(57)【要約】【課題】本件は、建造物壁面の変状部を検出する変状部検出方法、変状部検出装置および変状部検出プログラムに関し、変状部の検出精度を向上させる。【解決手段】異なる２つの時間帯における温度分布測定から得られる２つの温度分布画像のそれぞれから平均値を取り去って２つの差分画像（画像値Ｆ，Ｇ）を作成し、互いに対応する画素ごとにＤ＝Ｆ-Ｇ、Ａ＝｜Ｆ+Ｇ｜の双方を変数とする評価値Ｅ＝（Ｄ-Ａ）／２を求め閾値Ｔと比較して変状部を検出する。【選択図】        図１
2010117259.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
検出対象の建造物壁面の健全部の表面温度よりも該建造物壁面の変状部の表面温度が上まわる第１の時間帯、および該健全部の表面温度よりも該変状部の表面温度が下まわる第２の時間帯に、該建造物壁面の、互いに同一の測定領域の表面温度分布を測定することにより、該測定領域内の各点の表面温度に応じた画素値を有する２つの温度分布画像を取得する画像取得ステップと、
前記２つの温度分布画像それぞれに関し、当該温度分布画像を構成する各画素の画素値と、該各画素の周囲領域の平均的な画素値との差分を算出することにより、２つの差分画像を求める差分画像生成ステップと、
前記２つの差分画像それぞれの画素値をＦ，Ｇとしたとき、互いに対応する一対の画素ごとに、当該一対の画素の画素値どうしの差分Ｄ＝Ｆ−Ｇと、当該一対の画素の画素値どうしの和の絶対値Ａ＝｜Ｆ＋Ｇ｜とを変数とする関数ｆ（Ｄ，Ａ）で表される評価値Ｅ＝ｆ（Ｄ，Ａ）を算出する評価値算出ステップと、
前記評価値算出ステップで算出された評価値Ｅに基づいて、前記建造物壁面の前記測定領域内の変状部を検出する変状部検出ステップとを有することを特徴とする建造物壁面の変状部検出方法。
【請求項２】
検出対象の建造物壁面の健全部の表面温度よりも該建造物壁面の変状部の表面温度が上まわる第１の時間帯、該健全部の表面温度よりも該変状部の表面温度が下まわる第２の時間帯、および該健全部と該変状部の表面温度がほぼ等しい第３の時間帯に、該建造物壁面の、いずれも同一の測定領域の表面温度分布を測定することにより、該測定領域内の各点の表面温度に応じた画素値を有する３つの温度分布画像を取得する画像取得ステップと、
前記３つの温度分布画像それぞれに関し、当該温度分布画像を構成する各画素の画素値と、該各画素の周囲領域の平均的な画素値との差分を算出することにより、３つの差分画像を求める差分画像生成ステップと、
前記３つの差分画像のうちの前記第３の時間帯における測定により得られた第３の差分画像を除く２つの差分画像それぞれの画素値をＦ，Ｇとし、該第３の差分画像の画素値をＮとしたとき、前記２つの差分画像のうちの一方の差分画像と前記第３の差分画像との間の互いに対応する一対の画素の画素値どうしの差分Ｆ´＝Ｆ−Ｎと、前記２つの差分画像のうちの他方の差分画像と前記第３の差分画像との間の互いに対応する一対の画素の画素値どうしの差分Ｇ´＝Ｇ−Ｎとを算出することにより、２つの背景除去画像を求める背景除去ステップと、
前記２つの背景除去画像間の互いに対応する一対の画素の画素値どうしの差分Ｄ＝Ｆ´−Ｇ´と、当該一対の画素の画素値どうしの和の絶対値Ａ＝｜Ｆ´＋Ｇ´｜とを変数とする関数ｆ（Ｄ，Ａ）で表される評価値Ｅ＝ｆ（Ｄ，Ａ）を算出する評価値算出ステップと、
前記評価値算出ステップで算出された評価値Ｅに基づいて、前記建造物壁面の前記測定領域内の変状部を検出する変状部検出ステップとを有することを特徴とする建造物壁面の変状部検出方法。
【請求項３】
検出対象の建造物壁面の健全部の表面温度よりも該建造物壁面の変状部の表面温度が上まわる第１の時間帯、および該健全部の表面温度よりも該変状部の表面温度が下まわる第２の時間帯に、該建造物壁面の、互いに同一の測定領域の表面温度分布を測定することにより得られた、該測定領域内の各点の表面温度に応じた画素値を有する２つの温度分布画像を取得する画像取得部と、
前記２つの温度分布画像それぞれに関し、当該温度分布画像を構成する各画素の画素値と、該各画素の周囲領域の平均的な画素値との差分を算出することにより、２つの差分画像を求める差分画像生成部と、
前記２つの差分画像それぞれの画素値をＦ，Ｇとしたとき、互いに対応する一対の画素ごとに、当該一対の画素の画素値どうしの差分Ｄ＝Ｆ−Ｇと、当該一対の画素の画素値どうしの和の絶対値Ａ＝｜Ｆ＋Ｇ｜とを変数とする関数ｆ（Ｄ，Ａ）で表される評価値Ｅ＝ｆ（Ｄ，Ａ）を算出する評価値算出部と、
前記評価値算出部で算出された評価値Ｅに基づいて、前記建造物壁面の前記測定領域内の変状部を検出する変状部検出部とを備えたことを特徴とする建造物壁面の変状部検出装置。
【請求項４】
検出対象の建造物壁面の健全部の表面温度よりも該建造物壁面の変状部の表面温度が上まわる第１の時間帯、該健全部の表面温度よりも該変状部の表面温度が下まわる第２の時間帯、および該健全部と該変状部の表面温度がほぼ等しい第３の時間帯に、該建造物壁面の、いずれも同一の測定領域の表面温度分布を測定することにより得られた、該測定領域内の各点の表面温度に応じた画素値を有する３つの温度分布画像を取得する画像取得部と、
前記３つの温度分布画像それぞれに関し、当該温度分布画像を構成する各画素の画素値と、該各画素の周囲領域の平均的な画素値との差分を算出することにより３つの差分画像を求める差分画像生成部と、
前記３つの差分画像のうちの前記第３の時間帯における測定により得られた第３の差分画像を除く２つの差分画像それぞれの画素値をＦ，Ｇとし、該第３の差分画像の画素値をＮとしたとき、前記２つの差分画像のうちの一方の差分画像と前記第３の差分画像との間の互いに対応する一対の画素の画素値どうしの差分Ｆ´＝Ｆ−Ｎと、前記２つの差分画像のうちの他方の差分画像と前記第３の差分画像との間の互いに対応する一対の画素の画素値どうしの差分Ｇ´＝Ｇ−Ｎとを算出することにより、２つの背景除去画像を求める背景除去部と、
前記２つの背景除去画像間の互いに対応する一対の画素の画素値どうしの差分Ｄ＝Ｆ´−Ｇ´と、当該一対の画素の画素値どうしの和の絶対値Ａ＝｜Ｆ´＋Ｇ´｜とを変数とする関数ｆ（Ｄ，Ａ）で表される評価値Ｅ＝ｆ（Ｄ，Ａ）を算出する評価値算出部と、
前記評価値算出部で算出された評価値Ｅに基づいて、前記建造物壁面の前記測定領域内の変状部を検出する変状部検出部とを備えたことを特徴とする建造物壁面の変状部検出装置。
【請求項５】
プログラムを実行する情報処理装置内で実行され、該情報処理装置を、
検出対象の建造物壁面の健全部の表面温度よりも該建造物壁面の変状部の表面温度が上まわる第１の時間帯、および該健全部の表面温度よりも該変状部の表面温度が下まわる第２の時間帯に、該建造物壁面の、互いに同一の測定領域の表面温度分布を測定することにより得られた、該測定領域内の各点の表面温度に応じた画素値を有する２つの温度分布画像を取得する画像取得部と、
前記２つの温度分布画像それぞれに関し、当該温度分布画像を構成する各画素の画素値と、該各画素の周囲領域の平均的な画素値との差分を算出することにより、２つの差分画像を求める差分画像生成部と、
前記２つの差分画像それぞれの画素値をＦ，Ｇとしたとき、互いに対応する一対の画素ごとに、当該一対の画素の画素値どうしの差分Ｄ＝Ｆ−Ｇと、当該一対の画素の画素値どうしの和の絶対値Ａ＝｜Ｆ＋Ｇ｜とを変数とする関数ｆ（Ｄ，Ａ）で表される評価値Ｅ＝ｆ（Ｄ，Ａ）を算出する評価値算出部と、
前記評価値算出部で算出された評価値Ｅに基づいて、前記建造物壁面の前記測定領域内の変状部を検出する変状部検出部とを有する建造物壁面の変状部検出装置として動作させることを特徴とする建造物壁面の変状部検出プログラム。
【請求項６】
プログラムを実行する情報処理装置内で実行され、該情報処理装置を、
検出対象の建造物壁面の健全部の表面温度よりも該建造物壁面の変状部の表面温度が上まわる第１の時間帯、該健全部の表面温度よりも該変状部の表面温度が下まわる第２の時間帯、および該健全部と該変状部の表面温度がほぼ等しい第３の時間帯に、該建造物壁面の、いずれも同一の測定領域の表面温度分布を測定することにより得られた、該測定領域内の各点の表面温度に応じた画素値を有する３つの温度分布画像を取得する画像取得部と、
前記３つの温度分布画像それぞれに関し、当該温度分布画像を構成する各画素の画素値と、該各画素の周囲領域の平均的な画素値との差分を算出することにより３つの差分画像を求める差分画像生成部と、
