(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2022-06-10
(45)【発行日】2022-06-20
(54)【発明の名称】建築構造物形状算出システムおよび建築構造物撮影装置
(51)【国際特許分類】
G01B 11/24 20060101AFI20220613BHJP
G01C 11/06 20060101ALI20220613BHJP
G01C 11/36 20060101ALI20220613BHJP
E02D 27/00 20060101ALI20220613BHJP
【ＦＩ】
G01B11/24 K
G01C11/06
G01C11/36
E02D27/00 B
【請求項の数】
6
(21)【出願番号】P 2018037769
(22)【出願日】2018-03-02
(65)【公開番号】P2019152533
(43)【公開日】2019-09-12
【審査請求日】2021-02-08
(73)【特許権者】
【識別番号】000135771
【氏名又は名称】株式会社パスコ
(73)【特許権者】
【識別番号】000140292
【氏名又は名称】株式会社奥村組
(74)【代理人】
【識別番号】110000154
【氏名又は名称】特許業務法人はるか国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】堺 浩一
(72)【発明者】
【氏名】石塚 淑大
(72)【発明者】
【氏名】西村 修
(72)【発明者】
【氏名】五十嵐 善一
(72)【発明者】
【氏名】宮田 岩往
(72)【発明者】
【氏名】田邉 裕之
(72)【発明者】
【氏名】郭 勝華
(72)【発明者】
【氏名】田中 英一
【審査官】續山 浩二
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１６－１２１４５０（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１５－０１０９１１（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平１０－０８２２９５（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００９－２１６６３４（ＪＰ，Ａ）
【文献】国際公開第２０１６／１０３４９２（ＷＯ，Ａ１）
【文献】特開２０１６－１９４５１５（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１７－１５０１８４（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１７－００５３５３（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００９－１１１５１７（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１７－０３７０２６（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平０９－３２６９５０（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平０６－１８３６５８（ＪＰ，Ａ）
【文献】韓国公開特許第１０－２００４－００４４００９（ＫＲ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｇ０１Ｂ １１／２４
Ｇ０１Ｃ １１／０６
Ｇ０１Ｃ １１／３６
Ｅ０２Ｄ ２７／００
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
撮影範囲がオーバーラップするように移動するカメラにより、表面に凹凸を有する建築構造物が繰り返し撮影された複数の画像を取得する建築構造物画像取得部と、前記取得された複数の画像に基づいて多視点画像計測手法による点群計測を行うことにより、前記建築構造物の表面にある前記凹凸の３次元形状および３次元位置を算出する建築構造物形状算出部と、
前記算出された前記凹凸の３次元形状および３次元位置を示す情報を出力する、建築構造物形状出力部と、
を含み、
前記建築構造物画像取得部は、前記移動するカメラにより前記建築構造物が繰り返し撮影された複数の第１画像と、前記撮影の後に、レンズの中心軸にそって１８０度回転した状態で移動する前記カメラにより繰り返し撮影された複数の第２画像とを含む複数の画像を取得する、
建築構造物形状算出システム。
【請求項2】
請求項１に記載の建築構造物形状算出システムにおいて、前記建築構造物に設定され外観上識別できる複数の基準点の測定された位置を取得する手段をさらに含み、
前記建築構造物画像取得部は、少なくとも一部が前記基準点の画像を含む複数の画像を取得する、
建築構造物形状算出システム。
【請求項3】
請求項１または２に記載の建築構造物形状算出システムにおいて、前記凹凸は前記建築構造物の表面から突き出る棒状突起物であり、
