(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ひび割れを有する対象物の画像を表示する表示部と、
前記表示部に表示された画像の任意の点を指示する指示手段と、
前記指示手段で指示された点の近傍の所定の範囲内に対応する前記ひび割れを有する対象物のカラーデジタル静止画像から得た正射投影２値画像上の範囲内において、画像データが所定の値であるピクセルを互いに連続するピクセルグループにグループ分けし、該グループ分けされた各グループから選択した面積が最大のピクセルグループを選択し、前記選択されたピクセルグループの慣性２次モーメントを求めると共に、面積及び慣性２次モーメントが前記選択されたグループの面積及び慣性２次モーメントにそれぞれ等しい長方形の短軸長に相当するピクセル数を求め、
前記求めたピクセル数に基づいてひび割れ幅の評価値を決定する評価部とを有することを特徴とするひび割れ評価装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記正射投影２値画像は、ひび割れを有する対象物のカラーデジタル静止画像を正射投影画像に変換して画像の歪みを補正して２値化処理した、又はひび割れを有する対象物のカラーデジタル静止画像を２値化処理した２値画像を正射投影処理して画像の歪みを補正した正射投影２値画像であることを特徴とするひび割れ評価装置。
【請求項３】
請求項２に記載の装置において、
前記正射投影２値画像が入力される入力部を更に有し、
前記表示部に表示する画像は前記正射投影２値画像であることを特徴とするひび割れ評価装置。
【請求項４】
請求項２において、
ひび割れを有する対象物のカラーデジタル静止画像を正射投影画像に変換して画像の歪みを補正した正射投影画像が入力される入力部と、
前記正射投影画像を２値化処理して正射投影２値画像を生成する２値化処理部を有する画像処理部とを更に有し、
前記表示部に表示する画像は、前記正射投影画像又は前記正射投影２値画像であることを特徴とするひび割れ評価装置。
【請求項５】
請求項２において、
ひび割れを有する対象物のカラーデジタル静止画像を２値化処理した２値画像が入力される入力部と、
前記対象物上の３点以上の点の相対位置を表す値と前記３点以上の各点に対応する前記２値化画像上の点の位置とに基づいて前記２値画像を正射投影２値画像に変換して画像の歪みを補正する画像歪み補正部を有する画像処理部とを更に有し、
前記表示部に表示する画像は、前記２値画像又は前記正射投影２値画像であることを特徴とするひび割れ評価装置。
【請求項６】
請求項２において、
ひび割れを有する対象物のカラーデジタル静止画像が入力される入力部と、
前記対象物上の３点以上の点の相対位置を表す値と前記３点以上の各点に対応する前記カラーデジタル静止画像上の点の位置とに基づいて前記カラーデジタル静止画像を正射投影画像に変換して画像の歪みを補正する画像歪み補正部と前記正射投影画像を２値化処理して正射投影２値画像を生成する２値化処理部とを有する画像処理部、又は、前記カラーデジタル静止画像を２値化処理して２値画像を生成する２値化処理部と前記対象物上の３点以上の点の相対位置を表す値と前記３点以上の各点に対応する前記２値画像上の点の位置とに基づいて前記２値画像を正射投影２値画像に変換して画像の歪みを補正する画像歪み補正部とを有する画像処理部を更に有し、
前記表示部に表示する画像は、前記カラーデジタル静止画像、前記２値画像、前記正射投影画像、前記正射投影２値画像のいずれかであることを特徴とするひび割れ評価装置。
【請求項７】
請求項５または請求項６において、
前記画像歪み補正部は、前記対象物上の３点以上の点の相対位置を表す値と前記３点以上の各点に対応する、前記カラーデジタル静止画像上又は前記２値画像上の点の位置とに基づいて、前記正射影画像又は前記正射投影２値画像の倍率をさらに求め、
前記評価部は、ひび割れ幅とその評価値との対応関係を示した対応データを複数種類有し、前記正射影画像又は前記正射投影２値画像の倍率に応じて前記複数種類の対応データから選択した対応データを参照して前記ひび割れ幅の評価値を決定することを特徴とするひび割れ評価装置。
【請求項８】
ひび割れを有する対象物のカラーデジタル静止画像を正射投影変換して画像の歪みを補正した正射投影画像を画像表示部に表示するステップと、
前記画像表示部に表示された正射投影画像上の任意の点を指示するステップと、
前記正射投影画像から前記指示された点の近傍の所定の範囲の画像を選択するステップと、
前記選択された範囲の正射投影画像を２値化処理して正射投影２値画像を生成するステップと、
前記正射投影２値画像において画像データの値が所定の値であるピクセルを前記所定の値が連続するピクセルグループにグループ分けし、前記各グループの面積を求めると共に面積が最大のグループを選択するステップと、
該面積最大のグループの慣性２次モーメントを求めるステップと、