前記３つの差分画像のうちの前記第３の時間帯における測定により得られた第３の差分画像を除く２つの差分画像それぞれの画素値をＦ，Ｇとし、該第３の差分画像の画素値をＮとしたとき、前記２つの差分画像のうちの一方の差分画像と前記第３の差分画像との間の互いに対応する一対の画素の画素値どうしの差分Ｆ´＝Ｆ−Ｎと、前記２つの差分画像のうちの他方の差分画像と前記第３の差分画像との間の互いに対応する一対の画素の画素値どうしの差分Ｇ´＝Ｇ−Ｎとを算出することにより、２つの背景除去画像を求める背景除去部と、
前記２つの背景除去画像間の互いに対応する一対の画素の画素値どうしの差分Ｄ＝Ｆ´−Ｇ´と、当該一対の画素の画素値どうしの和の絶対値Ａ＝｜Ｆ´＋Ｇ´｜とを変数とする関数ｆ（Ｄ，Ａ）で表される評価値Ｅ＝ｆ（Ｄ，Ａ）を算出する評価値算出部と、
前記評価値算出部で算出された評価値Ｅに基づいて、前記建造物壁面の前記測定領域内の変状部を検出する変状部検出部とを有する建造物壁面の変状部検出装置として動作させることを特徴とする建造物壁面の変状部検出プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本件は、建造物壁面の変状部を検出する変状部検出方法および変状部検出装置、並びに、情報処理装置を変状部検出装置として動作させる変状部検出プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
例えばトンネルやビルなどの建造物は建造時から長期間経過すると老朽化が避けられず、老朽化した部分を適切な時期に適切に補修してその建造物の長寿命化を図ることが求められている。この老朽化のあらわれ方の一つとして、トンネルの内壁やビルの外壁などの表層部分が浮き上がるという現象が多く見られ、このような壁面の浮き上がりを早期に発見して壁が崩れ落ちる前に補修することによって、壁の崩壊による事故の未然防止や、補修に要する手間や費用の削減が求められている。
【０００３】
このような、壁面が浮き上がった変状部の検出方法として、赤外線温度センサを用いて壁面の温度分布を測定する方法が知られている（例えば特許文献１参照）。
【０００４】
壁面の変状部は、壁面の表層が浮いた部分であり、その表層の裏には空気層が形成されてその空気層が一種の断熱層として作用し、外気温度が上昇している途中では、壁面の表層の浮きが見られない健全部と比べ温まり易く健全部と比べ比較的高温となり、外気温度が下降している途中では、変状部の方が健全部よりも先に冷え易く健全部と比べ比較的低温となることが知られている。
【０００５】
赤外線温度センサを用いて壁面の温度分布を測定して変状部を検出する方法は、上記の温度差を利用するものであり、典型的には以下の演算により変状部が検出される。
【０００６】
すなわち、赤外線センサを用いて、日中の、外気温度が上昇しつつあるときに壁面の温度分布を測定して温度分布画像を得るとともに夜間の外気温度が下降しつつあるときも同様にして壁面の温度分布画像を得る。
【０００７】
それら２つの温度分布画像を得たときの壁面の温度は一般には互いに異なっているため次に、２つの温度分布画像それぞれについて、各温度分布画像の各画素について各画素の画像値とその温度分布画像の各画素の周囲の平均値（平均温度）との差分を求めることによる平均温度からの温度差分を画素値とする２つの差分画像を求める。
【０００８】
このようにして求めた２つの差分画像のそれぞれの画素値を各差分画像ごとに代表させてＦ，Ｇとしたとき、それら２つの差分画像の、壁面の同一点を表わす一対の画素ごとに、それら一対の画素の画素値どうしの差分Ｄ＝Ｆ−Ｇを算出し、その差分を閾値Ｔと比較して周囲とは温度変化が異なった変状部を検出する。
【特許文献１】特開２００４−３４７５８５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上記の演算により、壁面の健全部については温度が一様に変化し、変状部については外気温度上昇時には温度が必ず先に上昇するとともに外気温度下降時には必ず先に下降する、という外乱の少ない条件下では変状部を検出することが可能であるが、実際の壁面では、例えば壁面の一部が日照で高温になるなど、日中に得た画像にのみ外乱が入ったり、あるいはどちらか一方の画像のみに高温物体あるいは低温物体の反射があったりなど、様々な外乱が存在し、上記の演算では精度上不充分であるという問題がある。この精度が不充分である点を補うためには、上記の閾値Ｔを、健全部を変状部として誤検出することがあっても変状部を見逃がすことがないレベルに設定して誤検出を含む変状部を検出し、検出された変状部の全領域について例えば人手をかけてハンマで打診して健全部か変状部か判定する必要を生じる。この人手による判定を行なうには例えば車両の通行量の多いトンネルの場合は高所作業車を用意する必要があり、また高層ビルの場合は高所作業を必要とするなど、多大な困難と費用を伴うことになる。このため、変状部の検出精度の向上が強く求められている。
【００１０】
そこで、本件開示の発明の課題は、変状部の検出精度を向上させることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本件開示の建造物壁面の変状部検出方法のうちの第１の建造物壁面の変状部検出方法は、
検出対象の建造物壁面の健全部の表面温度よりも建造物壁面の変状部の表面温度が上まわる第１の時間帯、および健全部の表面温度よりも変状部の表面温度が下まわる第２の時間帯に、建造物壁面の、互いに同一の測定領域の表面温度分布を測定することにより、測定領域内の各点の表面温度に応じた画素値を有する２つの温度分布画像を取得する画像取得ステップと、
上記２つの温度分布画像それぞれに関し、その温度分布画像を構成する各画素の画素値と、各画素の周囲領域の平均的な画素値との差分を算出することにより、２つの差分画像を求める差分画像生成ステップと、
上記２つの差分画像それぞれの画素値をＦ，Ｇとしたとき、互いに対応する一対の画素ごとに、一対の画素の画素値どうしの差分Ｄ＝Ｆ−Ｇと、一対の画素の画素値どうしの和の絶対値Ａ＝｜Ｆ＋Ｇ｜とを変数とする関数ｆ（Ｄ，Ａ）で表される評価値Ｅ＝ｆ（Ｄ，Ａ）を算出する評価値算出ステップと、
評価値算出ステップで算出された評価値Ｅに基づいて、建造物壁面の測定領域内の変状部を検出する変状部検出ステップとを有する。
【００１２】
また、本件発明の建造物壁面の変状部検出方法のうちの第２の建造物壁面の変状部検出方法は、
検出対象の建造物壁面の健全部の表面温度よりも建造物壁面の変状部の表面温度が上まわる第１の時間帯、健全部の表面温度よりも変状部の表面温度が下まわる第２の時間帯、および健全部と変状部の表面温度がほぼ等しい第３の時間帯に、建造物壁面の、いずれも同一の測定領域の表面温度分布を測定することにより、測定領域内の各点の表面温度に応じた画素値を有する３つの温度分布画像を取得する画像取得ステップと、
上記３つの温度分布画像それぞれに関し、その温度分布画像を構成する各画素の画素値と、各画素の周囲領域の平均的な画素値との差分を算出することにより、３つの差分画像を求める差分画像生成ステップと、
前記３つの差分画像のうちの前記第３の時間帯における測定により得られた第３の差分画像を除く２つの差分画像それぞれの画素値をＦ，Ｇとし、該第３の差分画像の画素値をＮとしたとき、前記２つの差分画像のうちの一方の差分画像と前記第３の差分画像との間の互いに対応する一対の画素の画素値どうしの差分Ｆ´＝Ｆ−Ｎと、前記２つの差分画像のうちの他方の差分画像と前記第３の差分画像との間の互いに対応する一対の画素の画素値どうしの差分Ｇ´＝Ｇ−Ｎとを算出することにより、２つの背景除去画像を求める背景除去ステップと、
前記２つの背景除去画像間の互いに対応する一対の画素の画素値どうしの差分Ｄ＝Ｆ´−Ｇ´と、当該一対の画素の画素値どうしの和の絶対値Ａ＝｜Ｆ´＋Ｇ´｜とを変数とする関数ｆ（Ｄ，Ａ）で表される評価値Ｅ＝ｆ（Ｄ，Ａ）を算出する評価値算出ステップと、
前記評価値算出ステップで算出された評価値Ｅに基づいて、前記建造物壁面の前記測定領域内の変状部を検出する変状部検出ステップとを有する。
【００１３】
また、本件開示の建造物壁面の変状部検出装置のうちの第１の建造物壁面の変状部検出装置は、
