(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
気泡を含有する硬化コンクリートの一部を用いて計測対象面を設定し、該計測対象面に開口する気泡を包む孔の開口端の形状を計測することによって前記硬化コンクリートに含まれる気泡の計測を行う方法であって、
前記計測対象面に現れている略球形の気泡を包む孔の内面が陰にならないように照明すべく前記計測対象面の計測領域に対向して配置された第１照明手段の照明によってディジタルカメラで撮像された前記計測領域の第１撮像画像と、略球形の気泡を包む孔の内面が前記開口端の近傍を除いて陰になるように照明するべく前記計測領域に対向して配置された第２照明手段の照明によって前記ディジタルカメラで撮像された前記計測領域の第２撮像画像との間の濃度差分処理によって作られた濃度差分画像である第１気泡画像と、
撮像画像において、略球形の気泡孔の内面と前記計測領域内の平面部分の濃度レベルが共に高く、断面形状が異形で入り口の狭い部分の幅よりも大きな深さを持つ第２の形態の気泡孔の像の濃度レベルが低く、これらの高低２レベルの濃度部分が容易に弁別可能となるような照明手段からの照明によって撮像された前記計測領域の第３撮像画像に対して前記第２の形態の気泡孔の像を抽出する処理を行った第２気泡画像とを使用して、前記計測領域に現れている気泡を包む孔の開口端の像の特徴量抽出処理を行うことによって、前記硬化コンクリートに含まれる気泡の計測を行うことを特徴とする硬化コンクリートの気泡計測方法。
【請求項２】
前記第１気泡画像と前記第２気泡画像各々に対して２値化処理を施し、各々第１二値化画像並びに第２二値化画像とし、該第１二値化画像と該第２二値化画像を合成することによって１個の合成気泡画像とし、該合成気泡画像に対して前記計測領域に現れている気泡を包む孔の開口端の特徴量抽出処理を行うことを特徴とする請求項１に記載の硬化コンクリートの気泡計測方法。
【請求項３】
前記第１二値化画像と前記第２二値化画像の白黒反転画像との間で排他的論理和による論理計算を行うことによって、前記第１二値化画像と前記第２二値化画像を合成することを特徴とする請求項２に記載の硬化コンクリートの気泡計測方法。
【請求項４】
前記第３撮像画像を撮像するときの照明手段が、前記計測領域に対して複数の角度から拡散光を照射する照明手段であることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の硬化コンクリートの気泡計測方法。
【請求項５】
前記第３撮像画像を撮像するときの照明手段が、前記第１照明手段と前記第２照明手段を含む複数の拡散光照明手段であることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の硬化コンクリートの気泡計測方法。
【請求項６】
前記第３撮像画像を撮像するときの照明手段が、前記第３撮像画像の撮像用に設けた第３照明手段か、または前記第１照明手段のいずれかであることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の硬化コンクリートの気泡計測方法。
【請求項７】
気泡を含有する硬化コンクリートの一部を用いて計測対象面を設定し、該計測対象面に開口する気泡を包む孔の開口端の形状を計測することによって前記硬化コンクリートに含まれる気泡の計測を行う装置であって、
前記計測対象面の計測領域を撮像するディジタルカメラ、
該ディジタルカメラで撮像された画像に対して画像処理を行う画像処理装置、
前記計測領域に現れている略球形の気泡を包む孔の内面が陰にならないように照明するべく前記計測領域に対向して配置された第１照明手段、および、略球形の気泡を包む孔の内面が前記開口端の近傍を除いて陰になるように照明するべく前記計測領域に対向して配置された第２照明手段を照明手段として少なくとも具備し、
前記画像処理装置において、前記第１照明手段の照明によって前記ディジタルカメラで撮像された前記計測領域の第１撮像画像と前記第２照明手段の照明によって前記ディジタルカメラで撮像された前記計測領域の第２撮像画像との間の濃度差分処理によって作られた濃度差分画像である第１気泡画像と、
撮像画像において、略球形の気泡孔の内面と前記計測領域内の平面部分の濃度レベルが共に高く、断面形状が異形で入り口の狭い部分の幅よりも大きな深さを持つ第２の形態の気泡孔の像の濃度レベルが低く、これらの高低２レベルの濃度部分が容易に弁別可能となるような照明手段からの照明によって撮像された前記計測領域の第３撮像画像に対して前記第２の形態の気泡孔の像を抽出する処理を行った第２気泡画像とを使用して、前記計測領域に現れている気泡を包む孔の開口端の像の特徴量抽出処理を行うことによって、前記硬化コンクリートに含まれる気泡の計測を行うことを特徴とする硬化コンクリートの気泡計測装置。
【請求項８】
