(57)【要約】  劣化状態判定装置１００は、構造物の状態を判定するための装置であり、構造物のたわみ量及び表面変位量を計測する、計測部１０と、計測されたたわみ量及び表面変位量を用いて統計処理を実行する、統計処理部２０と、統計処理の結果に基づいて、構造物の劣化状態を判定する、劣化状態判定部３０と、を備えている。
2019054419.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
構造物の状態を判定するための装置であって、
前記構造物のたわみ量及び表面変位量を計測する、計測部と、
計測された前記たわみ量及び前記表面変位量を用いて統計処理を実行する、統計処理部と、
前記統計処理の結果に基づいて、前記構造物の劣化状態を判定する、劣化状態判定部と、を備えていることを特徴とする状態判定装置。
【請求項２】
前記統計処理部が、前記統計処理によって、前記たわみ量または前記たわみ量の差分と前記表面変位量との相関係数を求め、
前記劣化状態判定部が、前記相関係数に基づいて、前記構造物の劣化状態を判定する、請求項１に記載の状態判定装置。
【請求項３】
計測された前記たわみ量又は前記たわみ量の差分と前記表面変位量とを、計測時の条件に関連付けて記録する、前処理部を、更に備えている、
請求項２に記載の状態判定装置。
【請求項４】
前記前処理部が、計測された前記たわみ量又は前記たわみ量の差分と前記表面変位量とを、たわみの原因となった荷重に関連付けられて記録されており、
前記統計処理部は、前記たわみの原因となった荷重毎の、前記たわみ量又は前記たわみ量の差分と前記表面変位量とを用いて、前記相関係数を算出する、
請求項３に記載の状態判定装置。
【請求項５】
前記統計処理部が、前記たわみ量または前記たわみ量の差分に時間的微分を行ない、得られた値と前記表面変位量との相関係数を求める、
請求項２〜４のいずれかに記載の状態判定装置。
【請求項６】
前記計測部は、前記構造物から光学的に得られたデータを用いて、前記構造物のたわみ量及び表面変位量を計測する、
請求項１〜５のいずれかに記載の状態判定装置。
【請求項７】
構造物の状態を判定するための方法であって、
（ａ）前記構造物のたわみ量及び表面変位量を計測する、ステップと、
（ｂ）計測された前記たわみ量及び前記表面変位量を用いて統計処理を実行する、ステップと、
（ｃ）前記統計処理の結果に基づいて、前記構造物の劣化状態を判定する、ステップと、を有することを特徴とする状態判定方法。
【請求項８】
コンピュータによって、構造物の状態を判定するためのプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体であって、
前記コンピュータに、
（ａ）前記構造物のたわみ量及び表面変位量を計測する、ステップと、
（ｂ）計測された前記たわみ量及び前記表面変位量を用いて統計処理を実行する、ステップと、
（ｃ）前記統計処理の結果に基づいて、前記構造物の劣化状態を判定する、ステップと、を実行させる命令を含む、プログラムを記録しているコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、構造物の劣化状態を判定するための、状態判定装置、及び状態判定方法に関し、更には、これらを実現するためのプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体に関する。
【背景技術】
【０００２】
トンネルや橋梁などのコンクリート構造物においては、構造物の表面に発生するひび割れ、剥離、内部空洞などの欠陥が、構造物の健全度に影響を及ぼすことが知られている。そのため、これらの欠陥を正確に検出することが必要となる。【０００３】
構造物のひび割れ、剥離、内部空洞などの欠陥の検出は、検査員による目視検査や打音検査によって行われてきており、検査のためには検査員が構造物に接近する必要がある。そのため、空中での作業ができる環境を整えることによる作業コストの増加、作業環境設定のために交通規制をすることによる経済的機会の損失などが問題となっており、検査員が構造物を遠隔より検査する方法が望まれている。【０００４】
構造物を遠隔から検査する方法としては、例えば、構造物である橋梁を撮像装置で撮像して得られた画像から橋梁のたわみ量分布を測定して構造物の異常を検知する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。また、その他に、構造物の表面歪を計測してその疲労度を測定する方法（例えば、特許文献２参照）も提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１６−８４５７９号公報
【特許文献２】特開２０１４−１０９５３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、特許文献１に開示された方法では、構造物の異常の検知にはたわみ量の分布のみが用いられている。また、特許文献２に開示された方法では、構造物の疲労度の測定には、表面歪の計測のみによって行なわれている。つまり、特許文献１及び２に開示された方法では、構造物のたわみ量及び表面歪の一方のみを用いて検査が行なわれるため、その精度に問題がある。【０００７】
一方、特許文献１に開示された方法と特許文献２に開示された方法とを組合せれば、構造物のたわみ量及び表面歪の両方を用いて検査を行なうことができるが、この場合、両者の関係性を考慮できなければ、適正な検査は困難である。これは、構造物の状態によって、たわみ量及び表面歪に表われる影響は異なるからである。【０００８】
本発明の目的の一例は、上記問題を解消し、構造物のたわみ量及び表面歪みの両方を用いて、構造物の劣化状態を適正に判定し得る、状態判定装置、状態判定方法、及びコンピュータ読み取り可能な記録媒体を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するため、本発明の一側面における劣化状態判定装置は、構造物の状態を判定するための装置であって、
前記構造物のたわみ量及び表面変位量を計測する、計測部と、
計測された前記たわみ量及び前記表面変位量を用いて統計処理を実行する、統計処理部と、
前記統計処理の結果に基づいて、前記構造物の劣化状態を判定する、劣化状態判定部と、を備えていることを特徴とする。【００１０】
また、上記目的を達成するため、本発明の一側面における劣化状態判定方法は、構造物の状態を判定するための方法であって、
（ａ）前記構造物のたわみ量及び表面変位量を計測する、ステップと、
（ｂ）計測された前記たわみ量及び前記表面変位量を用いて統計処理を実行する、ステップと、
（ｃ）前記統計処理の結果に基づいて、前記構造物の劣化状態を判定する、ステップと、を有することを特徴とする。【００１１】
更に、上記目的を達成するため、本発明の一側面におけるコンピュータ読み取り可能な記録媒体は、コンピュータによって、構造物の状態を判定するためのプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体であって、
前記コンピュータに、
（ａ）前記構造物のたわみ量及び表面変位量を計測する、ステップと、
（ｂ）計測された前記たわみ量及び前記表面変位量を用いて統計処理を実行する、ステップと、
（ｃ）前記統計処理の結果に基づいて、前記構造物の劣化状態を判定する、ステップと、を実行させる命令を含む、プログラムを記録していることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
以上のように本発明によれば、構造物のたわみ量及び表面歪みの両方を用いて、構造物の劣化状態を適正に判定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は、本発明の実施の形態１における状態判定装置の概略構成を示すブロック図である。
【図２】図２は、本発明の実施の形態１における状態判定装置の構成を具体的に示すブロック図である。
【図３】図３は、本発明の実施の形態１において判定対象となる構造物のたわみ量と表面変位量とを説明する図である。
【図４】図４は、構造物のたわみによって生じる時系列画像上の像の変位を示す図である。
【図５】図５は、基準面の時系列画像における変位ベクトルの一例を示す図である。
【図６】図６は、本発明の実施の形態１において算出されるたわみ量δ（ｘ）を説明するための図であり、図６（ａ）は構造物に相当する梁を示し、図６（ｂ）は梁の一部を拡大して示している。
【図７】図７（ａ）〜（ｃ）は、構造物におけるたわみ量と表面変位量との関係を示す図であり、各図はそれぞれ構造物の状態が異なる場合を示している。
【図８】図８は、構造物が橋梁である場合の橋梁にかかる荷重を説明するための図である。
【図９】図９（ａ）〜（ｃ）は、図８の例における構造物のたわみ量と表面変位量との関係の一例を示す図であり、各図はそれぞれ構造物の状態が異なる場合を示している。
【図１０】図１０は、本発明の実施の形態１における状態判定装置の動作を示すフロー図である。
【図１１】図１１（ａ）は、本発明の実施の形態２において算出されるたわみ量を構造物の例を用いて説明する図であり、図１１（ｂ）は、図１１（ａ）に示された構造物の下面を示す図である。
【図１２】図１２（ａ）〜（ｃ）は、構造物の下面における劣化状態の例を示す図であり、それぞれ異なる状態を示している。
【図１３】図１３（ａ）〜（ｃ）は、構造物のたわみ量の差分と表面変位量との関係の一例を示す図であり、それぞれ構造物の状態が異なる場合を示している。
【図１４】図１４（ａ）及び（ｂ）は、構造物のたわみ量の差分と表面変位量との関係の他の例を示す図であり、それぞれ構造物の状態が異なる場合を示している。
【図１５】図１５は、本発明の実施の形態２における状態判定装置の動作を示すフロー図である。
【図１６】図１６は、本発明の実施の形態３において算出されるたわみ量を構造物の例を用いて説明する図である。
【図１７】図１７（ａ）〜（ｄ）は、橋梁を車両が通過した場合における橋梁のたわみ量と表面変位量との関係を示す図であり、各図において縦軸のパラメータはそれぞれ異なっている。
【図１８】図１８（ａ）は、たわみ量の時間微分の時間変化を示す図であり、図１８（ｂ）は表面変位量の時間変化を示す図であり、図１８（ｃ）は相互相関関数の時間変化を示す図である。
【図１９】図１９（ａ）〜（ｃ）は、橋梁の床版に剥離が存在する場合の状態を説明する図である。また、図１９（ａ）は剥離の状況を具体的に示し、図１９（ｂ）は剥離している床版の下面を示し、図１９（ｃ）は、剥離が生じている部分と生じていない部分とのたわみ量の時間変化を示している。
【図２０】図２０は、本発明の実施の形態４において算出されるたわみ量を構造物の例を用いて説明する図である。
【図２１】図２１は、本発明の実施の形態４における状態判定装置の動作を示すフロー図である。
【図２２】図２２（ａ）及び（ｂ）は、本発明の実施の形態における応用例１での２つ以上の相関係数を用いた劣化状態の判定処理を説明する図である。図２２（ａ）は２つの相関係数を用いる場合を示しており、図２２（ｂ）は３つの相関係数を用いる場合を示している。
【図２３】図２３（ａ）は、本発明の実施の形態における応用例２での橋梁のたわみ量及び表面変位量の計測を説明する図であり、図２３（ｂ）は、図２３（ａ）に示した橋梁のたわみ曲線を示す図である。
【図２４】図２４は、本発明の実施の形態１〜４における状態判定装置を実現するコンピュータの一例を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
（実施の形態１）
以下、本発明の実施の形態１における、状態判定装置、状態判定方法、及びプログラムについて、図１〜図１０を参照しながら説明する。但し、以下に述べる実施の形態には、本発明を実施するために技術的に好ましい限定がされているが、発明の範囲を以下に限定するものではない。
【００１５】
［装置構成］
最初に、図１を用いて本実施の形態１における状態判定装置の概略構成について説明する。図１は、本発明の実施の形態１における状態判定装置の概略構成を示すブロック図である。
