(57)【要約】【課題】本実施形態では、異なる径の管を検査する場合でも、調整作業を格段と低減し、ひいては調整用の部品点数なども低減することができる管内検査カメラ装置を提供する。【解決手段】本実施形態は、走行ユニット１１０にカメラユニット１４０を搭載した管内検査装置１００、前記カメラユニット１４０で撮像された画像データを処理する制御ユニット４００を備える。前記制御ユニット４００は、画像データ加工処理部４０１、表示器５００を備える。前記画像データ加工処理部４０１は、撮像された画像データが書き込まれるバッファメモリ６０１と、該バッファメモリの管内画像の管軸の周囲の領域の監視画像を取り出して、表示器５００に出力する。【選択図】図３
2018092092.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
走行ユニット（１１０）にカメラユニット（１４０）を搭載した管内検査装置（１００）と、前記カメラユニット（１４０）で撮像された画像データを処理する制御ユニット（４００）とを備え、
前記制御ユニット（４００）は、画像データ加工処理部（４０１）、表示器（５００）を備え、
前記画像データ加工処理部（４０１）は、
撮像されたフレーム画像データが書き込まれるバッファメモリ（６０１）と、
前記バッファメモリの前記フレーム画像データに基づく管内画像の管軸の周囲の領域を調整して取得した監視画像を、前記バッファメモリ（６０１）から取り出して、前記表示器（５００）に出力する監視画像取り出し部（４１１）と、
を備えることを特徴とする自走式管内検査カメラ装置。
【請求項２】
前記管軸の周囲の領域の監視画像は、矩形状であることを特徴とする請求項１記載の自走式管内検査カメラ装置。
【請求項３】
監視画像取り出し部（４１１）は、
前記管内画像データに基づく管軸のアドレスを自動的に追跡して、前記管内画像の管軸の周囲の領域の監視画像を前記バッファメモリ（６０１）から取り出すことを特徴とする請求項１記載の自走式管内検査カメラ装置。
【請求項４】
監視画像取り出し部（４１１）は、
操作部（４２０）の操作に応答して、前記管内画像の管軸の周囲の領域の監視画像を前記バッファメモリ（６０１）から取り出すことを特徴とする請求項１記載の自走式管内検査カメラ装置。
【請求項５】
前記走行ユニット（１１０）に対する前記カメラユニット（１４０）の高さを調整できるリフトユニット（１５０）をさらに有したことを特徴とする請求項１記載の自走式管内検査カメラ装置。
【請求項６】
管内検査装置は、走行ユニット（１１０）にカメラユニット（１４０）を搭載し、制御ユニットが、前記カメラユニット（１４０）で撮像された画像データを処理し、
前記制御ユニットの画像データ加工処理部が、
撮像されたフレーム画像データをバッファメモリに書き込み、
前記バッファメモリの前記フレーム画像データに基づく管内画像の管軸の周囲の領域を調整して、確保した監視画像を、前記バッファメモリから取り出して、表示器に出力する、
ことを特徴とする管内検査カメラの光軸調整方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本実施形態は、自走式管内検査カメラ装置および管内検査カメラの光軸調整方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
水道管、下水管、ガス管などの管類を検査対象とする、自走式管内検査カメラ装置がある。この装置は、配管内を遠隔操作により配管方向に走行させ、カメラ実装部に実装したカメラで配管内を撮影することができる。
【０００３】
この自走式管内検査カメラ装置は、従来、配管内を円滑にかつ適正な速度で走行して、管内を斑なく的確に観察できるよう、検査対象配管の管径に応じて、複数種類の管内検査カメラ装置が用意されている。そして、管内検査が行われる場合、ユーザには、検査対象となる管径に応じて、複数種類の管内検査カメラ装置を選択的に使い分けなければならないと言う作業が必要である。
【０００４】
一方、自走式管内検査カメラ装置として、従来、左右方向に拡縮可能な走行台車に、上下方向に伸縮可能なカメラ取り付けアームを検査装置（特許文献１参照）が開発されている。また、走行体の左右にパンタグラフ機構を備え、このパンタグラフ機構に外側に向くように付勢されたローラ付アームを備え、該走行体が管路の中心に位置するように制御する管路観察装置（特許文献２参照）もある。さらには、Ｘ状に交差するように配置された一対の拡縮ロッドを用いて一対のキャタピラー間を調整する機構を備えた管内探査装置（特許文献３参照）もある。さらにまた、管路の径に応じた複数の長さ寸法を有する複数種の脚部を用意し、管路の径に応じて脚部を付け替える構造とした管内検査カメラ（特許文献４参照）もある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１１−６４２３０号公報
