(57)【要約】【課題】地盤改良工事を行う作業現場において、現実画像と仮想画像を重ね合わせて合成画像を作成する際に、ずれのない正確な合成画像を作成する地盤改良工事の合成画像表示方法を提供する。【解決手段】地盤改良工事を行う作業現場での合成画像表示方法である。合成画像表示方法は、カメラで現実画像を撮影する工程と、作業機械に取り付けた撮影位置検出装置で現実画像の撮影位置情報を検出し、検出した現実画像の撮影位置情報に基づいて現実画像の撮影位置を求める工程と、任意の位置での測定が可能な実位置測定器で現実画像の実位置を測定し、測定した現実画像の実位置に基づいて現実画像の撮影位置を補正する工程と、補正した現実画像の撮影位置に対応する作業現場の施工情報に基づいた仮想画像を求める工程と、現実画像と仮想画像を重ね合わせて合成画像を作成し、作成した合成画像を画像表示装置に表示する工程と、を有する。【選択図】図６
2020052616.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
地盤改良工事を行う作業現場において、作業機械に取り付けたカメラで撮影した現実画像と作業現場の施工情報に基づいた仮想画像を重ね合わせた合成画像を表示する地盤改良工事の合成画像表示方法であって、
カメラで現実画像を撮影する工程と、
作業機械に取り付けた撮影位置検出装置で現実画像の撮影位置情報を検出し、検出した現実画像の撮影位置情報に基づいて現実画像の撮影位置を求める工程と、
任意の位置での測定が可能な実位置測定器で現実画像の実位置を測定し、測定した現実画像の実位置に基づいて現実画像の撮影位置を補正する工程と、
補正した現実画像の撮影位置に対応する作業現場の施工情報に基づいた仮想画像を求める工程と、
現実画像と仮想画像を重ね合わせて合成画像を作成し、作成した合成画像を画像表示装置に表示する工程と、を有したことを特徴とする地盤改良工事の合成画像表示方法。
【請求項２】
請求項１に記載された地盤改良工事の合成画像表示方法において、
撮影位置検出装置は、２つのＧＮＳＳ受信機と１つの傾斜計、又は３つのＧＮＳＳ受信機であることを特徴とする地盤改良工事の合成画像表示方法。
【請求項３】
請求項１又は２に記載された地盤改良工事の合成画像表示方法において、
実位置測定器は、１つのＧＮＳＳ受信機であることを特徴とする地盤改良工事の合成画像表示方法。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれかに記載された地盤改良工事の合成画像表示方法において、
作業機械に取り付けた地盤変位測定器で地盤変位を求める工程と、
地盤変位に基づいて現実画像の撮影位置を補正する工程と、を有したことを特徴とする地盤改良工事の合成画像表示方法。
【請求項５】
請求項４に記載された地盤改良工事の合成画像表示方法において、
地盤変位測定器は、距離測定器であることを特徴とする地盤改良工事の合成画像表示方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地盤改良工事を行う作業現場において、カメラで撮影した現実画像と仮想画像を重ね合わせた合成画像を表示する地盤改良工事の合成画像表示方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
地盤改良工事は、高圧噴射攪拌工法や薬液注入工法などの地盤中に地盤改良体を造成して地盤を強固にして改良する工事、あるいはサンドコンパクションパイル工法などの地盤中に砂杭を造成して地盤を締固めて改良する工事などが知られている。
【０００３】
ここでは、地盤改良工事の一例として高圧噴射攪拌工法による工事について説明する。
高圧噴射攪拌工法による工事は、作業現場において、最初にバックホーなどの重機を用いて複数の敷鉄板を地面の所定の位置に敷き並べる。次に、敷き並べた敷鉄板の上を施工機が走行して所定の場所まで移動する。移動後、施工機のロッドを所定の位置の地盤中に挿入し、所定の深度まで挿入する。挿入後、ロッドを回転しながら硬化剤を地盤中に噴射し、硬化剤と地盤を混合攪拌する。地盤中に挿入したロッドを引き抜きながら、硬化剤と地盤の混合攪拌を上方に向かって行う。これにより、所定の位置の地盤中に縦向き円柱状の地盤改良体を造成する。１本の地盤改良体を地盤中に造成したときは、施工機が敷鉄板の上を走行して、次の位置まで移動する。移動後、ロッドを所定の位置の地盤中に挿入して、地盤中に地盤改良体を造成する。これを繰り返し行うことで、地盤中に複数の地盤改良体を造成して、地盤の改良を行う。
【０００４】
ところで、地盤改良工事において、重機を用いた敷鉄板の敷き並べ、あるいは施工機を用いて地盤改良体の造成を行うとき、その作業する位置（敷鉄板を敷く位置、地盤改良体を造成する位置）が作業者にわかるように、目印として地面に白線などを引いて、この白線に従って作業者が作業を行っている。
