(57)【要約】  状態判定装置１００は、構造物２００の状態を判定する。状態判定装置１００は、構造物２００に予め設定されている複数の対象領域それぞれ毎に、たわみ量及び表面変位量を計測する、計測部１０と、対象領域毎に、計測されたたわみ量及び表面変位量を用いて、両者の関係を示す特徴量を算出する、特徴量算出部２０と、対象領域毎に算出された特徴量を用いて、特徴量の空間的な分布を算出する、空間分布算出部３０と、特徴量の空間的な分布に基づいて、構造物２００の劣化状態を判定する、劣化状態判定部４０と、を備えている。
2019053773.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、
前記構造物に予め設定されている複数の対象領域それぞれ毎に、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、
前記複数の対象領域それぞれ毎に、計測された前記たわみ量及び前記表面変位量を用いて、前記たわみ量と前記表面変位量との関係を示す特徴量を算出する、特徴量算出部と、
前記複数の対象領域それぞれ毎に算出された特徴量を用いて、前記構造物における前記特徴量の空間的な分布を算出する、空間分布算出部と、
算出された、前記構造物における前記特徴量の空間的な分布に基づいて、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】
前記特徴量算出部が、前記複数の対象領域それぞれ毎に、前記特徴量として、前記たわみ量と前記表面変位量との関係を示す相関関数を求め、
前記空間分布算出部が、前記複数の対象領域それぞれ毎に求められた前記相関関数を用いて、前記構造物における前記特徴量の空間的な分布を算出する、
請求項１に記載の状態判定装置。
【請求項３】
前記空間分布算出部が、前記複数の対象領域それぞれ毎に求められた前記相関関数を用いて、前記構造物における前記特徴量の空間的な分布として、前記対象領域における前記相関関数群から得られる分布関数の分散を算出する、
請求項２に記載の状態判定装置。
【請求項４】
前記空間分布算出部が、前記複数の対象領域それぞれ毎に求められた前記相関関数を用いて、前記構造物における前記特徴量の空間的な分布として、前記対象領域における前記相関関数群から得られる分布関数のエントロピの分布を算出する、
請求項２に記載の状態判定装置。
【請求項５】
前記特徴量算出部が、第１の変数及び第２の変数によって、前記たわみ量と、前記表面変位量と、前記たわみ量の時間微分との関係を規定する関数を用いて、前記特徴量として、前記複数の対象領域それぞれ毎に、前記第１の変数及び前記第２の変数を算出し、
前記空間分布算出部が、前記複数の対象領域それぞれ毎に算出された前記第１の変数及び前記第２の変数を用いて、前記構造物における前記特徴量の空間的な分布として、前記対象領域間における前記第１の変数及び前記第２の変数の分散を算出する、
請求項１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）前記構造物に予め設定されている複数の対象領域それぞれ毎に、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）前記複数の対象領域それぞれ毎に、計測された前記たわみ量及び前記表面変位量を用いて、前記たわみ量と前記表面変位量との関係を示す特徴量を算出する、ステップと、
（ｃ）前記複数の対象領域それぞれ毎に算出された特徴量を用いて、前記構造物における前記特徴量の空間的な分布を算出する、ステップと、
（ｄ）算出された、前記構造物における前記特徴量の空間的な分布に基づいて、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】
前記（ｂ）のステップにおいて、前記複数の対象領域それぞれ毎に、前記特徴量として、前記たわみ量と前記表面変位量との関係を示す相関関数を求め、
前記（ｃ）のステップにおいて、前記複数の対象領域それぞれ毎に求められた前記相関関数を用いて、前記構造物における前記特徴量の空間的な分布を算出する、
請求項７に記載の状態判定方法。
【請求項９】
前記（ｃ）のステップにおいて、前記複数の対象領域それぞれ毎に求められた前記相関関数を用いて、前記構造物における前記特徴量の空間的な分布として、前記対象領域における前記相関関数群から得られる分布関数の分散を算出する、
請求項８に記載の状態判定方法。
【請求項１０】
前記（ｃ）のステップにおいて、前記複数の対象領域それぞれ毎に求められた前記相関関数を用いて、前記構造物における前記特徴量の空間的な分布として、前記対象領域における前記相関関数群から得られる分布関数のエントロピの分布を算出する、
請求項８に記載の状態判定方法。
【請求項１１】
前記（ｂ）のステップにおいて、第１の変数及び第２の変数によって、前記たわみ量と、前記表面変位量と、前記たわみ量の時間微分との関係を規定する関数を用いて、前記特徴量として、前記複数の対象領域それぞれ毎に、前記第１の変数及び前記第２の変数を算出し、
前記（ｃ）のステップにおいて、前記複数の対象領域それぞれ毎に算出された前記第１の変数及び前記第２の変数を用いて、前記構造物における前記特徴量の空間的な分布として、前記対象領域間における前記第１の変数及び前記第２の変数の分散を算出する、
請求項７に記載の状態判定方法。
【請求項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、
請求項７〜１１のいずれかに記載の状態判定方法。
【請求項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）前記構造物に予め設定されている複数の対象領域それぞれ毎に、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）前記複数の対象領域それぞれ毎に、計測された前記たわみ量及び前記表面変位量を用いて、前記たわみ量と前記表面変位量との関係を示す特徴量を算出する、ステップと、
（ｃ）前記複数の対象領域それぞれ毎に算出された特徴量を用いて、前記構造物における前記特徴量の空間的な分布を算出する、ステップと、
（ｄ）算出された、前記構造物における前記特徴量の空間的な分布に基づいて、前記構造物の劣化状態を判定する、ステップと、
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。
【請求項１４】
前記（ｂ）のステップにおいて、前記複数の対象領域それぞれ毎に、前記特徴量として、前記たわみ量と前記表面変位量との関係を示す相関関数を求め、
前記（ｃ）のステップにおいて、前記複数の対象領域それぞれ毎に求められた前記相関関数を用いて、前記構造物における前記特徴量の空間的な分布を算出する、
請求項１３に記載のコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
【請求項１５】
前記（ｃ）のステップにおいて、前記複数の対象領域それぞれ毎に求められた前記相関関数を用いて、前記構造物における前記特徴量の空間的な分布として、前記対象領域における前記相関関数群から得られる分布関数の分散を算出する、
請求項１４に記載のコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
【請求項１６】
前記（ｃ）のステップにおいて、前記複数の対象領域それぞれ毎に求められた前記相関関数を用いて、前記構造物における前記特徴量の空間的な分布として、前記対象領域における前記相関関数群から得られる分布関数のエントロピの分布を算出する、
請求項１４に記載のコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
【請求項１７】
前記（ｂ）のステップにおいて、第１の変数及び第２の変数によって、前記たわみ量と、前記表面変位量と、前記たわみ量の時間微分との関係を規定する関数を用いて、前記特徴量として、前記複数の対象領域それぞれ毎に、前記第１の変数及び前記第２の変数を算出し、
前記（ｃ）のステップにおいて、前記複数の対象領域それぞれ毎に算出された前記第１の変数及び前記第２の変数を用いて、前記構造物における前記特徴量の空間的な分布として、前記対象領域間における前記第１の変数及び前記第２の変数の分散を算出する、
請求項１３に記載のコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
【請求項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、
請求項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。
【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、
前記構造物に予め設定されている複数の対象領域それぞれ毎に、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、
前記複数の対象領域それぞれ毎に、計測された前記たわみ量及び前記表面変位量を用いて、前記たわみ量と前記表面変位量との関係を示す特徴量を算出する、特徴量算出部と、
前記複数の対象領域それぞれ毎に算出された特徴量を用いて、前記構造物における前記特徴量の空間的な分布を算出する、空間分布算出部と、
算出された、前記構造物における前記特徴量の空間的な分布に基づいて、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）前記構造物に予め設定されている複数の対象領域それぞれ毎に、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）前記複数の対象領域それぞれ毎に、計測された前記たわみ量及び前記表面変位量を用いて、前記たわみ量と前記表面変位量との関係を示す特徴量を算出する、ステップと、
（ｃ）前記複数の対象領域それぞれ毎に算出された特徴量を用いて、前記構造物における前記特徴量の空間的な分布を算出する、ステップと、
