JP2010151577A - 配筋検査装置および配筋検査方法 - Google Patents

Abstract

【課題】配筋検査を正確に、しかも高速に行なえる構成とした、配筋検査装置および配筋検査方法の提供。
【解決手段】３次元レーザスキャナを固定してレーザビームを複数配置された鉄筋のいずれかの鉄筋１に照射して点群データを取得し、点群データを水平方向５０で切断した画像を作成し、切断画像から円形部位を抽出して鉄筋１の中心候補位置を作成する。鉄筋１の鉛直方向で切断断面毎に円形部位を抽出して鉄筋の中心候補位置を作成する。切断断面毎に作成された前記鉄筋の中心候補位置を鉛直方向に重ね合わせて３次元画像を作成し、３次元画像から鉄筋位置を判定する。２は鉄筋１の固定金具である。
【選択図】 図１

Description

本発明は、建設工事における鉄筋の検査（配筋検査）を正確に、しかも高速に行なえる構成とした、配筋検査装置および配筋検査方法に関する。

建設工事における鉄筋の施工状態の検査（配筋検査）は、その構造体の性能確保のためには最も重要な検査項目であり、このような配筋状態の検査は、建設工事の施工管理において重要な項目となっている。このために、設計どおりの配筋がなされているか、所定の直径の鉄筋が設計どおり配置されているか、鉄筋数は整合しているか、などの配筋状態を確認することが必要となる。例えば特許文献１には、配筋の状態を目視により確認し、確認した結果を記録する方法が記載されている。また、特許文献２には、前記配筋状態の検査を光学的なスキャナを用いて自動的に行うことが記載されている。

特開平１０−２５８９５号公報 特開平０９−１８９５２６号公報

特許文献１に記載されたような、目視による配筋状態の確認は、誤認する可能性が大きいという問題がある。特に施工中の建物の場合には、同種設計の構造体が多く、それらの構造体の配筋状態を検査確認する作業は、高い集中力の維持が必要である。配筋状態の検査においては、一般的には同時に写真撮影を行うが、写真は２次元的な情報のため、施工完了後に３次元の配筋状態を確認をしようとしても十分な情報は得られない、という問題があった。

また、特許文献２のように配筋状態の計測手段の設置位置が固定されている場合には、配筋状態を確認する際に手前の鉄筋と重なっている後部の鉄筋については正確なデータが取得できない、という問題があった。なお、３次元情報により配筋状態の検査を行うことも考えられるが、この場合には処理量が大きくなり、高速化、自動化を図るうえで実用的ではない、という問題があった。

本発明は、上記課題を解決するものであって、建設工事現場における配筋検査を正確に、しかも高速に行なえる構成とした、配筋検査装置および配筋検査方法の提供を目的とするものである。

このような目的を達成するために、本発明の配筋検査装置は、
３次元レーザスキャナの固定手段と、
前記３次元レーザスキャナのレーザビームを複数配置された鉄筋のいずれかの鉄筋に照射して前記鉄筋の点群データを取得する手段と、
前記点群データの水平方向の切断画像を作成する手段と、
前記切断画像から円形部位を抽出して前記鉄筋の中心候補位置を作成する手段と、
前記鉄筋の鉛直方向で前記切断断面毎に前記円形部位を抽出し前記鉄筋の中心候補位置を作成する手段と、
前記切断断面毎に作成された前記鉄筋の中心候補位置を鉛直方向に重ね合わせて３次元画像を作成する手段と、
前記３次元画像から鉄筋位置を判定する手段と、
を備えたことを特徴とする。

また、本発明の配筋検査装置は、前記切断画像から得られる円形部位と円形の参照画像との類似性を評価する手段を設け、前記類似性があると評価された位置に円形状の候補位置を作成する手段が含まれることを特徴とする。

