JP7808942B2 - Structural survey methods and infrared cameras - Google Patents
Structural survey methods and infrared camerasInfo
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Description
本発明は、構造物の調査方法、及び赤外線カメラに関する。 The present invention relates to a method for inspecting structures and an infrared camera.
従来、コンクリート構造物の浮き、はく離の点検、及び建築物のタイルの剥離の点検に赤外線サーモグラフィが使用される場合がある。 Traditionally, infrared thermography has been used to inspect concrete structures for lifting and peeling, and to inspect buildings for tile peeling.
しかし、赤外線サーモグラフィによるコンクリート構造物の表面の温度検知では、周辺環境の熱反射がコンクリート表面に映り込む場合がある。これにより、異常がない個所に反射した熱の温度を検出して、損傷と誤検出する可能性がある。また、損傷個所があるにもかかわらず、周辺の熱の温度の映り込みによって、正常部と異常部との温度差がかき消され、損傷個所を見逃す可能性がある。 However, when detecting the surface temperature of a concrete structure using infrared thermography, heat from the surrounding environment may be reflected on the concrete surface. This can result in the temperature of heat reflected from areas that are not abnormal being detected, leading to a false detection of damage. Furthermore, even if there is a damaged area, the temperature difference between the normal and abnormal areas may be obscured by the reflected temperature of the surrounding heat, which can lead to the damaged area being overlooked.
下記特許文献1には、2つの赤外カットフィルタと、フィルタ状の素ガラスと、レンズの光路に対して光の偏光方向を任意に変えることができる光学部材と、撮像素子と、を備えた撮像装置が開示されている。この撮像装置では、光学部材は、一方の赤外カットフィルタと撮像素子との間に位置しており、回転手段により光学部材を回転させてレンズの光路に対して光の偏光方向を任意に変えるようにしている。これにより、昼間時における強い反射光を除去して被写体認識を可能としている。 Patent Document 1 below discloses an imaging device equipped with two infrared cut filters, filter-like glass, an optical element that can arbitrarily change the polarization direction of light relative to the lens's optical path, and an imaging element. In this imaging device, the optical element is located between one of the infrared cut filters and the imaging element, and a rotating means rotates the optical element to arbitrarily change the polarization direction of light relative to the lens's optical path. This eliminates strong reflected light during the day, making it possible to recognize the subject.
上記特許文献1には、撮像装置が赤外線カメラである旨は記載されていない。また、特許文献1には、コンクリート構造物の浮き、はく離の点検、及び建築物のタイルの剥離の点検する技術については、記載されていない。 Patent Document 1 does not state that the imaging device is an infrared camera. Furthermore, Patent Document 1 does not state any technology for inspecting concrete structures for lifting or peeling, or for inspecting building tiles for peeling.
本発明は上記事実を考慮し、周辺環境の熱反射が被写体の表面の撮影画像に映り込むことによる誤検出を抑制することができる構造物の調査方法、及び赤外線カメラを提供することが目的である。 In consideration of the above, the present invention aims to provide a structure inspection method and infrared camera that can reduce false detections caused by heat reflection from the surrounding environment appearing in captured images of the subject's surface.
第1態様に記載の構造物の調査方法は、直線偏光となる反射した赤外線光を除去する偏光子を備えた赤外線カメラを用いて構造物を撮影することで、前記反射した赤外線光が除去された撮影画像を取得する画像取得工程と、前記撮影画像から前記構造物の表面の温度差を検出する検出工程と、前記構造物の表面の温度差に応じて、前記構造物の損傷状態を判定する判定工程と、を有する。 The structure inspection method described in the first aspect includes an image acquisition step of acquiring an image from which reflected infrared light has been removed by photographing the structure using an infrared camera equipped with a polarizer that removes reflected, linearly polarized infrared light; a detection step of detecting a temperature difference on the surface of the structure from the photographed image; and a determination step of determining the state of damage to the structure based on the temperature difference on the surface of the structure.
上記構造物の調査方法において、前記偏光子は、偏光フィルタであり、前記画像取得工程では、前記偏光フィルタを前記構造物に対して相対的に回転させることで、前記反射した赤外線光が除去された撮影画像を取得してもよい。 In the above-described structure inspection method, the polarizer may be a polarizing filter, and in the image acquisition step, the polarizing filter may be rotated relative to the structure to acquire a captured image from which the reflected infrared light has been removed.
上記構造物の調査方法において、前記偏光フィルタを前記構造物に対して相対的に回転させ、少なくとも3つ以上の異なる回転角度で前記構造物を撮影した画像情報に基づいて、前記反射した赤外線光が除去された撮影画像を取得するための画像処理を行ってもよい。 In the above-described structure inspection method, the polarizing filter may be rotated relative to the structure, and image processing may be performed to obtain a captured image from which the reflected infrared light has been removed, based on image information obtained by photographing the structure at at least three different rotation angles.
上記構造物の調査方法において、前記偏光子は、前記赤外線カメラの内部の赤外線検出器の表面側に異なる4方向に配置されており、前記画像取得工程では、前記4方向に配置された前記偏光子の画像情報に基づいて、前記反射した赤外線光が除去された撮影画像を取得するための画像処理を行ってもよい。 In the above-described structure inspection method, the polarizers may be arranged in four different directions on the surface side of the infrared detector inside the infrared camera, and the image acquisition step may involve image processing to acquire a captured image from which the reflected infrared light has been removed, based on image information from the polarizers arranged in the four directions.
上記構造物の調査方法において、前記画像処理として、前記4方向に配置された前記偏光子の輝度情報に基づいて、同一画素において輝度の値の最小値画像とする処理であってもよい。 In the above-mentioned structure inspection method, the image processing may involve processing to generate an image with the minimum brightness value at the same pixel based on the brightness information of the polarizers arranged in the four directions.
上記構造物の調査方法において、前記判定工程では、前記構造物の損傷状態として、前記構造物の内部の損傷の有無及び前記構造物における外装部の剥離の有無の少なくとも一方を判定してもよい。 In the above-described structure inspection method, the determination step may determine the state of damage to the structure by determining at least one of the presence or absence of internal damage to the structure and the presence or absence of peeling of the exterior of the structure.
第2態様に記載の赤外線カメラは、赤外線カメラ本体と、前記赤外線カメラ本体の内部に設けられ、被写体から放射される赤外線を検出する赤外線検出器と、前記赤外線検出器の表面側に設けられ、直線偏光となる反射した赤外線光を除去する偏光子が異なる4方向に配置された偏光子配置体と、前記偏光子配置体における4方向の前記偏光子の画像情報に基づいて、前記反射した赤外線光が除去された撮影画像を取得するための画像処理を行う画像処理部と、を有する。 The infrared camera described in the second aspect comprises an infrared camera body, an infrared detector installed inside the infrared camera body to detect infrared radiation emitted from a subject, a polarizer arrangement installed on the surface side of the infrared detector and having polarizers arranged in four different directions to remove reflected infrared light that becomes linearly polarized, and an image processing unit that performs image processing to obtain a captured image from which the reflected infrared light has been removed, based on image information from the polarizers in the four directions in the polarizer arrangement.
上記赤外線カメラにおいて、前記画像処理部は、4方向の前記偏光子の輝度情報に基づいて、同一画素において輝度の値の最小値画像とする処理を行ってもよい。 In the above-mentioned infrared camera, the image processing unit may perform processing to create an image with the minimum brightness value at the same pixel based on the brightness information of the polarizer in four directions.
本開示の技術によれば、周辺環境の熱反射が被写体の表面の撮影画像に映り込むことによる誤検出を抑制することができる。 The technology disclosed herein can reduce false detections caused by heat reflection from the surrounding environment appearing in captured images of the subject's surface.
本発明の実施の形態について、図面を基に詳細に説明する。各図面において、本発明と関連性の低いものは図示を省略している。 Embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In each drawing, elements that are less relevant to the present invention have been omitted.
〔第1実施形態〕
図1~図15にしたがって、第1実施形態の構造物の調査方法について説明する。図1には、第1実施形態の構造物の調査方法に適用される赤外線カメラの一例が示されている。
First Embodiment
The structure inspection method of the first embodiment will be described with reference to Figures 1 to 15. Figure 1 shows an example of an infrared camera that is applied to the structure inspection method of the first embodiment.
(赤外線カメラの全体構成)
図1に示されるように、赤外線カメラ10は、筐体を構成する赤外線カメラ本体12と、赤外線カメラ本体12の一端側に設けられた入射口14と、を備えている。赤外線カメラ10は、赤外線カメラ本体12の内部における入射口14側に設けられたレンズ群16と、赤外線カメラ本体12の内部におけるレンズ群16の奥側に配置された赤外線検出部18と、を備えている。レンズ群16は、複数のレンズにより構成されている。さらに、赤外線カメラ10は、レンズ群16の内部に配置された偏光フィルタ20と、偏光フィルタ20を回転させる回転操作部22と、を備えている。レンズ群16は、レンズの一例であり、赤外線検出部18は、赤外線検出器の一例である。
(Overall configuration of infrared camera)
As shown in Fig. 1, the infrared camera 10 includes an infrared camera body 12 constituting a housing, and an entrance 14 provided at one end of the infrared camera body 12. The infrared camera 10 also includes a lens group 16 provided inside the infrared camera body 12 on the entrance 14 side, and an infrared detection unit 18 arranged inside the infrared camera body 12 behind the lens group 16. The lens group 16 is composed of a plurality of lenses. The infrared camera 10 also includes a polarizing filter 20 arranged inside the lens group 16, and a rotation control unit 22 that rotates the polarizing filter 20. The lens group 16 is an example of a lens, and the infrared detection unit 18 is an example of an infrared detector.
また、赤外線カメラ10は、レンズ群16と赤外線検出部18との間に絞り(図示省略)、絞り部材24、シャッタ(図示省略)などを備えている。 The infrared camera 10 also includes an aperture (not shown), an aperture member 24, a shutter (not shown), and the like between the lens group 16 and the infrared detection unit 18.
赤外線カメラ10は、被写体の一例としての構造物から放射される赤外線波長域のエネルギーを撮影する。本実施形態の構造物の調査方法では、赤外線カメラ10で撮影された撮影画像の赤外線波長域のエネルギーの強度から、構造物の表面温度を検出する。赤外線とは、光の一種であり、人間が見ることができる可視光(例えば、波長360~830nm)よりも長い波長域に区分される。赤外線カメラ10が検出する波長域は、例えば、短波長で3~5μm、長波長で8~14μmである。 The infrared camera 10 captures energy in the infrared wavelength range emitted from a structure, which serves as an example of a subject. In this embodiment of the structure inspection method, the surface temperature of the structure is detected from the intensity of energy in the infrared wavelength range in the image captured by the infrared camera 10. Infrared light is a type of light that is classified as having a longer wavelength range than visible light (e.g., wavelengths of 360 to 830 nm), which humans can see. The wavelength ranges detected by the infrared camera 10 are, for example, short wavelengths of 3 to 5 μm and long wavelengths of 8 to 14 μm.
