JPH02293685A - ビデオ―赤外線サーモグラフィを用いた地質学的欠陥探知装置及び分析方法 - Google Patents

ビデオ―赤外線サーモグラフィを用いた地質学的欠陥探知装置及び分析方法

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JPH02293685A
JPH02293685A JP2097467A JP9746790A JPH02293685A JP H02293685 A JPH02293685 A JP H02293685A JP 2097467 A JP2097467 A JP 2097467A JP 9746790 A JP9746790 A JP 9746790A JP H02293685 A JPH02293685 A JP H02293685A
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video
infrared
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geological
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JP2097467A
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Gary J Weil
ゲーリー・ジィー・ワイル
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Entech Engineering Inc
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Publication date
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    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01V—GEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
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    • G01V9/005—Prospecting or detecting by methods not provided for in groups G01V1/00 - G01V8/00 by thermal methods, e.g. after generation of heat by chemical reactions

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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野］ 本発明は、地質学的欠陥探知方法及び装置に関し、特に
、ビデオカメラと赤外線久キャナーを利用してビデオと
赤外線の両方の画像を構成し、これを探知区域の情報と
同時に分析して地質学的区域の地下の異常を探知する新
規で優れた赤外線サーモグラフィ探知システム及び方法
に関するものである。
〔従来の技術〕
地質学的区域には、しばしば浸食による空洞や小洞穴、
空隙（古い時代の下水道等大きくあいたスペース）、放
置されたままであったり又は漏出している公益設備の管
類、崩壊又は老朽化した（劣化した）コンクリート、地
下に埋められたタンクその他の比較的大きな物体、とい
った地質学的異常が見られる。これらの異常は、放置し
ているとさらに進んで、これらを取り巻く地層が脆くな
り、最終的には地表がぼろぼろになってしまう。
少なくとも、早期にこれらの異常を探知し、修復するた
めの測量を行えば、防ぐことができたであろう陥没によ
って、経済的な損失を招いてしまう。
また、このような欠陥によって、引き起こされる大規模
な陥没（シンクーホール）や広範囲に渡るであろう天然
ガスの漏出は、人命をも奪うことがある。こういった災
害の防止策は、修復処置よりも常に経済的なのである。
現在までにも、公益企業や行政の高速道路部門では、多
種多様な方法を用いて問題のある箇所を捜し出そうと試
みてきた。陥没が起きたり、地表に漏出が達するのを待
つほかに、次のような方法が用いられてきた。
割れ目や隆起、沈下など、地表を物理的に観測する方法
；実際に下水道などに、人が入り込んで疑わしい区域を
措影する方法；地表に沿って音を出し、問題のありそう
な部分が示すトーンの違いを探知する方法；サンプルを
掘り出して、下層土の変化を調査する方法；金属探知機
で地表から走査する方法；地中に探針を穿通して、レー
ダーや赤外線信号を発信し、受信したこれらの信号から
層位学上の傾きや電気的な相違の変化を探知する方法：
落錘たわみ計を用いて舗装した道路表面の変化を探知す
る方法。
しかしながら、上記探知方法は、何れも何らかの問題を
有している。
人が下水道等に入り込む方法は、有毒ガスや火傷、出水
、下水道の落盤などの危険性に面しており、さらに下水
道の中からは周囲の地層に存在する多くの空隙を探知す
ることができない。その他サンプルを採取したり、レー
ダー探針を地表に穿通ずるといった地中に侵入する方法
では、時間がかかり精度に欠ける上、陥没の危険性が増
すこともある。また、金属探知機は、壊れたドラムカン
やタンクを探知することはできるものの、空隙や非金属
の物質、例えば放置された墓地やプラスチックのバイブ
やドラムカンについては当然捜し出すことができない。
地中探査レーダー法は、電気的な干渉、例えば水流など
による影響を受け、専門の地球物理学者に得られた結果
を解析してもらわなければならない。漏出するガスや水
は、従来の方法では周囲の土壌を流失していない内は簡
単に見過ごされてしまう。
以上のように上記の方法は、時間的、及び人員的な面に
関して効率が悪く、また同様に変化する度合いに対して
不正確である。