また、本発明の配筋検査装置は、前記３次元画像の前記鉄筋の中心候補位置が鉛直方向に直線状にかつ密に存在している位置を前記鉄筋位置と判定することを特徴とする。

また、本発明の配筋検査装置は、前記３次元画像から鉄筋位置を判定する手段により、所定領域内に配設された複数の鉄筋すべての位置情報を取得することを特徴とする。

本発明の配筋検査方法は、
３次元レーザスキャナを固定する手順と、
前記３次元レーザスキャナのレーザビームを複数配置された鉄筋のいずれかの鉄筋に照射して前記鉄筋の点群データを取得する手順と、
前記点群データの水平方向の切断画像を作成する手順と、
前記切断画像から円形部位を抽出して前記鉄筋の中心候補位置を作成する手順と、
前記鉄筋の鉛直方向で前記切断断面毎に前記円形部位を抽出する手順と、
前記切断画像から得られる円形部位と円形の参照画像との類似性を評価する手順と、
前記類似性があると評価された位置に円形状の候補位置を作成する手順と、
前記鉄筋の中心候補位置を作成する手順と、
前記切断断面毎に作成された前記鉄筋の中心候補位置を鉛直方向に重ね合わせて３次元画像を作成する手順と、
前記３次元画像から鉄筋位置を判定する手順と、
を備えたことを特徴とする。

また、本発明の配筋検査方法は、所定領域内に配設された複数の鉄筋すべての位置情報を取得することを特徴とする。

本発明によれば、次のような効果が得られる。（１）比較的容易な手順で、効果的に鉄筋の配置を確認できる。（２）計測情報が後に参照しやすい。施工後でも状況の確認が正確に行える。（３）自動的な計測を行うので、人為的ミスを軽減・情報の補完をすることができる。（４）鉄筋などの規則性のある形状について、レーザースキャナーなどで得られた点群情報から高速に円筒形状を探索できる。このため、レーザースキャナーによる配筋検査を自動的に正確に行うことができる。

本発明は、３次元レーザスキャナを用いた配筋検査において、高速にデータ処理が可能となる配筋検査装置および配筋検査方法を提案するものである。配筋検査の具体例として、３次元レーザスキャナを同検査専用の固定冶具に取り付け３次元レーザスキャナヘッドの設置位置を鉄筋に固定することが考えられる。この場合には、固定冶具は水平方向に回動してレーザビームの照射角度を変更し、すなわち、３次元レーザスキャナの計測位置を少しずつずらしながら、対象の鉄筋の形状データを多数の点群データとして取得する。

このような計測により得られた多数の点群データを統合した後、設計情報（基準データ）から構成した鉄筋のモデルデータとの整合を行う。最終的には、鉄筋の形状情報が設計情報（基準データ）と整合するか否かの評価を行う。本発明の実施形態においては、このような３次元レーザスキャナの配筋検査の際に、鉄筋断面の２次元データを取得する毎に
鉄筋の中心位置を求め、それを重ね合わせて累積し、基準データと比較して鉄筋位置を確定させるものである。

以下、本発明の実施形態について具体例を説明する。３次元レーザスキャナによる計測にはいくつかの方式が知られている。例えば、レーザによる反射時間を計測する方法や、投影像の変形を観察する方法などがある。本発明の実施形態においては、基本的にはどの方式でも適用可能である。３次元レーザスキャナの計測装置は、一般的には大型で可搬性が低いが、計測ヘッドが比較的小型になりやすい投影像方式の計測装置が有用である。

３次元レーザスキャナによる計測を正確に行うには、３次元レーザスキャナヘッドを三脚などにより保持する必要がある。しかしながら、狭い工事現場での利用を考慮すると三脚に３次元レーザスキャナヘッドを固定するのは現実的ではない。そこで、固定冶具を用いて３次元レーザスキャナヘッドを鉄筋に固定する構成としている。

図３は、３次元レーザスキャナヘッドの固定冶具の例を示す説明図である。図３において、１は建設工事で施工される鉄筋で、多数配列されて１本の柱を構成している。２は鉄筋１の固定金具である。図３の例では、固定金具２は上下に２列設けられている。３は固定冶具のグリップで任意の鉄筋１に取り付けられる。４は第１の回転軸でグリップ３、アーム５と結合されアーム５を矢視方向に回動自在に取り付ける。６はアーム５、３次元レーザスキャナヘッド７と連結される第２の回転軸で、３次元レーザスキャナヘッド７を矢視方向に回動自在に取り付ける。このように、３次元レーザスキャナヘッド７は、グリップ３、第１の回転軸４、アーム５、第２の回転軸６からなる固定治具に取り付けられている。

