(57)【要約】【課題】カメラの画角による歪み成分を補正する機能を持つ位置検出装置を提供する。【解決手段】位置検出装置は、カメラ１２０Ａの映像信号を受けて画像上の左右方向の標的位置を示す信号を出力する変換回路８１Ａと、カメラ１２０Ｂの映像信号を受けて画像上の前記左右方向に直交する上下方向の標的位置を示す信号を出力する変換回路８１Ｂと、前記二つの変換回路の出力を受けて、前記標的の実位置を求める演算回路と、を備える。前記演算回路は、前記二つのカメラのそれぞれから基準点までの距離をＤとし、前記基準点を中心とする前記第一のカメラの画像上の前記基準点から前記左右方向の前記標的の位置座標をｘとし、前記基準点を中心とする前記第二のカメラの画像上の前記基準点から前記上下方向の前記標的の位置座標をｙとし、前記基準点を基準とした前記標的の実位置をＸ１及びＹ１として、あらかじめ定められた数式を用いて前記標的の実位置Ｘ１、Ｙ１を求める。【選択図】図７
2017166965.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
線状材料の一部分を標的とし、該標的を撮影する第一のカメラと、
該第一のカメラの撮影光軸と直交する方向から前記標的を撮影する第二のカメラと、
前記第一のカメラの映像信号を受けて画像上の左右方向の標的位置を示す信号を出力する第一の変換回路と、
前記第二のカメラの映像信号を受けて画像上の前記左右方向に直交する上下方向の標的位置を示す信号を出力する第二の変換回路と、
前記第一の変換回路及び第二の変換回路の出力を受けて、前記標的の画像上の位置から該標的の実位置を求める演算回路と、を備え、
前記演算回路は、前記第一及び前記第二のカメラから基準点までの距離をＤとし、前記基準点を中心とする前記第一のカメラの画像上の前記基準点から前記左右方向の前記標的の位置座標をｘとし、前記基準点を中心とする前記第二のカメラの画像上の前記基準点から前記上下方向の前記標的の位置座標をｙとし、前記基準点を基準とした前記標的の実位置をＸ１及びＹ１として、
Ｘ１＝（Ｄ２ｘ＋Ｄｘｙ）／（Ｄ２−ｘｙ）              （１）
Ｙ１＝（Ｄ２ｙ＋Ｄｘｙ）／（Ｄ２−ｘｙ）              （２）
なる補正式（１）、（２）を用いて前記標的の実位置Ｘ１、Ｙ１を求めることを特徴とする位置検出装置。
【請求項２】
請求項１に記載の位置検出装置において、
前記演算回路は、前記補正式（１）、（２）に代えて、
Ｘ１＝ｘ＋ｘｙ／Ｄ                              （３）
Ｙ１＝ｙ＋ｘｙ／Ｄ                              （４）
なる近似式（３）、（４）を用いて前記標的の実位置Ｘ１、Ｙ１を求めることを特徴とする位置検出装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の位置検出装置において、
前記第一のカメラ、前記第二のカメラはそれぞれ、垂直同期信号の周期Ｔで規定される第一、第二の映像信号を出力し、前記第一、第二の映像信号中にそれぞれ、前記垂直同期信号の開始からｔ秒後に前記標的の映像を示す信号が現れるものとし、
前記第一の変換回路、第二の変換回路はそれぞれ、前記第一、第二の映像信号に現れる前記標的の映像を示す信号から幅τの映像信号パルスを生成すると共に、あらかじめ定められた式（ｔ＋τ／２）／Ｔを用いて前記映像信号パルスの中心位置を前記標的の中心位置として算出することを特徴とする位置検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は鉄道線路の軌道変位を光学撮像素子によって検出する位置検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
