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APPARATUS AND METHOD IMAGING SURFACE OF OBJECT

Patent code P07A011589
File No. /NO33319
Posted date Nov 16, 2007
Application number P2002-379548
Publication number P2004-212104A
Patent number P4319834
Date of filing Dec 27, 2002
Date of publication of application Jul 29, 2004
Date of registration Jun 5, 2009
Inventor
  • (In Japanese)羽矢 洋
  • (In Japanese)稲葉 智明
  • (In Japanese)和田 光弘
  • (In Japanese)込山 貴仁
Applicant
  • (In Japanese)公益財団法人鉄道総合技術研究所
  • (In Japanese)株式会社フジタ
Title APPARATUS AND METHOD IMAGING SURFACE OF OBJECT
Abstract PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an apparatus for imaging the surface of an object and a method for imaging the surface of an object that, for example, can overlap and compose the image of a digital camera and that of an infrared camera.
SOLUTION: The apparatus for imaging the surface of the object comprises a digital camera 11, the infrared camera 12, a laser distance measuring section 13, and an arithmetic processing section 14. In the apparatus, a distance to an object is detected and the image of the digital camera 11 is overlapped to that of the infrared camera 12 for merging. Defects or the like can be easily detected even on a vast, featureless surface, such as the surface of a dam and a concrete splaying slop face.
Outline of related art and contending technology (In Japanese)


近年、トンネル、高架橋等のコンクリート構造物のコンクリートが劣化し、一部が剥落する事故が発生し、問題となっている。このため、コンクリートの健全度を的確に検査し得る非破壊検査方法の確立が求められている。コンクリートの非破壊検査方法としては、赤外線カメラを用いる赤外線写真法(サーモグラフィー)と、デジタルスチルカメラを用いるデジタル写真法が知られている。これらの方法は、安全性、簡便性、高速性の点で優れており、最近、急速に普及している。



赤外線写真法(サーモグラフィー)は、赤外領域の光によるコンクリート表面の画像から欠陥の有無や程度を把握する方法である。この赤外線写真法(サーモグラフィー)によれば、コンクリート、モルタル、タイル等の浮き、表面付近の内部欠陥(例えば、空洞、ジャンカ)を発見することが可能である(例えば、特許文献1参照)。



また、デジタル写真法は、可視領域の光によるコンクリート表面の画像から欠陥の有無や程度を把握する方法である。このデジタル写真法によれば、コンクリート、モルタル、タイル等のひび割れ、表面の欠損を発見することが可能である。



しかしながら、上記した従来の非破壊検査方法においては、以下のような問題点があった。



第1に、測定対象であるコンクリート表面までの距離、使用するレンズのレンズ画角等により、検出した欠陥の画像上での大きさは変化する。同一の欠陥であっても、接近して望遠レンズで撮影した場合での欠陥の画像上での大きさは、遠方から広角レンズで撮影した場合での欠陥の画像上での大きさよりも大きい。



第2に、赤外線写真法とデジタル写真法を併用する場合、赤外線カメラとデジタルカメラのレンズ画角、撮影位置を完全に同一とすることは困難であるため、それぞれのカメラで撮影された欠陥の画像上の位置にズレが発生する。



これらの問題点に対する対策としては、通常、以下のような方法がとられる。



上記した第1の問題に対しては、撮影した画像上で、水平距離及び垂直距離が既知である2個の点(又は2個の点の組を2組)をプロットし、その2点の間の距離(又は2点間距離を2組)を入力することにより、画像の縮尺を計算することができる。



例えば、図9に示す建築物の外壁コンクリートにおいて、窓枠の垂直寸法(▲1▼と▲2▼の距離)が既知で1メートルであり、窓枠の水平寸法(▲3▼と▲4▼の距離)が既知で1メートルである場合には、撮影された画像の中の窓枠の寸法値と上記の実際の窓枠寸法値の比によって、画像の縮尺が算出できる。それにより、画像上での欠陥A、欠陥Bの面積から、実際の外壁コンクリートにおける欠陥A、欠陥Bの面積も計算できる。



上記した第2の問題に対しては、撮影した赤外線写真画像とデジタル写真画像の中で、同一の点を選び、両者の間のズレを補正することができる。



例えば、図10(A)は、あるコンクリート橋梁の床版下表面をデジタルカメラで撮影した画像であり、図10(B)は、同じコンクリート橋梁の床版下表面を赤外線カメラで撮影した画像である。図10(A)のデジタル写真画像は、コンクリート橋梁の直下から直上方向に撮影したものであり、点P1~P4からなる図形は、長方形状となっている。一方、図10(B)の赤外線写真画像は、コンクリート橋梁の斜め下方から斜め上方に撮影したものであるため、距離の違いにより、画像がゆがんでおり、点P1´~P4´からなる図形は、逆台形状となっている。図10(B)の赤外線写真画像における符号F1の部分は、コンクリート欠陥部を示している。



両者の画像においては、点P1と点P1´は、実際には同一の点であることがわかっているとする。同様に、点P2と点P2´、点P3と点P3´、点P4と点P4´も、実際には同一の点であることがわかっているとする。このような条件の場合には、図10(B)の点P1´を点P1に合致させ、点P2´を点P2に合致させ、点P3´を点P3に合致させ、点P4´を点P4に合致させるように、図形P1´~P4´を幾何学的に変形させる。これにより、図10(C)に示すように、デジタル写真と赤外線写真の重ね合わせ合成が可能となる。