（ｄ）算出された、前記構造物における前記特徴量の空間的な分布に基づいて、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）前記構造物に予め設定されている複数の対象領域それぞれ毎に、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）前記複数の対象領域それぞれ毎に、計測された前記たわみ量及び前記表面変位量を用いて、前記たわみ量と前記表面変位量との関係を示す特徴量を算出する、ステップと、
（ｃ）前記複数の対象領域それぞれ毎に算出された特徴量を用いて、前記構造物における前記特徴量の空間的な分布を算出する、ステップと、
（ｄ）算出された、前記構造物における前記特徴量の空間的な分布に基づいて、前記構造物の劣化状態を判定する、ステップと、
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具体的構成を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において設定される対象領域の一例を示す図である。
【図４】図４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５】図５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６】図６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７】図７は、本発明の実施の形態１における特徴量算出部による処理を説明する図である。
【図８】図８（ａ）及び（ｂ）は、本発明の実施の形態１で求められる相関関数の一例を示す図である。また、図８（ａ）は、いずれの注目領域にも異常が生じていない場合を示し、図８（ｂ）は、いずれかの注目領域に異常が生じている場合を示している。
【図９】図９は、本発明の実施の形態１における空間分布算出部による処理を説明する図である。
【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は、本発明の実施の形態２における空間分布算出部による処理を説明する図である。
【図１２】図１２は、図１１に示された処理の概念を示す図である。
【図１３】図１３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１４】図１４は、本発明の実施の形態３における空間分布算出部による処理を説明する図である。
【図１５】図１５は、本発明の実施の形態３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１〜３における劣化状態の判定結果の一例を示す図である。
【図１７】図１７は、本発明の実施の形態１〜３における劣化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８を参照しながら説明する。
【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、特徴量算出部２０と、空間分布算出部３０と、劣化状態判定部４０とを備えている。
【００１７】
計測部１０は、構造物に予め設定されている複数の対象領域それぞれ毎に、構造物のたわみ量及び表面変位量を計測する。特徴量算出部２０は、複数の対象領域それぞれ毎に、計測されたたわみ量及び表面変位量を用いて、たわみ量と表面変位量との関係を示す特徴量を算出する。
【００１８】
空間分布算出部３０は、複数の対象領域それぞれ毎に算出された特徴量を用いて、構造物における特徴量の空間的な分布を算出する。劣化状態判定部４０は、算出された、構造物における特徴量の空間的な分布に基づいて、構造物の劣化状態を判定する。
【００１９】
このように、本実施の形態１では、状態判定装置１００は、構造物の撓み量及び表面変位量の関係を示す特徴量を算出し、そして、特徴量から得られた空間的な分布を用いて、構造物の劣化状態を判定する。つまり、状態判定装置１００は、構造物の撓み量と表面変位量との関係を考慮して判定を行っている。このため、状態判定装置１００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。
【００２０】
続いて、図２〜図７を用いて、本実施の形態１における状態判定装置１０の具体的構成について説明する。図２は、本発明の実施の形態１における状態判定装置の具体的構成を示すブロック図である。図３は、本発明の実施の形態１において設定される対象領域の一例を示す図である。図４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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
計測部１０は、本実施の形態１では、まず、図３に示すように、構造物２００の撮影対象領域に、判定対象となる複数の対象領域を設定する。また、設定された対象領域は、状態判定のために注目されている領域であり、以下において注目領域（ＲＯＩ：Regions Of Interest）とも表記する。図３の例では、９つの注目領域ＲＯＩ１〜ＲＯＩ ９が設定されており、各注目領域の一部には、亀裂、剥離、空洞といった欠陥が存在している。
【００２４】
また、計測部１０は、図２に示すように、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、注目領域毎に、図４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。
【００２５】
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、その変位分布を求め、求めた変位分布と基準画像の変位分布との差分を求め、求めた差分から、各注目領域について、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、処理画像毎に、各注目領域について、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１２は、処理画像毎に、各注目領域について、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。
【００２６】
ここで、図５及び図６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５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。
【００２７】
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５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。
【００２８】
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。
【００２９】
【数１】
2019053773.tif 000003
【００３０】
【数２】
2019053773.tif 000004
【００３１】
【数３】
2019053773.tif 000005
【００３２】
【数４】
2019053773.tif 000006
【００３３】
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。
【００３４】
【数５】
2019053773.tif 000007
【００３５】
【数６】
2019053773.tif 000008
【００３６】
図６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６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６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６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。
【００３７】
【数７】
2019053773.tif 000009
【００３８】
【数８】
2019053773.tif 000010
【００３９】
【数９】
2019053773.tif 000011
【００４０】
また、変位分布は、面外変位ベクトルδｉ（δｘｉ，δｙｉ）（図６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６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、注目領域毎に、表面変位として、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。
【００４１】
【数１０】
2019053773.tif 000012
【００４２】
【数１１】
2019053773.tif 000013
【００４３】
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。
【００４４】
【数１２】
2019053773.tif 000014
【００４５】
従って、本実施の形態１では、たわみ量算出部１２は、注目領域毎に、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）との差の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。
【００４６】
そして、たわみ量算出部１２は、注目領域毎に、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１２は、注目領域毎に、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１２は、注目領域毎に、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）。
【００４７】
その後、表面変位量算出部１２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、注目領域毎に、構造物の表面変位量△ｘ及び△ｙを算出する。なお、本実施の形態１では、表面変位量算出部１２は、ｘ方向における表面変位量△ｘのみが算出されるとする。
