(57)【要約】【課題】鉄筋コンクリート構造物内部の劣化損傷具合を定量的に評価する。【解決手段】取得部１２が、鉄筋コンクリート構造物の表面の各位置において、表面から鉄筋コンクリート構造物の内部方向へ照射した電磁波の反射波の強度を、各位置に対応する画素の画素値で表した反射波強度画像を取得し、設定部１４が、取得部１２により取得された反射波強度画像において、評価対象の範囲を設定し、算出部１６が、反射波強度画像における画素値について、設定部１４により設定された範囲に応じた種類の統計的指標を算出し、評価部１８が、算出部１６により算出された値を用いて、鉄筋コンクリート構造物の劣化損傷具合を評価する。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉄筋コンクリート構造物の表面の各位置において、前記表面から前記鉄筋コンクリート構造物の内部方向へ照射した電磁波の反射波の強度を、前記各位置に対応する画素の画素値で表した画像を取得する取得部と、
前記取得部により取得された画像において、評価対象の範囲を設定する設定部と、
前記画像における画素値について、前記設定部により設定された範囲に応じた種類の統計的指標を算出する算出部と、
前記算出部により算出された値を用いて、前記鉄筋コンクリート構造物の劣化損傷具合を評価する評価部と、
を含む鉄筋コンクリート構造物評価装置。
【請求項２】
前記設定部は、前記取得部により取得された画像において、鉄筋を示す領域と、鉄筋以外を示す領域とを含む範囲を設定し、
前記算出部は、前記統計的指標として、前記範囲における画素値のばらつきを示す値を算出する
請求項１に記載の鉄筋コンクリート構造物評価装置。
【請求項３】
前記設定部は、前記画像において複数の箇所に前記範囲を設定する場合、複数の前記範囲の各々における、鉄筋を示す領域と、鉄筋以外を示す領域との割合が一定になるように複数の前記範囲を設定する請求項２に記載の鉄筋コンクリート構造物評価装置。
【請求項４】
前記設定部は、前記画像において、前記鉄筋を示す領域に沿った方向を一辺とする格子状に複数の前記範囲を設定する請求項２又は請求項３に記載の鉄筋コンクリート構造物評価装置。
【請求項５】
前記設定部は、前記格子状の範囲の一辺の間隔を、前記鉄筋を示す領域の間隔と同等とする請求項４に記載の鉄筋コンクリート構造物評価装置。
【請求項６】
前記設定部は、前記取得部により取得された画像において、鉄筋を示す領域のみとみなされる範囲、又は鉄筋以外を示す領域のみとみなされる範囲を設定し、
前記算出部は、前記統計的指標として、前記範囲における画素値のばらつきを示す値、及び画素値の平均値を算出する
請求項１に記載の鉄筋コンクリート構造物評価装置。
【請求項７】
前記評価部は、前記算出部により算出された値を、予め定めた基準値と比較して、前記劣化損傷具合を評価する請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載の鉄筋コンクリート構造物評価装置。
【請求項８】
前記評価部は、前記鉄筋コンクリート構造物の同一箇所において、経時的に取得される複数の前記画像の各々について、前記算出部により算出された値を比較して、前記劣化損傷具合の経時変化を評価する請求項１〜請求項７のいずれか１項に記載の鉄筋コンクリート構造物評価装置。
【請求項９】
前記評価部は、前記鉄筋コンクリート構造物の異なる箇所において取得される複数の前記画像の各々について、前記算出部により算出された値を比較して、前記劣化損傷具合を評価する請求項１〜請求項８のいずれか１項に記載の鉄筋コンクリート構造物評価装置。
【請求項１０】
取得部が、鉄筋コンクリート構造物の表面の各位置において、前記表面から前記鉄筋コンクリート構造物の内部方向へ照射した電磁波の反射波の強度を、前記各位置に対応する画素の画素値で表した画像を取得し、
設定部が、前記取得部により取得された画像において、評価対象の範囲を設定する設定し、
算出部が、前記画像における画素値について、前記設定部により設定された範囲に応じて選択された統計的指標を算出し、
評価部が、前記算出部により算出された値を用いて、前記鉄筋コンクリート構造物の劣化損傷具合を評価する
鉄筋コンクリート構造物評価方法。
【請求項１１】
コンピュータを、請求項１〜請求項９のいずれか１項に記載の鉄筋コンクリート構造物評価装置を構成する各部として機能させるための鉄筋コンクリート構造物評価プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鉄筋コンクリート構造物評価装置、方法、及びプログラムに係り、特に、鉄筋コンクリート構造物内部の劣化損傷具合を評価する鉄筋コンクリート構造物評価装置、方法、及びプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、道路橋の路面構造体である鉄筋コンクリート床版内部の劣化損傷具合を、電磁波を活用した画像診断により評価することが行われている。
【０００３】
例えば、探査対象面の上方から探査対象面下へ電磁波を照射し、該電磁波の多重反射波データを検出し、最初の鋼床版反射波の検出時刻を超えても、反射波の行路全体長に相当する時間経過後に検出した反射波を仮想探査深さ面での反射波又は該行路を経過した舗装通過波とみなし、観測波に対して仮想深度別にバックグラウンド・サブトラクション処理によりノイズを除去し、損傷部位を分離観察可能とし、さらに、複数の異なる仮想深さ別に検出される反射波の反射波強度の最大値をオーバーレイ処理値とし、オーバーレイ処理後の反射波強度から作成するオーバーレイ水平面画像に舗装損傷部を損傷度レベル別に表示現出する鋼床版舗装の損傷を探査する方法が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１５−２１５３３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来技術における画像診断は、専門技術者が画像を見て、鉄筋コンクリート床版の健全部と劣化部とを相対的に判定するものであり、専門技術者以外には分かり難い定性的な評価である。
