CN108476282A - 摄影辅助装置及摄影辅助方法 - Google Patents

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Abstract

本发明的目的在于提供一种即使在无法正对着摄影对象面进行拍摄的情况下，也能够可靠地识别图像是否满足要求画质的摄影辅助装置及摄影辅助方法。所述摄影辅助装置具备：距离信息获取部(20)，获取从摄像装置(200)至结构物的摄影对象面的距离信息；倾斜角度信息获取部(22)，获取结构物的摄影对象面的倾斜角度信息；实际像素密度计算部(24)，根据摄像装置(200)的摄影性能信息、距离信息及倾斜角度信息，计算出结构物的摄影对象面的实际像素密度，所述摄影性能信息包含成像元件像素数信息、成像元件尺寸信息及焦距信息；及像素密度判定部(26)，判定计算出的实际像素密度是否符合要求像素密度信息。

Description

摄影辅助装置及摄影辅助方法
技术领域
本发明涉及一种辅助使用了摄像装置的结构物的拍摄的摄影辅助装置及摄影辅助方法。
背景技术
作为社会性基础设施存在桥梁、道路、隧道、水坝及高层建筑等各种结构物。这些结构物中发生损伤，其损伤具有随时间的经过而发展的性质，因此要求以规定的频度进行结构物的检修。
并且，已知有基于计算机装置的各种辅助技术。
专利文献1中公开有如下内容，即，通过便携式终端接收6PS(全球定位***(global positioning system))电波而计算出便携式终端的位置信息，并通过判定该便携式终端的位置信息是否在规定范围内，确认便携式终端附近的结构物是否为检修对象结构物。
专利文献2中记载有如下内容，即，在壁面的龟裂宽度测量中，根据使用左右一对的距离传感器检测出的至壁面的距离和摄像装置(摄像机)的平摇角度及俯仰角度，计算出壁面相对于摄像装置的光轴的倾斜角度，并使倾斜角度落入容许范围内。
专利文献3中记载有如下内容，即，根据摄影像素数、光学***的视角及至被摄体的距离，判定是否为车辆的车牌号或驾驶者的确定所需的分辨率。
以往技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2007-280282号公报
专利文献2：日本特开2009-85785号公报
专利文献3：日本特开2006-309742号公报
发明内容
发明要解决的技术课题
因结构物的摄影状况或结构物的结构，而有时通过摄像装置难以可靠地获取满足要求画质的图像。例如，虽然将摄像装置正对着结构物的摄影对象面来进行拍摄且建立了获取满足要求画质的图像的摄影计划，但实际上无法将摄像装置正对着结构物的摄影对象面来进行拍摄，当无法可靠地识别图像是否满足要求画质时，变得难以可靠地获取满足要求画质的图像。
在混凝土部件的裂纹的检查中，要求识别出微细的宽度(例如0.1mm)的裂纹，并且需要以能够充分识别出该裂纹的高画质来进行拍摄。在钢部件的亀裂的检查中，也需要以能够充分识别出该裂纹的高画质来进行拍摄。当判明为以无法充分识别出裂纹、亀裂等损伤的低画质来进行的拍摄时，需要重新拍摄。并且，在忽视了以无法充分识别出损伤的低画质来进行的拍摄的情况下，可能会导致报告不适当的检修结果。例如，存在忽略虽然细微但严重的裂纹的可能性及较粗的裂纹仍评价为细的可能性。
专利文献1中虽然记载有根据使用GPS而获得的便携式终端的位置信息确认便携式终端附近的结构物是否为检修对象结构物的技术，但关于通过判定是否满足要求画质而可靠地获取满足要求画质的图像的技术并未记载。
专利文献2中仅记载有，使壁面相对于摄像装置的光轴的倾斜角度落入容许范围内的内容，即，以能够拍摄满足要求画质的图像的方式将摄像装置正对着结构物的摄影对象面即壁面而进行拍摄的内容，当无法将摄像装置正对着结构物的摄影对象面而进行拍摄时，裂纹的画质(检测精度)会降低。
在专利文献3中，以正对着车辆的车牌号或驾驶者面部的方式配置摄像装置，当将摄像装置没有正对摄影对象面而进行拍摄时，存在无法确定车辆的车牌号或驾驶者的可能性。
本发明是鉴于这种情况而完成的，其目的在于提供一种即使在无法将摄像装置正对着结构物的摄影对象面来进行拍摄的情况下，也能够通过设成能够可靠地识别出图像是否满足要求画质而可靠地获取满足要求画质的图像的摄影辅助装置及摄影辅助方法。
用于解决技术课题的手段
为了实现上述目的，本发明的第l方式所涉及的摄影辅助装置辅助使用摄像装置的结构物的拍摄，所述摄影辅助装置具备：要求像素密度信息获取部，获取结构物的损伤状态的识别所要求的结构物的摄影对象面的要求像素密度信息；摄影性能信息获取部，获取包含摄像装置的成像元件的像素数信息及尺寸信息和摄像装置的摄像透镜的焦距信息在内的摄像装置的摄影性能信息；距离信息获取部，获取从摄像装置至结构物的摄影对象面的距离信息；倾斜角度信息获取部，获取结构物的摄影对象面相对于与摄像装置的摄影方向正交的方向的倾斜角度信息；实际像素密度计算部，根据所获取的摄影性能信息、距离信息及倾斜角度信息，计算出结构物的摄影对象面的实际像素密度；及像素密度判定部，判定计算出的实际像素密度是否符合要求像素密度信息。
根据本方式，根据摄像装置的摄影性能信息、从摄像装置至结构物的摄影对象面的距离信息及结构物的摄影对象面的倾斜角度信息，计算出结构物的摄影对象面的实际像素密度，并判定该实际像素密度是否符合要求像素密度信息，因此即使在无法将摄像装置正对着结构物的摄影对象面来进行拍摄的情况下，也能够可靠地识别出图像是否满足要求画质。因此，能够可靠地获取满足要求画质的图像。
