(57)【要約】【課題】  画像認識技術及び画像解析技術を応用して、配筋検査の作業を省力化するとともに、迅速かつ正確に配筋出来形管理を行う。【解決手段】  鉄筋の長さ及び太さの基準となる基準データを付与して撮影範囲を設定する撮影範囲設定手段１０と、設定された撮影範囲で配筋状態を撮影して撮影データを生成する撮影データ生成手段２０と、配筋状態の撮影データに対して、パターンマッチング又は機械学習の少なくとも一方の手法を用いて配筋状態を認識して配筋状態データを生成する配筋状態データ生成手段４０と、設計配筋データを記憶する設計配筋データ記憶手段５０と、生成した配筋状態データと記憶している設計配筋データとを比較する配筋状態比較手段６０と、比較結果を提示する比較結果提示手段７０とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉄筋の長さ及び太さの基準となる基準データを付与して撮影範囲を設定する撮影範囲設定手段と、
設定された撮影範囲で配筋状態を撮影して撮影データを生成する撮影データ生成手段と、
配筋状態の撮影データに対して、パターンマッチング又は機械学習の少なくとも一方の手法を用いて配筋状態を認識して配筋状態データを生成する配筋状態データ生成手段と、
設計配筋データを記憶する設計配筋データ記憶手段と、
生成した配筋状態データと記憶している設計配筋データとを比較する配筋状態比較手段と、
比較結果を提示する比較結果提示手段と、
を備えたことと特徴とする配筋出来形管理システム。
【請求項２】
撮影データに対して、鉄筋の認識を容易にするための画像処理を施す画像処理手段を備え、
配筋状態データ生成手段は、画像処理された撮影データを用いて配筋状態データを生成することを特徴とする請求項１に記載の配筋出来形管理システム。
【請求項３】
配筋状態データは、鉄筋本数、配筋ピッチ、鉄筋の長さ、鉄筋の太さ、継手の形状及び位置の少なくとも１つのデータを含むことを特徴とする請求項１又は２に記載の配筋出来形管理システム。
【請求項４】
鉄筋の長さ及び太さの基準となる基準データを付与して撮影範囲を設定し、
設定された撮影範囲で配筋状態を撮影して撮影データを生成し、
配筋状態の撮影データに対して、パターンマッチング又は機械学習の少なくとも一方の手法を用いて配筋状態を認識して配筋状態データを生成し、
生成した配筋状態データと記憶している設計配筋データとを比較して、比較結果を提示する、
ことを特徴とする配筋出来形管理方法。
【請求項５】
撮影データに対して、鉄筋の認識を容易にするための画像処理を施し、当該画像処理された撮影データを用いて配筋状態データを生成することを特徴とする請求項４に記載の配筋出来形管理方法。
【請求項６】
配筋状態データは、鉄筋本数、配筋ピッチ、鉄筋の長さ、鉄筋の太さ、継手の形状及び位置の少なくとも１つのデータを含むことを特徴とする請求項４又は５に記載の配筋出来形管理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は配筋出来形を管理する技術に関するものであり、特に配筋状態を撮影した画像を認識して解析を行うことにより配筋出来形を管理するようにしたシステム及び方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
建設構造物を設計通りに構築するためには、配筋の出来形を適切に管理する必要がある。従来、配筋の出来形を管理するには、職員自らが実際の配筋状態と配筋図とを見比べ、配筋径を区別するマーキングや、鉄筋の間隔を示すスケールスタッフを設置して、検査対象の場所や設計情報を書き込んだボード（黒板等）を含めて配筋写真を撮影する。撮影した写真は、管理事務所へ持ち帰った後に、整理・振り分けを行って検査帳票を作成していた。
【０００３】
配筋の出来形を管理する作業は手間が掛かるため、職員の作業負担を軽減するために、画像解析を用いた写真判定や点群データを用いたＢＩＭモデルとの照合等、種々の技術が提案されている（特許文献１〜４参照）。
【０００４】
特許文献１に記載された技術は、簡易に測定対象（鉄筋）を測定することができるようにした撮像装置に関するものである。この撮像装置は、対象鉄筋に合焦するように撮像光学系を制御する合焦制御部と、対象鉄筋に合焦した状態で撮像し合焦画像を取得する撮像部と、対象鉄筋までの距離である被写体距離と、撮像光学系の焦点距離とを取得する情報取得部と、被写体距離と焦点距離と合焦画像における対象鉄筋の像の幅とに基づいて、対象鉄筋の径を算出する径算出部とを備えている。