前記第１気泡画像と前記第２気泡画像各々に対して２値化処理を施し、各々第１二値化画像並びに第２二値化画像とし、該第１二値化画像と該第２二値化画像を合成することによって１個の合成気泡画像とし、該合成気泡画像に対して前記計測領域に現れている気泡を包む孔の開口端の特徴量抽出処理を行うことを特徴とする請求項７に記載の硬化コンクリートの気泡計測装置。
【請求項９】
前記第１二値化画像と前記第２二値化画像の白黒反転画像との間で排他的論理和による論理計算を行うことによって、前記第１二値化画像と前記第２二値化画像を合成することを特徴とする請求項８に記載の硬化コンクリートの気泡計測装置。
【請求項１０】
前記第３撮像画像を撮像するときの照明手段が、前記計測領域に対して複数の角度から拡散光を照射する照明手段であることを特徴とする請求項７から９のいずれかに記載の硬化コンクリートの気泡計測装置。
【請求項１１】
前記第３撮像画像を撮像するときの照明手段が、前記第１照明手段と前記第２照明手段両方を含む複数の照明手段であることを特徴とする請求項７から９のいずれかに記載の硬化コンクリートの気泡計測装置。
【請求項１２】
前記第３撮像画像を撮像するときの照明手段が、前記第３撮像画像の撮像用に設けた第３照明手段か、または前記第１照明手段のいずれかであることを特徴とする請求項７から９のいずれかに記載の硬化コンクリートの気泡計測装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、気泡を予め故意に含ませて製造された硬化コンクリートあるいは他の類似の気泡含有物体に含まれる気泡の含有量、サイズ、分布等の気泡含有状態の計測方法とその計測装置に関する。更に詳しくは、主に、上記計測のため切断された試験片の切断面をディジタルカメラで撮像し、切断面上に現れている気泡の包まれていた孔の開口端の像を撮像画像から抽出する方法と装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、硬化コンクリートに含有する気泡の計測をするための気泡孔形状の抽出にはいくつかの方法がとられている。
第１の方法の例は、特開平２−７７６４８に開示されているように、蛍光染料を添加したシアノアクリレートを、コンクリート試料の測定面に塗布することにより、試料中に存在する気泡孔内に浸入充填させ、シアノアクリレートがライフタイムによって固化した時点で研磨し、試料の測定面に紫外線を照射することにより固定化されたシアノアクリレートの部分のみを発光させ、その際の輝度分布を一定の閾値によって二値化することにより画像処理可能にするものである。
第２の方法の例は、特公平０７−００６９２１に開示されているように、表面に気泡孔を有する試料の面に対向して撮像装置を設け、試料の面に３方向から１方向ずつ光を照射して照射方向毎の画像を取り込み、各画像の同一位置における明度ｕｐ、ｒｐ、ｌｐを求め、明度を表すＸ、Ｙ、Ｚ軸よりなる三次元座標を設定し、三次元座標の（１、０、０）、（０、１、０），（０、０、１）を頂点とする三角形（１、１、１）平面を設定し、３つの座標の値が全て同一の点を通るベクトルを基準ベクトルとし、この基準ベクトルと三角形（１、１、１）平面が交わる点を基準点とし、各画素の同一位置における明度を座標（ｕｐ、ｒｐ、ｌｐ）で表し、この座標と原点（０、０、０）を通るベクトルが三角形（１、１、１）平面と交わる点を明度点とし、基準点を基点とし、明度点までのベクトルを明度ベクトルとし、この明度ベクトルの大きさが所定値より大きい時、各画像の同一位置に気泡があると判定する気泡組織測定方法である。この方法は、マクロ測定でセメントペースト部分と骨材部分に分ける作業を自動的に行うとしているが、現実は各種の骨材が混じりこむことから２値化の閾値レベルが決めにくく、作業者が顕微鏡を眺めながら判定していく作業が必要となる。さらに、計測の処理に時間がかかりすぎるという問題点もある。
【特許文献１】特開平０２−７７６４８
【特許文献２】特公平０７−００６９２１
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
従来の各技術は、測定対象物に特殊な処理を施さなければならないこと、気泡断面を抽出するための測定が長時間におよぶこと、また気泡孔の認識や測定方法および測定装置操作に熟練度が必要であること、および人為的な測定方法のため人的誤差が生じやすいことで抽出された結果の信頼性が不足している等の実用上の問題点のすべてではないがいくつかを持っている。
解決しようとする課題は、これらの問題点をすべて解決した気泡孔の抽出技術、更にこの気泡孔の抽出技術による硬化コンクリートの気泡計測方法および気泡計測装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
第１の主な手段は、気泡を含有する硬化コンクリートの一部を用いて計測対象面を設定し（具体的には、切断して研磨する等で計測対象面を作り）、計測対象面に開口する気泡を包む孔の開口端形状を計測することによって硬化コンクリートに含まれる気泡の計測を行う方法であって、