前記凹凸の前記３次元位置に基づいて、前記建築構造物の表面における前記棒状突起物の根本の位置を特定する突起位置特定部をさらに含む、
建築構造物形状算出システム。
【請求項4】
撮影範囲がオーバーラップするように移動するカメラにより、表面に凹凸を有する建築構造物が繰り返し撮影された複数の画像を取得する建築構造物画像取得部と、
前記取得された複数の画像に基づいて多視点画像計測手法による点群計測を行うことにより、前記建築構造物の表面にある前記凹凸の３次元形状および３次元位置を算出する建築構造物形状算出部と、
前記算出された前記凹凸の３次元形状および３次元位置を示す情報を出力する、建築構造物形状出力部と、
を含み、
前記凹凸は前記建築構造物の表面から突き出る棒状突起物であり、
前記凹凸の前記３次元位置に基づいて、前記建築構造物の表面における前記棒状突起物の根本の位置を特定する突起位置特定部と、
前記棒状突起物の先端の位置を前記建築構造物の表面に投影した位置を特定し、前記特定された前記棒状突起物の根本の位置と前記棒状突起物の前記投影された先端の位置との距離が所定の値を超える場合に警告を出力する警告部とをさらに含む、
建築構造物形状算出システム。
【請求項5】
請求項１から４のいずれかに記載の建築構造物形状算出システムにおいて、前記凹凸の３次元形状および３次元位置を示す情報に基づいて、前記凹凸の前記建築構造物の表面上の位置を示す平面図を出力する、平面図出力部をさらに含む、
建築構造物形状算出システム。
【請求項6】
建築構造物を撮影するカメラと、前記カメラが固定され、測定対象の建築構造物に沿って移動するカメラ台と、
前記建築構造物に沿って一定方向に延びるように配置され、前記カメラ台が前記一定方向に沿って移動するようガイドするガイド部材と、
一端が前記カメラ台に取り付けられ、他端が引っ張られる移動用ロープと、
前記カメラ台の上方に固定され、前記移動用ロープがかけられる滑車と、を含み、
前記移動用ロープおよび前記ガイド部材の少なくとも一方には、撮影ごとの移動間隔に応じた間隔でマークが設けられる、
建築構造物撮影装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は位置測定方法および構造物撮影装置に関する。
【背景技術】
【0002】
建築構造物の表面に存在する凹凸（構造）の位置を精密に計測することが行われている。例えば、耐震補強のためにコンクリート柱にアンカーボルトを打ち込み、アンカーボルトが通過する孔を有する鋼板をナットで締め付ける工法（一面耐震補強工法）では、柱に打ち込まれたアンカーボルトの位置を精密に計測し、計測結果を鋼板の穴あけに用いている。コンクリート内の鉄骨や鉄筋を避けるためにアンカーボルトが打ち込まれる位置を事前に決定できないため、打ち込まれた後の状態を現地にて精密に計測することが必須となっている。
【0003】
特許文献１には、一面耐震補強工法において、トータルステーションと呼ばれる測量機器を用いてアンカーボルトの位置を計測することが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【文献】特開平１０－８２２９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
建築構造物の表面に存在する凹凸等のレイアウトを精密に計測することは容易でない。そのため、計測対象となる建築構造物のある場所において、その計測手法に熟練した技術者が計測を実施する必要がある。例えば、メジャーなどを用いて計測する場合には、メジャーにより高精度に計測する手法を知る熟練技術者が必要であり、特許文献１に示されるようなトータルステーションを用いて計測する場合には、その機器の操作に熟練した技術者が必要である。
【0006】
また、トータルステーションを用いて計測する場合には、機器の設置と測定用のスペースを要するが、一面耐震補強工法は、その工法の特徴より狭隘な箇所の構造物補強に採用される場合が多く、計測用のスペースを十分に確保できない場合が多い。
【0007】
本発明は上記課題を鑑みてなされたものであって、建築構造物のある現場に測定手法に熟練した作業者がいなくても、また十分な計測スペースを確保できないような場所であっても建築構造物の表面に存在する凹凸等のレイアウトを精密に測定することができる技術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】
【0008】
（１）撮影範囲がオーバーラップするように移動するカメラにより、表面に凹凸を有する建築構造物が繰り返し撮影された複数の画像を取得する建築構造物画像取得部と、前記取得された複数の画像に基づいて多視点画像計測手法による点群計測を行うことにより、前記建築構造物の表面にある前記凹凸の３次元形状および３次元位置を算出する建築構造物形状算出部と、前記算出された前記凹凸の３次元形状および３次元位置を示す情報を出力する、建築構造物形状出力部と、を含む建築構造物形状算出システム。
【0009】
