(57)【要約】【課題】計測状況が変動する場合であっても、計測対象物の摩耗の度合いを好適に算出することができる摩耗度合い算出装置等を提供する。【解決手段】算出装置（１０１）は、計測対象に対する計測位置の三次元情報に基づいて、構造部の高さを計測する計測部（１０９）と、計測部（１０９）が計測した構造部の基準面からの高さが特定の範囲である割合に基づいて、計測対象の摩耗の度合いを算出する算出部（１１０）と、を備えている。【選択図】図１
2022001825.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基準面と、該基準面上に設けられた構造部とを備える計測対象の三次元情報に基づいて、当該構造部の前記基準面からの高さを計測する計測部と、
前記計測部が計測した前記構造部の前記基準面からの高さが特定の範囲である割合に基づいて、前記計測対象の摩耗の度合いを算出する算出部と、を備えていることを特徴とする摩耗度合い算出装置。
【請求項２】
前記算出部は、前記計測対象に対する計測位置から前記構造部までの距離情報に基づいて、前記計測対象の摩耗の度合いを算出することを特徴とする請求項１に記載の摩耗度合い算出装置。
【請求項３】
前記算出部によって算出された前記計測対象の摩耗の度合いを保持する保持部と、
前記保持部に保持されている前記計測対象の摩耗の度合いに基づいて、将来における計測対象の摩耗の度合いと予測する予測部と、をさらに備えることを特徴とする請求項１または２に記載の摩耗度合い算出装置。
【請求項４】
前記計測対象は、マンホール蓋、外壁のタイルまたは防波堤のブロックであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の摩耗度合い算出装置。
【請求項５】
前記三次元情報を生成する測距部と、
前記算出部が算出した前記計測対象の摩耗の度合いを表示する表示部と、をさらに備えていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の摩耗度合い算出装置。
【請求項６】
摩耗度合い算出装置が、基準面と、該基準面上に設けられた構造部とを備える計測対象の三次元情報に基づいて、当該構造部の前記基準面からの高さを計測することと、
摩耗度合い算出装置が、計測した前記構造部の前記基準面からの高さが特定の範囲である割合に基づいて、前記計測対象の摩耗の度合いを算出することとを、を含むことを特徴とする摩耗度合い算出方法。
【請求項７】
請求項１〜５のいずれか１項に記載の摩耗度合い算出装置としてコンピュータを機能させるための算出プログラムであって、前記計測部および前記算出部として前記コンピュータを機能させるための摩耗度合い算出プログラム。
【請求項８】
請求項７に記載の摩耗度合い算出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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、計測対象の摩耗度合いを算出する摩耗度合い算出装置、摩耗度合い算出方法、摩耗度合い算出プログラムおよび記録媒体に関する。
【背景技術】
【０００２】
マンホール蓋は、自動車および歩行者などがスリップ事故を引き起こすことを防ぐために模様などの凸凹を備えている。当該凹凸が経年劣化によって摩耗すると、凹凸の高さが低下し、スリップ事故を引き起こす可能性が高くなる。このような事故を防ぐために、計測対象の表面の凸凹の摩耗の度合いを算出する方法がある。
【０００３】
例えば、下記特許文献１には、パッチ画像の各々について、パッチ画像の画像特徴と、予め学習された凹凸の摩耗度を推定するための摩耗度推定器のパラメータと、に基づいてパッチ画像に対応する、凸凹模様を持つ計測対象の表面の摩耗度を推定する方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１６−９５２３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載された方法では、マンホール蓋全体の凹凸の摩耗度を算出する際に、パッチ画像の各々の凹凸の摩耗度の平均値を用いるため、全体的に摩耗している場合と、一部分だけ強く摩耗している場合とを区別することが困難である。また、マンホール蓋は屋外に設置されていることが多く、小石や砂などによるノイズにより、計測ごとに計測状況が変動することが考慮されていない。
【０００６】
本発明は上記課題を鑑みて発明されたものであり、計測状況が変動する場合であっても、計測対象物の摩耗の度合いを好適に算出することができる摩耗度合い算出装置、摩耗度合い算出方法、摩耗度合い算出プログラムおよび記録媒体を提供することを主たる目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係る摩耗度合い算出装置は、基準面と、該基準面上に設けられた構造部とを備える計測対象の三次元情報に基づいて、当該構造部の前記基準面からの高さを計測する計測部と、前記計測部が計測した前記構造部の前記基準面からの高さが特定の範囲である割合に基づいて、前記計測対象の摩耗の度合いを算出する算出部と、を備えている。
【０００８】
本発明の一態様に係る摩耗度合い算出方法は、摩耗度合い算出装置が、基準面と、該基準面上に設けられた構造部とを備える計測対象の三次元情報に基づいて、当該構造部の前記基準面からの高さを計測することと、摩耗度合い算出装置が、計測した前記構造部の前記基準面からの高さが特定の範囲である割合に基づいて、前記計測対象の摩耗の度合いを算出することとを、を含む。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の一態様によれば、計測状況が変動する場合であっても、計測対象物の摩耗の度合いを好適に算出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施形態１に係る表示装置の構成を示す機能ブロック図である。
【図２】本発明の実施形態１における基準画像に対応する距離情報を説明するための図である。
【図３】本発明の実施形態１における計測対象領域を説明するための図である。
【図４】本発明の実施形態１における計測点の高さの計測について説明するための図である。