計測対象面に現れている略球形の気泡を包む孔の内面が陰にならないように照明するべく計測対象面の計測領域に対向して配置された第１照明手段の照明によってディジタルカメラで撮像された計測領域の第１撮像画像と、略球形の気泡を包む孔の内面が開口端の近傍を除いて陰になるように照明するべく計測領域に対向して配置された第２照明手段の照明によってディジタルカメラで撮像された計測領域の第２撮像画像との間の濃度差分処理により作られた濃度差分画像を使って、計測領域に現れている気泡を包む孔の開口端の像の特徴量抽出処理を行うことによって、硬化コンクリートに含まれる気泡の計測を行う。この計測方法により、人為的に硬化コンクリートに含有させた気泡（形状は球状に近い）が計測可能である。
第1照明手段と第２照明手段は拡散光照明手段であることが好ましい。
【０００５】
この場合、濃度差分画像を２値化して気泡を包む孔の像を抽出して、特徴量抽出処理を行うことが好ましい方法である。
【０００６】
第２の主な手段は、気泡を含有する硬化コンクリートの一部を用いて計測対象面を設定し、計測対象面に開口する気泡を包む孔の開口端の形状を計測することによって硬化コンクリートに含まれる気泡の計測を行う方法であって、
計測対象面に現れている略球形の気泡を包む孔の内面が陰にならないように照明すべく計測対象面の計測領域に対向して配置された第１照明手段の照明によってディジタルカメラで撮像された計測対象面の第１撮像画像と、略球形の気泡を包む孔の内面が開口端の近傍を除いて陰になるように照明するべく計測領域に対向して配置された第２照明手段の照明によってディジタルカメラで撮像された計測領域の第２撮像画像との間の濃度差分処理によって作られた濃度差分画像である第１気泡画像と、
撮像画像において、略球形の気泡孔の内面と計測領域内の平面部分の濃度レベルが共に高く、断面形状が異形で入り口の狭い部分の幅よりも大きな深さを持つ第２の形態の気泡孔の像の濃度レベルが低く、これらの高低２レベルの濃度部分が容易に弁別可能となるような照明手段からの照明によって撮像された計測領域の第３撮像画像に対して第２の形態の気泡孔の像を抽出する処理を行った第２気泡画像とを使用して、計測領域に現れている気泡を包む孔の開口部の像の特徴量抽出処理を行うことである。
この計測方法により、製造工程上の原因で自然にできた気泡（エントラップドエアー）の孔で計測対象面からの深さが穴入り口の断面の狭い部分の幅より大である異形断面の気泡孔と、薬で人為的に硬化コンクリートに含有させた気泡（エントレインドエアー、形状は球状に近い）の孔の両方の抽出が同時に可能となる。
【０００７】
第２の主な手段において、より具体的な手段として、第１気泡画像と第２気泡画像各々に対して２値化処理を施し、各々第１二値化画像並びに第２二値化画像とし、第１二値化画像と第２二値化画像を合成することによって１個の合成気泡画像とし、合成気泡画像に対して計測領域に現れている計測対象気泡を包む孔の開口端の特徴量抽出処理を行うようにできる。
ここで、合成の具体的方法として、第１二値化画像と第２二値化画像の白黒反転画像との間に排他的論理和による論理計算を施すことにより行う方法がある。
【０００８】
第２の主な手段において、第３撮像画像を撮像するときの照明手段を、計測領域に対して複数の角度（計測領域から照明手段を見たときの仰角）から拡散光を照射する照明手段とすることができる。
【０００９】
第２の主な手段において、第３撮像画像を撮像するときの照明手段を、第１照明手段と第２照明手段だけの拡散光照明手段組合せ、あるいは第１照明手段と第２照明手段およびその他の照明手段からなる拡散光照明手段組合せにより作ることができる。
【００１０】
また、第２の主な手段において、第３撮像画像を撮像するときの照明手段が、特別に第３撮像画像の撮像用に設けた第３照明手段か、または第１照明手段であってももかまわない。第３照明手段は拡散光照明手段であることが好ましい。
【００１１】
第３の主な手段は、気泡を含有する硬化コンクリートの一部を用いて計測対象面を設定し、計測対象面に開口する気泡を包む孔の開口端の形状を計測することによって硬化コンクリートに含まれる気泡の計測を行う装置であって、
計測対象面の計測領域を撮像するディジタルカメラ、
ディジタルカメラで撮像された画像に対して画像処理を行う画像処理装置、
計測領域に現れている略球形の気泡を包む孔の内面が陰にならないように照明するべく計測領域に対向して配置された第１照明手段、および、略球形の気泡を包む孔の内面が開口端の近傍を除いて陰になるように照明するべく計測領域に対向して配置された第２照明手段を照明手段として具備し、
画像処理装置において、第１照明手段の照明によってディジタルカメラで撮像された計測領域の第１撮像画像と、第２照明手段の照明によってディジタルカメラで撮像された計測領域の第２撮像画像との間の濃度差分処理により作られた濃度差分画像を使って、計測領域に現れている気泡を包む孔の開口端の像の特徴量抽出処理を行うことによって、硬化コンクリートに含まれる気泡の計測を行う。この計測装置により、人為的に硬化コンクリートに含有させた気泡（形状は球状に近い）が計測可能である。
