(57)【要約】【課題】補修する管体に設けられた枝管の位置、サイズ及び方向を正確に把握して、補修作業の効率を向上させることが可能な位置計測装置を提供する。【解決手段】３次元復元データ２０に基づいて管体の断面形状を計測する断面形状計測手段２１と、断面形状計測手段２１により計測された断面形状を展開して１次元の展開データを得る１次元展開手段２２と、１次元の展開データを管体内面形状測定装置１００が移動する移動量により積分して２次元の展開データを得る２次元展開手段２３と、２次元の展開データの隙間を連結するデータ連結手段２４と、２次元の展開データにより得られた展開図を画像処理する画像処理手段２５と、輪郭画像から枝管取付部形状に相当する白部分の近似円及び近似円の中心を求めて枝管の開口位置、枝管の内径寸法、及び枝管の開口方向を演算する演算手段２６とを備えて構成されている。【選択図】図２
2009192272.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
管体の内面形状を三次元的に計測する管体内面形状測定装置により得られた計測結果に基づいて、管体から分岐する枝管体の位置、サイズ及び方向を計測する位置計測装置であって、
前記計測結果に基づく３次元復元データに基づいて前記管体の断面形状を計測する断面形状計測手段と、該断面形状計測手段により計測された断面形状の軸を中心に展開して１次元の展開データを得る１次元展開手段と、該１次元展開手段により展開された１次元の展開データを前記管体内面形状測定装置が移動する移動量により積分して２次元の展開データを得る２次元展開手段と、該２次元展開手段により生成された２次元の展開データの隙間を連結するデータ連結手段と、該データ連結手段により連結された２次元の展開データにより得られた展開図を画像処理する画像処理手段と、該画像処理手段により抽出された輪郭画像から枝管取付部形状に相当する部分の近似円及び該近似円の中心を求めて前記枝管の開口位置、該枝管の内径寸法、及び該枝管の開口方向を算出する演算手段と、を備えたことを特徴とする位置計測装置。
【請求項２】
前記１次元展開手段は、前記断面形状計測手段により得られた断面形状の０度から３６０度までの回転角毎に得られたデータの有無をｘ軸方向に展開することで前記１次元の展開データを生成することを特徴とする請求項１に記載の位置計測装置。
【請求項３】
前記２次元展開手段は、前記１次元展開手段により得られたｘ軸方向の１次元の展開データを前記管体内面形状測定装置が始点から移動するｙ軸方向の移動量毎に積み重ねて２次元の展開データを生成することを特徴とする請求項１又は２に記載の位置計測装置。
【請求項４】
前記演算手段は、前記画像処理手段により抽出された輪郭画像から枝管取付部形状枝管取付部形状に相当する部分の近似円を取得した場合、該近似円の２点のｙ座標から枝管の開口位置を求めることを特徴とする請求項１、２又は３に記載の位置計測装置。
【請求項５】
前記演算手段は、前記画像処理手段により抽出された輪郭画像から枝管取付部形状に相当する部分の近似円を取得した場合、該近似円の２点のｘ座標から枝管の開口方向を求めることを特徴とする請求項１、２又は３に記載の位置計測装置。
【請求項６】
前記演算手段は、前記管体内面形状測定装置が重力方向に対して傾斜した場合、該傾斜角を前記回転角に加算して前記開口方向を求めることを特徴とする請求項５に記載の位置計測装置。
【請求項７】
管体の内面形状を三次元的に計測する管体内面形状測定装置により得られた計測結果に基づいて、管体から分岐する枝管の位置、サイズ及び方向を計測する位置計測方法であって、
前記計測結果に基づく３次元復元データに基づいて前記管体の断面形状を計測する断面形状計測ステップと、該断面形状計測ステップにより計測された断面形状の軸を中心に展開して１次元の展開データを得る１次元展開ステップと、該１次元展開ステップにより展開された１次元の展開データを前記管体内面形状測定装置が移動する移動量により積分して２次元の展開データを得る２次元展開ステップと、該２次元展開ステップにより生成された２次元の展開データの隙間を連結するデータ連結ステップと、該データ連結ステップにより連結された２次元の展開データにより得られた展開図を画像処理する画像処理ステップと、該画像処理ステップにより抽出された輪郭画像から枝管取付部形状に相当する部分の近似円及び該近似円の中心を求めて前記枝管の開口位置、該枝管の内径寸法、及び該枝管の開口方向を算出する演算ステップと、を備えたことを特徴とする位置計測方法。