【００４８】
また、本実施の形態１では、表面変位量△ｘと、たわみ量δとは、処理画像毎に、即ち、時系列画像を撮影した際のフレーム毎に、各注目領域について得られており、時間の経過によって変化する。このため、注目領域を識別する符号をｒ（ｒ：自然数）とすると、着目領域ｒにおける表面変位量は「△ｘｒ（ｔ）」と表現でき、着目領域ｒにおけるたわみ量は「δｒ（ｔ）」と表現できる。
【００４９】
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。
【００５０】
特徴量算出部２０は、本実施の形態１では、まず、処理画像毎に各注目領域について算出された表面変位量△ｘｒ（ｔ）及びたわみ量δｒ（ｔ）から、高周波成分を除去して、正規化を実行する。ここで、正規化後の表面変位量を「△ｘｒＮ（ｔ）」、正規化後のたわみ量を「δｒＮ（ｔ）」とすると、これらは、下記の数１３及び数１４から算出される。下記の数１３及び数１４において、μｘ及びσｘは、それぞれ、表面変位量△ｘｒ（ｔ）の平均と分散とである。同様に、下記の数１３及び数１４において、μδ及びσδは、それぞれ、たわみ量δｒ（ｔ）の平均と分散とである。
【００５１】
【数１３】
2019053773.tif 000015
【００５２】
【数１４】
2019053773.tif 000016
【００５３】
続いて、特徴量算出部２０は、図７に示すように、注目領域毎に、特徴量として、たわみ量と表面変位量との関係を示す相関関数Ｃｒ（τ）を求める。図７は、本発明の実施の形態１における特徴量算出部による処理を説明する図である。
【００５４】
具体的には、図７に示すように、特徴量算出部２０は、まず、正規化後の表面変位量△ｘｒＮ（ｔ）、及び正規化後のたわみ量δｒＮ（ｔ）のうちの一方において、シフト量τを用いて時間ｔをシフトさせる。これは、構造物２００が橋梁である場合、表面変位とたわみ量とは、橋梁を車両が通過することによって発生するが、両者の発生には時間的なズレが生じる場合があるからである。図７の例では、時刻tにおける表面変位量△ｘｒＮ（ｔ）が時間τだけシフトされている状態である。
【００５５】
そして、特徴量算出部２０は、得られた、正規化後の表面変位量△ｘｒＮ（ｔ）と、正規化後のたわみ量δｒＮ（ｔ）とを、下記の数１５に適用することによって、注目領域毎に、相関関数Ｃｒ（ｔ）を求める。
【００５６】
【数１５】
2019053773.tif 000017
【００５７】
このようにして、注目領域毎に求められた相関関数は、いずれの注目領域にも異常が生じていない場合は、図８（ａ）に示すように、グラフにプロットされた時に、上述の時間的なズレ量τの位置にピークを持つグラフとなり、互いに同様の線を描画することになる。一方、相関関数は、いずれかの注目領域に異常が生じている場合は、図８（ｂ）に示すように、グラフにプロットされた時に、互いに異なる線を描画することになる。
【００５８】
空間分布算出部３０は、本実施の形態１では、複数の注目領域それぞれ毎に求められた相関関数Ｃｒ（ｔ）を用いて、構造物２００における特徴量の空間的な分布、例えば、対象領域における相関関数群（注目領域毎の相関関数Ｃｒ（ｔ）の集合）から得られる分布関数の分散を算出する。
【００５９】
ここで、図９を用いて、空間分布算出部３０による処理を具体的に説明する。図９に示すように、空間分布算出部３０は、まず、シフト量τについてＮ個の具体的な値を設定する。そして、空間分布算出部３０は、注目領域毎に、設定した各シフト量τについて、下記の数１６から相関係数Ｃｒ（ｔ）の平均μｃ（τ）を算出する。
【００６０】
【数１６】
2019053773.tif 000018
【００６１】
次いで、空間分布算出部３０は、算出した平均μｃ（τ）を下記の数１７に代入して、注目領域毎に、設定した各シフト量τについて、相関係数Ｃｒ（ｔ）の分散σｃ（τ）を算出する。
【００６２】
【数１７】
2019053773.tif 000019
【００６３】
その後、空間分布算出部３０は、算出した分散σｃ（τ）を下記の数１８に代入して、注目領域毎に、設定した各シフト量τについて、相関変化メトリックｅｒを算出する。算出された相関変化メトリックｅｒは、分布関数の分散に相当する。
【００６４】
【数１８】
2019053773.tif 000020
【００６５】
劣化状態判定部４０は、本実施の形態１では、分布関数の分散、即ち、相関変化メトリックｅｒに基づいて、構造物２００の劣化状態を判定する。例えば、劣化状態判定部４０は、相関変化メトリックｅｒの値が閾値以上である場合は、構造物２００の劣化レベルが「高い」と判定し、相関変化メトリックｅｒの値が閾値未満の場合は、構造物２００の劣化レベルは「低い」と判定する。なお、劣化レベルは、「高い」、「低い」の２値のみでなく、相関変化メトリックｅｒの値を連続的な劣化レベルとして用いてもよい。
【００６６】
［装置動作］
次に、本実施の形態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。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。
【００６７】
図１０に示すように、最初に、計測部１０は、撮像装置５０から時系列画像の画像データを取得する（ステップＡ１）。なお、前提として、既に基準画像となる時系列画像の画像データは取得され、更に、各注目領域は設定されているとする。
【００６８】
次に、計測部１０は、ステップＡ１で取得した画像データと、基準画像の画像データとを用いて、注目領域毎に、構造物２００のたわみ量及び表面変位量を算出する（ステップＡ２）。
【００６９】
具体的には、ステップＡ２では、計測部１０を構成する変位検出部１１が、まず、処理画像と基準画像との変位分布を求め、求めた２つの変位分布の差分から、注目領域毎に、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、注目領域毎に、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１２は、注目領域毎に、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。
【００７０】
次に、計測部１０は、ステップＡ２の処理が実行された処理画像の枚数が閾値ｍに達しているかどうかを判定する（ステップＡ３）。ステップＡ３の判定の結果、処理画像の枚数が閾値ｍに達していない場合は、計測部１０は、再度ステップＡ１を実行し、新たな処理画像を取得し、更に、ステップＡ２を実行する。
【００７１】
一方、ステップＡ３の判定の結果、処理画像の枚数が閾値ｍに達している場合は、計測部１０は、計測した各注目領域におけるたわみ量δｒ（ｔ）及び表面変位量△ｘｒ（ｔ）を、特徴量算出部２０に渡す。これにより特徴量算出部２０は、特徴量算出部２０は、表面変位量△ｘｒ（ｔ）及びたわみ量δｒ（ｔ）から、高周波成分を除去して、正規化を実行する（ステップＡ４）。
【００７２】
次に、特徴量算出部２０は、図７に示したように、注目領域毎に、特徴量として、たわみ量と表面変位量との関係を示す相関関数Ｃｒ（τ）を導出する（ステップＡ５）。また、特徴量算出部２０は、導出した相関関数Ｃｒ（τ）を空間分布算出部３０に渡す。
【００７３】
次に、空間分布算出部３０は、本実施の形態１では、複数の注目領域それぞれ毎に求められた相関関数Ｃｒ（ｔ）を用いて、構造物２００における特徴量の空間的な分布、具体的には、相関関数群から得られる分布関数の分散を算出する（ステップＡ６）。
【００７４】
次に、劣化状態判定部４０は、ステップＡ６で算出された分布関数の分散に基づいて、構造物２００の劣化状態を判定する（ステップＡ７）。また、劣化状態判定部４０は、判定結果を外部の端末装置等に出力する。
【００７５】
［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、状態判定装置１００は、構造物のたわみ量と表面変位量との関係を示す相関関数を求め、これから得られた分布関数の分散に基づいて、構造物２００の劣化状態を判定する。即ち、たわみ量と表面変位量の相関値が高く、注目領域ごとの前記相関値の分散が小さいほど劣化レベルが低い（健全度が高い）ということである。このため、本実施の形態１では、劣化状態の判定基準が明確になると共に、構造物２００の材料の変化にも対応可能となる。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でき、更に、判定のロバスト性を高めることも可能となる。
【００７６】
［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〜Ａ７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、特徴量算出部２０、空間分布算出部３０、及び劣化状態判定部４０として機能し、処理を行なう。
【００７７】
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、特徴量算出部２０、空間分布算出部３０、及び劣化状態判定部４０のいずれかとして機能しても良い。
【００７８】
（実施の形態２）
続いて、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１３を参照しながら説明する。
【００７９】
まず、本実施の形態２における状態判定装置は、図１及び図２に示した実施の形態１における状態判定装置１００と同様の構成を備えている。つまり、本実施の形態２における状態判定装置も、計測部と、特徴量算出部と、空間分布算出部と、劣化状態判定部とを備えている。このため、以下においては、図１及び図２を参照する。また、以下においては、状態判定装置を構成する各機能ブロックには、実施の形態１で用いた符号を付して説明する。
【００８０】
但し、本実施の形態２においては、状態判定装置は、空間分布算出部３０における機能の点で、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、相違点を中心に説明する。
【００８１】
本実施の形態２では、空間分布算出部３０は、複数の注目領域それぞれ毎に求められた相関関数Ｃｒ（ｔ）を用いて、構造物２００における特徴量の空間的な分布として、対象領域における相関関数群から得られる分布関数のエントロピの分布を算出する。
