JP3600230B2 - 建築および土木構造物計測・解析システム - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、道路、道路および鉄道用トンネル、道路および鉄道等の法面・側壁、ビルディング側壁、ダム、橋梁、プラント設備等の建築および土木構造物の劣化、破損あるいは欠陥等の不具合な状況、具体的には「ひび割れ」、表面構造（表層）部分の「剥離（浮き）」、ひび割れの一現象である「漏水」、「遊離石灰」等をコンピュータおよびコンピュータ制御される計測機器により自動的に計測・解析するシステムに関わる。
【０００２】
【従来の技術】
従来、道路、道路および鉄道用トンネル、道路および鉄道等の法面・側壁、ビルディング側壁、ダム、橋梁等の建築および土木構造物の器械による健全度の検査については、大半は、任意の位置に持ち運んで設置可能な移動設置型機材に可視光カメラ赤外線カメラ等の撮像装置を搭載し、これらの撮像装置を個々に使用して撮影し（撮像データを取り）、撮像データの解析作業において一部コンピュータの助けを借りて行っている部分もあるが基本的には撮影された画像は人間が手動で取扱いやすい形に加工し、解析し、不具合の程度を分析し、健全度を判定する方法が使われている。
この場合、面積の広い計測対象物を撮影（計測）するには、撮像装置の撮像可能視野角は有限であるにもかかわらず計測結果の解析に必要な空間分解能の確保が必要なことから、計測対象領域を複数のサブ計測対象領域に分割し、隣接のサブ計測対象領域とオーバーラップ幅をとり、撮影の順番とサブ計測対象領域との一致をとりながら（記録しながら）可視光カメラあるいは赤外線カメラ等で撮影を行い、後の処理時にはその記録を見ながら分割画像（分割画像データ）を手動でつなぎあわせる方法が多く採られていた。
【０００３】
更に進んだ方法として特開平１０−７８３０５で提案されているものがある。その方法の概略は、以下のごとくである。
平面をなす計測対象物上の少なくとも３点のカメラからの距離と水平角（方位角）と垂直角（俯仰角）をあらかじめ測定して計測対象物の姿勢角を求め、その情報に従って分割撮像する場合の画像中心とオーバーラップ量と分割画像の中心をコンピュータで計算し、その結果によってカメラの方向を手動で合わせて分割画像を撮影する。分割画像を結合する際は、画像をスキャナでコンピュータに読み込み、撮影時に計算によって決められた分割画像中心を合わせるように結合する。
ひび割れのサイズの正確な把握のために、計測対象物の正面から見たように画像を補正する正対化処理についてもコンピュータ上でソフトによる演算処理によってなされており、上記現状より手動による手間が改善されている。
【０００４】
移動計測車による道路関係構造物等の計測対象物の撮影（計測）は、実用され始めて間もないことでもあり、その代表的なアプリケーションであるトンネル内壁の計測においては、
第１の例は、特開平１−７９６１３に開示されているように、トンネルの中心位置を検出しながらトンネルの中心線上を計測車が移動し、進行方向にほぼ直角な面とトンネル内壁面の交線上をレーザ撮像装置によって走査しながら計測する方式である。この場合、トンネル内壁面と撮像装置との位置関係の測定については明確な記載がなく不明であるが、一般的には逐一測定されていないか、予め断面形状は均一と仮定され、設計値か代表的な位置での断面形状測定値を適用している状況のようである。
第２の例は、特開２００１−２８９６２０に開示されているように、トンネル内の施行地点に画像取り込み機能と計測対象点までの測距機能と計測対象点の方向の測角機能を有する光学的スキャナ装置を設置して、トンネル内の内空変位計測情報と内空断面形状計測情報と切羽面画像情報を取得し、施行状態、その後の状態変移を観察する方法がある。計測データから計測対象物の形状の３次元空間座標を算出し、計測対象物の立体形状を把握し、施行後の状態変移を検知しやすくしたものである。
第３の例は、特開２００２−２５７７４４に開示されているように、走行車両に、ビデオレコーダ等の画像機器と赤外線検出器と非接触タイプ電磁波レーダーと被検査面までの距離情報の測定制御装置と車両及び画像機器の位置情報の測定制御装置を搭載し、走行しながらトンネル内部のコンクリート表層部の欠陥情報およびコンクリート内部および背面空洞の欠陥情報を同時に測定し、測定結果に対しコンピュータにより画像処理と解析を行い、知識データベースの支援の下でコンクリート剥落の危険性の判定を行うものである。
【０００５】
図１０に、従来の移動設置型の計測システムあるいは車載型の計測システムにより、トンネル、橋梁、ダム、ビルディング等の建築および土木構造物の壁面が撮影された分割画像（場合によっては連続画像）を補正・解析する、従来の代表的な手動作業方式についてフローチャートを示し、簡単に説明する。
（１）まず、広い計測対象物であれば画像分割して、狭い計測対象物であれば１枚の画像として撮影（計測）する。並行して画像補正・解析用付帯データ（計測対象物に対する撮像装置の姿勢データ、分割画像の並び方等の補正・解析用データ）を計測・記録する。
（２）つぎに、手動分割撮影（計測）の場合、解析システムにおいて、計測システムからの画像補正・解析用付帯データを使用して、計測された画像の中からつなぎ合わせる対象画像を選び出し、つなぎ合わせる際のレイアウトを確認する。
（３）画像は基本的に、一点からある面積を撮影する透視画像、あるいは線状の撮像装置からある線上の領域を撮影することの繰返し（カメラの走査）によりある面積を撮影する擬似透視画像、あるいは点状のカメラからある点状の領域を撮影することの繰返し（カメラの走査）によりある面積を撮影する透視画像であること、計測対象領域もトンネル内壁のようにある断面形状がトンネルの長手方向に連続するものあるいは平面の連続等々あるが、いずれにしても一般的には被撮影面が撮像装置の光軸に対して垂直になっていないと考えなければならないこと、レンズも収差を持っていること等の理由から、撮像画面上の寸法と被撮影面上の実際の寸法との比率は同一画像内で均一ではなく、画像内の場所によって異なっている。そのため、この撮像画面上の距離と実際の距離との比率を均一にする正対化処理を行う必要があるが、撮像装置から計測対象物表面を分割された各々の計測対象領域（以降、サブ計測対象領域と呼ぶ）までの距離（撮像距離）とサブ計測対象領域の姿勢角を測定により求める、あるいは撮影画像上の寸法の明確な特徴物（例えば、コンクリートの目地）の長さ・間隔・方向等を補正補助線として利用した実測値と画像との比較等により手動あるいはコンピュータの助けを借りた手動計算で求めて数値指定し、その他の必要なパラメータの数値を同様に求め、撮像装置のレンズの視野による歪の補正（画角補正）ならびに正対化幾何補正（透視投影変換）を行っていた。
（４）この一連の正対化処理を行った後、画像を接合していくパッチワーク処理の工程に入るが、手動撮影の場合は、オーバーラップの量が画像ごとに、また同一画像であっても画像の周辺部の場所により異なるので、手動でパッチワークのための位置合わせを行っていた。計測車による撮影の場合にも、車速のばらつき、撮像距離の揺らぎ、測距データの不足等から、オーバーラップ量は不正確で、かつ正確に正対化処理が行えずパッチワークに問題が多かった。
（５）正対化のため数値指定したパラメータに誤差があると得られる画像の回転角やサイズが微妙にずれるためうまく接合できなくなる。接合不可の際は、正対化幾何補正用パラメータを微調整して再度幾何補正処理を行う、いわゆるカットアンドトライ方式を採っていた。この工程を繰り返し、接合のずれに対するある程度の妥協も含めて全画像の接合が終わると合成画像の完成となり、異常状態の解析作業と健全度判定作業に移行する。
（６）異常状態の解析作業および健全度判定作業は、熟練者が合成画像を見ながら、必要に応じて履歴データ、類似の経験データ等を参考にしながら行っているのが通例である。
【０００６】
また、従来の計測車により剥離とひび割れ両方の症状の計測をしなければならないケースが頻繁に起こるが、レーザ撮像装置あるいは可視光カメラ等の表面状況撮像装置と赤外線カメラ(温度情報計測用)による同一計測対象物（例えば、トンネル内壁）計測においては、計測車の一回の行程で同時に計測されるのではなく別々な移動行程で測られている。しかも撮像装置とトンネル内壁の位置関係は常時測られていない。
特開２００２−２５７７４４には電磁波レーダーと赤外線の同時計測が開示されている。
【０００７】
また、従来、壁面の剥離等、表面構造物の部分的な浮き現象を赤外線カメラの撮像画像を使って壁面の温度の変化を読み取ることによって検出することが行われているが、撮像距離の違い、その他諸々の理由から同一温度でも温度勾配等が観測される。また、計測対象領域を複数のサブ計測対象領域に分割して撮像した場合、正対化の不正確さによる分割画像の境界のばらつき等の理由から分割したサブ計測対象領域の境界領域で温度あるいは温度勾配の不連続が起こる。これらの温度勾配あるいは不連続の補正は解析者の感性にゆだねられて一つ一つ補正されるか、放置されたまま解析作業がなされている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
従来の方法では、各種問題があった。
まず、計測から解析まで全般にわたって自動化されていず、煩雑な作業を人間の判断と労力でまかなっていた。
【０００９】
移動設置型の計測システムにおいては、計測対象領域を複数のサブ計測対象領域に手動で分割撮像する場合には、撮影の現場では、撮影の基本的なルールは決めておいても、測定対象物に応じて縦横の分割数は変わらざるを得ないので、どのような順番と方向で撮影したかを整理して記録しなくてはならない、撮影ミスもあるため処理対象としない画像をはずす記録をする必要がある、最終段階のパッチワークをイメージして適当なオーバーラップをとりながら撮像する必要がある等、かなりの熟練と面倒な作業が要求される欠点があった。
【００１０】
また、パッチワーク処理においても、手動の位置合わせ、パラメータ誤差に起因する接続不可事態の発生、正対化幾何補正用パラメータの微調整による再度の幾何補正処理による接続作業の再トライ等、カットアンドトライの繰返しにより多大な労力と時間を要する、非効率な、精度上も不安な作業となっていた。