鉄道線路の軌道下で地下道工事を行う場合やシールド工事を行う場合には、これらの工事に伴って軌道に変位が生じると列車の脱線などの事故のおそれがあることから、工事中は軌道の変位を常時監視する必要がある。これらの工事を安全に進めるため地盤の沈下や隆起を測定することを目的として、沈下計などの測定器を軌道に近い地盤に設置して監視を行っている（特許文献１）。一般的には、地盤の変位が安全限界を超えるような場合に列車を緊急停止させるなどの対策を取るシステムが構築されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−２４７１０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記の沈下計を用いて軌道の変位を監視するシステムでは、軌道の変位を直接的に監視することが出来ないため、最初の警報が発生した場合には係員が現場に赴き直接、軌道変位の計測を行う必要がある。このことから、現場計測が終了するまでに列車が接近すると事故につながるおそれが指摘されている。さらに、夜間などは係員の確保も難しく、列車の安全管理や瞬時の対応などについても問題が残されている。
【０００５】
これらの問題を解決することを目的として、軌道に平行に敷設した線状材料を二点で固定し、その中間点で線状材料と軌道との間の二次元方向の軌道変位を測定する方法が提案されている。この方法では、線状材料が二次元的に変位することで二方向から撮影を行う場合、画像から得られたデータには画角による歪み成分が含まれているので、この歪み成分を補正することが必要とされている。
【０００６】
上記のような問題点に鑑み、本発明の目的は、上述した問題点を解決する位置検出装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の態様によれば、線状材料の一部分を標的とし、該標的を撮影する第一のカメラと、該第一のカメラの撮影光軸と直交する方向から前記標的を撮影する第二のカメラと、前記第一のカメラの映像信号を受けて画像上の左右方向の標的位置を示す信号を出力する第一の変換回路と、前記第二のカメラの映像信号を受けて画像上の前記左右方向に直交する上下方向の標的位置を示す信号を出力する第二の変換回路と、前記第一の変換回路及び第二の変換回路の出力を受けて、前記標的の画像上の位置から該標的の実位置を求める演算回路と、を備え、前記演算回路は、前記第一及び前記第二のカメラから基準点までの距離をＤとし、前記基準点を中心とする前記第一のカメラの画像上の前記基準点から前記左右方向の前記標的の位置座標をｘとし、前記基準点を中心とする前記第二のカメラの画像上の前記基準点から前記上下方向の前記標的の位置座標をｙとし、前記基準点を基準とした前記標的の実位置をＸ１及びＹ１として、
Ｘ１＝（Ｄ２ｘ＋Ｄｘｙ）／（Ｄ２−ｘｙ）              （１）
Ｙ１＝（Ｄ２ｙ＋Ｄｘｙ）／（Ｄ２−ｘｙ）              （２）
なる補正式（１）、（２）を用いて前記標的の実位置Ｘ１、Ｙ１を求めることを特徴とする位置検出装置が提供される。
【０００８】
上記位置検出装置における前記演算回路は、前記補正式（１）、（２）に代えて、
Ｘ１＝ｘ＋ｘｙ／Ｄ                              （３）
Ｙ１＝ｙ＋ｘｙ／Ｄ                              （４）
なる近似式（３）、（４）を用いて前記標的の実位置Ｘ１、Ｙ１を求めても良い。
【発明の効果】
【０００９】
本発明においては、直交する二方向からの撮影で得られる二つの画像中の座標データが二次元変位測定時における画像の歪みの影響を受けていても、二つの画像の座標データにより、歪みの補正を行うようにしている。また、画像データそのものを使用せずに標的の位置データをアナログ電圧として利用できることから、画像の反転を考慮する必要がない。
【００１０】