【００１６】
図１に示す、本実施の形態１における状態判定装置１００は、構造物の状態を判定するための装置である。図１に示すように、状態判定装置１００は、計測部１０と、統計処理部２０と、劣化状態判定部３０とを備えている。
【００１７】
計測部１０は、構造物のたわみ量及び表面変位量を計測する。統計処理部２０は、計測されたたわみ量及び表面変位量を用いて統計処理を実行する。劣化状態判定部３０は、統計処理の結果に基づいて、構造物の劣化状態を判定する。
【００１８】
このように、本実施の形態１では、状態判定装置１００は、構造物のたわみ量と表面変位量（表面歪）との両方を用いて統計処理を実行し、両者の関係を特定することができる。このため、本実施の形態１によれば、構造物の劣化状態を適正に判定することができる。
【００１９】
続いて、図２〜図９を用いて本実施の形態１における状態判定装置１００の構成についてより具体的に説明する。図２は、本発明の実施の形態１における状態判定装置の構成を具体的に示すブロック図である。図３は、本発明の実施の形態１において判定対象となる構造物のたわみ量と表面変位量とを説明する図である。
【００２０】
図２に示すように、本実施の形態１では、対象となる構造物２００は、橋梁である。図２においては、構造物２００は、簡略化して表示されている。また、図２に示すように、本実施の形態１では、状態判定装置１００は、撮像装置５０に接続されている。
【００２１】
また、本実施の形態１では、撮像装置５０は、橋梁の下面の領域（床版）が撮影対象領域となるように配置され、撮影対象領域の時系列画像の画像データを出力する。出力された画像データは、計測部１０に入力される。具体的には、構造物２００の長手方向をｘ方向、幅方向をｙ方向、鉛直方向をｚ方向とすると、撮像装置５０は、時系列画像の水平方向がｘ方向と一致し、時系列画像の垂直方向がｙ方向と一致し、更に、撮像面の法線が鉛直方向と一致するように配置されている。
【００２２】
計測部１０は、本実施の形態１では、変位検出部１１と、たわみ量算出部１２と、表面変位量算出部１３とを備えている。計測部１０は、この構成により、撮像装置５０から出力された画像データに基づいて、図３に示す構造物２００のたわみ量δと表面変位量△ｘとを計測する。
【００２３】
変位検出部１１は、任意の時刻に撮像された画像を基準画像とし、それ以外を処理画像とする。そして、変位検出部１１は、処理画像毎に基準画像との差分を求め、求めた差分から、ｘ方向及びｚ方向における変位を検出する。たわみ量算出部１２は、検出された変位に基づいて、構造物２００のｚ方向におけるたわみ量δを算出する。表面変位量算出部１３は、検出された変位から、構造物のたわみに起因する変位を除去して、構造物２００のｘ方向における表面変位量△ｘを算出する。
【００２４】
ここで、図４及び図５を用いて、計測部１０における処理について具体的に説明する。図４は、構造物のたわみによって生じる時系列画像上の像の変位を示す図である。
【００２５】
まず、構造物２００の一部（例えば、橋梁の荷重を受けた部分）が鉛直方向に沿って移動すると、撮影対象領域も鉛直方向に沿って移動するため、時系列画像上の像は、移動に合わせて拡大又は縮小することになる。従って、構造物のたわみ量をδとすると、図４に示すように、撮像装置５０の撮像面には、ｘ方向における構造物２００の移動によって生じる変位Δｘｉとは別に、たわみ量δによる変位δｘｉが生じる。同様に、撮像装置５０の撮像面には、ｙ方向における構造物２００の移動によって生じる変位Δｙｉとは別に、たわみ量δによる変位δｙｉも生じる。また、このとき、ｘ方向における構造物２００の移動量を△ｘとし、ｙ方向における構造物２００の移動量を△ｙとする。
【００２６】
ここで、たわみ量δによる変位δｘｉ及びδｙｉを「面外変位」と表記し、構造物２００のｘ方向及びｙ方向への移動による変位Δｘｉ及びΔｙｉを「面内変位」と表記する。また、撮影対象領域と撮像装置５０との撮像距離をＬ、撮像装置５０のレンズ焦点距離をｆ、撮影対象領域の中心からの座標を（ｘ、ｙ）とすると、面外変位δｘｉ、面外変位δｙｉ、面内変位Δｘｉ、及び面内変位Δｙｉは、それぞれ、下記の数１、数２、数３、数４で表される。
【００２７】
【数１】
2019054419.tif 000003
【００２８】
【数２】
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【００２９】
【数３】
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【００３０】
【数４】
2019054419.tif 000006
【００３１】
また、上記の数１及び数２を面外変位ベクトルδｉ（δｘｉ，δｙｉ）としてまとめると、下記の数５に示す通りとなる。上記の数３及び数４を面内変位ベクトルΔｉ（Δｘｉ，Δｙｉ）としてまとめると、下記の数６に示す通りとなる。
【００３２】
【数５】
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【００３３】
【数６】
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【００３４】
図５は、基準面の時系列画像における変位ベクトルの一例を示す図である。具体的には、図５は、上記の数５及び数６で示される面外変位ベクトルδｉ（δｘｉ，δｙｉ）と面内変位ベクトルΔｉ（Δｘｉ，Δｙｉ）との関係を示している。図５に示すように、面外変位ベクトルδｉ（δｘｉ，δｙｉ）は、放射状のベクトル群（図５中細実線の矢印）となり、その大きさＲ（ｘ，ｙ）は、上記の数１及び数２から、下記の数７に示す通りとなる。下記の数７に示すように、たわみ量δが一定であれば、その大きさは撮像中心からの距離に比例した値となる。また、比例定数を下記の数８に示すようにｋと置けば、下記の数７は数９のようにも表される。
【００３５】
【数７】
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【００３６】
【数８】
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【００３７】
【数９】
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【００３８】
また、変位分布は、面外変位ベクトルδｉ（δｘｉ，δｙｉ）（図５中細実線の矢印）と、面内変位ベクトルΔｉ（Δｘｉ，Δｙｉ）（図５中太実線の矢印）との合成ベクトルである（図５中点線の矢印）。この合成ベクトルを、計測ベクトルＶ（Ｖｘ，Ｖｙ）とし、その大きさをＲｍｅｓ（ｘ，ｙ）とすると、これらは下記の数１０及び数１１によって表すことができる。本実施の形態１では、変位検出部１１は、変位として、下記の数１０に示すＲｍｅｓ（ｘ，ｙ）と、下記の数１１に示す計測ベクトルＶ（Ｖｘ，Ｖｙ）とを算出する。
【００３９】
【数１０】
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【００４０】
【数１１】
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【００４１】
ところで、たわみ量δが大きくなると、面外変位ベクトルδｉ（δｘｉ，δｙｉ）の大きさＲ（ｘ，ｙ）も大きくなる。そして、Ｒ（ｘ，ｙ）の拡大率は、上記の数８で与えられる比例定数ｋに相当する。また、面内変位ベクトルΔｉ（Δｘｉ，Δｙｉ）に比べて面外変位ベクトルの大きさＲ（ｘ，ｙ）が大きい場合、計測ベクトルＶ（Ｖｘ，Ｖｙ）の大きさＲｍｅｓ（ｘ，ｙ）は、面外変位ベクトルの大きさＲ（ｘ，ｙ）と同様に変化する。このため、Ｒｍｅｓ（ｘ，ｙ）から、Ｒ（ｘ，ｙ）の拡大率を推定することが可能となる。具体的には、Ｒ（ｘ，ｙ）の拡大率は、下記の数１２に示す評価関数Ｅ（ｋ）を最少にする比例定数ｋを求めることによって推定することができる。
【００４２】
【数１２】
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【００４３】
従って、本実施の形態１では、たわみ量算出部１２は、上記の数１２に最小２乗法を適用して、拡大係数ｋを算出する。なお、評価関数Ｅ（ｋ）として、上記の数１２に示したＲｍｅｓ（ｘ，ｙ）とＲ（ｘ，ｙ）の差の２乗和以外に、絶対値和、他の累乗和等が用いられていても良い。さらに、移動前後の撮像領域の拡大率が求められるのであれば、たわみ量算出部１２は、どのようなアルゴリズムを用いてもよい。
【００４４】
そして、たわみ量算出部１２は、算出した拡大係数ｋを上記数８に適用して、たわみ量δを算出する。また、表面変位量算出部１３は、たわみ量δを、上記数５に代入して、面外変位ベクトルδｉ（δｘｉ，δｙｉ）を算出する。更に、表面変位量算出部１３は、変位検出部１１によって算出されている計測ベクトルＶ（Ｖｘ，Ｖｙ）から、算出した面外変位ベクトルδｉ（δｘｉ，δｙｉ）を減算することで、面内変位ベクトルΔｉ（Δｘｉ，Δｙｉ）を算出する（上記数１１参照）。
【００４５】
その後、表面変位量算出部１３は、更に、算出した面内変位ベクトルΔｉ（Δｘｉ，Δｙｉ）と、たわみ量δとを、上記の数６に適用して、構造物の表面変位量△ｘ及び△ｙを算出する。本実施の形態１では、表面変位量算出部１３は、ｘ方向における表面変位量△ｘのみを算出しても良い。
【００４６】
なお、上述の例では、たわみ量も時系列画像から算出されているが、本実施の形態１では、撮像装置５０に加えて、構造物２００と撮像装置５０との距離を測定する測距装置が備えられていても良い。この場合は、計測部１０は、測距装置からのデータに基づいてたわみ量を計測することになる。測距装置の例としては、レーザ距離計、接触型の加速度計、歪みセンサを用いた距離計が挙げられる。また、レーザ距離計としては、レーザ干渉変位計、光切断法を用いたレーザ距離計、Ｔｉｍｅ−ｏｆ−Ｆｌｉｇｈｔ型レーザ変位計、レーザドップラー速度計が挙げられる。
【００４７】
ところで、たわみ量δは、構造物２００の部分及び加重のかかっている位置によって変化する。よって、たわみ量δは、ｘにおけるたわみ量δ（ｘ）と表記することができる。また、ｘにおける表面変位量は△ｘ（ｘ）と表記することもできる。
【００４８】
ここで、構造物２００の劣化状態を判定するための前提として、図６を用いて、たわみ量δ（ｘ）について説明する。図６は、本発明の実施の形態１において算出されるたわみ量δ（ｘ）を説明するための図であり、図６（ａ）は構造物に相当する梁を示し、図６（ｂ）は梁の一部を拡大して示している。
【００４９】
図６（ａ）に示すように、両持ち梁のａ：ｂで内分される１点に集中荷重が与えられているとする。この場合、たわみ量δ（ｘ）は、下記の数１３及び数１４で与えられる。ここで、Ｌは梁の支間長、ｍは荷重、Ｅはヤング率、Ｉは梁の断面２次モーメント、ｇは重力加速度である。さらに、荷重位置をｘｗ、計測位置をｘｏとして整理すると、下記の数１３及び数１４は、それぞれ数１５及び数１６に示す通りとなる。
【００５０】
【数１３】
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【００５１】
【数１４】
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【００５２】
【数１５】
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【００５３】
【数１６】
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【００５４】
また、図６（ｂ）に示す関係から分かるように、計測位置ｘoにおける表面変位Δｘ（ｘo）は、下記の数１７で示され、数１５及び数１６と同様に荷重ｍｇに比例する。なお、ここでｈは梁の中立線から下部表面までの距離である。
【００５５】
【数１７】
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【００５６】
