(57)【要約】      （修正有）【課題】適切な分解能画像を取得するため、そして点検対象全体を適当な領域に分割して画像を取得するために、撮影すべき範囲を指定することができる撮影支援装置と、これを用いた撮影方法を提供する。【解決手段】撮影支援装置１００は、対象物のうち撮影すべき範囲を示す装置であり、測位手段と、平面算出手段、撮影範囲算出手段、照射点設定手段、レーザー照射手段を備える。撮影範囲算出手段は、撮影に用いる画像取得手段の画素数及び必要とする分解能に基づいて撮影範囲を算出する。照射点設定手段は、撮影範囲内であって４つの隅角部近傍に照射点を設定する。レーザー照射手段は、４つの照射点に対して可視光レーザーを照射する。【選択図】図５
2019016837.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被写体である平面状の対象物のうち、撮影する範囲を示す撮影支援装置において、
前記対象物上の点の座標を計測する測位手段と、
前記測位手段で計測された３以上の点の座標に基づいて、前記対象物の平面を算出する平面算出手段と、
撮影に用いる画像取得手段の画素数、及び必要とする分解能に基づいて、撮影範囲を算出する撮影範囲算出手段と、
前記対象物の平面に前記撮影範囲を配置し、該撮影範囲内であって４つの隅角部近傍に照射点を設定する照射点設定手段と、
４つの前記照射点に対して可視光レーザーを照射するレーザー照射手段と、
を備えたことを特徴とする撮影支援装置。
【請求項２】
前記対象物の範囲である対象範囲に対して、該対象範囲を網羅するように前記撮影範囲を複数個所に配置する撮影範囲割付け手段を、さらに備え、
前記撮影範囲割付け手段は、あらかじめ設定した隣接画像の重複程度に基づいて、隣接する前記撮影範囲どうしが一部重複するように前記撮影範囲を配置し、
前記レーザー照射手段は、前記撮影範囲割付け手段で配置された前記撮影範囲ごとに可視光レーザーを照射する、
ことを特徴とする請求項１記載の撮影支援装置。
【請求項３】
前記測位手段で計測された前記対象物上の点の座標と、前記測位手段で計測された前記対象物外の座標と、前記平面算出手段で算出された前記対象物の平面と、に基づいて前記対象範囲の境界を求めるとともに、該境界に基づいて前記対象範囲を算出する対象範囲算出手段を、さらに備え、
前記撮影範囲割付け手段は、対象範囲算出手段で算出された前記対象範囲に対して、前記撮影範囲を配置する、
ことを特徴とする請求項２記載の撮影支援装置。
【請求項４】
被写体である平面状の対象物のうち、指定された範囲を撮影する撮影方法において、
前記対象物上の３以上の点の座標を計測する測位工程と、
前記測位工程で計測された３以上の点の座標に基づいて、前記対象物の平面を算出する平面算出工程と、
撮影に用いる画像取得手段の画素数、及び必要とする分解能に基づいて、撮影範囲を算出する撮影範囲算出工程と、
前記対象物の平面に前記撮影範囲を配置し、該撮影範囲内であって４つの隅角部近傍に照射点を設定する照射点設定工程と、
４つの前記照射点に対して可視光レーザーを照射するレーザー照射工程と、
前記対象物に照射された前記可視光レーザーを含めるように、画像取得手段で前記対象物の画像を取得する画像取得工程と、
を備えたことを特徴とする撮影方法。
【請求項５】
前記照射点設定工程で設定した前記照射点を用いて、前記対象物の画像を補正して正射投影画像を作成し、及び／又は隣接する画像を結合して結合画像を作成する、
ことを特徴とする請求項４記載の撮影方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願発明は、平面状の対象物を撮影する技術に関するものであり、より具体的には、可視光レーザーを照射することで撮影範囲を示すことができる撮影支援装置と、これを用いた撮影方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
高度経済成長期に集中的に整備されてきた建設インフラストラクチャー（以下、「建設インフラ」という。）は、既に相当な老朽化が進んでいることが指摘されている。平成２６年には「道路の老朽化対策の本格実施に関する提言（社会資本整備審議会）」がとりまとめられ、平成２４年の笹子トンネルの例を挙げて「近い将来、橋梁の崩落など人命や社会装置に関わる致命的な事態を招くであろう」と警鐘を鳴らし、建設インフラの維持管理の重要性を強く唱えている。
【０００３】
このような背景のもと、国は道路法施行規則の一部を改正する省令を公布し、具体的な建設インフラの点検方法、主な変状の着目箇所、判定事例写真などを示した定期点検要領を策定している。この定期点検要領では、約７０万橋に上るといわれる橋長２．０ｍ以上の橋を対象としており、供用開始後２年以内に初回点検、以降５年に１回の頻度で定期点検を行うこととしている。
【０００４】
