JP6397650B2 - Displacement detection device and information display device - Google Patents
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Description
本発明は、構造物の変位を検知する変位検知装置に関するものである。 The present invention relates to a displacement detection device that detects the displacement of a structure.
特許文献1には、所定の周期で撮像された道路状態を取得する画像撮像手段と、道路上の構造物の異常を検知するための異常検知領域を設定する検知領域設定手段と、画像上の異常検知領域について画像処理し、上記道路上の構造物の異常を検知する構造物異常検知手段と、を備える道路構造物異常検知装置が開示されている。 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-133826 describes an image capturing unit that acquires a road state captured at a predetermined period, a detection region setting unit that sets an abnormality detection region for detecting an abnormality of a structure on the road, There is disclosed a road structure abnormality detection device comprising image abnormality processing for an abnormality detection region and a structure abnormality detection means for detecting an abnormality of the structure on the road.
構造物の安全管理においては、構造物の破損をいち早く察知することや、破損を防止することが重要である。このため、構造物が破損に至る過程のわずかな異常を検知することが求められている。 In the safety management of a structure, it is important to quickly detect the damage of the structure and to prevent the damage. For this reason, it is required to detect a slight abnormality in the process leading to breakage of the structure.
特許文献1に開示の異常検知装置は、離れた位置から構造物を撮像した画像に基づいて構造物の破損を検知するものである。このため、特許文献1に開示の異常検知装置では、構造物の破損は検知することができるが、構造物が破損に至る過程のわずかな異常を検知することは困難である。 The abnormality detection device disclosed in Patent Document 1 detects damage to a structure based on an image obtained by imaging the structure from a distant position. For this reason, in the abnormality detection device disclosed in Patent Document 1, damage to the structure can be detected, but it is difficult to detect a slight abnormality in the process of causing the structure to break.
構造物のわずかな異常を検知するためには、変位センサ等のセンサを構造物に取り付け、構造物の変位を測定することが考えられる。しかしながら、センサを構造物に取り付ける場合には、センサ自体やその周辺設備を必要とするため、装置が大型化、複雑化するおそれがある。 In order to detect a slight abnormality of the structure, it is conceivable to attach a sensor such as a displacement sensor to the structure and measure the displacement of the structure. However, when the sensor is attached to the structure, the sensor itself and its peripheral equipment are required, and the apparatus may be increased in size and complexity.
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、簡易な構成で構造物のわずかな変位を検知可能な変位検知装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a displacement detection device capable of detecting a slight displacement of a structure with a simple configuration.
本発明は、情報を表示する看板の変位を検知する変位検知装置であって、前記看板に設けられる水準器と、前記看板に設けられ前記水準器を撮像可能な撮像部と、前記撮像部が撮像した判定画像から前記水準器の表示を抽出する画像処理部と、判定の基準となる基準画像に含まれる前記水準器の表示と前記画像処理部が抽出した前記水準器の表示との間における表示の位置変化量を演算する変化判定部と、前記変化判定部が演算した前記表示の位置変化量から得られた情報を報知する報知部と、を備えることを特徴とする。 The present invention relates to a displacement detecting device for detecting a displacement of the signboard displaying information, and level provided in the signboard, and capable of capturing the image pickup unit of the spirit level is provided on the billboard, the imaging unit between the determined image captured in an image processing unit for extracting an indication of the level gauge, a display of the level gauge which displays the image processing section of the spirit level is extracted to be included in the reference image as a reference of determination A change determination unit that calculates a display position change amount , and a notification unit that notifies information obtained from the display position change amount calculated by the change determination unit.
本発明では、水準器と撮像部とが構造物に設けられ、撮像部が水準器を撮像した画像に基づいて変位を検知する。水準器は、構造物のわずかな変位によってもその表示が変化するため、撮像した画像における水準器の表示の変化を判定することにより構造物のわずかな変位を検知することができる。また、撮像部は、水準器を撮像できるものであればよく、構造物全体を撮像する必要がないため、小型のものを使用することができる。さらに、変位を検知するためにセンサ類を設ける必要もない。このため、変位検知装置の大型化、複雑化を防止することができる。このように、本発明によれば、簡易な構成により構造物のわずかな変位を検知することができる。 In the present invention, the level and the imaging unit are provided in the structure, and the imaging unit detects the displacement based on the image obtained by imaging the level. Since the display of the spirit level is changed even by a slight displacement of the structure, the slight displacement of the structure can be detected by determining the change in the display of the spirit level in the captured image. In addition, the imaging unit only needs to be able to image the level, and since it is not necessary to image the entire structure, a small-sized one can be used. Further, it is not necessary to provide sensors for detecting the displacement. For this reason, an increase in size and complexity of the displacement detection device can be prevented. Thus, according to the present invention, a slight displacement of the structure can be detected with a simple configuration.