また、図２に示したように、本実施の形態１では、状態判定装置１００は、計測部１０、統計処理部２０、及び劣化状態判定部３０に加えて、前処理部４０を備えている。前処理部４０は、統計処理部２０による統計処理の前に、前処理として、計測部１０によって計測されたたわみ量δと表面変位量△ｘとを計測時の条件に関連付けて記録する。具体的には、後述の図８に示す例では、前処理部４０は、構造物２００である橋梁を通過する車両毎に、たわみ量δと表面変位量△ｘとを記録する。
【００５７】
また、統計処理部２０は、本実施の形態１では、前処理部４０が記録した、荷重毎のたわみ量δ（ｘｏ）と表面変位量△ｘ（ｘｏ）とに基づいて、たわみ量δ（ｘｏ）と表面変位量△ｘ（ｘｏ）との関係を求める。そして、劣化状態判定部３０は、統計処理部２０によって求められた関係に基づいて、構造物２００の劣化状態を判定する。
【００５８】
続いて、図７を用いて、統計処理部２０による統計処理について具体的に説明する。図７（ａ）〜（ｃ）は、構造物におけるたわみ量と表面変位量との関係を示す図であり、各図はそれぞれ構造物の状態が異なる場合を示している。また、図７（ａ）〜（ｃ）それぞれにおいて、左図は劣化状態にある構造物の概略構成を示し、中央図は荷重が増加している場合のたわみ量及び表面変位量の変化を示し、右図は荷重が減少している場合のたわみ量及び表面変位量の変化を示している。
【００５９】
図７（ａ）の左図に示すように、構造物に浅いひびが入った場合は、引張応力が発生している表面付近では、計測位置ｘｏにおいては、上記数１７に示した場合と同様に、たわみ量δ（ｘｏ）及び表面変位Δｘ（ｘｏ）は、共に荷重ｍｇに比例して変化する。従って、図７（ａ）の中央図及び右図に示すように、荷重ｍｇの加減に応じて、たわみ量δ（ｘｏ）と表面変位量Δｘ（ｘｏ）とは、同じ傾向で変化する。
【００６０】
また、図７（ｂ）の左図に示すように、構造物に発生したひびが深く成長した場合は、表面付近のひびの周辺は、引張応力成分（応力場）は大きく曲がり、表面近傍での引張応力は小さくなる。このため、図７（ｂ）の中央図及び右図に示すように、図７（ａ）の場合と比べて、同じ荷重ｍｇが加わったときに、表面変位量Δｘ（ｘｏ）は、たわみ量δ（ｘｏ）に比べて小さく変化する傾向がある。また、これにより計測位置ｘｏにおける荷重ｍｇが増加傾向にあるとき（図７（ｂ）中央図）と、荷重ｍｇが減少傾向にあるとき（図７（ｂ）右図）とで、たわみ量δ（ｘｏ）と表面変位量Δｘ（ｘｏ）との関係は異なったものとなる。
【００６１】
さらに、図７（ｃ）の左図に示すように、構造物に複数のひびが形成された場合は、引張応力による応力場の曲がりは小さくなる。また、複数のひびによる表面の断裂のため、構造物の表面は動きやすくなる。このため、図７（ｃ）の中央図及び右図に示すように、たわみ量δ（ｘｏ）と表面変位量Δｘ（ｘｏ）との関係が図７（ａ）に示した比例関係に近くなるが、図７（ａ）の場合と比べて、同じ荷重ｍｇが加わったときに、表面変位量Δｘ（ｘｏ）は、たわみ量δ（ｘｏ）に比べてやや大きく変化する傾向がある。また、図７（ｃ）においても、計測位置ｘｏにおける荷重ｍｇが増加傾向にあるとき（中央図）と、荷重ｍｇが減少傾向にあるとき（右図）とで、たわみ量δ（ｘｏ）と表面変位量Δｘ（ｘｏ）との関係は異なったものとなる。
【００６２】
このように、力学的な原理から、同一の荷重が印加されている条件下においては、構造物２００おけるたわみ量δ（ｘｏ）と表面変位量Δｘ（ｘｏ）との関係は、構造物２００の劣化状態に応じて異なる結果となる。よって、これらの関係を捉えることができれば、構造物２００の状態を判定することができる。このため、統計処理部２０は、上述したように、前処理部４０が記録した、計測時の条件（通過する車両）毎のたわみ量δ（ｘｏ）と表面変位量△ｘ（ｘｏ）とに基づいて、たわみ量δ（ｘｏ）と表面変位量△ｘ（ｘｏ）との関係を求める。
【００６３】
具体的には、統計処理部２０は、計測時の条件（通過する車両）毎のたわみ量δ（ｘｏ）と表面変位量△ｘ（ｘｏ）とに基づいて、たわみ量δ（ｘｏ）と表面変位量△ｘ（ｘｏ）との関係として、両者の相関係数を算出する。相関係数の算出式は特に限定されるものではないが、本実施の形態１では、例えば、下記の数１８に示す算出式を用いることができる。下記の数１８において、δｊ（ｘｏ）は、通過する車両毎のたわみ量を示し、△ｘｊ（ｘｏ）は、通過する車両毎の表面変位量を示している。
【００６４】
【数１８】
2019054419.tif 000020
【００６５】
劣化状態判定部３０は、統計処理部２０が算出した相関係数を、予め作成されたルックアップテーブルに照合することによって、構造物２００の劣化状態を判定する。ルックアップテーブルは、相関係数の値と構造物２００の劣化状態との関係が登録されている。
【００６６】
続いて、図８及び図９を用いて、劣化状態判定部３０による劣化状態の判定について具体的に説明する。図８は、構造物が橋梁である場合の橋梁にかかる荷重を説明するための図である。図９（ａ）〜（ｃ）は、図８の例における構造物のたわみ量と表面変位量との関係の一例を示す図であり、各図はそれぞれ構造物の状態が異なる場合を示している。
【００６７】
図８に示すように、構造物２００である橋梁（以下「橋梁２００」とも表記する）は、床版２１０と橋桁２２０とを備えている。撮像装置５０は、橋梁２００の床版２１０の下面が撮影対象領域となるように、計測位置ｘｏに配置されている。また、橋梁２００の上を車両２３０が通過すると、橋梁２００には荷重がかかる。撮像装置５０は、車両２３０が橋梁２００を通過する際の撮影対象領域の時系列画像の画像データを出力する。
【００６８】
計測部１０は、出力されてきた画像データから、橋梁２００を車両２３０が通過する度に、たわみ量δ（ｘｏ）と表面変位量△ｘ（ｘｏ）とを計測する。計測された結果は、構造物２００の劣化状態に応じて、図９（ａ）〜（ｃ）に示す通りとなる。また、図９（ａ）〜（ｃ）は、重量が異なる複数の車両が橋梁２００を通過した場合において、複数の車両２３０それぞれ毎に、たわみ量δ（ｘｏ）と表面変位量△ｘ（ｘｏ）とで特定される点をプロットすることで得られている。
【００６９】
図９（ａ）の例では、橋梁２００は、床版２１０が健全である状態、又は床版２１０に浅いひびが発生している状態（図７（ａ）参照）にある。図９（ａ）に示す状態では、図７（ａ）の中央図及び右図に示したように、車両２３０が通過する荷重に応じて生じるたわみ量δ（ｘｏ）と表面変位量△ｘ（ｘｏ）とは、共に、上記数１７に示したように荷重に比例して変化する。従って、図９（ａ）に示すように、車両毎の点は、一直線上にプロットされることなる。具体的には、車両１（重量：軽）の点と、車両２（重量：重）の点とは、同じ直線上にプロットされる。
【００７０】
図９（ｂ）の例では、橋梁２００は、床版２１０に深いひびが発生している状態（図７（ｂ）参照）にある。図９（ｂ）に示す状態では、図７（ｂ）の中央図及び右図に示したように、表面変位量Δｘ（ｘｏ）は、たわみ量δ（ｘｏ）に比べて小さく変化し、両者の関係は、計測位置ｘｏでの荷重が増加傾向にあるときと減少傾向にあるときとで異なったものとなる。従って、図９（ｂ）に示すように、たわみ量δ（ｘｏ）と表面変位量△ｘ（ｘｏ）とで特定される点は、車両毎に２点となると共に、直線から外れた位置にプロットされる。
【００７１】
図９（ｃ）の例では、橋梁２００は、床版２１０に複数のひびが発生している状態（図７（ｃ）参照）にある。図９（ｃ）に示す状態では、図７（ｃ）の中央図及び右図に示したように、たわみ量δ（ｘｏ）と表面変位量Δｘ（ｘｏ）との関係は比例関係に近いが、表面変位量Δｘ（ｘｏ）は、たわみ量δ（ｘｏ）に比べてやや大きく変化する。また、この場合も、両者の関係は、計測位置ｘｏでの荷重が増加傾向にあるときと減少傾向にあるときとで異なったものとなる。従って、図９（ｃ）に示すように、たわみ量δ（ｘｏ）と表面変位量△ｘ（ｘｏ）とで特定される点は、車両毎に２点となると共に、直線からやや外れた位置にプロットされる。
【００７２】
また、図９（ａ）、図９（ｂ）、及び図９（ｃ）それぞれに示したたわみ量δ（ｘｏ）と表面変位Δｘ（ｘｏ）とを、上記数１８に適用して、相関係数を算出したところ、相関係数はそれぞれ０．９８、０．９０、０．８０であった。このことは、たわみ量δ（ｘｏ）と表面変位Δｘ（ｘｏ）との相関係数を用いれば、橋梁２００の劣化状態を判定できることを示している。従って、本実施の形態１では、この相関係数と橋梁の状態とを関連付けて、上述のルックアップテーブルが作成され、劣化状態判定部３０は、このルックアップテーブルを用いて劣化状態を判定する。
【００７３】
［装置動作］
次に、本発明の実施の形態１における状態判定装置１００の動作について図１０を用いて説明する。図１０は、本発明の実施の形態１における状態判定装置の動作を示すフロー図である。以下の説明においては、適宜図１〜図９を参酌する。また、本実施の形態１では、状態判定装置１００を動作させることによって、状態判定方法が実施される。よって、本実施の形態１における状態判定方法の説明は、以下の状態判定装置１００の動作説明に代える。
【００７４】
図１０に示すように、最初に、計測部１０は、撮像装置５０から画像データを取得し、取得した画像データに基づいて、構造物２００のたわみ量δ（ｘｏ）及び表面変位量Δｘ（ｘｏ）を計測する（ステップＡ１）。
【００７５】
次に、前処理部４０は、ステップＡ１で計測されたたわみ量δ（ｘｏ）と表面変位量Δｘ（ｘｏ）とを、計測時に構造物２００を通過する車両２３０と関連付けて記録する（ステップＡ２）。ステップＡ１及びＡ２は、十分な量のデータが記録されるまで繰り返し実行される。
【００７６】
次に、統計処理部２０は、ステップＡ２で記録されたデータを用いて、たわみ量δ（ｘｏ）と表面変位量△ｘ（ｘｏ）との相関係数を算出する（ステップＡ３）。具体的には、統計処理部２０は、まず、車両毎に、たわみ量δ（ｘｏ）の最大値と、その時の表面変位量△ｘ（ｘｏ）とを特定する。そして、統計処理部２０は、特定した車両毎のたわみ量δ（ｘｏ）及び表面変位量△ｘ（ｘｏ）を、δｊ（ｘｏ）及び△ｘｊ（ｘｏ）として、上記数１８を用いて相関係数を算出する。
【００７７】
次に、劣化状態判定部３０は、ステップＡ３で算出した相関係数を、予め作成されたルックアップテーブルに照合することによって、構造物２００の劣化状態を判定する（ステップＡ４）。その後、劣化状態判定部３０は、判定結果を外部に出力する。
【００７８】
［実施の形態１における効果］
以上のように、本実施の形態１では、構造物２００のたわみ量δ（ｘｏ）と表面変位量Δｘ（ｘｏ）との相関係数が求められ、相関係数に基づいて、構造物２００の劣化状態が判定される。相関係数の値は、構造物２００の劣化状態に応じて異なるため、本実施の形態１によれば、構造物２００の劣化状態を適切に判定することができる。
【００７９】
また、上述の例では、統計処理部２０は、統計処理として、たわみ量δ（ｘｏ）と表面変位量Δｘ（ｘｏ）との相関係数を算出しているが、統計処理は相関係数の算出処理に限定されるものではない。統計処理は、たわみ量δ（ｘｏ）と表面変位量Δｘ（ｘｏ）との関係を特定できる処理であれば良い。
【００８０】
更に、上述の例では、劣化状態判定部３０は、ルックアップテーブルを用いて劣化状態の判定を行なっているが、本実施の形態１では、劣化状態の判定処理はこれに限定されるものではない。例えば、本実施の形態１では、劣化状態判定部３０は、機械学習によって、相関係数等の指標と劣化状態との対応関係を学習して学習モデルを生成し、生成した学習モデルを用いて劣化状態を判定することもできる。
【００８１】
［プログラム］
本実施の形態１におけるプログラムは、コンピュータに、図１０に示すステップＡ１〜Ａ４を実行させるプログラムであれば良い。このプログラムをコンピュータにインストールし、実行することによって、本実施の形態１における状態判定装置１００と状態判定方法とを実現することができる。この場合、コンピュータのＣＰＵ（Central Processing Unit）は、計測部１０、統計処理部２０、劣化状態判定部３０、及び前処理部４０として機能し、処理を行なう。
【００８２】