【請求項８】
前記１次元展開ステップは、前記断面形状計測ステップにより得られた断面形状の０度から３６０度までの回転角毎に得られたデータの有無をｘ軸方向に展開することで前記１次元の展開データを生成することを特徴とする請求項７に記載の位置計測方法。
【請求項９】
前記２次元展開ステップは、前記１次元展開ステップにより得られたｘ軸方向の１次元の展開データを前記管体内面形状測定装置が始点から移動するｙ軸方向の移動量毎に積み重ねて２次元の展開データを生成することを特徴とする請求項７又は８に記載の位置計測方法。
【請求項１０】
前記演算ステップは、前記画像処理ステップにより抽出された輪郭画像から枝管取付部形状に相当する部分の近似円を取得した場合、該近似円の２点のｙ座標から枝管の開口位置を求めることを特徴とする請求項７、８又は９に記載の位置計測方法。
【請求項１１】
前記演算ステップは、前記画像処理ステップにより輪郭抽出された画像から白部分の近似円を取得した場合、該近似円の２点のｘ座標から枝管の開口方向を求めることを特徴とする請求項７、８又は９に記載の位置計測方法。
【請求項１２】
前記演算ステップは、前記管体内面形状測定装置が重力方向に対して傾斜した場合、該傾斜角を前記回転角に加算して前記開口方向を求めることを特徴とする請求項１１に記載の位置計測方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、位置計測装置及び位置計測方法に関し、さらに詳しくは、下水道管等の管体から分岐する枝管の位置、サイズ及び方向を計測する位置計測装置及び位置計測方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
日本国内では述べ４０万キロメートルの下水管が張り巡らされており、この多くは戦後の高度成長期に敷設されたものである。しかし、下水管の耐用年数は約５０年といわれており、耐用年数を超える下水管がここ数年で急激に増加するため、下水管の修復工事が各所で行なわれている。この修復工事の方法としては、熱又は光等で硬化する樹脂を含浸させた材料を、既設のマンホールから既設管内に反転加圧させながら挿入し、既設管内で加圧状態のまま樹脂が硬化することで管体を構築する反転工法や、老朽管体を修復する場合には管体自体を入れ替える工法等がある。しかし、何れの工法も、新しい管体に再度穴を開ける必要があるが、もともと接続されていた枝管の穴を塞いでしまうので、穴の位置を正確に把握することが困難となり、作業者の経験や感に頼らざるを得なかった。その結果、穴を開ける作業に多大の時間を要し、作業効率の低下を招いていた。
そこで管体の内面形状を三次元的に計測する技術について、同一出願人から特許文献１として開示されている。
【特許文献１】特開２００６−６４６９０公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、特許文献１に開示されている従来技術は、管体内面の劣化状態を正確に且つ迅速に測定することは可能であるが、管体から分岐する枝管の位置、サイズ及び方向を計測することはできなかった。
本発明は、かかる課題に鑑み、管体内の形状を光により全方位に照射し、その撮像画像と管体内の移動量に基づいて管体内面の３次元復元データを取得し、この３次元復元データを２次元データに展開して枝管の位置、サイズ及び方向を演算することにより、補修する管体に設けられた枝管の位置、サイズ及び方向を正確に把握して、補修作業の効率を向上させることが可能な位置計測装置を提供することを目的とする。