在本发明的第2方式所涉及的摄影辅助装置中，实际像素密度计算部将倾斜角度信息为大于0度的角度θ时的实际像素密度设为倾斜角度信息为0度时的实际像素密度的cosθ倍。根据本方式，以将摄像装置正对着结构物的摄影对象面来进行拍摄时的实际像素密度为基准，能够轻松地计算出将摄像装置没有正对结构物的摄影对象面来进行拍摄时的实际像素密度，因此能够轻松地判定出图像是否满足要求画质。
本发明的第3方式所涉及的摄影辅助装置具备要求符合范围判定部，在与摄像装置的视角对应的结构物的摄影对象面的可摄影范围中，判定出实际像素密度符合要求像素密度信息的要求符合范围。根据本方式，在与摄像装置的视角对应的结构物的摄影对象面的可摄影范围中，能够轻松地识别出实际像素密度符合要求像素密度信息的要求符合范围。
本发明的第4方式所涉及的摄影辅助装置中，要求像素密度信息获取部根据结构物的部件的种类及结构物的损伤的种类中的至少一种，获取要求像素密度信息。
本发明的第5方式所涉及的摄影辅助装置具备输出判定结果的输出部。
本发明的第6方式所涉及的摄影辅助装置中，当判定为实际像素密度不符合要求像素密度信息时，输出部输出促使摄像装置移动的信息。
本发明的第7方式所涉及的摄影辅助装置具备：摄影控制运算部，当判定为实际像素密度不符合要求像素密度信息时，根据摄像装置的当前的摄影位置及当前的摄影方向，运算出实际像素密度符合要求像素密度信息的摄像装置的摄影位置及摄影方向；及摄影控制部，根据摄影控制运算部的运算结果，控制摄像装置的摄影位置及摄影方向。
本发明的第8方式所涉及的摄影辅助装置中，像素密度判定部在进行结构物的多次拍摄之前，将每次拍摄结构物时的结构物的摄影对象面中的像素密度作为实际像素密度信息，而判定多次拍摄中的实际像素密度是否满足要求像素密度信息。
本发明的第9的方式所涉及的摄影辅助装置中，像素密度判定部根据摄像装置的种类或搭载有摄像装置的装置的种类，切换与实际像素密度进行比较的要求像素密度信息。
本发明的第10方式所涉及的摄影辅助装置具备：图面信息获取部，获取结构物的图面信息；摄影部位确定部，根据所获取的图面信息，确定结构物的摄影部位；及摄影计划部，根据所确定的结构物的摄影部位，判定每次拍摄结构物时的摄影位置及摄影方向，并生成表示每次拍摄结构物时的摄影位置及摄影方向的摄影计划信息。
本发明的第11方式所涉及的摄影辅助装置中，结构物作为检修对象部件包含混凝土部件及钢部件中的至少一种。
本发明的第12方式所涉及的摄影辅助装置中，结构物包含作为识别对象的损伤产生裂纹及亀裂中的至少一种部件。
本发明的摄影辅助方法辅助使用摄像装置的结构物的拍摄，所述摄影辅助方法包括：获取结构物的损伤状态的识别所要求的结构物的摄影对象面的要求像素密度信息的工序；获取包含摄像装置的成像元件的像素数信息及尺寸信息和摄像装置的摄像透镜的焦距信息在内的摄像装置的摄影性能信息的工序；获取从摄像装置至结构物的摄影对象面的距离信息的工序；获取结构物的摄影对象面相对于与摄像装置的摄影方向正交的方向的倾斜角度信息的工序；根据所获取的摄影性能信息、距离信息及倾斜角度信息，计算出结构物的摄影对象面的实际像素密度的工序；及判定计算出的实际像素密度是否符合要求像素密度信息的工序。
发明效果
根据本发明，即使在无法将摄像装置正对着结构物的摄影对象面来进行拍摄的情况下，也能够可靠地识别出图像是否满足要求画质，从而能够可靠地获取满足要求画质的图像。
附图说明
图1是表示第1实施方式所涉及的摄影辅助装置的结构例的框图。
图2是表示从相对于摄影对象面正交的方向进行拍摄时的视角、摄影距离及摄影对象面之间的关系的说明图。
图3是表示从相对于摄影对象面不正交的方向进行拍摄时的视角、摄影距离及摄影对象面之间的关系的说明图。
图4是表示第1实施方式所涉及的摄影辅助方法的处理例的流程的流程图。
图5是表示第2实施方式所涉及的摄影辅助装置的结构例的框图。
图6是表示第2实施方式所涉及的摄影辅助方法的处理例的流程的流程图。
图7是表示要求符合范围的显示例的说明图。
图8是表示第3实施方式所涉及的摄影辅助装置的结构例的框图。
图9是表示第3实施方式所涉及的摄影辅助方法的处理例的流程的流程图。
图10是结构物的一例即桥梁的外观图。
图11是表示包含摄像装置的机器人装置的外观的立体图。
图12是图11所示的机器人装置的主要部分剖视图。
图13是摄像装置及云台机构的外观立体图。
图14是机器人装置的一例的框图。
图15是表示使用了第4实施方式的摄影辅助装置的摄影辅助***的一例的框图。
图16是表示图15的摄影辅助装置中的摄影辅助处理的一例的流程的流程图。
具体实施方式
以下，按照附图对本发明所涉及的摄影辅助装置及摄影辅助方法的实施方式进行说明。
[第1实施方式]
图1是表示第1实施方式中的摄影辅助装置的结构例的框图。
摄影辅助装置10具备：无线通信部12，与摄像装置200进行无线通信；存储部14，存储结构物的损伤状态的识别所要求的结构物的摄影对象面的要求像素密度信息及摄像装置200的摄影性能信息；要求像素密度信息获取部16，从存储部14获取要求像素密度信息；摄影性能信息获取部18，从存储部14获取结构物的拍摄中所使用的摄像装置200的摄影性能信息；距离信息获取部20，获取表示从摄像装置200至结构物的摄影对象面的距离(以下，称为“摄影距离”)的距离信息；倾斜角度信息获取部22，获取结构物的摄影对象面相对于与摄像装置200的摄影方向正交的方向的倾斜角度信息；实际像素密度计算部24，根据所获取的摄影性能信息、距离信息及倾斜角度信息，计算出结构物的摄影对象面的实际像素密度；像素密度判定部26，判定计算出的实际像素密度是否符合要求像素密度信息；及输出部40，输出像素密度判定部26的判定结果。摄像装置200包含成像元件及摄像透镜而构成。