また、正対化処理においても、手作業によって種々の必要データを採取、計算して必要なパラメータの数値を指定していく必要があり、その労力は多大なものがあった。
【００１１】
計測対象物が平面の場合はあらかじめ計測対象物の姿勢角等を測定し、分割撮像のオーバーラップ量を一定で把握可能なようにし、分割画像の接合をコンピュータを使用して、画面上でオペレータが行うケースもあるが、手作業の一部がコンピュータ処理に置き換わったに過ぎず、基本は煩雑な熟練を要する手作業である。
また、正対化処理もコンピュータで行うようにした進歩は一部には見られるが、計測対象物の形状が平面に限定され、計測範囲も狭い範囲に限定されている。
【００１２】
移動計測車による撮影の場合も含めて、計測対象物の撮影の際に、後工程である複数の分割画像の接合時にあるいは画像単体であっても必要な画像の幾何補正や解析に必要な撮像距離、計測対象物の表面形状を割り出すために必要な計測対象物表面の必要な複数点への撮像装置からの距離、方位角、俯仰角等が同時に計測されていないか、代表的な部分のみの計測が代表的な場所でのみ行われてあとは計測値または設計値から推定している状況であり、精度上問題があった。
【００１３】
上記に関連するが、トンネルの内壁面計測において、撮像装置からトンネル内壁面までの距離は計測せず設計図のデータあるいは代表点の実測データを後処理のデータとして使用するだけで、トンネル内壁面に対するトンネルの中心位置を検出しながらトンネルの中心線上を計測車が移動する方式が一部ですでに採られているが、計測車移動制御は精度維持的にも経済的にも問題のある方式であった。
【００１４】
また、特開２００２−２５７７４４はそうではないが、剥離とひび割れが別々に測られているケースがほとんどであることから、計測に時間がかかる問題点があった。
さらに、解析精度向上のため両データを重ね合わせて見ようとしても、正確な正対化処理（トンネルの場合は内壁面の正対展開図が作られる）が行われていなかったことから両方のデータにずれが生じ問題の多いものであった。
【００１５】
また、赤外線カメラ等の表面温度撮像装置による撮像画像においては、同一画像内で温度勾配がでてしまう、または温度および温度勾配を接合の境界部でずれがないように、スムーズな状態で各画像を接合することが極めて手のかかる手作業であったこと等は、温度情報を利用する「剥離」等の解析作業において多くの時間を消費させる
ことにつながり、また安定な判定の阻害要因となっていた。
【００１６】
本発明は、以上のような問題に鑑み、新しいシステム構成、計測の仕組み、解析手段・手法を導入し、以下に示すような新しいシステムを提供するものである。
非効率で精度上も不安のある処理方法を大幅に改善し、平面、曲面を問わず任意の形状の計測対象物に対して適用可能な、使い易い新規なシステムとする。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決する本発明の建築および土木構造物計測・解析システムの構成、機能は、以下のごとくである。
【００１８】
計測対象物の表面温度の計測をする赤外線ラインセンサからなる赤外線撮像装置と赤外線撮像装置を制御し、赤外線撮像装置の撮像画像および計測車に装備された移動距離信号発生手段からの移動距離信号を計測し記録する計測・記録制御手段を計測車に搭載した計測システムと、撮像画像を使用して計測対象物の不具合の解析あるいは分析を実行する解析 システムからなる建築および土木構造物計測・解析システムにおいて、
赤外線撮像装置による計測対象物の走査計測が、赤外線ラインセンサのセンサ素子配列に対応したライン状の被計測点列を計測車の進行方向に対し略直角の方向に移動させるように走査計測サイクルを繰返し、
計測・記録制御手段で、移動距離信号の計測によって所定の移動距離（以降、所定移動距離とも呼ぶ）ごとに所定移動距離信号が出され、
所定移動距離内で繰返される各走査計測サイクルにおける赤外線ラインセンサの計測車移動方向の撮像範囲が常に所定移動距離に対応する行程を含むように、計測車の速度、走査計測サイクルの時間あるいはこれら両方を調節して複数回の走査計測サイクルを繰返し、各走査計測サイクルで撮られた撮像画像と前記計測車の移動距離が撮像画像に対する付帯データとして関連付けられて、計測データとして繰り返し仮記憶され、仮記憶されている計測データの内の所定の走査計測サイクルで仮記録された計測データがその所定移動距離内での代表的な計測データとして所定移動距離信号に同期して選択記録され、この選択記録が計測対象物全体の計測過程で出現するすべての所定移動距離ごとに実行され、その結果、計測対象物の赤外線によるすべての計測データが計測・記録制御手段によって記録されるようにした。
【００１９】
計測対象物の表面温度の計測をする赤外線ラインセンサからなる赤外線撮像装置と計測対象物の表面性状を計測するレーザ撮像装置、
赤外線撮像装置およびレーザ撮像装置の撮像画像および計測車に装備された移動距離信号発生手段からの移動距離信号を計測し記録する計測・記録制御手段を、計測車に搭載した計測システムと、撮像画像を使用して計測対象物の不具合の解析あるいは分析を実行する解析システムからなる建築および土木構造物計測・解析システムにおいて、
赤外線撮像装置による計測対象物の走査計測が、赤外線ラインセンサのセンサ素子配列に対応したライン状の被計測点列を計測車の進行方向に対し略直角の方向に移動させるように走査計測サイクルを繰返し、
計測・記録制御手段で、移動距離信号の計測によって所定の移動距離ごとに所定移動距離信号が出され、
所定移動距離内で繰返される各走査計測サイクルにおける赤外線ラインセンサの計測車移動方向の撮像範囲が常に所定移動距離に対応する行程を含むように、計測車の速度、走査計測サイクルの時間あるいはこれら両方を調節して複数回の走査計測サイクルを繰返し、各走査計測サイクルで撮られた撮像画像と計測車の移動距離が撮像画像に対する付帯データとして関連付けられて、計測データとして繰り返し仮記憶され、仮記憶されている計測データの内の所定の走査計測サイクルで仮記録された計測データがその所定移動距離内での代表的な計測データとして所定移動距離信号に同期して選択記録され、この選択記録が計測対象物全体の計測過程で出現するすべての所定移動距離ごとに実行され、その結果、計測対象物の赤外線によるすべての計測データが計測・記録制御手段によって記録され、
一方並行して、レーザ撮像装置による計測対象物の走査計測が、レーザ撮像装置のレーザビームを計測車の進行方向に対し略直角の方向に移動させるように走査計測サイクルを繰返すことによってなされ、
所定移動距離内で赤外線撮像装置の場合よりも短時間の走査計測サイクルを複数回繰返し、所定移動距離信号に同期してその時点までに所定移動距離信号間で撮られたレーザ撮像装置の撮像画像と、撮像画像に対する付帯データとして計測車の移動距離が関連付けられて、計測・記録制御手段によって記録されるようにした。
【００２０】
計測対象物の表面温度の計測をする赤外線ラインセンサからなる赤外線撮像装置、赤外線撮像装置から計測対象物までの距離を計測するための測距装置、赤外線撮像装置から見た計測対象物への方位角および俯仰角を制御する撮像角度制御手段あるいは測距装置から計測対象物への方位角および俯仰角を制御する測距角度制御手段のいずれかの角度制御手段、および、赤外線撮像装置、測距装置並びに角度制御手段を制御し、赤外線撮像装置の撮像画像、並びに撮像画像に対する付帯データとして撮像距離、方位角、俯仰角および計測車に装備された移動距離信号発生手段からの移動距離信号を計測し記録する計測・記録制御手段を、計測車に搭載した計測システムと、
測距装置と撮像装置との空間位置関係データを使用して撮像画像と付帯データから計測対象物表面空間座標を計算し、撮像画像に画角補正の幾何補正を加えて撮像画像を計測対象物表面空間座標上にマッピングし、マッピングの結果を使用して計測対象物の不具合の解析あるいは分析を実行する解析システムからなる建築および土木構造物計測・解析システムにおいて、
赤外線撮像装置による計測対象物の走査計測が、赤外線ラインセンサのセンサ素子配列に対応したライン状の被計測点列を計測車の進行方向に対し略直角の方向に移動させるように走査計測サイクルを繰返し、
計測・記録制御手段で、移動距離信号の計測によって所定の移動距離ごとに所定移動距離信号が出され、
所定移動距離内で繰返される各走査計測サイクルにおける赤外線ラインセンサの計測車移動方向の撮像範囲が常に所定移動距離に対応する行程を含むように、計測車の速度、走査計測サイクルの時間あるいはこれら両方を調節して複数回の走査計測サイクルを繰返し、各走査計測サイクルで撮られた撮像画像と撮像画像に対する付帯データとして赤外線撮像装置あるいは測距装置から計測対象物までの距離、方位角、俯仰角、並びに計測車の移動距離が関連付けられて、計測データとして繰り返し仮記憶され、仮記憶されている計測データの内の所定の走査計測サイクルで仮記録された計測データがその所定移動距離内での代表的な計測データとして所定移動距離信号に同期して選択記録され、この選択記録が計測対象物全体の計測過程で出現するすべての所定移動距離ごとに実行され、その結果、計測対象物の赤外線によるすべての計測データが計測・記録制御手段によって記録されるようにした。
【００２１】
計測対象物の表面温度の計測をする赤外線ラインセンサからなる赤外線撮像装置と計測対象物の表面性状を計測するレーザ撮像装置、
赤外線撮像装置およびレーザ撮像装置から計測対象物までの距離を計測するための測距装置、赤外線撮像装置およびレーザ撮像装置から見た計測対象物への方位角および俯仰角を制御する撮像角度制御手段あるいは前記測距装置から前記計測対象物への方位角および俯仰角を制御する測距角度制御手段のいずれかの角度制御手段、および、撮像装置、測距装置並びに角度制御手段を制御し、赤外線撮像装置およびレーザ撮像装置の撮像画像、並びにこれら撮像画像に対する付帯データとして撮像距離、方位角、俯仰角および計測車に装備された移動距離信号発生手段からの移動距離信号を計測し記録する計測・記録制御手段を、計測車に搭載した計測システムと、