検出対象の建造物壁面の健全部の表面温度よりも該建造物壁面の変状部の表面温度が上まわる第１の時間帯、および健全部の表面温度よりも変状部の表面温度が下まわる第２の時間帯に、建造物壁面の、互いに同一の測定領域の表面温度分布を測定することにより得られた、測定領域内の各点の表面温度に応じた画素値を有する２つの温度分布画像を取得する画像取得部と、
上記２つの温度分布画像それぞれに関し、その温度分布画像を構成する各画素の画素値と、各画素の周囲領域の平均的な画素値との差分を算出することにより、２つの差分画像を求める差分画像生成部と、
上記２つの差分画像それぞれの画素値をＦ，Ｇとしたとき、互いに対応する一対の画素ごとに、一対の画素の画素値どうしの差分Ｄ＝Ｆ−Ｇと、一対の画素の画素値どうしの和の絶対値Ａ＝｜Ｆ＋Ｇ｜とを変数とする関数ｆ（Ｄ，Ａ）で表される評価値Ｅ＝ｆ（Ｄ，Ａ）を算出する評価値算出部と、
評価値算出部で算出された評価値Ｅに基づいて、建造物壁面の測定領域内の変状部を検出する変状部検出部とを備えている。
【００１４】
また、本件開示の建造物壁面の変状部検出装置のうちの第２の建造物壁面の変状部検出装置は、
検出対象の建造物壁面の健全部の表面温度よりも建造物壁面の変状部の表面温度が上まわる第１の時間帯、健全部の表面温度よりも変状部の表面温度が下まわる第２の時間帯、および健全部と変状部の表面温度がほぼ等しい第３の時間帯に、建造物壁面の、いずれも同一の測定領域の表面温度分布を測定することにより得られた、測定領域内の各点の表面温度に応じた画素値を有する３つの温度分布画像を取得する画像取得部と、
上記３つの温度分布画像それぞれに関し、その温度分布画像を構成する各画素の画素値と、各画素の周囲領域の平均的な画素値との差分を算出することにより３つの差分画像を求める差分画像生成部と、
上記３つの差分画像のうちの上記第３の時間帯における測定により得られた第３の差分画像を除く２つの差分画像それぞれの画素値をＦ，Ｇとし、第３の差分画像の画素値をＮとしたとき、上記２つの差分画像のうちの一方の差分画像と第３の差分画像との間の互いに対応する一対の画素の画素値どうしの差分Ｆ´＝Ｆ−Ｎと、上記２つの差分画像のうちの他方の差分画像と第３の差分画像との間の互いに対応する一対の画素の画素値どうしの差分Ｇ´＝Ｇ−Ｎとを算出することにより、２つの背景除去画像を求める背景除去部と、
上記２つの背景除去画像間の互いに対応する一対の画素の画素値どうしの差分Ｄ＝Ｆ´−Ｇ´と、一対の画素の画素値どうしの和の絶対値Ａ＝｜Ｆ´＋Ｇ´｜とを変数とする関数ｆ（Ｄ，Ａ）で表される評価値Ｅ＝ｆ（Ｄ，Ａ）を算出する評価値算出部と、
評価値算出部で算出された評価値Ｅに基づいて、建造物壁面の測定領域内の変状部を検出する変状部検出部とを備えている。
【００１５】
さらに、本件開示の変状部検出プログラムのうちの第１の変状部検出プログラムは、
プログラムを実行する情報処理装置内で実行され、その情報処理装置を、
検出対象の建造物壁面の健全部の表面温度よりも建造物壁面の変状部の表面温度が上まわる第１の時間帯、および健全部の表面温度よりも変状部の表面温度が下まわる第２の時間帯に、建造物壁面の、互いに同一の測定領域の表面温度分布を測定することにより得られた、測定領域内の各点の表面温度に応じた画素値を有する２つの温度分布画像を取得する画像取得部と、
上記２つの温度分布画像それぞれに関し、その温度分布画像を構成する各画素の画素値と、各画素の周囲領域の平均的な画素値との差分を算出することにより、２つの差分画像を求める差分画像生成部と、
上記２つの差分画像それぞれの画素値をＦ，Ｇとしたとき、互いに対応する一対の画素ごとに、一対の画素の画素値どうしの差分Ｄ＝Ｆ−Ｇと、一対の画素の画素値どうしの和の絶対値Ａ＝｜Ｆ＋Ｇ｜とを変数とする関数ｆ（Ｄ，Ａ）で表される評価値Ｅ＝ｆ（Ｄ，Ａ）を算出する評価値算出部と、
評価値算出部で算出された評価値Ｅに基づいて、建造物壁面の前記測定領域内の変状部を検出する変状部検出部とを有する建造物壁面の変状部検出装置として動作させるプログラムである。
【００１６】
さらに、本件開示の変状部検出プログラムのうちの第２の変状部検出プログラムは、
プログラムを実行する情報処理装置内で実行され、その情報処理装置を、
検出対象の建造物壁面の健全部の表面温度よりも建造物壁面の変状部の表面温度が上まわる第１の時間帯、健全部の表面温度よりも変状部の表面温度が下まわる第２の時間帯、および健全部と変状部の表面温度がほぼ等しい第３の時間帯に、建造物壁面の、いずれも同一の測定領域の表面温度分布を測定することにより得られた、測定領域内の各点の表面温度に応じた画素値を有する３つの温度分布画像を取得する画像取得部と、
上記３つの温度分布画像それぞれに関し、温度分布画像を構成する各画素の画素値と、各画素の周囲領域の平均的な画素値との差分を算出することにより３つの差分画像を求める差分画像生成部と、
上記３つの差分画像のうちの上記第３の時間帯における測定により得られた第３の差分画像を除く２つの差分画像それぞれの画素値をＦ，Ｇとし、該第３の差分画像の画素値をＮとしたとき、上記２つの差分画像のうちの一方の差分画像と第３の差分画像との間の互いに対応する一対の画素の画素値どうしの差分Ｆ´＝Ｆ−Ｎと、上記２つの差分画像のうちの他方の差分画像と第３の差分画像との間の互いに対応する一対の画素の画素値どうしの差分Ｇ´＝Ｇ−Ｎとを算出することにより、２つの背景除去画像を求める背景除去部と、
上記２つの背景除去画像間の互いに対応する一対の画素の画素値どうしの差分Ｄ＝Ｆ´−Ｇ´と、一対の画素の画素値どうしの和の絶対値Ａ＝｜Ｆ´＋Ｇ´｜とを変数とする関数ｆ（Ｄ，Ａ）で表される評価値Ｅ＝ｆ（Ｄ，Ａ）を算出する評価値算出部と、
評価値算出部で算出された評価値Ｅに基づいて、建造物壁面の測定領域内の変状部を検出する変状部検出部とを有する建造物壁面の変状部検出装置として動作させるプログラムである。
【発明の効果】
【００１７】
本件開示の発明によれば、変状部を高精度に検出することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本件の実施形態を説明する。
【００１９】
ここでは、トンネル内壁の変状部の検出を例に挙げて説明する。
【００２０】
図１は、本件開示の変状部検出方法の第１実施形態の概略フローを示す図である。
【００２１】
この図１に概略フローを示す変状部検出方法は、画像取得ステップＳ１１、差分画像生成ステップＳ１２、評価値算出ステップＳ１３、および変状部検出ステップＳ１４の４ステップから構成されている。
【００２２】
ここで、画像取得ステップＳ１１は、本実施形態では、車両に搭載された、トンネル壁面の温度分布を測定して温度分布画像を得る温度分布測定装置を用いて実行され、その画像取得ステップＳ１１以外の差分画像生成ステップＳ１２、評価値算出ステップＳ１３、および変状部検出ステップＳ１４は、画像取得ステップＳ１１で得た温度分布画像のデータを持ち帰った後、データ処理を担当するデータ処理装置を用いて実行される。ここでは、先ず、画像取得ステップＳ１１について説明する。
【００２３】
図２は、トンネル内壁の断面を示す模式図である。
【００２４】
トンネル内壁１０の変状部は、表層１１がその表層１１よりも奥の層１２から浮き上がり、表層１１の背面側に空気層１３が形成されている部分である。図２には、表層１１が奥の層１２にしっかりと固着していて空気層１３が存在しない健全部の温度分布が実線で示されており、空気層１３が存在する変状部の温度分布が破線で示されている。
【００２５】
図２（Ａ）は、日中の、外気温度が上昇しつつある時点の温度分布を示した模式断面図であり、変状部の場合、空気層１３が断熱層として作用し、外気により表層１１のみが温められて温度が先に上昇する。一方、健全部の場合、空気層１３が存在しないことから外気から表層１１に伝わった熱はその奥の層１２に流れ、表層１１の温度は変状部ほどは上昇せず、したがって変状部は健全部と比べΔｔだけ温度が高い状態となる。
【００２６】
図２（Ｂ）は、夜間の、外気温度が下降しつつある時点の温度分布を示した模式断面図である。外気の温度が下がると表層１１の熱が外気に奪われるが、変状部の場合、空気層１３が存在することによって表層１１のみ先に温度が低下し、健全部の場合は奥の層１２から熱が伝えられて表層１１の温度の低下が抑えられる。このため、変状部の表層１１の温度は健全部と比べΔｔだけ温度が低い状態となる。
【００２７】
本件は、この現象を利用して変状部を検出するものであり、その点に関しては前述の従来例と同様である。
