablet unit 200. Further, the position of the inspection target surface is controlled by controlling the pan head 102 and the pole 101.
The tablet unit 200 is a control unit that displays a captured image of the inspection target surface and measures a crack width, and will be described in detail later.

《クラック幅の計測方法》
つぎに、第1のクラック幅計測の計測方法について説明する。
実施形態のクラック幅計測システムは、まず、カメラ103で撮影した検査対象面のデジタル画像を画像処理してクラック像を検出する。詳しくは、RGB色変換(モノクロ変換)・細線化(エッジ検出)・2値化等の画像処理をおこないクラック像をもとめる。つぎに、クラック幅に対応するクラック像の画像ピクセル数を求める。この画像ピクセル数から実寸法を算出することにより、クラック幅を検出することができる。
なお、クラック幅に対応するクラック像の画像ピクセル数を求める方法は、特に限定されないので、ここでは説明しない。
<Measurement method of crack width>
Next, a measurement method for the first crack width measurement will be described.
The crack width measurement system of the embodiment first detects a crack image by performing image processing on a digital image of the inspection target surface photographed by the camera 103. Specifically, image processing such as RGB color conversion (monochrome conversion), thinning (edge detection), and binarization is performed to obtain a crack image. Next, the number of image pixels of the crack image corresponding to the crack width is obtained. The crack width can be detected by calculating the actual size from the number of image pixels.
Note that the method for obtaining the number of image pixels of the crack image corresponding to the crack width is not particularly limited and will not be described here.

この実寸法は、クラック像の画像ピクセル数と画像ピクセルの大きさ(カメラ103の撮像素子の素子サイズ)の積と、カメラ103のレンズと撮像素子の間の距離とカメラ103のレンズと検査対象面の間の距離から決まるカメラ103の撮像倍率により、算出する。
ここで、カメラ103のレンズと検査対象面の間の距離は、カメラ103とともに雲台102に設置されている距離センサ104により測定する。
This actual size is the product of the number of image pixels of the crack image and the size of the image pixel (element size of the image sensor of the camera 103), the distance between the lens of the camera 103 and the image sensor, the lens of the camera 103, and the inspection object. Calculation is performed based on the imaging magnification of the camera 103 determined from the distance between the surfaces.
Here, the distance between the lens of the camera 103 and the surface to be inspected is measured by the distance sensor 104 installed on the camera platform 102 together with the camera 103.

《台形補正》
ところで、カメラ103で検査対象面を撮影する際に、正対方向から角度をもって撮影(斜めから撮影)すると、検査対象面の撮影画像に歪が生じる。例えば、検査対象面の矩形の図形は、図2に示すように撮影した画像は台形に歪む。詳しくは、図2は、図1のカメラ103を上方から視た図であり、図2のカメラ103B、カメラ103A、カメラ103Cは、カメラ103が視準方向の正対状態から、3つの傾き(θc、θa、θb)になった様子を示している。カメラ103の傾きθc>θa>θbの順に、カメラ103の撮影画像を示す撮影画像c、撮影画像a、撮影画像bの台形変形量が大きくなる。図2では、水平方向に視準方向が傾く例を示しているが、垂直方向や斜め方向に傾くこともある。以下の説明では、カメラ103の視準方向の正対方向からの傾き量を視準角度と記す。
<Keystone correction>
By the way, when photographing the inspection target surface with the camera 103, if the photographing is performed at an angle from the facing direction (photographing from an oblique direction), the captured image of the inspection target surface is distorted. For example, a rectangular figure on the inspection target surface is distorted in a trapezoidal shape as shown in FIG. Specifically, FIG. 2 is a view of the camera 103 in FIG. 1 as viewed from above. The camera 103B, the camera 103A, and the camera 103C in FIG. θc, θa, θb) are shown. The trapezoidal deformation amounts of the photographed image c, the photographed image a, and the photographed image b indicating the photographed image of the camera 103 increase in the order of the tilt θc>θa> θb of the camera 103. Although FIG. 2 shows an example in which the collimation direction is inclined in the horizontal direction, the collimation direction may be inclined in the vertical direction or the oblique direction. In the following description, the amount of tilt of the collimation direction of the camera 103 from the directly facing direction is referred to as a collimation angle.

クラックの撮影画像も、カメラ103の視準方向の傾きにより変形されている。このため、撮影画像から求めたクラック幅の寸法は視準方向の傾き(視準角度)に応じた誤差を含んでいる。
このカメラ103の視準方向の傾きによる画像歪は、射影変換等の幾何学変換により、補償することができる。このため、クラック幅の計測において、カメラ103で撮影した検査対象面のデジタル画像を画像処理するにあたり、まず、カメラ103で撮影した撮影画像を、検査対象面の撮影画像の視準角補償をおこなって、検査対象面を正対して撮影した撮影画像に変換する。
The captured image of the crack is also deformed by the tilt of the collimation direction of the camera 103. For this reason, the dimension of the crack width calculated | required from the picked-up image contains the error according to the inclination (collimation angle) of a collimation direction.
Image distortion due to the tilt of the collimation direction of the camera 103 can be compensated by geometric transformation such as projective transformation. Therefore, in the measurement of the crack width, when image processing is performed on the digital image of the inspection target surface captured by the camera 103, first, the collimation angle compensation of the captured image captured by the camera 103 is performed on the captured image of the inspection target surface. Thus, the image is converted into a photographed image obtained by facing the inspection target surface.

カメラ103は、三脚等の架台に固定されているので、上述のカメラ103の視準方向は、検査対象面の撮影位置により変化するとともに、風などの影響で、方向が変わる。以下、実施形態のクラック幅計測システムのクラック幅の測定制御方法をより詳細に説明する。   Since the camera 103 is fixed to a gantry such as a tripod, the collimation direction of the camera 103 described above changes depending on the shooting position on the surface to be inspected and also changes due to the influence of wind and the like. Hereinafter, the crack width measurement control method of the crack width measurement system of the embodiment will be described in more detail.