アーム５は、例えば１ｍ程度の長さとしており、アーム５の一端に第１の回転軸４を介して設けたグリップ３により計測対象の任意の鉄筋に固定する。アーム５の両端には、第１の回転軸４と第２の回転軸６を有しているので、グリップ３を鉄筋１に固定すると、アーム５を回動することにより、自在に３次元レーザスキャナヘッド７の計測位置を水平方向で変えることができる。したがって、レーザビームの照射角度を変更することができる。また、例えば第１の回転軸４に角度計を内蔵することにより、３次元レーザスキャナの鉄筋１に対する方向の情報を取得できる。

さらに、工事現場の空間が広く、三脚が利用できる場合には、三脚上で少しづつ３次元レーザスキャナヘッドの移動ができる機構を取り付ける構成とすることもできる。なお、アーム５の回動は、オペレータによるマニュアル操作の他に、第２の回転軸６にモータやアクチュエータなどの駆動手段を連結して機械的に行うことができる。本発明の実施形態においては、３次元レーザスキャナの機械的な取り付け、計測位置の変更などについては「３次元レーザスキャナヘッドの固定」、３次元レーザスキャナによる物理的な計測については、「３次元レーザスキャナによる計測」のように表現するものとする。

図３の構成では、グリップ３を鉄筋１に固定した状態で、アーム５を回動して３次元レーザスキャナによる数回の鉄筋形状の計測を連続して行う。例えば、３次元レーザスキャナによる鉄筋の最初の計測後に、アーム５を僅かに回動させて、２回目の計測を行う。以後同様にして、３次元レーザスキャナの計測位置を少しづつずらしながら鉄筋の形状データを取得する。

前記３次元レーザスキャナヘッドの計測位置は、５〜１０度の角度だけずらして鉄筋の計測を行う。図４は、このような３次元レーザスキャナヘッド７の計測位置をずらして計測する例を示す説明図である。本発明においては、鉄筋を計測する際に３次元レーザスキャナヘッドの計測位置を少しづつずらしながら計測するものであり、その主旨は、３次元
レーザスキャナヘッド設置位置からみて手前の鉄筋によって隠蔽されてしまう後部の鉄筋状態を把握することにある。そのため、計測を行なう際の３次元レーザスキャナヘッドの設置位置は、各鉄筋の位置関係によって決められる。すなわち、前記隠蔽されてしまう後部の鉄筋状態を計測できる位置に３次元レーザスキャナヘッドが設置される。

図４において、計測エリア３０には、３次元レーザスキャナ３１、３次元レーザスキャナヘッド計測位置からみて手前側の鉄筋３６（点群Ａとする）、３次元レーザスキャナヘッド計測位置からみて後部側の鉄筋３７（点群Ｂとする）、鉄筋の固定金具３５が存在している。３次元レーザスキャナ３１のヘッド計測位置はＰ１からＰ２に移動するものとする。３２は、３次元レーザスキャナ３１のヘッド計測位置がＰ１にある場合のレーザビームの照射範囲を示している。

３次元レーザスキャナヘッドの計測位置がＰ１にある状態で鉄筋３６を計測すると、レーザビームは３３のように照射されるので、鉄筋３６の背後に位置している鉄筋３７の形状については、計測できない。そこで、３次元レーザスキャナヘッドの計測位置をＰ１からＰ２の位置に移動して、レーザビーム３４を照射することにより、前記鉄筋３７の形状データを取得することができる。

ここで、３次元レーザスキャナヘッドの計測位置を最初の計測位置Ｐ１から大きく変えて移動すると（例えば水平角度で１０度を超える位置に移動する）、後述するように、計測した点群データの統合に支障をきたす恐れがある。このため、３次元レーザスキャナヘッドの計測位置の移動は、水平角度で５〜１０度の範囲とすることが望ましく、この範囲内であれば整合性の高い配筋状態の形状データを取得することができる。

例えば、３０ｍｍ径の鉄筋を複数配置して５０ｃｍ角の柱を構成しているものとして、これらの鉄筋を、５０ｃｍ離れた位置から３次元レーザスキャナで計測する場合には、３次元レーザスキャナヘッドの移動距離と移動角度は以下のようになる。
（１）Ｐ１−Ｐ２間の移動距離 ３０ｍｍ×２＝６０ｍｍ
（２）柱の中心を軸にしてヘッドを回転した場合の移動角度
ｔａｎ―¹(６０／７５０)＝５度
注：柱の中心位置から３次元レーザスキャナヘッド計測位置までの距離は、
（２５０＋５００＝７５０ｍｍ）、となる。