【００２８】
図３は、一日のうちの健全部と変状部の表面温度の変化を示した図である。
【００２９】
日中の、外気温度が上昇する時間帯Ａでは、健全部よりも変状部の表面温度が高く、夜間の、外気温度が下降する時間帯Ｂでは、健全部よりも変状部の表面温度が低い。また、時間帯Ａから時間帯Ｂに移行する中間の時間帯Ｃ１、および時間帯Ｂから時間帯Ａに移行する中間の時間帯Ｃ２は、健全部と変状部の表面温度がほぼ等しい時間帯である。ここでは、時間帯Ａのいずれかの時点においてトンネル内壁の温度分布を測定して温度分布画像を求めるとともに、時間帯Ｂのいずれかの時点においてもトンネル内壁の温度分布を測定して温度分布画像を求める。
【００３０】
尚、後述する第２実施形態では、さらに時間帯Ｃ１又は時間帯Ｃ２においてもトンネル内壁の温度分布が測定されて第３の温度分布画像が求められるが、この第２実施形態については後述することとし、ここでは、時間帯Ａ，Ｂにおける２つの温度分布画像を求める場合について説明を続ける。
【００３１】
図４は、赤外線温度測定装置の原理説明図である。
【００３２】
この図４に示す赤外線温度測定装置２０には、スキャナミラー２１、フォーカスレンズ２２、チョッパミラー２３、結像レンズ２４、および赤外線センサアレイ２５が配置されている。
【００３３】
赤外線センサアレイ２５は、数百個程度の赤外線センサが一次元的に配列されたものであり、トンネル内壁の水平方向の所定長（例えば２００ｍｍ等）の一次元画像の結像を受け、その一次元画像を数百の画素に分けて受光するものである。
【００３４】
結像レンズ２４は、トンネル内壁の一次元画像を赤外線センサアレイ２５上に結像させる複数の単レンズの組合せからなるレンズ、フォーカスレンズ２２は、トンネル内壁との間の距離の変化に伴って光軸方向に移動し、トンネル内壁の一次元画像を赤外線センサアレイ２５上に合焦させるピント調整用のレンズである。
【００３５】
チョッパミラー２３については後述する。
【００３６】
さらに、スキャナミラー２１はトンネル内壁を上下方向に繰り返し走査するミラーである。
【００３７】
したがって、スキャナミラー２１がトンネル内壁を上下方向に一回走査するごとに、赤外線センサアレイ２５では、トンネル内壁の水平方向について例えば２００ｍｍ幅であって、上下方向についてはスキャナミラー２１の振れ角（例えば１００度）に応じた長さの１つの温度分布画像が得られる。
【００３８】
また、この赤外線温度測定装置２０には、さらに、複数の基準熱源２６ａ〜２６ｆが備えられ、さらに、それらの基準熱源２６ａ〜２６ｆの１つを選択してその選択した基準熱源からの放射赤外線を赤外線センサアレイ２５に導くための基準熱源レンズ２７が備えられている。これらの基準熱源２６ａ〜２６ｆは、赤外線センサアレイ２５の校正用の熱源である。具体的には、それらの基準熱源２６ａ〜２６ｆは、それぞれ別々の温度に精密に調整されており、現在測定中のトンネル内壁の表面温度の変化温度範囲を挟む２つの基準熱源（例えば基準熱源２６ａと基準熱源２６ｂ）が以下のようにして交互に選択されて赤外線センサアレイ２５の校正に利用される。
【００３９】
スキャナミラー２１は、トンネル内壁を例えば下から上へと所定速度で一回走査し終わると上から下へと高速に戻るが、その戻りの期間中は、チョッパミラー２３が基準熱源レンズ２７から出射した赤外線を赤外線センサアレイ２５に導く角度に傾き、基準熱源レンズ２７によって選択された１つの基準熱源（図４の場合、基準熱源２６ｂ）から放射された赤外線が赤外線センサアレイ２５で受光されて、その赤外線センサアレイ２５を構成する数百個の赤外線センサそれぞれの校正に利用される。
【００４０】
スキャナミラー２１が高速に上から下に走査された後の、下から上に向かって再度走査する際には、チョッパミラー２５は、再び、トンネル内壁の一次元画像が赤外線センサアレイ２５上に結像されるように傾きを変えてスキャナミラー２１が下から上に走査することにより次の１つの温度分布画像が得られる。その間、基準熱源レンズ２７は、もう一方の基準熱源（例えば基準熱源２６ａ）を選択し、スキャナミラー２１が次に上から下に高速走査する間はチョッパミラー２３が再び基準熱源ミラー２７で反射した赤外線を赤外線センサアレイ２５に導く角度に傾いて基準熱源レンズ２７より選択された１つの基準熱源（基準熱源２６ａ）から放射された赤外線が赤外線センサアレイ２５で受光されて校正に利用される。
【００４１】
このように校正と測定が交互に繰り返し行なわれ、トンネル内壁の温度分布が例えば０．０５℃程度の高分解能で測定された温度分布画像が生成される。トンネル内壁の表面温度が２つの基準熱源２６ａ，２６ｂで挟まれた温度範囲から外れることが予想されるときは、新たに予想される温度範囲を挟む２つの基準熱源が選択し直され、上記と同様にして校正と測定が繰り返される。
【００４２】
図５は、図４に示す構成の赤外線温度測定装置を用いた、トンネル内壁の温度分布測定の様子を示した模式図である。
【００４３】
ここでは、赤外線温度測定装置２０が車両３０に設置され、その車両３０が例えば５０ｋｍ／ｈの速度でトンネル内を走行し、その間、トンネル内壁４０が繰り返し走査されて多数枚の温度分布画像が生成される。また、この車両３０には、距離計２９も搭載されており、この距離計２９では、車両３０が１０ｍｍ走行するごとに１０ｍｍ走行したことをあらわす信号が出力される。さらに車両３０には、大容量の記憶装置（図示省略）が搭載されており、上記のようにして多数枚得られた温度分布画像（データ上の画像）は、距離計２９からの出力信号とともに、その記憶装置に記憶される。
【００４４】
図１に示す変状部検出方法のうちの画像取得ステップＳ１１は、以上の温度分布画像収集のプロセスを、図３に示す時間帯Ａの間のいずれかの時刻と時間帯Ｂの間のいずれかの時刻との双方で行なうステップである。
【００４５】
次に、図１に示す変状部検出方法のうちの差分画像生成ステップＳ１２、評価値算出ステップＳ１３、および変状部検出ステップＳ１４について説明する。
【００４６】
これら差分画像生成ステップＳ１２、評価値算出ステップＳ１３、および変状部検出ステップＳ１４の各ステップは、本実施形態では、コンピュータシステム内で変状部検出プログラムが実行されることによりそのコンピュータシステム内で実行されるステップである。そこで以下では、そのコンピュータシステムのハードウェアおよび変状部検出プログラムについて順に説明することで、図１に示す変状部検出方法のうちの差分画像生成ステップＳ１２、評価値算出ステップＳ１３、および変状部検出ステップＳ１４についても合わせて説明する。
【００４７】
図６は、演算処理を行なうためのコンピュータシステムの外観図である。
【００４８】
このコンピュータシステム１００は、ＣＰＵ、ＲＡＭメモリ、ハードディスク等を内蔵した本体部１１０、本体部１１０からの指示により表示画面１２１上に画像を表示するディスプレイ１２０、このコンピュータシステム１００内にオペレータの指示や文字情報を入力するためのキーボード１３０、表示画面１２１上の任意の位置を指定することによりその位置に表示されていたアイコン等に応じた指示を入力するマウス１４０を備えている。
【００４９】
本体部１１０は、さらに、ＣＤやＤＶＤ（以下、それらを合わせてＣＤ／ＤＶＤと称する）が装填されるＣＤ／ＤＶＤ装填口を有しており、その内部には、装填されたＣＤ／ＤＶＤ（図１には図示せず。図２参照）をドライブする、ＣＤ／ＤＶＤドライブ１１１（図２参照）が内蔵されている。
【００５０】
ここでは、ＣＤ／ＤＶＤ１０１に変状部検出プログラムが記憶されており、このＣＤ／ＤＶＤ１０１がＣＤ／ＤＶＤ装填口から本体部１１０内に装填され、ＣＤ／ＤＶＤドライブ１１１によりそのＣＤ／ＤＶＤ１０１に記憶された変状部検出プログラムがこのコンピュータシステム１００のハードディスク内にインストールされる。このコンピュータシステムのハードディスク内にインストールされた変状部検出プログラムが起動されると、このコンピュータシステム１００は、変状部検出装置の一実施形態として動作する。
【００５１】
図７は、図６に示す外観を有するコンピュータシステムのハードウェア構成図である。
【００５２】
ここには、中央演算処理装置（ＣＰＵ）１１３、ＲＡＭ１１４、ハードディスクコントローラ１１５、ＣＤ／ＤＶＤドライブ１１１、マウスコントローラ１１６、キーボードコントローラ１１７、ディスプレイコントローラ１１８、およびインタフェース１１９が備えられており、それらはバス１０９で相互に接続されている。