前記求めた面積及び慣性２次モーメントと等しい面積及び慣性２次モーメントを有する長方形の長軸方向に直交する短軸方向を求め、該短軸方向の幅に相当するピクセル数を求めるステップと、
前記求めたピクセル数に基づいてひび割れ幅の評価値を決定するステップと、を含むことを特徴とするひび割れ評価方法。
【請求項９】
ひび割れを有する対象物のカラーデジタル静止画像を正射投影画像に変換して画像の歪みを補正して２値化処理した、又はひび割れを有する対象物のカラーデジタル静止画像を２値化処理た２値画像を正射投影画像に変換して画像の歪みを補正した正射投影２値画像を画像表示部に表示するステップと、
前記画像表示部に表示された正射投影２値画像上の任意の点を指示するステップと、  前記正射投影２値画像から前記指示された点の近傍の所定の範囲の画像を選択するステップと、
前記選択された範囲の正射投影２値画像において画像データの値が所定の値であるピクセルを前記所定の値が連続するピクセルグループにグループ分けし、前記各グループの面積を求めると共に面積が最大のグループを選択するステップと、
該面積最大のグループの慣性２次モーメントを求めるステップと、
前記求めた面積及び慣性２次モーメントと等しい面積及び慣性２次モーメントを有する長方形の長軸方向に直交する短軸方向を求め、該短軸方向の幅に相当するピクセル数を求めるステップと、
前記求めたピクセル数に基づいてひび割れ幅の評価値を決定するステップと、を含むことを特徴とするひび割れ評価方法。
【請求項１０】
ひび割れを有する対象物のカラーデジタル静止画像を正射投影変換して画像の歪みを補正した正射投影画像を画像表示部に表示するステップと、
前記画像表示部に表示された正射投影画像上の任意の点を指示するステップと、
前記正射投影画像から前記指示された点の近傍の所定の範囲の画像を選択するステップと、
前記選択された範囲の正射投影画像を２値化処理して正射投影２値画像を生成するステップと、
前記正射投影２値画像において画像データの値が所定の値であるピクセルを前記所定の値が連続するピクセルグループにグループ分けし、前記各グループの面積を求めると共に面積が最大のグループを選択するステップと、
該面積最大のグループの慣性２次モーメントを求めるステップと、
前記求めた面積及び慣性２次モーメントと等しい面積及び慣性２次モーメントを有する長方形の長軸方向に直交する短軸方向を求め、該短軸方向の幅に相当するピクセル数を求めるステップと、
前記求めたピクセル数に基づいてひび割れ幅の評価値を決定するステップと、をコンピュータに実行させるプログラムを機械読み取り可能に記録したことを特徴とする記録媒体。
【請求項１１】
ひび割れを有する対象物のカラーデジタル静止画像を正射投影画像に変換して画像の歪みを補正して２値化処理した、又はひび割れを有する対象物のカラーデジタル静止画像を２値化処理た２値画像を正射投影画像に変換して画像の歪みを補正した正射投影２値画像を画像表示部に表示するステップと、
前記画像表示部に表示された正射投影２値画像上の任意の点を指示するステップと、
前記正射投影２値画像から前記指示された点の近傍の所定の範囲の画像を選択するステップと、
前記選択された範囲の正射投影２値画像において画像データの値が所定の値であるピクセルを前記所定の値が連続するピクセルグループにグループ分けし、前記各グループの面積を求めると共に面積が最大のグループを選択するステップと、
該面積最大のグループの慣性２次モーメントを求めるステップと、
前記求めた面積及び慣性２次モーメントと等しい面積及び慣性２次モーメントを有する長方形の長軸方向に直交する短軸方向を求め、該短軸方向の幅に相当するピクセル数を求めるステップと、
前記求めたピクセル数に基づいてひび割れ幅の評価値を決定するステップと、をコンピュータに実行させるプログラムを機械読み取り可能に記録したことを特徴とする記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、カラーディジタル静止画像の画像処理によって対象物上のひび割れ評価を行う装置に関し、特にコンクリート構造物表面のひび割れの幅を評価する装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
コンクリート構造物は経年による構造劣化及び物性劣化などにより表面にひび割れ、剥落、遊離石灰の浮き出し（以下、遊離石灰と記す）、豆板等の損傷情報が出現することがある。前記コンクリート構造物の損傷程度は前記損傷情報の出現状況に基づいて評価される。評価者は前記損傷情報の出現状況（ひび割れの方向や長さ、幅、密度、及び剥落や遊離石灰の範囲の大きさ）を現場で又は対象とするコンクリート構造物を撮影した銀塩写真画像によって把握、評価していた。前記評価者は適切な評価を行うために相当の訓練と経験とを有するものに限られる。
【０００３】
前記損傷情報を計測して数値化することは客観的評価に有効である。ひび割れの長さや幅、剥落や遊離石灰範囲の面積などが数値化の対象とされる。