このような３次元レーザスキャナヘッドの移動距離の例は一例であり、３次元レーザスキャナヘッドの移動距離は任意に設定できる。本発明の前記例においては、３次元レーザスキャナヘッドの移動距離を５ｃｍずつずらして計測するものとしている。また、３次元レーザスキャナヘッドの移動角度は、５度ずつ水平方向に回転させて計測して配筋状態の形状データを取得している。

なお、３次元レーザスキャナヘッドの移動角度も５度には限定されず任意の角度が選定できるが、前記のように水平角度で５度〜１０度の範囲の移動が好適である。このような３次元レーザスキャナによる計測を行うことにより、３次元レーザスキャナの設置位置は変えずに３次元レーザスキャナヘッドの計測位置を変えるだけで、３次元レーザスキャナの設置位置からみて後部側の鉄筋の状態を網羅した、統合データを取得できる。

次に、前記図４の例で、複数の点群データの位置合わせについて説明する。図４において、同じ形状の対象（鉄筋３６：点群Ａと鉄筋３７：点群Ｂ）の計測データとして、
点群Ａの座標データ Ｐａ（Ｘ，Ｙ，Ｚ）ｉ、
点群Ｂの座標データ Ｐｂ（Ｘ，Ｙ, Ｚ）ｊ、
が取得されているものとする。

ここで、点群Ａ−Ｂ間の誤差ｅを例えば以下の式により評価する。
ｅ＝ΣΣＭｉｎ＿ｌｅｎｇｔｈ｛Ｐａ（ＸＹＺ）ｉ−Ｐｂ（ＸＹＺ）ｊ｝
Ｍｉｎ＿ｌｅｎｇｔｈ｛｝関数は、Ｐａの点から最も近いＰｂの点までの距離を表す。本発明の鉄筋計測の場合には、鉄筋のモデルを円柱とし、そのモデルに合致する点群を探すことで指定の鉄筋が入っているかどうかを自動的に解析することができる。

本発明の実施形態においては、基本的には、この誤差ｅが最小となるような点群の相互位置を探索する事が、点群テータの位置合わせ処理となる。この処理は、ＰＣなどの利用により自動的に実行できる。ところで、検討しなければならない点群Ａと点群Ｂの相対姿勢のパターンが極端に違うと、点群Ａと点群Ｂの重なる位置を探索する事が困難となる場合があるので、本発明の実施形態としては、前記のように形状がほぼ等しい点群データが取得される場合に効果的である。また、膨大な姿勢パターンが存在する場合には、点群自体の点数が多いので計算量は大きくなり、配筋状況の形状データの取得に時間を要する場合がある。このような場合には、演算能力が高いコンピュータを使用する。

本発明の実施形態の場合には、対象とする鉄筋の計測を３次元レーザスキャナヘッドの計測位置を少しずつずらしながら行なっているが、各点群データ間において、重なり合う部分が多いため、確実に位置合わせデータが取得できる。また、計測対象の相対的な姿勢パターン（鉄筋や固定金具の形状）も限られているので、迅速にしかも確実に、計測データの相互位置合わせを自動的に行うことができる。なお、３次元レーザスキャナによる計測時においては、基準となる形状の物体（図９の基準球）を設置する必要が無く、計測作業自体も簡便に行える。

図５は、統合された形状データ（鉄筋９と固定金具２ｂ）を示す説明図である。図５に示されているように、複数回の計測により得られた形状データを統合する際に、本発明の実施形態においては、３次元レーザスキャナヘッドの計測位置の移動前後で比較的近い形状データを取得しているので、従来のような基準点による位置合わせは不要であり、計測で取得された複数の形状デ−タを白動的に統合できる。統合された形状（点群）データでは、３次元レーザスキャナヘッドの設置位置からみて後部に隠れている鉄筋の情報も補完される。

必要とする数の形状（点群）データが取得された時点で、設計情報として記憶部（図９のブロック図で図示番号２４の記憶部）に記憶されている鉄筋モデルと点群データとの照合を行う。図６は、形状データと鉄筋モデルとの照合を行う例を示す説明図である。図６において、鉄筋９と固定金具２ｂにより配筋状態の形状データが取得されている。１１は円筒状の鉄筋モデルである。

