特開 2024-27290 沿路壁面撮影装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024027290

(43)【公開日】2024-03-01

(54)【発明の名称】沿路壁面撮影装置

(51)【国際特許分類】

   H04N 5/222 20060101AFI20240222BHJP

   H04N 23/56 20230101ALI20240222BHJP

   H04N 23/52 20230101ALI20240222BHJP

   G03B 15/00 20210101ALI20240222BHJP

   G03B 17/56 20210101ALI20240222BHJP

【ＦＩ】

H04N5/222 100

H04N5/225 600

H04N5/225 430

G03B15/00 V

G03B15/00 T

G03B17/56 B

【審査請求】未請求

【請求項の数】13

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022129971

(22)【出願日】2022-08-17

(71)【出願人】

【識別番号】000196587

【氏名又は名称】西日本旅客鉄道株式会社

(71)【出願人】

【識別番号】505398963

【氏名又は名称】西日本高速道路株式会社

(71)【出願人】

【識別番号】598017790

【氏名又は名称】西日本高速道路エンジニアリング九州株式会社

(71)【出願人】

【識別番号】509147444

【氏名又は名称】ＮＥＸＣＯ西日本イノベーションズ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110004196

【氏名又は名称】弁理士法人ナビジョン国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】桶谷 栄一

(72)【発明者】

【氏名】岡 義晃

(72)【発明者】

【氏名】田上 涼平

(72)【発明者】

【氏名】谷口 徹也

(72)【発明者】

【氏名】園上 豊和

(72)【発明者】

【氏名】▲浜▼ 博和

(72)【発明者】

【氏名】内田 勇治

(72)【発明者】

【氏名】築山 彰

【テーマコード（参考）】

2H105

5C122

【Ｆターム（参考）】

2H105AA02

2H105AA06

5C122EA02

5C122FA18

5C122FD04

5C122GD01

5C122GD11

5C122GE04

5C122GG09

5C122HA83

(57)【要約】

【課題】 撮影車両の位置又は姿勢が急変し、あるいは、トンネル壁面の断面形状が急変し、撮影車両に搭載された２以上のカメラからトンネル壁面までの距離が走行中に変化した場合であっても、トンネル壁面を適切に撮影することができるトンネル壁面撮影装置を提供することを目的とする。
【解決手段】 ２以上のカメラを撮影車両１に搭載し、トンネル壁面３を撮影するトンネル壁面撮影装置１００において、カメラ６３は、撮影車両１の進行方向から見た撮影方向２０Ａ～２０Ｃが互いに異なり、トンネル壁面３上の互いに異なる撮影領域３１Ａ～３１Ｂを撮影するとともに、撮影レンズの主点２１が進行方向から見て一致するように配置され、互いに隣接する撮影領域３１Ａ～３１Ｂが互いに重複する領域を有する。
【選択図】 図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

２以上のカメラを撮影車両に搭載し、前記撮影車両の進行路に沿って設置された沿路壁面を撮影する沿路壁面撮影装置において、
前記カメラは、前記撮影車両の進行方向から見た撮影方向が互いに異なり、前記沿路壁面上の互いに異なる撮影領域を撮影するとともに、撮影レンズの主点が前記進行方向から見て一致するように配置され、
互いに隣接する前記撮影領域が互いに重複する領域を有することを特徴とする沿路壁面撮影装置。

【請求項2】

中心軸が前記進行方向と一致するように配置され、前記２以上のカメラを支持する円筒架台を備え、
前記カメラは、前記中心軸上の位置が互いに異なるように配置され、
前記撮影レンズの主点は、前記中心軸上に配置され、
前記円筒架台は、前記カメラの前記撮影方向に開口部を有することを特徴とする請求項１に記載の沿路壁面撮影装置。

【請求項3】

前記カメラ、撮影窓及び照明装置を有し、前記円筒架台に取り付けられる２以上の撮影ユニットを備え、
前記カメラは、前記開口部から前記円筒架台内に挿入され、前記撮影方向に設けられた前記撮影窓を介して前記撮影領域を撮影し、
前記照明装置は、前記円筒架台外に配置され、前記撮影領域を照明することを特徴とする請求項１に記載の沿路壁面撮影装置。

【請求項4】

前記撮影ユニットは、一対の前記照明装置を有し、
前記一対の照明装置は、前記撮影窓を挟んで配置され、前記進行方向と直交する方向に延びる形状からなることを特徴とする請求項３に記載の沿路壁面撮影装置。

【請求項5】

前記円筒架台内に除湿空気を送り込む除湿装置を備えたことを特徴とする請求項３に記載の沿路壁面撮影装置。

【請求項6】

３以上のカメラを撮影車両に搭載し、前記撮影車両の進行路に沿って設置された沿路壁面を撮影する沿路壁面撮影装置において、
前記進行方向に延び、２以上の前記カメラを支持する第１の円筒架台と、
前記第１の円筒架台に対し中心軸を一致させて相対的に回転可能に連結され、１以上の前記カメラを支持する第２の円筒架台とを備え、
前記３以上のカメラは、前記撮影車両の進行方向から見た撮影方向が互いに異なり、前記沿路壁面上の互いに異なる撮影領域を撮影し、撮影レンズの主点が前記中心軸上に配置され、
互いに隣接する前記撮影領域が重複する領域を有することを特徴とする沿路壁面撮影装置。