【００８２】
ここで、図１１及び図１２を用いて、空間分布算出部３０による処理を具体的に説明する。図１１は、本発明の実施の形態２における空間分布算出部による処理を説明する図である。図１２は、図１１に示された処理の概念を示す図である。
【００８３】
図１０に示すように、空間分布算出部３０は、注目領域毎の相関関数Ｃｒ（ｔ）それぞれを、設定されているシフト量τの個数Ｎで分割して、複数個のビンを設定する（図１２の上図）。次に、空間分布算出部３０は、ビン毎に、縦軸を度数ｐτ（ｘ）とし、横軸を相関関数の値ｘとするヒストグラムを作成する（図１２の下図）。
【００８４】
次に、空間分布算出部３０は、ヒストグラムから求められる度数ｐτ（ｘ）を数１９に適用して、エントロピＨ（τ）を算出する。
【００８５】
【数１９】
2019053773.tif 000021
【００８６】
その後、空間分布算出部３０は、下記の数２０を用いて、得られたＨ（τ）の累積値を平均化することで、累積的エントロピーメトリックＨｃを算出する。算出された累積的エントロピーメトリックＨｃは、分布関数のエントロピの分布に相当する。
【００８７】
【数２０】
2019053773.tif 000022
【００８８】
劣化状態判定部４０は、本実施の形態２では、分布関数のエントロピの分布、即ち、累積的エントロピーメトリックＨｃに基づいて、構造物２００の劣化状態を判定する。例えば、劣化状態判定部４０は、累積的エントロピーメトリックＨｃの値が閾値以上である場合は、構造物２００の劣化レベルが「高い」と判定し、累積的エントロピーメトリックＨｃの値が閾値未満の場合は、構造物２００の劣化レベルは「低い」と判定する。なお、劣化レベルは、「高い」、「低い」の２値のみでなく、累積的エントロピーメトリックＨｃの値を連続的な劣化レベルとして用いてもよい。
【００８９】
続いて、本実施の形態２における状態判定装置の動作について図１３を用いて説明する。図１３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２、図１１及び図１２を参酌する。また、本実施の形態２でも、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も、以下の状態判定装置の動作説明に代える。
【００９０】
図１３に示すように、最初に、計測部１０は、撮像装置５０から時系列画像の画像データを取得する（ステップＢ１）。ステップＢ１は、図１０に示したステップＡ１と同様のステップである。
【００９１】
次に、計測部１０は、ステップＢ１で取得した画像データと、先に取得されている基準画像の画像データとを用いて、注目領域毎に、構造物２００のたわみ量及び表面変位量を算出する（ステップＢ２）。ステップＢ２は、図１０に示したステップＡ２と同様のステップである。
【００９２】
次に、計測部１０は、ステップＢ２の処理が実行された処理画像の枚数が閾値ｍに達しているかどうかを判定する（ステップＢ３）。ステップＢ３は、図１０に示したステップＡ３と同様のステップである。ステップＢ３の判定の結果、処理画像の枚数が閾値ｍに達していない場合は、計測部１０は、再度ステップＢ１を実行し、新たな処理画像を取得し、更に、ステップＢ２を実行する。
【００９３】
一方、ステップＢ３の判定の結果、処理画像の枚数が閾値ｍに達している場合は、計測部１０は、計測した各注目領域におけるたわみ量δｒ（ｔ）及び表面変位量△ｘｒ（ｔ）を、特徴量算出部２０に渡す。これにより特徴量算出部２０は、特徴量算出部２０は、表面変位量△ｘｒ（ｔ）及びたわみ量δｒ（ｔ）から、高周波成分を除去して、正規化を実行する（ステップＢ４）。ステップＢ４は、図１０に示したステップＡ４と同様のステップである。
【００９４】
次に、特徴量算出部２０は、図１１に示したように、注目領域毎に、特徴量として、たわみ量と表面変位量との関係を示す相関関数Ｃｒ（τ）を導出する（ステップＢ５）。ステップＢ５は、図１０に示したステップＡ５と同様のステップである。
【００９５】
次に、空間分布算出部３０は、複数の注目領域それぞれ毎に求められた相関関数Ｃｒ（ｔ）を用いて、相関関数群から得られる分布関数のエントロピの分布を算出する（ステップＢ６）。
【００９６】
次に、劣化状態判定部４０は、ステップＢ６で算出された分布関数のエントロピの分布に基づいて、構造物２００の劣化状態を判定する（ステップＢ７）。また、劣化状態判定部４０は、判定結果を外部の端末装置等に出力する。
【００９７】
［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、状態判定装置は、構造物のたわみ量と表面変位量との関係を示す相関関数から得られた、分布関数におけるエントロピの分布に基づいて、構造物の劣化状態を判定する。即ち、たわみ量と表面変位量の相関値が高く、注目領域ごとの前記相関値のエントロピの分布が小さいほど劣化レベルが低い（健全度が高い）ということである。このため、本実施の形態２においても、実施の形態１と同様に、劣化状態の判定基準が明確になると共に、構造物の材料の変化にも対応可能となる。本実施の形態２によっても、構造物の劣化状態を適正に判定でき、更に、判定のロバスト性を高めることが可能となる。
【００９８】
［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１３に示すステップＢ１〜Ｂ７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、特徴量算出部２０、空間分布算出部３０、及び劣化状態判定部４０として機能し、処理を行なう。
【００９９】
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、特徴量算出部２０、空間分布算出部３０、及び劣化状態判定部４０のいずれかとして機能しても良い。
【０１００】
（実施の形態３）
続いて、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１４及び図１５を参照しながら説明する。
【０１０１】
まず、本実施の形態３における状態判定装置は、図１及び図２に示した実施の形態１における状態判定装置１００と同様の構成を備えている。つまり、本実施の形態３における状態判定装置も、計測部と、特徴量算出部と、空間分布算出部と、劣化状態判定部とを備えている。このため、以下においては、図１及び図２を参照する。また、以下においては、状態判定装置を構成する各機能ブロックには、実施の形態１で用いた符号を付して説明する。
【０１０２】
但し、本実施の形態３においては、状態判定装置は、特徴量算出部２０及び空間分布算出部３０における機能の点で、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、相違点を中心に説明する。
【０１０３】
特徴量算出部２０は、本実施の形態２では、第１の変数ｋ１ｒ及び第２の変数ｋ２ｒによって、たわみ量と、表面変位量と、たわみ量の時間微分との関係を規定する関数を用いる。ここで、たわみ量をδ（ｔ）、表面変位量をｘ（ｔ）、たわみ量の時間微分をｄδ（ｔ）／ｄｔとする。図４に示したように表面変位とたわみとは表裏一体となって生じており、表面変位とたわみ、表面変位とたわみ量の時間微分とには比例関係になる成分があることから、これらの関係式は、下記の数２１に示す通りとなる。下記の数２１では、第１の変数をｋ１とし、第２の変数をｋ２としている。また、第１の変数ｋ１及び第２の変数ｋ２は、たわみによって発生した表面変位と、たわみ量の時間微分によって発生した表面変位との寄与率を示している。
【０１０４】
【数２１】
2019053773.tif 000023
【０１０５】
そして、特徴量算出部２０は、上記数２１に示す関数を用いて、構造物２００のたわみ量と表面変位量との関係を示す特徴量として、注目領域毎に、第１の変数ｋ１ｒ及び第２の変数ｋ２ｒを算出する。
【０１０６】
具体的には、特徴量算出部２０は、上記数２１から得られる下記の数２２を用いて、最小二乗法を解くことによって、注目領域毎に、第１の変数ｋ１ｒ及び第２の変数ｋ２ｒを算出する。
【０１０７】
【数２２】
2019053773.tif 000024
【０１０８】
なお、本実施の形態３においても、特徴量算出部２０は、実施の形態１及び２と同様に、各注目領域の表面変位量△ｘｒ（ｔ）及びたわみ量δｒ（ｔ）を正規化しても良い。この場合は、下記の数２２において、正規化後の表面変位量△ｘｒＮ（ｔ）と、正規化後のたわみ量δｒＮ（ｔ）とが用いられる。
【０１０９】
また、空間分布算出部３０は、本実施の形態２では、注目領域毎に算出された第１の変数ｋ１ｒ及び第２の変数ｋ２ｒを用いて、構造物２００における特徴量の空間的な分布として、注目領域間における第１の変数ｋ１ｒ及び第２の変数ｋ２ｒの分散を算出する。
【０１１０】
ここで、図１４を用いて、特徴量算出部２０による処理を具体的に説明する。図１４は、本発明の実施の形態３における空間分布算出部による処理を説明する図である。
【０１１１】
具体的には、空間分布算出部３０は、下記の数２３を用いて、注目領域毎の第１の変数ｋ１ｒの平均μｋ１と、注目領域毎の第２の変数ｋ２ｒの平均μｋ２とを算出する。
【０１１２】
【数２３】
2019053773.tif 000025
【０１１３】
その後、空間分布算出部３０は、上記の数２３によって算出した平均μｋ１と平均μｋ２とを、下記の数２４に適用して、注目領域間における第１の変数ｋ１ｒ及び第２の変数ｋ２ｒの分散メトリックσｋを算出する。
【０１１４】
【数２４】
2019053773.tif 000026
【０１１５】
劣化状態判定部４０は、本実施の形態３では、分散メトリックσｋに基づいて、構造物２００の劣化状態を判定する。例えば、劣化状態判定部４０は、分散メトリックσｋの値が閾値以上である場合は、構造物２００の劣化レベルが「高い」と判定し、分散メトリックσｋの値が閾値未満の場合は、構造物２００の劣化レベルは「低い」と判定する。なお、劣化レベルは、「高い」、「低い」の２値のみでなく、分散メトリックσｋの値を連続的な劣化レベルとして用いてもよい。
【０１１６】