前記数値化は、現場において対象とする損傷部分を直接スケールや隙間ゲージで計測したり種々の幅のひび割れを撮影した標準写真と比較するか、銀塩写真画像上で前記損傷情報の出現状況をスケールやプラニメータで計測することによって行われている。
【０００４】
しかし、現場での作業は評価者が逐一現場に出向き損傷部分に近づく必要があるので評価に多大の時間と手間がかかる。また、銀塩写真画像上で前記損傷情報の出現状況をスケールやプラニメータで計測することは、現場での写真撮影から写真画像を得るまでに現像、焼き付けの時間がかかること、得られた写真画像を計測するためにさらに多大の手間がかかることから迅速な処理は困難であった。
【０００５】
近年、昭和４０年代に建造した多数のコンクリート構造物に損傷が見られるようになり、コンクリート構造物の損傷評価の必要性が高まっている。しかしながら上述したように評価者は限られ且つ評価には長時間を要するため、損傷評価の需要に充分に対応できない恐れがある。
そこで、最近デジタルカメラによるデジタル静止画像に基づいた画像処理を行うことによってひび割れの長さ、剥落や遊離石灰範囲の面積などを数値化する画像処理装置が用いられるようになってきた。デジタルカメラによるデジタル静止画像を用いれば短時間で必要な画像を得ることができ、前記画像処理装置によってひび割れの長さ、剥落や遊離石灰範囲の面積の計測も画像処理装置の表示部に表示された画像上でひび割れや剥落や遊離石灰範囲の境界をマウスなどのポインタでなぞることによってごく短時間で求めることができる。
【０００６】
前記画像処理装置の画像処理は、前記デジタル静止画像上において前記ポインタでなぞられた線上のピクセル数や前記ポインタで描かれた閉曲線内のピクセル数に、ピクセルの大きさが相当する対象物上の寸法或いは面積即ち実寸を乗ずるものであった。前記ピクセルとはデジタル静止画像を構成する画素のことである。デジタルカメラの撮像素子を構成する画素もピクセルという。通常、デジタルカメラの各ピクセルは画像の各ピクセルに対応している。
【０００７】
計測対象のひび割れや剥落、遊離石灰範囲を明瞭にするため、適当な濃度値を閾値とする２値化処理やエッジ強調処理なども適宜行われる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、従来の画像処理装置は工業用デジタルカメラなどで撮影した白黒のデジタル画像を対象としたものであった。そして、従来の画像処理装置による線幅の計測方法は計測対象の線幅が撮像素子の多数のピクセルの幅に相当していることを前提とした方法であり、１ピクセルの大きさ以下に相当するような狭い線幅の計測に適用できる計測方法はなかった。
【０００９】
ところが、前記ひび割れの幅は細いものも多い。ひび割れの幅がデジタルカメラの撮像素子の１ピクセル以下に相当する値である場合にはひび割れの存在を画像化することができても前記従来の画像処理装置によって前記ひび割れの幅に差があることを検知することができなかった。
従って、このような細いひび割れの幅を計測するためには、計測対象とする最小ひび割れ幅が撮像素子上で複数のピクセルの大きさに相当するように高い撮影倍率で撮影しなければならない。すると１画像に撮影される範囲が狭くなり、対象物を多数の画像に分割して撮影しなければならない。このため、撮影に時間がかかり、分析に時間がかかり、画像の管理に多量の手間がかかる。しかも、各画像が対象物のどの部分に相当するのかの把握も容易ではなく、画像のみからひび割れの全体像を把握することは困難なものとなる。
【００１０】
なお、撮像素子の１ピクセルに相当する実寸とは、撮像素子のピクセルの大きさに撮影倍率の逆数を乗じた値である。現在市販されているデジタルカメラで撮像素子のピクセルの小さいものとして、例えば０．００４ｍｍ角や０．０１ｍｍ角のものがある。撮影倍率は撮影される範囲の実際の大きさと撮像素子の大きさとの比である。前記デジタルカメラの撮像素子の大きさはそれぞれ６．４＊４．８ｍｍ、２３．７＊１５．６ｍｍである。
【００１１】
最近は、高素子数のカラーデジタルカメラが開発され、撮像素子の１ピクセルに相当する実寸が従来用いられてきた工業用デジタルカメラと遜色なくなってきた。コンクリートの損傷程度評価にはひび割れや剥落、遊離石灰部分やその周囲の変色を観察することも重要である。従って、コンクリートの損傷部分を撮影した画像もカラーデジタル画像であることが好ましい。そして、該カラーデジタル画像による損傷評価にも前記従来の画像処理装置の手法が用いられている。しかし、細いひび割れ幅の計測ができないことに変わりはない。
【００１２】
本発明の目的は、カラーデジタル静止画像を画像処理することによってデジタルカメラの撮像素子の１ピクセル以下に相当する幅のひび割れの幅を数値評価することができるひび割れ評価装置を提供することである。本発明装置を用いることにより、広い範囲を撮影できる低い撮影倍率で撮影した画像に基づいて細いひび割れの幅も計測することができるので、撮影時間、分析時間が短縮され、画像の管理を容易とすることができる。そして、画像からひび割れの全体像を把握することが容易となる。