そこで、近年、赤外線サーモグラフィによる様々な方法
が、地下の地質学的異常を探知する方法として用いられ
て来ている。
ハンドヘルド法は、その一つであり、同じ地質学的区域
の静止画像を赤外線スキャナーとハンドカメラの両方で
捕らえる方法である。得られる赤外線画像やサーモグラ
ムは、対象区域を相対的な熱変化で分析する。一方、目
に見えるスナップ写真を後でサーモグラムと比較して、
その対象区域内に有る欠陥を捜し出すのである。例えば
、スナップ写真に写った立っている人間は、サーモグラ
ムでは異なる温度のサイン，すなわち色で表される。同
様に地質学的異常は、後述の固有の熱像法的なサインと
なって現れる。
〔発明が解決しようとする課題〕
しかしながら、欠陥を探知するハンドヘルド法にも、い
くつかの問題が有る。赤外線画像及び視覚画像は、疑わ
しい地質学的区域表面のかなり上から１最影しなければ
ならないのである。従って、現場には、２人の人間が必
要である。一人が、例えば塔や屋根の上、あるいはクレ
ーンから機器類を操作し、もう一人が、地上に居て比較
位置をマーキングしなければならない。この２人は、身
振りやトランシーバー等で意志の伝達を行う必要がある
。そのため、このハンドー・ルド法は、２人の位置から
撮影できる区域が限られ、時間がかかり効率が悪い。す
なわち、同じ区域を異なった角度から撮影したり、他の
区域を撮影する度に、作業員は機器類を梱包して別の場
所へ移動しなければならない。長距離に及ぶ高速道路や
下水道網、空港の滑走路などの広い区域の評価を行うに
は、こういった条件を有する方法は都合が悪い。
このハンドヘルド法を改良した方法として、例えば、三
脚に固定した赤外線装置をトラックやヘリコプターに搭
載し、対象区域上を移動しながら実際に走査する方法が
知られている。
この方法も、対象区域内のいろいろな位置で撮影した静
止画像とサーモグラムとを比較する必要がある。この方
法においては、何マイルにも渡って、例えばサーモグラ
ム上のマーカーや視覚マーカーの役割をする発火物を設
置したり、走査する道路全域の周囲に沿ってフィート数
を示すマーカーをペイントするなど、探知区域を示すマ
ーキングを人力で該区域に施すことになる。
上記のサーモグラフィによる方法は、僅か一回の調査に
何れも多大な時間と人力を必要とする。
さらに、サーモグラムとスナップ写真とをお互いに重ね
合わすのが困難であり、赤外線画像と視覚画像を比較分
析して撮影区域内の正確な異常位置を決定するのに長時
間を要する。この位置がわずか１０〜２０フィートずれ
ていても、正確な異常位置を捜し出すために、作業員は
多大な時間と費用を浪費することになるのである。
本発明は斯かる従来の問題点を解決するために為された
ちの゜乙その目的は、地中の異常を探知するための時間
が短縮でき、経済的であり、安全で効率が良く、正確か
つ信頼性の高いシステム及び方法を提供することである
。
（課題を解決するための手段〕 請求項ｌ記載のビデオ−赤外線サーモグラフィを用いた
地質学的欠陥探知装置は、赤外線サーモグラフィと視覚
による走査及び比較分析による地質学的区域の評価用シ
ステムであって、探知区域を走査する赤外線スキャナー
と該探知区域を走査する１つ以上のビデオカメラを有し
、赤外線スキャナー及びビデオカメラを固定して走査し
ながら該探知区域に関して移動を行うための可動装置と
、該走査中に位置データを得るための位置確認手段と、
赤外線画像及びビデオ画像と位置データを連続して捕え
、該赤外線画像、ビデオ画像及び位置データを一つの合
成ビデオ画面に重ね合わせ、該合成ビデオデータ画面を
以後の使用に備えて連続してビデオ録画するための画像
及び位置データ処理記録装置とを有するものである。
請求項２記載のビデオ−赤外線サーモグラフィを用いた
地質学的欠陥探知装置は、上記データ処理記録装置が、
赤外線画像及びビデオ画像と位置データを適宜同時に監
視して上記合成ビデオデータ画面において視覚的に確認
するための手段を有しているものである。
請求項３記載のビデオ−赤外線サーモグラフィを用いた
地質学的欠陥探知装置は、上記赤外線スキャナー及び少
なくとも一つのビデオカメラが並列付設され、共通の焦
点区域で視野領域を重復しているものである。
請求項４記載のビデオ−赤外線サーモグラフィを用いた
地質学的欠陥探知装置は、上記画像及び位置データ処理
記録装置が１つ以上のビデオレコ一ダー、及び、赤外線
及びビデオ画像と位置データを処理して赤外線画像、ビ
デオ画像及び位置データを重ね合わせた合成ビデオ画像
を該ビデオレコーダーに出力し、適宜その他の情報を記
録するビデオプロセッサーを有するものである。
請求項５記載のビデオ−赤外線サーモグラフィを用いた
地質学的欠陥探知装置は、各ビデオ画面が、複数の分割
ビデオ画面を有し、該分割画面の一つが地質学的区域を
走査して得られた赤外線画像を映し出し、他の分割画面
の一つが地質学的区域を走査して得られたビデオ画像映
し出し、必要に応じて、少なくとも残りの分割画面が上
記位置データ及び／又は該走査に関連したその他の情報
を映し出すものである。
請求項６記載のビデオ−赤外線サーモグラフィを用いた
地質学的欠陥探知装置は、赤外線スキャナーが、走査し
た区域がカラーでビデオレコーダーに記録されるように
、予め選択された温度を示すカラースペクトルを有した
赤外線画像にするものである。
請求項７記載のビデオ−赤外線サーモグラフィを用いた
地質学的欠陥探知装置は、マルチチャンネルを有するビ
デオテープレコーダーを用いて異なるチャンネルに上記
地質学的区域に関連する情報を同時に記録するものであ
る。
請求項８記載のビデオ−赤外線サーモグラフィを用いた
地質学的欠陥探知装置は、レーザー発生装置を用いて、
並列付設され視野領域の重複する赤外線スキャナーとビ
デオカメラの共通の焦点位置を指示し、かつ必要に応じ
て該レーザー発生装置により可動装置のオペレーターを
該可動装置を移動中誘導するものである。
請求項９記戦の分析方法は、赤外線スキャナーと少なく
とも１つのビデオカメラを同時に使用して、赤外線サー