【００５３】
ＣＤ／ＤＶＤドライブ１１１は、図６を参照して説明したように、ＣＤ／ＤＶＤ１０１が装填され、装填されたＣＤ／ＤＶＤ１０１をアクセスするものである。
【００５４】
またインターフェイス１１９は、前述の記憶装置から温度分布画像をこのコンピュータシステム１００に取り込む役割りを担っている。
【００５５】
また、ここには、ハードディスクコントローラ１１５によりアクセスされるハードディスク１０５、マウスコントローラ１１６により制御されるマウス１４０、キーボードコントローラ１１７により制御されるキーボード１３０、ディスプレイコントローラ１１８により制御されるディスプレイ１２０も示されている。
【００５６】
図８は、変状部検出プログラムの概要を示す図である。
【００５７】
この図８に示す変状部検出プログラム２００は、画像取得部２０１、差分画像生成部２０２、評価値算出部２０３、および変状部検出部２０４の４つのプログラム部品から構成されている。
【００５８】
これら４つのプログラム部品のうちの差分画像生成部２０２、評価値算出部２０３、および変状部検出部２０４は、コンピュータシステム１００内で実行されることにより、図１に示す変状部検出方法のうちの差分画像生成ステップＳ１２、評価値算出ステップＳ１３、および変状部検出ステップＳ１４を実行するプログラム部品であるが、画像取得部２０１は、画像取得ステップＳ１１に対応するステップではなく、画像取得ステップＳ１１の実行によって上述のようにして収集された温度分布画像をインタフェース１１９を介してコンピュータシステム１００内に取り込んで後述する処理を実行するためのプログラム部品である。
【００５９】
この図８に示す変状部検出プログラム２００は、上述したように、例えばＣＤ／ＤＶＤ１０１に記憶されており、そのＣＤ／ＤＶＤ１０１がコンピュータシステム１００の本体部１１０に装填され、ＣＤ／ＤＶＤドライブ１１１によりその変状部検出プログラム２００が読み出されてハードディスク１０５内にインストールされる。このハードディスク１０５にインストールされた変状部検出プログラム２００がＲＡＭ１１４上に展開されてＣＰＵ１１３で実行されると、このコンピュータシステム１００は変状部検出装置として動作する。
【００６０】
図９は、変状部検出装置の機能ブロック図である。
【００６１】
この変状部検出装置２１０は、画像取得部２１１、差分画像生成部２１２、評価値算出部２１３および変状部検出部２１４から構成されている。これら画像取得部２１１、差分画像生成部２１２、評価値算出部２１３、および変状部検出部２１４は、それぞれ、図６に示す変状部検出プログラム２００を構成する各プログラム部品である画像取得部２０１、差分画像生成部２０２、評価値算出部２０３、および変状部検出部２０４がコンピュータシステム１００内で実行されることによりそのコンピュータシステム１００内に構築される機能であり、したがって以下では、図９の変状部検出装置２１０の各部２１１〜２１４の作用を説明することで、図８に示す変状部検出プログラム２００を構成する各プログラム部品としての各部２０１〜２０４を合わせて説明するものとする。また、図９の変状部検出装置２１０の画像取得部２１１を除く他の各部２１２〜２１４を説明することにより、図１に示す変状部検出方法のうちの、画像取得ステップＳ１１を除く各ステップＳ１２〜Ｓ１４についても合わせて説明するものとする。
【００６２】
図９に示す変状部検出装置２１０の画像取得部２１１は、前述のようにして収集されて記憶装置（図示せず）に記憶された温度分布画像を、インタフェース１１９を介してコンピュータシステム１００内に取り込み、各種の幾何学的な補正を行なうものである。
【００６３】
この幾何学的な補正としては、図５に示す車両３０の走行速度変化に起因する、画像の走行方向のずれの補正や、車両３０の、道路の幅方向の走行位置の変化、すなわち車両３０に搭載された温度分布測定装置２０とトンネル内壁との間の距離の変化に起因する画像の拡大／縮小の補正等がある。画像の走行方向のずれの補正は、距離計２９からの１０ｍｍ走行ごとに出力される信号に基づいて補正され、拡大／縮小についてはトンネル内壁の同一領域から得られた複数の画像のパターンマッチング等により補正される。このような補正により、図３に示す２つの時間帯Ａ，Ｂのそれぞれにおける温度分布測定により得られた２つの温度分布画像であって、それら２つの温度分布画像の互いに対応する画素ごとにトンネル内壁の同一点の温度を表わす２つの温度分布画像が生成される。
【００６４】
尚、ここでの幾何学的な補正自体は従来の手法を適用すればよく、ここでのこれ以上の詳細説明は省略する。また、ここでは、画像取得部２１１で上記の補正を行なうものとして説明したが、温度分布画像をこの変状部検出装置２１０（図６、図７に示すコンピュータシステム１００）に取り込む前に補正を行ない、すなわち、図１に示す変状部検出方法のうちの画像取得ステップＳ１１の役割りとし、画像取得部２１１は補正後の温度分布画像を取り込むものであってもよい。
【００６５】
図９に示す変状部検出装置２１０の差分画像生成部２１２では、画像取得部２１１で得られた、幾何学的な補正が行なわれた後の２つの温度分布画像それぞれに関し、その温度分布画像を構成する各画素の画素値と、各画素の周囲領域の平均的な画素値との差分が算出され、これにより２つの差分画像が求められる。平均的な画素値を求める周辺領域の広さは、その１枚の温度分布画像全域に対応するトンネル内壁の表面温度が比較的安定しているときはその温度分布画像全域についての平均値であってもよく、あるいは、安定性が比較的低いときは、各画素の周囲の一部領域の平均値であってもよく、あるいは、各画素の周囲の画素値の分布を統計的に調べ、その分布に応じて平均値を求める周囲領域の広さを適応的に変更してもよい。いずれにしろ、各画素の画素値（その画素に対応する、トンネル内壁の一点の表面温度）の、周囲からの温度変化分が画素値となるように演算が行なわれる。ここでは、このようにして求めた２つの差分画像のそれぞれの画素値を、各差分画像ごとに代表させて、Ｆ，Ｇで表わす。
【００６６】
本実施形態では、図３の時間帯Ａにおける測定で得られた温度分布画像から得た差分画像の画素値をＦ、時間帯Ｂにおける測定で得られた温度分布画像から得た差分画像の画素値をＧとする。各画素値Ｆ，Ｇは、周囲の平均的な表面温度からの差分を表わしており、したがってプラス／マイナスのいずれの値をもとり得るものである。図３から分かるように、典型的には、変状部については画素値Ｆはプラスの値をとり、画素値Ｇはマイナスの値をとる。
【００６７】
差分画像生成部２１２で、以上のようにして２つの差分画像が得られると、次に、評価値算出部２１３において、健全部と変状部とを判別するための評価値が求められる。この差分画像生成部２１２では、２つの差分画像の互いに対応する一対の画素ごとに、一対の画素の画素値どうしの差分Ｄ＝Ｆ−Ｇと、一対の画素の画素値どうしの和の絶対値Ａ＝｜Ｆ＋Ｇ｜とが算出され、各画素ごとに、それら差分Ｄと和の絶対値Ａとを変数とする関数ｆ（Ｄ，Ａ）で表わされる評価値Ｅ＝ｆ（Ｄ，Ａ）が算出される。典型的には、この評価値Ｅとして、Ｅ＝Ｃ・（Ｄ−Ａ）（但し、Ｃは比例定数であり、本実施形態では０．５が採用される。前述した従来法は、評価値ＥとしてＥ＝Ｄを採用するものであり、定数Ｃ＝０．５は、その従来の評価値Ｅ＝Ｄとのスケールを合わせるためのものである。ただし、これは従来法との比較のためであって変状部の検出の目的としてはスケールを合わせることは必ずしも必要ではないため、Ｃは０．５以外の値の定数であってもよい。また、従来法では評価値Ｅとして差分Ｄを採用していたのに代わり、和の絶対値Ａを評価値の一因として加えることに意味があるのであって、評価値Ｅは、Ｅ＝Ｃ・（Ｄ−Ａ）に限らず、例えば差分Ｄと和の絶対値Ａとの間で重み付けをした評価値
Ｅ＝Ｃ・（ｄ１・Ｄ−ｄ２・Ａ）
但し、ｄ１＋ｄ２＝１．０
を採用してもよく、あるいは、さらに複雑な演算式を採用してもよい。
【００６８】
ここでは、評価値ＥとしてＥ＝０．５・（Ｄ−Ａ）＝（Ｄ−Ａ）／２を採用することとし、説明を続ける。
【００６９】