点群情報と鉄筋モデルとのマッチング処理を行い、鉄筋が存在している位置を特定する。このような処理を行うことにより、取得形状データのどの位置に、どの程度の径の鉄筋があるかを判断することができる。形状データには、鉄筋以外のもの、この例では矩形状の固定金具も取得されている。しかしながら、鉄筋モデル１１は、円筒形で縦方向に長い形状であるため、それに適合する鉄筋の点群情報を探索すれば足りる。すなわち、型枠や、スペーサーなどの鉄筋とは異なる形状の部材によるノイズ情報を、分離することができる。

次に、点群データとモデル形状の位置合わせについて説明する。この処理は、取得された点群データから、特定の形状を抽出するものである。前記したように、点群データとは、座標データＰａ（Ｘ，Ｙ，Ｚ）ｉで示す３次元座標の羅列である。このデータに対しモデルと呼ばれる物体の形状データＭ（Ｘ，Ｙ,Ｚ）ｊを設定する。

モデルの形状は、ユーザーの指定形状なので任意に設定できる。点群データとモデル形状データ間で、誤差ｅの評価を行う。誤差ｅが最小になる点群データが探索された揚合に、モデル形状に相当する部分が点群の中に存在する、すなわち、探索したい形状が得られたとする。これらの処理は、ＰＣなどにより白動的に実行できる。

点群データとモデル形状データ間の誤差評価関数の例について説明する。誤差ｅは、
ｅ＝ΣΣＭｉｎｌｅｎｇｔｈ｛Ｐａ（ＸＹＺ）ｉ−Ｍ（ＸＹＺ）ｊ｝
で示される。ここで、Ｍｉｎ＿ｌｅｎｇｔｈ｛｝関数は、Ｐａの点から最も近いＭの点までの距離を表す。本発明の鉄筋計測の場合には、鉄筋のモデルを円柱状の形状として、そのモデルに合致する点群を探索することで、指定の鉄筋が入っているかどうかを自動的に解析することができる。

図７は、前記形状データと円筒モデル（鉄筋モデル）の探索により、マッチング処理が行われた後の鉄筋１０と固定金具２ｃを示す説明図である。また、図８は、設計情報（基準の形状データ）による当該柱を構成する鉄筋１２と金具２ｄの例を示す説明図である。配筋検査の最終段階では、前記マッチング処理が行われた後の形状データ（図７）と設計情報（図８）との比較を行い、鉄筋が正しく配置されているか否かを判定することができる。

図９は、本発明の実施形態における配筋検査装置２０を示すブロック図である。図９において、２１は３次元レーザスキャナヘッド、２２は３次元レーザスキャナのレーザ発振器などを駆動するドライバ、２３はパーソナルコンピュータ（ＰＣ）、２４は処理プログラムや各種データ（例えば図８の設計情報）を記憶する記憶部、２５は３次元レーザスキャナのエンコーダでＰＣ２３からの信号を３次元レーザスキャナヘッドに伝達する。２６は種々の演算処理（例えば図１０、図１１にフローチャートで示された処理）を実行する演算処理部、２７はプリンタやモニタなどの出力部である。

本発明の実施形態においては、一般的な鉄筋配置が水平方向と垂直方向に行われることを利用する。例として、柱の場合を考える。鉛直の柱に対して、同じ鉛直方向を２軸として３次元の計測を行う。計測データは、前記したような点群データ（距離画像）といわれる３次元座標を有する連続した位置情報である。これらのデータから鉄筋（円筒状の形状）を探索する場合、探索対象の円筒の形を回転移動、平行移動させながら、最も点群の情報と整合する部分を探索する。しかしながら、この作業は非常に多くの選択肢を想定して位置合わせを行う必要があり、計算機にかかる負荷が極めて大きくなる。

図２は、本発明の実施形態を示す説明図である。図２のような点群情報があるものとして、円筒形状の探索対象（鉄筋１）を探索し、固定金具２は探索しないものとする。このような探索を行う場合には、どの位置にどのような傾きで探索対象１が存在するのか、すべての可能性を検証しなければならない。１Ｘは傾いて存在する鉄筋である。このため、計算機の計算量が増大する。本発明の実施形態においては、このようなデータを処理する際に、円筒形状の探索対象を水平面で切断した場合の切り口の形状を評価することにより、計算機にかかる計算量を減少させるようにしている。Ｈａ〜Ｈｃは、レーザビームの照射方向である。

