JPH0618234A - 空洞内計測方法および空洞内計測装置 - Google Patents
空洞内計測方法および空洞内計測装置Info
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- JPH0618234A JPH0618234A JP7681891A JP7681891A JPH0618234A JP H0618234 A JPH0618234 A JP H0618234A JP 7681891 A JP7681891 A JP 7681891A JP 7681891 A JP7681891 A JP 7681891A JP H0618234 A JPH0618234 A JP H0618234A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 スチルカメラによる計測が可能になる。
【構成】 空洞内の所定位置から空洞内壁面に向けて光
線を照射して空洞内断面上の壁面に所定幅の光跡を形成
して上記所定位置を中心に光線をステップ回転させると
ともに、このステップ回転と同期して１ステップ毎に光
跡を含む空洞内壁面を撮像して全光跡を抽出する。
線を照射して空洞内断面上の壁面に所定幅の光跡を形成
して上記所定位置を中心に光線をステップ回転させると
ともに、このステップ回転と同期して１ステップ毎に光
跡を含む空洞内壁面を撮像して全光跡を抽出する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、トンネル、地下空洞な
どの掘削断面の形状や寸法などを計測するのに適する空
洞内計測方法および空洞内計測装置に関するものであ
る。
どの掘削断面の形状や寸法などを計測するのに適する空
洞内計測方法および空洞内計測装置に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】従来、トンネル等の空洞内の計測を行う
場合には、空洞内の断面方向に光線を照射して空洞内断
面に所定幅の光跡を形成し、この光跡をムービビデオカ
メラで撮像したのち、この撮像データを画像処理および
解析をして空洞内断面の形状およひ寸法を計測するよう
にしていた。しかし、ムービビデオカメラを使用して撮
像した場合には、撮像手段が大型化するために空洞内で
の取扱が面倒になり、設備費も高くつくという問題があ
った。 そこで、ムービビデオカメラに代えて取扱が容
易で、装置費用も安いスチルカメラを使用することも考
えられるが、スチルカメラは、機能上シャッター開放が
不可能であり、露光時間は最長でも１秒であり、この１
秒の間に光線をトンネルの全周方向に回転させた場合に
は、そのエネルキーが分散されてＳＮ比がかなり低下
し、そのために、トンネル断面の輪郭線を画像処理装置
により抽出するのが困難である。
場合には、空洞内の断面方向に光線を照射して空洞内断
面に所定幅の光跡を形成し、この光跡をムービビデオカ
メラで撮像したのち、この撮像データを画像処理および
解析をして空洞内断面の形状およひ寸法を計測するよう
にしていた。しかし、ムービビデオカメラを使用して撮
像した場合には、撮像手段が大型化するために空洞内で
の取扱が面倒になり、設備費も高くつくという問題があ
った。 そこで、ムービビデオカメラに代えて取扱が容
易で、装置費用も安いスチルカメラを使用することも考
えられるが、スチルカメラは、機能上シャッター開放が
不可能であり、露光時間は最長でも１秒であり、この１
秒の間に光線をトンネルの全周方向に回転させた場合に
は、そのエネルキーが分散されてＳＮ比がかなり低下
し、そのために、トンネル断面の輪郭線を画像処理装置
により抽出するのが困難である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記の点に
鑑みてなされたものであって、その目的とするところは
スチルカメラによる計測を可能にすることができる空洞
内計測方法および空洞内計測装置を提供することにあ
る。
鑑みてなされたものであって、その目的とするところは
スチルカメラによる計測を可能にすることができる空洞
内計測方法および空洞内計測装置を提供することにあ
る。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に提案された請求項１に記載の空洞内計測方法は、空洞
内の所定位置から空洞内壁面に向けて光線を照射して空
洞内断面上の壁面に所定幅の光跡を形成して上記所定位
置を中心に光線をステップ回転させるとともに、このス
テップ回転と同期して１ステップ毎に光跡を含む空洞内
壁面を撮像して全光跡を抽出することを特徴とするもの
である。また、請求項２に記載の空洞内計測方法は、ス
テップ回転を行う際に、安定点からステップ角度よりも
小さい角度だけ逆転させた後、次ステップを行うことを
特徴とする請求項１に記載の空洞内計測方法。また、請
求項３に記載の内空断面計測装置は、光線を水平方向に
発する光線照射部と，上記光線を直角方向に屈折させる
屈折部と，屈折部をステップ回転させるステップモータ
と，ステップモータを制御する制御部とから成る回転照
射手段と、ステップモータのステップ回転と同期して１
ステップ毎に空洞内断面上の壁面に形成された光線の光