モグラフィとビデオによる走査及び比較分析により地質
学的区域を評価して地下の異常を探知するための方法で
あり、可勤袈置に赤外線スキャナーとビデオカメラを同
じ場所に取り付け、赤外線スキャナーとビデオカメラを
共通の焦点区域で視野領域を重複するように並列付設し
、該共通の焦点区域の連続した赤外線画像を捕えて、該
共通の焦点区域の赤外線画像データ画面を表示し、さら
に同時に、該共通の焦点区域の連続したビデオ画像を捕
えて、該共通の焦点区域のビデオ画像データ画面を表示
し、さらに同時に、該共通の焦点区域内の地質学的位置
を表示する連続した位置データを捕え、該ビデオデータ
画面を以後の使用に備えて連続してビデオ録画するもの
である。
請求項ＩＯ記載の分析方法は、上記捕えられた赤外線画
像及びビデオ画像と位置データを適宜同時に監視して該
ビデオデータ画面において視覚的に確認するものである
。
請求項１ｌ記裁の分析方法は、少なくとも１つのビデオ
カメラを追加して、上記並列付設されたビデオカメラと
赤外線スキャナーとは異なる視野領域を揚影するように
配置して焦点調整し、該追加ビデオカメラで捕えた画像
を連続した合成ビデオデータ画面に重ね合わせるもので
ある。
請求項１２記載の分析方法は、上記走査中に上記録画ビ
デオテープ上に情報を音声により入力するものである。
請求項１３記載の分析方法は、上記走査を行った地質学
的区域の地表に、地下の異常位置を示すマーキングを自
動的に行い、該地下の異常位置が上記捕えられた赤外線
画像データ内において確認され、該地下の異常位置を後
で確認する作業を簡易化するものである。
請求項１４記載の分析方法は、走査する地表の粗さを側
面から測定するものである。
請求項ｌ５記載の分析方法は、レーザー発生装置を用い
て重複する視野領域の共通するそれぞれの焦点をレーザ
ー光のポイントで示し、かつ赤外線スキャナーとビデオ
カメラが共通のレーザー光ポイントを有するようにこれ
らを調整して並列付設するものである。
請求項１６記載の分析方法は、連続した赤外線画像、ビ
デオ画像、位置データを適宜／’ｔ−ドコピーして保存
、分析に備えるものである．請求項１７記載の分析方法
は、赤外線画像、ビデオ画像及び位置データを各ビデオ
画面の異なる別個の分割画面に重ね合わせて記録し、必
要に応じてその他の情報を記録する追加分割画面を用い
るものである。
請求項１８記載の分析方法は、共通の焦点区域の赤外線
画像を、該共通の焦点区域範囲内で予め選択された温度
を示すカラースペク［・ルを有するようにするものであ
る。
請求項１９記載の分析方法は、赤外線画像、ビデオ画像
及び位置データを連続した合成ビデオデータ画面に重ね
合わせて記録する、又はそれらを媒体記録ビデオテープ
の異なるビデオテープチャンネルに記録するものである
。
請求項２０記載の分析方法は、赤外線画像データにおい
て、焦点区域内の地下の異常の可能性を示す異常な温度
差を探知して、該赤外線データを対応する焦点区域のビ
デオデータと比較し該異常の可能性との相関性を見るも
のである。
〔作　用〕
請求項１乃至８記載のビデオ−赤外線サーモグラフィを
用いた地質学的欠陥探知装置においては、赤外線スキャ
ナー、ビデオカメラ、該赤外線スキャナーやビデオカメ
ラを任意に固定して移動できる可動手段、異常位置の探
知手段、画像及び位置データの処理及び記録手段を備え
ている。赤外線スキャナーとビデオカメラは、共通する
焦点区域を有する視野領域を重複するように並列付設さ
れる。位置表示器は共通の焦点区域内の位置を特異的に
表示した位置データを与える手段からなる。
画像及び位置データの処理及び記録手段は共通の焦点区
域内のビデオ画像及び位置を連続して捕らえる手段から
なり、赤外線画像、ビデオ画像、及び位置データを一つ
のビデオ画面に重ね合わせ、そのビデオ画面を以後の作
業用に連続的に録画し、赤外線とビデオの画像、及び位
置データを適宜同時に監視してビデオデータ画面の視覚
的照合が行えるようにする。
請求項９乃至２０記載の分析方法においては、赤外線と
ビデオによる走査を利用したシステムと、地質学的区域
を評価することにより地中の異常を探知する比較分析に
より行われる。
〔実施例〕
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
第１図において、１０は可動式の赤外線サーモグラフィ
システムの一例である。この赤外線サーモグラフィシス
テムｌＯは、車（可動装置）２２に取り付けられた支持
ブーム２０に設置された赤外線（ＩＲ）スキャナー１２
とビデオカメラ１４を有している。赤外線サーモグラフ
ィシステム１０は、位置入力手段の一実施例として５番
目の車輸２４を有している。車２２は、その中に赤外線
サーモグラフィシステム１０の位置データ処理記録手段
３０を搭載している。
第１図及び第２図に示す如く、支持ブーム２０の２本の
垂直棒２０ｃ、頂部にＬ字継手２０ｂを用いて固定され
た水平の横木２０ａに、フロント搭載のＩＲスキャナー
１２とビデオカメラ１４とが共に固定され、共通する焦
点区域の視野領域（第６図中のＦで表される）を重複す
るように調整されている。第１図及び第２図に示される
如く、斜めの支持棒２０ｄによって支持ブーム２０が車
２２にしっかりと固定されており、テレビ用バンのよう
に油圧又は空気圧式の伸縮性のものでも良い。搭載され
たＩＲスキャナー１２及びビデオカメラ１４は、リモー
トコントロール手段ｌ７とオペレーター２８がコントロ
ールするジョイスティック１７ａを用いて水平方向及び
垂直方向に動くように設定されている。また、好ましく
は、別のビデオカメラ１８を搭載して探知区域をドライ
バー２６の視野でも撮影する。
必要ならば、レーザー発生装置ｌ６をビデオカメラ■４
に取り付けて（例えば、フックとこれをかけるループを
組み合わせた着脱式により）、ビームを発生させてドラ
イバー２６の誘導に用いたり、後述するように最初の焦
点位置を示して上記の調整工程を容易にすることもでき
る。また、別のレーザー発生装置を同様にしてＩＲスキ
ャナー１２に取り付け、ＩＲスキャナー１２の焦点位置