（２）（１）において、前記建築構造物画像取得部は、前記移動するカメラにより前記建築構造物が繰り返し撮影された複数の第１画像と、前記撮影の後に、レンズの中心軸にそって１８０度回転した状態で移動する前記カメラにより繰り返し撮影された複数の第２画像および前記撮影と異なる撮影方向が設定され移動するカメラにより繰り返し撮影された複数の第３画像のうち少なくとも一方とを含む複数の画像を取得する、建築構造物形状算出システム。
【0010】
（３）（１）または（２）において、前記建築構造物に設定され外観上識別できる複数の基準点の測定された位置を取得する手段をさらに含み、前記建築構造物画像取得部は、少なくとも一部が前記基準点の画像を含む複数の画像を取得する、建築構造物形状算出システム。
【0011】
（４）（１）から（３）のいずれかにおいて、前記凹凸は前記建築構造物の表面から突き出る棒状突起物であり、前記凹凸の前記３次元位置に基づいて、前記建築構造物の表面における前記棒状突起物の根本の位置を特定する突起位置特定部をさらに含む、建築構造物形状算出システム
【0012】
（５）（４）において、前記棒状突起物の先端の位置を前記建築構造物の表面に投影した位置を特定し、前記特定された前記棒状突起物の根本の位置と前記棒状突起物の先端の位置との距離が所定の値を超える場合に警告を出力する警告部をさらに含む、
建築構造物形状算出システム。
建築構造物形状算出システム。
【0013】
（６）（１）から（５）のいずれかにおいて、前記凹凸の３次元形状および３次元位置を示す情報に基づいて、前記凹凸の前記建築構造物の表面上の位置を示す平面図を出力する、平面図出力部をさらに含む、建築構造物形状算出システム。
【0014】
（７）建築構造物を撮影するカメラと、前記カメラが固定され、測定対象の建築構造物に沿って移動するカメラ台と、前記建築構造物に沿って一定方向に延びるように配置され、前記カメラ台が前記一定方向に沿って移動するようガイドするガイド部材と、一端が前記カメラ台に取り付けられ、他端が引っ張られる移動用ロープと、前記架台の上方に固定され、前記ロープがかけられる滑車と、をさらに含み、前記移動用ロープおよび前記ガイド部材の少なくとも一方には、撮影ごとの移動間隔に応じた間隔でマークが設けられる、建築構造物撮影装置。
【0015】
（８）（７）において、前記ガイド部材はロープまたはレールである、建築構造物撮影装置。
【図面の簡単な説明】
【0016】
【図1】本発明の実施形態にかかる建築構造物および構造物撮影装置の一例を示す図である。
【図2】カメラ台の一例を示す正面図である。
【図3】カメラ台の一例を示す背面図である。
【図4】本発明の実施形態にかかるアンカーボルトの位置測定等の手順を概略的に示すフロー図である。
【図5】建築構造物を撮影する手順の一例を示すフロー図である。
【図6】オーバーラップを説明する図である。
【図7】斜めからの撮影を説明する図である。
【図8】画像からアンカーボルトの位置を特定し設計図を作成する処理の詳細を示すフロー図である。
【図9】アンカーボルトにより特定される位置を説明する図である。
【図10】構造物撮影装置の他の一例を示す図である。
【図11】画像処理サービスに関連する機器等を示す図である。
【図12】構造物形状算出サーバにより実現される機能を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【0017】
以下では、本発明の実施形態について図面に基づいて説明する。出現する構成要素のうち同一機能を有するものには同じ符号を付し、その説明を省略する。以下では、一面耐震補強工法の対象となるコンクリート柱に打ち込まれたアンカーボルトの位置を計測する方法について説明する。コンクリート柱は建築構造物の一例であり、アンカーボルトは建築構造物の面に配置される凹凸（構造）の一例である。アンカーボルトは、建築構造物３０の表面から突き出る棒状突起物である。他の種類の建築構造物や構造に対しても以下の計測手法を用いることができる。
【0018】
図１は、本発明の実施形態にかかる建築構造物３０および構造物撮影装置１０の一例を示す図である。建築構造物３０は、ここでは高架などに用いられるコンクリートの柱であり、その４つの側面のうち１つにアンカーボルト３１が打ち込まれている。アンカーボルト３１は図示しないナットで図示しない鋼板に締め付けられることにより、鋼板とともに建築構造物３０の耐震性を強化する。鋼板へのアンカーボルト３１の打ち込み方法については、一面耐震補強工法として公知であるので説明を省略する。
【0019】
また、建築構造物３０のアンカーボルト３１が打設された側面には、現場の作業者により墨出し線３３が引かれている。墨出し線３３は、左右端のアンカーボルト３１より外側に上下方向に引かれており、また上下端のアンカーボルト３１より外側に左右方向にも引かれている。墨出し線３３は、他には、上端および下端の墨出し線３３の間にも左右方向に延びる墨出し線３３が引かれており、左右方向に引かれた墨出し線３３の間隔が２ｍ以下となることが望ましい。上下方向に引かれた墨出し線３３と、左右方向に引かれた墨出し線３３との交点が基準点３５として後述の処理に用いられる。なお、墨出し線３３の代わりに、柱の側面に目盛やマークが付されたスケールシールが張られていてもよい。この場合、スケールシールに付されたマークが基準点３５として用いられる。基準点３５は、建築構造物３０そのものの一部の箇所であって位置が計測された箇所でもよい。例えば、位置が計測されたアンカーボルト３１や、柱の左右端や上端などの建築構造物３５の端部であってもよい。