構造物から放射される赤外線は、赤外線カメラ10におけるレンズ群16、偏光フィルタ20、及び絞り部材24などを通って赤外線検出部18に結像される。すなわち、赤外線検出部18は、偏光フィルタ20を透過した赤外線を検出する。赤外線検出部18は、一例として、受光素子により構成されている。 Infrared rays emitted from a structure pass through the lens group 16, polarizing filter 20, and aperture member 24 of the infrared camera 10 and are imaged on the infrared detection unit 18. That is, the infrared detection unit 18 detects the infrared rays that have passed through the polarizing filter 20. As an example, the infrared detection unit 18 is composed of a light-receiving element.
偏光フィルタ20は、偏光子の一例であり、直線偏光となる反射した赤外線光を除去する機能を有する。偏光フィルタ20は、例えば、円形状又は矩形状の板状部材であり、赤外線カメラ本体12の内部に設けられた枠体(図示省略)に回転可能に支持されている。偏光フィルタ20は、赤外線カメラ本体12の周方向に沿って回転可能とされている。偏光フィルタ20の具体的な構成については、後に説明する。 The polarizing filter 20 is an example of a polarizer, and has the function of removing reflected infrared light that becomes linearly polarized. The polarizing filter 20 is, for example, a circular or rectangular plate-like member, and is rotatably supported by a frame (not shown) provided inside the infrared camera body 12. The polarizing filter 20 is rotatable along the circumferential direction of the infrared camera body 12. The specific configuration of the polarizing filter 20 will be described later.
回転操作部22は、偏光フィルタ20を赤外線カメラ本体12の周方向に沿って回転させる機能を有する。一例として、回転操作部22は、円形部材の外周部にギアを有しており、このギアが偏光フィルタ20の外周部に設けられたギアを噛み合わされている。これにより、ユーザーが手動により回転操作部22を回転させると、偏光フィルタ20が周方向に沿って回転する構成とされている。 The rotation control unit 22 has the function of rotating the polarizing filter 20 in the circumferential direction of the infrared camera body 12. As an example, the rotation control unit 22 has a gear on the outer periphery of a circular member, and this gear meshes with a gear provided on the outer periphery of the polarizing filter 20. As a result, when the user manually rotates the rotation control unit 22, the polarizing filter 20 rotates in the circumferential direction.
(赤外線カメラの電気系の要部構成)
図2は、赤外線カメラ10のハードウェア構成の概略を示すブロック図である。図2に示されるように、赤外線カメラ10は、赤外線検出部18を備えた撮像部30、画像処理部31、制御部32、撮像操作部33、撮像駆動部34、回転操作部22、表示部35、記録部36、通信部37の各構成を有する。
(Main components of the infrared camera's electrical system)
Fig. 2 is a block diagram showing an outline of the hardware configuration of the infrared camera 10. As shown in Fig. 2, the infrared camera 10 has an imaging unit 30 equipped with an infrared detection unit 18, an image processing unit 31, a control unit 32, an imaging operation unit 33, an imaging drive unit 34, a rotation operation unit 22, a display unit 35, a recording unit 36, and a communication unit 37.
赤外線カメラ10では、赤外線検出部18で検出された撮影画像のデータは、画像処理部31に入力される。画像処理部31では、図示しないストレージに記憶された画像処理プログラムを読み出し、画像処理が実行される。 In the infrared camera 10, data on the captured image detected by the infrared detection unit 18 is input to the image processing unit 31. The image processing unit 31 reads an image processing program stored in storage (not shown) and performs image processing.
図示を省略するが、制御部32は、CPU(Central Processing Unit:プロセッサ)、ROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)などを備えている。制御部32は、赤外線カメラ10の各部を制御する。 Although not shown in the figure, the control unit 32 includes a CPU (Central Processing Unit), ROM (Read Only Memory), RAM (Random Access Memory), etc. The control unit 32 controls each part of the infrared camera 10.
撮像操作部33は、絞り部材24、シャッタ(図示省略)などの撮像のための操作部を含む。撮像操作部33で操作された操作信号は、制御部32に入力される。制御部32は、撮像操作部33による操作信号に応じて、撮像駆動部34を制御する。これにより、赤外線カメラ10の撮像動作が行われる。 The imaging operation unit 33 includes operation units for imaging, such as the aperture member 24 and a shutter (not shown). Operation signals operated by the imaging operation unit 33 are input to the control unit 32. The control unit 32 controls the imaging drive unit 34 in response to the operation signals from the imaging operation unit 33. This causes the infrared camera 10 to perform imaging operations.
回転操作部22は、上記ように偏光フィルタ20を回転させる。回転操作部22により、偏光フィルタ20を回転させる回転情報は、制御部32に入力される。回転情報は、例えば、偏光フィルタ20の回転角度などを含む。 The rotation operation unit 22 rotates the polarizing filter 20 as described above. Rotation information for rotating the polarizing filter 20 by the rotation operation unit 22 is input to the control unit 32. The rotation information includes, for example, the rotation angle of the polarizing filter 20.
表示部35は、制御部32から画像信号が入力されることで、撮像部30で撮影する画像、画像処理部31で画像処理が施された撮影画像などを表示する。記録部36は、制御部32から画像信号が入力されることで、画像処理部31で画像処理が施された撮影画像などを記録する。 The display unit 35 receives image signals from the control unit 32 and displays images captured by the imaging unit 30, captured images that have been subjected to image processing by the image processing unit 31, etc. The recording unit 36 receives image signals from the control unit 32 and records captured images that have been subjected to image processing by the image processing unit 31, etc.
通信部37は、ユーザー端末50(図3参照)などの他の機器と通信するためのインタフェースである。一例として、赤外線カメラ10で撮影された撮影画像のデータは、通信部37を介してユーザー端末50に送信される。 The communication unit 37 is an interface for communicating with other devices such as the user terminal 50 (see Figure 3). As an example, data of images captured by the infrared camera 10 is transmitted to the user terminal 50 via the communication unit 37.
(ユーザー端末の電気系の構成)
図3は、ユーザー端末50の電気系の構成を示すブロック図である。
(Configuration of the electrical system of the user terminal)
FIG. 3 is a block diagram showing the configuration of the electrical system of the user terminal 50.
図3に示されるように、ユーザー端末50は、CPU(Central Processing Unit:プロセッサ)51、ROM(Read Only Memory)52、RAM(Random Access Memory)53、ストレージ54、入力部55、表示部56及び通信部57の各構成を有する。各構成は、バス59を介して相互に通信可能に接続されている。 As shown in FIG. 3, the user terminal 50 comprises a CPU (Central Processing Unit: processor) 51, a ROM (Read Only Memory) 52, a RAM (Random Access Memory) 53, storage 54, an input unit 55, a display unit 56, and a communication unit 57. Each component is connected to each other via a bus 59 so that they can communicate with each other.
CPU51は、中央演算処理ユニットであり、各種プログラムを実行したり、各部を制御したりする。すなわち、CPU51は、ROM52又はストレージ54からプログラムを読み出し、RAM53を作業領域としてプログラムを実行する。CPU51は、ROM52又はストレージ54に記録されているプログラムにしたがって、上記各構成の制御及び各種の演算処理を行う。本実施形態では、ROM52又はストレージ54には、構造物を調査するための調査プログラムが格納されている。 The CPU 51 is a central processing unit that executes various programs and controls each component. That is, the CPU 51 reads programs from the ROM 52 or storage 54 and executes the programs using the RAM 53 as a work area. The CPU 51 controls the above components and performs various calculations in accordance with the programs recorded in the ROM 52 or storage 54. In this embodiment, the ROM 52 or storage 54 stores an investigation program for investigating structures.
ROM52は、各種プログラム及び各種データを格納する。RAM53は、作業領域として一時的にプログラム又はデータを記憶する。ストレージ54は、HDD(Hard Disk Drive)又はSSD(Solid State Drive)により構成され、オペレーティングシステムを含む各種プログラム、及び各種データを格納する。 ROM 52 stores various programs and data. RAM 53 serves as a working area for temporarily storing programs or data. Storage 54 is composed of an HDD (Hard Disk Drive) or SSD (Solid State Drive) and stores various programs, including the operating system, and various data.
入力部55は、マウス等のポインティングデバイス、及びキーボードを含み、各種の入力を行うために使用される。 The input unit 55 includes a pointing device such as a mouse and a keyboard, and is used to enter various inputs.
表示部56は、たとえば、液晶ディスプレイであり、各種の情報を表示する。表示部56には、例えば、赤外線カメラ10から受信された撮影画像や、撮影された構造物の温度などが表示される。また、例えば、表示部56には、本実施形態の構造物の調査方法により構造物の損傷状態が判定された結果が表示される。 The display unit 56 is, for example, a liquid crystal display, and displays various information. For example, the display unit 56 displays the captured image received from the infrared camera 10 and the temperature of the captured structure. Furthermore, for example, the display unit 56 displays the results of the structure damage assessment made using the structure inspection method of this embodiment.
通信部57は、赤外線カメラ10などの他の機器と通信するためのインタフェースである。通信部57として、例えば、イーサネット(登録商標)、FDDI、Wi-Fi(登録商標)等の規格が用いられる。本実施形態では、赤外線カメラ10から撮影画像のデータが通信部57を介してユーザー端末50に受信される。なお、無線通信に代えて、有線のケーブルを用いて赤外線カメラ10から撮影画像のデータがユーザー端末50に入力される構成でもよい。 The communication unit 57 is an interface for communicating with other devices such as the infrared camera 10. Standards such as Ethernet (registered trademark), FDDI, and Wi-Fi (registered trademark) are used for the communication unit 57. In this embodiment, captured image data from the infrared camera 10 is received by the user terminal 50 via the communication unit 57. Note that instead of wireless communication, captured image data may be input from the infrared camera 10 to the user terminal 50 using a wired cable.
ユーザー端末50では、赤外線カメラ10により撮影された撮影画像に基づき、構造物の損傷状態の調査が実施される。 The user terminal 50 investigates the damage status of the structure based on the images captured by the infrared camera 10.
(比較例の赤外線カメラの課題)
ここで、赤外線カメラ10に用いられる偏光フィルタ20の機能について説明する前に、比較例の赤外線カメラ200の課題について説明する。
(Issues with the infrared camera in the comparative example)
Before describing the function of the polarizing filter 20 used in the infrared camera 10, the problems with the infrared camera 200 of the comparative example will be described.
図25(A)は、比較例の赤外線カメラ200を用いて構造物300を撮影する位置関係を示す構成図である。比較例の赤外線カメラ200には、本実施形態の赤外線カメラ10のような偏光フィルタ20は、設けられていない。比較例の赤外線カメラ200では、構造物300から放射される赤外線がそのまま赤外線カメラ200の赤外線検出部で検出される。 Figure 25 (A) is a configuration diagram showing the positional relationship when photographing a structure 300 using an infrared camera 200 of the comparative example. The infrared camera 200 of the comparative example does not have a polarizing filter 20 like the infrared camera 10 of this embodiment. With the infrared camera 200 of the comparative example, the infrared light emitted from the structure 300 is detected directly by the infrared detection unit of the infrared camera 200.