无线通信部12由与摄像装置200进行无线通信的无线通信设备构成。
存储部14为设置于摄影辅助装置10的内部的存储设备，由ROM(只读存储器(readonly memory))、RAM(随机存取存储器(random access memor y))及EEPROM(电可擦可编程只读存储器(electrically erasable program mable read only memory))构成。也可以使用其他存储设备。
另外，在本例中，在摄影辅助装置10内部的存储部14存储有要求像素密度信息及摄影性能信息，但可以在摄影辅助装置10外部的存储设备中存储要求像素密度信息及摄影性能信息，也可以从该摄影辅助装置10外部的存储设备获取要求像素密度信息及摄影性能信息。
要求像素密度信息为表示摄影图像中的结构物的摄影对象面所要求的像素密度(以下，称为“要求像素密度”)的信息。本例的“要求像素密度”为摄影图像中的摄影对象面中的每单位长度的像素数。也可以以每单位面积的像素数来表示。要求像素密度信息可以以要求像素密度的倒数(要求分辨率)来表示。关于要求像素密度信息，即便是混凝土部件也根据其种类而有所不同，例如，RC(钢筋混凝土(reinforced concrete))材料中为1.0[mm/像素]，PC(预应力混凝土(pre-stressed concrete))材料中为0.5[mm/像素]。在本例中，PC材料中需要确认0.1mm宽度的裂纹，因此要求相当于裂纹宽度5倍的0.5[mm/像素]以下的分辨率。要求像素密度信息根据损伤种类而有所不同。
要求像素密度信息获取部16根据结构物的部件的种类及结构物的损伤的种类中的至少一种，获取要求像素密度信息。
通过摄影性能信息获取部28获取的摄影性能信息包含摄像装置200的成像元件的像素数信息及尺寸信息和摄像装置200的摄像透镜的焦距信息。像素数信息为与摄像装置200的成像元件的像素数(以下，称为“成像元件像素数”)对应的信息，并不限定于以像素数其本身来表示的情况。尺寸信息为与摄像装置200的成像元件的尺寸(以下称为“成像元件尺寸”)对应的信息，并不限定于以尺寸的物理量来表示的情况。焦距信息为与摄像装置200的摄像透镜的焦距对应的信息，并不限定于以焦距其本身来表示的情况。例如，尺寸信息可以是“全尺寸”等的识别信息。例如，以由焦距及成像元件尺寸决定的视角和成像元件像素数来表示摄影性能信息的情况也包含于本发明。
距离信息获取部20能够通过各种方法获取距离信息。有如下两个方式：第1，将摄像装置200设为双镜头，并通过立体测量获取距离信息；第2，在摄像装置200中并列设置测距仪。可以通过TOF(飞行时间(time of fligh t))法获取距离信息。也可以通过其他方法获取距离信息。
倾斜角度信息获取部22的倾斜角度信息获取的方式可以是直接获取倾斜角度信息的方式及计算出倾斜角度信息的方式中的任一种。本例的倾斜角度信息获取部22由摄影对象面的两个点以上的摄影距离计算出倾斜角度信息。也可以通过其他方法获取倾斜角度信息。倾斜角度信息为表示摄影对象面相对于与摄影方向正交的方向(以下，简称为“正交方向”)的斜率的信息，换言之，为表示摄影对象面相对于与摄影方向正交的正交面的斜率的信息。在本例中，以相对于摄影方向的正交方向的倾斜角度来表示倾斜角度信息，但并不限定于这种情况，例如也可以以相对于摄影方向的角度来表示倾斜角度信息。总之，能够换算成摄影对象面的倾斜角度的信息即可。
详细内容将进行后述，实际像素密度计算部24为计算出表示实际的摄影图像中的摄影对象面的像素密度的信息的机构，并不限定于计算出像素密度其本身的情况，包含计算出分辨率的情况。也可以计算出摄像装置200的成像元件的摄像平面中的每单位长度(或单位面积)的像素密度。并且，有拍摄前计算的情况及拍摄后计算的情况。
像素密度判定部26根据摄像装置200的种类或搭载有摄像装置200的装置的种类，切换与实际像素密度进行比较的要求像素密度信息。例如，与将专用数码照相机作为摄像装置200来固定后进行拍摄的情况相比，当通过无人机(飞行装置)在空中进行拍摄时，实际像素密度变低，因此像素密度判定部26根据摄像装置200的种类或搭载有摄像装置200的装置的种类，切换与实际像素密度进行比较的要求像素密度信息。
输出部40能够由各种设备构成。
当将输出部40由显示装置来构成时，将判定结果显示于显示装置。
当将输出部40由在记录介质(例如存储卡)中记录信息的记录介质接口装置来构成时，将判定结果记录于记录介质中。例如，作为摄影图像的附加信息即标签信息，记录判定结果。在该情况下，不管实际像素密度是否符合要求像素密度信息，优选记录判定结果。
也能够将输出部40由无线通信部12来构成，也可以通过无线通信将判定结果发送至外部装置(例如摄像装置或搭载有摄像装置的装置)。
并且，当判定为实际像素密度不符合要求像素密度信息时，本例的输出部40输出促使摄像装置200移动的信息。例如，进行表示使摄像装置200朝向结构物的摄影对象面从当前位置更靠近的显示(例如“请靠近至摄影对象面的XX[cm]后进行拍摄”这一显示)。