【0020】
構造物撮影装置１０は、カメラ１１、カメラ台１２、２本のガイドロープ１４、ガイドロープ１４を固定するためのクランプ１６、移動用ロープ１８を含む。カメラ１１はいわゆるデジタルカメラでよく、非圧縮の画像データ形式で撮影画像の画像データを生成するものが望ましい。ガイドロープ１４は建築構造物３０に沿って上下方向に延びるように配置される。ガイドロープ１４の上端は、カメラ台１２の上側のクランプ１６にしばりつけられ、その上側のクランプ１６は建築構造物３０のそばに設置された単管パイプ２１に固定されている。ガイドロープ１４の下端は、カメラ台１２の下側のクランプ１６にしばりつけられ、その下側のクランプ１６は建築構造物３０のそばに設置された単管パイプ２２に固定されている。また、滑車１７は、カメラ台１２の上方に位置する単管パイプ２１に取り付けられている。
【0021】
図２はカメラ台１２の一例を示す正面図であり、図３はそのカメラ台１２の背面図である。カメラ台１２は円環状のフレーム１２１と、移動用ロープ１８が取り付けられるロープ固定具１２２と、フレーム１２１に固定されるリング部材１２３と、平面視で内側に切欠きを有する回転板１２６と、回転板１２６の位置を固定する回転ストッパー１２７と、カメラ１１をカメラ台１２に固定するためのカメラ固定具１２８とを含む。リング部材１２３はリング状の領域を有し、そのリングの中にはガイドロープ１４が通される。カメラ固定部１２８は回転板１２６に取り付けられている。回転板１２６の切欠きをカメラ１１のレンズ１１１が通っている。回転板１２６の外形は円であり、フレーム１２１に挟まれている。回転ストッパー１２７は一種のねじであり、これを緩めることで回転板１２６が回転し、その回転によりカメラ１１の向きを自在に変更することができる。回転の中心軸は、カメラ１１のレンズ１１１の中心軸に沿うよう調整されているが、軸が多少ずれていてもよい。
【0022】
ガイドロープ１４は、上下のクランプ１６により所定の移動方向（上下方向）に延びるように配置される。ガイドロープ１４はその移動方向に沿って移動するようカメラ台１２をガイドする。
【0023】
移動用ロープ１８は、カメラ台１２に取り付けられており、カメラ台１２の上方にある滑車１７を通って下方に垂れ下がっている。移動用ロープ１８の両端のうちカメラ台１２に取り付けられていない端は、作業者やウインチにより引っ張られる。カメラ台１２は、移動用ロープ１８が引っ張られることにより移動方向へ移動する。
【0024】
移動用ロープ１８によりカメラ台１２を移動させ、ガイドロープ１４でそのカメラ台１２の移動方向をガイドすることで、人の手の届かない高さでも写真を確実に撮影することが可能になる。また、ガイドとしてガイドロープ１４を用いると、レール等をガイドとして用いる場合より現場への輸送が容易になる。またガイドロープ１４は、張力をかけることで上下端を固定するだけで現場に容易に設置することができる。なお、単管パイプ２１，２２は、建築現場で足場などに用いられるものであるため、容易に設置できる。
【0025】
次に、構造物撮影装置１０を用いるアンカーボルト３１の位置測定手法についてその手順を説明する。図４は、本発明の実施形態にかかるアンカーボルト３１の位置測定等の手順を概略的に示すフロー図である。この手順を実行する前に、現場作業員が建築構造物３０に墨出し線３３等を設け、基準点３５が外観上で識別できる状態にあるものとする。
【0026】
はじめに、作業員は、建築構造物３０の側面における基準点３５の位置を計測する（ステップＳ１０１）。次に、作業員は、構造物撮影装置１０により、アンカーボルト３１が打ち込まれた建築構造物３０を撮影する（ステップＳ１０２）。この撮影では、すべてのアンカーボルト３１がそれぞれいずれかの複数の画像に含まれ、かつすべての基準点３５がそれぞれいずれかの複数の画像に含まれるように撮影する。
【0027】
図５は、建築構造物３０を撮影する手順の一例を示すフロー図である。本図は、ステップＳ１０２をさらに詳細に説明する図である。
【0028】
撮影の際には、まず、構造物撮影装置１０を設置する（ステップＳ２０１）。特に、ガイドロープ１４を設置する。ガイドロープ１４は、建築構造物３０の計測対象となる側面からの距離が一定になるように設置される。またその距離は、設置場所に応じて決定するが概ね１ｍ程度とし、設置場所を確保出来ない場合は、多少短縮しても構わない。さらに、その距離に合わせてカメラ１１で使用するレンズの焦点距離を調整するが、１つのピクセルが建築構造物３０の表面で0.2mm角に相当するようにしており、必要とする位置精度の概ね１／１０程度の距離を１ピクセル当たりの距離に相当させている。またガイドロープ１４を設置する際に、カメラ台１２のリング部材１２３にガイドロープ１４を通すようにする。