以下、図面を参照して、本発明の実施形態に係る変位検知装置100について説明する。
Hereinafter, a
まず、図1から3を参照して、変位検知装置100の構成について説明する。
First, the configuration of the
変位検知装置100は、図1に示すように、情報を表示する表示部としての看板2と当該看板2を支持する支柱3とを有する構造物としての情報表示装置1の変位を検知する。変位検知装置100は、情報表示装置1に限らず、その他の構造物の変位を検知するものでもよい。
As shown in FIG. 1, the
変位検知装置100は、図1及び2に示すように、情報表示装置1における看板2の上部に固定される筐体10と、筐体10内に設けられる水準器11と、水準器11を撮像可能に筐体10内に設けられる撮像部としてのカメラ12と、カメラ12が撮像した画像を処理して変位を検知するコントローラ20と、を備える。水準器11及びカメラ12が内部に設けられる筐体10は、看板2の内部や支柱3に固定されてもよい。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
水準器11は、内部に液体と気泡が封入される気泡管11Aを有する気泡管水準器である。水準器11は、水平状態から傾くにつれて、気泡が気泡管11A内を移動するものであり、気泡の位置によって水平からの傾きを確認できるものである。このように、水準器11は、目視によって傾きの変化が確認できるものであればよい。
The
カメラ12は、コントローラ20からの指令に基づいて水準器11を撮像する。カメラ12が撮像した画像は、コントローラ20に送信される。カメラ12は、水準器11を撮像可能であればよいため、小型で安価なものを使用することができる。
The
コントローラ20は、CPU(中央演算処理装置)、ROM(リードオンリメモリ)、RAM(ランダムアクセスメモリ)、及びI/Oインターフェース(入出力インターフェース)を備えたマイクロコンピュータで構成される。RAMはCPUの処理におけるデータを記憶し、ROMはCPUの制御プログラム等を予め記憶し、I/Oインターフェースは接続された機器との情報の入出力に使用される。
The
コントローラ20は、図3に示すように、カメラ12が撮像した判定画像から水準器11の表示を抽出する画像処理を行う画像処理部21と、画像処理部21の処理結果に基づいて水準器11の表示の変化を判定する変化判定部22と、変化判定部22の判定結果に基づいて情報表示装置1の異常を判定する異常判定部23と、変化判定部22の判定結果から得られた情報を報知する報知部24と、画像データや判定結果を記憶する情報記憶部25と、を有する。
As shown in FIG. 3, the
画像処理部21は、カメラ12が撮像した判定画像から、水準器11の表示、つまり気泡管11Aの液体内における気泡の位置を抽出する画像処理を行う。
The
変化判定部22は、判定の基準となる基準画像に含まれる水準器11の表示とカメラ12が撮像した判定画像に含まれる水準器11の表示とを比較して水準器11の表示の変化を判定する。具体的には、変化判定部22は、2つの画像における水準器11の表示の変化量を演算する。
The
異常判定部23は、変化判定部22が演算した水準器11の表示の変化量に基づいて、情報表示装置1に異常が生じているか否かを判定する。具体的には、水準器11の表示の変化量が予め設定された閾値以上であるかを判定し、閾値以上であった場合には、情報表示装置1の変位量が異常であると判定して異常信号を出力する。閾値は、情報表示装置1の大きさ、設置場所、後述する変位検知制御の方法等に基づき、情報表示装置1の正常状態と異常状態とを判定できるように任意に設定できる。
The
報知部24は、例えば情報表示装置1の安全を管理する管制室等に対して、異常判定部23が変化判定部22の判定結果に基づいて判定した情報表示装置1における異常の発生を報知する。
The
情報記憶部25には、基準画像や水準器11の表示の変化量といった情報が格納される。情報記憶部25では、指令に基づいて情報の記憶や取り出しが行われる。
The
このようなコントローラ20は、小型のマイコン(例えばPICマイコン)を使用することができる。小型のマイコンを使用する場合には、筐体10内にコントローラ20を設けることも可能である。コントローラ20を筐体10内に設けない場合には、カメラ12が撮像した画像をコントローラ20へ送信する伝送部(図示省略)を設ければよい。伝送部は、有線または無線の通信手段によって、撮像された画像を送信する。