【図５】本発明の実施形態１におけるエッジ検出によって設定された計測点の一例を示す図である。
【図６】本発明の実施形態１に係る表示装置の制御処理の流れの一例を示すフローチャートである。
【図７】本発明の実施形態１における、表示部による摩耗の度合いの表示方法の一例について説明するための図である。
【図８】本発明の実施形態２に係る表示装置の構成を示す機能ブロック図である。
【図９】本発明の実施形態２における、表示部による所定の期間経過後における、摩耗の度合いの表示方法の一例について説明するための図である。
【図１０】本発明の実施形態２に係る表示装置の制御処理の流れの一例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明の一態様は、計測対象の摩耗の度合いを算出する摩耗度合い算出装置を提供する。摩耗度合い算出装置の計測対象としては、基準面と、該基準面上に設けられた構造部とを備える計測対象が挙げられる。摩耗度合い算出装置は、計測対象の構造部がどの程度摩耗しているかを算出する。以下では、一例として、計測対象としてマンホールの蓋を計測する場合について説明する。
【００１２】
＜実施形態１＞
図１は、本発明の実施形態１に係る表示装置（摩耗度合い算出装置）１０２の構成を示す機能ブロック図である。図１に示すように、表示装置１０２は、算出装置１０１、ステレオ撮像部（測距部）１０３、距離情報取得部（測距部）１０４、表示部１０５、および記憶部１０６を備えている。なお、他の観点において、算出装置１０１が摩耗度合い算出装置であるとみなしてもよい。
【００１３】
［ステレオ撮像部１０３］
ステレオ撮像部１０３は、第一撮像部１０７と第二撮像部１０８とから構成される。ステレオ撮像部１０３は、第一撮像部１０７によって生成された第一画像および第二撮像部１０８によって生成された第二画像を距離情報取得部１０４に出力する。
【００１４】
（第一撮像部１０７、第二撮像部１０８）
第一撮像部１０７は、第一視点に設置されており、被写体を撮像することによって計測対象を含む第一画像を生成する。第二撮像部１０８は、第二視点に設置されており、被写体を撮像することによって計測対象を含む第二画像を生成する。第一撮像部１０７および第二撮像部１０８としては、ＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）およびＣＣＤ（Charge Couple Device）などの撮像素子と、レンズなどの光学部品とを備えているものを挙げることができる。
【００１５】
［距離情報取得部１０４］
距離情報取得部１０４は、計測対象の三次元情報を取得する。具体的には、距離情報取得部１０４は、計測対象とステレオ撮像部１０３との距離を示す距離情報と、焦点距離または基線長などのステレオ撮像部１０３の撮像条件とから、計測対象の三次元情報を取得する。ここで、距離情報取得部１０４は、第一画像と第二画像とから視差を算出し、視差を距離に変換することで、ステレオ撮像部１０３の位置（計測位置）から計測対象上の各位置までの距離を示す距離情報を取得する。
【００１６】
以下に、距離情報取得部１０４が取得した距離情報について図２を用いて説明する。図２は、本発明の実施形態１における基準画像２０１に対応する距離情報２０２を説明するための図である。基準画像２０１は、第一画像および第二画像のうちの一方の画像である。距離情報２０２は、基準画像２０１の各画素に対応するように距離が格納されており、ステレオ撮像部１０３から遠い被写体ほど距離は長くなる。
【００１７】
図２では、距離が短いほど明るい画素によって表され、距離が長いほど暗い画素で表されている。距離情報取得部１０４は、基準画像２０１と、三次元情報とを算出装置１０１に出力する。
【００１８】
［表示部１０５］
表示部１０５は、算出装置１０１から出力される計測対象の摩耗度合いおよび記憶部１０６に記録された画像などを表示する。
【００１９】
以下に図７を用いて表示部１０５による計測対象の摩耗度合いの表示方法の一例について説明する。図７は、本発明の実施形態１における、表示部１０５による計測対象の摩耗度合いの表示方法の一例について説明するための図である。図７に示すように、表示部１０５は、計測対象の摩耗度合いをテキスト７０１またはグラフ７０２などによって表示する。
【００２０】
表示部１０５は、例えば、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）および有機ＥＬディスプレイ（ＯＥＬＤ：Organic ElectroLuminessence Display）などによって構成される。
【００２１】
［記憶部１０６］
記憶部１０６は、ステレオ撮像部１０３によって撮像された第一画像および第二画像、距離情報取得部１０４によって取得された三次元情報、ならびに、算出装置１０１から出力される算出結果などを記録媒体に記憶する。また、記憶部１０６は、記録媒体に記録される第一画像、第二画像、三次元情報および算出結果などを読み込んで、算出装置１０１に出力する。記憶部１０６としては、上述の機能を有するものであれば、汎用のものを用いることができる。
【００２２】
［算出装置１０１］
算出装置１０１は、計測対象の摩耗の度合いを算出し、表示部１０５または記憶部１０６に出力する。詳細には、図２に示すように、マンホールの蓋の表面には、滑り止めのための凹凸構造（構造部）が形成されており、算出装置１０１は、当該構造部の摩耗の度合いを算出する。
【００２３】
算出装置１０１は、計測部１０９と算出部１１０とを備えている。算出装置１０１は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit：中央処理装置）またはＧＰＵ（Graphic Processing Unit：画像処理用処理装置）などから構成される。
【００２４】
（計測部１０９）
計測部１０９は、距離情報取得部１０４から取得した計測対象の三次元情報に基づいて、計測対象の構造部の基準面からの高さを算出する。計測対象の構造部の基準面からの高さとは、例えば、構造部が設けられた基準面から構造部のエッジ部分までの距離であるエッジの高さのことを指す。また、マンホールの蓋の構造部においては、当該エッジの高さは、模様高さとも称されることがある。
【００２５】