【０００５】
しかしながら、目印として地面に白線などを引く作業は、作業者が手作業で行うため、作業が面倒で作業効率が悪く、また、作業ミスによる白線を引く位置がずれるという問題もある。
また、例えば、地盤中に地盤改良体を造成する際に、噴射した硬化剤や土が地盤中から地面に噴き出して、その周囲に引いた白線が消えることがある。また、別の作業を行っている重機などが地面に引いた白線上を走行することで、白線が消えることがある。また、作業現場において、降雨や降雪などの天候の悪化により地面に引いた白線が雨や雪などで消えることもある。そのため、白線が消えた場合は、作業者が白線を引き直す作業を行わなくてはならず、作業効率が非常に悪い。
【０００６】
そこで、従来、地盤改良工事において、重機を用いた敷鉄板の敷き並べ、あるいは施工機を用いて地盤改良体の造成を行うとき、地面に目印としての白線などを引くことなく、その作業する位置を作業者に簡単にわかるようにする方法が検討されていた。この方法としては、ＡＲ（Ａｕｇｍｅｎｔｅｄ  Ｒｅａｌｉｔｙ：拡張現実）技術を利用した合成画像表示方法を用いるものである。
【０００７】
合成画像表示方法は、例えば、施工機を用いて地盤改良体の造成を行う場合、施工機に取り付けたカメラで撮影した現実画像と作業現場の施工情報（地盤改良体を造成する位置の情報）に基づいた仮想画像を重ね合わせた合成画像を作成し、作成した合成画像を表示する。合成画像には、地盤改良体を造成する位置を示す白線が表示される。これにより、作業者は、この合成画像表示方法により表示された合成画像を見ながら施工機を操作することで、施工機を所定の場所まで移動し、施工機のロッドを所定の位置に挿入することができる。
以上のように、地盤改良工事において、ＡＲ技術を利用した合成画像表示方法を用いることで、作業者が目印となる白線などを手作業で地面に引く作業をなくすことができ、また、白線の引き直し作業もなくなることから、作業効率の向上を図ることができる。
【０００８】
この合成画像表示方法では、合成画像の作成において、カメラで撮影した現実画像の撮影位置を求めて、この現実画像の撮影位置に対応する仮想画像を、現実画像に重ね合わせることで、合成画像を作成する。しかし、現実画像の撮影位置を求めるとき、位置ずれが生じる場合がある。そのため、現実画像の撮影位置での位置ずれをなくすことができないと、作成する合成画像において現実画像と仮想画像とがずれて、現実画像と仮想画像を正しく重ね合わせることができない、即ち、正確な合成画像を作成することができないという問題がある。
【０００９】
このような問題があることから、従来は、現実画像の撮影位置での位置ずれをなくすために、ＡＲマーカーを使用している。ＡＲマーカーは、所定の場所に設置することで、その位置情報を正確に示すための標識である。これにより、ＡＲマーカーをカメラで撮影することで、ＡＲマーカーから正確な位置情報を取得でき、このとき、現実画像の撮影位置において位置ずれが生じていれば、その位置ずれに基づいて現実画像の撮影位置を補正することで、現実画像の撮影位置での位置ずれをなくすことができる。
以上のように、ＡＲマーカーを使用して現実画像の撮影位置での位置ずれをなくすことで、現実画像と仮想画像を重ね合わせて合成画像を作成する際に、ずれのない正確な合成画像を作成することができ、地盤改良工事において、作業者に正確な作業の情報を伝えることができる。
【００１０】
しかしながら、従来の合成画像表示方法では、正確な合成画像を作成するためにＡＲマーカーを使用していることから、ＡＲマーカーの設置は、その設置する場所においてずれが生じないように正確に行わなければならず、非常に手間のかかる作業である。
また、ＡＲマーカーを使用する場合、カメラがＡＲマーカーを撮影している状態（撮影する現実画像の中にＡＲマーカーが写っている状態）でしか正確な位置情報を取得することができず、位置ずれの補正は、ＡＲマーカーが撮影できる限られた場所でしか行うことができない。そのため、ＡＲマーカーを使用して現実画像の撮影位置の位置ずれを補正するには、地盤改良工事を行う作業現場の複数の場所にＡＲマーカーを設置する必要がある。