(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
検査すべきコンクリート面の画像情報を取り込み、その原画像中のコンクリート表面領域と配管等の不要部材の領域の境界部分を濃淡差を利用してエッジ候補を抽出し、そのエッジ候補をセグメント記述し、さらに直線上にあるセグメントをつなげてエッジ同士を結合し、画像に結合エッジで囲まれた閉領域を作成し、その閉領域が不要部材かコンクリート面かを領域の幾何学的特徴および濃度統計量を利用して判定し、不要部材の領域をマスク領域とするマスク画像を形成し、そのマスク画像を用いて原画像からコンクリート表面領域を抽出した後、コンクリート表面領域からクラックと遊離石灰を抽出し、これらの特徴量を算出することを特徴とするコンクリート劣化度数量化方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、鋼橋の床版等に使用されているコンクリートの劣化状態を検査するためのコンクリート劣化度数量化方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、鋼橋等の床版等に使用されているコンクリートの劣化状態は、専門の検査員が目視によって診断しているため、客観的な評価を行うことができなかった。
【０００３】
そこで、コンクリート表面を撮影した画像を処理することで、ひび割れ部を抽出し、その特徴量を算出して数量化する装置が提案（特開平６−２２９９３０号公報）されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この従来のコンクリート劣化度数量化装置の多くは、コンクリート表面の撮影に通常のカメラが使用できず、赤外線カメラが必要である。また、通常のカメラで撮影した画像を利用できる装置もあるが、鋼橋のコンクリート床版を検査する場合などは、足場を組み、接写する必要があるため、実用上問題がある。
【０００５】
さらに、撮影時には対象物以外のもの、例えば、鋼材等の部材や配管などが写り込んでしまうことが多いため、信頼性の高い抽出結果を得るためには、マニュアル操作でこれらを除外しなければならず、処理の自動化が困難である。
【０００６】
そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、不要部材を含む画像からクラックと遊離石灰を抽出できるコンクリート劣化度数量化方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために請求項１の発明は、検査すべきコンクリート面の画像情報を取り込み、その原画像中のコンクリート表面領域と配管等の不要部材の領域の境界部分を濃淡差を利用してエッジ候補を抽出し、そのエッジ候補をセグメント記述し、さらに直線上にあるセグメントをつなげてエッジ同士を結合し、画像に結合エッジで囲まれた閉領域を作成し、その閉領域が不要部材かコンクリート面かを領域の幾何学的特徴および濃度統計量を利用して判定し、不要部材の領域をマスク領域とするマスク画像を形成し、そのマスク画像を用いて原画像からコンクリート表面領域を抽出した後、コンクリート表面領域からクラックと遊離石灰を抽出し、これらの特徴量を算出するようにしたコンクリート劣化度数量化方法である。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適一実施の形態を添付図面に基づいて詳述する。
【００１０】
先ず、コンクリート劣化度数量化方法を実施するシステム構成を図２により説明する。
【００１１】
図２において、１０はビデオデッキ、１１はカメラ等の画像入力装置、１２は、ビデオデッキ１０や画像入力装置１１から入力された画像を記憶する画像メモリ（フレームメモリ）１３は、画像メモリ１２に入力された画像を表示する画像モニタ、１４はエンジニアリングワークステーション、１５はコンソールディスプレイ、１６は、コンソールディスプレイ１５の前面に設けられたタッチパネル、１７は画像処理装置である。
【００１２】
コンクリート床版等、検査すべきコンクリート表面を画像情報を得るには、コンクリート表面をビデオカメラで撮影した場合には、ビテオデッキ１０から、カメラで撮影した場合には、画像入力装置１１から画像メモリ１２を介して画像処理装置１７とエンジニアリングワークステーション１４に取り込まれ、取り込んだ画像から、画像処理装置１７で劣化部が抽出され、処理結果画像が、劣化部の面積率、長さなどの特徴量も併せてコンソールディスプレイ１５に表示され、同時に入力画像が画像モニタ１３に表示される。
【００１３】
画像処理の操作は、コンソールディスプレイ１５の前面に取り付けられたタッチパネル１６を用いてディスプレイ１５の画面上に表示された操作ボタンに触れることで、容易に行うことができる。
【００１４】
コンクリートの劣化部の抽出において、先ずコンクリート表面には、配管や鋼材などの不要部材があり、画像中これらを検査対象にしないことと、コンクリート劣化現象として、クラックの発生と、遊離石灰の発生の２つがあり、これを分けて検査する必要がある。
【００１５】
この遊離石灰の発生は、発生したクラックに雨水が浸入して、そのクラックからコンクリートの石灰分がにじみ出て、表面が白くなる現象となって現れ、クラックの明度とは異なるため、これらを分けて検査する必要がある。
【００１６】
この劣化部を抽出するフローを図１により説明する。
【００１７】
制御が開始２０され、画像が入力２１され、ｓｔｅｐ１で、画像中に配水管等の不要部分があるかどうか、あれば（ｙｅｓ）画像中から配水管等の除去２２を行った後、ｓｔｅｐ２に移り、なければ（ｎｏ）、ｓｔｅｐ２に移す。
【００１８】
ｓｔｅｐ２では、クラックの抽出を行うかどうかの判断を行い、画像中にクラックがあれば（ｙｅｓ）、クラックの抽出２３を行った後、ｓｔｅｐ３に移り、なければ（ｎｏ）、ｓｔｅｐ３に移す。
【００１９】