従って、本発明によれば、安価な電子部品を用いて軌道変位計測を容易に実現することが可能となり、最終出力をアナログ電圧として得ることができることからアナログデータレコーダに直接記録することが出来るだけでなく、カメラ出力をモニター画面にも接続することで、直接目視確認が出来、監視時だけでなく施工時においても画像としての確認が出来るなど得られる効果は大である。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明を適用して鉄道の軌道変位を検出する実施形態を説明するための図である。
【図２】図１に示された実施形態をレールの延在方向から見た断面図である。
【図３】本発明によるセンサ部の基本構成とカメラによる撮像領域を説明するための図である。
【図４】図３に示されたセンサ部をコンパクトにするための一例をセンサ部の一部について示した側面断面図である。
【図５】図３に示されたセンサ部をコンパクトにするための一例をセンサ部全体について示した斜視図である。
【図６】図５に示した二つのカメラの二つの映像信号から標的ケーブルの水平方向、上下方向の位置をアナログ電圧に変換して取り出す信号変換の原理を説明するための図である。
【図７】図５に示した構成のセンサ部における検出位置の補正について説明するための図である。
【図８】本発明の実施形態による位置検出装置の概略構成を説明するためのブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
次に、本発明による位置検出装置の実施形態について図面を参照して説明する。
【００１３】
図１は本発明を適用して鉄道の軌道変位を検出する実施形態を説明するための図である。図１において、路盤１０上の道床２０に間隔をおいて埋め込まれた枕木３０上にレール４０が取り付けられている。ここでは、約１０ｍ離れた二本の枕木３０Ａ、３０Ｂの間に固定治具５０を用いて線状材料として標的ケーブル６０を架け渡す。このとき、図１には示されていないが、標的ケーブル６０にたるみが生じないように張力を持たせるためにバネ状の部品を併用する。標的ケーブル６０には、例えばケブラー繊維や鋼線が用いられるが、これらに限らない。また、上記の標的ケーブル６０の長さ１０ｍは、鉄道軌道の管理基準による１０ｍ弦を考慮して例示した数値であり、基準となるケーブルが張れる範囲であればよく、制限は無い。二本の枕木３０Ａ、３０Ｂの中間に位置する枕木３０Ｃに、ビデオカメラ（以下、カメラと略称する）によるセンサ部１００を設置し、センサ部１００内の撮影領域に標的ケーブル６０を通過させる。センサ部１００は一個で良いが、間隔をおいて複数個設置しても良い。標的ケーブル６０やセンサ部１００は、鉄道車両の通過を妨げないように構成、設置されることは言うまでもない。
【００１４】
図２は図１に示された実施形態をレール４０の延在方向から見た断面図であり、センサ部１００（一部のみ図示）が枕木３０Ｃ上に設置され、センサ部１００の内部を標的ケーブル６０が通過している状況を示す。
【００１５】
図３は本発明によるセンサ部１００の基本構成とカメラによる撮影領域を説明するための図である。ここでは、センサ部１００は、標的ケーブル６０を収容した矩形状の断面をもつ筒状体１１０と、筒状体１１０の上面に形成した窓（開口）１１０Ａを通して標的ケーブル６０をその上方から撮影するカメラ１２０Ａ（第一のカメラ）と、筒状体１１０の側面に形成した窓（開口）１１０Ｂを通して標的ケーブル６０をその側方から撮影するカメラ１２０Ｂ（第二のカメラ）と、を含む。
【００１６】
図３はまた、カメラ１２０Ａによる上部撮影領域と、カメラ１２０Ｂによる側部撮影領域を示している。すなわち、上部撮影領域用のカメラ１２０Ａは標的ケーブル６０の図中左右方向（水平方向）の変位を上方から画角θで撮影する。一方、側部撮影領域用のカメラ１２０Ｂは標的ケーブル６０の上下方向（鉛直方向）の変位を側方から画角θで撮影する。
【００１７】