しかしながら、作業現場は、屋外であるため、複数の場所にＡＲマーカーを設置するのが困難である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであって、その目的は、地盤改良工事を行う作業現場において、ＡＲマーカーを使用することなく現実画像の撮影位置での位置ずれをなくし、現実画像と仮想画像を重ね合わせて合成画像を作成する際に、ずれのない正確な合成画像を作成することができる地盤改良工事の合成画像表示方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、地盤改良工事を行う作業現場において、作業機械に取り付けたカメラで撮影した現実画像と作業現場の施工情報に基づいた仮想画像を重ね合わせた合成画像を表示する地盤改良工事の合成画像表示方法であって、カメラで現実画像を撮影する工程と、作業機械に取り付けた撮影位置検出装置で現実画像の撮影位置情報を検出し、検出した現実画像の撮影位置情報に基づいて現実画像の撮影位置を求める工程と、任意の位置での測定が可能な実位置測定器で現実画像の実位置を測定し、測定した現実画像の実位置に基づいて現実画像の撮影位置を補正する工程と、補正した現実画像の撮影位置に対応する作業現場の施工情報に基づいた仮想画像を求める工程と、現実画像と仮想画像を重ね合わせて合成画像を作成し、作成した合成画像を画像表示装置に表示する工程と、を有した地盤改良工事の合成画像表示方法である。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、撮影位置検出装置で検出した現実画像の撮影位置情報に基づいて現実画像の撮影位置を求めるとき、位置ずれが生じた場合でも、実位置測定器で測定した現実画像の実位置に基づいて現実画像の撮影位置を補正することで、現実画像の撮影位置を修正することができる。また、これにより、現実画像の撮影位置での位置ずれをなくし、現実画像と仮想画像を重ね合わせて合成画像を作成する際に、ずれのない正確な合成画像を作成することができる。
加えて、現実画像の撮影位置の補正では、任意の位置での測定が可能な実位置測定器によって現実画像の実位置を測定し、これに基づいて現実画像の撮影位置を補正するので、従来のような設置の作業に手間のかかるＡＲマーカーを使用することなく現実画像の撮影位置を補正でき、この補正を簡単に行える。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】施工機を示す側面図である。
【図２】地盤改良工事の合成画像表示方法において用いる合成画像表示装置のブロック図である。
【図３】架台に固着したカメラ及び撮影位置検出装置を示す図である。
【図４】合成画像を表示した画像表示装置を示す図である。
【図５】平面画像を表示した画像表示装置を示す図である。
【図６】地盤改良工事の合成画像表示方法における現実画像を撮影する工程から現実画像の撮影位置を補正する工程までのフローチャートである。
【図７】地盤改良工事の合成画像表示方法における仮想画像を求める工程から現実画像と仮想画像を重ね合わせて合成画像を作成して表示する工程までのフローチャートである。
【図８】地盤改良工事の合成画像表示方法において用いる別の合成画像表示装置のブロック図である。
【図９】地盤改良工事の合成画像表示方法における地盤変位測定器で地盤変位を求める工程と地盤変位に基づいて現実画像の撮影位置を補正する工程のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明の地盤改良工事の合成画像表示方法の一実施形態について、図面を参照して説明する。
本実施形態に係る地盤改良工事の合成画像表示方法（以下、単に本合成画像表示方法という）は、地盤改良工事を行う作業現場において、ＡＲ（Ａｕｇｍｅｎｔｅｄ  Ｒｅａｌｉｔｙ：拡張現実）技術を利用して、作業機械に取り付けたカメラで撮影した現実画像と作業現場の施工情報に基づいた仮想画像を重ね合わせた合成画像を表示する方法である。これにより、地盤改良工事において、作業者は、表示された合成画像を見ながら作業機械を操作することで、作業を簡単に行うことができる。
【００１６】
ここでは、地盤改良工事は、高圧噴射攪拌工法による地盤改良工事であり、作業は、作業現場において、作業機械、例えば施工機を用いて地盤中に地盤改良体を造成する作業である。図１は、施工機１を示す側面図である。施工機１は、図示のように、下部に走行体２を有するとともに、上部に運転室３を有する。また、施工機１の前部にはマスト４を立設し、マスト４に沿うように縦向きのロッド５を取り付け、ロッド５の先端（下端）にヘッド６を装着している。作業は、施工機１において、ロッド５を地盤中に挿入し、挿入後、ロッド５を回転させながらヘッド６から硬化剤を地盤中に噴射して硬化剤と地盤を混合攪拌するとともに、ロッドを引き抜きながら、硬化剤と地盤の混合攪拌を上方に向かって行う。これにより、地盤中に縦向き円柱状の地盤改良体を造成する。
なお、地盤改良工事は、これに限らず、薬液注入工法あるいはサンドコンパクションパイル工法などによる他の地盤改良工事でもよい。また、作業機械も、施工機１に限らず、例えば、作業現場において、地面に複数の敷鉄板を敷き並べる作業を行うバックホーやトラクターショベルなどの重機でもよい。