建設インフラの点検では、コンクリートのひび割れをはじめとする損傷箇所を検出し、後に確認できるようその結果を記録する。例えば、橋梁のコンクリート床版のひび割れを検出する場合、ひび割れの程度（長さや幅等）などの詳細情報だけでなく、そのひび割れがどこに発生しているかも記録しなければならない。そして従来の点検では、ひび割れを目視で検出するとともに、そのひび割れの配置を、あらかじめ用意した構造物の図面に現地で記入していくこともあった。
【０００５】
しかしながら、橋梁床版（特に下面）を目視で点検することは、それほど容易ではない。通常、橋梁に近づくためには足場を組み立てることになるが、著しく桁下高が高い場合は相当な規模の足場が必要となるうえ、河川を越える橋梁であれば河川内に足場を組み立てることになり、跨道橋や跨線橋であれば道路や線路上に足場を組み立てることになり、現実的には足場を構築できないケースさえある。また、ひび割れ位置を足場上で図面に記入していくことも容易ではない。現地にて、足場上の位置と図面を照らし合わせる作業は想像以上に難しく、長大橋などでは図面そのものが大きくなるため、現地に持ち込むことも、これを広げて記入することも、相当に煩雑な作業となる。
【０００６】
そこで近年では、画像を用いた点検作業も行われるようになった。取得した画像から損傷箇所を確認することができるため、場所や時間を制限されることなく損傷を検出できるうえ、点検者以外の者も判断できることからより客観的に損傷を検出できるわけである。さらに、適当な撮影範囲で画像を取得すれば、ひび割れ等の損傷位置も記録することができ、図面を用意する手間も、現地で図面に記入する手間も省くことができる。例えば特許文献１では、橋面上を移動する台車と、この台車に取り付けられたアームを利用して点検する手法を提案しており、アームの先端を橋梁下面に配置するとともに、アーム先端につながれた飛行体が橋梁下面をカメラで撮影するという技術を提案している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１６−７９６８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１のように橋梁下面に近接して撮影する場合に限らず、下方から望遠レンズで撮影を行う場合を含め、画像を用いた点検作業では足場を組み立てる必要がない上に、損傷箇所を現地で図面に記入する手間が省ける点で極めて好適である。ただし、画像からひび割れ等の損傷を検出するためには、相当の分解能をもった画像を取得しなければならない。ところが画像を取得したその場でその分解能を確認することは容易なことではなく、仮に後日確認した画像の分解能が十分でなければ、改めて現地に出向いて適切な分解能の画像を取得する結果となる。
【０００９】
また、ひび割れ等の配置を記録するためには、点検対象（例えば、橋梁床版）全体の画像（いわゆる、全景写真）を得る必要があるが、一方で相当の分解能を得るため１つの画像範囲は限定的になるという制約もある。したがって、点検対象全体をいくつかの領域に分割して画像を取得し、それぞれの画像をつなぎ合わせることで全体画像を得ることが考えられる。ところがこの場合、どの範囲を撮影すべきかその判断は容易ではない。点検対象にスプレー等でマーキングすることは現実的ではなく、撮影者の目算で範囲を決めたうえで撮影することになるが、仮に後日確認した画像が点検対象全体を網羅していない（つまり抜けがある）ときは、やはり改めて現地に出向いて画像を取得する結果となる。
【００１０】
本願発明の課題は、従来技術が抱える問題を解決することであり、すなわち適切な分解能画像を取得するため、そして点検対象全体を適当な領域に分割して画像を取得するために、撮影すべき範囲を指定することができる撮影支援装置と、これを用いた撮影方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本願発明は、画像条件（画像取得手段の画素数や、要求分解能など）に基づいて撮影範囲を求めるとともに、可視光レーザーを照射することでその撮影範囲を示す、という従来にはなかった発想に基づいてなされた発明である。
【００１２】
本願発明の撮影支援装置は、被写体（平面状の対象物）のうち撮影すべき範囲を示す装置であり、測位手段と、平面算出手段、撮影範囲算出手段、照射点設定手段、レーザー照射手段を備えたものである。このうち測位手段は、対象物上の点の座標を計測する手段であり、平面算出手段は、測位手段で計測された３以上の点の座標に基づいて対象物の平面（面の方程式）を算出する手段であり、撮影範囲算出手段は、撮影に用いる画像取得手段の画素数及び必要とする分解能に基づいて、撮影範囲を算出する手段である。また照射点設定手段は、対象物の平面に撮影範囲を配置し、この撮影範囲内であって４つの隅角部近傍に照射点を設定する手段である。そしてレーザー照射手段は、４つの照射点に対して可視光レーザーを照射する手段である。
【００１３】
本願発明の撮影支援装置は、撮影範囲割付け手段をさらに備えたものとすることもできる。この撮影範囲割付け手段は、平面範囲（対象物の範囲）を網羅するように撮影範囲を複数個所に配置する手段であり、隣接画像の重複程度（あらかじめ設定）に基づいて、隣接する撮影範囲どうしが一部重複するように撮影範囲を配置する。この場合、レーザー照射手段は、撮影範囲割付け手段で配置された撮影範囲ごとに可視光レーザーを照射する。