測距装置と赤外線撮像装置およびレーザ撮像装置との空間位置関係データを使用して撮像画像と付帯データから計測対象物表面空間座標を計算し、各撮像画像に画角補正の幾何補正を加えて各撮像画像を計測対象物表面空間座標上にマッピングし、マッピングの結果を使用して計測対象物の不具合の解析あるいは分析を実行する解析システムからなる建築および土木構造物計測・解析システムにおいて、
赤外線撮像装置による計測対象物の走査計測が、赤外線ラインセンサのセンサ素子配列に対応したライン状の被計測点列を計測車の進行方向に対し略直角の方向に移動させるように走査計測サイクルを繰返し、
計測・記録制御手段で、移動距離信号の計測によって所定の移動距離（以降、所定移動距離とも呼ぶ）ごとに所定移動距離信号が出され、
所定移動距離内で繰返される各走査計測サイクルにおける前記赤外線ラインセンサの計測車移動方向の撮像範囲が常に所定移動距離に対応する行程を含むように、計測車の速度、走査計測サイクルの時間あるいはこれら両方を調節して複数回の走査計測サイクルを繰返し、各走査計測サイクルで撮られた撮像画像と撮像画像に対する付帯データとして赤外線撮像装置あるいは測距装置から計測対象物までの距離、方位角、俯仰角、並びに計測車の移動距離が関連付けられて、計測データとして繰り返し仮記憶され、仮記憶されている計測データの内の所定の走査計測サイクルで仮記録された計測データがその所定移動距離内での代表的な計測データとして所定移動距離信号に同期して選択記録され、この選択記録が計測対象物全体の計測過程で出現するすべての所定移動距離ごとに実行され、その結果、計測対象物の赤外線によるすべての計測データが計測・記録制御手段によって記録され、
一方並行して、レーザ撮像装置による計測対象物の走査計測が、レーザ撮像装置のレーザビームを計測車の進行方向に対し略直角の方向に移動させるように走査計測サイクルを繰返すことによってなされ、
所定移動距離内で赤外線撮像装置の場合よりも短時間の走査計測サイクルを複数回繰返し、所定移動距離信号に同期してその時点までに所定移動距離信号間で撮られたレーザ撮像装置の撮像画像と、撮像画像に対する付帯データとして測距装置から計測対象物までの距離、方位角、俯仰角、並びに計測車の移動距離が関連付けられて、計測・記録制御手段によって記録されるようにした。
【００２２】
以上の各々の課題解決の手段において、所定の走査計測サイクルで仮記録された計測データとして、所定移動距離ごとの移動距離信号以前に計測が終了している計測データの内の最終の走査計測サイクルで計測された計測データを使うことが仮記憶エリア節約の観点から望ましい。
【００２３】
以上の各々の課題解決の手段において、計測対象物の計測領域を計測車の移動方向に対し直角の方向に複数の小計測領域に分割し、小計測領域各々に対して、測距装置および角度制御手段を割り当て配置し、これら測距装置および角度制御手段から得られる測距装置から計測対象物までの距離、方位角、俯仰角、並びに計測車の移動距離が撮像画像の付帯データとして計測・記録制御手段によって記録されるようにすることが計測速度を上げる観点から望ましい。
【００２４】
以上の各々の課題解決の手段において、計測対象物の計測領域を計測車の移動方向に対し直角の方向に複数の小計測領域に分割し、各々の小計測領域に対してあるいは複数の小計測領域に渡って、赤外線撮像装置あるいはレーザ撮像装置またはこれら両方の撮像装置を割り当て配置し、各々の撮像装置による撮像画像が、撮像画像の付帯データである測距装置から計測対象物までの距離、方位角、俯仰角並びに計測車の移動距離と共に、計測・記録制御手段によって記録され、これらの撮像画像の隣接画像同士が解析システムにおいて結合されるようにすることも計測速度を上げる観点から望ましい。
【００２５】
以上の各々の課題解決の手段において、赤外線ラインセンサの走査計測開始タイミングを移動距離信号に同期させ、移動距離信号の間隔を前記ラインセンサの走査計測サイクル時間に略合わせるように計測車の速度あるいは走査計測サイクル時間を制御するようにできる。
【００２６】
以上の各々の課題解決の手段において、解析システムが、計測対象物の健全度あるいは不具合の程度をデータベースに蓄えられた不具合パターンとのマッチング度合いと現計測データを加えた履歴データから不具合の時間的進行速度を算定することによって自動判定する機能を持つようにした。
【００２７】
以上の各々の課題解決の手段において、分割撮像が行われた場合、解析システムが、各分割撮像画像を計測対象物の表面空間座標にマッピングするステップで、隣り合う分割撮像画像同士を、スムーズにつながるように一本化補正することが可能である。
【００２８】
一本化補正が、隣り合う分割撮像画像同士のオーバーラップ部分のデータを、補正対象画素がオーバーラップする領域内でどちらの分割撮像画像に近いかに応じて各々の分割撮像画像上の画素の情報に重み付けをして加え合わせる方法によりなされることが望ましい。
【００２９】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明による建築および土木構造物計測・解析システムについて実施の形態および実施例に従って説明する。
【実施の形態１】
図１に本発明による建築および土木構造物計測・解析システムの実施の形態１の、代表的な全体概略構成例を示す。
１は、建築および土木構造物表面の計測システムであり、人力で移動設置可能な移動設置架台１００に載っている。２は、計測システム１からの計測データを解析する解析システムである。
【００３０】
計測システム１は、コンクリート製の構造物等の計測対象物の外観（全体形状、ひび割れ、漏水、遊離石灰等の可視異常等）を撮影する可視光カメラ（デジタルカメラ）１１５あるいはレーザ撮像装置１１０、主に計測対象物の表面構造（表層）部分の剥離（浮き）等を検出するために表面の温度を計測する面センサタイプの赤外線カメラ１２０、計測対象物表面空間座標を計算するために使用される計測対象物までの距離を計測するレーザ方式の測距装置１３０、測距装置１３０を計測対象物の被計測点の方向に制御設定する（結果的に被計測点の方位角並びに俯仰角が読み取れる）角度制御手段（詳細には測距角度制御手段）１３５、並びに計測・記録制御手段１４０を持つ。計測・記録制御手段１４０は、撮像画像および撮像画像に付帯するデータであるレーザ測距装置１３０の測距データ、および角度制御手段１３５により制御設定された方位角並びに俯仰角の記録を制御し計測システム全体の動作の制御をする。
レーザ撮像装置１１０と可視光カメラ１１５と赤外線カメラ１２０はすべて同時に使用されていても、いずれか２種の組合せでも、またはいずれか一方でもよい。システムの用途によって構成は変えられてよい。
測距および撮像は計測・記録制御手段１４０によって基本的に自動で行われる。
尚、赤外線カメラ１２０はラインセンサタイプでもよく、その場合は面走査制御機構が必要となり、面走査制御機構が測距角度制御手段と連携して撮像装置から見た計測対象物の方位角並びに俯仰角を制御する角度制御手段（詳細には、撮像角度制御手段）の役割をする。
また、レーザ撮像装置が使用された場合はシングルビームの線走査制御機構が同様にして角度制御手段の役割をする。
また、後述するが、「人間の現れる窓あるいは特定領域等のパターン認識による特定」を解析システムで行い、計測システム１にレーザ照射不可エリアの設定を行い、その設定に従い、レーザ測距あるいはレーザ撮像のときにレーザ照射不可エリアを避けて（レーザビームを照射しないで）測距あるいは撮像を行う。
【００３１】
解析システム２は、計測システム１により得られた計測データと予め得られている撮像装置と測距装置と角度制御手段の空間位置関係データを使用して、撮像装置に対する計測対象物表面の形状を割出し、計測対象物表面空間座標（表面の各位置の三次元座標で表面空間座標とも呼ぶ）を求め、撮像画像に画角補正等の補正を加え、撮像画像の各画素を表面空間座標の然るべき座標に関連づけるマッピングを行い、結果として計測対象物を分割して撮像した場合は分割撮像画像から計測対象物表面の全体画像を構築し、計測対象物表面に対し適宜任意の方向および位置から見た撮像画像（任意視点画像）を計算によって得ることができるようにし、必要に応じて所望の視点の指定を行うことによって得られた所望の方向および位置から見た任意視点画像を使って計測対象物の不具合を自動的に解析あるいは分析し、更に加えてオペレータの指令に応じて計測対象物の異常の状態を自動的に判定する機能を持つコンピュータシステムである。
【００３２】
また、以上の機能を使って、レーザ撮像装置以外の可視光カメラ１１５あるいは赤外線カメラ１２０で撮像した計測対象物全体の画像からパターン認識によりレーザ照射不可エリアの特定を行い、計測システム１にレーザ照射不可エリアの設定を行う。
更にまた、計測対象物上あるいはその近傍に設置してある非計測対象物である設置物の画像部分をパターン認識により自動認識して撮像画像から除去する機能を持つ。
【００３３】
【実施例１】
次に、個々の撮像装置、測距装置、角度計測手段が搭載された移動可能な移動設置架台、その他の計測・記録制御手段等を人力で移動・設置を繰り返しながら撮像（計測）可能な計測システムの実施例（実施例１）について図２および図３を用いて説明する。当然、固定位置に設置して撮像する計測システムの場合も含む。
図には大半は省略されているが、転がり方向自由かつブレーキ機構つき小車輪のついたいわゆる三脚のような脚台３０１上にブラケット取付手段３０２を介して支持ブラケットＡ３０３が設置され、支持ブラケットＡ３０３にはモータＡ３０４およびモータＡ３０４の出力軸に固定された支持ブラケットＢ３０５の回転支持案内機構（図示は省略してあるがベアリング等からなり、モータＡ３０４の出力軸への搭載物重量等によるラジアル負荷も受ける）がマウントされている。支持ブラケット３０５にはモータＢ３０６およびその出力軸に固定された取付板３０７の回転支持機構（図示は省略してあるがベアリング等からなり、モータＢ３０６の出力軸への搭載物重量等によるラジアル負荷も受ける）がマウントされている。取付板３０７には撮像装置として赤外線カメラ１２０、可視光カメラ（デジタルカメラ）１１５、広視野カメラ１１６、レーザ測距装置１３０、フラッシュ１１７およびジャイロ１１８が矢印Ｓの方向（計測時には、この方向を計測対象物に向けて計測する）を向いて、各々の光軸が平行になるように搭載されている。１１５ａはデジタルカメラ１１５用の望遠レンズ、１２０ｐは赤外線カメラ１２０用の望遠レンズである。