图2表示从相对于摄影对象面正交的方向Dv进行拍摄时的视角φ、摄影距离L及摄影对象面Sp之间的关系。能够由摄像装置200的成像元件尺寸及焦距通过以下数式1求出视角φ。另外，在数式1中，“arctan”为tangent函数的反函数。
[数式1]
视角φ＝2×arctan(成像元件尺寸[mm]/(2×焦距[mm]))
如图2，当从与摄影对象面Sp正交的摄影方向Dv进行拍摄时，能够使用摄影距离L并通过以下数式2求出每一像素的分辨率(为像素密度的倒数)。另外，在数式2中，“tan”为tangent函数。
[数式2]
分辨率[mm/像素]＝2×摄影距离L[mm]×tan(视角φ/2)/成像元件像素数
如图3，当从不与摄影对象面Sp正交的方向Ds进行拍摄时，能够使用摄影距离L及摄影对象面Sp的倾斜角度θ并通过以下数式3求出每一像素的分辨率(为像素密度的倒数)。
[数式3]
分辨率[mm/像素]＝(2×摄影距离L[mm]×tan(视角φ/2)/成像元件像素数)/cosθ
如使用数式1～数式3进行的说明，能够根据成像元件像素数、成像元件尺寸、焦距、摄影距离L及倾斜角度θ计算出实际像素密度。
并且，如使用数式2及数式3进行的说明，能够通过将倾斜角度θ为0度时(如图2，为从与摄影对象面Sp正交的方向进行拍摄时)的像素密度(以下，称为“基准像素密度”)设为cosθ倍来计算出倾斜角度大于0度时(如图3，为从不与摄影对象面Sp正交的方向进行拍摄时)的像素密度。另外，可以进行分辨率(像素密度的倒数)的计算，能够通过将倾斜角度θ为0度时的分辨率设为(1/cosθ)倍来计算出倾斜角度大于0度时的分辨率。利用这种分辨率来计算的情况也包含于本发明。
图4是表示第1实施方式中的摄影辅助处理例的流程的流程图。本处理按照存储于存储部14的程序执行。
另外，要求像素密度信息及摄影性能信息预先存储于存储部14。
首先，通过要求像素密度信息获取部16从存储部14获取要求像素密度信息(步骤S2)。
接着，通过摄影性能信息获取部18，根据结构物的部件的种类及结构物的损伤的种类中的至少一种，从存储部14获取摄影性能信息(步骤S4)。
接着，通过距离信息获取部20获取从摄像装置200至摄影对象面的距离信息(步骤S6)。
接着，通过倾斜角度信息获取部22获取摄影对象面相对于与摄像装置200的摄影方向正交的方向的倾斜角度信息(步骤S8)。
接着，通过实际像素密度计算部24，根据摄影性能信息、距离信息及倾斜角度信息，计算出摄影图像中的结构物的摄影对象面的实际像素密度(步骤S10)。
接着，通过像素密度判定部26，判定计算出的实际像素密度是否符合要求像素密度信息(步骤S12)。例如，判定实际像素密度是否为裂纹或亀裂的识别所需的值。
接着，通过输出部40输出像素密度判定部26的判定结果(步骤S20)。当判定为实际像素密度不符合要求像素密度信息时，优选显示促使摄像装置200移动的信息。
[第2实施方式]
图5是表示第2实施方式中的摄影辅助装置的结构例的框图。在图5中，对与图1所示的第1实施方式的摄影辅助装置相同的构成要件标注相同的符号，并省略说明。
本例的摄影辅助装置10具备要求符合范围判定部28，所述要求符合范围判定部28在与摄像装置200的视角对应的摄影对象面的可摄影范围中，判定出实际像素密度信息符合要求像素密度信息的要求符合范围。
图6是表示第2实施方式中的摄影辅助处理例的流程的流程图。本处理按照存储于存储部14的程序执行。在图6中，步骤S2～步骤S12与图4所示的第1实施方式的摄影辅助处理例相同，因此省略说明。
在步骤S14中，通过要求符合范围判定部28，在与摄像装置200的视角对应的摄影对象面的可摄影范围中，判定出实际像素密度符合要求像素密度信息的要求符合范围。
在步骤S22中，通过输出部40输出像素密度判定部26的判定结果及要求符合范围判定部28的判定结果。图7表示在作为输出部40的一例的显示装置中示出表示摄像装置200的可摄影范围Ap的框，且以点来显示要求符合范围Ag的例子。如图3及图7所示，若摄影对象面Sp的倾斜角度θ变大，则可摄影范围Ap中要求不符合的范围逐渐扩展。另外，本发明并不限定于图7所示的显示例。例如，可以显示表示要求不符合范围的信息。通过要求符合范围判定部28对要求不符合范围进行判定而成为判定出要求符合范围，通过输出部49显示要求不符合范围而成为输出要求符合范围。
[第3实施方式]
图8是表示第3实施方式中的摄影辅助装置的结构例的框图。在图8中，对与图5所示的第2实施方式的摄影辅助装置相同的构成要件标注相同的符号，并省略说明。
本例的摄影辅助装置10具备：摄影控制运算部32，当判定为实际像素密度不符合要求像素密度信息时，根据摄像装置200的当前的摄影位置及当前的摄影方向，运算出实际像素密度符合要求像素密度信息的摄像装置200的摄影位置及摄影方向；及摄影控制部34，根据摄影控制运算部32的运算结果，控制摄像装置200的摄影位置及摄影方向。
图9是表示第3实施方式中的摄影辅助处理例的流程的流程图。本处理按照存储于存储部14的程序执行。在图9中，步骤S2～步骤S14与图6所示的第2实施方式的摄影辅助处理例相同，因此省略说明。
在步骤S16中，通过摄影控制运算部32，当判定为实际像素密度不符合要求像素密度信息时，根据摄像装置200的当前的摄影位置及当前的摄影方向，运算出实际像素密度符合要求像素密度信息的摄像装置200的摄影位置及摄影方向。
在步骤S18中，通过摄影控制部34，根据摄影控制运算部32的运算结果，控制摄像装置200的摄影位置及摄影方向。