図25(A)に示されるように、構造物300は、橋梁302から張り出した張出部302Aを備えている。昼間の太陽光で照らされた状態では、橋梁302の下側の道路310の舗装が太陽光で暖まり、道路310の舗装から発生した赤外線が撮影対象の橋梁302の張出部302Aに反射する。比較例の赤外線カメラ200で橋梁302の張出部302Aを撮影すると、図25(B)に示されるように、昼間の撮影では、道路310の舗装から発生した赤外線が橋梁302の張出部302Aに反射し、構造物300本来の温度よりも張出部302Aの領域A1が高温で検出されている。 As shown in Figure 25(A), structure 300 has an overhang 302A that overhangs bridge 302. When illuminated by sunlight during the day, the pavement of road 310 below bridge 302 warms up, and infrared rays emitted from the pavement of road 310 are reflected by overhang 302A of bridge 302, which is the subject of the image capture. When overhang 302A of bridge 302 is imaged with infrared camera 200 of the comparative example, as shown in Figure 25(B), in daytime image capture, infrared rays emitted from the pavement of road 310 are reflected by overhang 302A of bridge 302, and area A1 of overhang 302A is detected as being higher in temperature than the actual temperature of structure 300.
図25(C)に示されるように、比較例の赤外線カメラ200で同一の箇所を撮影した夜間の撮影では、道路310の舗装の温度が低下して反射がなくなったため、構造物300本来の温度で張出部302Aの領域A2が検出されている。 As shown in Figure 25(C), when the same location was photographed at night using the infrared camera 200 of the comparative example, the temperature of the pavement of the road 310 had dropped and reflections had disappeared, so area A2 of the overhang 302A was detected at the original temperature of the structure 300.
このように、構造物300の赤外線による調査で発生する反射(以下、「熱反射」という場合がある)の影響は、昼間の調査が顕著であり、昼間の構造物300の赤外線による調査の妨げになっている。 As such, the impact of reflections (hereinafter sometimes referred to as "thermal reflections") that occur during infrared surveys of structure 300 is particularly pronounced during daytime surveys, hindering infrared surveys of structure 300 during the day.
また、夜間の撮影では、夜空の温度は、構造物300の上壁部の温度よりもはるかに低温であるため、天空温度の熱反射の影響を受けることで、構造物300の上壁部はコンクリート表面の放射率のばらつきにより局所的に低温に検出される可能性がある。 Furthermore, when photographing at night, the temperature of the night sky is much lower than the temperature of the upper wall of structure 300, so due to the influence of heat reflection from the sky temperature, the upper wall of structure 300 may be detected as locally colder due to variations in the emissivity of the concrete surface.
(赤外線カメラの偏光フィルタの機能)
次に、本実施形態の赤外線カメラ10に用いられる偏光フィルタ20の機能について説明する。
(The function of the polarizing filter in an infrared camera)
Next, the function of the polarizing filter 20 used in the infrared camera 10 of this embodiment will be described.
図4は、偏光フィルタ20の機能を説明する模式的な説明図である。通常、自然光は正弦波(サイン波)であらゆる方向に振動しているが、図4に示されるように、平滑な鏡面320に光が反射したときに、振動方向が1方向に揃う偏光が発生する。すなわち、鏡面320に反射した反射光W2は、偏光度が高い(直線偏光)。この1方向に振動する反射光W2のみを偏光フィルタ20で除去すると、鏡面320の反射を取り除くことができる。なお、図4中の光W1は、反射以外の光(透過光)である。 Figure 4 is a schematic diagram illustrating the function of the polarizing filter 20. Normally, natural light vibrates in all directions as a sine wave, but as shown in Figure 4, when light is reflected off a smooth mirror surface 320, polarized light is generated, with the vibration direction aligned in one direction. In other words, the reflected light W2 reflected off the mirror surface 320 has a high degree of polarization (linearly polarized light). If only this reflected light W2 vibrating in one direction is removed using the polarizing filter 20, the reflection from the mirror surface 320 can be eliminated. Note that light W1 in Figure 4 is light other than reflected light (transmitted light).
構造物300(図25(A)参照)のコンクリート面は、平滑ではないため、可視光波長域では散乱が発生し、偏光は発生しにくい。しかし、波長が長いほど散乱しにくい光の性質から、赤外線波長域では、構造物300のコンクリート面でも、反射が起こっている場合がある。 The concrete surface of structure 300 (see Figure 25(A)) is not smooth, so scattering occurs in the visible light wavelength range, making polarization difficult. However, due to the nature of light, which is less likely to scatter as the wavelength increases, reflection may occur even on the concrete surface of structure 300 in the infrared wavelength range.
図5は、偏光フィルタ20を示す模式的な構成図である。図5に示されるように、偏光フィルタ20は、所定の方向に沿って配置された細かな縦筋状のワイヤグリット20Aを備えている。複数のワイヤグリット20Aは、ほぼ平行に配置されている。偏光フィルタ20は、ワイヤグリット20Aの方向(縦筋の方向)に平行に振動する赤外線W3を反射する(すなわち、S波は反射する)。また、偏光フィルタ20は、ワイヤグリット20Aの方向(縦筋の方向)と直交する方向に振動する赤外線W4は透過する(すなわち、P波は透過する)。偏光フィルタ20は、一例として、3~5μmの波長域での赤外線の透過率は、84.83~90.43%であり、消光比(最大透過率/最小透過率)は、298.70~706.48である。なお、図4及び図5では、矩形状の偏光フィルタ20が図示されているが、本実施形態では、赤外線カメラ10の内部に配置するため、円形状の偏光フィルタ20を用いている。 Figure 5 is a schematic diagram showing the polarizing filter 20. As shown in Figure 5, the polarizing filter 20 has fine vertical stripe-shaped wire grids 20A arranged along a predetermined direction. The multiple wire grids 20A are arranged approximately parallel to one another. The polarizing filter 20 reflects infrared rays W3 that vibrate parallel to the direction of the wire grid 20A (the direction of the vertical stripes) (i.e., it reflects S waves). The polarizing filter 20 also transmits infrared rays W4 that vibrate perpendicular to the direction of the wire grid 20A (the direction of the vertical stripes) (i.e., it transmits P waves). As an example, the polarizing filter 20 has an infrared transmittance of 84.83 to 90.43% in the wavelength range of 3 to 5 μm, and an extinction ratio (maximum transmittance/minimum transmittance) of 298.70 to 706.48. Note that although a rectangular polarizing filter 20 is shown in Figures 4 and 5, in this embodiment, a circular polarizing filter 20 is used because it is placed inside the infrared camera 10.
図6には、赤外線カメラ10(図1参照)の内部に配置された偏光フィルタ20を回転させた状態が示されている。図6(A)は、偏光フィルタ20の回転角度が0°の状態であり、この偏光フィルタ20の位置が基準位置となる。偏光フィルタ20のワイヤグリット20Aの方向に沿った矢印B方向は、偏光フィルタ20で反射する光の反射振動方向である。図6(B)は、基準位置に対する偏光フィルタ20の回転角度が45°の状態である。図6(C)は、基準位置に対する偏光フィルタ20の回転角度が90°の状態である。図6(D)は、基準位置に対する偏光フィルタ20の回転角度が135°の状態である。 Figure 6 shows the state in which the polarizing filter 20 placed inside the infrared camera 10 (see Figure 1) has been rotated. In Figure 6(A), the polarizing filter 20 is rotated at an angle of 0°, with this position of the polarizing filter 20 serving as the reference position. The direction of arrow B, which follows the direction of the wire grid 20A of the polarizing filter 20, is the direction of reflection and vibration of light reflected by the polarizing filter 20. In Figure 6(B), the polarizing filter 20 is rotated at an angle of 45° relative to the reference position. In Figure 6(C), the polarizing filter 20 is rotated at an angle of 90° relative to the reference position. In Figure 6(D), the polarizing filter 20 is rotated at an angle of 135° relative to the reference position.
本実施形態の構造物の調査方法では、直線偏光となる反射した赤外線光を除去する偏光フィルタ20を備えた赤外線カメラ10を用いて構造物を撮影することで、反射した赤外線光が除去された撮影画像を取得する(画像取得工程)。より具体的には、赤外線カメラ10の回転操作部22を操作して、偏光フィルタ20を構造物に対して相対的に回転させることで、直線偏光となる反射した赤外線光が除去された撮影画像を取得する。 In the structure inspection method of this embodiment, an infrared camera 10 equipped with a polarizing filter 20 that removes reflected infrared light that becomes linearly polarized is used to photograph the structure, thereby obtaining an image from which reflected infrared light has been removed (image acquisition process). More specifically, the rotation control unit 22 of the infrared camera 10 is operated to rotate the polarizing filter 20 relative to the structure, thereby obtaining an image from which reflected infrared light that becomes linearly polarized has been removed.
(赤外線カメラ10による撮影画像の検証)
次に、赤外線カメラ10による撮影画像の検証結果について説明する。この実験では、熱源340(図7参照)の反射角度を、15~65°まで10°刻みで変化させ、構造物を赤外線カメラ10により撮影し、撮影画像を検証する。
(Verification of images captured by the infrared camera 10)
Next, we will explain the results of verifying images captured by the infrared camera 10. In this experiment, the reflection angle of the heat source 340 (see FIG. 7) was changed in 10° increments from 15 to 65°, and the structure was photographed by the infrared camera 10, and the captured images were verified.
図7は、熱源340の反射角度を45°に設定し、構造物の一例としてのコンクリート試験体330の中央部に正反射した熱反射が移り込むように配置した第1撮影例である。熱源340として、ハロゲンランプが使用されている。一例として、赤外線カメラ10は、撮影距離が8mに設定されており、焦点距離50mmのレンズを用いている。図7に示す撮影例では、赤外線はコンクリート試験体330の反射面に平行に偏光するので、反射した赤外線光は、画像の上下方向に振動すると考えられる。 Figure 7 shows a first example of photography in which the reflection angle of the heat source 340 is set to 45° and positioned so that specularly reflected heat is captured in the center of a concrete specimen 330, an example of a structure. A halogen lamp is used as the heat source 340. As an example, the infrared camera 10 is set to a shooting distance of 8 m and uses a lens with a focal length of 50 mm. In the example of photography shown in Figure 7, infrared light is polarized parallel to the reflective surface of the concrete specimen 330, so the reflected infrared light is thought to vibrate in the vertical direction of the image.
図9(B)には、第1撮影例において、熱源340が無い場合の赤外線カメラ10の参考画像(教師画像)が示されている。図9(B)に示されるように、コンクリート試験体330の表面に温度差がほとんど発生していない状態で撮影を行う。 Figure 9 (B) shows a reference image (teacher image) taken by the infrared camera 10 in the first imaging example when there is no heat source 340. As shown in Figure 9 (B), imaging is performed when there is almost no temperature difference on the surface of the concrete test specimen 330.
図8(A)~(D)には、第1撮影例において、偏光フィルタ20の回転角度を0°、45°、90°、135°に変えたときの赤外線カメラ10の画像が示されている。図8(A)に示されるように、偏光フィルタ20の回転角度が0°のときは、ワイヤグリット20Aの方向が反射光の振動方向と直交するため、コンクリート試験体330の反射面の温度差が大きい。図8(C)に示されるように、偏光フィルタ20の回転角度が90°のときに、コンクリート試験体330の反射面の温度差が最も少なくなり、反射した赤外線光が除去されている。 Figures 8(A) to (D) show images taken by the infrared camera 10 in the first imaging example when the rotation angle of the polarizing filter 20 is changed to 0°, 45°, 90°, and 135°. As shown in Figure 8(A), when the rotation angle of the polarizing filter 20 is 0°, the direction of the wire grid 20A is perpendicular to the vibration direction of the reflected light, resulting in a large temperature difference on the reflecting surface of the concrete specimen 330. As shown in Figure 8(C), when the rotation angle of the polarizing filter 20 is 90°, the temperature difference on the reflecting surface of the concrete specimen 330 is smallest, and reflected infrared light is eliminated.