モータＡ３０４の出力軸とモータＢ３０６の出力軸は直交しており、モータＡ３０４は取付板３０７の矢印Ａの方向（俯仰角方向）の姿勢を制御する。モータＢ３０６は取付板３０７の矢印Ｂ方向（方位角）の姿勢を制御する。２個のモータの制御手段が角度計測手段となる。ジャイロ１１８は取付板３０７の姿勢検出手段として取付板の据付時の基準姿勢の設定のために使用される。測定対象物に対する計測システムの相対位置・角度は、移動設置架台がポータブルゆえに計測のケース・バイ・ケースで種々変化する。そのため特に測定の基準となる位置，姿勢の特定のために必要なものである。
赤外線カメラ１２０は計測対象物の表面構造（表層）部分の剥離あるいはひび割れ等の不具合の有無を検出するために使用する計測対象物表面温度計測器であり、いわゆる面センサ方式のカメラである。可視光カメラ１１５は計測対象物のひび割れ等の表面状態の目視状態を記録し、解析・分析・判定のデータとするためのものであり、フラッシュ１１７は可視光カメラで撮像するときに計測対象物の明るさを上げるためのものである。広視野カメラ１１６は広い計測対象物全体の表面状態の把握と分割撮像するときの全体のサイズ、位置関係を参考把握する、あるいは後述する計測対象物上のレーザ光照射不可エリア自動設定のための予備撮像画像をとるために使用される。
脚台３０１、支持ブラケットＡ３０３、モータＡ３０４、支持ブラケットＢ３０５、モータＢ３０６および取付板３０７等からなる撮像装置、測距装置を搭載する架台を移動設置架台と呼び、撮像装置，測距装置、その他の計測・記録制御手段、データ転送手段等を合わせて計測システム１と呼ぶ。
【００３４】
計測対象物の撮像および撮像距離その他の付帯データ等の計測方法は、以下のごとくである。
計測対象物に相対して移動設置架台を据え付け、ジャイロ１１８を使用して取付板３０７の基準となる姿勢(モータＡ３０４とモータＢ３０６の初期位置)を決める。
計測対象物が小さくて１回で撮像可能な場合は、計測対象物の表面空間座標（表面の三次元形状を表す座標値）を把握するため、計測対象物上の必要な距離計測点（複数で計測対象物の形状と必要な測定精度によってその数と計測点の位置は変化する。計測対象物全体をある点密度でカバーすることも当然あり得る）に対して２個のモータを制御してレーザ測距装置１３０により距離を測り、レーザ測距装置１３０から見た距離計測点の方位角、俯仰角をそのときの２個のモータの回転角により割出す。その後広視野カメラ１１６の像も参照しながら計測対象物全体を撮像できるように２個のモータを制御して方向を定めて撮像する。そのときの方位角と俯仰角は当然モータの回転量から知ることができる。
計測対象物が大きく、１回で撮像不可能の場合は、分割して撮像することになるが、分割の仕方は撮像領域の大きさが既知で、全体の大きさも測定可能であるから、分割画像の最小オーバーラップ量を決定してやればコンピュータで自動的に行える。即ち各分割画像の撮像時の撮像中心点の方位角および俯仰角が定まる（撮像装置と測距装置と角度制御手段の空間位置・姿勢関係が既知であるから撮像中心点に対応する測距対象点の方位角および俯仰角が定まると考えてよい）ことから順番に自動的にその位置に２個のモータを制御してカメラを向けることができる。各分割撮像対象物の表面空間座標の計測は、上記１回で撮像可能な場合で述べたと同じ方法によって可能である。
【００３５】
この計測システム１により計測された計測データを本発明の解析システム２に送り、計測対象物の表面部分の不具合の有無および健全度の解析，分析，判定を自動で行う。
本実施例にある移動設置架台に搭載する撮像装置は、図１にあるようにデジタルカメラ等の可視光カメラ１１５、レーザ撮像装置１１０、赤外線カメラ１２０（センサの方式は問わない）あるいは補助用の広視野（可視光）カメラ等何でも可能である。
レーザ撮像装置で撮像が行われる代表的なケースとして、撮像距離の十分取れない道路の側壁、あるいはビルディングの側壁、あるいはトンネル内面の特定範囲等のひび割れ等の計測がある。この場合は実施例１の移動設置架台を使った計測システムを動力付きの車に搭載して計測対象物の前面を移動停止を繰返しながら実施例１と同様な計測の仕方をとるか、あるいは、移動設置架台を使わずに、動力付きの車に移動設置架台のような仕掛けを造り付けて計測システムを構築してもよい。
レーザ撮像装置は、上述のような移動設置可能な三脚方式の移動設置架台に搭載するには、装置の性格上なじまないことから後者の方式が好ましい。
尚、レーザ撮像装置を使用した場合は計測対象点の方位角、俯仰角は、レーザ撮像装置１１０および測距装置１３０からの方位角、俯仰角を制御する角度制御手段１３５とレーザビーム走査機構の角度から得られることになる。即ち、角度制御手段１３５は、レーザビーム走査機構まで含むと考えて差し支えない。
また、ラインセンサ方式の赤外線カメラが使用されるときも上記同様、ラインセンサ走査機構まで含めた形で角度制御手段１３５を考えて差し支えない。
【００３６】
【実施例２】
つぎに、解析システム２について実施例に基づき詳細に説明する。
図４は、本発明による建築および土木構造物の計測・解析システムの計測システム１から解析システム２までの処理の一実施例（実施例２）を示す。
図４に示す一連の処理は、基本的にコンピュータによる自動処理であり、各々の処理の開始および終了時点および必要な処理岐路では処理ステップの選択等でオペレータ判断が必要に応じて可能なようになっている。
【００３７】
ステップ１０は計測システム１内での、分割撮像も含んだ計測対象物の自動撮像ステップである。前述のように、撮像画像には付帯データが付けられ、記録媒体移動によるオフライン方式あるいは電送によるオンライン方式いずれかにより解析システム２のコンピュータに入力される。
【００３８】
第２ステップ２０は、付帯データおよび予め得られている撮像装置と測距装置と角度制御手段の空間位置関係データから計測対象物の形状を割出し、表面空間座標を算出するステップである。これは単純に幾何計算によって行われる。
【００３９】
第３ステップ３０は、各々画角補正を行うステップである。
この処理を説明する前に、本解析システム２で実行され、本発明の処理の基本である撮像画像の表面空間座標へのマッピングにつき簡単に説明する。
例えば、点状の計測点を点状のカメラで撮像する方式で、計測点を少しずつ移動しながら計測対象物上のある計測面積全体を撮像し、１枚の撮像画像を得る場合は、撮像画像の各画素は、同時に計測されている計測対象物上の被計測面の計測点の空間座標と１対１の対応がとれ、被測定点の空間座標一つ一つに、対応する画素の情報を関連づけることができる。この関連づけを撮像画像の表面空間座標へのマッピングと称している。
このときには、点の情報故に光学系の歪、収差等の特性は、計測点の位置に対しては影響しない。
今、点状のカメラではなく、面状のカメラを使用してある計測面積を撮像した場合、撮像画像の中央と中央から離れた位置では、その両方の位置に同じ物があった場合これらは異なるサイズで撮像される。これは、単純にレンズによる幾何学的な原因と、レンズの歪、収差等の特性によって起こるものである。
従って、撮像画像上の画素およびその情報を被計測面の空間座標に関連づける（同上マッピング）時には、上記のサイズの違いに相当する位置の補正をして各画素に対応する各表面空間座標を決めてやらなければならない。これが画角補正である。
【００４０】
第４ステップ４０は、ステップ３０の画角補正によって決定された撮像画像の各画素に対応する表面空間座標位置に対し各画素の情報を関連づけるステップである。複数の分割撮像画像がある場合は、この関連づけ（マッピング）を繰り返すことにより、計測対象の全体画像が自動的に構築されるため、従来方式で問題となったカットアンドトライを行う必要がない。
【００４１】
第５ステップ５０は、分割撮像画像間のオーバーラップ分を処理するステップである。具体的には、オーバーラップ部分では同一画素部分であっても、複数の各々の分割撮像画像毎に情報に差がある場合もあることから、これらを補正して１つの情報に置き直していく必要がある。その１つの方法は、その画素のオーバーラップ部分内での配置位置（どちらの分割撮像画像に近いか）によって各々の分割撮像画像上の画素の情報に重み付けをして加え合わせる等で一本化することである。この一本化処理によって分割画像から全体画像の構築が完全に終了する。
最初から全体画像が得られているものに対しては、当然のことながら第５ステップ５０は必要がない。
また、当然のことながら、オーバーラップ部分の処理はこの第５ステップで殊更行う必要はなく、第４ステップ４０のマッピングの過程で逐一行ってもよい。この場合は、第４ステップ４０でのマッピング時から第５ステップ５０でのオーバーラップ部分の処理が終了するまでオーバーラップ個所の画素情報を多重に持つ無駄を排除できる。
これで、不良解析の前処理は終了する。
【００４２】
第６ステップ６０は、第５ステップまでに得られた全体画像が、計測対象物の表面空間座標に対応する撮像画素情報をマッピングしてあることから、解析に必要な所望の視点の方向および位置をコンピュータ上で指定することによって全体画像を所望の方向および位置から見た画像（任意視点画像）に純粋な数学的手段で変換し、アルゴリズム個々の内容については省略するが、解析アルゴリズムに従って不良の解析を行う。
因みに、計測対象物表面を微小面に分割し、その各々の微小面を代表する各々の空間座標における微小面各々に対する法線上の無限遠の距離に各々の微小面に対応する視点を置くように指定したときの任意視点画像は、計測対象物表面に対する正対化画像となる。また、計測対象物から有限の距離隔たった視点を指定すれば、そのときの任意視点画像は鳥瞰図となる。
また、任意視点画像を応用することによる新機能も含めての任意視点画像の効用は、例えば計測対象物表面の傾斜が強い(カメラの光軸に対する角度が小さい)面に怪しい現象が観測される場合に、その面を正面から見た方向に視点を指定することによって、情報分解能が粗くなるかもしれないがその対象面を正面から見た形で分析できることで、面の形状、面内の怪しい部分の存在する場所等をより明確に認識しながら分析できることとなり検査対象物の健全度の判定精度も向上する。
