(57)【要約】【課題】  構造物の撮影時の作業時間を短縮するとともに、ターゲットがない構造物に対しても座標値の属性化を容易に行う。【解決手段】  評価対象となる構造物表面の画像を、同一の撮影位置から撮影範囲を変えて少なくとも３つ以上取得する画像取得工程と、撮影範囲の中心に対応する構造物表面の位置を測定することで得られる第１の位置情報を、少なくとも３つ以上の画像のそれぞれで取得する第１情報取得工程と、少なくとも３つ以上の画像のそれぞれで取得された第１の位置情報を用いて、撮影範囲に対する構造物表面の傾きを算出する勾配算出工程と、勾配算出工程において算出された構造物表面の傾きを用いて、画像内の複数の位置に対応する構造物表面の位置情報を第２の位置情報として、画像毎に取得する第２情報取得工程と、第１の位置情報及び第２の位置情報に基づいて、画像に対する画像補正を行う画像補正工程と、を備えたことを特徴とする。【選択図】    図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
評価対象となる構造物表面の画像を、同一の撮影位置から撮影範囲を変えて少なくとも３つ以上取得する画像取得工程と、
前記撮影範囲の中心に対応する前記構造物表面の位置を測定することで得られる第１の位置情報を、前記少なくとも３つ以上の画像のそれぞれで取得する第１情報取得工程と、
前記少なくとも３つ以上の画像のそれぞれで取得された前記第１の位置情報を用いて、前記撮影範囲に対する構造物表面の傾きを算出する勾配算出工程と、
前記勾配算出工程において算出された前記構造物表面の傾きを用いて、前記画像内の複数の位置に対応する前記構造物表面の位置情報を第２の位置情報として、前記画像毎に取得する第２情報取得工程と、
前記第１の位置情報及び第２の位置情報に基づいて、前記画像に対する画像補正を行う画像補正工程と、
を備えたことを特徴とする画像処理方法。
【請求項２】
請求項１記載の画像処理方法において、
前記第１情報取得工程は、前記撮影位置から、前記撮影範囲の中心に対応する前記構造物表面までの距離と、前記撮影位置と前記撮影範囲の中心に対応する前記構造物表面の位置とを結んだ直線における水平成分の角度及び垂直成分の角度とを第１の位置情報として取得することを特徴とする画像処理方法。
【請求項３】
請求項２記載の画像処理方法において、
前記第２情報取得工程は、前記構造物の傾きの他に、前記距離と前記画像を取得した時の撮像倍率との比及び前記画像の大きさを利用して、前記画像内の複数の位置に対応する前記構造物表面の位置情報を第２の位置情報として取得することを特徴とする画像処理方法。
【請求項４】
請求項３記載の画像処理方法において、
前記画像内の複数の位置は、矩形からなる画像の４隅の点の位置からなり、
前記第２情報取得工程は、前記画像の中心から前記画像の４隅の点までの距離を算出することで、前記画像の４隅の点のそれぞれに対応する前記構造物表面の位置情報を前記第２の位置情報として取得することを特徴とする画像処理方法。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の画像処理方法において、
前記画像補正工程により画像補正された複数の画像を、前記第１の位置情報又は第２の位置情報のいずれかを用いて合成することで、合成画像を生成する画像合成工程と、
前記画像合成工程により生成された合成画像を、特定の平面上の画像に変換する画像変換工程と、
を、さらに備えていることを特徴とする画像処理方法。
【請求項６】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の画像処理方法において、
前記画像補正工程により画像補正された複数の画像を、特定の平面上の画像にそれぞれ変換する画像変換工程と、
画像変換工程により、特定の平面上の画像に変換された複数の画像を合成することで合成画像を生成する画像合成工程と、
を、さらに備えていることを特徴とする画像処理方法。
【請求項７】
評価対象となる構造物表面の画像を、同一の撮影位置から撮影範囲を変えて少なくとも３つ以上取得する画像取得手段と、
