JP7054377B2 - Shape measurement system and shape measurement method - Google Patents

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Description

本発明は、形状計測システム及び形状計測方法に関する。 The present invention relates to a shape measuring system and a shape measuring method.

例えば特許文献1には、鉄道軌道或いは軌道近傍に配置した複数の撮影用ターゲットA1~A4,B1~B4と、これら複数のターゲットがすべて含まれる画像を撮影するデジタルカメラと、このデジタルカメラの撮影時刻を制御し、撮影画像の保存及び当該撮影画像を用いた各ターゲットの座標演算並びに演算結果を保存する制御ユニットとからなる軌道変位測定装置が開示されている。特許文献1に記載の制御ユニットは、撮影画像からターゲットの座標を演算し、撮影ごとの座標の演算結果を基に運用開始からの座標の経時変化から軌道の変位を測定する機能に加えて、ターゲットの異常、カメラのレンズの異常の有無を診断する自己診断機能を有する。 For example, Patent Document 1 describes a plurality of photographing targets A1 to A4 and B1 to B4 arranged on or near a railroad track, a digital camera that captures an image including all of these plurality of targets, and photographing by the digital camera. A track displacement measuring device including a control unit that controls a time, saves a captured image, performs coordinate calculation of each target using the captured image, and saves the calculation result is disclosed. The control unit described in Patent Document 1 calculates the coordinates of the target from the captured image, and in addition to the function of measuring the displacement of the orbit from the change over time of the coordinates from the start of operation based on the calculation result of the coordinates for each capture. It has a self-diagnosis function to diagnose the presence or absence of abnormalities in the target and the lens of the camera.

特開2014-13256号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2014-13256

しかしながら、特許文献1に記載の軌道変位測定装置では、ターゲットのすべてがデジタルカメラの撮像範囲に収まる必要があるため、変位を測定できる範囲が比較的限定される。そのため、長さを有する構造物が例えば設計上の位置からズレていないことなど、その長さ方向の形状を広範囲にわたって確認するために、特許文献1に記載の軌道変位測定装置を適用することは困難である。このような長さを有する構造物の例として、トンネルの壁面を構成する構造物、橋梁、軌条、これらに付随して設けられる構造物がある。 However, in the orbital displacement measuring device described in Patent Document 1, since all of the targets need to be within the imaging range of the digital camera, the range in which the displacement can be measured is relatively limited. Therefore, in order to confirm the shape in the length direction over a wide range, for example, the structure having a length does not deviate from the design position, the orbital displacement measuring device described in Patent Document 1 can be applied. Have difficulty. Examples of structures having such a length include structures constituting the wall surface of a tunnel, bridges, rails, and structures provided incidental to these.

本発明は、上述の事情に鑑みてなされたもので、長さを有するトンネル構造体のその長さ方向における形状を容易に計測することが可能な形状計測システムなどを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a shape measuring system or the like capable of easily measuring the shape of a tunnel structure having a length in the length direction. ..

上記目的を達成するため、本発明の第1の観点に係る形状計測システムは、
長さを有するトンネル構造体の長さ方向の形状を計測するための形状計測システムであって、
前記トンネル構造体の長さ方向に沿って延在して配置されたガイド管と、
前記ガイド管の内面に沿って案内され、移動する装置であって、カメラと撮像領域に光を照射するための照射部とを含む撮像装置と、
前記トンネル構造体が設けられている位置を前記長さ方向に沿って計測するために、前記トンネル構造体の入り口に近い順に前記長さ方向に沿って予め定められた間隔で前記ガイド管の中心に設定される第1~第Nの計測箇所(Nは、以上の整数)のそれぞれに対応付けられ、かつ前記ガイド管の内面に接するように固定された第1~第Nの撮像対象と、
前記撮像装置によって撮像される画像であって、前記第1~第Nの計測箇所のうち、位置が既知の計測箇所である少なくとも1つの既知箇所と位置が未知の計測箇所である少なくとも1つの未知箇所とのそれぞれに対応付けられた前記撮像対象を含む画像に基づいて、当該少なくとも1つの未知箇所の位置を求める計測部を有する位置計測装置とを備え
前記位置計測装置は、前記第1の撮像対象から予め定められた距離だけ前記入り口に近い箇所である第1の撮像箇所に設置された前記撮像装置を、予め定められた第2~第Nの撮像箇所の各々にまで移動させて停止させることを繰り返す移動制御部と、前記第1~第Nの撮像箇所で前記カメラに前方を撮像させる撮像制御部と、を含み、前記画像を示す画像情報を前記カメラから取得し、
このようにして求めた各計測箇所の位置に基づいて、前記第1の計測箇所から前記第Nの計測箇所に至るまでの前記ガイド管の形状を求める。
In order to achieve the above object, the shape measurement system according to the first aspect of the present invention is
It is a shape measurement system for measuring the shape of a tunnel structure having a length in the length direction.
A guide pipe extending along the length direction of the tunnel structure and a guide pipe,
An image pickup device that is guided and moves along the inner surface of the guide tube and includes a camera and an irradiation unit for irradiating an image pickup area with light .
In order to measure the position where the tunnel structure is provided along the length direction, the center of the guide pipe is set at predetermined intervals along the length direction in order of proximity to the entrance of the tunnel structure. With the first to Nth imaging targets associated with each of the first to Nth measurement points (N is an integer of 3 or more) set in the above and fixed so as to be in contact with the inner surface of the guide tube. ,
Of the images captured by the image pickup apparatus, at least one known point whose position is a known measurement point and at least one unknown measurement point whose position is unknown among the first to Nth measurement points. A position measuring device having a measuring unit for finding the position of at least one unknown place based on an image including the image pickup target associated with each of the places is provided .
The position measuring device is a predetermined second to Nth image pickup device installed at a first image pickup position which is a place closer to the entrance by a predetermined distance from the first image pickup target. Image information showing the image, including a movement control unit that repeatedly moves to each of the image pickup points and stops the image, and an image pickup control unit that causes the camera to image the front at the first to N image pickup points. From the camera
Based on the position of each measurement point thus obtained, the shape of the guide tube from the first measurement point to the Nth measurement point is obtained .

上記目的を達成するため、本発明の第2の観点に係る形状計測方法は、
長さを有するトンネル構造体の長さ方向の形状を計測する形状計測方法であって、
前記トンネル構造体が設けられている位置を前記長さ方向に沿って計測するために、前記トンネル構造体の入り口に近い順に前記長さ方向に沿って予め定められた間隔で、前記トンネル構造体の長さ方向に沿って延在して配置されたガイド管の中心に設定される第1~第Nの計測箇所(Nは、以上の整数)のそれぞれに対応付けられ、かつ前記ガイド管の内面に接するように固定された第1~第Nの撮像対象のうち、位置が既知の計測箇所である少なくとも1つの既知箇所と位置が未知の計測箇所である少なくとも1つの未知箇所とのそれぞれに対応付けられた撮像対象を含む画像を撮像装置によって撮像することと、
前記撮像することにより得られた画像に基づいて、位置計測装置によって前記少なくとも1つの未知箇所の位置を求めることとを含み、
前記撮像装置は、前記ガイド管の内面に沿って案内され、移動するように構成され、カメラと撮像領域に光を照射するための照射部とを含み、
前記位置計測装置は、前記第1の撮像対象から予め定められた距離だけ前記入り口に近い箇所である第1の撮像箇所に設置された前記撮像装置を、予め定められた第2~第Nの撮像箇所の各々にまで移動させて停止させることを繰り返す移動制御部と、前記第1~第Nの撮像箇所で前記カメラに前方を撮像させる撮像制御部と、を含み、前記画像を示す画像情報を前記カメラから取得し、
このようにして求めた各計測箇所の位置に基づいて、前記第1の計測箇所から前記第Nの計測箇所に至るまでの前記ガイド管の形状を求める
In order to achieve the above object, the shape measuring method according to the second aspect of the present invention is:
It is a shape measurement method that measures the shape of a tunnel structure having a length in the length direction.
In order to measure the position where the tunnel structure is provided along the length direction , the tunnel structure is arranged at predetermined intervals along the length direction in order of proximity to the entrance of the tunnel structure. The guide tube is associated with each of the first to Nth measurement points (N is an integer of 3 or more) set at the center of the guide tube extending along the length direction of the guide tube . Of the first to Nth imaging objects fixed so as to be in contact with the inner surface of the above, at least one known point whose position is a known measurement point and at least one unknown point whose position is an unknown measurement point, respectively. To capture an image including the image pickup target associated with the image pickup device ,
Including finding the position of the at least one unknown place by a position measuring device based on the image obtained by the imaging.
The image pickup device is configured to be guided and move along the inner surface of the guide tube, and includes a camera and an irradiation unit for irradiating the image pickup region with light.
The position measuring device is a predetermined second to Nth image pickup device installed at a first image pickup position which is a place closer to the entrance by a predetermined distance from the first image pickup target. Image information showing the image, including a movement control unit that repeatedly moves to each of the image pickup points and stops the image, and an image pickup control unit that causes the camera to image the front at the first to N image pickup points. From the camera
Based on the position of each measurement point thus obtained, the shape of the guide tube from the first measurement point to the Nth measurement point is obtained .

本発明によれば、長さを有するトンネル構造体についてその長さ方向の形状を容易に計測することが可能になる。 According to the present invention, it becomes possible to easily measure the shape of a tunnel structure having a length in the length direction.

本発明の一実施の形態に係る形状計測システムの斜視図である。It is a perspective view of the shape measurement system which concerns on one Embodiment of this invention. 一実施の形態に係るガイド管の斜視図である。It is a perspective view of the guide tube which concerns on one Embodiment. 一実施の形態に係るガイド管に含まれる接続部を示す図であって、(a)は斜視図、(b)は正面図である。It is a figure which shows the connection part included in the guide tube which concerns on one Embodiment, (a) is a perspective view, (b) is a front view. 一実施の形態に係る第i番目の接続部材の正面図であって、当該接続部材に取り付けられる4つの撮像対象の位置関係を示す図である。It is a front view of the i-th connection member which concerns on one Embodiment, and is the figure which shows the positional relationship of four imaging objects attached to the connection member. 一実施の形態に係る撮像装置を示す図であって、(a)は斜視図、(b)は正面図である。It is a figure which shows the image pickup apparatus which concerns on one Embodiment, (a) is a perspective view, (b) is a front view. 一実施の形態に係る位置計測装置の機能的な構成を示す図である。It is a figure which shows the functional structure of the position measuring apparatus which concerns on one Embodiment. 一実施の形態に係る形状計測方法の流れを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the flow of the shape measurement method which concerns on one Embodiment. 一実施の形態に係る形状計測方法の流れを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the flow of the shape measurement method which concerns on one Embodiment. 撮像処理ステップS102にて撮像される画像の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the image to be imaged in the image pickup processing step S102. 一実施の形態にて計測箇所の縦方向の位置を求める方法を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the method of finding the vertical position of a measurement point in one Embodiment. 変形例1に係る形状計測方法の流れを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the flow of the shape measuring method which concerns on modification 1. 変形例1に係る形状計測方法の流れを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the flow of the shape measuring method which concerns on modification 1.

以下、本発明の一実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。全図を通じて同一の要素には同一の符号を付す。また、前後上下左右の方向を示す用語は、説明のために用いるのであって、本発明を限定する趣旨ではない。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. The same elements are given the same reference numerals throughout the figure. Further, the terms indicating the front-back, up-down, left-right directions are used for explanation, and are not intended to limit the present invention.

本発明の一実施の形態に係る形状計測システム100は、斜視図である図1に示すように、長さを有する構造物としてのトンネルの壁面を構成する構造物(トンネル構造体)101の形状を計測するためのシステムである。形状計測システム100は、ガイド管102と、第1~第4Nの撮像対象103と、撮像装置104と、位置計測装置105とを備える。Nは、3以上の整数である。 As shown in FIG. 1, which is a perspective view, the shape measuring system 100 according to the embodiment of the present invention has a shape of a structure (tunnel structure) 101 constituting a wall surface of a tunnel as a structure having a length. It is a system for measuring. The shape measurement system 100 includes a guide tube 102, an image pickup target 103 of the first to fourth N, an image pickup device 104, and a position measurement device 105. N is an integer of 3 or more.

ガイド管102は、図2に示すように、撮像装置104を案内するために、トンネル構造体101の長さ方向に沿って配置される管である。図2は、図1にてトンネル構造体101に配置されたガイド管102を示す斜視図である。トンネル構造体101の長さ方向とは、トンネル構造体101が延びる方向であって、典型的にはトンネルを掘る際の掘削方向とも言える。 As shown in FIG. 2, the guide tube 102 is a tube arranged along the length direction of the tunnel structure 101 to guide the image pickup apparatus 104. FIG. 2 is a perspective view showing a guide pipe 102 arranged in the tunnel structure 101 in FIG. 1. The length direction of the tunnel structure 101 is a direction in which the tunnel structure 101 extends, and can be typically said to be an excavation direction when digging a tunnel.

本実施の形態では、ガイド管102は、トンネル構造体101の最下部に沿って配置されており、これによって、トンネル構造体101の長さ方向に沿って延在する。 In this embodiment, the guide pipe 102 is arranged along the bottom of the tunnel structure 101, thereby extending along the length direction of the tunnel structure 101.

本実施の形態に係るガイド管102は、内面及び外面の各々の断面形状が正方形をなす管である。断面形状とは、長さ方向に対して垂直な断面における形状を意味する。従って、ガイド管102は、正方形が長さ方向に延びた中空を形成する。 The guide tube 102 according to the present embodiment is a tube having a square cross-sectional shape on each of the inner surface and the outer surface. The cross-sectional shape means a shape in a cross section perpendicular to the length direction. Therefore, the guide tube 102 forms a hollow having a square extending in the length direction.

なお、長さ方向に対して垂直な断面におけるガイド管102の内面及び外面の各々の形状は、正方形に限られず、円形、正多角形などであってもよい。 The shape of each of the inner surface and the outer surface of the guide tube 102 in the cross section perpendicular to the length direction is not limited to a square, but may be a circle, a regular polygon, or the like.