図９に示す変状部検出装置２１０の変状部検出部２１４では、評価値算出部２１３で算出された評価値Ｅに基づいて、トンネル内壁の測定領域内の変状部が検出される。具体的には、評価値算出部２１３で算出された各画素ごとの評価値Ｅが閾値Ｔと比較され、閾値Ｔを越える評価値Ｅが算出された画素が変状部に相当する画素であると判定される。閾値Ｔは、トンネル内壁の材質等に応じて、経験的又は統計的に適切な値が定められる。
【００７０】
ここでは、変状部検出のための演算例として２つの差分画像の画素値Ｆ，Ｇの組合せについて説明する。
【００７１】
ここでは、高温部、すなわち周囲よりも高温の画素の画素値を＋１０、背景部、すなわち健全部を表わす平均画素値を０、低温部、すなわち周囲よりも低温の画素の画素値を−１０とする。
【００７２】
このとき、画素値Ｆ，Ｇの取り得る組合せは、
Ｆ：高温／Ｇ：高温    Ｆ：高温／Ｇ：背景    Ｆ：高温／Ｇ：低温
Ｆ：背景／Ｇ：高温    Ｆ：背景／Ｇ：背景    Ｆ：背景／Ｇ：低温
Ｆ：低温／Ｇ：高温    Ｆ：低温／Ｇ：背景    Ｆ：低温／Ｇ：低温
の９通りとなる。
【００７３】
この９通りの組合せについて上記の演算を行なうと表１のようにあらわされる。
【００７４】
【表１】
2010117259.tif 000003
【００７５】
評価値ＥとしてＥ＝（Ｄ−Ａ）／２を採用し、閾値Ｔとして５を採用すると、画素値Ｆが背景よりも高い温度であって画素値Ｇが表示よりも低い温度である画素ｃのみが抽出されることが分かる。
【００７６】
従来法では、評価値ＥとしてＥ＝Ｄが採用されており、この場合は、画素ｃの値に、画素ｋ，ｆも抽出される。これらの画素ｂ，ｆは、画素値Ｆ，Ｇを求める基になった２つの温度分布画素のうちの一方において高温物体あるいは低温物体の反射があった場合に相当すると考えられる。また画素ｂは、図３に示す時間帯Ａにおける測定で得られた画像の一部が日照で高温になり、時間帯Ｂにおける測定では夜になって温度が均一化した場合も考えられる。
【００７７】
次に高温部と低温部の温度変化が相互に異なっている場合の影響について説明する。高温部の画素値を＋１２、低温部の画素値を−８とすると、以下の表２が得られる。
【００７８】
【表２】
2010117259.tif 000004
【００７９】
この表２のＤ＝Ｆ−Ｇの欄を見ると、画素ｂは１２、画素Ｃは２０、画素ｆは８の値が得られている。表１の場合、画素ｂ，ｃ，ｆはそれぞれ１０，２０，１０であって、評価値Ｅ＝Ｄを用いて本実施形態と同様の検出結果を得ようとすると閾値Ｔ＝１１とすればよいことになるが、閾値Ｔ＝１１とすると、表２のように高温部の温度変化と低温部の温度変化が＋１２，−８と異なる場合、画素ｃのみでなく画素ｂも検出されてしまい、その時その時の僅かな条件変化によって判定結果が異なってしまうことになる。
【００８０】
これに対し、本実施形態の場合は、高温部と低温部の温度変化が異なっていても変状部を安定的に高精度に検出することができる。
【００８１】
図１０は、変状部検出結果の一例を示す図である。
【００８２】
図１０（Ａ）は従来法の、評価値Ｅとして差分Ｄを採用したときに変状部として検出された領域を示し、図１０（Ｂ）は、評価値ＥとしてＥ＝（Ｄ−Ａ）／２を採用したときに変状部として検出された領域を示している。（Ｄ−Ａ）を２で割る（０．５を掛ける）ことにより評価値Ｅのスケールを合わせているため、閾値としては、図１０（Ａ）、図１０（Ｂ）とで同一の値を採用している。
【００８３】
図１０（Ａ）、（Ｂ）を比較すると、従来法では誤検出を多く含み、変状部として広い領域が検出されており、本実施形態では、誤検出が減ることにより変状部が高精度に検出されていることが分かる。
【００８４】
次に、本件の第２実施形態について説明する。
【００８５】
図１１は、本件の第２実施形態の変状部検出方法の概要を示すフローチャートである。
【００８６】
この第２実施形態の変状部検出方法は、画像取得ステップＳ２１、差分画像生成ステップＳ２２、背景除去ステップＳ２３、評価値算出ステップＳ２４、および変状部検出ステップＳ２５の各ステップで構成されている。
【００８７】
前述した第１実施形態との相違点を中心に説明する。
【００８８】
図１１に示す第２実施形態の変状部検出方法の画像取得ステップＳ２１では、トンネル内壁の温度分布を、図３に示す時間帯Ａ，Ｂの双方で測定して２つの温度分布画像を得るのに加え、さらに、健全部と変状部の温度が同一となる時間帯Ｃ１又は時間帯Ｃ２においてもトンネル内壁の温度分布測定が行なわれ、第３の温度分布画像が得られる。それ以外の点については前述の第１実施形態の場合と同様である。
【００８９】
図１１に示す第２実施形態の変状部検出方法の他のステップＳ２２〜Ｓ２５については、第２実施形態の変状部検出プログラムおよび変状部検出装置と合わせて後述する。
【００９０】
図１２は、第２実施形態の変状部検出プログラムの概要を示す図である。
【００９１】
この図１２に示す第２実施形態の変状部検出プログラム３００は、画像取得部３０１、差分画像生成部３０２、背景除去部３０３、評価値算出部３０４、および変状部検出部３０５の５つのプログラム部品で構成されている。これら５つのプログラム部品のうちの差分画像生成部３０２、背景除去部３０３、評価値算出部３０４、および変状部検出部３０５は、コンピュータシステム１００内で実行されることにより、図１１に示す変状部検出方法のうちの差分画像生成ステップＳ２２、背景除去ステップＳ２３、評価値算出ステップＳ２４、および変状部検出ステップＳ２５を実行するプログラム部品であるが、画像取得部３０１は、画像取得ステップＳ２１に対応するステップではなく、画像取得ステップＳ２１の実行によって収集された３つの時間帯の温度分布画像をインタフェース１１９を介してコンピュータシステム１００内に取り込んで処理するためのプログラム部品である。
【００９２】
この図１２に示す変状部検出プログラム３００も、前述に、図８に示す第１実施形態の変状部検出プログラム２００と同様、例えばＣＤ／ＤＶＤ１０１に記憶されており、そのＣＤ／ＤＶＤ１０１がコンピュータシステム１００の本体部１１０に装填されＣＤ／ＤＶＤドライブ１１１によりその変状部検出プログラム２００が読み出されてハードディスク１０５内にインストールされる。このハードディスク１０５にインストールされた変状部検出プログラム３００がＲＡＭ１１４上に展開されてＣＰＵ１１３で実行されると、このコンピュータシステム１００は第２実施形態の変状部検出装置として動作する。
【００９３】
図１３は、本件の第２実施形態の変状部検出装置の構成ブロック図である。
【００９４】
この変状部検出装置３１０は、画像取得部３１１、差分画像生成部３１２、背景除去部３１３、評価値算出部３１４、および変状部検出部３１５から構成されている。これら画像取得部３１１、差分画像生成部３１２、背景除去部３１３、評価値算出部３１４、および変状部検出部３１５は、それぞれ図１２に示す変状部検出プログラム３００を構成する各プログラム部品である画像取得部３０１、差分画像生成部３０２、背景除去部３０３、評価値算出部３０４、および変状部検出部３０５がコンピュータシステム１００内で実行されることにより、そのコンピュータシステム１００内に構築される機能である。したがって第１実施形態の場合と同じく、以下では図１３の変状部検出装置３１０の各部３１１〜３１５の作用を説明することで図１２に示す変状部検出プログラム３００を構成する各プログラム部品としての各部３０１〜３０５を合わせて説明するものとする。また図１３の変状部検出装置３１０の画像取得部３１１を除く他の各部３１２〜３１５を説明することにより、図１１に示す変状部検出方法のうちの画像取得ステップＳ２１を除く各ステップＳ２２〜Ｓ２５についても合わせて説明するものとする。また、ここでは、前述した第１実施形態との相違点について説明する。
【００９５】
図１３に示す変状部検出装置３１０の画像取得部３１１は、第１実施形態の変状部検出装置２１０（図９参照）の画像取得部２１１と同様である。ただし、この図１３に示す変状部検出装置３１０の画像取得部３１１では、時間帯Ａ，Ｂにおける測定で得られた温度分布画像に加え、さらに時間帯Ｃ１又は時間帯Ｃ２における測定で得られた第３の温度分布画像もコンピュータシステム１００内に取り込まれて、幾何学的な補正が行なわれる。
【００９６】