また、地盤改良工事の作業は、施工機による地盤中に地盤改良体を造成する作業、重機による敷鉄板を敷き並べる作業に限定されない。例えば、地盤改良工事を行う作業現場において、重機を用いて材料の搬入や搬出などを行う作業、あるいは機材や装置を設置する作業などでもよい。
【００１７】
本合成画像表示方法において用いる合成画像表示装置について説明する。
図２は、合成画像表示装置１０のブロック図である。
合成画像表示装置１０は、図示のように、施工機１に取り付けて撮影を行うカメラ１１と、施工機１に取り付けてカメラ１１で撮影した現実画像の撮影位置情報を検出する撮影位置検出装置１２と、現実画像の実位置を測定する実位置測定器１３と、カメラ１１、撮影位置検出装置１２、実位置測定器１３からの各情報を入力して各種の処理を行う情報処理装置１４と、カメラ１１で撮影した現実画像と仮想画像を重ね合わせた合成画像などを表示する画像表示装置１５とを有する。
【００１８】
カメラ１１は、施工機１の運転室３の屋根の前部に、前方かつ斜め下方に向けて取り付けて、施工機１の前方の現実画像を撮影する。なお、カメラ１１の取り付けは、運転室３の屋根に限らず、運転室３の内部などの他の箇所に取り付けてもよい。
【００１９】
撮影位置検出装置１２は、２つのＧＮＳＳ（Global Navigation Satellite System）受信機２１と１つの傾斜計２２を有する。
ＧＮＳＳ受信機２１は、全地球衛星測位システムによる位置情報を取得する測位装置であり、一般に広く知られているＧＰＳ（Global Positioning System）受信機などが含まれる。この２つのＧＮＳＳ受信機２１を、施工機１の運転室３の屋根に取り付ける。２つのＧＮＳＳ受信機２１は、例えば、施工機１の前後方向に所定の間隔を空けて取り付ける。施工機１の前後方向に所定の間隔を空けて取り付けた２つのＧＮＳＳ受信機２１では、施工機１の位置を検出するとともに、施工機１がどの方向に向いているのかの施工機１の方位も検出する。
【００２０】
また、傾斜計２２は、２つのＧＮＳＳ受信機２１と同様、施工機１の運転室３の屋根に取り付ける。傾斜計２２では、施工機１が前後方向及び左右方向においてどのように傾いているのかの施工機１の傾きを検出する。
【００２１】
撮影位置検出装置１２で検出する現実画像の撮影位置情報は、２つのＧＮＳＳ受信機２１で検出する施工機１の位置及び施工機１の方位と、傾斜計２２で検出する施工機１の傾きである。撮影位置検出装置１２では、この現実画像の撮影位置情報を、情報処理装置１４に送る。
【００２２】
また、図３は、架台３０に固着したカメラ１１及び撮影位置検出装置１２を示す図である。
カメラ１１と、撮影位置検出装置１２である２つのＧＮＳＳ受信機２１と１つの傾斜計２２については、図３に示すように、施工機１の運転室３の屋根に取り付ける架台３０にそれぞれ固着する。架台３０は、井桁状で、運転室３の屋根に着脱自在に取り付ける。具体的には、架台３０に、２つのＧＮＳＳ受信機２１を施工機１の前後方向（図中において前後方向を矢印で示す）に所定の間隔を空けて固着するとともに、傾斜計２２も固着する。また、架台３０の前部にカメラ１１を固着し、カメラ１１は施工機１の前方かつ斜め下方に向ける。また、カメラ１１には、撮影場所を照らすためのライト３２を備える。
また、２つのＧＮＳＳ受信機２１は、施工機１の前後方向に細長のカバー３１で覆うことで、表面にあらわれないようにして保護する。なお、カバー３１は、これに限定されず、２つのＧＮＳＳ受信機２１と傾斜計２２、カメラ１１のすべてを覆って、これらを保護するようにしてもよい。
【００２３】
以上のように、架台３０に、カメラ１１や撮影位置検出装置１２（２つのＧＮＳＳ受信機２１及び傾斜計２２）を固着することで、カメラ１１と撮影位置検出装置１２を架台３０とともに一体構造にする。これにより、施工機１に取り付けたときのカメラ１１と撮影位置検出装置１２との位置関係（施工機１に対する位置も含め）及びカメラ１１の向いている方向（上下角度、左右の向き）を、予め設定した所定の状態にすることができる。これを、カメラ１１の取り付け情報として、情報処理装置１４の記憶装置２５に記憶させる。
なお、カメラ１１と撮影位置検出装置１２を一体構造にし、カメラ１１と撮影位置検出装置１２との位置関係及びカメラ１１の向いている方向を予め設定した所定の状態にすることで、カメラ１１や撮影位置検出装置１２を、例えば施工機１や重機（バックホー）に取り付けるごとに、それらの位置関係を測るという工程をなくすことができ、これにより、施工機１や重機への取り付け作業時の作業効率の向上を図る。
また、カメラ１１と撮影位置検出装置１２を架台３０に固着して一体構造にしたことで、施工機１への取り付け取り外しが簡単に行える。これにより、他の施工機１や重機（バックホー）への付け替え作業も、極めて簡単に行うことができる。
【００２４】