【００１４】
本願発明の撮影支援装置は、平面範囲算出手段をさらに備えたものとすることもできる。この平面範囲算出手段は、測位手段で計測された対象物上の点の座標と対象物外の座標、さらに対象物の平面（面の方程式）に基づいて平面範囲の境界を求めるとともに、この境界に基づいて平面範囲を算出する手段である。この場合、撮影範囲割付け手段は、平面範囲算出手段で算出された平面範囲に対して撮影範囲を配置する。
【００１５】
本願発明の撮影方法は、被写体（平面状の対象物）のうち撮影すべき範囲を示したうえで撮影する方法であり、測位工程と、平面算出工程、撮影範囲算出工程、照射点設定工程、レーザー照射工程、画像取得工程を備えた方法である。このうち測位工程では、対象物上の３以上の点の座標を計測し、平面算出工程では、測位工程で計測された３以上の点の座標に基づいて対象物の平面（面の方程式）を算出し、撮影範囲算出工程では、撮影に用いる画像取得手段の画素数及び必要とする分解能に基づいて撮影範囲を算出する。また照射点設定工程では、対象物の平面に撮影範囲を配置しその撮影範囲内であって４つ隅角部近傍に照射点を設定し、レーザー照射工程では、４つの照射点に対して可視光レーザーを照射し、画像取得工程では、対象物に照射された可視光レーザーを含めるように画像取得手段で対象物の画像を取得する。この場合、照射点設定工程で設定した照射点の座標を用いて、対象物の画像を補正して正射投影画像を作成することもできるし、正射投影画像の作成に加えて（あるいは代えて）隣接する画像を結合して結合画像を作成することもできる。
【発明の効果】
【００１６】
本願発明の撮影支援装置、及び撮影方法には、次のような効果がある。
（１）可視光レーザーによって撮影すべき範囲が指し示されるため、迷うことなく画像を取得することができる。
（２）必要とされる分解能で確実に画像を取得することができることから、再度現地で撮影するといった手戻りを回避できるうえに、画像を用いて目的とする寸法のひび割れを確認することができる。
（３）平面範囲（対象物の範囲）を把握することができ、さらにその範囲を網羅するように撮影範囲（１画像の範囲）の適切な割付も行うことができるため、比較的大きな対象物であっても迷うことなく用意に全体の画像を取得することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】道路橋を示す縦断面図。
【図２】１径間の床版を下方から見た図であり、１つのパネルに相当する床版下面を示す平面図。
【図３】１つのパネルを示す部分平面図。
【図４】本願発明の撮影支援装置、及び撮影方法の主な処理や工程の流れを示すフロー図。
【図５】本願発明の撮影支援装置の主な構成を示すブロック図。
【図６】（ａ）はレーザー計測によって床版下面上にある点の座標を取得する状況をステップ図、（ｂ）制御手段の制御にしたがって照射手段が可視光レーザーを照射する状況をステップ図、（ｃ）は４箇所の可視光レーザーポインタを含むように画像を取得する状況をステップ図、（ｄ）次の個別撮影範囲に対して可視光レーザーが照射する状況をステップ図。
【図７】（ａ）は境界を略垂直に横断するように段階的に測位する状況を示すステップ図、（ｂ）は境界を斜方向に横断するように段階的に測位する状況を示すステップ図。
【図８】（ａ）は対象範囲を４つの領域を分割して割り付けた個別撮影範囲を示すモデル図、（ｂ）は対象範囲を９つの領域を分割して割り付けた個別撮影範囲を示すモデル図。
【図９】（ａ）は第１の個別撮影範囲に照射された４つの可視光レーザーポインタを示すモデル図、（ｂ）は第２の個別撮影範囲に照射された４つの可視光レーザーポインタを示すモデル図、（ｃ）は第３の個別撮影範囲に照射された４つの可視光レーザーポインタを示すモデル図、（ｄ）は第４１の個別撮影範囲に照射された４つの可視光レーザーポインタを示すモデル図。
【図１０】可視光を照射するレーザー照射手段を示す側面図。
【図１１】（ａ）は可視光レーザーを照射するレーザー照射体がその照射方向を変える状況を示す側面図、（ｂ）はレーザー照射体がその照射方向を変える状況を示す平面図。
【図１２】対象範囲に対して１の個別撮影範が設定され、この個別撮影範に対して照射された可視光レーザーポインタを示すモデル図。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
本願発明の撮影支援装置、及び撮影方法の実施形態の一例を、図に基づいて説明する。なお本願発明の撮影支援装置、及び撮影方法は、平面状のものであればあらゆるものを被写体（以下、「対象物」という。）とすることができるが、ここでは便宜上、図１に示す道路橋のコンクリート床版の下面（以下、単に「床版下面」という。）を対象物とし、さらに床版下面に生じたひび割れの状況を把握するための橋梁点検の例で説明する。なお「平面」とは、３次元空間（Ｘ−Ｙ−Ｚ空間）において平面の方程式によって表される面のことであり、またここでいう「平面状」とは、平面の方程式で表される完全な平面に限らず、部分的に凹凸を有するなど全体的に概ね平面とみなせる状態のことを指す。したがって「平面状の対象物」は、完全な平面あるいは概ね平面とみなせる面を有するものであり、これらは水平面や鉛直面に限らずあらゆる姿勢をとりうるものである。