また、本実施の形態１におけるプログラムは、複数のコンピュータによって構築されたコンピュータシステムによって実行されても良い。この場合は、例えば、各コンピュータが、それぞれ、計測部１０、統計処理部２０、劣化状態判定部３０、及び前処理部４０のいずれかとして機能しても良い。
【００８３】
（実施の形態２）
次に、本発明の実施の形態２における状態判定装置、状態判定方法、及びプログラムについて、図１１〜図１５を参照しながら説明する。
【００８４】
［装置構成］
最初に、本実施の形態２における状態判定装置の構成について説明する。本実施の形態２における状態判定装置の構成は、図２に示した実施の形態１における状態判定装置１００と同様に構成されている。但し、本実施の形態２における状態判定装置は、統計処理部２０及び前処理部４０における処理の点で、実施の形態１における状態判定装置１００と異なっている。以下、実施の形態１との相違点を中心に説明する。また、以下の説明においては、判定対象となる構造物２００は、橋梁であるとする。また、適宜図１及び図２を参照する。
【００８５】
本実施の形態２では、計測部１０は、車両通過時のたわみ量の差分Δδ（ｘｏ，ｔ）を計算する。前処理部４０は、橋梁２００を通過する車両毎に、計算されたわみ量の差分Δδ（ｘｏ，ｔ）と、それと同時刻における表面変位量Δｘ（ｘｏ，ｔ）とを記録する。
【００８６】
また、本実施の形態２では、統計処理部２０は、たわみ量の差分Δδ（ｘｏ，ｔ）と、それと同時刻における表面変位量Δｘ（ｘｏ，ｔ）との相関係数を算出する。劣化状態判定部３０は、統計処理部２０が算出した相関係数を、予め作成されたルックアップテーブルに照合することによって、構造物２００の劣化状態を判定する。
【００８７】
ここで、本実施の形態２における構造物（橋梁）２００の劣化状態の判定について具体的に説明するため、まず、図１１を用いて、たわみ量の差分△δ（ｘｏ，ｔ）について説明する。図１１（ａ）は、本発明の実施の形態２において算出されるたわみ量を構造物の例を用いて説明する図であり、図１１（ｂ）は、図１１（ａ）に示された構造物の下面を示す図である。
【００８８】
図１１（ａ）に示すように、橋梁２００である両もち梁の載荷位置ｘｗに荷重がかかっているとする。また、本実施の形態２では、計測位置はｘoとｘo’との２箇所であり、このうち、計測位置ｘoは図１１（ｂ）に示す領域２０１に存在し、計測位置ｘo’は図１１（ｂ）に示す領域２０２に存在しているとする。
【００８９】
計測部１０は、本実施の形態２では、図１１（ｂ）に示す領域２０１の計測位置ｘoにおけるたわみ量δ（ｘo，ｔ）と領域２０２の計測位置ｘo’におけるたわみ量δ（ｘo’ ，ｔ）とを計測し、更に、領域２０１の計測位置ｘoにおける表面変位量（移動量）△ｘ（ｘo，ｔ）を計測する。
【００９０】
ところで、たわみ量の差分Δδ（ｘｏ，ｔ）＝δ（ｘｏ’，ｔ）‐δ（ｘｏ，ｔ）を求めれば、たわみ量δ（ｘｏ，ｔ）をｘｏで微分した値に比例する値が得られる。このため、本実施の形態２では、たわみ量の差分Δδ（ｘｏ，ｔ）と表面変位Δｘ（ｘｏ，ｔ）とが、各時刻ｔにおいて比較される。
【００９１】
続いて、図１２及び図１３を用いて、劣化状態の判定の具体例について説明する。図１２（ａ）〜（ｃ）は、構造物の下面における劣化状態の例を示す図であり、それぞれ異なる状態を示している。図１３（ａ）〜（ｃ）は、構造物のたわみ量の差分と表面変位量との関係の一例を示す図であり、それぞれ構造物の状態が異なる場合を示している。
【００９２】
図１２（ａ）の例では、橋梁２００は、床版が健全である状態、又は床版に浅いひびが発生している状態にある。この場合、上記数１７に示した関係から、たわみ量の差分Δδ（ｘｏ，ｔ）と表面変位量Δｘ（ｘｏ，ｔ）とは比例する。よって、図１３（ａ）に示すように、たわみ量の差分Δδ（ｘｏ，ｔ）と表面変位量Δｘ（ｘｏ，ｔ）とで特定される点は、時刻ｔにかかわらず、全て同じ直線上にプロットされる。
【００９３】
また、図１２（ｂ）の例では、橋梁２００は、床版に１方向に沿ったひびが発生している状態にある。この場合、ひびにより、橋梁２００に生じる応力の伝達が阻まれるため、上記数１５及び上記数１６の関係が成り立たなくなる。よって、図１３（ｂ）に示すように、たわみ量の差分Δδ（ｘｏ，ｔ）と表面変位量Δｘ（ｘｏ，ｔ）とで特定される点は、直線から外れた位置にプロットされる。
【００９４】
更に、図１２（ｃ）の例では、橋梁２００は、床版に２方向に沿ったひびが発生している状態にある。この場合は、図１２（ｂ）の例よりもひびが増大しているため、橋梁２００に生じる応力の伝達がより阻まれる。このため、図１３（ｃ）に示すように、たわみ量の差分Δδ（ｘｏ，ｔ）と表面変位量Δｘ（ｘｏ，ｔ）とで特定される点は、より直線から外れた位置にプロットされ、分散の程度は図１３（ｂ）の例よりも大きくなる。
【００９５】
また、図１３（ａ）、図１３（ｂ）、及び図１３（ｃ）それぞれに示したたわみ量の差分Δδ（ｘｏ，ｔ）と表面変位量Δｘ（ｘｏ，ｔ）とを、上記数１８に適用して、相関係数を算出したところ、相関係数はそれぞれ０．９８、０．９０、０．８０であった。このことは、たわみ量の差分Δδ（ｘｏ，ｔ）と表面変位量Δｘ（ｘｏ，ｔ）との相関係数を用いれば、橋梁２００の劣化状態を判定できることを示している。従って、本実施の形態２においても、この相関係数と橋梁の状態とを関連付けて、ルックアップテーブルが作成され、劣化状態判定部３０は、このルックアップテーブルを用いて劣化状態を判定する。
【００９６】
また、図１４（ａ）及び（ｂ）は、構造物のたわみ量の差分と表面変位量との関係の他の例を示す図であり、それぞれ構造物の状態が異なる場合を示している。
【００９７】
図１４（ａ）の例では、橋梁２００は、図１２（ａ）の例と同様に、床版が健全である状態、又は床版に浅いひびが発生している状態にあり、たわみ量の差分Δδ（ｘｏ，ｔ）と表面変位Δｘ（ｘｏ，ｔ）とで特定される点は、時刻ｔにかかわらず、全て同じ直線上にプロットされる。
【００９８】
一方、図１４（ｂ）の例でも、たわみ量の差分Δδ（ｘｏ，ｔ）と表面変位Δｘ（ｘｏ，ｔ）とで特定される点は、時刻ｔにかかわらず、全て同じ直線上にプロットされているが、直線の傾きは、図１４（ａ）の場合よりも小さくなっている。これは、図１４（ａ）の例では、橋梁２００の床版に目視困難な微小なひび割れであるマイクロクラックが発生しているからである。
【００９９】
このため、本実施の形態２においては、劣化状態判定部３０は、相関係数から、たわみ量の差分Δδ（ｘｏ，ｔ）と表面変位Δｘ（ｘｏ，ｔ）とで特定される点が同じ直線上にあると判定できる場合は、直線の傾きを求める。そして、劣化状態判定部３０は、直線の傾きが閾値以下である場合は、橋梁２００にマイクロクラックが発生していると判定する。
【０１００】
［装置動作］
次に、本発明の実施の形態２における状態判定装置の動作について図１５を用いて説明する。図１５は、本発明の実施の形態２における状態判定装置の動作を示すフロー図である。以下の説明においては、適宜図１〜図１４を参酌する。また、本実施の形態２では、状態判定装置を動作させることによって、状態判定方法が実施される。よって、本実施の形態１における状態判定方法の説明は、以下の状態判定装置の動作説明に代える。
【０１０１】
図１５に示すように、最初に、計測部１０は、撮像装置５０から画像データを取得し、取得した画像データに基づいて、計測位置ｘoにおけるたわみ量δ（ｘo，ｔ）、計測位置ｘo’におけるたわみ量δ（ｘo’，ｔ）、及び表面変位量Δｘ（ｘｏ，ｔ）を計測する（ステップＢ１）。
【０１０２】
次に、計測部１０は、計測した、計測位置ｘoにおけるたわみ量δ（ｘo，ｔ）と計測位置ｘo’におけるたわみ量δ（ｘo’ ，ｔ）とを用いて、車両通過時のたわみ量の差分Δδ（ｘｏ，ｔ）を計算する（ステップＢ２）。
【０１０３】
次に、前処理部４０は、ステップＢ１、Ｂ２で計測されたたわみ量の差分△δ（ｘｏ，ｔ）と表面変位量Δｘ（ｘｏ，ｔ）とを、計測時に構造物２００を通過する車両２３０と関連付けて記録する（ステップＢ３）。ステップＢ１〜Ｂ３は、十分な量のデータが記録されるまで繰り返し実行される。
【０１０４】
次に、統計処理部２０は、ステップＢ３で記録されたデータを用いて、たわみ量の差分△δ（ｘｏ，ｔ）と表面変位量Δｘ（ｘｏ，ｔ）との相関係数を算出する（ステップＢ４）。
【０１０５】
次に、劣化状態判定部３０は、ステップＢ４で算出した相関係数を、予め作成されたルックアップテーブルに照合することによって、橋梁２００の劣化状態を判定する（ステップＢ５）。その後、劣化状態判定部３０は、判定結果を外部に出力する。
【０１０６】
また、ステップＢ５では、劣化状態判定部３０は、相関係数に基づいて、たわみ量の差分Δδ（ｘｏ，ｔ）と表面変位量Δｘ（ｘｏ，ｔ）とで特定される点が同じ直線上にあるかどうかを判定することができる。判定の結果、同じ直線上にある場合は、劣化状態判定部３０は、直線の傾きを求め、直線の傾きが閾値以下である場合は、橋梁２００にマイクロクラックが発生していると判定する。
【０１０７】
［実施の形態２における効果］
以上のように、本実施の形態２では、構造物２００のたわみ量の差分Δδ（ｘｏ，ｔ）と表面変位量Δｘ（ｘｏ，ｔ）との相関係数が求められ、相関係数に基づいて、構造物２００の劣化状態が判定される。相関係数の値は、構造物２００の劣化状態に応じて異なるため、本実施の形態２によっても、構造物２００の劣化状態を適切に判定することができる。
【０１０８】
更に、本実施の形態２においても、実施の形態１と同様に、劣化状態判定部３０は、機械学習によって、相関係数等の指標と劣化状態との対応関係を学習して学習モデルを生成し、生成した学習モデルを用いて劣化状態を判定することもできる。
【０１０９】
［プログラム］
本実施の形態２におけるプログラムは、コンピュータに、図１５に示すステップＢ１〜Ｂ５を実行させるプログラムであれば良い。このプログラムをコンピュータにインストールし、実行することによって、本実施の形態２における状態判定装置と状態判定方法とを実現することができる。この場合、コンピュータのＣＰＵ（Central Processing Unit）は、計測部１０、統計処理部２０、劣化状態判定部３０、及び前処理部４０として機能し、処理を行なう。
【０１１０】
また、本実施の形態２におけるプログラムは、複数のコンピュータによって構築されたコンピュータシステムによって実行されても良い。この場合は、例えば、各コンピュータが、それぞれ、計測部１０、統計処理部２０、劣化状態判定部３０、及び前処理部４０のいずれかとして機能しても良い。
【０１１１】
（実施の形態３）
次に、本発明の実施の形態３における状態判定装置、状態判定方法、及びプログラムについて、図１６〜図１９を参照しながら説明する。
【０１１２】
本実施の形態３における状態判定装置の構成は、図２に示した実施の形態１における状態判定装置１００と同様に構成されている。但し、本実施の形態３においては、統計処理部２０は、前処理部４０における処理の点で、実施の形態１における状態判定装置１００と異なっている。以下、実施の形態１及びとの相違点を中心に説明する。また、以下の説明においては、判定対象となる構造物２００は、橋梁であるとする。また、適宜図１及び図２を参照する。
【０１１３】
本実施の形態３では、計測部１０は、車両通過時のたわみ量の差分Δδ（ｔ）を計算する。前処理部４０は、橋梁２００を通過する車両毎に、計算されたたわみ量の差分Δδ（ｔ）と、それと同時刻における表面変位量Δｘ（ｘｏ，ｔ）とを記録する。なお、本実施の形態３において計算される、たわみ量の差分△δ（ｔ）は、実施の形態２において計算される、たわみ量の差分Δδ（ｘｏ，ｔ）とは異なり、計測位置ｘoに制限される値ではない。
【０１１４】
また、本実施の形態３では、統計処理部２０は、たわみ量の差分Δδ（ｔ）と、それと同時刻における表面変位量Δｘ（ｘｏ，ｔ）との相関係数を算出する。劣化状態判定部３０は、統計処理部２０が算出した相関係数を、予め作成されたルックアップテーブルに照合することによって、構造物２００の劣化状態を判定する。
【０１１５】