また、撮影位置検出装置１２は、２つのＧＮＳＳ受信機２１と１つの傾斜計２２を有するが、これに限らず、傾斜計２２を有することなく、３つのＧＮＳＳ受信機２１を有するようにしてもよい。この場合、３つのＧＮＳＳ受信機２１は、施工機１に三角形になる位置にそれぞれ取り付ける。これにより、３つのＧＮＳＳ受信機２１では、施工機１の位置及び施工機１の方位を検出できるとともに、３つのＧＮＳＳ受信機２１を三角形になる位置に取り付けたことで、傾斜計２２がなくても、施工機１が前後方向及び左右方向においてどのように傾いているのかの施工機１の傾きも検出できる。
【００２５】
実位置測定器１３は、例えば、１つのＧＮＳＳ受信機２３であり、持ち運び可能なタイプの受信機で、任意の位置での測定が可能である。ＧＮＳＳ受信機２３は、ＧＮＳＳ受信機２３自体の位置を測定し、測定したＧＮＳＳ受信機２３自体の位置が現実画像の実位置である。この現実画像の実位置を、情報処理装置１４に送る。なお、実位置測定器１３から情報処理装置１４に現実画像の実位置を送る方法は、無線又は有線によって、あるいは実位置測定器１３を情報処理装置１４に直接接続し又は記録媒体を介して間接的に接続するなどの方法がある。
【００２６】
情報処理装置１４は、コンピューターであり、処理部（ＣＰＵ）２４、記憶装置２５を備える。情報処理装置１４は、例えば施工機１の運転室３内に設置する。
処理部２４は、記憶装置２５に記憶する各種のプログラムを実行することで、各種の処理を行う。この処理は、例えば、合成画像の作成などがある。
記憶装置２５は、前記プログラムとともに、カメラ１１や撮影位置検出装置１２、実位置測定器１３から送られた各情報、作業現場の施工情報なども記憶する。作業現場の施工情報は、これから行う作業の情報、例えば、これから造成する地盤改良体の位置の情報であり、その他にも、作業現場において、既に地盤中に造成した地盤改良体の情報や地盤中に存在している地下埋設物（埋設管、杭、矢板など）の情報などである。
【００２７】
また、情報処理装置１４には、画像表示装置１５も備える。
図４は、合成画像を表示した画像表示装置１５を示す図である。
画像表示装置１５は、ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）や液晶などのディスプレーであり、例えば処理部２４で行われた処理により作成された合成画像を表示する。合成画像は、図４に示すように、カメラ１１で撮影した現実画像と作業現場の施工情報に基づいた仮想画像を重ね合わせた画像である。ここでの作業現場の施工情報に基づいた仮想画像は、例えば、これから造成する地盤改良体（造成予定の改良体）、具体的には地盤改良体の中心点を示す十字の線や地盤改良体の外周を示す円形の線を表示したものである。その他にも、既に地盤中に造成した地盤改良体（完成した改良体）や地盤中に存在している地下埋設物（埋設した矢板）、あるいは施工機の誘導位置を示す線も表示する。なお、図中に示す引き出し線は、実際の画像上には表示されない。
【００２８】
また、画像表示装置１５は、合成画像を表示するだけでなく、単にカメラ１１で撮影した現実画像のみを表示してもよいし、あるいは作業現場を上方から見た画像（平面画像という）を表示してもよい。
図５は、平面画像を表示した画像表示装置１５を示す図である。
平面画像は、例えば、図５に示すように、作業を行う施工機１とともに、作業現場を走行する重機や埋設した矢板、設置した敷鉄板、これから敷鉄板を敷く位置、あるいは地盤中に造成した地盤改良体（完成した改良体）やこれから造成する地盤改良体（造成予定の改良体）などを示す線などが描かれた図である。なお、図中に示す引き出し線は、実際の画像上には表示されない。
【００２９】
画像表示装置１５では、合成画像と平面画像との２つの画像を切り替えることで表示可能にする。２つの画像は、作業者が切り替え用のスイッチを操作して切り替えることができるが、これとともに、施工機１が移動して作業を行う場所に近づくと、自動的に平面画像から合成画像に切り替わるようにしてもよい。
【００３０】
また、画像表示装置１５は、情報処理装置１４に備えて一体にしているが、これを、別々にして、画像表示装置１５のみを持ち運べるように、あるいは情報処理装置１４とは別の箇所に設置してもよい。ただし、画像表示装置１５は、作業者がその画面を見ながら施工機１を操作するので、施工機１の運転室３内に設置するのがよい。
【００３１】
次に、本合成画像表示方法について、フローチャートを用いて説明する。
図６は、本合成画像表示方法における現実画像を撮影する工程から現実画像の撮影位置を補正する工程までのフローチャートである。図７は、本合成画像表示方法における仮想画像を求める工程から現実画像と仮想画像を重ね合わせて合成画像を作成して表示する工程までのフローチャートである。