【０００５】
特許文献２に記載された技術は、配筋検査の工数を低減して、配筋検査の作業時間を短縮することを目的とした配筋検査システムに関するものである。この配筋検査システムは、検査対象の鉄筋の径、本数、ピッチの少なくとも一つの情報が入力される入力部と、検査対象の鉄筋の撮影画像に基づいて検査対象の鉄筋の径、本数、ピッチの少なくとも一つを計測し、入力部により入力された検査対象の鉄筋の情報と検査対象の鉄筋の計測情報との一致／不一致を判定する演算処理部と、検査対象の鉄筋の撮影画像と演算処理部による判定情報とを表示部に表示させる表示制御部とを備えている。
【０００６】
特許文献３に記載された技術は、検査対象である鉄筋の径を特定することが可能な鉄筋検査支援装置に関するものである。この鉄筋検査支援装置は、撮影装置で撮影した検査対象である鉄筋の画像から、検査対象である鉄筋の隣接する複数の節の画像を検出し、検出した複数の節の画像に基づいて、隣接する節の間の距離を導出する。そして、予め定められた複数種類の径の鉄筋について、隣接する節の間の距離および対応する鉄筋の径を関連付けて予め記憶した二次記憶部から、導出した距離に対応する鉄筋の径を読み出すことにより、検査対象である鉄筋の径を特定するようになっている。
【０００７】
特許文献４に記載された技術は、鉄筋の種類ごとに異なる色でマーキングした柱や梁などの立体的な構造体の鉄筋を、全周囲レンズを用いて一枚の画像に撮影して、配筋検査を行うようにした配筋検査装置に関するものである。この配筋検査装置は、鉄筋の鋼種や径ごとに異なる色でマーキングを施す。そして、全周囲レンズと、照明手段と、全周囲レンズからの光をデジタルデータに変換して画像データ処理装置に送る受光装置とを立体組の鉄筋配置の内部に挿入できる支持棒の端に取り付けたものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０１７−３３６４号公報
【特許文献２】特開２０１６−３９８１号公報
【特許文献３】特開２０１５−１１４６号公報
【特許文献４】特開２０１３−５７１９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかし、上述した先行技術を含めて従来の技術は、図面類や検査帳票、黒板、マグネット、デジタルカメラ、スケールスタッフなどを携行して、重装備で現場内を移動しなければならないという問題があった。また、全箇所及び全数を記録する場合には、撮影自体に非常に手間が掛かる。また、検査対象そのものにマーカーを設置する必要がある場合には、さらに煩雑な作業が必要であった。
【００１０】
また、検査結果が正しいことを確実に証明するために、膨大な量の写真や帳票の整理が必要であり、この点においても手間と時間が掛かっていた。また、画像や点群のデータサイズが大きいことから、設計情報との照合に時間が掛かり、実際の現場に導入することができないことが多かった。
【００１１】
さらに、工程管理者は、検査帳票に問題がないことを確認して作業を進めなければならず、配筋検査中は作業が中断してしまい、工期の遅延に繋がる可能性があった。
【００１２】
本発明は、上述した事情に鑑み提案されたもので、画像認識技術及び画像解析技術を応用して、配筋検査の作業を省力化するとともに、迅速かつ正確に配筋出来形管理を行うことが可能な配筋出来形管理システム及び配筋出来形管理方法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】
【００１３】
本発明に係る配筋出来形管理システム及び配筋出来形管理方法は、上述した目的を達成するため、以下の特徴点を有している。すなわち、本発明に係る配筋出来形管理システムは、鉄筋の長さ及び太さの基準となる基準データを付与して撮影範囲を設定する撮影範囲設定手段と、設定された撮影範囲で配筋状態を撮影して撮影データを生成する撮影データ生成手段と、配筋状態の撮影データに対して、パターンマッチング又は機械学習の少なくとも一方の手法を用いて配筋状態を認識して配筋状態データを生成する配筋状態データ生成手段と、設計配筋データを記憶する設計配筋データ記憶手段と、生成した配筋状態データと記憶している設計配筋データを比較する配筋状態比較手段と、比較結果を提示する比較結果提示手段とを備えたことと特徴とするものである。
【００１４】
また、本発明に係る配筋出来形管理システムは、上述した構成に加えて、撮影データに対して、鉄筋の認識を容易にするための画像処理を施す画像処理手段を備えることが好ましい。このような構成の場合には、配筋状態データ生成手段は、画像処理された撮影データを用いて配筋状態データを生成する。