ここで、後述するように、カメラ１２０Ａ、１２０Ｂは筒状体１１０に取り付けられ、筒状体１１０は枕木３０Ｃに設置されているので、センサ部１００に近い路盤１０（図１）に隆起あるいは沈下によって軌道変位が発生した場合には枕木３０Ｃ（図１）を通してカメラ１２０Ａ、１２０Ｂの位置が変位する。しかし、標的ケーブル６０はセンサ部１００から十分に離れた位置で支持されているので変位しない。その結果、カメラ１２０Ａ、１２０Ｂはそれぞれ、上部撮影領域内、側部撮影領域内での標的ケーブル６０の相対的な変位を捉えて映像信号を出力する。これにより、カメラ１２０Ａ、１２０Ｂから標的ケーブル６０の二次元の動きを捉えることのできる二つの映像信号が得られることになる。以下では、説明を簡単にするために、標的ケーブル６０の相対的な変位を、単に標的ケーブルの変位あるいは標的ケーブルの動きと呼び、標的ケーブル６０の相対的に変位した位置を、単に標的ケーブルの位置と呼んで説明することとする。
【００１８】
図４、図５は、センサ部１００をコンパクトにするための、筒状体１１０とカメラ１２０Ａ、１２０Ｂの組み合わせの一例を示した図である。この例では、反射鏡を用いてカメラの撮影光軸を途中で直角に曲げることにより、センサ部１００の高さ方向（上下方向）及び幅方向（水平方向）のサイズを縮小できるようにしている。
【００１９】
図４は、筒状体１１０と上部撮影領域用のカメラ１２０Ａの組み合わせを側面側から見た断面図である。ここでは、筒状体１１０の上面に形成した窓（開口）１１０Ａに向けて標的ケーブル６０に対して４５度の角度で反射鏡１３０Ａを筒状体１１０の上面に設置して、上部撮影領域を図中破線で示す真上からではなく、窓１１０Ａの横方向からの撮影を可能にしたことにより、標的ケーブル６０の左右方向（水平方向）の動きを低い位置から撮影することができる。その結果、センサ部１００の高さ方向のサイズを縮小することができる。
【００２０】
同様の組み合わせは、図５に示されるように、側部撮影領域用のカメラ１２０Ｂにも適用される。すなわち、筒状体１１０の窓１１０Ｂに向けて標的ケーブル６０に対して４５度の角度で反射鏡１３０Ｂを筒状体１１０の側面に設置して、側部撮影領域を筒状体１１０から離れた真横からではなく、窓１１０Ｂの横方向からの撮影を可能にしたことにより、標的ケーブル６０の上下方向の動きを筒状体１１０に近い位置から撮影することができる。その結果、センサ部１００の幅方向のサイズを縮小することができる。
【００２１】
このように、筒状体１１０の上面にカメラ１２０Ａと反射鏡１３０Ａを取り付け、上面に直交する筒状体１１０の側面にカメラ１２０Ｂと反射鏡１３０Ｂを取り付け、筒状体１１０に設けた窓１１０Ａ、１１０Ｂを通して上部撮影領域、側部撮影領域内での標的ケーブル６０の動きを撮影することで、結果的に軌道変位を検出することができる。
【００２２】
図６は、図５に示した二つのカメラ１２０Ａ、１２０Ｂの二つの映像信号から標的ケーブルの左右方向（水平方向）、上下方向（鉛直方向）の位置をアナログ電圧に変換して取り出す信号変換の原理を説明するための図である。信号変換の原理を要約すると、カメラ１２０Ａ、カメラ１２０Ｂからの映像信号を使用し、テレビモニタ上に映る標的ケーブルの映像の画面上の基準点から左右方向、上下方向の位置を、カメラ１２０Ａからの映像信号については左右方向の位置（座標）ｘを示す電圧信号に変換して取り出し、カメラ１２０Ｂからの映像信号については上下方向の位置（座標）ｙを示す電圧信号に変換して取り出す。
【００２３】
ここで、カメラ１２０Ａ、１２０Ｂによるセンサ部１００内の撮影領域（特に、筒状体１１０の内壁）は、センサ部内部（筒状体１１０の内壁）の素材による反射を防止するために光の無反射素材が用いられ、撮影用の照明として高輝度ＬＥＤをカメラ１２０Ａ、１２０Ｂに組み合わせて用いる。このため標的ケーブルの撮像信号は黒地に白色の信号となることから、標的ケーブルの部分では振幅の大きな白色信号が映像信号として得られる。