を示すこともできる。即ち、例えばレーザーの一つをド
ライバー２６の誘導用ビームに、もう一つを画像撮影用
ビームに用いることができる。
操作を行う前に、赤外線サーモグラフィシステム１０の
移動順路を決定し、ＩＲスキャナー１２を地質学的探知
区域の温度一無色部分５２（第３図）に基づいて較正す
る。例えば、赤外線サーモグラフィシステム１０で車両
用道路を通り、このルートに沿って１本以上の地面や舗
装路のレーンを走査する。
較正工程は先ず、好ましくは、赤外線サーモグラフィシ
ステム１０の等温線単位（摂氏に大凡換算できる）に温
度探知範囲を設定し、次にその範囲を５に狭め、さらに
好ましくは２にする。その範囲は中心線を有する曲線で
定義される。好ましくは、探知区域の全ての地表温度が
検量線の範囲内に入るようにする。ＩＲスキャナー１２
で検知した画像は、ＩＲデータプロセッサー４０のモニ
ター４０ａによって様々な濃度の灰色で描かれる。
アナログーデジタル変換器４２を備えたエレクトロニッ
ク力ラーライザーによってこの様々な濃度の灰色がカラ
ー化される．好ましくは、カラースペクトル又はカラー
スケールを温度範囲に当てはめて、最終的なサーモグラ
ムでは問題の有る箇所を赤又はその他の目立つ色で表示
する（第３図）。
このカラースケールは、必要ならばＩＲビデオデータ画
面の例えばスペース５４に表示する。第３図及び第４図
に示される人５６の体温は、スケールの範囲外であり、
検量線の範囲外になるため黄色で表示される（第３図）
。簡略化のため、第３図はわずか３色で表してある。実
際には、ＩＲ画像は色の濃淡と同じく何種類かの色を有
している。
実際のところ第６図に示した画面３６ａには色が付いて
いる。簡略化のため第６図は色で表していない。
レーザー発生装置ｌ６から発生されたビームは、探知区
域の特定の位置を示し、これがＩＲスキャナー１２及び
ビデオカメラ１４の両方の視野領域に正確に焦点調整す
るのに用いられる。このレーザーで示した位置は、赤外
線サーモグラフィシステム１０のドライバー２６の目標
としても用いられる。
ドライバー２６が、データが取れる範囲を最高スピード
で車２２を地質学的探知区域内を移動させる間に、ＩＲ
スキャナー１２、並列付設されたビデオカメラ１４及び
適宜付設されたドライバー視野用ビデオカメラ１８は、
それぞれに作動してそれぞれの視野領域の連続画像を記
録する．ドライバー視野用ビデオカメラｌ８は、カラー
のビデオテープでも白黒のビデオテープでも記録できる
。
記録された視覚画像（第４図）は、同時に例えば全ての
システムのデータを入力及び出力するためのスイッチボ
ードや中央処理装置として機能するコンピュータ等のビ
デオプロセッサー（以下、クワドプロセッサーと称する
）３２に転送される。
クワドプロセッサ−３２は、ビデオ画像データを少なく
とも一つのビデオテープレコーダー３４、カラー合成モ
ニター３５及びカラーコピープロセッサー３８に同時に
転送する。必要ならば、ビデオ編集装置３４ｂや編集一
出力レコーダー３４ｃをシステムに加えても良い（第７
図）。赤外線サーモグラフィシステム１０全体の電力と
しては、従来から有るバッテリーやポータブルの発電機
（図示せず）が用いられる。
赤外線サーモグラフィシステム１０のオペレーター２８
は、カラー合成モニター３５の表示スクリーン３６の４
つの分割画面３６ａ〜３６ｄのうちの一つ３６ｂや又は
ビデオカメラが個々に備えたモニター１　４　ａ，　　
１　８　ａ，　　１　９　ａによりビデオ画像を見るこ
とができる（第７図）。カラー合成モニター３５の画面
表示を第６図に示す。４つの分割画面３６ａ〜３６ｄは
、それぞれスクリーン３６全体に拡大して細かい部分ま
で見ることができる。同様に、画面３６ａ〜３６ｄは、
必要に応じて４画面に分割してデータの拡大又は分離を
行うことができる。
ビデオカメラ１４の録画と同時に、ＩＲスキャナー１２
が共通の視野領域の地表の温度レベルを検知する。これ
によって検知されたＩＲ画像データは、マイクロプロセ
ッサー型のリアルタイム■Ｒデータプロセッザ−４０（
第５図，第７図）に転送され、そこに組み込まれた表示
スクリーン４０ａでＩＲ走査した連続画像を見ることが
できる。
同時にアナログのＩＲ画像データが、カラーライザー／
アナ口グーデジタル変換器４２によってデジタル信号に
変換され、クワドプロセッサー３２に入力され、その後
、従来のチューナータイマー４４で適度に制御されなが
ら適宜ビデオテープレコーダー３４に転送される。ビデ
オテープレコーダー３４は、１チャンネルのものでもマ
ルチチャンネルのものでもかまわない。ＩＲ画像データ
は、カラー合成モニター３５の表示スクリーン３６の別
の分割画面３６ａに同時に転送されるが、その代わりに
独自に備えたＩＲモニターでも見ることができる。
ドライバー視野用ビデオカメラ１８で捕らえられた視覚
画像データは、視覚画像データがカラー合成モニター３
５の表示スクリーン３６の異なる分割画面３６ｃで視覚
化される点以外は、フロント搭載ビデオカメラ１４で捕
らえたデータと同様にして赤外線ザーモグラフィシステ
ム１０に集められ、処理される。また、その代わりに１
つ以上のビデオカメラ１９（第７図）を追加搭載して収
集されるデータを増やすこともできる。例えば、側面カ
メラ１９を赤外線ザーモグラフィシステム１０に搭載し
て家の数や橋や高速道路のマーカーなどのデータを探知
区域のデータとして追加することができる。このような
側面カメラ１９で捕らえた連続画像は、カラー合成モニ
ター３５の表示スクリーン３６の４番目の分割画面３６
ｄに表示することができる。
第５車輪２４（車２２に斜軸２５によって取り付けられ
ている）は、可動式の赤外線サーモグラフィシステム１
０の移動した一定距離毎にパルスを発振する。この第５
車輪２４０代わりに既知のパルス発振型走行距離計を用
いて、予め設定された数のパルスが赤外線サーモグラフ
ィシステム１０の移動距離の増加に比例してマイクロプ
ロセッサー４６に入力されるようにしても艮い。マイク
ロプロセソサー４６は、上記割合を走行距離単位に変換