一態様において、計測部１０９は、構造部のエッジに計測点を設定し、当該計測点の高さを算出することにより、構造部の基準面からの高さを算出する。また、計測部１０９は、複数の計測点を設定し、計測点ごとの高さを算出することにより、構造部の基準面からの分布を取得することができる。以下詳細に説明する。
【００２６】
まず、計測部１０９は、計測対象から、計測を行う領域となる計測対象領域を抽出する。計測対象領域は、基準面および構造部を含む領域であり、例えば、計測対象がマンホール蓋である場合、計測部１０９は、マンホール蓋の中心を原点とし、上下左右端の大きさとなる楕円の領域を、計測対象領域として抽出する。
【００２７】
図３を用いて計測対象領域についてより具体的に説明する。図３は、本発明の実施形態１における計測対象領域を説明するための図である。より具体的には、図３は、距離情報２０２に計測対象領域３０１を重畳したものを示している。計測対象領域３０１は、マンホール蓋の中心３０２を原点とし、上端３０３と下端３０４とを結ぶ線分を短軸、左端３０５と右端３０６とを結ぶ線分を長軸とした楕円の領域である。マンホール蓋の中心３０２および上下左右端の位置は、入力装置（不図示）にてユーザが入力してもよいし、画像処理を用いて自動で検出するようにしてもよい。
【００２８】
計測部１０９は、計測対象の基準面とエッジとの距離をエッジの高さとして計測する。例えば、被写体である計測対象がマンホール蓋の場合、計測部１０９は、マンホール蓋の模様がある面の底面または表面を基準面とすることができる。
【００２９】
以下に、図４を用いてエッジにおける計測点の高さの計測について説明する。図４は、本発明の実施形態１における計測点の高さの計測について説明するための図である。より具体的には、図４の（ａ）は、計測点の位置を示す基準画像４０１を示し、図４の（ｂ）は、原点４０２からの距離情報の奥行および高さを、それぞれｚ軸４０３およびｙ軸４０４によって表したものを示す。
【００３０】
図４の計測点４０５は、模様とマンホール蓋の底面（基準面４０６）とが接する点４０７が距離情報に含まれている計測点である。計測点４０８は、模様とマンホール蓋の基準面４０６とが接する点が模様によって遮蔽されている遮蔽領域４０９となっている計測点である。
【００３１】
計測部１０９は、模様（構造部）が設けられている面であるマンホール蓋の基準面４０６に対する計測点４０５および４０８の距離をそれぞれ算出することで、計測点４０５の高さ４１０および計測点４０８の高さ４１１をそれぞれ計測することができる。
【００３２】
遮蔽領域は、マンホール蓋が斜めに撮像された基準画像に基づいて計測点を計測した場合に発生する。マンホール蓋は車道上に設置されていることが多く、安全に計測点の計測を行うためには歩道などから斜めに撮像されたマンホール蓋の基準画像に基づいて計測点を計測する必要がある。そのため、遮蔽領域が発生する。
【００３３】
これに対し、計測部１０９は、計測点と基準面との距離を計測点の高さとすることで、歩道などから斜めに撮像されたマンホール蓋の基準画像に基づいて計測点の計測を行った場合にも、遮蔽領域による計測点の減少を防ぐことができる。
【００３４】
また、遮蔽領域は、例えば、計測点４１２のように模様が隣り合っていたり、模様が重なり合っていたりするなど、マンホール蓋の模様が密集している箇所においても発生する。
【００３５】
そのような場合でも、上述の例のように、計測点と、構造部が設けられている面であるマンホール蓋の基準面４０６との距離を計測して計測点の高さとすることで、基準面が遮蔽領域となっている計測点の高さも計測できる。これにより、基準面が遮蔽領域となっている点も計測点として含めることができるため、計測点の数を増やすことができる。
【００３６】
次に、計測部１０９によるマンホール蓋の基準面４０６の平面方程式を算出する方法を説明する。まず、設定された計測対象領域３０１に含まれる画素から、各画素の三次元情報に基づいて当該領域の最小二乗平面を算出する。算出に使用する画素は、エッジなどの特徴量が大きい画素のみを使用してもよく、全画素から算出しなくてもよい。計測対象領域３０１に含まれる画素は、多くがマンホール蓋の底面、または、模様であることが推定される。そのため、算出された平面は、マンホール蓋の底面と模様との間に位置し、算出された平面をｙｚ平面から見ると図４の（ｂ）の線４１３のようになる。すなわち、算出された平面より上側が模様、下側が基準面に属す点群となる。計測部１０９は、当該基準面に属す点群から基準面を算出することができる。
【００３７】
ここで、基準面に属す点群を抽出する方法は上述の方法に限定されない。例えば、設定された計測対象領域３０１の境界付近の画素に基づいてマンホール蓋が存在する道路面に相当する平面を算出し、当該平面から一定量下側の範囲に含まれる点群を基準面に属する点群として抽出することができる。また、撮影する角度および距離が固定である場合には、予め設定された閾値を示す平面の下側の一定範囲に含まれる点群を、基準面に属する点群として抽出することができる。
【００３８】
より具体的には、計測部１０９は、以下のようにマンホール蓋の基準面４０６の平面方程式を算出する。まず、計測部１０９は、式（１）および（２）を用いて当該距離情報を三次元点（ｘ、ｙ、ｚ）に変換する。
【００３９】
【数１】
2022001825.tif 000003
【００４０】
【数２】
2022001825.tif 000004
【００４１】
ここで、ｆはステレオ撮像部１０３の焦点距離、ｕは基準画像上のｘ軸方向の位置（画素）、ｖは基準画像上のｙ軸方向の位置（画素）、ｗは基準画像のｘ軸方向の画素数、ｈは基準画像のｙ軸方向の画素数を表す。
【００４２】
計測部１０９は、抽出した距離情報を有する画素に式（１）および（２）を適用して三次元点群を生成する。計測部１０９は、生成された三次元点群に対し、主成分分析を施す。計測部１０９は、主成分分析によって得られた第三主成分ベクトルを法線ベクトルとし、かつ、三次元点群の重心を通る平面を算出する。ここで、法線ベクトルを式（３）、三次元点群の重心を（ｘ０、ｙ０、ｚ０）とすると、マンホール蓋の基準面４０６の平面方程式は式（４）となる。
【００４３】
【数３】
2022001825.tif 000005
【００４４】
【数４】
2022001825.tif 000006