そして、ガイド管102は、撮像装置104を中空に進入させるための入り口となる開口を一端に有する。なお、ガイド管102の終端(入り口と反対に位置する端部)は、開放していてもよく、閉じていてもよい。 The guide tube 102 has an opening at one end, which is an entrance for allowing the image pickup device 104 to enter the hollow. The end of the guide tube 102 (the end located opposite to the entrance) may be open or closed.

詳細には、ガイド管102は、N個の単位管106と、N個の接続部材107とから構成される。N個の単位管106の各々は、同じ大きさ及び形状を有する管である。単位管106の各々の長さは、例えば1m(メートル)程度である。 Specifically, the guide tube 102 is composed of N unit tubes 106 and N connecting members 107. Each of the N unit tubes 106 is a tube having the same size and shape. The length of each of the unit tubes 106 is, for example, about 1 m (meter).

接続部材107の各々は、単位管106の間を接続するための部材である。接続部材107の各々は、斜視図である図3(a)及び正面図である図3(b)に示すように、前後両端が開放しており上下左右の壁部で構成されており、単位管106が嵌まる中空を形成する。接続部材107の開放した両端部のそれぞれに2つの単位管106の端部近傍が嵌っており、これにより、接続部材107は2つの単位管106を接続する。 Each of the connecting members 107 is a member for connecting between the unit pipes 106. As shown in FIG. 3 (a) which is a perspective view and FIG. 3 (b) which is a front view, each of the connecting members 107 is composed of upper, lower, left and right wall portions with both front and rear ends open, and is a unit. It forms a hollow into which the tube 106 fits. The vicinity of the ends of the two unit tubes 106 is fitted to each of the open ends of the connecting member 107, whereby the connecting member 107 connects the two unit tubes 106.

本実施の形態では、ガイド管102の入り口から順に、1番目~N-1番目の接続部材107の各々には、m番目の単位管の後方の端部近傍及びm+1番目の単位管106の前方の端部近傍が、嵌め込まれている。また、N番目の接続部材107には、N番目の単位管106の後方の端部近傍が、嵌め込まれている。 In the present embodiment, in order from the entrance of the guide pipe 102, each of the first to N-1th connecting members 107 is located near the rear end of the m-th unit pipe and in front of the m + 1-th unit pipe 106. The vicinity of the end of the is fitted. Further, the N-th connecting member 107 is fitted with the vicinity of the rear end portion of the N-th unit pipe 106.

ここで、mは、1からN-1までの整数である。端部近傍とは、単位管106の端部から単位管106の長さに沿って予め定められた長さまでの部分を意味する。なお、接続部材107と単位管106とは、図示しないネジ、溶接などで相互に固定されてもよい。 Here, m is an integer from 1 to N-1. The vicinity of the end means a portion from the end of the unit pipe 106 to a predetermined length along the length of the unit pipe 106. The connecting member 107 and the unit pipe 106 may be fixed to each other by screws, welding, or the like (not shown).

ガイド管102には、トンネル構造体101が設けられている位置を長さ方向に沿って計測するための計測箇所が予め定められた間隔で設定される。本実施の形態では、長さ方向に対して垂直な断面において接続部材107の内面が形成する正方形の中心(重心)JCが、計測箇所として採用される。従って、本実施の形態では、撮像装置104が進入するための入り口に近い順に、第1から第NまでのN個の計測箇所が設定され、各計測箇所の間隔は概ね等間隔となる。 In the guide pipe 102, measurement points for measuring the position where the tunnel structure 101 is provided along the length direction are set at predetermined intervals. In the present embodiment, the center (center of gravity) JC of the square formed by the inner surface of the connecting member 107 in the cross section perpendicular to the length direction is adopted as the measurement point. Therefore, in the present embodiment, N measurement points from the first to the Nth measurement points are set in the order of proximity to the entrance for the image pickup apparatus 104 to enter, and the intervals between the measurement points are substantially equal.

なお、計測箇所は、予め定められた間隔、すなわち既知の間隔で設定されていれば、等間隔でなくてもよい。 The measurement points do not have to be at equal intervals as long as they are set at predetermined intervals, that is, at known intervals.

本実施の形態では、第1及び第2の計測箇所は、形状計測システム100を用いて計測箇所の位置の計測を開始するまでに、適宜の方法で計測されることによって、それぞれの位置が既に知られている計測箇所とする。すなわち、第1及び第2の計測箇所の各々は、初期状態において、既知箇所(位置が既知の計測箇所)である。これに対して、第3~第Nの計測箇所は、初期状態において、未知箇所(位置が未知の計測箇所)である。第1及び第2の計測箇所の位置は、第3~第Nの計測箇所の位置を求めるための基準として参照される。 In the present embodiment, the first and second measurement points are already measured at appropriate positions by the time the shape measurement system 100 is used to start measuring the positions of the measurement points. It is a known measurement point. That is, each of the first and second measurement points is a known point (measurement point whose position is known) in the initial state. On the other hand, the third to Nth measurement points are unknown points (measurement points whose positions are unknown) in the initial state. The positions of the first and second measurement points are referred to as a reference for obtaining the positions of the third to Nth measurement points.

ここで、位置は、予め設定される基準点に対する各測定箇所の位置であり、例えばその位置を特定できる値によって表される。例えば、位置は、第1の計測箇所を基準点として設定される座標系での距離を単位とする各成分の値で表わされる。また例えば、位置は、工事の際に設定される基準点を原点して設定される座標系における距離を単位とする各成分の値で表わされる。さらに例えば、位置は、緯度、経度及び標高の組み合わせで表わされる。 Here, the position is the position of each measurement point with respect to a preset reference point, and is represented by, for example, a value that can specify the position. For example, the position is represented by the value of each component whose unit is the distance in the coordinate system set with the first measurement point as the reference point. Further, for example, the position is represented by the value of each component whose unit is the distance in the coordinate system set with the reference point set at the time of construction as the origin. Further, for example, the position is represented by a combination of latitude, longitude and altitude.

第1~第4Nの撮像対象103_1~4Nの各々は、撮像装置104によって撮像される対象となる部材又は部分である。ここで、第1~第4Nの撮像対象103_1~4Nは、各々を特に区別しない場合に、「撮像対象103」などとも表記する。 Each of the first to fourth N image pickup targets 103_1 to 4N is a member or part to be imaged by the image pickup apparatus 104. Here, the first to fourth N imaging targets 103_1 to 4N are also referred to as “imaging target 103” or the like when they are not particularly distinguished.

第1~第4Nの撮像対象103は、それぞれ、第1~第Nの計測箇所に対応付けて設けられる。本実施の形態では、第1~第4Nの撮像対象103は、図4に示すように、接続部材107の内面を構成する上下左右の矩形面のいずれか1つの概ね中央に固定されることで、第1~第Nの計測箇所に対応付けて設けられている。ここで、図4は、図3(b)と同様の接続部材107の正面図であって、本実施の形態において第i番目の接続部材107_iに取り付けられる4つの撮像対象103_i,103_N+i,103_2N+i,103_3N+iの位置関係を示す。iは、1~Nの整数である。 The first to fourth N image pickup targets 103 are provided in association with the first to Nth measurement points, respectively. In the present embodiment, as shown in FIG. 4, the first to fourth N imaging targets 103 are fixed to approximately the center of any one of the upper, lower, left, and right rectangular surfaces constituting the inner surface of the connecting member 107. , It is provided in association with the first to Nth measurement points. Here, FIG. 4 is a front view of the connecting member 107 similar to that of FIG. 3B, and the four imaging targets 103_i, 103_N + i, 103_2N + i, attached to the i-th connecting member 107_i in the present embodiment. The positional relationship of 103_3N + i is shown. i is an integer from 1 to N.

詳細には、第1~第Nの撮像対象103_1~Nは、それぞれ、外縁の一部が第1~第Nの計測箇所を構成する接続部材107の上壁部の内面に接するように固定されて、下方へ突き出している。これにより、第1~第Nの撮像対象103_1~Nは、それぞれ、第1~第Nの計測箇所に対応付けられている。 Specifically, each of the first to Nth imaging targets 103_1 to N is fixed so that a part of the outer edge is in contact with the inner surface of the upper wall portion of the connecting member 107 constituting the first to Nth measurement points. And sticks out downwards. As a result, the first to Nth imaging targets 103_1 to N are associated with the first to Nth measurement points, respectively.

第N+1~第2Nの撮像対象103_N+1~2Nは、それぞれ、外縁の一部が第1~第Nの計測箇所を構成する接続部材107の右壁部の内面に接するように固定されて、左方へ突き出している。これにより、第N+1~第2Nの撮像対象103_N+1~2Nは、それぞれ、第1~第Nの計測箇所に対応付けられている。 The imaging targets 103_N + 1 to 2N of the first N + 1 to the second N are fixed so that a part of the outer edge is in contact with the inner surface of the right wall portion of the connecting member 107 constituting the first to Nth measurement points, respectively, to the left. Sticking out to. As a result, the imaging targets 103_N + 1 to 2N of the first N + 1 to the second N are associated with the first to Nth measurement points, respectively.

第2N+1~第3Nの撮像対象103_2N+1~3Nは、それぞれ、外縁の一部が第1~第Nの計測箇所を構成する接続部材107の下壁部の内面に接するように固定されて、上方へ突き出している。これにより、第2N+1~第3Nの撮像対象103_2N+1~3Nは、それぞれ、第1~第Nの計測箇所に対応付けられている。 The second N + 1 to 3N imaging targets 103_2N + 1 to 3N are fixed so that a part of the outer edge is in contact with the inner surface of the lower wall portion of the connecting member 107 constituting the first to Nth measurement points, respectively, and upward. It's sticking out. As a result, the second N + 1 to the third N imaging targets 103_2N + 1 to 3N are associated with the first to Nth measurement points, respectively.

第3N+1~第4Nの撮像対象103_3N+1~4Nは、それぞれ、外縁の一部が第1~第Nの計測箇所を構成する接続部材107の左壁部の内面に接するように固定されて、右方へ突き出している。これにより、第3N+1~第4Nの撮像対象103_3N+1~4Nは、それぞれ、第1~第Nの計測箇所に対応付けられている。 The 3N + 1 to 4N imaging targets 103_3N + 1 to 4N are fixed so that a part of the outer edge is in contact with the inner surface of the left wall portion of the connecting member 107 constituting the first to Nth measurement points, respectively, to the right. Sticking out to. As a result, the 3rd N + 1 to 4N imaging targets 103_3N + 1 to 4N are associated with the first to Nth measurement points, respectively.

言い換えると、本実施の形態では、同一の計測箇所である第iの計測箇所に、第i,N+i,2N+i,3N+iの撮像対象103という4つの撮像対象104から構成される撮像対象群が対応付けられている。 In other words, in the present embodiment, the imaging target group composed of four imaging target 104s, that is, the imaging target 103 of the i, N + i, 2N + i, and 3N + i, is associated with the i-th measurement location, which is the same measurement location. Has been done.

本実施の形態では、第1~第4Nの撮像対象103の各々は、同じ大きさの円形をなす反射板であり、この反射板は、光を高い反射率で反射する反射面を含む。第1~第4Nの撮像対象103の各々は、撮像装置104の入り口となるガイド部102の開口へ反射面を向けて、接続部材107の内面を構成する矩形面のいずれか1つに固定されることによって計測箇所のいずれかに対応付けられている。 In the present embodiment, each of the first to fourth N imaging objects 103 is a reflector having a circular shape of the same size, and the reflector includes a reflecting surface that reflects light with a high reflectance. Each of the first to fourth N imaging targets 103 is fixed to one of the rectangular surfaces constituting the inner surface of the connecting member 107 with the reflecting surface directed toward the opening of the guide portion 102 which is the entrance of the imaging device 104. By doing so, it is associated with one of the measurement points.

なお、第1~第4Nの撮像対象103の各々は、LED(Light Emitting Diode)、蛍光塗料が一面に塗布された板材などの発光体であってもよい。 Each of the first to fourth N image pickup targets 103 may be a light emitting body such as an LED (Light Emitting Diode) or a plate material coated with a fluorescent paint on one surface.

本実施の形態では、第i,N+i,2N+i,3N+iの撮像対象103は、互いに異なる色を反射する反射板である。なお、撮像対象103が発光体である場合には、第i,N+i,2N+i,3N+iの撮像対象103は、互いに異なる色を発する発光体であればよい。 In the present embodiment, the imaging target 103 of the i, N + i, 2N + i, and 3N + i is a reflector that reflects different colors. When the image pickup target 103 is a light emitter, the image pickup target 103 of the i, N + i, 2N + i, and 3N + i may be any light emitters that emit different colors.

また、本実施の形態では、第1~第4Nの撮像対象103の各々の位置は、第1~第4Nの撮像対象103の各々の中心の位置により表される。そして、第1~第Nの撮像対象103の位置と、それぞれに対応付けられた計測箇所の位置とは予め定められた関係であればよい。 Further, in the present embodiment, each position of the first to fourth N imaging target 103 is represented by the position of the center of each of the first to fourth N imaging target 103. Then, the positions of the first to Nth imaging targets 103 and the positions of the measurement points associated with each may have a predetermined relationship.

本実施の形態では、第1~第Nの撮像対象103の位置は、対応付けられた第1~第Nの計測箇所の位置に対して一定の距離Dだけ上方に位置している。すなわち、第1~第Nの撮像対象は、それぞれが対応付けられた第1~第Nの計測箇所を構成する接続部材107の前後方向に垂直な断面において概ね同じ位置に配置されている。なお、本実施の形態において、接続部材107の前後方向は、トンネル構造体101の長さ方向に相当する。 In the present embodiment, the positions of the first to Nth imaging objects 103 are located above the positions of the associated first to Nth measurement points by a certain distance D. That is, the first to Nth imaging targets are arranged at substantially the same positions in the cross section perpendicular to the front-rear direction of the connecting member 107 constituting the first to Nth measurement points associated with each other. In the present embodiment, the front-rear direction of the connecting member 107 corresponds to the length direction of the tunnel structure 101.