ｓｔｅｐ３では、遊離石灰の抽出を行うかどうかの判断を行い、画像中に遊離石灰があれば（ｙｅｓ）、遊離石灰の抽出２４を行って結果表示２５を行って制御を終了２６し、なければ（ｎｏ）、遊離石灰の抽出２４を行わずに結果表示２５を行って制御を終了２６する。
【００２０】
次に、図１の各処理を説明する。
【００２１】
（１）不要部材（配水管等）の除去
入力した画像中に、対象となるコンクリート表面以外の配管等が写りこんでいる場合は、これら不要部材部分が、コンクリート表面との境界部分に濃淡差があり、かつその境界が閉ループを形成するという特徴を利用して画像処理によって自動的に、コンクリート表面部と不要部材とを領域分割する。
【００２２】
（２）遊離石灰の抽出
遊離石灰は、中心部に核となる非常に明るい（白い）領域があり、その周辺はそれよりも薄い白色の領域が広がるという特徴がある。この特徴を利用して、先ず画像処理によって、すなわち画像を高い閾値で２値化して核となる領域を抽出した後、その高い閾値よりやや低い閾値で順次２値化して、核周辺の薄い白色領域を拡張・統合することで抽出する。また鉄筋から錆が流れ出すことによって、黒く変色した遊離石灰については、正常なコンクリート表面と比較して黒く、かつ通常の（白色の）遊離石灰と隣接している特徴を利用し、抽出する。
【００２３】
（３）クラックの抽出
正常なコンクリート表面とクラックの濃淡差を利用して、クラック候補を抽出する。この候補の中には誤抽出したものが含まれるため、クラック候補の中から連続性に着目して、誤抽出候補を除去し、候補どうしを結合することで、クラックの抽出を行う。
【００２４】
（４）型枠跡の除去
道路橋のコンクリート床版のように、コンクリート表面に型枠跡が生じている場合がある。型枠跡は、クラックと同様に正常なコンクリート表面と比較すると黒く現れるため、クラックとして誤抽出してしまう虞がある。そこで、クラックと比較して長く直線性が強いという型枠跡の特徴を利用して、クラック抽出結果から型枠跡を除去する。
【００２５】
（５）特徴量算出
遊離石灰の抽出結果から、遊離石灰の数、および面積率を、クラックの抽出結果から、クラックの数、および長さを算出し、コンソールディスプレイ１５に表示する。
【００２６】
次に本発明の特徴とする（１）の不要部材の除去手法を、図３、図４を基に詳しく説明する。
【００２７】
不要部材の除去のフローは、図３に示すように、除去の制御が開始３０され、エッジ候補抽出処理３１を行い、抽出したエッジ候補についてセグメント記述３２を行い、次に仮説検証による大局的探索３３を行い、領域分割処理３４を行って閉領域を作成し、これに基づいて不要部材除去処理３５を行って制御を終了３６する手順となる。
【００２８】
以下これら処理を図４で説明する。
【００２９】
図４（ａ）は、入力された原画像４０を示し、その画像中に鋼材などの不要部材の領域４１が写りこんでおり、それ以外はコンクリート表面領域４２であり、コンクリート表面領域４２中にクラック４３と遊離石灰４４が写っているとする。
【００３０】
（１）不要部材のエッジ候補抽出処理
不要部材のエッジ候補の抽出は、濃度が急激に変化している部分を境界部分とし、エッジ抽出処理等を行って、図４（ｂ）に示したようにエッジ候補抽出処理画像４５を得る。
【００３１】
（２）セグメント記述
図４（ｂ）の画像４５中のエッジ候補４６の連続している領域を直線とみなしてセグメントとし、図４（ｃ）に示すように画像４７にセグメント４８を記述する。このセグメント４８の群の中から真の部材エッジの一部と推定されるセグメントを探索の起点とする。
【００３２】
（３）仮説検証による大局的探索処理
不要部材のエッジを構成するセグメントは、直線状に分布するという仮説を検証することで、図４（ｃ）の画像４７のセグメント４８で、直線上にあるセグメント４８をつなげて図４（ｄ）に示すように大局的にエッジ４９を探索した画像５０とする。
【００３３】
（４）コンクリート床版および不要部材の領域分割処理
不要部材のエッジは、画像内で閉ループを構成する点を利用して図４（ｄ）のエッジ４９同士を結合し、図４（ｅ）に示す画像５１に結合エッジ５２で囲まれた閉領域５３を作成する。
【００３４】
（５）不要部材除去処理
前述の処理によって分割した各領域５３が、不要部材かコンクリート床版かを判定し、図４（ｆ）に示すように不要部材領域５４をマスクしたマスク画像５５を作成する。不要部材かコンクリート床版かの判定には、領域の幾何学的特徴および濃度統計量等を利用して行う。
【００３５】
このように（１）〜（５）の処理によって作成したマスク画像５５を用い、図４（ａ）に示した原画像４０中のコンクリート表面領域４２を抽出し、その領域４２にあるクラック４３と遊離石灰４４を抽出する。
【００３６】
このようにクラック４３と遊離石灰４４を抽出したならば、クラックの数と各クラックの長さ、遊離石灰の数とその面積率を算出してクラックと遊離石灰の特徴量を数量化することで、より精度の良い劣化度の評価を行うことができる。
【００３７】
【発明の効果】
以上要するに本発明によれば、画像中に配管等の不要部材が写っていても、その不要部材を基にマスク画像を作成してコンクリート表面領域のみを抽出することで、クラックと遊離石灰を精度良く抽出して劣化度を評価することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の画像処理のフローを示す図である。
【図２】本発明におけるシステム構成の概略を説明する図である。
【図３】本発明において、不要部材の抽出処理フローを示す図である。
【図４】本発明において、原画像から不要部材の除去処理過程を示す図である。
【符号の説明】
４０  原画像
４１，５４  不要部材の領域
４２  コンクリート表面領域
４３  クラック
４４  遊離石灰
４６  エッジ候補
５５  マスク画像
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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