【特許文献２】特開２００２−１６８７９４号公報
【特許文献３】特許第３８７０８６４号公報
【特許文献４】実開平７−７２６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記したように従来の管内検査カメラ装置は、異なる径の管を検査する毎に、管内検査カメラ装置のカメラ位置の調整を行ったり、部品を取り換えたりする必要があった。このために管内検査装置の価格の増大、検査作業の煩雑さがある。
【０００７】
そこで本実施形態では、異なる径の管を検査する場合でも、調整作業を格段と低減し、ひいては調整用の部品点数なども低減することができる自走式管内検査カメラ装置および管内検査カメラの光軸調整方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
一実施形態によると、走行ユニットにカメラユニットを搭載した管内検査装置と、前記カメラユニットで撮像された画像データを処理する制御ユニットとを備え、前記制御ユニットは、画像データ加工処理部、表示器を備え、
前記画像データ加工処理部は、撮像されたフレーム画像データが書き込まれるバッファメモリと、前記バッファメモリの前記フレーム画像データに基づく管内画像の管軸の周囲の領域を調整して取得した監視画像を、前記バッファメモリから取り出して、前記表示器に出力する監視画像取り出し部と、を備える。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１Ａ】図１Ａは、一実施形態の管内検査装置が第１の管内で使用されるときの例を示す図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図である。
【図１Ｂ】図１Ｂは、一実施形態の管内検査装置が、第１の管の管径とは異なる第２の管内で使用されるときの例を示す図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図である。
【図１Ｃ】図１Ｃは、一実施形態の管内検査装置が、第１の管及び第２の管の管径とは異なる第３の管内で使用されるときの例を示す図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図である。
【図２】図２は、一実施形態の管内検査装置が、第１の管、第２の管、第３の管の管径とは管径がそれぞれさらに異なる管２００ＡＢ１・・・２００ＡＢｎ、２００ＢＣ・・・にも利用できることを説明するための図である。
【図３】図３は、一実施形態の管内検査装置の制御システムの概要を示す図である。
【図４Ａ】図４Ａは、一実施形態の管内検査装置において、画像処理が実施されるときの構成要素の一例を示す図である。
【図４Ｂ】図４Ｂは、他の実施形態の管内検査装置において、画像処理が実施されるときの構成要素の一例を示す図である。
【図５】図５は、一実施形態の管内検査装置において、画像処理が実施される経過を説明する説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を参照して実施形態を説明する。なお、以下の説明は一例に過ぎず、当業者において、発明の主旨を保っての適宜変更について容易に想到し得るものについては、当然に本発明の範囲に含有されるものである。また、図面は、説明をより明確にするため、実際の態様に比べて、各部の幅、厚さ、形状等について模式的に表される場合があるが、本発明の解釈を限定するものではない。また、本明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同一又は類似した機能を発揮する構成要素には同一の参照符号を付し、重複する詳細な説明を省略することがある。
【００１１】
図１Ａは、一実施形態による管内検査カメラ装置１００が検査対象である管２００Ａに挿入された状態（図１Ａの（ａ））と、管内検査カメラ装置１００を側面から見た状態を示している（図１Ａの（ｂ））。
【００１２】
管内検査カメラ装置１００は、走行ユニット１１０を有する。走行ユニット１１０は、基本フレーム１１０ａと、この基本フレーム１１０ａに取り付けられた車輪１２０Ｌ，１２０Ｒとモータユニット（図示せず）を有する。モータは、ケーブル１３０を介して制御ユニット（図示せず）と電気的に接続されており、制御ユニットにより制御される。制御ユニットによりモーが制御されることにより、走行ユニット１１０は、前方へ前進走行、或は後方へ後退走行することができる。
【００１３】