また、図１３の変状部検出装置３００の差分画像生成部３１２の作用も第１実施形態の変状部検出装置２１０（図９参照）の差分画像生成部２１２と同様である。ただし、この変状部検出装置３１０の差分画像生成部３１２では、時間帯Ｃ１又は時間帯Ｃ２における測定で得られた第３の温度分布画像についても同様にして、第３の差分画像が生成される。ここでは時間帯Ａにおける測定で行なわれた温度分布画像から求められた差分画像の画素値を代表させてＦ、時間帯Ｂにおける測定で得られた温度分布画像から求められた差分画像で画素を代表させてＧ、時間帯Ｃ１又は時間帯Ｃ２における測定で得られた第３の温度分布画像から求められた第３の差分画像の画素値を代表させてＮで表わす。
【００９７】
次に、図１３に示す変状部検出装置３１０の背景除去部３１３では、時間帯Ａにおける測定に由来する第１の差分画像と時間帯Ｃ１又は時間帯Ｃ２の測定に由来する第３の差分画像について、互いに対応する画素ごとに画素値Ｆ，Ｎの差分Ｆ′＝Ｆ−Ｎが求められ、またこれと同様に、時間帯Ｂにおける測定に由来する第２の差分画像と時間帯Ｃ１又は時間帯Ｃ２における測定に由来する第３の差分画像について、互いに対応する画素ごとに画素値Ｇ，Ｎの差分Ｇ′＝Ｇ−Ｎが求められる。
【００９８】
トンネル内壁から放射される赤外線を測定して得られる温度分布画像はトンネル内壁の表面温度の分布を正確にあらわしたものではなく、その温度分布画像の画素値はトンネル内壁の模様や色によっても影響を受ける。上記のようにして健全部と変状部の温度がほぼ同一の時間帯の測定に由来する第３の差分画像を求めると、その第３の差分画像は健全部であるか変状部であるかにかかわらない画像となる。そこで、この第２実施形態では、健全部と変状部の温度がほぼ同一の時間帯の測定に由来する第３の差分画像を求めて、時間帯Ａ，Ｂの測定に由来する２つの差分画像から差し引くことにより、トンネル内壁の模様や色による影響を取り除いている。こうすることにより、変状部の、一層高精度の検出が可能となる。
【００９９】
図１３に示す変状部検出装置３１０を構成する評価値算出部３１４および変状部検出部３１５の作用は、図９に示す変状部検出装置２１０を構成する評価値算出部２１３および変状部検出部２１４の作用とそれぞれ同じである。ただし、図９に示す変状部検出装置２１０の評価値算出部２１３では画素値Ｆ，Ｇをそのまま用いて評価値Ｅを求めたのに対し、図１３に示す変状部検出装置３１０の評価値算出部３１４では、画素値Ｆ，Ｇをそのまま用いることに代えて、背景除去部３１３で求められた画素値Ｆ′，Ｇ′を採用して評価値Ｅが求められる。
【０１００】
図１４は、変状部検出結果の一例を示す図である。
【０１０１】
図１４（Ａ）は、前述の第１実施形態における検出結果であり、図１０（Ｂ）と同一の検出結果を表わしている。図１４（Ｂ）は、第２実施形態を採用したときの検出結果であり、特に破線で囲んだ領域が消え、誤検出がさらに低減されて変状部のみがさらに高精度に検出されている。
【０１０２】
尚、ここでは、閾値Ｔを１つのみ設定して変状部を検出したが、閾値Ｔを２段階等、複数段階に設定し、確実に変状部である領域と、変状部と疑われる領域を区別して判定して表示あるいは通知してもよい。
【０１０３】
また、ここでは、トンネル内壁の変状部検出について説明したが、本件は例えばビルディングや家屋等の建物の外壁の変状部の検出にも適用可能である。また、温度分布測定装置を固定した状態で複数の時間帯の温度分布を測定することができる環境にあるときなどは画像の幾何学的な補正は不要である。
【０１０４】
以下、本件の各種形態を付記する。
【０１０５】
（付記１）
検出対象の建造物壁面の健全部の表面温度よりも該建造物壁面の変状部の表面温度が上まわる第１の時間帯、および該健全部の表面温度よりも該変状部の表面温度が下まわる第２の時間帯に、該建造物壁面の、互いに同一の測定領域の表面温度分布を測定することにより、該測定領域内の各点の表面温度に応じた画素値を有する２つの温度分布画像を取得する画像取得ステップと、
前記２つの温度分布画像それぞれに関し、当該温度分布画像を構成する各画素の画素値と、該各画素の周囲領域の平均的な画素値との差分を算出することにより、２つの差分画像を求める差分画像生成ステップと、
前記２つの差分画像それぞれの画素値をＦ，Ｇとしたとき、互いに対応する一対の画素ごとに、当該一対の画素の画素値どうしの差分Ｄ＝Ｆ−Ｇと、当該一対の画素の画素値どうしの和の絶対値Ａ＝｜Ｆ＋Ｇ｜とを変数とする関数ｆ（Ｄ，Ａ）で表される評価値Ｅ＝ｆ（Ｄ，Ａ）を算出する評価値算出ステップと、
前記評価値算出ステップで算出された評価値Ｅに基づいて、前記建造物壁面の前記測定領域内の変状部を検出する変状部検出ステップとを有することを特徴とする建造物壁面の変状部検出方法。
【０１０６】
（付記２）
検出対象の建造物壁面の健全部の表面温度よりも該建造物壁面の変状部の表面温度が上まわる第１の時間帯、該健全部の表面温度よりも該変状部の表面温度が下まわる第２の時間帯、および該健全部と該変状部の表面温度がほぼ等しい第３の時間帯に、該建造物壁面の、いずれも同一の測定領域の表面温度分布を測定することにより、該測定領域内の各点の表面温度に応じた画素値を有する３つの温度分布画像を取得する画像取得ステップと、
前記３つの温度分布画像それぞれに関し、当該温度分布画像を構成する各画素の画素値と、該各画素の周囲領域の平均的な画素値との差分を算出することにより、３つの差分画像を求める差分画像生成ステップと、
前記３つの差分画像のうちの前記第３の時間帯における測定により得られた第３の差分画像を除く２つの差分画像それぞれの画素値をＦ，Ｇとし、該第３の差分画像の画素値をＮとしたとき、前記２つの差分画像のうちの一方の差分画像と前記第３の差分画像との間の互いに対応する一対の画素の画素値どうしの差分Ｆ´＝Ｆ−Ｎと、前記２つの差分画像のうちの他方の差分画像と前記第３の差分画像との間の互いに対応する一対の画素の画素値どうしの差分Ｇ´＝Ｇ−Ｎとを算出することにより、２つの背景除去画像を求める背景除去ステップと、
前記２つの背景除去画像間の互いに対応する一対の画素の画素値どうしの差分Ｄ＝Ｆ´−Ｇ´と、当該一対の画素の画素値どうしの和の絶対値Ａ＝｜Ｆ´＋Ｇ´｜とを変数とする関数ｆ（Ｄ，Ａ）で表される評価値Ｅ＝ｆ（Ｄ，Ａ）を算出する評価値算出ステップと、
前記評価値算出ステップで算出された評価値Ｅに基づいて、前記建造物壁面の前記測定領域内の変状部を検出する変状部検出ステップとを有することを特徴とする建造物壁面の変状部検出方法。
【０１０７】
（付記３）
前記評価値算出ステップが、比例定数をＣとしたとき、前記評価値Ｅとして、
Ｅ＝Ｃ・（Ｄ−Ａ）
を算出するステップであり、
前記変状部検出ステップが、前記評価値算出ステップで算出された評価値Ｅと所定の閾値Ｔとを比較することにより変状部を検出するステップであることを特徴とする付記１又は２記載の建造物壁面の変状部検出方法。
【０１０８】
（付記４）
検出対象の建造物壁面の健全部の表面温度よりも該建造物壁面の変状部の表面温度が上まわる第１の時間帯、および該健全部の表面温度よりも該変状部の表面温度が下まわる第２の時間帯に、該建造物壁面の、互いに同一の測定領域の表面温度分布を測定することにより得られた、該測定領域内の各点の表面温度に応じた画素値を有する２つの温度分布画像を取得する画像取得部と、
前記２つの温度分布画像それぞれに関し、当該温度分布画像を構成する各画素の画素値と、該各画素の周囲領域の平均的な画素値との差分を算出することにより、２つの差分画像を求める差分画像生成部と、
前記２つの差分画像それぞれの画素値をＦ，Ｇとしたとき、互いに対応する一対の画素ごとに、当該一対の画素の画素値どうしの差分Ｄ＝Ｆ−Ｇと、当該一対の画素の画素値どうしの和の絶対値Ａ＝｜Ｆ＋Ｇ｜とを変数とする関数ｆ（Ｄ，Ａ）で表される評価値Ｅ＝ｆ（Ｄ，Ａ）を算出する評価値算出部と、
前記評価値算出部で算出された評価値Ｅに基づいて、前記建造物壁面の前記測定領域内の変状部を検出する変状部検出部とを備えたことを特徴とする建造物壁面の変状部検出装置。
【０１０９】
（付記５）
検出対象の建造物壁面の健全部の表面温度よりも該建造物壁面の変状部の表面温度が上まわる第１の時間帯、該健全部の表面温度よりも該変状部の表面温度が下まわる第２の時間帯、および該健全部と該変状部の表面温度がほぼ等しい第３の時間帯に、該建造物壁面の、いずれも同一の測定領域の表面温度分布を測定することにより得られた、該測定領域内の各点の表面温度に応じた画素値を有する３つの温度分布画像を取得する画像取得部と、