前記撮影範囲の中心に対応する前記構造物表面の位置を測定することで得られる第１の位置情報を、前記少なくとも３つ以上の画像のそれぞれで取得する第１情報取得手段と、
前記少なくとも３つ以上の画像のそれぞれで取得された前記第１の位置情報を用いて、前記撮影範囲に対する構造物表面の傾きを算出する勾配算出手段と、
前記勾配算出工程において算出された前記構造物表面の傾きを用いて、前記画像内の複数の位置に対応する前記構造物表面の位置情報を第２の位置情報として、前記画像毎に取得する第２情報取得手段と、
前記第１の位置情報及び第２の位置情報を用いて、対応する画像の画像補正を行う画像補正手段と、
を備えたことを特徴とする画像処理システム。
【請求項８】
同一の撮影位置から評価対象となる構造物表面における撮影範囲を変えて取得された、少なくとも３つ以上の画像を入力画像として、また、前記撮影範囲の中心に対応する前記構造物表面の位置情報を第１の位置情報として受け付ける受付手段と、
少なくとも３つ以上の画像のそれぞれに対応して取得された前記第１の位置情報から、前記構造物表面の傾きを算出する勾配算出手段と、
前記構造物表面の傾きを利用して、前記画像内における特定位置に対応する構造物表面の位置情報を第２の位置情報として、前記画像毎に取得する第２情報取得手段と、
前記第１の位置情報及び第２の位置情報を用いて、対応する画像の画像補正を行う画像補正手段と、
を備えたことを特徴とする画像処理装置。
【請求項９】
請求項８に記載の画像処理装置として、コンピュータを機能させることができることを特徴とする画像処理プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コンクリート構造物の壁面状態を撮像した画像を加工して評価用の画像とすることが可能な画像処理方法、画像処理システム、画像処理装置及び画像処理プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
デジタルカメラの場合、撮影範囲は矩形であり、また、撮影により得られる画像は、撮影範囲と同一の縦横比の矩形であることが一般的である。例えば壁面などの被写体をデジタルカメラで撮影する場合、デジタルカメラの撮影光軸が壁面に直交するときには、撮影される被写体の範囲（以下、実撮影範囲）は、画像や撮影範囲と、縦横比が等しい矩形となり、デジタルカメラの撮影光軸が壁面に直交しないときには、実撮影範囲は、矩形にはならないことも一般的である。
【０００３】
建築物などのコンクリート構造物を評価する場合、同一の位置からコンクリート構造物の壁面を撮影した複数の画像を用いた画像計測法が用いられる。複数の画像を同一の位置から撮影する場合には、デジタルカメラの撮影光軸が必ずしも壁面に直交した状態での撮影とはならないことから、得られる画像の実撮影範囲は矩形とはなっていない。上述した画像計測法では、得られる画像中の被写体の位置や大きさが必要となることから、コンクリートの表面に一定寸法で形成された印、又はコンクリート中の鉄筋の位置を決めるために用いられる治具の跡（所謂、Ｐコン）などが撮影範囲内に収まるように撮影を行い、設計図面を参照しながら、画像中のターゲットに対して座標値や大きさなどを入力して、これら値を画像に属性化している（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００２−３２４２３２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、コンクリート構造物の経年変化や改修など、コンクリート構造物の現状の形状と製造時の設計図面とが一致していない場合も存在することから、設計図面における座標値を入力して、入力された座標値を画像に属性化するのではなく、撮影時にトータルステーションなどにより撮影範囲中の任意の箇所の座標を３点以上計測していることが多い。このように、撮影範囲中の任意の箇所の座標を３点以上計測することから、撮影時の作業は時間を要する作業となる。また、上述したターゲットがないコンクリート構造物を撮影することで得られた画像や、ターゲットが撮影範囲内に無い画像に対しては、撮影範囲中の任意の箇所の座標値を計測しても、その座標値を画像に属性させることが難しいという問題もある。