ここで、本実施の形態３における構造物（橋梁）２００の劣化状態の判定について具体的に説明するため、まず、図１６を用いて、たわみ量の差分△δ（ｔ）について説明する。図１６は、本発明の実施の形態３において算出されるたわみ量を構造物の例を用いて説明する図である。
【０１１６】
まず、橋梁のたわみ量は、上記の数１５及び数１６で算出することができる。また、上記の数１５と数１６とは、荷重位置ｘｗ及び計測位置ｘoに関して対称となっている。従って、図１６に示すように、たわみ量δ（ｘo、ｘｗ）の計測位置ｘoによる偏微分∂δ（ｘo、ｘｗ）／∂ｘoと、たわみ量δ（ｘo、ｘｗ）の荷重位置ｘｗによる偏微分∂δ（ｘo、ｘｗ）／∂ｘｗとは等しくなる。
【０１１７】
従って、図６（ｂ）及び数１７示した関係から、偏微分∂δ（ｘo、ｘｗ）／∂ｘoと偏微分∂δ（ｘo、ｘｗ）／∂ｘｗとは、表面変位Δｘ（ｘ）に比例する。このため、これらの間には下記の数１９で示す関係がある。
【０１１８】
【数１９】
2019054419.tif 000021
【０１１９】
ここで、車両の移動によって（図８参照）、荷重位置ｘｗが一定速度ｖで移動しているとする。この場合、たわみ量δ（ｘo、ｘｗ）の荷重位置ｘｗによる偏微分∂δ（ｘo，ｘｗ）／∂ｘｗは、下記の数２０に示すように、計測位置ｘoにおけるたわみ量δ（ｘo，ｔ）の時間微分∂δ（ｘo，ｔ）／∂ｔで示される。
【０１２０】
【数２０】
2019054419.tif 000022
【０１２１】
図１７（ａ）〜（ｄ）は、橋梁を車両が通過した場合における橋梁のたわみ量と表面変位量との関係を示す図であり、各図において縦軸のパラメータはそれぞれ異なっている。また、以下の説明では図８を参照する。図１７（ａ）〜（ｄ）において、時刻Ａ、Ｂ、Ｃは、図８に示した地点Ａ、Ｂ、Ｃを車両２３０が通過する時刻である。
【０１２２】
図１７（ａ）は、計測位置ｘoにおけるたわみ量δ（ｘｏ，ｔ）の時間変化を示す図である。図１７（ａ）から分かるように、たわみ量δ（ｘｏ，ｔ）は、車両２３０が計測位置ｘｏの直下を通過する時刻Ｂにおいて最大値となる。
【０１２３】
図１７（ｂ）は、たわみ量δ（ｘｏ，ｔ）をｘｏで微分して得られた値の時間変化を示している。たわみ量δ（ｘｏ，ｔ）をｘｏで微分して得られた値は、上記の数１９の関係から、図１７（ｃ）で示す表面変位Δxの時間変化と比例する。
【０１２４】
更に、図１７（ｄ）は、たわみ量δ（ｘｏ，ｔ）を時間ｔで微分した値の時間変化を示している。たわみ量δ（ｘｏ，ｔ）を時間ｔで微分した値は、数２０の関係から、図１７（ｂ）で示したたわみ量δ（ｘｏ，ｔ）をｘｏで微分した値と、図１７（ｃ）で示した表面変位Δxの時間変化とに比例する。
【０１２５】
従って、図１１（ｂ）に示した領域２０１（又は領域２０２）における、時刻ｔ’でのたわみ量δ（ｔ’）と、時刻ｔでのたわみ量δ（ｔ）との差分Δδ（ｔ）＝δ（ｔ’）‐δ（ｔ）を求めれば、求めた差分は、たわみ量δ（ｘｏ，ｔ）をｔで微分した値に比例する。
【０１２６】
従って、上記数２０で示した通り、荷重位置が一定速度vで移動している場合、たわみ量の差分△δは、実施の形態２で示したように、たわみ量δ（ｘｏ，ｔ）をｘｏで微分した値に比例する。そのため、差分Δδ（ｔ）と、表面変位Δｘ（ｘｏ，ｔ）とを比較することで、劣化状態の違いを判定することができる。
【０１２７】
つまり、図１２（ａ）で示したように、床版が健全である状態、又は床版に浅いひびが発生している状態では、たわみ量の差分Δδ（ｔ）と表面変位量Δｘ（ｘｏ，ｔ）とは比例する。よって、この場合も、図１３（ａ）に示すように、たわみ量の差分Δδ（ｔ）と表面変位量Δｘ（ｘｏ，ｔ）とで特定される点は、時刻ｔにかかわらず、全て同じ直線上にプロットされる。
【０１２８】
また、図１２（ｂ）で示したように、床版に１方向に沿ったひびが発生している状態では、ひびにより、橋梁２００に生じる応力の伝達が阻まれる。よって、図１３（ｂ）に示すように、たわみ量の差分Δδ（ｔ）と表面変位量Δｘ（ｘｏ，ｔ）とで特定される点は、直線から外れた位置にプロットされる。
【０１２９】
更に、図１２（ｃ）で示したように、床版に２方向に沿ったひびが発生している状態では、ひびが増大しているため、橋梁２００に生じる応力の伝達がより阻まれる。よって、図１３（ｃ）に示すように、たわみ量の差分Δδ（ｘｏ，ｔ）と表面変位量Δｘ（ｘｏ，ｔ）とで特定される点は、より直線から外れた位置にプロットされる。
【０１３０】
また、本実施の形態３においても、たわみ量の差分Δδ（ｔ）と表面変位量Δｘ（ｘｏ，ｔ）とを、上記数１８に適用して、相関係数を算出することができる。この場合も、相関係数は、劣化状態に応じて異なった値となる。従って、たわみ量の差分Δδ（ｔ）と表面変位量Δｘ（ｘｏ，ｔ）との相関係数を用いた場合も、橋梁２００の劣化状態を判定できることを示している。従って、本実施の形態３においても、この相関係数と橋梁の状態とを関連付けて、ルックアップテーブルが作成され、劣化状態判定部３０は、このルックアップテーブルを用いて劣化状態を判定する。
【０１３１】
また、本実施の形態３では、前処理部４０は、時間補償を行なうことができる。この点について、図１８を用いて説明する。図１８（ａ）は、たわみ量の時間微分の時間変化を示す図であり、図１８（ｂ）は表面変位量の時間変化を示す図であり、図１８（ｃ）は相互相関関数の時間変化を示す図である。
【０１３２】
図８に示したように、橋梁２００の上を車両２３０が通行する場合、車両２３０は、路面からの反発力を受け、更に、風等の環境の影響を受ける。従って、図１２（ａ）及び図１２（ｂ）に示すように、計測位置ｘoにおいて、たわみ量δ（ｘo，ｔ）の時間微分∂δ（ｘo，ｔ）/∂ｔが立ち上がる時点と、表面変位量△ｘ（ｘo，ｔ）が立ち上がる時点との間には、時間差Ｔｄが生じてしまう場合がある。
【０１３３】
このような場合に対応して、本実施の形態３では、前処理部４０は、時間差Ｔｄを算出し、算出した時間差Ｔｄを用いて、たわみ量の差分Δδ（ｔ）を補正する。具体的には、前処理部４０は、下記の数２１を用いて∂δ（ｘo，ｔ）／∂ｔと△ｘ（ｘo，ｔ）との相互相関関数Ｃ（ｔ）を求め、更に、図１８（ｃ）に示すように、相互相関関数Ｃの最大ピーク値の時間を算出することによって、時間差Ｔｄを算出する。
【０１３４】
【数２１】
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【０１３５】
また、図１８（ａ）及び（ｂ）に示すように、橋梁２００には固有振動が発生し、撮像装置５０自体にも振動が発生しているため、ノイズ成分が存在する。そして、ノイズ成分は数Ｈｚ以上であるのに対し、たわみ量δ及び表面変位量の変化は１秒以上継続するため、前処理部４０は、例えば、カットオフ周波数２Ｈｚのローパスフィルタを用いることで、このノイズ成分を除去することができる。
【０１３６】
続いて、図１９を用いて、橋梁２００に剥離が生じていた場合の劣化状態の判定について説明する図１９（ａ）〜（ｃ）は、橋梁の床版に剥離が存在する場合の状態を説明する図である。また、図１９（ａ）は剥離の状況を具体的に示し、図１９（ｂ）は剥離している床版の下面を示し、図１９（ｃ）は、剥離が生じている部分と生じていない部分とのたわみ量の時間変化を示している。
【０１３７】
図１９（ａ）に示すように、剥離は、橋梁２００の床版の表面が捲れた状態である。剥離が生じている部分と、剥離が生じていない部分とでは、同じ荷重がかかったときのたわみ量は異なった値となる。
【０１３８】
但し、剥離状態に有る場合のたわみ量の差分Δδ（ｔ）と表面変位量Δｘとの相関係数は、ひびが発生している状態と同様になるため、剥離状態とひびが発生している状態との区別は、図１９（ｂ）に示す２つの領域それぞれのたわみ量を比較することで行う必要がある。
【０１３９】
具体的には、図１９（ｃ）に示すように、剥離が発生している領域（図１９（ｂ）の領域２０２）では、剥離が発生していない領域（図１９（ｂ）の領域２０１）に比べて、たわみ量が大きくなる。また、剥離が発生している領域（図１９（ｂ）の領域２０２）でのたわみ量の時間変化と、剥離が発生していない領域（図１９（ｂ）の領域２０１）でのたわみ量の時間変化とは、異なっている。
【０１４０】
このため、本実施の形態３では、劣化状態判定部３０は、領域毎に、たわみ量の時間変化を求める、求めたたわみ量の時間変化を互いに比較することで、橋梁２００において剥離が生じているかどうかを判定することができる。
【０１４１】
また、本実施の形態３においても、状態判定装置は、実施の形態２と同様に、図１５に示したステップＢ１〜Ｂ５に沿って動作する。更に、本実施の形態３における状態判定方法は、本実施の形態３における状態判定装置を動作させることによって実施される。
【０１４２】
［実施の形態３における効果］
以上のように、本実施の形態３では、構造物２００のたわみ量の差分Δδ（ｔ）と表面変位量Δｘ（ｘｏ，ｔ）との相関係数が求められ、相関係数に基づいて、構造物２００の劣化状態が判定される。相関係数の値は、構造物２００の劣化状態に応じて異なるため、本実施の形態３によっても、構造物２００の劣化状態を適切に判定することができる。
【０１４３】
更に、本実施の形態３においても、実施の形態１と同様に、劣化状態判定部３０は、機械学習によって、相関係数等の指標と劣化状態との対応関係を学習して学習モデルを生成し、生成した学習モデルを用いて劣化状態を判定することもできる。
【０１４４】
［プログラム］
本実施の形態３におけるプログラムは、コンピュータに、図１５に示すステップＢ１〜Ｂ５を実行させるプログラムであれば良い。このプログラムをコンピュータにインストールし、実行することによって、本実施の形態３における状態判定装置と状態判定方法とを実現することができる。この場合、コンピュータのＣＰＵ（Central Processing Unit）は、計測部１０、統計処理部２０、劣化状態判定部３０、及び前処理部４０として機能し、処理を行なう。
【０１４５】
また、本実施の形態３におけるプログラムは、複数のコンピュータによって構築されたコンピュータシステムによって実行されても良い。この場合は、例えば、各コンピュータが、それぞれ、計測部１０、統計処理部２０、劣化状態判定部３０、及び前処理部４０のいずれかとして機能しても良い。
【０１４６】
（実施の形態４）
次に、本発明の実施の形態４における状態判定装置、状態判定方法、及びプログラムについて、図２０及び図２１を参照しながら説明する。
【０１４７】
［装置構成］
最初に、本実施の形態４における状態判定装置の構成について図２０を用いて説明する。図２０は、本発明の実施の形態４において算出されるたわみ量を構造物の例を用いて説明する図である。
【０１４８】
本実施の形態４における状態判定装置の構成は、図２に示した実施の形態１における状態判定装置１００と同様に構成されている。但し、本実施の形態４における状態判定装置は、計測部１０、統計処理部２０及び前処理部４０における処理の点で、実施の形態１における状態判定装置１００と異なっている。以下、実施の形態１との相違点を中心に説明する。また、以下の説明においては、判定対象となる構造物２００は、橋梁であるとする。また、適宜図１及び図２を参照する。
【０１４９】
本実施の形態４では、撮影対象領域が、橋梁２００（図８参照）の支間長に比べて十分小さい場合に、図１１（ａ）に示したたわみ曲線を、図２０に示す直線で近似できることが利用されて、橋梁２００の劣化状態が判定される。
【０１５０】
具体的には、図２０に示すように、たわみ量δ（ｘｏ）は、表面歪量εｘ（ｘｏ）に比例する。よって、本実施の形態４では、計測部１０は、表面変位量Δｘ（ｘｏ，ｔ）から、表面歪量εｘ（ｘｏ）を算出する。また、前処理部４０は、橋梁２００を通過する車両毎に、計算されたわみ量の差分δ（ｘｏ，ｔ）と、それと同時刻における表面歪量Δｘ（ｘｏ，ｔ）とを記録する。統計処理部２０は、たわみ量δ（ｘｏ，ｔ）と表面歪量εｘ（ｘｏ，ｔ）とを各時刻ｔにおいて比較して、相関係数を算出する。
【０１５１】
また、たわみ量δ（ｘｏ，ｔ）と表面歪量εｘ（ｘｏ，ｔ）とで特定される点をプロットした場合は、点の位置と橋梁２００の劣化状態との関係は、実施の形態２及び３と同様となる。即ち、本実施の形態４では、図１３（ａ）〜（ｃ）それぞれにおいて、たわみ量の差分Δδをたわみ量δ、表面変位量Δｘを表面歪量εｘと読み替えたグラフが適用可能となる。