【００１３】
前記目的を達成する本発明は、ひび割れを有する対象物の画像を表示する表示部と、前記表示部に表示された画像の任意の点を指示する指示手段と、前記指示手段で指示された点の近傍の所定の範囲内に前記ひび割れを有する対象物のカラーデジタル静止画像から得た正射投影２値画像上で対応する範囲内において、画像データが所定の値であるピクセルを互いに連続するピクセルグループにグループ分けし、該グループ分けされた各グループから選択した面積が最大のピクセルグループを選択し、面積及び慣性２次モーメントが前記選択されたグループの面積及び慣性２次モーメントにそれぞれ等しい長方形の短軸方向に相当するピクセル数を求め、前記求めたピクセル数に基づいてひび割れ幅の評価値を決定する評価部とを有することを特徴とするひび割れ評価装置である。
【００１４】
前記装置は、前記正射投影２値画像が入力される入力部を更に有し、前記表示部に表示する画像は前記正射投影２値画像であることを特徴とするひび割れ評価装置、
又は、ひび割れを有する対象物のカラーデジタル静止画像を正射投影画像に変換して画像の歪みを補正した正射投影画像が入力される入力部と、前記正射投影画像を２値化処理して正射投影２値画像を生成する２値化処理部を有する画像処理部とを更に有し、前記表示部に表示する画像は、前記正射投影画像又は前記正射投影２値画像であることを特徴とするひび割れ評価装置、
又は、ひび割れを有する対象物のカラーデジタル静止画像を２値化処理した２値画像が入力される入力部と、前記対象物上の３点以上の点の相対位置を表す値と前記３点以上の各点に対応する前記２値化画像上の点の位置とに基づいて前記２値画像を正射投影２値画像に変換して画像の歪みを補正する画像歪み補正部を有する画像処理部とを更に有し、前記表示部に表示する画像は、前記２値画像又は前記正射投影２値画像であることを特徴とするひび割れ評価装置、
【００１５】
若しくは、ひび割れを有する対象物のカラーデジタル静止画像が入力される入力部と、前記対象物上の３点以上の点の相対位置を表す値と前記３点以上の各点に対応する前記カラーデジタル静止画像上の点の位置とに基づいて前記カラーデジタル静止画像を正射投影画像に変換して画像の歪みを補正する画像歪み補正部と前記正射投影画像を２値化処理して正射投影２値画像を生成する２値化処理部とを有する画像処理部、又は、前記カラーデジタル静止画像を２値化処理して２値画像を生成する２値化処理部と前記対象物上の３点以上の点の相対位置を表す値と前記３点以上の各点に対応する前記２値画像上の点の位置とに基づいて前記２値画像を正射投影２値画像に変換して画像の歪みを補正する画像歪み補正部とを有する画像処理部を更に有し、前記表示部に表示する画像は、前記カラーデジタル静止画像、前記２値画像、前記正射投影画像、前記正射投影２値画像のいずれかであることを特徴とするひび割れ評価装置とすることができる。
前記画像歪み補正部は、前記対象物上の３点以上の点の相対位置を表す値と前記３点以上の各点に対応する前記カラーデジタル静止画像上又は前記２値画像上の点の位置とに基づいて、前記正射影画像又は前記正射投影２値画像の倍率をさらに求め、前記評価部は、ひび割れ幅とその評価値との対応関係を示した対応データを複数種類有し、前記正射影画像又は前記正射投影２値画像の倍率に応じて前記複数種類の対応データから選択した対応データを参照して前記ひび割れ幅の評価値を決定する。
【００１６】
別の観点による本発明は、ひび割れを有する対象物のカラーデジタル静止画像を正射投影変換して画像の歪みを補正した正射投影画像を画像表示部に表示するステップと、前記画像表示部に表示された正射投影画像上の任意の点を指示するステップと、前記正射投影画像から前記指示された点の近傍の所定の範囲の画像を選択するステップと、前記選択された範囲の正射投影画像を２値化処理して正射投影２値画像を生成するステップと、前記正射投影２値画像において画像データの値が所定の値であるピクセルを前記所定の値が連続するピクセルグループにグループ分けし、前記各グループの面積を求めると共に面積が最大のグループを選択するステップと、該面積最大のグループの慣性２次モーメントを求めるステップと、求めた面積及び慣性２次モーメントと等しい面積及び慣性２次モーメントを有する長方形の長軸方向に直交する短軸方向を求め、該短軸方向の幅に相当するピクセル数を求めるステップと、前記求めたピクセル数に基づいてひび割れ幅の評価値を決定するステップと、を含むことを特徴とするひび割れ評価方法である。
【００１７】