図9(A)には、第1撮影例において、赤外線カメラ10で補正された補正処理画像が示されている。図9(A)に示されるように、赤外線カメラ10の画像処理部31では、偏光フィルタ20の回転角度が90°のときの画像に補正する画像処理が行われる。図9(C)は、直線偏光度(DoLP)を示す図であり、図9(D)は、偏光角度(AoP)を示す図であり、図9(E)は、正弦波の振幅aを示す図である。図9の内容については、後に説明する。 Figure 9(A) shows the corrected image obtained by the infrared camera 10 in the first imaging example. As shown in Figure 9(A), the image processing unit 31 of the infrared camera 10 performs image processing to correct the image to one obtained when the rotation angle of the polarizing filter 20 is 90°. Figure 9(C) is a diagram showing the degree of linear polarization (DoLP), Figure 9(D) is a diagram showing the angle of polarization (AoP), and Figure 9(E) is a diagram showing the amplitude a of the sine wave. The contents of Figure 9 will be explained later.
図10は、熱源340の反射角度を65°に設定し、コンクリート試験体330の中央部に正反射した熱反射が移り込むように配置した第2撮影例である。 Figure 10 shows a second example of photography in which the reflection angle of the heat source 340 was set to 65° and positioned so that the specularly reflected heat was captured at the center of the concrete test specimen 330.
図12(B)には、第2撮影例において、熱源340が無い場合の赤外線カメラ10の参考画像(教師画像)が示されている。図12(B)に示されるように、コンクリート試験体330の表面に温度差がほとんど発生していない状態で撮影を行う。 Figure 12(B) shows a reference image (teacher image) taken by the infrared camera 10 in the second imaging example when there is no heat source 340. As shown in Figure 12(B), imaging is performed when there is almost no temperature difference on the surface of the concrete test specimen 330.
図11(A)~(D)には、第2撮影例において、偏光フィルタ20の回転角度を0°、45°、90°、135°に変えたときの赤外線カメラ10の画像が示されている。図11(C)に示されるように、偏光フィルタ20の回転角度が90°のときに、コンクリート試験体330の反射面の温度差が最も少なくなり、反射した赤外線光が除去されている。 Figures 11(A) to (D) show images taken by the infrared camera 10 in the second imaging example when the rotation angle of the polarizing filter 20 is changed to 0°, 45°, 90°, and 135°. As shown in Figure 11(C), when the rotation angle of the polarizing filter 20 is 90°, the temperature difference on the reflective surface of the concrete specimen 330 is minimized, and reflected infrared light is eliminated.
図12(A)には、第2撮影例において、赤外線カメラ10で補正された補正処理画像が示されている。図12(A)に示されるように、赤外線カメラ10の画像処理部31では、偏光フィルタ20の回転角度が90°のときの画像に補正する画像処理が行われる。図12(C)は、直線偏光度(DoLP)の画像を示す図であり、図12(D)は、偏光角度(AoP)を示す図であり、図12(E)は、正弦波の振幅aを示す図である。 Figure 12(A) shows the corrected image obtained by the infrared camera 10 in the second imaging example. As shown in Figure 12(A), the image processing unit 31 of the infrared camera 10 performs image processing to correct the image to one obtained when the rotation angle of the polarizing filter 20 is 90°. Figure 12(C) shows an image of the degree of linear polarization (DoLP), Figure 12(D) shows the angle of polarization (AoP), and Figure 12(E) shows the amplitude a of the sine wave.
直線偏光度(DoLP)を見ると、反射角度が大きくなると、反射成分(直線偏光)が大きくなっている(図9(C)及び図12(C)等参照)。偏光角度(AoP)を見ると、反射角度が小さいと、偏光角度がそろっていないが、反射角度が大きくなると、偏光角度がそろう範囲が大きくなっている(図9(D)及び図12(D)等参照)。正弦波の振幅aは、偏光によって除去できる偏光(反射)の大きさを示している。すなわち、振幅の大きさは、偏光で除去できる反射強度(ここでは反射温度)を示している。反射角度が小さいと、反射温度自体も小さいが、除去できる温度も小さく、反射角度が大きくなると、除去できる反射温度が大きくなる(図9(E)及び図12(E)を参照)。 Looking at the degree of linear polarization (DoLP), as the reflection angle increases, the reflected component (linearly polarized light) increases (see Figures 9(C) and 12(C)). Looking at the angle of polarization (AoP), as the reflection angle decreases, the polarization angles are not uniform, but as the reflection angle increases, the range over which the polarization angles are uniform increases (see Figures 9(D) and 12(D)). The amplitude a of the sine wave indicates the amount of polarization (reflection) that can be removed by polarization. In other words, the magnitude of the amplitude indicates the reflection intensity (here, the reflected temperature) that can be removed by polarization. As the reflection angle decreases, the reflected temperature itself is small, but the temperature that can be removed is also small; as the reflection angle increases, the reflected temperature that can be removed increases (see Figures 9(E) and 12(E)).
図13は、偏光フィルタ20の回転角度と推定熱反射温度との関係を示すグラフである。この実験では、熱反射を分かりやすくするため、コンクリート試験体330の中心に2.5℃の熱反射が発生するように熱源340を配置している。本出願人の知見によれば、橋梁のコンクリート面に発生する熱反射の温度は、0.2℃程度であることから、熱源340が反射した熱画像から、熱源340が無いコンクリート試験体330を差し引いて求めた熱反射に補正(熱反射×(0.2℃/2.5℃)を行い、橋梁に発生する熱反射の温度を推定する。この推定した温度を推定熱反射温度とする。 Figure 13 is a graph showing the relationship between the rotation angle of the polarizing filter 20 and the estimated heat reflection temperature. In this experiment, to make the heat reflection easier to understand, the heat source 340 was placed at the center of the concrete specimen 330 so that a heat reflection of 2.5°C would occur. According to the applicant's knowledge, the temperature of the heat reflection occurring on the concrete surface of a bridge is approximately 0.2°C. Therefore, the heat reflection obtained by subtracting the concrete specimen 330 without the heat source 340 from the thermal image reflected by the heat source 340 is corrected (heat reflection x (0.2°C/2.5°C)) to estimate the temperature of the heat reflection occurring on the bridge. This estimated temperature is the estimated heat reflection temperature.
図13に示されるように、反射角度(反射角)が小さい場合(回転角15°の場合)は、偏光フィルタ20の回転角度を変えても、推定熱反射温度の変化は少ないが、推定熱反射温度は全体的に低く、0.1℃以下となっている。反射角度が大きくなると、偏光フィルタ20の回転角度が0°の熱反射が大きくなるが、偏光フィルタ20の回転角度が90°になると、偏光フィルタ20によって熱反射を除去できる。 As shown in Figure 13, when the reflection angle is small (rotation angle of 15°), changing the rotation angle of the polarizing filter 20 results in little change in the estimated heat reflection temperature, but the estimated heat reflection temperature is generally low, below 0.1°C. As the reflection angle increases, heat reflection increases when the rotation angle of the polarizing filter 20 is 0°, but when the rotation angle of the polarizing filter 20 is 90°, heat reflection can be eliminated by the polarizing filter 20.
図14は、偏光フィルタ20の回転角度が90°のときの反射角度と推定熱反射温度との関係を示すグラフである。一般的な鏡面反射の場合、偏光度が最大となる反射角(すなわち、ブリュースター角)は、60°前後とされ、このとき反射残光も最も小さくなる。図14に示されるように、推定熱反射温度も反射角度(反射角)が大きくなるほど低下し、反射角度が65°で最低となり、同様の傾向を示している。これらの実験の結果、反射角度(反射角)が小さい場合は、熱反射自体が小さく、反射角度が大きい場合は、偏光フィルタ20により熱反射を除去できることが分かる。 Figure 14 is a graph showing the relationship between the reflection angle and the estimated heat reflection temperature when the rotation angle of the polarizing filter 20 is 90°. In the case of typical specular reflection, the reflection angle (i.e., Brewster's angle) at which the degree of polarization is greatest is around 60°, at which point the reflected afterglow is also smallest. As shown in Figure 14, the estimated heat reflection temperature also decreases as the reflection angle (reflection angle) increases, reaching its lowest point at a reflection angle of 65°, showing a similar trend. The results of these experiments show that when the reflection angle (reflection angle) is small, the heat reflection itself is small, and when the reflection angle is large, the polarizing filter 20 can eliminate heat reflection.
本実施形態の赤外線カメラ10では、回転操作部22により偏光フィルタ20を回転させることで、構造物の表面の熱反射(すなわち、反射した赤外線光)を除去する。一例として、偏光フィルタ20の複数の回転角度(例えば、0°、45°、90°、135°)に回転させたときの画像をそれぞれ比較し、構造物の所定の部位の輝度情報に応じて、反射した赤外線光が除去された画像を取得する。例えば、偏光フィルタ20の複数の回転角度に回転させたときの画像をそれぞれ比較し、構造物の所定の部位の輝度の値が低い画像を選択するようにしてもよい。また、これに代えて、画像処理部31は、偏光フィルタ20の複数の回転角度の画像をそれぞれ比較し、構造物の所定の部位の輝度の値が最も低い画像を補正処理画像とする処理を行ってもよい(図9(A)及び図12(A)をご参照)。これにより、赤外線カメラ10では、直線偏光となる反射した赤外線光が除去された撮影画像を取得することができる。 In the infrared camera 10 of this embodiment, the rotation control unit 22 rotates the polarizing filter 20 to remove heat reflection (i.e., reflected infrared light) from the surface of a structure. As an example, images obtained when the polarizing filter 20 is rotated at multiple rotation angles (e.g., 0°, 45°, 90°, 135°) are compared, and an image from which reflected infrared light has been removed is obtained based on the brightness information of a specific portion of the structure. For example, images obtained when the polarizing filter 20 is rotated at multiple rotation angles may be compared, and an image with the lowest brightness value of a specific portion of the structure may be selected. Alternatively, the image processing unit 31 may compare images obtained at multiple rotation angles of the polarizing filter 20 and select the image with the lowest brightness value of a specific portion of the structure as the corrected image (see Figures 9(A) and 12(A)). This allows the infrared camera 10 to capture an image from which reflected infrared light, which is linearly polarized, has been removed.
(構造物の調査方法の処理の流れ)
図15は、ユーザー端末50が担当する構造物の調査処理の流れを示すフローチャートである。CPU51がROM52又はストレージ54から調査処理プログラムを読み出して、RAM53に展開して実行することにより、調査処理が行なわれる。
(Processing flow for structure investigation methods)
15 is a flowchart showing the flow of the structure inspection process handled by the user terminal 50. The inspection process is performed by the CPU 51 reading out the inspection process program from the ROM 52 or the storage 54, loading it into the RAM 53, and executing it.