第N+1~第2Nの撮像対象103の位置は、対応付けられた第1~第Nの計測箇所の位置に対して一定の距離Dだけ右方に位置している。すなわち、第N+1~第2Nの撮像対象は、それぞれが対応付けられた第1~第Nの計測箇所を構成する接続部材107の前後方向に垂直な断面において概ね同じ位置に配置されている。 The positions of the imaging targets 103 of the first N + 1 to the second N are located to the right by a certain distance D with respect to the positions of the associated first to N measurement points. That is, the image pickup targets of the first N + 1 to the second N are arranged at substantially the same positions in the cross section perpendicular to the front-rear direction of the connecting member 107 constituting the first to Nth measurement points associated with each other.

第2N+1~第3Nの撮像対象103の位置は、対応付けられた第1~第Nの計測箇所の位置に対して一定の距離Dだけ下方に位置している。すなわち、第2N+1~第3Nの撮像対象は、それぞれが対応付けられた第1~第Nの計測箇所を構成する接続部材107の前後方向に垂直な断面において概ね同じ位置に配置されている。 The positions of the imaging targets 103 of the second N + 1 to the third N are located below the positions of the associated first to N measurement points by a certain distance D. That is, the imaging targets of the second N + 1 to the third N are arranged at substantially the same positions in the cross section perpendicular to the front-rear direction of the connecting member 107 constituting the first to Nth measurement points associated with each other.

第3N+1~第4Nの撮像対象103の位置は、対応付けられた第1~第Nの計測箇所の位置に対して一定の距離Dだけ左方に位置している。すなわち、第3N+1~第4Nの撮像対象は、それぞれが対応付けられた第1~第Nの計測箇所を構成する接続部材107の前後方向に垂直な断面において概ね同じ位置に配置されている。 The positions of the imaging targets 103 of the third N + 1 to the fourth N are located to the left by a certain distance D with respect to the positions of the associated first to N measurement points. That is, the imaging targets of the 3rd N + 1 to the 4th N are arranged at substantially the same positions in the cross section perpendicular to the front-rear direction of the connecting member 107 constituting the associated first to Nth measurement points.

第1~第4Nの撮像対象103と計測箇所とがこのような位置関係にあることによって、第iの計測箇所の位置は、当該第iの計測箇所に対応付けられた撮像対象群を構成する第i,N+i,2N+i,3N+iの撮像対象103の位置の重心と一致することになる。 Since the image pickup target 103 of the first to fourth N and the measurement point have such a positional relationship, the position of the third measurement point constitutes the image pickup target group associated with the measurement point i. It coincides with the center of gravity of the position of the imaging target 103 of the i, N + i, 2N + i, and 3N + i.

撮像装置104は、トンネル構造体101の長さ方向に沿って移動して第1~第Nの撮像対象103を撮像する装置である。撮像装置104は、ガイド管102の一端の開口である入り口から進入したこの中空を移動経路として移動する。 The image pickup device 104 is a device that moves along the length direction of the tunnel structure 101 to take an image of the first to Nth image pickup targets 103. The image pickup apparatus 104 moves using this hollow that has entered from the entrance, which is an opening at one end of the guide tube 102, as a movement path.

詳細には、撮像装置104は、図5に示すように、筐体108と、カメラ109と、4つのタイヤ110と、照射部111とを含む。図5(a)は、撮像装置104を後方斜め上から見た斜視図であり、(b)は、撮像装置104の正面図である。 Specifically, as shown in FIG. 5, the image pickup apparatus 104 includes a housing 108, a camera 109, four tires 110, and an irradiation unit 111. FIG. 5A is a perspective view of the image pickup apparatus 104 as viewed diagonally from above, and FIG. 5B is a front view of the image pickup apparatus 104.

筐体108は、カメラ109、タイヤ110、タイヤ110を駆動するためのモータなどを含む駆動機構(図示せず)、位置計測装置105と通信するための通信インタフェースなどが取り付けられる部位である。 The housing 108 is a portion to which a drive mechanism (not shown) including a camera 109, a tire 110, a motor for driving the tire 110, a communication interface for communicating with the position measuring device 105, and the like are attached.

カメラ109は、レンズ、撮像素子などから構成される。本実施の形態では、カメラ109の焦点距離は一定である。なお、カメラ109は、焦点距離を変更できるズーム機能を備えてもよい。 The camera 109 is composed of a lens, an image sensor, and the like. In this embodiment, the focal length of the camera 109 is constant. The camera 109 may have a zoom function that can change the focal length.

タイヤ110は、ガイド管102の長さ方向の断面において、対角線上に位置する2つの角の各々に2つずつ接触するように設けられている。これにより、撮像装置104は、ガイド管102の内面に沿って安定して移動することができる。 The tire 110 is provided so as to make two contacts with each of the two diagonally located corners in the lengthwise cross section of the guide pipe 102. As a result, the image pickup apparatus 104 can move stably along the inner surface of the guide tube 102.

このようにタイヤ110が配置されることで、本実施の形態に係る撮像装置104は、カメラ109のレンズの中心が長さ方向に対して垂直な断面におけるガイド管102の内面の概ね中心(重心)に位置付けられて長さ方向に沿って移動する。そのため、撮像装置104の移動経路は、カメラ109のレンズの中心が移動する経路として規定することができる。 By arranging the tires 110 in this way, in the image pickup apparatus 104 according to the present embodiment, the center of the lens of the camera 109 is approximately the center (center of gravity) of the inner surface of the guide tube 102 in a cross section perpendicular to the length direction. ) And move along the length direction. Therefore, the movement path of the image pickup apparatus 104 can be defined as a path in which the center of the lens of the camera 109 moves.

照射部111は、撮像領域に光を照射するための光源であって、例えばカメラ109のレンズ周りに環状に配置された複数のLEDなどから構成される。 The irradiation unit 111 is a light source for irradiating the imaging region with light, and is composed of, for example, a plurality of LEDs arranged in a ring around the lens of the camera 109.

なお、撮像装置104は、自走式の撮像装置104の例を説明したが、撮像装置104の移動方法には、撮像装置104に紐などを固定し、この紐などをローラで巻き取ることで移動する牽引式など適宜の方法が採用されてもよい。この場合例えば、位置計測装置105がローラでの巻取り量を制御することで、撮像装置104の移動量を制御することができる。 Although the image pickup device 104 has described an example of the self-propelled image pickup device 104, the method of moving the image pickup device 104 is to fix a string or the like to the image pickup device 104 and wind the string or the like with a roller. An appropriate method such as a moving traction type may be adopted. In this case, for example, the position measuring device 105 can control the winding amount of the roller to control the moving amount of the image pickup device 104.

位置計測装置105は、撮像装置104の動作を制御するとともに、撮像装置104によって撮像された画像に基づいて測定箇所の位置を求める。 The position measuring device 105 controls the operation of the image pickup device 104 and obtains the position of the measurement point based on the image captured by the image pickup device 104.

位置計測装置105は、物理的には例えば、コンピュータ、タブレット端末などであって、CPU(Central Processing Unit)、ROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)、HDD(Hard Dis Drive)、SSD(Solid State Drive)、撮像装置104と相互に通信するための通信インタフェース、キーボード、マウス、タッチパネルなどの入力手段(図示せず)、表示部としてのディスプレイ(図示せず)などから構成される。 The position measuring device 105 is physically, for example, a computer, a tablet terminal, or the like, and has a CPU (Central Processing Unit), a ROM (Read Only Memory), a RAM (Random Access Memory), an HDD (Hard Disk Drive), and the like. It consists of an SSD (Solid State Drive), a communication interface for communicating with the image pickup device 104, input means (not shown) such as a keyboard, mouse, and touch panel, and a display (not shown) as a display unit. ..

本実施の形態では位置計測装置105は、図1に示すように、有線の通信回線Lを介して撮像装置104と相互に通信する例を示すが、撮像装置104との間で通信するための回線は、有線の通信回線に限られず、無線の通信回線を含んで構成されてもよい。 In the present embodiment, as shown in FIG. 1, the position measuring device 105 shows an example of communicating with the image pickup device 104 via a wired communication line L, but for communicating with the image pickup device 104. The line is not limited to a wired communication line, and may be configured to include a wireless communication line.

位置計測装置105は、機能的には図6に示すように、移動制御部112と、撮像制御部113と、画像記憶部114と、計測部115と、補正用基準記憶部116と、補正部117と、位置記憶部118とを備える。 Functionally, as shown in FIG. 6, the position measuring device 105 has a movement control unit 112, an image pickup control unit 113, an image storage unit 114, a measurement unit 115, a correction reference storage unit 116, and a correction unit. It includes 117 and a position storage unit 118.

移動制御部112は、撮像装置104の移動を制御する。詳細には、撮像装置104に含まれるモータを制御することによって、ガイド管102の中における撮像装置104の前進、停止などを制御する。 The movement control unit 112 controls the movement of the image pickup apparatus 104. Specifically, by controlling the motor included in the image pickup device 104, the advancement, stop, and the like of the image pickup device 104 in the guide tube 102 are controlled.

本実施の形態では、撮像装置104は、予め定められた第1の撮像箇所に設置される。第1の撮像箇所は、ガイド管102の途中であって、第1の撮像対象から予め定められた距離だけ入り口の近くに設定される。移動制御部112は、予め定められた第2~第Nの撮像箇所の各々にまで撮像装置104を移動させて停止させることを繰り返す。 In the present embodiment, the image pickup apparatus 104 is installed at a predetermined first image pickup location. The first imaging point is set in the middle of the guide tube 102 and near the entrance by a predetermined distance from the first imaging target. The movement control unit 112 repeatedly moves the image pickup device 104 to each of the predetermined second to Nth image pickup points and stops the image pickup device 104.

撮像制御部113は、カメラ109の動作を制御し、カメラ109によって撮像された画像を示す画像情報をカメラ109から取得する。本実施の形態では、撮像制御部113は、撮像装置104が第2~第Nの撮像箇所の各々で停止すると、カメラ109に前方を撮像させる。 The image pickup control unit 113 controls the operation of the camera 109, and acquires image information indicating the image captured by the camera 109 from the camera 109. In the present embodiment, the image pickup control unit 113 causes the camera 109 to take an image of the front when the image pickup device 104 stops at each of the second to Nth image pickup points.

画像記憶部114は、撮像制御部113から画像情報を取得すると、当該取得した画像情報を記憶する。 When the image storage unit 114 acquires image information from the image pickup control unit 113, the image storage unit 114 stores the acquired image information.

計測部115は、撮像装置104によって撮像された画像に基づいて、未知箇所である第3~第Nの測定箇所の各々の位置を求める。 The measurement unit 115 obtains the positions of the third to Nth measurement points, which are unknown points, based on the image captured by the image pickup device 104.

詳細には、計測部115は、第1~第Nの計測箇所のうち、2つ以上の既知箇所と少なくとも1つの未知箇所とのそれぞれに対応付けて設けられた撮像対象を含む画像に基づいて、当該少なくとも1つの未知箇所の位置を求める。本実施の形態では、計測部115は、第3~第Nの測定箇所の各々の位置を求めるために、2つ以上の既知箇所と少なくとも1つの未知箇所とのそれぞれに対応付けて設けられた撮像対象を含む複数の画像を参照する。計測部115は、未知箇所の位置を求めると、当該位置が求められた計測箇所を既知箇所として扱う。 Specifically, the measurement unit 115 is based on an image including an image pickup target provided in association with each of two or more known points and at least one unknown point among the first to Nth measurement points. , The position of the at least one unknown place is obtained. In the present embodiment, the measurement unit 115 is provided in association with each of two or more known points and at least one unknown point in order to obtain the positions of the third to Nth measurement points. Refer to a plurality of images including the image pickup target. When the measurement unit 115 obtains the position of the unknown point, the measurement point for which the position is obtained is treated as a known point.

本実施の形態では、初期状態において既知箇所である第1及び第2の計測箇所の位置に基づいて、初期状態において未知箇所である第3の計測箇所の位置を求める。これにより、第3の計測箇所は、既知箇所となる。そして、Nが4以上の場合、既知箇所である第2及び第3の計測箇所の位置に基づいて、未知箇所である第4の計測箇所の位置を求める。 In the present embodiment, the position of the third measurement point, which is an unknown point in the initial state, is obtained based on the positions of the first and second measurement points, which are known points in the initial state. As a result, the third measurement point becomes a known point. Then, when N is 4 or more, the position of the fourth measurement point, which is an unknown point, is obtained based on the positions of the second and third measurement points, which are known points.

Nが5以上の場合、これを順次繰り返すことによって、初期状態において未知箇所であった第3~第Nの計測箇所の位置を求めることができ、第1~第Nの計測箇所が既知箇所となる。このようにして求めた各計測箇所の位置に基づいて、第1の計測箇所から第Nの計測箇所に至るまでのガイド管102の形状を求めること(すなわち、計測すること)ができる。 When N is 5 or more, by repeating this sequentially, the positions of the third to Nth measurement points that were unknown in the initial state can be obtained, and the first to Nth measurement points are known points. Become. Based on the position of each measurement point thus obtained, the shape of the guide tube 102 from the first measurement point to the Nth measurement point can be obtained (that is, measured).

従って例えば、第1の計測箇所と第Nの計測箇所とのそれぞれをガイド管102の入り口近傍と終端近傍に設定することで、ガイド管102全体の形状を求めることができる。 Therefore, for example, the shape of the entire guide tube 102 can be obtained by setting the first measurement point and the Nth measurement point in the vicinity of the entrance and the vicinity of the end of the guide tube 102, respectively.

補正用基準記憶部116は、計測部115によって求められた位置の補正値CVを求めるための基準値を示す補正用基準情報を予め記憶している。本実施の形態に係る補正用基準情報は、撮像装置104が撮像位置に正確に停止した場合に撮像される画像において、撮像装置104の最も近くに位置する測定箇所に対応付けられた複数の撮像対象103の間の位置関係を示す情報である。 The correction reference storage unit 116 stores in advance the correction reference information indicating the reference value for obtaining the correction value CV of the position obtained by the measurement unit 115. The correction reference information according to the present embodiment is a plurality of imaging images associated with the measurement points located closest to the imaging device 104 in the image captured when the imaging device 104 is accurately stopped at the imaging position. This is information indicating the positional relationship between the objects 103.

補正部117は、計測部115によって求められた位置と補正用基準情報が示す位置関係とに基づいて、測定箇所の各々の位置を補正する。 The correction unit 117 corrects each position of the measurement point based on the position obtained by the measurement unit 115 and the positional relationship indicated by the correction reference information.