【請求項7】

前記第１の円筒架台が、前記沿路壁面の天井を撮影するための２以上の前記カメラを支持し、回転可能に前記撮影車両に固定され、
前記第２の円筒架台が、前記沿路壁面の側壁を撮影するための２以上の前記カメラを支持し、回転可能に前記撮影車両に固定されることを特徴とする請求項６に記載の沿路壁面撮影装置。

【請求項8】

前記第１及び第２の円筒架台の内部空間が互いに連通し、
前記内部空間内に除湿空気を送り込む除湿装置を備えたことを特徴とする請求項６に記載の沿路壁面撮影装置。

【請求項9】

前記第１及び第２の円筒架台を進行方向にスライドさせ、収納ポジションと撮影ポジションとの間を遷移させるスライド機構を備え、
前記収納ポジションでは、前記３以上のカメラが、撮影車両の床面上に配置され、
前記撮影ポジションでは、前記第２の円筒架台に支持される前記カメラが、前記床面から進行方向に突出して配置されることを特徴とする請求項６に記載の沿路壁面撮影装置。

【請求項10】

前記撮影車両は、鉄道車両であることを特徴とする請求項１又は６に記載の沿路壁面撮影装置。

【請求項11】

前記撮影車両は、自動車であることを特徴とする請求項１又は６に記載の沿路壁面撮影装置。

【請求項12】

前記沿路壁面は、トンネル覆工面であることを特徴とする請求項１又は６に記載の沿路壁面撮影装置。

【請求項13】

前記沿路壁面は、防音壁面であることを特徴とする請求項１又は６に記載の沿路壁面撮影装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、沿路壁面撮影装置に係り、更に詳しくは、２以上のカメラを撮影車両に搭載し、撮影車両の進行路に沿って設置された沿路壁面を撮影する沿路壁面撮影装置の改良に関する。

【背景技術】

【0002】

トンネル内を走行しながらトンネル壁面を撮影し、その撮影画像を解析することによりトンネル壁面に生じたひび割れ等を検出するトンネル壁面撮影装置が従来から知られている（例えば、特許文献１）。特許文献１では、トンネル周方向においてトンネル壁面を２以上の撮影領域に分割し、これらの撮影領域を２以上のカメラを用いてそれぞれ撮影することが記載されている。また、トンネルの周方向において隣接する撮影領域を互いに重複させることにより、各カメラの撮影画像を合成し、より広い合成画像を生成し、この合成画像に基づいてトンネル壁面の検査を行うことが記載されている。

【0003】

さらに、トンネルの形状及び寸法や、撮影車両の走行車線に応じて、各カメラの向きを制御するトンネル壁面撮影装置が従来から知られている（例えば、特許文献２）。カメラからトンネル壁面までの距離が変化すれば、各カメラのトンネル壁面上における撮影領域も変化する。このため、トンネル壁面を適切に分割して撮影するために、各カメラの位置及び向きを調整する必要がある。特許文献２には、トンネルの形状及び寸法や撮影車両の走行車線に応じて、各カメラの撮影方向を計算し、各カメラの向きを予め調整することが記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００４－０１２１５２号公報

【特許文献2】特開２０１５－１７０９８９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

一般に、線路や道路は、カーブの曲率半径に応じたカント（車幅方向の勾配）が設けられている。このため、トンネル内においてカントが変化すれば、撮影車両の傾きが変化し、各カメラからトンネル壁面までの距離が変化する。また、トンネル内においてトンネル断面形状が変化した場合も、各カメラからトンネル壁面までの距離が変化する。

【0006】

トンネル壁面までの距離が変化すれば、トンネル壁面上における各カメラの撮影領域が変化し、トンネル壁面を適切に分割することができなくなるおそれがあった。具体的には、隣接する撮影領域間の重複部分が過大又は過少になり、合成画像の解像度が低下し、あるいは、合成画像内に欠落領域が発生するおそれがあった。

【0007】

従来のトンネル壁面撮影装置は、トンネル走行前に各カメラの向きを予め調整するものであり、トンネル走行中に各カメラの向きを調整することはできない。このため、トンネル内においてカントやトンネル断面形状が急激に変化する場合に、変化前及び変化後の両方について適切な撮影を行うことは出来ないという問題があった。このため、トンネル全体の壁面を撮影するには、カメラの向きを異ならせて、同じトンネルを何度も走行する必要があった。

【0008】

また、仮にトンネル走行中に各カメラの向きを自動調整することが可能であったとしても、カメラを機械的に回転駆動するには時間を要し、走行しながら撮影を行った場合、適切な撮影を行うことができない区間が発生するという問題があった。

【0009】

また、従来のトンネル壁面撮影装置は、２以上のカメラをそれぞれ独立した支柱で支持する構造を採用し、高さや向きを独立して調整可能にしている。このため、撮影車両の加減速や車体の振動により、カメラの撮影方向が変化する場合がある。このような撮影方向の変化がカメラ間で異なる場合、トンネル壁面上における撮影領域の変化もカメラ間で異なり、隣接する撮影領域の重複領域が変化し、画像合成の精度に影響を与えるという問題があった。

【0010】

さらに、一般に、トンネル内は高温多湿の環境下にあるため、カメラが結露し易く、従来のトンネル壁面撮影装置では、鮮明な画像を撮影できない場合があるという問題があった。

【0011】

また、これらの課題は、トンネル壁面を撮影する場合のみに限定されず、例えば、防音壁を撮影する場合も同様であり、線路又は道路などの進行路に沿って設置された沿路壁面を撮影する場合に当てはまる。