[第4实施方式]
以下，对检修作为社会性基础设施来建造的结构物时所使用的摄影辅助装置的一例进行说明。
<结构物例>
图10是结构物的一例即桥梁的外观图，是从下方观察桥梁的立体图。
图10所示的桥梁1具有主梁2、横梁3、横撑架4及横系杆5，且以通过螺栓、铆钉或焊接来连结它们的方式构成。并且，在主梁2等的上部浇筑有用于车辆等行驶的地面6。地面6通常由混凝土部件构成。
主梁2为横跨在桥台及桥墩之间而承受地面6上的车辆等荷载的部件。横梁3是为了由多个主梁2来支撑荷载而连结主梁2的部件。横撑架4及横系杆5是分别为了抗衡风及地震等横向荷载而将主梁2相互连结的部件。
桥梁1作为检修对象部件包含混凝土部件及钢部件。即，桥梁1包含作为识别对象的损伤产生裂纹的部件及产生亀裂的部件。另外，即使在进行仅包含混凝土部件及钢部件中的一种的结构物即仅包含产生裂纹的部件及产生亀裂的部件中一种的结构物的拍摄的情况下，也能够适用本发明。
本发明中的“结构物”并不限定于桥梁。例如，也可以是道路、隧道、水坝及建筑物。并且，并不限定于人工结构物，也可以是自然结构物。
<摄像装置例及摄像装置搭载例>
图11是表示包含摄像装置200的机器人装置100的外观的立体图，示出了有关设置于桥梁1的主梁2之间的状态。并且，图12是图11所示的机器人装置100的主要部分剖视图。
机器人装置100具备摄像装置200，控制摄像装置200的三维空间内的位置(为实际摄影位置)，且控制摄像装置200的摄影方向(为实际摄影方向)。
详细内容将进行后述，机器人装置100具备主框架102、垂直延伸臂104、配设有垂直延伸臂104的驱动部及各种控制部等的框体106、使框体106沿主框架102的长边方向(与主梁2的长边方向正交的方向)(X方向)移动的X方向驱动部108(图14)、使机器人装置100整体沿主梁2的长边方向(Y方向)移动的Y方向驱动部110(图14)及使垂直延伸臂104沿垂直方向(Z方向)伸缩的Z方向驱动部112(图14)。
X方向驱动部108由沿主框架102的长边方向(X方向)配设的滚珠丝杠108A、配设于框体106的滚珠螺母108B及使滚珠丝杠108A旋转的马达108C构成，通过马达108C使滚珠丝杠108A正转或反转，使框体106沿X方向移动。
Y方向驱动部110由分别配设于主框架102两端的轮胎110A、110B及配设于轮胎110A、110B内的马达(未图示)构成，通过马达驱动轮胎110A、110B而使机器人装置100整体沿Y方向移动。
另外，机器人装置100中，主框架102两端的轮胎110A、110B载置于主梁2的两个下凸缘上，且以夹持主梁2的方式设置。由此，机器人装置100悬垂于主梁2的下凸缘而能够沿主梁2移动(自行)。并且，虽然未图示，但主框架102构成为根据主梁2的间隔而能够调整长度。
垂直延伸臂104配设于机器人装置100的框体106，且与框体106一同沿X方向及Y方向移动。并且，垂直延伸臂104通过设置于框体106内的Z方向驱动部112(图14)而沿Z方向进行伸缩。
如图13所示，在垂直延伸臂104的前端设置有摄像机设置部104A，在摄像机设置部104A设置有通过云台机构120能够沿平遥方向及俯仰方向旋转的双镜反光摄像机202。
双镜反光摄像机202具有拍摄视差不同的2张视差图像(立体图像)的第1摄像部202A及第2摄像部202B，且作为获取与基于双镜反光摄像机202的摄影范围对应的结构物(桥梁1)的第1空间信息且以双镜反光摄像机202为基准的局部坐标系(摄像机坐标系)中的桥梁1的第1空间信息的第1空间信息获取部的一部分而发挥功能，并且，将所拍摄的2个图像中的至少一个图像作为添加于检修记录中的“检修图像”来获取。
并且，双镜反光摄像机202通过由云台驱动部206(图14)施加驱动力的云台机构120而以与垂直延伸臂104同轴的平遥轴P为中心旋转，或以水平方向的俯仰轴T为中心旋转。由此，双镜反光摄像机202能够以任意姿势进行拍摄(任意摄影方向的拍摄)。
本例的双镜反光摄像机202的第1摄像部202A的光轴L1与第2摄像部202B的光轴L2彼此平行。并且，平遥轴P与俯仰轴T正交。而且，双镜反光摄像机202的基线长度(即，第1摄像部202A与第2摄像部202B的设置间隔)为已知。
并且，以双镜反光摄像机202为基准的摄像机坐标系将平遥轴P与俯仰轴T的交点作为原点0r，将俯仰轴T的方向设为x轴方向(图中的Xr)，将平遥轴P的方向设为z轴方向(图中的Zr)，将分别与x轴及z轴正交的方向设为y轴方向(图中的Yr)。
双镜反光摄像机202的位置(为“实际摄影位置”)能够通过相对于桥梁坐标系的原点的机器人装置100的X方向及Y方向的移动量及垂直延伸臂104的Z方向的移动量来检测。并且，双镜反光摄像机202的摄影方向能够通过云台机构的平摇角度α及俯仰角度β来检测，或通过搭载于双镜反光摄像机202中的方位传感器(未图示)来检测。
图14是机器人装置100的一例的框图。
图14所示的机器人装置100包含机器人控制部130、X方向驱动部108、Y方向驱动部110、Z方向驱动部112、双镜反光摄像机202(摄像装置200)、摄影控制部204、云台控制部210、云台驱动部206及机器人侧通信部230而构成。
机器人侧通信部230在与摄影辅助装置10之间进行双向无线通信，且接收从摄影辅助装置10发送的控制机器人装置100的移动的移动指令、控制云台机构120的云台指令及控制双镜反光摄像机202的摄影指令等各种指令，并将所接收的指令分别输出至所对应的控制部。