《制御部の構成》
図3は、実施形態のクラック幅計測システムの制御部の構成を示す図である。
点検装置制御部110は、カメラ103(図1参照)の動作を制御するカメラ制御部111と、カメラ103と検査対象面との間の距離測定を制御する距離センサ制御部112と、雲台102(図1参照)の回動とポール101(図1参照)の伸縮を制御する雲台・ポール制御部113とを備え、通信部114を介して、タブレット部200からの指示に基づいて制御をおこなう。
そして、カメラ103の撮影画像は、カメラ制御部111と通信部114を介して、タブレット部200に通知され、距離センサ104(図1参照)で測定したカメラ103と検査対象面との間の距離は、距離センサ制御部112と通信部114を介して、タブレット部200に通知される。
<Control unit configuration>
Drawing 3 is a figure showing the composition of the control part of the crack width measurement system of an embodiment.
The inspection device control unit 110 includes a camera control unit 111 that controls the operation of the camera 103 (see FIG. 1), a distance sensor control unit 112 that controls distance measurement between the camera 103 and the inspection target surface, and a pan head 102. (See FIG. 1) and a pan head / pole control unit 113 that controls the rotation of the pole 101 (see FIG. 1) and controls the control based on an instruction from the tablet unit 200 via the communication unit 114. Do it.
The photographed image of the camera 103 is notified to the tablet unit 200 via the camera control unit 111 and the communication unit 114, and the distance between the camera 103 and the inspection target surface measured by the distance sensor 104 (see FIG. 1). Is notified to the tablet unit 200 via the distance sensor control unit 112 and the communication unit 114.

タブレット部200の通信部201は、点検装置制御部110の通信部114と無線または有線により接続し、指示情報と撮影画像と距離情報の授受をおこなう。
カメラ103の撮影画像は、通信部114、201を介して、計測画像作成部204と画像取得部206に通知され、距離センサ104で測定したカメラ103と検査対象面との間の距離情報が、計測画像作成部204に通知されて、クラック幅が求められる。
The communication unit 201 of the tablet unit 200 is connected to the communication unit 114 of the inspection device control unit 110 by wireless or wired communication, and exchanges instruction information, captured images, and distance information.
The captured image of the camera 103 is notified to the measurement image creation unit 204 and the image acquisition unit 206 via the communication units 114 and 201, and the distance information between the camera 103 and the inspection target surface measured by the distance sensor 104 is The measurement image creation unit 204 is notified and the crack width is obtained.

計測画像作成部204は、カメラ103の撮影画像を射影変換して視準角補償をおこない、変換した撮影画像を基に画像処理して、クラック像をもとめる。そして、カメラ103と検査対象面との間の距離情報により、クラック像の画像ピクセル数からクラック幅の実寸法を算出する。   The measurement image creation unit 204 performs projective conversion on the captured image of the camera 103 to perform collimation angle compensation, performs image processing based on the converted captured image, and obtains a crack image. Then, the actual size of the crack width is calculated from the number of image pixels of the crack image based on the distance information between the camera 103 and the inspection target surface.

補償条件設定部207は、計測画像作成部204で撮影画像の視準角補償をおこなう際の補償条件の設定をおこなう。より詳細には、視準角度から射影変換行列を求める。この視準角度は、例えば、カメラ103の視準方向の正対状態からの傾きであり、カメラ103を一方向に微量回動して、3点以上の方向の距離を測定し、その結果から算出する。なお、詳細は後述するが、風による揺れのために距離情報から視準角度を算出できなかった場合には、ガイド表示による方法で補償条件の手動設定をおこなう。   The compensation condition setting unit 207 sets a compensation condition when the measurement image creation unit 204 performs collimation angle compensation of a captured image. More specifically, a projective transformation matrix is obtained from the collimation angle. This collimation angle is, for example, the tilt of the camera 103 from the directly-facing state of the collimation direction, and the camera 103 is rotated slightly in one direction, and the distances in three or more directions are measured. calculate. Although details will be described later, when the collimation angle cannot be calculated from the distance information due to the shaking by the wind, the compensation condition is manually set by the guide display method.

画像取得部206は、カメラ103の撮影画像を取得し、画像メモリ(図示せず)に格納する。
計測画像合成部205は、計測画像作成部204のクラック幅の測定結果を、カメラ103の撮影画像のクラック像に対応して表示するように画像メモリ上で合成する。
The image acquisition unit 206 acquires a captured image of the camera 103 and stores it in an image memory (not shown).
The measurement image synthesis unit 205 synthesizes the measurement result of the crack width of the measurement image creation unit 204 on the image memory so as to be displayed corresponding to the crack image of the captured image of the camera 103.

表示部203は、実施形態のクラック幅計測システムの表示部であり、測定条件や操作内容を表示し、後述する入力部202と連携動作する。そして、計測画像合成部205でクラック幅の測定値を表記した撮影画像を、LCD等の表示デバイスに表示する。また、補償条件の手動設定をおこなうためのガイド表示をガイド表示制御部2031によりおこなう。
このガイド表示により補償条件を手動設定する方法は、図4により詳細を後述する。
A display unit 203 is a display unit of the crack width measurement system of the embodiment, displays measurement conditions and operation contents, and operates in cooperation with the input unit 202 described later. Then, the measurement image composition unit 205 displays a captured image in which the measurement value of the crack width is written on a display device such as an LCD. Further, guide display for manual setting of compensation conditions is performed by the guide display control unit 2031.
The method for manually setting the compensation condition by the guide display will be described later in detail with reference to FIG.

入力部202は、実施形態のクラック幅計測システムの動作指示や設定をおこなう入力部である。表示部203の上にタッチパネル等が貼り付けられて構成され、指やスタイラスペンにより入力をおこなう。また、マウスによる操作であってもよい。
入力部202の自動計測・マニュアル設定部2021は、距離測定値に基づいて視準角度を算出し補償条件を自動で設定するか、マニュアルで補償条件の設定をおこなうかを判定・設定する。このマニュアル時には補償条件設定部207と連携してガイド表示の制御をおこなう。
The input unit 202 is an input unit that performs operation instructions and settings of the crack width measurement system of the embodiment. A touch panel or the like is pasted on the display unit 203, and input is performed with a finger or a stylus pen. Also, an operation with a mouse may be used.
The automatic measurement / manual setting unit 2021 of the input unit 202 determines and sets whether to calculate the collimation angle based on the distance measurement value and automatically set the compensation condition or to manually set the compensation condition. During this manual operation, guide display control is performed in cooperation with the compensation condition setting unit 207.

計測画像作成部204、補償条件設定部207、自動計測・マニュアル設定部2021等は、タブレット部200の構成するCPU(Central Processing Unit)が記憶部に記憶されるソフトウェアを実行することに実現することができる。   The measurement image creation unit 204, the compensation condition setting unit 207, the automatic measurement / manual setting unit 2021, and the like are realized by a CPU (Central Processing Unit) included in the tablet unit 200 executing software stored in the storage unit. Can do.