【０００５】
本発明は、上述した問題を解決するために発明されたものであり、構造物の撮影時の作業時間を短縮するとともに、ターゲットがない構造物に対しても座標値の属性化を容易に行うことができるようにした画像処理方法、画像処理システム、画像処理装置及び画像処理プログラム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】
【０００６】
第１の発明の画像処理方法は、評価対象となる構造物表面の画像を、同一の撮影位置から撮影範囲を変えて少なくとも３つ以上取得する画像取得工程と、前記撮影範囲の中心に対応する前記構造物表面の位置を測定することで得られる第１の位置情報を、前記少なくとも３つ以上の画像のそれぞれで取得する第１情報取得工程と、前記少なくとも３つ以上の画像のそれぞれで取得された前記第１の位置情報を用いて、前記撮影範囲に対する構造物表面の傾きを算出する勾配算出工程と、前記勾配算出工程において算出された前記構造物表面の傾きを用いて、前記画像内の複数の位置に対応する前記構造物表面の位置情報を第２の位置情報として、前記画像毎に取得する第２情報取得工程と、前記第１の位置情報及び第２の位置情報に基づいて、前記画像に対する画像補正を行う画像補正工程と、を備えたことを特徴とする。
【０００７】
第２の発明は、第１の発明において、前記第１情報取得工程は、前記撮影位置から、前記撮影範囲の中心に対応する前記構造物表面までの距離と、前記撮影位置と前記撮影範囲の中心に対応する前記構造物表面の位置とを結んだ直線における水平成分の角度及び垂直成分の角度とを第１の位置情報として取得することを特徴とする。
【０００８】
第３の発明は、第２の発明において、前記第２情報取得工程は、前記構造物の傾きの他に、前記距離と前記画像を取得した時の撮像倍率との比及び前記画像の大きさを利用して、前記画像内の複数の位置に対応する前記構造物表面の位置情報を第２の位置情報として取得することを特徴とする。
【０００９】
第４の発明は、第３の発明において、前記画像内の複数の位置は、矩形からなる画像の４隅の点の位置からなり、前記第２情報取得工程は、前記画像の中心から前記画像の４隅の点までの距離を算出することで、前記画像の４隅の点のそれぞれに対応する前記構造物表面の位置情報を前記第２の位置情報として取得することを特徴とする。
【００１０】
第５の発明は、第１〜第４の発明のいずれかにおいて、前記画像補正工程により画像補正された複数の画像を、前記第１の位置情報又は第２の位置情報のいずれかを用いて合成することで、合成画像を生成する画像合成工程と、前記画像合成工程により生成された合成画像を、特定の平面上の画像に変換する画像変換工程と、を、さらに備えていることを特徴とする。
【００１１】
第６の発明は、第１〜第４の発明のいずれかにおいて、前記画像補正工程により画像補正された複数の画像を、特定の平面上の画像にそれぞれ変換する画像変換工程と、画像変換工程により、特定の平面上の画像に変換された複数の画像を合成することで合成画像を生成する画像合成工程と、を、さらに備えていることを特徴とする。
【００１２】
第７の発明の画像処理システムは、評価対象となる構造物表面の画像を、同一の撮影位置から撮影範囲を変えて少なくとも３つ以上取得する画像取得手段と、前記撮影範囲の中心に対応する前記構造物表面の位置を測定することで得られる第１の位置情報を、前記少なくとも３つ以上の画像のそれぞれで取得する第１情報取得手段と、前記少なくとも３つ以上の画像のそれぞれで取得された前記第１の位置情報を用いて、前記撮影範囲に対する構造物表面の傾きを算出する勾配算出手段と、前記勾配算出工程において算出された前記構造物表面の傾きを用いて、前記画像内の複数の位置に対応する前記構造物表面の位置情報を第２の位置情報として、前記画像毎に取得する第２情報取得手段と、前記第１の位置情報及び第２の位置情報を用いて、対応する画像の画像補正を行う画像補正手段と、を備えたことを特徴とする。
【００１３】