また他の目的は、管体軸に対して装置が傾いた場合でも、その傾き角を計算して管体内面の枝管を正確に且つ迅速に測定することが可能な位置計測装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明はかかる課題を解決するために、請求項１は、管体の内面形状を三次元的に計測する管体内面形状測定装置により得られた計測結果に基づいて、管体から分岐する枝管の位置、サイズ及び方向を計測する位置計測装置であって、前記計測結果に基づく３次元復元データに基づいて前記管体の断面形状を計測する断面形状計測手段と、該断面形状計測手段により計測された断面形状の軸を中心に展開して１次元の展開データを得る１次元展開手段と、該１次元展開手段により展開された１次元の展開データを前記管体内面形状測定装置が移動する移動量により積分して２次元の展開データを得る２次元展開手段と、該２次元展開手段により生成された２次元の展開データの隙間を連結するデータ連結手段と、該データ連結手段により連結された２次元の展開データにより得られた展開図を画像処理する画像処理手段と、該画像処理手段により抽出された輪郭画像から枝管取付部形状に相当する部分の近似円及び該近似円の中心を求めて前記枝管の開口位置、該枝管の内径寸法、及び該枝管の開口方向を算出する演算手段と、を備えたことを特徴とする。
本発明は、管体の内面形状を三次元的に計測する管体内面形状測定装置により得られた３次元復元データを用いて、そのデータから管体の断面形状を得る。次に断面形状のデータを１次元のデータに展開し、そのデータを装置が移動する移動量により積分して２次元の展開データを得る。しかし、この２次元の展開データにはノイズや読取り誤差により生じた隙間が存在するため、隙間を補完するためにデータを連結する処理を行う。この手法は、公知の技術を使用する。連結された２次元の展開データは、隙間がなくなったデータであるので、画像処理により抽出された輪郭画像から枝管取付部形状に相当する部分（データが無い部分）の近似円及び、この近似円の中心を求める。その結果、２次元展開データには、画像処理された正確な開口の場所、サイズ、及び方向が演算結果として反映される。
請求項２は、前記１次元展開手段は、前記断面形状計測手段により得られた断面形状のの０度から３６０度までの回転角毎に得られたデータの有無をｘ軸方向に展開することで前記１次元の展開データを生成することを特徴とする。
断面形状は２次元のデータである。従って、このデータを１次元のデータに展開するには、断面形状の所定の起点（０度）から３６０度までの回転角毎に得られたデータ（１，０）を取得する。これにより、開口が存在しない場合は（１）データあり、開口が存在する場合は（０）データなしの直線的なデータがｘ軸に得られる。
【０００５】
請求項３は、前記２次元展開手段は、前記１次元展開手段により得られたｘ軸方向の１次元の展開データを前記管体内面形状測定装置が始点から移動するｙ軸方向の移動量毎に積み重ねて２次元の展開データを生成することを特徴とする。
１次元の展開データから２次元の展開データを得るには、管体内面形状測定装置が始点からｙ軸方向に移動する移動量毎により積分する。つまり、所定の移動量毎に１次元展開データを積み重ねて生成する。これにより、１次元展開データから容易に２次元展開データを取得することができる。
請求項４は、前記演算手段は、前記画像処理手段により抽出された輪郭画像から枝管取付部形状に相当する部分の近似円を取得した場合、該近似円の２点のｙ座標から枝管の開口位置を求めることを特徴とする。
画像処理手段は、データ連結手段により連結されたデータの中に開口データが存在すると、その開口の輪郭を抽出することができる。そして、その画像から白部分の近似円を取得し、近似円の２点のｙ軸座標を近似円、つまり管体にある開口の場所と見做すことができる。これにより、近似円の２点のｙ軸座標から容易に開口の場所を特定することができる。
【０００６】
請求項５は、前記演算手段は、前記画像処理手段により抽出された輪郭画像から枝管取付部形状に相当する部分の近似円を取得した場合、該近似円の２点のｘ座標から枝管体の開口方向を求めることを特徴とする。
画像処理手段は、データ連結手段により連結されたデータの中に開口データが存在すると、その開口の輪郭を抽出することができる。そして、その画像から白部分の近似円を取得し、近似円の２点のｘ軸座標を近似円、つまり管体にある開口の方向と見做すことができる。これにより、近似円の２点のｘ軸座標から容易に開口の方向を特定することができる。