続いて、本実施の形態３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３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２、及び図１４を参酌する。また、本実施の形態３でも、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３における状態判定方法の説明も、以下の状態判定装置の動作説明に代える。
【０１１７】
図１５に示すように、最初に、計測部１０は、撮像装置５０から時系列画像の画像データを取得する（ステップＣ１）。ステップＣ１は、図１０に示したステップＡ１と同様のステップである。
【０１１８】
次に、計測部１０は、ステップＣ１で取得した画像データと、先に取得されている基準画像の画像データとを用いて、注目領域毎に、構造物２００のたわみ量及び表面変位量を算出する（ステップＣ２）。ステップＣ２は、図１０に示したステップＡ２と同様のステップである。
【０１１９】
次に、計測部１０は、ステップＣ２の処理が実行された処理画像の枚数が閾値ｍに達しているかどうかを判定する（ステップＣ３）。ステップＣ３は、図１０に示したステップＡ３と同様のステップである。ステップＣ３の判定の結果、処理画像の枚数が閾値ｍに達していない場合は、計測部１０は、再度ステップＣ１を実行し、新たな処理画像を取得し、更に、ステップＣ２を実行する。
【０１２０】
一方、ステップＣ３の判定の結果、処理画像の枚数が閾値ｍに達している場合は、計測部１０は、計測した各注目領域におけるたわみ量δｒ（ｔ）及び表面変位量△ｘｒ（ｔ）を、特徴量算出部２０に渡す。これにより特徴量算出部２０は、特徴量算出部２０は、表面変位量△ｘｒ（ｔ）及びたわみ量δｒ（ｔ）から、高周波成分を除去して、正規化を実行する（ステップＣ４）。ステップＣ４は、図１０に示したステップＡ４と同様のステップである。
【０１２１】
次に、特徴量算出部２０は、図１１に示したように、注目領域毎に、特徴量として、第１の変数ｋ１ｒ及び第２の変数ｋ２ｒを算出する（ステップＣ５）。
【０１２２】
次に、空間分布算出部３０は、ステップＣ５で算出した第１の変数ｋ１ｒ及び第２の変数ｋ２ｒを用いて、注目領域間における分散メトリックσｋを算出する。（ステップＣ６）。
【０１２３】
次に、劣化状態判定部４０は、ステップＣ６で算出された分散メトリックσｋに基づいて、構造物２００の劣化状態を判定する（ステップＣ７）。また、劣化状態判定部４０は、判定結果を外部の端末装置等に出力する。
【０１２４】
［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、状態判定装置は、注目領域毎にたわみ量と表面変位量との関係を示す第１の変数ｋ１ｒ及び第２の変数ｋ２ｒを算出、算出した第１の変数ｋ１ｒ及び第２の変数ｋ２ｒの分散メトリックσｋに基づいて、構造物の劣化状態を判定する。即ち、注目領域ごとの散メトリックσｋの分布が小さいほど劣化レベルが低い（健全度が高い）ということである。このため、本実施の形態３においても、実施の形態１と同様に、劣化状態の判定基準が明確になると共に、構造物の材料の変化にも対応可能となる。本実施の形態３によっても、構造物の劣化状態を適正に判定でき、更に、判定のロバスト性を高めることが可能となる。
【０１２５】
［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Ｃ１〜Ｃ７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、特徴量算出部２０、空間分布算出部３０、及び劣化状態判定部４０として機能し、処理を行なう。
【０１２６】
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、特徴量算出部２０、空間分布算出部３０、及び劣化状態判定部４０のいずれかとして機能しても良い。
【０１２７】
（具体例）
ここで、実施の形態１〜３の具体例について図１６を用いて説明する。図１６は、本発明の実施の形態１〜３における劣化状態の判定結果の一例を示す図である。図１６に示すように、実施の形態１では、劣化状判定部４０は、相関変化メトリックｅｒが「０．００１」未満の場合は、構造物の劣化レベルは低いと判定し、そうでない場合に構造物の劣化レベルは高いと判定する。
【０１２８】
また、実施の形態２では、劣化状態判定部４０は、累積的エントロピーメトリックＨｃの値が「０．７５」未満の場合は、構造物２００の劣化レベルは低いと判定し、そうでない場合は構造物２００の劣化レベルは高いと判定する。
【０１２９】
更に、実施の形態３では、劣化状態判定部４０は、分散メトリックσｋの値が「０．０１」未満の場合は、構造物２００の劣化レベルは低いと判定し、そうでない場合は、構造物２００の劣化レベルは高いと判定する。なお、劣化レベルは、「高い」、「低い」の２値のみでなく、相関変化メトリックｅｒ、累積的エントロピーメトリックＨｃ、分散メトリックσｋの値を用いて連続的な劣化レベルとしてもよい。
【０１３０】
そして、図１６に示すように、各実施の形態における劣化状態の判定結果と、検査員の目視による構造物（橋梁）２００の劣化判定の結果とは一致している。このことから、実施の形態１〜３によれば、検査員が行う場合と同等の検査結果を得ることが可能となる。
【０１３１】
（物理構成）
ここで、実施の形態１〜３におけるプログラムを実行することによって、劣化状態判定装置を実現するコンピュータについて図１７を用いて説明する。図１７は、本発明の実施の形態１〜３における劣化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。
【０１３２】
図１７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。
【０１３３】
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。
【０１３４】
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。
【０１３５】
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。
【０１３６】
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 DiskRead Only Memory）などの光学記録媒体が挙げられる。
【０１３７】
なお、本実施の形態における劣化状態判定装置は、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、劣化状態判定装置は、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。
【０１３８】
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。
【０１３９】
（付記１）
構造物の状態を判定するための装置であって、
前記構造物に予め設定されている複数の対象領域それぞれ毎に、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、
前記複数の対象領域それぞれ毎に、計測された前記たわみ量及び前記表面変位量を用いて、前記たわみ量と前記表面変位量との関係を示す特徴量を算出する、特徴量算出部と、
前記複数の対象領域それぞれ毎に算出された特徴量を用いて、前記構造物における前記特徴量の空間的な分布を算出する、空間分布算出部と、
算出された、前記構造物における前記特徴量の空間的な分布に基づいて、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。
【０１４０】
（付記２）
前記特徴量算出部が、前記複数の対象領域それぞれ毎に、前記特徴量として、前記たわみ量と前記表面変位量との関係を示す相関関数を求め、
前記空間分布算出部が、前記複数の対象領域それぞれ毎に求められた前記相関関数を用いて、前記構造物における前記特徴量の空間的な分布を算出する、
付記１に記載の状態判定装置。
【０１４１】
（付記３）
前記空間分布算出部が、前記複数の対象領域それぞれ毎に求められた前記相関関数を用いて、前記構造物における前記特徴量の空間的な分布として、前記対象領域における前記相関関数群から得られる分布関数の分散を算出する、
付記２に記載の状態判定装置。
【０１４２】
（付記４）
前記空間分布算出部が、前記複数の対象領域それぞれ毎に求められた前記相関関数を用いて、前記構造物における前記特徴量の空間的な分布として、前記対象領域における前記相関関数群から得られる分布関数のエントロピの分布を算出する、
付記２に記載の状態判定装置。
【０１４３】
（付記５）
前記特徴量算出部が、第１の変数及び第２の変数によって、前記たわみ量と、前記表面変位量と、前記たわみ量の時間微分との関係を規定する関数を用いて、前記特徴量として、前記複数の対象領域それぞれ毎に、前記第１の変数及び前記第２の変数を算出し、
前記空間分布算出部が、前記複数の対象領域それぞれ毎に算出された前記第１の変数及び前記第２の変数を用いて、前記構造物における前記特徴量の空間的な分布として、前記対象領域間における前記第１の変数及び前記第２の変数の分散を算出する、
付記１に記載の状態判定装置。
【０１４４】
（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。
【０１４５】
（付記７）
構造物の状態を判定するための方法であって、
（ａ）前記構造物に予め設定されている複数の対象領域それぞれ毎に、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）前記複数の対象領域それぞれ毎に、計測された前記たわみ量及び前記表面変位量を用いて、前記たわみ量と前記表面変位量との関係を示す特徴量を算出する、ステップと、
（ｃ）前記複数の対象領域それぞれ毎に算出された特徴量を用いて、前記構造物における前記特徴量の空間的な分布を算出する、ステップと、
（ｄ）算出された、前記構造物における前記特徴量の空間的な分布に基づいて、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。