【００１９】
床版下面に生じたひび割れの状況を把握するための点検を行う場合、あらかじめ床版全体を複数のパネルに分割したうえで実施される。つまりパネルは点検範囲の１単位であり、橋軸方向を横桁や対傾構などで区切り、橋軸直角方向を主桁で区切ることで設定される。例えば図２では、橋軸方向を１径間で区切り、橋軸直角方向を主桁で区切って、パネルＰＮを設定している。
【００２０】
図３は、１つのパネルＰＮを示す部分平面図である。長期にわたって供用されてきた道路橋のコンクリート床版（特にＲＣ床版）には、この図に示すように多数のひび割れが生じていることも珍しくなく、しかもそのひび割れが徐々に伸長しているケースも少なくない。このひび割れの発生状況や伸長状況、そしてひび割れの位置（分布状況）を把握することができれば、適切な時期に適切な対策を施すことができ、その結果、不測の事故を防ぐことができると同時に、橋梁の長寿命化を図ることができるわけである。
【００２１】
画像による点検作業とすれば、場所や時間を限定されることなく損傷を検出できる上、点検者以外の者も判断できることからより客観的に損傷を検出できるのは、既に説明したとおりである。ただし、１回の撮影で取得できる画像の範囲（以下、「撮影範囲」という。）はその分解能を考えると限定的となり、そのため例えば１つのパネルＰＮの画像を得るには、パネルＰＮ範囲を分割して複数回の撮影を必要とすることもある。また、分割領域を撮影して得られた個々の画像ではパネルＰＮ全体の状況を把握することが難しいことから、通常は個々の画像を互いに結合した１つの画像（以下、「結合画像」という。）が作成されるが、隣接する（隣あう）２つの画像が相当程度重複（ラップ）していないと、これらの画像を結合することは難しい。ところが、対象物である床版下面をどのように分割して、どの範囲を撮影すべきか、撮影者の目算で定めることは容易ではなく、ましてや適度に重複した上で撮影していくことは極めて困難である。そこで本願発明は、どの範囲を撮影すべきか案内するために可視光レーザーを照射することを特徴の１つとしている。
【００２２】
以下、図４と図５を参照しながら、本願発明の撮影支援装置、及び撮影方法について詳しく説明する。図４は、本願発明の撮影支援装置、及び撮影方法の主な処理や工程の流れを示すフロー図であり、中央の列に実施する処理や工程を示し、左列にはその処理や工程に必要な入力情報を、右列にはその処理や工程から生まれる出力情報を示している。また図５は、本願発明の撮影支援装置の主な構成を示すブロック図である。
【００２３】
（対象物の平面の算出）
はじめに、対象物である床版下面内に位置する（つまり床版下面上の）任意の計測点について３次元座標を取得する（Ｓｔｅｐ１０）。このとき、後述するように床版下面の平面（面の方程式）を求めるため、３以上の計測点について座標を取得する。計測点の座標を取得するにあたっては、従来から用いられているレーザー計測の技術を利用することができる。レーザー計測は、計測点に対して照射したレーザーの反射信号を受けて計測するものであり、照射起点の座標（Ｘ，Ｙ，Ｚ）と照射姿勢（ω，φ，κ）が既知であれば、照射時刻と受信時刻の時間差から計測点の３次元座標を得ることができる。図６は、本願発明の撮影方法を説明するステップ図であり、このうち（ａ）はレーザー計測によって床版下面上にある計測点（この図では４点）の座標を取得する状況を示している。なおここで使用するレーザー計測手段（測位手段１０１）は、図６に示すように可視光レーザーを照射するものとして後述するレーザー照射手段と兼用することもできるし、レーザー照射手段とは別に用意することもできる。測位手段１０１で取得された座標は、図５に示すように座標記憶手段１０２に記憶される。
【００２４】
３以上の計測点の座標が取得できると、床版下面（対象物）の面の方程式を算出する（Ｓｔｅｐ２０）。この面の方程式は、係数ａ，ｂ，ｃを用いると次式で求められる。
ａ・Ｘ＋ｂ・Ｙ＋ｃ・Ｚ＋１＝０
平面算出手段１０３によって算出された面の方程式は、図５に示すように平面記憶手段１０４に記憶される。なお面の方程式で表される形状のことを、以下では便宜上、単に「平面」ということとする。
【００２５】
（対象範囲の算出）
Ｓｔｅｐ２０で得られる平面は、３次元空間で無限に広がる領域であるが、実際に撮影する範囲は床版下面（対象物）の範囲であり、すなわち有限の平面範囲である。そこで、Ｓｔｅｐ２０で算出された平面のうち床版下面の範囲、換言すれば撮影しようとする範囲を「対象範囲」として算出する。なお橋梁点検の場合、取得したい結合画像の範囲（つまりでパネルＰＮ）を対象範囲とすることもできるし、床版下面全体を対象範囲とすることもできる。
【００２６】
対象範囲を算出するためには、床版下面の外縁（境界）周辺の座標を取得し（Ｓｔｅｐ３０）、これにより得られた境界周辺座標に基づいて境界の式（３次元空間で表される直線の方程式で、以下、「境界線」という。）を求める。以下、境界線と対象範囲を算出する手順について詳しく説明する。