【０１５２】
従って、床版が健全である、又は床版に浅いひびが発生している場合は、たわみ量δ（ｘｏ，ｔ）と表面歪量εｘ（ｘｏ，ｔ）とは比例し、両者で特定される点は、時刻ｔにかかわらず、全て同じ直線上にプロットされる（図１３（ａ）参照）。
【０１５３】
また、床版に１方向に沿ったひびが発生している場合は、ひびにより、橋梁２００に生じる応力の伝達が阻まれるため、たわみ量δ（ｘｏ，ｔ）と表面歪量εｘ（ｘｏ，ｔ）とで特定される点は、直線から外れた位置にプロットされる（図１３（ｂ）参照）。
【０１５４】
更に、床版に２方向に沿ったひびが発生している場合は、ひびが増大しているため、橋梁２００に生じる応力の伝達がより阻まれるため、たわみ量δ（ｘｏ，ｔ）と表面歪量εｘ（ｘｏ，ｔ）とで特定される点は、より直線から外れた位置にプロットされる。
【０１５５】
また、本実施の形態４においても、たわみ量δ（ｘｏ，ｔ）と表面歪量εｘ（ｘｏ，ｔ）とを、上記数１８に適用して、相関係数を算出することができる。この場合も、相関係数は、劣化状態に応じて異なった値となる。従って、たわみ量δ（ｘｏ，ｔ）と表面歪量εｘ（ｘｏ，ｔ）との相関係数を用いた場合も、橋梁２００の劣化状態を判定できることを示している。従って、本実施の形態４においても、この相関係数と橋梁の状態とを関連付けて、ルックアップテーブルが作成され、劣化状態判定部３０は、このルックアップテーブルを用いて劣化状態を判定する。
【０１５６】
［装置動作］
次に、本発明の実施の形態４における状態判定装置の動作について図２１を用いて説明する。図２１は、本発明の実施の形態４における状態判定装置の動作を示すフロー図である。また、本実施の形態４では、状態判定装置を動作させることによって、状態判定方法が実施される。よって、本実施の形態４における状態判定方法の説明は、以下の状態判定装置の動作説明に代える。
【０１５７】
図２１に示すように、最初に、計測部１０は、撮像装置５０から画像データを取得し、取得した画像データに基づいて、計測位置ｘoにおけるたわみ量δ（ｘo，ｔ）及び表面変位量Δｘ（ｘｏ，ｔ）を計測する（ステップＣ１）。
【０１５８】
次に、計測部１０は、計測した表面変位量Δｘ（ｘｏ，ｔ）を用いて、計測位置ｘoにおける表面歪量εｘ（ｘｏ，ｔ）を算出する（ステップＣ２）。
【０１５９】
次に、前処理部４０は、ステップＣ１で計測されたたわみ量δ（ｘｏ，ｔ）とステップＣ２で算出された表面歪量εｘ（ｘｏ，ｔ）とを、計測時に構造物２００を通過する車両２３０と関連付けて記録する（ステップＣ３）。ステップＣ１〜Ｃ３は、十分な量のデータが記録されるまで繰り返し実行される。
【０１６０】
次に、統計処理部２０は、ステップＣ３で記録されたデータを用いて、たわみ量δ（ｘｏ，ｔ）と表面歪量εｘ（ｘｏ，ｔ）との相関係数を算出する（ステップＣ４）。
【０１６１】
次に、劣化状態判定部３０は、ステップＣ４で算出した相関係数を、予め作成されたルックアップテーブルに照合することによって、橋梁２００の劣化状態を判定する（ステップＣ５）。その後、劣化状態判定部３０は、判定結果を外部に出力する。
【０１６２】
［実施の形態４における効果］
以上のように、本実施の形態４では、構造物２００のたわみ量Δδ（ｘｏ，ｔ）と表面歪量εｘ（ｘｏ，ｔ）との相関係数が求められ、相関係数に基づいて、構造物２００の劣化状態が判定される。相関係数の値は、構造物２００の劣化状態に応じて異なるため、本実施の形態４によっても、構造物２００の劣化状態を適切に判定することができる。
【０１６３】
更に、本実施の形態４においても、実施の形態１と同様に、劣化状態判定部３０は、機械学習によって、相関係数等の指標と劣化状態との対応関係を学習して学習モデルを生成し、生成した学習モデルを用いて劣化状態を判定することもできる。
【０１６４】
［プログラム］
本実施の形態４におけるプログラムは、コンピュータに、図２１に示すステップＣ１〜Ｃ５を実行させるプログラムであれば良い。このプログラムをコンピュータにインストールし、実行することによって、本実施の形態４における状態判定装置と状態判定方法とを実現することができる。この場合、コンピュータのＣＰＵ（Central Processing Unit）は、計測部１０、統計処理部２０、劣化状態判定部３０、及び前処理部４０として機能し、処理を行なう。
【０１６５】
また、本実施の形態４におけるプログラムは、複数のコンピュータによって構築されたコンピュータシステムによって実行されても良い。この場合は、例えば、各コンピュータが、それぞれ、計測部１０、統計処理部２０、劣化状態判定部３０、及び前処理部４０のいずれかとして機能しても良い。
【０１６６】
（応用例１）
ここで、本実施の形態１〜４の応用例１について説明する。本応用例１では、状態判定装置は、実施の形態１〜４で述べた相関係数のうちの少なくとも２つ以上を算出する機能を備えている。このため、応用例１においては、状態判定装置は、２つ以上の相関係数を用いて、構造物の劣化状態をより詳細に判定することができる。
【０１６７】
図２２（ａ）及び（ｂ）は、本発明の実施の形態における応用例１での２つ以上の相関係数を用いた劣化状態の判定処理を説明する図である。図２２（ａ）は２つの相関係数を用いる場合を示しており、図２２（ｂ）は３つの相関係数を用いる場合を示している。
【０１６８】
図２２（ａ）の例では、２つの相関係数Ｒ１及びＲ２を軸とした２次元のグラフが設定されている。また、このグラフにおいては、相関係数Ｒ１及びＲ２の値によって、段階的な劣化ステージが設定されている。劣化状態判定部３０は、相関係数Ｒ１の値と相関係数Ｒ２の値とを用いて、予め設定されている劣化ステージを特定する。
【０１６９】
また、図２２（ｂ）の例でも同様に、ｎ個の相関係数Ｒ１、Ｒ２、及びＲｎを軸としたｎ次元のグラフが設定されている。また、このグラフにおいても、相関係数Ｒ１の値と、相関係数Ｒ２の値と、相関係数Ｒｎの値とによって、段階的な劣化ステージが設定されている。劣化状態判定部３０は、相関係数Ｒ１の値と、相関係数Ｒ２の値と、相関係数Ｒｎの値とを用いて、予め設定されている劣化ステージを特定する。
【０１７０】
図２２（ａ）及び（ｂ）の例では、劣化ステージとしては、健全期、潜伏期、加速期、劣化期が設定されている。なお、各劣化ステージは、実験等によって適宜設定される。例えば、図１２（ａ）に示した状態は、健全期、又は潜伏期に設定される。また、図１２（ｂ）に示した状態は、加速期に設定される。図１２（ｃ）に示した状態は、劣化期に設定される。
【０１７１】
このように、応用例１によれば、より詳細に構造物の劣化状態を判定することができる。また、上述した実施の形態１〜４で説明した相関係数以外の関係が用いられていても良い。例えば、たわみ量と表面変位量との関係として、実験により確かめられた関係が存在する場合は、この関係を用いて劣化状態の判定が行なわれていても良い。
【０１７２】
（応用例２）
続いて、本実施の形態１〜４の応用例２について説明する。図２３（ａ）は、本発明の実施の形態における応用例２での橋梁のたわみ量及び表面変位量の計測を説明する図であり、図２３（ｂ）は、図２３（ａ）に示した橋梁のたわみ曲線を示す図である。
【０１７３】
図２３（ａ）に示すように、応用例２では、橋梁の複数の箇所が荷重されており、更に、橋梁の下面は、複数の箇所で撮影されている。具体的には、橋梁に対する荷重は、荷重位置ｘｗ１と、荷重位置ｘｗ２とで行なわれており、更に、計測位置ｘｏ１、計測位置ｘｏ２、及び計測位置ｘｏ３の３箇所で計測が行なわれている。
【０１７４】
このような場合は、たわみ量δ（ｘ）は、上記の数式１５及び数１６で得られる撓み量を重ね合わせることによって得られる。よって、計測部１０は、撮像装置５０毎にたわみ量を算出した後、算出した各たわみ量を重ね合わせて、たわみ量δ（ｘ）を算出する。
【０１７５】
（応用例３）
上述の実施の形態１〜４では、橋梁に発生しているひびに起因した劣化状態を判定してうるが、本発明は、ひび以外の要因、例えば、剥離、内部空洞等に起因した劣化状態を判定することもできる。これらの要因によっても、相関係数は低下するためである。また、劣化状態判定部３０は、構造物の表面に発生しているひびの有無も考慮して判定を行なうことができる。
【０１７６】
（応用例４）
上述の実施の形態１〜４では、構造物にかかる荷重として、橋梁を走行する車両を上げているが、本発明はこれに限定されるものではない。また、本発明は、橋梁以外の構造物にも適用できる。更に、構造物にたわみを生じさせる荷重は、構造物の上から与えられる場合に限定されることはない。
【０１７７】
（その他）
また、実施の形態１〜４で用いられる撮像装置５０において、例えば、レンズ焦点距離は５０ｍｍ、画素ピッチは５μｍに設定されているのが良く、この場合、撮像距離５ｍにおいて５００μｍの画素分解能を得ることが可能となる。また、撮像装置５０の撮像素子としては、モノクロで水平２０００画素、垂直２０００画素の画素数の撮像素子を用いることができ、この場合、撮像距離５ｍにおいて、１ｍ×１ｍの範囲で撮影が可能となる。撮像素子のフレームレートは、例えば６０Ｈｚに設定される。なお、撮像装置５０において、レンズ焦点距離、撮像素子の画素ピッチ、画素数、フレームレートは、測定対象に応じて適宜設定される。
【０１７８】
また、実施の形態１〜４では、変位検出部１１は、画像相関演算によって変位を検出するが、この場合、２次曲線補間によるサブピクセル変位推定を使用することで、１／１００画素まで変位を推定でき、この場合、５μｍの変位分解能が得られることになる。更に、この場合においては、たわみ量算出部１２は、法線方向において１０μｍの分解能を得ることができる。また、変位検出部１１においては、変位微分において微分時のノイズを削減するために、平滑フィルタを使用することができる。更に、変位検出部１１は、画像相関演算以外の方法、例えば、勾配法によるオプティカルフロー算出を用いて、変位を検出することもできる。
【０１７９】
また、実施の形態１〜４では、構造物２００において、ひび以外に剥離、内部空洞がある場合にも相関係数は低下する。このため、本実施の形態１では、状態判定装置１００は、相関係数と表面のひび割れの有無に基づいて、剥離、内部空洞の有無を判定してもよい。
【０１８０】
実施の形態１〜４では、上述したように、梁状の構造物２００として橋梁を例に挙げ、構造物２００への荷重として走行車両を例に挙げて説明している。また、本実施の形態１では、梁状の構造物２００の上に荷重をかけた場合について説明している。なお、本実施の形態１では、荷重である車両が走行して、橋梁上を移動する場合でも、同様に、ひび割れ、内部空洞、剥離、劣化の検出が可能である。また、本実施の形態１は、材料力学的に以上の説明と同様の挙動を呈するものであれば、他の材料、サイズ、形状を有する構造物、構造物に荷重を載せるのとは異なる荷重方法、例えば、荷重を吊り下げるなどの荷重方法によるものにも適用することができる。
【０１８１】
（物理構成）
ここで、実施の形態１〜４におけるプログラムを実行することによって、状態判定装置を実現するコンピュータについて図２４を用いて説明する。図２４は、本発明の実施の形態１〜４における状態判定装置を実現するコンピュータの一例を示すブロック図である。
【０１８２】
図２４に示すように、コンピュータ１１０は、ＣＰＵ１１１と、メインメモリ１１２と、記憶装置１１３と、入力インターフェイス１１４と、表示コントローラ１１５と、データリーダ／ライタ１１６と、通信インターフェイス１１７とを備える。これらの各部は、バス１２１を介して、互いにデータ通信可能に接続される。なお、コンピュータ１１０は、ＣＰＵ１１１に加えて、又はＣＰＵ１１１に代えて、ＧＰＵ（Graphics Processing Unit）、又はＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）を備えていても良い。
【０１８３】