【０００６】
本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、鉄筋コンクリート構造物内部の劣化損傷具合を定量的に評価することができる鉄筋コンクリート構造物評価装置、方法、及びプログラム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】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明に係る鉄筋コンクリート構造物評価装置は、鉄筋コンクリート構造物の表面の各位置において、前記表面から前記鉄筋コンクリート構造物の内部方向へ照射した電磁波の反射波の強度を、前記各位置に対応する画素の画素値で表した画像を取得する取得部と、前記取得部により取得された画像において、評価対象の範囲を設定する設定部と、前記画像における画素値について、前記設定部により設定された範囲に応じた種類の統計的指標を算出する算出部と、前記算出部により算出された値を用いて、前記鉄筋コンクリート構造物の劣化損傷具合を評価する評価部と、を含んで構成されている。
【０００８】
本発明に係る鉄筋コンクリート構造物評価装置によれば、取得部が、鉄筋コンクリート構造物の表面の各位置において、表面から鉄筋コンクリート構造物の内部方向へ照射した電磁波の反射波の強度を、各位置に対応する画素の画素値で表した画像を取得し、設定部が、取得部により取得された画像において、評価対象の範囲を設定し、算出部が、画像における画素値について、設定部により設定された範囲に応じた種類の統計的指標を算出し、評価部が、算出部により算出された値を用いて、鉄筋コンクリート構造物の劣化損傷具合を評価する。これにより、鉄筋コンクリート構造物内部の劣化損傷具合を定量的に評価することができる。
【０００９】
また、前記設定部は、前記取得部により取得された画像において、鉄筋を示す領域と、鉄筋以外を示す領域とを含む範囲を設定し、前記算出部は、前記統計的指標として、前記範囲における画素値のばらつきを示す値を算出することができる。これにより、画素値のばらつきを示す値を用いた明確な評価を行うことができる。
【００１０】
また、前記設定部は、前記画像において複数の箇所に前記範囲を設定する場合、複数の前記範囲の各々における、鉄筋を示す領域と、鉄筋以外を示す領域との割合が一定になるように複数の前記範囲を設定することができる。これにより、画素値のばらつきを示す値を用いて、安定して評価を行うことができる。
【００１１】
また、前記設定部は、前記画像において、前記鉄筋を示す領域に沿った方向を一辺とする格子状に複数の前記範囲を設定することができる。これにより、効率的に範囲を設定することができる。
【００１２】
また、前記設定部は、前記格子状の範囲の一辺の間隔を、前記鉄筋を示す領域の間隔と同等とすることができる。これにより、鉄筋を示す領域と、鉄筋以外を示す領域との割合が一定になるような範囲設定を効率的に行うことができる。
【００１３】
また、前記設定部は、前記取得部により取得された画像において、鉄筋を示す領域のみとみなされる範囲、又は鉄筋以外を示す領域のみとみなされる範囲を設定し、前記算出部は、前記統計的指標として、前記範囲における画素値のばらつきを示す値、及び画素値の平均値を算出することができる。これにより、鉄筋を示す領域、及び鉄筋以外を示す領域のそれぞれについて、詳細な評価を行うことができる。
【００１４】
また、前記評価部は、前記算出部により算出された値を、予め定めた基準値と比較して、前記劣化損傷具合を評価することができる。
【００１５】
また、前記評価部は、前記鉄筋コンクリート構造物の同一箇所において、経時的に取得される複数の前記画像の各々について、前記算出部により算出された値を比較して、前記劣化損傷具合の経時変化を評価することができる。
【００１６】
また、前記評価部は、前記鉄筋コンクリート構造物の異なる箇所において取得される複数の前記画像の各々について、前記算出部により算出された値を比較して、前記劣化損傷具合を評価することができる。
【００１７】
このように、算出された画素値の統計的指標を用いて、様々な態様で鉄筋コンクリート構造物内部の劣化損傷具合を定量的に評価することができる。
【００１８】
また、本発明に係る鉄筋コンクリート構造物評価方法は、取得部が、鉄筋コンクリート構造物の表面の各位置において、前記表面から前記鉄筋コンクリート構造物の内部方向へ照射した電磁波の反射波の強度を、前記各位置に対応する画素の画素値で表した画像を取得し、設定部が、前記取得部により取得された画像において、評価対象の範囲を設定する設定し、算出部が、前記画像における画素値について、前記設定部により設定された範囲に応じて選択された統計的指標を算出し、評価部が、前記算出部により算出された値を用いて、前記鉄筋コンクリート構造物の劣化損傷具合を評価する方法である。
【００１９】
また、本発明に係る鉄筋コンクリート構造物評価プログラムは、コンピュータを、上記の鉄筋コンクリート構造物評価装置を構成する各部として機能させるためのプログラムである。
【発明の効果】
【００２０】
本発明に係る鉄筋コンクリート構造物評価装置、方法、及びプログラムによれば、鉄筋コンクリート構造物へ照射した電磁波の反射波の強度を画素値で表した画像に設定した評価範囲に応じた種類の統計的指標を用いて評価を行うことにより、鉄筋コンクリート構造物内部の劣化損傷具合を定量的に評価することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】鉄筋コンクリート構造物評価システムの概略構成図である。
【図２】反射応答波形の検出を説明するための図である。
【図３】１グリッドにつき検出される反射応答波形の一例を示す図である。