机器人控制部130根据从机器人侧通信部230输入的移动指令而控制X方向驱动部108、Y方向驱动部110及Z方向驱动部112，且沿机器人装置100的X方向及Y方向移动的同时，使垂直延伸臂104沿Z方向伸缩(参考图11)。
云台控制部210根据从机器人侧通信部230输入的云台指令而经由云台驱动部206使云台机构120沿平遥方向及俯仰方向动作，以使双镜反光摄像机202沿所希望的方向平遥/俯仰(参考图13)。
摄影控制部204根据从机器人侧通信部230输入的摄影指令使双镜反光摄像机202的第1摄像部202A及第2摄像部202B进行即时预览图像或检修图像的拍摄。
在检修桥梁1时，表示通过双镜反光摄像机202的第1摄像部202A及第2摄像部202B拍摄的视差不同的第1图像IL及第2图像IR的图像数据和表示双镜反光摄像机202的实际摄影位置(桥梁坐标系中的摄像机坐标系的原点0r的位置)及实际摄影方向(在本例中为平摇角度α及俯仰角度β)的信息分别经由机器人侧通信部230发送至摄影辅助装置10。
另外，本发明中的“摄像装置”并不限定于搭载于机器人装置中的数码照相机。例如，也可以是搭载于无人机(飞行装置)中的数码照相机及人携带的数码照相机。
并且，本发明中的“图像”并不限定于静态图像。也可以是动态图像。
摄像装置200包含成像元件及摄像透镜而构成。
[摄影辅助***]
图15是表示使用了本发明所涉及的摄影辅助装置的摄影辅助***的一例的框图。在本例中，表示将图15的摄影辅助装置10作为控制图11～图14所示的机器人装置100的终端装置来适用的情况。
本例的摄影辅助装置10具备与数据库50进行各种信息的输入输出的外部输入输出部62、进行对用户显示的显示部63(为“输出部”的一方式)、对用户进行声音输出的声音输出部64、接收来自用户的命令输入的命令输入部65及按照存储于存储部14的程序控制摄影辅助装置10的各部的CPU(中央处理器(central processing unit))70。
本例的无线通信部12能够与机器人装置100及基准装置300之间进行无线通信。
外部输入输出部62包含经由网络能够与数据库50通信的设备而构成。也可以使用与存储卡等摄影辅助装置10的外部的存储设备进行信息的输入输出的设备。
本例的外部输入输出部62从数据库50获取结构物的图面信息。即，本例的外部输入输出部62为“图面信息获取部”的一方式。
图面信息例如为CAD(计算机辅助设计(computer aided design))图面数据。也可以为不是通过CAD制作的非CAD的图面数据。
显示部63例如由LCD(液晶显示器(liquid crystal display))构成。也可以是有机电致发光显示器等其他显示装置。
声音输出部64例如由扬声器构成。
命令输入部65例如由触摸面板构成。可以由键盘及鼠标构成。也可以使用其他输入设备。例如可以使用语音输入设备。
本例的CPU70具备：摄影部位确定部72，至少根据图面信息，确定结构物的摄影部位；摄影计划部74，至少根据所确定的摄影部位，判定每拍摄一次结构物时的摄像装置200的预定的摄影位置及每拍摄一次结构物时的摄像装置200的预定的摄影方向，并生成表示每次拍摄的预定的摄影位置及每次拍摄的预定的摄影方向的摄影计划信息；实际摄影信息获取部76，获取每拍摄一次结构物时的摄像装置200的实际摄影位置信息及每拍摄一次结构物时的摄像装置200的实际摄影方向信息；摄影辅助信息生成部78，将摄影计划信息与图面信息进行合成，并生成显示于显示部63的摄影辅助信息；画质判定部82，判定通过摄像装置200所获得的摄影图像的实际画质是否符合要求画质；摄影范围判定部84，判定摄影范围是否适当；摄影结束判定部86，判定对结构物的摄影部位的拍摄是否全部结束；摄影未结束判定部88，判定是否存在对结构物的摄影部位的未结束的拍摄且用户是否还有摄影结束意愿；及画质控制部90，控制摄影图像的画质。
画质控制部90包含图8所示的第3实施方式的摄影辅助装置10的符号20～符号34的各部(距离信息获取部20、倾斜角度信息获取部22、实际像素密度计算部24、像素密度判定部26、要求符合范围判定部28、摄影控制运算部32及摄影控制部34)。本例的画质判定部82使用画质控制部90的实际像素密度计算部24、像素密度判定部26及要求符合范围判定部28进行画质判定。
图16是表示图15的摄影辅助装置中的摄影辅助处理的一例的流程的流程图。由CPU70按照存储于存储部14的程序执行本处理。以下，作为检修对象结构物以拍摄图10的桥梁1的情况为例进行说明。
首先，通过外部输入输出部62从数据库50获取结构物的图面信息及摄影部位关联信息(步骤S102)。在本例中，作为图面信息获取桥梁1的CAD图面数据。
接着，通过摄影部位确定部72，根据图面信息及摄影部位关联信息，确定结构物的摄影部位(步骤S104)。在本例中，桥梁1中检修由混凝土部件构成的地面6，因此将地面6露出的整面作为摄影部位来确定。
接着，通过外部输入输出部62从数据库50获取摄影图像所要求的画质信息、摄像装置200的摄影性能信息及表示摄像装置200的可移动范围或不可移动范围的移动范围信息(步骤S106)。在本例中，获取混凝土制地面6中产生的损伤中与要求最高画质的“裂纹”的宽度对应的画质信息。在本例中，作为画质信息，获取对地面6的露出面(为摄影对象面)所要求的摄影图像的像素密度(要求像素密度)。并且，在本例中，获取对摄影图像所要求的重叠宽度(以下，称为“要求重叠宽度”)。要求重叠宽度为一个摄像图像和与该一个摄像图像相邻的另一个摄像图像的重叠宽度。换言之，相邻的摄影范围之间的重叠宽度。
