(57)【要約】【課題】  可搬性に優れた上で、構造物のひび割れや空洞等の欠陥部の有無を容易に検出することができる携帯型の撮像装置を提供する。【解決手段】  撮像装置１０は、外観を形成する筐体の内部に、撮像対象の構造物の可視画像データ及び熱画像データを撮像するディジタルカメラ１２及び赤外線カメラ１３と、熱画像データと可視画像データとを重畳して融合させた熱可視融合画像データ及び／又は熱画像データから任意の温度範囲のデータのみを抽出した抽出表示画像データを表示する表示部１４と、操作ボタン１５と、熱可視融合画像データ及び／又は抽出表示画像データを生成する画像処理部５３と、熱可視融合画像データ及び／又は抽出表示画像データを表示部１４に表示させる主制御部５５と、ディジタルカメラ１２及び赤外線カメラ１３のそれぞれについての光軸が互いに平行となるように調整する光軸調整機構とを備える。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像データを撮像する携帯型の撮像装置であって、
外観を形成する筐体と、
カメラレンズが上記筐体の側壁面から外部に露呈するように当該筐体内部に配設され、撮像対象の構造物の可視画像データを撮像するディジタルカメラと、
カメラレンズが上記筐体の側壁面から外部に露呈するように当該筐体内部に配設され、上記構造物の熱画像データを撮像する赤外線カメラと、
操作面が上記筐体の側壁面から外部に露呈するように当該筐体内部に配設された操作手段と、
上記筐体内部に配設され、上記ディジタルカメラによって撮像された可視画像データと上記赤外線カメラによって撮像された熱画像データとに対して各種画像処理を施す画像処理手段と、
表示画面が上記筐体の側壁面から外部に露呈するように当該筐体内部に配設され、少なくとも画像データを含む各種情報を表示する表示手段と、
上記筐体内部に配設され、当該撮像装置に対して着脱自在とされて少なくとも上記可視画像データ及び／又は上記熱画像データを記憶する記憶媒体に対するデータの読み出し及び／又は書き込みを制御する記憶媒体制御手段と、
上記筐体内部に配設され、少なくとも画像データを上記表示手段に表示させるとともに、上記記憶媒体制御手段を制御して上記記憶媒体に対してデータを記憶させる制御手段と、
上記筐体内部に配設され、上記ディジタルカメラ及び上記赤外線カメラのそれぞれについての光軸が互いに平行となるように調整する光軸調整手段とを備え、
上記画像処理手段は、少なくとも、上記熱画像データと上記可視画像データとを重畳して融合させた熱可視融合画像データ、及び／又は上記熱画像データから任意の温度範囲のデータのみを抽出した抽出表示画像データを生成し、
上記制御手段は、上記画像処理手段によって生成された上記熱可視融合画像データ及び／又は上記抽出表示画像データを上記表示手段に表示させること
を特徴とする撮像装置。
【請求項２】
上記画像処理手段は、上記操作手段の操作に基づいて、上記熱可視融合画像データについて、重ね合わせる可視画像データ及び熱画像データの表示強度比率を任意に可変とすること
を特徴とする請求項１記載の撮像装置。
【請求項３】
上記表示手段は、上記操作手段の操作による可視画像データ及び熱画像データの表示強度比率を示す指標情報を表示すること
を特徴とする請求項２記載の撮像装置。
【請求項４】
上記指標情報は、上記操作手段の操作による可視画像データ及び熱画像データの表示強度比率の変化に応じてスクロールするスクロールバーであること
を特徴とする請求項３記載の撮像装置。
【請求項５】
上記画像処理手段は、上記操作手段の操作に基づいて、上記抽出表示画像データについて、上記熱画像データから抽出する温度範囲を任意に可変とすること
を特徴とする請求項１記載の撮像装置。
【請求項６】
上記画像処理手段は、上記熱画像データから抽出する温度範囲を、温度幅を示す感度及び当該温度範囲の中心値を可変とすることができる上記操作手段の操作に応じて任意に可変とすること
を特徴とする請求項５記載の撮像装置。
【請求項７】
上記画像処理手段は、所定の経験式に基づいて、上記感度及び上記中心値の初期値を設定すること
を特徴とする請求項６記載の撮像装置。
【請求項８】
上記画像処理手段は、上記熱画像データにおける温度の最大値乃至最小値の間の任意の温度範囲を、所定の段階に区分けし、各段階を所定の色に変換して抽出表示画像データを生成すること
を特徴とする請求項７記載の撮像装置。
【請求項９】
上記画像処理手段は、上記熱画像データにおける温度の最大値及び最小値が不明である場合には、所定の予測式に基づいて、最大値及び最小値の初期値を設定し、上記熱画像データにおける温度の最大値及び最小値の実測値を取得した場合には、当該実測値を用いて最大値及び最小値を設定すること
を特徴とする請求項８記載の撮像装置。
【請求項１０】
上記表示手段は、上記熱画像データから抽出する温度範囲を示す指標情報を表示すること
を特徴とする請求項８記載の撮像装置。
【請求項１１】
上記指標情報は、上記熱画像データにおける温度の最大値乃至最小値のうち、いずれの温度範囲の部分をいずれの色を用いて表示しているのかを示す温度範囲バーであること
を特徴とする請求項１０記載の撮像装置。
【請求項１２】
上記画像処理手段は、上記構造物の可視画像データ及び熱画像データを同一視野及び同一画角となるように補正し、補正した可視画像データと熱画像データとについての上記熱可視融合画像データ、及び／又は補正した熱画像データについての上記抽出表示画像データを生成すること
を特徴とする請求項１記載の撮像装置。
【請求項１３】
上記制御手段は、撮像対象を確定するために、上記熱可視融合画像データを上記ディジタルカメラ及び上記赤外線カメラの視野の移動に追随するように上記表示手段に表示させ、
上記画像処理手段は、撮像対象が確定されると、上記構造物の可視画像データ及び熱画像データを取り込むこと
を特徴とする請求項１２記載の撮像装置。
【請求項１４】
上記画像処理手段は、上記ディジタルカメラ又は上記赤外線カメラのオートフォーカス機能又はマニュアルフォーカス機能を用いて、上記ディジタルカメラ及び上記赤外線カメラから上記構造物までの距離データを取得すること
を特徴とする請求項１３記載の撮像装置。
【請求項１５】
上記画像処理手段は、供給された可視画像データ及び熱画像データを等縮尺に補正し、等縮尺の可視画像データ及び熱画像データを同一視野及び同一画角となるように補正すること
を特徴とする請求項１３記載の撮像装置。
【請求項１６】
上記画像処理手段は、上記等縮尺の可視画像データ及び熱画像データを同一視野及び同一画角となるように補正する際に、上記ディジタルカメラと上記赤外線カメラとのカメラレンズの歪曲収差に基づく画像の光学歪みを補正する処理と、上記ディジタルカメラと上記赤外線カメラとの視差を補正する処理と、上記ディジタルカメラと上記赤外線カメラとのカメラレンズ画角差を補正する処理とを行うこと
を特徴とする請求項１５記載の撮像装置。
【請求項１７】
上記画像処理手段は、上記ディジタルカメラと上記赤外線カメラとのそれぞれのカメラ光学系中心間距離と、上記ディジタルカメラ及び上記赤外線カメラによる撮像の際における上記構造物までの距離とを用いて、上記ディジタルカメラと上記赤外線カメラとの視差を補正する処理を行うこと
を特徴とする請求項１６記載の撮像装置。
【請求項１８】
上記画像処理手段は、上記ディジタルカメラのカメラレンズ画角と上記赤外線カメラのカメラレンズ画角とのうち、カメラレンズ画角が小さい方の値を用いて、上記ディジタルカメラと上記赤外線カメラとのカメラレンズ画角差を補正する処理を行うこと
を特徴とする請求項１６記載の撮像装置。
【請求項１９】
上記ディジタルカメラは、その光軸が、上記赤外線カメラの光軸の直上となる位置に配設されること
を特徴とする請求項１又は請求項１２記載の撮像装置。
【請求項２０】
上記操作手段は、少なくとも、
当該撮像装置に対して着脱自在とされる二次電池による電源をオン／オフするための電源ボタンと、
上記ディジタルカメラ及び上記赤外線カメラによる静止画像データの撮像を行うためのシャッタボタンと、
上記熱可視融合画像データとして重ね合わせる可視画像データ及び熱画像データの表示強度比率、及び／又は上記抽出表示画像データとして表示する上記熱画像データの温度範囲を設定するための設定ボタンと、
上記記憶媒体に画像データを記憶させるための画像データ記憶ボタンと、