し、さらに位置データとしてクワドプロセッサー３２に
転送ざれ、必要ならばデジタル信号でビデオレコーダー
３４、従来のハードコピー、及びカラー合成モニター３
５の表示スクリーン３６の分割画面３６ｄに転送される
。しかしながら、もし必要ならば、デジタル位置データ
も視覚又は赤外線画像データと重ね合わせて３６ａ〜．
３　６　ｄの他の分割画面のいずれか又は全部に表示す
ることもできる。同じ方法で、キーボードオペレーター
２８も家の数や日付、天候、車２２のスビートのデータ
といった他の情報をスクリーンの分割画面３６ａ〜３６
ｄのいずれの画面領域（例えば第３図のＤ）にも重ね合
わせることができる。さらに、第５車輪２４の代わりに
、空中からの走査のために、位置データを既知のＬＯＲ
ＡＮや衛星による位置確認技術によって幾何学的にコン
ピュータによって得て、ビデオ画像やＩＲ画像と共に赤
外線サーモグラフィシステム１０に記録することもでき
る。オペレーター２８は、使用されていない表示スクリ
ーン３６の分割画面、例えば３６ｄに全ての位置データ
を表示させることもできる。
カラー合成モニター３５の表示スクリーン３６のフルス
ケール画面は、いずれもビデオデータ画面に当てはめら
れ、表示スクリーン３６の分割画面３６ａ〜３６ｄの各
画面はビデオデータ区分と考えられる。一般に、一枚の
フロッピーディスクは最高でも大凡４０のビデオデータ
画面しか保存できない。本システムは好ましくは、例え
ば、普通のビデオ画面率である、１秒間に３０のビデオ
データ画面をもたらす。従って、以後取り扱うことにな
るデータ量を減らすためには、例えば１０画面毎に選択
して保存（収集）するといったデータ収集方法を用いる
のが良い。
赤外線サーモグラフィシステム１０を操作する際、オペ
レーター２８がカラー合成モニター３５のＩＲデータ表
示スクリーン３６の分割画面３６ａで問題部分を探知す
る場合（例えば第１図に示したような）には、オペレー
ター２８は、キーボード３１で自動的に問題部分５０を
マークし、自動塗料噴射装置４３を経て、好ましくは少
なくとも半永久的にペイントするように、赤外線サーモ
グラフィシステム１０を予め設定しておくと良い。
この機能は、パルスカウンターやカラーライザーによっ
て示される赤旗欠陥域の表示により作動するようにして
も、又は赤外線サーモグラフィシステム１０のオペレー
ター２８が手動で作動させても良い。このマークは、ビ
デオ画像データ画面でもそのハードコピーでも視覚化さ
れている（第４図に概略図で示す）。
また必要に応じて、ブロフィ口メーター２５を赤外線サ
ーモグラフィシステム１０に付設して、地表の粗さの情
報をオシロスコープ２５ａ（第７図）に視覚化し、同時
にクワドプロセッサ−３２に転送して、連続ビデオデー
タ画面に重ね合わせても良い。
上記の赤外線サーモグラフィシステム１０による可動式
地表分析に加えて、同時撮影した赤外線画像（第３図）
、ビデオ画像（第４図）及び位置データ３６ａ画面をハ
ードコピーに永久保存して以後の細かい比較に備えても
良い。
合成されたデータ画面の分析には、先ず問題区域（異常
部分）の位置、特にサーモグラム上に赤色で示された区
域の位置を把握することが必要である。無論、その他の
色で示された区域を選択したり、優先させることも役に
立つ場合もある。その次に、これに対応するビデオ（視
覚）データ画面について検討し、地下の異常の地表での
形跡を調べる。目に見える手がかりとなる形跡がなかっ
たとしても、サーモグラフィに赤旗で示された異常部分
５０（第３図、第６図）は、ＩＲ画像及びビデオ画像に
より同時に記録される赤外線サーモグラフィシステム１
０の位置データにより速やかにその位置が把握される。
全般的に見て、本方法及び赤外線サーモグラフィシステ
ム１０による探知は、かなり高い分析能を有している。
この分析レベルは、赤外線サーモグラフィシステム１０
の位置データが自動的に具体化されること、ＩＲスキャ
ナー１２及びビデオカメラ１４の視野領域がそれぞれ正
確に記録されること、及び赤外線スキャナー１２及びリ
アルタイムＩＲデータブロセッサー４０が厳密に較正さ
れ、時には再較正されてＩＲデータ画像が地下の異常の
形状と同程度に明確にその位置を画像化することにより
得られるのである。
問題部分（例えば第３図の５０）の温度が、他の区域よ
り低いか高いかは、日射状況や、空の曇り具合、周囲の
温度、風速、土壌湿度、地表の形状などのさまざまなパ
ラメータに依存している。
ＩＲスキャナー１２は地表の温度のみを測定するため、
必然的に上記ファクターの影響を受けている。さらに、
空隙やその他の地質学的異常が、その周囲の地層に対し
エネルギーの通り道になったり、逆にそれを阻止したり
するため、地表の温度はこれらの存在の影響を受けてし
まう．実例を示すと、日中の舗装道路の表面は、太陽熱
を吸収し、それを道路の下の地層に移動させている。も
し、地層に異常が有った場合は、熱の移動速度が遅くな
り、異常部分の上部の道路表面には熱がこもるため、そ
の温度が高くなる。一方、夜間は、この移動が逆になる
。道路は相対的に温度の低い夜の空気に熱を与える働き
をするが、地層に異常が有る場合には、地層から道路表
面への熱の移動速度が遅くなる。従って、夜間異常部分
の上部の道路表面の温度は他の道路表面よりも低《なる
。本発明の赤外線サーモグラフィシステム１０及び方法
によって得られる赤外線データ画像は、対象地質区域の
地表下の異常の大きさ、形状、及び相対的な位置を図解
して示す。
赤外線サーモグラフィシステム１０の操作には、下記の
工程及び長所がある。正確に記録されたＩＲスキャナー
１２及びビデオカメラ１４の視野領域のクワドプロセッ
サー３２による処理に、同時に合成、コンピュータ変換
、記録されたビデオ画面位置データを加えることにより
、地下の異常を短時間でかつ正確に、さらに高い作業効
率で探知することができる。従って、道路のマーキング
及び時間のかかる画像の組み合わせによる分析は不要で
ある。カラー合成モニター３５を組み合わせることによ
