JP5532454B2 - デジタルカメラを用いた構造物の三次元変位測定システム - Google Patents
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Description
図1は、本実施形態に係る構造物の三次元変位測定システム1の全体構成を示す図である。この構造物の三次元変位測定システム1は、例えば、典型的には、トンネル等に発生する亀裂の進行に関して、亀裂の両側に2個のマーカー(目印)を設置し、デジタルカメラを用いて時間の経過に伴うマーカー間の相対的変位を三次元で捉えて、亀裂の進行を数値管理するシステムである。
(計測用パネル)
計測用パネルは、デジタルカメラで撮影した場合のマーカー(目印)となる物である。図2Aは、好ましい計測用パネル20を示す図である。この計測用パネル20は、本出願人が意匠権者である登録意匠第1389057号(意匠に係る物品:クラック計測用パネル)と同じである。計測用パネル20は、一辺が50mmの正方形の表示領域27内に、10mm間隔で描かれた縦方向及び横方向のグリッド線24,25により、一辺が10mmの正方形26が4×4個描かれている。
y:演算点20a,20b間のY軸方向距離
z:演算点20a,20b間のZ軸方向距離
r:演算点20a,20b間の直線距離
これら4要素を使って、過去の測定データ(例えば、初期測定データ,前回の測定データ等)と今回の測定データの夫々の差分より、演算点20a,20b間の相対的3次元変位量(即ち、クラックの実際の挙動)を把握する。
デジタルカメラ30は、市販のカメラを利用することができる。デジタルカメラ30は、有効記録画素数300万又は500万画素以上であることが好ましい。
図1を参照されたい。データ処理装置40として、市販のパーソナルコンピュータを使用することが出来る。データ処理装置40のOSとして、例えば、Windowes XP,Vista又はWindowes7、CPUとしてIntel Core 2Duo以上、メインメモリとして2GB以上が好ましい。
本実施形態に係る構造物の三次元変位測定システム1を試作して、測定精度の検討を行った。演算点間距離に対する%FS(フルスケール)誤差を求めた。試作結果では、X軸方向移動量xに関してはmax.1.8%F、Y軸方向移動量yに関してはmax.1.8%FS、Z軸方向移動量zに関してはmax.16%FSであった。
本システムは、次のような特徴を有している。
以上、本実施形態に係るデジタルカメラを用いた構造物の三次元変位測定システムに関して説明したが、これらは例示であって、本発明の範囲を制限するものではない。当業者が、本実施形態に対して容易になしえる追加・削除・変更・改良等は、本発明の範囲内である。本発明の技術的範囲は、添付の特許請求の記載に基づいて定められる。
Claims (13)
- 被測定物の表面の相対的に変位する箇所に夫々設置され、各々グリッド線が表示された2個の計測用パネルと、
前記測定パネルを、二方向から撮影するデジタルカメラと、
前記デジタルカメラの画像データを処理するデータ処理装置とを備え、
前記データ処理装置は、
前記デジタルカメラの画像データを、前記グリッド線に基づき画像処理する手段と、
前記画像データを角度補正して撮影角及び焦点距離を算出する手段と、
前記グリッド線を基準にX軸方向及びY軸方向を規定し、更に、X−Y平面に垂直方向をZ軸方向と規定すると、前記画像処理された画像データ、角度処理データ及び焦点距離データより、前記2個の計測用パネル間のX軸方向距離、Y軸方向距離、Z軸方向距離及び直線距離を算出する手段とを有し、
前記X軸方向距離、Y軸方向距離、Z軸方向距離及び直線距離を算出する手段は、計測用パネルの演算点の間の距離xR,xL及び焦点距離Fから、演算点R1とL1の間のX軸方向距離x1、Z軸方向距離z1を演算により求め、Y軸方向距離yR,yLの平均値をy1として使用し、演算点R1とL1の間の直線距離は、r1=(x1 2 +y1 2 +z1 2 ) 0.5 として求める、デジタルカメラを用いた三次元変位測定システム。 - 請求項1に記載のデジタルカメラを用いた三次元変位測定システムにおいて、
前記デジタルカメラは、少なくとも300万画素以上の有効記録画素数を有している、システム。 - 請求項1に記載のデジタルカメラを用いた三次元変位測定システムにおいて、
前記演算点は、前記グリッド線の交点である、システム。 - 請求項1に記載のデジタルカメラを用いた三次元変位測定システムにおいて、
前記計測用パネルは、更に、バーコードが表示され、該バーコードに基づき、データが処理されデータベース化される、システム。 - 請求項1に記載のデジタルカメラを用いた三次元変位測定システムにおいて、
更に、撮影時に、前記2個の計測用パネルを覆う、透明部材で形成されたテンプレートを備え、該テンプレートには、傾斜ガイド線が描かれており、撮影時に前記デジタルカメラの撮影フレームを該傾斜ガイド線に一致させることにより、所望の方向からの撮影が出来る、システム。 - 請求項1に記載のデジタルカメラを用いた三次元変位測定システムにおいて、
前記被測定物には、建造物、土木構造物、岩石、危険な斜面、活動期の火山が含まれる、システム。 - 請求項1に記載のデジタルカメラを用いた三次元変位測定システムにおいて、
前記二方向からの撮影は、前記デジタルカメラをY軸方向には移動せず、X−Z平面内で移動して撮影される、システム。 - 請求項1に記載のデジタルカメラを用いた三次元変位測定システムにおいて、
前記二方向からの撮影は、前記デジタルカメラをX軸方向には移動せず、Y−Z平面内で移動して撮影される、システム。 - 被測定物の表面の相対的に変位する箇所に夫々設置され、各々グリッド線が表示された2個の計測用パネルを使った、デジタルカメラを用いた三次元変位測定方法に於いて、
被測定物の表面に相対的に変位する箇所に夫々設置された、各々グリッド線が表示された2個の計測用パネルをデジタルカメラで二方向から撮影し、
前記デジタルカメラからの画像データを前記グリッド線に基づき画像処理し、更に角度補正して撮影角及び焦点距離を算出して、前記2個の計測用パネル間のX軸方向距離、Y軸方向距離、Z軸方向距離及び直線距離を算出する方法であって、
前記X軸方向距離、Y軸方向距離、Z軸方向距離及び直線距離を算出する方法は、計測用パネルの演算点の間の距離xR,xL及び焦点距離Fから、演算点R1とL1の間のX軸方向距離x1、Z軸方向距離z1を演算により求め、Y軸方向距離yR,yLの平均値をy1として使用し、演算点R1とL1の間の直線距離は、r1=(x1 2 +y1 2 +z1 2 ) 0.5 として求める、三次元変位測定方法。 - 請求項9に記載のデジタルカメラを用いた三次元変位測定方法に於いて、
前記二方向からの撮影は、前記デジタルカメラをY軸方向には移動せず、X−Z平面内で移動して撮影される、三次元変位測定方法。 - 請求項9に記載のデジタルカメラを用いた三次元変位測定方法に於いて、
前記二方向からの撮影は、前記デジタルカメラをX軸方向には移動せず、Y−Z平面内で移動して撮影される、三次元変位測定方法。 - コンピュータに、
請求項9〜11のいずれか一項に記載のデジタルカメラを用いた三次元変位測定方法を実行させるためのコンピュータプログラム。 - 請求項12に記載のコンピュータプログラムを記録した、コンピュータ読み取り可能な記録媒体。
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