Such a
次に、図4及び5を参照して、情報表示装置1の変位を検知する変位検知装置100の変位検知制御について説明する。
Next, the displacement detection control of the
変位検知装置100は、変位検知制御として、変位検知装置100における水準器11が情報表示装置1に取り付けられた初期状態における水準器11の表示とカメラ12が撮像した画像における水準器11の表示とを比較する絶対比較制御と、カメラ12が撮像した画像とそれ以後にカメラ12が撮像する画像との間における水準器11の表示を比較する相対比較制御と、を有する。
As the displacement detection control, the
絶対比較制御では、コントローラ20は、図4に示すステップ101から106の処理を所定の演算周期で実行する。
In the absolute comparison control, the
ステップ101では、カメラ12が水準器11を撮像した判定画像を取得する。この際、カメラ12は、静止画を撮像してもよく、動画の中から一つのフレームを静止画として抜き出してもよい。
In step 101, the
ステップ102では、ステップ101において取得した判定画像から、水準器11の表示を抽出する。具体的には、判定画像における水準器11の気泡の位置を抽出する。
In
ステップ103では、情報記憶部25に予め格納されている基準画像における水準器11の表示を読み込む。具体的には、基準画像における水準器11の気泡の位置を読み込む。
In step 103, the display of the
ステップ104では、ステップ102において抽出した判定画像における水準器11の表示とステップ103において読み込んだ基準画像における水準器11の表示との間における水準器11の表示の変化量を演算する。具体的には、判定画像における水準器11の気泡の位置と基準画像における水準器11の気泡の位置との間における変化量を演算する。
In step 104, the amount of change in the display of the
ステップ105では、ステップ104において演算された水準器11の表示の変化量が予め設定された閾値以上であるかを判定する。以下では、絶対比較制御で用いられる閾値を「第一の閾値」と称する。水準器11の表示の変化量が第一の閾値以上であった場合には、情報表示装置1の変位量が異常であると判定して、ステップ106に進む。水準器11の表示の変化量が第一の閾値よりも小さい場合には、情報表示装置1には異常がないと判定して、処理を終了する。
In step 105, it is determined whether or not the amount of change in display on the
ステップ106では、報知部24が、情報表示装置1に異常が発生したことを報知して、処理を終了する。報知部24は、例えば管制室等の表示モニタに異常警報を表示することや、情報表示装置1の周辺や管制室等に警報音を鳴らすことにより、情報表示装置1の異常を報知する。
In step 106, the
このように、絶対比較制御では、変位検知装置100が情報表示装置1に取り付けられた状態、つまり異常が発生していない正常状態である初期状態からの水準器11の表示の変化を判定する。
As described above, in the absolute comparison control, a change in the display of the
次に、図5を参照して、相対比較制御について説明する。 Next, the relative comparison control will be described with reference to FIG.
相対比較制御では、コントローラ20は、図5に示すステップ201〜207の処理を所定の演算周期で実行する。
In the relative comparison control, the
ステップ201〜ステップ204は、絶対比較制御におけるステップ101〜104と同一の処理であるため、説明を省略する。 Steps 201 to 204 are the same processes as steps 101 to 104 in the absolute comparison control, and thus description thereof is omitted.