詳細には、補正部117は、補正用基準情報が示す位置関係に基づいて、第3~第Nの測定箇所の各々について、計測部115によって求められた位置を補正するための補正値CVを求める。そして、補正部117は、計測部115によって求められた第3~第Nの計測箇所の位置をそれぞれに対応して求めた補正値CVによって補正する。これにより、補正部117は、初期状態において未知箇所であった第3~第Nの測定箇所の各々の補正後の位置を求める。 Specifically, the correction unit 117 determines the correction value CV for correcting the position obtained by the measurement unit 115 for each of the third to Nth measurement points based on the positional relationship indicated by the correction reference information. demand. Then, the correction unit 117 corrects the positions of the third to Nth measurement points obtained by the measurement unit 115 by the correction value CV obtained corresponding to each. As a result, the correction unit 117 obtains the corrected positions of the third to Nth measurement points, which were unknown points in the initial state.

位置記憶部118は、第1~第Nの計測箇所のそれぞれの位置を示す第1~第Nの位置情報を記憶する。第1及び第2の計測箇所の位置は、初期状態において既知であるため、第1及び第2の位置情報は、位置記憶部118に予め設定される。第3~第Nの位置情報は、補正部117によって求められて位置記憶部118に記憶される。 The position storage unit 118 stores the first to Nth position information indicating the positions of the first to Nth measurement points. Since the positions of the first and second measurement points are known in the initial state, the first and second position information are preset in the position storage unit 118. The third to Nth position information is obtained by the correction unit 117 and stored in the position storage unit 118.

なお、補正部117は備えられなくてもよく、この場合、計測部115によって求められた第3~第Nの計測箇所の位置が、補正されずに、それぞれを含む第3~第Nの位置情報として位置記憶部118に記憶される。 The correction unit 117 may not be provided. In this case, the positions of the third to Nth measurement points obtained by the measurement unit 115 are not corrected, and the positions of the third to Nth including the respective positions are not corrected. It is stored in the position storage unit 118 as information.

これまで、本発明の一実施の形態に係る形状計測システム100の構成について説明した。ここから、本実施の形態に係る形状計測システム100の動作について説明する。 So far, the configuration of the shape measurement system 100 according to the embodiment of the present invention has been described. From here, the operation of the shape measurement system 100 according to the present embodiment will be described.

図7A及び7Bは、本実施の形態に係る形状計測方法のフローチャートである。形状計測方法は、撮像対象103を含む画像に基づいてトンネル構造体101の形状を計測するための方法であって、本実施の形態では形状計測システム100により実行される。 7A and 7B are flowcharts of the shape measuring method according to the present embodiment. The shape measurement method is a method for measuring the shape of the tunnel structure 101 based on an image including an image pickup target 103, and is executed by the shape measurement system 100 in the present embodiment.

形状計測方法を開始する前に、例えば、第1~第4Nの撮像対象103を含むガイド管102がトンネル構造体101に沿って設置される。そして、撮像装置104は、カメラ109を移動方向の前方に向けてガイド管102の入り口から挿入され、ガイド管102の内部の予め定められた初期位置である第1の撮像位置に配置される。 Before starting the shape measurement method, for example, a guide tube 102 including the first to fourth N image pickup targets 103 is installed along the tunnel structure 101. Then, the image pickup apparatus 104 is inserted from the entrance of the guide tube 102 toward the front in the moving direction, and is arranged at a first image pickup position which is a predetermined initial position inside the guide tube 102.

その後、予め定められた操作に基づく開始指示が位置計測装置105に与えられると、形状計測方法が開始される。この開始指示を受けた場合に、本実施の形態に係る形状計測方法で使用されるパラメータp及びqの各々には、初期値として1が設定される。p,qの各々は1以上の整数であり、pの値を示す情報とqの値を示す情報とは、それぞれ、例えば撮像制御部113と計測部115とによって保持される。 After that, when a start instruction based on a predetermined operation is given to the position measuring device 105, the shape measuring method is started. Upon receiving this start instruction, 1 is set as an initial value for each of the parameters p and q used in the shape measuring method according to the present embodiment. Each of p and q is an integer of 1 or more, and the information indicating the value of p and the information indicating the value of q are held by, for example, the image pickup control unit 113 and the measurement unit 115, respectively.

位置計測装置105は、ステップS102~S105の処理を、pの値がN-2になるまでN-2回繰り返して実行する(ループA;ステップS101)。 The position measuring device 105 repeatedly executes the processes of steps S102 to S105 N-2 times until the value of p becomes N-2 (loop A; step S101).

撮像装置104は、撮像制御部113の制御の下で撮像することによって、第p~第p+2の計測箇所に対応付けられた撮像対象103を含む第pの画像を撮像する(ステップS102)。 The image pickup apparatus 104 takes an image of the pth image including the image pickup target 103 associated with the measurement points of the pth to the second p + 2 by taking an image under the control of the image pickup control unit 113 (step S102).

初回のステップS102の処理、すなわちpが1の場合のステップS102の処理で撮像される第1の画像の例を図8に示す。同図に示す第1の画像は、第1~第5の計測箇所に対応付けられた撮像対象103を含んでいる。第1~第5の計測箇所のうち、第1及び第2の計測箇所は、既知箇所である。第3~第5の計測箇所は、未知箇所である。 FIG. 8 shows an example of the first image captured in the process of the first step S102, that is, the process of step S102 when p is 1. The first image shown in the figure includes an image pickup target 103 associated with the first to fifth measurement points. Of the first to fifth measurement points, the first and second measurement points are known points. The third to fifth measurement points are unknown points.

本実施の形態では詳細後述するように、第1及び第2の計測箇所の位置に基づいて第3の計測箇所の位置が求められるので、第1の画像には、少なくとも、第3の計測箇所の撮像対象103が含まれればよい。 In the present embodiment, as will be described in detail later, the position of the third measurement point is obtained based on the positions of the first and second measurement points. Therefore, at least the third measurement point is shown in the first image. It suffices if the image pickup target 103 of is included.

また、図1から分かるように、ガイド管102の湾曲などによって、第1~第3の計測箇所に対応付けられたすべての撮像対象103を撮像できないことがある。そのため、第1~第3の計測箇所に対応付けられた撮像対象103のすべてが第1の画像に含まれている必要はない。すなわち、第1画像が第1~第3の計測箇所に対応付けられた撮像対象103を含むことは、第1画像が第1~第3の計測箇所の各々について少なくとも1つの撮像対象103を含むことを意味する。 Further, as can be seen from FIG. 1, due to the curvature of the guide tube 102 or the like, it may not be possible to image all the imaging targets 103 associated with the first to third measurement points. Therefore, it is not necessary that all of the image pickup targets 103 associated with the first to third measurement points are included in the first image. That is, the fact that the first image includes the image pickup target 103 associated with the first to third measurement points means that the first image includes at least one image pickup target 103 for each of the first to third measurement points. Means that.

ステップS102にて撮像される第1の画像についてここで説明したことを第pの画像について適用すると以下のようになる。 Applying what has been described here for the first image captured in step S102 to the p-first image is as follows.

第p,第p+1の計測箇所は、既知箇所である。第p+2の計測箇所は、未知箇所である。第pの画像には、第pの計測箇所に対応付けられた少なくとも1つの撮像対象103と、第p+1の計測箇所に対応付けられた少なくとも1つの撮像対象103と、第p+2の計測箇所に対応付けられた少なくとも1つの撮像対象103とが含まれる。 The measurement points of the first p and the first p + 1 are known points. The measurement point of the second p + 2 is an unknown point. The first image corresponds to at least one image pickup target 103 associated with the first measurement point, at least one image pickup target 103 associated with the first p + 1 measurement point, and the second p + 2 measurement point. The attached at least one image pickup target 103 is included.

本実施の形態では、第pの計測箇所には第p,第N+p,第2N+p,第3N+pの撮像対象103が対応付けられており、これらの撮像対象103のうちの少なくとも1つが第pの画像に含まれればよい。 In the present embodiment, the image pickup target 103 of the first p, the second N + p, the second N + p, and the third N + p is associated with the measurement point of the first p, and at least one of these image pickup targets 103 is the image of the first p. It should be included in.

第p+1,第p+2の計測箇所についても同様である。すなわち、第p+1,第N+p+1,第2N+p+1,第3N+p+1の撮像対象103のうちの少なくとも1つと、第p+2,第N+p+2,第2N+p+2,第3N+p+2の撮像対象103のうちの少なくとも1つとが、第pの画像に含まれればよい。 The same applies to the measurement points of the first p + 1 and the second p + 2. That is, at least one of the imaging target 103 of the first p + 1, the second N + p + 1, the second N + p + 1, and the third N + p + 1, and at least one of the imaging target 103 of the second p + 2, the second N + p + 2, the second N + p + 2, and the third N + p + 2 are the p. It should be included in the image.

トンネル構造体101の曲がり具合に応じて撮像位置、計測箇所の間隔などを設定することによって、第p~第p+2の計測箇所に対応付けられた撮像対象103を第pの画像に含めることができる。例えば、トンネル構造体101が曲率が大きい部分を含む場合には、計測箇所の間隔を短くし、さらに必要に応じて、第pの画像を撮像するための撮像位置を第pの計測箇所の近くに設定するとよい。 By setting the image pickup position, the interval between the measurement points, and the like according to the degree of bending of the tunnel structure 101, the image pickup target 103 associated with the measurement points of the first p to the p + 2 can be included in the pth image. .. For example, when the tunnel structure 101 includes a portion having a large curvature, the interval between the measurement points is shortened, and if necessary, the image pickup position for capturing the p-th image is set near the p-th measurement point. It is good to set to.

本実施の形態では、各測定箇所に4つの撮像対象103が対応付けており、同一の測定箇所に対応付けられた4つの撮像対象103は、移動経路に対して垂直な断面において回転対称な位置に設けられている。そのため、トンネル構造体101が上下左右のあらゆる方向に湾曲していても、同一の測定箇所に対応付けられた撮像対象103が1~3個の場合よりも確実に第p~第p+2の計測箇所に対応付けられた撮像対象103を第pの画像に含めることができる。 In the present embodiment, four image pickup targets 103 are associated with each measurement point, and the four image pickup targets 103 associated with the same measurement point are rotationally symmetric positions in a cross section perpendicular to the movement path. It is provided in. Therefore, even if the tunnel structure 101 is curved in all directions of up, down, left, and right, the p to p + 2 measurement points are more reliable than when the number of image pickup targets 103 associated with the same measurement point is 1 to 3. The image pickup target 103 associated with the image can be included in the p-th image.

撮像制御部113は、ステップS102にて撮像された第p画像を示す第pの画像情報を撮像装置104から取得し、当該取得した第pの画像情報を画像記憶部114へ出力する。これにより、画像記憶部114は、第pの画像情報を撮像制御部113から取得して記憶する(ステップS103)。 The image pickup control unit 113 acquires the p-th image information indicating the p-th image captured in step S102 from the image pickup apparatus 104, and outputs the acquired p-th image information to the image storage unit 114. As a result, the image storage unit 114 acquires and stores the p-th image information from the image pickup control unit 113 (step S103).

移動制御部112は、予め定められた次の撮像位置、すなわち第p+1の撮像位置まで撮像装置104を移動させる(ステップS104)。本実施の形態では、第p+1の撮像位置は、第p+1の計測箇所から、撮像装置104の移動方向とは逆の方向に予め定められた距離離れた箇所に設定される。本実施の形態では、計測箇所が概ね一定の間隔で設定されているので、撮像位置も概ね一定の間隔となる。 The movement control unit 112 moves the image pickup apparatus 104 to the next predetermined image pickup position, that is, the image pickup position of the first p + 1 (step S104). In the present embodiment, the image pickup position of the first p + 1 is set to a position separated from the measurement point of the first p + 1 by a predetermined distance in the direction opposite to the moving direction of the image pickup apparatus 104. In the present embodiment, since the measurement points are set at substantially constant intervals, the imaging positions are also set at substantially constant intervals.

撮像制御部113は、pに1を加算する(ステップS105)。撮像制御部113は、ステップS104を行うことによって得られたpの値を保持する。そして、ステップS105によって得られたpの値がN-2以下である場合、ステップS102~S105の処理が繰り返し行われる。 The image pickup control unit 113 adds 1 to p (step S105). The image pickup control unit 113 holds the value of p obtained by performing step S104. When the value of p obtained in step S105 is N-2 or less, the processes of steps S102 to S105 are repeated.

位置計測装置105は、図7Bに示すように、ステップS107~S113の処理を、qの値がN-2になるまでN-2回繰り返して実行する(ループB;ステップS106)。 As shown in FIG. 7B, the position measuring device 105 repeatedly executes the processes of steps S107 to S113 N-2 times until the value of q becomes N-2 (loop B; step S106).

計測部115は、画像記憶部114から第qの画像情報を取得する(ステップS107)。 The measurement unit 115 acquires the qth image information from the image storage unit 114 (step S107).

計測部115は、ステップS107にて取得した第qの画像情報と箇所特定情報とに基づいて、第q~第q+2の計測箇所のそれぞれに対応する対象部分TPを特定する(ステップS108)。対象部分TPとは、撮像された画像において、撮像対象103が撮像された部分である。 The measurement unit 115 specifies the target portion TP corresponding to each of the qth to q + 2 measurement points based on the qth image information and the place identification information acquired in step S107 (step S108). The target portion TP is a portion of the captured image in which the imaging target 103 is captured.

詳細には例えば、計測部115は、第qの画像を構成する画素のうち、輝度が予め定められる輝度閾値以上の画素を対象部分TPとして抽出する。計測部115は、撮像された画像から第q~第q+2の計測箇所の各々に対応する対象部分TPを特定するための箇所特定情報を予め保持する。本実施の形態では、計測部115は、上述の輝度閾値を示す情報と、第q~第q+2の計測箇所のそれぞれに対応する対象部分TPの大きさを示す情報とを含む箇所特定情報を予め保持する。 More specifically, for example, the measurement unit 115 extracts pixels having a luminance equal to or higher than a predetermined luminance threshold as the target portion TP among the pixels constituting the qth image. The measurement unit 115 holds in advance the location identification information for identifying the target portion TP corresponding to each of the qth to q + 2 measurement locations from the captured image. In the present embodiment, the measurement unit 115 previously provides location identification information including information indicating the above-mentioned luminance threshold value and information indicating the size of the target portion TP corresponding to each of the qth to q + 2 measurement locations. Hold.