走行ユニット１１０は、その前方上部へ、カメラユニット１４０が取り付けられている。カメラユニット１４０で撮像された画像データは、ケーブル１３０内のラインを介して制御ユニットに伝送される。
【００１４】
カメラユニット１４０の前面側の周囲フレームには、複数の照明器１４５取り付けられている。この複数の照明器１４５もケーブル１３０内の制御ラインを通じて、その照度が制御されることができる。またカメラユニット１４０は、そのヘッド部が首ふり可能である。これにより、カメラユニット１４０は、そのヘッド部をカメラ軸（撮像レンズのほぼ中心）と同じ方向である前進方向に向けて直視可能であるとともに、カメラ軸に対して角度を持った側部方向に向けて、側視することが可能である。この首ふり動作もケーブル１３０内の制御ラインを通じて、制御ユニットから制御されることが可能である。
【００１５】
図１Ａの（ａ）は、管２００Ａに挿入された状態である。このとき、カメラユニット１４０のカメラ軸（撮像レンズのほぼ中心）は、管２００Ａの管軸と略一致するように調整されている。この調整は、走行ユニット１００とカメラユニット１４０との間を連結するリフトユニット１５０（図１Ｂ参照）により実現される。
【００１６】
管内検査カメラ装置１００は、上記した直径（例えば２５０ｍｍ）の管２００Ａの検査に使用されるだけでなく、種々の直径の管の検査に使用される。
【００１７】
図１Ｂは、管内検査カメラ装置１００が、直径が例えば５００ｍｍの管２００Ｂに挿入された状態（図１Ｂの（ａ））と、管内検査カメラ装置１００を側面から見た状態を示している（図１Ｂの（ｂ））。
【００１８】
このとき、管内検査カメラ装置１００は、カメラユニット１４０のカメラ軸を管２００Ｂの軸と略一致させるために、リフトユニット１５０を利用して、カメラユニット１４０を走行ユニット１１０から持ち上げている。リフトユニット１５０は、例えば伸縮可能なアーム機構、或は長さの異なるアーム部品を取り換え可能なアーム機構を有し、カメラユニット１４０の高さ位置を可変可能である。
【００１９】
ユーザは、検査しようとする管の径が変わるごとに、上記したリフトユニット１５０のアーム機構を調整或いは取り替えている。
【００２０】
また、リフトユニット１５０の調整の他に、直径の異なる管に変更になった場合、車幅Ｗ１も調整する必要がある。この場合は、走行ユニット１１０に取り付けられている車幅調整ユニット１１０Ｌ、１１０Ｒが調整される。車幅調整ユニット１１０Ｌ、１１０Ｒは、管軸方向とは交差する方向へ、それぞれ左方向と右方向へ基本フレーム１１０ａから突出することができる。車幅調整ユニット１１０Ｌ、１１０Ｒが突出する長さは、管内検査カメラ装置１００が車輪１２０Ｌ，１２０Ｒにより安定して管内を走行できる長さに設定される。図１Ｂにおいては、車幅がＷ２に調整されている。
【００２１】
図１Ｃは、管内検査カメラ装置１００が、直径が例えば８００ｍｍの管２００Ｃに挿入された状態（図１Ｃの（ａ））と、管内検査カメラ装置１００を側面から見た状態を示している（図１Ｃの（ｂ））。
【００２２】
このときも、管内検査カメラ装置１００は、カメラユニット１４０のカメラ軸を管２００Ｃの軸と略一致させるために、リフトユニット１５０が、カメラユニット１４０を走行ユニット１１０から持ち上げている。また、走行ユニット１１０に取り付けられている車幅調整ユニット１１０Ｌ、１１０Ｒが調整され、車幅がＷ３に調整されている。
【００２３】
上記したように、管内検査カメラ装置１００は、検査する管の径に応じて、カメラユニット１４０の高さ、車輪の車幅が調整される。
【００２４】
しなしながら実際には、図２に示すように、管の種類はさらに多く、上記した直径２５０ｍｍ〜８００ｍｍの間にさらに多数の径の異なる管２００ＡＢ１・・・２００ＡＢｎ、２００ＢＣ１・・・・が存在する。なお図２において図１と同一部分には同一符号を付して説明は省略する。
【００２５】
上記したように径が異なる多種の管を検査するために、その都度、ユーザが、カメラユニット１０４の高さ、車幅などを調整していたのでは、作業効率の向上が望めない。また、ユーザの作業負担も大きい。さらには、各部品の交換や調整具を考えると、装置全体のコストも高価となる。
【００２６】
そこで、本実施形態では、撮像した画像データを加工し、多数の管を検査するための調整作業、及びユーザの作業負担を軽減する自走式管内検査カメラ装置および管内検査カメラの光軸調整方法を提供する。
【００２７】
本実施形態では、図３に示すように、管内検査カメラ装置１００が撮像した画像データは、制御ユニット４００の画像データ加工処理部４０１に入力される。制御ユニット４００は、画像データ加工処理部４０１、表示器５００、操作部４２０、システム制御部４３０を含む。
【００２８】