【００４５】
計測部１０９は、式（４）として算出されたマンホール蓋の基準面４０６の平面方程式を基準とし、マンホール蓋の模様における計測点の高さを計測する。計測部１０９は、計測点を設定するために、基準画像中の計測対象領域３０１に対してエッジ検出を行う。エッジ検出は一般的なエッジ検出器であるソーベルフィルタおよびキャニー法などを用いることで行うことができる。
【００４６】
以下に、エッジ検出によって設定された計測点の具体例について図５を用いて説明する。図５は、本発明の実施形態１におけるエッジ検出によって設定された計測点の一例を示す図である。計測部１０９は、基準画像４０１における計測対象領域３０１にエッジ検出を行い、計測対象領域３０１に含まれる画素の三次元情報と、基準面に属する点群を抽出するのに使用した最小二乗平面、とに基づいて計測点を設定する。すなわち、最小二乗平面より上側の点群を計測点として設定する。
【００４７】
ここで、計測点に属す点群を抽出する方法は他の方法でもよい。例えば、設定された計測対象領域３０１の境界付近の画素に基づいてマンホール蓋が存在する道路面に相当する平面を算出し、当該平面から一定量下側の範囲に含まれる点群を計測点に属する点群として抽出してもよい。また、ステレオ撮像部１０３にから撮影する角度および距離が固定である場合には、予め設定された閾値を示す平面の上側の一定範囲に含まれる点群を、計測点に属する点群として抽出することができる。
【００４８】
抽出された点群は図５の基準画像５０１に示す黒線のエッジのようになり、計測部１０９は、当該黒線のエッジを形成する画素を計測点として設定する。計測部１０９は、エッジにおける計測点（ｘ、ｙ、ｚ）と、基準となるマンホール蓋の基準面４０６の平面方程式との距離を式（５）から算出し、算出した距離をエッジにおける計測点の高さとして算出する。計測部１０９は、基準となるマンホール蓋の基準面４０６の平面方程式を用いて算出したマンホール蓋のエッジにおける計測点の高さを算出部１１０に出力する。
【００４９】
【数５】
2022001825.tif 000007
【００５０】
ここで、マンホール蓋は屋外に設置されているため、計測部１０９が、小石および砂など、エッジ以外の高さをエッジとして計測してしまう可能性がある。そのため、計測部１０９は、小石および砂などの影響を低減するために、局所領域における構造部の基準面からの高さを用いてノイズ除去を行ってもよい。
【００５１】
例えば、計測部１０９は、１０×１０画素など、予め定められたサイズの局所領域を設定し、局所領域において計測された構造部の基準面からの高さから算出される値を当該局所領域における構造部の基準面からの高さとしてもよい。より具体的には、計測部１０９は、局所領域における構造部の基準面からの高さのメディアン（構造部の基準面からの高さの順に並べ替えた場合の中央の一つの値または中央の二つの値の平均）を算出し、当該構造部の基準面からの高さを構造部の基準面からの高さとして出力してもよい。
【００５２】
一般的に、小石および砂よりもマンホール蓋の模様の方が、計測点の数が多いため、局所領域に小石および砂が含まれていても、マンホール蓋のエッジにおける計測点の高さがメディアンとして出力される。例えば、小石および砂の高さが約２ｍｍであり、計測点の高さが約５ｍｍである場合、メディアンとなる約５ｍｍを計測点の高さとして出力することで、小石および砂の高さである約２ｍｍを摩耗した計測点の高さとして出力せずに済む。これにより、マンホール蓋に小石および砂などが入り込むことによる、計測点の摩耗割合など、摩耗の度合いに与える影響を低減できる。
【００５３】
（算出部１１０）
算出部１１０は、計測部１０９が計測した構造部の基準面からの高さが特定の範囲である割合（計測部１０９が計測した構造部の基準面からの高さの分布において、特定の範囲の高さが占める割合）に基づいて、計測対象の摩耗の度合いを算出する。一態様において、算出部１１０は、計測部１０９が測定した計測点の高さの分布において、高さがαｍｍ以下の計測点の数の数を算出し、全計測点の数を母数とした割合を算出することにより、計測対象の摩耗の度合いを算出する。
【００５４】
例えば、計測点の高さが２ｍｍ以下であるときに、計測点が摩耗していると設定している場合、計測点の数が１０００点であり、高さが２ｍｍ以下の計測点が２５０点であると、算出部１１０は、計測点の摩耗割合は０．２５、すなわち２５％として算出する。当該計測点の摩耗割合は、マンホール蓋の面積に対し、計測点の高さがαｍｍ以下となる模様の面積が占める割合とほぼ等しくなる。すなわち、計測点の摩耗割合は、マンホール蓋全体において、摩耗している領域がどの程度の面積を占めるのかを示している。
【００５５】
上述の例のように、摩耗の度合いを算出することで、計測点の数によらず、構造部の基準面からの高さのうち、特定の範囲の高さの割合を正確に算出することができる。また、計測点の摩耗割合を算出するための母数を計測点の数とすることで、計測対象領域、および、計測点の数によらず安定して計測点の摩耗割合を算出できる。
【００５６】
例えば、マンホール蓋の面積を母数とすると、計測点の数が多い場合は計測点の摩耗割合が高い値として算出され、計測点の数が少ない場合は計測点の摩耗割合が小さい値として算出されてしまう。これに対し、計測点の数を母数として計測点の摩耗割合を算出することで、計測点の数が変動したとしても、計測点の摩耗割合の変動を防ぐことができる。
【００５７】
また、マンホール蓋を斜めから撮像された基準画像に基づいてエッジ（エッジにおける計測点）を計測した場合、マンホール蓋の手前側と奥側とで計測点の数に偏りが生じる。これは画素の分解能によるものであり、ステレオ撮像部１０３との距離（撮影距離）が近いマンホール蓋の手前側の計測点は密になり、撮影距離が遠いマンホール蓋の奥側の計測点は疎になる。
【００５８】
そのため、算出部１１０は、計測対象に対する計測位置から構造部までの距離情報に基づいて、計測対象の摩耗の度合いを算出してもよい。具体的には、算出部１１０は、構造部の位置に応じて計測点に重み付けをして計測対象の摩耗の度合いを算出する。これにより、撮影距離による計測点の偏りを抑制することができる。例えば、撮影距離が近い計測点の重みを５点、撮影距離が遠い計測点の重みを１０点とするなど、撮影距離が近い計測点の重みを低く、撮影距離が遠い計測点の重みを高くすることで、摩耗の度合い（割合）を撮影距離によらず好適に算出できる。