第８の発明の画像処理装置は、同一の撮影位置から評価対象となる構造物表面における撮影範囲を変えて取得された、少なくとも３つ以上の画像を入力画像として、また、前記撮影範囲の中心に対応する前記構造物表面の位置情報を第１の位置情報として受け付ける受付手段と、少なくとも３つ以上の画像のそれぞれに対応して取得された前記第１の位置情報から、前記構造物表面の傾きを算出する勾配算出手段と、前記構造物表面の傾きを利用して、前記画像内における特定位置に対応する構造物表面の位置情報を第２の位置情報として、前記画像毎に取得する第２情報取得手段と、前記第１の位置情報及び第２の位置情報を用いて、対応する画像の画像補正を行う画像補正手段と、を備えたことを特徴とする。
【００１４】
第９の発明の画像処理プログラムは、第８の発明の画像処理装置として、画像処理装置を機能させることができることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、評価対象となる構造物表面を撮影範囲とする画像の取得時に、撮影範囲の中心に対応する構造物表面の位置情報を取得するだけで済むことから、撮影範囲内の座標値を複数計測する手間が省け、撮影時の作業時間を短縮することができる。また、撮影範囲にターゲットがない画像であっても、撮影範囲の中心に対応する構造物表面の位置情報から画像内の任意の位置の座標値を算出するだけで、容易に画像と画像内における任意の位置の座標値とを属性化することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明を実施する画像処理システムについて説明する。
【００１７】
図１は、コンクリート構造物（以下、構造物と称する）１０の表面１０ａの画像を取得する際の概略を示す。本発明では、所定位置に設置されたデジタルカメラ１５を用いて、構造物１０の表面１０ａの一部を撮影範囲とした画像を、撮影範囲を変えながら複数取得していく。これら複数の画像の取得時に、トータルステーション１６によって、デジタルカメラ１５の撮影範囲の中心に対応する構造物１０の表面１０ａの位置情報を取得する。なお、トータルステーション１６は、構造物１０から離れた所定位置に三脚１７を用いて設置される。また、デジタルカメラ１５は、その撮影光軸Ｌ１が、トータルステーション１６により照射される赤外光（レーザ光）の光軸Ｌ２と略同一となるように、トータルステーション１６に設置される。これらデジタルカメラ１５とトータルステーション１６とは、後述する画像処理装置２５に接続される。
【００１８】
図２は、画像処理システム２０の電気的構成を示す機能ブロック図である。画像処理システム２０は、上述したデジタルカメラ１５とトータルステーション１６との他に、画像処理装置２５とから構成される。なお、デジタルカメラ１５及びトータルステーション１６の構成については周知であることから、図１においては省略してある。
【００１９】
上述したように、デジタルカメラ１５は、構造物１０の表面１０ａの一部を撮影範囲とした画像を、撮影範囲を変えて複数取得する。このデジタルカメラ１５は、撮像範囲４０として例えば縦３ｍ×横５ｍの範囲を想定しており、また、構造物１０の表面１０ａに発生する０．５ｍｍ以上のひび割れを、取得された画像データＰＩから識別する必要があることから、１０００万画素以上の解像度を有するものが使用される。つまり、画像の１ピクセルに相当する実際の長さは２．５ｍｍとなり、この１ピクセルにおける濃淡情報から、ひび割れの有無が識別される。また、このデジタルカメラ１５に用いられる望遠レンズとしては、２８〜７０ｍｍのズーム倍率で切り換えることが可能なものが用いられる。なお、画像データＰＩにおいては、構造物１０の表面１０ａに生じるひび割れなど、構造物１０の表面状態を評価するための画像データであることから、このデジタルカメラ１５の初期設定においては、輪郭強調を行わない設定となる。なお、このデジタルカメラ１５において取得された画像データＰＩには、撮影時の露出条件を示す露出情報や、レンズの焦点距離（撮像倍率）などを示すレンズ情報、及び撮影日時を示す撮影情報などが付帯されている。