【図４】３次元の反射波強度を説明するための図である。
【図５】鉄筋コンクリート構造物評価装置のハードウェア構成を示すブロック図である。
【図６】鉄筋コンクリート構造物評価装置の機能構成の例を示すブロック図である。
【図７】第１実施形態における評価範囲の設定を説明するための図である。
【図８】第１実施形態における評価範囲の設定を説明するための図である。
【図９】標準偏差を用いた劣化損傷の評価の一例を説明するための図である。
【図１０】標準偏差の経時変化を用いた劣化損傷の評価の一例を説明するための図である。
【図１１】鉄筋コンクリート構造物評価処理の一例を示すフローチャートである。
【図１２】第２実施形態における評価範囲の設定を説明するための図である。
【図１３】健全鉄筋部、腐食鉄筋部、及び健全コンクリート部の評価範囲の画素値の分布を示す図である。
【図１４】健全鉄筋部、腐食鉄筋部、及び健全コンクリート部についての評価範囲毎の画素値の標準偏差及び平均値を示す図である。
【図１５】第２実施形態における評価範囲の設定の一例を説明するための図である。
【図１６】健全床版における鉄筋部分の評価範囲の画素値の分布を示す図である。
【図１７】健全床版におけるコンクリート部分の評価範囲の画素値の分布を示す図である。
【図１８】健全床版及び鉄筋腐食床版についての評価範囲毎の画素値の標準偏差及び平均値を示す図である。
【図１９】ジャンカ床版における鉄筋部分の評価範囲の画素値の分布を示す図である。
【図２０】ジャンカ床版におけるコンクリート部分の評価範囲の画素値の分布を示す図である。
【図２１】ジャンカ＋滞水１ｍｍ床版における鉄筋部分の評価範囲の画素値の分布を示す図である。
【図２２】ジャンカ＋滞水１ｍｍ床版におけるコンクリート部分の評価範囲の画素値の分布を示す図である。
【図２３】ジャンカ＋滞水３ｍｍ床版における鉄筋部分の評価範囲の画素値の分布を示す図である。
【図２４】ジャンカ＋滞水３ｍｍ床版におけるコンクリート部分の評価範囲の画素値の分布を示す図である。
【図２５】ジャンカ、ジャンカ＋滞水１ｍｍ床版、及びジャンカ＋滞水３ｍｍ床版についての評価範囲の画素値の分布を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明の実施形態の一例を、図面を参照しつつ説明する。
【００２３】
以下の各実施形態では、道路橋の路面構造体である鉄筋コンクリート床版内部の劣化損傷具合を評価する場合について説明する。
【００２４】
＜第１実施形態＞
図１に示すように、第１実施形態に係る鉄筋コンクリート構造物評価システム１００は、鉄筋コンクリート構造物評価装置１０と、電磁波装置２０と、画像処理装置３０とを含んで構成される。
【００２５】
電磁波装置２０は、ライン上に複数設けられた電磁波照射部及び受信部を備え、車両９０の進行方向が橋軸方向、電磁波装置２０のライン方向が橋軸直角方向となるように、例えば車両９０の後方下部等に設けられる。
【００２６】
図２に示すように、電磁波装置２０は、道路橋表面の反射波強度検出範囲９５を車両進行方向に走査しながら、表面から鉄筋コンクリート床版の内部（深さ）方向へ電磁波を照射し、その反射波を受信する。これにより、反射波強度検出範囲９５の各グリッドについて、深度に応じた反射波強度を検出する。深度に応じた反射波強度は、１グリッドにつき、図３に示すような反射応答波形の形で検出される。１グリッドは、例えば、１ｃｍ×１ｃｍであり、１ライン幅は２．０ｍとすることができる。この場合、１ラインにつき２００グリッド分の反射応答波形が検出される。
【００２７】
深度は、電磁波の照射から反射波の受信までの時間に対応する。図３に示すような反射応答波形から、所望の各深度に対応した反射波強度を抽出することにより、鉄筋コンクリート床版の深さ毎の反射波強度が得られる。すなわち、道路橋表面に対して２次元に設定される各グリッドについて反射応答波形が検出され、検出された反射応答波形から、深さ方向に複数の反射波強度の値が得られることにより、反射波強度検出範囲９５において、３次元の反射波強度が得られることになる。
【００２８】
電磁波装置２０は、取得した各グリッドについての反射応答波形（深度に応じた反射波強度）の情報を、画像処理装置３０へ出力する。
【００２９】
なお、電磁波装置２０は、車両９０に取り付けられている形態に限定されず、作業員に保持される形態、手押し車の形態など、他の形態でもよい。
【００３０】
画像処理装置３０は、電磁波装置２０から出力された各グリッドについての反射応答波形から、所望の深度毎に反射波強度を抽出し、反射波強度を画素値に変換し、各グリッドに対応する画素を平面結合処理することにより、反射波強度画像を生成する。上述したように、電磁波装置２０から出力される各グリッドの反射応答波形の情報は、３次元の反射波強度を表すため、この情報を用いて、画像処理装置３０は、図４に示すように、深度方向に応じた平面データを示す反射波強度画像、橋軸方向に沿った縦断データを示す反射波強度画像、及び橋軸直角方向に沿った横断データを示す反射波強度画像を生成することができる。
【００３１】
画像処理装置３０は、生成した反射波強度画像を出力する。
【００３２】
図５は、第１実施形態に係る鉄筋コンクリート構造物評価装置１０のハードウェア構成を示すブロック図である。図５に示すように、鉄筋コンクリート構造物評価装置１０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）４２、メモリ４４、記憶装置４６、入力装置４８、出力装置５０、光ディスク駆動装置５２、及び通信Ｉ／Ｆ（Interface）５４を有する。各構成は、バスを介して相互に通信可能に接続されている。
【００３３】
記憶装置４６には、鉄筋コンクリート構造物評価処理を実行するための鉄筋コンクリート構造物評価プログラムが格納されている。ＣＰＵ４２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、各構成を制御したりする。すなわち、ＣＰＵ４２は、記憶装置４６からプログラムを読み出し、メモリ４４を作業領域としてプログラムを実行する。ＣＰＵ４２は、記憶装置４６に記憶されているプログラムに従って、上記各構成の制御及び各種の演算処理を行う。