請求項６は、前記演算手段は、前記管体内面形状測定装置が重力方向に対して傾斜した場合、該傾斜角を前記回転角に加算して前記開口方向を求めることを特徴とする。
管体体内を移動する管体内面形状測定装置が、管体の路面状況により傾斜することがある。そのような場合、加速度センサ（傾きセンサ）等により重力方向に対して傾斜した傾斜角を求める。このときの回転角は、回転角に傾斜角を加えたものとなる。これにより、管体内面形状測定装置が傾斜した場合でも、容易に回転角を補正して開口の方向を求めることができる。
【０００７】
請求項７は、管体の内面形状を三次元的に計測する管体内面形状測定装置により得られた計測結果に基づいて、管体から分岐する枝管の位置、サイズ及び方向を計測する位置計測方法であって、前記計測結果に基づく３次元復元データに基づいて前記管体の断面形状を計測する断面形状計測ステップと、該断面形状計測ステップにより計測された断面形状の軸を中心に展開して１次元の展開データを得る１次元展開ステップと、該１次元展開ステップにより展開された１次元の展開データを前記管体内面形状測定装置が移動する移動量により積分して２次元の展開データを得る２次元展開ステップと、該２次元展開ステップにより生成された２次元の展開データの隙間を連結するデータ連結ステップと、該データ連結ステップにより連結された２次元の展開データにより得られた展開図を画像処理する画像処理ステップと、該画像処理ステップにより抽出された輪郭画像から枝管取付部形状に相当する部分の近似円及び該近似円の中心を求めて前記枝管の開口位置、該枝管の内径寸法、及び該枝管の開口方向を算出する演算ステップと、を備えたことを特徴とする。
本発明は、請求項１と同様の作用効果を奏する。
請求項８は、前記１次元展開ステップは、前記断面形状計測ステップにより得られた断面形状の０度から３６０度までの回転角毎に得られたデータの有無をｘ軸方向に展開することで前記１次元の展開データを生成することを特徴とする。
本発明は、請求項２と同様の作用効果を奏する。
【０００８】
請求項９は、前記２次元展開ステップは、前記１次元展開ステップにより得られたｘ軸方向の１次元の展開データを前記管体内面形状測定装置が始点から移動するｙ軸方向の移動量毎に積み重ねて２次元の展開データを生成することを特徴とする。
本発明は、請求項３と同様の作用効果を奏する。
請求項１０は、前記演算ステップは、前記画像処理ステップにより抽出された輪郭画像から枝管取付部形状に相当する部分の近似円を取得した場合、該近似円の２点のｙ座標から枝管の開口位置を求めることを特徴とする。
本発明は、請求項４と同様の作用効果を奏する。
【０００９】
請求項１１は、前記演算ステップは、前記画像処理ステップにより抽出された輪郭画像から枝管取付部形状に相当する部分の近似円を取得した場合、該近似円の２点のｘ座標から枝管の開口方向を求めることを特徴とする。
本発明は、請求項５と同様の作用効果を奏する。
請求項１２は、前記演算ステップは、前記管体内面形状測定装置が重力方向に対して傾斜した場合、該傾斜角を前記回転角に加算して前記開口方向を求めることを特徴とする。
本発明は、請求項６と同様の作用効果を奏する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、管体の内面形状を三次元的に計測する管体内面形状測定装置により得られた３次元復元データを用いて、そのデータから管体の断面形状を取得し、断面形状のデータを１次元のデータに展開し、そのデータを装置が移動する移動量により積分して２次元の展開データを得る。そして隙間を補完するためにデータを連結する処理を行い、画像処理により抽出された輪郭画像から枝管取付部形状に相当する部分（データが無い部分）の近似円及び、この近似円の中心を求めるので、画像処理された正確な開口の場所、サイズ、及び方向を求めることができる。
また、断面形状は２次元のデータである。従って、このデータを１次元のデータに展開するには、断面形状の所定の起点（０度）から３６０度までの回転角毎に得られたデータ（１，０）を取得する。これにより、開口が存在しない場合は（１）データあり、開口が存在する場合は（０）データなしの直線的なデータがｘ軸に得られるので、データ処理が容易となる。