図１は、本発明の実施形態を示す説明図である。探索対象が建築施工における鉄筋の場合、鉄筋は規則的に配置されることが多い。したがって、鉄筋の水平方向切断面は一定の規則性を持っていると想定できる。さらに、探索対象の鉄筋の水平方向切断面は、二次元画像として評価できるため、計算機処理が高速になされる二次元画像処理のアルゴリズムを適用できる。図１の例では、鉄筋の水平方向切断面である円形状の探索という画像処理
を適用することで、鉄筋のモデルが存在する可能性のある位置を特定できる。図１の５０は、水平切断方向を模式的に示している。

このような、水平方向切断面の探索を鉄筋モデルの鉛直方向各断面（例えば１ｍｍビッチでの断面）において処理することで、信頼性の高い鉄筋位置特定を行うことができる。図１に示すような鉄筋の計測情報（距離画像：点群情報）の処理において、鉄筋を探索した点群情報がある場合に、ある水平面で点群情報を切断すると、その断面は、半円形上に並んだ点群を含む2次元画像として得られることが期待できる。

図１２（ａ）は、図１のように、探索対象を水平方向で切断した場合の断面画像４３を示す説明図である。図１２（ｂ）は、探索を行う円形状の探索対象の参照画像４４の例を示す説明図である。目視の場合には、かまぼこ状断面のような半円形の部分に鉄筋があるという推測が容易であるが、計算機にこの位置を認識させるには、画像処理の手段が有効である。つまり、2次元画像のパターンマッチング手法によって円に近い形状を探索する
。パターンマッチングは、例えば、図１２（ｂ）のような円形の参照画像４４を用意し、この参照画像４４との類似性が近い画像を探索する技術である。類似性の評価としては、正規化相関などが一般に用いられる。

正規化相関を（１）式で示す。正規化相関は、2つの集合の類似度を評価する指標であ
る。画像の場合、I(X,Y)と、探索画像T(x,y)として相関式が1ならば一致とみなす。

図１３は、図１２の探索結果を示す説明図である。点群情報から得られる円の中心４２を矢印で示している。

図１４は、図１２の探索結果を示す説明図である。図１２（ａ）で示したように、探索対象の水平方向切断面で円形状を探索した場合に、図１４のような位置に円形状の類似性がある探索対象の断面画像４３が認められるものとする。この際の円形状の候補位置に点線で円４１を描いている。このような計測結果は、最初に得られている鉄筋の点群情報のある一断面によって得られるものである。

図１５は、抽出情報の累積を示す説明図である。図１４で説明した探索結果は、探索対象の一断面での分析結果であるが、このような分析は、当然他の鉛直方向における水平方向切断面おいても同様の処理を行うことができる。例えば、探索対象のある水平方向切断面では図１５に示すような鉄筋の中心候補が得られる。鉄筋の中心候補４２を黒点で示している。

図１６は、別の水平方向切断面を示す説明図である。図１６に示すような鉄筋の中心候補４２ａ、４２ｂが得られる。

図１７は、本発明の実施形態を示す説明図である。図１７において、点が密集し鉛直方向に直線状に並んでいる部分（点群の累積部４６ａ、４６ｂ・・・４６ｎ）は、鉄筋が位置する場所と考えられる。鉛直方向に直線状に密に並ぶ点群、すなわち、任意の直線に対し鉛直方向に距離の近い点が多数存在する点群の存在を評価することにより、最終的な鉄筋の推定位置として情報を取得することができる。図１７の例では、鉄筋形状の推定事例を点線４７ａ、４７ｂの２例で示しているが、他の個所、図１７の例では図示された10個所においても同様の評価は可能である。

以上のような中心抽出画像は、各断面の位置（高さ）における情報でもある。よって、これらの画像における鉄筋中心座標（X,Y）に各断面の高さ（Z）も付加した3次元座標を
、探索対象の鉄筋の中心候補の三次元座標とする。このような３次元座標は、水平方向の断面画像を高さ方向に累積することに相当する。例えば、中心候補の3次元座標を3次元的に（累積）表現し、上から見るような視点で全ての中心候補点を見ると、図１７に示したような画像（実際には3次元の距離画像）が得られる。

