JPH1114914A - 孔壁面有視差画像表示装置 - Google Patents

孔壁面有視差画像表示装置

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JPH1114914A
JPH1114914A JP17769897A JP17769897A JPH1114914A JP H1114914 A JPH1114914 A JP H1114914A JP 17769897 A JP17769897 A JP 17769897A JP 17769897 A JP17769897 A JP 17769897A JP H1114914 A JPH1114914 A JP H1114914A
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Yoshitaka Matsumoto
好高 松本
Osamu Murakami
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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【課題】1台のカメラを移動させて左右の有視差画像を
得る方法を利用し孔壁面の全周画像を立体視可能に表示
する装置を提供する。 【解決手段】ビデオカメラのビデオ信号をRGBデコー
ダ51でR、G、B信号に分解した後、A/D変換器5
2でデジタルの画像データに変換し、書込みメモリデー
タコントローラ53によって、ビデオカメラが一定距離
を移動する毎に画像データを画像メモリ54に記憶し、
メモリアドレスコントローラ55によって、1フィール
ド毎に垂直、水平の同期信号に合わせて、画像メモリ5
4の内容を1秒間に60回の速さで奇数フィールドと偶
数フィールドのデータを交互に何回も読出す。この画像
メモリ54の読出しは、読出しアドレスを交互に切換え
て新たに追加する画像データと一番古い画像データを組
合せ、時分割で交互に読出す装置。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、ダムや地下空洞掘
削などの際に行う建設地点の地質調査や、下水道などの
管内検査に用いるボーリング孔や下水道などの孔内を撮
影し、孔壁面の全周画像を展開して立体視可能な有視差
画像を表示する孔壁面有視差画像表示装置に関する。
【0002】
【発明が解決しようとする課題】ボーリング孔や下水道
などは、地圧や地盤沈下などにより孔壁面の一部に変形
や亀裂が生じ、この部分から地下水などが孔内に侵入し
たり、流水が地中に漏れたりすることがある。
【0003】このため、ボーリング孔や下水道などの孔
壁面の状況をつぶさに観測して正確な漏水位置を検出す
ることが重要になるが、従来の観測装置は奥行きのない
2次元画像で観測データを表示していたため、孔壁面に
できた亀裂などの問題箇所を発見するのが困難であっ
た。
【0004】一方、奥行きのある立体画像を表示するた
めには、左右両眼に対応する有視差画像を得る必要があ
る。このため、いくつかの方法が考えられているが、大
きく別けて1台のカメラを移動させて左右の有視差画像
を撮影する方法と、2台のカメラで同時に左右の有視差
画像を撮影する方法がある。
【0005】1台のカメラを移動させて撮影する方法
は、図10に示すように、まず位置Aで被写体を撮影
し、終わると次の位置Bへカメラを移動して撮影する。
移動距離を人間の両眼間隔(65mm)と同じにするこ
とにより、両眼視差を持つ左右の画像が1台のカメラに
よって得られる。移動距離を人間の両眼間隔と同じにす
ると、自然な立体感が得られるが、移動距離をもっと長
くすると立体感がより強調される。この場合、1台のカ
メラで撮影するので、左右の画質が同じで、カメラの光
軸間隔を人間の両眼間隔にするのも容易であるが、動画
の撮影が困難である。
【0006】2台のカメラで同時に撮影する方法は、図
11示すように、左右両眼に相当する2眼式のカメラで
被写体を撮影する。この場合、2台のカメラで撮影する
ので、動画の撮影は容易であるが、左右の画質を同じに
したり、カメラの大きさによっては光軸間隔を人間の両
眼間隔にするのが困難であり、装置も大型化する。
【0007】そこで本発明は、この1台のカメラを移動
させて左右の有視差画像を得る方法を利用してボーリン
グ孔や地下水などの孔壁面の全周画像を立体視可能に表
示することを目的になされたものである。
【0008】
【課題を解決するための手段】かかる目的を達成するた
めに、本発明は以下のように構成した。
【0009】すなわち、孔壁面の全周方向を照射する照
明装置と、広角撮影手段を備えて前記照明装置が照射す
る孔壁面の全周画像を一視点から一度に撮影するビデオ
カメラと、前記ビデオカメラが撮影した孔壁面の全周画
像を展開画像に変換する全周画像展開手段と、前記ビデ
オカメラを移動させて一定の距離間隔で孔壁面をスキャ
ンニングするスキャンニング手段と、スキャンニングし
た孔壁面の画像データを撮影順に記録する撮影順画像デ
ータ記録手段と、スキャンニングした現在の画像データ
と一定距離だけ離れた位置にある前記撮影順画像データ
を組合せて左右の有視差画像を表示する有視差画像表示
手段と、を備え、前記ビデオカメラが撮影した孔壁面の
全周画像を立体視可能に表示することを特徴とする孔壁
面有視差画像表示装置である。
