(57)【要約】      （修正有）【課題】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。【解決手段】情報表示装置の変位を検知する変位検知装置であって、情報表示装置に設けられる水準器と、情報表示装置に設けられ水準器を撮像可能なカメラ１２と、カメラ１２が撮像した判定画像から水準器の表示を抽出する画像処理部２１と、判定の基準となる基準画像に含まれる水準器の表示と画像処理部２１が抽出した水準器の表示との間の変化を判定する変化判定部２２と、変化判定部２２の判定結果から得られた情報を報知する報知部２４と、を備える。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
構造物の変位を検知する変位検知装置であって、
前記構造物に設けられる水準器と、
前記構造物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の変化を判定する変化判定部と、
前記変化判定部の判定結果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。
【請求項２】
前記変化判定部の判定結果に基づいて前記構造物の異常を判定する異常判定部をさらに備え、
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。
【請求項３】
前記変化判定部は、前記撮像部によって撮像された画像のうち、先に撮像された画像を前記基準画像とし、後に撮像された画像を前記判定画像として、前記水準器の表示の変化を判定することにより前記構造物の変位を検知することを特徴とする請求項１または２に記載の変位検知装置。
【請求項４】
前記変化判定部は、前記水準器を前記構造物に取り付けた初期状態における前記水準器を撮像した画像を基準画像とすることを特徴とする請求項１から３のいずれか一つに記載の変位検知装置。
【請求項５】
前記構造物は、情報を表示する表示部と前記表示部を支持する支柱とを有する情報表示装置であることを特徴とする請求項１から４のいずれか一つに記載の変位検知装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−２６６１３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
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。
【０００５】
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。
【０００６】
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。
【０００７】
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。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、構造物の変位を検知する変位検知装置であって、前記構造物に設けられる水準器と、前記構造物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の変化を判定する変化判定部と、前記変化判定部の判定結果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。
【発明の効果】
【０００９】
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。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施形態に係る変位検知装置を備える情報表示装置を示す図である。
【図２】本発明の実施形態に係る変位検知装置の構成を示す図である。
【図３】本発明の実施形態に係る変位検知装置の構成を示すブロック図である。
【図４】本発明の実施形態に係る変位検知装置の絶対比較制御の手順を示すフローチャート図である。
【図５】本発明の実施形態に係る変位検知装置の相対比較制御の手順を示すフローチャート図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
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。
【００１２】
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。
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
次に、図５を参照して、相対比較制御について説明する。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
以上の実施形態によれば以下の効果を奏する。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
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。
【００５５】
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。
【００５６】
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。
【００５７】
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。
【符号の説明】
【００５８】
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
【図１】
2015206624.tif 000003
【図２】
2015206624.tif 000004
【図３】
2015206624.tif 000005
【図４】
2015206624.tif 000006
【図５】
2015206624.tif 000007