あるいは、一方向からの計測では陰になって表面全体が計測できないような凹凸のある計測対象物の場合に、例えば複数の異なる方向から同一範囲を計測し、その各々の撮像画像に対して同一の表面空間座標へのマッピングを行い、重ね合わせるごとき組み合わせを行い、視点の位置を変えることによって、立体的な画像をいろいろな方向から見ることができることになり、解析・分析の精度が上がる等の新しい解析・分析法の確立につなげられることにある。
【００４３】
第７ステップ７０では、計測対象物の健全度判定がコンピュータによって、あらかじめ用意されたアルゴリズムに従って行われる。ただし、判定の微妙なところは、オペレータ介在の方法を選べるようにしてある。
ひび割れ、極端な形状異常等の解析については、レーザ撮像装置１１０による全体画像が主に使用され、表面構造部分の剥離等の解析については赤外線カメラ１２０による全体画像が主に使用されるが、判定の精度を上げるために寸法正確に作られた両画像を並べて比較分析する、あるいは重ね合わせて分析することが行われ、判定精度の大きな改善となる。これは従来の手作業による方法では実現不可能なことであり、自動判定の精度の向上に大きく寄与する。
さらに、比較分析・判定の方法として、データベースに蓄えられた不具合パターンとのマッチング度合いを見る、同一個所の履歴データとの比較、更には不具合症状の進行速度の算定による寿命の推定等を行う。この処理のための準備として、データベースの各データには、撮像された日時、その他撮像条件等の特記事項、更には不具合症状、不具合を代表する位置の測定データ（例えば、ひび割れの幅、温度比較データ等）等の添付データが所定のフォーマットで付記されている。これらを使用して比較分析と不具合の進行速度が自動的に計算でき、計算値と所定の閾値との比較によって不具合の度合いを判定し、段階別の判定結果を出す。当然、この自動判定に対してオペレータが修正を行うことができるようにシステムソフトウエアは組まれている。
【００４４】
また、一般に赤外線カメラ１２０に観測される見かけの温度は撮像距離によって影響される。例えば一点から同一温度を持つ広い壁の温度を計測した場合には、温度計測データはカメラから壁への法線が壁と交わる点が最高温度、ここから距離が隔たるごとに温度が下がる分布形状となる。したがって合成された画像においては温度の傾斜が現れ、後の処理がしづらい状況となる。
例えば、トンネル内壁の温度分布をとる場合に、トンネルの形状または計測車１００の走る位置により赤外線カメラ１２０からトンネル壁面２１０までの距離は変わる。当然計測データ（見かけの温度）も実温度に対して変わる。
この問題に鑑み、本発明においては、分割画像から全体画像を構築する前に、あるいは全体画像に対して撮像距離の違いによる温度計測データの補正を行うプロセスを追加した。補正計算に使用されるアルゴリズムにおいては、理論式に対して実験による補正を加えた。
この補正により、赤外線カメラ１２０による最終の全体画像とレーザ撮像装置１１０による全体画像を重ね合わせて不良の解析と健全度の判定を行え、両方の情報によってノイズ情報も除去でき、不良の解析・判定精度が向上する。
【００４５】
以上説明してきた機能は、オペレータの指示に従ってシステムが自動でやるようにパーソナルコンピュータ等のコンピュータベースの建築および土木構造物計測・解析システムに組み込まれているものである。
【００４６】
この実施例２は、実施の形態１の移動設置架台によるコンクリート製の橋梁、ビルディング壁面等各種対象物の計測、および後述する実施の形態２の計測車によるトンネル内壁の計測、その他計測車による道路に沿って長く続く側壁、法面等の計測による計測データの解析，分析，健全度の判定に使用されるものである。
【００４７】
【実施の形態２】
次に、図５に本発明による建築および土木構造物計測・解析システムの実施の形態２の、代表的な全体概略構成例を示す。
１は、建築および土木構造物表面の計測システムであり、計測車１００に載っている。２は、計測システム１からの計測データを解析する解析システムである。
計測システム１は、コンクリート製の構造物等の計測対象物の外観（全体形状、ひび割れ、漏水、遊離石灰等の可視異常等）を撮影するレーザ撮像装置１１０および／あるいは可視光カメラ（デジタルカメラ）１１５、主に計測対象物の表面構造部分の剥離（浮き）等を検出するために表面の温度を計測する赤外線カメラ１２０、撮像装置から見た計測対象物表面空間座標を計算するために使用される計測対象物までの距離を計測するレーザ方式の測距装置１３０、計測対象物の被計測点の方位角並びに俯仰角を制御する角度制御手段１３５、および計測システム全体の動作の制御とレーザ撮像装置１１０、および／あるいは可視光カメラ１１５、および／あるいは赤外線カメラ１２０による撮像画像とレーザ測距装置１３０と角度制御手段１３５により計測されたデータで撮像画像に付帯するデータ（双方合わせて、計測データとも呼ぶ）の記録を制御する計測・記録制御手段１４０を持つ。レーザ撮像装置１１０と可視光カメラ１１５と赤外線カメラ１２０は同居しても、いずれか２種の組合せでも、いずれか一方でもいずれでもよい。システムの用途によって構成は変えられてよい。
【００４８】
解析システム２は、基本的に実施の形態１の解析システムと同様の機能を持つシステムである。計測システム１により得られた計測データおよび予め得られている撮像装置と測距装置と角度制御手段の空間位置関係データを使用して、撮像装置に対する計測対象物表面の形状を割出し、計測対象物表面空間座標を求め、撮像画像に画角補正等の補正を加え、撮像画像の各画素を表面空間座標の然るべき座標に関連づけるマッピングを行い、結果として計測対象物を分割して撮像した場合は分割撮像画像から計測対象物表面の全体画像を構築し、計測対象物表面に対し適宜任意の方向および位置から見た撮像画像（任意視点画像）を計算によって得ることができるようにし、必要に応じて所望の視点の指定を行うことによって得られた所望の方向および位置から見た任意視点画像を使って計測対象物の不具合を自動的に解析あるいは分析し、更に加えてオペレータの指令に応じて計測対象物の異常の状態を自動的に判定する機能を持つコンピュータシステムである。
また、以上の機能を使って、計測対象物上あるいはその近傍に設置してある非計測対象物である設置物の画像部分をパターン認識により自動認識して撮像画像から除去する機能を持つ。
【００４９】
【実施例３】
次に、本発明の実施の形態２の計測システムが、トンネルの内壁の計測・解析に適用されたときの実施例（実施例３）を説明する。
図６に、計測システムの実施例を示す。（ａ）は側面図、（ｂ）はトンネルの断面形状と走査角度範囲の例を示すものである。
２１０はトンネル内壁、２１１は路面、このトンネル内を計測車１００が移動する。計測車１００には、レーザ光源ユニット１１２とレーザ受光器１１１からなるレーザ撮像装置１１０、ラインセンサからなる赤外線カメラ１２０、レーザ測距装置１３０、角度制御手段１３５、計測・記録制御手段１４０、電源ユニット（図示省略）、および計測車の移動距離信号発生手段１０５が搭載されている。
【００５０】
レーザ光源ユニット１１２は、レーザ発振器１１２ｂ、レーザ発振器１１２ｂからトンネルの中心線にほぼ平行に発射されるレーザビーム１１２ｃを作り出す光学系（図示省略）、レーザビーム１１２ｃを直角の方向に反射するＬＺ反射鏡１１２ａ、およびレーザビーム１１２ｃを軸としてＬＺ反射鏡１１２ａを回転させるＬＺＭ回転装置（図示省略）から成る。
従って、レーザビーム１１２ｃはＬＺ反射鏡１１２ａの回転によってトンネルの中心線にほぼ直角な面（詳細には、計測車の移動等によりわずかに螺旋的な面となる）とトンネル内壁２１０との交線上を照射しながら走査する。トンネル内壁２１０で反射したレーザビームのうちレーザ受光器１１１の視野内へのレーザ乱反射成分の強度がレーザ受光器１１１によって計測される。計測車１００を移動しながら適当な走査線間隔でこの計測値を記録していけば、トンネル内壁２１０のある領域に対応するレーザ乱反射成分の強度分布データ（強度分布画像）が得られる。この強度分布画像がトンネル内壁２１０のひび割れ、凹凸等の表面情報を含んでいる。
【００５１】
赤外線カメラ１２０は、複数の受光素子がトンネルの中心線にほぼ直角な面上に１列に並んだいわゆる赤外線ラインセンサ１２０ｂと、トンネルの中心線にほぼ直角な面および受光素子の配列方向直線に対し４５度の角度で配置されたＩＲ反射鏡１２０ａ、ＩＲ反射鏡１２０ａから赤外線ラインセンサ１２０ｂの間に配置され赤外線ラインセンサ１２０ｂのカバーするトンネル内壁２１０面上の範囲（トンネルの長手方向には図示するように内壁２１０上の直線ＰＱで示す区間）を決定する光学系（図示省略、計測対象物までの距離により焦点距離を調節する手段を持つ）、およびＩＲ反射鏡１２０ａをトンネルの中心線に平行な軸の周りに回転させるＩＲＭ回転装置（図示省略）から成り、トンネル内壁２１０の表面構造部分の剥離（浮き）を検査する目的で表面の温度を計測するために使われる。
従って、例えばＩＲ反射鏡１２０ａを図２（ａ）の状態に対して−θ／４度から＋θ／４度までθ／２度回転（走査）させる過程で、トンネル内壁２１０面の−θ／２度から＋θ／２度までθ度の範囲からの赤外線強度（表面温度分布）を計測することができる。すなわちトンネル内壁面を平面に展開したときトンネル長手方向にＰＱの長さを持ちＩＲ反射鏡１２０ａの回転（走査）方向に走査角度範囲θ度に対応する内壁２１０上の長さを持つ四辺形部分の赤外線強度データ（分割温度分布画像）が得られることになる。この赤外線強度データが四辺形の表面構造部分の剥離（浮き）の情報を含んでいる。
【００５２】
また他の走査方法として、赤外線カメラ１２０全体を上記と同じトンネルの中心線に平行な軸の周りに回転させる方式をとってもよい。このメリットは、技術的には克服すべき点はあるが走査角度範囲の制限が理論的にないことである。
【００５３】
測距装置１３０の光軸（測距装置から見た計測対象物上の計測点）の方位角および俯仰角を駆動制御かつ計測可能な角度制御手段１３５は測距装置１３０と連動しており、計測・記録制御手段１４０から制御される。