【0029】
次に、作業員は、カメラ１１の撮影に関するパラメータを設定する（ステップＳ２０２）。パラメータは、例えば解像度や露出（シャッター速度、絞り）、フォーカスなどである。
【0030】
そして、作業員は、カメラ１１の撮影モードを、撮影間隔２～３秒程度のタイムラプスモードに設定する（ステップＳ２０３）。タイムラプスモードは、一度シャッターが押されると、カメラ１１が指定された撮影間隔で写真を撮り続けるモードである。
【0031】
撮影モードが設定されると、作業員は、カメラ１１をカメラ台１２に固定する（ステップＳ２０４）。より具体的には、カメラ１１を、カメラ固定具１２８のネジにより固定する。なお、この際に、カメラ１１の上に水準器を設置し、カメラ１１の横方向が水平方向になるようにカメラ台１２の回転板１２６を調整する。
【0032】
そして、撮影を開始する。より具体的には、まずカメラ台１２をガイドロープ１４の上端または下端付近に移動させ、カメラ１１のシャッターボタンを押して、例えば撮影間隔２秒でのタイムラプス撮影を開始させる。そして、撮影間隔に同期させて、移動用ロープ１８を引っ張る状態を調整することでカメラ台１２を反対側に所定の間隔動かしては止めることを繰り返す（ステップＳ２０５）。またガイドロープ１４の上端または下端付近から、その反対側付近の端まで繰り返し撮影がされると、作業員はシャッターボタンをもう一度押し、撮影を中断する。
【0033】
繰り返しカメラ台１２を動かす際には、カメラ台１２を止めるタイミングで撮影がされるようにタイミングを調整している。移動用ロープ１８には、所定の間隔でマークがついており、この間隔はカメラ台１２を一度に移動させる距離と同じである。したがって、作業者は、あるマークの次のマークが同じ位置に来るように移動用ロープ１８を動かしてカメラ台１２の位置を調整する。なお、ガイドロープ１４に所定の間隔でマークがついていてもよい。この場合は、カメラ台１２のいずれかの位置が、ガイドロープ１４の次のマークと並ぶようにカメラ台１２を移動させる。
【0034】
移動用ロープ１８またはガイドロープ１４にマークが設けられる所定の間隔は、撮影される画像のオーバーラップ率が８０～９０％以上になるように設定されている。図６は、オーバーラップを説明する図である。カメラ位置Ｃ１にあるカメラ１１が撮影する画像に含まれる領域が撮影領域Ｒ１であり、同様にカメラ位置Ｃ２～Ｃ４にあるカメラ１１が撮影する画像に含まれる領域が撮影領域Ｒ２～Ｒ４である。オーバーラップ率は、ある撮影領域（たとえばＲ１）において、隣の撮影領域のいずれか（たとえばＲ２）と互いに共通する領域を有する割合である。オーバーラップ率は後続のＳｆＭ処理により算出される３次元位置が要求制度を満たすように決められており、カメラ台１２を移動させる所定の間隔は、そのオーバーラップ率の条件を満たすように決められている。なお、横方向に並ぶ撮影領域Ｒ１と撮影領域Ｒ４との間のオーバーラップ率はより低くてもよい。
【0035】
ガイドロープ１４の上端または下端付近から、その反対側付近の端まで繰り返し撮影がされ、上端および下端のアンカーボルト３１や、その上下にある基準点３５が撮影されると、作業員は、カメラ台１２の回転板１２６を回転させ、カメラ１１をレンズ１１１の中心軸に沿って１８０度回転させる（ステップＳ２０６）。そして、作業員はシャッターを押してタイムラプス撮影を開始し、カメラ台１２を反対側の端に向けて移動させながら、ステップＳ２０５と同様にカメラ台１２を所定の間隔動かしては止めることを繰り返す（ステップＳ２０７）。そして、シャッターを再び押してタイムラプス撮影を中断する。これにより、同じ水平位置で一往復の撮影が行われることになる。カメラ１１を１８０度回転させて撮影することで、レンズ１１１の歪みおよび中心のずれに起因する精度低下を防ぐことができる。
【0036】
ステップＳ２０７の撮影がされると、作業員は、カメラ台１２の横方向の位置をずらす、あるいはカメラ台１２の撮影方向を変えるためにガイドロープ１４が取り付けられる位置を変更する（ステップＳ２０８）。カメラ台１２の横方向の位置をずらすのは、建築構造物３０の側面の横方向すべてをカバーし、また、後述するアンカーボルト３１の形状をより多くの方向から撮影するためである。
【0037】
撮影方向の変更は、例えば、建築構造物３０の測定対象の面と正対する方向からの撮影のほかに、斜め方向からの撮影を行うためのものである。図７は、斜め方向からの撮影を説明する図である。図７は、建築構造物３０を上から見た図である。カメラ位置Ｃ５は、建築構造物３０の測定対象の面と正対する撮影方向の例を示し、カメラ位置Ｃ６は、建築構造物３０の測定対象の面と正対する向きより右方向にずれた撮影方向の例である。それぞれの撮影領域の一部は、オーバーラップしている。斜め方向からの撮影により、オクルージョンの発生を軽減し、アンカーボルト３１の位置をより確実に検出することが可能になる。さらに、斜め方向からの撮影だけでなく、カメラ１１を上下方向に傾けての撮影を行ってもよい。