【００２７】
図７は、境界線を算出するために床版下面の境界周辺を測位する状況を示すステップ図であり、（ａ）は境界を略垂直に横断するように段階的に測位する状況を示し、（ｂ）は境界を斜方向に横断するように段階的に測位する状況を示している。この図に示すように、レーザー計測手段（測位手段１０１）によって床版下面に照射したレーザーの照射点（以下、「レーザーポインタ」という。）を、徐々に境界方向に移動していき、その都度レーザーポインタの座標を取得していく。レーザーポインタの境界方向への移動は、図７（ａ）に示すように境界に対して略垂直（垂直含む）としてもよいし、図７（ｂ）に示すように境界に対して斜方向としてもよい。なお、レーザー計測手段が可視光レーザーを照射して計測するものとすれば、レーザーポインタの境界方向への移動が肉眼で確認できるため好適となる。測位手段１０１で取得されたレーザーポインタの座標は、座標記憶手段１０２に記憶される。
【００２８】
レーザーポインタが床版下面上を移動する間は、取得された座標が床版下面の平面（面の方程式）上にあるか、あるいは床版下面の平面との距離が十分小さくなる（例えば、あらかじめ定めた閾値以下となる）。一方、レーザーポインタが床版下面から外れると、その座標は床版下面の平面から大きく離れた位置で取得されるか、あるいはエラー表示される。つまり、その測位結果によって、床版下面上にあるレーザーポイント（以下、「面内レーザーポイント」という。）であるか、あるいは床版下面から外れたレーザーポイント（以下、「面外レーザーポイント」という。）であるか、そのいずれかを判断することができる。さらに、一側線中最後に得られる面内レーザーポイントが最も境界に近い面内レーザーポイント（以下、「境界面内レーザーポイント」という。）であり、最初に得られる面外レーザーポイントが最も境界に近い面外レーザーポイント（以下、「境界面外レーザーポイント」という。）であることが分かる。
【００２９】
また、床版下面の平面上におけるレーザーポインタの移動量が分かれば、境界面外レーザーポイントが仮に平面上にあるとしたときの平面上の座標（以下、「境界面外レーザーポイントの座標」という。）が求められ、さらにこの境界面外レーザーポイントの座標と境界面内レーザーポイントの座標（以下、これらを総称して「境界周辺座標」という。）に基づいて、境界線上の座標を算出することができる。
【００３０】
そして、レーザーポインタの移動経路（側線）を種々変えながら、境界周辺座標を取得するとともに境界線上の座標を算出する。複数の境界線上の座標が得られれば、当該境界線（直線の方程式）を算出することができ、床版下面の周囲の境界線が得られると対象範囲を算出する（Ｓｔｅｐ５０）ことができるわけである。図５に示すように、境界線は境界線算出手段１０５によって算出され、対象範囲は対象範囲算出手段１０６によって算出され、ここで算出された対象範囲は対象範囲記憶手段１０７に記憶される。なお、あらかじめ対象範囲を把握している場合は、当然ながらここまで説明した境界周辺の計測（Ｓｔｅｐ３０）〜対象範囲の算出（Ｓｔｅｐ５０）は省略することができ、したがって境界線算出手段１０５と対象範囲算出手段１０６、対象範囲記憶手段１０７も省略することができる。
【００３１】
（撮影範囲の算出）
既述のとおり本願発明は、撮影すべき範囲を案内するために可視光レーザーを照射することを特徴の１つとしている。そのため、使用するカメラやビデオカメラ等（以下、これらを総称して「画像取得手段１０８」という。）に基づいて、実際に撮影する被写体の大きさ（以下、「撮影範囲」という。）を算出する（Ｓｔｅｐ６０）。そしてこの撮影範囲は、使用する画像取得手段１０８の画素数と、要求される分解能によって求められる。以下、撮影範囲を算出する手法について詳しく説明する。
【００３２】
撮影範囲算出のための与条件（以下、「画像条件」という。）の１つである「分解能」は、取得した画像から読み取りたい最小寸法といえる。例えば橋梁点検の場合、床版下面に生じたひび割れを把握するにあたって、どの程度のひび割れ幅まで確認すべきかあらかじめ指定されることがある。ここで指定される最小のひび割れ幅が分解能である。また、もう１つの画像条件である「画素数」は、使用する画像取得手段１０８によって決定されるものであり、通常は「縦の画素数×横の画素数」で示される。
【００３３】
要求される分解能が定められ、使用する画像取得手段１０８の画素数が把握できると、次の手順で撮影範囲を算出する。すなわち、与えられた分解能に基づいて１画素（１ピクセル）に対応する実寸法を求め、さらにこの実寸法によって画像の縦寸法（縦画素分）と横寸法（横画素分）を求め、これを撮影範囲とするわけである。例えば、画素数５６８８×５７９２（画素数）の画像取得手段１０８を用いてひび割れ幅０．２ｍｍ（分解能）を画像から検出したい場合、１画素に対応する実寸法は０．２ｍｍ×０．２ｍｍ以下となり、撮影範囲の縦寸法は０．２ｍｍ×５６８８＝１１３７．６ｍｍ以下、撮影範囲の横寸法は０．２ｍｍ×５７９２＝１１５８．４ｍｍ以下となり、すなわち撮影範囲は１１３７．６ｍｍ×１１５８．４ｍｍ以下となる。この場合、撮影範囲をそのまま１１３７．６ｍｍ×１１５８．４ｍｍとしてもよいし、縦横の寸法に１未満の係数を乗じて撮影範囲を求めてもよい。図５に示すように、画像条件は画像条件入力手段１０９によって入力され、撮影範囲は撮影範囲算出手段１１０によって算出され、ここで算出された撮影範囲は撮影範囲記憶手段１１１に記憶される。