【００５４】
計測車１００の移動距離信号発生手段１０５は、計測車１００の車輪の単位回転角ごとにパルスが出力される形式のいわゆるエンコーダであり、このパルス出力を計測・記録制御手段１４０がカウントし、移動距離を計測すると共に計測車の進んだ所定の間隔(移動距離)ごとに移動距離信号を出力する。
【００５５】
図７は、図６で示す実施例３の場合のレーザ撮像装置１１０と赤外線カメラ１２０のトンネル内面（展開面）に対する走査方法の一例を示す図である。
トンネル断面は図７上部で示すように馬蹄形をしている。計測車１００はトンネル内を所定の速度で矢印（計測車移動方向）で示す方向に移動する。この移動に伴って、計測制御手段１４０から所定の間隔ごとにパルス出力される移動距離信号が図７の右側に示すように出力される。
温度を測定する赤外線カメラ１２０は、受光素子数Ｎ（例えば、１００から５００程度）を列状に持ったいわゆるラインセンサであり、赤外線ラインセンサ１２０ｂの受光素子列が計測車１００の進行方向に直角（図７では、理解をしやすくする都合上、計測車１００の進行方向に平行に、かつトンネル内壁２１０上の被撮像幅ＰＱに対応するように二点鎖線で記入してある）になるように維持され、計測車１００の進行方向に平行な軸を回転軸にしてＩＲ反射鏡１２０ａを回転し、計測対象領域をカバーするようにあらかじめ定められた所定の走査角度範囲θを走査する。計測は所定の方向（以降、往路という）に等速で走査している間（走査時間ｔirの間）トンネル内壁面から放射される赤外線を捕らえる方法によって行われ、往路の走査が終了すると走査の方向を変え復路となり走査の開始ポイントに戻る。等走査速度区間終了時には、トンネル長手方向にＰＱの長さを持ちＩＲ反射鏡１２０ａの回転（走査）方向に走査角度範囲θ度に対応する内壁２１０上の長さを持つ概略四辺形部分（ＰＱＳＴで囲まれる部分）の赤外線強度データ（分割温度分布画像）が得られる。この走査計測サイクルは、計測・記録制御手段１４０により繰り返えされる。
【００５６】
一方、レーザ撮像装置１１０は、同一の計測対象物表面（計測対象領域）のひび割れ等の計測を行う。その走査計測の方法は、以下のごとくである。レーザ撮像装置１１０は１個のスポット状光源（ビーム）によって計測対象物の表面を照射し、そこから乱反射する光量を基本的に１個の受光器で計測するものであり、赤外線カメラ１２０のときと同様に走査角度範囲θをＬＺ回転鏡１１２ａの回転によりレーザビーム１１２ｃを等速で走査し、往路走査（走査時間ｔlzの間）で計測し復路で走査の開始ポイントに戻る。この走査計測サイクルを計測・記録制御手段１４０の制御の下で繰り返えす。
レーザ撮像装置１１０はラインセンサである赤外線カメラ１２０と違い１個のセンサからなるカメラであり、その走査計測サイクルは赤外線カメラ１２０のそれに比べて赤外線カメラ１２０の素子数分の１の時間であるのが計測時間のバランス上最適である。
【００５７】
撮像が行われる所定走査角度内の往路の開始点（左端）のＰ点あるいはＱ点においてレーザ撮像装置１１０と赤外線カメラ１２０のタイミングが合うように描かれているが、これは説明の都合上であって、実際は赤外線カメラ１２０の走査計測サイクルとレーザ撮像装置１１０の走査計測サイクルは基本的にお互いに無関係になされる。
また、レーザ走査の間隔，その他の寸法関係は見やすいように不統一な尺度で描いてある。
【００５８】
赤外線カメラ１２０とレーザ撮像装置１１０による各々の計測データが、計測車１００の所定の走行距離間隔ごとの移動距離信号に同期して記録される方式（同期方式）に関する撮像データの取扱の例について図８および図９に示す。
図８は、赤外線カメラ１２０による撮像記録の計測・記録制御手段１４０における処理フローの１例を示す図である。図に沿ってフローを説明する。
赤外線カメラ１２０の走査が開始され、計測車１００が移動を開始する。
まず、走査角度範囲θ内（往路）に入っているか否かの確認をする。入っていなければ（「ｎｏ」の場合）撮像を待つ。入っていれば（［ｙｅｓ］の場合）１ラインの撮像をする。撮像結果は、ＩＲ第１仮メモリに蓄積される。
走査角度範囲θ内すべて走査計測が終了したかどうかチェックする。走査計測が終了していなければ、番号１のつけられたサークル位置に戻る。
走査計測が終了していれば、ＩＲ第１仮メモリの内容をＩＲ第２仮メモリに移動・蓄積し、ＩＲ第１仮メモリをクリア（開放）する。
撮像装置の状態を走査開始位置へ戻す指令を出す。
計測車の所定の走行距離間隔ごとの移動距離信号が出たか否かのチェックをする。ここにいう所定の走行距離間隔とは、基本的に赤外線ラインセンサ１２０ｂがカバーするトンネル内壁２１０の計測車進行方向長さＰＱ以下かつ赤外線カメラ１２０の１走査計測サイクル時間で計測車が進む距離以上の長さを持つ間隔で、システムの性能によって適宜決められる。
分割撮像データから全体画像を構築する際に隙間が出ないように分割画像間にオーバーラップ部分を確実に設ける場合には所定の走行距離間隔の長さはＰＱよりオーバーラップ分だけ短くする。移動距離信号は、計測車１００に設けられた移動距離信号発生手段１０５からのパルス出力により、計測・記録制御手段１４０の中で作られる。移動距離信号がまだ出ていなければ番号１のつけられたサークル位置へ戻る。
すでに出ていれば、計測対象物の計測対象領域と撮像装置との位置関係等の付帯データを付けてＩＲ第２仮メモリの内容をＩＲ恒久メモリに移動・蓄積して、ＩＲ第２仮メモリをクリア（解放）する。
移動撮像終点かどうかチェックする。終点あるいは終点を過ぎていなければ番号１のつけられたサークル位置に戻る。終点にいるかあるいは終点を過ぎていれば、撮像を終了する。
【００５９】
図９は、レーザ撮像装置１１０による撮像記録の処理フローの１例を示す図で、図８に対応する図である。
この場合、処理フローの赤外線カメラ１２０の場合との違いは、カメラがラインセンサから１スポットのみのレーザ検出器に変わったことで、図４に対して、「１ラインの撮像」を「１点の撮像」に、「ＩＲ第１仮メモリ、ＩＲ第２仮メモリ、ＩＲ恒久メモリ」を「ＬＺ第１仮メモリ、ＬＺ第２仮メモリ、ＬＺ恒久メモリ」と読み替えるだけで図４の場合と同様の説明ができることから、説明を省略する。
【００６０】
以上の処理フローで撮像された赤外線カメラ１２０とレーザ撮像装置１１０による分割撮像データと付帯データは、それぞれ、共通の計測車の移動距離信号にタイミングを合わせてＩＲ第２仮メモリあるいはＬＺ第２仮メモリに記録されていることから、これらの記録は計測車の移動距離信号に同期してなされていることになる。
また当然のことながら、これらの分割撮像データは接合され、それぞれの撮像装置の全体画像は位置、サイズが基本的に同一となる。詳細には同一サイズではなく、双方の全体画像において最初と最後の部分において赤外線カメラ１２０とレーザ撮像装置１１０の走査時間の差（ｔｉｒ−ｔｌｚ）だけ全体画像の形状（詳細には平行四辺形）に差が出る。しかしながら、この差は、最終的に被計測点の位置と計測値が関連づけられることから本質的に問題ではない。
分割画像の接合に当たっては、分割画像各々オーバーラップ部分があるので、そのうちの片方を捨てながら解析システム２で接合する。が、より精度よく接合するためには、計測対象物表面の空間座標の割出しに必要な付帯データの計測時間内の計測車の揺らぎ等で、分割画像同士のつなぎ目で画像の小さなずれが生じている場合があり、このずれを修正しながら接合していく必要がある。この修正は地図の接合等に使われる一般によく知られた画像処理による。
また、オーバーラップ部分の片方の捨て方としては、ＩＲ第２仮メモリあるいはＬＺ第２仮メモリに蓄積記録するときに捨てていく方式を採ってもよい。
【００６１】
計測車１００の速度の制御に関しては、走査計測の過程において計測車１００の移動距離信号ごとに次つぎと連続して得られる分割温度分布画像から全体画像を構築するときにわずかな計測領域のオーバーラップが存在するように計測車１００の速度の上限が制限される。
【００６２】
上記の説明では、計測車の移動距離信号の所定間隔内では、赤外線カメラ１２０の走査計測サイクルを複数回行う（ただし、どの操作計測サイクルで撮像される画像も共通の所定間隔の長さ分の画像を含んでいる）ことがあり得るようになっており、計測車の移動距離信号の直前の走査による撮像データが記録され、その他の撮像データは捨て去られることになる。この場合は、見方を変えれば、その分計測車１００が速度を遅くしているか撮像時間の短かくて済む高い感度の赤外線カメラ１２０を使用していることになる。
上記の赤外線カメラ１２０とレーザ撮像装置１１０の走査計測サイクルの計測車１００の移動距離信号との非同期の方法は、制御が簡単であるメリットがある。
性能上の究極の理想形は、赤外線カメラ１２０の１回の走査計測サイクルで計測車１００が基本的にＰＱで表される距離を進み、その間でレーザ撮像装置１１０の計測サイクルが所定の密度でなされ、すべての撮像データが記録されていく形に持っていくことである。そのためには、赤外線カメラ１２０とレーザ撮像装置１１０の応答性と分解能のバランスをとり、ＰＱを決め、計測車１００の走行速度を制御し、平行に撮像していく赤外線カメラ１２０の走査計測サイクルを計測車１００の移動に合わせる、即ち計測車１００の移動距離信号に同期させることである。このときはレーザ撮像装置１１０の走査計測サイクルは非同期のままでよく、計測データの記録だけを赤外線カメラ１２０の計測データの記録に同期（即ち、計測車１００の移動距離信号に同期）させればよい。
この形は、計測車１００が最高速度で走ることあるいは撮像装置の応答性を必要以上に上げなくてよいことを可能にする方法である。現在の赤外線カメラ１２０、レーザ撮像装置１１０の性能趨勢から見て、計測車は数十Ｋｍ/Ｈ程度の速度で撮像しながら走ることも可能であり、撮像効率が格段に向上する。
【００６３】
また、上記いずれの場合の計測においても、少し触れたが、各往復走査における各撮像装置と計測対象物上の計測点との間の位置関係が計測システム１において付帯データとして記録される。