また、１次元の展開データから２次元の展開データを得るには、管体内面形状測定装置が始点からｙ軸方向に移動する移動量毎により積分するので、１次元展開データから容易に２次元展開データを取得することができる。
【００１１】
また、画像処理手段は、データ連結手段により連結されたデータの中に開口データが存在すると、その開口の輪郭を抽出することができる。そして、その画像から白部分の近似円を取得し、近似円の２点のｙ軸座標を近似円、つまり管体にある開口の場所と見做すので、近似円中心のｙ軸座標から容易に開口の場所を特定することができる。
また、画像処理手段は、データ連結手段により連結されたデータの中に開口データが存在すると、その開口の輪郭を抽出することができる。そして、その画像から白部分の近似円を取得し、近似円の２点のｘ軸座標を近似円、つまり管体にある開口の方向と見做すので、近似円の２点のｘ軸座標から容易に開口の方向を特定することができる。
また、管体内を移動する管体内面形状測定装置が、管体の路面状況により傾斜することがある。そのような場合、加速度センサ（傾きセンサ）等により重力方向に対して傾斜した傾斜角を求める。このときの回転角は、回転角に傾斜角を加えたものとなるので、管体内面形状測定装置が傾斜した場合でも、容易に回転角を補正して開口の方向を求めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明を図に示した実施形態を用いて詳細に説明する。但し、この実施形態に記載される構成要素、種類、組み合わせ、形状、その相対配置などは特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する主旨ではなく単なる説明例に過ぎない。
図１は本発明の位置計測装置に対して３次元復元データを提供する管体内面形状測定装置が管体内面を測定している状況を模式的に表した内部透視図である。本実施形態では、管体軸５０に対して走行体２が平行に移動する場合、即ち、レーザ光の軌跡７と管体軸５０が直交する場合について説明する。この管体内面形状測定装置１００は、管体５の内面６の周方向にレーザビーム８を移動させて管体内面６を照射するレーザ光源４と、このレーザ光源４により照射された管体内面６の表面形状を撮像するＣＣＤカメラ１と、レーザ光源４およびＣＣＤカメラ１を管体内面６の矢印Ａ方向（軸方向）に移動する走行体２と、図示を省略するがＣＣＤカメラ１により撮像した二次元画像と走行体２による位置座標に基づいて管体内面６の三次元表面形状を演算する制御部（ＰＣ）とを備えて構成される。尚、管体内面形状測定装置１００は図示しない外部のＰＣとケーブルにより接続されている。また、走行体２に取り付けられた車輪３はレール９上を移動するように構成され、車輪３の回転数を検出するエンコーダを備えている。
【００１３】
次に管体内面形状測定装置１００の動作について説明する。走行体２には筒４ａの先端にレーザビーム８を発光するレーザ光源４があり、そのレーザビーム８の先端が光のスポット８ａとなり矢印Ｂの方向に回転走査される。その結果、管体内面６にはレーザ光の軌跡７が照射される。また、走行体２の上部にはＣＣＤカメラ１が備えられており、管体内面６のレーザ光の軌跡７が画像として撮像できるように設定されている。このように本発明の最も大きな特徴は、レーザ光源４により照射された管体内面６の表面形状を撮像するＣＣＤカメラ１を設け、撮像した平面上の二次元座標（Ｘ−Ｙ軸）と走行体２の移動量（Ｚ軸）をエンコーダにより求め、その値から三次元表面形状を演算する点である。即ち、ＣＣＤカメラ１により連続的に撮像された二次元画像から得られる平面方程式、ＣＣＤカメラ１のパラメータ（レンズの種類等）、及び走行体２の移動量を組み合わせて三次元表面形状を演算するものである。
【００１４】