りシステム操作中に観察したり、現場で探知することが
、適宜自動的に異常部分をマーキング（４３）　Ｌなが
らできる。カラー合成モニター３５の分割スクリーン画
面３６ａ〜３６ｄは、拡大してより細かい部分を見るこ
とができる。ビデオデータ画面（例えば第３図、第４図
に示した）は、それぞれ適宜ハードコピーに記録するこ
とができ、サーモグラフィで表示された欠陥の参照デー
タヘースが充実して、進行した損傷を探知するために引
き続き特定の区域のサーモグラムと比較することができ
るのは勿論、欠陥の探知能が高くなる。赤外線サーモグ
ラフィシステム１０では、オペレーター２８は日付や天
候といった他のデータを、音声で又はキーボード３ｌを
用いてビデオデータ画面（例えばスペースＤ）のいずれ
の分割画（ＩＲ，　　ビデオ等）にも映し出すことがで
き、この分割画面や全体画面は適宜保存ずることができ
る。複数のＩＲスキャナー１２やビデオカメラ１４は、
同時に使用することもでき、その合計数のビデオデータ
分割画面（５画面以上でも）をカラー合成モニター３５
上に映し出すことができる。
従って、かなり広範囲に渡る区域であっても、【Ｒスキ
ャナー１２とビデオカメラ１４を併用した同時措影を１
回行うだけで、評価することができる。赤外線サーモグ
ラフィシステムｌＯは、どのような可動手段に搭載して
も良い。例えば、車、ヘリコプター、大型トラックなど
でも良い。位置データはどのような手段で得られたもの
であっても、上述のＩＲ画像又はビデオ画像の全部（３
６ａ〜３６ｄ）もしくはどれか一つに重ね合わせること
ができる。赤外線サーモグラフィシステム１０において
は、車２２のドライバー２６と少なくともその他に一人
のオペレーター２８がいれば、地上には作業員は不要で
ある。本赤外線サーモグラフィシステム１０は、人や機
械が地下に侵入しないこと、危険性のある放射を必要と
しないため、安全である。可動式の赤外線サーモグラフ
ィシステム１０の探知区域上又はその周辺の移動に関す
る以外には危険に遭うことはない。
下記に本赤外線サーモグラフィシステムを一殻的に実施
した実施例を示す。
第１図、第５図及び第７図に示した如く、赤外線サーモ
グラフィシステムｌＯを構成する。探知区域である既知
の下水道管上を通っている道路までドライバー２６が、
赤外線サーモグラフィシステム１０を移動させた後、赤
外線サーモグラフィシステム１０の較正を行い、ＩＲス
キャナー１２及びビデオカメラ１４の焦点調整を前述の
通り行う。さらに、視覚マーキング表示を較正して視野
領域の道路上の最初の位置にセッ１・シた。このマーカ
ーは、上記視野領域のビデオデータ画面で目で見ること
ができ、位置の照合データの役割をする。ＩＲスキャナ
ー１２及びビデオカメラ１４のレンズ及び角度を調整し
て、システムデータ画面３６ａ〜３６ｄが上記道路の幅
を１回の通過又は繰り返し移動し一乙その全部を捕える
ことができるように設定する。ドライバー２６が、慎重
に車２２を道路に沿って移動させる間に、赤外線サーモ
グラフィシステム１０のオペレーター２８は、カラー合
成モニター３５，ＩＲデータブロセンサ−４０の表示ス
クリーン４０ａ及び適宜システムに付設したその他のモ
ニターを観察しながら前記赤外線サーモグラフィシステ
ム１０操作を実行する。同時に、オペレーター２８は、
該道路を横切る通りの名前や土壌の湿度、正確な道路の
種類等の付加情報を入力する。
赤外線サーモグラフィシステムｌＯを前述したようにカ
ラー較正しておくと、オペレーター２８がカラー合成モ
ニター３５の表示スクリーン３６のＩＲデータ分割画面
３６ａ〜３６ｄに赤色部分を発見した場合、該赤色部分
は、下水道管壁や道路表面の崩壊、下水道本管からの支
流管孤立を引き起こす、もしくは既に生じている空隙等
の地下の異常の存在を示す信号と認識される。
問題部分を認識すると、次に赤外線サーモグラフィシス
テム１０のオペレーター２８は、いくつかの操作の中か
ら次の操作を選ぶことができる。
例えば、オペレーター２８は、すぐにＴＲ画像とカラー
合成モニター３５上の対応する視覚画像とを比較しても
良い。もし、視覚的に十分判断しうる表示箇所があれば
、オペレーター２８はその外見上の特徴を視覚及び／又
はＩＲデータ画面に、例えば「ホワイト通り４５６７番
の家の裏手の街灯の北４フィートに欠陥存在」と人力す
れば良い。また好ましくは、カラービデオコピープロセ
ッサーを利用して欠陥部分を含むビデオ画面を１枚以上
カラー印刷する。このようにして、本赤外線サーモグラ
フィシステム１０は、実質的に中断することなく道路に
添って進めることができる。しかしながら、視覚的に十
分判断しうる表示マーカーの有無にかかわらず、問題部
分は手動で、又は前記した自動塗料噴射装置によって物
理的に道路上にマーキングすることができる。マーキン
グが正確に行われているかどうかは、ＩＲ画像及びビデ
オ画像データ分割画面によって確認することができる。
上記工程を道路の探知区域全体に沿って繰り返す。オペ
レーター２８は、ビデオテープに録画したデータ画面を
選択して写真として保存し゛ながらシステムを操作する
。さらに、選択したデータ画面を後でフロッピーディス
クに保存して以後の使用及び保存に備える。保存したＩ
Ｒ画像及びビデオデータ画像は、それから永久的に比較
分析に用いることができる。この分析に基づいて、修復
作業員が、欠陥の調査を行う間実際に下水道管内に入っ
たり、長距離に及んで道路を掘り返すよりも容易に欠陥
を捜し出すことができる。このようにして下水道の陥没
が防止され、不経済な緊急事態や長時間の調査を避ける
ことができる。
以上のことから本発明の目的が達成され、他の優れた効
果も得られる。
上記の実施例には本発明を実施する上で考えられる最適
な方法が取られているが、さまざまな改良を加えてるこ
とも考えられる。
改良は本発明の範囲内であればここに記載及び図解した
構成に加えても構わない。前述した、又は添付の図面に
示された全ての事項は実例であって、これに制限される
ものではない。
〔発明の効果］ 以上の如《、請求項１乃至８によれば、本発明に係るビ