【００３４】
メモリ４４は、ＲＡＭ（Random Access Memory）により構成され、作業領域として一時的にプログラム及びデータを記憶する。記憶装置４６は、ＲＯＭ（Read Only Memory）、及び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。
【００３５】
入力装置４８は、例えば、キーボードやマウス等の、各種の入力を行うための装置である。出力装置５０は、例えば、ディスプレイやプリンタ等の、各種の情報を出力するための装置である。出力装置５０として、タッチパネルディスプレイを採用することにより、入力装置４８として機能させてもよい。光ディスク駆動装置５２は、ＣＤ−ＲＯＭ（Compact Disc Read Only Memory）又はブルーレイディスクなどの各種の記録媒体に記憶されたデータの読み込みや、記録媒体に対するデータの書き込み等を行う。
【００３６】
通信Ｉ／Ｆ５４は、他の機器と通信するためのインタフェースであり、例えば、イーサネット（登録商標）、ＦＤＤＩ又はＷｉ−Ｆｉ（登録商標）等の規格が用いられる。
【００３７】
次に、第１実施形態に係る鉄筋コンクリート構造物評価装置１０の機能構成について説明する。
【００３８】
図６は、鉄筋コンクリート構造物評価装置１０の機能構成の例を示すブロック図である。図６に示すように、鉄筋コンクリート構造物評価装置１０は、機能構成として、取得部１２と、設定部１４と、算出部１６と、評価部１８とを含む。各機能構成は、ＣＰＵ４２が記憶装置４６に記憶された鉄筋コンクリート構造物評価プログラムを読み出し、メモリ４４に展開して実行することにより実現される。
【００３９】
第１実施形態では、図７に示すように、反射波強度画像において、健全な鉄筋と鉄筋以外の部分とを含む範囲と、変状の可能性がある鉄筋と鉄筋以外の部分とを含む範囲とでは、画素値のばらつきに差があることに着目し、反射波強度画像内の一定面積に占める画素の画素値のばらつきを用いて、劣化損傷具合を評価する。以下、各機能部について詳述する。
【００４０】
取得部１２は、画像処理装置３０から出力された反射波強度画像を取得し、設定部１４へ受け渡す。
【００４１】
設定部１４は、取得部１２から受け渡された反射波強度画像における上記の一定面積を、評価範囲として設定する。第１実施形態では、設定部１４は、反射波強度画像において、鉄筋を示す領域と、鉄筋以外を示す領域とを含む範囲を、評価範囲として設定する。評価範囲を複数設定する際には、設定部１４は、複数の評価範囲の各々における、鉄筋を示す領域と、鉄筋以外を示す領域との割合が一定になるように複数の評価範囲を設定する。なお、反射波強度画像において、鉄筋を示す領域に沿った方向を一辺とする格子状に複数の評価範囲を設定することで、効率良く複数の評価範囲を設定することができる。
【００４２】
さらに、図８に示すように、格子状に複数の評価範囲を設定する場合において、格子の間隔を、鉄筋を示す領域の間隔と同等にし、格子の１つのマス内に、１本の鉄筋が対応するように範囲を設定することができる。例えば、鉄筋が２５ｃｍピッチで配置されている場合、設定する範囲も、反射波強度画像上で２５ｃｍ×２５ｃｍに相当する大きさで設定する。この場合、鉄筋を示す領域と鉄筋以外を示す領域との割合が一定になるような範囲設定を効率良く行うことができる。
【００４３】
なお、評価範囲の設定方法は、図８など上記の例に限定されず、例えば、１つの範囲に２本分の鉄筋を示す領域が含まれるように設定するなど、適宜調整可能である。
【００４４】
設定部１４は、上記の評価範囲の設定をユーザの指定により受け付けてもよいし、画像処理により鉄筋を示す部分を認識して自動的に設定するようにしてもよい。
【００４５】
算出部１６は、反射波強度画像における画素値について、設定部１４により設定された評価範囲に応じた種類の統計的指標を算出する。第１実施形態では、算出部１６は、設定した各評価範囲における画素値のばらつきを示す値を算出する。画素値のばらつきを示す値は、例えば、分散、標準偏差等とすることができる。以下では、標準偏差を用いる場合を例に説明する。
【００４６】
評価部１８は、算出部１６により算出された各評価範囲の標準偏差を用いて、鉄筋コンクリート床版の劣化損傷具合を評価する。具体的には、鉄筋が健全な状態である場合には、鉄筋に変状が生じている場合に比べ、反射波強度画像において、鉄筋を示す領域と鉄筋以外を示す領域とのコントラストが大きい（図７参照）、すなわち、標準偏差が大きくなることを利用して、評価部１８は、鉄筋コンクリート床版の劣化損傷具合を評価する。
【００４７】
より具体的には、評価部１８は、ある評価範囲について算出された標準偏差が予め定めた基準値を下回った場合に、その評価範囲に劣化損傷が生じていると評価することができる。
【００４８】
また、評価部１８は、複数の評価範囲を含むブロック毎に、鉄筋コンクリート床版の劣化損傷具合を評価してもよい。例えば、図９に示すように、評価部１８は、ブロック（図９の例では、４×４個の評価範囲で１ブロック）内で算出されている標準偏差の中央値が、基準値（例えば、５．０）を下回った場合に、そのブロックに劣化損傷が生じていると評価することができる。
【００４９】
なお、道路橋の個体差や反射応答波形検出時の検出条件等により適切な基準値は異なるため、画一的に基準値を定めておくことは困難な場合もある。そこで、道路橋施工時や補修作業後など、鉄筋コンクリート床版が健全な状態において取得された反射波強度画像から算出された各評価範囲の標準偏差を基準値として記憶しておく。そして、評価部１８は、評価時において取得された反射波強度画像から算出された各評価範囲の標準偏差を、対応する基準値と比較して、鉄筋コンクリート床版の劣化損傷具合を評価してもよい。