更に、ひび割れを有する対象物のカラーデジタル静止画像を正射投影画像に変換して画像の歪みを補正して２値化処理した、又はひび割れを有する対象物のカラーデジタル静止画像を２値化処理た２値画像を正射投影画像に変換して画像の歪みを補正した正射投影２値画像を画像表示部に表示するステップと、前記画像表示部に表示された正射投影２値画像上の任意の点を指示するステップと、前記正射投影２値画像から前記指示された点の近傍の所定の範囲の画像を選択するステップと、前記選択された範囲の正射投影２値画像において画像データの値が所定の値であるピクセルを前記所定の値が連続するピクセルグループにグループ分けし、前記各グループの面積を求めると共に面積が最大のグループを選択するステップと、該面積最大のグループの慣性２次モーメントを求めるステップと、求めた面積及び慣性２次モーメントと等しい面積及び慣性２次モーメントを有する長方形の長軸方向に直交する短軸方向を求め、該短軸方向の幅に相当するピクセル数を求めるステップと、前記求めたピクセル数に基づいてひび割れ幅の評価値を決定するステップと、を含むことを特徴とするひび割れ評価方法である。
【００１８】
さらには、前記方法をコンピュータに実行させるプログラムを機械読み取り可能に記録した記録媒体である。
【００１９】
【発明の実施の形態】
本発明の発明者は種々の幅のひび割れのカラーデジタル静止画像を最大限に拡大表示して詳細に観察した結果、画像素子上で１ピクセル相当以下の幅のひび割れに対して、画像上では広範囲のピクセルが濃度に影響を受け、しかも前記影響を受けるピクセルの数はひび割れの幅が大きいほど多数である事実を知得した。
【００２０】
そして、ひび割れの幅と該ひび割れを撮影したデジタルカラー静止画像を２値化処理した２値化画像でデータが１であるピクセル数との間に実用上充分な確度の相関があることを見い出し、前記相関に基づいてひび割れの幅を評価する画像処理装置を発明した。
本発明の実施の形態例として、本発明装置を鉄筋コンクリート製橋梁の床版に生ずるひび割れ評価に適用した例を説明する。本発明装置は評価対象であるコンクリート構造物をデジタルカメラで撮影したカラーデジタル静止画像（以下、デジタル画像、或いは単に画像ということがある）のデジタル画像データを読み込んで該デジタル画像データを処理する画像処理装置であり、例えばパソコンと該パソコン上で作動するプログラムとで構成される。
【００２１】
図１は橋梁の構造の１例を示す図であり、図１（ａ）は正面図、図１（ｂ）は側面図である。橋梁１０は地盤１１に所定の間隔で立設された脚１２とその上面に支持された床版１３とで構成されている。床版１３の上面１３Ａは道路面、鉄道軌道設置面であり、コンクリート床版の表面は舗装や砕石に覆われているのでコンクリートの表面を観察することはできない。これに対して床版１３の下面１３Ｂは地盤１１の方向から容易に観察することができ、デジタルカメラで撮影してデジタル画像を得ることができる。
【００２２】
図２は前記橋梁１０の下面図である。前記脚１２間の床版１３の大きさは橋梁の設計によって異なるが通常１つの橋梁では一定で、例えば約６ｍ＊約４ｍである。前記デジタルカメラで床版下面１３Ｂを撮影する。その場合、相対位置が既知で一直線上にない３点を含む複数の点を写し込む。相対位置が既知とは、任意の位置に設定した座標系（直角座標系、極座標系）でその位置を表現し得ることである。寸法既知の矩形の頂点は２辺の長さを示す２つの値のみで４頂点の相対位置を表現することができるので前記複数の点として好ましい。
【００２３】
また、撮影した画像と実際の床版との対応を付け易くするために適当な大きさの範囲が１枚の画像に納められていることが望ましい。１枚の床版下面１３Ｂが１枚の画像に納められることが最も望ましい。撮影倍率が低いほど広い範囲を撮影することができる。
一方、損傷評価対象とするひび割れを例えば幅０．２ｍｍ以上のひび割れとすれば、幅０．２ｍｍのひび割れまで認識できる画像が得られるよう適切な撮影倍率で撮影しなければならない。撮影倍率が高いほど幅の狭いひび割れまで撮影することができる。撮影倍率が同じであればデジタルカメラの撮像素子のピクセルの大きさが小さいほど幅の狭いひび割れまで撮影することができる。ピクセルの大きさに撮影倍率を乗じた値が従来の画像処理方法による計測の分解能であり、ひび割れの幅がこの値以上であればひび割れ幅を数値化することができるが、この値未満のひび割れの幅の違いは検出することができなかった。
【００２４】
本実施の形態例では、前記相反する２つの条件を勘案し、例えば約２＊２ｍよりもやや広い範囲を撮影することができるような撮影倍率を選択した。この時の撮影倍率は前記した大きさの撮像素子を有するデジタルカメラの場合、それぞれ０．００２４倍、０．００７８５倍となり、１ピクセルの大きさは床版下面１３Ｂ上での実寸は１．７ｍｍ、１．３ｍｍにそれぞれ相当する。なお、前記撮影倍率の選択は撮影レンズの焦点距離の選択であり、撮影レンズの交換又はズームレンズによるズーミングによって行われる。
【００２５】
なお、デジタルカメラの撮像素子がとらえた画像情報が画像データの記憶時やデータ処理時に失われることを防止するため、画像データは非圧縮のまま取り扱うことが好ましい。少なくとも非可逆性圧縮処理は行わない。
前記選択した撮影倍率で６＊４ｍの床版下面１３Ｂを３＊２＝６枚の画像として撮影する。それぞれの画像に撮影される範囲は図２の仮想線（一点鎖線）で分割されたイ〜への各領域である。床版下面１３Ｂの一部（図２に破線の斜線で示した部分）は脚部１２の影になるために撮影することができない。
