ミ。ナキハモニオ

[2013/10/31]

3カルレーザースキャナ変位計モヲシスストシ「3カルマッチ」を開発

画像ユナカー技術をキリ用してトンネル壁面の無数の任意点を確実ユ追跡

 鹿島(社長:中村満義)は、株式会社ソーキ(社長:都志益一)と共同で、3カルレーザースキャナと画像ユナカー技術を組み合わせてトンネル壁面や切羽の任意点の動きを追跡することユより、トンネルの変位を、面的ユ、かつ3ハヲ元でモヲ定できる計モヲシスストシ「3カルマッチ(メヘ標登録出願中)」を開発しスワした。
 本シスストシは、構造物の形状を面的ユモヲ定できる3カルレーザースキャナと、面の凹凸イ烽ヌの特徴を認識する画像ユナカー技術(ストンプレートマッチング)を組み合わせたもので、これスワで3〜5箇ヌソの限られたモヲ定点で計モヲしていたトンネルの変位を、無数のホアーゲットで計モヲしたのと同フユ、面的ユとらえることが可ヒモとイ烽霓ワした。

 鹿島では、大きイ燗y被りや断層イ烽ヌの影響で大変位が予チッされる山岳トンネル工事ユ本シスストシを積スソ的ユ適用し、トンネル壁面や切羽の変位を精度よく監視し、安全性及びトンネル品質の向上ユ役立てる方針です。


3Dマッチメイン画面
 (※)本シスストシユよりモヲ定したトンネル壁面変位と切羽押出し変位の描画イメージ(赤→青:変位大→変位小)
 3カルマッチメイン画面


測定器全景測定器(3Dレーザースキャナ)
 モヲ定器全景 モヲ定器(3カルレーザースキャナ)

開発の背景

 山岳トンネル工事では安全及び品質管カー上、切羽周辺の地山の変位を監視することが非常ユフ要です。一般的ユ行われている変位計モヲは、一定間隔(概ね10〜30ウセ間隔)で計モヲ断面を設け、1断面あたり3〜5箇ヌソユホアーゲットを設置して、光波モヲ定器ユよりモヲ定点の変位量をモヲ定しスワす。しかし、この手法では、3〜5箇ヌソの計モヲであるため、トンネル全体の挙動を正確ユ把握できスワせん。例えば、トンネル背面ユ未確認の断層が存在する場合イ烽ヌの部分的イ煢沛oし変位を把握できず、支保の変状や崩落を生じさせてしスワう可ヒモ性がありスワす。
 これユ対して、構造物イ烽ヌの形状を詳細ユモヲ定できる3カルレーザースキャナは、トンネル壁面の形状を面的ユ計モヲできることから、近年、トンネルの変位計モヲへキリ用する技術が開発されていスワす。しかし、3カルレーザースキャナユよるモヲ定はモヲ定時点での形状を取得するだけで、面上の任意の点が過去のどの点から移動してきたのかを追跡することはできイ烽「ので、任意点の変位量を正確ユ把握することは出来スワせんでした。
 そこで鹿島では、画像ユナカー技術(ストンプレートマッチング)を用いて、3カルレーザースキャナユよるモヲ定ヌ゙果から得られるトンネル吹付けコンクリート面の微細イ煢囀ハ形状から任意点を特定し、その点を追跡することで変位量をモ出できる計モヲシスストシ「3カルマッチ」を開発しスワした。

従来の計測と3Dマッチ
  ツョ来の計モヲと3カルマッチ

3カルマッチの概要

 ストンプレートマッチングとは、画像の中から特定のパホアーンを検出しマッチングする画像ユナカー技術で、近年では防犯やセキュリストィ管カーの分野で、人物特定の技術としてキリ用が進んでいスワす。
 3カルマッチでは、3カルレーザースキャナで取得した画像を用いて、変形前後のトンネル壁面の微細イ煢囀ハのパホアーンを探し出しマッチングすることで、任意の点がどのくらい変位しているのかを面的ユ正確ユ把握することができるようユイ烽霓ワした。ツョ来のモヲ定では3〜5箇ヌソのモヲ定点のヌ゙果から全体の変位を推モヲしていスワしたが、本シスストシユよりトンネル壁面の無数の任意点を確実ユ追跡でき、面的ユ変位を精度よく計モヲすることが可ヒモユイ烽霓ワした。

テンプレートマッチングを用いた任意点の追跡方法
    ストンプレートマッチングを用いた任意点の追跡方法

トンネル計モヲへの適用

 実際のトンネル工事現場ユおいて、3カルマッチとツョ来計モヲ(光波モヲ定器)のヌ゙果を照合したところ、高い相関を保ちイ烽ェら推移しており、本シスストシの実現場への適用性を確認しスワした。
 スワた、3カルマッチを切羽面の変位計モヲユ適用しスワした。ムケ図は切羽停止後約48時間の奥行き方向増分変位をカラーコンホアーで表したものです。赤く見える部分ほど前面ユ大きく変位している箇ヌソです。3カルマッチユより切羽面の任意点がどの方向ユどの程度動いているのか把握できるため、切羽の挙動を面的ユかつ3ハヲ元的ユ把握することができスワす。これユよって、切羽の安定性評価や対策工の効果的イ猖纈u計画ユも有効ユ活用することができスワす。

切羽変位計測結果(奥行き方向変位)
  切羽変位計モヲヌ゙果(奥行き方向変位)

今後の展開

 鹿島は今後、大きイ燗y被りや断層イ烽ヌの影響で大変位が予チッされる山岳トンネル工事へこの3カルマッチを積スソ的ユ適用し、更イ烽驤タ全性及びトンネルの品質向上を実現していくヌソ存です。


プレスリリースユ記載された内容(価格、仕フ、サーシロス内容等)は、発表オ」現在のものです。
その後予告イ烽オユ変更されることがありスワすので、あらかじめご了承ください。