ＣＰＵ１１１は、記憶装置１１３に格納された、本実施の形態におけるプログラム（コード）をメインメモリ１１２に展開し、これらを所定順序で実行することにより、各種の演算を実施する。メインメモリ１１２は、典型的には、ＤＲＡＭ（Dynamic Random Access Memory）等の揮発性の記憶装置である。また、本実施の形態におけるプログラムは、コンピュータ読み取り可能な記録媒体１２０に格納された状態で提供される。なお、本実施の形態におけるプログラムは、通信インターフェイス１１７を介して接続されたインターネット上で流通するものであっても良い。
【０１８４】
また、記憶装置１１３の具体例としては、ハードディスクドライブの他、フラッシュメモリ等の半導体記憶装置が挙げられる。入力インターフェイス１１４は、ＣＰＵ１１１と、キーボード及びマウスといった入力機器１１８との間のデータ伝送を仲介する。表示コントローラ１１５は、ディスプレイ装置１１９と接続され、ディスプレイ装置１１９での表示を制御する。
【０１８５】
データリーダ／ライタ１１６は、ＣＰＵ１１１と記録媒体１２０との間のデータ伝送を仲介し、記録媒体１２０からのプログラムの読み出し、及びコンピュータ１１０における処理結果の記録媒体１２０への書き込みを実行する。通信インターフェイス１１７は、ＣＰＵ１１１と、他のコンピュータとの間のデータ伝送を仲介する。
【０１８６】
また、記録媒体１２０の具体例としては、ＣＦ（Compact Flash（登録商標））及びＳＤ（Secure Digital）等の汎用的な半導体記憶デバイス、フレキシブルディスク（Flexible Disk）等の磁気記録媒体、又はＣＤ−ＲＯＭ（Compact Disk Read Only Memory）などの光学記録媒体が挙げられる。
【０１８７】
なお、本実施の形態における状態判定装置は、プログラムがインストールされたコンピュータではなく、各部に対応したハードウェアを用いることによっても実現可能である。更に、状態判定装置は、一部がプログラムで実現され、残りの部分がハードウェアで実現されていてもよい。
【０１８８】
上述した実施の形態の一部又は全部は、以下に記載する（付記１）〜（付記１８）によって表現することができるが、以下の記載に限定されるものではない。
【０１８９】
（付記１）
構造物の状態を判定するための装置であって、
前記構造物のたわみ量及び表面変位量を計測する、計測部と、
計測された前記たわみ量及び前記表面変位量を用いて統計処理を実行する、統計処理部と、
前記統計処理の結果に基づいて、前記構造物の劣化状態を判定する、劣化状態判定部と、を備えていることを特徴とする状態判定装置。
【０１９０】
（付記２）
前記統計処理部が、前記統計処理によって、前記たわみ量または前記たわみ量の差分と前記表面変位量との相関係数を求め、
前記劣化状態判定部が、前記相関係数に基づいて、前記構造物の劣化状態を判定する、付記１に記載の状態判定装置。
【０１９１】
（付記３）
計測された前記たわみ量又は前記たわみ量の差分と前記表面変位量とを、計測時の条件に関連付けて記録する、前処理部を、更に備えている、
付記２に記載の状態判定装置。
【０１９２】
（付記４）
前記前処理部が、計測された前記たわみ量又は前記たわみ量の差分と前記表面変位量とを、たわみの原因となった荷重に関連付けられて記録されており、
前記統計処理部は、前記たわみの原因となった荷重毎の、前記たわみ量又は前記たわみ量の差分と前記表面変位量とを用いて、前記相関係数を算出する、
付記３に記載の状態判定装置。
【０１９３】
（付記５）
前記統計処理部が、前記たわみ量または前記たわみ量の差分に時間的微分を行ない、得られた値と前記表面変位量との相関係数を求める、
付記２〜４のいずれかに記載の状態判定装置。
【０１９４】
（付記６）
前記計測部は、前記構造物から光学的に得られたデータを用いて、前記構造物のたわみ量及び表面変位量を計測する、
付記１〜５のいずれかに記載の状態判定装置。
【０１９５】
（付記７）
構造物の状態を判定するための方法であって、
（ａ）前記構造物のたわみ量及び表面変位量を計測する、ステップと、
（ｂ）計測された前記たわみ量及び前記表面変位量を用いて統計処理を実行する、ステップと、
（ｃ）前記統計処理の結果に基づいて、前記構造物の劣化状態を判定する、ステップと、を有することを特徴とする状態判定方法。
【０１９６】
（付記８）
前記（ｂ）のステップにおいて、前記統計処理によって、前記たわみ量または前記たわみ量の差分と前記表面変位量との相関係数を求め、
前記（ｃ）のステップにおいて、前記相関係数に基づいて、前記構造物の劣化状態を判定する、
付記７に記載の状態判定方法。
【０１９７】
（付記９）
（ｄ）計測された前記たわみ量又は前記たわみ量の差分と前記表面変位量とを、計測時の条件に関連付けて記録する、ステップを、更に有している、
付記８に記載の状態判定方法。
【０１９８】
（付記１０）
前記（ｄ）のステップにおいて、計測された前記たわみ量又は前記たわみ量の差分と前記表面変位量とを、たわみの原因となった荷重に関連付けられて記録されており、
前記（ｂ）のステップにおいて、前記たわみの原因となった荷重毎の、前記たわみ量又は前記たわみ量の差分と前記表面変位量とを用いて、前記相関係数を算出する、
付記９に記載の状態判定方法。
【０１９９】
（付記１１）
前記（ｂ）のステップにおいて、前記たわみ量または前記たわみ量の差分に時間的微分を行ない、得られた値と前記表面変位量との相関係数を求める、
付記８〜１０のいずれかに記載の状態判定方法。
【０２００】
（付記１２）
前記（ａ）のステップにおいて、前記構造物から光学的に得られたデータを用いて、前記構造物のたわみ量及び表面変位量を計測する、
付記７〜１１のいずれかに記載の状態判定方法。
【０２０１】
（付記１３）
コンピュータによって、構造物の状態を判定するためのプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体であって、
前記コンピュータに、
（ａ）前記構造物のたわみ量及び表面変位量を計測する、ステップと、
（ｂ）計測された前記たわみ量及び前記表面変位量を用いて統計処理を実行する、ステップと、
（ｃ）前記統計処理の結果に基づいて、前記構造物の劣化状態を判定する、ステップと、を実行させる命令を含む、プログラムを記録しているコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
【０２０２】
（付記１４）
前記（ｂ）のステップにおいて、前記統計処理によって、前記たわみ量または前記たわみ量の差分と前記表面変位量との相関係数を求め、
前記（ｃ）のステップにおいて、前記相関係数に基づいて、前記構造物の劣化状態を判定する、
付記１３に記載のコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
【０２０３】
（付記１５）
前記プログラムが、前記コンピュータに、
（ｄ）計測された前記たわみ量又は前記たわみ量の差分と前記表面変位量とを、計測時の条件に関連付けて記録する、ステップを実行させる命令を更に含む、
付記１４に記載のコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
【０２０４】
（付記１６）
前記（ｄ）のステップにおいて、計測された前記たわみ量又は前記たわみ量の差分と前記表面変位量とを、たわみの原因となった荷重に関連付けられて記録されており、
前記（ｂ）のステップにおいて、前記たわみの原因となった荷重毎の、前記たわみ量又は前記たわみ量の差分と前記表面変位量とを用いて、前記相関係数を算出する、
付記１５に記載のコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
【０２０５】
（付記１７）
前記（ｂ）のステップにおいて、前記たわみ量または前記たわみ量の差分に時間的微分を行ない、得られた値と前記表面変位量との相関係数を求める、
付記１４〜１６のいずれかに記載のコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
【０２０６】
（付記１８）
前記（ａ）のステップにおいて、前記構造物から光学的に得られたデータを用いて、前記構造物のたわみ量及び表面変位量を計測する、
付記１３〜１７のいずれかに記載のコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
【０２０７】
また、本発明は上記実施形態に限定されることなく、特許請求の範囲に記載した発明の範囲内で種々の変形が可能であり、それらも本発明の範囲内に含まれるものである。
【０２０８】
以上、実施の形態を参照して本願発明を説明したが、本願発明は上記実施の形態に限定されるものではない。本願発明の構成や詳細には、本願発明のスコープ内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。
【０２０９】
この出願は、２０１７年９月１２日に出願された日本出願特願２０１７−１７４８０５を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。
【産業上の利用可能性】
【０２１０】
以上のように本発明によれば、構造物のたわみ量及び表面歪みの両方を用いて、構造物の劣化状態を適正に判定することができる。本発明は、インフラ構造物の劣化判定に有用である。
【符号の説明】
【０２１１】
１０  計測部
１１  変位検出部
１２  たわみ量算出部
１３  表面変位量算出部
２０  統計処理部
３０  劣化状態判定部
４０  前処理部
５０  撮像装置
１００  状態判定装置
１１０  コンピュータ
１１１  ＣＰＵ
１１２  メインメモリ
１１３  記憶装置
１１４  入力インターフェイス
１１５  表示コントローラ
１１６  データリーダ／ライタ
１１７  通信インターフェイス
１１８  入力機器
１１９  ディスプレイ装置
１２０  記録媒体
１２１  バス
２００  構造物（橋梁）
２０１、２０２  領域
２１０  床版
２２０  橋桁
２３０  車両
【図１】
2019054419.tif 000024
【図２】
2019054419.tif 000025
【図３】
2019054419.tif 000026
【図４】
2019054419.tif 000027
【図５】
2019054419.tif 000028
【図６】
2019054419.tif 000029
【図７】
2019054419.tif 000030
【図８】
2019054419.tif 000031
【図９】
2019054419.tif 000032
【図１０】
2019054419.tif 000033
【図１１】
2019054419.tif 000034
【図１２】
2019054419.tif 000035
【図１３】
2019054419.tif 000036
【図１４】
2019054419.tif 000037
【図１５】
2019054419.tif 000038
【図１６】
2019054419.tif 000039
【図１７】
2019054419.tif 000040
【図１８】
2019054419.tif 000041
【図１９】
2019054419.tif 000042
【図２０】
2019054419.tif 000043
【図２１】
2019054419.tif 000044
【図２２】
2019054419.tif 000045
【図２３】
2019054419.tif 000046
【図２４】
2019054419.tif 000047
【手続補正書】
【提出日】令和2年3月2日(2020.3.2)
【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】
構造物の状態を判定するための装置であって、
前記構造物のたわみ量及び表面変位量を計測する、計測部と、
計測された前記たわみ量及び前記表面変位量を用いて統計処理を実行する、統計処理部と、
前記統計処理の結果に基づいて、前記構造物の劣化状態を判定する、劣化状態判定部と、を備えていることを特徴とする状態判定装置。