跡を撮像して磁気ディスクに記録可能なスチルカメラ
と、磁気ディスクに入力された撮像データを画像処理す
る画像処理手段とを備えたことを特徴とするものであ
る。さらに、請求項４に記載の内空断面計測装置は、光
線を水平方向に発する光線照射部と，上記光線を直角方
向に屈折させる屈折部と，屈折部をステップ回転させる
ステップモータと，各安定点においてステップ角度より
も小さい角度だけ逆転させた後に次ステップを行うよう
にステップモータを制御する制御部とから成る回転照射
手段と、ステップモータのステップ回転と同期して１ス
テップ毎に空洞内断面上の壁面に形成された光線の光跡
を撮像して磁気ディスクに記録可能なスチルカメラと、
磁気ディスクに入力された撮像データを画像処理する画
像処理手段とを備えたことを特徴とするものである。
に提案された請求項１に記載の空洞内計測方法は、空洞
内の所定位置から空洞内壁面に向けて光線を照射して空
洞内断面上の壁面に所定幅の光跡を形成して上記所定位
置を中心に光線をステップ回転させるとともに、このス
テップ回転と同期して１ステップ毎に光跡を含む空洞内
壁面を撮像して全光跡を抽出することを特徴とするもの
である。また、請求項２に記載の空洞内計測方法は、ス
テップ回転を行う際に、安定点からステップ角度よりも
小さい角度だけ逆転させた後、次ステップを行うことを
特徴とする請求項１に記載の空洞内計測方法。また、請
求項３に記載の内空断面計測装置は、光線を水平方向に
発する光線照射部と，上記光線を直角方向に屈折させる
屈折部と，屈折部をステップ回転させるステップモータ
と，ステップモータを制御する制御部とから成る回転照
射手段と、ステップモータのステップ回転と同期して１
ステップ毎に空洞内断面上の壁面に形成された光線の光
跡を撮像して磁気ディスクに記録可能なスチルカメラ
と、磁気ディスクに入力された撮像データを画像処理す
る画像処理手段とを備えたことを特徴とするものであ
る。さらに、請求項４に記載の内空断面計測装置は、光
線を水平方向に発する光線照射部と，上記光線を直角方
向に屈折させる屈折部と，屈折部をステップ回転させる
ステップモータと，各安定点においてステップ角度より
も小さい角度だけ逆転させた後に次ステップを行うよう
にステップモータを制御する制御部とから成る回転照射
手段と、ステップモータのステップ回転と同期して１ス
テップ毎に空洞内断面上の壁面に形成された光線の光跡
を撮像して磁気ディスクに記録可能なスチルカメラと、
磁気ディスクに入力された撮像データを画像処理する画
像処理手段とを備えたことを特徴とするものである。
【０００５】
【作用】本発明の空洞内計測方法によれば、空洞内の所
定位置から空洞内壁面に向けて光線を照射して空洞内断
面上の壁面に所定幅の光跡を形成して上記所定位置を中
心に光線をステップ回転させるとともに、このステップ
回転と同期して１ステップ毎に光跡を含む空洞内壁面を
撮像して全光跡を抽出するので、ステップ回転と同期し
て１ステップ毎に光跡を含む空洞内壁面をスチルカメラ
にて分割して撮像すればよく、スチルカメラの露光時間
が短くても、光線の回転速度を小さくしてＳＮ比を向上
させることができる。また、本発明の空洞内計測方法に
よれば、ステップ回転を行う際に、安定点からステップ
角度よりも小さい角度だけ逆転させた後、次ステップを
行うので、一部オーバーラップした分割撮像データを得
ることができ、途切れることなく全光跡を抽出すること
ができる。さらに、本発明の内空断面計測装置によれ
ば、ステップ回転と同期して１ステップ毎に光跡を含む
空洞内壁面をスチルカメラにて分割して撮像することに
より、スチルカメラであっても空洞内断面の輪郭線を画
像処理により抽出するのが可能となる。
定位置から空洞内壁面に向けて光線を照射して空洞内断
面上の壁面に所定幅の光跡を形成して上記所定位置を中
心に光線をステップ回転させるとともに、このステップ
回転と同期して１ステップ毎に光跡を含む空洞内壁面を
撮像して全光跡を抽出するので、ステップ回転と同期し
て１ステップ毎に光跡を含む空洞内壁面をスチルカメラ
にて分割して撮像すればよく、スチルカメラの露光時間
が短くても、光線の回転速度を小さくしてＳＮ比を向上
させることができる。また、本発明の空洞内計測方法に
よれば、ステップ回転を行う際に、安定点からステップ
角度よりも小さい角度だけ逆転させた後、次ステップを
行うので、一部オーバーラップした分割撮像データを得
ることができ、途切れることなく全光跡を抽出すること
ができる。さらに、本発明の内空断面計測装置によれ
ば、ステップ回転と同期して１ステップ毎に光跡を含む
空洞内壁面をスチルカメラにて分割して撮像することに
より、スチルカメラであっても空洞内断面の輪郭線を画
像処理により抽出するのが可能となる。
【０００６】
【実施例】空洞内計測装置Ａは、図１の構成図に示すよ
うに、光線照射手段Ａ１とスチルカメラＡ２と撮像デー
タを画像処理する画像処理手段Ａ３とを備えて構成され
ている。光線照射手段Ａ１は、図２に示すように光線照
射本体Ａ１０に測量用三脚（支持脚）１０ａを取り付け
て構成されている。光線照射本体Ａ１０は光線照射部１
１と屈折部１２とステップモータ（回転駆動部）１３か
ら成り、ステップモータ１３は制御部１４に接続されて
いる。