【0038】
なお、ステップＳ２０５からＳ２０７のカメラ台１２の移動および撮影を何度か行い、横方向について必要な画像を取得できれば、この撮影を終了する。
【0039】
建築構造物３０の撮影が終わると、作業者は、撮影された複数の画像と計測された基準点３５の位置とを画像処理サービスへ送る（ステップＳ１０３）。より具体的には、インターネット経由で複数の画像や基準点３５の位置のデータをアップロードする。なお、アップロードの代わりにファイル転送サービスや電子メールの添付ファイルとして、またはＵＳＢメモリ等に記録し郵送にて画像処理サービスへデータを送ってもよい。
【0040】
図１１は、画像処理サービスに関連する機器等を示す図である。画像処理サービスは、データ収集サーバ４と、構造物形状算出サーバ５とを含む。データ収集サーバ４は、インターネット上に配置されるサーバコンピュータであり、作業者が操作する送信端末３から複数の画像や基準点３５の位置のデータを受信する。構造物形状算出サーバ５は、例えばサーバコンピュータであり、プロセッサ５１、記憶部５２、通信部５３、入出力部５４を含む。構造物形状算出サーバ５は、複数の画像や基準点３５の位置のデータを取得し、後述のステップＳ１０４，Ｓ１０５の処理を実行し、その結果を出力する。
【0041】
プロセッサ５１は、記憶部５２に格納されているプログラムに従って動作する。またプロセッサ５１は通信部５３を制御し、入出力部５４に接続されたデバイスを制御する。なお、上記プログラムは、フラッシュメモリやＤＶＤ－ＲＯＭ等のコンピュータで読み取り可能な記憶媒体に格納されて提供されるものであってもよいし、インターネット等を介して提供されるものであってもよい。
【0042】
記憶部５２は、ＲＡＭやフラッシュメモリ等のメモリ素子やハードディスクドライブによって構成されている。記憶部５２は、上記プログラムを格納する。また、記憶部５２は、各部から入力される情報や演算結果を格納する。
【0043】
通信部５３は、他の装置と通信する機能を実現するものであり、例えば有線ＬＡＮの集積回路などにより構成されている。通信部５３は、プロセッサ５１の制御に基づいて、他の装置との間で情報を送受信する。また通信部５３は、受信された情報をプロセッサ５１や記憶部５２に入力する。
【0044】
入出力部５４は、表示出力デバイスをコントロールするビデオコントローラや、入力デバイスからのデータを取得するコントローラなどにより構成される。入力デバイスとしては、キーボード、マウス、タッチパネルなどがある。入出力部５４は、プロセッサ５１の制御に基づいて、入力デバイスをユーザが操作することにより入力されるデータを取得し、表示出力デバイスに表示データを出力する。表示出力デバイスは例えば外部に接続されるディスプレイ装置、プリンタである。
【0045】
データが画像処理サービスへアップロードされると、構造物形状算出サーバ５は、そのアップロードされた複数の画像のデータや基準点のデータを取得し、複数の画像と計測された基準点３５の位置とに基づいて、建築構造物３０の３次元点群データを作成することで、撮影された建築構造物３０の表面にあるアンカーボルト３１の位置を特定する（ステップＳ１０４）。また構造物形状算出サーバ５は、特定されたアンカーボルト３１の位置に基づいて、一面耐震補強工法に用いる鋼板の穴あけ位置を示す設計図を作成する（ステップＳ１０５）。
【0046】
以下では構造物形状算出サーバ５が行う機能や処理についてさらに詳細に説明する。図１２は、構造物形状算出サーバ５により実現される機能を示すブロック図である。構造物形状算出サーバ５は、機能的に、画像取得部６１、形状算出部６２、形状出力部６３、位置特定部６４、平面図出力部６５、警告部６６を含む。これらの機能は、プロセッサ５１が記憶部５２に格納されたプログラムを実行し、必要に応じて通信部２３や入出力部２４を制御することにより実現される。ここで、構造物形状算出サーバ５が実現する機能や処理は、複数のサーバコンピュータからなるシステムにより実現されてもよい。
【0047】
画像取得部６１は、アップロードされた複数の画像のデータや基準点のデータを取得する。形状算出部６２は、取得された複数の画像に基づいて多視点画像計測手法による点群計測を行うことにより、建築構造物３０の表面にある凹凸の３次元形状および３次元位置を算出する。形状出力部６３は、算出された凹凸の３次元形状および３次元位置を示す情報を出力する。
【0048】
位置特定部６４は、凹凸の３次元形状や３次元位置に基づいて、建築構造物３０の表面における、棒状突起物（たとえばアンカーボルト３１）の根元の位置を特定する。棒状突起物は建築構造物３０から突き出ており、凹凸の一種である。平面図出力部６５は、凹凸の３次元形状および３次元位置を示す情報に基づいて、凹凸の建築構造物３０の表面上の位置を示す平面図を出力する。警告部６６は、棒状突起物の先端の位置を建築構造物３０の表面に投影した位置を特定し、特定された棒状突起物の根本の位置と棒状突起物の先端の位置との距離が所定の値を超える場合に警告を出力する。
【0049】