【0012】

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、撮影車両に搭載された２以上のカメラから沿路壁面までの距離が走行中に変化した場合であっても、沿路壁面を適切に撮影することができる沿路壁面撮影装置を提供することを目的とする。特に、進行路上における撮影車両の位置又は姿勢が急変し、あるいは、沿路壁面の断面形状が急変した場合であっても、沿路壁面を適切に撮影することができる沿路壁面撮影装置を提供することを目的とする。また、撮影車両の加減速や車体の振動によりカメラの撮影方向が変化するのを抑制することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0013】

第１の本発明の実施態様による沿路壁面撮影装置は、２以上のカメラを撮影車両に搭載し、前記撮影車両の進行路に沿って設置された沿路壁面を撮影する沿路壁面撮影装置において、前記カメラは、前記撮影車両の進行方向から見た撮影方向が互いに異なり、前記沿路壁面上の互いに異なる撮影領域を撮影するとともに、撮影レンズの主点が前記進行方向から見て一致するように配置され、互いに隣接する前記撮影領域が互いに重複する領域を有するように構成される。

【0014】

撮影レンズの主点を進行方向から見て一致するように配置することにより、各カメラから沿路壁面までの距離が変化しても、沿路壁面上の互いに隣接する撮影領域間において重複する領域を常に確保することができる。このため、走行中の撮影車両に搭載された２以上のカメラを用いて沿路壁面を分割して撮影する際、撮影車両の位置又は姿勢が変化し、あるいは、沿路壁面の断面形状が変化することにより、各カメラから沿路壁面までの距離が変化したとしても、沿路壁面の撮影を継続することができる。

【0015】

第２の本発明の実施態様による沿路壁面撮影装置は、上記構成に加えて、中心軸が前記進行方向と一致するように配置され、前記２以上のカメラを支持する円筒架台を備え、前記カメラが、前記中心軸上の位置が互いに異なるように配置され、前記撮影レンズの主点が、前記中心軸上に配置され、前記円筒架台が、前記カメラの前記撮影軸上に開口部を有する。

【0016】

中心軸が進行方向と一致するように配置された円筒架台が２以上のカメラを支持することにより、撮影車両の加速度、車体の振動などの影響を受けて、カメラ間において撮影方向が相対的に変化するのを抑制することができる。このため、沿路壁面上の互いに隣接する撮影領域間において重複する領域を確保することができる。

【0017】

第３の本発明の実施態様による沿路壁面撮影装置は、上記構成に加えて、前記カメラ、撮影窓及び照明装置を有し、前記円筒架台に取り付けられる２以上の撮影ユニットを備え、前記カメラは、前記開口部から前記円筒架台内に挿入され、前記撮影方向に設けられた前記撮影窓を介して前記撮影領域を撮影し、前記照明装置は、前記円筒架台外に配置され、前記撮影領域を照明するように構成される。

【0018】

このような構成を採用することにより、各カメラの撮影方向に対応する２以上の開口部を有する円筒架台に対し、２以上の撮影ユニットをそれぞれ取り付けることにより沿路壁面撮影装置が得られる。

【0019】

第４の本発明の実施態様による沿路壁面撮影装置は、上記構成に加えて、前記撮影ユニットは、一対の前記照明装置を有し、前記一対の照明装置は、前記撮影窓を挟んで配置され、前記進行方向と直交する方向に延びる形状からなる。

【0020】

このような構成を採用することにより、照明光の強度及び広がりを確保しつつ、互いに隣接する撮影ユニットの照明装置を互いに干渉しないように配置することができる。

【0021】

第５の本発明の実施態様による沿路壁面撮影装置は、上記構成に加えて、前記円筒架台内に除湿空気を送り込む除湿装置を備える。このような構成を採用することにより、カメラが結露するのを防止することができる。特に、２以上のカメラが配置された円筒架台内に除湿空気を送り込むことにより、２以上のカメラの結露を一括して防止することができるので、結露防止のためのコストを抑制することができる。

【0022】

第６の本発明の実施態様による沿路壁面撮影装置は、３以上のカメラを撮影車両に搭載し、前記撮影車両の進行路に沿って設置された沿路壁面を撮影する沿路壁面撮影装置において、前記進行方向に延び、２以上の前記カメラを支持する第１の円筒架台と、前記第１の円筒架台に対し中心軸を一致させて相対的に回転可能に連結され、１以上の前記カメラを支持する第２の円筒架台とを備え、前記３以上のカメラは、前記撮影車両の進行方向から見た撮影方向が互いに異なり、前記沿路壁面上の互いに異なる撮影領域を撮影し、撮影レンズの主点が前記中心軸上に配置され、互いに隣接する前記撮影領域が重複する領域を有する。このような構成を採用することにより、様々な沿路壁面を撮影することができる。

【0023】

第７の本発明の実施態様による沿路壁面撮影装置は、上記構成に加えて、前記第１の円筒架台が、前記沿路壁面の天井を撮影するための２以上の前記カメラを支持し、回転可能に前記撮影車両に固定され、前記第２の円筒架台が、前記沿路壁面の側壁を撮影するための２以上の前記カメラを支持し、回転可能に前記撮影車両に固定される。

【0024】

このような構成を採用することにより、２以上の走行車線を有する線路又は道路において沿路壁を撮影する場合、左側車線を走行して天井及び左側壁を撮影する場合と、右側車線を走行して天井及び右側壁を撮影する場合の両方に対応することができる。