第1照明手段と第２照明手段は拡散光照明手段であることが好ましい。
【００１２】
第３の主な手段において、濃度差分画像を２値化して気泡を包む孔の像を抽出して、特徴量抽出処理を行うことができる。
【００１３】
第４の主な手段は、気泡を含有する硬化コンクリートの一部を用いて計測対象面を設定し、計測対象面に開口する気泡を包む孔の開口端の形状を計測することによって硬化コンクリートに含まれる気泡の計測を行う装置であって、
計測対象面の計測領域を撮像するディジタルカメラ、
ディジタルカメラで撮像された画像に対して画像処理を行う画像処理装置、
計測領域に現れている略球形の気泡を包む孔の内面が陰にならないように照明するべく計測領域に対向して配置された第１照明手段、および、略球形の気泡を包む孔の内面が開口端の近傍を除いて陰になるように照明するべく計測領域に対向して配置された第２照明手段を照明手段として少なくとも具備し、
画像処理装置において、第１照明手段の照明によってディジタルカメラで撮像された計測領域の第１撮像画像と第２照明手段の照明によってディジタルカメラで撮像された計測領域の第２撮像画像との間の濃度差分処理によって作られた濃度差分画像である第１気泡画像と、
撮像画像において、略球形の気泡孔の内面と計測領域内の平面部分の濃度レベルが共に高く、断面形状が異形で入り口の狭い部分の幅よりも大きな深さを持つ第２の形態の気泡孔の像の濃度レベルが低く、これらの高低２レベルの濃度部分が容易に弁別可能となるような照明手段からの照明によって撮像された計測領域の第３撮像画像に対して第２の形態の気泡孔の像を抽出する処理を行った第２気泡画像とを使用して、計測領域に現れている気泡を包む孔の開口端の像の特徴量抽出処理を行うことによって、硬化コンクリートに含まれる気泡の計測を行う。
この計測装置により、製造工程上の原因で自然にできた気泡の孔（エントラップドエアー）で計測対象面からの深さが大である異形断面の気泡孔と、薬で人為的に硬化コンクリートに含有させた気泡（エントレインドエアー、形状は球状に近い）の孔の両方の抽出が同時に可能となる。
【００１４】
第４の主な手段において、第１気泡画像と第２気泡画像各々に対して２値化処理を施し、各々第１二値化画像並びに第２二値化画像とし、第１二値化画像と第２二値化画像を合成することによって１個の合成気泡画像とし、合成気泡画像に対して計測領域に現れている計測対象気泡を包む孔の開口端の像の特徴量抽出処理を行うことで気泡計測を行うようにすることができる。
ここで、合成の具体的方法として、第１二値化画像と第２二値化画像の白黒反転画像との間に排他的論理和による論理計算を施すことにより行う方法がある。
【００１５】
第４の主な手段に係り、第３撮像画像を撮像するときの照明手段が、計測領域に対して複数の角度（計測領域から照明手段を見たときの仰角）から拡散光を照射する照明手段により構成することができる。
【００１６】
更にまた、第４の主な手段に係り、第３撮像画像を撮像するときの照明手段が、第１照明手段と第２照明手段だけの拡散光照明手段組合せ、あるいは第１照明手段と第２照明手段およびその他の照明手段からなる拡散光照明手段組合せにより構成することができる。
【００１７】
更にまた、第４の主な手段に係り、第３撮像画像を撮像するときの照明手段が、特別に第３撮像画像の撮像用に設けた第３照明手段か、または第１照明手段のいずれかであってもかまわない。第３照明手段は拡散光照明手段であることが好ましい。
【発明の効果】
【００１８】
本発明により、硬化コンクリートの気泡計測方法および気泡計測装置に関して、従来技術が持っていた実用上の問題点が解決された。即ち、測定対象物に特殊な処理を施さなければならなかったこと、気泡断面を抽出するための測定が長時間におよんだこと、また気泡孔の認識や測定方法および測定装置操作に熟練度が必要であったこと、および人為的な測定方法のため人的誤差が生じやすかったことで抽出された結果の信頼性が不足していた等の実用上の問題点が解決され、結果的に短時間で、測定作業者の主観を排除して安定的に測定可能な信頼性の高い実用機として硬化コンクリートの気泡計測装置を提供できることとなった。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
本発明を実施するための最良の形態を実施例と共に以下に示す。
【実施例１】
【００２０】
図１は、硬化コンクリートの気泡計測装置の撮像系の構成要素の配置と、カメラから画像処理に至る部分の構成要素をブロック図で示したものである。
上下の面が平行になるように切断され、少なくとも平行な２面の内の計測対象面１１が研磨等の手段で所定の粗さに調整された硬化コンクリート試料１０は、紙面に対し前後（−Ｙ、＋Ｙ方向）左右（−Ｘ、＋Ｘ方向）に動くステージ２０の上に載せられ、計測対象面１１がディジタルカメラ３０の光軸３２に直角になるようにディジタルカメラ３０に向かって配置されている。また、全体形状がリング状で、断面が四角形で、四角形の内側に面した辺（太線表示）の含まれるリングの面上にはＬＥＤ等の小さな光源が密に並べて配置され発光面を形成し、発光面から計測対象面１１の方向に拡散光を照射する方式の第１照明手段４１および第２照明手段４２が、ディジタルカメラ３０の光軸３２上に各リングの中心をおき、硬化コンクリート試料１０の計測対象面１１に各リングが略平行になるように配置されている。