【００１５】
また、本発明に係る配筋出来形管理システムは、上述した構成に加えて、配筋状態データは、鉄筋本数、配筋ピッチ、鉄筋の長さ、鉄筋の太さ、継手の形状及び位置の少なくとも１つのデータを含むように構成することが可能である。
【００１６】
本発明に係る配筋出来形管理方法は、鉄筋の長さ及び太さの基準となる基準データを付与して撮影範囲を設定する工程と、設定された撮影範囲で配筋状態を撮影して撮影データを生成する工程と、配筋状態の撮影データに対して、パターンマッチング又は機械学習の少なくとも一方の手法を用いて配筋状態を認識して配筋状態データを生成する工程と、生成した配筋状態データと記憶している設計配筋データを比較する工程と、比較結果を提示する工程とを含むことを特徴とするものである。
【００１７】
また、本発明に係る配筋出来形管理方法は、撮影データに対して、鉄筋の認識を容易にするための画像処理を施し、当該画像処理された撮影データを用いて配筋状態データを生成することが好ましく、生成する配筋状態データは、鉄筋本数、配筋ピッチ、鉄筋の長さ、鉄筋の太さ、継手の形状及び位置の少なくとも１つのデータを含ませることが可能である。
【発明の効果】
【００１８】
本発明に係る配筋出来形管理システム及び配筋出来形管理方法によれば、鉄筋の長さ及び太さの基準となる基準データを付与して撮影範囲を設定し、設定された撮影範囲における撮影データに対して、パターンマッチング又は機械学習の少なくとも一方の手法を用いて配筋状態を認識して配筋状態データを生成している。
【００１９】
これにより、配筋検査の作業を省力化するとともに、迅速かつ正確に配筋出来形管理を行うことが可能となる。また、検査員や工程管理者の作業負担が軽減し、工期の遅延等を未然に防止することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の実施形態に係る配筋出来形管理システムの機能ブロック図。
【図２】本発明の実施形態に係る配筋出来形管理システム及び配筋出来形管理方法における撮影・比較・提示の手順を示す説明図。
【図３】本発明の実施形態に係る配筋出来形管理方法のフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態に係る配筋出来形管理システム及び配筋出来形管理方法を説明する。図１〜３は本発明の実施形態に係る配筋出来形管理システム及び配筋出来形管理方法を説明するもので、図１は機能ブロック図、図２は撮影・比較・提示（表示）の手順を示す説明図、図３はフローチャートである。なお、図２において、説明を容易なものとするため、設計からズレて配筋された鉄筋を破線で示している。
【００２２】
＜配筋出来形管理システム及び配筋出来形管理方法の概要＞
本発明の実施形態に係る配筋出来形管理システム及び配筋出来形管理方法は、鉄筋の長さ及び太さの基準となる基準データを付与して撮影範囲を設定し、設定された撮影範囲における配筋状態の撮影データに対して、パターンマッチング又は機械学習の少なくとも一方の手法を用いて配筋状態を認識して配筋状態データを生成する点に主要な特徴がある。
【００２３】
具体的には、図２に示すように、携帯情報端末（タブレット端末）の撮像機能を用いて配筋状態を撮影する。この際、検査範囲を画面上で指定し、あるいは画像に映る定規の設置範囲を検査範囲と定義する。すなわち、鉄筋の長さ及び太さの基準となる基準データを付与して撮影範囲を設定する。
【００２４】
そして、撮影データに対して、パターンマッチング、機械学習（ディープラーニング）等の手法を単独であるいは双方を用いて、配筋状態を認識する（配筋状態データを生成する）。この配筋状態データに基づいて、鉄筋本数、ピッチ(〜ｍの中にある)などの各種検査項目を設計情報と照合して、設計通りに配筋されているか否かの判定を行う。
【００２５】
本発明の実施形態に係る配筋出来形管理システム及び配筋出来形管理方法は、このような特徴を有していることにより、従来、複数人で行っていた配筋の出来形検査を、画像認識・解析技術を応用して、配筋の状態(鉄筋本数、ピッチなど)を自動的に判定することができる。これにより、配筋出来形検査の迅速化及び省力化を行うことが可能となった。
【００２６】
＜配筋出来形管理システム＞