上記記憶媒体に記憶されている画像データを読み出して上記表示手段に表示させるための画像データ読み出しボタンとからなること
を特徴とする請求項１記載の撮像装置。
【請求項２１】
上記筐体内部に配設され、上記赤外線カメラによって撮像されたアナログの熱画像データを符号化し、ディジタルの熱画像データを生成する符号化手段を備えること
を特徴とする請求項１記載の撮像装置。
【請求項２２】
上記画像処理手段は、上記ディジタルカメラによって撮像された可視画像データを、上記赤外線カメラによって撮像された熱画像データの解像度にあわせるように、当該可視画像データのスケーリングを行うこと
を特徴とする請求項２１記載の撮像装置。
【請求項２３】
上記画像処理手段は、生成した上記熱可視融合画像データ及び／又は上記抽出表示画像データを上記表示手段によって表示可能な形式に変換すること
を特徴とする請求項２２記載の撮像装置。
【請求項２４】
上記画像処理手段は、上記熱可視融合画像データ及び／又は上記抽出表示画像データを上記記憶媒体に記憶させる際に、所定のフォーマットに圧縮すること
を特徴とする請求項２２記載の撮像装置。
【請求項２５】
上記制御手段は、上記記憶媒体に記憶されている画像データを読み出し、これら画像データの一覧をサムネイル表示として上記表示手段に表示させること
を特徴とする請求項１記載の撮像装置。
【請求項２６】
上記制御手段は、上記表示手段にサムネイル表示された一覧の中から選択された所望の画像データを上記記憶媒体から読み出して上記表示手段に表示させること
を特徴とする請求項２５記載の撮像装置。
【請求項２７】
上記構造物における欠陥の診断に用いられること
を特徴とする請求項１記載の撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像データを撮像する携帯型の撮像装置に関し、特に、ビルや橋梁等の構造物におけるコンクリートやモルタルの浮き上がりやひび割れ等の欠陥を診断する際に用いて好適な撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、トンネルや高架橋といったコンクリート構造物のコンクリートが劣化してその一部が剥落する事故が発生し、問題となっている。これにともない、コンクリートの健全度を的確に検査し得る非破壊検査方法の確立が求められている。コンクリートの非破壊検査方法としては、赤外線カメラを用いる赤外線写真法（サーモグラフィ）と、ディジタルスチルカメラを用いるディジタル写真法が知られている。
【０００３】
赤外線写真法は、赤外領域の光によるコンクリート表面の画像に基づいて欠陥の有無や程度を把握する方法である。この赤外線写真法によれば、例えば、構造物の表面を覆うコンクリート、モルタル、タイル等の浮き、空洞やジャンカといった表面付近の内部欠陥を発見することが可能である。
【０００４】
タイルやモルタル等の浮き部、コンクリート中のジャンカ、空洞、漏水部といった構造物において欠陥が存在する箇所は、熱伝導率や比熱等の熱的性質が、欠陥が存在しない健全部とは異なる現象を呈する。かかる健全部と欠陥部との熱的性質の違いは、気温や日射、或いは人工的な過熱・冷却に起因して生じる構造物の温度変動の中で、表面温度の差となって現れる。土木・建築分野における赤外線写真法とは、物体から発せられる赤外線を受光してそれを映像化する赤外線映像装置を用いて物体の熱画像を取得することによって当該物体の表面温度分布を測定し、熱画像上に現れる表面温度の異常部分に基づいて、内部欠陥の存在を推定する方法である。具体的には、赤外線写真法においては、図９に示すように、構造物１００の内部に生じた欠陥部１０１が空隙断熱層となることから、日射や気温変化に起因して生じる表面温度の日変動の中で、欠陥部１０１と健全部との間に表面温度差が生じる時間帯があることを利用して、内部欠陥を検出することができる。
【０００５】
一方、ディジタル写真法は、可視領域の光によるコンクリート表面の画像に基づいて欠陥の有無や程度を把握する方法である。このディジタル写真法によれば、コンクリート、モルタル、タイル等のひび割れや、表面の欠損を発見することが可能である。
【０００６】
これら赤外線写真法及びディジタル写真法は、測定の際の安全性、取り扱いの簡便性、処理の高速性の観点で優れたものであり、近年急速に普及しつつある。かかる赤外線写真法を用いた構造物の欠陥を検出する技術としては、例えば特許文献１等が提案されている。また、ディジタル写真法を用いた構造物の欠陥を検出する技術としては、例えば特許文献２等が提案されている。
【０００７】
【特許文献１】特開２００１−５０９２１号公報
【特許文献２】特開２００３−５７１８８号公報
【０００８】
具体的には、特許文献１には、構造物内部の欠陥を自動的に検出する物体の内部欠陥の自動検出装置が開示されている。特に、この物体の内部欠陥の自動検出装置は、物体表面温度の上昇又は下降過程で物体の熱画像測定する手段と、当該熱画像の画素線を解析して画素線の変曲点を求める手段と、これらの変曲点に囲まれた上に凸又は上に凹の温度勾配を示す領域を検出演算する手段とを備えたものである。これにより、この物体の内部欠陥の自動検出装置においては、判断基準の個人差による誤診を防止することができるとしている。
【０００９】
また、特許文献２には、現存する人工建造物の少なくとも１つの画像を撮像し、その人工建造物における１以上の欠陥の存在を検出する方法が開示されている。特に、この欠陥検出方法は、（ａ）現存する人工建造物の表面又は内部に、検出可能な材料を、その一部が人工建造物の１以上の欠陥に存在するように提供する提供ステップと、（ｂ）画像センサによって人工建造物の少なくとも１つのディジタル画像を撮像する撮像ステップと、（ｃ）撮像された１以上のディジタル画像を処理して、人工建造物の視覚画像を提供し、人工建造物における１以上の欠陥の存在を判断する処理ステップとからなり、画像センサは、人工建造物の少なくとも１つの画像を撮像し、１以上の欠陥における検出可能な材料の存在の有無により、１以上の欠陥を識別するものである。これにより、この欠陥検出方法においては、現存の人工建造物に欠陥があるかどうかを適切に判断することができるとしている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、従来の赤外線写真法やディジタル写真法は、以下のような問題があった。
【００１１】
まず、ひび割れや空洞等の欠陥を検査・診断するためには、欠陥部の有無、欠陥部の位置、及び欠陥部の大きさを知る必要があるが、従来の赤外線写真法やディジタル写真法においては、欠陥部の有無を検出することができたとしても、その大きさを計測することは困難であった。
【００１２】
また、ディジタル写真法においては、撮像した画像の歪みを避けることができないことから、画像上で特定された欠陥部の位置が実際の構造物におけるどの位置に相当するのかを特定する必要があり、この処理に時間を要するという問題があった。
【００１３】
さらに、赤外線写真法においては、構造物の輪郭や目安となる箇所が画像上に現れないことから、欠陥部を特定したとしても、その部位が実際の構造物のどの位置に相当するのかを特定する必要があり、この処理に時間を要するという問題があった。
【００１４】
さらにまた、赤外線写真法やディジタル写真法においては、構造物が大きなビル等の場合には部分画像を多数撮像し、これら部分画像を合成する必要があるが、構造物を正面から撮像した部分画像と、当該構造物に対して角度をもって撮像した部分画像とでは、構造物における実際の欠陥部の大きさが同じであっても、画面上の欠陥部の大きさは異なるものとなる。したがって、赤外線写真法やディジタル写真法においては、かかる部分画像の合成をともなう場合には、欠陥部の大きさや形状を求める必要があり、この処理に時間を要するという問題があった。
【００１５】
また、赤外線写真法やディジタル写真法を個別に用いる方法においては、撮像した画像を単に表示するか、拡大・縮小して表示するかといった程度の表示モードしか存在しないことから、欠陥部を健全部から区別すること自体に困難をともなうことも多々あった。
【００１６】