図２は図１の管体内面形状測定装置１００の全体構成を表すブロック図と、本発明の位置計測装置の機能構成を示すブロック図である。同じ構成要素には図１と同じ参照番号を付して説明する。先ず管体内面形状測定装置１００は、ＣＣＤカメラ１の信号がイメージプロセッサ１６に接続され、レーザ光源４はレーザ駆動回路１５により駆動される。また車輪３の回転数はエンコーダ１７により検出され、それぞれの信号はＰＣ１８に接続されている。またイメージプロセッサ１６の出力信号はＰＣ１８に入力され、ＰＣ１８はＲＯＭ（Read Only Memory）１８ａに格納されているプログラムにより制御される。またＰＣ１８からは処理された三次元画像を表示するモニタ１９が接続されている。尚、イメージプロセッサ１６はＣＣＤカメラ１により撮像された画像データをＰＣ１８が処理し易いように変換する機能があり、ＣＣＤカメラ１からの画像信号からレーザ輝線の座標をリアルタイムに演算するために回路をＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）により構成している。
ＰＣ１８はＲＯＭ１８ａに組み込まれたプログラムにより構成されている。従って、ＣＣＤカメラ１とエンコーダ１７からのデータを加工してＰＣ１８に入力すれば、リアルタイムに演算を行いその結果をモニタ１９上に表示することができる。また管体内面６を全方位的に撮影するためには、光をビーム状にして管体内面６をスポット８ａの連続画像とする必要がある。即ち、ビーム８の先端が管体内面６に照射したときの軌跡の二次元座標位置を捉え、そのときの走行体２の位置座標から演算して三次元位置を求める。また管体内の長手方向の移動量を計測する手段として、走行体２が移動するときに回転する車輪３の回転数をエンコーダ１７により検出する方法がある。この方法であれば、車輪３の径が解れば移動量を一義的に計算することができる。
【００１５】
次に本発明の位置計測装置３０の構成について説明する。この位置計測装置３０は、管体の内面形状を三次元的に計測する管体内面形状測定装置１００により得られた計測結果（３次元復元データ）２０に基づいて、管体５から分岐する枝管の位置、サイズ及び方向を計測する位置計測装置３０であって、計測結果に基づく３次元復元データ２０に基づいて管体の断面形状を計測する断面形状計測手段２１と、断面形状計測手段２１により計測された断面形状の軸を中心に展開して１次元の展開データを得る１次元展開手段２２と、１次元展開手段２２により展開された１次元の展開データを管体内面形状測定装置１００が移動する移動量により積分して２次元の展開データを得る２次元展開手段２３と、２次元展開手段２３により生成された２次元の展開データの隙間を連結するデータ連結手段２４と、データ連結手段２４により連結された２次元の展開データにより得られた展開図を画像処理する画像処理手段２５と、画像処理手段２５により抽出された輪郭画像から枝管取付部形状に相当する白部分（データが無い部分）の近似円及び近似円の中心を求めて枝管の開口位置、枝管の内径寸法、及び枝管の開口方向を演算する演算手段２６と、位置計測装置３０の各手段の同期を制御する制御部２７と、を備えて構成されている。尚、演算手段の結果を記録紙に印刷するプリンタ２８を接続しても構わない。
【００１６】
次に位置計測装置３０の概略動作について説明する。管体内面形状測定装置１００からは、図３（ａ）に示すような３次元復元データが出力される。このデータはレーザ光源４によりスキャンされた画像をＣＣＤカメラ１により撮影して、走行体２が移動して得られたデータである。そして管体内面に枝管が存在すると、データにはその部分が欠落した開口３１として出力される。図３（ｂ）は図３（ａ）の断面を模式的に表した図である。即ち、開口３１が存在する部分の断面であり、起点Ｓ（０度）から矢印Ａの方向に回転角θの軌跡を表すと、起点Ｓから点Ａまではデータが連続し、点ＡからＢまで枝管の開口によりデータが不連続となり、点Ｂから起点Ｓ（３６０度）まで再びデータが連続する。このようなデータが走行体２が移動する毎に得られる。これらの管体内面形状測定装置１００により得られた３次元復元データ２０を用いて、断面形状計測手段２１により管体の断面形状を得る。