ステップ205では、ステップ204において演算された水準器11の表示の変化量が予め設定された閾値以上であるかを判定する。以下では、相対比較制御において用いられる閾値を「第二の閾値」と称する。水準器11の表示の変化量が第二の閾値以上であった場合には、情報表示装置1が変位して異常が発生していると判定して、ステップ206に進む。水準器11の表示の変化量が第二の閾値よりも小さい場合には、情報表示装置1に異常なしと判定して、ステップ207に進む。
In step 205, it is determined whether or not the change amount of the display on the
ステップ206では、絶対比較制御におけるステップ106と同様に、報知部24が、情報表示装置1に異常が発生したことを報知して、処理を終了する。
In step 206, as in step 106 in the absolute comparison control, the
ステップ207では、情報記憶部25に格納される基準画像をステップ201で撮像された判定画像へと変更して処理を終了する。判定が終了した判定画像を新たな基準画像に変更して相対比較制御を繰り返すことにより、連続して撮像した2つの画像における水準器11の表示の変化を判定することができる。このように、相対比較制御では、カメラ12によって連続して撮像された画像のうち、先に撮像された画像を基準画像とし、後に撮像された画像を判定画像として、水準器11の表示の変化を判定する。
In step 207, the reference image stored in the
このような相対比較制御によれば、絶対比較制御のように、正常状態である初期状態における水準器11の画像を撮像しなくても、情報表示装置1の異常を判定することができる。
According to such relative comparison control, an abnormality of the information display device 1 can be determined without taking an image of the
相対比較制御を初めて実行する際には、相対比較制御を実行する前に水準器11を撮像して、撮像した画像を基準画像とすればよい。また、絶対比較制御と同様に変位検知装置100の水準器11が情報表示装置1に取り付けられた初期状態における水準器11を撮像しておき、水準器11の初期状態を撮像した画像を基準画像としてもよい。
When the relative comparison control is executed for the first time, the
また、相対比較制御においては、比較する画像は連続して撮像されたものでなくてもよい。例えば、相対比較制御が複数回実行された後に基準画像を更新してもよい。 In the relative comparison control, the images to be compared do not have to be taken continuously. For example, the reference image may be updated after the relative comparison control is executed a plurality of times.
以上のように、変位検知装置100は、絶対比較制御や相対比較制御を行うことにより、情報表示装置1の変位を検知することができる。変位検知装置100は、情報表示装置1の設置場所等に基づき、絶対比較制御を行うか相対比較制御を行うかを任意に選択できる。また、絶対比較制御と相対比較制御とを同時に行い、変位検知の精度を向上させてもよい。
As described above, the
また、変位検知装置100において、水準器11は、情報表示装置1に取り付けられる筐体10内に設けられるものであるため、情報表示装置1のわずかな変位によっても、水準器11の表示が変化する。したがって、変位検知装置100によれば、筐体10内に設けられるカメラ12で水準器11を撮像した判定画像と基準画像との変化を判定することにより、情報表示装置1のわずかな変位の有無を判定することができる。
In the
また、変位検知装置100では、変化判定部22が演算した変化量を情報記憶部25に記憶しておき、演算した変化量の履歴を基に、情報表示装置1の異常を判定してもよい。例えば、相対比較制御を実行する場合において、異常判定部23が情報記憶部25から直近に演算された変化量を複数読み込んで、これらの平均が閾値以上であるか否かを判定するようにしてもよい。
Further, in the
また、相対比較制御では、演算した変化量の履歴を基に、変位検知装置100の水準器11を情報表示装置1に取り付けた初期状態からの変位量を演算し、この演算結果を基に、情報表示装置1の異常を判定してもよい。
In the relative comparison control, based on the history of the calculated change amount, the displacement amount from the initial state in which the
また、コントローラ20としてのマイクロコンピュータは、小型のマイコンを使用することができる。小型のマイコンを使用することによって、変位検知装置100をより小型で安価に製造することができる。
Moreover, the microcomputer as the
以上の実施形態によれば以下の効果を奏する。 According to the above embodiment, there exist the following effects.