うに、光線照射手段Ａ１とスチルカメラＡ２と撮像デー
タを画像処理する画像処理手段Ａ３とを備えて構成され
ている。光線照射手段Ａ１は、図２に示すように光線照
射本体Ａ１０に測量用三脚（支持脚）１０ａを取り付け
て構成されている。光線照射本体Ａ１０は光線照射部１
１と屈折部１２とステップモータ（回転駆動部）１３か
ら成り、ステップモータ１３は制御部１４に接続されて
いる。
【０００７】光線照射部１１には光源（不図示）が内蔵
されており、この光源からはレーザー光線のように収束
された光線Ｌを発するようになっている。屈折部１２
は、光線照射部１１の光線出口の手前に配設されてい
て、ステップモータ１３の水平回転軸１３ａに取着され
ており、光線照射部１１から水平に照射される光線Ｌは
屈折部１２で直角方向に屈折するように構成されてい
る。また、回転照射装置Ａ１には水平気泡部（不図示）
および水平目盛部（不図示）が設けられている。
されており、この光源からはレーザー光線のように収束
された光線Ｌを発するようになっている。屈折部１２
は、光線照射部１１の光線出口の手前に配設されてい
て、ステップモータ１３の水平回転軸１３ａに取着され
ており、光線照射部１１から水平に照射される光線Ｌは
屈折部１２で直角方向に屈折するように構成されてい
る。また、回転照射装置Ａ１には水平気泡部（不図示）
および水平目盛部（不図示）が設けられている。
【０００８】光線照射手段Ａ１は測量用三脚１０ａに移
動・回転手段Ａ４を介して取付けられ、この移動・回転
手段Ａ４は光線照射装置Ａ１を水平方向に移動および回
転させる機能を有する。すなわち、移動・回転手段Ａ４
は測量用の求心器および鉛直軸を組み合わせて構成され
ており、光線照射本体Ａ１０を水平方向にスライドさせ
たり、鉛直軸を中心に水平回転できるようになってい
る。さらに、移動・回転手段Ａ４は整準機能を有してい
る。
動・回転手段Ａ４を介して取付けられ、この移動・回転
手段Ａ４は光線照射装置Ａ１を水平方向に移動および回
転させる機能を有する。すなわち、移動・回転手段Ａ４
は測量用の求心器および鉛直軸を組み合わせて構成され
ており、光線照射本体Ａ１０を水平方向にスライドさせ
たり、鉛直軸を中心に水平回転できるようになってい
る。さらに、移動・回転手段Ａ４は整準機能を有してい
る。
【０００９】スチルカメラＡ２は、画像データを磁気デ
ィスクに収録できるように構成されてあり、ステップモ
ータ１３のステップ回転と同期して１ステップ毎に、後
述する空洞イ内壁面の測定断面に形成された光線Ｌの光
跡を撮像できるようになっている。このスチルカメラＡ
２は、図２に示すように測量用三脚２ａで支持されてお
り、測量用三脚２ａに取り付けられた整準器２１ａで水
平が出せるように構成されている。
ィスクに収録できるように構成されてあり、ステップモ
ータ１３のステップ回転と同期して１ステップ毎に、後
述する空洞イ内壁面の測定断面に形成された光線Ｌの光
跡を撮像できるようになっている。このスチルカメラＡ
２は、図２に示すように測量用三脚２ａで支持されてお
り、測量用三脚２ａに取り付けられた整準器２１ａで水
平が出せるように構成されている。
【００１０】制御部（プログラマブルコントローラ）１
４は、ステップモータ１３のステップ回転動作を制御す
るとともに、ステップモータ１３の動きにスチルカメラ
Ａ２のシャッターを連動させるよう構成されており、ボ
タン操作でこれらの機器を制御できるようになってい
る。即ち、１ステップの動作中だけスチルカメラＡ２の
シャッターを開放させ、１ステップと１ステップの間の
安定点においてシャッターを閉じるように制御するもの
である。かかるステップ制御は、次のステップ回転に移
る前に、安定点から前回のステップ角度よりも小さい角
度だけ逆転させた後、次ステップに移るようにしても良
い。この場合には、１ステップの動作中だけスチルカメ
ラＡ２のシャッターを開放させ、安定点および逆転動作
中においてシャッターを閉じるように制御するのであ
る。すなわち、例えば、ステップ角度θ１を３０度に設
定すれば、安定点からステップ角度よりも小さい角度θ
２（例えば、３度）だけ一旦逆転させた後、次ステップ
を行うようになる。したがって、一連の動作としては、
３０度進み、３度後退、３０度進み、３度後退するとい
う動作を繰り返すようになる。
４は、ステップモータ１３のステップ回転動作を制御す
るとともに、ステップモータ１３の動きにスチルカメラ
Ａ２のシャッターを連動させるよう構成されており、ボ
タン操作でこれらの機器を制御できるようになってい
る。即ち、１ステップの動作中だけスチルカメラＡ２の
シャッターを開放させ、１ステップと１ステップの間の
安定点においてシャッターを閉じるように制御するもの
である。かかるステップ制御は、次のステップ回転に移
る前に、安定点から前回のステップ角度よりも小さい角
度だけ逆転させた後、次ステップに移るようにしても良
い。この場合には、１ステップの動作中だけスチルカメ
ラＡ２のシャッターを開放させ、安定点および逆転動作
中においてシャッターを閉じるように制御するのであ
る。すなわち、例えば、ステップ角度θ１を３０度に設
定すれば、安定点からステップ角度よりも小さい角度θ
２（例えば、３度）だけ一旦逆転させた後、次ステップ
を行うようになる。したがって、一連の動作としては、