《射影変換行列の取得方法》
以下に、図4により、ガイド表示による補償条件の設定方法について説明する。この方法は、カメラ103の視準方向を検査対象面の正対状態から傾けて撮影した際に、検査対象面の矩形の形状をもつ窓枠等の付帯構造物が台形に歪んで撮影されることを利用している。詳しくは、撮影画像の窓枠等の付帯構造物の形状を参照して、視準角補償のための射影変換行列を求めている。
《Projection transformation matrix acquisition method》
Hereinafter, a method for setting compensation conditions by guide display will be described with reference to FIG. In this method, when photographing is performed with the collimation direction of the camera 103 tilted from the directly-facing state of the surface to be inspected, an incidental structure such as a window frame having a rectangular shape on the surface to be inspected is captured in a trapezoidal shape. I use that. Specifically, a projection transformation matrix for collimating angle compensation is obtained with reference to the shape of an incidental structure such as a window frame of a captured image.

図4は、タブレット部200に表示される視準角度の設定画面を示している。画面には、画像取得部206で取得した検査対象面の撮影画像と、後述するガイド表示制御部2031が表示制御するガイド410とが重ね合わせて表示されている。
図4の枠表示420は、検査対象面の矩形の形状をもつ窓枠の撮影画像を表わしている。
FIG. 4 shows a collimation angle setting screen displayed on the tablet unit 200. On the screen, a captured image of the surface to be inspected acquired by the image acquisition unit 206 and a guide 410 that is displayed and controlled by a guide display control unit 2031 to be described later are displayed in an overlapping manner.
A frame display 420 in FIG. 4 represents a captured image of a window frame having a rectangular shape of the inspection target surface.

矩形のガイド410は、スタイラスペン400の操作により、ガイド411、412、413のように、形状が台形歪されて表示される。詳しくは、スタイラスペン400を水平方向(紙面の横方向)に右ドラッグすると、所定の視準角度で斜め方向から矩形のガイド410を撮影した場合に相当する台形歪したガイド411またはガイド412またはガイド413を表示する。以下の説明では、この視準角度に相当する角度を補正角度と記す。このガイド411、412、413の形状は、補正角度に応じて、幾何学的にもとめることができる。図4では、ガイド411、412、413の3つのガイドを示しているが、実際には、スタイラスペン400のドラッグに連動して、台形歪の異なるひとつのガイドを表示する。スタイラスペン400を逆方向にドラッグすると、ガイドが逆方向に台形歪する。   The rectangular guide 410 is displayed with a trapezoidally distorted shape like the guides 411, 412, and 413 by operating the stylus pen 400. Specifically, when the stylus pen 400 is right-dragged in the horizontal direction (the lateral direction of the paper), the trapezoidally distorted guide 411 or the guide 412 or the guide corresponding to the case where the rectangular guide 410 is photographed from an oblique direction at a predetermined collimation angle. 413 is displayed. In the following description, an angle corresponding to this collimation angle is referred to as a correction angle. The shapes of the guides 411, 412, and 413 can be geometrically determined according to the correction angle. In FIG. 4, three guides 411, 412, and 413 are shown, but actually, one guide having a different trapezoidal distortion is displayed in conjunction with the drag of the stylus pen 400. When the stylus pen 400 is dragged in the reverse direction, the guide is trapezoidally distorted in the reverse direction.

実施形態のクラック幅計測システムの操作者は、ガイド410を台形歪変形して撮像された枠表示420に等しくなるように、スタイラスペン400のドラッグ量(補正角度に相当)を調整する。詳しくは、ガイド410の台形歪した図形(411、412、413)と枠表示420の斜辺が平行状態になるように、ドラッグ量(補正角度)を調整する。ガイド412が枠表示420と同じ台形歪とすると、ガイド412を表示するときの補正角度が、検査対象面を撮影するカメラ103の視準角度となる。   The operator of the crack width measuring system of the embodiment adjusts the drag amount (corresponding to the correction angle) of the stylus pen 400 so that the guide 410 is equivalent to the frame display 420 imaged by trapezoidal distortion. Specifically, the drag amount (correction angle) is adjusted so that the trapezoidally distorted figure (411, 412, 413) of the guide 410 and the oblique side of the frame display 420 are in a parallel state. If the guide 412 has the same trapezoidal distortion as the frame display 420, the correction angle when the guide 412 is displayed becomes the collimation angle of the camera 103 that images the inspection target surface.

視準角補償のための射影変換行列は、ガイド410とガイド412の4つの頂点の座標値から求める。つまり、頂点412aを頂点410aに変換し、頂点412bを頂点410bに変換し、頂点412cを頂点410cに変換し、頂点412dを頂点410dに変換する射影変換行列を求める。
求めた射影変換行列により、カメラ103で撮影した検査対象面の撮影画像を射影変換すれば、検査対象面を正対して撮影した撮影画像に変換でき、クラック幅を高精度に測定できる。
The projection transformation matrix for collimation angle compensation is obtained from the coordinate values of the four vertices of the guide 410 and the guide 412. That is, a projective transformation matrix for converting the vertex 412a to the vertex 410a, converting the vertex 412b to the vertex 410b, converting the vertex 412c to the vertex 410c, and converting the vertex 412d to the vertex 410d is obtained.
If the captured image of the inspection target surface imaged by the camera 103 is subjected to projective conversion using the obtained projective transformation matrix, it can be converted into a captured image acquired by facing the inspection object surface, and the crack width can be measured with high accuracy.

図4の説明では、水平方向の視準角補償について説明したが、垂直方向にドラッグし、ガイド410を垂直方向に台形歪させて表示することで、垂直方向の視準角補償をおこなうことができる。
また、水平方向と垂直方向の視準角補償を組み合わせて、斜め方向の視準角補償をおこなうこともできる。水平方向のドラッグと垂直方向のドラッグにより視準角度を順に求めることで、容易に斜め方向の視準角補償を容易に求めることができる。
In the description of FIG. 4, the collimation angle compensation in the horizontal direction has been described. However, the collimation angle compensation in the vertical direction can be performed by dragging in the vertical direction and displaying the guide 410 with trapezoidal distortion in the vertical direction. it can.
Further, the collimating angle compensation in the oblique direction can be performed by combining the collimating angle compensation in the horizontal direction and the vertical direction. By obtaining the collimation angle in order by dragging in the horizontal direction and dragging in the vertical direction, it is possible to easily obtain the collimation angle compensation in the oblique direction.