図15に示されるように、CPU51は、反射した赤外線光が除去された構造物の撮影画像を取得する(ステップS101)。例えば、赤外線カメラ10では、回転操作部22により偏光フィルタ20を回転させることで、反射した赤外線光が除去された画像が撮影される。ユーザー端末50では、CPU51は、反射した赤外線光が除去された撮影画像を赤外線カメラ10から通信部57を介して取得する。図示を省略するが、例えば、CPU51は、表示部56に撮影画像を表示するようにしてもよい。 As shown in FIG. 15, the CPU 51 acquires a captured image of a structure from which reflected infrared light has been removed (step S101). For example, in the infrared camera 10, the polarizing filter 20 is rotated using the rotation control unit 22 to capture an image from which reflected infrared light has been removed. In the user terminal 50, the CPU 51 acquires the captured image from which reflected infrared light has been removed from the infrared camera 10 via the communication unit 57. Although not shown in the figure, the CPU 51 may, for example, display the captured image on the display unit 56.
CPU11は、撮影画像から構造物の表面の温度差を検出する(ステップS102)。例えば、構造物の外装部などの表面が同一の部材で構成されている部分において、その部分の温度差を検出する。 The CPU 11 detects temperature differences on the surface of the structure from the captured image (step S102). For example, in areas where the surface of the exterior of the structure is made of the same material, the CPU 11 detects temperature differences in those areas.
CPU11は、検出された温度差が閾値以上か否かを判断する(ステップS103)。構造物では、例えば、構造物の内部の損傷又は外装部の剥離等が生じると、損傷又は剥離した部分の空気層は熱伝導率が悪く、周辺よりも温度が高くなるため、温度差により損傷又は剥離等を検出できる。閾値は、構造物の表面の構成部材に応じて設定されている。 The CPU 11 determines whether the detected temperature difference is equal to or greater than a threshold value (step S103). For example, if the interior of a structure is damaged or the exterior peels off, the air layer in the damaged or peeled area has poor thermal conductivity and becomes hotter than the surrounding area, making it possible to detect damage or peeling from the temperature difference. The threshold value is set according to the components of the surface of the structure.
温度差が閾値以上である場合(ステップS103:YES)、CPU11は、構造物の表面の損傷が有る(損傷有り)と判定する(ステップS104)。これにより、検出された温度差に応じて、構造物の損傷状態が判定される。構造物の損傷状態として、例えば、構造物の内部の損傷の有無、又は構造物における外装部の剥離の有無が判定される。図示を省略するが、例えば、CPU51は、表示部56に判定結果を表示するようにしてもよい。 If the temperature difference is equal to or greater than the threshold value (step S103: YES), the CPU 11 determines that there is damage to the surface of the structure (damage present) (step S104). As a result, the damage state of the structure is determined based on the detected temperature difference. The damage state of the structure may be determined, for example, by whether or not there is damage to the interior of the structure, or whether or not the exterior part of the structure has peeled off. Although not shown in the figure, the CPU 51 may, for example, display the determination result on the display unit 56.
温度差が閾値より小さい場合(ステップS103:NO)、CPU11は、構造物の表面の損傷が無い(損傷無し)と判定する(ステップS105)。図示を省略するが、例えば、CPU51は、表示部56に判定結果を表示するようにしてもよい。これにより、調査処理プログラムに基づく処理を終了する。 If the temperature difference is smaller than the threshold value (step S103: NO), the CPU 11 determines that there is no damage to the surface of the structure (no damage) (step S105). Although not shown in the figure, the CPU 51 may, for example, display the determination result on the display unit 56. This ends the processing based on the investigation processing program.
(本実施形態の作用及び効果のまとめ)
本実施形態の構造物の調査方法では、直線偏光となる反射した赤外線光を除去する偏光フィルタ20を備えた赤外線カメラ10を用いて構造物を撮影することで、反射した赤外線光が除去された撮影画像を取得する(画像取得工程)。偏光フィルタ20により、直線偏光となる反射した赤外線光を除去することで、周辺環境の熱反射又は天空の温度反射が構造物の表面の撮影画像に映り込むことが抑制される。さらに、構造物の調査方法では、撮影画像から構造物の表面の温度差を検出し(検出工程)、構造物の表面の温度差に応じて、構造物の損傷状態を判定する(判定工程)。
(Summary of the functions and effects of this embodiment)
In the structure inspection method of this embodiment, an infrared camera 10 equipped with a polarizing filter 20 that removes reflected, linearly polarized infrared light is used to photograph the structure, thereby obtaining a captured image from which reflected infrared light has been removed (image acquisition process). By removing reflected, linearly polarized infrared light using the polarizing filter 20, heat reflection from the surrounding environment or temperature reflection from the sky is prevented from appearing in the captured image of the structure's surface. Furthermore, in the structure inspection method, a temperature difference on the structure's surface is detected from the captured image (detection process), and the damage state of the structure is determined based on the temperature difference on the structure's surface (determination process).
このため、本実施形態の構造物の調査方法では、周辺環境の熱反射又は天空の温度反射が被写体の表面の撮影画像に映り込むことによる誤検出を抑制することができる。したがって、構造物の損傷状態をより正確に調査することができる。 For this reason, the structure inspection method of this embodiment can reduce false detections caused by heat reflection from the surrounding environment or temperature reflection from the sky appearing in the captured image of the subject's surface. This allows for more accurate inspection of the damage state of the structure.
また、本実施形態の構造物の調査方法では、赤外線カメラ10の内部に回転可能な偏光フィルタ20が設けられており、回転操作部22により偏光フィルタ20を構造物に対して相対的に回転させることで、反射した赤外線光を除去する。このため、本実施形態の構造物の調査方法では、周辺環境の熱反射又は天空の温度反射が構造物の表面の撮影画像に映り込むことを抑制することができる。 In addition, in the structure inspection method of this embodiment, a rotatable polarizing filter 20 is provided inside the infrared camera 10, and reflected infrared light is removed by rotating the polarizing filter 20 relative to the structure using the rotation control unit 22. Therefore, in the structure inspection method of this embodiment, it is possible to prevent heat reflection from the surrounding environment or temperature reflection from the sky from appearing in the captured image of the structure's surface.
また、本実施形態の構造物の調査方法では、判定工程では、構造物の損傷状態として、前記構造物の内部の損傷の有無及び前記構造物における外装部の剥離の有無の少なくとも一方が判定される。このため、本実施形態の構造物の調査方法では、検出された構造物の表面の温度差に応じて、構造物の内部の損傷の有無及び構造物における外装部の剥離の有無の少なくとも一方をより正確に判定することができる。 Furthermore, in the structure inspection method of this embodiment, the determination step determines the state of damage to the structure by determining at least one of the presence or absence of internal damage to the structure and the presence or absence of peeling of the exterior part of the structure. Therefore, the structure inspection method of this embodiment can more accurately determine at least one of the presence or absence of internal damage to the structure and the presence or absence of peeling of the exterior part of the structure based on the detected temperature difference on the surface of the structure.
〔第2実施形態〕
次に、第2実施形態の構造物の調査方法について説明する。なお、前述した第1実施形態と同一構成部分については、同一番号を付してその説明を省略する。
Second Embodiment
Next, a structure inspection method according to a second embodiment will be described. Note that the same components as those in the first embodiment will be assigned the same reference numerals and their description will be omitted.
図16には、第2実施形態の構造物の調査方法に適用される赤外線カメラの一例が示されている。図16に示されるように、赤外線カメラ70は、赤外線カメラ本体12の内部に配置されたレンズ群16の後端側に配置された偏光フィルタ72を備えている。偏光フィルタ72は、偏光子の一例である。偏光フィルタ72は赤外線カメラ本体12の内壁に固定されている。赤外線カメラ70は、赤外線カメラ本体12を支持する支持部74と、支持部74を回転させる回転装置76と、を備えている。 Figure 16 shows an example of an infrared camera that can be used in the structure inspection method of the second embodiment. As shown in Figure 16, the infrared camera 70 includes a polarizing filter 72 that is located at the rear end of the lens group 16 that is located inside the infrared camera body 12. The polarizing filter 72 is an example of a polarizer. The polarizing filter 72 is fixed to the inner wall of the infrared camera body 12. The infrared camera 70 includes a support part 74 that supports the infrared camera body 12, and a rotation device 76 that rotates the support part 74.
支持部74は、赤外線カメラ本体12から延びたL字状の部材である。支持部74は、赤外線カメラ本体12の下部に接合されると共に略水平方向に延びる板状部74Aと、板状部74Aの端部から屈曲されると共に赤外線カメラ本体12のレンズ群16と反対側の端部12Aに対向するように配置された延出部74Bと、を備えている。 The support portion 74 is an L-shaped member extending from the infrared camera body 12. The support portion 74 comprises a plate-like portion 74A that is joined to the bottom of the infrared camera body 12 and extends in a substantially horizontal direction, and an extension portion 74B that is bent from the end of the plate-like portion 74A and positioned to face the end portion 12A of the infrared camera body 12 on the side opposite the lens group 16.
回転装置76は、延出部74Bに取り付けられており、図示しない設置台に支持されている。回転装置76は、図示しないモータにより延出部74Bを備えた支持部74を回転させる。回転装置76は、赤外線カメラ70の光軸に沿った回転軸周りに回転する構成とされている。回転装置76は、延出部74Bを回転させることで、赤外線カメラ本体12の内壁に固定された偏光フィルタ72を構造物に対して相殺的に回転させる。なお、赤外線カメラ70の他の構成は、第1実施形態の赤外線カメラ10と同様である。 The rotation device 76 is attached to the extension portion 74B and is supported on a mounting base (not shown). The rotation device 76 rotates the support portion 74, which is equipped with the extension portion 74B, using a motor (not shown). The rotation device 76 is configured to rotate around a rotation axis that is aligned with the optical axis of the infrared camera 70. By rotating the extension portion 74B, the rotation device 76 rotates the polarizing filter 72, which is fixed to the inner wall of the infrared camera body 12, in a counter-rotating manner relative to the structure. The other configurations of the infrared camera 70 are the same as those of the infrared camera 10 of the first embodiment.
本実施形態の構造物の調査方法では、第1実施形態の構造物の調査方法と同様の構成による作用及び効果に加えて、以下のような作用及び効果を備えている。 In addition to the actions and effects of the same configuration as the structure inspection method of the first embodiment, the structure inspection method of this embodiment also has the following actions and effects.
本実施形態の構造物の調査方法では、赤外線カメラ10の内部に固定された偏光フィルタ72が設けられており、回転装置76により偏光フィルタ72を構造物に対して相対的に回転させることで、反射した赤外線光を除去する。このため、本実施形態の構造物の調査方法では、周辺環境の熱反射又は天空の温度反射が構造物の表面の撮影画像に映り込むことによる誤検出を抑制することができる。 In the structure inspection method of this embodiment, a polarizing filter 72 is fixed inside the infrared camera 10, and reflected infrared light is removed by rotating the polarizing filter 72 relative to the structure using a rotation device 76. Therefore, the structure inspection method of this embodiment can reduce false detections caused by heat reflection from the surrounding environment or temperature reflection from the sky appearing in the captured image of the structure's surface.