本実施の形態では、撮像対象103は、大きさが概ね同じであり、かつ、概ね等間隔で設定された計測箇所に対応付けられている。このような撮像対象103の場合、撮像時に撮像装置104に最も近い撮像対象103からの距離を一定にすれば、撮像された画像において、同一の計測箇所に対応する対象部分TPの大きさは、概ね一定の範囲に収まる。ここで、対象部分TPの大きさは、抽出部分を代表する長さ、抽出部分の面積などにより表される。 In the present embodiment, the imaging target 103 has substantially the same size and is associated with measurement points set at substantially equal intervals. In the case of such an image pickup target 103, if the distance from the image pickup target 103 closest to the image pickup device 104 at the time of image pickup is kept constant, the size of the target portion TP corresponding to the same measurement point in the image taken can be determined. It falls within a certain range. Here, the size of the target portion TP is represented by a length representing the extracted portion, an area of the extracted portion, and the like.

本実施の形態では撮像対象103が、図3(b)に示すように円形であるので、対象部分TPは、概ね円形又は楕円形である。本実施の形態では対象部分TPの大きさは、円の直径又は楕円の長軸方向の長さである対象部分TPの最大幅とする。 In the present embodiment, since the image pickup target 103 is circular as shown in FIG. 3B, the target portion TP is generally circular or elliptical. In the present embodiment, the size of the target portion TP is the maximum width of the target portion TP, which is the diameter of the circle or the length in the major axis direction of the ellipse.

本実施の形態に係る箇所特定情報は、第qの計測箇所にR1~R2が対応付けられ、第qの計測箇所にR3~R4が対応付けられ、第qの計測箇所にR5~R6が対応付けられた情報である。R1~R6は、予め定められた画素数である。撮像された画像における対象部分TPの大きさは、撮像時に撮像装置104から撮像対象103までの距離が遠くなるほど小さくなるので、R1~R6は、R5<R6R3<R4<R1<R2の関係にある。 In the location identification information according to the present embodiment, R1 to R2 are associated with the qth measurement location, R3 to R4 are associated with the qth measurement location, and R5 to R6 correspond to the qth measurement location. It is the attached information. R1 to R6 are a predetermined number of pixels. Since the size of the target portion TP in the captured image becomes smaller as the distance from the imaging device 104 to the imaging target 103 increases at the time of imaging, R1 to R6 have a relationship of R5 <R6R3 <R4 <R1 <R2. ..

本実施の形態では、計測部115は、抽出した対象部分TPのうち、最大幅がR1~R2であるものを、第qの計測箇所に対応する対象部TP分として特定する。計測部115は、抽出した対象部分TPのうち、最大幅がR3~R4であるものを、第q+1の計測箇所に対応する対象部分TPとして特定する。計測部115は、抽出した対象部分TPのうち、最大幅がR5~R6であるものを、第q+2の計測箇所に対応する対象部分TPとして特定する。 In the present embodiment, the measurement unit 115 specifies the extracted target portion TP having a maximum width of R1 to R2 as the target portion TP corresponding to the qth measurement point. The measurement unit 115 specifies the extracted target portion TP whose maximum width is R3 to R4 as the target portion TP corresponding to the measurement point of the q + 1th. The measurement unit 115 specifies the extracted target portion TP having a maximum width of R5 to R6 as the target portion TP corresponding to the measurement point of the q + 2.

計測部115は、第qの画像に含まれる第q及び第q+1の計測箇所のそれぞれの位置を示す第q及び第q+1の位置情報を位置記憶部118から取得する(ステップS109)。 The measurement unit 115 acquires the position information of the q and q + 1 indicating the positions of the measurement points of the q and q + 1 included in the image of the qth from the position storage unit 118 (step S109).

計測部115は、ステップS107及びS109のそれぞれで取得した第qの画像情報と第q及び第q+1の位置情報とに基づいて、長さ方向に対して垂直な断面における第q+2の計測箇所の位置を求める。そして、計測部115は、第q+1~第q+2の計測箇所の間隔と長さ方向に対して垂直な断面における第q+2の計測箇所の位置とに基づいて、第q+2の計測箇所の位置を求める(ステップS110)。 The measurement unit 115 determines the position of the measurement point of the q + 2 in the cross section perpendicular to the length direction based on the image information of the qth and the position information of the qth and q + 1 acquired in each of steps S107 and S109. Ask for. Then, the measuring unit 115 obtains the position of the measuring point of the q + 2 based on the distance between the measuring points of the q + 1 to q + 2 and the position of the measuring point of the q + 2 in the cross section perpendicular to the length direction ( Step S110).

このとき、本実施の形態では、画像において同一の計測箇所に対応する4つの対象部分TPの中心(重心)TPGの位置が、画像における対象部分TPの位置とされる。また、計測箇所の各々に対応付けられた4つの撮像対象103の中心(重心)の位置が計測箇所の各々の位置とされる。 At this time, in the present embodiment, the positions of the center (center of gravity) TPGs of the four target portion TPs corresponding to the same measurement points in the image are set as the positions of the target portion TPs in the image. Further, the positions of the centers (centers of gravity) of the four imaging targets 103 associated with each of the measurement points are set as the positions of the measurement points.

そして、第q+2の計測箇所の位置は、例えば第q~第q+2の計測箇所が直線上に並んでいた場合に第qの画像において第q+2の対象部分TPが撮像されるべき位置と、実際に撮像された第qの画像における第q+2の対象部分TPの位置との位置ズレ(画像上の位置ズレ)を、第q~第q+2の計測箇所が直線上に並んでいた場合の第q+2の位置と実際の第q+2の撮像対象103との位置ズレ(対象の位置ズレ)に変換することによって求められる。画像上の位置ズレは、上下方向と左右方向との成分を含んでいるため、(Δx,Δy)により表すことができる。対象の位置ズレも同様に、上下方向と左右方向との成分を含んでいるため、(ΔX,ΔY)により表すことができる。 Then, the position of the measurement point of the q + 2 is actually the position where the target portion TP of the q + 2 should be imaged in the image of the qth, for example, when the measurement points of the qth to q + 2 are arranged on a straight line. The positional deviation (positional deviation on the image) of the target portion TP of the q + 2 in the captured qth image is the position of the q + 2 when the measurement points of the qth to q + 2 are aligned on a straight line. It is obtained by converting the image into a positional deviation (positional deviation of the target) from the actual q + 2 image pickup target 103. Since the positional deviation on the image includes components in the vertical direction and the horizontal direction, it can be expressed by (Δx, Δy). Similarly, the positional deviation of the target also includes components in the vertical direction and the horizontal direction, and thus can be represented by (ΔX, ΔY).

このとき、計測部115は、カメラ109のレンズの焦点距離、当該レンズの中心から第q~第q+2の計測箇所の各々までの距離、カメラ109に搭載された撮像素子が有する撮像領域IAの縦横の寸法、当該撮像領域IAにおける縦横の画素数を参照する。 At this time, the measurement unit 115 determines the focal length of the lens of the camera 109, the distance from the center of the lens to each of the measurement points of the qth to q + 2, and the vertical and horizontal directions of the image pickup region IA of the image pickup element mounted on the camera 109. The size of the image and the number of vertical and horizontal pixels in the image pickup area IA are referred to.

本実施の形態では、カメラ109のレンズの焦点距離はf[mm](ミリメートル)であり、レンズの中心から第qの計測箇所までの距離はa[mm]であり、第q及び第q+1の計測箇所の間隔と、第q+1及び第q+2の計測箇所の間隔とはいずれもL[mm]であるとする。カメラ109に搭載された撮像素子が有する撮像領域IAの寸法は、縦がH[mm]、横がW[mm]であるとする。また、カメラ109に搭載された撮像素子が有する撮像領域IAの画素数は、図8に示すように、縦がPh[pixel]、横がPw[pixel]であるとする。 In the present embodiment, the focal length of the lens of the camera 109 is f [mm] (millimeters), the distance from the center of the lens to the qth measurement point is a [mm], and the qth and q + 1s. It is assumed that the distance between the measurement points and the distance between the measurement points of the q + 1 and the q + 2 are both L [mm]. It is assumed that the dimensions of the image pickup region IA possessed by the image pickup element mounted on the camera 109 are H [mm] in the vertical direction and W [mm] in the horizontal direction. Further, as shown in FIG. 8, the number of pixels of the image pickup region IA possessed by the image pickup element mounted on the camera 109 is assumed to be Ph [pixel] in the vertical direction and Pw [pixel] in the horizontal direction.

上下方向のズレΔYは、図9を参照すると分かるように、三角形の相似比を利用して求めることができる。本実施の形態では、ΔY=Δy×(H/Ph)×(D+2L)/fの式により求められる。 The deviation ΔY in the vertical direction can be obtained by using the similarity ratio of the triangles, as can be seen with reference to FIG. In the present embodiment, it is obtained by the formula of ΔY = Δy × (H / Ph) × (D + 2L) / f.

左右方向のズレΔXについても同様に、ΔX=Δx×(H/Ph)×(D+2L)/fの式により求められる。 Similarly, the deviation ΔX in the left-right direction can be obtained by the formula ΔX = Δx × (H / Ph) × (D + 2L) / f.

第q~第q+2の計測箇所が直線上に並んでいた場合の第q+2の計測箇所の位置が、例えば、第q~第q+2の計測箇所が一定の間隔であることを利用して、ステップS109で取得された第q及び第q+1の位置から算出される。そして、この算出された第q~第q+2の計測箇所が直線上に並んでいた場合の第q+2の位置と変換によって得られたズレとを加算することで、第q+2の計測箇所の位置が求められる。このように、ステップS110にて位置が求められると、第q+2の計測箇所は、位置が既知となるので、これ以降の処理では既知箇所として扱われる。 The position of the measurement points of the q + 2 when the measurement points of the qth to q + 2 are arranged on a straight line is, for example, the measurement points of the qth to q + 2 are at regular intervals, and the step S109. It is calculated from the positions of the qth and q + 1 acquired in. Then, the position of the q + 2 measurement point is obtained by adding the position of the q + 2 when the calculated qth to q + 2 measurement points are lined up on a straight line and the deviation obtained by the conversion. Be done. In this way, when the position is obtained in step S110, the position of the q + 2 measurement point becomes known, so that it is treated as a known place in the subsequent processing.

補正部117は、ステップ110にて求められた第q+2の計測箇所の位置を補正する(ステップS111)。 The correction unit 117 corrects the position of the measurement point of the q + 2 obtained in step 110 (step S111).

詳細には例えば、補正部117は、ステップS107にて取得された第qの画像情報と補正用基準記憶部116に記憶された補正用基準情報とに基づいて、第qの画像情報によって示される第qの画像に適用する補正値CVを求める。 In detail, for example, the correction unit 117 is indicated by the qth image information based on the qth image information acquired in step S107 and the correction reference information stored in the correction reference storage unit 116. The correction value CV applied to the qth image is obtained.

第qの画像を撮像する時に、撮像装置104は予め定められた撮像位置に停止するので、第qの画像に含まれる各計測箇所とカメラ109(より詳細には、カメラ109に含まれる撮像用のレンズの中心)との距離は、概ね既知の値である。そして、予め定められた撮像位置に正確に停止して撮像された場合、同一の計測箇所(例えば、撮像装置104に最も近い第qの計測箇所)に対応付けられた撮像対象103の第qの画像における位置関係(例えば、撮像対象103の間の距離)は、理論上或いは実験により得られる所定の関係となる。 When the qth image is imaged, the image pickup apparatus 104 stops at a predetermined image pickup position, so that each measurement point included in the qth image and the camera 109 (more specifically, for imaging included in the camera 109). The distance from the center of the lens) is a generally known value. Then, when the image is accurately stopped at a predetermined image pickup position and the image is taken, the qth q of the image pickup target 103 associated with the same measurement point (for example, the qth measurement point closest to the image pickup device 104). The positional relationship in the image (for example, the distance between the imaging objects 103) is a predetermined relationship obtained theoretically or experimentally.

しかし、実際には第qの画像を撮像する際の撮像装置104が、予め定められた撮像位置からズレて停止する可能性がある。ステップS107では、第qの画像に含まれる特定の計測箇所に対応付けられた撮像対象103の位置関係が、所定の関係からズレている場合に、当該位置関係を所定の関係に補正するための補正値CVを求める。 However, in reality, the image pickup apparatus 104 for capturing the qth image may deviate from a predetermined imaging position and stop. In step S107, when the positional relationship of the imaging target 103 associated with the specific measurement point included in the qth image deviates from the predetermined relationship, the positional relationship is corrected to the predetermined relationship. Obtain the correction value CV.

より詳細には例えば、補正用基準記憶部116は、撮像時に撮像装置104に最も近い計測箇所に対応付けられた撮像対象103のうちの予め定められた1組の撮像対象103の間の画像における距離D1を示す補正用基準情報を予め記憶している。 More specifically, for example, the correction reference storage unit 116 is used in an image between a predetermined set of image pickup targets 103 among the image pickup target 103 associated with the measurement point closest to the image pickup apparatus 104 at the time of image pickup. The correction reference information indicating the distance D1 is stored in advance.

すなわち、補正用基準情報は、第qの画像の場合、第qの計測箇所に対応付けられた4つの撮像対象103のうちの予め定められた1組の撮像対象103の間の画像における理論上の距離D1を示す。補正用基準情報は、例えば、上下の撮像対象103(第qの画像の場合、第q及び第2N+qの撮像対象103)の組みの上下方向の間隔を示す。 That is, in the case of the qth image, the correction reference information is theoretically in the image between a predetermined set of the imaging target 103 among the four imaging target 103 associated with the measurement point of the qth. The distance D1 is shown. The correction reference information indicates, for example, the vertical interval of the set of the upper and lower image pickup targets 103 (in the case of the qth image, the image pickup targets 103 of the qth and the second N + q).