配筋出来形管理システム１００は、図１に示すように、撮影範囲設定手段１０と、撮影データ生成手段２０と、画像処理手段３０と、配筋状態データ生成手段４０と、設計配筋データ記憶手段５０と、配筋状態比較手段６０と、比較結果提示手段７０とを備えている。この配筋出来形管理システム１００は、携帯情報端末（タブレット端末）に内蔵された種々の装置（撮像装置等）と、コンピュータである携帯情報端末にインストールされたソフトウェア（プログラム）により構成されるシステムであり、ソフトウェアがコンピュータに読み込まれてハードウェアと協働することにより、各手段としての機能を実現するようになっている。また、携帯情報端末は無線通信機能を有しているため、配筋出来形管理システム１００を構成する手段の一部を、携帯情報端末と無線通信によりデータの送受信が可能なコンピュータシステム（サーバ等）の機能として実現してもよい。
【００２７】
＜撮影範囲設定手段＞
撮影範囲設定手段１０は、鉄筋の長さ及び太さの基準となる基準データを付与して撮影範囲を設定するための手段である。鉄筋の長さ及び太さの基準となる基準データは、図２に示すように、撮影対象となる鉄筋を含む位置に設置した定規やマーカーにより付与することができる。
【００２８】
例えば、撮影対象となる鉄筋を含む位置に定規を設置し、当該定規が含まれる範囲を撮影範囲として設定するとともに、定規に表示された目盛により鉄筋の長さ及び太さの基準データを取得することができる。
【００２９】
また、マーカーを設置した場合には、マーカーの設置位置に応じたマーカーの映像態様（形状等）に基づいて、撮影範囲を設定するとともに、鉄筋の長さ及び太さを認識することができる。例えば、真円形のマーカーの場合には、正面から撮影すると真円形状の撮影データとなるが、斜め方向から撮影すると楕円形状の撮影データとなる。そこで、このような撮影データに基づいて、鉄筋の長さ及び太さの基準となる基準データを取得することができる。
【００３０】
＜撮影データ生成手段＞
撮影データ生成手段２０は、設定された撮影範囲で配筋状態を撮影して撮影データを生成するための手段である。この撮影データ生成手段２０では、携帯情報端末の撮影機能を用いて配筋状態を撮影し、撮影データを生成する。すなわち、携帯情報端末は、撮像レンズ系及び撮像素子からなる撮影機能を備えており、さらに、被写体までの距離を測定して合焦を行う合焦機能、ストロボ等の照明機能を備えているため、これらの機能を用いて、撮影データ生成手段２０を構成することができる。
【００３１】
＜画像処理手段＞
画像処理手段３０は、撮影データに対して、鉄筋の認識を容易にするための画像処理を施すための手段である。撮影データの画像処理とは、配筋状態の認識（鉄筋の特定）を容易にするためのバックグラウンド処理であり、例えば、画像データ（撮影データ）の平滑化、グレースケール変換、エッジや線分の抽出、輝度値の平均化等の処理等を実施する。このような画像処理を行うことにより、図２に示すように、鉄筋の影が映り込んでいる場合であっても、鉄筋の影と実際の鉄筋とを区別できるようになり、鉄筋の認識が容易なものとなる。この画像処理手段３０における画像処理は、携帯情報端末の撮影機能に付帯した画像処理ソフトウェアにより実現することができる。
【００３２】
＜配筋状態データ生成手段＞
配筋状態データ生成手段４０は、配筋状態の撮影データに対して、パターンマッチング又は機械学習の少なくとも一方の手法を用いて配筋状態を認識して配筋状態データを生成するための手段である。また、配筋状態データ生成手段４０は、画像処理された撮影データを用いて配筋状態データを生成することが好ましい。
【００３３】
パターンマッチングには種々の手法があるが、例えば、撮影データ（画像）からエッジやコーナー等の特徴点を抽出して、当該特徴点の周囲の領域から特徴量を計算することにより画像間におけるマッチングを行う。パターンマッチングを行うことにより、設定された撮影範囲内における鉄筋の種類、鉄筋の本数、配筋ピッチ、鉄筋の長さ、鉄筋の太さ、継手の形状及び位置等のデータを生成することができる。
【００３４】
機械学習には種々の手法があるが、例えば、予め多数のデータについてディープラーニングを行うことにより、撮影データ（画像）に基づいて、設定された撮影範囲内における鉄筋の種類、鉄筋の本数、配筋ピッチ、鉄筋の長さ、鉄筋の太さ、継手の形状及び位置等のデータを生成することができる。
【００３５】
＜設計配筋データ記憶手段＞
設計配筋データ記憶手段５０は、設計配筋データを記憶するための手段である。本実施形態では携帯情報端末（タブレット端末）を用いているため、設計配筋データ記憶手段５０は、携帯情報端末（タブレット端末）に内蔵されたＳＳＤやＨＤＤ、ＲＡＭ等により構成する。
【００３６】