【００２４】
図６の（ａ）は、テレビモニタの一画面（フレーム）に相当する垂直同期信号Ｓｖと映像信号との時間関係を示しており、Ｔ秒の周期で繰り返される映像信号中に標的ケーブルが垂直同期信号Ｓｖよりｔ秒遅れて映った状況を示している。これはテレビモニタ上では画面の上からｔ／Ｔの位置に水平方向（横方向）に標的ケーブルの映像が映っている状況を示している（ＮＴＳＣ仕様ではＴ秒にフライバック時間が含まれる）。
【００２５】
図６の（ｂ）は、標的ケーブルの映像を示す信号２００をパルス化する状況を示している。映像信号に対して適当なレベルの基準値を設定し、垂直同期信号Ｓｖよりｔ秒遅れで映像信号の信号電圧が基準値を超えると立ち上がり、信号電圧が基準値を下回ると立ち下がるように、標的ケーブルの映像を示す信号２００をパルス化した映像信号パルス３００を作る。この映像信号パルス３００は電圧を基準電圧Ｅの１／２とし、パルス幅は標的ケーブルの太さ等に応じて変化する時間τとなる。
【００２６】
図６の（ｃ）は、上記（ａ）、（ｂ）の信号を用いて、垂直同期信号Ｓｖの開始で立ち上がり、ｔ秒後の映像信号パルス３００の立ち上がりエッジで立ち下がる出力パルスを作る時間関係を示している。この出力パルスは、パルス幅ｔ、電圧値ＥのパルスがＴ秒間隔で繰り返されるパルス列となる。
【００２７】
図６の（ｄ）は、上記（ｂ）、（ｃ）で得られたパルスを合成した状況を示している。
【００２８】
合成して得られたパルス４００を平準化すると、垂直同期信号Ｓｖの周期Ｔに基準電圧Ｅを乗じた値ＴＥを基準にして、標的ケーブルの映像を示す信号２００が現れる遅れ時間ｔと基準電圧Ｅ、映像信号パルス３００の幅τと基準電圧Ｅについて時間軸で整理すると、以下の式が得られ、
（ｔＥ＋τＥ／２）／ＴＥ＝（t＋τ／２）／Ｔ
平準化電圧は映像信号パルス３００の中心位置を示す電圧となる。標的ケーブルの映像信号パルス３００はケーブル直径、照明、カメラの焦点ボケなどで幅τが変動するが、平準化電圧は常に映像信号パルス３００の中心位置、すなわち標的ケーブルの中心位置（座標）を示すことになる。
【００２９】
図７は、図５に示した構成のセンサ部１００における検出位置の補正について説明するための図である。
【００３０】
図７は、カメラ１２０Ａ、１２０Ｂによりそれらの画角内領域Ａｒを互いに直交する角度から撮影する場合を示している。言い換えれば、画角内領域Ａｒは、カメラ１２０Ａ、カメラ１２０Ｂで撮像された二つの画像を一つの画像で兼用して示しているとも言える。つまり、カメラ１２０Ａによる撮影領域（画像）と、カメラ１２０Ｂによる撮影領域（画像）が同じ平面上に現れることは無いが、説明の便宜上、共通の画角内領域Ａｒとして示している。図５では、カメラ１２０Ａ、１２０Ｂの撮影光軸が途中で直角に曲げられるが、図７では、説明の便宜上、撮影光軸を一直線状に延ばした状態で示している。また、カメラ１２０Ａ、カメラ１２０Ｂは標的ケーブルを、撮影領域（画像）を縦断あるいは横断する一本の線として撮影するが、説明を理解し易くするために、図７では図３と同様に点Ｐで示している。
【００３１】
図７の画角内領域Ａｒの上下方向をＹ方向（鉛直方向）、図７の左右方向をＸ方向（水平方向）としてカメラ１２０Ａ、カメラ１２０Ｂに共通のＸ−Ｙ座標を想定し、画角内領域Ａｒでのカメラ１２０Ａ、１２０Ｂの画角の中心を０、すなわち基準点として、画角の中心から外れた座標（Ｘ１，Ｙ１）で規定される位置Ｐについて検討することとする。言い換えれば、標的ケーブルが画角内領域Ａｒから外れた位置、ここではカメラ１２０Ａの撮影光軸上でその奥行方向に距離Ｙ１だけ離れ、カメラ１２０Ｂの撮影光軸上で奥行方向に距離Ｘ１だけ離れた位置Ｐにあるものとして説明する。
【００３２】