【００５０】
また、評価部１８は、鉄筋コンクリート床版の同一箇所において、経時的に取得される複数の反射波強度画像の各々について、算出部１６により算出された標準偏差を比較して、劣化損傷具合の経時変化を評価してもよい。例えば、図１０に示すように、評価部１８は、１年毎に、鉄筋コンクリート床版の同一箇所において算出された標準偏差を、前年以前の標準偏差と比較して、その変化の程度を評価するようにしてもよい。図１０の例では、ブロック内の標準偏差の中央値が、１年目及び２年目に比べて３年目に大きく下がっており、鉄筋コンクリート床版の該当箇所に劣化損傷が生じたと評価することができる。
【００５１】
また、評価部１８は、同一箇所における経時的な比較だけでなく、鉄筋コンクリート床版の異なる箇所において取得される複数の反射波強度画像の各々について、算出部１６により算出された標準偏差を比較して、劣化損傷具合を評価してもよい。
【００５２】
次に、第１実施形態に係る鉄筋コンクリート構造物評価システム１００の作用について説明する。
【００５３】
道路橋上を車両９０で走行しながら、電磁波装置２０により、反射波強度検出範囲９５における各グリッドの反射応答波形を検出する。電磁波装置２０で検出された反射応答波形は画像処理装置３０に入力され、画像処理装置３０が各グリッドの反射応答波形に基づいて、反射波強度画像を生成する。
【００５４】
画像処理装置３０で生成された反射波強度画像が鉄筋コンクリート構造物評価装置１０へ入力されると、鉄筋コンクリート構造物評価装置１０において、図１１に示す鉄筋コンクリート構造物評価処理が実行される。図１１は、鉄筋コンクリート構造物評価装置１０のＣＰＵ４２により実行される鉄筋コンクリート構造物評価処理の流れを示すフローチャートである。ＣＰＵ４２が記憶装置４６から鉄筋コンクリート構造物評価プログラムを読み出して、メモリ４４に展開して実行することにより、ＣＰＵ４２が鉄筋コンクリート構造物評価装置１０の各機能構成として機能し、図１１に示す鉄筋コンクリート構造物評価処理が実行される。
【００５５】
ステップＳ１２で、取得部１２が、入力された反射波強度画像を取得し、設定部１４へ受け渡す。
【００５６】
次に、ステップＳ１４で、設定部１４が、取得部１２から受け渡された反射波強度画像に、評価範囲を設定する。
【００５７】
次に、ステップＳ１６で、算出部１６が、設定された評価範囲毎に、評価範囲内に含まれる画素の画素値の標準偏差を算出する。
【００５８】
次に、ステップＳ１８で、評価部１８が、算出部１６により算出された各評価範囲の標準偏差を、予め定めた基準値、正常時に得られた標準偏差、過去に得られた標準偏差、他の箇所から得られた標準偏差等と比較することにより、鉄筋コンクリート床版の劣化損傷具合を評価する。
【００５９】
次に、ステップＳ２０で、評価部１８が、評価結果を出力して、鉄筋コンクリート構造物評価処理は終了する。
【００６０】
以上説明したように、第１実施形態に係る鉄筋コンクリート構造物評価システムによれば、鉄筋コンクリート構造物評価装置が、鉄筋コンクリート床版に照射した電磁波の反射波から生成された反射波強度画像において、鉄筋を示す領域と、鉄筋以外を示す領域とを含む範囲毎に、標準偏差等の画素値のばらつきを示す値を算出し、この値を用いて、鉄筋コンクリート床版内部の劣化損傷具合を評価する。これにより、鉄筋コンクリート床版内部の劣化損傷具合を定量的に評価することができる。
【００６１】
また、画素値のばらつきを示す値を算出する範囲を、鉄筋の間隔と同等の間隔の格子状に設定することにより、各範囲内の鉄筋を示す領域と、鉄筋以外を示す領域との割合が一定になるような範囲設定を効率良く行うことができる。
【００６２】
また、鉄筋コンクリート床版の同一箇所について経時的に標準偏差等の値を比較したり、異なる箇所同士で比較したりすることで、画一的な基準値を定めておくことが困難な場合でも、鉄筋コンクリート床版内部の劣化損傷具合を定量的に評価することができる。
【００６３】
＜第２実施形態＞
次に、第２実施形態について説明する。第２実施形態では、設定される評価範囲が第１実施形態と異なり、それに伴い、評価範囲について算出される統計的指標の種類も異なる場合について説明する。なお、第２実施形態に係る鉄筋コンクリート構造物評価システムにおいて、第１実施形態に係る鉄筋コンクリート構造物評価システム１００と同様の構成については、第１実施形態と同一符号を付して詳細な説明を省略する。
【００６４】
図１に示すように、第２実施形態に係る鉄筋コンクリート構造物評価システム２００は、鉄筋コンクリート構造物評価装置２１０と、電磁波装置２０と、画像処理装置３０とを含んで構成される。
【００６５】
図６に示すように、鉄筋コンクリート構造物評価装置２１０は、機能構成として、取得部１２と、設定部２１４と、算出部２１６と、評価部２１８とを含む。
【００６６】
第２実施形態では、図１２に示すように、反射波強度画像において、鉄筋を示す部分かコンクリートを示す部分か、又は、健全な部分か変状の可能性がある部分かに応じて、画素値に特徴が表れることに着目して、評価範囲の設定及び統計的指標の算出を行う。
【００６７】
設定部２１４は、取得部１２から受け渡された反射波強度画像において、鉄筋を示す領域のみとみなされる評価範囲、又は鉄筋以外を示す領域のみとみなされる評価範囲を設定する。設定部２１４は、第１実施形態における設定部１４と同様に、評価範囲の設定をユーザの指定により受け付けてもよいし、画像処理により鉄筋を示す部分を認識して自動的に設定するようにしてもよい。
【００６８】