【００２０】
トータルステーション１６は、周知のように、赤外光を用いた測距機能と測角機能とを備えている。測距機能とは、トータルステーション１６から目的のポイントまでの距離を測定する機能であり、測角機能とは、トータルステーション１６から目的のポイントに照射される赤外光の水平方向の角度や、垂直方向の角度を測定する機能である。トータルステーション１６は、測距機能と測角機能とを用いて、デジタルカメラ１５の撮影範囲の中心に対応する構造物１０の表面１０ａまでの距離と角度（水平方向の角度と、垂直方向の角度）とを測定し、これら測定結果から、トータルステーション１６の位置を基準としたときの構造物１０の表面１０ａの座標値を算出する。このトータルステーション１６は、測定された距離や角度の他に、算出された座標値や測定日時等をまとめて位置情報３０を生成し、生成された位置情報３０を画像処理装置２５に出力する。
【００２１】
画像処理装置２５は、ＣＰＵ４０、ストレージ４１、操作部４２、表示部４３及びＩ／Ｏポート４４を備えている。ＣＰＵ４０は、図示しない制御プログラムを実行することで、画像処理装置２５の各部を統括的に制御する。なお、ＣＰＵ４０、ストレージ４１、操作部４２、表示部４３及びＩ／Ｏポート４４は、バス４５を介して接続される。
【００２２】
ストレージ４１は、上述した制御プログラムや画像処理プログラム５０を格納する他に、デジタルカメラ１５からの画像データＰＩ、トータルステーション１６からの位置情報３０を格納する。操作部４２は、キーボードやマウスからなり、各種入力操作を行う際に使用される。表示部４３は、入力される画像や画像処理された画像を表示する。Ｉ／Ｏポート４４は、トータルステーション１６やデジタルカメラ１５に接続された、例えばＵＳＢケーブル等の入力端子を接続するために設けられている。
【００２３】
上述したＣＰＵ４０はストレージ４１に格納された画像処理プログラム５０を実行することで、勾配算出部５１、座標算出部５２、画像補正部５３、画像変換部５４及び画像合成部５５としての機能を実行する。以下では、画像を取得する際の撮影範囲に含まれる、構造物１０の表面１０ａの範囲を実撮影範囲と称して説明する。
【００２４】
勾配算出部５１は、ストレージ４１に格納された位置情報３０に基づいて、構造物１０の表面１０ａの傾き（勾配）を算出する。図３に示すように、デジタルカメラ１５で撮影される撮影範囲Ａは予め縦横比が一定の矩形からなる。一方、実撮影範囲Ａ’が撮影範囲Ａに対して傾斜している場合には矩形にならない。つまり、勾配算出部５１においては、得られた位置情報３０を用いて被写体となる構造物１０の表面１０ａの傾きを算出する。なお、図中符号Ｃは撮影範囲Ａの中心を示し、符号Ｃ’は、撮影範囲Ａの中心Ｃに対応する実撮影範囲Ａ’の点を示している。なお、デジタルカメラ１５の撮影光軸Ｌ１と、トータルステーション１６から照射される赤外光の測定光軸Ｌ２とが略同軸であることから、撮影範囲Ａの中心Ｃに対応する実撮影範囲Ａ’の点Ｃ’は、トータルステーション１６から照射される赤外光が構造物１０に到達する点である。
【００２５】
図４は、３つの画像を取得した場合の実撮影範囲と、撮影範囲の中心に対応する実撮影範囲上の点とを示すものである。以下、３つの画像を取得したときの実撮影範囲をＡ１’、Ａ２’、Ａ３’とし、また、画像の撮影範囲の中心に対応する実撮影範囲の点をＣ１’、Ｃ２’、Ｃ３’として説明する。トータルステーション１６において、画像の撮影範囲の中心に対応する実撮影範囲Ａ１’の点Ｃ１’の座標、実撮影範囲Ａ２’の点Ｃ２’の座標、及び実撮影範囲Ａ３’の点Ｃ３’の座標は、それぞれトータルステーション１６により算出され、位置情報３０としてストレージ４１に格納されている。勾配算出部５１は、これら位置情報３０を読み出して、Ｃ０とＣ１’とを結ぶ直線とＣ０とＣ２’とを結ぶ直線とがなす角度θ１、Ｃ０とＣ２’とを結ぶ直線とＣ０とＣ３’とを結ぶ直線とがなす角度θ２、Ｃ０とＣ１’とを結ぶ直線とＣ０とＣ３’とを結ぶ直線とがなす角度θ３をそれぞれ算出する。なお、Ｃ０は基準点であり、この基準点は測定時のトータルステーション１６の位置（撮影位置）である。勾配算出部５１は、これら角度を求めることで、撮影範囲に対する実撮影範囲の傾きを算出する。