次に１次元展開手段２２により断面形状のデータを１次元のデータに展開し、そのデータを装置が移動する移動量により積分して２次元展開手段２３により２次元の展開データを得る。しかし、この２次元の展開データにはノイズや読取り誤差により生じた隙間が存在するため、隙間を補完するためにデータを連結する処理をデータ連結手段２４により行う。この手法は、公知の技術を使用する。連結された２次元の展開データは、隙間がなくなったデータであるので、画像処理手段２５により輪郭抽出し、演算手段２６は、その画像から白部分（取付管の取付位置形状に相当するデータが無い部分）の近似円及び、この近似円の中心を求める。その結果、２次元展開データには、画像処理された正確な開口の場所、サイズ、及び方向が演算結果として反映される。
【００１７】
図４（ａ）は１次元展開手段２２により展開された１次元展開データの一例を示す図である。図４（ｂ）は２次元展開手段２３により展開された２次元展開データの一例を示す図である。図４（ａ）と（ｂ）を関連付けて説明する。１次元展開手段２２により展開された１次元展開データは、図４（ａ）のように管体から反射したレーザ光をＣＣＤカメラ１により撮影されている場合は、データあり（データ１とする）として信号が出力される。また、管体に開口があり、レーザ光が反射しないでＣＣＤカメラ１により撮影されない場合は、データなし（データ０とする）として信号が出力される。
即ち、断面形状は２次元のデータである。従って、このデータを１次元のデータに展開するには、断面形状の所定の起点Ｓ（０度）から起点Ｓ（３６０度）までの回転角θ毎に得られたデータ（１，０）を取得する。これにより、開口が存在しない場合は（１）データあり、開口が存在する場合は（０）データなしの直線的なデータがｘ軸に得られる。
そして、１次元の展開データ（図４（ａ））から２次元の展開データ（図４（ｂ））を得るには、管体内面形状測定装置１００が始点からｙ軸方向に移動する移動量毎により積分する。つまり、所定の移動量毎に１次元展開データを積み重ねて生成する。これにより、１次元展開データから容易に２次元展開データを取得することができる。即ち、図４（ｂ）の開口３２の１つのデータ３４が図４（ａ）である。
【００１８】
図５はデータ連結手段の動作の一例を説明する図である。３次元復元データ２０は、レーザスリットの走査によるスキャンデータであるため、図５（ａ）のようにスリット間に隙間が空く場合がある。この問題の解決方法を説明する。図５（ｂ）のような隙間が開いてまばらなデータａ〜ｅが得られたとする。各データを図５（ｃ）のように各ピクセルデータの周囲に２ピクセル分だけ膨張させる。この時、膨張させる量は得られた隙間の間隔よりも大きくする。図５（ｂ）のデータに対し、この膨張処理を施すと図５（ｄ）のように連結されたデータとなる。次に図５（ｄ）のデータの周囲から１ピクセル分だけ縮小処理を行う。その結果が図５（ｅ）となる。さらに図５（ｅ）のデータの周囲から１ピクセル分の縮小処理を行う（図５（ｆ））。その結果が図５（ｇ）となる。以上のような膨張処理と縮小処理を組み合わせることで図５（ｈ−１）のようにまばらなデータを図５（ｈ−２）のように連結させることができる。
【００１９】
図６（ａ）は図５の処理を施す前の枝管の２次元展開データであり、図６（ｂ）は図５の処理を施した後の枝管の２次元展開データである。この図から解るとおり、図６（ａ）はスリット間に隙間が存在するが、図５の処理を施すことにより、図６（ｂ）のように隙間が埋められている。
【００２０】
図７はデータ連結手段により処理された２次元の展開データを示す図である。図７のように得られた展開図から画像処理手段２５により画像処理を行って、一般的に用いられる輪郭抽出を行い、取り付け管の形状をデジタルデータとして得る。この画像から白部分（取付管の取付位置の形状に相当するデータが無い部分）の近似円３３および中心３４を求めることができる。
【００２１】
図８は図７の２次元の展開データを模式化した図である。横軸（ｘ軸）は管体の断面における起点（０度）からの回転角（θ）、縦軸（ｙ軸）は管体内面形状測定装置１００の移動量を示す。即ち、データ連結手段により処理された２次元の展開データの中に開口３５がある場合、開口３５のａ点は、原点Ｏから回転角がθ１の方向にあり、開口３５のｂ点は、原点Ｏから回転角がθ２の方向にある。従って、断面図ではθ２−θ１の角度で開口していることが解る。
【００２２】
