(57)【要約】      （修正有）【課題】設置が容易であり、安全で、周囲に影響を及ぼすことなく正確に変位を測定できる変位測定システムを提供する。【解決手段】不動点ターゲットと、測定点ターゲットと、不動点ターゲットと測定点ターゲットを同時に撮影して画像にする撮影手段３と、撮影手段３によって撮影した画像を取り込んで解析し、測定点の変位量を測定する制御ユニット４と、を有し、不動点ターゲットと測定点ターゲットは反射材に赤外線フィルタを貼りつけて構成し、撮影手段４は、画像を撮影するカメラ３１と、赤外線を発光する赤外線発光装置３２とからなる、変位測定システム。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
不動点ターゲットと、
測定点ターゲットと、
前記不動点ターゲットと前記測定点ターゲットを同時に撮影して画像にする撮影手段と、
前記撮影手段によって撮影した画像を取り込んで解析し、前記測定点の変位量を測定する制御ユニットと、を有し、
前記不動点ターゲットと前記測定点ターゲットは反射材に赤外線フィルタを貼りつけて構成し、
前記撮影手段は、前記画像を撮影するカメラと、赤外線を発光する赤外線発光装置とからなる、変位測定システム。
【請求項２】
請求項１に記載の変位測定システムを用いた変位測定方法であって、
前記撮影手段によって赤外線発光装置を起動しない赤外線発光なし撮影と、赤外線発光装置を用いた赤外線発光撮影と、を行い、
撮影した赤外線発光なし撮影画像と赤外線発光撮影画像を制御ユニットに取り込み、
前記赤外線なし撮影画像と前記赤外線発光撮影画像の差分画像を作成し、前記差分画像から前記測定点ターゲットおよび前記不動点ターゲットを抽出するとともに前記各ターゲットの中心座標を算出し、
前記不動点ターゲットの中心座標から前記撮影手段の角度および焦点距離を調整し、
調整した画像から前記測定点ターゲットの中心座標の変位量を求めることを特徴とする、変位測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鉄道のレールや橋梁、トンネルや建物等を含む構造物や、法面等の変位量を測定するための変位測定システムおよびそれを用いた変位測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
鉄道のレールの近傍にて工事を行う場合、工事期間中、レールの変位量を測定し、一定量以上の変位が生じた場合には警報を発報する必要がある。その他、橋梁などの構造物や法面等の変位量を監視することが広く一般に行われている。
【０００３】
構造物や法面の変位量の測定方法の一つとして、対象物に取り付けたターゲットをデジタルカメラによって撮影し、撮影した画像をコンピュータに取り込んで解析して実変位量を計測する方法が知られている。
このターゲットとしては、光を反射する反射型ターゲットと、自ら光を発する発光型ターゲットが用いられる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
前記した従来のターゲットを用いた変位量測定方法にあっては、次のような問題点がある。
（１）反射型ターゲットは可視光線を反射するため眩しく、鉄道や道路の安全運行・通行に支障を生じる可能性があり、周辺の環境にも悪影響を与える。
（２）反射型ターゲットにより反射した可視光線を撮影してターゲットの変位量を求める場合、車両のランプや夜間照明、日中の環境光などの光に反応し、正しい変位量が測定できないおそれがある。
（３）発光型ターゲットは、ターゲット毎に配線やバッテリーが必要となり、設置に労力を要する。
【０００５】
本発明は、設置が容易であり、安全で、周囲に影響を及ぼすことなく正確に変位を測定できる変位測定システムおよびそれを用いた変位測定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】
【０００６】