【0025】

第８の本発明の実施態様による沿路壁面撮影装置は、上記構成に加えて、前記第１及び第２の円筒架台の内部空間が互いに連通し、前記内部空間内に除湿空気を送り込む除湿装置を備える。このような構成を採用することにより、カメラが結露するのを防止することができる。特に、連通する内部空間内に除湿空気を送り込むことにより、３以上のカメラの結露を一括して防止することができるので、結露防止のためのコストを抑制することができる。

【0026】

第９の本発明の実施態様による沿路壁面撮影装置は、上記構成に加えて、前記第１及び第２の円筒架台を進行方向にスライドさせ、収納ポジションと撮影ポジションとの間を遷移させるスライド機構を備え、前記収納ポジションでは、前記３以上のカメラが、撮影車両の床面上に配置され、前記撮影ポジションでは、前記第２の円筒架台に支持される前記カメラが、前記床面から進行方向に突出して配置される。

【0027】

このような構成を採用することにより、沿路壁面の低い領域、特に、撮影車両の床面よりも低い領域も撮影することができる。

【0028】

第１０の本発明の実施態様による沿路壁面撮影装置は、上記構成に加えて、前記撮影車両が鉄道車両である。

【0029】

第１１の本発明の実施態様による沿路壁面撮影装置は、上記構成に加えて、前記撮影車両が自動車である。

【0030】

第１２の本発明の実施態様による沿路壁面撮影装置は、上記構成に加えて、前記沿路壁面がトンネル覆工面である。

【0031】

第１３の本発明の実施態様による沿路壁面撮影装置は、上記構成に加えて、前記沿路壁面は、防音壁面である。

【発明の効果】

【0032】

本発明によれば、撮影車両に搭載された２以上のカメラから沿路壁面までの距離が走行中の変化した場合であっても、沿路壁面を適切に撮影することができる。特に、進行路上における撮影車両の位置又は姿勢が急変し、あるいは、沿路壁面の断面形状が急変した場合であっても、沿路壁面を適切に撮影することができる。また、撮影車両の加減速や車体の振動によりカメラの撮影方向が変化するのを抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【0033】

【図1】図１は、撮影車両１に搭載された２以上のカメラの撮影方向２０Ａ～２０Ｃの一例を示した図である。

【図2】予め想定された条件下で、２以上のカメラにより撮影されるトンネル壁面上の撮影領域３１Ａ～３１Ｃの一例を示した説明図である。

【図3】カントが変化したときに、２以上のカメラにより撮影されるトンネル壁面上の撮影領域３１Ａ～３１Ｃの一例を示した説明図である。

【図4】トンネルの断面形状が変化したときに、２以上のカメラにより撮影されるトンネル壁面上の撮影領域３１Ａ～３１Ｃの一例を示した説明図である。

【図5】撮影領域３１１～３１９の配置の一例を示した図であり、トンネル内の左側車線を走行し、天井の左側部分及び左側壁を撮影する場合が示されている。

【図6】撮影領域３１１～３１９の配置の一例を示した図であり、トンネル内の右側車線を走行し、天井の右側部分及び右側壁を撮影する場合が示されている。

【図7】本発明の実施の形態によるトンネル撮影装置１００の一構成例を示した図である。

【図8】円筒架台５１～５３の一構成例を示した図である。

【図9】撮影ユニット６の一構成例を示した図である。

【図10】円筒架台５１～５３に撮影ユニット６を取り付ける様子を示した斜視図である。

【図11】円筒架台５１～５３に撮影ユニット６を取り付けた状態を示した斜視図である。

【図12】撮影レンズ６３１の主点２１を通る断面で切断した場合の断面を模式的に示した図である。

【図13】円筒架台５１～５３の回転動作の一例を示した斜視図であり、図５に対応する図である。

【図14】円筒架台５１～５３の回転動作の一例を示した斜視図であり、図６に対応する図である。

【図15】車載ユニット５のスライド動作についての説明図であり、車載ユニット５が収納ポジションにあるときの様子が示されている。

【図16】車載ユニット５の結露を防止するための一構成例についての説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0034】

以下の実施の形態では、トンネル壁面撮影装置について説明するが、本発明の適用対象は、撮影車両の進行路に沿って設置された沿路壁面を撮影する沿路壁面撮影装置である。沿路壁面には、トンネルの天井及び側壁が含まれるが、これらのみに限定されない。例えば、防音壁面も沿路壁面に含まれる。また、以下の実施の形態では、撮影車両が鉄道車両である場合について説明するが、本発明に係る撮影車両は、鉄道車両に限定されず、例えば、自動車も含まれる。

【0035】

図１～図４は、本発明の実施の形態によるトンネル壁面撮影装置の概要を説明するための説明図である。図１は、撮影車両１に搭載された２以上のカメラの撮影方向２０Ａ～２０Ｃの一例を示した図である。図２～図４は、２以上のカメラにより撮影されるトンネル壁面上の撮影領域３１Ａ～３１Ｃの一例を示した説明図である。いずれも図中の（ａ）には、本実施の形態によるトンネル壁面撮影装置１００の場合が示され、（ｂ）には、本発明と比較すべき従来のトンネル壁面撮影装置１０１の場合が示されている。