なお、予め定められた1組の撮像対象103は、上右の撮像対象103(第qの画像の場合、第q及び第N+qの撮像対象103)の組みなどであってもよく、ここで例示した複数の組み合わせが採用されてもよい。 The predetermined set of image pickup targets 103 may be a set of the upper right image pickup target 103 (in the case of the qth image, the image pickup target 103 of the qth and N + q), and is exemplified here. A plurality of combinations of the above may be adopted.

また、補正用基準情報により示される距離D1は、例えば、画素数で表されるとよい。撮像装置104が、最も近い計測箇所から一定の距離で各画像を撮像する場合、補正用基準情報は、一定の値を示すことになる。 Further, the distance D1 indicated by the correction reference information may be represented by, for example, the number of pixels. When the image pickup apparatus 104 captures each image at a constant distance from the nearest measurement point, the correction reference information shows a constant value.

補正部117は、ステップS107にて取得された第qの画像情報に基づいて、実際に撮像された第qの画像において第qの計測箇所に対応付けられた上下の撮像対象103の画像における距離D2(単位は、例えば画素(pixel)である)を求める(図8参照)。そして、補正部117は、距離D1に対する距離D2の比を補正値CV(=D2/D1)として求める。 Based on the qth image information acquired in step S107, the correction unit 117 is the distance between the upper and lower images of the image pickup target 103 associated with the measurement point of the qth in the actually captured qth image. D2 (the unit is, for example, a pixel) is obtained (see FIG. 8). Then, the correction unit 117 obtains the ratio of the distance D2 to the distance D1 as the correction value CV (= D2 / D1).

補正部117は、ステップS110にて求められた位置の各成分に補正値CVを掛けることによって、ステップS110にて求められた位置を補正する。これによって、撮像時に撮像装置104が予め定められた撮像位置からズレた位置に停止して画像を撮像した場合であっても、停止した位置のズレに伴って生じ得る計測箇所の位置のズレを補正することができる。従って、計測箇所の位置をより正確に求めることが可能になる。 The correction unit 117 corrects the position obtained in step S110 by multiplying each component of the position obtained in step S110 by the correction value CV. As a result, even when the image pickup apparatus 104 is stopped at a position deviated from a predetermined image pickup position at the time of image pickup to take an image, the position deviation of the measurement point that may occur due to the deviation of the stopped position is eliminated. It can be corrected. Therefore, it becomes possible to obtain the position of the measurement point more accurately.

補正部117は、補正後の位置を含む位置情報を第q+2の計測箇所の位置情報として位置記憶部118へ出力する。 The correction unit 117 outputs the position information including the corrected position to the position storage unit 118 as the position information of the measurement point of the q + 2.

位置記憶部118は、ステップS111にて補正された位置を示す第q+2の計測箇所の位置情報を記憶する(ステップS112)。 The position storage unit 118 stores the position information of the measurement point of the q + 2, which indicates the position corrected in step S111 (step S112).

計測部115は、qに1を加算する(ステップS113)。計測部115は、ステップS113を行うことによって得られたqの値を保持する。そして、ステップS113によって得られたqの値がN-2以下である場合、ステップS107~S113の処理が繰り返し行われる。そして、ステップS113によって得られたqの値がN-2より大きくなると、計測部115は、形状計測方法を終了する。 The measuring unit 115 adds 1 to q (step S113). The measuring unit 115 holds the value of q obtained by performing step S113. When the value of q obtained in step S113 is N-2 or less, the processes of steps S107 to S113 are repeated. Then, when the value of q obtained in step S113 becomes larger than N-2, the measuring unit 115 ends the shape measuring method.

以上、本発明の一実施の形態について説明した。 The embodiment of the present invention has been described above.

本実施の形態によれば、トンネル構造体101の長さ方向に沿って移動する装置であってカメラ109を含む撮像装置104によって第1~第N-2の画像が撮像される。第pの画像の各々は、第p~第p+2の計測箇所に対応付けられた撮像対象103を含む。そして、計測部115は、2つの既知箇所である第p及び第p+1の計測箇所の各々に対応付けられた撮像対象103と、未知箇所である第p+2の計測箇所に対応付けられた撮像対象103とを含む画像に基づいて、未知箇所の位置を求める。これを繰り返すことによって、第3~第Nの計測箇所の位置が求められる。 According to the present embodiment, the images of the first to N-2 are captured by the image pickup device 104, which is a device that moves along the length direction of the tunnel structure 101 and includes the camera 109. Each of the p-th images includes an image pickup target 103 associated with the measurement points of the p-th to p + 2. Then, the measurement unit 115 has an image pickup target 103 associated with each of the two known points p and p + 1 measurement points, and an image pickup target 103 associated with the unknown point p + 2 measurement points. The position of the unknown part is obtained based on the image including and. By repeating this, the positions of the third to Nth measurement points can be obtained.

第3~第Nの計測箇所は、トンネル構造体101の長さ方向に沿って設定されるので、第3~第Nの計測箇所のそれぞれの位置に基づいてトンネル構造体101についてその長さ方向の形状を計測することができる。すなわち、トンネル構造体101の長さ方向に沿って移動する撮像装置104で画像を撮像するだけで、その画像に基づいてトンネル構造体101についてその長さ方向の形状を計測することができる。従って、長さを有する構造物についてその長さ方向の形状を容易に計測することが可能になる。 Since the third to Nth measurement points are set along the length direction of the tunnel structure 101, the length direction of the tunnel structure 101 is based on the respective positions of the third to Nth measurement points. The shape of the tunnel can be measured. That is, only by taking an image with the image pickup device 104 that moves along the length direction of the tunnel structure 101, the shape of the tunnel structure 101 in the length direction can be measured based on the image. Therefore, it becomes possible to easily measure the shape of a structure having a length in the length direction.

また、本実施の形態では、2つ以上の既知箇所と1つ以上の未知箇所とを含む画像が参照されて、当該1つ以上の未知箇所の位置が、2つの既知箇所の位置に基づいて求められる。そのため、1つだけの既知箇所の位置に基づいて未知箇所の位置を求めるよりも、未知箇所の位置を正確に求めることができる。従って、長さを有する構造物についてその長さ方向の形状を容易かつ正確に計測することが可能になる。 Further, in the present embodiment, an image including two or more known points and one or more unknown points is referred to, and the positions of the one or more unknown points are based on the positions of the two known points. Desired. Therefore, the position of the unknown part can be accurately obtained rather than the position of the unknown part based on the position of only one known part. Therefore, it becomes possible to easily and accurately measure the shape of a structure having a length in the length direction.

本実施の形態では、撮像対象103の各々は反射板又は発光体である。これにより、撮像対象103を撮像した場合、撮像対象103の輝度が大きくなるので、撮像された画像の全体から対象部分TPを確実かつ正確に抽出することができる。計測箇所の位置は、撮像された画像における対象部分TPの位置に基づいて求められるので、対象部分TPを確実かつ正確に抽出することは、計測箇所の位置の精度向上に寄与する。従って、長さを有する構造物についてその長さ方向の形状を容易にかつ正確に計測することが可能になる。 In the present embodiment, each of the imaging objects 103 is a reflector or a light emitter. As a result, when the image pickup target 103 is imaged, the brightness of the image pickup target 103 is increased, so that the target portion TP can be reliably and accurately extracted from the entire captured image. Since the position of the measurement point is obtained based on the position of the target portion TP in the captured image, reliably and accurately extracting the target portion TP contributes to improving the accuracy of the position of the measurement point. Therefore, it becomes possible to easily and accurately measure the shape of a structure having a length in the length direction.

本実施の形態では、同一の計測箇所に対応付けられた撮像対象群は、互いに異なる色を反射する反射板により構成される。これにより、撮像された画像から、撮像対象103が上下左右のいずれに固定された撮像対象103であるか(すなわち、第1~第Nの撮像対象からなる撮像対象群、第N+1~第2Nの撮像対象からなる撮像対象群、第2N+1~第3Nの撮像対象からなる撮像対象群、第3N+1~第4Nの撮像対象からなる撮像対象群のうちの、いずれの撮像対象群に含まれる撮像対象103であるか)を容易に判別することができる。これにより、撮像された画像の全体から補正に利用する撮像部分を確実かつ正確に抽出して、計測部115によって求められた第3~第Nの計測箇所の位置を補正することができる。従って、長さを有する構造物についてその長さ方向の形状を容易にかつ正確に計測することが可能になる。 In the present embodiment, the imaging target group associated with the same measurement point is composed of reflectors that reflect different colors. As a result, from the captured image, whether the image pickup target 103 is the image pickup target 103 fixed to the top, bottom, left, or right (that is, the image pickup target group consisting of the first to Nth image pickup targets, the N + 1 to the second N). Imaging target 103 included in any of the imaging target groups consisting of the imaging target group consisting of the imaging targets, the imaging target group consisting of the second N + 1 to 3N imaging targets, and the imaging target group consisting of the third N + 1 to 4N imaging targets. Is it?) Can be easily determined. As a result, the imaged portion used for correction can be reliably and accurately extracted from the entire captured image, and the positions of the third to Nth measurement points obtained by the measuring unit 115 can be corrected. Therefore, it becomes possible to easily and accurately measure the shape of a structure having a length in the length direction.

本実施の形態によれば、トンネル構造体101の長さ方向に沿って設けられており、撮像装置104が内部を移動するガイド管102が設けられ、撮像装置104は、撮像領域に光を照射するための照射部111を含む。これにより、トンネル構造体101の長さ方向に沿って撮像装置104を確実に移動させることができるとともに、撮像対象103を容易に撮像することができる。従って、長さを有する構造物についてその長さ方向の形状を容易にかつ正確に計測することが可能になる。 According to the present embodiment, a guide tube 102 is provided along the length direction of the tunnel structure 101 and the image pickup device 104 moves inside, and the image pickup device 104 irradiates the image pickup region with light. The irradiation unit 111 for the purpose is included. As a result, the image pickup apparatus 104 can be reliably moved along the length direction of the tunnel structure 101, and the image pickup target 103 can be easily imaged. Therefore, it becomes possible to easily and accurately measure the shape of a structure having a length in the length direction.

以上、本発明の一実施の形態について説明したが、本実施の形態は次のように変形されてもよい。 Although one embodiment of the present invention has been described above, the present embodiment may be modified as follows.

(変形例1)
実施の形態1では、2つ以上の既知箇所と1つ以上の未知箇所とを含む画像が参照されて、当該1つ以上の未知箇所の位置が、2つの既知箇所の位置に基づいて求められる例を説明した。しかし、画像には、少なくとも1つの既知箇所と少なくとも1つの未知箇所が含まれればよい。この場合、各画像に含まれる1つ以上の未知箇所の位置は、当該各画像に含まれる1つ以上の既知箇所の位置に基づいて求められるとよい。
(Modification 1)
In the first embodiment, an image including two or more known points and one or more unknown points is referred to, and the positions of the one or more unknown points are obtained based on the positions of the two known points. An example was explained. However, the image may include at least one known location and at least one unknown location. In this case, the position of one or more unknown points included in each image may be determined based on the position of one or more known points included in each image.

変形例1では、1つ以上の既知箇所と1つ以上の未知箇所とを含む画像が参照されて、1つの未知箇所の位置が、1つの既知箇所の位置に基づいて求められる例を説明する。本変形例では、実施の形態1と同様の第1~第Nの計測箇所のうち、第1の計測箇所が初期状態において既知箇所であり、第2~第Nの計測箇所が初期状態において未知箇所であるとする。 In the first modification, an image including one or more known parts and one or more unknown parts is referred to, and an example in which the position of one unknown part is obtained based on the position of one known part will be described. .. In this modification, among the first to Nth measurement points similar to those in the first embodiment, the first measurement point is a known point in the initial state, and the second to Nth measurement points are unknown in the initial state. Suppose it is a place.

本変形例に係る形状計測システムは、第2の計測箇所が既知箇所ではなく未知箇所であること、未知箇所の位置を求めるために参照される既知箇所の数が1つであることに関連する構成を除いて、実施の形態1に係る形状計測システム100と概ね同様に構成されればよい。 The shape measurement system according to this modification is related to the fact that the second measurement point is not a known point but an unknown point, and that the number of known points referred to for finding the position of the unknown point is one. Except for the configuration, the configuration may be substantially the same as that of the shape measurement system 100 according to the first embodiment.

例えば、本変形例に係る計測部115は、撮像装置104によって撮像された画像に基づいて、未知箇所である第2~第Nの測定箇所の各々の位置を求める。詳細には、計測部115は、第1~第Nの計測箇所のうち、少なくとも1つの既知箇所と少なくとも1つの未知箇所とのそれぞれに対応付けて設けられた撮像対象を含む画像に基づいて、当該少なくとも1つの未知箇所の位置を求める。すなわち、未知箇所の位置を求めるために参照する既知箇所の数が異なる点を除いて、計測部115は、本変形例においても実施の形態1と同様に構成されるとよい。 For example, the measurement unit 115 according to this modification obtains the positions of the second to Nth measurement points, which are unknown points, based on the image captured by the image pickup device 104. Specifically, the measurement unit 115 is based on an image including an image pickup target provided in association with at least one known point and at least one unknown point among the first to Nth measurement points. The position of the at least one unknown place is obtained. That is, the measuring unit 115 may be configured in the same manner as in the first embodiment in this modification, except that the number of known points referred to for obtaining the position of the unknown place is different.

また例えば、本変形例に係る補正部117は、初期状態において未知箇所であった第2~第Nの測定箇所の各々の補正後の位置を求める。 Further, for example, the correction unit 117 according to this modification obtains the corrected positions of the second to Nth measurement points that were unknown in the initial state.

これまで、本発明の変形例1に係る形状計測システムの構成について説明した。ここから、本変形例に係る形状計測システムの動作について説明する。 So far, the configuration of the shape measurement system according to the first modification of the present invention has been described. From here, the operation of the shape measurement system according to this modification will be described.