なお、ユーザが指定する場合でも、画像処理を用いる場合でも、鉄筋部分とコンクリート部分との境界を正確に特定することは困難である。そこで、画像処理により認識される鉄筋を示す領域の情報、及び実際の鉄筋の間隔や幅などの情報に基づいて、反射波強度画像における鉄筋を示す領域を特定しておく。そして、鉄筋を示す領域のみとみなされる評価範囲を設定する場合、上記のように特定された鉄筋を示す領域が評価範囲内に所定割合以上（例えば、９０％以上）含まれる場合には、その評価範囲を、鉄筋を示す領域のみの評価範囲とみなす。同様に、鉄筋以外を示す領域のみとみなされる評価範囲を設定する場合、上記のように特定された鉄筋を示す領域が評価範囲内に含まれる割合が所定割合以下（例えば、１０％以下）である場合には、その評価範囲を、鉄筋以外を示す領域のみの評価範囲とみなす。
【００６９】
算出部２１６は、設定部２１４により設定された評価範囲毎の統計的指標として、標準偏差及び画素値の平均値を算出する。なお、標準偏差は、画素値のばらつきを示す値の一例である。
【００７０】
ここで、様々な条件の下での鉄筋を示す領域のみとみなされる評価範囲（以下、「鉄筋部分の評価範囲」という）、及び鉄筋以外（コンクリート）を示す領域のみとみなされる評価範囲（以下、「コンクリート部分の評価範囲」という）についての標準偏差及び平均値の一例を示す。
【００７１】
以下の例では、図１２に示すように、鉄筋部分の評価範囲として、健全な鉄筋を示す部分（以下、「健全鉄筋部」という）の評価範囲１、変状の可能性がある鉄筋を示す部分（以下、「腐食鉄筋部」という）の評価範囲２、及び変状のないコンクリート部分（以下、「健全コンクリート部」という）の評価範囲３を設定する。各評価範囲は、実際のサイズ３ｃｍ×２５ｃｍに相当する反射波強度画像上の領域である。
図１３に、各評価範囲の画素値の分布を示す。図１３における「強度」は、反射波強度で、反射波強度画像の画素値に相当し、「グリッド数」は画素数に相当する。以下の図においても同様である。図１３に示すように、健全鉄筋部は、健全コンクリート部に比べ、画素値のばらつきが大きく、また、反射波強度の大きい方に画素値が分布している。また、腐食鉄筋部は、健全鉄筋部に比べ、画素値のばらつきが小さい傾向があり、反射波強度が小さい方に画素値が分布している。
【００７２】
図１３に示す画素値の分布から得られる、評価範囲毎の画素値の標準偏差及び平均値を図１４に示す。標準偏差及び平均値に、上記のような特徴が定量的に表れていることが分かる。
【００７３】
また、別の例として、図１５に示すように、鉄筋部分の評価範囲として評価範囲１〜３、コンクリート部分の評価範囲として評価範囲４〜６を設定した場合について説明する。各評価範囲は、実際のサイズ２ｃｍ×５０ｃｍに相当する反射波強度画像上の領域である。
【００７４】
まず、図１６に、健全な鉄筋コンクリート床版（以下、「健全床版」という）における鉄筋部分の評価範囲の画素値の分布を示す。同様に、図１７に、健全床版におけるコンクリート部分の評価範囲の画素値の分布を示す。図１６と図１７とを比較すると、健全床版の鉄筋部分は、健全床版のコンクリート部分に比べ、画素値のばらつきが大きく、また、反射波強度が大きい方により多く画素値が分布している。
【００７５】
図１６及び図１７に示す画素値の分布から得られる、評価範囲毎の画素値の標準偏差及び平均値を図１８に示す。標準偏差及び平均値に、上記のような特徴が定量的に表れていることが分かる。
【００７６】
また、図１５の一点鎖線Ｐで示す部分に、コンクリートのジャンカを模擬した鉄筋コンクリート床版（以下、「ジャンカ床版」という）における鉄筋部分の評価範囲の画素値の分布を、図１９示す。同様に、ジャンカ床版におけるコンクリート部分の評価範囲の画素値の分布を、図２０に示す。
【００７７】
また、図１５の一点鎖線Ｐで示す部分に、コンクリートのジャンカに加え、滞水１ｍｍを模擬した鉄筋コンクリート床版（以下、「ジャンカ＋１ｍｍ床版」という）における鉄筋部分の評価範囲の画素値の分布を、図２１示す。同様に、ジャンカ＋１ｍｍ床版におけるコンクリート部分の評価範囲の画素値の分布を、図２２に示す。さらに、図１５の一点鎖線Ｐで示す部分に、コンクリートのジャンカに加え、滞水３ｍｍを模擬した鉄筋コンクリート床版（以下、「ジャンカ＋３ｍｍ床版」という）における鉄筋部分の評価範囲の画素値の分布を、図２３示す。同様に、ジャンカ＋３ｍｍ床版におけるコンクリート部分の評価範囲の画素値の分布を、図２４に示す。
【００７８】
図１９〜図２４に示すように、コンクリート部分に変状が生じている場合、健全床版のコンクリート部分に比べ、画素値が反射波強度の小さい方へ若干シフトしている。
【００７９】
また、図１９〜図２４に示す画素値の分布から得られる、評価範囲毎の画素値の標準偏差及び平均値を図２５に示す。上記のような特徴が平均値に定量的に表れていることが分かる。
【００８０】
評価部２１８は、上記のような標準偏差及び平均値の定量的な特徴に基づいて、第１実施形態に係る評価部１８と同様に、算出部２１６により算出された標準偏差及び平均値を用いて、鉄筋コンクリート構造物の劣化損傷具合を評価する。
【００８１】
第２実施形態に係る鉄筋コンクリート構造物評価装置２１０のハードウェア構成は、図５に示す、第１実施形態に係る鉄筋コンクリート構造物評価装置１０のハードウェア構成と同様であるため、説明を省略する。
【００８２】
次に、第２実施形態に係る鉄筋コンクリート構造物評価システム２００の作用について説明する。第２実施形態においても、鉄筋コンクリート構造物評価装置２１０において、図１１に示す鉄筋コンクリート構造物評価処理が実行される。
【００８３】
ただし、第１実施形態と異なり、ステップＳ１４では、設定部２１４が、鉄筋部分の評価範囲、及びコンクリート部分の評価範囲を設定する。また、ステップＳ１６では、算出部２１６が、評価範囲毎に、評価範囲内の画素値の標準偏差及び平均値を算出する。
【００８４】
以上説明したように、第２実施形態に係る鉄筋コンクリート構造物評価システムによれば、鉄筋コンクリート構造物評価装置が、鉄筋コンクリート床版に照射した電磁波の反射波から生成された反射波強度画像において、鉄筋を示す領域のみとみなされる範囲、又は鉄筋以外を示す領域のみとみなされる範囲毎に、標準偏差等の画素値のばらつきを示す値及び平均値を算出し、これらの値を用いて、鉄筋コンクリート床版内部の劣化損傷具合を評価する。これにより、鉄筋コンクリート床版内部の劣化損傷具合を定量的に評価することができる。