【００３４】
（撮影範囲の配置）
対象範囲と撮影範囲が得られると、対象範囲に対して撮影範囲を適切な配置に割り付けていく（Ｓｔｅｐ７０）。要求される分解能によっては撮影範囲が対象範囲よりも小さくなることもあり、したがって対象範囲全体の画像を取得するためには対象範囲を分割して複数回の撮影を要することがある。そこで、対象範囲に対して撮影範囲を適切な配置に割り付けるわけである。なお、既述のとおり複数の画像から結合画像を作成する場合、隣接する２つの画像を相当程度重複（ラップ）させる必要がある。そのため、撮影範囲を割り付けるには画像条件として隣接画像の重複程度（以下、単に「ラップ率」という。）が与えられる必要がある。
【００３５】
ところで対象範囲は座標によってその位置を特定することができるが、撮影範囲は単に大きさ（縦寸法×横寸法）が規定されるだけであって座標によりその位置が特定されるものではない。一方、撮影範囲を割り付けるということは、対象範囲を網羅するように複数の撮影範囲を配置し、配置されたそれぞれの撮影範囲の位置を特定することである。ここではそれぞれを区別するため、大きさのみが規定された（つまり定規としての）撮影範囲のことを「基準撮影範囲」といい、位置が特定された配置後の撮影範囲のことを「個別撮影範囲」ということとする。
【００３６】
図５に示すように撮影範囲割付け手段１１２は、対象範囲記憶手段１０７から読み出した対象範囲と、撮影範囲記憶手段１１１から読み出した基準撮影範囲、画像条件入力手段１０９で入力されたラップ率（画像条件の１つ）に基づいて、対象範囲を複数領域に分割し、それぞれ分割領域に対して個別撮影範囲を設定する。図８は対象範囲に割り付けた複数の個別撮影範囲（破線で示す範囲）を示すモデル図であり、（ａ）は対象範囲を４つの領域に分割したケース、（ｂ）は対象範囲を９つの領域に分割したケースを示している。この図に示すように個別撮影範囲は、隣接する個別撮影範囲とラップ率（画像条件）を確保しつつ、しかも対象範囲全体を網羅するように配置される。撮影範囲割付け手段１１２が設定した個別撮影範囲は、撮影範囲配置記憶手段１１３に記憶される（図５）。なお、基準撮影範囲が対象範囲よりも大きいか同等であれば、撮影範囲割付け手段１１２は、対象範囲を網羅するように１の個別撮影範囲のみを配置することになる。
【００３７】
（照射点の設定と照射）
個別撮影範囲が配置されると、それぞれの個別撮影範囲に対して照射点を設定し（Ｓｔｅｐ８０）、この照射点に向けて可視光レーザーを照射する（Ｓｔｅｐ９０）。なおここでいう「照射点」とは、可視光レーザーを狙う目標となる点のことであり、そのためここでは便宜上、「目標照射点」ということとする。さらに目標照射点（あるいはその周辺）に照射された可視光レーザーのことを、ここでは「可視光レーザーポインタ」ということとする。
【００３８】
可視光レーザーポインタは個別撮影範囲を示すためのものであり、撮影者はこの可視光レーザーポインタを頼りに撮影する範囲を定める。個別撮影範囲を特定するには、個別撮影範囲内であってその４つの隅角部（コーナー）にできるだけ近い位置に可視光レーザーポインタを表示するとよい。そのため目標照射点は、床版下面（対象物）の平面上にあること、個別撮影範囲内にあること、４つの隅角部から所定距離（所定半径の円）内にあること、を条件に算出するとよい。このとき目標照射点は、４つの隅角部を基準に４箇所で設定することが望ましいが、障害物があるなど状況に応じて３箇所に設定してもよい。図５に示すように、目標照射点は照射点設定手段１１４によって設定され、ここで設定された目標照射点は照射点座標記憶手段１１５に記憶される。
【００３９】
目標照射点は、個別撮影範囲ごとに設定される。対象範囲が４分割される場合は４つの個別撮影範囲に対して目標照射点が設定され、対象範囲が９分割される場合は９つの個別撮影範囲に対して目標照射点が設定される。図９は、図８（ａ）に示す４つの個別撮影範囲が配置されたケースにおいて、それぞれの個別撮影範囲で目標照射点が設定され、その目標照射点に対して照射された可視光レーザーポインタを示している。
【００４０】
個別撮影範囲ごとに目標照射点が設定されると、制御手段１１６の制御によってレーザー照射手段１１７が可視光レーザーを照射する（図５）。既述したとおり、１の個別撮影範囲に対して目標照射点は４箇所で設定することが望ましく、この場合１の個別撮影範囲内に４つ可視光レーザーを照射することになり、しかも撮影者に示すためには４つの可視光レーザーを同時に照射する必要がある。したがってレーザー照射手段１１７は、図１０に示すように４つのレーザー照射体１１７ａを備えたものとし、さらに目標照射点を狙うためそれぞれのレーザー照射体１０１の照射方向を変えることができる機能を有することが望ましい。