本合成画像表示方法は、図６、図７に示すように、現実画像を撮影する工程（第１工程）（Ｓ１）と、現実画像の撮影位置を求める工程（第２工程）（Ｓ２）と、現実画像の撮影位置を補正する工程（第３工程）（Ｓ３）と、仮想画像を求める工程（第４工程）（Ｓ４）と、現実画像と仮想画像を重ね合わせて合成画像を作成して表示する工程（第５工程）（Ｓ５）とを有する。
【００３２】
（第１工程）
現実画像を撮影する工程（Ｓ１）は、施工機１に取り付けたカメラ１１で現実画像を撮影する工程である。
即ち、カメラ１１において、施工機１の前方である作業を行う場所の撮影を行う。撮影した現実画像（データ）は、情報処理装置１４に送る。
【００３３】
（第２工程）
現実画像の撮影位置を求める工程（Ｓ２）は、施工機１に取り付けた撮影位置検出装置１２で現実画像の撮影位置情報を検出し、情報処理装置１４において、検出した現実画像の撮影位置情報に基づいて現実画像の撮影位置を求める工程である。
この工程は、現実画像の撮影位置情報を検出する工程（Ｓ２ａ）と、現実画像の撮影位置情報に基づいて現実画像の撮影位置を求める工程（Ｓ２ｂ）を有する。
【００３４】
現実画像の撮影位置情報を検出する工程（Ｓ２ａ）は、撮影位置検出装置１２の２つのＧＮＳＳ受信機２１で施工機１の位置及び施工機１の方位を検出するとともに、撮影位置検出装置１２の傾斜計２２で施工機１の傾き（施工機１の前後方向及び左右方向の傾き）を検出する。検出した施工機１の位置（データ）及び施工機１の方位（データ）、施工機１の傾き（データ）は、現実画像の撮影位置情報として情報処理装置１４に送る。
【００３５】
現実画像の撮影位置情報に基づいて現実画像の撮影位置を求める工程（Ｓ２ｂ）は、情報処理装置１４の処理部２４において、撮影位置検出装置１２から送られた現実画像の撮影位置情報とともに、記憶装置２５に記憶したカメラ１１の取り付け情報（施工機１に取り付けたときのカメラ１１と撮影位置検出装置１２との位置関係及びカメラ１１の向いている方向のデータ）に基づいて、所定プログラムの実行による処理を行って、カメラ１１がどこを撮影しているのか（カメラ１１の撮影位置）という現実画像の撮影位置を求める。現実画像の撮影位置は、カメラ１１で撮影している現実画像の中心位置の座標であり、座標は、水平面上のＸ軸、Ｙ軸の値（ｘ１、ｙ１）と、水平面に垂直なＺ軸の値（ｚ１）であり、即ち、ｘ１、ｙ１、ｚ１である。この求めた現実画像の撮影位置（座標）を、記憶装置２５に記憶する。
【００３６】
（第３工程）
現実画像の撮影位置を補正する工程（Ｓ３）は、任意の位置での測定が可能な実位置測定器１３で現実画像の実位置を測定し、情報処理装置１４において、測定した現実画像の実位置に基づいて現実画像の撮影位置を補正する工程である。
この工程は、現実画像の実位置を測定する工程（Ｓ３ａ）と、現実画像の実位置に基づいて現実画像の撮影位置を補正する工程（Ｓ３ｂ）とを有する。
【００３７】
現実画像の実位置を測定する工程（Ｓ３ａ）は、実位置測定器１３である１つのＧＮＳＳ受信機２３を作業者が持ち、カメラ１１で撮影している現実画像の中心位置に向かう。作業者は、撮影している現実画像の中心位置をＧＮＳＳ受信機２３で直接測定する。また、作業者がＧＮＳＳ受信機２３で現実画像の実位置を直接測定するのは、１回である。この測定した位置がカメラ１１で撮影した現実画像の実位置であり、これを情報処理装置１４に送る。現実画像の実位置は、ＧＮＳＳ受信機２３で測定した位置の座標であり、この座標も、水平面上のＸ軸、Ｙ軸の値（ｘ０、ｙ０）と、水平面に垂直なＺ軸の値（ｚ０）であり、即ち、ｘ０、ｙ０、ｚ０である。
【００３８】
現実画像の実位置に基づいて現実画像の撮影位置を補正する工程（Ｓ３ｂ）は、情報処理装置１４の処理部２４において、記憶装置２５に記憶する補正用プログラムの実行による処理を行う。即ち、実位置測定器１３から送られた現実画像の実位置（座標：ｘ０、ｙ０、ｚ０）と、第２工程（Ｓ２）で求めた現実画像の撮影位置（座標：ｘ１、ｙ１、ｚ１）とを対比し、位置ずれのずれ量を算出する。ずれ量は、現実画像の実位置と現実画像の撮影位置の座標の差で、Δｘ（ｘ０−ｘ１）、Δｙ（ｙ０−ｙ１）、Δｚ（ｚ０−ｚ１）である。この算出したずれ量（Δｘ、Δｙ、Δｚ）に基づいて現実画像の撮影位置を補正する。以後、カメラ１１で撮影するごとに、常に現実画像の撮影位置の補正を行う。
【００３９】
（第４工程）
仮想画像を求める工程（Ｓ４）は、情報処理装置１４において、補正した現実画像の撮影位置に対応する作業現場の施工情報に基づいた仮想画像を求める工程である。
即ち、情報処理装置１４の処理部２４において、補正した現実画像の撮影位置に基づいて、記憶装置２５に記憶する所定プログラムの実行による処理を行って、補正した現実画像の撮影位置に対応する作業現場の施工情報に基づいた仮想画像を求める。仮想画像は、前述の通り、これから造成する地盤改良体を示す線、あるいは既に地盤中に造成した地盤改良体や地盤中に存在している地下埋設物を示す線などを表示したものである。