【００８５】
なお、第１実施形態では、鉄筋を示す領域と、鉄筋以外を示す領域とを含む評価範囲を設定し、評価範囲内の標準偏差等の画素値のばらつきを示す値を用いて評価を行う場合について説明したが、これは、鉄筋以外を示す領域、すなわちコンクリート部分が健全で、鉄筋部分とコンクリート部分とのコントラストが大きいことを前提としている。しかし、実際に取得される反射波強度画像では、コンクリート部分が健全であるとは限らなかったり、鉄筋部分が健全であるにも関わらず、コンクリート部分とのコントラストがあまり大きくなかったりする場合もある。
【００８６】
そこで、第１実施形態の手法で、明確な評価結果が得られない場合には、第１実施形態の手法で評価範囲とした箇所に対して、第２実施形態の手法で、鉄筋部分の評価範囲及びコンクリート部分の評価範囲を設定して評価を行ってもよい。
【００８７】
また、第２実施形態のように、鉄筋部分の評価範囲、及びコンクリート部分の評価範囲についての標準偏差等の画素値のばらつきを示す値及び平均値では、条件や位置の違いによる値の相違が明確でない場合もある。例えば、図１２に示すように、劣化損傷などの変状が生じている可能性がある鉄筋部分と、コンクリート部分とでは、反射波強度画像の画素値、すなわち、反射波強度に大きな違いがなく、この評価範囲の標準偏差及び平均値を用いた評価が困難な場合がある。
【００８８】
そこで、第２実施形態の手法で、明確な評価結果が得られない場合には、第２実施形態の手法で評価範囲とした箇所に対して、第１実施形態の手法で、鉄筋部分及びコンクリート部分を含む評価範囲を設定して評価を行ってもよい。
【００８９】
上記のように第１実施形態の手法と第２実施形態の手法とを組み合わせることで、より精度良く、かつ詳細な評価を行うことができる。
【００９０】
なお、上記各実施形態では、道路橋の路面構造体である鉄筋コンクリート床版を評価する場合について説明したが、これに限定されず、鉄筋コンクリート構造物により構成されているものであれば、本発明を適用可能である。
【００９１】
また、上記各実施形態では、電磁波装置が取り付けられた車両内に画像処理装置及び鉄筋コンクリート構造物評価装置を設ける場合について説明したが、これに限定されず、画像処理装置及び鉄筋コンクリート構造物評価装置は、車両外部の装置として構成してもよい。この場合、電磁波装置で検出された反射応答波形の情報は、電磁波装置と画像処理装置との間で無線通信等により送受信すればよい。
【００９２】
また、上記実施形態では、画像処理装置と鉄筋コンクリート構造物評価装置とを別々の装置として構成する場合について説明したが、画像処理装置と鉄筋コンクリート構造物評価装置とを、１つのコンピュータにより構成してもよい。
【００９３】
また、上記実施形態でＣＰＵがソフトウェア（プログラム）を読み込んで実行したパラメータ同定処理を、ＣＰＵ以外の各種のプロセッサが実行してもよい。この場合のプロセッサとしては、ＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）等の製造後に回路構成を変更可能なＰＬＤ（Programmable Logic Device）、及びＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）等の特定の処理を実行させるために専用に設計された回路構成を有するプロセッサである専用電気回路等が例示される。また、鉄筋コンクリート構造物評価処理を、これらの各種のプロセッサのうちの１つで実行してもよいし、同種又は異種の２つ以上のプロセッサの組み合わせ（例えば、複数のＦＰＧＡ、及びＣＰＵとＦＰＧＡとの組み合わせ等）で実行してもよい。また、これらの各種のプロセッサのハードウェア的な構造は、より具体的には、半導体素子等の回路素子を組み合わせた電気回路である。
【００９４】
また、上記実施形態では、鉄筋コンクリート構造物評価プログラムが記憶装置に予め記憶（インストール）されている態様を説明したが、これに限定されない。プログラムは、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ（Digital Versatile Disc Read Only Memory）、及びＵＳＢ（Universal Serial Bus）メモリ等の記録媒体に記録された形態で提供されてもよい。また、プログラムは、ネットワークを介して外部装置からダウンロードされる形態としてもよい。
【符号の説明】
【００９５】
１０、２１０  鉄筋コンクリート構造物評価装置
１２   取得部
１４、２１４  設定部
１６、２１６  算出部
１８、２１８  評価部
２０   電磁波装置
３０   画像処理装置
４２   ＣＰＵ
４４   メモリ
４６   記憶装置
４８   入力装置
５０   出力装置
５２   光ディスク駆動装置
５４   通信Ｉ／Ｆ
９０   車両
９５   反射波強度検出範囲
１００、２００       鉄筋コンクリート構造物評価システム
【図１】
2020139748.tif 000003
【図２】
2020139748.tif 000004
【図３】
2020139748.tif 000005
【図４】
2020139748.tif 000006
【図５】
2020139748.tif 000007
【図６】
2020139748.tif 000008
【図７】
2020139748.tif 000009
【図８】
2020139748.tif 000010
【図９】
2020139748.tif 000011
【図１０】
2020139748.tif 000012
【図１１】
2020139748.tif 000013
【図１２】
2020139748.tif 000014
【図１３】