図10A及び10Bは、本変形例に係る形状計測方法のフローチャートである。本変形例に係る形状計測方法は、実施の形態1に係るステップS101~S102,S106,S108~S110,S112のそれぞれに代えて、ステップS201~S202,S206,S208~S210,S212を含む。これらの点を除いて、本変形例に係る形状計測方法は、実施の形態に係る形状計測方法と概ね同様である。ここでは、説明を簡明にするため、実施の形態とは異なる工程について説明する。 10A and 10B are flowcharts of the shape measuring method according to this modification. The shape measuring method according to this modification includes steps S201 to S202, S206, S208 to S210, and S212 instead of each of steps S101 to S102, S106, S108 to S110, and S112 according to the first embodiment. Except for these points, the shape measuring method according to the present modification is substantially the same as the shape measuring method according to the embodiment. Here, in order to simplify the explanation, a process different from the embodiment will be described.

図10Aに示すように、位置計測装置105は、ステップS202,S103~S105の処理を、pの値がN-1になるまでN-1回繰り返して実行する(ループC;ステップS201)。 As shown in FIG. 10A, the position measuring device 105 repeatedly executes the processes of steps S202 and S103 to S105 N-1 times until the value of p becomes N-1 (loop C; step S201).

撮像装置104は、撮像制御部113の制御の下で撮像することによって、第p~第p+1の計測箇所に対応付けられた撮像対象103を含む第pの画像を撮像する(ステップS202)。 The image pickup apparatus 104 takes an image of the pth image including the image pickup target 103 associated with the measurement points of the pth to the p + 1 by taking an image under the control of the image pickup control unit 113 (step S202).

その後、撮像制御部113、移動制御部112は、実施の形態と同様にステップS103~S105を実行する。そして、ステップS105を実行することによって得られたpの値がN-1以下である場合、ステップS201~S202及びS103~S105の処理が繰り返し行われる。 After that, the image pickup control unit 113 and the movement control unit 112 execute steps S103 to S105 in the same manner as in the embodiment. Then, when the value of p obtained by executing step S105 is N-1 or less, the processes of steps S201 to S202 and S103 to S105 are repeated.

位置計測装置105は、図10Bに示すように、ステップS107,S208~S210,S111,S212,S113の処理を、qの値がN-1になるまでN-1回繰り返して実行する(ループD;ステップS206)。 As shown in FIG. 10B, the position measuring device 105 repeatedly executes the processes of steps S107, S208 to S210, S111, S212, and S113 N-1 times until the value of q becomes N-1 (loop D). Step S206).

計測部115は、実施の形態と同様のステップS107を実行し、これによって取得した第qの画像情報と箇所特定情報とに基づいて、第q~第q+1の計測箇所のそれぞれに対応する対象部分TPを特定する(ステップS208)。対象部分TPを特定する方法は、実施の形態と同様でよい。 The measurement unit 115 executes step S107 in the same manner as in the embodiment, and based on the qth image information and the location identification information acquired thereby, the target portion corresponding to each of the qth to q + 1 measurement locations. The TP is specified (step S208). The method for specifying the target partial TP may be the same as in the embodiment.

計測部115は、第qの画像に含まれる第qの計測箇所の位置を示す第qの位置情報を位置記憶部118から取得する(ステップS209)。 The measuring unit 115 acquires the position information of the qth indicating the position of the measurement point of the qth included in the image of the qth from the position storage unit 118 (step S209).

計測部115は、ステップS107及びS209のそれぞれで取得した第qの画像情報と第qの位置情報とに基づいて、長さ方向に対して垂直な断面における第q+1の計測箇所の位置を求める。そして、計測部115は、第q~第q+1の計測箇所の間隔と長さ方向に対して垂直な断面における第q+1の計測箇所の位置とに基づいて、第q+1の計測箇所の位置を求める(ステップS210)。 The measuring unit 115 obtains the position of the q + 1 measurement point in the cross section perpendicular to the length direction based on the qth image information and the qth position information acquired in each of steps S107 and S209. Then, the measurement unit 115 obtains the position of the measurement point of the q + 1 based on the distance between the measurement points of the qth to q + 1 and the position of the measurement point of the q + 1 in the cross section perpendicular to the length direction ( Step S210).

このとき、対象部分TPの位置及び計測箇所の位置は、実施の形態と同様に、規定されるとよい。 At this time, the position of the target portion TP and the position of the measurement point may be defined as in the embodiment.

そして、第q+1の計測箇所の位置は、例えば第q~第q+1の計測箇所が撮像方向に沿って直線上に並んでいた場合に第qの画像において第q+1の対象部分TPが撮像されるべき位置と、実際に撮像された第qの画像における第q+1の対象部分TPの位置との位置ズレ(画像上の位置ズレ)を、第q~第q+1の計測箇所が撮像方向に沿って直線上に並んでいた場合の第q+1の位置と実際の第q+1の撮像対象103との位置ズレ(対象の位置ズレ)に変換することによって求められる。 Then, the position of the measurement point of the q + 1 should be such that the target portion TP of the q + 1 should be imaged in the image of the qth, for example, when the measurement points of the qth to q + 1 are arranged on a straight line along the imaging direction. The positional deviation (positional deviation on the image) between the position and the position of the target portion TP of the q + 1 in the actually captured qth image is measured by the measurement points of the qth to q + 1 on a straight line along the imaging direction. It is obtained by converting the position of the q + 1 position and the actual position of the image pickup target 103 of the q + 1 into a position shift (position shift of the target) when they are lined up in.

画像上の位置ズレを対象の位置ズレに変換する方法は、実施の形態にて図9を参照して説明した方法と同様の方法で求めることができる。すなわち、カメラ109のレンズの焦点距離、レンズの中心から第qの計測箇所までの距離、第q及び第q+1の計測箇所の間隔、カメラ109に搭載された撮像素子の撮像領域IAの寸法及び画素数などに基づいて、三角形の相似比を利用して画像上の位置ズレを対象の位置ズレに変換することができる。 The method of converting the position shift on the image into the target position shift can be obtained by the same method as the method described with reference to FIG. 9 in the embodiment. That is, the focal length of the lens of the camera 109, the distance from the center of the lens to the measurement point of the qth, the distance between the measurement points of the q and q + 1, the dimensions and pixels of the image pickup region IA of the image sensor mounted on the camera 109. The positional deviation on the image can be converted into the target positional deviation by using the similarity ratio of the triangles based on the number and the like.

また、撮像方向は、例えば、既知箇所である第q-1の計測箇所から既知箇所である第qの計測箇所へ向かう方向により求められるとよい。ここで、第2の計測箇所の位置を求める際には、第q-1の計測箇所に相当する計測箇所が存在しない。そのため、第1の撮像位置におけるカメラ109に含まれるレンズの光軸と第1の規則箇所の位置とが同軸になるように配置されるとよい。そして、第2の計測箇所の位置を求める際には、第1の撮像位置を含むガイド管102の設置方向、第1の撮像位置における撮像装置104の向きに対応する方向がカメラ109の撮像方向として採用されるとよい。 Further, the imaging direction may be obtained, for example, from the direction from the known measurement point q-1 to the known measurement point q. Here, when determining the position of the second measurement point, there is no measurement point corresponding to the q-1th measurement point. Therefore, it is preferable that the optical axis of the lens included in the camera 109 at the first imaging position and the position of the first ruled portion are arranged coaxially. When determining the position of the second measurement point, the direction corresponding to the installation direction of the guide tube 102 including the first image pickup position and the direction of the image pickup device 104 at the first image pickup position is the image pickup direction of the camera 109. It is good to be adopted as.

そして、第q~第q+1の計測箇所が撮像方向に沿って直線上に並んでいた場合の第q+1の計測箇所の位置が、例えば、第q~第q+1の計測箇所が一定の間隔であることを利用して、ステップS209で取得された第qの位置から算出される。そして、この算出された第q+1の計測箇所が直線上に並んでいた場合の第q+1の位置と変換によって得られたズレとを加算することで、第q+1の計測箇所の位置が求められる。このように、ステップS210にて位置が求められると、第q+1の計測箇所は、位置が既知となるので、これ以降の処理では既知箇所として扱われる。 Then, when the measurement points of the qth to q + 1 are arranged in a straight line along the imaging direction, the positions of the measurement points of the q + 1 are, for example, the measurement points of the qth to q + 1 at regular intervals. Is calculated from the qth position acquired in step S209. Then, the position of the q + 1 measurement point is obtained by adding the position of the q + 1 when the calculated q + 1 measurement points are lined up on a straight line and the deviation obtained by the conversion. In this way, when the position is obtained in step S210, the position of the q + 1 measurement point becomes known, so that it is treated as a known place in the subsequent processing.

計測部115は、実施の形態と同様のステップS113を実行する。ステップS113を実行することによって得られたqの値がN-1以下である場合、ステップS107,S208~S210,S111,S212,S113の処理が繰り返し行われる。そして、ステップS113によって得られたqの値がN-1より大きくなると、計測部115は、形状計測方法を終了する。 The measuring unit 115 executes step S113 similar to that of the embodiment. When the value of q obtained by executing step S113 is N-1 or less, the processes of steps S107, S208 to S210, S111, S212, and S113 are repeated. Then, when the value of q obtained in step S113 becomes larger than N-1, the measuring unit 115 ends the shape measuring method.

以上、変形例1について説明した。 The modification 1 has been described above.

本変形例によれば、トンネル構造体101の長さ方向に沿って移動する装置であってカメラ109を含む撮像装置104によって第1~第N-1の画像が撮像される。第pの画像の各々は、第p~第p+1の計測箇所に対応付けられた撮像対象103を含む。そして、計測部115は、1つの既知箇所である第pの計測箇所の各々に対応付けられた撮像対象103と、未知箇所である第p+1の計測箇所に対応付けられた撮像対象103とを含む画像に基づいて、未知箇所の位置を求める。これを繰り返すことによって、第1~第Nの計測箇所の位置が求められる。 According to this modification, the images of the first to N-1 are captured by the image pickup device 104, which is a device that moves along the length direction of the tunnel structure 101 and includes the camera 109. Each of the p-th images includes an image pickup target 103 associated with the measurement points of the p-th to p + 1s. Then, the measurement unit 115 includes an image pickup target 103 associated with each of the measurement points of the first p, which is one known point, and an image pickup target 103 associated with the measurement point of the first p + 1, which is an unknown point. Find the position of the unknown part based on the image. By repeating this, the positions of the first to Nth measurement points can be obtained.

第2~第Nの計測箇所は、トンネル構造体101の長さ方向に沿って設定されるので、第2~第Nの計測箇所のそれぞれの位置に基づいてトンネル構造体101についてその長さ方向の形状を計測することができる。すなわち、トンネル構造体101の長さ方向に沿って移動する撮像装置104で画像を撮像するだけで、その画像に基づいてトンネル構造体101についてその長さ方向の形状を計測することができる。従って、長さを有する構造物についてその長さ方向の形状を容易に計測することが可能になる。 Since the second to Nth measurement points are set along the length direction of the tunnel structure 101, the length direction of the tunnel structure 101 is based on the respective positions of the second to Nth measurement points. The shape of the tunnel can be measured. That is, only by taking an image with the image pickup device 104 that moves along the length direction of the tunnel structure 101, the shape of the tunnel structure 101 in the length direction can be measured based on the image. Therefore, it becomes possible to easily measure the shape of a structure having a length in the length direction.

(その他の変形例)
また例えば、実施の形態では、各測定箇所に4つの撮像対象103が対応付けて設けられる例を説明した。しかし、撮像対象103は、各測定箇所に少なくとも1つ設けられればよい。
(Other variants)
Further, for example, in the embodiment, an example in which four image pickup targets 103 are provided in association with each measurement point has been described. However, at least one image pickup target 103 may be provided at each measurement point.

計測箇所の各々に1つの撮像対象103(例えば、第1~第Nの撮像対象103)のみが対応付けられている場合であっても、例えばトンネル構造体101があまり湾曲していない場合やトンネル構造体101が概ね一方向に湾曲している場合などには、撮像される各画像に3つの測定箇所に対応付けられた撮像対象103を含めることができる。これにより、撮像された画像と位置が既知である2つの測定箇所の位置とに基づいて、位置が未知である測定箇所の位置を求めることができる。 Even when only one image pickup target 103 (for example, the first to Nth image pickup targets 103) is associated with each of the measurement points, for example, when the tunnel structure 101 is not curved so much or the tunnel When the structure 101 is substantially curved in one direction, the image pickup target 103 associated with the three measurement points can be included in each image to be captured. Thereby, the position of the measurement point whose position is unknown can be obtained based on the captured image and the position of the two measurement points whose positions are known.

また、計測箇所の各々に、長さ方向に垂直な断面において異なる位置に予め定められた位置関係で複数の撮像対象103を設けることによって、トンネル構造体101が長さ方向に沿って湾曲している場合であっても、撮像される各画像に3つの測定箇所に対応付けられた撮像対象103を含めることが容易になる。トンネル構造体101が長さ方向に沿ってどのように湾曲しているかに応じて、例えば、計測箇所の各々に2つ又は3つの撮像対象103が、カメラの移動経路に関して点対称な位置や回転対称な位置に設けられるとよい。 Further, by providing a plurality of image pickup targets 103 at different positions in the cross section perpendicular to the length direction at each of the measurement points in a predetermined positional relationship, the tunnel structure 101 is curved along the length direction. Even if this is the case, it becomes easy to include the image pickup target 103 associated with the three measurement points in each image to be imaged. Depending on how the tunnel structure 101 is curved along the length direction, for example, two or three imaging targets 103 at each of the measurement points are point-symmetrical positions and rotations with respect to the movement path of the camera. It should be provided at symmetrical positions.

さらに例えば、実施の形態では、第1~第N-2の画像がすべて撮像された後に、第3~第Nの計測箇所の位置を求める例を説明した。しかし、第3~第Nの計測箇所の位置は、それぞれ、第1~第N-2の画像が撮像されて、その次の画像が撮像される前に求められてもよい。これにより、撮像しながら、第3~第Nの計測箇所の位置を順次知ることができる。 Further, for example, in the embodiment, an example of finding the position of the third to Nth measurement points after all the images of the first to N-2 have been captured has been described. However, the positions of the third to Nth measurement points may be determined before the first to N-2 images are captured and the next image is captured, respectively. This makes it possible to sequentially know the positions of the third to Nth measurement points while taking an image.