その内容は、基本的には、レーザ測距装置１３０から被計測点までの距離・方位角・俯仰角、レーザ測距装置１３０と各撮像装置の位置関係、各撮像装置の設置角度、レーザ測距装置１３０の路面からの設置高さ、および計測車移動距離（計測基準位置と測距装置との初期位置関係を含む）であり、後工程での撮像画像の取扱に欠くべからざるものである。当然、距離、方位角、俯仰角は、撮像装置からのもので置き換えられてもかまわない。
【００６４】
なお、各撮像装置と計測対象物上の計測点との間の位置関係の計測については、計測対象物の種類あるいは計測精度によって簡易な方法がとれる。
断面形状が計測精度に重大な影響を与えない程度にほぼ均一な道路あるいは鉄道用トンネル、道路あるいは鉄道用側壁等の計測対象物においては、計測車１００（撮像装置）の計測対象物からの離間軌跡と路面の大きな凹凸による走査位置の大きなずれが把握できればよい。
計測車１００（撮像装置）の計測対象物からの離間軌跡については、所定間隔ごとにレーザ測距装置１３０によって計測して、計測値およびその所定間隔ごとの変化については必要に応じて平均、内挿等の統計的手法で修正処理を施し、位置データとして使用すればよい。また当然、このような計測対象物のみ計測する場合においては、レーザ測距装置１３０はコストおよび精度の観点から最適なものを選択して使用できるメリットも出てくる。
計測対象物が道路に対して緩やかに形状を変えている場合も、所定間隔ごとにレーザ測距装置１３０によって計測して、上記と同様な処理を行えばよい。
【００６５】
また、以上の説明ではレーザ測距装置１３０および角度制御手段１３５は各々１セットを前提にしてきたが、１セットにこだわる必要はなく、複数セットを適宜必要な位置に配置（例えばトンネルの場合には馬蹄形の内壁断面を分割計測できるようにある角度間隔で配置）して使用することができる。その場合の効用は、各々のレーザ測距装置１３０の計測対象物カバー範囲を限定することによって、計測間隔を狭めてより距離計測密度を上げる、あるいは逆に計測密度を上げずに大幅に安価でより性能の低い測距装置を使用できることにつながり、場合によっては更にコストパフォーマンスを高められる可能性があることにある。当然レーザ測距装置１３０の代わりに電磁波あるいは超音波測距装置等の異なる測定原理の測距装置を適宜使用することもできる。
【００６６】
なお、走査の往路から復路へは（復路から往路へも同様に）走査の方向を反転させる方式であるが、必ずしもその方式に限定するものではなく、赤外線カメラ１２０あるいはレーザビーム１１２ｃを１方向に連続回転させ、以上の説明での往路に相当する範囲だけ計測する方式でもよい。
また、説明の都合上往路だけ計測する形で説明してきたが、計測情報密度を高める等の理由から復路においても計測してもよいことは当然である。
【００６７】
また、以上ではＬＺ反射鏡１１２ａとＩＲ反射鏡１２０ａは双方とも１枚の反射鏡である場合で説明してきたが、説明の都合上１枚の反射鏡による原理説明で済ませたものであってそれに限定するものではなく、外周面が複数の平面鏡からなる多面体（各平面は回転軸に対して１枚の反射鏡の場合と同様に４５度傾いている、多角錐の尖端を切り取った形状で、いわゆるポリゴン・ミラーの変形）を使用して、１方向回転だけで、１方向走査インターバルの時間的な切れ目のない走査を行うこともできる。この方式のメリットは、１枚の反射鏡との比較では、反射鏡回転速度が多面体の面の数で割った回転数以下まで走査角度範囲に依存して遅くできることで技術的に容易になることである。
【００６８】
また、以上の説明では、レーザ撮像装置１１０あるいは赤外線カメラ１２０については各々１個の場合についての例であったが、各々複数個使用して各々の撮像装置に主たる計測対象物表面領域のカバー範囲を分割付与し、各々の撮像装置でとられた撮像画像を合成して全体画像を得る方法もある。
そのときのメリットは、計測車の走行速度を上げることができること、あるいは撮像装置固有の性能が絡むが計測分解能を上げることができる可能性があることである。
【００６９】
実施例６の計測システムに組合わせられる解析システムは、基本的に実施の形態１の実施例２における解析システムの内容と同じである。
【００７０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明により、以下の効果が得られた。
従来、計測から解析まで全般にわたって自動化されていず、煩雑且つ熟練を要する作業を人間の判断と労力でまかなっていた状況が、自動化によって改善され、非効率で精度上も不安のある処理方法が大幅に改善され、平面、曲面を問わず任意の形状の計測対象物に対して適用可能な、使い易い新規なシステムとなった。
また、計測車における計測時間、精度、経済性が改善された。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による建築および土木構造物計測・解析システムの実施の形態１の全体概略構成図である。
【図２】本発明による建築および土木構造物計測・解析システムの実施の形態１の計測システムにおける移動設置架台の実施例の正面図である。
【図３】本発明による建築および土木構造物計測・解析システムの実施の形態１の計測システムにおける移動設置架台の実施例の側面図である。
【図４】本発明による建築および土木構造物計測・解析システムの実施の形態１の解析システムの実施例（実施例２）の機能を示すフローチャートである。
【図５】本発明による建築および土木構造物計測・解析システムの実施の形態２の全体概略構成図である。
【図６】本発明による建築および土木構造物計測・解析システムの実施の形態２の計測システムにおける実施例（実施例３）の側面図である。
【図７】図６で示す実施例３における、レーザ撮像装置と赤外線カメラのトンネル内面（展開面）に対する走査方法の一例を示す図である。
【図８】図６で示す実施例３における、赤外線カメラによる撮像記録の計測・記録制御手段における処理フローの１例を示す図である。
【図９】図６で示す実施例３における、レーザ撮像装置による撮像記録の計測・記録制御手段における処理フローの１例を示す図である。
【図１０】従来の計測システムと解析システムの処理の流れを示す図である。
【符号の説明】
１ 計測システム
２ 解析システム
１０ 第１ステップ
２０ 第２ステップ
３０ 第３ステップ
４０ 第４ステップ
５０ 第５ステップ
６０ 第６ステップ
７０ 第７ステップ
１００ 計測車
１０５ 移動距離信号発生手段
１１０ レーザ撮像装置
１１１ レーザ受光器
１１２ レーザ光源ユニット
１１２ａ ＬＺ反射鏡
１１２ｂ レーザ発振器
１１２ｃ レーザビーム
１１５ 可視光カメラ(デジタルカメラ)
１１５ａ 望遠レンズ
１１６ 広視野カメラ
１１７ フラッシュ
１１８ ジャイロ
１２０ 赤外線カメラ
１２０ａ ＩＲ反射鏡
１２０ｂ 赤外線ラインセンサ
１２０ｐ 望遠レンズ
１３０ 測距装置
１３５ 角度制御手段
１４０ 計測・記録制御手段
２１０ トンネル内壁
２１１ 路面
３０１ 脚台
３０２ ブラケット取付手段
３０３ 支持ブラケットＡ
３０４ モータＡ
３０５ 支持ブラケットＢ
３０６ モータＢ
３０７ 取付板

Claims (11)

1. 計測対象物の表面温度の計測をする赤外線ラインセンサからなる赤外線撮像装置と該赤外線撮像装置を制御し、前記赤外線撮像装置の撮像画像および計測車に装備された移動距離信号発生手段からの移動距離信号を計測し記録する計測・記録制御手段を前記計測車に搭載した計測システムと、前記撮像画像を使用して前記計測対象物の不具合の解析あるいは分析を実行する解析システムからなる建築および土木構造物計測・解析システムであって、
   前記赤外線撮像装置による前記計測対象物の走査計測が、前記赤外線ラインセンサのセンサ素子配列に対応したライン状の被計測点列を前記計測車の進行方向に対し略直角の方向に移動させるように走査計測サイクルを繰返し、
   前記計測・記録制御手段で、前記移動距離信号の計測によって所定の移動距離（以降、所定移動距離とも呼ぶ）ごとに所定移動距離信号が出され、
   該所定移動距離内で繰返される各走査計測サイクルにおける前記赤外線ラインセンサの計測車移動方向の撮像範囲が常に前記所定移動距離に対応する行程を含むように、前記計測車の速度、走査計測サイクルの時間あるいはこれら両方を調節して複数回の走査計測サイクルを繰返し、各走査計測サイクルで撮られた撮像画像と前記計測車の移動距離が該撮像画像に対する付帯データとして関連付けられて、計測データとして繰り返し仮記憶され、仮記憶されている計測データの内の所定の走査計測サイクルで仮記録された計測データがその所定移動距離内での代表的な計測データとして所定移動距離信号に同期して選択記録され、該選択記録が前記計測対象物全体の計測過程で出現するすべての所定移動距離ごとに実行され、その結果、前記計測対象物の赤外線によるすべての計測データが前記計測・記録制御手段によって記録されることを特徴とする建築および土木構造物計測・解析システム。
2. 計測対象物の表面温度の計測をする赤外線ラインセンサからなる赤外線撮像装置と前記計測対象物の表面性状を計測するレーザ撮像装置、
   該赤外線撮像装置および該レーザ撮像装置の撮像画像および計測車に装備された移動距離信号発生手段からの移動距離信号を計測し記録する計測・記録制御手段を、前記計測車に搭載した計測システムと、前記撮像画像を使用して前記計測対象物の不具合の解析あるいは分析を実行する解析システムからなる建築および土木構造物計測・解析システムであって、
   前記赤外線撮像装置による前記計測対象物の走査計測が、前記赤外線ラインセンサのセンサ素子配列に対応したライン状の被計測点列を前記計測車の進行方向に対し略直角の方向に移動させるように走査計測サイクルを繰返し、
   前記計測・記録制御手段で、前記移動距離信号の計測によって所定の移動距離（以降、所定移動距離とも呼ぶ）ごとに所定移動距離信号が出され、
   該所定移動距離内で繰返される各走査計測サイクルにおける前記赤外線ラインセンサの計測車移動方向の撮像範囲が常に前記所定移動距離に対応する行程を含むように、前記計測車の速度、走査計測サイクルの時間あるいはこれら両方を調節して複数回の走査計測サイクルを繰返し、各走査計測サイクルで撮られた撮像画像と前記計測車の移動距離が該撮像画像に対する付帯データとして関連付けられて、計測データとして繰り返し仮記憶され、仮記憶されている計測データの内の所定の走査計測サイクルで仮記録された計測データがその所定移動距離内での代表的な計測データとして所定移動距離信号に同期して選択記録され、該選択記録が前記計測対象物全体の計測過程で出現するすべての所定移動距離ごとに実行され、その結果、前記計測対象物の赤外線によるすべての計測データが前記計測・記録制御手段によって記録され、