【００４１】
図１１は、レーザー照射体１１７ａが照射方向を変える状況を示すモデル図であり、（ａ）はその側面図、（ｂ）はその平面図である。例えばこの図に示すように、基本軸（例えば、鉛直軸）から任意の角度（図ではθ）でレーザー照射体１１７ａを傾けることができ、さらにその状態で基本軸周りにレーザー照射体１１７ａが回転できるようにすれば、レーザー照射体１１７ａの向きを変えながら様々な方向に可視光レーザーを照射することができる。
【００４２】
制御手段１１６は、照射点座標記憶手段１１５から個別撮影範囲ごとの目標照射点を読み出し、各レーザー照射体１１７ａの照射起点座標と目標照射点に基づいて照射方向を求め、さらに各レーザー照射手段１１７ａがそれぞれの照射方向で照射するよう、レーザー照射手段１１７に対して指令を与える。この制御手段１１６は、コンピュータによって実行させるとよい。また制御手段１１６のほか、ここまで説明した平面算出手段１０３や、境界線算出手段１０５、対象範囲算出手段１０６、画像条件入力手段１０９、撮影範囲算出手段１１０、撮影範囲割付け手段１１２、照射点設定手段１１４もコンピュータによって実行させるとよい。
【００４３】
図６（ｂ）は、制御手段１１６の制御にしたがって照射手段１１７が可視光レーザーを照射する状況をステップ図である。また制御手段１１６は図９に示すように、第１の個別撮影範囲に対して可視光レーザーを照射すると、次に第２の個別撮影範囲に対して可視光レーザーを照射するよう指令し、以下順次第３〜第４の個別撮影範囲に対して可視光レーザーを照射するよう指令する。なお、個別撮影範囲に対する可視光レーザーの照射を切り替えるタイミングは、ユーザ操作をトリガとすることもできるし、画像取得手段１０８による画像取得をトリガとすることもできるし、所定時間が経過すると自動的に切り替える仕様とすることもできる。
【００４４】
（画像の取得）
個別撮影範囲に対して可視光レーザーが照射され、所定位置に可視光レーザーポインタが示されると、これら可視光レーザーポインタを全て（基本は４箇所）含むように画像を取得する（Ｓｔｅｐ１００）。図６（ｃ）は、４箇所の可視光レーザーポインタを含むように画像を取得する状況を示すステップ図である。このとき、各可視光レーザーポインタが画像の四隅に位置するように、換言すると可視光レーザーポインタを含む最も狭い領域を撮影範囲とするように撮影するとよい。そのため、画像取得手段１０８の表示画面に、ポインタエリアを表示させるとよい。このポインタエリアとは可視光レーザーポインタが位置すべきエリアであり、画像取得手段１０８の表示画面の各コーナー付近に表示される小領域である。
【００４５】
可視光レーザーポインタを含むように画像を取得することができれば、画像取得手段１０８は手持ちとすることもできるし、もちろん三脚や雲台に設置することもできる。また、可視光レーザーポインタを含むよう調整する手法としては、焦点距離を調整し（単焦点レンズの場合はレンズを交換し、ズームレンズの場合はズーム操作を行う）、あるいは、画像取得手段１０８の位置（対象物までの距離）や姿勢（角度）を調整するとよい。
【００４６】
第１の個別撮影範囲の画像を取得できると、図６（ｄ）示すように第２の個別撮影範囲に対して可視光レーザーが照射し、第２の個別撮影範囲の画像を取得する。これを設定された個別撮影範囲だけ繰り返し（例えば図９では４回繰り返し）、一連の処理を終了する。もちろん、基準撮影範囲が対象範囲よりも大きいか同等であれば、図１２に示すように撮影範囲割付け手段１１２は、対象範囲を網羅するように１の個別撮影範囲のみを配置することになる。１の個別撮影範囲に対して可視光レーザーを照射し、当該個別撮影範囲の画像を取得して処理を終了すればよい。画像取得手段１０８によって取得された画像は、画像記憶手段１１８に記憶される（図５）。なお、取得された画像には４箇所の可視光レーザーポインタが収められており、これら可視光レーザーポインタは目標照射点と略一致（一致含む）していることから、すなわち当該画像には４点の既知の３次元座標が含まれている。したがって、これら既知座標を利用することで、画像を補正して正射投影画像を作成することもできるし、所定の重複程度を確保しつつ隣接画像を結合して結合画像を作成することもできる。
【産業上の利用可能性】
【００４７】
本願発明の撮影支援装置、及び撮影方法は、道路橋、鉄道橋、管路橋など種々の用途の橋梁に利用でき、さらに橋梁のほか様々な建設インフラに利用することができる。本願発明によれば、供用中の建設インフラの劣化状況が把握でき、その劣化状況に応じた補修、補強対策が可能となり、ひいては建設インフラの長寿命化につながることを考えれば、産業上利用できるばかりでなく社会的にも大きな貢献を期待し得る発明といえる。
【符号の説明】
【００４８】
１００    本願発明の撮影支援装置
１０１    測位手段
１０２    座標記憶手段
１０３    平面算出手段
１０４    平面記憶手段
１０５    境界線算出手段