ディジタルカメラ３０の焦点合わせは、焦点が計測対象面１１上になるようにディジタルカメラ３０自体でなされるか、ディジタルカメラ３０の位置あるいはステージ２０の高さ位置を調整することによってなされる。
ディジタルカメラ３０による１回の撮像領域（以降、計測領域とも呼ぶ）は、計測対象面１１上でディジタルカメラの光軸３２との交点を中心とする小領域であり、その領域サイズはディジタルカメラ３０のＣＣＤサイズとレンズ３１の倍率に依存する。因みに、本実施例では、計測領域サイズは約４．７ｍｍ×４．４ｍｍである。
図１２から図１４は計測対象面上に現れている気泡孔の例を示したものである。気泡孔は、１２、１３および１４であり、各々計測対象面１１に気泡孔と計測対象面１１との交線に相当する開口端１２ａ、１３ａおよび１４ａ−１並びに１４−ｂを持っている。破線部分は、気泡孔の深さ方向の形状（陰で見えない）を概略示すものである。１２ｃ（二点鎖線部）は略球状の気泡孔１２の内の試料１０の作成によって切り取られてなくなった部分を概略示している。また、図１４においては、長い気泡孔１４は２つの開口端１４ａ−１ｔｏ１４ａ−２を持っている。
【００２１】
第１照明手段４１は、硬化コンクリート試料１０の計測対象面１１とディジタルカメラ３０の光軸３２との交点と第１照明手段４１の発光面の中心を結ぶ線と計測対象面１１とのなす角度αが計測対象面１１上の計測領域に存在する（現れている）略球状の気泡の孔１２の底面１２ｂにも照射光が行き渡るような角度となるように、そのサイズと配置位置が決められている。因みに、本実施例では、角度αは４０度に設定されている。一般的には、角度αは、第１照明手段４１の発光面のサイズ、発光面の角度、計測領域からの距離によって調製されるべきであり、概ね３０度以上の範囲に設定されることになろう。
第２照明手段４２は、硬化コンクリート試料１０の計測対象面１１と光軸３２との交点と第２照明手段４２の発光面の中心を結ぶ線と計測対象面１１とのなす角度βが計測対象面１１上の計測領域に存在する略球状の気泡の孔１２の内部が陰になるような角度となるように、そのサイズと配置位置が決められている。なお、βは小さければ小さいほど、気泡孔１２の入り口（計測対象面１１への気泡孔１２の開口端１２ａの孔側近傍）の傾斜部分の濃度が上がることによって気泡孔１２は小さく観測されることが防止でき、気泡１２孔の画像は実物に近くなる。ただし、そのときにはβの減少に伴って第２照明手段４２の発光面もサイズが小さくならなければならないことは当然である。因みに、本実施例では、角度βは６度に設定されている。一般的には、角度βは、第２照明手段４２のリングのサイズ、発光面の角度、計測領域からの距離によって調製されるべきであり、概ね０度以上、１５度以下の範囲に設定されることになろう。
【００２２】
上述の硬化コンクリートの気泡計測装置によって計測対象面１１上に存在する気泡の孔（１２、１３あるいは１４）の開口端（１２ａ，１３ａあるいは１４ａ）の形状（業界では一般に気泡断面形状という）を撮像抽出し、硬化コンクリート試料１０に含有する気泡の諸特性を計測することになるが、その基本的なステップについて述べる。
計測作業者は、最初に、ステージ２０をＸＹ方向に移動させ、硬化コンクリート試料１０の計測対象面１１の計測したい領域（計測領域）の中心を光軸３２の上に合わせる。次に、ディジタルカメラ３０の焦点合わせがなされる。その後に計測領域の撮像がディジタルカメラ３０によってなされ、その結果は画像処理装置５０に送られ、画像処理装置５０で計測対象面１１の計測領域に含まれる部分に存在する気泡の孔の開口端の像が抽出される。この気泡の孔の開口端の像の抽出は次の段落で述べる一連の方法によってなされ、これが本発明の特徴となるものである。抽出された気泡の像は、特徴量抽出がなされ、一般的にはＡＳＴＭ規格で決められている方式に適合するように取り扱われ処理がなされて、硬化コンクリートの計測領域における気泡の諸特性が測定される。
当然、計測の信頼性の観点から、硬化コンクリート試料１０の計測対象面上の複数個所の計測領域における気泡の諸特性の計測を行い、硬化コンクリート試料１０の気泡の諸特性の代表値を求める場合もある。このときは、１箇所の計測領域の計測が終わるごとにステージを移動させて新たな計測領域を設定することになる。尚、硬化コンクリート試料１０の計測対象面１１がステージ２０の試料搭載面との平行度は、ディジタルカメラ３０の被写界深度の範囲内であるので、計測に先立って毎回ディジタルカメラ３０の焦点合わせをする必要はない。
また、計測に先立って計測対象面１１をステージ２０の試料搭載面と平行にできない場合は、自動焦点合わせ手段を装備することによって各計測に先立つ焦点合わせを自動化することができる。