図８は、複数の画像からアンカーボルト３１の位置を特定し設計図を作成する処理の詳細を示すフロー図である。以下では各機能の処理の詳細について、処理フローとともに説明する。
【0050】
画像取得部６１がアップロードされた複数の画像のデータを取得すると、形状算出部６２は複数の画像から建築構造物３０の形状を表現するために必要となる特徴点を複数箇所抽出する（ステップＳ３０１）。ここで、形状算出部６２は複数の特徴点を抽出するだけでなく、取得した各画像内における各特徴点の位置も取得する。また、形状算出部６２は、各画像内における基準点３５の位置、および、ステップＳ１０１で計測された建築構造物３０内における基準点３５の位置を取得する。各画像内における基準点３５の位置は、オペレータが各画像をみてそれぞれ指定するか、基準点３５の位置を特徴的なマークとしておき、画像認識技術を使って自動的に認識してもよい。さらに、形状算出部６２は、公知のパターンマッチング手法により複数の画像において同一の特徴点や基準点３５のそれぞれの位置を対応付け（ステップＳ３０２）、各画像におけるカメラ１１の位置および撮影方向を特定する（ステップＳ３０３）。
【0051】
形状算出部６２は、特定されたカメラ１１の位置及び撮影方向と、特徴点の各画像内の位置と基準点３５の各画像内の位置とに基づいて、いわゆるステレオ写真測量の手法により、抽出された複数の特徴点の３次元座標を算出する（ステップＳ３０４）。これにより、３次元空間上にある複数の特徴点からなる点群データが取得され、建築構造物３０の表面の３次元形状やそれぞれの点の３次元位置が取得される。
【0052】
形状出力部６３は、取得された建築構造物３０の表面の３次元形状（アンカーボルト３１の３次元形状や３次元位置を含む）をメモリや外部記憶装置等の記憶部へ出力する（ステップＳ３０５）。形状出力部６３は、建築構造物３０の表面の３次元形状を画像として出力してもよい。
【0053】
建築構造物算出サーバ５は、ステップＳ３０１からＳ３０４における処理を、ＳｆＭ（Structure from Motion）手法などの多次元画像計測の手法およびその手法が実装されたプログラムをコンピュータが実行することで実現する。その処理は公知であるので詳細の説明は省略する。
【0054】
ここで、ステップＳ３０１からＳ３０４の処理において、基準点３５を建築構造物３０に設けなくてもよく、基準点３５が画像中に含まれなくてもよい。この場合、ステップＳ３０４で算出された３次元座標は建築構造物３０内の相対座標となる。また、例えば建築構造物３０の幅等を現場作業員が別途計測し、コンピュータが、その計測された幅を３次元点群データが示す建築構造物３０の幅のサイズを対応させることで形状算出部６２は建築構造物３０のサイズを特定できる。これにより、形状算出部６２は、建築構造物３０に含まれるアンカーボルト３１の位置も正確に特定できる。他には、形状算出部６２は、基準点３５の代わりに、撮影時のカメラの位置を示す情報を用いてもよい。例えば、撮影された画像毎に、建築構造物３０とカメラ１１との距離と、カメラ１１の移動間隔に基づくカメラの高さの情報を入力することで、形状算出部６２は、精度は低下するものの、アンカーボルト３１の位置を特定できる。なお、基準点３５を用いる場合でも、明示的に基準点３５が示されていなくてもよい。形状算出部６２は、建築構造物３０（柱）の４隅などの特定の箇所を基準点３５として扱ってもよい。
【0055】
建築構造物３０の表面の３次元形状が算出されると、位置特定部６４は、アンカーボルト３１の形状からアンカーボルト３１を代表する３次元位置を取得する（ステップＳ３０６）。アンカーボルト３１を代表する３次元位置は、建築構造物３０から露出するアンカーボルト３１の根元にある外周円の中心Ｑであり、鋼板に穴をあける中心位置に対応する。
【0056】
ステップＳ３０６では、位置特定部６４は三次元形状抽出手法を用いてアンカーボルト３１の根本の外周点を抽出し、その選択された外周点からアンカーボルト３１の根元の中心位置の３次元位置を算出する。なお、オペレータがアンカーボルト３１のそれぞれについて、根本の外回りを構成する外周点を点群からいくつか選択し、位置特定部６４がその設定された外周点を取得し、その外周点の３次元位置からアンカーボルト３１の根本の中心位置を算出してもよい。
【0057】
図９は、アンカーボルト３１により特定される位置を説明する図である。位置特定部６４は、建築構造物３０の表面と、アンカーボルト３１との境界となる外周円の上にある外周点Ｐ１～Ｐ４を選択する。外周点Ｐ１～Ｐ４が選択されると、コンピュータは、その外周点Ｐ１～Ｐ４に可能な限り近い位置を通過する円を求め、その円の中心Ｑをアンカーボルト３１の３次元位置として算出する。ここで、外周点の数は、３以上であればよいが、より多くの外周点を指定することで精度良く中心Ｑを求めることができる。また、互いに正反対に近い位置にある外周点を指定する方が精度よく中心Ｑを求めることができる。ここで、撮影された１つの画像では、正反対に近い位置にある外周点を取得することができない。そこで、図７に示されるような斜め方向からの撮影により、より確実に正反対に近い位置にある外周点を取得できるようにして、精度を向上させることができる。