【請求項２】
前記統計処理部が、前記統計処理によって、前記たわみ量または前記たわみ量の差分と前記表面変位量との相関係数を求め、
前記劣化状態判定部が、前記相関係数に基づいて、前記構造物の劣化状態を判定する、請求項１に記載の状態判定装置。
【請求項３】
計測された前記たわみ量又は前記たわみ量の差分と前記表面変位量とを、計測時の条件に関連付けて記録する、前処理部を、更に備えている、
請求項２に記載の状態判定装置。
【請求項４】
前記前処理部が、計測された前記たわみ量又は前記たわみ量の差分と前記表面変位量とを、たわみの原因となった荷重に関連付けて記録し、
前記統計処理部は、前記たわみの原因となった荷重毎の、前記たわみ量又は前記たわみ量の差分と前記表面変位量とを用いて、前記相関係数を算出する、
請求項３に記載の状態判定装置。
【請求項５】
前記統計処理部が、前記たわみ量または前記たわみ量の差分に時間的微分を行ない、得られた値と前記表面変位量との相関係数を求める、
請求項２〜４のいずれかに記載の状態判定装置。
【請求項６】
前記計測部は、前記構造物から光学的に得られたデータを用いて、前記構造物のたわみ量及び表面変位量を計測する、
請求項１〜５のいずれかに記載の状態判定装置。
【請求項７】
構造物の状態を判定するための方法であって、
（ａ）前記構造物のたわみ量及び表面変位量を計測する、ステップと、
（ｂ）計測された前記たわみ量及び前記表面変位量を用いて統計処理を実行する、ステップと、
（ｃ）前記統計処理の結果に基づいて、前記構造物の劣化状態を判定する、ステップと、を有することを特徴とする状態判定方法。
【請求項８】
コンピュータによって、構造物の状態を判定するためのプログラムであって、
前記コンピュータに、
（ａ）前記構造物のたわみ量及び表面変位量を計測する、ステップと、
（ｂ）計測された前記たわみ量及び前記表面変位量を用いて統計処理を実行する、ステップと、
（ｃ）前記統計処理の結果に基づいて、前記構造物の劣化状態を判定する、ステップと、を実行させる、プログラム。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００１】
本発明は、構造物の劣化状態を判定するための、状態判定装置、及び状態判定方法に関し、更には、これらを実現するためのプログラムに関する。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
本発明の目的の一例は、上記問題を解消し、構造物のたわみ量及び表面歪みの両方を用いて、構造物の劣化状態を適正に判定し得る、状態判定装置、状態判定方法、及びプログラムを提供することにある。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
上記目的を達成するため、本発明の一側面における状態判定装置は、構造物の状態を判定するための装置であって、
前記構造物のたわみ量及び表面変位量を計測する、計測部と、
計測された前記たわみ量及び前記表面変位量を用いて統計処理を実行する、統計処理部と、
前記統計処理の結果に基づいて、前記構造物の劣化状態を判定する、劣化状態判定部と、を備えていることを特徴とする。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
また、上記目的を達成するため、本発明の一側面における状態判定方法は、構造物の状態を判定するための方法であって、
（ａ）前記構造物のたわみ量及び表面変位量を計測する、ステップと、
（ｂ）計測された前記たわみ量及び前記表面変位量を用いて統計処理を実行する、ステップと、
（ｃ）前記統計処理の結果に基づいて、前記構造物の劣化状態を判定する、ステップと、を有することを特徴とする。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
更に、上記目的を達成するため、本発明の一側面におけるプログラムは、コンピュータによって、構造物の状態を判定するためのプログラムあって、
前記コンピュータに、
（ａ）前記構造物のたわみ量及び表面変位量を計測する、ステップと、
（ｂ）計測された前記たわみ量及び前記表面変位量を用いて統計処理を実行する、ステップと、
（ｃ）前記統計処理の結果に基づいて、前記構造物の劣化状態を判定する、ステップと、を実行させることを特徴とする。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１００
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１００】
［装置動作］
次に、本発明の実施の形態２における状態判定装置の動作について図１５を用いて説明する。図１５は、本発明の実施の形態２における状態判定装置の動作を示すフロー図である。以下の説明においては、適宜図１〜図１４を参酌する。また、本実施の形態２では、状態判定装置を動作させることによって、状態判定方法が実施される。よって、本実施の形態２における状態判定方法の説明は、以下の状態判定装置の動作説明に代える。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１２９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１２９】
更に、図１２（ｃ）で示したように、床版に２方向に沿ったひびが発生している状態では、ひびが増大しているため、橋梁２００に生じる応力の伝達がより阻まれる。よって、図１３（ｃ）に示すように、たわみ量の差分Δδ（ｔ）と表面変位量Δｘ（ｘｏ，ｔ）とで特定される点は、より直線から外れた位置にプロットされる。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１３６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１３６】
続いて、図１９を用いて、橋梁２００に剥離が生じていた場合の劣化状態の判定について説明する。図１９（ａ）〜（ｃ）は、橋梁の床版に剥離が存在する場合の状態を説明する図である。また、図１９（ａ）は剥離の状況を具体的に示し、図１９（ｂ）は剥離している床版の下面を示し、図１９（ｃ）は、剥離が生じている部分と生じていない部分とのたわみ量の時間変化を示している。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１９２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１９２】
（付記４）
前記前処理部が、計測された前記たわみ量又は前記たわみ量の差分と前記表面変位量とを、たわみの原因となった荷重に関連付けて記録し、
前記統計処理部は、前記たわみの原因となった荷重毎の、前記たわみ量又は前記たわみ量の差分と前記表面変位量とを用いて、前記相関係数を算出する、
付記３に記載の状態判定装置。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１９８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１９８】
（付記１０）
前記（ｄ）のステップにおいて、計測された前記たわみ量又は前記たわみ量の差分と前記表面変位量とを、たわみの原因となった荷重に関連付けて記録し、
前記（ｂ）のステップにおいて、前記たわみの原因となった荷重毎の、前記たわみ量又は前記たわみ量の差分と前記表面変位量とを用いて、前記相関係数を算出する、
付記９に記載の状態判定方法。
【手続補正１３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０２０１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０２０１】
（付記１３）
コンピュータによって、構造物の状態を判定するためのプログラムであって、
前記コンピュータに、
（ａ）前記構造物のたわみ量及び表面変位量を計測する、ステップと、
（ｂ）計測された前記たわみ量及び前記表面変位量を用いて統計処理を実行する、ステップと、
（ｃ）前記統計処理の結果に基づいて、前記構造物の劣化状態を判定する、ステップと、を実行させる、プログラム。
【手続補正１４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０２０２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０２０２】
（付記１４）
前記（ｂ）のステップにおいて、前記統計処理によって、前記たわみ量または前記たわみ量の差分と前記表面変位量との相関係数を求め、
前記（ｃ）のステップにおいて、前記相関係数に基づいて、前記構造物の劣化状態を判定する、
付記１３に記載のプログラム。
【手続補正１５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０２０３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０２０３】
（付記１５）
前記コンピュータに、
（ｄ）計測された前記たわみ量又は前記たわみ量の差分と前記表面変位量とを、計測時の条件に関連付けて記録する、ステップを更に実行させる、
付記１４に記載のプログラム。
【手続補正１６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０２０４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０２０４】
（付記１６）
前記（ｄ）のステップにおいて、計測された前記たわみ量又は前記たわみ量の差分と前記表面変位量とを、たわみの原因となった荷重に関連付けて記録し、
前記（ｂ）のステップにおいて、前記たわみの原因となった荷重毎の、前記たわみ量又は前記たわみ量の差分と前記表面変位量とを用いて、前記相関係数を算出する、
付記１５に記載のプログラム。
【手続補正１７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０２０５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０２０５】
（付記１７）
前記（ｂ）のステップにおいて、前記たわみ量または前記たわみ量の差分に時間的微分を行ない、得られた値と前記表面変位量との相関係数を求める、
付記１４〜１６のいずれかに記載のプログラム。
【手続補正１８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０２０６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０２０６】
（付記１８）
前記（ａ）のステップにおいて、前記構造物から光学的に得られたデータを用いて、前記構造物のたわみ量及び表面変位量を計測する、
付記１３〜１７のいずれかに記載のプログラム。
【手続補正１９】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図６】
2019054419.tif 000048
【手続補正２０】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１１】
2019054419.tif 000049
【手続補正２１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１６】
2019054419.tif 000050
【手続補正２２】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図２０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図２０】
2019054419.tif 000051
【国際調査報告】
2019054419.tif 000052
2019054419.tif 000053
2019054419.tif 000054