３０度進み、３度後退、３０度進み、３度後退するとい
う動作を繰り返すようになる。
【００１１】画像処理手段Ａ３はスチルカメラＡ２の磁
気ディスクに入力された撮像データの画像処理を行うも
のであって、図３に示すように構成されている。同図中
１００は、ＳＶカメラによって撮像された画像データが
記録された磁気ディスクであり、この磁気ディスク１０
０には、背景画像Ｖ１、較正画像Ｖ２、および複数の計
測画像Ｖ３，Ｖ４，・・・Ｖｎが記録されている。図中
２００は、磁気ディスク１００の画像データを読み取る
ＳＶ再生器、３００はこのＳＶ再生器２００から出力さ
れる画像データに基づいて画像処理して輪郭線を得るた
めのソフトウエアとハードウエアを備えた画像処理ボー
ド、４００は各周辺機器を制御するとともにデータ処理
プログラムを内蔵しているマイクロコンピュータ、５０
０は文字データおよびグラフィックデータを表示するＣ
ＲＴ表示装置、６００はプリンタ、７００はプロッタ、
８００はプログラムやデータ記憶用のフロッピーディス
ク装置である。
気ディスクに入力された撮像データの画像処理を行うも
のであって、図３に示すように構成されている。同図中
１００は、ＳＶカメラによって撮像された画像データが
記録された磁気ディスクであり、この磁気ディスク１０
０には、背景画像Ｖ１、較正画像Ｖ２、および複数の計
測画像Ｖ３，Ｖ４，・・・Ｖｎが記録されている。図中
２００は、磁気ディスク１００の画像データを読み取る
ＳＶ再生器、３００はこのＳＶ再生器２００から出力さ
れる画像データに基づいて画像処理して輪郭線を得るた
めのソフトウエアとハードウエアを備えた画像処理ボー
ド、４００は各周辺機器を制御するとともにデータ処理
プログラムを内蔵しているマイクロコンピュータ、５０
０は文字データおよびグラフィックデータを表示するＣ
ＲＴ表示装置、６００はプリンタ、７００はプロッタ、
８００はプログラムやデータ記憶用のフロッピーディス
ク装置である。
【００１２】空洞内計測装置Ａを構成する光線照射手段
Ａ１およびスチルカメラＡ２は、まず、空洞イ内に設置
され、次に、空洞内計測装置Ａによる背景画像、較正ポ
イントおよび計測画像の順に撮像動作が行われる。以
下、各動作を順を説明する。 〔空洞内計測装置Ａの設置動作〕 まず、図４に示すように、光線照射装置Ａ１を空洞
イ内に置いて、移動・回転手段Ａ４にて整準する。 次に、同図に示すように、ステップモータ１３によ
って屈折部１２を回転させて屈折光線Ｌを真下に照射す
る。 次に、図５の矢印で示すように、光線照射本体Ａ１
０を移動・回転手段Ａ４にて水平方向にスライドさせて
光線Ｌを空洞イのセンター軸Ｃに当てて、光線Ｌと空洞
イのセンター軸Ｃとを交差させる。 次に、図６に示すように屈折部１２を回転させて図
７のように屈折光線Ｌを空洞後方に指向する。 次に、図８に示すように光線照射装置Ａ１を水平に
回転させて屈折光線Ｌと空洞イのセンター軸Ｃに合致さ
せる。この場合、光線照射装置Ａ１はで鉛直方向に照
射した光線Ｌを中心に回転する。 次に、図８に示すように、スチルカメラＡ２を、セ
ンター軸Ｃ上に光線照射装置Ａ１に向かって据える。但
し、スチルカメラＡ２の視準線は光線Ｌと必ずしも一致
させなくても良い。 その後、図９に示すように光線照射装置Ａ１を移動
・回転手段Ａ４にてを水平に９０度回転させて光線Ｌを
内洞イの掘削壁面に照射する。こうすることによって、
センター軸Ｃに対する空洞イの断面を決定することがで
きる。
Ａ１およびスチルカメラＡ２は、まず、空洞イ内に設置
され、次に、空洞内計測装置Ａによる背景画像、較正ポ
イントおよび計測画像の順に撮像動作が行われる。以
下、各動作を順を説明する。 〔空洞内計測装置Ａの設置動作〕 まず、図４に示すように、光線照射装置Ａ１を空洞
イ内に置いて、移動・回転手段Ａ４にて整準する。 次に、同図に示すように、ステップモータ１３によ
って屈折部１２を回転させて屈折光線Ｌを真下に照射す
る。 次に、図５の矢印で示すように、光線照射本体Ａ１
０を移動・回転手段Ａ４にて水平方向にスライドさせて
光線Ｌを空洞イのセンター軸Ｃに当てて、光線Ｌと空洞
イのセンター軸Ｃとを交差させる。 次に、図６に示すように屈折部１２を回転させて図
７のように屈折光線Ｌを空洞後方に指向する。 次に、図８に示すように光線照射装置Ａ１を水平に
回転させて屈折光線Ｌと空洞イのセンター軸Ｃに合致さ
せる。この場合、光線照射装置Ａ１はで鉛直方向に照
射した光線Ｌを中心に回転する。 次に、図８に示すように、スチルカメラＡ２を、セ
ンター軸Ｃ上に光線照射装置Ａ１に向かって据える。但
し、スチルカメラＡ２の視準線は光線Ｌと必ずしも一致
させなくても良い。 その後、図９に示すように光線照射装置Ａ１を移動
・回転手段Ａ４にてを水平に９０度回転させて光線Ｌを
内洞イの掘削壁面に照射する。こうすることによって、
センター軸Ｃに対する空洞イの断面を決定することがで
きる。
【００１３】〔背景画像の撮像〕光線Ｌを照射していな
い状態の空洞イ内壁面の背景画像をスチルカメラＡ２で
撮像する。
い状態の空洞イ内壁面の背景画像をスチルカメラＡ２で
撮像する。
【００１４】〔較正ポイントの撮像〕 図１０に示すように光線Ｌを真下に照射した後、こ
の光跡をスチルカメラＡ２にて撮像してセンターポイン