【００５９】
さらに、算出部１１０は、計測対象領域を均等に分割された各領域内で計測点の数が等しくなるように、ランダムに設定された計測点の高さのうち、特定の範囲の計測点の高さの割合を算出してもよい。これにより、デザインマンホールなど模様が非対称であったり、模様（エッジ）が偏って配置されていたりしている場合にも、模様の偏りによらず好適に特定の範囲の計測点の高さの割合を算出できる。
【００６０】
このように、計測部１０９が計測した構造部の基準面からの高さが特定の範囲である割合に基づいて、計測対象の摩耗の度合いを算出することで、計測対象の一部分だけが摩耗しているのか、全体的に摩耗しているのかをユーザに分かりやすく認識させることができる。
【００６１】
ここで、ユーザに通知する計測対象の摩耗の度合いは、図７に示すように、予め定められた摩耗量（基準面と計測点との距離）以上の摩耗の度合いを数値によって表示することに限定されない。本実施形態では、ユーザに通知する計測対象の摩耗の度合いは、算出された計測対象の摩耗の度合い（割合）に基づいて、「摩耗大」および「摩耗小」などの言語によって通知することができる。また、ユーザに通知する計測対象の摩耗の度合いは、音声によって通知したり、マーカーの色および大きさなどによって通知したりしてもよい。また、算出部１１０は、予め判定基準となる摩耗の度合い（割合）を設定しておき、当該判定基準となる摩耗の度合いに基づいて、摩耗の状態が計測対象を交換する必要があることを表示部１０５などを介してユーザに通知することも可能である。同様に、算出部１１０は、基準の摩耗の度合いを超える最大摩耗量を表示部１０５などを介してユーザに通知したりすることも可能である。 
【００６２】
〔表示装置１０２の制御処理〕
続いて、実施形態１に係る表示装置１０２の制御処理（摩耗度合い算出方法）について、図６を用いて説明する。図６は、本発明の実施形態１に係る表示装置１０２の制御処理の流れの一例を示すフローチャートである。
【００６３】
ステップＳ６０１：計測部１０９は、距離情報取得部１０４が取得した計測対象の三次元情報と、当該三次元情報に対応し、計測対象が撮像された基準画像とを取得する。計測部１０９が取得する基準画像は、距離情報取得部１０４が第一画像を基準に三次元情報を取得している場合、第一画像となる。
【００６４】
ステップＳ６０２：計測部１０９は、基準画像における計測対象領域を設定する。例えば、基準画像における計測対象がマンホール蓋である場合、計測部１０９は、マンホール蓋の中心位置および上下左右端の位置から構成される楕円の領域を計測対象領域として設定する。計測部１０９は、当該計測対象領域におけるマンホール蓋の底面に属す点群を基準面に属す点群として抽出し、抽出された点群に基づいてマンホール蓋の基準面の平面方程式を算出する。
【００６５】
ステップＳ６０３：計測部１０９は、計測対象の三次元情報と、に基づいて、構造部の基準面からの高さを計測する。一例として、計測部１０９は、基準画像における計測対象領域に対してエッジ検出を行い、検出されたエッジにおける計測点と、計測対象領域の基準面との距離を計測点の高さとして算出する。計測部１０９は、計測点と、マンホール蓋において、エッジが含まれる構造部が設けられた面である基準面との距離を計測点の高さとして算出部１１０に出力する。
【００６６】
ステップＳ６０４：算出部１１０は、計測部１０９が計測した構造部の基準面からの高さが特定の範囲である割合に基づいて、計測対象の摩耗の度合いを算出する。
【００６７】
ステップＳ６０５：表示部１０５は、算出部１１０が算出した計測対象の摩耗の度合いを表示する。
【００６８】
以上の処理を実施することにより、摩耗の度合いを正確に算出することができる。
【００６９】
〔変形例１〕
上述の例では、算出部１１０は、計測点の高さがαｍｍ以下である計測点の摩耗割合を算出している。このように、上述の例では、算出部１１０は、エッジにおける計測点の閾値を設定することで、特定の高さ以下の高さを有する計測点が摩耗していると判定している。
【００７０】
ただし、本実施形態では、算出部１１０は、特定の範囲の高さを有する計測点の摩耗割合を算出できればこれに限定されない。算出部１１０は、例えば、計測点の高さがβｍｍ以上γｍｍ以下となる計測点の摩耗割合を算出するなど、計測点の上限値および下限値の両方を設定することで、計測対象の摩耗の度合いを算出してもよい。これにより、例えば、計測点の高さが０ｍｍ以上１ｍｍ以下、または、１ｍｍ以上２ｍｍ以下など、より詳細に特定の範囲の高さとなって摩耗している計測点の摩耗割合を算出することができる。また、例えば、小石および砂の高さが３ｍｍ未満である場合、３ｍｍ以上５ｍｍ以下の高さの計測点の摩耗割合を算出することで、当該小石および砂などによるノイズの影響をなくすことができる。
【００７１】
また、算出部１１０は、計測対象の摩耗の度合い以外の情報を表示部１０５に表示させてもよい。例えば、算出部１１０は、計測された構造部の基準面からの高さのうち、特定の範囲外の高さを有する構造部の基準面からの高さに関する表示を表示部１０５に行わせてもよい。
【００７２】
一例として、算出部１１０は、特定の範囲外の高さの計測点を摩耗している計測点とみなし、当該摩耗している計測点がある旨を、表示部１０５を介してユーザに伝えるようになっていてもよい。具体的には、算出部１１０は、計測点の高さがαｍｍ以下である計測点がある場合に、αｍｍ以下の計測点がある旨を表示部１０５に表示させることによってユーザに伝えてもよい。例えば、マンホール蓋の計測対象領域に計測点の高さがαｍｍ以下の箇所が１箇所でもあれば、マンホール蓋を交換する必要があるとする。この場合、算出部１１０は、「計測点の高さがαｍｍ以下の箇所があります」という表示を表示部１０５にさせてもよい。また、算出部１１０は、計測点の高さがαｍｍ以下の箇所を表示部１０５に強調表示させたりしてもよい。これにより、マンホール蓋の交換をユーザに促すことができる。
【００７３】
〔変形例２〕
上述の例では、表示部１０５は摩耗の度合い、例えば計測点の摩耗割合を表示しているが、構造部の基準面からの高さをさらに表示してもよい。また、表示部１０５は、構造部の基準面からの高さを計測する基準となるマンホール蓋の基準面などの基準面を色付けなどによって強調表示してもよい。