前記３つの温度分布画像それぞれに関し、当該温度分布画像を構成する各画素の画素値と、該各画素の周囲領域の平均的な画素値との差分を算出することにより３つの差分画像を求める差分画像生成部と、
前記３つの差分画像のうちの前記第３の時間帯における測定により得られた第３の差分画像を除く２つの差分画像それぞれの画素値をＦ，Ｇとし、該第３の差分画像の画素値をＮとしたとき、前記２つの差分画像のうちの一方の差分画像と前記第３の差分画像との間の互いに対応する一対の画素の画素値どうしの差分Ｆ´＝Ｆ−Ｎと、前記２つの差分画像のうちの他方の差分画像と前記第３の差分画像との間の互いに対応する一対の画素の画素値どうしの差分Ｇ´＝Ｇ−Ｎとを算出することにより、２つの背景除去画像を求める背景除去部と、
前記２つの背景除去画像間の互いに対応する一対の画素の画素値どうしの差分Ｄ＝Ｆ´−Ｇ´と、当該一対の画素の画素値どうしの和の絶対値Ａ＝｜Ｆ´＋Ｇ´｜とを変数とする関数ｆ（Ｄ，Ａ）で表される評価値Ｅ＝ｆ（Ｄ，Ａ）を算出する評価値算出部と、
前記評価値算出部で算出された評価値Ｅに基づいて、前記建造物壁面の前記測定領域内の変状部を検出する変状部検出部とを備えたことを特徴とする建造物壁面の変状部検出装置。
【０１１０】
（付記６）
前記評価値算出部が、比例定数をＣとしたとき、前記評価値Ｅとして、
Ｅ＝Ｃ・（Ｄ−Ａ）
を算出するものであり、
前記変状部検出部が、前記評価値算出部で算出された評価値Ｅと所定の閾値Ｔとを比較することにより変状部を検出するものであることを特徴とする付記４又は５記載の建造物壁面の変状部検出装置。
【０１１１】
（付記７）
プログラムを実行する情報処理装置内で実行され、該情報処理装置を、
検出対象の建造物壁面の健全部の表面温度よりも該建造物壁面の変状部の表面温度が上まわる第１の時間帯、および該健全部の表面温度よりも該変状部の表面温度が下まわる第２の時間帯に、該建造物壁面の、互いに同一の測定領域の表面温度分布を測定することにより得られた、該測定領域内の各点の表面温度に応じた画素値を有する２つの温度分布画像を取得する画像取得部と、
前記２つの温度分布画像それぞれに関し、当該温度分布画像を構成する各画素の画素値と、該各画素の周囲領域の平均的な画素値との差分を算出することにより、２つの差分画像を求める差分画像生成部と、
前記２つの差分画像それぞれの画素値をＦ，Ｇとしたとき、互いに対応する一対の画素ごとに、当該一対の画素の画素値どうしの差分Ｄ＝Ｆ−Ｇと、当該一対の画素の画素値どうしの和の絶対値Ａ＝｜Ｆ＋Ｇ｜とを変数とする関数ｆ（Ｄ，Ａ）で表される評価値Ｅ＝ｆ（Ｄ，Ａ）を算出する評価値算出部と、
前記評価値算出部で算出された評価値Ｅに基づいて、前記建造物壁面の前記測定領域内の変状部を検出する変状部検出部とを有する建造物壁面の変状部検出装置として動作させることを特徴とする建造物壁面の変状部検出プログラム。
【０１１２】
（付記８）
プログラムを実行する情報処理装置内で実行され、該情報処理装置を、
検出対象の建造物壁面の健全部の表面温度よりも該建造物壁面の変状部の表面温度が上まわる第１の時間帯、該健全部の表面温度よりも該変状部の表面温度が下まわる第２の時間帯、および該健全部と該変状部の表面温度がほぼ等しい第３の時間帯に、該建造物壁面の、いずれも同一の測定領域の表面温度分布を測定することにより得られた、該測定領域内の各点の表面温度に応じた画素値を有する３つの温度分布画像を取得する画像取得部と、
前記３つの温度分布画像それぞれに関し、当該温度分布画像を構成する各画素の画素値と、該各画素の周囲領域の平均的な画素値との差分を算出することにより３つの差分画像を求める差分画像生成部と、
前記３つの差分画像のうちの前記第３の時間帯における測定により得られた第３の差分画像を除く２つの差分画像それぞれの画素値をＦ，Ｇとし、該第３の差分画像の画素値をＮとしたとき、前記２つの差分画像のうちの一方の差分画像と前記第３の差分画像との間の互いに対応する一対の画素の画素値どうしの差分Ｆ´＝Ｆ−Ｎと、前記２つの差分画像のうちの他方の差分画像と前記第３の差分画像との間の互いに対応する一対の画素の画素値どうしの差分Ｇ´＝Ｇ−Ｎとを算出することにより、２つの背景除去画像を求める背景除去部と、
前記２つの背景除去画像間の互いに対応する一対の画素の画素値どうしの差分Ｄ＝Ｆ´−Ｇ´と、当該一対の画素の画素値どうしの和の絶対値Ａ＝｜Ｆ´＋Ｇ´｜とを変数とする関数ｆ（Ｄ，Ａ）で表される評価値Ｅ＝ｆ（Ｄ，Ａ）を算出する評価値算出部と、
前記評価値算出部で算出された評価値Ｅに基づいて、前記建造物壁面の前記測定領域内の変状部を検出する変状部検出部とを有する建造物壁面の変状部検出装置として動作させることを特徴とする建造物壁面の変状部検出プログラム。
【０１１３】
（付記９）
前記評価値算出部が、比例定数をＣとしたとき、前記評価値Ｅとして、
Ｅ＝Ｃ・（Ｄ−Ａ）
を算出するものであり、
前記変状部検出部が、前記評価値算出部で算出された評価値Ｅと所定の閾値Ｔとを比較することにより変状部を検出するものであることを特徴とする付記７又は８記載の建造物壁面の変状部検出プログラム。
【図面の簡単な説明】
【０１１４】
【図１】本件開示の変状部検出方法の第１実施形態の概略フローを示す図である。
【図２】トンネル内壁の断面を示す模式図である。
【図３】一日のうちの健全部と変状部の表面温度の変化を示した図である。
【図４】赤外線温度測定装置の原理説明図である。
【図５】赤外線温度測定装置を用いた、トンネル内壁の温度分布測定の様子を示した模式図である。
【図６】演算処理を行なうためのコンピュータシステムの外観図である。
【図７】図６に示す外観を有するコンピュータシステムのハードウェア構成図である。
【図８】変状部検出プログラムの概要を示す図である。
【図９】変状部検出装置の機能ブロック図である。
【図１０】変状部検出結果の一例を示す図である。
【図１１】第２実施形態の変状部検出方法の概要を示すフローチャートである。
【図１２】第２実施形態の変状部検出プログラムの概要を示す図である。
【図１３】第２実施形態の変状部検出装置の構成ブロック図である。
【図１４】変状部検出結果の一例を示す図である。
【符号の説明】
【０１１５】
１０，４０    トンネル内壁
１１    表層
１２    奥の層
１３    空気層
２０    赤外線温度測定装置
２１    スキャナミラー
２２    フォーカスレンズ
２３    チョッパミラー
２４    結像レンズ
２５    赤外線センサアレイ
２６    基準熱源
２７    基準熱源レンズ    
２９    距離計
３０    車両
１００    コンピュータシステム
１０１    ＣＤ／ＤＶＤ
１０５    ハードディスク
１０９    バス
１１０    本体部
１１１    ＣＤ／ＤＶＤドライブ
１１２    ＭＯドライブ
１１３    ＣＰＵ
１１４    ＲＡＭ
１１５    ハードディスクコントローラ
１１６    マウスコントローラ
１１７    キーボードコントローラ
１１８    ディスプレイコントローラ
１１９    インタフェース
１２０    ディスプレイ
１２１    表示画面
１３０    キーボード
１４０    マウス
２００，３００    変状部検出プログラム
２０１，２１１，３０１，３１１    画像取得部
２０２，２１２，３０２，３１２    差分画像生成部
２０３，２１３，３０４，３１４    評価値算出部
２０４，２１４，３０５，３１５    変状部検出部
２１０，３１０    変状部検出装置
３０３，３１３    背景除去部
【図１】
2010117259.tif 000005
【図２】
2010117259.tif 000006
【図３】
2010117259.tif 000007
【図４】
2010117259.tif 000008
【図５】
2010117259.tif 000009
【図６】
2010117259.tif 000010
【図７】
2010117259.tif 000011
【図８】
2010117259.tif 000012
【図９】
2010117259.tif 000013
【図１０】
2010117259.tif 000014
【図１１】
2010117259.tif 000015
【図１２】
2010117259.tif 000016
【図１３】
2010117259.tif 000017
【図１４】
2010117259.tif 000018