〔第3実施形態〕
次に、第3実施形態の構造物の調査方法について説明する。なお、前述した第1~第2実施形態と同一構成部分については、同一番号を付してその説明を省略する。
Third Embodiment
Next, a description will be given of a structure inspection method according to a third embodiment. Note that the same components as those in the first and second embodiments are given the same reference numerals and their description will be omitted.
図17及び図18には、第3実施形態の構造物の調査方法に適用される赤外線カメラの一例が示されている。図17に示されるように、赤外線カメラ120は、赤外線カメラ本体12の内部に配置された赤外線検出部122を備えている。赤外線検出部122は、赤外線検出器の一例である。図18に示されるように、赤外線カメラ120は、赤外線検出部122の表面側(前面側)に設けられた偏光子配置体124を備えている。また、赤外線カメラ120は、偏光子配置体124と対向する位置に、冷却遮蔽絞り部材の一例としてのコールドストップ126を備えている。コールドストップ126の前面には、カバーガラス128が設けられている。さらに、赤外線カメラ120は、赤外線検出部122で検出された画像データの画像処理を行う画像処理部130と、赤外線カメラ120の各部(画像処理部130を含む)を制御する制御部132と、を備えている。赤外線検出部122は、例えば、冷却型Insbセンサで構成されており、赤外線検出部122が検出する波長域は、3~5μmである。 17 and 18 show an example of an infrared camera applicable to the structure inspection method of the third embodiment. As shown in FIG. 17, the infrared camera 120 includes an infrared detection unit 122 disposed inside the infrared camera body 12. The infrared detection unit 122 is an example of an infrared detector. As shown in FIG. 18, the infrared camera 120 includes a polarizer arrangement 124 provided on the surface (front side) of the infrared detection unit 122. The infrared camera 120 also includes a cold stop 126, an example of a cooled shielding diaphragm member, located opposite the polarizer arrangement 124. A cover glass 128 is provided on the front side of the cold stop 126. The infrared camera 120 also includes an image processing unit 130 that performs image processing of image data detected by the infrared detection unit 122, and a control unit 132 that controls each unit of the infrared camera 120 (including the image processing unit 130). The infrared detection unit 122 is composed of, for example, a cooled Insb sensor, and the wavelength range detected by the infrared detection unit 122 is 3 to 5 μm.
図19に示されるように、偏光子配置体124は、直線偏光となる反射した赤外線光を除去する偏光子124A、124B、124C、124Dを備えており、偏光子124A、124B、124C、124Dは、異なる4方向に配置されている。一例として、偏光子124Aは、0°の方向(基準位置)に配置されており、偏光子124Bは、基準位置に対して45°の方向に配置されており、偏光子124Cは、基準位置に対して90°の方向に配置されており、偏光子124Dは、基準位置に対して135°の方向に配置されている。偏光子124A、124B、124C、124Dは、縦2列かつ横2列で1セットとなるように並べて配置されており、この1セットの配列が上下左右に繰り返し配置されている。偏光子124A、124B、124C、124Dの1セットの配列の繰り返し配置をベイヤー配列という。 As shown in Figure 19, the polarizer arrangement 124 includes polarizers 124A, 124B, 124C, and 124D that remove reflected infrared light that becomes linearly polarized. The polarizers 124A, 124B, 124C, and 124D are arranged in four different directions. As an example, polarizer 124A is arranged in the 0° direction (reference position), polarizer 124B is arranged in a 45° direction relative to the reference position, polarizer 124C is arranged in a 90° direction relative to the reference position, and polarizer 124D is arranged in a 135° direction relative to the reference position. The polarizers 124A, 124B, 124C, and 124D are arranged in two vertical rows and two horizontal rows to form one set, and this set is arranged repeatedly up, down, left, and right. The repeated arrangement of one set of polarizers 124A, 124B, 124C, and 124D is called a Bayer array.
赤外線検出部122の表面側(前面側)には、赤外線検出部122の各画素上に、異なる4方向の偏光子124A、124B、124C、124Dが配置されている。図示を両着するが、偏光子配置体124の表面側(前面側)には、それぞれの偏光子124A、124B、124C、124Dごとにマイクロレンズが配置されている。 On the surface side (front side) of the infrared detection unit 122, polarizers 124A, 124B, 124C, and 124D of four different directions are arranged on each pixel of the infrared detection unit 122. Although the illustration is bilateral, microlenses are arranged on the surface side (front side) of the polarizer array 124 for each of the polarizers 124A, 124B, 124C, and 124D.
偏光が偏光子配置体124に入ってくると、異なる4方向の偏光子124A、124B、124C、124Dからは、それぞれ異なる大きさの光が透過する。 When polarized light enters the polarizer arrangement 124, different amounts of light are transmitted through the four different polarizers 124A, 124B, 124C, and 124D.
画像処理部130では、偏光子配置体124における4方向の偏光子124A、124B、124C、124Dの画像情報に基づいて、反射した赤外線光が除去された撮影画像を取得するための画像処理を行う。画像処理部130は、例えば、4方向の偏光子124A、124B、124C、124Dの輝度情報に基づいて、同一画素において輝度の値の最小値画像とする処理を行う。 The image processing unit 130 performs image processing to obtain a captured image from which reflected infrared light has been removed, based on image information from the four-directional polarizers 124A, 124B, 124C, and 124D in the polarizer array 124. For example, the image processing unit 130 performs processing to create an image with the minimum brightness value at the same pixel, based on the brightness information from the four-directional polarizers 124A, 124B, 124C, and 124D.
直線偏光の場合、サイン波に近似する。これにより、4方向の偏光情報が取得できれば、反射光の振動方向の最小となる角度と最大となる角度が4方向と一致しなくても、反射光の振動方向の最小値と最大値が推定できる。ここで、光の強度Ipolは、下記の数式1(数1を参照)で示される。 In the case of linearly polarized light, it approximates a sine wave. As a result, if polarization information in four directions can be obtained, the minimum and maximum values of the vibration direction of the reflected light can be estimated even if the minimum and maximum angles of the vibration direction of the reflected light do not coincide with the four directions. Here, the light intensity Ipol is expressed by the following equation 1 (see equation 1).
数式1において、Ipolは各画素から出力される信号の大きさ(光の強度)であり、θpolは偏光子配置体124上の偏光子124A、124B、124C、124Dの角度(すなわち、偏光子を透過する振動方向の角度)である。また、Imaxは振幅の最大値であり、Iminは振幅の最小値であり、φは入射光の偏光方向(すなわち、偏光の振動方向)である。 In Equation 1, Ipol is the magnitude of the signal (light intensity) output from each pixel, and θpol is the angle of the polarizers 124A, 124B, 124C, and 124D on the polarizer array 124 (i.e., the angle of the vibration direction transmitted through the polarizer). Furthermore, Imax is the maximum amplitude, Imin is the minimum amplitude, and φ is the polarization direction of the incident light (i.e., the vibration direction of the polarized light).
数式1において、不明なパラメータは、Imax、Imin、及びφの3つである。このため、少なくとも3つの異なる偏光子を通った光の強度がそれぞれ分かれば、数式1を解くことができ、入射光の偏光状態(すなわち、偏光度と偏光方向)が分かる。偏光度は、数式2(数2を参照)で表される。偏光度は、光の振動方向がどのくらい偏っているかの指標である。 In Equation 1, there are three unknown parameters: Imax, Imin, and φ. Therefore, if the intensities of light passing through at least three different polarizers are known, Equation 1 can be solved to determine the polarization state of the incident light (i.e., the degree of polarization and polarization direction). The degree of polarization is expressed by Equation 2 (see Equation 2). The degree of polarization is an indicator of how biased the vibration direction of light is.
上記の内容から、反射光の偏光状態(すなわち、偏光度ρと偏光方向φ)が分かる。このため、4方向の偏光子124A、124B、124C、124Dの輝度情報(すなわち、明るさの情報)に基づいて、画像処理を行うことができる。 From the above, the polarization state of the reflected light (i.e., the degree of polarization ρ and polarization direction φ) can be determined. Therefore, image processing can be performed based on the luminance information (i.e., brightness information) of the four-directional polarizers 124A, 124B, 124C, and 124D.
図20は、赤外線カメラ120が担当する構造物の調査処理の流れを示すフローチャートである。図示を省略するが、赤外線カメラ120の制御部132は、CPU、ROM、RAM及びストレージの各構成を有する。制御部132では、CPUがROM又はストレージから調査処理プログラムを読み出して、RAMに展開して実行することにより、調査処理が行なわれる。 Figure 20 is a flowchart showing the flow of the structure inspection process handled by the infrared camera 120. Although not shown, the control unit 132 of the infrared camera 120 has a CPU, ROM, RAM, and storage. In the control unit 132, the CPU reads the inspection processing program from the ROM or storage, expands it into RAM, and executes it, thereby performing the inspection process.
図20に示されるように、制御部132のCPUは、偏光子配置体124の4方向の偏光子124A、124B、124C、124Dの画像情報を取得する(ステップS151)。 As shown in FIG. 20, the CPU of the control unit 132 acquires image information of the four polarizers 124A, 124B, 124C, and 124D of the polarizer array 124 (step S151).
制御部132のCPUは、4方向の偏光子124A、124B、124C、124Dの画像情報に基づいて、同一組の箇所において輝度情報を比較する(ステップS152)。ここで、同一組の箇所とは、ベイヤー配列された4方向の偏光子124A、124B、124C、124Dによる4つのデータ単位(画素単位の場合もある)が一組となった同一組の箇所をいう。 The CPU of the control unit 132 compares the luminance information at the same set of locations based on the image information of the four-directional polarizers 124A, 124B, 124C, and 124D (step S152). Here, the same set of locations refers to the same set of locations where four data units (or pixel units, as appropriate) formed by the four-directional polarizers 124A, 124B, 124C, and 124D arranged in a Bayer array are combined into one set.
制御部132のCPUは、4方向の偏光子124A、124B、124C、124Dの輝度情報に基づいて、同一組の箇所において輝度の値の最小値画像を選択する(ステップS153)。 The CPU of the control unit 132 selects the image with the minimum brightness value at the same pair of locations based on the brightness information of the four-directional polarizers 124A, 124B, 124C, and 124D (step S153).
制御部132のCPUは、すべての同一組の箇所を処理したか否かを判断する(ステップS154)。 The CPU of the control unit 132 determines whether all of the same group of locations have been processed (step S154).
すべての同一組の箇所を処理していない場合(ステップS154:NO)、CPUは、ステップS152の処理に戻る。 If not all of the same group of locations have been processed (step S154: NO), the CPU returns to step S152.
すべての同一組の箇所を処理した場合(ステップS154:NO)、制御部132のCPUは、選択された輝度の値の最小値画像に基づいて全体画像を形成する(ステップS155)。すなわち、すべての画素において、輝度の値の最小値画像がそれぞれ選択されていることで、全体画像が形成される。 If all of the same set of locations have been processed (step S154: NO), the CPU of the control unit 132 forms an entire image based on the selected minimum brightness value image (step S155). In other words, the entire image is formed by selecting the minimum brightness value image for each pixel.