Ｙ方向（上下方向）位置検出用のカメラ１２０Ｂで得られる画像について説明する。画角内領域Ａｒに現れている標的ケーブルが、実際には画角内領域Ａｒよりもカメラ１２０Ｂの撮影光軸上で奥行方向に距離Ｘ１だけ離れた位置にある時は、画像上でのＹ方向の位置ｙを示す電圧が実際の位置Ｙ１を示す電圧ＶＹ１に比べて見かけ小さくなり、画角内領域Ａｒに現れている標的ケーブルが、実際には画角内領域Ａｒよりもカメラ１２０Ｂ側に近づいた位置にある場合は画像上でのＹ方向の位置ｙを示す電圧が実際の位置Ｙ１を示す電圧ＶＹ１に対し見かけ大きくなるため、Ｙ方向の位置ｙをカメラ１２０Ｂから見て奥行き方向の距離Ｘ１で補正する必要がある。同様に、Ｘ方向（水平方向）位置検出用のカメラ１２０Ａで撮影された画像についても画角内領域Ａｒでの標的ケーブルの位置について、Ｘ方向の位置ｘをカメラ１２０Ａから見て奥行き方向の距離Ｙ１で補正する必要がある。
【００３３】
別の観点から説明すると、位置Ｐは、画角の中心から外れていることによって、Ｘ軸上及びＹ軸上の位置がｘ及びｙとなり、実際の位置Ｘ１、Ｙ１から外れた値となって検出される。つまり、検出対象（標的）の位置Ｐが画角内領域Ａｒでの画角の中心０から外れていると、Ｘ軸上で（Ｘ１−ｘ）の誤差が生じ、Ｙ軸上では（Ｙ１−ｙ）の誤差が生じることを意味し、これらの誤差は補正されることを必要とする。以下に、この補正について説明する。
【００３４】
Ｘ１及びＹ１とｘ及びｙの関係は、各カメラから画角内領域Ａｒでの画角の中心（基準点）までの距離をＤとすると三角形の相似の関係から、
Ｘ１＝（Ｄ＋Ｙ１）ｘ／Ｄ＝ｘ（１＋Ｙ１／Ｄ）
Ｙ１＝（Ｄ＋Ｘ１）ｙ／Ｄ＝ｙ（１＋Ｘ１／Ｄ）
となる。
【００３５】
一方、上記二つの式の連立方程式を解くと、
Ｘ１＝（Ｄ２ｘ＋Ｄｘｙ）／（Ｄ２−ｘｙ）                （１）
Ｙ１＝（Ｄ２ｙ＋Ｄｘｙ）／（Ｄ２−ｘｙ）                （２）
が得られる。ここで、両式の右辺をＤ２で割ると、
Ｘ１＝（ｘ＋ｘｙ／Ｄ）／（１−ｘｙ／Ｄ２）              （１’）
Ｙ１＝（ｙ＋ｘｙ／Ｄ）／（１−ｘｙ／Ｄ２）              （２’）
さらに、ｘｙ／Ｄ２が１よりも十分小さいので無視すると、式（１’）、（２’）は簡略化され、
Ｘ１＝ｘ＋ｘｙ／Ｄ                                      （３）
Ｙ１＝ｙ＋ｘｙ／Ｄ                                      （４）
となる。このようにして、実際の位置Ｐを、式（１）、（２）だけでなく、式（３）、（４）によっても算出することができる。この機能は、後述するように、アナログ乗算器と減衰器及び加算器により安価な部品を用いて容易に構成することが可能である。
【００３６】
図８は、上記の（３）、（４）式を用いて標的ケーブルの左右方向（水平方向）の位置（座標）Ｘ１、上下方向（鉛直方向）の位置（座標）Ｙ１に相当するアナログ電圧ＶＸ１、ＶＹ１を出力する補正処理の演算回路の一例を示すブロック図である。
【００３７】
カメラ１２０Ａ、カメラ１２０Ｂからの映像信号から、図６で説明した変換方法を実行する変換回路８１Ａ（第一の変換回路）、変換回路８１Ｂ（第二の変換回路）によって、位置（座標）ｘ、位置（座標）ｙを示す電圧信号を取り出す。
【００３８】
位置ｘ及び位置ｙを示す電圧信号はそれぞれ二つに分岐され、一方は乗算器８２に入力されてｘｙとなり、さらに１／Ｄに相当する電圧に減少させる減衰器８３を通してｘｙ／Ｄを得た後、二つに分岐される。二つに分岐されたｘｙ／Ｄはそれぞれ、二つの加算器８４Ａ、８４Ｂの一方の入力端子に入力される。加算器８４Ａ、８４Ｂの他方の入力端子にはそれぞれ、位置ｘ、位置ｙを示す電圧信号が直接入力される。加算器８４Ａ、８４Ｂはそれぞれ、補正式（３）、（４）による加算処理を行い、位置Ｘ１、位置Ｙ１に相当するアナログ電圧ＶＸ１、ＶＹ１を出力する。このようなアナログ演算処理により式(３)、(４)で補正されたＸ１、Ｙ１に相当する電圧値が求まる。ここで、上記（３）、（４）式を用いる場合には、カメラから画角内領域Ａｒの中心点Ｏまでの距離Ｄと中心点Ｏから標的ケーブルの位置Ｐまでの距離ｘ、ｙの関係が１＞＞（ｘｙ／Ｄ２）を満たすように設定されている。