【００２３】
次に、計測領域内の計測対象面１１上に存在する気泡の孔の開口端の像を抽出する一連の方法について述べる。
（１）第１ステップ
第１照明手段を点灯させ、撮像を行い、その画像を画像処理装置５０に取り込む。このときの取り込まれた画像を図４（写真）に示す。注目部については、全てではないが、記号をつけて識別可能なようにしてある。記号は、白色骨材部分がW、黒色骨材部分がＢ、浅い気泡孔部分（略球状の気泡孔部分）がＳＢ、深い気泡孔部分がＤＢである。浅い気泡孔部分ＳＢはほとんどが略球状の気泡の孔の開口端の画像であるので円形に近い形状で見える。また、画像の注目部の濃度レベルを表１に示す。
【表１】
0003660936.tif 000002
図４と表１から明らかなように、セメントペースト、白色骨材および浅い気泡穴部分ＳＢ（これはエントレインドエアー(薬により作り出した気泡)の気泡孔等の比較的断面寸法の小さく孔の奥行きの浅い部分である）の濃淡レベル（白く見える度合い）は高く、黒い骨材部分と深い気泡孔部分ＤＢ（これはエントラップドエアー(自然に取り込まれた気泡)等の断面寸法が大きく、孔の奥行きが深い部分である）の濃淡レベルは低く（黒く）なる。気泡孔内の底面にも照明光が行き渡るので、気泡孔部分はセメントぺーストとほぼ同等の濃淡レベルになる。
（２）第２ステップ
第２照明手段を点灯させ、撮像を行い、その画像を画像処理装置５０に取り込む。このときの取り込まれた画像を図５（写真）に示す。また、画像の注目部の濃度レベルを表１に示す。
図5と表１から明らかなように、ペーストと白色骨材部分の濃度レベルは高く、気泡孔と黒い骨材部分の濃度レベルは低くなる。計測対象面１１に対して低い角度から照明光が照射されることにより、気泡孔内の底面には照明光が届かず気泡孔のくぼみの部分に影ができるため、気泡孔部分の濃度レベルは低くなる。
（３）第３ステップ
第１照明手段および第２照明手段の両方を点灯させ、撮像を行い、その画像を画像処理装置５０に取り込む。このときの取り込まれた画像を図６（写真）に示す。また、画像の注目部の濃度レベルを表２に示す。
【表２】
0003660936.tif 000003
図６と表２から明らかなように、両方の照明手段を点灯させることにより、試料の平面部分は光の拡散、いわゆるハレーション現象を起こし、濃度レベルは高くなる。また、浅い気泡孔部分ＳＢについても同様の現象となる。その結果、浅い気泡孔部分ＳＢについては周囲の白い骨材部分、セメントペースト部分に対し認識できない程度に濃度が高く同化して見える。しかし、深い気泡孔部分ＤＢについては、光が回らないため濃度レベルは低くなる。
以上述べてきた奥行きが深い気泡孔（１３または１４）は、エントラップドエアーと呼ばれ、コンクリートに潜在的に含まれている（AE剤によらない）形の不規則で比較的大きな気泡である。その断面形状は略球状であるエントレインドエアーの断面形状とは異なることが多く、その孔と計測領域の平面部分との交線近辺の孔断面（開口端１３ａまたは１４ａ）の狭い部分の幅よりも大きな深さを持つことが多い。この種の孔は、計測領域の平面部分に対して孔の長手方向が大きな角度を持つ深さ方向の穴の場合（図１３の場合）と、小さな角度を持ち平面部分に沿って孔が存在し孔の側面が平面部分に破れを生じている場合（図１４の場合）とがある。奥行きの浅い気泡孔のほとんどは薬(AE剤等)により人為的に混入された気泡であり、略球状の気泡の孔１２の一部である。
（４）第４ステップ
画像処理装置５０において、第１照明手段だけによる撮像画像（第１ステップでの撮像画像）と第２照明手段だけによる撮像画像（ステップ２での撮像画像）に対して濃度差分処理を行い、濃度差分画像を作成する。濃度差分画像を図７（写真）に示す。また、濃度差分処理の結果（注目部だけ）を表１に示す。
濃度差分処理の結果、浅い気泡孔部分ＳＢの濃度レベルが高くなり、その他の部分の濃度レベルは低くなる。即ち、図７で明らかなように、丸い形状の浅い気泡孔部分ＳＢだけが高い濃度で認識できる状態になっている。
濃度差分処理においては、減算結果が０未満の場合には０が指定される。
（５）第５ステップ
濃度差分画像に対して、２値化処理を行い、２値化画像を作成する。この結果を図８（写真）に示す。
浅い気泡孔部分が「白」、それ以外は「黒」になる。「８の字」状に見える白い部分は、隣り合う略球状の気泡孔が部分的につながっている状態を示している。
ここで注意しておくべき点は、第４ステップで浅い気泡孔部分ＳＢ以外が濃度差分処理によって低濃度となり浅い気泡孔部分ＳＢの濃度との間に２値化による弁別のための閾値を設定できるようにするためには、第１照明手段および第２照明手段の各々単独の照明による計測領域の孔の存在しない平面部分における各照度が比較的近い数値（各照度で撮像した画像の濃度の差が浅い気泡孔部分ＳＢの濃度に比べて十分に低い状態）となるように第１照明手段と第２照明手段の輝度、角度あるいは形状等が調整されていなければならないということである。