制御部132のCPUは、形成された全体画像を撮影画像として記憶する(ステップS156)。例えば、撮影画像は、ストレージなどに記憶される。図示を省略するが、例えば、制御部132のCPUは、表示部に撮影画像を表示するようにしてもよい。これにより、調査処理プログラムに基づく処理を終了する。 The CPU of the control unit 132 stores the formed overall image as a captured image (step S156). For example, the captured image is stored in storage or the like. Although not shown in the figure, the CPU of the control unit 132 may, for example, display the captured image on a display unit. This completes processing based on the investigation processing program.
本実施形態の構造物の調査方法では、第1実施形態の構造物の調査方法と同様の構成による作用及び効果に加えて、以下のような作用及び効果を備えている。 In addition to the actions and effects of the same configuration as the structure inspection method of the first embodiment, the structure inspection method of this embodiment also has the following actions and effects.
本実施形態の構造物の調査方法では、赤外線カメラ120の内部の赤外線検出部122の表面側に偏光子124A、124B、124C、124Dが異なる4方向に配置されている。画像取得工程では、4方向に配置された偏光子124A、124B、124C、124Dの画像情報に基づいて、反射した赤外線光が除去された撮影画像を取得するための画像処理を行う。これにより、周辺環境の熱反射又は天空の温度反射が構造物の表面の撮影画像に映り込むことを抑制することができる。このため、周辺環境の熱反射又は天空の温度反射が構造物の表面の撮影画像に映り込むことによる誤検出を抑制することができる。 In the structure inspection method of this embodiment, polarizers 124A, 124B, 124C, and 124D are arranged in four different directions on the surface side of the infrared detection unit 122 inside the infrared camera 120. In the image acquisition process, image processing is performed to acquire a captured image from which reflected infrared light has been removed, based on image information from the polarizers 124A, 124B, 124C, and 124D arranged in four directions. This makes it possible to prevent heat reflection from the surrounding environment or temperature reflection from the sky from appearing in the captured image of the structure's surface. This makes it possible to prevent erroneous detections caused by heat reflection from the surrounding environment or temperature reflection from the sky from appearing in the captured image of the structure's surface.
また、本実施形態の構造物の調査方法は、4方向に配置された偏光子124A、124B、124C、124Dの輝度情報に基づいて、同一画素において輝度の値の最小値画像とする画像処理を行う。これにより、反射した赤外線光が除去された撮影画像を効率よく取得することができる。 In addition, the structure inspection method of this embodiment performs image processing to create an image with the minimum brightness value at the same pixel based on the brightness information from polarizers 124A, 124B, 124C, and 124D arranged in four directions. This makes it possible to efficiently obtain captured images from which reflected infrared light has been removed.
また、赤外線カメラ120は、赤外線カメラ本体12の内部に設けられた赤外線検出部122と、赤外線検出部122の表面側に設けられた偏光子配置体124と、を備えている。偏光子配置体124は、異なる4方向に配置された偏光子124A、124B、124C、124Dを備えている。さらに、赤外線カメラ120は、4方向の偏光子124A、124B、124C、124Dの画像情報に基づいて、反射した赤外線光が除去された撮影画像を取得するための画像処理を行う画像処理部130を備えている。 The infrared camera 120 also includes an infrared detection unit 122 provided inside the infrared camera body 12, and a polarizer arrangement 124 provided on the surface side of the infrared detection unit 122. The polarizer arrangement 124 includes polarizers 124A, 124B, 124C, and 124D arranged in four different directions. The infrared camera 120 also includes an image processing unit 130 that performs image processing to obtain a captured image from which reflected infrared light has been removed, based on image information from the four-directional polarizers 124A, 124B, 124C, and 124D.
赤外線カメラ120では、赤外線カメラ本体12の内部に設けられた赤外線検出部122によって、被写体(例えば、構造物)から放射される赤外線が検出される。赤外線検出部122の表面側には、偏光子124A、124B、124C、124Dが異なる4方向に配置された偏光子配置体124が設けられている。これにより、偏光子配置体124を透過した赤外線が赤外線検出部122によって検出される。さらに、画像処理部130では、偏光子配置体124における4方向の偏光子124A、124B、124C、124Dの画像情報に基づいて、反射した赤外線光が除去された撮影画像を取得するための画像処理を行う。これにより、周辺環境の熱反射又は天空の温度反射が被写体(例えば、構造物)の表面の撮影画像に映り込むことを抑制することができる。このため、赤外線カメラ120を用いて構造物を調査する際に、周辺環境の熱反射又は天空の温度反射が構造物の表面の撮影画像に映り込むことによる誤検出を抑制することができる。 In the infrared camera 120, infrared radiation emitted from a subject (e.g., a structure) is detected by an infrared detection unit 122 provided inside the infrared camera body 12. A polarizer arrangement 124, in which polarizers 124A, 124B, 124C, and 124D are arranged in four different directions, is provided on the surface side of the infrared detection unit 122. This allows infrared radiation transmitted through the polarizer arrangement 124 to be detected by the infrared detection unit 122. Furthermore, the image processing unit 130 performs image processing based on the image information from the four polarizers 124A, 124B, 124C, and 124D in the polarizer arrangement 124 to obtain a captured image from which reflected infrared light has been removed. This prevents heat reflection from the surrounding environment or temperature reflection from the sky from appearing in the captured image of the subject's (e.g., a structure's) surface. Therefore, when using the infrared camera 120 to survey a structure, false detections caused by heat reflection from the surrounding environment or temperature reflection from the sky appearing in the captured image of the structure's surface can be reduced.
赤外線カメラ120では、画像処理部130は、4方向の偏光子124A、124B、124C、124Dの輝度情報に基づいて、同一画素において輝度の値の最小値画像とする処理を行う。このため、赤外線カメラ120では、反射した赤外線光が除去された撮影画像を効率よく取得することができる。 In the infrared camera 120, the image processing unit 130 performs processing to create an image with the minimum brightness value at the same pixel based on the brightness information from the four-directional polarizers 124A, 124B, 124C, and 124D. This allows the infrared camera 120 to efficiently capture images from which reflected infrared light has been removed.
〔第4実施形態〕
次に、第4実施形態の構造物の調査方法について説明する。なお、前述した第1~第3実施形態と同一構成部分については、同一番号を付してその説明を省略する。
Fourth Embodiment
Next, a structure inspection method according to a fourth embodiment will be described. Note that the same components as those in the first to third embodiments are given the same reference numerals and their description will be omitted.
図21には、第4実施形態の構造物の調査方法に適用される赤外線カメラの一例として、赤外線カメラ170の一部が示されている。図21に示されるように、赤外線カメラ170は、赤外線カメラ本体12の内部に配置された赤外線検出部172を備えている。赤外線カメラ170は、赤外線検出部172の表面側(前面側)に設けられた偏光子配置体124を備えている。赤外線カメラ170は、偏光子配置体124と対向する位置に絞り部材176を備えている。絞り部材176の前面には、カバーガラス178が設けられている。赤外線検出部172は、例えば、非冷却型マイクロボロメータで構成されており、赤外線検出部172が検出する波長域は、8~14μmである。赤外線カメラ170の他の構成は、第3実施形態の赤外線カメラ120と同様である。 Figure 21 shows a portion of an infrared camera 170 as an example of an infrared camera applicable to the structure inspection method of the fourth embodiment. As shown in Figure 21, the infrared camera 170 includes an infrared detection unit 172 disposed inside the infrared camera body 12. The infrared camera 170 includes a polarizer arrangement 124 provided on the surface (front side) of the infrared detection unit 172. The infrared camera 170 includes an aperture member 176 located opposite the polarizer arrangement 124. A cover glass 178 is provided in front of the aperture member 176. The infrared detection unit 172 is configured, for example, as an uncooled microbolometer, and the wavelength range detected by the infrared detection unit 172 is 8 to 14 μm. The rest of the configuration of the infrared camera 170 is similar to that of the infrared camera 120 of the third embodiment.
本実施形態の構造物の調査方法では、第3実施形態の構造物の調査方法と同様の構成により、同様の作用及び効果を得ることができる。 The structure inspection method of this embodiment has the same configuration as the structure inspection method of the third embodiment, and can achieve the same functions and effects.
本実施形態の赤外線カメラ170では、第3実施形態の赤外線カメラ120と同様の構成により、同様の作用及び効果を得ることができる。 The infrared camera 170 of this embodiment has the same configuration as the infrared camera 120 of the third embodiment, and can achieve the same functions and effects.
〔第5実施形態〕
次に、第5実施形態の構造物の調査方法について説明する。なお、前述した第1~第4実施形態と同一構成部分については、同一番号を付してその説明を省略する。
Fifth Embodiment
Next, a structure inspection method according to the fifth embodiment will be described. Note that the same components as those in the first to fourth embodiments are given the same reference numerals and their description will be omitted.
図22に示されるように、赤外線カメラ400は、偏光フィルタ20と、偏光フィルタ20を支持した状態で回転する回転部402と、回転部402を駆動する駆動部404と、駆動部404を制御する制御部412と、を備えている。制御部412は、図示しない操作部からの信号に応じて駆動部404を駆動することで、回転部402に支持された偏光フィルタ20を回転させる。また、赤外線カメラ400は、撮像部34(図2参照)の撮像を制御する撮像制御部408と、撮影された画像データの処理を行う画像処理部410と、を備えている。 As shown in FIG. 22, the infrared camera 400 includes a polarizing filter 20, a rotating unit 402 that rotates while supporting the polarizing filter 20, a drive unit 404 that drives the rotating unit 402, and a control unit 412 that controls the drive unit 404. The control unit 412 drives the drive unit 404 in response to a signal from an operation unit (not shown), thereby rotating the polarizing filter 20 supported by the rotating unit 402. The infrared camera 400 also includes an imaging control unit 408 that controls imaging by the imaging unit 34 (see FIG. 2), and an image processing unit 410 that processes captured image data.
本実施形態では、駆動部404により、偏光フィルタ20が一定速度で周方向に回転する。撮像制御部408は、一定間隔で、後述する構造物350(図23参照)を撮影する。その際、偏光フィルタ20を少なくとも3つ以上の異なる角度に回転させた状態で、構造物350を撮影することが好ましい。例えば、一定間隔として、偏光フィルタ20が30°回転する毎に、構造物350を撮影する。 In this embodiment, the driving unit 404 rotates the polarizing filter 20 in the circumferential direction at a constant speed. The imaging control unit 408 captures images of the structure 350 (see Figure 23), which will be described later, at regular intervals. In this case, it is preferable to capture images of the structure 350 while rotating the polarizing filter 20 through at least three different angles. For example, the structure 350 is captured at regular intervals, every time the polarizing filter 20 rotates 30°.
画像処理部410は、パターンマッチングで、一定間隔で撮影された複数の撮影画像を重ね合わせる。そして、画像データの同一画素で、上記のサイン波近似を利用して(数1及び数2を参照)、反射光の振動方向の最小値と最大値を算出する。これにより、反射した赤外線光が除去された撮影画像を取得する。赤外線カメラ400のその他の構成は、第1実施形態の赤外線カメラ10と同様である。 The image processing unit 410 uses pattern matching to overlay multiple captured images taken at regular intervals. Then, for the same pixel in the image data, the minimum and maximum values of the vibration direction of the reflected light are calculated using the above-mentioned sine wave approximation (see Equations 1 and 2). This results in a captured image from which reflected infrared light has been removed. The rest of the configuration of the infrared camera 400 is the same as that of the infrared camera 10 of the first embodiment.