【００４０】
（第５工程）
現実画像と仮想画像を重ね合わせて合成画像を作成して表示する工程（Ｓ５）は、情報処理装置１４において、カメラで撮影した現実画像と作業現場の施工情報に基づいた仮想画像を重ね合わせて合成画像を作成し、作成した合成画像を画像表示装置１５に表示する工程である。
この工程は、合成画像を作成する工程（Ｓ５ａ）と、作成した合成画像を表示する工程（Ｓ５ｂ）を有する。
【００４１】
合成画像を作成する工程（Ｓ５ａ）は、情報処理装置１４の処理部２４において、記憶装置２５に記憶する所定プログラムの実行による処理を行って、第１工程（Ｓ１）のカメラ１１で撮影した現実画像と、第４工程（Ｓ４）で求めた仮想画像を重ね合わせて合成画像を作成する。即ち、合成画像は、カメラ１１で撮影した現実画像と作業現場の施工情報に基づいた仮想画像を重ね合わせた画像である。
【００４２】
作成した合成画像を表示する工程（Ｓ５ｂ）は、前記工程（Ｓ５ａ）で作成された合成画像を、施工機１の運転室３内に設置した情報処理装置１４の画像表示装置１５に表示する。
これにより、作業者は、情報処理装置１４の画像表示装置１５に表示された合成画像を見ながら施工機１を操作することで、所定の位置の地盤中に地盤改良体を造成することができる。
【００４３】
以上説明したように、情報処理装置１４において、撮影位置検出装置１２で検出した現実画像の撮影位置情報に基づいて現実画像の撮影位置を求めるとき、位置ずれが生じる場合がある。即ち、施工機１にカメラ１１や撮影位置検出装置１２（２つのＧＮＳＳ受信機２１及び傾斜計２２）を取り付ける際に、わずかでもずれて取り付けると、現実画像の撮影位置において位置ずれが生じる。
しかしながら、本合成画像表示方法によれば、現実画像の撮影位置での位置ずれが生じた場合でも、実位置測定器１３で測定した現実画像の実位置に基づいて現実画像の撮影位置を補正することで、現実画像の撮影位置を修正することができる。これにより、現実画像の撮影位置での位置ずれをなくし、現実画像と仮想画像を重ね合わせて合成画像を作成する際に、ずれのない正確な合成画像を作成することができる。よって、画像表示装置１５に正確な合成画像を表示することができ、地盤改良工事において作業者が的確な作業を行うことができる。
【００４４】
また、現実画像の撮影位置の補正では、実位置測定器１３であるＧＮＳＳ受信機２３によって、現実画像の実位置を測定し、これに基づいて現実画像の撮影位置を補正するので、従来のような設置の作業に手間がかかり、かつ作業現場の複数の場所に設置する必要があるＡＲマーカーを使用することなく現実画像の撮影位置を補正できる。しかも、現実画像の撮影位置を補正する際に行う現実画像の実位置の測定は、ＧＮＳＳ受信機２３による測定だけであり、その測定も１回であるから、その作業は極めて簡単である。
【００４５】
また、撮影位置検出装置１２は、２つのＧＮＳＳ受信機２１と１つの傾斜計２２に、又は３つのＧＮＳＳ受信機２１であることで、装置自体が大掛かりにならずにすみ、単純な構造にできる。これにより、撮影位置検出装置１２を安価なものにでき、コストを抑えることができる。また、実位置測定器１３は、１つのＧＮＳＳ受信機２３であることで、測定器自体が大掛かりにならずにすみ、単純な構造にできる。これにより、実位置測定器１３を安価なものにでき、コストを抑えることができる。
【００４６】
次に、本発明の地盤改良工事の合成画像表示方法の別の実施形態について説明する。
合成画像表示方法は、地盤改良工事の作業中に、例えば作業によって起きる地盤の隆起や陥没などの地盤変位があったときに対応できるようにしたもので、基本的には前述の実施形態のものと同じであるが、以下の点で異なるので、この異なる点について説明する。
【００４７】
図８は、別の合成画像表示装置のブロック図である。
合成画像表示装置１０は、図示のように、前述の実施形態のものと同じ各種の装置を有するとともに、地盤変位測定器１６を有する。地盤変位測定器１６は、例えば所定の位置までの距離を測定する距離測定器、ここではレーザー距離計であり、施工機１の運転室３の屋根の前部に取り付けたカメラ１１の横に取り付けて、カメラ１１で撮影している現実画像の撮影位置（中心位置）までの距離を測定する。
また、地盤変位測定器１６も、カメラ１１や撮影位置検出装置１２と同様に架台３０に固着して、カメラ１１と撮影位置検出装置１２とともに一体構造にする。
【００４８】
次に、合成画像表示方法について説明する。
図９は、合成画像表示方法における地盤変位測定器１６で地盤変位を求める工程と地盤変位に基づいて現実画像の撮影位置を補正する工程のフローチャートである。