因みに、第１照明手段による照明と第２照明手段による照明各々による撮像画像の濃度につき、特定の黒い部分と白い部分の比較を行ったデータを表３に示す。
【表３】
0003660936.tif 000004
（６）第６ステップ
第３ステップで取り込んだ画像に対して２値化処理を行い、２値化画像を作成する。その際、深い気泡孔部分ＤＢが黒色になるので反転処理を行う。２値化閾値は、深い気泡孔部分ＤＢとそれ以外の部分に大きな濃度レベル差がある（表２参照）ので容易に決定できる。この結果を図９（写真）に示す。深い気泡孔部分ＤＢは「白」、その他は「黒」になる。
（７）第７ステップ
第５ステップで得られる画像と第６ステップで得られる画像に対して、排他的論理和演算を行い、排他的論理和画像を作成する。この結果を白黒反転させた画像を図１０（写真）に示す。
排他的論理輪演算を行うことによって、浅い気泡孔部分ＳＢの画像と深い気泡孔部分ＤＢの画像の混合画像（合成画像）を作成したことになる。
（８）第８ステップ
第７ステップの混合画像から各気泡孔部分（白色）の特徴量抽出処理を行う。その１例を示す画像が図１１（写真）に示すものである。
特徴量抽出処理を実行することにより、各気泡孔に対応する気泡に対して以下のデータが算出される。
気泡数
各気泡の重心座標
各気泡の面積（画素の数）
各気泡の外周の周囲長
各気泡の等価楕円主軸長
各気泡の等価楕円副軸長
各気泡の等価楕円傾斜角
各気泡のＸ最小値
各気泡のＸ最大値
各気泡のＹ最小値
各気泡のＹ最大値
各気泡の外接長方形横長
各気泡の外接長方形縦長
【００２４】
画像処理装置は、これらのデータを使用して、硬化コンクリート内に存在する空気量、気泡間隔係数、気泡の比表面積、気泡分布等の解析データを、必要に応じて上記データを併記して、硬化コンクリートの気泡計測結果として出力する。
【００２５】
上記で、硬化コンクリートを製造する際に各種原因で自然にできる気泡孔である深い気泡孔の検出が必要ない場合は、第３ステップ、第６ステップおよび第７ステップは不要で、第８ステップでは第４ステップで得られる濃度差分画像に対して２値化処理を行ってできた２値化処理画像に対して特徴量抽出処理を実行する。
【実施例２】
【００２６】
本実施例は、実施例１に対して照明手段として拡散光照明手段である第３照明手段４３を持ち込み、第３ステップでの照明手段として役立たせようとするものである。
第３照明手段４１の使い方のひとつは、図２に示すように、第１照明手段４１と第２照明手段４２の両方の照明による計測領域の照度が不足する場合にその不足分を補う方法である。
第３照明手段４３の他の使い方は、図３に示すように、第３ステップでの第１照明手段４１と第２照明手段４２の両方の照明に代わって第３照明手段４３だけで第３ステップでの計測（撮像）用の照明を行う方法である。この方法の利点は、硬化コンクリートの種類によっては、第１照明手段と第２照明手段の組み合わせだけでは第３ステップでの撮像の結果をもくろみ通り得られない場合が想定され、そのときは第３照明手段４３の形状、輝度、照明光の種類等につき特別設計を行わなければならないときに有用であること、照明手段の寿命を延ばせること等にある。
【００２７】
第３ステップでの撮像用の照明手段として、第１照明手段４１だけの輝度を十分に上げ計測領域に対し十分に均一な照度の照明を行うことも可能である。このときの硬化コンクリートの気泡計測装置の撮像系の構成要素の配置と、カメラから画像処理に至る部分の構成要素をブロック図は、図１に示すものと同じである。ただし、第１照明手段４１は、第１図の場合に比べて形状と照明能力（輝度選択幅）が異なるものとなる。
【００２８】
以上、実施例に沿って本発明の内容を説明してきたが、必ずしも実施例の内容に限定されるものでなく、以下に述べる内容も本発明に含まれるものである。
【００２９】
照明手段について、実施例１、２および３ではリング状の全体形状で、断面が四角形で、リングの計測領域方向の面（太線に対応する面）が発光面であるようになっているが、この形状にこだわる必要はない。計測対象面１１上の計測領域内が許容可能なレベルの均一な照度で照明されることと本発明の原理を満足させる照明光の角度（計測領域から照明手段を見たときの仰角）と発光面のサイズおよび角度、並びに輝度が達成されればどのような形状でもかまわない。例えば、離散的な小照明手段の集合でそれぞれの照明手段を構成してもよい。
【００３０】
また、第１照明手段４１、第２照明手段４２並びに第３照明手段４３は、拡散光照明手段としてきたが、ディジタルカメラ３０に正反射光が入りぎらつきで撮像が正常に行われなくならない限り拡散光照明手段である必要はない。特に、計測領域に対して低い角度から照明光が照射される第２照明手段においては拡散光の必然性は薄い。
正反射光がディジタルカメラに入らなくする方法としては、ディジタルカメラの前に偏光フィルタを配置する方法がある。
【００３１】
ステージの移動について、実施例では直交するＸＹ座標の方向に動かすようになっていると説明したが、必ずしもその必要はなく、計測対象面１１上の所望の位置を計測領域とできるステージの移動方法であればいかなる方法でもよい。例えば、斜交座標による移動方法、回転と半径方向移動による方法等が採用可能である。