さらに、近年では、ＮＥＣ三栄社製"赤外線サーモグラフィ装置：サーモトレーサＴＨ９１００ＭＶ／ＷＶ"のように、ディジタルカメラと赤外線カメラとが搭載された可搬性に優れた装置が開発されているが、かかる装置は、ディジタルカメラの画素数が４０万ピクセル程度と少なく、欠陥部の寸法精度が悪いという問題があった。また、かかる装置は、ディジタルカメラによる可視画像又は赤外線カメラによる熱画像のうちいずれか一方のみを表示可能であり、これら両画像の画角や視野が異なるものであることから、使い勝手が悪いという問題もあった。
【００１７】
本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであり、小型化且つ軽量化を実現するとともに、容易な操作性を実現することができ、可搬性に優れた上で、画像の歪みを補正したり画像を合成したりすることが容易となり、構造物のひび割れや空洞等の欠陥部の有無を容易に検出することができる携帯型の撮像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】
【００１８】
上述した目的を達成する本発明にかかる撮像装置は、画像データを撮像する携帯型の撮像装置であって、外観を形成する筐体と、カメラレンズが上記筐体の側壁面から外部に露呈するように当該筐体内部に配設され、撮像対象の構造物の可視画像データを撮像するディジタルカメラと、カメラレンズが上記筐体の側壁面から外部に露呈するように当該筐体内部に配設され、上記構造物の熱画像データを撮像する赤外線カメラと、操作面が上記筐体の側壁面から外部に露呈するように当該筐体内部に配設された操作手段と、上記筐体内部に配設され、上記ディジタルカメラによって撮像された可視画像データと上記赤外線カメラによって撮像された熱画像データとに対して各種画像処理を施す画像処理手段と、表示画面が上記筐体の側壁面から外部に露呈するように当該筐体内部に配設され、少なくとも画像データを含む各種情報を表示する表示手段と、上記筐体内部に配設され、当該撮像装置に対して着脱自在とされて少なくとも上記可視画像データ及び／又は上記熱画像データを記憶する記憶媒体に対するデータの読み出し及び／又は書き込みを制御する記憶媒体制御手段と、上記筐体内部に配設され、少なくとも画像データを上記表示手段に表示させるとともに、上記記憶媒体制御手段を制御して上記記憶媒体に対してデータを記憶させる制御手段と、上記筐体内部に配設され、上記ディジタルカメラ及び上記赤外線カメラのそれぞれについての光軸が互いに平行となるように調整する光軸調整手段とを備え、上記画像処理手段は、少なくとも、上記熱画像データと上記可視画像データとを重畳して融合させた熱可視融合画像データ、及び／又は上記熱画像データから任意の温度範囲のデータのみを抽出した抽出表示画像データを生成し、上記制御手段は、上記画像処理手段によって生成された上記熱可視融合画像データ及び／又は上記抽出表示画像データを上記表示手段に表示させることを特徴としている。
【００１９】
このような本発明にかかる撮像装置は、ディジタルカメラ、赤外線カメラ、表示手段、及び操作手段からなるユーザインターフェースと、画像処理手段、記憶媒体制御手段、制御手段、及び光軸調整手段からなる回路や機構とを、全て携帯可能な大きさの単一の筐体内部に収納して構成される。そのため、本発明にかかる撮像装置は、極めて可搬性に優れ、現場での作業を容易に行うことに寄与する。また、本発明にかかる撮像装置は、熱可視融合画像データ及び／又は抽出表示画像データを表示手段に表示することから、構造物のひび割れや空洞等の欠陥部の有無を容易に検出することができる。
【００２０】
ここで、本発明にかかる撮像装置において、上記画像処理手段は、上記操作手段の操作に基づいて、上記熱可視融合画像データについて、重ね合わせる可視画像データ及び熱画像データの表示強度比率を任意に可変とすることができる。
【００２１】
このとき、上記表示手段は、上記操作手段の操作による可視画像データ及び熱画像データの表示強度比率を示す指標情報を表示するのが望ましく、この指標情報としては、上記操作手段の操作による可視画像データ及び熱画像データの表示強度比率の変化に応じてスクロールするスクロールバーを用いることができる。
【００２２】
また、本発明にかかる撮像装置において、上記画像処理手段は、上記操作手段の操作に基づいて、上記抽出表示画像データについて、上記熱画像データから抽出する温度範囲を任意に可変とすることもできる。
【００２３】
具体的には、上記画像処理手段は、上記熱画像データから抽出する温度範囲を、温度幅を示す感度及び当該温度範囲の中心値を可変とすることができる上記操作手段の操作に応じて任意に可変とする。このとき、上記画像処理手段は、所定の経験式に基づいて、上記感度及び上記中心値の初期値を設定する。そして、上記画像処理手段は、上記熱画像データにおける温度の最大値乃至最小値の間の任意の温度範囲を、所定の段階に区分けし、各段階を所定の色に変換して抽出表示画像データを生成する。なお、上記画像処理手段は、上記熱画像データにおける温度の最大値及び最小値が不明である場合には、所定の予測式に基づいて、最大値及び最小値の初期値を設定し、上記熱画像データにおける温度の最大値及び最小値の実測値を取得した場合には、当該実測値を用いて最大値及び最小値を設定することができる。
【００２４】
なお、上記表示手段は、上記熱画像データから抽出する温度範囲を示す指標情報を表示するのが望ましく、この指標情報としては、上記熱画像データにおける温度の最大値乃至最小値のうち、いずれの温度範囲の部分をいずれの色を用いて表示しているのかを示す温度範囲バーを用いることができる。
【００２５】
さらに、本発明にかかる撮像装置において、上記画像処理手段は、上記構造物の可視画像データ及び熱画像データを同一視野及び同一画角となるように補正し、補正した可視画像データと熱画像データとについての上記熱可視融合画像データ、及び／又は補正した熱画像データについての上記抽出表示画像データを生成する。
【００２６】
具体的には、本発明にかかる撮像装置においては、熱可視融合画像データ及び／又は抽出表示画像データを生成するために、以下のような一連の処理を行う。
【００２７】
まず、上記制御手段は、撮像対象を確定するために、上記熱可視融合画像データを上記ディジタルカメラ及び上記赤外線カメラの視野の移動に追随するように上記表示手段に表示させ、上記画像処理手段は、撮像対象が確定されると、上記構造物の可視画像データ及び熱画像データを取り込む。
【００２８】
このとき、上記画像処理手段は、上記ディジタルカメラ又は上記赤外線カメラのオートフォーカス機能又はマニュアルフォーカス機能を用いて、上記ディジタルカメラ及び上記赤外線カメラから上記構造物までの距離データを取得する。これにより、本発明にかかる撮像装置においては、測距計を別途設ける必要がなく、小型化を図ることができる。
【００２９】
さらに、上記画像処理手段は、供給された可視画像データ及び熱画像データを等縮尺に補正し、等縮尺の可視画像データ及び熱画像データを同一視野及び同一画角となるように補正する。
【００３０】
なお、上記画像処理手段は、上記等縮尺の可視画像データ及び熱画像データを同一視野及び同一画角となるように補正する際に、上記ディジタルカメラと上記赤外線カメラとのカメラレンズの歪曲収差に基づく画像の光学歪みを補正する処理と、上記ディジタルカメラと上記赤外線カメラとの視差を補正する処理と、上記ディジタルカメラと上記赤外線カメラとのカメラレンズ画角差を補正する処理とを行う。
【００３１】
このとき、上記画像処理手段は、上記ディジタルカメラと上記赤外線カメラとのそれぞれのカメラ光学系中心間距離と、上記ディジタルカメラ及び上記赤外線カメラによる撮像の際における上記構造物までの距離とを用いて、上記ディジタルカメラと上記赤外線カメラとの視差を補正する処理を行う。また、上記画像処理手段は、上記ディジタルカメラのカメラレンズ画角と上記赤外線カメラのカメラレンズ画角とのうち、カメラレンズ画角が小さい方の値を用いて、上記ディジタルカメラと上記赤外線カメラとのカメラレンズ画角差を補正する処理を行う。
【００３２】
ここで、本発明にかかる撮像装置において、上記ディジタルカメラは、その光軸が、上記赤外線カメラの光軸の直上となる位置に配設される。これにより、本発明にかかる撮像装置においては、小型化を図ることができるとともに、上記ディジタルカメラと上記赤外線カメラとの視差を補正する処理を簡略化することができる。
【００３３】