実施形態のクラック幅計測システムのクラック幅の計測フローを図5により説明する。
ステップS501で、カメラ103から検査対象面までの距離を距離センサ104により計測する。そして、後述するガイド表示による視準角設定をおこなうか否かを判定する際の、距離の平均と変動を算出するために計測結果を保存する(S502)。その後、計測回数を1増やし(S503)、計測回数と規定値を比較する(S504)。
The flow of measuring the crack width of the crack width measuring system of the embodiment will be described with reference to FIG.
In step S501, the distance from the camera 103 to the inspection target surface is measured by the distance sensor 104. And a measurement result is preserve | saved in order to calculate the average and the fluctuation | variation at the time of determining whether collimation angle setting by the guide display mentioned later is performed (S502). Thereafter, the number of times of measurement is increased by 1 (S503), and the number of times of measurement is compared with a specified value (S504).

ステップS504で、計測回数が規定値に達していない場合(S504のYes)には、ステップS501に戻り、カメラ103から検査対象面までの距離計測を繰り返す。
ステップS504で、計測回数が規定値に達した場合(S504のNo)には、ステップ505に進む。この距離計測は、一定時間連続(500msec間隔に5回)におこなう。
In step S504, when the number of measurements has not reached the specified value (Yes in S504), the process returns to step S501, and the distance measurement from the camera 103 to the inspection target surface is repeated.
In step S504, if the number of measurements has reached the specified value (No in S504), the process proceeds to step 505. This distance measurement is performed continuously for a fixed time (5 times at 500 msec intervals).

ステップS505で、規定回数おこなった距離計測(S501)の結果の平均値と変動量を算出する。
つぎに、距離計測の変動値と所定の閾値を比較する(S506)。これにより、風などの影響でカメラ103が揺動していないかを判定し、カメラ103と一体の距離センサによる視準角度の検出を自動的におこうか否かを決める。
In step S505, an average value and a fluctuation amount of the result of the distance measurement (S501) performed the specified number of times are calculated.
Next, the variation value of the distance measurement is compared with a predetermined threshold value (S506). Thereby, it is determined whether or not the camera 103 is swinging due to the influence of wind or the like, and it is determined whether or not the collimation angle is automatically detected by the distance sensor integrated with the camera 103.

ステップS506で、距離計測の変動値が所定の閾値未満であれば(S506のYes)、つぎの視準角度を自動検出して射影変換行列を算出する処理(S507〜S509)に進む。
ステップS506で、距離計測の変動値が所定の閾値以上であれば(S506のNo)、視準角度を自動検出できないため図4で説明したガイド表示による射影変換行列の取得処理(S513〜S516)をおこなう。
If the variation value of the distance measurement is less than the predetermined threshold value in step S506 (Yes in S506), the process proceeds to processing (S507 to S509) for automatically detecting the next collimation angle and calculating the projective transformation matrix.
If the variation value of the distance measurement is greater than or equal to the predetermined threshold value in step S506 (No in S506), the collimation angle cannot be automatically detected, and thus the projection transformation matrix acquisition process based on the guide display described in FIG. 4 (S513 to S516). To do.

ステップS507では、検査対象面とカメラ103の距離を一方向に所定の角度差をもって3点以上測定し、その方向の視準角度を算出する。3点のうちの両端の2点が等距離にあれば、測定方向の検査対象面にカメラ103が正対していることが判る。   In step S507, the distance between the inspection target surface and the camera 103 is measured at three or more points with a predetermined angle difference in one direction, and a collimation angle in that direction is calculated. If two points at both ends of the three points are equidistant, it can be seen that the camera 103 faces the inspection target surface in the measurement direction.

ステップS508で、カメラ103が検査対象面に正対しているか否かを判定する。
視準角度が0度でなければ、カメラ103が検査対象面に正対していないので(S508のNo)、射影変換行列を算出して撮影画像の射影変換をおこない視準角補償をおこなう(S509、S510)。
視準角度が0度であれば、カメラ103が検査対象面に正対しているので(S508のYes)、撮影画像の視準角補償の必要はなく、クラック像の抽出処理(S511)にすすむ。
In step S508, it is determined whether or not the camera 103 is facing the inspection target surface.
If the collimation angle is not 0 degrees, the camera 103 is not directly facing the inspection target surface (No in S508), so that a projection transformation matrix is calculated to perform projection transformation of the captured image and collimation angle compensation is performed (S509). , S510).
If the collimation angle is 0 degree, the camera 103 is directly facing the surface to be inspected (Yes in S508), so there is no need to compensate the collimation angle of the captured image, and the crack image extraction process (S511) is performed. .

ステップS509では、ステップS507で算出した視準角度に基づいて、幾何演算により、射影変換行列を算出する。
ステップS510では、ステップS509で算出した射影変換行列により検査対象面の撮影画像の座標変換をおこなって視準角補償をおこなう。これにより、正対状態で撮影した場合に相当する検査対象面の撮影画像を得ることができる。
In step S509, a projective transformation matrix is calculated by geometric calculation based on the collimation angle calculated in step S507.
In step S510, collimation angle compensation is performed by performing coordinate transformation of the captured image of the inspection target surface using the projection transformation matrix calculated in step S509. Thereby, the picked-up image of the surface to be inspected corresponding to the case where the image is taken in the directly-facing state can be obtained.

ステップS511では、検査対象面の撮影画像のRGB色変換(モノクロ変換)・細線化(エッジ検出)・2値化等の画像処理をおこないクラック像を判りやすく強調表示する。具体的には、灰色系のコンクリート上にあるクラック像は、見えづらく、映像がぼやけてしまうことがあるため、画像処理をおこなってクラック像を分かりやすく表示する。
つぎに、ステップS512で、クラック幅に対応するクラック像の画像ピクセル数を求め、画像ピクセルの大きさ(カメラ103の撮像素子の素子サイズ)を乗じて、クラック像の寸法を求める。そして、カメラ103のレンズと撮像素子の間の距離と、カメラ103のレンズと検査対象面の間の距離から決まる撮像倍率により、クラック幅の実寸法を算出する。
In step S511, image processing such as RGB color conversion (monochrome conversion), thinning (edge detection), and binarization of the captured image of the inspection target surface is performed, and the crack image is highlighted in an easily understandable manner. Specifically, the crack image on the gray concrete is difficult to see and the image may be blurred. Therefore, the crack image is displayed in an easy-to-understand manner by performing image processing.
Next, in step S512, the number of image pixels of the crack image corresponding to the crack width is obtained, and the size of the crack image is obtained by multiplying the size of the image pixel (element size of the image sensor of the camera 103). Then, the actual size of the crack width is calculated based on the imaging magnification determined from the distance between the lens of the camera 103 and the imaging device and the distance between the lens of the camera 103 and the inspection target surface.