上記目的を達成するためになされた本願の第１発明は、不動点ターゲットと、測定点ターゲットと、前記不動点ターゲットと前記測定点ターゲットを同時に撮影して画像にする撮影手段と、前記撮影手段によって撮影した画像を取り込んで解析し、前記測定点の変位量を測定する制御ユニットと、を有し、前記不動点ターゲットと前記測定点ターゲットは反射材に赤外線フィルタを貼りつけて構成し、前記撮影手段は、前記画像を撮影するカメラと、赤外線を発光する赤外線発光装置とからなる、変位測定システムを提供する。
本願の第２発明は、第１発明の変位測定システムを用いた変位測定方法であって、前記撮影手段によって赤外線発光装置を起動しない赤外線発光なし撮影と、赤外線発光装置を用いた赤外線発光撮影と、を行い、撮影した赤外線発光なし撮影画像と赤外線発光撮影画像を制御ユニットに取り込み、前記赤外線なし撮影画像と前記赤外線発光撮影画像の差分画像を作成し、前記差分画像から前記測定点ターゲットおよび前記不動点ターゲットを抽出するとともに前記各ターゲットの中心座標を算出し、前記不動点ターゲットの中心座標から前記撮影手段の角度および焦点距離を調整し、調整した画像から前記測定点ターゲットの中心座標の変位量を求めることを特徴とする、変位測定方法を提供する。
【発明の効果】
【０００７】
本発明は、上記した課題を解決するための手段により、次のような効果を得ることができる。
（１）ターゲットに赤外線フィルタを貼りつけることにより、可視光線がターゲットにより反射されず、通行の安全性を確保するとともに、周囲の環境に悪影響を及ぼすことがない。
（２）ターゲットにより反射される赤外線により変位量を測定するため、車両のランプや夜間照明、日中の環境光などの光が測定変位量に影響しない。
（３）ターゲットは反射材と赤外線フィルタからなるため、配線やバッテリーが不要であり、容易に設置することができる。
（４）赤外線発光なし撮影と赤外線発光撮影を行って差分をとることにより、日射等による反射を排除し、ターゲットを抽出することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の変位測定システムの説明図
【図２】ターゲットの説明図
【図３】変位測定方法のフローチャート
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態について説明する。
【実施例１】
【００１０】
＜１＞変位測定システム
本発明の変位測定システムは、鉄道のレールや橋梁、トンネルや建物等を含む構造物Ｓや、法面等の変位量を測定するためのものである。
本発明の変位測定システムは、構造物Ｓに設置する測定点ターゲット１、不動点ターゲット２、測定点ターゲット１と不動点ターゲット２を撮影する撮影装置３、撮影した画像を取り込み・解析する制御ユニット４、および、撮影装置３と制御ユニット４を接続するケーブル５からなる（図１）。
【００１１】
＜２＞ターゲット
測定点ターゲット１、不動点ターゲット２は光の反射が少ない黒色等の枠１１、２１内に円形の反射材１２、２２および赤外線フィルタ１３、２３を貼りつけて構成する（図２）。
赤外線フィルタ１３、２３は赤外線のみを透過し、可視光線は透過しないため、測定点ターゲット１および不動点ターゲット２は赤外線のみを反射する。赤外線のみを反射して可視光線を反射しないため、鉄道や道路の運行・通行の安全性を確保するするとともに、周囲の環境に悪影響を及ぼすことがない。
測定点ターゲット１は、構造物Ｓのそれぞれの変位測定点に配置する。
不動点ターゲット２は構造物Ｓまたはその周囲の、変位の生じない場所に配置する。不動点ターゲット２を複数個設けることにより、相対的な測定点ターゲット１の位置が決まる。
測定点ターゲット１と不動点ターゲット２は反射材１２、２２に赤外線フィルタ１３、２３を貼りつけた反射式であるため、配線やバッテリーが不要であり、容易に設置することができる。
【００１２】
＜３＞撮影装置
撮影装置３は、測定点ターゲット１と不動点ターゲット２を撮影するカメラ３１と、赤外線ストロボなどの赤外線発光装置３２と、からなる。