なお、本発明にかかる撮像装置において、上記操作手段としては、少なくとも、当該撮像装置に対して着脱自在とされる二次電池による電源をオン／オフするための電源ボタンと、上記ディジタルカメラ及び上記赤外線カメラによる静止画像データの撮像を行うためのシャッタボタンと、上記熱可視融合画像データとして重ね合わせる可視画像データ及び熱画像データの表示強度比率、及び／又は上記抽出表示画像データとして表示する上記熱画像データの温度範囲を設定するための設定ボタンと、上記記憶媒体に画像データを記憶させるための画像データ記憶ボタンと、上記記憶媒体に記憶されている画像データを読み出して上記表示手段に表示させるための画像データ読み出しボタンとが設けられればよい。
【００３４】
また、本発明にかかる撮像装置は、上記赤外線カメラによって撮像されたアナログの熱画像データを符号化し、ディジタルの熱画像データを生成する符号化手段を、上記筐体内部に配設する。これにより、本発明にかかる撮像装置は、赤外線カメラがアナログの熱画像データのみ撮像可能なものであってもディジタル的な処理を行うことが可能となる。
【００３５】
そして、上記画像処理手段は、上記赤外線カメラによって撮像された熱画像データを温度に応じた色分けによる表示データに変換し、上記ディジタルカメラによって撮像された可視画像データを、上記赤外線カメラによって撮像された熱画像データの解像度にあわせるように、当該可視画像データのスケーリングを行い、生成した上記熱可視融合画像データ及び／又は上記抽出表示画像データを上記表示手段によって表示可能な形式に変換する。また、上記画像処理手段は、上記熱可視融合画像データ及び／又は上記抽出表示画像データを上記記憶媒体に記憶させる際に、所定のフォーマットに圧縮する。
【００３６】
さらに、本発明にかかる撮像装置において、上記制御手段は、上記記憶媒体に記憶されている画像データを読み出し、これら画像データの一覧をサムネイル表示として上記表示手段に表示させることもでき、上記表示手段にサムネイル表示された一覧の中から選択された所望の画像データを上記記憶媒体から読み出して上記表示手段に表示させることもできる。
【００３７】
なお、本発明にかかる撮像装置は、上記構造物における欠陥の診断に用いて極めて好適である。
【発明の効果】
【００３８】
本発明においては、大幅な小型化且つ軽量化を実現するとともに、容易な操作性を実現することができ、可搬性に優れた上で、画像の歪みを補正したり画像を合成したりすることが容易となり、構造物のひび割れや空洞等の欠陥部の有無を容易に検出することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３９】
以下、本発明を適用した具体的な実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
【００４０】
この実施の形態は、画像データを撮像する携帯型の撮像装置である。この撮像装置は、赤外線を用いて構造物の欠陥を診断する際に用いて好適なものであり、ディジタルカメラと赤外線カメラとを搭載しながらも可搬性に優れ、欠陥の有無を検出することができるものである。特に、この撮像装置は、従来では不可能であった小型化且つ軽量化を実現するとともに、容易な操作性を実現することに着眼して考案されたものである。
【００４１】
本願出願人は、構造物の欠陥を診断するにあたって、現場では解析を行うのではなく当該構造物の欠陥の有無を的確に把握した上での撮像のみに徹する用途に限定することを考えた。すなわち、本願出願人は、現場での作業性を重視し、可搬性に優れ、且つ画像解析をともなう後処理の便宜を考慮しつつ欠陥の有無の把握に寄与する必要不可欠な機能のみを実装することによって余計な機能を省略した撮像装置を提案することを考えた。このような前提のもと、本願出願人は、構造物の欠陥を診断することが可能な小型化且つ軽量化、さらには操作性の容易化を図る撮像装置を実現するにあたって、小型化且つ軽量化については構成部品の削減及び各構成部品の重量及び容積の低減が必須事項であり、操作性の容易化についてはマウス等を用いたパーソナルコンピュータによる操作の廃止が必須事項であるものと考えた。
【００４２】
そこで、本願出願人は、構成部品の削減を図るために、構造物までの距離を測定する測距計、構造物の撮像角度を測定する角度測定器、及び各種処理を行うパーソナルコンピュータを除去し、また、各構成部品の重量及び容積の低減を図るために、汎用製品としてのカメラを用いるのではなく半製品であるカメラモジュールを実装し、さらに、マウス等を用いたパーソナルコンピュータによる操作の廃止については、数個の操作ボタンによる操作方式を採用した。ここで、測距計及び角度測定器を削減することができる理由は、本願出願人が既に出願している特願２００４−１２９５９７号明細書に詳述したように、撮像して得られる画像データそのものが距離や角度の情報を有していない場合であっても、後処理にてこれら距離や角度の情報を有効利用した処理を行うことが可能であることによる。また、各種処理を行うパーソナルコンピュータを削減することができる理由は、専用のＬＳＩ（Large Scale Integration）、所定の表示手段、及び数個の操作ボタンを実装することにより、画像処理といった診断に必要な機能を実現することができることによる。
【００４３】
以下、このような背景のもとに考案された撮像装置について詳述する。
【００４４】
図１(ａ)及び図１(ｂ)に示すように、撮像装置１０は、略直方体状の筐体１１によって外観が形成され、この筐体１１の内部に各種構成部材が配設されて構成される。
【００４５】
撮像装置１０は、撮像対象である構造物の可視画像データを撮像するディジタルカメラ１２と、構造物の熱画像データを撮像する赤外線カメラ１３とを、筐体１１の内部に備える。
【００４６】
ディジタルカメラ１２は、例えば有効画素数が４００万ピクセル程度であるディジタルスチルカメラを用いて構成することができる。ここで、４００万ピクセル程度の画素数からなるディジタルカメラ１２を用いた場合の仕様について検討する。水平方向画素数が２２７２ピクセルであり、垂直方向画素数が１７０４ピクセルであり、水平方向画角が３６°であり、垂直方向画角が２８°のカメラレンズを有するものと仮定する。ディジタルカメラ１２においては、このような仕様のもとに、１０ｍの距離だけ離隔した構造物を撮像する場合には、１ピクセルあたりの水平方向距離は２．８６ｍｍとなるとともに、垂直方向距離は２．９３ｍｍとなる。すなわち、ディジタルカメラ１２においては、１ピクセルあたり約３ｍｍの距離に相当する可視画像データを撮像することになる。また、ディジタルカメラ１２においては、光学３倍ズームを適用した場合には、１ピクセルあたり約１ｍｍの距離に相当する可視画像データを撮像することができる。一方、４０万ピクセル程度の画素数からなるディジタルカメラを用いた場合の仕様について検討すると、水平方向画素数及び垂直方向画素数は、それぞれ、４００万ピクセル程度の画素数からなるディジタルカメラ１２に比べ、１／３に削減されることから、１ピクセルあたりの距離が３．３倍となり、約１０ｍｍとなる。したがって、この仕様のもとに光学３倍ズームを適用したとしても、１ピクセルあたり約３．３ｍｍの距離に相当する可視画像データを撮像するにとどまる。
【００４７】
一方、欠陥部としてのひび割れは、通常、その幅について、０．２ｍｍ以下、０．２ｍｍ〜１．０ｍｍ、１．０ｍｍ以上の３つに分類される。したがって、０．２ｍｍの欠陥部を撮像するために、１ピクセルあたり０．２ｍｍの距離に相当させるためには、４００万ピクセル程度の画素数からなるディジタルカメラに対して光学３倍ズームを適用した場合には、さらに構造物までの撮像距離として２ｍまで接近すれば足りるが、４０万ピクセル程度の画素数からなるディジタルカメラに対して光学３倍ズームを適用した場合には、構造物に対して６０ｃｍにまで近接する必要がある。また、４０万ピクセル程度の画素数からなるディジタルカメラに対して光学３倍ズームを適用し、構造物に対して６０ｃｍにまで近接した場合には、１回の撮像によって得られる撮像面積が水平方向距離で３９ｃｍ、垂直方向距離で３０ｃｍと極めて狭くなり、実用に供することができない。したがって、ディジタルカメラ１２としては、有効画素数が４００万ピクセル程度のものを用いるのが望ましい。
【００４８】
このようなディジタルカメラ１２は、図１(ａ)及び図２に示すように、カメラレンズが筐体１１の正面側壁面から外部に露呈するように配設される。また、ディジタルカメラ１２は、装置全体の小型化を図るべく、その光軸が、赤外線カメラ１３の光軸の直上となる位置に配設される。