ト画像を取る。このセンターポイントは、空洞イのセン
ター軸Ｃを画像上に示すものであるから、空洞イを掘削
する場合の計測断面とを比較するときの基準になる。 次に、同図に示すように光線Ｌを水平に照射して、
空洞イ壁面の光跡をスチルカメラＡ２にて撮像して左側
（もしくは右側）の較正ポイント画像を取る。 次に、同図に示すように光線Ｌを１８０度回転させ
て、空洞イ壁面の光跡をスチルカメラＡ２にて撮像して
右側（もしくは左側）の較正ポイント画像を取る。 次に、右左の較正ポイントの間の水平距離を求め
る。 なお、この較正ポイントの対応画素および水平距離か
ら、後述する画像処理によって抽出された輪郭線を構成
する個々の画素の較正長を算出することができる。
の光跡をスチルカメラＡ２にて撮像してセンターポイン
ト画像を取る。このセンターポイントは、空洞イのセン
ター軸Ｃを画像上に示すものであるから、空洞イを掘削
する場合の計測断面とを比較するときの基準になる。 次に、同図に示すように光線Ｌを水平に照射して、
空洞イ壁面の光跡をスチルカメラＡ２にて撮像して左側
（もしくは右側）の較正ポイント画像を取る。 次に、同図に示すように光線Ｌを１８０度回転させ
て、空洞イ壁面の光跡をスチルカメラＡ２にて撮像して
右側（もしくは左側）の較正ポイント画像を取る。 次に、右左の較正ポイントの間の水平距離を求め
る。 なお、この較正ポイントの対応画素および水平距離か
ら、後述する画像処理によって抽出された輪郭線を構成
する個々の画素の較正長を算出することができる。
【００１５】〔計測画像の撮像〕 図１１のように、光線照射手段Ａ１の光線照射本体
Ａ１０から空洞イの内壁面に向けて光線Ｌを照射してス
テップモータ１３にて屈折部１２を安定点に至るまでス
テップ回転させて、空洞イ内壁面の測定断面にステップ
回転幅の光跡を形成する。このステップ回転と同期して
１ステップ毎に光跡を含む空洞内壁面をスチルカメラＡ
２にて撮像する。 次に、同図に示すようにステップ角度θ１よりも小
さい角度θ２だけステップモータ１３を逆転させた後、
次のステップ動作に移る。なお、安定点および逆転中は
スチルカメラＡ２のシャッターを閉じておく。 そして、以上の動作を繰り返すことにより、１ステ
ップ毎に光跡を含む空洞内壁面を撮像して全光跡の抽出
する撮像データを磁気ディスクに入力される。 図１１中、ａは回転始点、ｂは回転終点を示す。な
お、、ステップモータ１３は、図１２に示すように逆転
せずに正転のみでステップ動作をして撮像を行っても良
いのは勿論のことである。
Ａ１０から空洞イの内壁面に向けて光線Ｌを照射してス
テップモータ１３にて屈折部１２を安定点に至るまでス
テップ回転させて、空洞イ内壁面の測定断面にステップ
回転幅の光跡を形成する。このステップ回転と同期して
１ステップ毎に光跡を含む空洞内壁面をスチルカメラＡ
２にて撮像する。 次に、同図に示すようにステップ角度θ１よりも小
さい角度θ２だけステップモータ１３を逆転させた後、
次のステップ動作に移る。なお、安定点および逆転中は
スチルカメラＡ２のシャッターを閉じておく。 そして、以上の動作を繰り返すことにより、１ステ
ップ毎に光跡を含む空洞内壁面を撮像して全光跡の抽出
する撮像データを磁気ディスクに入力される。 図１１中、ａは回転始点、ｂは回転終点を示す。な
お、、ステップモータ１３は、図１２に示すように逆転
せずに正転のみでステップ動作をして撮像を行っても良
いのは勿論のことである。
【００１６】次に、画像処理手段Ａ３により空洞イ断面
の輪郭線を得る工程を、図１３〜図１５に基づいて説明
する。ここで、図１３は、スチルカメラＡ２で得たトン
ネル内空断面の画像を、図１４は、半径方法の輝度分布
曲線を、図１５は、細線化した補正輪郭線をそれぞれ示
している。 始めに、スチルカメラＡ２の磁気ディスク１００か
ら連続した輪郭線を得る工程を説明する。 まず、上述のように、光線Ｌを照射していない状態の空
洞イの画像を背景画像として撮像する。次に、空洞イ内
空において、断面測定しようとする平面上の所定距離の
任意の２点を含んだ画像を校正画像として撮像する。そ
して、空洞イ内空断面にレーザー光を所定のステップ角
度ずつ回転させ、その都度空洞イの内空断面をスチルカ
メラＡ２で撮影して得た複数の計測画像Ｃ１，Ｃ２，・
・・Ｃｎを磁気ディスク１００に記録する。この磁気デ
ィスク１００をＳＶ再生器２００にセットして画像デー
タを読みだす。読みだされた計測画像Ｃ１，Ｃ２，・・
・Ｃｎはそれぞれ背景画像と減算処理されて、背景の影
響が排除された画像が得られる。 次に、減算処理された複数の画像は全て加算処理さ
れて、図１３のようにひとつの連続した輪郭線Ｄを形成
する。 次に、輪郭線Ｄの画像データから細線化した輪郭線
Ｋを得る工程を説明する。ここで、輪郭線Ｄには、図１
３に示すように空洞イの壁表面の掘削状態等の影響で、
明るく太い部分Ｄ１、少し明るくて細い部分Ｄ２、その
他の薄暗い部分Ｄ３等が表れる。太い部分Ｄ１では正確
な輪郭線の形状が不明確であり、少し明るい部分Ｄ２で
はバックグラウンドノイズ等の影響の薄暗い部分Ｄ３と
の輝度の差が少なく輪郭線が明瞭でない。これらの画像
データは、画像処理ボード３００の画像メモリの所定の
各アドレスに記憶されている。 次に、図１３の画像から図１４に示すような半径方