カメラ３１は赤外線発光装置３２により発光された赤外線を撮影できるものである。
カメラ３１で撮影した画像は、ケーブル５を介して接続した制御ユニット４に取り込まれる。
撮影装置３は一台でもよいし、複数台設置してもよい。
【００１３】
＜４＞制御ユニット
制御ユニット４は、例えばパソコンに制御用のソフトウェアを組み込んだものであり、撮影装置３に電源を供給するための電源ユニットを含む。撮影装置３の電源はケーブル５を介して制御ユニット４から供給される。
制御ユニット４により以下の制御を行うことにより、構造物Ｓの変位を測定する。
【００１４】
＜４．１＞赤外線発光なし撮影
まず、赤外線発光装置３２を作動させずに、測定点ターゲット１と不動点ターゲット２を撮影装置３により撮影する。これにより、車両のランプ、夜間照明、植物や構造物Ｓによる日射等の反射による赤外線が撮影されるが、測定点ターゲット１や不動点ターゲット２は再帰性が高いため日光等の反射による赤外線は撮影装置３の方向にはほとんど反射せず、撮影されない。
【００１５】
＜４．２＞赤外線発光撮影
次に、赤外線発光装置３２を作動させて、測定点ターゲット１と不動点ターゲット２を撮影装置３により撮影する。これにより赤外線発光なし撮影時に撮影された車両のランプや植物や構造物Ｓ、車両等による日射等の反射による赤外線に合わせて、測定点ターゲット１と不動点ターゲット２により反射された赤外線が撮影される。
赤外線発光なし撮影と赤外線発光撮影の撮影回数は、１回ずつでもよいし、赤外線発光撮影の撮影回数を多くしてもよい。
【００１６】
＜４．３＞転送
撮影装置３により撮影した画像は、ケーブル５により制御ユニット４に転送される。
【００１７】
＜４．４＞赤外線発光差分画像作成
赤外線発光画像には、測定点ターゲット１と不動点ターゲット２により反射された赤外線の他、車両のランプや植物や構造物Ｓ、車両等による日射等の反射が撮影されているため、単独の画像では測定点ターゲット１と不動点ターゲット２を抽出することができない。
そこで、測定点ターゲット１と不動点ターゲット２により反射された赤外線が撮影されていない赤外線発光なし画像との差分画像を作成する。
【００１８】
＜４．５＞ターゲット抽出・中心座標算出
差分画像には、赤外線のみを反射する測定点ターゲット１と不動点ターゲット２のみが撮影されている。
測定点ターゲット１および不動点ターゲット２の反射材１２、２２は光の反射の少ない枠１１、２１内に貼りつけているため、測定点ターゲット１と不動点ターゲット２の輪郭が抽出される。
そして、抽出した測定点ターゲット１、不動点ターゲット２の中心座標を算出する。
【００１９】
＜４．６＞不動点による撮影角度・焦点距離調整
撮影装置３は、風で揺れたり架台の温度変化等による変位により、撮影角度や焦点距離が変わってしまうおそれがある。
複数の不動点ターゲット２を一枚の画像に納めることで、各不動点ターゲット２の座標から、それらの調整を行い、測定点ターゲット１の座標を補正する。
【００２０】
＜４．７＞実寸変位変換
補正した測定点ターゲット１の座標を変換して、実寸の変位量を求める。
【００２１】
＜４．８＞警戒判定・警報
測定点ターゲット１の変位量が一定値以上の数値となった場合には、変位量異常として警報を出す。
警報は、制御ユニット４本体の他、制御ユニット４をインターネット回線に接続することにより、遠隔地の管理装置や作業員が所有する携帯端末等で確認することができる。
【符号の説明】
【００２２】
１      測定点ターゲット
１１    枠
１２    反射材
１３    赤外線フィルタ
２      不動点ターゲット
２１    枠
２２    反射材
２３    赤外線フィルタ
３      撮影装置
３１    カメラ
３２    赤外線発光装置
４      制御ユニット
５      ケーブル
【図１】
2019011980.tif 000003
【図２】
2019011980.tif 000004
【図３】
2019011980.tif 000005