【0058】
また、図８には記載されていないが、警告部６６は、アンカーボルト３１の根本の中心Ｑの３次元位置の他に、さらにアンカーボルト３１の先端の３次元位置を取得する。この場合、警告部６６は、アンカーボルト３１の先端について３以上の外周点を選択し、その外周点に可能な限り近い位置を通過する円を求め、その円の中心Ｔを算出する。さらに、警告部６６は、アンカーボルト３１の根元について算出された中心Ｑと、先端について算出された中心Ｔとが建築構造物３０の表面に投影された位置の間の距離を算出し、その距離が所定の許容値（例えば０．５ｍｍ）を超える場合に、アラートを出力する。これにより、アンカーボルト３１が打ち込まれた方向が、工程上許容されるか否かを精密に判定することができる。
【0059】
アンカーボルト３１を代表する３次元位置が測定されると、平面図出力部６５は、そのアンカーボルト３１の３次元位置を建築構造物３０の表面に正射投影し、その正射投影された２次元座標に基づいて鋼板の穴をあける位置を示す設計図を生成する（ステップＳ３０６）。
【0060】
生成された設計図は、鋼板の加工業者に送信され、加工業者は鋼板に穴をあける（ステップＳ１０６）。より具体的には、加工業者は、鋼板の、その設計図が示すアンカーボルト３１に相当する位置に穴をあける。設計図は、用紙に印刷されたもの、ないしは、鋼板の削孔機を直接制御できる電子データであってもよい。用紙に印刷されたものであれば、穴をあける前に実際に建築構造物３０の表面に合わせて、その位置精度の検証を行うこともできる。
【0061】
穴のあいた鋼板は工事現場へ輸送される。そして作業者は、アンカーボルト３１が穴を通過するように、その鋼板を建築構造物３０に取り付け、鋼板の穴を通過したアンカーボルト３１にナットを締めて鋼板を固定する（ステップＳ１０７）。
【0062】
本発明では、いわゆるＳｆＭ手法など、写真測量の技術を応用してアンカーボルト３１の位置を特定する。この技術では、カメラ１１の移動にずれがあったり、画像の明るさなどに変化が生じていたりしても容易に建築構造物の表面にある構造のレイアウトを精密に測定することができる。また精度を向上させるために必要な画像処理は現場にいない人間が行うことができる。これにより、現場の作業員の熟練度がより低くても、高精度にアンカーボルト３１のレイアウトを特定することができる。また、本発明では、建築構造物３０に沿って構造物撮影装置１０を設置することが可能であるため、建築構造物３０の前に幅１ｍ程度のスペースがあればアンカーボルト３１のレイアウトを測定することができる。一方、トータルステーションではセンサーが測定可能な範囲に制約があるため、建築構造物３０の前に広いスペースを必要とし、また機器の設置スペースも必要とする。また一面耐震補強工法は、その工法の特徴より狭隘な箇所の構造物補強に採用される場合が多い。本発明を適用することにより、スペースに制約のある多くの現場でもアンカーボルト３１のレイアウトを高精度に測定することが可能になる。
【0063】
ここで、構造物撮影装置１０でカメラ台１２をガイドする部材は、ガイドロープ１４でなくてもよい。図１０は、構造物撮影装置１０の他の一例を示す図である。本図の例では、ガイドロープ１４の代わりに、ガイドレール４４を用いている。カメラ台１２にはリング部材１２３の代わりに車輪１２９が設けられており、車輪１２９がガイドレール４４上を回転することでカメラ台１２が移動できる。ガイドレール４４の下端には、カメラ台１２の激突を防ぐ下部ストッパー４９が設けられている。なお、ガイドレール４４は、より短い複数の部材に分割され、現場で組み立てられる。ガイドレール４４を構成する部材のそれぞれには、クランプ１６が取り付けられ、そのクランプ１６により単管パイプ２３により固定される。
【符号の説明】
【0064】
３ 送信端末、４ データ収集サーバ、５ 構造物形状算出サーバ、１０ 構造物撮影装置、１１ カメラ、１２ カメラ台、１４ ガイドロープ、１６ クランプ、１７ 滑車、１８ 移動用ロープ、２１，２２，２３ 単管パイプ、３０ 建築構造物、３１ アンカーボルト、３３ 墨出し線、３５ 基準点、４４ ガイドレール、４９ 下部ストッパー、５１ プロセッサ、５２ 記憶部、５３ 通信部、５４ 入出力部、１１１ レンズ、１２１ フレーム、１２２ ロープ固定具、１２３ リング部材、１２６ 回転板、１２７ 回転ストッパー、１２８ カメラ固定具、１２９ 車輪、Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４，Ｃ５，Ｃ６ カメラ位置、Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４ 外周点、Ｑ，Ｔ 中心、Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４ 撮影領域。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】