接着，通过摄影计划部74，根据在步骤S104中确定的摄影部位、在步骤S106中获取的画质信息、摄影性能信息及移动范围信息，生成包含每次拍摄时的摄像装置200的摄影位置信息、摄影方向信息及结构物的摄影范围信息的摄影计划信息(步骤S108)。摄影计划信息存储于存储部14。
在检修现场，摄影辅助装置10能够与机器人装置100、摄像装置200及基准装置300进行无线通信。另外，可以在检修现场，摄影辅助装置10能够访问数据库50，但通过在步骤S110之前预先将步骤S110～S132中所需的信息(例如图面信息及摄影计划信息)存储于存储部14，而能够不访问数据库50。
首先，通过摄影辅助信息生成部78，将摄影计划信息与图面信息进行合成并显示于显示部63(步骤S110)。例如，当以节间单位拍摄地面6且将1个节间分割为12个来进行拍摄时，将共计12次的分割拍摄中的每一次拍摄时的摄影位置信息及摄影范围信息与图面信息进行合成。
接着，通过画质控制部90的摄影控制部34判定是否用摄像装置200进行了一次拍摄(步骤S112)。
接着，通过实际摄影信息获取部76获取摄像装置200的实际摄影位置信息、实际摄影方向信息及实际摄影范围信息(步骤S114)。
在本例中，通过已判明绝对位置的基准装置300(例如全站仪)测量摄像装置200的当前位置。例如，当进行基于摄像装置200的地面6的拍摄时，摄像装置200通过无线通信将所拍摄的图像发送至摄影辅助装置10。摄影辅助装置10将通过无线通信从摄像装置200接收的图像与通过无线通信从基准装置300接收的实际摄影位置信息建立关联并存储于存储部14。也可以代替存储于存储部14，记录于省略图示的外部装置。并且，也可以通过无线通信从摄影辅助装置10对摄像装置200发送摄影命令及实际摄影位置信息(为通过无线通信从基准装置300接收的信息)，并通过摄像装置200将图像与实际摄影位置信息建立关联来存储。另外，基准装置300已测量桥梁1的地面6的基准位置，从而能够计算出以该地面6的基准位置为原点的实际摄影位置信息。
实际摄影信息获取部76能够根据实际摄影位置信息及实际摄影方向信息获取实际摄影范围信息。当摄像装置200的摄影方向为一定时，能够只将实际摄影位置信息作为参数来获取实际摄影范围信息。
接着，通过摄影辅助信息生成部78将在步骤S114中获取的信息(包含实际摄影位置信息、实际摄影方向信息及实际摄影范围信息的实际摄影信息)中的所需的信息与图面信息进行合成(步骤S116)。
接着，通过画质控制部90的实际像素密度计算部24计算出摄影图像的实际像素密度(步骤S118)，通过摄影范围判定部84计算出实际摄影范围的重叠宽度(步骤S120)，并通过摄影范围判定部84判定实际像素密度是否符合要求像素密度且摄影图像的重叠宽度是否符合要求重叠宽度(步骤S122)。
当判定为摄影图像的像素密度不符合要求像素密度或摄影图像的重叠宽度不符合时(当在步骤S122中为“否”时)，对显示部63输出警告信息(步骤S124)，并返回到步骤S112。即，在显示部63显示警告信息，以促使再次拍摄。
当判定为摄影图像的像素密度符合且摄影图像的重叠宽度符合时(当在步骤S122中为“是”时)，通过摄影结束判定部86判定对摄影部位的多次拍摄是否全部结束(步骤S126)。当判定为摄影结束时(当在步骤S126中为“是”时)，进行摄影结束显示(步骤S132)，并结束本处理。
另外，当在步骤S112中为“否”时，通过摄影未结束判定部88判定对摄影部位是否存在未结束的拍摄且用户是否有摄影结束意愿(步骤S128)。当判定为存在未结束的拍摄且有摄影结束意愿时(在步骤S128中为“是”时)，进行摄影未结束显示(步骤S130)。
在本例中，当对摄影部位(本例中为桥梁1的地面6的露出面整面)存在未拍摄的摄影范围，且从未结束的拍摄中的摄影位置至摄像装置200的距离超过了阈值时，在显示部63显示摄影未结束信息。
当对摄影部位存在未摄影的摄影范围，且对命令输入部65进行了使摄影辅助装置10停止的命令输入时，可以在显示部63显示摄影未结束信息。在摄影未结束状态下，对摄像装置200进行了停止的命令输入时，可以在显示部63显示摄影未结束显示。
以上，关于用于实施本发明的方式进行了说明，但本发明并不限定于上述实施方式及变形例，在不脱离本发明的宗旨的范围内，能够进行各种变形。
符号说明
1-桥梁，2-主梁，3-横梁，4-横撑架，5-横系杆，6-地面，10-摄影辅助装置，12-无线通信部，14-存储部，16-要求像素密度信息获取部，18-摄影性能信息获取部，20-距离信息获取部，22-倾斜角度信息获取部，24-实际像素密度计算部，26-像素密度判定部，28-要求符合范围判定部，32-摄影控制运算部，34-摄影控制部，40-输出部，50-数据库，62-外部输入输出部，63-显示部，64-声音输出部，65-命令输入部，70-CPU，72-摄影部位确定部，74-摄影计划部，76-实际摄影信息获取部，78-摄影辅助信息生成部，82-画质判定部，84-摄影范围判定部，86-摄影结束判定部，88-摄影未结束判定部，90-画质控制部，100-机器人装置，102-主框架，104-垂直延伸臂，104A-摄像机设置部，106-框体，108-X方向驱动部，108A-滚珠丝杠，108B-滚珠螺母，108C-马达，110-Y方向驱动部，110A-轮胎，110B-轮胎，112-Z方向驱动部，120-云台机构，130-机器人控制部，200-摄像装置，202-双镜反光摄像机，202A-第1摄像部，202B-第2摄像部，204-摄影控制部，206-云台驱动部，210-云台控制部，230-机器人侧通信部，300-基准装置，Ag-要求符合范围，Ap-可摄影范围，Dv-摄影方向，L-摄影距离，P-平遥轴，Sp-摄影对象面，T-俯仰轴，φ-视角，θ-倾斜角度。