図23(A)は、赤外線カメラ400により構造物350を撮影する状態を示す図であり、図23(B)は、構造物350における赤外線カメラ400の撮影箇所360Aを示す図である。図23(A)に示されるように、構造物350として、橋梁352の張出部352Aを赤外線カメラ400で撮影する。昼間の太陽光で照らされた状態では、道路310の舗装から発生した矢印に示す赤外線(すなわち、舗装熱)が撮影対象の橋梁352の張出部352Aに反射する。図23(B)に示されるように、赤外線カメラ400により、構造物350における張出部352Aの撮影箇所360Aが撮影される。 Figure 23(A) is a diagram showing the state in which a structure 350 is photographed by an infrared camera 400, and Figure 23(B) is a diagram showing a photographing location 360A of the structure 350 by the infrared camera 400. As shown in Figure 23(A), the structure 350 is an overhang 352A of a bridge 352, which is photographed by the infrared camera 400. When illuminated by sunlight during the day, infrared rays (i.e., pavement heat) shown by the arrows generated from the pavement of the road 310 are reflected by the overhang 352A of the bridge 352 being photographed. As shown in Figure 23(B), the infrared camera 400 photographs a photographing location 360A of the overhang 352A of the structure 350.
図24(A)~図24(C)は、偏光フィルタ20を基準位置から0°、30°、60°回転させた状態で、構造物350を撮影した画像である。図24(A)~図24(C)に示されるように、これらの画像には反射した赤外線光が含まれている。これらの画像情報(画像データ)から、同一画素で、上記のサイン波近似を利用して、反射光の振動方向の最小値と最大値を算出する。これにより、図24(D)に示されるように、反射した赤外線光が除去された撮影画像を取得することができる。 Figures 24(A) to 24(C) show images of a structure 350 captured with the polarizing filter 20 rotated 0°, 30°, and 60° from the reference position. As shown in Figures 24(A) to 24(C), these images contain reflected infrared light. From this image information (image data), the minimum and maximum values of the vibration direction of the reflected light are calculated for the same pixel using the sine wave approximation described above. This makes it possible to obtain a captured image from which reflected infrared light has been removed, as shown in Figure 24(D).
本実施形態の構造物の調査方法では、第1実施形態の構造物の調査方法と同様の構成による作用及び効果に加えて、以下のような作用及び効果を備えている。 In addition to the actions and effects of the same configuration as the structure inspection method of the first embodiment, the structure inspection method of this embodiment also has the following actions and effects.
本実施形態の構造物の調査方法では、偏光フィルタ20を構造物350に対して相対的に回転させ、少なくとも3つ以上の異なる回転角度で構造物350を撮影する。そして、構造物350を撮影した画像情報に基づいて、反射した赤外線光が除去された撮影画像を取得するための画像処理を行う。本実施形態では、反射光の振動方向の最小値と最大値を算出し、反射した赤外線光が除去された撮影画像を取得する。このため、赤外線カメラ400の構造が単純であり、反射した赤外線光が除去された撮影画像を効率よく取得することができる。また、偏光フィルタ20の回転速度と撮影間隔によっては、上記のサイン波近似が不要となることも考えられる。 In the structure inspection method of this embodiment, the polarizing filter 20 is rotated relative to the structure 350, and the structure 350 is photographed at at least three different rotation angles. Then, based on the image information obtained by photographing the structure 350, image processing is performed to obtain a photographed image from which reflected infrared light has been removed. In this embodiment, the minimum and maximum values of the vibration direction of the reflected light are calculated, and a photographed image from which reflected infrared light has been removed is obtained. This simplifies the structure of the infrared camera 400, and enables efficient acquisition of photographed images from which reflected infrared light has been removed. Furthermore, depending on the rotation speed of the polarizing filter 20 and the photographing interval, the above-mentioned sine wave approximation may not be necessary.
〔補足説明〕
第1及び第2実施形態において、赤外線カメラ10、70の構成部品は、変更可能である。
〔supplementary explanation〕
In the first and second embodiments, the components of the infrared cameras 10 and 70 can be changed.
第3及び第4実施形態では、偏光子124A、124B、124C、124Dが異なる4方向に配置された偏光子配置体124を備えた赤外線カメラ120、170が回転しない構成とされているが、本開示の技術は、この構成に限定されるものではない。例えば、第2実施形態と同様の回転装置により、赤外線カメラ120、170を回転させる構成としてもよい。 In the third and fourth embodiments, the infrared cameras 120, 170 equipped with the polarizer arrangement 124 in which the polarizers 124A, 124B, 124C, and 124D are arranged in four different directions are configured not to rotate, but the technology of the present disclosure is not limited to this configuration. For example, the infrared cameras 120, 170 may be configured to rotate using a rotation device similar to that of the second embodiment.
第3及び第4実施形態では、4方向の偏光子124A、124B、124C、124Dが設けられているが、高画素の場合は、3×3の9方向のデータを取得することが可能である。この場合、近似処理を行わなくても、反射光の振動方向の最小値と最大値を求めるだけで精度を確保でき、処理速度も速くなる。 In the third and fourth embodiments, polarizers 124A, 124B, 124C, and 124D are provided in four directions, but in the case of a high pixel count, it is possible to obtain data in nine directions (3 x 3). In this case, accuracy can be ensured without approximation processing by simply finding the minimum and maximum values of the vibration direction of the reflected light, and processing speed is also increased.
第1~第4実施形態では、ユーザー端末50により構造物の損傷状態を判定したが、本発明はこの構成に限定されるものではない。例えば、赤外線カメラ又はユーザー端末の表示部に撮影画像を表示し、ユーザーが構造物の表面の温度差に基づいて構造物の損傷状態を判定してもよい。 In the first to fourth embodiments, the damage state of the structure is determined using the user terminal 50, but the present invention is not limited to this configuration. For example, captured images may be displayed on the display unit of an infrared camera or user terminal, and the user may determine the damage state of the structure based on the temperature difference on the surface of the structure.
第5実施形態では、偏光フィルタ20を一定速度で回転させて一定間隔で構造物を撮影したが、本発明はこの構成に限定されるものではない。例えば、第2実施形態の赤外線カメラ70を用い、赤外線カメラ70を一定速度で回転させて一定間隔で構造物を撮影し、第5実施形態と同様の画像処理を行ってもよい。 In the fifth embodiment, the polarizing filter 20 was rotated at a constant speed to capture images of the structure at regular intervals, but the present invention is not limited to this configuration. For example, the infrared camera 70 of the second embodiment may be used, the infrared camera 70 may be rotated at a constant speed to capture images of the structure at regular intervals, and image processing similar to that of the fifth embodiment may be performed.
なお、本発明を特定の実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内にて他の種々の実施形態が可能であることは当業者にとって明らかである。 While the present invention has been described in detail with reference to a specific embodiment, it will be apparent to those skilled in the art that the present invention is not limited to such an embodiment, and that various other embodiments are possible within the scope of the present invention.
10 赤外線カメラ
12 赤外線カメラ本体
16 レンズ群
18 赤外線検出部
20 偏光フィルタ(偏光子の一例)
22 回転操作部
50 ユーザー端末
70 赤外線カメラ
72 偏光フィルタ(偏光子の一例)
76 回転装置
120 赤外線カメラ
122 赤外線検出部(赤外線検出器の一例)
124 偏光子配置体
124A 偏光子
124B 偏光子
124C 偏光子
124D 偏光子
130 画像処理部
170 赤外線カメラ
172 赤外線検出部(赤外線検出器の一例)
350 構造物
400 赤外線カメラ
402 回転部
404 駆動部
410 画像処理部
10 Infrared camera 12 Infrared camera body 16 Lens group 18 Infrared detection unit 20 Polarizing filter (an example of a polarizer)
22 Rotation operation unit 50 User terminal 70 Infrared camera 72 Polarizing filter (an example of a polarizer)
76 Rotation device 120 Infrared camera 122 Infrared detection unit (an example of an infrared detector)
124 Polarizer arrangement 124A Polarizer 124B Polarizer 124C Polarizer 124D Polarizer 130 Image processing unit 170 Infrared camera 172 Infrared detection unit (an example of an infrared detector)
350 Structure 400 Infrared camera 402 Rotating unit 404 Driving unit 410 Image processing unit
Claims (4)
前記撮影画像から前記構造物の表面の温度差を検出する検出工程と、
前記構造物の表面の温度差に応じて、前記構造物の損傷状態を判定する判定工程と、
を有し、
前記偏光子は、偏光フィルタであり、
前記画像取得工程では、前記偏光フィルタを前記構造物に対して相対的に回転させ、少なくとも3つ以上の異なる回転角度で前記構造物を撮影した画像情報に基づいて、画像データの同一画素で、サイン波近似を利用して反射光の振動方向の最小値と最大値を算出し、前記反射した赤外線光が除去された撮影画像を取得するための画像処理を行う、構造物の調査方法。 an image acquisition step of acquiring an image from which the reflected infrared light has been removed by photographing the structure using an infrared camera equipped with a polarizer that removes reflected infrared light that becomes linearly polarized;
a detection step of detecting a temperature difference on the surface of the structure from the captured image;
a determination step of determining a damage state of the structure according to a temperature difference on the surface of the structure;
and
the polarizer is a polarizing filter,
In the image acquisition process, the polarizing filter is rotated relative to the structure, and based on image information obtained by photographing the structure at at least three different rotation angles, the minimum and maximum values of the vibration direction of the reflected light are calculated for the same pixel of the image data using a sine wave approximation, and image processing is performed to obtain a photographed image from which the reflected infrared light has been removed.
前記撮影画像から前記構造物の表面の温度差を検出する検出工程と、
前記構造物の表面の温度差に応じて、前記構造物の損傷状態を判定する判定工程と、
を有し、
前記偏光子は、前記赤外線カメラの内部の赤外線検出器の表面側に異なる4方向に配置されており、
前記画像取得工程では、前記4方向に配置された前記偏光子の画像情報に基づいて、前記反射した赤外線光が除去された撮影画像を取得するための画像処理を行い、
前記画像処理として、前記4方向に配置された前記偏光子の輝度情報に基づいて、同一画素において輝度の値の最小値画像とする処理を行う、構造物の調査方法。 an image acquisition step of acquiring an image from which the reflected infrared light has been removed by photographing the structure using an infrared camera equipped with a polarizer that removes reflected infrared light that becomes linearly polarized;
a detection step of detecting a temperature difference on the surface of the structure from the captured image;
a determination step of determining a damage state of the structure according to a temperature difference on the surface of the structure;
and
the polarizers are arranged in four different directions on a surface side of an infrared detector inside the infrared camera,
In the image acquisition step, image processing is performed to acquire a captured image from which the reflected infrared light has been removed, based on image information from the polarizers arranged in the four directions;
The structure inspection method includes, as the image processing, processing to obtain an image with the minimum brightness value at the same pixel based on the brightness information of the polarizers arranged in the four directions.
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