【００２６】
座標算出部５２は、画像における特定位置の座標を算出する。上述したように、撮影範囲Ａ及び撮像時に得られる画像Ｐは矩形からなることから、特定位置として、画像Ｐの四隅の点が挙げられる。以下に、画像Ｐの四隅の点に対応する実撮影範囲Ａ’の四隅の点の座標を算出する手順について説明する。
【００２７】
図５に示すように、デジタルカメラ１５によって取得される画像Ｐの画像の大きさから、画像Ｐの中心Ｆから画像Ｐの頂点までの長さＧを算出する。画像Ｐは矩形からなることから、画像Ｐの中心Ｆから画像Ｐの四隅の点までの長さは、それぞれ同一である。トータルステーション１６により取得された位置情報３０と、画像データＰＩに付帯される焦点距離（撮像倍率）Ｈの情報とを読み出し、焦点距離Ｈとトータルステーション１６までの距離Ｉとの比を算出する。なお、符号６０は、撮影レンズである。
【００２８】
図５中範囲Ａ’’は、撮影範囲Ａの中心Ｃに対応する実撮影範囲Ａ’の点Ｃ’を含み、撮影範囲Ａと平行な平面における仮想的な撮影範囲（以下、仮想撮影範囲）である。これら実撮影範囲Ａ’と仮想撮影範囲Ａ’’とは、点Ｃ’を含んだ平面から構成される。焦点距離Ｇとトータルステーション１６までの距離Ｈとの比と、画像Ｐの中心Ｆから画像の頂点までの長さＧを用いることで、仮想撮影範囲Ａ’’の点Ｃ’から仮想撮影範囲Ａ’’の四隅の点までの距離Ｊが算出される。なお、仮想撮影範囲Ａ’’は、撮影範囲Ａに平行な平面からなることから、実撮影範囲Ａ’に対しては傾斜している。つまり、傾斜算出部５１によって求められた傾き、仮想撮影範囲Ａ’’における長さＪ、及び実撮影範囲Ａ’の点Ｃ’の座標値を用いることで、実撮影範囲Ａ’の四隅の点が算出される。
【００２９】
画像補正部５３は、実撮影範囲Ａ’の点Ｃ’の座標、及び画像算出部５２によって算出された実撮影範囲Ａ’の四隅の点の座標に基づいて、撮影により得られた画像Ｐを補正する。図６に示すように、例えば得られた画像がＸＹ平面上の画像（図中二点鎖線で示される領域の画像Ｓ）からなる場合、画像補正部５３による画像補正により、ＸＹＺ座標系の画像（図中点線で示される領域の画像Ｔ）となる。なお、デジタルカメラ１５を用いて画像を取得する場合には、レンズ歪みが発生する。画像に対しても、画像補正を行うことにより、レンズ歪みが補正された画像となる。
【００３０】
画像変換部５４は、座標算出部５２によって算出された座標を用いて画像を変換する。つまり、画像変換部５４では、画像補正された画像を、特定の平面上に投影した画像となるように画像変換する。画像変換としては、正体変換が挙げられる。これにより、図６に示すように、画像補正されたＸＹＺ座標系の画像（図中点線で示される領域の画像Ｔ）から、ＸＹ平面上に投影された画像（図６中実線で示される領域の画像Ｕ）に画像変換される。
【００３１】
画像合成部５５は、画像変換部５３によって画像変換された画像を合成する。画像合成部５５は、この画像合成部５５によって合成された画像データは、評価用画像データとしてストレージ４１に格納される。なお、この評価用画像データは、不図示の劣化抽出プログラムを実行したときに用いられる。
【００３２】
次に、画像処理の流れについて、図７のフローチャートに基づいて説明する。なお、ステップＳ１０１〜ステップＳ１０３の処理は、作業者が実際に行っても良いし、自動的に行ってもよい。デジタルカメラ１５及びトータルステーション１６を所定位置に設置する。この際、デジタルカメラ１５の撮影光軸Ｌ１と、トータルステーション１６から照射される赤外光の照射光軸Ｌ２とが、略同軸となるようにデジタルカメラ１５とトータルステーション１６とを設置する。これにより、撮影準備が終了し、ステップＳ１０１に進む。
【００３３】
ステップＳ１０１は、デジタルカメラ１５を用いて構造物１０の表面１０ａを撮影する工程である。なお、このステップＳ１０１は、作業者によって実行される。
【００３４】