さらに例えば、実施の形態では、補正用基準情報に基づいて補正値CVを求めて、第3~第Nの計測箇所の位置を補正する例を説明した。 Further, for example, in the embodiment, an example of obtaining a correction value CV based on the correction reference information and correcting the positions of the third to Nth measurement points has been described.

しかし、移動制御部112が、補正用基準情報に基づいて撮像位置を調整してもよい。この場合、第p+1の撮像位置に撮像装置104を停止させる際に、移動制御部112は、撮像装置104によって撮像された画像と、補正用基準情報が示す撮像対象103の位置関係とを参照する。そして、移動制御部112は、画像に含まれる同一の計測箇所(例えば第p+1の計測箇所)に対応付けられた2つ以上の撮像対象103が、補正用基準情報が示す撮像対象103の位置関係と合致するように、第p+1の撮像位置を決定し、当該決定した第p+1の撮像位置に撮像装置104を停止させるとよい。 However, the movement control unit 112 may adjust the imaging position based on the correction reference information. In this case, when the image pickup device 104 is stopped at the image pickup position of the first p + 1, the movement control unit 112 refers to the image captured by the image pickup device 104 and the positional relationship of the image pickup target 103 indicated by the correction reference information. .. Then, in the movement control unit 112, two or more image pickup targets 103 associated with the same measurement point (for example, the measurement point of the first p + 1) included in the image have a positional relationship of the image pickup target 103 indicated by the correction reference information. It is preferable to determine the image pickup position of the first p + 1 so as to match the above, and stop the image pickup apparatus 104 at the determined image pickup position of the first p + 1.

これによれば、補正処理(ステップS111)を行わなくても、第1~N-2の画像に基づいて第3~第Nの計測箇所の補正後の位置を求めることができる。従って、長さを有する構造物についてその長さ方向の形状を容易にかつ正確に計測することが可能になる。 According to this, it is possible to obtain the corrected position of the third to Nth measurement points based on the images of the first to N-2 without performing the correction process (step S111). Therefore, it becomes possible to easily and accurately measure the shape of a structure having a length in the length direction.

以上、本発明の実施の形態及び変形例について説明したが、本発明は、これらに限られるものではない。例えば、本発明は、これまで説明した実施の形態及び変形例の一部又は全部を適宜組み合わせた形態、その形態に適宜変更を加えた形態をも含む。 Although embodiments and modifications of the present invention have been described above, the present invention is not limited thereto. For example, the present invention also includes a form in which a part or all of the embodiments described above and a modification thereof are appropriately combined, and a form in which the form is appropriately modified.

100 形状計測システム
101 トンネル構造体
102 ガイド管
103 撮像対象
104 撮像装置
105 位置計測装置
106 単位管
107 接続部材
108 筐体
109 カメラ
110 タイヤ
111 照射部
112 移動制御部
113 撮像制御部
114 画像記憶部
115 計測部
116 補正用基準記憶部
117 補正部
118 位置記憶部
100 Shape measurement system 101 Tunnel structure 102 Guide tube 103 Imaging target 104 Imaging device 105 Position measurement device 106 Unit tube 107 Connection member 108 Housing 109 Camera 110 Tire 111 Irradiation unit 112 Movement control unit 113 Imaging control unit 114 Image storage unit 115 Measurement unit 116 Correction reference storage unit 117 Correction unit 118 Position storage unit

Claims (10)

長さを有するトンネル構造体の長さ方向の形状を計測するための形状計測システムであって、
前記トンネル構造体の長さ方向に沿って延在して配置されたガイド管と、
前記ガイド管の内面に沿って案内され、移動する装置であって、カメラと撮像領域に光を照射するための照射部とを含む撮像装置と、
前記トンネル構造体が設けられている位置を前記長さ方向に沿って計測するために、前記トンネル構造体の入り口に近い順に前記長さ方向に沿って予め定められた間隔で前記ガイド管の中心に設定される第1~第Nの計測箇所(Nは、以上の整数)のそれぞれに対応付けられ、かつ前記ガイド管の内面に接するように固定された第1~第Nの撮像対象と、
前記撮像装置によって撮像される画像であって、前記第1~第Nの計測箇所のうち、位置が既知の計測箇所である少なくとも1つの既知箇所と位置が未知の計測箇所である少なくとも1つの未知箇所とのそれぞれに対応付けられた前記撮像対象を含む画像に基づいて、当該少なくとも1つの未知箇所の位置を求める計測部を有する位置計測装置とを備え
前記位置計測装置は、前記第1の撮像対象から予め定められた距離だけ前記入り口に近い箇所である第1の撮像箇所に設置された前記撮像装置を、予め定められた第2~第Nの撮像箇所の各々にまで移動させて停止させることを繰り返す移動制御部と、前記第1~第Nの撮像箇所で前記カメラに前方を撮像させる撮像制御部と、を含み、前記画像を示す画像情報を前記カメラから取得し、
このようにして求めた各計測箇所の位置に基づいて、前記第1の計測箇所から前記第Nの計測箇所に至るまでの前記ガイド管の形状を求め
ことを特徴とする形状計測システム。
It is a shape measurement system for measuring the shape of a tunnel structure having a length in the length direction.
A guide pipe extending along the length direction of the tunnel structure and a guide pipe,
An image pickup device that is guided and moves along the inner surface of the guide tube and includes a camera and an irradiation unit for irradiating an image pickup area with light .
In order to measure the position where the tunnel structure is provided along the length direction, the center of the guide pipe is set at predetermined intervals along the length direction in order of proximity to the entrance of the tunnel structure. With the first to Nth imaging targets associated with each of the first to Nth measurement points (N is an integer of 3 or more) set in the above and fixed so as to be in contact with the inner surface of the guide tube. ,
Of the images captured by the image pickup apparatus, at least one known point whose position is a known measurement point and at least one unknown measurement point whose position is unknown among the first to Nth measurement points. A position measuring device having a measuring unit for finding the position of at least one unknown point based on an image including the image pickup target associated with each of the points is provided .
The position measuring device is a predetermined second to Nth image pickup device installed at a first image pickup position which is a place closer to the entrance by a predetermined distance from the first image pickup target. Image information showing the image, including a movement control unit that repeatedly moves to each of the image pickup points and stops the image, and an image pickup control unit that causes the camera to image the front at the first to N image pickup points. From the camera
A shape measurement system characterized in that the shape of the guide tube from the first measurement point to the Nth measurement point is obtained based on the position of each measurement point thus obtained .
前記計測部は、前記第1~前記第Nの計測箇所のうち、2つ以上の前記既知箇所と前記少なくとも1つの未知箇所とのそれぞれに対応付けて設けられた前記撮像対象を含む画像に基づいて、当該未知箇所の位置を求める
ことを特徴とする請求項1に記載の形状計測システム。
The measuring unit is based on an image including the image pickup target provided in association with each of two or more known points and at least one unknown point among the first to Nth measurement points. The shape measurement system according to claim 1, wherein the position of the unknown portion is obtained.
前記第1~第Nの計測箇所のそれぞれに対応付けられ、かつ前記ガイド管の内面に接するように固定された第N+1~第2Nの撮像対象をさらに備え、
前記第1~第2Nの撮像対象のうち同一の前記計測箇所に対応付けられた撮像対象群は、前記長さ方向に対して垂直な面において互いに異なる位置に配置されている
ことを特徴とする請求項2に記載の形状計測システム。
Further provided with N + 1 to 2N imaging targets associated with each of the first to N measurement points and fixed so as to be in contact with the inner surface of the guide tube .
Among the first to second N imaging targets, the imaging target group associated with the same measurement point is characterized in that they are arranged at different positions on a plane perpendicular to the length direction. The shape measuring system according to claim 2.
前記第1~第Nの計測箇所のそれぞれに対応付けられ、かつ前記ガイド管の内面に接するように固定された第2N+1~第3Nの撮像対象をさらに備え、
前記第1~第3Nの撮像対象のうち同一の前記計測箇所に設けられる撮像対象群は、前記カメラの移動経路に対して垂直な面において互いに異なる位置に配置されている
ことを特徴とする請求項に記載の形状計測システム。
Further provided with second N + 1 to third N imaging targets associated with each of the first to N measurement points and fixed so as to be in contact with the inner surface of the guide tube .
Among the first to third N imaging targets, the imaging target group provided at the same measurement location is characterized in that they are arranged at different positions on a plane perpendicular to the movement path of the camera. Item 3. The shape measurement system according to item 3.
前記第1~第Nの計測箇所のそれぞれに対応付けられ、かつ前記ガイド管の内面に接するように固定された第3N+1~第4Nの撮像対象をさらに備え、
前記第1~第4Nの撮像対象のうち同一の前記計測箇所に対応付けられた撮像対象群は、前記カメラの移動経路に対して垂直な面において当該移動経路に関して回転対称な位置に配置されている
ことを特徴とする請求項4に記載の形状計測システム。
A third N + 1 to 4 N imaging target, which is associated with each of the first to N measurement points and is fixed so as to be in contact with the inner surface of the guide tube, is further provided.
Among the first to fourth N imaging targets, the imaging target group associated with the same measurement point is arranged at a position rotationally symmetric with respect to the movement path on a plane perpendicular to the movement path of the camera. The shape measuring system according to claim 4, wherein the shape measuring system is provided.
前記位置計測装置は、前記同一の計測箇所に対応付けられた撮像対象群が前記画像に含まれている場合、当該撮像対象群を構成する撮像対象の位置関係に基づいて、前記求められた前記第3~前記第Nの計測箇所の各々の位置を補正するための補正値を求め、前記求められた前記第3~前記第Nの計測箇所の位置をそれぞれに対応して前記求めた補正値によって補正する補正部をさらに有する
ことを特徴とする請求項3から5のいずれか1項に記載の形状計測システム。
When the image includes an image pickup target group associated with the same measurement point, the position measurement device is said to have been obtained based on the positional relationship of the image pickup targets constituting the image pickup target group. A correction value for correcting the position of each of the third to Nth measurement points is obtained, and the obtained correction value corresponding to each of the obtained third to Nth measurement points is obtained. The shape measurement system according to any one of claims 3 to 5, further comprising a correction unit for correction.
前記撮像対象の各々は、反射板又は発光体である
ことを特徴とする請求項から6のいずれか1項に記載の形状計測システム。
The shape measurement system according to any one of claims 3 to 6, wherein each of the imaging objects is a reflector or a light emitting body.
前記同一の計測箇所に対応付けられた撮像対象群は、互いに異なる色を反射する反射板又は互いに異なる色を発する発光体である
ことを特徴とする請求項7に記載の形状計測システム。
The shape measurement system according to claim 7, wherein the image pickup target group associated with the same measurement point is a reflector that reflects different colors or a light emitter that emits different colors.
前記ガイド管は、内面及び外面の各々の断面が正方形をなす管から成り、
前記撮像装置は、前記ガイド管の長さ方向の断面において、対角線上に位置する2つの角の各々に2つずつ接触するように設けられた4つのタイヤをさらに含む
ことを特徴とする請求項1から8のいずれか1項に記載の形状計測システム。
The guide tube is composed of a tube having a square cross section on each of the inner surface and the outer surface.
The image pickup device is characterized by further comprising four tires provided so as to make two contacts with each of two diagonally located corners in a longitudinal cross section of the guide tube. The shape measuring system according to any one of 1 to 8.
長さを有するトンネル構造体の長さ方向の形状を計測する形状計測方法であって、
前記トンネル構造体が設けられている位置を前記長さ方向に沿って計測するために、前記トンネル構造体の入り口に近い順に前記長さ方向に沿って予め定められた間隔で、前記トンネル構造体の長さ方向に沿って延在して配置されたガイド管の中心に設定される第1~第Nの計測箇所(Nは、以上の整数)のそれぞれに対応付けられ、かつ前記ガイド管の内面に接するように固定された第1~第Nの撮像対象のうち、位置が既知の計測箇所である少なくとも1つの既知箇所と位置が未知の計測箇所である少なくとも1つの未知箇所とのそれぞれに対応付けられた撮像対象を含む画像を撮像装置によって撮像することと、
前記撮像することにより得られた画像に基づいて、位置計測装置によって前記少なくとも1つの未知箇所の位置を求めることとを含み、
前記撮像装置は、前記ガイド管の内面に沿って案内され、移動するように構成され、カメラと撮像領域に光を照射するための照射部とを含み、
前記位置計測装置は、前記第1の撮像対象から予め定められた距離だけ前記入り口に近い箇所である第1の撮像箇所に設置された前記撮像装置を、予め定められた第2~第Nの撮像箇所の各々にまで移動させて停止させることを繰り返す移動制御部と、前記第1~第Nの撮像箇所で前記カメラに前方を撮像させる撮像制御部と、を含み、前記画像を示す画像情報を前記カメラから取得し、
このようにして求めた各計測箇所の位置に基づいて、前記第1の計測箇所から前記第Nの計測箇所に至るまでの前記ガイド管の形状を求める
ことを特徴とする形状計測方法。
It is a shape measurement method that measures the shape of a tunnel structure having a length in the length direction.
In order to measure the position where the tunnel structure is provided along the length direction , the tunnel structure is arranged at predetermined intervals along the length direction in order of proximity to the entrance of the tunnel structure. The guide tube is associated with each of the first to Nth measurement points (N is an integer of 3 or more) set at the center of the guide tube extending along the length direction of the guide tube . Of the first to Nth imaging objects fixed so as to be in contact with the inner surface of the above, at least one known point whose position is a known measurement point and at least one unknown point whose position is an unknown measurement point, respectively. To capture an image including the image pickup target associated with the image pickup device ,
Including finding the position of the at least one unknown place by a position measuring device based on the image obtained by the imaging.
The image pickup device is configured to be guided and move along the inner surface of the guide tube, and includes a camera and an irradiation unit for irradiating the image pickup region with light.
The position measuring device is a predetermined second to Nth image pickup device installed at a first image pickup position which is a place closer to the entrance by a predetermined distance from the first image pickup target. Image information showing the image, including a movement control unit that repeatedly moves to each of the image pickup points and stops the image, and an image pickup control unit that causes the camera to image the front at the first to N image pickup points. From the camera
Based on the position of each measurement point thus obtained, the shape of the guide tube from the first measurement point to the Nth measurement point is obtained.
A shape measurement method characterized by this.
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