【0036】

トンネル壁面撮影装置１００は、２以上のカメラ（不図示）を搭載した撮影車両１が、トンネル内を走行しながらトンネル壁面３を撮影し、トンネル壁面３のひび割れなどを検出する装置である。各カメラは、撮影方向２０Ａ～２０Ｃが互いに異なる。このため、各カメラは、互いに異なる撮影視野３０Ａ～３０Ｃを形成し、トンネル壁面３上の互いに異なる撮影領域３１Ａ～３１Ｃを撮影する。

【0037】

撮影方向２０Ａ～２０Ｃは、各カメラの撮影軸の方向であり、いずれも撮影車両１の進行方向と直交し、上下方向の角度が互いに異なる。また、撮影視野３０Ａ～３０Ｃは、各カメラが撮影可能な空間であり、カメラの設置位置、撮影方向２０Ａ～２０Ｃ及び撮影レンズの焦点距離（視野角）で決まり、撮影車両１の進行方向から見て扇形の空間になる。撮影領域３１Ａ～３１Ｃは、撮影視野３０Ａ～３０Ｃ内にあるトンネル壁面３であり、各カメラによって撮影されるトンネル壁面３上の領域である。

【0038】

図１（ａ）に示した本発明によるトンネル壁面撮影装置１００では、各カメラの撮影レンズの主点２１が、撮影車両１の進行方向から見て一致するように配置されている。つまり、各撮影レンズの主点２１は、撮影車両１の進行方向に平行な共通の軸上に配置されている。レンズの主点とは、レンズの光軸及び主面が交差する点である。従って、各カメラの撮影軸は、共通の主点２１を起点とし、互いに異なる撮影方向２０Ａ～２０Ｃに向かって延びている。

【0039】

図１（ｂ）に示した比較例のトンネル壁面撮影装置１０１では、撮影領域３１Ａ～３１Ｃに応じて各カメラが配置され、各カメラの撮影レンズの主点２１Ａ～２１Ｃは、撮影車両１の進行方向から見て一致するように配置されていない。このため、各カメラの撮影軸は、互いに異なる主点２１Ａ～２１Ｃを起点とし、互いに異なる撮影方向２０Ａ～２０Ｃに向かって延びている。

【0040】

図２は、予め想定された撮影条件下において、トンネル壁面３が２以上の撮影領域３１Ａ～３１Ｃに分割される様子が示されている。各カメラは、隣接する撮影領域３１Ａ～３１Ｃが適切な重複領域を有するように、それぞれの撮影視野３０Ａ～３０Ｃが予め調整されている。例えば、トンネルの断面形状、撮影車両１の走行車線（車幅方向の走行位置）などの撮影条件を考慮して、各カメラの撮影視野３０Ａ～３０Ｃが予め調整されている。このため、図中の（ａ）及び（ｂ）のいずれの場合であっても、隣接する撮影領域３１Ａ～３１Ｃが重複領域を有するように、トンネルの天井及び左側壁を２以上の撮影領域３１Ａ～３１Ｃに分割することができる。

【0041】

図３は、撮影車両１の走行中にカントが変化し、撮影車両１が大きく傾いたときの様子が示されている。撮影車両１がトンネルの左側壁側へ傾くことにより、図２の場合に比べて、各カメラからトンネル壁面３までの距離が近くなっている。図３（ｂ）に示した従来例では、カントが変化することにより、撮影領域３１Ａ～３１Ｃ間で重複する領域を確保することができなくなっている。これに対し、図３（ａ）に示した本実施の形態では、カントが変化しても、撮影領域３１Ａ～３１Ｃ間で重複する領域が確保されている。

【0042】

図４は、トンネルの断面形状が変化したときの様子が示されている。トンネルの断面形状が変化することにより、図２の場合に比べて、各カメラからトンネル壁面３までの距離が近くなっている。図４（ｂ）に示した従来例では、トンネルの断面形状が変化することにより、撮影領域３１Ａ～３１Ｃ間で重複する領域を確保することができなくなっている。これに対し、図４（ａ）に示した本実施の形態では、トンネルの断面形状が変化しても、撮影領域３１Ａ～３１Ｃ間で重複する領域が確保されている。

【0043】

従来のトンネル壁面撮影装置１０１では、撮影レンズの主点２１Ａ～２１Ｃが一致していない。このため、想定された撮影条件下において、撮影領域３１Ａ～３１Ｃ間に重複領域が確保されている場合であっても、撮影条件が変化し、各カメラからトンネル壁面３までの距離がより短くなれば、撮影領域３１Ａ～３１Ｃ間に重複領域を確保することができなくなる。このような問題の発生を防ぐために、想定条件下における重複領域をより広くしておくことが考えられるが、そのためには、各カメラの撮影視野を広げ、あるいは、カメラの数を増大させる必要がある。しかし、各カメラの撮影視野を広げれば撮影画像の解像度の低下を招き、また、カメラの数を増大すればコストの増大を招くという問題が発生する。

【0044】

これに対し、本実施の形態によるトンネル壁面撮影装置１００では、撮影レンズの主点２１を一致させているため、各カメラからトンネル壁面３までの距離が変化しても、撮影領域３１Ａ～３１Ｃ間の重複領域を常に確保することができる。このため、例えば、カントが変化し、あるいは、トンネルの断面形状が変化しても、トンネル壁面３を適切な撮影領域３１Ａ～３１Ｃに分割して撮影することができる。しかも解像度の低下やコストの増大を招くこともない。なお、各カメラでは、トンネル壁面３までの距離に応じたオートフォーカス制御が行われているため、トンネル壁面までの距離が変化しても撮影を継続することができる。