【特許文献1】
特開2001-50921号公報(第1-4頁、図1-4)

Field of industrial application (In Japanese)


本発明は、コンクリートの表面及び建築物の外壁の欠陥等の検出を目的としたコンクリート表面及び建築物の外壁の撮像装置、並びにコンクリート表面及び建築物の外壁の撮像方法に関するものである。

Scope of claims (In Japanese)
【請求項1】
 
コンクリートの表面及び建築物の外壁を撮像するコンクリート表面及び建築物の外壁の撮像装置であって
前記コンクリートの表面及び建築物の外壁の一方からの光のうち可視領域の光を集光する第1レンズと、前記集光された光を光電変換する第1撮像素子と、前記光電変換により出力された第1アナログ信号を第1デジタル信号に変換する第1アナログ/デジタル変換部を有するデジタルカメラと、
前記コンクリートの表面及び建築物の外壁の一方からの光のうち赤外領域の光を集光する第2レンズと、前記集光された光を光電変換する第2撮像素子と、前記光電変換により出力された第2アナログ信号を第2デジタル信号に変換する第2アナログ/デジタル変換部を有する赤外線カメラと、
前記コンクリートの表面及び建築物の外壁の一方にレーザ光を送信するレーザ光送信部と、前記コンクリートの表面及び建築物の外壁の一方で反射されて戻ったレーザ光を受信するレーザ光受信部と、前記受信されたレーザ光に基づいて前記コンクリートの表面及び建築物の外壁の一方までの距離である第1距離を検出する距離検出部を有するレーザ測距手段と、
前記第1デジタル信号と前記第2デジタル信号と前記第1距離に基づき、前記コンクリートの表面及び建築物の外壁の一方の可視領域の画像と、前記コンクリートの表面及び建築物の外壁の一方の赤外領域の画像を重ね合わせて合成画像を生成する演算処理手段を備え、
前記演算処理手段は、前記デジタルカメラと前記赤外線カメラの間の水平距離と、前記第1距離に基づき、前記デジタルカメラの画像と前記赤外線カメラの画像の間の視差によるズレを検出し補正することを特徴とするコンクリート表面及び建築物の外壁の撮像装置。

【請求項2】
 
請求項1記載のコンクリート表面及び建築物の外壁の撮像装置において、
前記演算処理手段は、前記デジタルカメラのレンズ画角又は前記赤外線カメラのレンズ画角と、前記第1距離に基づき、前記デジタルカメラの画像又は前記赤外線カメラの画像の中の被写体の長さを検出すること
を特徴とするコンクリート表面及び建築物の外壁の撮像装置。

【請求項3】
 
請求項1記載のコンクリート表面及び建築物の外壁の撮像装置において、
前記第1レンズの収差特性と前記第2レンズの収差特性をあらかじめ記憶する記憶手段を有し、かつ、前記演算処理手段は、前記デジタルカメラの画像の収差を補正するとともに、前記赤外線カメラの画像の収差を補正すること
を特徴とするコンクリート表面及び建築物の外壁の撮像装置。

【請求項4】
 
請求項1記載のコンクリート表面及び建築物の外壁の撮像装置において、
前記レーザ測距手段と位置決め用標識部材までの距離である第2距離を少なくとも2個あらかじめ記憶する記憶手段を有し、
かつ、前記演算処理手段は、前記第2距離に基づき、前回設置した位置との誤差を検出すること
を特徴とするコンクリート表面及び建築物の外壁の撮像装置。

【請求項5】
 
コンクリートの表面及び建築物の外壁を撮像するコンクリート表面及び建築物の外壁の撮像方法であって
前記コンクリートの表面及び建築物の外壁の一方からの光のうち可視領域の光を集光する第1レンズと、前記集光された光を光電変換する第1撮像素子と、前記光電変換により出力された第1アナログ信号を第1デジタル信号に変換する第1アナログ/デジタル変換部を有するデジタルカメラと、
前記コンクリートの表面及び建築物の外壁の一方からの光のうち赤外領域の光を集光する第2レンズと、前記集光された光を光電変換する第2撮像素子と、前記光電変換により出力された第2アナログ信号を第2デジタル信号に変換する第2アナログ/デジタル変換部を有する赤外線カメラと、
前記コンクリートの表面及び建築物の外壁の一方にレーザ光を送信するレーザ光送信部と、前記コンクリートの表面及び建築物の外壁の一方で反射されて戻ったレーザ光を受信するレーザ光受信部と、前記受信されたレーザ光に基づいて前記コンクリートの表面及び建築物の外壁の一方までの距離である第1距離を検出する距離検出部を有するレーザ測距手段と、
演算処理手段を用い、
前記演算処理手段により、前記第1デジタル信号と前記第2デジタル信号と前記第1距離に基づき、前記コンクリートの表面及び建築物の外壁の一方の可視領域の画像と、前記コンクリートの表面及び建築物の外壁の一方の赤外領域の画像を重ね合わせて合成画像を生成し、
前記演算処理手段により、前記デジタルカメラと前記赤外線カメラの間の水平距離と、前記第1距離に基づき、前記デジタルカメラの画像と前記赤外線カメラの画像の間の視差によるズレを検出し補正することを特徴とするコンクリート表面及び建築物の外壁の撮像方法。
IPC(International Patent Classification)
F-term
Drawing

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JP2002379548thum.jpg
State of application right Registered
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