図９（ａ）は管体に２つの開口がある場合の２次元の展開図である。横軸は管体の断面における起点（０度）からの回転角（θ）、縦軸は管体内面形状測定装置１００の移動量を示す。例えば、管体に２つの開口３６、３７がある場合、その２次元の展開データは図９（ａ）のようになる。即ち、開口３６のｃ点は、原点Ｏから回転角がθ１の方向にあり、開口３６のｄ点は、原点Ｏから回転角がθ２の方向にある。また、開口３６のａ点は、原点Ｏから移動量がｙ１の場所にあり、開口３６のｂ点は、原点Ｏから移動量がｙ２の場所にある。同じように、開口３７のｇ点は、原点Ｏから回転角がθ３の方向にあり、開口３７のｈ点は、原点Ｏから回転角がθ４の方向にある。また、開口３７のｅ点は、原点Ｏから移動量がｙ３の場所にあり、開口３７のｆ点は、原点Ｏから移動量がｙ４の場所にある。図９（ｂ）は開口３６と３７を断面から見た図である。即ち、原点Ｏからθ１の方向に開口３６のｃ点があり、原点Ｏからθ２の方向に開口３６のｄ点がある。同じく、原点Ｏからθ３の方向に開口３７のｇ点があり、原点Ｏからθ４の方向に開口３７のｈ点がある。尚、図９（ｂ）では、夫々の開口の管体の奥行き方向については表現されていない。つまり、開口３６に対して、開口３７は移動量（ｙ３−ｙ２）だけ奥側に位置している。
【００２３】
図１０は管体内面形状測定装置が傾斜した場合の回転角の補正の方法を説明する図である。管体内面形状測定装置１００が路面の状況により重力方向Ｇに対してα傾いた場合、開口３５の絶対位置は、θ１、θ２に夫々αを加えたものになる。この傾きは、管体内面形状測定装置１００に備えた加速度センサ（傾きセンサ）から求めることができる。
即ち、管体内を移動する管体内面形状測定装置１００が、管体５の形状により傾斜することがある。そのような場合、加速度センサ（傾きセンサ）等により重力方向Ｇに対して傾斜した傾斜角αを求める。このときの回転角θ１、θ２は、傾斜角αを加えたものとなる。これにより、管体内面形状測定装置１００が傾斜した場合でも、容易に回転角θ１、θ２を補正して開口３５の方向を求めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】管体内面形状測定装置が管体内面を測定している状況を模式的に表した内部透視図である。
【図２】図１の内部透視図に基づいて本実施形態の管体内面形状測定装置１００の全体構成を表すブロック図と、本発明の位置計測装置の機能構成を示すブロック図である。
【図３】（ａ）は３次元復元データの一例を示す図、（ｂ）は（ａ）の断面を模式的に表した図である。
【図４】（ａ）は１次元展開手段２２により展開された１次元展開データの一例を示す図、（ｂ）は２次元展開手段２３により展開された２次元展開データの一例を示す図である。
【図５】（ａ）−（ｈ）はデータ連結手段の動作の一例を説明する図である。
【図６】（ａ）は図５の処理を施す前の枝管の２次元展開データを示す図、（ｂ）は図５の処理を施した後の枝管の２次元展開データを示す図である。
【図７】データ連結手段により処理された２次元の展開データを示す図である。
【図８】図７の２次元の展開データを模式化した図である。
【図９】（ａ）は管体に２つの開口がある場合の２次元の展開図、（ｂ）は開口３６と３７を断面から見た図である。
【図１０】管体内面形状測定装置が傾斜した場合の回転角の補正の方法を説明する図である。
【符号の説明】
【００２５】
１  ＣＣＤカメラ、２  走行体、３  車輪、４  レーザ光源、５  管体、６  管体内面、８  レーザビーム、９  レール、１７  エンコーダ、１８  制御部（ＰＣ）、２０  ３次元復元データ、２１  断面形状計測手段、２２  １次元展開手段、２３  ２次元展開手段、２４  データ連結手段、２５  画像処理手段、２６  演算手段、２７  制御部、２８プリンタ、３０  位置計測装置、１００  管体内面形状測定装置
【図１】
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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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【図１０】
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