【0045】

各カメラの撮影画像を合成することにより、トンネル壁面３の合成画像が生成される。その際、従来のトンネル壁面撮影装置１０１では、各カメラごとにアオリ効果（遠近感による撮影画像の歪み）が異なっており、各撮影画像のアオリ補正を行った後に合成する必要があった。これに対し、本発明によるトンネル壁面撮影装置１００では、撮影レンズの主点２１を一致させることにより、隣接するカメラ間において異なるアオリ効果が生じることがない。このため、画像合成処理を容易にすることができる。

【0046】

図５及び図６は、本実施の形態による撮影領域３１１～３１９の配置の一例を示した図である。トンネル壁面撮影装置１００は、２以上のカメラを搭載した撮影車両１がトンネル内を走行しながら、各カメラが一定周期で撮影を行う。例えば、撮影車両１が０．５ｍｍ進むごとに各カメラが一斉に撮影を行う動作を繰り返している。

【0047】

また、トンネル壁面撮影装置１００は、天井の撮影と、左右いずれかの側壁の撮影とを同時に行う。例えば、トンネル内に２以上の走行車線がある場合、撮影車両１が走行する車線上の天井と、当該車線に近い側壁とを撮影する。図５には、トンネル内の左側車線を走行し、天井の左側部分及び左側壁を撮影する場合が示され、図６には、トンネル内の右側車線を走行し、天井の右側部分及び右側壁を撮影する場合が示されている。

【0048】

図中の撮影視野３０１～３０５は、天井撮影用であり、撮影視野３０６～３０９は、側壁撮影用である。天井撮影用のカメラと側壁撮影用のカメラでは、撮影レンズの焦点距離が異なる。天井の撮影には、側壁の撮影に比べて、焦点距離の長い撮影レンズが使用され、天井用の撮影視野３０１～３０５は、側壁用の撮影視野３０６～３０９に比べて、視野角が狭くなっている。一般に、撮影車両１から天井までの距離は、側壁までの距離よりも長く、天井撮影用のカメラにおいて、側壁撮影用のカメラよりも焦点距離の長い撮影レンズを使用することにより、天井及び側壁の撮影画像において概ね同一の解像度を得ることができる。

【0049】

撮影車両１が自動車であり、トンネル内の２つの走行車線の進行方向が逆方向であれば、全く同一の撮影車両１を用いて、左側車線を走行中の撮影と、右側車線を走行中の撮影の両方を行うことができる。しかしながら、２つの走行車線の進行方向が同一方向であれば、左側車線又は右側車線に応じて、側壁撮影用のカメラの撮影方向を変更する必要がある。また、撮影車両１が鉄道車両であれば、自動車のように１８０度転回させることができないため、トンネル内の各走行車線の進行方向にかかわらず、左側車線又は右側車線に応じて、側壁用のカメラの撮影方向を変更する必要がある。

【0050】

図５及び図６を比較すれば、天井用の撮影視野３０１～３０５は、撮影車両１に対する相対的位置に変化がないのに対し、側壁用の撮影視野３０６～３０８は、撮影レンズの主点２１を中心として一体的に回転している。さらに、最下部用の撮影視野３０９は、側壁用の撮影視野３０６～３０８とは独立して、主点２１を中心として回転している。

【0051】

全ての撮影視野３０１～３０９を一体的に回転させる構成を採用した場合、走行車線を変更すると、天井用の撮影視野３０１～３０５が側壁に向けられ、側壁用の撮影視野３０６～３０９が天井に向けられることになり、適切な解像度の撮影画像を得ることができなくなる。このため、天井用の撮影視野３０１～３０５を固定し、側壁用の撮影視野３０６～３０９を回転させている。

【0052】

また、側壁用の撮影視野３０６～３０９を一体的に回転させる構成を採用した場合、走行車線を変更すると、側壁の最下部用の撮影視野３０９が、側壁の最上部に向けられることになる。ここで、側壁の最下部の撮影は、床面に遮られることなく撮影することができる最下部専用のカメラにより撮影される。このため、側壁用の撮影視野３０６～３０８を一体的に回転させる一方、側壁の最下部の撮影視野３０９は、これらとは独立して回転させている。

【0053】

図７は、本発明の実施の形態によるトンネル壁面撮影装置１００の一構成例を示した図である。トンネル壁面撮影装置１００は、２以上のカメラを搭載した撮影車両１からなる。撮影車両１は、線路上を走行する２以上の台車４０と、台車４０によって支持される車体床部４１と、スライド機構４２と、多数のカメラを有する車載ユニット５とを備える。

【0054】

車載ユニット５は、スライド機構４２を介して車体床部４１上に搭載され、車体床部４１に対し、進行方向にスライドさせることができる。車載ユニット５をスライドさせ、カメラを車両床部４１よりも外側に配置することにより、トンネルの側壁の最下部も撮影することができる。

【0055】

車載ユニット５は、スライド機構４２に取り付けられたベースフレーム５００と、ベースフレーム５００から上方に延びる支柱５０１～５０３と、支柱５０１～５０３の上端にそれぞれ設けられた架台支持部５１１～５１３と、架台支持部５１１～５１３により支持される架台ユニット５２１～５２３とを備える。