【００７４】
このように、表示部１０５は、摩耗の度合いを算出する途中の処理において出力される値を表示してもよい。これにより、例えば、マンホール蓋などの計測対象において計測点が摩耗している箇所、および、計測点の高さを計測する基準となる基準面を分かりやすく表示できる。
【００７５】
〔変形例３〕
上述の例では、計測部１０９はマンホール蓋において模様（構造部）が設けられた面を基準面として構造部の基準面からの高さを計測している。ただし、計測部１０９は、当該基準面とは異なる第二基準面からの高さを構造部の基準面からの高さとして計測してもよい。
【００７６】
この場合、記憶部１０６は、計測対象の第二基準面を第一基準面と切り替え可能に記憶し、計測部１０９は、第一基準面と第二基準面とが切り替えられた場合、第二基準面からの高さを構造部の基準面からの高さとして計測してもよい。
【００７７】
例えば、記憶部１０６は、過去に算出されたマンホール蓋の基準面（第一基準面）の平面方程式を新たに算出されたマンホール蓋の基準面（第二基準面）の平面方程式と切り替え可能に記憶しておいてもよい。また、新たに算出されたマンホール蓋の基準面の平面方程式と過去に算出されたマンホール蓋の基準面の平面方程式とが切り替えられたとする。この場合、計測部１０９は、過去に算出されたマンホール蓋の基準面方程式と、エッジにおける計測点との距離をエッジにおける計測点の高さとして計測してもよい。これにより、ノイズの影響などにより、マンホール蓋の基準面の平面方程式などの計測対象の基準面の算出が困難な場合にも構造部の基準面からの高さを計測できる。
【００７８】
〔変形例４〕
上述の例では、計測部１０９は平面を基準面（基準面および第二基準面）として計測点の高さを計測しているが、曲面を基準面として計測点の高さを計測してもよい。この場合、計測部１０９は、基準面の方程式を球面の方程式とし、球面上に設けられた凹凸の模様高さのエッジに計測点を設定し、球面と計測点の距離を計測する。このように、曲面を基準面とすることで、凸凹の模様などが付いた球状の計測対象の計測点の高さの計測にも適用できる。
【００７９】
〔変形例５〕
上述の例では、計測部１０９は、楕円の領域を計測対象領域に設定しているが、円、四角および多角形などの任意の形の領域を計測対象領域に設定してもよい。任意の形の領域を計測対象領域に設定することにより、斜めから撮像した場合に計測対象領域が楕円の領域となるマンホール蓋以外の計測対象における、摩耗の度合い（割合）を算出できる。
【００８０】
〔変形例６〕
上述の例では、ステレオ撮像部１０３として可視光カメラを用いているが、赤外線カメラなどの不可視光カメラを用いてもよい。この場合も、不可視光カメラを用いたステレオ撮像部１０３から第一画像および第二画像を取得し、距離情報取得部１０４に入力することで、可視光カメラを用いた場合と同様の効果を得ることができる。
【００８１】
〔変形例７〕
上述の例では、ステレオ撮像部１０３によって距離情報を取得しているが、距離情報取得部１０４が距離情報を取得してもよい。この場合、距離情報取得部１０４は、例えば、ＬＩＤＡＲ（Light Detection and Ranging）または赤外線ＴＯＦ（Time of Flight）センサなどを備えていてもよい。撮像部から少なくとも基準画像を取得し、距離情報取得部１０４から距離情報を取得し、当該基準画像および距離情報を算出装置１０１に入力することで、ステレオ撮像部１０３を用いた場合と同様の効果を得ることができる。
【００８２】
また、距離情報取得部１０４が距離情報を取得する構成であれば、撮像部を備えない構成であってもよい。計測部１０９は、距離情報のみに基づいて、エッジを検出することができる。
【００８３】
〔変形例８〕
上述の例では、表示部１０５はマンホール蓋における摩耗の度合いを表示しているが、本実施形態ではこれに限定されない。本実施形態では、例えば、計測対象は外壁のタイルまたは防波堤のブロックであってもよい。このように、建物の外壁のタイルまたは防波堤のブロックなど、構造部の基準面からの高さが小さい方が好ましい被写体を計測対象とする場合、表示部１０５は、αｍｍ以上の構造部の基準面からの高さの分布を表示してもよい。これにより、外壁のタイルまたは防波堤のブロックなどのがたつきを表示することができる。
【００８４】
＜実施形態２＞
実施形態１に係る表示装置１０２では、摩耗の度合いを算出している。ただし、実施形態２に係る表示装置８０２のように、所定の期間経過後における、摩耗の度合いをさらに予測してもよい。
【００８５】
以下、本発明の実施形態２に係る表示装置８０２および表示装置８０２の制御方法（算出装置８０１の制御方法）について、図８〜１０を参照して以下に説明する。上述した実施形態１と共通する各部材には同じ符号を付し、詳細な説明を省略する。
【００８６】
〔表示装置８０２〕
図８は、本発明の実施形態２に係る表示装置８０２の構成を示す機能ブロック図である。図８に示すように、表示装置８０２は、実施形態１に係る表示装置１０２の算出装置１０１の代わりに算出装置８０１を備えている。この点以外は、表示装置８０２は、実施形態１に係る表示装置１０２と同様の構成である。
【００８７】
［算出装置８０１］
図８に示すように、算出装置８０１は、実施形態１に係る算出装置１０１が備える各部材に加えて、保持部８０３および予測部８０４をさらに備えている。この点以外は、実施形態２に係る算出装置８０１は、実施形態１に係る算出装置１０１と同様の構成である。
【００８８】
（保持部８０３）
保持部８０３は、算出部１１０によって算出された、摩耗の度合いを保持し、予測部８０４へ出力する。
【００８９】
一例として、保持部８０３は、異なる日時に計測された同じマンホール蓋のエッジにおける計測点の摩耗割合をマンホール蓋ごとに時系列順に保持しておく。そして、保持部８０３は、マンホール蓋に割り振られた番号、マンホール蓋の位置（緯度よび経度）などを用いることで、異なる日時に計測された同じマンホール蓋を特定する。当該番号および位置は、入力部（不図示）を介して保持部８０３にユーザが入力してもよいし、保持部８０３が位置情報センサを備えることで、当該位置情報センサの値から自動で取得してもよい。
【００９０】
（予測部８０４）