【００４９】
一方、赤外線カメラ１３は、例えば、測定温度範囲が−２０℃〜１００℃程度であり、撮像された画像データの画素数が３２０（Ｈ）×２４０（Ｖ）ドット程度である赤外線カメラを用いて構成することができる。赤外線カメラ１３も、図１(ａ)及び図２に示すように、ディジタルカメラ１２と同様に、カメラレンズが筐体１１の正面側壁面から外部に露呈するように配設される。
【００５０】
また、撮像装置１０は、筐体１１の内部に、例えばＬＣＤ（Liquid Crystal Display）等の少なくとも画像データを含む各種情報を表示する表示手段である表示部１４を備える。具体的には、表示部１４は、ＶＧＡ（Video Graphics Array）形式の５．５インチＴＦＴ（Thin Film Transistor）液晶装置として構成され、１６ビットのＲＧＢ形式データを表示可能なデバイスとして構成することができる。表示部１４は、図１(ｂ)及び図２に示すように、その表示画面が筐体１１の背面側壁面から外部に露呈するように配設され、少なくとも、後述する熱画像データと可視画像データとを重畳して融合させた画像データ（以下、熱可視融合画像データという。）や、熱画像データから任意の温度範囲のデータのみを抽出した画像データ（以下、抽出表示画像データという。）を含む画像データＩＭを表示する。
【００５１】
さらに、撮像装置１０は、筐体１１の内部に操作手段である各種操作ボタン１５を備える。操作ボタン１５は、図１(ａ)及び図１(ｂ)並びに図２に示すように、その操作面が当該筐体１１の上面側壁面から外部に露呈するように配設される。これら操作ボタン１５としては、少なくとも、当該撮像装置１０に対して着脱自在とされる二次電池であるバッテリ１６による電源をオン／オフするための電源ボタン、ディジタルカメラ１２及び赤外線カメラ１３による静止画像データの撮像を行うためのシャッタボタン、上述した熱可視融合画像データとして重ね合わせる可視画像データ及び熱画像データの表示強度比率及び／又は抽出表示画像データとして表示する熱画像データの温度範囲を設定するための設定ボタン、当該撮像装置１０に対して着脱自在とされて少なくとも可視画像データ及び／又は熱画像データを記憶する記憶媒体としてのＰＣＭＣＩＡ（Personal Computer Memory Card International Association）カード型メモリ１７に画像データを記憶させるための画像データ記憶ボタン、及びＰＣＭＣＩＡカード型メモリ１７に記憶されている画像データを読み出して表示部１４に表示させるための画像データ読み出しボタンの５種類が設けられればよい。
【００５２】
さらにまた、撮像装置１０は、特に図示しないが、筐体１１の内部に、構造物の撮像精度を高めるために、ディジタルカメラ１２及び赤外線カメラ１３のそれぞれについての光軸が互いに平行となるように調整する光軸調整手段である光軸調整機構を備える。撮像装置１０においては、ディジタルカメラ１２及び赤外線カメラ１３についてのそれぞれの光学系の画角が同一でないことが多いが、このような光軸調整機構を設けることにより、ディジタルカメラ１２及び赤外線カメラ１３のそれぞれによって撮像される画像データの中心が、被写体上においてディジタルカメラ１２と赤外線カメラ１３との間隔と同距離だけ離隔した点を示すように調整することが可能となることから、ディジタルカメラ１２及び赤外線カメラ１３についてのそれぞれの光学系の画角に基づいて算出される視野サイズの比を考慮して、画角が大きい方の画像の中心付近から、画角が小さい方の画像の画角分を切り取り、これをディジタルカメラ１２と赤外線カメラ１３との間隔と同距離だけ移動して重ね合わせることにより、被写体までの距離にかかわらず、可視画像データと熱画像データとを重ね合わせることができ、上述した熱可視融合画像データを高精度に生成することが可能となる。
【００５３】
このような撮像装置１０は、図１(ａ)に示すように、例えば、筐体１１の大きさが、横方向長さ１２０ｍｍ、奥行き方向長さ１２０ｍｍ、高さ方向長さ１００ｍｍ、容積１４４０×１０３ｍｍ３程度に構成されるとともに、全重量については、１．０ｋｇ未満の携帯型機器として好適な重量に構成される。また、撮像装置１０は、ユーザに極めて優れた可搬性を提供するために、筐体１１に所定のストラップ１８が付設されて構成される。なお、撮像装置１０は、特に図示しないが、ディジタルカメラ１２や赤外線カメラ１３を衝撃から保護するための緩衝機構や、筐体１１の内部への塵埃や水滴の混入を防止するための防塵及び防沫機構も備えていることはいうまでもない。
【００５４】
さて、このような撮像装置１０は、筐体１１の内部に、図３に示すような回路構成を備える。すなわち、撮像装置１０は、ディジタルカメラ１２を制御するカメラ制御部５１と、赤外線カメラ１３によって撮像された熱画像データを符号化するビデオエンコーダ５２と、ディジタルカメラ１２による可視画像データと赤外線カメラ１３による熱画像データとに対して各種画像処理を施す画像処理手段である画像処理部５３と、この画像処理部５３のワークエリアとして用いられるＳＤＲＡＭ（Synchronous Dynamic Random Access Memory）５４とを備える。また、撮像装置１０は、各部を統括的に制御する制御手段である主制御部５５と、プログラム等の各種情報を格納するフラッシュＲＯＭ（Read Only Memory）５６と、主制御部５５のワークエリアとして用いられるＳＤＲＡＭ５７と、ＰＣＭＣＩＡカードスロット５９に装着されたＰＣＭＣＩＡカード型メモリ１７に対するデータの読み出し及び／又は書き込みを制御する記憶媒体制御手段であるＰＣＭＣＩＡコントローラ５８とを備える。
【００５５】
カメラ制御部５１は、例えばＵＳＢ（Universal Serial Bus）によって接続された主制御部５５の制御のもとにディジタルカメラ１２を制御し、当該ディジタルカメラ１２によって撮像された例えば１０ビットのディジタルの可視画像データを取得し、これを例えばＶＧＡ形式等の解像度のデータとして画像処理部５３に供給する。このとき、カメラ制御部５１は、ディジタルカメラ１２又は赤外線カメラ１３のいずれかのオートフォーカス機能又はマニュアルフォーカス機能を用いて、当該ディジタルカメラ１２及び当該赤外線カメラ１３によって撮像している構造物までの距離データを取得し、画像処理部５３に供給する。
【００５６】
ビデオエンコーダ５２は、赤外線カメラ１３によって撮像される熱画像データがアナログデータである場合に設けられるものである。すなわち、ビデオエンコーダ５２は、赤外線カメラ１３によって撮像されたアナログの熱画像データを取得すると、この熱画像データに対して所定の符号化を施し、例えばＱＶＧＡ（Quarter Video Graphics Array）形式等のディジタルの熱画像データを生成する。ビデオエンコーダ５２は、生成した熱画像データを画像処理部５３に供給する。なお、赤外線カメラ１３は、フォーカス等の設定を手動で行うようにしてもよく、または、ディジタルカメラ１２と同様に、主制御部５５の制御に基づいて制御が行われるようにしてもよい。
【００５７】
画像処理部５３は、例えばＳＤＲＡＭ５４をワークエリアとして用いて処理を実行するＤＳＰ（Digital Signal Processor）によって構成される。画像処理部５３は、赤外線カメラ１３によって撮像されてビデオエンコーダ５２によってディジタル化された熱画像データをキャプチャし、この熱画像データを温度に応じた色分けによる表示データに変換する。これにより、画像処理部５３は、抽出表示画像データの生成が可能となる。また、画像処理部５３は、ディジタルカメラ１２によって撮像された可視画像データをキャプチャし、ビデオエンコーダ５２から供給された熱画像データの解像度にあわせるように、可視画像データのスケーリングを行う。さらに、画像処理部５３は、後に詳述するが、熱画像データと可視画像データとを重畳して融合させて熱可視融合画像データを生成する一連の処理や、熱画像データから任意の温度範囲のデータのみを抽出して抽出表示画像データを生成する一連の処理を行う。そして、画像処理部５３は、輝度信号（Ｙ）、輝度信号と赤色成分との差信号（Ｕ）、及び輝度信号と青色成分との差信号（Ｖ）で表されるいわゆるＹＵＶ形式の熱可視融合画像データ及び／又は抽出表示画像データを、例えばＲＧＢ形式といった表示部１４によって表示可能な形式に変換するとともに、これら熱可視融合画像データ及び／又は抽出表示画像データをＰＣＭＣＩＡカード型メモリ１７に記憶させるべく、例えばＪＰＥＧ（Joint Photographic Experts Group）形式等の所定のフォーマットに圧縮する。