【０１４６】
（付記８）
前記（ｂ）のステップにおいて、前記複数の対象領域それぞれ毎に、前記特徴量として、前記たわみ量と前記表面変位量との関係を示す相関関数を求め、
前記（ｃ）のステップにおいて、前記複数の対象領域それぞれ毎に求められた前記相関関数を用いて、前記構造物における前記特徴量の空間的な分布を算出する、
付記７に記載の状態判定方法。
【０１４７】
（付記９）
前記（ｃ）のステップにおいて、前記複数の対象領域それぞれ毎に求められた前記相関関数を用いて、前記構造物における前記特徴量の空間的な分布として、前記対象領域における前記相関関数群から得られる分布関数の分散を算出する、
付記８に記載の状態判定方法。
【０１４８】
（付記１０）
前記（ｃ）のステップにおいて、前記複数の対象領域それぞれ毎に求められた前記相関関数を用いて、前記構造物における前記特徴量の空間的な分布として、前記対象領域における前記相関関数群から得られる分布関数のエントロピの分布を算出する、
付記８に記載の状態判定方法。
【０１４９】
（付記１１）
前記（ｂ）のステップにおいて、第１の変数及び第２の変数によって、前記たわみ量と、前記表面変位量と、前記たわみ量の時間微分との関係を規定する関数を用いて、前記特徴量として、前記複数の対象領域それぞれ毎に、前記第１の変数及び前記第２の変数を算出し、
前記（ｃ）のステップにおいて、前記複数の対象領域それぞれ毎に算出された前記第１の変数及び前記第２の変数を用いて、前記構造物における前記特徴量の空間的な分布として、前記対象領域間における前記第１の変数及び前記第２の変数の分散を算出する、
付記７に記載の状態判定方法。
【０１５０】
（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。
【０１５１】
（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）前記構造物に予め設定されている複数の対象領域それぞれ毎に、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）前記複数の対象領域それぞれ毎に、計測された前記たわみ量及び前記表面変位量を用いて、前記たわみ量と前記表面変位量との関係を示す特徴量を算出する、ステップと、
（ｃ）前記複数の対象領域それぞれ毎に算出された特徴量を用いて、前記構造物における前記特徴量の空間的な分布を算出する、ステップと、
（ｄ）算出された、前記構造物における前記特徴量の空間的な分布に基づいて、前記構造物の劣化状態を判定する、ステップと、
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。
【０１５２】
（付記１４）
前記（ｂ）のステップにおいて、前記複数の対象領域それぞれ毎に、前記特徴量として、前記たわみ量と前記表面変位量との関係を示す相関関数を求め、
前記（ｃ）のステップにおいて、前記複数の対象領域それぞれ毎に求められた前記相関関数を用いて、前記構造物における前記特徴量の空間的な分布を算出する、
付記１３に記載のコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
【０１５３】
（付記１５）
前記（ｃ）のステップにおいて、前記複数の対象領域それぞれ毎に求められた前記相関関数を用いて、前記構造物における前記特徴量の空間的な分布として、前記対象領域における前記相関関数群から得られる分布関数の分散を算出する、
付記１４に記載のコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
【０１５４】
（付記１６）
前記（ｃ）のステップにおいて、前記複数の対象領域それぞれ毎に求められた前記相関関数を用いて、前記構造物における前記特徴量の空間的な分布として、前記対象領域における前記相関関数群から得られる分布関数のエントロピの分布を算出する、
付記１４に記載のコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
【０１５５】
（付記１７）
前記（ｂ）のステップにおいて、第１の変数及び第２の変数によって、前記たわみ量と、前記表面変位量と、前記たわみ量の時間微分との関係を規定する関数を用いて、前記特徴量として、前記複数の対象領域それぞれ毎に、前記第１の変数及び前記第２の変数を算出し、
前記（ｃ）のステップにおいて、前記複数の対象領域それぞれ毎に算出された前記第１の変数及び前記第２の変数を用いて、前記構造物における前記特徴量の空間的な分布として、前記対象領域間における前記第１の変数及び前記第２の変数の分散を算出する、
付記１３に記載のコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
【０１５６】
（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。
【０１５７】
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。
【産業上の利用可能性】
【０１５８】
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】
【０１５９】
１０  計測部
２０  特徴量算出部
３０  空間分布算出部
４０  劣化状態判定部
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
【図１】
2019053773.tif 000027
【図２】
2019053773.tif 000028
【図３】
2019053773.tif 000029
【図４】
2019053773.tif 000030
【図５】
2019053773.tif 000031
【図６】
2019053773.tif 000032
【図７】
2019053773.tif 000033
【図８】
2019053773.tif 000034
【図９】
2019053773.tif 000035
【図１０】
2019053773.tif 000036
【図１１】
2019053773.tif 000037
【図１２】
2019053773.tif 000038
【図１３】
2019053773.tif 000039
【図１４】
2019053773.tif 000040
【図１５】
2019053773.tif 000041
【図１６】
2019053773.tif 000042
【図１７】
2019053773.tif 000043
【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、
前記構造物に予め設定されている複数の対象領域それぞれ毎に、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、
前記複数の対象領域それぞれ毎に、計測された前記たわみ量及び前記表面変位量を用いて、前記たわみ量と前記表面変位量との関係を示す特徴量を算出する、特徴量算出部と、
前記複数の対象領域それぞれ毎に算出された特徴量を用いて、前記構造物における前記特徴量の空間的な分布を算出する、空間分布算出部と、
算出された、前記構造物における前記特徴量の空間的な分布に基づいて、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】
前記特徴量算出部が、前記複数の対象領域それぞれ毎に、前記特徴量として、前記たわみ量と前記表面変位量との関係を示す相関関数を求め、
前記空間分布算出部が、前記複数の対象領域それぞれ毎に求められた前記相関関数を用いて、前記構造物における前記特徴量の空間的な分布を算出する、
請求項１に記載の状態判定装置。
【請求項３】
前記空間分布算出部が、前記複数の対象領域それぞれ毎に求められた前記相関関数を用いて、前記構造物における前記特徴量の空間的な分布として、前記対象領域における前記相関関数群から得られる分布関数の分散を算出する、
請求項２に記載の状態判定装置。
【請求項４】
前記空間分布算出部が、前記複数の対象領域それぞれ毎に求められた前記相関関数を用いて、前記構造物における前記特徴量の空間的な分布として、前記対象領域における前記相関関数群から得られる分布関数のエントロピの分布を算出する、
請求項２に記載の状態判定装置。
【請求項５】
前記特徴量算出部が、第１の変数及び第２の変数によって、前記たわみ量と、前記表面変位量と、前記たわみ量の時間微分との関係を規定する関数を用いて、前記特徴量として、前記複数の対象領域それぞれ毎に、前記第１の変数及び前記第２の変数を算出し、
前記空間分布算出部が、前記複数の対象領域それぞれ毎に算出された前記第１の変数及び前記第２の変数を用いて、前記構造物における前記特徴量の空間的な分布として、前記対象領域間における前記第１の変数及び前記第２の変数の分散を算出する、
請求項１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）前記構造物に予め設定されている複数の対象領域それぞれ毎に、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）前記複数の対象領域それぞれ毎に、計測された前記たわみ量及び前記表面変位量を用いて、前記たわみ量と前記表面変位量との関係を示す特徴量を算出する、ステップと、
（ｃ）前記複数の対象領域それぞれ毎に算出された特徴量を用いて、前記構造物における前記特徴量の空間的な分布を算出する、ステップと、
（ｄ）算出された、前記構造物における前記特徴量の空間的な分布に基づいて、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】
前記（ｂ）のステップにおいて、前記複数の対象領域それぞれ毎に、前記特徴量として、前記たわみ量と前記表面変位量との関係を示す相関関数を求め、
前記（ｃ）のステップにおいて、前記複数の対象領域それぞれ毎に求められた前記相関関数を用いて、前記構造物における前記特徴量の空間的な分布を算出する、
請求項７に記載の状態判定方法。
【請求項９】
前記（ｃ）のステップにおいて、前記複数の対象領域それぞれ毎に求められた前記相関関数を用いて、前記構造物における前記特徴量の空間的な分布として、前記対象領域における前記相関関数群から得られる分布関数の分散を算出する、