画像データ加工処理部４０１は、撮像して取り込まれた画像データの一部を、操作部４２０からの操作に応答して、拡大画像に変換して表示器５００に出力することができる。勿論、画像データ加工処理部４０１は、撮像して取り込まれた画像データを、サイズ変換することなく表示器５００に出力することもできる。
【００２９】
システム制御部４３０は、操作部４２０の操作コマンドを解釈して、画像データ加工処理部４０１の動作を制御する。またシステム制御部４３０は、操作部４２０の操作コマンドを解釈して、表示器５００に表示される各種アイコン、マーク、枠などを制御することができる。
【００３０】
図３に示す表示器５００に表示されている画像の一例は、撮像された管の内部である。この画像において、管の中心画像３００は、表示器５００のスクリーンのほぼ中央であることが好ましい。操作部４２０は、ユーザにより操作される。ユーザは、操作部４２０を操作して、画像データ加工処理部４０１の動作を制御し、表示器５００に出力する画像エリアを制御することができる。この制御を実行するための構成ブロックを、図４に示して説明する。
【００３１】
図４Ａには、監視画像の取り出し領域を自動的に決定する画像データ加工処理部４０１の実施形態を示している。
【００３２】
画像データ加工処理部４０１は、撮像された画像データの少なくとも１フレーム分が書き込まれるバッファメモリ６０１を備える。４１１は、監視画像取り出し部であり、この監視画像取り出し部４１１は、バッファメモリ６０１内のフレーム画像データに基づく管内画像の中から、管軸の周囲の領域の監視画像を決定し、バッファメモリ６０１から前記監視画像を読み出すことができる。前記周囲の領域は、矩形状、円形状、三角形状など任意の形状である。
【００３３】
この場合、監視画像取り出し部４１１は、切出しアドレス可変部４４０を備える。この切出しアドレス可変部４４０は、監視画像の取り出し領域を自動的に決定するために、管軸アドレス追跡処理部６０３、管軸周囲エリアの画像切出しエリアを決めるための切出しアドレス設定部６０４と、切出し処理部６０５を備える。
【００３４】
管軸アドレス追跡処理部６０３は、常に、管軸アドレスを追跡する。つまり、図１Ａ−図１Ｃに示したカメラユニット１４０は、前方を照明する照明器を備え、管内を撮像する。したがって、画像データにおいて、管軸の部分の画像の輝度は、丸い黒、或は丸い白として出されている。したがって、管軸アドレス追跡処理部６０３は、フレーム内の画像データの輝度差を比較することにより、画像データから管軸の位置を示す管軸アドレスを検出することができる。このように管軸アドレス追跡処理部６０３は、常に、管軸アドレスを追跡する。
【００３５】
切出しアドレス設定部６０４は、管軸アドレスを用いて、管軸回りの画像データの切出しエリアを決めることができる。つまり切出しエリアの周囲を示す切出しアドレスを設定することができる。この切出しアドレスに基づいて、切出し処理部６０５は、バッファメモリ６０１から読み出す画像データ（監視画像）を指定する。
【００３６】
切出しエリアの面積は、予め一定の面積として指定されていてもよいし、ユーザが操作部４２０を操作することにより、任意に指定されてもよい。例えば管の大きさに応じて、切出しエリアの面積が調整されてもよい。
【００３７】
上記管軸アドレス追跡処理部６０３、切出しアドレス設定部６０４、切出し処理部６０５は、常に自動的に動作し、バッファメモリ６０１から監視画像のデータを読み出すことができる。監視画像のデータは、スイッチ６１１を介して、拡大加工補間処理部６１２を介して表示用バッファメモリ６１３に入力されるか、又は直接、表示用バッファメモリ６１３に入力される。
【００３８】
バッファメモリ６０１から読み出された監視画像のデータが、直接、表示用バッファメモリ６１３に入力されるケースとしては、図１Ａ−図１Ｃで示したように、管軸に対してカメラ軸がほぼ一致しているときである。この場合は、管軸が、撮像画像のフレームのほぼ中心に一致するために、バッファメモリ６０１から画像データを１フレーム分読み出しても構わない。つまり、この場合は、表示器５００においても管の中心画像３００は、表示器５００のスクリーンのほぼ中央に一致する。
【００３９】
しかしながら、撮像された画像データにおいて、フレームの中心からずれた位置に管の中心画像３００が位置する場合がある。このような状態が生じるケースは、図２で説明したように、管２００Ａ，２００Ｂ，２００Ｃとは異なる管２００ＡＢ１、２００ＡＢｎ、２００ＢＣ１などが検査される場合である。このような場合は、バッファメモリ６０１から読み出される監視画像のデータは、切出し処理部６０５により指定されたアドレスに基づく画像データである。このために、当該監視画像のデータは、バッファメモリ６０１に格納されている１フレーム分の画像データの面積よりも小さい面積となる。