予測部８０４は、保持部８０３に保持されている摩耗の度合いに基づき、所定の期間経過後における、摩耗の度合いを予測する。一態様において、予測部８０４は、算出部１１０によって算出された摩耗の度合いをさらに参照してもよい。そして、予測部８０４は、将来、例えば、所定の期間経過後における摩耗の度合いを示す予測値を表示部１０５または記憶部１０６に出力する。
【００９１】
このように、所定の期間経過後における摩耗の度合いを予測することで、例えば、計測対象がマンホール蓋である場合、ユーザは、マンホール蓋の交換時期などを見積もり、マンホール蓋の交換を予め計画できる。
【００９２】
予測部８０４は、一次関数による外挿（線形外挿）により、所定の期間経過後における摩耗の度合いを予測してもよい。例えば、現在の計測点の摩耗割合が２０％、半年前の計測点の摩耗割合が１５％である場合、半年間で計測点の摩耗割合が５％増加している。当該計測点の摩耗割合の増加が引き続き発生すると仮定すると、半年後の計測点の摩耗割合の変化は５％であり、半年後の計測点の摩耗割合は２５％であると予測できる。予測部８０４は、所定の期間経過後における計測点の摩耗割合が１００％を超えると予測した場合、所定期間経過後における計測点の摩耗割合が示す予測値を１００％として表示部１０５または記憶部１０６に出力する。
【００９３】
予測部８０４から出力された所定の期間経過後における摩耗の度合いの予測値を取得した表示部１０５は、例えば、図９に示すように、当該予測値を表示してもよい。図９は、本発明の実施形態２における、表示部１０５による所定の期間経過後における摩耗の度合いの表示方法の一例について説明するための図である。具体的には、図９は、表示部１０５による所定の期間経過後における、計測点の摩耗割合の表示方法を説明するための図である。図９に示すように、表示部１０５は、所定期間経過後における計測点の摩耗割合が示す予測値をテキスト９０１またはグラフ９０２などによって表示する。
【００９４】
ここで、マンホール蓋の模様（エッジにおける計測点）の高さは経年劣化により低くなり続けることから、当該計測点の摩耗割合の変化は一方向の変位となり、計測点の摩耗割合は増加し続ける。そのため、計測点の摩耗割合が減少している場合、例えば、マンホールマンホール蓋が交換されたり、異なるマンホール蓋が計測対象となっていたりするなど、何かしらの要因によるエラーが生じていると想定される。そのため、所定の期間経過後における計測点の摩耗割合が示す予測値が減少している場合、予測部８０４は、当該予測値とともにエラー信号も表示部１０５などに出力してもよい。これにより、マンホール蓋、または予測部８０４の内部処理に異常が生じていることをユーザに知らせることができる。
【００９５】
〔表示装置８０２の制御処理〕
続いて、実施形態２に係る表示装置８０２の制御処理（算出装置８０１の制御方法）について図１０を用いて説明する。図１０は、本発明の実施形態２に係る表示装置８０２の制御処理の流れの一例を示すフローチャートである。
【００９６】
ここで、ステップＳ１００１〜Ｓ１００４は、実施形態１に係る表示装置１０２の制御処理のステップＳ６０１〜Ｓ６０４と同様であるため、説明を省略する。
【００９７】
ステップＳ１００５：保持部８０３は、算出部１１０によって算出された摩耗の度合いを保持する。続いて、保持部８０３は、保持されている摩耗の度合いを予測部８０４に出力する。
【００９８】
ステップＳ１００６：予測部８０４は、保持されている摩耗の度合いに基づき、所定の期間経過後における摩耗の度合いを予測する。予測部８０４は、予測された、所定の期間経過後における、摩耗の度合いを表示部１０５に出力する。
【００９９】
ステップＳ１００７：表示部１０５は、予測された所定の期間経過後における、摩耗の度合いを示す予測値を表示する。
【０１００】
以上の処理を実施することにより、算出された、摩耗の度合いと、保持されている摩耗の度合いとに基づき、所定の期間経過後における、摩耗の度合い（割合）を予測することができる。また、当該摩耗の度合い（割合）を示す予測値を表示することができる。
【０１０１】
〔変形例〕
上述の例では、予測部８０４は一次関数に基づく外挿（線形外挿）により、所定の期間経過後における、摩耗の度合いを予測しているが、本実施形態ではこれに限定されない。
【０１０２】
本実施形態では、予測部８０４は、例えば、二次関数に基づく外挿により、所定の期間経過後における、摩耗の度合いを予測してもよい。これにより、線形的に摩耗する計測対象だけでなく、他の特性を持つ計測対象の摩耗の度合いも精度良く予測することが可能となる。また、予測部８０４は、時系列データに重み付け平均を行って平滑化した値を、所定の期間経過後における、摩耗の度合いの変化としてもよい。そして、予測部８０４は、当該摩耗の度合いの変化に基づき、所定の期間経過後における、摩耗の度合いを予測してもよい。これにより、現在に近い時点において算出された摩耗の度合いを重視して所定の期間経過後における、摩耗の度合い（割合）を好適に算出することができる。
【０１０３】
また、予測部８０４は、上述の予測方法を切り替えられるようにしておくことが好ましい。これにより、入力部（不図示）を介してユーザが予測方法を任意に選択できる。また、予測部８０４は、複数の予測方法によって予測された所定の期間経過後における、特定の範囲の高さの度合いが示す予測値を統合して出力してもよい。この場合、例えば、予測部８０４は、複数の予測値を平均化して出力する。これにより、安定した予測値を出力することが可能となる。
【０１０４】
〔ソフトウェアによる実現例〕
算出装置１０１および算出装置８０１の制御ブロック（特に計測部１０９、算出部１１０、保持部８０３および予測部８０４）は、集積回路（ＩＣチップ）などに形成された論理回路（ハードウェア）によって実現してもよいし、ソフトウェアによって実現してもよい。
【０１０５】
後者の場合、算出装置１０１および算出装置８０１は、各機能を実現するソフトウェアである算出プログラムの命令を実行するコンピュータを備えている。このコンピュータは、例えば少なくとも１つのプロセッサ（制御装置）を備えていると共に、上記算出プログラムを記憶したコンピュータ読み取り可能な少なくとも１つの記録媒体を備えている。また、このコンピュータは、ＯＳ（Operating System）および周辺機器などのハードウェアも備えている。そして、上記コンピュータにおいて、上記プロセッサが上記算出プログラムを上記記録媒体から読み取って実行することにより、本発明の目的が達成される。