【００５８】
ＳＤＲＡＭ５４は、画像処理部５３による処理の実行によって生成される一時的なデータを記憶するものであり、例えば１２８Ｍビットのものが２つ設けられ、合計２５６Ｍビットのデータを、読み出し及び／又は書き込み可能に一時的に記憶する。
【００５９】
主制御部５５は、専用のＬＳＩによって構成することができ、操作ボタン１５の操作やＲＴＣ（Real Time Clock）６０による計時情報に基づいて動作する。主制御部５５は、表示部１４を制御し、画像処理部５３によって生成された熱可視融合画像データ及び／又は抽出表示画像データを当該表示部１４に表示させる。また、主制御部５５は、例えばＵＳＢ接続されたカメラ制御部５１に対して所定のコマンドを送信することにより、当該カメラ制御部５１を制御する。さらに、主制御部５５は、ＰＣＭＣＩＡコントローラ５８を制御し、ディジタルカメラ１２によって撮像された最大画素数の可視画像データをＰＣＭＣＩＡカード型メモリ１７に記憶させる。さらにまた、主制御部５５は、特に図示しないが、ＰＣＭＣＩＡカードスロット５９を介してパーソナルコンピュータとＵＳＢ接続等を行った場合には、ＰＣＭＣＩＡコントローラ５８を制御し、熱可視融合画像データ及び／又は抽出表示画像データを当該パーソナルコンピュータに転送する。また、主制御部５５は、ＰＣＭＣＩＡコントローラ５８を制御し、画像処理部５３によってＪＰＥＧ形式等に圧縮された熱可視融合画像データ及び／又は抽出表示画像データ、さらにはディジタルの熱画像データ等をＰＣＭＣＩＡカード型メモリ１７に記憶させる。
【００６０】
フラッシュＲＯＭ５６は、主制御部５５が実行するプログラム等の各種情報を格納するものであり、例えば１６Ｍビットのものが２つ設けられ、合計３２Ｍビットのデータを、読み出し及び／又は書き込み可能に記憶する。
【００６１】
ＳＤＲＡＭ５７は、主制御部５５による処理の実行によって生成される一時的なデータを記憶するものであり、例えば１２８Ｍビットのものが２つ設けられ、合計２５６Ｍビットのデータを、読み出し及び／又は書き込み可能に一時的に記憶する。
【００６２】
ＰＣＭＣＩＡコントローラ５８は、主制御部５５の制御のもとに、ＰＣＭＣＩＡカードスロット５９に装着されたＰＣＭＣＩＡカード型メモリ１７に対するデータの読み出し及び／又は書き込みを制御する。
【００６３】
このような回路構成を備える撮像装置１０は、上述したように、ディジタルカメラ１２、赤外線カメラ１３、表示部１４、及び操作ボタン１５からなるユーザインターフェースと、各種回路や機構とが全て携帯可能な大きさの単一の筐体１１の内部に収納され、可搬性に優れた一体的なユニットとして構成される。このとき、撮像装置１０は、ディジタルカメラ１２及び赤外線カメラ１３が、撮像対象である構造物の略同一の部分を指向するように配置されて構成されている。撮像装置１０においては、空間的に離隔されたディジタルカメラ１２及び赤外線カメラ１３のカメラ光学系の中心の空間座標値とこれらの光軸間距離とが既知とされ、フラッシュＲＯＭ５６等に記憶されている。
【００６４】
このような撮像装置１０においては、主制御部５５の制御のもとに、画像処理部５３によって生成された熱可視融合画像データや抽出表示画像データを表示部１４に表示し、診断者に提示する。診断者は、これら熱可視融合画像データや抽出表示画像データを視認しながら、当該熱可視融合画像データや当該抽出表示画像データ上において認められる欠陥部を把握することが可能となる。また、撮像装置１０においては、操作ボタン１５における画像データ記憶ボタンを操作することにより、これら熱可視融合画像データや抽出表示画像データを画像処理部５３によってＪＰＥＧ形式等に圧縮した上で、ＰＣＭＣＩＡカード型メモリ１７に記憶させることができる。さらに、撮像装置１０においては、ディジタルカメラ１２によって撮像された可視画像データや、赤外線カメラ１３によって撮像された熱画像データについても、ＰＣＭＣＩＡカード型メモリ１７に記憶させることができる。さらにまた、撮像装置１０においては、操作ボタン１５における画像データ読み出しボタンを操作することにより、主制御部５５及びＰＣＭＣＩＡコントローラ５８の制御のもとに、ＰＣＭＣＩＡカード型メモリ１７に記憶されている各種画像データを読み出し、これら画像データの一覧をいわゆるサムネイル表示として表示部１４に表示させることもできる。そして、撮像装置１０においては、このサムネイル表示された一覧の中から所望の画像データを選択操作することにより、主制御部５５の制御のもとに、当該画像データをＰＣＭＣＩＡカード型メモリ１７から読み出して表示部１４に表示させることができる。そして、撮像装置１０においては、ＰＣＭＣＩＡカードスロット５９を介してパーソナルコンピュータと接続し、画像データを当該パーソナルコンピュータに転送することもでき、当該パーソナルコンピュータを用いた後処理としての画像解析を容易とすることができる。
【００６５】
さて、以下では、撮像装置１０の動作とともに、熱可視融合画像データや抽出表示画像データの生成について詳細に説明するものとする。
【００６６】
撮像装置１０においては、操作ボタン１５における電源ボタンを操作することによって動作可能状態に移行すると、構造物の可視画像データと熱画像データとに基づいて、画像処理部５３によって熱可視融合画像データを生成して表示部１４に表示する。このとき、撮像装置１０においては、撮像対象を確定するために、熱可視融合画像データをディジタルカメラ１２及び赤外線カメラ１３の視野の移動に追随するように表示部１４に表示する。この表示部１４に表示される熱可視融合画像データは、主制御部５５の制御のもとに、ディジタルカメラ１２又は赤外線カメラ１３に対して一定の時間間隔で画像データを要求し、送られてきたデータを用いて生成して表示部１４に表示したものであり、重ね合わせる可視画像データ及び熱画像データの表示強度比率を、例えば熱画像強度：可視画像強度＝５０：５０といった所定の標準値としたものである。なお、この表示強度比率は、後述するように、必要に応じて任意に可変とすることができる。このとき、撮像装置１０においては、ディジタルカメラ１２及び赤外線カメラ１３の画素数よりも少ない画素数の可視画像データ及び熱画像データに基づいて熱可視融合画像データを生成して表示部１４に表示することにより、画像処理部５３及び主制御部５５による処理負担を軽減し、ディジタルカメラ１２及び赤外線カメラ１３の視野の移動に滑らかに追随したリアルタイム熱可視融合画像データを表示部１４に表示することができる。
【００６７】
撮像装置１０においては、診断者がこのリアルタイム熱可視融合画像データを視認することによって撮像対象を確定すると、操作ボタン１５におけるシャッタボタンを操作することにより、ディジタルカメラ１２及び赤外線カメラ１３による可視画像データ及び熱画像データを静止画像データとして画像処理部５３に取り込み、ＰＣＭＣＩＡカード型メモリ１７に対する各種画像データの記憶といった各種処理を行うことができる。ここで、撮像装置１０においては、画像処理部５３に可視画像データ及び熱画像データを取り込んだ後については、ディジタルカメラ１２及び赤外線カメラ１３の最大画素数の画像データについて処理を行うのが望ましく、これにより、診断者にとって使い勝手がよく欠陥部の検出を容易且つ確実に行うことが可能となる。
【００６８】