向の輝度分布曲線Ｅを以下の演算処理によって得る。 図１３において、７０は空洞イの略中心部に対応する位
置に設定した中心点であり、線分Ｆn −Ｇn は、中心点
７０を中心とする円において、基準半径方向Ｒ0 からθ
n の角度の半径方向の線分である。前記線分Ｆn −Ｇn
で前記輪郭線Ｄを切断し、図１４に示すように、線分Ｆ
n−Ｇn 上の各位置における輝度の変化を示す輝度分布
曲線Ｅを得る。即ち、前記画像メモリから、前記線分Ｆ
n −Ｇn に対応するアドレスの輝度データを順次読みだ
すことによって、この輝度分布曲線Ｅを得る。次に、こ
の輝度分布曲線Ｅ上において、輝度のピークの部分の位
置Ｊn を、前記角度θn 方向における断面位置データＪ
n とする。即ち、線分Ｆn −Ｇn の方向で読みだした輝
度データの中で最大値を選び、その輝度データを記憶し
ているアドレスに対応する位置データＪn を出力する。
の輪郭線を得る工程を、図１３〜図１５に基づいて説明
する。ここで、図１３は、スチルカメラＡ２で得たトン
ネル内空断面の画像を、図１４は、半径方法の輝度分布
曲線を、図１５は、細線化した補正輪郭線をそれぞれ示
している。 始めに、スチルカメラＡ２の磁気ディスク１００か
ら連続した輪郭線を得る工程を説明する。 まず、上述のように、光線Ｌを照射していない状態の空
洞イの画像を背景画像として撮像する。次に、空洞イ内
空において、断面測定しようとする平面上の所定距離の
任意の２点を含んだ画像を校正画像として撮像する。そ
して、空洞イ内空断面にレーザー光を所定のステップ角
度ずつ回転させ、その都度空洞イの内空断面をスチルカ
メラＡ２で撮影して得た複数の計測画像Ｃ１，Ｃ２，・
・・Ｃｎを磁気ディスク１００に記録する。この磁気デ
ィスク１００をＳＶ再生器２００にセットして画像デー
タを読みだす。読みだされた計測画像Ｃ１，Ｃ２，・・
・Ｃｎはそれぞれ背景画像と減算処理されて、背景の影
響が排除された画像が得られる。 次に、減算処理された複数の画像は全て加算処理さ
れて、図１３のようにひとつの連続した輪郭線Ｄを形成
する。 次に、輪郭線Ｄの画像データから細線化した輪郭線
Ｋを得る工程を説明する。ここで、輪郭線Ｄには、図１
３に示すように空洞イの壁表面の掘削状態等の影響で、
明るく太い部分Ｄ１、少し明るくて細い部分Ｄ２、その
他の薄暗い部分Ｄ３等が表れる。太い部分Ｄ１では正確
な輪郭線の形状が不明確であり、少し明るい部分Ｄ２で
はバックグラウンドノイズ等の影響の薄暗い部分Ｄ３と
の輝度の差が少なく輪郭線が明瞭でない。これらの画像
データは、画像処理ボード３００の画像メモリの所定の
各アドレスに記憶されている。 次に、図１３の画像から図１４に示すような半径方
向の輝度分布曲線Ｅを以下の演算処理によって得る。 図１３において、７０は空洞イの略中心部に対応する位
置に設定した中心点であり、線分Ｆn −Ｇn は、中心点
７０を中心とする円において、基準半径方向Ｒ0 からθ
n の角度の半径方向の線分である。前記線分Ｆn −Ｇn
で前記輪郭線Ｄを切断し、図１４に示すように、線分Ｆ
n−Ｇn 上の各位置における輝度の変化を示す輝度分布
曲線Ｅを得る。即ち、前記画像メモリから、前記線分Ｆ
n −Ｇn に対応するアドレスの輝度データを順次読みだ
すことによって、この輝度分布曲線Ｅを得る。次に、こ
の輝度分布曲線Ｅ上において、輝度のピークの部分の位
置Ｊn を、前記角度θn 方向における断面位置データＪ
n とする。即ち、線分Ｆn −Ｇn の方向で読みだした輝
度データの中で最大値を選び、その輝度データを記憶し
ているアドレスに対応する位置データＪn を出力する。
【００１７】以上のような処理を回転始点ａから回転終
点ｂまでの回転範囲（実施例では２００度）で行い、各
回転進行角度θ0 〜θ200 に対応した断面位置データＪ
0 〜Ｊ200 を得る。このようにして得た断面位置データ
をＣＲＴ表示装置５００に表示すると、図１５に示すよ
うな細線化された輪郭線Ｋが得られる。なお、輪郭線Ｋ
が連続線として得られなかった場合には、膨張処理・細
線化処理によって破断した部分を接続し連続した輪郭線
を得るようにする。
点ｂまでの回転範囲（実施例では２００度）で行い、各
回転進行角度θ0 〜θ200 に対応した断面位置データＪ
0 〜Ｊ200 を得る。このようにして得た断面位置データ
をＣＲＴ表示装置５００に表示すると、図１５に示すよ
うな細線化された輪郭線Ｋが得られる。なお、輪郭線Ｋ
が連続線として得られなかった場合には、膨張処理・細
線化処理によって破断した部分を接続し連続した輪郭線
を得るようにする。
【００１８】 次に、得られた輪郭線Ｋと設計断面線
ＬとをＣＲＴ表示装置５００に、センターポイントと設
計断面上のセンター軸線の点とを表示することによっ
て、工事の作業精度を検査することができる。これらの
画像データを、前記プロッタ７００、フロッピーディス
ク装置８００に保存することができる。このようにし
て、本発明の画像処理によれば、スチルカメラＡ２で撮
像した画像においては輪郭のはっきりしない太い輪郭線
であっても、その輝度のピークの部分を抽出し、バック
グラウンドノイズに紛れてしまうような不十分な明るさ
の輪郭であっても、周囲との輝度変化さえあればその輝
度のピークに対応する位置を輪郭線の位置として抽出で