【０１０６】
上記プロセッサとしては、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）を用いることができる。上記記録媒体としては、「一時的でない有形の媒体」、例えば、ＲＯＭ（Read Only Memory）およびＣＤ−ＲＯＭなどの可搬媒体、テープ、フレキシブルディスクおよび光磁気ディスクなどのディスク、カード、半導体メモリ、プログラマブルな論理回路、ならびに、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスクなどを用いることができる。上記コンピュータ読み取り可能な記録媒体としては、インターネットなどのネットワーク、および、電話回線などの通信回線を介して算出プログラムを送信する場合の通信線のように、短時間の間、動的に算出プログラムを保持するもの、ならびに、サーバおよびクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、一定時間算出プログラムを保持しているものが挙げられる。
【０１０７】
また、算出装置１０１および算出装置８０１は、上記算出プログラムを展開するＲＡＭ（Random Access Memory）などをさらに備えていてもよい。また、上記プログラムは、当該算出プログラムを伝送可能な任意の伝送媒体（通信ネットワークおよび放送波など）を介して上記コンピュータに供給されてもよい。なお、本発明の一態様は、上記算出プログラムが電子的な伝送によって具現化された、搬送波に埋め込まれたデータ信号の形態でも実現され得る。
【０１０８】
また、算出装置１０１および算出装置８０１の一部、または全部を典型的には集積回路であるＬＳＩとして実現してもよい。この場合、算出装置１０１および算出装置８０１の制御ブロックを個別にチップ化してもよいし、一部、または全部を集積してチップ化してもよい。また、集積回路化の手法はＬＳＩに限らず、専用回路、または汎用プロセッサで実現してもよい。また、半導体技術の進歩によりＬＳＩに代替する集積回路化の技術が出現した場合、当該技術による集積回路を用いることも可能である。
【０１０９】
また、上述の実施形態において、制御線および情報線は、説明上必要と考えられるものを示しており、製品上、必ずしも全ての制御線および情報線を示しているとは限らず、全ての構成が相互に接続されていてもよい。
【０１１０】
〔まとめ〕
本発明の態様１に係る摩耗度合い算出装置は、基準面と、該基準面上に設けられた構造部とを備える計測対象の三次元情報に基づいて、当該構造部の前記基準面からの高さを計測する計測部と、前記計測部が計測した前記構造部の前記基準面からの高さが特定の範囲である割合に基づいて、前記計測対象の摩耗の度合いを算出する算出部と、を備えている。
【０１１１】
本発明の態様２に係る摩耗度合い算出装置は、上記態様１において、前記算出部は、前記計測対象に対する計測位置から前記構造部までの距離情報に基づいて、前記計測対象の摩耗の度合いを算出してもよい。
【０１１２】
本発明の態様３に係る摩耗度合い算出装置は、上記態様１または２において、前記算出部によって算出された前記計測対象の摩耗の度合いを保持する保持部と、前記保持部に保持されている前記計測対象の摩耗の度合いに基づいて、将来における計測対象の摩耗の度合いと予測する予測部と、をさらに備えていてもよい。
【０１１３】
本発明の態様４に係る摩耗度合い算出装置は、上記態様１〜３において、前記計測対象は、マンホール蓋、外壁のタイルまたは防波堤のブロックであってもよい。
【０１１４】
本発明の態様５に係る摩耗度合い算出装置は、上記態様１〜４において、前記三次元情報を生成する測距部と、前記算出部が算出した前記計測対象の摩耗の度合いを表示する表示部と、をさらに備えていてもよい。
【０１１５】
本発明の態様６に係る摩耗度合い算出方法は、摩耗度合い算出装置が、基準面と、該基準面上に設けられた構造部とを備える計測対象の三次元情報に基づいて、当該構造部の前記基準面からの高さを計測することと、摩耗度合い算出装置が、計測した前記構造部の前記基準面からの高さが特定の範囲である割合に基づいて、前記計測対象の摩耗の度合いを算出することとを、を含む。
【０１１６】
本発明の各態様に係る算出装置は、コンピュータによって実現してもよく、この場合には、コンピュータを上記算出装置が備える各部（ソフトウェア要素）として動作させることにより上記算出装置をコンピュータにて実現させる算出装置の算出プログラム、およびそれを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体も、本発明の範疇に入る。
【０１１７】
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。さらに、各実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を組み合わせることにより、新しい技術的特徴を形成することができる。
【符号の説明】
【０１１８】
１０１、８０１  算出装置（摩耗度合い算出装置）
１０２、８０２  表示装置（摩耗度合い算出装置）
１０３  ステレオ撮像部（測距部）
１０４  距離情報取得部（測距部）
１０５  表示部
１０６  記憶部
１０７  第一撮像部
１０８  第二撮像部
１０９  計測部
１１０  算出部
２０１、４０１、５０１  基準画像
２０２  距離情報
８０３  保持部
８０４  予測部
【図１】
2022001825.tif 000008
【図２】
2022001825.tif 000009
【図３】
2022001825.tif 000010
【図４】
2022001825.tif 000011
【図５】
2022001825.tif 000012
【図６】
2022001825.tif 000013
【図７】
2022001825.tif 000014
【図８】
2022001825.tif 000015
【図９】
2022001825.tif 000016
【図１０】
2022001825.tif 000017