デオ−赤外線サーモグラフィを用いた地質学的欠陥探知
装置は、高度にオートメーション化され、各構成部品を
一つにまとめ上げたものである。
また、請求項ｌ乃至２０記載の本発明に係るビデオ−赤
外線サーモグラフィを用いた地質学的欠陥探知装置及び
分析方法は、地中に侵入したり地質を破壊したりするこ
となく、かなり広範囲の区域でも昼夜の別なく、いかな
る天候や地表条件下においても用いることができる。さ
らに、本発明は、周囲の環境に対して無理がなく、その
区域内やその区域を通過する人に対して与える被害を最
小限に抑えることが可能となる。
さらに、請求項ｌ乃至２０記載の本発明に係るビデオ−
赤外線サーモグラフィを用いた地質学的欠陥探知装置及
び分析方法は、共通の焦点区域を有する赤外線スキャナ
ーとビデオカメラ、及び地下の地質学的異常を探知する
位置探知装置を搭載した可動システムであるから、赤外
線及び視覚画像は、位置データや他の関連情報と共に同
時に連続してビデオテープに記録される。また、ビデオ
録画された赤外線ビデオ及び位置データは、適宜連続画
面として捕えられる。そして、該画面は、記録され以後
の分析に備えることができる。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明を具体的に示したシステムの一部であり
、ビデオカメラと赤外線スキャナーをフロントの懸架用
ブームに取り付けたバンの概略図である。 第２図はバンや他の可動手段に搭載して移動させるため
並列付設された赤外線スキャナーと従来のビデオカメラ
とを拡大した概略図である。 第３図は赤外線画像データ画面を簡略化したダイアグラ
ムすなわちサーモグラムの概略図であり、検知された異
なる温度域は画面の濃淡で示されている。 第４図は第３図の赤外線画像に相応するビデオカメラデ
ータ画面中独の概略図である。 第５図は本発明に用いる画像及び位置データの処理記録
手段である電気機器類の配置の概略図である。 第６図は本発明に用いる合成カラーモニターの画面表示
の概略図である。 第７図はシステム構成要素のブロックダイアダラムであ
る。 ［主要な部分の符号の説明］ １０・・・赤外線サーモグラフィシステム１２　　１２
ａ・・・ＩＲ（赤外線）スキャナー１４．１８．１９・
・・ビデオカメラ １４ａ，１８ａ，１９ａ・・・ビデオモニター１７・・
・水平垂直コントロール １７ａ・・・ジョイスティック ２２・・・車（可動装置） ２４・・・第５車輪（又はオドメーク一人力）２５・・
・プロフィ口メーター ２５ａ・・・オシロスコープ ２６・・・ＩＲ（赤外線）モニター ３０・・・位置データ処理記録手段 ３１・・・キーボード ３２・・・デジタルプロセッサー ３４．３４ａ・・・ビデオレコーダー ３４ａビデオレコーダー２ ３５・・・カラー合成モニター ３８・・・カラービデオコピープロセッサー４０．４０
ａ・・・マイクロプロセッサーを備えたリアルタイム、
データプロセッサー４２・・・カラーライザー及びアナ
ログーデジタル変喚器 ４３・・・自動噴射マーカー ４４・・・チェーナータイマー制御装置Ｆ・・・焦点区
域の視野領域。 特許出願人　　エンテック・エンジニアリング・ＦＩＧ
．４ 赤外繍サーモグラフィノステＬ ２１　　　ＩＲｃＪＩＩ外劃スキャナー８．１９・・・
ビデオカメラ Ｂａ．１９ａ　　　　ビデオモニター 水平ＩＩコントロール ノ−イスティンク 車（可勤漬ｌ） ２５ａ　　　　オノ◎スコープ ２６　　　量Ｒ（＃外線）モニター ３０　・一位！データ処理記録手段 ３１　　　キーボード ３２　・　デノタル１ロセフサー ３４．３４ａ・・　ビデオレコーダー ３４ａビデオレコーダー２ ３５　　　カラー合成モニター ３８　　　カラービデオコピー１０セフサ−４０．４０
ト　　マイクｅｌ７口七フサーを備入たリアルタイム、
データ１ロセフサー４２　　　カラーライザー及びアナ
ログーデノタル変１１ＢＩ ４３　　　自劫噴射マーカー ４４　　　　チェーナータイ７一刺Ｗ蕎置？　　　焦嗟
区域の視ｗｔｉ域

Claims (20)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）赤外線サーモグラフィと視覚による走査及び比較
    分析による地質学的区域の評価用システムであって、 探知区域を走査する赤外線スキャナーと該探知区域を走
    査する１つ以上のビデオカメラを有し、赤外線スキャナ
    ー及びビデオカメラを固定して走査しながら該探知区域
    に関して移動を行うための可動装置と、 該走査中に位置データを得るための位置確認手段と、 赤外線画像及びビデオ画像と位置データを連続して捕え
    、該赤外線画像、ビデオ画像及び位置データを一つの合
    成ビデオ画面に重ね合わせ、該合成ビデオデータ画面を
    以後の使用に備えて連続してビデオ録画するための画像
    及び位置データ処理記録装置と を有することを特徴とするビデオ−赤外線サーモグラフ
    ィを用いた地質学的欠陥探知装置。
  2. （２）上記データ処理記録装置が、赤外線画像及びビデ
    オ画像と位置データを適宜同時に監視して上記合成ビデ
    オデータ画面において視覚的に確認するための手段を有
    していることを特徴とする請求項１記載のビデオ−赤外
    線サーモグラフィを用いた地質学的欠陥探知装置。
  3. （３）上記赤外線スキャナー及び少なくとも一つのビデ
    オカメラが並列付設され、共通の焦点区域で視野領域を
    重複していることを特徴とする請求項１又は２記載のビ
    デオ−赤外線サーモグラフィを用いた地質学的欠陥探知
    装置。
  4. （４）上記画像及び位置データ処理記録装置が、１つ以
    上のビデオレコーダー、及び、赤外線画像及びビデオ画
    像と位置データを処理して赤外線画像、ビデオ画像及び
    位置データを重ね合わせた合成ビデオ画面を該ビデオレ
    コーダーに出力し、適宜その他の情報を記録するビデオ
    プロセッサーを有することを特徴とする請求項１〜３の