つぎに、ガイド表示による射影変換行列の取得処理(S513〜S516)について説明する。この処理で求めた射影変換行列により、ステップS510以降の処理をおこなうことで、カメラ103が揺動する状態でも、検査対象面のクラック幅の実測が可能となる。ステップS513〜ステップS516は、図4で説明した処理となっている。   Next, a process for acquiring a projective transformation matrix by guide display (S513 to S516) will be described. By performing the processing after step S510 using the projective transformation matrix obtained in this processing, the crack width of the inspection target surface can be measured even when the camera 103 is swung. Steps S513 to S516 are the processes described in FIG.

まず、ステップS513で、クラック幅測定をおこなう検査対象面の撮影画像をタブレット部200の画面に表示し、ガイド410を撮影画像に重ね合わせて表示する(図4参照)。
つぎに、スタイラスペン400の操作に連動して、視準角度の変化に対応した台形歪みに変形したガイド(ガイド411、412、413のいずれか)を表示する(S514)。そして、検査対象面の矩形の形状をもつ窓枠の撮影画像(以下、枠と記す)とガイドの、台形の斜辺が平行になるまで、ステップS514をくりかえす(S515の非平行)。ガイドと枠の辺が平行状態になったときに(S515の平行)、ステップS516に進む。
First, in step S513, a captured image of the inspection target surface on which the crack width measurement is to be performed is displayed on the screen of the tablet unit 200, and a guide 410 is superimposed on the captured image (see FIG. 4).
Next, in conjunction with the operation of the stylus pen 400, a guide (any one of the guides 411, 412, and 413) deformed into a trapezoidal distortion corresponding to the change in the collimation angle is displayed (S514). Then, step S514 is repeated (not parallel to S515) until the captured image of the window frame having the rectangular shape of the inspection target surface (hereinafter referred to as a frame) and the hypotenuse of the trapezoid of the guide are parallel to each other. When the sides of the guide and the frame are in a parallel state (parallel of S515), the process proceeds to step S516.

ステップS516では、ガイド410の4つの頂点座標と、ステップS515で枠に一致したガイド(図4のガイド412)の4つの頂点座標から、射影変換行列を算出する。
そして、ステップS510に進み、クラック幅の実寸法を算出する。
In step S516, a projective transformation matrix is calculated from the four vertex coordinates of the guide 410 and the four vertex coordinates of the guide (guide 412 in FIG. 4) that matches the frame in step S515.
Then, the process proceeds to step S510, and the actual size of the crack width is calculated.

以上の処理フローにより、クラック幅の実寸法を測定することができるが、ステップS512で、クラック幅の画像ピクセルに変えて、クラック長さに対応するクラック像の画像ピクセル数を求めれば、クラックの長さの実寸法を測定することもできる。   According to the above processing flow, the actual size of the crack width can be measured. However, if the number of image pixels of the crack image corresponding to the crack length is obtained instead of the image pixel of the crack width in step S512, It is also possible to measure the actual length.

上記の処理は、カメラ103の視準方向が鉛直方向に傾いた場合にも適用できる。このため、ポール101がないクラック幅計測システムで、地上から高所の検査対象面のクラック幅を計測することもできる。   The above processing can also be applied when the collimation direction of the camera 103 is tilted in the vertical direction. For this reason, it is possible to measure the crack width of the surface to be inspected at a high place from the ground with the crack width measuring system without the pole 101.

また、上記の処理フローに示したように、検査対象面までの距離の変動が所定の閾値より大きい場合に、風等によるカメラと距離計の揺れが大きくて視準角度の自動検出はできないと判定し、ガイド表示による視準角度の検出を行うようにしているので、不要な手間を懸けることなく、クラック幅測定を行うことができる。   In addition, as shown in the above processing flow, when the fluctuation of the distance to the inspection target surface is larger than a predetermined threshold, the collimation angle cannot be automatically detected because the camera and the distance meter are greatly shaken by wind or the like. Since the collimation angle is detected and the collimation angle is detected by the guide display, the crack width can be measured without unnecessary effort.

上述の実施例1では、検査対象面のクラックの撮影画像によりクラック幅を求める例を説明したが、つぎに、撮影画像とクラックスケール画像によりクラック幅を求める例を説明する。本実施例は、図1で示したクラック幅計測システムの構成と、図3に示した制御部の構成により実施することができる。
まず、図6と図7により、本実施例の計測方法の概要を説明する。
In the first embodiment described above, an example in which the crack width is obtained from a photographed image of a crack on the surface to be inspected has been described. Next, an example in which the crack width is obtained from a photographed image and a crack scale image will be described. The present embodiment can be implemented by the configuration of the crack width measuring system shown in FIG. 1 and the configuration of the control unit shown in FIG.
First, the outline of the measurement method of the present embodiment will be described with reference to FIGS.

クラックスケールは、壁、床等に発生したクラックの幅を測るスケールで、0.05mmきざみに0.05mm〜2mm程度の太さの直線が複数本マーキングされている。従来のクラック幅計測では、クラックにこのクラックスケールをあて、クラックと同じ幅の線を目視で求めて、クラックスケールに記入されている線の太さを読取り、クラック幅としていた。本実施例は、この計測操作を検査対象面の画像にクラックスケール画像を重ね合わせておこなう計測方法である。   The crack scale is a scale for measuring the width of cracks generated on walls, floors, etc., and a plurality of straight lines with a thickness of about 0.05 mm to 2 mm are marked in units of 0.05 mm. In the conventional crack width measurement, this crack scale is applied to the crack, a line having the same width as the crack is visually determined, and the thickness of the line written on the crack scale is read to obtain the crack width. The present embodiment is a measurement method in which this measurement operation is performed by superimposing a crack scale image on the image of the inspection target surface.

図6は、クラックスケール画像の一例を示す図である。
クラックスケール画像600の一辺には、クラックスケールのクラックにあてる線に相当する太さが異なる複数本の線画601が設けられている。また、反対側の辺には、クラック長さが測定できるように、「物差し」602が設けられている。
FIG. 6 is a diagram illustrating an example of a crack scale image.
On one side of the crack scale image 600, a plurality of line drawings 601 having different thicknesses corresponding to lines applied to cracks on the crack scale are provided. In addition, a “scale ruler” 602 is provided on the opposite side so that the crack length can be measured.