ステップＳ１０２は、撮影範囲の中心に対応する構造物１０の表面１０ａの位置を測定する工程である。このステップＳ１０２の工程も、作業者によって実行される。上述したように、デジタルカメラ１５の撮影光軸Ｌ１と、トータルステーション１６の赤外光の照射光軸Ｌ２とは略同軸となることから、このステップＳ１０２においては、撮影範囲の中心に対応する構造物１０の表面１０ａの位置（座標）が測定される。この測定により、トータスステーション１６から構造物１０の表面１０ａまでの距離Ｉと、トータルステーション１６から照射される赤外光の角度（水平方向の角度、及び垂直方向の角度）とが測定され、これら測定された値を用いて、撮影範囲の中心に対する構造物１０の表面１０ａの座標（図３に示す実撮影範囲の点Ｃ’の座標）が算出される。この算出された座標は、測定日時などとともに、位置情報３０としてまとめられる。
【００３５】
このように、トータルステーション１６において、デジタルカメラにおける撮影範囲の中心に対する構造物１０の表面１０ａの位置を測定するだけで済むことから、撮影範囲内にある複数のポイントを測定する必要が無く、測定時間を短縮することができる。
【００３６】
ステップＳ１０３は、構造物１０の表面１０ａの撮影を終了するか否かを判定する工程である。構造物１０の表面状態を評価するためには、構造物１０の表面１０ａを被写体とする画像を、撮影範囲を変えながら構造物１０の全体に亘って取得する必要がある。このステップＳ１０３において、構造物１０の表面１０ａの画像を構造物１０の全体に亘って取得していない場合（ステップＳ１０３の判定でＮｏの場合）には、ステップＳ１０１に戻る。つまり、構造物１０の表面１０ａの画像を構造物１０の全体に亘って取得するまで、ステップＳ１０１〜ステップＳ１０３の処理が繰り返し行われる。一方、構造物１０の表面１０ａの画像を構造物１０の全体に亘って取得した場合（ステップＳ１０３の判定でＹｅｓの場合）には、ステップＳ１０４に進む。
【００３７】
なお、デジタルカメラ１５やトータルステーション１６が画像処理装置２５に接続されている場合には、デジタルカメラ１５によって取得された画像データＭＩや、トータルステーション１６によって生成された位置情報３０は、上述した処理が行われる毎に逐次画像処理装置２５に送信され、画像処理装置２５のストレージ４１に格納されていく。一方、デジタルカメラ１５やトータルステーション１６が画像処理装置２５に接続されていない場合には、ステップＳ１０４の処理が実行される前に、画像処理装置２５に接続されることで、上述したデータが画像処理装置２５のストレージ４１に格納される。
【００３８】
ステップＳ１０４は、構造物１０の表面１０ａの傾き（勾配）を算出する工程である。このステップＳ１０４は、勾配算出部５１によって実行される。勾配算出部５１は、ストレージ４１に格納された位置情報３０から、３つの位置情報３０を読み出して、構造物１０の表面１０ａの傾きを算出する。なお、本実施形態では、構造物１０の表面１０ａが平面からなる場合を意図していることから、ストレージ４１から読み出される３つの位置情報は、画像の取得順に沿って読み出された位置情報、又はランダムに読み出された位置情報であってもよいものとする。これら位置情報３０を用いて、上述したθ１〜θ３を算出することで、構造物１０の表面１０ａの傾きが算出される。
【００３９】
ステップＳ１０５は、画像の四隅の点に対応する構造物１０の表面１０ａの位置を算出する工程である。このステップ１０５の工程は、座標算出部５２によって実行される。上述したように、画像データに付帯される情報を参照することで画像の大きさがわかることから、画像Ｐの中心Ｆから、画像Ｐの四隅の点までの距離Ｇを算出する。この距離Ｇを算出した後、画像データから焦点距離Ｈを読み出すとともに、ストレージ４１に格納された位置情報３０から、トータルステーション１６から構造物１０の表面１０ａまでの距離Ｉを読み出す。焦点距離Ｈと、トータルステーション１６から構造物１０の表面１０ａまでの距離Ｉとの比と、画像Ｐの中心Ｆから、画像Ｐの四隅の点までの距離Ｇとから、仮想撮影範囲Ａ’’上の点Ｃ’から、仮想撮影範囲Ａ’’の四隅の点までの距離Ｊを算出する。仮想撮影範囲Ａ’’に対して実撮影範囲Ａ’は、傾斜していることから、勾配算出部５１によって算出された傾き、実撮影範囲Ａ’の点Ｃ’の座標及び距離Ｊを用いて、実撮影範囲Ａ’の四隅の点の座標を算出する。