１０６    対象範囲算出手段
１０７    対象範囲記憶手段
１０８    画像取得手段
１０９    画像条件入力手段
１１０    撮影範囲算出手段
１１１    撮影範囲記憶手段
１１２    撮影範囲割付け手段
１１３    撮影範囲配置記憶手段
１１４    照射点設定手段
１１５    照射点座標記憶手段
１１６    制御手段
１１７    レーザー照射手段
１１７ａ  レーザー照射体
１１８    画像記憶手段
ＰＮ      パネル
【図１】
2019016837.tif 000003
【図２】
2019016837.tif 000004
【図３】
2019016837.tif 000005
【図４】
2019016837.tif 000006
【図５】
2019016837.tif 000007
【図６】
2019016837.tif 000008
【図７】
2019016837.tif 000009
【図８】
2019016837.tif 000010
【図９】
2019016837.tif 000011
【図１０】
2019016837.tif 000012
【図１１】
2019016837.tif 000013
【図１２】
2019016837.tif 000014
【手続補正書】
【提出日】平成30年5月7日(2018.5.7)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被写体である平面状の対象物のうち、撮影する範囲を示す撮影支援装置において、
前記対象物上の点の座標を計測する測位手段と、
前記測位手段で計測された３以上の点の座標に基づいて、前記対象物の平面を算出する平面算出手段と、
撮影に用いる画像取得手段の画素数、及び必要とする分解能に基づいて、撮影範囲を算出する撮影範囲算出手段と、
前記対象物の平面上に前記撮影範囲の位置が特定された個別撮影範囲を配置し、該個別撮影範囲内であって４つの隅角部近傍に照射点を設定する照射点設定手段と、
可視光レーザーを照射するレーザー照射体を有するレーザー照射手段と、を備え、
前記レーザー照射体は、可視光レーザーの照射方向を変えることができ、
前記レーザー照射体が、前記照射点設定手段が設定した前記照射点を狙うために照射方向を変えたうえで、４つの該照射点に対して可視光レーザーを照射することによって、撮影者が撮影すべき前記個別撮影範囲を示すことができる、
ことを特徴とする撮影支援装置。
【請求項２】
前記レーザー照射体の照射起点座標と、前記照射点設定手段が設定した前記照射点と、に基づいて照射方向を求めるとともに、当該照射方向で照射するよう前記レーザー照射手段に対して指令を与える、制御手段をさらに備えた、
ことを特徴とする請求項１記載の撮影支援装置。
【請求項３】
前記対象物の範囲である対象範囲に対して、該対象範囲を網羅するように前記個別撮影範囲を複数個所に配置する撮影範囲割付け手段を、さらに備え、
前記撮影範囲割付け手段は、あらかじめ設定した隣接画像の重複程度に基づいて、隣接する前記個別撮影範囲どうしが一部重複するように前記個別撮影範囲を配置し、
前記レーザー照射手段は、前記撮影範囲割付け手段で配置された前記個別撮影範囲ごとに可視光レーザーを照射する、
ことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の撮影支援装置。
【請求項４】
前記測位手段で計測された前記対象物上の点の座標と、前記測位手段で計測された前記対象物外の座標と、前記平面算出手段で算出された前記対象物の平面と、に基づいて前記対象範囲の境界を求めるとともに、該境界に基づいて前記対象範囲を算出する対象範囲算出手段を、さらに備え、
前記撮影範囲割付け手段は、対象範囲算出手段で算出された前記対象範囲に対して、前記撮影範囲を配置する、
ことを特徴とする請求項３記載の撮影支援装置。
【請求項５】
被写体である平面状の対象物のうち、指定された範囲を撮影する撮影方法において、
前記対象物上の３以上の点の座標を計測する測位工程と、
前記測位工程で計測された３以上の点の座標に基づいて、前記対象物の平面を算出する平面算出工程と、
撮影に用いる画像取得手段の画素数、及び必要とする分解能に基づいて、撮影範囲を算出する撮影範囲算出工程と、
前記対象物の平面上に前記撮影範囲の位置が特定された個別撮影範囲を配置し、該個別撮影範囲内であって４つの隅角部近傍に照射点を設定する照射点設定工程と、
レーザー照射手段によって、４つの前記照射点に対して可視光レーザーを照射するレーザー照射工程と、
前記対象物に照射された前記可視光レーザーを含めるように撮影する範囲を定めたうえで、画像取得手段で前記対象物の画像を取得する画像取得工程と、を備え、
前記レーザー照射手段は、可視光レーザーを照射するとともに照射方向を変えることができるレーザー照射体を有し、
前記レーザー照射工程では、前記レーザー照射体が、前記照射点設定工程で設定された前記照射点を狙うために照射方向を変えたうえで、４つの該照射点に対して可視光レーザーを照射することによって、撮影する範囲を示す、
ことを特徴とする撮影方法。