このクラックスケール画像600の元画像情報は、ベクタ形式の数値情報として記憶され、任意の倍率や回転角度で、クラックスケール画像600を生成・表示できるようにしている。詳細を後述するが、撮像倍率から倍率を求めてクラックスケール画像600を生成し、検査対象面の正対方向からのずれに応じて視準角度補償をおこなう。そして、検査対象面のクラックに線をあてる操作指示によりクラックスケール画像600の回転処理をおこなって、検査対象面の撮影画像にクラックスケール画像600を重ね合わせて表示する。   The original image information of the crack scale image 600 is stored as numerical information in a vector format so that the crack scale image 600 can be generated and displayed at an arbitrary magnification and rotation angle. As will be described in detail later, a crack scale image 600 is generated by obtaining the magnification from the imaging magnification, and collimation angle compensation is performed according to the deviation of the inspection target surface from the directly facing direction. Then, the crack scale image 600 is rotated in response to an operation instruction for lining a crack on the inspection target surface, and the crack scale image 600 is superimposed and displayed on the captured image of the inspection target surface.

つぎに、図7により、クラックスケール画像600とクラック画像の重ね合わせについて説明する。
図7は、カメラ103により撮像した検査対象面の撮影画像を表示するタブレット部200の画面を示している。画面には、測定するクラック像が多値表示されているものとする。そして、クラック幅を測定するために、検査対象面の物の大きさに合わせて描画生成されたクラックスケール画像600が重ね合わせて表示されている。
Next, the superposition of the crack scale image 600 and the crack image will be described with reference to FIG.
FIG. 7 shows a screen of the tablet unit 200 that displays a photographed image of the inspection target surface imaged by the camera 103. It is assumed that a crack image to be measured is displayed in multi-value on the screen. In order to measure the crack width, a crack scale image 600 drawn and generated in accordance with the size of the object on the inspection target surface is superimposed and displayed.

このクラックスケール画像600の太さが異なる複数本の線画601のいずれかの線が、測定するクラックに合うように、クラックスケール画像600を画面内で移動または回転させる。クラックスケール画像600の水平または垂直方向の移動は、ドラッグ操作により行い、クラックスケール画像600の回転は、2点マルチタッチの回転操作により行う。このようなクラックスケール画像600の操作により、目視によりクラックに合った線の太さがクラック幅となる。   The crack scale image 600 is moved or rotated within the screen so that any line of the plurality of line drawings 601 having different thicknesses of the crack scale image 600 matches the crack to be measured. The horizontal or vertical movement of the crack scale image 600 is performed by a drag operation, and the crack scale image 600 is rotated by a two-point multi-touch rotation operation. By operating the crack scale image 600 as described above, the thickness of the line that matches the crack visually becomes the crack width.

表示するクラックスケール画像600のサイズ(拡大・縮小率)は、カメラ103のレンズと撮像素子の間の距離とカメラ103のレンズと検査対象面の間の距離から決まる撮像倍率と、表示領域のサイズにより決まる。
ピッチイン操作やピッチアウト操作により撮影画像のズーム操作をおこなう場合には、ズーム操作に合わせて、クラックスケール画像600の拡大・縮小を行う。
The size (enlargement / reduction ratio) of the crack scale image 600 to be displayed is the imaging magnification determined from the distance between the lens of the camera 103 and the imaging device, the distance between the lens of the camera 103 and the inspection target surface, and the size of the display area. It depends on.
When a zoom operation of a captured image is performed by a pitch-in operation or a pitch-out operation, the crack scale image 600 is enlarged or reduced in accordance with the zoom operation.

カメラ103の視準方向が正対方向でなかった場合には、撮影画像に台形歪み等の画像歪みが生じる。実施例1では、カメラ103の撮影画像を射影変換することで、この画像歪を補正する視準角補償をおこなったが、本実施例では、クラックスケール画像600を射影変換して、視準角補償を行う。   When the collimation direction of the camera 103 is not the facing direction, image distortion such as trapezoidal distortion occurs in the captured image. In the first embodiment, the collimation angle compensation for correcting the image distortion is performed by projective transformation of the image captured by the camera 103. However, in this embodiment, the crack scale image 600 is projectively transformed to produce the collimation angle. Compensate.

ところで、カメラ103の画角が広いほど、また、正対状態からのずれ(視準角度)が大きいほど、タブレット部200の画面の央部と辺部とで、検査対象面までの距離の差が大きくなる。このため、ドラッグしたクラックスケール画像600の表示場所に応じて、カメラ103から検査対象面までの距離が異なる。これを補償するため、クラックスケール画像600の位置に応じて、表示するクラックスケール画像600のサイズを変える遠近補償を行うようにしてもよい。   By the way, the wider the angle of view of the camera 103 and the greater the deviation (collimation angle) from the directly-facing state, the difference in distance to the inspection target surface between the central part and the side part of the screen of the tablet unit 200. Becomes larger. For this reason, the distance from the camera 103 to the inspection target surface differs depending on the display location of the dragged crack scale image 600. In order to compensate for this, perspective compensation may be performed to change the size of the crack scale image 600 to be displayed according to the position of the crack scale image 600.

上記のとおり、クラックスケール画像600の生成では、拡大・縮小、回転、射影変換の画像処理をおこなう。クラックスケール画像600の元画像情報は、ベクタ形式の数値情報として記憶しているため、ベクタ形式のクラックスケール画像情報に拡大・縮小、回転、射影変換処理を行い、撮影画像と重ね合わせるときに、クラックスケール画像600を描画表示する。これにより、表示誤差の低減を行える。   As described above, in the generation of the crack scale image 600, image processing of enlargement / reduction, rotation, and projective transformation is performed. Since the original image information of the crack scale image 600 is stored as numerical information in the vector format, when performing enlargement / reduction, rotation, projective transformation processing on the crack format image information in the vector format, The crack scale image 600 is drawn and displayed. Thereby, a display error can be reduced.

視準角は、実施例1と同様にして求める。つまり、検査対象面までの距離の変動が大きい場合に、自動検出できないので、ガイド表示による視準角度の検出を行うようにし、変動が小さい場合には、視準角度を自動検出している。このため、不要な手間を懸けることなく、視準角検出を行うことができる。   The collimation angle is obtained in the same manner as in the first embodiment. That is, since automatic detection cannot be performed when the variation in the distance to the inspection target surface is large, the collimation angle is detected by guide display, and when the variation is small, the collimation angle is automatically detected. For this reason, collimation angle detection can be performed without taking unnecessary effort.