【0056】

架台ユニット５２１～５２３は、１つの円筒架台５１～５３に対し１又は２以上の撮影ユニット６を取り付けて構成される。架台ユニット５２１は、天井撮影用の架台ユニットであり、円筒架台５１に対し、トンネル壁面３の天井を撮影するための５つの撮影ユニット６が取り付けられている。架台ユニット５２２は、側壁撮影用の架台ユニットであり、円筒架台５２に対し、トンネル壁面３の側壁を撮影するための３つの撮影ユニット６が取り付けられている。架台ユニット５２３は、最下部撮影用の架台ユニットであり、円筒架台５３に対し、側壁の最下部を撮影するための１つの撮影ユニット６が取り付けられている。

【0057】

図８は、円筒架台５１～５３の一構成例を示した図である。円筒架台５１～５３は、いずれも円筒形状からなり、中心軸５０が一致するように互いに連結され、連結された円筒架台５１～５３は、中心軸５０が撮影車両１の進行方向と一致するように配置されている。また、各円筒架台５１～５３の側面には、１又は２以上の開口部５５が設けられ、各開口部５５の近傍には、４つのユニット固定用溝部５６がそれぞれ形成されている。

【0058】

円筒架台５１～５３は、架台支持部５１１～５１３により回転可能に支持される。また、円筒架台５１～５３は、相対的に回転することができる。つまり、側壁用の円筒架台５２は、天井用の円筒架台５１に対し、相対的に回転可能である。また、最下部用の円筒架台５３は、天井用及び側壁用の円筒架台５１，５２とは独立して回転可能である。なお、円筒架台５１～５３は、直接連結されてもよいし、架台支持部５１２，５１３を介在させて連結されていてもよい。また、円筒架台５１～５３の回転駆動は、架台支持部５１１～５１３内の回転駆動部（不図示）が行う。

【0059】

開口部５５は、撮影ユニット６を取り付けるための開口であり、中心軸５０から見てカメラの撮影方向に当たる円筒架台５１～５３の周面上に形成されている。撮影ユニット６は、開口部５５に対し、隙間を生じさせることなく嵌合することができる。

【0060】

ユニット固定用溝部５６は、撮影ユニット６の取り付け姿勢を規定するための係合凹部である。周方向又は軸方向の位置が異なる３以上のユニット固定用溝部５６を形成し、撮影ユニット６の突起をそれぞれ挿入して係合させることにより、撮影ユニット６が所望の姿勢で円筒架台５１～５３に固定され、撮影方向を正確に規定することができる。ここでは、周方向において開口部５５を挟み込むように一対のユニット固定用溝部５６が形成され、このような一対のユニット固定用溝部５６が、中心軸５０上の位置を異ならせて２組配置されている。

【0061】

図９は、撮影ユニット６の一構成例を示した図であり、図中の（ａ）は、撮影車両１の進行方向から見た図であり、図中の（ｂ）は、撮影領域から見た図である。図１０は、円筒架台５１～５３に撮影ユニット６を取り付ける様子を示した斜視図である。図１１は、円筒架台５１～５３に撮影ユニット６を取り付けた状態を示した斜視図である。

【0062】

撮影ユニット６は、ユニット支持フレーム６０、クランプ６１、カメラ支持板６２、カメラ６３、照明固定用フレーム６４及び照明装置６５により構成される。

【0063】

ユニット支持フレーム６０は、クランプ６１、カメラ支持板６２及び照明固定用フレーム６４を支持する部材である。ユニット支持フレーム６０は、長手方向の両端をそれぞれ分岐させた略Ｈ型の平面形状を有し、円筒架台５１～５３の側面と対向するとともに当該側面の接線方向に延びるように、円筒架台５１～５３の外側に配置されている。また、ユニット支持フレーム６０の略中央には、撮影窓６０Ｗが形成されている。撮影窓６０Ｗは、アクリル板などの透明性部材で構成され、カメラ６３への入射光を透過することができる。

【0064】

クランプ６１は、撮影ユニット６を円筒架台５１～５３に取り付ける手段であり、上部クランプ６１０及び下部クランプ６１１により構成され、上部クランプ６１０は、ユニット支持フレーム６０に固定されている。一対のクランプ６１０，６１１間に円筒架台５１～５３を挟みこみ、ボルトを用いて一対のクランプ６１０，６１１を締結することにより、撮影ユニット６が円筒架台５１～５３に固定される。また、上部クランプ６１０には、４つの突起６１Ｐが形成されている。

【0065】

突起６１Ｐは、円筒架台５１～５３の側面と対向する上部クランプ６１０の内面上に形成された突出部であり、ユニット固定用溝部５６に対応する位置に形成され、先端に向かって断面積が減少するテーパー形状からなる。３以上の突起６１Ｐを円筒架台５１～５３のユニット固定用溝部５６と係合させることにより、撮影方向が予め定められた方向になるように撮影ユニット６を取り付けることができる。

【0066】

カメラ支持板６２は、カメラ６３を支持する部材である。カメラ支持板６２は、一端がユニット支持フレーム６０に固定され、他端が開口部５５から挿入され、円筒架台５１～５３の内部空間に配置されている。

【0067】

カメラ６３は、撮像素子６３０及び撮影レンズ６３１により構成される。撮像素子６３０は、画像データを生成するＣＣＤ、ＣＭＯＳイメージセンサなどの光電変換素子である。撮影レンズ６３１は、撮像素子６３０に結像するための光学レンズである。