【００２６】
床版下面１３Ｂには床版のコンクリートを打ち込むときに使用した型枠の痕が見られる。その様子を図３に破線で示した。前記型枠痕１４は寸法既知の矩形（この例では１．５ｍ＊２ｍ）であるので、その各頂点を前記相対位置が既知の点として利用する。
本実施の形態例の画像処理装置は、前記撮影された画像を処理してひび割れの長さや剥落、遊離石灰範囲の面積を計測したり、ひび割れの幅を評価する。本実施の形態例の画像処理装置を構成するパソコンには、あおり補正プログラム、倍率調整プログラム、パノラマ合成プログラム、簡易計測プログラム、ひび割れ評価プログラム、スケッチ図作成プログラムなどが搭載されている。これらのプログラムを用いて前記計測、評価を行う手順のフローを図４に示す。前記パソコンにはデジタルカメラから床版下面１３Ｂを撮影した前記６枚の画像が読み込まれているものとする。
【００２７】
図４において、ステップ１では前記読み込まれた画像にあおり補正処理と倍率調整処理を加える。ステップ２では前記２つの処理を加えた６枚の画像をパノラマ合成し１枚の画像とする。ステップ３ではひび割れの視認を容易とする特徴抽出処理を行う。ステップ４では簡易計測処理によってひび割れの長さや剥落、遊離石灰の浮き出し範囲の面積を計測する。ステップ５ではひび割れ幅評価処理によってひび割れの幅を評価する。なお、ステップ２のパノラマ合成処理、ステップ４の簡易計測処理は不要であれば省略することができる。以下、各処理の詳細を説明する。
【００２８】
まず、ステップ１のあおり補正処理と倍率調整処理を説明する。前記床版下面１３Ｂの撮影は床版下面１３Ｂを斜め方向から撮影することが多い。その結果、撮影された各画像は歪み、矩形の床版下面１３Ｂは台形や台形からさらに歪んだ形状として撮影される。前記型枠痕も同様に台形や台形からさらに変形した形状として撮影される。
【００２９】
図５は床版下面１３Ｂの領域ロ中の型枠２枚分の型枠痕が歪んで撮影されたようすを示す模式図であり、前記型枠痕のみを取り出して描いたものである。図５において１５は前記歪んで撮影された型枠痕の外形線である。該外形線の形状は歪みがなければ矩形１６となるべきものでる。そこで、前記歪んだ画像を正射影画像に変換するあおり補正処理を加える。前記あおり補正処理は前記パソコン上で作動するあおり補正プログラムで行う。
【００３０】
前記あおり補正処理の手順を図６のフロー図によって説明する。デジタルカメラから床版下面１３Ｂの画像が読み込まれパソコンの表示部に表示されているものとする。あおり補正のプログラムが起動されると、ステップ１で第１の四辺形３１（Ｅ−Ｆ−Ｇ−Ｈ）と第２の四辺形３２（Ｉ−Ｊ−Ｋ−Ｌ）とが床版下面１３Ｂの画像に重畳して表示される。前記２つの四辺形３１、３２はそれぞれ四辺形の辺をマウスでドラッグ＆ドロップすることによって任意の位置に移動することができる。図５では型枠痕（Ａ−Ｂ−Ｃ−Ｄ）の頂点Ａに前記２つの四辺形の頂点Ｅ、Ｉを一致させ、且つ頂点ＢとＦを一致させてある。
【００３１】
ステップ２では、第１の四辺形３１の各頂点Ｅ〜Ｈを前記型枠痕１５の頂点Ａ〜Ｄに一致させる。第１の四辺形３１は各頂点をマウスでドラッグ＆ドロップすることによって頂点の位置が変更され四辺形の形状が変化する。なお、ステップ１で表示されたときの第１の四辺形３１は矩形である。
ステップ３では、前記第２の四辺形（矩形）３２の２辺の長さを対応させる寸法を入力する。前記入力に応じて、表示された第２の四辺形３２の形状が前記入力された値の比を辺長の比とする矩形に変形する。即ち、前記対応させる長さとして１５００ｍｍ、２０００ｍｍを入力すると第２の四辺形３２は辺長比が３；４の矩形となる。図５の第２の四辺形３２はこの状態である。
【００３２】
ステップ４では、あおり補正後の画像を表示する大きさ、位置を設定する。第２の四辺形３２はその頂点をマウスでドラッグすることによって辺長比を前記値に保ちつつ矩形の大きさが変化する。図５のように第２の四辺形３２の１辺を型枠痕の１辺に一致させることは必ずしも必要ではない。
ステップ５のあおり補正処理では、型枠痕１５の形状に変形した第１の四辺形３１の頂点Ｅ〜Ｈが第２の四辺形３２の頂点Ｉ〜Ｌにそれぞれ一致するように画像を変形させる処理を行う。あおり補正で歪んだ画像の画像データを正射投影画像の画像データに変換する演算を行う。前記変形した第１の四辺形３１は画像データ上、矩形に補正される。そして、前記矩形とされた第１の四辺形３１が第２の四辺形３２に一致するように倍率調整が行われる。
【００３３】
かくして、あおり補正前の画像の辺Ａ−Ｄが２０００ｍｍに、辺Ａ−Ｂが１５００ｍｍに対応付けられた。即ち、辺Ａ−Ｂに含まれるピクセル数をＸ１、辺Ａ−Ｄに含まれるピクセル数をＹ２とすると、ピクセルの大きさが対応する実寸Ｘ、Ｙは次式となる。
Ｘ＝１５００／Ｘ１ｍｍ
Ｙ＝２０００／Ｙ１ｍｍ
前記倍率調整処理は前記あおり補正処理から独立させてそれぞれ単独に任意の段階で行わせるようにすることもできる。