本実施例2では、クラックスケール画像600を重ね表示してクラック幅の求めることで、目視でクラックを識別しているので、画像処理によるクラック画像の抽出をおこなっていない。このため、汚れが著しい壁面等の画像抽出が困難なクラックでも、目視でクラックを識別できればクラック幅を測定できるので、計算量が少なく低処理性能の装置でも測定でき、また、適用環境を増大することが可能となる。   In the second embodiment, since cracks are visually identified by displaying the crack scale image 600 in an overlapping manner and obtaining the crack width, crack images are not extracted by image processing. For this reason, even cracks that are difficult to extract images, such as walls with significant dirt, can be measured with a low-performance device because the crack width can be measured if the cracks can be identified visually, and the application environment is increased. It becomes possible.

つぎに、実施例2のクラック幅計測システムのクラック幅の計測フローを図8により説明する。なお、図8は、図5で説明した計測フローのステップS501〜S509とステップS513〜S516が共通になっている。つまり、自動検出または図4で説明したガイド表示により射影変換行列を求めるところまでは、図5と同じ処理になっている。   Next, a crack width measurement flow of the crack width measurement system of Example 2 will be described with reference to FIG. In FIG. 8, steps S501 to S509 and steps S513 to S516 in the measurement flow described in FIG. 5 are common. That is, the same processing as in FIG. 5 is performed until the projection transformation matrix is obtained by automatic detection or the guide display described in FIG.

以下に、ステップS801以降の、本実施例固有の処理を説明する。
ステップS801で、カメラ103のレンズと撮像素子の間の距離とカメラ103のレンズと検査対象面の間の距離から決まる撮像倍率に基づき、クラックスケール画像600の拡大・縮小率を算出する。
そして、ステップS802で、カメラ103が検査対象面に正対していない場合には、ステップS509またはステップS615で求めた射影変換行列によりクラックスケール画像600の射影変換を行う。
Hereinafter, processing unique to the present embodiment after step S801 will be described.
In step S801, the enlargement / reduction rate of the crack scale image 600 is calculated based on the imaging magnification determined from the distance between the lens of the camera 103 and the imaging device and the distance between the lens of the camera 103 and the inspection target surface.
If the camera 103 is not directly facing the inspection target surface in step S802, projective transformation of the crack scale image 600 is performed using the projective transformation matrix obtained in step S509 or step S615.

つぎに、クラックスケール画像600のドラッグや回転移動の操作情報に基づいて、クラックスケール画像600を変換する。このとき、クラックスケール画像600のタブレット部200の画面の表示位置に応じて、遠近補償を行うとよい。
そして、上記の変換がおこなわれたクラックスケール画像600を、タブレット部200の画面の撮影画像に重ね合わせ表示する(S804)。
Next, the crack scale image 600 is converted based on dragging and rotational movement operation information of the crack scale image 600. At this time, it is good to perform perspective compensation according to the display position of the screen of the tablet unit 200 of the crack scale image 600.
Then, the crack scale image 600 subjected to the above-described conversion is superimposed and displayed on the captured image on the screen of the tablet unit 200 (S804).

上記のステップS803、S804を、クラックにスケール線が一致するまで繰り返す(S805)。クラックとスケール線の一致は、目視により判定され、図示しないクラック幅の数値ボタンのタップ操作により指示される。
そして、タップされた数値ボタンをクラック幅として処理を終了する(S806)。
Steps S803 and S804 above are repeated until the scale line matches the crack (S805). The coincidence between the crack and the scale line is determined by visual observation and is instructed by a tap operation of a numerical value button of a crack width (not shown).
Then, the tapped numerical button is set as the crack width, and the process ends (S806).

特に図示しないが、図6のクラックスケール画像600の「物差し」602を、ドラッグ・回転の操作指示に応じて、拡大・縮小、視準角補償、回転、遠近補償の変換処理を行って、撮影画像に重ね合わせ表示し、目視判定することで、クラックの長さの測定をおこなうこともできる。   Although not shown in particular, the “scale” 602 of the crack scale image 600 in FIG. 6 is photographed by performing conversion processing of enlargement / reduction, collimation angle compensation, rotation, and perspective compensation according to a drag / rotation operation instruction. It is also possible to measure the length of the crack by overlaying the image on the image and making a visual decision.

ここで、上記の処理をおこなう制御部の構成を、図3に基づいて説明する。
補償条件設定部207により、ステップS801のスケール画像の拡大・縮小率が算出されるとともに、ステップS802の射影変換が行われる。この後、計測画像作成部204で、入力部202からの操作情報に応じて、ドラッグ・回転移動に連動してスケール画像600を生成し、計測画像合成部205で撮影画像に重ね合わせられ、表示部203でタブレット部200の画面に表示される。
Here, the structure of the control part which performs said process is demonstrated based on FIG.
The compensation condition setting unit 207 calculates the enlargement / reduction ratio of the scale image in step S801 and performs projective transformation in step S802. Thereafter, the measurement image creation unit 204 generates a scale image 600 in conjunction with the drag / rotation movement according to the operation information from the input unit 202, and the measurement image composition unit 205 superimposes the image on the captured image for display. The image is displayed on the screen of the tablet unit 200 by the unit 203.

本実施例によれば、検査対象面に合わせてベクタ形式の数値情報として記憶されたクラックスケール画像を変換して、撮影画像に重ね合わせ表示しているので、クラックスケール画像の表示誤差を少なくすることができ、また、検査対象面の視認性の変化を少なくできる。これにより、遠方の検査対象面であっても、高精度にクラック幅やクラック長さの測定を行うことが可能となる。   According to this embodiment, the crack scale image stored as the numerical information in the vector format is converted in accordance with the inspection target surface and displayed superimposed on the photographed image, so that the display error of the crack scale image is reduced. In addition, the change in the visibility of the inspection target surface can be reduced. This makes it possible to measure the crack width and crack length with high accuracy even on a distant inspection target surface.

本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。上記の実施形態は本発明で分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。   The present invention is not limited to the embodiments described above, and includes various modifications. The above-described embodiment has been described in detail for easy understanding in the present invention, and is not necessarily limited to the one having all the configurations described.