Claims (13)

1.一种摄影辅助装置，其辅助使用摄像装置的结构物的拍摄，其中，
所述摄影辅助装置具备：
要求像素密度信息获取部，获取所述结构物的损伤状态的识别所要求的所述结构物的摄影对象面的要求像素密度信息；
摄影性能信息获取部，获取包含所述摄像装置的成像元件的像素数信息及尺寸信息和所述摄像装置的摄像透镜的焦距信息在内的所述摄像装置的摄影性能信息；
距离信息获取部，获取从所述摄像装置至所述结构物的摄影对象面的距离信息；
倾斜角度信息获取部，获取所述结构物的摄影对象面相对于与所述摄像装置的摄影方向正交的方向的倾斜角度信息；
实际像素密度计算部，根据所获取的所述摄影性能信息、所述距离信息及所述倾斜角度信息，计算出所述结构物的摄影对象面的实际像素密度；及
像素密度判定部，判定计算出的所述实际像素密度是否符合所述要求像素密度信息。
2.根据权利要求1所述的摄影辅助装置，其中，
所述实际像素密度计算部将所述倾斜角度信息为大于0度的角度θ时的所述实际像素密度设为所述倾斜角度信息为0度时的所述实际像素密度的cosθ倍。
3.根据权利要求1或2所述的摄影辅助装置，其中，
所述摄影辅助装置具备要求符合范围判定部，该要求符合范围判定部在与所述摄像装置的视角对应的所述结构物的摄影对象面的可摄影范围中，判定出所述实际像素密度符合所述要求像素密度信息的要求符合范围。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的摄影辅助装置，其中，
所述要求像素密度信息获取部根据所述结构物的部件的种类及所述结构物的损伤的种类中的至少一种，获取所述要求像素密度信息。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的摄影辅助装置，其中，
所述摄影辅助装置具备输出所述判定的结果的输出部。
6.根据权利要求5所述的摄影辅助装置，其中，
当判定为所述实际像素密度不符合所述要求像素密度信息时，所述输出部输出促使所述摄像装置移动的信息。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的摄影辅助装置，其中，
所述摄影辅助装置具备：
摄影控制运算部，当判定为所述实际像素密度不符合所述要求像素密度信息时，根据所述摄像装置的当前的摄影位置及当前的摄影方向，运算出所述实际像素密度符合所述要求像素密度信息的所述摄像装置的摄影位置及摄影方向；及
摄影控制部，根据所述摄影控制运算部的运算结果，控制所述摄像装置的摄影位置及摄影方向。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的摄影辅助装置，其中，
所述像素密度判定部在进行所述结构物的多次拍摄之前，将每次拍摄所述结构物时的所述结构物的摄影对象面中的像素密度作为所述实际像素密度，而判定所述多次拍摄中的所述实际像素密度是否满足所述要求像素密度信息。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的摄影辅助装置，其中，
所述像素密度判定部根据所述摄像装置的种类或搭载有所述摄像装置的装置的种类，切换与所述实际像素密度进行比较的所述要求像素密度信息。
10.根据权利要求9所述的摄影辅助装置，其中，
所述摄影辅助装置具备：
图面信息获取部，获取所述结构物的图面信息；
摄影部位确定部，根据所获取的所述图面信息，确定所述结构物的摄影部位；及
摄影计划部，根据所确定的所述结构物的摄影部位，判定每次拍摄所述结构物时的摄影位置及摄影方向，并生成表示每次拍摄所述结构物时的摄影位置及摄影方向的摄影计划信息。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的摄影辅助装置，其中，
所述结构物作为检修对象部件包含混凝土部件及钢部件中的至少一种。
12.根据权利要求1至11中任一项所述的摄影辅助装置，其中，
所述结构物包含作为识别对象的损伤产生裂纹及亀裂中的至少一种的部件。
13.一种摄影辅助方法，其辅助使用摄像装置的结构物的拍摄，其中，
所述摄影辅助方法包括：
获取所述结构物的损伤状态的识别所要求的所述结构物的摄影对象面的要求像素密度信息的工序；
获取包含所述摄像装置的成像元件的像素数信息及尺寸信息和所述摄像装置的摄像透镜的焦距信息在内的所述摄像装置的摄影性能信息的工序；
获取从所述摄像装置至所述结构物的摄影对象面的距离信息的工序；
获取所述结构物的摄影对象面相对于与所述摄像装置的摄影方向正交的方向的倾斜角度信息的工序；
根据所获取的所述摄影性能信息、所述距离信息及所述倾斜角度信息，计算出所述结构物的摄影对象面的实际像素密度的工序；及
判定计算出的所述实际像素密度是否符合所述要求像素密度信息的工序。
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