   一方並行して、前記レーザ撮像装置による前記計測対象物の走査計測が、該レーザ撮像装置のレーザビームを前記計測車の進行方向に対し略直角の方向に移動させるように走査計測サイクルを繰返すことによってなされ、
   前記所定移動距離内で前記赤外線撮像装置の場合よりも短時間の走査計測サイクルを複数回繰返し、前記所定移動距離信号に同期してその時点までに所定移動距離信号間で撮られた前記レーザ撮像装置の撮像画像と、該撮像画像に対する付帯データとして前記計測車の移動距離が関連付けられて、前記計測・記録制御手段によって記録されることを特徴とする建築および土木構造物計測・解析システム。
3. 計測対象物の表面温度の計測をする赤外線ラインセンサからなる赤外線撮像装置、該赤外線撮像装置から前記計測対象物までの距離を計測するための測距装置、前記赤外線撮像装置から見た前記計測対象物への方位角および俯仰角を制御する撮像角度制御手段あるいは前記測距装置から前記計測対象物への方位角および俯仰角を制御する測距角度制御手段のいずれかの角度制御手段、および、前記赤外線撮像装置、前記測距装置並びに前記角度制御手段を制御し、前記赤外線撮像装置の撮像画像、並びに該撮像画像に対する付帯データとして撮像距離、方位角、俯仰角および計測車に装備された移動距離信号発生手段からの移動距離信号を計測し記録する計測・記録制御手段を、前記計測車に搭載した計測システムと、
   前記測距装置と前記撮像装置との空間位置関係データを使用して前記撮像画像と前記付帯データから計測対象物表面空間座標を計算し、前記撮像画像に画角補正の幾何補正を加えて撮像画像を計測対象物表面空間座標上にマッピングし、前記マッピングの結果を使用して前記計測対象物の不具合の解析あるいは分析を実行する解析システムからなる建築および土木構造物計測・解析システムであって、
   前記赤外線撮像装置による前記計測対象物の走査計測が、前記赤外線ラインセンサのセンサ素子配列に対応したライン状の被計測点列を前記計測車の進行方向に対し略直角の方向に移動させるように走査計測サイクルを繰返し、
   前記計測・記録制御手段で、前記移動距離信号の計測によって所定の移動距離（以降、所定移動距離とも呼ぶ）ごとに所定移動距離信号が出され、
   該所定移動距離内で繰返される各走査計測サイクルにおける前記赤外線ラインセンサの計測車移動方向の撮像範囲が常に前記所定移動距離に対応する行程を含むように、前記計測車の速度、走査計測サイクルの時間あるいはこれら両方を調節して複数回の走査計測サイクルを繰返し、各走査計測サイクルで撮られた撮像画像と該撮像画像に対する付帯データとして前記赤外線撮像装置あるいは前記測距装置から前記計測対象物までの距離、方位角、俯仰角、並びに前記計測車の移動距離が関連付けられて、計測データとして繰り返し仮記憶され、仮記憶されている計測データの内の所定の走査計測サイクルで仮記録された計測データがその所定移動距離内での代表的な計測データとして所定移動距離信号に同期して選択記録され、該選択記録が前記計測対象物全体の計測過程で出現するすべての所定移動距離ごとに実行され、その結果、前記計測対象物の赤外線によるすべての計測データが前記計測・記録制御手段によって記録されることを特徴とする建築および土木構造物計測・解析システム。
4. 計測対象物の表面温度の計測をする赤外線ラインセンサからなる赤外線撮像装置と前記計測対象物の表面性状を計測するレーザ撮像装置、
   該赤外線撮像装置および該レーザ撮像装置から前記計測対象物までの距離を計測するための測距装置、前記赤外線撮像装置および前記レーザ撮像装置から見た前記計測対象物への方位角および俯仰角を制御する撮像角度制御手段あるいは前記測距装置から前記計測対象物への方位角および俯仰角を制御する前記測距角度制御手段のいずれかの角度制御手段、および、前記撮像装置、前記測距装置並びに前記角度制御手段を制御し、前記赤外線撮像装置および前記レーザ撮像装置の撮像画像、並びにこれら撮像画像に対する付帯データとして撮像距離、方位角、俯仰角および計測車に装備された移動距離信号発生手段からの移動距離信号を計測し記録する計測・記録制御手段を、前記計測車に搭載した計測システムと、
   前記測距装置と前記赤外線撮像装置および前記レーザ撮像装置との空間位置関係データを使用して前記撮像画像と前記付帯データから計測対象物表面空間座標を計算し、前記各撮像画像に画角補正の幾何補正を加えて各撮像画像を計測対象物表面空間座標上にマッピングし、前記マッピングの結果を使用して前記計測対象物の不具合の解析あるいは分析を実行する解析システムからなる建築および土木構造物計測・解析システムであって、
   前記赤外線撮像装置による前記計測対象物の走査計測が、前記赤外線ラインセンサのセンサ素子配列に対応したライン状の被計測点列を前記計測車の進行方向に対し略直角の方向に移動させるように走査計測サイクルを繰返し、
   前記計測・記録制御手段で、前記移動距離信号の計測によって所定の移動距離（以降、所定移動距離とも呼ぶ）ごとに所定移動距離信号が出され、
   該所定移動距離内で繰返される各走査計測サイクルにおける前記赤外線ラインセンサの計測車移動方向の撮像範囲が常に前記所定移動距離に対応する行程を含むように、前記計測車の速度、走査計測サイクルの時間あるいはこれら両方を調節して複数回の走査計測サイクルを繰返し、各走査計測サイクルで撮られた撮像画像と該撮像画像に対する付帯データとして前記赤外線撮像装置あるいは前記測距装置から前記計測対象物までの距離、方位角、俯仰角、並びに前記計測車の移動距離が関連付けられて、計測データとして繰り返し仮記憶され、仮記憶されている計測データの内の所定の走査計測サイクルで仮記録された計測データがその所定移動距離内での代表的な計測データとして所定移動距離信号に同期して選択記録され、該選択記録が前記計測対象物全体の計測過程で出現するすべての所定移動距離ごとに実行され、その結果、前記計測対象物の赤外線によるすべての計測データが前記計測・記録制御手段によって記録され、
   一方並行して、前記レーザ撮像装置による前記計測対象物の走査計測が、該レーザ撮像装置のレーザビームを前記計測車の進行方向に対し略直角の方向に移動させるように走査計測サイクルを繰返すことによってなされ、
   前記所定移動距離内で前記赤外線撮像装置の場合よりも短時間の走査計測サイクルを複数回繰返し、前記所定移動距離信号に同期してその時点までに所定移動距離信号間で撮られた前記レーザ撮像装置の撮像画像と、該撮像画像に対する付帯データとして前記測距装置から前記計測対象物までの距離、方位角、俯仰角、並びに前記計測車の移動距離が関連付けられて、前記計測・記録制御手段によって記録されることを特徴とする建築および土木構造物計測・解析システム。
5. 前記所定の走査計測サイクルで仮記録された計測データが、前記所定移動距離ごとの移動距離信号以前に計測が終了している計測データの内の最終の走査計測サイクルで計測された計測データであることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の建築および土木構造物計測・解析システム。
6. 前記計測対象物の計測領域を計測車の移動方向に対し直角の方向に複数の小計測領域に分割し、該小計測領域各々に対して、前記測距装置および前記角度制御手段を割り当て配置し、これら測距装置および角度制御手段から得られる測距装置から前記計測対象物までの距離、方位角、俯仰角、並びに前記計測車の移動距離が撮像画像の付帯データとして前記計測・記録制御手段によって記録されることを特徴とする請求項３又は４に記載の建築および土木構造物計測・解析システム。
7. 前記計測対象物の計測領域を計測車の移動方向に対し直角の方向に複数の小計測領域に分割し、各々の該小計測領域に対してあるいは複数の該小計測領域に渡って、前記赤外線撮像装置あるいは前記レーザ撮像装置またはこれら両方の撮像装置を割り当て配置し、各々の撮像装置による撮像画像が、該撮像画像の付帯データである前記測距装置から前記計測対象物までの距離、方位角、俯仰角並びに前記計測車の移動距離と共に、前記計測・記録制御手段によって記録され、これらの撮像画像の隣接画像同士が前記解析システムにおいて結合されることを特徴とする請求項３又は４又は６に記載の建築および土木構造物計測・解析システム。
8. 前記赤外線ラインセンサの走査計測開始タイミングを前記移動距離信号に同期させ、該移動距離信号の間隔を前記ラインセンサの走査計測サイクル時間に略合わせるように前記計測車の速度あるいは走査計測サイクル時間が制御されることを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載の建築および土木構造物計測・解析システム。
9. 前記解析システムが、前記計測対象物の健全度または不具合度をデータベースに蓄えられた不具合パターンとのマッチング度合いと現計測データを加えた履歴データから不具合の時間的進行速度を算定することによって自動判定する機能をもつことを特徴とする請求項１から８のいずれかに記載の建築および土木構造物計測・解析システム。
10. 分割撮像が行われた場合、前記解析システムが、各分割撮像画像を前記計測対象物の表面空間座標にマッピングするステップで、隣り合う分割撮像画像同士を、スムーズにつながるように一本化補正する機能を持つことを特徴とする請求項３から９のいずれかに記載の建築および土木構造物計測・解析システム。
11. 前記一本化補正が、隣り合う分割撮像画像同士のオーバーラップ部分のデータを、補正対象画素がオーバーラップする領域内でどちらの分割撮像画像に近いかに応じて各々の分割撮像画像上の画素の情報に重み付けをして加え合わせる方法によりなされることを特徴とする請求項１０に記載の建築および土木構造物計測・解析システム。

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