合成画像表示方法は、前述の実施形態と同様、現実画像を撮影する工程（第１工程）（Ｓ１）と、現実画像の撮影位置を求める工程（第２工程）（Ｓ２）と、現実画像の撮影位置を補正する工程（第３工程）（Ｓ３）と、仮想画像を求める工程（第４工程）（Ｓ４）と、現実画像と仮想画像を重ね合わせて合成画像を作成して表示する工程（第５工程）（Ｓ５）を有する。
また、図９に示すように、施工機１に取り付けた地盤変位測定器１６で地盤変位を求める工程（ＳＡ）と、地盤変位に基づいて現実画像の撮影位置を補正する工程（ＳＢ）を有する。
【００４９】
地盤変位測定器１６で地盤変位を求める工程（ＳＡ）は、地盤変位測定器１６（レーザー距離計）で、カメラで撮影している現実画像の撮影位置（その中心位置）までの距離を測定する。この測定した距離（データ）を情報処理装置１４に送る。続いて、情報処理装置１４の処理部２４において、地盤変位測定器１６から送られた現実画像の撮影位置までの距離に基づいて、所定のプログラムによる処理を行って、地盤変位（隆起や陥没など）を求める。
即ち、地盤変位測定器１６で測定するカメラで撮影している現実画像の撮影位置までの距離は、地盤変位測定器１６を施工機１に取り付けたとき、地盤変位測定器１６の取り付け位置や向きなどにより、その距離は予め決まる（所定の距離になる）。この予め決まっている距離と地盤変位測定器１６で実際に測定する距離とを比較し、そこに差（ずれ）があれば、その差が地盤変位を示す値である。これにより、地盤の隆起や陥没などの地盤変位を求めることができる。
【００５０】
地盤変位に基づいて現実画像の撮影位置を補正する工程（ＳＢ）は、情報処理装置１４の処理部２４において、所定のプログラムによる処理を行って、現実画像の撮影位置を地盤変位に基づいたものに補正する。即ち、前記工程（ＳＡ）で求めた地盤変位（隆起や陥没など）から、地盤変位による補正量を算出する。地盤変位による補正量は、地盤変位によって生じたカメラで撮影している現実画像の撮影位置までの距離のずれ（地盤変位を示す値である差）を修正するものである。算出した地盤変位による補正量に基づいて現実画像の撮影位置を補正する。
また、地盤変位測定器１６で地盤変位を求める工程（ＳＡ）と、地盤変位に基づいて現実画像の撮影位置を補正する工程（ＳＢ）は、仮想画像を求める工程（第４工程）（Ｓ４）の前に行う工程で、カメラ１１で撮影して合成画像を作成するときは、常に行う。
【００５１】
以上説明したように、地盤改良工事の作業中に、地盤の隆起や陥没などの地盤変位が起こっても、地盤変位に応じて現実画像の撮影位置を補正することができる。地盤変位に的確に対応することで、常に現実画像の撮影位置での位置ずれをなくし、ずれのない正確な合成画像を作成することができる。
【００５２】
また、地盤変位測定器１６は、距離測定器（レーザー距離計）であることで、測定器自体が大掛かりにならずにすみ、単純な構造にできる。これにより、地盤変位測定器１６を施工機１などに簡単に取り付けることができ、これとともに、地盤変位測定器１６を安価なものにでき、コストを抑えることができる。
【００５３】
なお、地盤変位測定器１６は、距離測定器であるが、これに限定されるものではなく、地盤変位を測定できるのであれば、その他の機器でもよい。
例えば、施工機１あるいはバックホーやトラクターショベルなどの重機は、車体の位置を測定するためのＧＮＳＳ受信機（ＧＰＳ受信機）を予め装着している。そこで、地盤変位測定器１６として、距離測定器の代わりに、車体に予め装着したＧＮＳＳ受信機を利用して、地盤の隆起や陥没などの地盤変位を求めるようにする。
【００５４】
即ち、施工機１では、ＧＮＳＳ受信機と車体下部の走行体２やロッド５の先端のヘッド６との位置関係が決定しているので、地面に走行体２やヘッド６を当接したときの走行体２やヘッド６の位置が算出でき、算出した走行体２やヘッド６の位置から、地盤の隆起や陥没などの地盤変位を求めることができる。また、バックホーやトラクターショベルなどの重機では、ブームやアーム、油圧シリンダーなどのそれぞれの動き量から、ＧＮＳＳ受信機とアタッチメント先端との位置関係が把握できるので、地面にアタッチメント先端を当接したときのアタッチメント先端の位置が算出でき、算出したアタッチメント先端の位置から、地盤の隆起や陥没などの地盤変位を求めることができる。
【符号の説明】
【００５５】
１…施工機、２…走行体、３…運転室、４…マスト、５…ロッド、６…ヘッド、１０…合成画像表示装置、１１…カメラ、１２…撮影位置検出装置、１３…実位置測定器、１４…情報処理装置、１５…画像表示装置、１６…地盤変位測定器、２１…ＧＮＳＳ受信機、２２…傾斜計、２３…ＧＮＳＳ受信機、２４…処理部、２５…記憶装置、３０…架台、３１…カバー、３２…ライト。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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