探索対象の鉄筋について、水平方向の一断面だけの計測では一部の鉄筋の位置しか検出できない。そこで、本発明の実施形態においては、探索対象の鉄筋に関して、細かいピッチで鉛直方向に切断したデータを累積することによって画像形状を評価し、それを総合的に評価することで鉄筋の位置として信頼性の高い位置を特定することができる。図１７の例では、誤差要因となる形状もあるため間違った位置に現れている情報（点）もある。重なった情報の重み付け、あるいは、孤立している情報の削除などにより鉄筋位置として確率の高い位置を検出することができる。これらの処理は、高速な２次元画像処理を用いるので迅速に結果を得ることができる。このような処理だけでも、鉄筋の存在を高い信頼性で評価することが可能である。また、さらに同処理を行った後に、鉄筋のモデルとの整合を当初の点群情報において行うことで、より高い精度での鉄筋の位置探索を行うことができる。

図１０は、本発明の実施形態における概略の処理手順を示すフローチャートである。図１０に示されているように、以下の手順で処理を実行する。
Ｓ１：計測開始
Ｓ２：３次元レーザスキャナヘッド位置固定
Ｓ３：複数配置された鉄筋の中で特定の鉄筋の形状データ取得指示
Ｓ４：３次元レーザスキャナによるスキャニング開始
Ｓ５：鉄筋の点群データ取得
Ｓ６：点群データ合成（スキャナの位置をずらして２回目以降の計測データ取得後に、最初に得られた点群データと２回目以降に得られた点群データとを合成、すなわち点群データを統合する）
Ｓ７：鉄筋モデルの抽出
Ｓ８：点群データと鉄筋モデルとの整合性は十分評価できるか？（前記点群データと鉄筋モデルとの整合性が高いか否かを判定する）
Ｓ９：３次元レーザスキャナヘッドの計測位置をずらす（Ｓ８の判定結果がＮｏ、この場合には３回以上の３次元レーザスキャナヘッド計測位置の移動となる）
Ｓ１０：鉄筋モデルと照合して得られた形状データと設計情報の比較（Ｓ８の判定結果がＹｅｓ）
Ｓ１１：結果の出力

Ｓ８の処理において、整合性を十分評価できるかどうかの判定は、前記のように鉄筋モデルの抽出状態が良好（点群データとモデル情報の整合性が高い）か否か、などを基準に自動的に実施する。

図１１は、本発明の実施形態における断面評価の細部の処理手順を示すフローチャートである。図１１に示されているように、以下の手順で処理を実行する。
Ｓ２１：点群データの切断画像作成
Ｓ２２：円形部位（鉄筋形状）を抽出（フィッティング）し、鉄筋の中心候補
位置を作成する。水平方向の切断面画像において、テンプレートマッチングを行な う
Ｓ２３：すべての断面において円形抽出を行ったかどうかを判定する。この判定結果がＮｏ の場合には、Ｓ２１の処理に戻る。
Ｓ２４：Ｓ２３の判定結果がＹｅｓの場合には、鉄筋中心候補位置を示した画像を、各切断 高さにて鉛直方向に重ね合わせ、３次元画像に再構成する
Ｓ２５：鉄筋中心候補３次元画像にて、候補点が直線状に且つ密に存在する部位
を、最終的な鉄筋位置とする

図１１の処理手法は、円形形状のフィッティングの精度にて処理速度が左右される。Ｓ２２以下の処理を図１０のＳ７の手順で実行する断面評価（１）では、荒い精度でも高速な処理を適用する。また、Ｓ２２以下の処理を図１０のＳ１０の手順で実行する断面評価（２）では、円形部位のフィッティングにおいてより詳細に行なうなどに設定を変えることができる。

また、別の高精度の鉄筋モデル探索をこの処理以降に付加することもできる。その際は、本断面評価手法で得た候補点位置を、以降の探索のための初期位置として用いて、高速化を図ることができる。このような理由により、主に断面評価（１）における処理を適用する。図１０、図１１の処理は、図９に示した演算処理部２６において実行される。

本発明の実施形態においては、配筋検査に用いる部材は、例えば３次元レーザスキャナ、３次元レーザスキャナヘッドの固定治具、ＰＣにより構成されるシンプルなものである。そのため、現場での可搬性能に優れ、３次元レーザスキャナヘッドの盛り替えが簡便に行える配筋検査装置と配筋検査方法を構築できる。また、円形断面の探索により鉄筋位置を判定しているので、高速な処理を実行することができる。