110 点検装置制御部
111 カメラ制御部
112 距離センサ制御部
113 雲台・ポール制御部
114 通信部
200 タブレット部
201 通信部
202 入力部
2021 自動計測・マニュアル設定部
203 表示部
2031 ガイド表示制御部
204 計測画像作成部
205 計測画像合成部
206 画像取得部
207 補償条件設定部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 110 Inspection apparatus control part 111 Camera control part 112 Distance sensor control part 113 Head / pole control part 114 Communication part 200 Tablet part 201 Communication part 202 Input part 2021 Automatic measurement and manual setting part 203 Display part 2031 Guide display control part 204 Measurement Image creation unit 205 Measurement image synthesis unit 206 Image acquisition unit 207 Compensation condition setting unit

Claims (7)

検査対象面のクラックの幅を測定するクラック幅計測システムであって、
矩形の枠形状を有する構造物を含む検査対象面を正対方向から傾いて撮影する撮像部と、
前記撮像部で撮影した検査対象面の撮影画像に、矩形形状のガイドを操作指示に応じて所定量台形歪みしたガイドを重ねて表示する表示部と、
前記撮像部と前記撮像部が撮影する検査対象面の間の距離を測定する距離センサと、
前記表示部に表示されている前記検査対象面の撮影画像中の枠形状と前記所定量台形歪みしたガイドの辺が平行状態にあるときに、前記検査対象面を正対方向からの傾き角度である視準角度による画像の歪みを補償する視準角補償のための画像変換をおこなう計測画像作成部と、を備え、
前記表示部に表示される検査対象面のクラックのクラック幅を計測する
ことを特徴とするクラック幅計測システム。
A crack width measurement system for measuring the width of a crack on a surface to be inspected,
An imaging unit that shoots an inspection target surface including a structure having a rectangular frame shape by tilting from a facing direction; and
A display unit that superimposes and displays a rectangular guide with a predetermined amount of trapezoidal distortion in accordance with an operation instruction on a captured image of the inspection target surface captured by the imaging unit;
A distance sensor for measuring a distance between the imaging unit and an inspection target surface imaged by the imaging unit;
When the frame shape in the captured image of the surface to be inspected displayed on the display unit and the side of the guide that has been distorted by the predetermined amount of trapezoid are in a parallel state, the surface to be inspected is tilted from the facing direction. A measurement image creation unit that performs image conversion for collimation angle compensation that compensates for image distortion due to a certain collimation angle, and
A crack width measuring system for measuring a crack width of a crack on a surface to be inspected displayed on the display unit.
請求項1に記載のクラック幅計測システムにおいて、
前記計測画像作成部は、前記表示部に表示されている前記構造物の撮影画像の枠形状と、前記所定量台形歪みしたガイドの辺が平行状態にあるときの、前記矩形形状のガイドの頂点座標と前記所定量台形歪みしたガイドの頂点座標とに基づいて射影変換行列を求め、前記射影変換行列により画像変換して視準角補償をおこなう
ことを特徴とするクラック幅計測システム。
In the crack width measuring system according to claim 1,
The measurement image creating unit is a vertex of the rectangular guide when the frame shape of the captured image of the structure displayed on the display unit and the side of the guide that is trapezoidally distorted by the predetermined amount are in a parallel state. A crack width measurement system characterized in that a projection transformation matrix is obtained based on coordinates and a vertex coordinate of a guide having a predetermined amount of trapezoidal distortion, and collimation angle compensation is performed by performing image transformation using the projection transformation matrix.
請求項1または2に記載のクラック幅計測システムにおいて、
前記表示部は、検査対象面の正対方向からの傾きを表わす視準角度による台形歪みに対応するように、操作指示に応じて前記矩形形状のガイドの台形歪み量を変える
ことを特徴とするクラック幅計測システム。
In the crack width measuring system according to claim 1 or 2,
The display unit is characterized by changing a trapezoidal distortion amount of the rectangular guide according to an operation instruction so as to correspond to a trapezoidal distortion due to a collimation angle representing an inclination of the surface to be inspected from a facing direction. Crack width measurement system.
請求項1〜3のいずれかの一項に記載のクラック幅計測システムにおいて、
前記計測画像作成部は、
前記撮像部と検査対象面の間の距離の変動が所定の閾値以上のときに、前記表示部により表示されたガイドにより射影変換行列を求めて画像の視準角補償をおこない、
前記撮像部と検査対象面の間の距離の変動が所定の閾値未満のときには、少なくとも3方向の前記撮像部と検査対象面の間の距離の値から視準角度を求めて射影変換行列を算出して視準角補償をおこなう
ことを特徴とするクラック幅計測システム。
In the crack width measuring system according to any one of claims 1 to 3,
The measurement image creation unit
When the variation in the distance between the imaging unit and the inspection target surface is equal to or greater than a predetermined threshold, the projection transformation matrix is obtained by the guide displayed by the display unit, and the collimation angle of the image is compensated.
When the variation in the distance between the imaging unit and the inspection target surface is less than a predetermined threshold, the projection transformation matrix is calculated by obtaining the collimation angle from the value of the distance between the imaging unit and the inspection target surface in at least three directions. A crack width measurement system characterized in that collimation angle compensation is performed.
請求項1〜4のいずれかの一項に記載のクラック幅計測システムにおいて、
前記計測画像作成部は、前記撮影画像を視準角補償して、前記撮像部が正対方向から検査対象面を撮像した撮影画像に相当する変換画像を取得し、
前記表示部は、前記変換画像を表示し、
前記変換画像のクラックに対応する画素数を求めて、クラック幅を計測する
ことを特徴とするクラック幅計測システム。
In the crack width measuring system according to any one of claims 1 to 4,
The measurement image creation unit compensates the collimation angle of the captured image, and obtains a converted image corresponding to the captured image in which the imaging unit captures the inspection target surface from the directly facing direction,
The display unit displays the converted image,
A crack width measuring system characterized in that the number of pixels corresponding to a crack in the converted image is obtained and the crack width is measured.
請求項1〜4のいずれかの一項に記載のクラック幅計測システムにおいて、
前記表示部は、前記撮像部で撮影した検査対象面の撮影画像と、ベクタ形式で記録されたクラックスケール情報を基に射影変換されたクラックスケール画像を重ねて合わせて表示する
ことを特徴とするクラック幅計測システム。
In the crack width measuring system according to any one of claims 1 to 4,
The display unit superimposes and displays a photographed image of the inspection target surface photographed by the imaging unit and a crack scale image obtained by projective transformation based on crack scale information recorded in a vector format. Crack width measurement system.
請求項6に記載のクラック幅計測システムにおいて、
前記計測画像作成部が、前記クラックスケール情報を基に、前記撮像部の撮像倍率により拡大・縮小の画像変換をおこない、前記視準角補償のための射影変換をおこない、当該クラックスケール画像の移動または回転の操作情報により画像変換をおこない、前記クラックスケール画像を生成する
ことを特徴とするクラック幅計測システム。
In the crack width measuring system according to claim 6,
Based on the crack scale information, the measurement image creation unit performs image conversion for enlargement / reduction by the imaging magnification of the imaging unit, performs projective conversion for the collimation angle compensation, and moves the crack scale image Alternatively, the crack width measurement system is characterized in that the crack scale image is generated by performing image conversion based on rotation operation information.
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