【００３２】
以上説明してきた本発明の硬化コンクリートの気泡測定方法と気泡測定装置は、コンピュータの画像処理により気泡孔の認識抽出を行うものであり、測定作業者の主観が測定操作へ及ぶことが排除でき、測定の安定性と信頼性が確保できるものである。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の実施例１における硬化コンクリートの気泡計測装置の撮像系の構成要素の配置と、カメラから画像処理に至る部分の構成要素をブロック図で示したものである。
【図２】本発明の硬化コンクリートの気泡計測装置の撮像系の構成要素の他の配置（第３照明手段４３追加）と、カメラから画像処理に至る部分の構成要素をブロック図で示したものである。
【図３】本発明の硬化コンクリートの気泡計測装置の撮像系の構成要素の更に他の配置（第３照明手段４３の形状が異なる）と、カメラから画像処理に至る部分の構成要素をブロック図で示したものである。
【図４】第１ステップで、第１照明手段だけにより取り込まれた画像を示す写真である。
【図５】第２ステップで、第２照明手段だけにより取り込まれた画像を示す写真である。
【図６】第３ステップで、第１照明手段、第２照明手段および第３照明手段のすべてを点灯させて取り込まれた画像を示す写真である。
【図７】第１照明手段だけによる撮像画像（第１ステップでの撮像画像）と第２照明手段だけによる撮像画像（ステップ２での撮像画像）に対して濃度差分処理を行った濃度差分画像を示す写真である。
【図８】第５ステップで、濃度差分画像に対して、２値化処理を行った２値化画像を示す写真である。
【図９】第７ステップで、第３ステップで取り込んだ画像に対して２値化処理を行った２値化画像を示す写真である。
【図１０】第８ステップで、第６ステップで得られる画像と第７ステップで得られる画像に対して、排他的論理和演算を行い、排他的論理和画像を作成し、この結果を白黒反技術転させた画像を示す写真である。
【図１１】第９ステップで、第８ステップの混合画像から各気泡孔部分（白色）の特徴量抽出処理を行った画像の１例を示す写真である。
【図１２】計測対象面に現れている気泡孔の例（略球状）を示した図である。
【図１３】計測対象面に現れている気泡孔の他の例（計測対象面に対し直角方向に深い孔）を示した図である。
【図１４】計測対象面に現れている気泡孔の更に他の例（計測対象面に沿って長い孔）を示した図である。
【符号の説明】
【００３４】
１０        硬化コンクリート試料
１１        計測対象面
１２        略球状の気泡孔
１２ａ      開口端
１３        深い気泡孔
１３ａ      開口端
１４        深い気泡孔
１４ａ−１  開口端
１４ａ−２  開口端
２０        ステージ
３０        ディジタルカメラ
３２        ディジタルカメラの光軸
４１        第１照明手段
４２        第２照明手段
４３        第３照明手段
５０        画像処理装置
【要約】
【課題】気泡部分の抽出のための抽出時間の長さ、抽出作業の面倒さ、抽出装置或は道具立ての複雑さ、並びに抽出結果の信頼性不足等の問題点をすべて解決した硬化コンクリートの気泡計測方法および装置を提供すること。
【解決手段】硬化コンクリートの試験片の計測対象面の計測領域に対してなす照明光の角度が大きな第１照明手段の照明によってディジタルカメラで撮像された第１撮像画像と、計測領域に対してなす照明光の角度が小さい第２照明手段の照明によって撮像された第２撮像画像との濃度差分画像に対して画像処理がなされた第１気泡画像と、所定レベルを超える照度で計測領域を照らす照明手段からの照明によって撮像された計測領域の第３撮像画像に対して画像処理がなされた第２気泡画像を使用して、計測領域に現れている気泡を包む孔の開口部の像の特徴量抽出処理を行うことによって、硬化コンクリートに含まれる気泡の計測を行う方法と装置。
【選択図】  図１
【図１】
0003660936.tif 000005
【図２】
0003660936.tif 000006
【図３】
0003660936.tif 000007
【図１２】
0003660936.tif 000008
【図１３】
0003660936.tif 000009
【図１４】
0003660936.tif 000010
【図４】
0003660936.tif 000011
【図５】
0003660936.tif 000012
【図６】
0003660936.tif 000013
【図７】
0003660936.tif 000014
【図８】
0003660936.tif 000015
【図９】
0003660936.tif 000016
【図１０】
0003660936.tif 000017
【図１１】
0003660936.tif 000018