【００３９】
尚、補正後の出力を遠方に伝送する場合には、図には示されていないが、電圧電流変換回路を用いることで定電流出力方式が一般的に用いられている。また、最近では長距離伝送が必要とされる場合などでは、電気ノイズを避ける観点から伝送手段として光ファイバを用いる方式も広く用いられている。
【００４０】
以上説明した本発明の実施形態においては、直交する二方向からの撮影で得られる二つの画像中の座標データが二次元変位測定時における画像の歪みの影響を受けていても、二つの画像の座標データにより、歪みの補正を行うようにしている。また、画像データそのものを使用せずに線状材料の位置データをアナログ電圧として利用できることから、画像の反転を考慮する必要がない。
【００４１】
従って、本発明の実施形態によれば、安価な電子部品を用いて軌道変位計測を容易に実現することが可能となり、最終出力をアナログ電圧として得ることができることからアナログデータレコーダに直接記録することが出来るだけでなく、カメラ出力をモニター画面にも接続することで、直接目視確認が出来、監視時だけでなく施工時においても画像としての確認が出来るなど得られる効果は大である。
【００４２】
次に、上述した実施形態の改良例について説明する。
【００４３】
図７で説明した二つのカメラ１２０Ａ、１２０Ｂの位置関係にずれが生じて直交関係が無くなった場合には、カメラ１２０Ａによる変位検出のためにカメラ１２０Ａによる画像に設定される座標と、カメラ１２０Ｂによる変位検出のためにカメラ１２０Ｂによる画像に設定される座標のどちらかの座標に対して回転角度αを想定して回転座標の逆計算による補正を行うことが望ましい。
【００４４】
この場合、新座標（ａ，ｂ）を旧座標（Ａ，Ｂ）で表すと、
ａ＝Ａｃｏｓα−Ｂｓｉｎα                                  （５）
ｂ＝Ａｓｉｎα＋Ｂｃｏｓα                                  （６）
となる。（５）式をＡについて解いて（６）式に代入すると、
Ｂ＝ｂｃｏｓα−ａｓｉｎα                                  （７）
が得られる。
【００４５】
同様にして、Ｂについて解いてＡを求めると、
Ａ＝ａｃｏｓα＋ｂｓｉｎα                                  （８）
が得られる。
【００４６】
これにより、二つのカメラ１２０Ａ、１２０Ｂの撮影光軸の直交性が失われても上記の回転補正計算によって補正を行うことができる。
【００４７】
さらに、本発明は二次元位置を検出することにより変位を検出することを目的としているが、測定対象が点の場合は、前述した左右方向（水平方向）及び上下方向（鉛直方向）のデータに加えて、前後方向のデータが得られることから、測定対象（標的）の三次元計測が可能となることは言うまでもない。
【符号の説明】
【００４８】
１００    センサ部
１１０    筒状体
１１０Ａ、１１０Ｂ    窓
１２０Ａ、１２０Ｂ    カメラ
Ａｒ    画角内領域
Ｓｖ    垂直同期信号
【図１】
2017166965.tif 000003
【図２】
2017166965.tif 000004
【図３】
2017166965.tif 000005
【図４】
2017166965.tif 000006
【図５】
2017166965.tif 000007
【図６】
2017166965.tif 000008
【図７】
2017166965.tif 000009
【図８】
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