【００４０】
しかし、この監視画像のデータをそのまま表示すると、面積の小さい画像となる。そこでスイッチ６１１が、バッファメモリ６０１から読み出された監視画像のデータを、拡大加工補間処理部６１２に導入する。拡大加工補間処理部６１２は、画素補間処理を行い、面積の小さい画像を表示器５００で表示する１フレーム分の大きさの画像に拡大する。このための画像データは、拡大加工補間処理部６１２から、表示用バッファメモリ６１３に入力され、読出し処理部６１４により読み出され、表示器５００に入力する。
【００４１】
上記の説明では、管軸アドレス追跡処理部６０３と、切出しアドレス設定部６０４と、切出し処理部６０５が、自動的に監視画像のデータの切出しアドレスを決めているものとして説明した。
【００４２】
しかし、切出しアドレスは、ユーザ操作により決められてもよい。このときは、ユーザは、操作部４２０を操作し、監視画像のデータの抽出処理をマニュアルモードに設定する。
【００４３】
図４Ｂは、マニュアルモードで動作する切出しアドレス可変部４４０の実施形態を示している。このモードでは、切出しアドレス可変部４４０の切出し枠入力部６０６が動作する。先の管軸アドレス追跡処理部６０３は、動作休止となる。
【００４４】
この時は、スイッチ６１１は、バッファメモリ６０１からの読出しデータをそのまま表示用バッファメモリ６１３に入力する。
【００４５】
第１段階で、ユーザは、表示器５００を監視しながら、管軸の画像が表示器５００の中心に位置するか否かを判断することができる。もし管軸の画像が表示器５００の中心から比較的ずれている場合、ユーザは次に操作を行う。
【００４６】
即ち、第２段階で、操作部４２０を操作して、切出し枠入力部６０６の枠データを制御し、切出し枠画像７１１（図５参照）を表示器５００に表示させる。ユーザは、操作部４２０を操作して、切出し枠画像７１１の位置を自由に移動させることができる。
【００４７】
この切出し枠画像７１１は、矩形状に限らず、円形、三角形、など各種の形状やその大きさを選択可能であってもよい。
【００４８】
次に、第３段階で、ユーザが、表示器５００を見ながら所望の切出し枠が決まったと判断した場合、決定ボタンを操作する。すると現在の切出し枠のアドレスに基づき、切出しアドレス設定部６０４がバッファメモリ６０１内の読出しアドレスを指定し、この読出しアドレスに基づいて、切出し処理部６０５がバッファメモリ６０１から監視画像のデータを読み出す。
【００４９】
この監視画像のデータを読み出しと同時に、スイッチ６１１が制御され、読み出された監視画像のデータが拡大加工補間処理部６１２に入力される。拡大加工補間処理部６１２は、監視画像が、表示器５００の表示画面の全体に表示されるように、画像を拡大処理する。
【００５０】
図５は、先の第１段階と、第２段階と、第３段階で決定された表示器５００（ａ）、５００（ｂ），５００（ｃ）のそれぞれの画像の様子を示している。第１段階では、ユーザが、表示器５００を監視しながら、管軸の画像が表示器５００の中心に位置するか否かを判断する。第２段階では、ユーザが、操作部４２０を操作して、切出し枠画像７１１を表示器５００に表示させ、所望の位置で管軸の画像を囲むように設定している。そして第３段階では、バッファメモリ６０１から読み出された監視画像のデータが、拡大処理及び補間処理を受けて、表示器５００に表示されている。
【符号の説明】
【００５１】
１００・・・管内検査カメラ装置、
１１０・・・走行ユニット、１１０ａ・・・基本フレーム１１０ａ、
１２０Ｌ，１２０Ｒ・・・車輪、１３０・・・ケーブル、
１４０・・・カメラユニット、１４５・・・照明器、２００Ａ・・・管、１５０・・・リフトユニット、
２００Ａ，２００Ｂ，２００Ｃ・・・管、
４００・・・制御ユニット、４０１・・・画像データ加工処理部、４１１・・・監視画像取り出し部、４２０・・・操作部、４３０・・・システム制御部、４４０・・・切出しアドレス可変部、５００・・・表示器、６０１・・・バッファメモリ、６０３・・・管軸アドレス追跡処理部、６０５・・・切出しアドレス設定部、６０５・・・切出し処理部、６０１・・・切出し枠入力部、６１２・・・拡大加工補間処理部、６１３・・・表示用バッファメモリ、６１４・・・読出し処理部。
【図１Ａ】
2018092092.tif 000003
【図１Ｂ】
2018092092.tif 000004
【図１Ｃ】
2018092092.tif 000005
【図２】
2018092092.tif 000006
【図３】
2018092092.tif 000007
【図４Ａ】
2018092092.tif 000008
【図４Ｂ】
2018092092.tif 000009
【図５】
2018092092.tif 000010