きるので、従来の細線化処理による輪郭線抽出方法に比
較して、高精度且つ高速で輪郭線を細線化できるのであ
る。
ＬとをＣＲＴ表示装置５００に、センターポイントと設
計断面上のセンター軸線の点とを表示することによっ
て、工事の作業精度を検査することができる。これらの
画像データを、前記プロッタ７００、フロッピーディス
ク装置８００に保存することができる。このようにし
て、本発明の画像処理によれば、スチルカメラＡ２で撮
像した画像においては輪郭のはっきりしない太い輪郭線
であっても、その輝度のピークの部分を抽出し、バック
グラウンドノイズに紛れてしまうような不十分な明るさ
の輪郭であっても、周囲との輝度変化さえあればその輝
度のピークに対応する位置を輪郭線の位置として抽出で
きるので、従来の細線化処理による輪郭線抽出方法に比
較して、高精度且つ高速で輪郭線を細線化できるのであ
る。
【００１９】
【発明の効果】上記の説明からも明らかなように、本発
明の空洞内計測方法によれば、スチルカメラの露光時間
を短してＳＮ比を向上させることができるので、スチル
カメラであってもトンネル断面の輪郭線を画像処理によ
り抽出するのが可能となる。また、途切れることなく空
洞内断面の全光跡を抽出することができるので、品質の
高い画像データを得ることができる。さらに、本発明の
空洞内計測装置によれば、スチルカメラであっても空洞
内断面の輪郭線を画像処理により抽出するのが可能とな
るので、取扱が容易で、装置費用も安くなる。
明の空洞内計測方法によれば、スチルカメラの露光時間
を短してＳＮ比を向上させることができるので、スチル
カメラであってもトンネル断面の輪郭線を画像処理によ
り抽出するのが可能となる。また、途切れることなく空
洞内断面の全光跡を抽出することができるので、品質の
高い画像データを得ることができる。さらに、本発明の
空洞内計測装置によれば、スチルカメラであっても空洞
内断面の輪郭線を画像処理により抽出するのが可能とな
るので、取扱が容易で、装置費用も安くなる。
【００２０】
【図１】本発明の空洞内計測装置のブロック図
【図２】本発明の空洞内計測装置の設置状態を示す側面
図
図
【図３】本発明の画像処理手段のブロック図
【図４】本発明の空洞内計測装置の設置方法の一工程を
示す正断面図
示す正断面図
【図５】本発明の空洞内計測装置の設置方法の一工程を
示す平断面図
示す平断面図
【図６】本発明の空洞内計測装置の設置方法の一工程を
示す平断面図
示す平断面図
【図７】本発明の空洞内計測装置の設置方法の一工程を
示す平断面図
示す平断面図
【図８】本発明の空洞内計測装置の設置方法の一工程を
示す平断面図
示す平断面図
【図９】本発明の空洞内計測装置の設置方法の一工程を
示す平断面図
示す平断面図
【図１０】本発明の空洞内計測装置による較正ポイント
の撮像動作を示す正断面図
の撮像動作を示す正断面図
【図１１】本発明の空洞内計測装置による計測画像の撮
像動作を示す正断面図
像動作を示す正断面図
【図１２】本発明の空洞内計測装置による計測画像の撮
像動作を示す正断面図
像動作を示す正断面図
【図１３】本発明のスチルカメラで得たトンネル内空断
面の画像を示す図
面の画像を示す図
【図１４】本発明の画像処理手段で得られた空洞断面の
半径方法の輝度分布曲線を示す図
半径方法の輝度分布曲線を示す図
【図１５】本発明の画像処理手段で得られた細線化した
補正輪郭線を示す図
補正輪郭線を示す図
Ｌ 光線 Ａ１ 光線照射手段 Ａ１０ 光線照射本体 １１ 光線照射部 １２ 屈折部 １３ ステップモータ １４ 制御部 Ａ２ スチルカメラ １００ 磁気ディスク Ａ３ 画像処理手段
Claims (4)
- 【請求項１】 空洞内の所定位置から空洞内壁面に向け
て光線を照射して空洞内断面上の壁面に所定幅の光跡を
形成して上記所定位置を中心に光線をステップ回転させ
るとともに、このステップ回転と同期して１ステップ毎
に光跡を含む空洞内壁面を撮像して全光跡を抽出するこ
とを特徴とする空洞内計測方法。 - 【請求項２】 請求項１に記載の内空断面計測方法にお
いて、ステップ回転を行う際に、安定点からステップ角
度よりも小さい角度だけ逆転させた後、次ステップを行
うことを特徴とする空洞内計測方法。 - 【請求項３】 光線を水平方向に発する光線照射部と，
上記光線を直角方向に屈折させる屈折部と，屈折部をス
テップ回転させるステップモータと，ステップモータを
制御する制御部とから成る光線照射手段と、 ステップモータのステップ回転と同期して１ステップ毎
に空洞内断面上の壁面に形成された光線の光跡を撮像し
て磁気ディスクに記録可能なスチルカメラと、磁気ディ
スクに入力された撮像データを画像処理および解析をす
る画像処理手段とを備えたことを特徴とする空洞内計測
装置。 - 【請求項４】 光線を水平方向に発する光線照射部と，
上記光線を直角方向に屈折させる屈折部と，屈折部をス
テップ回転させるステップモータと，各安定点において
ステップ角度よりも小さい角度だけ逆転させた後に次ス
テップを行うようにステップモータを制御する制御部と
から成る光線照射手段と、 ステップモータのステップ回転と同期して１ステップ毎
に空洞内断面上の壁面に形成された光線の光跡を撮像し
て磁気ディスクに記録可能なスチルカメラと、 磁気ディスクに入力された撮像データを画像処理および