2020139748.tif 000015
【図１４】
2020139748.tif 000016
【図１５】
2020139748.tif 000017
【図１６】
2020139748.tif 000018
【図１７】
2020139748.tif 000019
【図１８】
2020139748.tif 000020
【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【手続補正書】
【提出日】令和2年3月30日(2020.3.30)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉄筋コンクリート構造物の表面の各位置において、前記表面から前記鉄筋コンクリート構造物の内部方向へ照射した電磁波の反射波の強度を、前記各位置に対応する画素の画素値で表した画像を取得する取得部と、
前記取得部により取得された画像において、鉄筋を示す領域と、鉄筋以外を示す領域とを含む範囲を設定する設定部と、
前記画像における画素値について、前記設定部により設定された範囲における画素値のばらつきを示す値を算出する算出部と、
前記算出部により算出された値を用いて、前記鉄筋コンクリート構造物の劣化損傷具合を評価する評価部と、
を含む鉄筋コンクリート構造物評価装置。
【請求項２】
前記設定部は、前記画像において複数の箇所に前記範囲を設定する場合、複数の前記範囲の各々における、鉄筋を示す領域と、鉄筋以外を示す領域との割合が一定になるように複数の前記範囲を設定する請求項１に記載の鉄筋コンクリート構造物評価装置。
【請求項３】
前記設定部は、前記画像において、前記鉄筋を示す領域に沿った方向を一辺とする格子状に複数の前記範囲を設定する請求項２に記載の鉄筋コンクリート構造物評価装置。
【請求項４】
前記設定部は、前記格子状の範囲の一辺の間隔を、前記鉄筋を示す領域の間隔と同等とする請求項３に記載の鉄筋コンクリート構造物評価装置。
【請求項５】
前記設定部は、前記鉄筋を示す領域と、鉄筋以外を示す領域とを含む範囲を第１の範囲として設定すると共に、前記第１の範囲内において、鉄筋を示す領域のみとみなされる範囲、又は鉄筋以外を示す領域のみとみなされる範囲を第２の範囲として設定し、
前記算出部は、前記第１の範囲における画素値のばらつきを示す値を算出し、前記第２の範囲における画素値のばらつきを示す値、及び画素値の平均値を算出し、
前記評価部は、前記第１の範囲について算出された値に基づく評価と、前記第２の範囲について算出された値に基づく評価とを組み合せて、前記鉄筋コンクリート構造物の劣化損傷具合を評価する
請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の鉄筋コンクリート構造物評価装置。
【請求項６】
鉄筋コンクリート構造物の表面の各位置において、前記表面から前記鉄筋コンクリート構造物の内部方向へ照射した電磁波の反射波の強度を、前記各位置に対応する画素の画素値で表した画像を取得する取得部と、
前記取得部により取得された画像において、鉄筋を示す領域のみとみなされる範囲、又は鉄筋以外を示す領域のみとみなされる範囲を設定する設定部と、
前記画像における画素値について、前記設定部により設定された範囲における画素値のばらつきを示す値、及び画素値の平均値を算出する算出部と、
前記算出部により算出された値を用いて、前記鉄筋コンクリート構造物の劣化損傷具合を評価する評価部と、
を含む鉄筋コンクリート構造物評価装置。
【請求項７】
前記評価部は、前記算出部により算出された値を、予め定めた基準値と比較して、前記劣化損傷具合を評価する請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載の鉄筋コンクリート構造物評価装置。
【請求項８】
前記評価部は、前記鉄筋コンクリート構造物の同一箇所において、経時的に取得される複数の前記画像の各々について、前記算出部により算出された値を比較して、前記劣化損傷具合の経時変化を評価する請求項１〜請求項７のいずれか１項に記載の鉄筋コンクリート構造物評価装置。
【請求項９】
前記評価部は、前記鉄筋コンクリート構造物の異なる箇所において取得される複数の前記画像の各々について、前記算出部により算出された値を比較して、前記劣化損傷具合を評価する請求項１〜請求項８のいずれか１項に記載の鉄筋コンクリート構造物評価装置。
【請求項１０】
取得部が、鉄筋コンクリート構造物の表面の各位置において、前記表面から前記鉄筋コンクリート構造物の内部方向へ照射した電磁波の反射波の強度を、前記各位置に対応する画素の画素値で表した画像を取得し、
設定部が、前記取得部により取得された画像において、鉄筋を示す領域と、鉄筋以外を示す領域とを含む範囲を設定し、
算出部が、前記画像における画素値について、前記設定部により設定された範囲における画素値のばらつきを示す値を算出し、
評価部が、前記算出部により算出された値を用いて、前記鉄筋コンクリート構造物の劣化損傷具合を評価する
鉄筋コンクリート構造物評価方法。
【請求項１１】
取得部が、鉄筋コンクリート構造物の表面の各位置において、前記表面から前記鉄筋コンクリート構造物の内部方向へ照射した電磁波の反射波の強度を、前記各位置に対応する画素の画素値で表した画像を取得し、
設定部が、前記取得部により取得された画像において、鉄筋を示す領域のみとみなされる範囲、又は鉄筋以外を示す領域のみとみなされる範囲を設定し、
算出部が、前記画像における画素値について、前記設定部により設定された範囲における画素値のばらつきを示す値、及び画素値の平均値を算出し、
評価部が、前記算出部により算出された値を用いて、前記鉄筋コンクリート構造物の劣化損傷具合を評価する
鉄筋コンクリート構造物評価方法。
【請求項１２】
コンピュータを、請求項１〜請求項９のいずれか１項に記載の鉄筋コンクリート構造物評価装置を構成する各部として機能させるための鉄筋コンクリート構造物評価プログラム。