請求項８に記載の状態判定方法。
【請求項１０】
前記（ｃ）のステップにおいて、前記複数の対象領域それぞれ毎に求められた前記相関関数を用いて、前記構造物における前記特徴量の空間的な分布として、前記対象領域における前記相関関数群から得られる分布関数のエントロピの分布を算出する、
請求項８に記載の状態判定方法。
【請求項１１】
前記（ｂ）のステップにおいて、第１の変数及び第２の変数によって、前記たわみ量と、前記表面変位量と、前記たわみ量の時間微分との関係を規定する関数を用いて、前記特徴量として、前記複数の対象領域それぞれ毎に、前記第１の変数及び前記第２の変数を算出し、
前記（ｃ）のステップにおいて、前記複数の対象領域それぞれ毎に算出された前記第１の変数及び前記第２の変数を用いて、前記構造物における前記特徴量の空間的な分布として、前記対象領域間における前記第１の変数及び前記第２の変数の分散を算出する、
請求項７に記載の状態判定方法。
【請求項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、
請求項７〜１１のいずれかに記載の状態判定方法。
【請求項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）前記構造物に予め設定されている複数の対象領域それぞれ毎に、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）前記複数の対象領域それぞれ毎に、計測された前記たわみ量及び前記表面変位量を用いて、前記たわみ量と前記表面変位量との関係を示す特徴量を算出する、ステップと、
（ｃ）前記複数の対象領域それぞれ毎に算出された特徴量を用いて、前記構造物における前記特徴量の空間的な分布を算出する、ステップと、
（ｄ）算出された、前記構造物における前記特徴量の空間的な分布に基づいて、前記構造物の劣化状態を判定する、ステップと、
実行させる、プログラム。
【請求項１４】
前記（ｂ）のステップにおいて、前記複数の対象領域それぞれ毎に、前記特徴量として、前記たわみ量と前記表面変位量との関係を示す相関関数を求め、
前記（ｃ）のステップにおいて、前記複数の対象領域それぞれ毎に求められた前記相関関数を用いて、前記構造物における前記特徴量の空間的な分布を算出する、
請求項１３に記載のプログラム。
【請求項１５】
前記（ｃ）のステップにおいて、前記複数の対象領域それぞれ毎に求められた前記相関関数を用いて、前記構造物における前記特徴量の空間的な分布として、前記対象領域における前記相関関数群から得られる分布関数の分散を算出する、
請求項１４に記載のプログラム。
【請求項１６】
前記（ｃ）のステップにおいて、前記複数の対象領域それぞれ毎に求められた前記相関関数を用いて、前記構造物における前記特徴量の空間的な分布として、前記対象領域における前記相関関数群から得られる分布関数のエントロピの分布を算出する、
請求項１４に記載のプログラム。
【請求項１７】
前記（ｂ）のステップにおいて、第１の変数及び第２の変数によって、前記たわみ量と、前記表面変位量と、前記たわみ量の時間微分との関係を規定する関数を用いて、前記特徴量として、前記複数の対象領域それぞれ毎に、前記第１の変数及び前記第２の変数を算出し、
前記（ｃ）のステップにおいて、前記複数の対象領域それぞれ毎に算出された前記第１の変数及び前記第２の変数を用いて、前記構造物における前記特徴量の空間的な分布として、前記対象領域間における前記第１の変数及び前記第２の変数の分散を算出する、
請求項１３に記載のプログラム。
【請求項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、
請求項１３〜１７のいずれかに記載のプログラム。
【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】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であって、
前記コンピュータに、
（ａ）前記構造物に予め設定されている複数の対象領域それぞれ毎に、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）前記複数の対象領域それぞれ毎に、計測された前記たわみ量及び前記表面変位量を用いて、前記たわみ量と前記表面変位量との関係を示す特徴量を算出する、ステップと、
（ｃ）前記複数の対象領域それぞれ毎に算出された特徴量を用いて、前記構造物における前記特徴量の空間的な分布を算出する、ステップと、
（ｄ）算出された、前記構造物における前記特徴量の空間的な分布に基づいて、前記構造物の劣化状態を判定する、ステップと、
実行させ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】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【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具体的構成を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において設定される対象領域の一例を示す図である。
【図４】図４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５】図５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６】図６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７】図７は、本発明の実施の形態１における特徴量算出部による処理を説明する図である。
【図８】図８（ａ）及び（ｂ）は、本発明の実施の形態１で求められる相関関数の一例を示す図である。また、図８（ａ）は、いずれの注目領域にも異常が生じていない場合を示し、図８（ｂ）は、いずれかの注目領域に異常が生じている場合を示している。
【図９】図９は、本発明の実施の形態１における空間分布算出部による処理を説明する図である。
【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は、本発明の実施の形態２における空間分布算出部による処理を説明する図である。
【図１２】図１２は、図１１に示された処理の概念を示す図である。
【図１３】図１３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１４】図１４は、本発明の実施の形態３における空間分布算出部による処理を説明する図である。
【図１５】図１５は、本発明の実施の形態３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１〜３における劣化状態の判定結果の一例を示す図である。
【図１７】図１７は、本発明の実施の形態１〜３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。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４０】
また、変位分布は、面外変位ベクトルδｉ（δｘｉ，δｙｉ）（図６中細実線の矢印）と、面内変位ベクトルΔｉ（Δｘｉ，Δｙｉ）（図６中太実線の矢印）との合成ベクトルである（図６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、注目領域毎に、表面変位として、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。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４８】
また、本実施の形態１では、表面変位量△ｘと、たわみ量δとは、処理画像毎に、即ち、時系列画像を撮影した際のフレーム毎に、各注目領域について得られており、時間の経過によって変化する。このため、注目領域を識別する符号をｒ（ｒ：自然数）とすると、着目領域ｒにおける表面変位量は「△ｘｒ（ｔ）」と表現でき、注目領域ｒにおけるたわみ量は「δｒ（ｔ）」と表現できる。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５４】
具体的には、図７に示すように、特徴量算出部２０は、まず、正規化後の表面変位量△ｘｒＮ（ｔ）、及び正規化後のたわみ量δｒＮ（ｔ）のうちの一方において、シフト量τを用いて時間ｔをシフトさせる。これは、構造物２００が橋梁である場合、表面変位とたわみ量とは、橋梁を車両が通過することによって発生するが、両者の発生には時間的なズレが生じる場合があるからである。図７の例では、時刻tにおける表面変位量△ｘｒＮ（ｔ）が時間τだけシフトされている状態である。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５６】
【数１５】
2019053773.tif 000044
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５９】
ここで、図９を用いて、空間分布算出部３０による処理を具体的に説明する。図９に示すように、空間分布算出部３０は、まず、シフト量τについてＮ個の具体的な値を設定する。そして、空間分布算出部３０は、注目領域毎に、設定した各シフト量τについて、下記の数１６から相関関数Ｃｒ（ｔ）の平均μｃ（τ）を算出する。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６１】
次いで、空間分布算出部３０は、算出した平均μｃ（τ）を下記の数１７に代入して、注目領域毎に、設定した各シフト量τについて、相関関数Ｃｒ（ｔ）の分散σｃ（τ）を算出する。
【手続補正１３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６５】