【００３４】
ステップ６では、前記あおり補正と倍率調整との処理が加えられた画像が表示部に表示される。
図４のステップ２のパノラマ合成処理は、前記あおり補正後の複数枚の画像を１枚の画像に合成する処理であり、床版全体の損傷状況の把握を容易にしたり、情報管理を容易とするための処理である。この処理は必要に応じて行えば良い。
【００３５】
パノラマ合成処理では画像の一部が重複する２枚の画像の重複部分においてそれぞれマウスクリックで指定された対応する２点以上の点が一致するように画像を回転、平行移動して１枚の画像に合成される。そこで、床版下面１３Ｂをイ〜への各領域（図２参照）に分割して撮影する際、隣接する領域も適切な大きさの範囲で含まれるようにする。パノラマ合成される２枚の画像の撮影倍率が異なる場合は、基準となる画像の撮影倍率に他方の画像の撮影倍率を一致させる処理が加えられる。
【００３６】
隣接する画像に対してこの処理を繰り返すことによって前記６枚の独立した画像を１枚のパノラマ画像とすることができる。このパノラマ合成も前記パソコン上で作動するパノラマ合成プログラムで行われる。なお、パノラマ合成処理の技術は種々の方法が知られているので適宜の方法を採用することができる。
図４のステップ３の特徴抽出処置は、前記画像中のひび割れを強調する処理で市販フォトレタッチソフトのシャープやアンシャープと同様の又は類似の処理である。特徴抽出処理によってひび割れ等の存在状況の確認が容易となる。この処理はあおり補正、パノラマ合成に先立って行っても良い。特徴抽出処理も前記パソコン上で作動する特徴抽出プログラムで行う。
【００３７】
図４のステップ４の簡易計測処理は、前記あおり補正及び倍率調整処理された画像、又はさらに特徴抽出処理された画像に対して適用される。マウスドラッグによってポインタで計測対象のひび割れをなぞることにより該ひび割れの長さが求められ表示部に表示される。剥落や遊離石灰範囲の外周の閉曲線をマウスドラッグによってポインタでなぞることにより該閉曲線の周長又は該閉曲線内の面積が求められ表示部に表示される。前記なぞったポインタの軌跡は緑色で表示される。簡易計測処理も前記パソコン上で作動する特徴抽出プログラムで行う。
【００３８】
なお、前記簡易計測処理には前記従来の白黒画像を対象とした手法が用いられ実用上問題ない精度で計測することができる。
次に、本発明の主題である、図４のステップ５のひび割れの幅の評価処理を説明する。前述したように、細いひび割れを撮影したカラーデジタル静止画像においては、画像素子上で１ピクセル相当以下のひび割れ幅に対して、周辺の多数のピクセルが濃度に影響を受ける。しかも前記影響を受けるピクセルの数はひび割れの幅の大きさが大きいほど多数である。その様子を図７に示す。図７の１マスは１ピクセルを示している。
【００３９】
本発明の発明者は、種々の幅のひび割れの拡大画像について詳細に観察し、ひび割れの幅と２値化画像でデータが１であるピクセル数との関係を解析した結果、以下の画像処理手順によってひび割れの幅を実用上充分な確度で評価できるひび割れ評価方法を見い出した。
図８に本評価方法による処理のフローを、図９に前記処理の各ステップに対応する画像を適宜示す。本処理は図４の各ステップの処理が適宜施されたデジタル画像に対して適用される。
【００４０】
図８のステップ１では、オペレータがひび割れ画像上でマウスクリックしてひび割れ幅の評価値を求める位置として指定した点に該当するピクセルを中心とする所定の範囲のピクセルを選択する。図９（ａ）に示したように前記所定の範囲がひび割れ画像上に表示される。
前記所定の範囲は任意に設定することができ、複数のひび割れの画像やひび割れ以外の独立した画像で面積の大きいものをなるべく含まないようにその大きさを設定する。前記観察によれば例えば４０＊４０ピクセル程度が適当であった。
【００４１】
ステップ２では、前記所定の範囲（４０＊４０ピクセル）の画像を所定の階調値を閾値として前記ひび割れの画像の画像データを１とする２値化画像に変換し表示する。図９（ｂ）は前記２値画像を別のウィンドウに表示したものである。但し、表示しているひび割れの部分は図９（ａ）とは異なる。前記閾値とする階調値は評価対象のひび割れが他の部分、特にノイズから最も分離されて表示されるように定める。その際、必要であれば画像の色成分（Ｒ−Ｇ−Ｂ、又はＣ−Ｙ−Ｍ−Ｇ）毎に前記閾値を定めても良い。
【００４２】
ステップ３では、前記２値化画像の画像データが１であるピクセルを、連続するピクセルグループにグループ分けして各グループの面積（ピクセル数）を求め、該面積が最大であるグループを選択する。図９（ｃ）は該選択されたグループの画像である。
ステップ４では、前記選択したグループの慣性２次モーメントを求める。
【００４３】
ステップ５では、面積と慣性２次モーメントとが前記選択したグループの面積と慣性２次モーメントとに等しい長方形の主軸長と副軸長とを求め、該副軸長に相当するピクセル数を求める（図９（ｄ））。