また、一般的な携帯情報端末（タブレット端末）はデータ通信機能（無線通信機能）を備えているため、管理サーバ等に設計配筋データを記憶しておき、管理サーバ等との間で無線通信を行って設計配筋データを取得してもよい。この場合、設計配筋データ記憶手段５０は管理サーバ等の機能手段となるが、管理サーバ等からダウンロードした設計配筋データを一時的に記憶しておくためのＳＳＤやＨＤＤ、ＲＡＭ等も、携帯情報端末（タブレット端末）における設計配筋データ記憶手段５０の一部として機能する。
【００３７】
＜配筋状態比較手段＞
配筋状態比較手段６０は、生成した配筋状態データと記憶している設計配筋データとを比較するための手段である。すなわち、図２に示すように、配筋状態比較手段６０は、生成した配筋状態データと記憶している設計配筋データとを比較することにより、両者が一致しているか否かを判断する。両者が一致していれば設計通りに配筋されていることになり、両者が不一致の箇所があれば、当該箇所において設計通りの配筋が行われていないことになる。配筋データの比較は、設計データとして記憶されている設計配筋データと、配筋状態データとに基づいて実施する。画像データの比較は、一般に知られている種々の手法を用いることができる。
【００３８】
＜比較結果提示手段＞
比較結果提示手段７０は、配筋状態比較手段６０における比較結果を提示するための手段である。なお、提示とは、表示手段における比較結果の表示、印刷手段における比較結果の印刷、音声出力手段による比較結果の音声出力等をいう。
【００３９】
比較結果提示手段７０では、例えば、図２に示すように、配筋状態データと設計配筋データとが相違している箇所を表示手段の表示画面に表示する。この場合、設計通りに配筋されている箇所は配筋状態をそのまま表示し、設計通りの配筋が行われていない箇所は、通常状態とは異なる色（例えば、赤色、黄色）等を用いて鉄筋を表示する。また、設計配筋データを実際の鉄筋と区別することができるように、破線等を用いて表示することにより、実際の配筋位置と設計された配筋位置とを比較することができる。
【００４０】
＜配筋出来形管理方法＞
図３を参照して、上述した配筋出来形管理システム１００を用いた配筋出来形管理方法について説明する。なお、配筋出来形管理を行うには、事前に、撮影範囲を設定に使用する定規やマーカーを設置しておく。
【００４１】
本発明の実施形態に係る配筋出来形管理方法は、図３に示すように、鉄筋の長さ及び太さの基準となる基準データを付与して撮影範囲を設定し（Ｓ１）、設定された撮影範囲で配筋状態を撮影して撮影データを生成し（Ｓ２）、撮影データに対して画像処理を行う（Ｓ３）。
【００４２】
続いて、配筋状態の撮影データに対して、パターンマッチング又は機械学習の少なくとも一方の手法を用いて配筋状態を認識して配筋状態データを生成する（Ｓ４）。そして、生成した配筋状態データと記憶している設計配筋データを比較して（Ｓ５）、比較結果を提示（表示）する（Ｓ６）。
【００４３】
なお、撮影データの鮮鋭化等が必要ではない撮影状況の場合には、画像処理工程を省略することができる。また、生成する配筋状態データは、鉄筋本数、配筋ピッチ、鉄筋の長さ、鉄筋の太さ、継手の形状及び位置の少なくとも１つのデータを含んでいる。
【００４４】
＜従来技術と比較した本発明の有利な効果＞
従来の配筋出来形管理方法では、配筋状態を認識するために背景の色を規定する等、鉄筋を識別するための基準が必要であったが、本発明ではパターンマッチングや機械学習（ディープラーニング）を用いることにより、背景等の状態に限定されずに配筋状態を認識することができる。また、画像認識を行うには処理に時間が掛かるとされてきたが、撮影範囲を限定することにより、処理時間が短縮されるため、リアルタイムに配筋検査を行うことができる。さらに、検査箇所（撮影範囲）を限定することで、鉄筋の認識精度と認識時間が格段に向上する利点がある。
【符号の説明】
【００４５】
１０  撮影範囲設定手段
２０  撮影データ生成手段
３０  画像処理手段
４０  配筋状態データ生成手段
５０  設計配筋データ記憶手段
６０  配筋状態比較手段
７０  比較結果提示手段
１００  配筋出来形管理システム
【図１】
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【図２】
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【図３】
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