劣化状態判定部４０は、本実施の形態１では、分布関数の分散、即ち、相関変化メトリックｅｒに基づいて、構造物２００の劣化状態を判定する。例えば、劣化状態判定部４０は、相関変化メトリックｅｒの値が閾値以上である場合は、構造物２００の劣化レベルが「高い」と判定し、相関変化メトリックｅｒの値が閾値未満の場合は、構造物２００の劣化レベルは「低い」と判定する。なお、劣化レベルは、「高い」、「低い」の２値のみでなく、相関変化メトリックｅｒの値を連続的な劣化レベルとして用いてもよい。
【手続補正１４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８３】
図１１に示すように、空間分布算出部３０は、注目領域毎の相関関数Ｃｒ（ｔ）それぞれを、設定されているシフト量τの個数Ｎで分割して、複数個のビンを設定する（図１２の上図）。次に、空間分布算出部３０は、ビン毎に、縦軸を度数ｐτ（ｘ）とし、横軸を相関関数の値ｘとするヒストグラムを作成する（図１２の下図）。
【手続補正１５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１０３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１０３】
特徴量算出部２０は、本実施の形態３では、第１の変数ｋ１ｒ及び第２の変数ｋ２ｒによって、たわみ量と、表面変位量と、たわみ量の時間微分との関係を規定する関数を用いる。ここで、たわみ量をδ（ｔ）、表面変位量をｘ（ｔ）、たわみ量の時間微分をｄδ（ｔ）／ｄｔとする。図４に示したように表面変位とたわみとは表裏一体となって生じており、表面変位とたわみ、表面変位とたわみ量の時間微分とには比例関係になる成分があることから、これらの関係式は、下記の数２１に示す通りとなる。下記の数２１では、第１の変数をｋ１とし、第２の変数をｋ２としている。また、第１の変数ｋ１及び第２の変数ｋ２は、たわみによって発生した表面変位と、たわみ量の時間微分によって発生した表面変位との寄与率を示している。
【手続補正１６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１０９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１０９】
また、空間分布算出部３０は、本実施の形態３では、注目領域毎に算出された第１の変数ｋ１ｒ及び第２の変数ｋ２ｒを用いて、構造物２００における特徴量の空間的な分布として、注目領域間における第１の変数ｋ１ｒ及び第２の変数ｋ２ｒの分散を算出する。
【手続補正１７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１１５】
劣化状態判定部４０は、本実施の形態３では、分散メトリックσｋに基づいて、構造物２００の劣化状態を判定する。例えば、劣化状態判定部４０は、分散メトリックσｋの値が閾値以上である場合は、構造物２００の劣化レベルが「高い」と判定し、分散メトリックσｋの値が閾値未満の場合は、構造物２００の劣化レベルは「低い」と判定する。なお、劣化レベルは、「高い」、「低い」の２値のみでなく、分散メトリックσｋの値を連続的な劣化レベルとして用いてもよい。
【手続補正１８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１２４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１２４】
［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、状態判定装置は、注目領域毎にたわみ量と表面変位量との関係を示す第１の変数ｋ１ｒ及び第２の変数ｋ２ｒを算出、算出した第１の変数ｋ１ｒ及び第２の変数ｋ２ｒの分散メトリックσｋに基づいて、構造物の劣化状態を判定する。即ち、注目領域ごとの分散メトリックσｋの分布が小さいほど劣化レベルが低い（健全度が高い）ということである。このため、本実施の形態３においても、実施の形態１と同様に、劣化状態の判定基準が明確になると共に、構造物の材料の変化にも対応可能となる。本実施の形態３によっても、構造物の劣化状態を適正に判定でき、更に、判定のロバスト性を高めることが可能となる。
【手続補正１９】
【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、実施の形態３では、劣化状態判定部４０は、分散メトリックσｋの値が「０．０１」未満の場合は、構造物２００の劣化レベルは低いと判定し、そうでない場合は、構造物２００の劣化レベルは高いと判定する。なお、劣化レベルは、「高い」、「低い」の２値のみでなく、相関変化メトリックｅｒ、累積的エントロピーメトリックＨｃ、分散メトリックσｋの値を用いて連続的な劣化レベルとしてもよい。
【手続補正２０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１３１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１３１】
（物理構成）
ここで、実施の形態１〜３におけるプログラムを実行することによって、劣化状態判定装置を実現するコンピュータについて図１７を用いて説明する。図１７は、本発明の実施の形態１〜３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。
【手続補正２１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１３７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１３７】
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。
【手続補正２２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１５１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１５１】
（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）前記構造物に予め設定されている複数の対象領域それぞれ毎に、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）前記複数の対象領域それぞれ毎に、計測された前記たわみ量及び前記表面変位量を用いて、前記たわみ量と前記表面変位量との関係を示す特徴量を算出する、ステップと、
（ｃ）前記複数の対象領域それぞれ毎に算出された特徴量を用いて、前記構造物における前記特徴量の空間的な分布を算出する、ステップと、
（ｄ）算出された、前記構造物における前記特徴量の空間的な分布に基づいて、前記構造物の劣化状態を判定する、ステップと、
実行させる、プログラム。
【手続補正２３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１５２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１５２】
（付記１４）
前記（ｂ）のステップにおいて、前記複数の対象領域それぞれ毎に、前記特徴量として、前記たわみ量と前記表面変位量との関係を示す相関関数を求め、
前記（ｃ）のステップにおいて、前記複数の対象領域それぞれ毎に求められた前記相関関数を用いて、前記構造物における前記特徴量の空間的な分布を算出する、
付記１３に記載のプログラム。
【手続補正２４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１５３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１５３】
（付記１５）
前記（ｃ）のステップにおいて、前記複数の対象領域それぞれ毎に求められた前記相関関数を用いて、前記構造物における前記特徴量の空間的な分布として、前記対象領域における前記相関関数群から得られる分布関数の分散を算出する、
付記１４に記載のプログラム。
【手続補正２５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１５４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１５４】
（付記１６）
前記（ｃ）のステップにおいて、前記複数の対象領域それぞれ毎に求められた前記相関関数を用いて、前記構造物における前記特徴量の空間的な分布として、前記対象領域における前記相関関数群から得られる分布関数のエントロピの分布を算出する、
付記１４に記載のプログラム。
【手続補正２６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１５５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１５５】
（付記１７）
前記（ｂ）のステップにおいて、第１の変数及び第２の変数によって、前記たわみ量と、前記表面変位量と、前記たわみ量の時間微分との関係を規定する関数を用いて、前記特徴量として、前記複数の対象領域それぞれ毎に、前記第１の変数及び前記第２の変数を算出し、
前記（ｃ）のステップにおいて、前記複数の対象領域それぞれ毎に算出された前記第１の変数及び前記第２の変数を用いて、前記構造物における前記特徴量の空間的な分布として、前記対象領域間における前記第１の変数及び前記第２の変数の分散を算出する、
付記１３に記載のプログラム。
【手続補正２７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１５６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１５６】
（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２８】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図９】
2019053773.tif 000045
【手続補正２９】
【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】
2019053773.tif 000046
【国際調査報告】
2019053773.tif 000047
2019053773.tif 000048