ステップ６では、前記求めた副軸長に相当するピクセル数に基づいてひび割れ幅の評価値を決定し、その評価値を前記マウスクリックされた位置の近傍に表示する。前記ピクセル数と前記評価値との対応関係は撮影倍率によって異なるが前記撮影倍率においては前記評価値を前記ピクセル数が１〜３の時は０．２ｍｍ、４〜５の時は０．４ｍｍ、６〜７の時は０．６ｍｍ、８〜１２の時は０．８ｍｍとするとひび割れの実測値と良く一致することを見い出した。
【００４４】
前述のように、画像データが１であるピクセル数とひび割れ幅の評価値との対応関係は撮影倍率によって異なる。撮影倍率を変えて行った上記と同様の実験においても、前記ピクセル数に基づいてひび割れ幅の実測値と高い１次相関をもつ前記評価値を決定することができる。
異なる撮影倍率の各倍率に対応する複数の前記対応関係を画像処理装置に記憶させ撮影倍率に応じた対応関係を用いて前記処理を行うようにすれば種々の撮影条件の画像に対応することができる。
【００４５】
また、各ピクセルに該当する部分の色を決定する処理方法によっても異なる可能性がある。そこで、上記対応関係は使用するデジタルカメラの機種毎に求めるべきである。
なお、図８のステップ１とステップ２とは順序を入れ替えても良い。即ち、最初に、読み込まれたデジタル静止画像全体を２値画像とし、評価位置として指定された位置近傍の所定範囲の前記２値画像の画像データを選択し、該選択された２値画像データに対してステップ３以降の処理を施すようにしても良い。但し、図８に示した順序の方が２値化処理する範囲が狭く、処理対象データのサイズが小さいので好ましい。
【００４６】
また、ステップ２において前記ひび割れの画像の画像データを１とする２値化画像に変換し表示したが、前記画像データを０とする２値化画像に変換し表示するようにしても良い。以降の処理は画像データが０であるピクセルを対象にして行う。
さて、ここで細いひび割れを撮影したカラーデジタル静止画像において、画像素子上で１ピクセル相当以下のひび割れ幅に対して、周辺の多数のピクセルが濃度に影響を受ける理由を検討してみよう。
【００４７】
デジタルカメラの撮像素子の各ピクセルは赤、青、緑、又はマゼンタ、シアン、黄色、緑のフィルタを通して受光する。従って、各ピクセルは被写体の像の前記各色成分の大きさに応じた大きさの信号を出力する。そして、画像の各ピクセルに該当する部分の色をデジタルカメラ内の演算手段で該ピクセルの近傍の所定の範囲内の各ピクセルに割り当てられた色と出力信号の大きさとに基づいて所定の演算によって決定する。その結果、ひび割れ幅が１ピクセル相当以下の幅であるにもかかわらず、周辺の多数のピクセルの濃度に影響が及ぶものと推測される。
【００４８】
なお、前記所定の演算の内容は各メーカー、各機種により種々の方法が採用されている。
図４のステップ６のスケッチ図作成処理は、前記床版の外形及び前記簡易計測処理でなぞったポインタの軌跡と該計測処理で求めた値並びにひび割れの幅の評価結果を図１０に示したようなスケッチ図として作図する処理である。
【００４９】
前記実施の形態例はコンクリート製橋梁の床版を対象とした例を示したが、コンクリート製建築物の壁面などコンクリート製床版一般を対象とすることができる。
本発明装置による評価対象はコンクリート構造物に限定されるものではなく、前記ピクセル数と前記評価値との対応関係を前記と同様の観察実験を行い別途求めることによって各種材質の構造物、例えば鋼製の橋梁や各種構造物にも本発明装置を適用することができる。
【００５０】
【発明の効果】
本発明のひび割れ評価装置により、画像処理を用いてデジタルカメラの撮像素子の１ピクセル以下に相当する幅のコンクリート構造物のひび割れの幅を容易に数値化することができる。その結果、前記ひび割れの評価を迅速に行うことができ、コンクリート構造物の維持管理を効率的に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】    評価対象の１例であるコンクリート製橋梁の構造を示す図。
【図２】    図１のコンクリート製橋梁の床版の下面図。
【図３】    図２の床版を撮影する要領を説明する図。
【図４】    本発明装置による画像処理の手順を示すフローチャート。
【図５】    図４のあおり補正、倍率調整処理の原理を説明する図。
【図６】    図４のあおり補正、倍率調整処理の手順を説明する図。
【図７】    ひび割れの画像のピクセル上での濃度分布の一例を示す図。
【図８】    ひび割れ幅の評価値を決定する手順を示すフローチャート。
【図９】    図８の各ステップに対応する画像を示す図。
【図１０】  図４の作図処理で作成された図面の一例。
【符号の説明】
１３Ｂ……床版下面
１４………型枠痕
１５………歪んで撮影された型枠痕の形状
１６………本来の型枠痕の形状
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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