【００４０】
ステップＳ１０６は、画像を補正する工程である。このステップＳ１０６の工程は、画像補正部５３により実行される。画像補正部５３は、取得された画像の四隅の点の座標が、算出された実撮影範囲における四隅の点の座標に対応するように、取得された画像を補正する。図６に示すように、撮影により得られる画像は例えばＸＹ平面上の画像であるが、この画像補正部５３による画像補正を行うことで、ＸＹＺ空間上の画像に補正され、ステップＳ１０６において算出された座標が、取得された画像に属性化される。この画像補正部５４による画像補正を行うことで、撮影時に取得された画像に生じるレンズ歪みが補正される。
【００４１】
ステップＳ１０７は、画像を変換する工程である。このステップＳ１０７の工程は、画像変換部で実行される。画像変換部５４は、ＸＹＺ空間上の画像を、ＸＹ平面に投影することで、ＸＹ平面上の画像に変換する。このステップＳ１０７の工程においては、例えば正体変換などが用いられる。なお、上述したステップＳ１０５〜ステップ１０７の工程は、取得された全ての画像データＰＩに対して行われる。
【００４２】
ステップＳ１０８は、画像を合成する工程である。ステップＳ１０８の処理は、画像合成部５５によって実行される。デジタルカメラ１５によって取得された画像は、ステップＳ１０６及びステップＳ１０７の処理を行うことで、例えばＸＹ平面上の画像として画像変換されている。画像合成部５５は、画像変換された複数の画像を合成する。なお、合成された画像は、評価用画像データとしてストレージ４１に格納される。
【００４３】
本実施形態では、評価用画像データを生成する手順として、画像補正部５３における画像の補正工程、画像変換部５４における画像の変換工程、及び画像合成部５５における画像の合成工程の順としているが、これに限定される必要はなく、構造物の表面が平面からなる場合には、画像補正部５３における画像の補正工程の後の工程を、画像合成部５５における画像の合成工程、画像変換部５４における画像の変換工程の順で実行することも可能である。この場合、画像合成部５５は、撮影範囲の中心に対応する実撮影範囲の点の座標や、実撮影範囲の四隅の点の座標に基づいて、画像補正された複数の画像を合成する。
【００４４】
本実施形態では、デジタルカメラ及びトータルステーションを同一位置に固定しているが、トータルステーションの機能としてＧＰＳ機能を有しているのであれば、デジタルカメラ及びトータルステーションを固定する必要はない。
【００４５】
本実施形態では、ダムエプロンなど、コンクリート構造物の画像を取得する場合を想定しているが、これに限定される必要はなく、例えばガスタンク、石油タンクなど、コンクリート構造物以外の構造物に本発明を用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】コンクリート構造物の画像を取得する際の概略を示す図である。
【図２】画像処理システムの電気的構成を湿す機能ブロック図である。
【図３】撮影範囲と、実撮影範囲との関係を示す図である。
【図４】取得された３つの画像に対する実撮影範囲と構造物の勾配との関係を示す図である。
【図５】画像、撮影範囲、実撮影範囲及び仮想撮影範囲の関係を示す図である。
【図６】画像、画像補正後の画像、及び画像変換後の画像の関係を示す図である。
【図７】画像処理の流れを示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００４７】
１０…構造物、１５…デジタルカメラ、１６…トータルステーション、２５…画像処理装置、４０…ＣＰＵ、４１…ストレージ、５０…画像処理プログラム、５１…勾配算出部、５２…座標算出部、５３…画像補正部、５４…画像変換部、５５…画像合成部
【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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