【0010】
【発明の実施の形態】以下に図面を参照して本発明の実
施の形態について説明する。
【0011】図1に、本発明を実施した孔壁面有視差画
像表示装置の構成図を示す。孔壁面有視差画像表示装置
は、孔壁面を観測するプローブ1と、プローブ1を吊り
下げるワイヤ2と、ワイヤ2を牽引してプローブ1を昇
降するウインチ3と、ウインチ3の軸に取付けてウイン
チ3が一定角度回転する毎にパルスを発生するロータリ
ーエンコーダ4と、プローブ1の観測データを伝送する
ケーブル5と、プローブ1の観測データを入力して画像
処理する処理装置6と、処理装置6の画像処理結果をT
V画面に表示する表示装置7と、処理装置7の画像処理
結果を記憶する記憶装置8で構成する。
【0012】図2に、プローブ1の内部構成図を示す。
プローブ1は、孔壁面の全周画像を撮影するビデオカメ
ラ11と、ビデオカメラ11に接続してビデオカメラ1
1を制御する制御装置12と、ビデオカメラ11と一体
に取付けてビデオカメラ11の方向を検知し、撮影画像
の方位データを出力する方位計13と、ビデオカメラ1
1のレンズ外周に取付けて孔壁面の全周方向を照射する
照明ランプ14で構成する。
【0013】ビデオカメラ11は、孔壁面の全周画像を
一視点から一度に撮影するために、図3に示すように、
広角レンズLを取付けて前方の孔壁面を撮影する。この
場合、ビデオカメラ11が撮影する画像範囲は、図中r
の範囲となる。
【0014】本発明の孔壁面有視差画像表示装置は以上
のような構成で、プローブ1を孔内に挿入し、照明ラン
プ14で孔壁面の全周方向を照射する。そして、図4に
示すような、ドーナツ状の360°方向の全周画像をビ
デオカメラ11で撮影する。図中、aは孔壁面にできた
斜方向の割れ目、bは水平方向の割れ目、cは縦方向の
割れ目を示す。この全周画像は、プローブ1が孔内を降
下するとき画像の中心より外方に拡大するように見え
る。
【0015】図5に、プローブ1の観測データを処理す
る処理装置5のブロック図を示す。処理装置5は、ビデ
オカメラ11のビデオ信号をRGBデコーダ51でR、
G、B信号に分解した後、A/D変換器52でデジタル
の画像データに変換する。デジタル化した画像データ
は、書込みメモリデータコントローラ53によって、図
6に示すような画素の集合として、ロータリーエンコー
ダ4が発生するパルスをトリガーにして、ビデオカメラ
11が一定距離を移動する毎に、例えば1mm移動する毎
に1フレームの画像データを画像メモリ54に記憶す
る。
【0016】画像メモリ54は、ビデオカメラ11が一
定距離を移動する間に撮影する画像データを全て記憶す
る。例えば、一定距離を両眼間隔と同じ65mmとした
場合、ビデオカメラ11が1mm移動する毎に1フレー
ムの画像データを記憶し、少なくとも65フレームの画
像データを一度に記憶する。このとき、画像データの各
フレームから移動方向に対し斜め前方と後方に位置する
一定ライン上の画素データを抽出し、これらを撮影順に
並べて2枚の連続画像に展開し、この2枚の連続画像を
左右眼へ別々に分離提示することにより立体視可能な静
止画像が表示できる。この立体視可能な静止画像は紙に
印刷し、後で孔壁面の状況を詳細に観察することができ
る。
【0017】画像メモリ54は、一度に記憶する画像デ
ータの数を一定とし、ビデオカメラ11が移動する毎に
新たに記憶する画像データは一番古い画像データを上書
して追加するようにコントロールする。
【0018】このように画像データを画像メモリ54に
記憶すると、新たに追加する画像データと一番古い画像
データとの位置間隔が常に一定距離に等しくなる。
【0019】NTSC方式では、走査線が262.5本
で構成される画面を1秒間に60枚伝送し、1枚目の画
像の走査線間に2枚目の画像走査線が掃引されるインタ
ーレース(飛び越し走査)方式を用いている。図7に、
このインターレース方式の走査線図を示す。インターレ
ース方式は、図の左側に示す奇数フィールドと、右側に
示す偶数フィールドの2つのフィールドを合わせて52
5本の走査線による画面(1フレーム)を表示する。す
なわち、この方式では最初の1/60秒で262.5
本、次の1/60秒で262.5本の走査線を画き、こ
の2回で525本の完成した画面とする。
【0020】画像メモリ54に記憶された画像データ
は、メモリアドレスコントローラ55によって、1フィ
ールド毎に垂直、水平の同期信号に合わせて、画像メモ
リ54の内容を1秒間に60回の速さで奇数フィールド
と偶数フィールドのデータを交互に何回も読出す。この
画像メモリ54の読出しは、読出しアドレスを交互に切
換えて新たに追加する画像データと一番古い画像データ
を組合せ、時分割で交互に読出す。このとき、組合せる
左右の画像データの読出しアドレスを変更することによ
り、一定距離の間隔を任意に調整することができる。
【0021】また、画像メモリ54の読出しは、方位計
13が出力する撮影画像の方位データを参照しながら座
標変換テーブル56の制御によって画像データを一定の
方位を始点にスパイラル状に読出す。
【0022】画像データをスパイラル状に読出すのは、
図7に示すように、TV画面の走査線が傾斜しているた
めである。この走査線の傾斜に合せて画像データを読出
すことにより、TV画面に表示するときの位置ずれを補
正して高忠実度な画面を再現することができる。
【0023】スパイラル状に読出した孔壁面の画像は、