【0068】

撮影レンズ６３１の配置は、その主点２１が円筒架台５１～５３の中心軸５０と一致するように予め調整されている。撮影時には、距離センサ６６が測定した撮影領域までの距離に基づいて、撮像素子６３０を移動させることにより、撮影レンズ６３１の主点を移動させることなく、オートフォーカス制御が行われる。距離センサ６６は、撮影領域までの距離を測定するセンサであり、ユニット支持フレーム６０の撮影窓６０Ｗ近傍に取り付けられている。

【0069】

照明固定用フレーム６４は、照明装置６５を支持する部材であり、一対の照明固定用フレーム６４が、ユニット支持フレーム６０の両端に角度調整が可能となるように取り付けられている。照明装置６５は、撮影領域を照明する線状光源であり、中心軸５０に直交する方向に延びている。

【0070】

撮影ユニット６の取り付けは、カメラ支持板６２を円筒架台５１～５３の開口部に挿入し、円筒架台５１～５３を挟み込むように上部クランプ６１０に対し、下部クランプ６１１を締結することにより行われる。このとき、上部クランプ６１０の突起６１Ｐが、ユニット固定用溝部５６と係合し、所望の姿勢で撮影ユニット６が取り付けられる。

【0071】

図１２は、撮影レンズ６３１の主点２１を通る軸方向５０に垂直な面で切断した場合の断面を模式的に示した図である。照明装置６５の照明光は、撮影領域で反射し、撮影窓６０Ｗを通り、撮影レンズ６３１により撮像素子６３０に集光される。撮影レンズ６３１は、カメラ支持板６２への取り付け位置が調整可能であり、撮影レンズ６３１の主点が円筒架台５１～５３の中心軸５０と一致するように予め調整される。

【0072】

図１３及び図１４は、円筒架台５１～５３の回転動作の一例を示した斜視図である。図１３は、図５に対応する図であり、図１４は、図６に対応する図である。図１３及び図１４を比較すれば、天井用の架台ユニット５２１の撮影方向は概ね同一であるが、側壁用及び最下部用の架台ユニット５２２，５２３の撮影方向は大きく異なっている。

【0073】

天井撮影用のカメラの撮影方向は、天井用の円筒架台５１を回転させることにより調整可能である。側壁撮影用のカメラの撮影方向は、側壁用の円筒架台５２を回転させることにより、天井を通過し、左方向又は右方向に変更することができる。最下部撮影用のカメラの撮影方向は、最下部用の円筒架台５３を回転させることにより、天井を通過し、左下方向又は右下方向に変更することができる。このような撮影方向の変更は、撮影開始前に予め行われる。

【0074】

図１３は、トンネル内に設けられた２つの走行車線のうち左側車線を走行し、トンネル壁面３の左側を撮影するときの様子が示されている。側壁用の円筒架台５２に取り付けられた撮影ユニット６（側壁用の架台ユニット５２２）は、左方向に向けられ、最下部用の円筒架台５３に取り付けられた撮影ユニット６（最下部用の架台ユニット５２３）は、左下方向に向けられている。

【0075】

図１４には、トンネル内の右側の車線を走行し、トンネル壁面３の右側を撮影するときの状態が示されている。側壁用の円筒架台５２に取り付けられた撮影ユニット６（側壁用の架台ユニット５２２）は、右方向に向けられ、最下部用の円筒架台５３に取り付けられた撮影ユニット６（最下部用の架台ユニット５２３）は、右下方向に向けられている。

【0076】

このようにして、２つの走行車線をそれぞれ走行して撮影を行うことにより、トンネル壁面３の全体を撮影することができる。

【0077】

図１５は、車載ユニット５のスライド動作についての説明図であり、車載ユニット５が収納ポジションにあるときの様子が示されている。これに対し、図７では、車載ユニット５が撮影ポジションにあるときの様子が示されている。

【0078】

収納ポジションは、全てのカメラが車両床部４１上に配置されている状態であり、例えば、走行中の部品落下等を防止し、非撮影時の走行の安全性を確保することができる。一方、撮影ポジションは、一部のカメラ、例えば、最下部用の円筒架台５３に取り付けられたカメラが車両床部４１よりも外側に配置された状態であり、車両床部４１に遮られることなく、トンネルの側壁の最下部を撮影可能な状態である。車載ユニット５は、スライド機構４２を用いて進行方向にスライド可能であり、収納ポジション及び撮影ポジション間を遷移することができる。

【符号の説明】

【0079】

１ 撮影車両
２０Ａ～２０Ｃ 撮影方向
２１，２１Ａ～２１Ｃ 主点
３ トンネル壁面
３０Ａ～３０Ｃ，３０１～３０９ 撮影視野
３１Ａ～３１Ｃ，３１１～３１９ 撮影領域
４０ 台車
４１ 車両床部
４２ スライド機構
５ 車載ユニット
５０ 中心軸
５００ ベースフレーム
５０１～５０３ 支柱
５１～５３ 円筒架台
５１１～５１３ 架台支持部
５２１～５２３ 架台ユニット
５５ 開口部
５６ ユニット固定用溝部
６ 撮影ユニット
６０ ユニット支持フレーム
６０Ｗ 撮影窓
６１ クランプ
６１０ 上部クランプ
６１１ 下部クランプ
６１Ｐ 突起
６２ カメラ支持板
６３ カメラ
６３０ 撮像素子
６３１ 撮影レンズ
６４ 照明固定用フレーム
６５ 照明装置
６６ 距離センサ
７０ 除湿装置
７１ 送気管
１００ トンネル壁面撮影装置

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】