以上説明したように、本発明によれば、配筋検査を正確、かつ高速に行なえる構成とした、配筋検査装置および配筋検査方法を提供することができる。

本発明の実施形態の説明図である。 本発明の実施形態を示す説明図である。 本発明の実施形態を示す説明図である。 本発明の実施形態を示す説明図である。 本発明の実施形態を示す説明図である。 本発明の実施形態を示す説明図である。 本発明の実施形態を示す説明図である。 本発明の実施形態を示す説明図である。 本発明の実施形態を示すブロック図である。 本発明の実施形態を示すフローチャートである。 本発明の実施形態を示すフローチャートである。 本発明の実施形態を示す説明図である。 本発明の実施形態を示す説明図である。 本発明の実施形態を示す説明図である。 本発明の実施形態を示す説明図である。 本発明の実施形態を示す説明図である。 本発明の実施形態を示す説明図である。

符号の説明

１・・・鉄筋、２・・・固定金具、３・・・グリップ、４・・・第１の回転軸、５・・・アーム、６・・・第２の回転軸、７・・・３次元レーザスキャナヘッド、１１・・・鉄筋モデル、２２・・・３次元レーザスキャナドライバ、２３・・・ＰＣ、２４・・・記憶部、２５・・・エンコーダ、２６・・・演算処理部、２７・・・出力部、３０・・・計測エリア、３２・・・レーザビームの商社範囲、４１・・・鉄筋の水平方向の断面、４２・・・鉄筋の中心候補、４３・・・探索対象の断面画像、４４・・・探索対象の参照画像、

Claims (6)

1. ３次元レーザスキャナの固定手段と、
   前記３次元レーザスキャナのレーザビームを複数配置された鉄筋のいずれかの鉄筋に照射して前記鉄筋の点群データを取得する手段と、
   前記点群データの水平方向の切断画像を作成する手段と、
   前記切断画像から円形部位を抽出して前記鉄筋の中心候補位置を作成する手段と、
   前記鉄筋の鉛直方向で前記切断断面毎に前記円形部位を抽出し前記鉄筋の中心候補位置を作成する手段と、
   前記切断断面毎に作成された前記鉄筋の中心候補位置を鉛直方向に重ね合わせて３次元画像を作成する手段と、
   前記３次元画像から鉄筋位置を判定する手段と、
   を備えたことを特徴とする配筋検査装置。
2. 前記切断画像から得られる円形部位と円形の参照画像との類似性を評価する手段を設け、前記類似性があると評価された位置に円形状の候補位置を作成する手段が含まれることを特徴とする、請求項１に記載の配筋検査装置。
3. 前記３次元画像の前記鉄筋の中心候補位置が鉛直方向に直線状にかつ密に存在している位置を前記鉄筋位置と判定することを特徴とする、請求項１または請求項２に記載の配筋検査装置。
4. 前記３次元画像から鉄筋位置を判定する手段により、所定領域内に配設された複数の鉄筋すべての位置情報を取得することを特徴とする、請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の配筋検査装置。
5. ３次元レーザスキャナを固定する手順と、
   前記３次元レーザスキャナのレーザビームを複数配置された鉄筋のいずれかの鉄筋に照射して前記鉄筋の点群データを取得する手順と、
   前記点群データの水平方向の切断画像を作成する手順と、
   前記切断画像から円形部位を抽出して前記鉄筋の中心候補位置を作成する手順と、
   前記鉄筋の鉛直方向で前記切断断面毎に前記円形部位を抽出する手順と、
   前記切断画像から得られる円形部位と円形の参照画像との類似性を評価する手順と、
   前記類似性があると評価された位置に円形状の候補位置を作成する手順と、
   前記鉄筋の中心候補位置を作成する手順と、
   前記切断断面毎に作成された前記鉄筋の中心候補位置を鉛直方向に重ね合わせて３次元画像を作成する手順と、
   前記３次元画像から鉄筋位置を判定する手順と、
   を備えたことを特徴とする、配筋検査方法。
6. 所定領域内に配設された複数の鉄筋すべての位置情報を取得することを特徴とする、請求項５に記載の配筋検査方法。

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