    何れか記載のビデオ−赤外線サーモグラフィを用いた地
    質学的欠陥探知装置。
  5. （５）各ビデオ画面が、複数の分割ビデオ画面を有し、
    該分割画面の一つが地質学的区域を走査して得られた赤
    外線画像を映し出し、他の分割画面の一つが地質学的区
    域を走査して得られたビデオ画像映し出し、必要に応じ
    て、少なくとも残りの分割画面が上記位置データ及び／
    又は該走査に関連したその他の情報を映し出すことを特
    徴とする請求項１〜４の何れか記載のビデオ−赤外線サ
    ーモグラフィを用いた地質学的欠陥探知装置。
  6. （６）赤外線スキャナーが、走査した区域がカラーでビ
    デオレコーダーに記録されるように、予め選択された温
    度を示すカラースペクトルを有した赤外線画像にするこ
    とを特徴とする請求項１〜５の何れか記載のビデオ−赤
    外線サーモグラフィを用いた地質学的欠陥探知装置。
  7. （７）マルチチャンネルを有するビデオテープレコーダ
    ーを用いて異なるチャンネルに上記地質学的区域に関連
    する情報を同時に記録することを特徴とする請求項１〜
    ６の何れか記載のビデオ−赤外線サーモグラフィを用い
    た地質学的欠陥探知装置。
  8. （８）レーザー発生装置を用いて、並列付設され視野領
    域の重複する赤外線スキャナーとビデオカメラの共通の
    焦点位置を指示し、かつ必要に応じて該レーザー発生装
    置により可動装置のオペレーターを該可動装置を移動中
    誘導することを特徴とする請求項１〜７の何れか記載の
    ビデオ−赤外線サーモグラフィを用いた地質学的欠陥探
    知装置。
  9. （９）赤外線スキャナーと少なくとも１つのビデオカメ
    ラを同時に使用して、赤外線サーモグラフィとビデオに
    よる走査及び比較分析により地質学的区域を評価して地
    下の異常を探知するための方法であり、 可動装置に赤外線スキャナーとビデオカメラを同じ場所
    に取り付け、 赤外線スキャナーとビデオカメラを共通の焦点区域で視
    野領域を重複するように並列付設し、該共通の焦点区域
    の連続した赤外線画像を捕えて、該共通の焦点区域の赤
    外線画像データ画面を表示し、さらに同時に、 該共通の焦点区域の連続したビデオ画像を捕えて、該共
    通の焦点区域のビデオ画像データ画面を表示し、さらに
    同時に、 該共通の焦点区域内の地質学的位置を表示する連続した
    位置データを捕え、 該ビデオデータ画面を以後の使用に備えて連続してビデ
    オ録画する ことを特徴とする分析方法。
  10. （１０）上記捕えられた赤外線画像及びビデオ画像と位
    置データを適宜同時に監視して該ビデオデータ画面にお
    いて視覚的に確認することを特徴とする請求項９記載の
    分析方法。
  11. （１１）少なくとも１つのビデオカメラを追加して、上
    記並列付設されたビデオカメラと赤外線スキャナーとは
    異なる視野領域を撮影するように配置して焦点調整し、
    該追加ビデオカメラで捕えた画像を連続した合成ビデオ
    データ画面に重ね合わせることを特徴とする請求項９記
    載の分析方法。
  12. （１２）上記走査中に上記録画ビデオテープ上に情報を
    音声により入力することを特徴とする請求項９〜１１の
    何れか記載の分析方法。
  13. （１３）上記走査を行った地質学的区域の地表に、地下
    の異常位置を示すマーキングを自動的に行い、該地下の
    異常位置が上記捕えられた赤外線画像データ内において
    確認され、該地下の異常を後で確認する作業を簡易化す
    ることを特徴とする請求項９〜１２の何れか記載の分析
    方法。
  14. （１４）走査する地表の粗さを側面から測定することを
    特徴とする請求項９〜１３の何れか記載の分析方法。
  15. （１５）レーザー発生装置を用いて重複する視野領域の
    共通するそれぞれの焦点をレーザー光のポイントで示し
    、かつ、赤外線スキャナーとビデオカメラが共通のレー
    ザー光ポイントを有するようにこれらを調整して並列付
    設することを特徴とする請求項９〜１４の何れか記載の
    分析方法。
  16. （１６）連続した赤外線画像、ビデオ画像、位置データ
    を適宜ハードコピーして保存、分析に備えることを特徴
    とする請求項９〜１５の何れか記載の分析方法。
  17. （１７）赤外線画像、ビデオ画像及び位置データを各ビ
    デオ画面の異なる別個の分割画面に重ね合わせて記録し
    、必要に応じてその他の情報を記録する追加分割画面を
    用いることを特徴とする請求項９〜１６の何れか記載の
    分析方法。
  18. （１８）共通の焦点区域の赤外線画像を、該共通の焦点
    区域範囲内で予め選択された温度を示すカラースペクト
    ルを有するようにすることを特徴とする〜請求項９〜１
    ７の何れか記載の分析方法。
  19. （１９）赤外線画像、ビデオ画像及び位置データを連続
    した合成ビデオデータ画面に重ね合わせて記録する、又
    はそれらを媒体記録ビデオテープの異なるビデオテープ
    チャンネルに記録することを特徴とする請求項９記載の
    分析方法。
  20. （２０）赤外線画像データにおいて、焦点区域内の地下
    の異常の可能性を示す異常な温度差を探知して、該赤外
    線データを対応する焦点区域のビデオデータと比較し該
    異常の可能性との相関性を見ることを特徴とする請求項
    ９〜１９の何れか記載の分析方法。
JP2097467A 1989-04-14 1990-04-11 ビデオ―赤外線サーモグラフィを用いた地質学的欠陥探知装置及び分析方法 Pending JPH02293685A (ja)

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