ところで、撮像装置１０においては、このような熱可視融合画像データを生成するために行われる後述するパララックス処理の際に、ディジタルカメラ１２及び赤外線カメラ１３による撮像の際における構造物までの距離情報を必要とするが、この測定精度は、近距離測定のみ必要であることから、ディジタルカメラ１２又は赤外線カメラ１３のいずれかのフォーカス機能を利用することができる。したがって、撮像装置１０においては、ディジタルカメラ１２及び赤外線カメラ１３による可視画像データ及び熱画像データを画像処理部５３に取り込む際に、ディジタルカメラ１２及び赤外線カメラ１３から構造物までの距離データを、ディジタルカメラ１２又は赤外線カメラ１３のいずれかのフォーカス機能を用いて取得する。すなわち、撮像装置１０においては、距離データを取得するために用いるディジタルカメラ１２又は赤外線カメラ１３のいずれかがオートフォーカス機能を有している場合には、その機能を用いて当該距離データを取得する。一方、撮像装置１０においては、距離データを取得するために用いるディジタルカメラ１２又は赤外線カメラ１３のいずれかがオートフォーカス機能を有しておらず、手動によるマニュアルフォーカスを行う場合には、その機能を用いて当該距離データを取得する。このとき、撮像装置１０においては、上述したように、ディジタルカメラ１２と赤外線カメラ１３との位置関係が既知とされていることから、当該ディジタルカメラ１２又は当該赤外線カメラ１３のいずれかのフォーカス機能を用いて距離データを取得することにより、当該ディジタルカメラ１２及び当該赤外線カメラ１３の双方についての構造物までの距離を求めることができる。これにより、撮像装置１０においては、測距計や角度測定器を別途設ける必要がなく、装置の大幅な小型化を図ることができる。なお、撮像装置１０においては、ディジタルカメラ１２のフォーカス機能を用いて距離データを取得する場合には、画素数が小さい赤外線カメラ１３を用いる場合よりも高精度に距離データを求めることができる。一方、撮像装置１０においては、赤外線カメラ１３のフォーカス機能を用いて距離データを取得する場合には、フォーカス情報に基づいて距離データに変換する際に生じる光学系の機械的な移動量が、ディジタルカメラ１２の移動量に比べて小さくて済むという利点がある。したがって、撮像装置１０においては、これらディジタルカメラ１２又は赤外線カメラ１３のいずれを用いるかについては、使用状況等に基づくトレードオフによって決定すればよい。
【００６９】
さて、撮像装置１０においては、操作ボタン１５における電源ボタンを操作することによって動作可能状態に移行して、上述したような熱可視融合画像データを生成する際には、以下のような処理を行う。
【００７０】
まず、撮像装置１０においては、画像処理部５３に可視画像データ及び熱画像データが供給されると、当該画像処理部５３によってこれら可視画像データ及び熱画像データを等縮尺に補正し、この補正後の等縮尺画像データをＳＤＲＡＭ５４に格納する。また、撮像装置１０においては、画像処理部５３により、以下に説明するレンズ収差補正処理及びパララックス補正処理を実行する。
【００７１】
まず、撮像装置１０においては、画像処理部５３に取り込んだ等縮尺画像データのレンズ補正処理を当該画像処理部５３によって実行する。
【００７２】
このレンズ収差補正処理は、カメラレンズの歪曲収差と称される光学歪みを補正する処理であり、その一例が特願２００２−３７９５４８号明細書に記載されている。すなわち、撮像装置１０においては、撮像後の画像データが樽状に歪む現象をもたらす歪曲収差を補正するために、画像処理部５３によってアフィン変換と称される処理を施す。
【００７３】
このアフィン変換は、ユークリッド幾何学的な線形変換と平行移動の組み合わせによる図形や形状の移動又は変形を行う方法であり、４×４の行列演算で表現できる移動、回転、左右反転、拡大、縮小、シアーの座標変換である。このアフィン変換は、元の図形で直線状に並ぶ点は変換後も直線状に並び、平行線は変換後も平行線であるといったように、幾何学的性質が保たれる変換方式である。したがって、撮像装置１０においては、ディジタルカメラ１２及び赤外線カメラ１３のカメラレンズの光学歪みの性質、すなわち、カメラレンズの収差特質を予めデータとして採取しておき、フラッシュＲＯＭ５６等に記憶させておく。これにより、撮像装置１０においては、画像処理部５３の演算により、カメラレンズの収差特質を示すデータを用いて、当該カメラレンズの収差による光学歪みを除去した可視画像データ及び熱画像データを得ることができる。
【００７４】
撮像装置１０においては、このようなレンズ収差補正処理を行うと、画像処理部５３によってパララックス補正処理を実行する。
【００７５】
このパララックス補正処理は、特願２００２−３７９５４８号明細書に詳述されている。すなわち、撮像装置１０においては、筐体１１の内部にディジタルカメラ１２と赤外線カメラ１３とが並置されて収納された構造とされることから、ディジタルカメラ１１の撮像範囲と赤外線カメラ１３の撮像範囲との間にずれ、すなわち、視差（パララックス）が生じる。パララックス補正処理は、このようなパララックスを補正する処理である。
【００７６】
撮像装置１０においては、水平方向のカメラレンズ画角が等しく、且つ垂直方向のカメラレンズ画角が等しいディジタルカメラ１２及び赤外線カメラ１３を垂直方向に平行に並べて同一方向の被写体を撮像した場合には、これら２台のカメラのうちいずれか一方のカメラの撮像画像データを、パララックス量の分だけ垂直方向に移動させることにより、これら２台のカメラによって得られた画像データを重ね合わせ、合致させた画像データを合成することができる。また、撮像装置１０においては、ディジタルカメラ１２及び赤外線カメラ１３のカメラレンズ画角が異なる場合には、これらディジタルカメラ１２と赤外線カメラ１３とのそれぞれのカメラ光学系中心間距離と、ディジタルカメラ１２によるオートフォーカス機能を用いて取得された構造物までの距離とを用いて、可視画像データと熱画像データとの視点の違いによる視差を補正することができる。
【００７７】
ここで、撮像装置１０においては、ディジタルカメラ１２が赤外線カメラ１３の直上となる位置に配設されていることから、このようなパララックス補正を簡略化することができる。
【００７８】
また、撮像装置１０においては、ディジタルカメラ１２及び赤外線カメラ１３のカメラレンズ画角が異なる場合には、可視画像データと熱画像データとを同一視野及び同一画角となるように補正する。このとき、撮像装置１０においては、カメラレンズ画角が小さい方の値を用いて可視画像データと熱画像データとの視野及び画角を一致させる。
【００７９】
撮像装置１０においては、このようなパララックス補正処理を行うと、視野及び画角が一致した可視画像データと熱画像データとを重畳して融合させた熱可視融合画像データや、補正した熱画像データから任意の温度範囲のデータのみを抽出した抽出表示画像データを画像処理部５３によって生成し、主制御部５５の制御のもとに、生成した熱可視融合画像データ及び／又は抽出表示画像データを表示部１４に表示する。
【００８０】
ここで、撮像装置１０においては、操作ボタン１５における設定ボタンを操作することにより、画像処理部５３により、熱可視融合画像データについて、重ね合わせる可視画像データ及び熱画像データの表示強度比率を可変とすることができる。具体的には、撮像装置１０においては、熱画像強度：可視画像強度を７５：２５とした場合には、図４に示すように、可視画像データの成分に比べ熱画像データの成分が強く現れる熱可視融合画像データを表示部１４に表示する。また、撮像装置１０においては、熱画像強度を小さくし、熱画像強度：可視画像強度を５０：５０とした場合には、図５に示すように、可視画像データの成分と熱画像データの成分とが同等レベルで現れる熱可視融合画像データを表示部１４に表示する。さらに、撮像装置１０においては、熱画像強度をさらに小さくし、熱画像強度：可視画像強度を２５：７５とした場合には、図６に示すように、可視画像データに対して熱画像データが弱レベルで重畳された熱可視融合画像データを表示部１４に表示する。したがって、撮像装置１０においては、熱画像強度：可視画像強度を１：０とした場合には、熱画像データを表示部１４に表示することができ、熱画像強度：可視画像強度を０：１とした場合には、可視画像データを表示部１４に表示することができる。
【００８１】
なお、撮像装置１０においては、熱可視融合画像データとして重ね合わせる可視画像データ及び熱画像データの表示強度比率を診断者に視覚的に提示するのが望ましく、例えば図７に示すように、操作ボタン１５における設定ボタンの操作による可視画像データ及び熱画像データの表示強度比率の変化に応じて一方向にスクロールすることによって現在の表示強度比率を示すことが可能とされる指標情報であるスクロールバーを、熱可視融合画像データとともに表示部１４に表示するようにしてもよい。このとき、撮像装置１０においては、表示画面の面積に限りがある表示部１４に表示された熱可視融合画像データの表示を妨げないように、必要に応じて、当該表示部１４に対するスクロールバーの表示・非表示を切り替える機能を備えてもよい。
【００８２】