内周と外周の差によって台形図形となるが、画像データ
の読出しと同時に行う座標変換テーブル56の補正によ
って、図8に示すような方形図形に変換する。
【0024】プローブ1を一定速度で降下させると、ビ
デオカメラ11の位置も刻々と変化する。従って、ビデ
オカメラ11が撮影する孔壁面の全周画像を高速に処理
して1フレーム毎に座標変換して表示すると、結果的に
連続した孔壁面の全周展開画像が表示されることにな
る。
【0025】1台のカメラを移動させて左右の有視差画
像を撮影する場合は、移動方向を横向きにして左右の画
像に表示する。すなわち、図9に示すように、ビデオカ
メラ11を上から下に移動して縦方向の有視差画像A、
Bを撮影し、これを左右眼に対応する有視差画像として
表示するときは、画像の向きを横にする必要がある。こ
のため、撮影画像A、Bの移動方向の先頭ラインa、b
は、表示するときは画像A、Bの左端あるいは右端に位
置するように表示される。
【0026】以上のように変換した左右の画像データを
D/A変換器57でアナログ信号に変換し、RGBマト
リックス回路58を通して映像信号を出力する。
【0027】立体画像は、両眼視差を持つ2枚の2次元
画像を左右眼へ別々に分離提示することにより、表示面
の前後に奥行きのある空間を再現する。このため、一般
に、左右眼用のCRTまたは液晶ディスプレイに左右の
視差画像を同時に提示して立体画像を表示する。
【0028】立体画像は、また、左右の視差画像が完全
に同時でなく100m秒程度以内の時間遅れがあって
も、立体視が可能であることが知られている。NTSC
方式では毎秒60枚の画像が提示されるので、約16.
7m秒毎に各画像が提示されることになる。従って、1
台のTV画面に時分割で左右の視差画像を交互に表示
し、これに対応して左右の眼を交互に開閉するシャッタ
めがねでこのTV画面を観察することにより立体視が可
能となる。
【0029】この他、補色めがねや偏光めがねを用いて
1台のTV画面に表示される左右の視差画像を分離提示
してもよい。
【0030】
【発明の効果】本発明の孔壁面有視差画像表示装置は、
1台のカメラを移動させて左右の有視差画像を得る方法
を利用してボーリング孔や地下水などの孔壁面の全周画
像を立体視可能に表示する。従って、本発明によれば、
孔壁面の奥行きが分かるので、従来の装置に比べてより
リアルに孔壁面の状況を把握することができ、従来は発
見するのが困難であった孔壁面にできた亀裂などの問題
箇所を容易に発見することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の孔壁面観測装置の構成図である。
【図2】プローブの内部構成図である。
【図3】広角レンズの撮影模式図である。
【図4】孔壁面の撮影画像の例である。
【図5】処理装置のブロック図である。
【図6】デジタル化した画像データの模式図である。
【図7】インターレース方式の走査線図である。
【図8】孔壁面の全周展開画像の模式図である。
【図9】移動方向を横向きにして表示する左右の有視差
画像の説明図である。
【図10】1台のカメラを移動させて左右の有視差画像
を撮影する方法の説明図である。
【図11】2台のカメラで同時に左右の有視差画像を撮
影する方法の説明図である。
【符号の説明】
1 プローブ 2 ワイヤ 3 ウインチ 4 ロータリーエンコーダ 5 ケーブル 6 処理装置 7 表示装置 8 記憶装置 11 ビデオカメラ 12 制御装置 13 方位計 14 照明ランプ 51 RGBデコーダ 52 A/D変換器 53 書込みメモリデータコントローラ 54 画像メモリ 55 読出しメモリアドレスコントローラ 56 座標変換テーブル 57 D/A変換器 58 RGBマトリックス回路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI H04N 13/02 H04N 13/02

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 孔壁面の全周方向を照射する照明装置
    と、 広角撮影手段を備えて前記照明装置が照射する孔壁面の
    全周画像を一視点から一度に撮影するビデオカメラと、 前記ビデオカメラが撮影した孔壁面の全周画像を展開画
    像に変換する全周画像展開手段と、 前記ビデオカメラを移動させて一定の距離間隔で孔壁面
    をスキャンニングするスキャンニング手段と、 スキャンニングした孔壁面の画像データを撮影順に記録
    する撮影順画像データ記録手段と、 スキャンニングした現在の画像データと一定距離だけ離
    れた位置にある前記撮影順画像データを組合せて左右の
    有視差画像を表示する有視差画像表示手段と、を備え、 前記ビデオカメラが撮影した孔壁面の全周画像を立体視
    可能に表示することを特徴とする孔壁面有視差画像表示
    装置。
JP17769897A 1997-06-18 1997-06-18 孔壁面有視差画像表示装置 Expired - Fee Related JP3137928B2 (ja)

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Cited By (6)

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