変位検知装置100では、水準器11とカメラ12とが情報表示装置1に設けられ、カメラ12が水準器11を撮像した画像に基づいて変位を検知する。水準器11は、情報表示装置1のわずかな変位によってもその表示が変化するため、撮像した画像における水準器11の表示の変化を判定することにより情報表示装置1のわずかな変位を検知することができる。また、カメラ12は、水準器11を撮像できるものであればよく、情報表示装置1全体を撮像する必要がないため、小型のものを使用することができる。さらに、変位を検知するためにセンサ類を設ける必要もない。このため、変位検知装置100の大型化、複雑化を防止することができる。このように、変位検知装置100によれば、簡易な構成により情報表示装置1のわずかな変位を検知することができる。
In the
また、変位検知装置100では、カメラ12は、変位を検知する対象である情報表示装置1に設けられて、情報表示装置1そのものではなく情報表示装置1に設けられる水準器11を撮像する。このため、情報表示装置1から離れた場所にカメラ12を設置して情報表示装置1そのものを撮像する場合と比較して、カメラ12の撮像を遮るものがないため、変位検知の精度を向上させることができる。
Moreover, in the
また、変位検知装置100は、水準器11の画像の変化から、情報表示装置1に変位が生じているかを判定するものであり、情報表示装置1そのものの傾き量や変位量を演算するものではない。したがって、変位検知装置100は、多くの処理や演算を必要としないため、コントローラ20として小型のマイコンを使用することができ、より小型化することができる。
Further, the
上記実施形態では、異常判定部23は、変化判定部22が演算した水準器11における表示の変化量が、閾値より高いか否かを判定し、閾値よりも高い場合には、情報表示装置1に変位が生じる異常があると判定する。これに対し、変位検知装置100は、変化判定部22が水準器11の表示における変化の有無を判定し、水準器11の表示の変化量にかかわらず、表示に変化があった場合には、情報表示装置1に異常があると判定してもよい。言い換えれば、変位検知装置100は、第一の閾値や第二の閾値をゼロと設定して変位検知を行ってもよい。
In the embodiment described above, the
また、上記実施形態では、情報表示装置1に異常がないと判定された場合には何も報知せず、異常があると判定された場合にのみ報知部24が異常を報知するものである。これに対し、報知部24は、情報表示装置1には異常がないことを報知してもよい。
Moreover, in the said embodiment, when it determines with there being no abnormality in the information display apparatus 1, nothing is alert | reported, and only when it determines with there being abnormality, the alerting | reporting
また、上記実施形態では、報知部24は、情報表示装置1に異常が生じているかを判定した異常判定部23の判定結果を報知する。これに対し、報知部24は、変化判定部22が演算した水準器11の変化量、言い換えれば変化判定部22の判定結果そのものを報知してもよい。この場合には、報知された変化判定部22の判定結果を基に、管制室等の作業者は、情報表示装置1が異常状態であるか否かを判定することができる。このように、報知部24は、変化判定部22の判定結果から得られた情報を報知するものであればよい。
Moreover, in the said embodiment, the alerting | reporting
また、鉛直方向の変位が情報表示装置1に生じるような場合には、変位検知装置100に加え、加速度センサを設けてもよい。
In addition, in the case where a vertical displacement occurs in the information display device 1, an acceleration sensor may be provided in addition to the
以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。 The embodiment of the present invention has been described above. However, the above embodiment only shows a part of application examples of the present invention, and the technical scope of the present invention is limited to the specific configuration of the above embodiment. Absent.
1 情報表示装置
2 看板(表示部)
3 支柱
100 変位検知装置
11 水準器
12 カメラ(撮像部)
20 コントローラ
21 画像処理部
22 変化判定部
23 異常判定部
24 報知部
25 情報記憶部
1
3 Prop 100 Displacement detector
11
20
Claims (5)
前記看板に設けられる水準器と、
前記看板に設けられ前記水準器を撮像可能な撮像部と、
前記撮像部が撮像した判定画像から前記水準器の表示を抽出する画像処理部と、
判定の基準となる基準画像に含まれる前記水準器の表示と前記画像処理部が抽出した前記水準器の表示との間における表示の位置変化量を演算する変化判定部と、
前記変化判定部が演算した前記表示の位置変化量から得られた情報を報知する報知部と、を備えることを特徴とする変位検知装置。 A displacement detection device for detecting the displacement of a signboard displaying information ,
A spirit level provided on the signboard ;
An imaging unit provided on the signboard and capable of imaging the spirit level;
An image processing unit that extracts the display of the level from the determination image captured by the imaging unit;
A change determination unit that calculates a position change amount of display between the display of the level included in the reference image serving as a determination reference and the display of the level extracted by the image processing unit;
A displacement detection device comprising: a notification unit that notifies information obtained from the position change amount of the display calculated by the change determination unit.
前記異常判定部は、前記変化判定部が演算した前記表示の位置変化量が閾値以上であれば前記看板に異常が発生していると判定し、
前記報知部は、前記異常判定部の判定結果を報知することを特徴とする請求項1に記載の変位検知装置。 An abnormality determination unit that determines an abnormality of the signboard based on a determination result of the change determination unit;
The abnormality determining unit determines that an abnormality has occurred in the sign if the display position change amount calculated by the change determining unit is equal to or greater than a threshold value.
The displacement detection device according to claim 1, wherein the notification unit notifies a determination result of the abnormality determination unit.
情報を表示する表示部としての前記看板と、を備えることを特徴とする情報表示装置。 An information display device comprising: the signboard as a display unit for displaying information.
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