このように、撮像装置１０においては、熱可視融合画像データを表示部１４に表示する際に、可視画像データ及び熱画像データの表示強度比率を任意に変化させることができる。したがって、撮像装置１０においては、可視画像データのみでは認識できない欠陥部の存在を把握したい場合には熱画像強度を大きくしたり、熱画像強度を小さくした熱可視融合画像データから欠陥部であるものと推測した箇所を、熱画像強度を大きくすることによって確認したりする作業を行うことが可能となる。
【００８３】
また、撮像装置１０においては、操作ボタン１５の操作により、上述したように、画像処理部５３によって抽出表示画像データを生成し、表示部１４に表示することができる。具体的には、撮像装置１０においては、画像処理部５３により、熱画像データを温度に変換し、その温度の最大値（Ｍａｘ）から最小値（Ｍｉｎ）までの範囲、及びこれら最大値乃至最小値の間の任意の温度範囲を、所定の段階に区分けし、これら各段階を所定の色に変換して抽出表示画像データを生成する。ここで、温度の最大値及び最小値は、撮像対象の構造物全体に対する値が必要とされるが、撮像装置１０においては、これら最大値及び最小値が測定前には不明であることから、画像処理部５３により、所定の予測式に基づいて、最大値及び最小値の初期値を自動的に設定する。そして、撮像装置１０においては、最大値及び最小値の実測値を取得した後には、その実測値を用いて、画像処理部５３によって診断に供する最大値及び最小値を設定することができる。
【００８４】
ここで、撮像装置１０においては、抽出表示画像データとして表示部１４に表示させるために熱画像データから抽出する温度範囲を、温度幅を示す"感度"及び当該温度範囲の"中心値"を可変とすることができる操作ボタン１５における２つの設定ボタンを操作することにより、画像処理部５３によって任意に可変とすることができる。すなわち、撮像装置１０においては、操作ボタン１５における設定ボタンを操作することにより、抽出表示画像データについて、熱画像データから抽出する温度範囲を可変とすることができる。このとき、撮像装置１０においては、画像処理部５３により、所定の経験式に基づいて、感度及び中心値の初期値を自動的に設定する。
【００８５】
具体的には、撮像装置１０においては、例えば図８中（ａ）に示すように、感度Ｓａ及び中心値Ｃａを初期値として設定した場合において、同図中（ｂ）に示すように、感度についてはＳｂ（＝Ｓａ）として変化させずに、中心値をＣｂ（＞Ｃａ）に変化させた場合には、温度範囲の幅は変化させずに高い温度のデータのみを熱画像データから抽出する。また、撮像装置１０においては、同図中（ｃ）に示すように、感度についてはＳｃ（＝Ｓａ）として変化させずに、中心値をＣｃ（＜Ｃａ）に変化させた場合には、温度範囲の幅は変化させずに低い温度のデータのみを熱画像データから抽出する。さらに、撮像装置１０においては、同図中（ｄ）に示すように、中心値についてはＣｄ（＝Ｃａ）として変化させずに、感度をＳｄ（＜Ｓａ）に変化させた場合には、熱画像データから抽出する温度範囲の幅を大きくする。さらにまた、撮像装置１０においては、同図中（ｅ）に示すように、中心値についてはＣｅ（＝Ｃａ）として変化させずに、感度をＳｅ（＜Ｓａ）に変化させた場合には、熱画像データから抽出する温度範囲の幅を狭くする。したがって、撮像装置１０においては、温度範囲の最大値から最小値の全てを包含するように、感度及び中心値を設定した場合には、熱画像データを表示部１４に表示することができる。
【００８６】
このように、撮像装置１０においては、感度及び中心値によって決定される熱画像データにおける温度の最大値乃至最小値の間の任意の温度範囲に属するデータのみを当該熱画像データから抽出し、これを抽出表示画像データとして表示部１４に表示することができる。これにより、撮像装置１０においては、通常の可視画像データや熱画像データのみでは認識できない欠陥部の存在を高精度に把握することが可能となる。
【００８７】
なお、撮像装置１０においては、抽出表示画像データとして表示部１４に表示させるために熱画像データから抽出する温度範囲温度範囲についても、診断者に視覚的に提示するのが望ましく、例えば、温度の最大値乃至最小値のうち、いずれの温度範囲の部分をいずれの色を用いて表示しているのかを示すことが可能とされる指標情報として、図８に示したような温度範囲バーを抽出表示画像データとともに表示部１４に表示するようにしてもよい。この場合においても、撮像装置１０においては、表示画面の面積に限りがある表示部１４に表示された抽出表示画像データの表示を妨げないように、必要に応じて、当該表示部１４に対する温度範囲バーの表示・非表示を切り替える機能を備えてもよい。
【００８８】
このように、撮像装置１０においては、重ね合わせる可視画像データ及び熱画像データの表示強度比率を任意に変化させることができる熱可視融合画像データや、表示させる温度範囲を任意に変化させることができる抽出表示画像データを生成することにより、診断者にとって極めて利便の高いツールを提供することができる。
【００８９】
以上説明したように、本発明の実施の形態として示す撮像装置１０は、ディジタルカメラ１２、赤外線カメラ１３、表示部１４、及び操作ボタン１５からなるユーザインターフェースと、各種回路や機構とを、全て携帯可能な大きさの単一の筐体１１の内部に収納して構成されていることから、極めて可搬性に優れ、現場での作業を容易に行うことが可能となる。また、撮像装置１０は、可視画像データ及び熱画像データの表示強度比率を可変とすることができる熱可視融合画像データや、表示させる温度範囲を可変とすることができる抽出表示画像データを表示部１４に表示するとともに、これらデータを当該撮像装置１０に対して着脱自在とされるＰＣＭＣＩＡカード型メモリ１７に記憶させることができることから、構造物のひび割れや空洞等の欠陥部の有無を容易に検出することができる。
【００９０】
なお、本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更が可能であることはいうまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００９１】
【図１（ａ）】本発明の実施の形態として示す撮像装置の外観構成を説明するために、当該撮像装置を正面側からみたときの斜視図である。
【図１（ｂ）】本発明の実施の形態として示す撮像装置の外観構成を説明するために、当該撮像装置を背面側からみたときの斜視図である。
【図２】同撮像装置の側面図及び表示部の平面図である。
【図３】同撮像装置の回路構成を説明するブロック図である。
【図４】熱画像強度：可視画像強度を７５：２５とした場合における熱可視融合画像データの例を説明する図である。
【図５】熱画像強度：可視画像強度を５０：５０とした場合における熱可視融合画像データの例を説明する図である。
【図６】熱画像強度：可視画像強度を２５：７５とした場合における熱可視融合画像データの例を説明する図である。
【図７】熱可視融合画像データとして重ね合わせる可視画像データ及び熱画像データの表示強度比率を示すスクロールバーの例を説明する図である。
【図８】抽出表示画像データとして表示部に表示させる温度範囲を決定する感度及び中心値の設定例について説明する図である。
【図９】赤外線写真法による欠陥部検出の原理を説明するための図である。
【符号の説明】
【００９２】
１０  撮像装置
１１  筐体
１２  ディジタルカメラ
１３  赤外線カメラ
１４  表示部
１５  操作ボタン
１６  バッテリ
１７  ＰＣＭＣＩＡカード型メモリ
１８  ストラップ
５１  カメラ制御部
５２  ビデオエンコーダ
５３  画像処理部
５４  ＳＤＲＡＭ
５５，５７  主制御部
５６  フラッシュＲＯＭ
５８  ＰＣＭＣＩＡコントローラ
５９  ＰＣＭＣＩＡカードスロット
６０  ＲＴＣ
ＩＭ  画像データ
【図１（ａ）】
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【図１（ｂ）】
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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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