解析をする画像処理手段とを備えたことを特徴とする空
洞内計測装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7681891A JP2541880B2 (ja) | 1991-03-15 | 1991-03-15 | 空洞内計測方法および空洞内計測装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7681891A JP2541880B2 (ja) | 1991-03-15 | 1991-03-15 | 空洞内計測方法および空洞内計測装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0618234A true JPH0618234A (ja) | 1994-01-25 |
| JP2541880B2 JP2541880B2 (ja) | 1996-10-09 |
Family
ID=13616256
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7681891A Expired - Fee Related JP2541880B2 (ja) | 1991-03-15 | 1991-03-15 | 空洞内計測方法および空洞内計測装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2541880B2 (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6198159B1 (en) | 1997-03-28 | 2001-03-06 | Ube Industries, Ltd. | Bonded wafer, process for producing same and substrate |
| JP2003013699A (ja) * | 2001-07-03 | 2003-01-15 | Penta Ocean Constr Co Ltd | コンクリートの吹付け管理方法及びその装置 |
| CN113551655A (zh) * | 2021-07-20 | 2021-10-26 | 杭州伟业建设集团有限公司 | 隧道超欠挖的检测装置和检测系统 |
| CN114109361A (zh) * | 2021-11-26 | 2022-03-01 | 山东大学 | 一种自动钻孔摄像装置及自动钻孔探测方法 |
| CN117127994A (zh) * | 2023-09-28 | 2023-11-28 | 盾构及掘进技术国家重点实验室 | 一种基于图像识别的tbm撑靴自动定位、换步的方法 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02136706A (ja) * | 1988-11-17 | 1990-05-25 | Nippon Avionics Co Ltd | 体積測定方法 |
| JPH02193006A (ja) * | 1989-01-20 | 1990-07-30 | Okumura Corp | 内空断面計測方法 |
-
1991
- 1991-03-15 JP JP7681891A patent/JP2541880B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02136706A (ja) * | 1988-11-17 | 1990-05-25 | Nippon Avionics Co Ltd | 体積測定方法 |
| JPH02193006A (ja) * | 1989-01-20 | 1990-07-30 | Okumura Corp | 内空断面計測方法 |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6198159B1 (en) | 1997-03-28 | 2001-03-06 | Ube Industries, Ltd. | Bonded wafer, process for producing same and substrate |
| JP2003013699A (ja) * | 2001-07-03 | 2003-01-15 | Penta Ocean Constr Co Ltd | コンクリートの吹付け管理方法及びその装置 |
| CN113551655A (zh) * | 2021-07-20 | 2021-10-26 | 杭州伟业建设集团有限公司 | 隧道超欠挖的检测装置和检测系统 |
| CN114109361A (zh) * | 2021-11-26 | 2022-03-01 | 山东大学 | 一种自动钻孔摄像装置及自动钻孔探测方法 |
| CN117127994A (zh) * | 2023-09-28 | 2023-11-28 | 盾构及掘进技术国家重点实验室 | 一种基于图像识别的tbm撑靴自动定位、换步的方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2541880B2 (ja) | 1996-10-09 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |