JP2011106923A - 粒状材料の粒度特定方法および粒度特定システム - Google Patents

Abstract

【課題】粒状材料が混在した試料における粒度の特定に際し、短時間で、高精度な粒度特定を実現することのできる、粒状材料の粒度特定方法と粒度特定システムを提供すること。
【解決手段】多様な寸法、形状を呈してなる粒状材料が混在した試料において、その粒度を特定する粒状材料の粒度特定方法であり、試料を光学系手段にて撮影し、入力画像を作成するステップ、入力画像に対し、ラプラシアンガウシアン関数を適用してウェーブレット変換を実施し、ウェーブレット画像を作成するステップ、ウェーブレット画像に対し、予め設定されている閾値を適用して二値化処理を実施し、二値化画像を作成するステップ、二値化画像を使用して、少なくとも粒状材料の寸法および形状からなる粒状材料情報を算出するステップ、粒状材料情報を使用して、試料の粒度分布曲線を作成するステップ、からなる。
【選択図】図１

Description

本発明は、多種多様な寸法、形状を呈する、礫、砂、掘削ズリなどの地盤材料や、破砕コンクリート、などの粒状材料が混在した試料における粒度を特定するための、方法とシステムに関するものである。

地盤材料を用いて、各種のインフラ施設である、ダムや道路、港湾施設、堤防などを施工するに当たり、構造物の品質を保証する重要な管理項目の一つに、礫、砂、掘削ズリなどの地盤材料の粒度管理がある。なお、ここで、「粒度」とは、粒状材料の寸法（粒子径）の大小やその分布のことを指称するものであり、粒度を精緻に管理することにより、試料全体が好ましい粒度分布であることを特定できたり（このことが構造物の品質に直結する）、場合によっては、所望する粒度範囲の粒子のみを取り出して施工に供することが可能となる。

ところで、従来の粒度管理の一般的な方法は、寸法や形状が多様に異なる、砂や礫、ズリといった粒状材料が混在する試料を篩いにかけ、粒径が０．０７５ｍｍ以下の細粒分であるシルトや粘土と、粒径が０．０７５〜７５ｍｍの粗粒分である砂や礫、さらには、粒径が７５ｍｍ以上の石等に分類し、粒径加積曲線を作成したり、篩い分けされた材料ごとにその重量を測定し、粒度分布マップを作成する等して管理するものである。

しかし、この篩い分けを前提とした管理方法では、篩い分けや粒径加積曲線の作成、分類された材料重量の測定自体に時間を要することは理解に易い。したがって、たとえば上記するダム等の大規模構造物において多量の材料をこの管理方法を適用して実施する場合には、多くの管理者を配して材料管理を実施するか、あるいは、被管理対象の試料数を低減して管理せざるを得ず（全数管理を実施しない）、前者の場合には人件費増とこれに起因する工事費増の問題に直結し、後者の場合には管理精度の低下が否めないなど、ともに解決されるべき重要な課題を抱えている。

また、上記する大規模構造物における材料管理においては、多量の試料の中で、粒度が大きく急変し、管理基準値を満足しない試料も少なからず特定されるのが常である一方で、時間を要する材料管理方法では、排除されるべき試料の精緻な特定も困難となる。

上記課題に対して、ＣＣＤカメラ等の光学系手段を適用して試料を撮影し、その撮影画像を用いて、予め設定された閾値を基準に二値化処理をおこない、二値化画像から粒子径に対応した面積や粒子数を算定し、重量換算して試料の粒度分布をおこなう方法が特許文献１に開示されている。

この粒度分布測定方法によれば、篩い分けを前提とした管理方法の有する上記課題は解消できるものの、この技術では、原画像の画素ごとに画素廻りに隣接する画素の平均輝度を当該画素の輝度とするぼかし処理を複数回繰り返すこととしており、このぼかし画像の輝度レベルを調整した後に、原画像との差分を求めることによって小粒径のみ強調させ、輝度むらの影響を受けないようにする、いわゆるシェーディング処理を要するものである。このシェーディング処理に時間を要することは必至であり、したがって、大幅に管理時間を短縮できる、効率的な材料管理方法には程遠いものと言わざるを得ない。

また、同様に、試料の撮影画像を用いて粒度管理する技術が特許文献２に開示されており、具体的には、画像処理手段にて撮影された画像からたとえば礫の外郭線を強調した境界強調画像を作成し、種々の礫の粒径や重量を求めて粒度分布を特定するものである。

しかし、この技術においては、撮影手段から離れた、異なる方向から試料を照射し、撮影画像に生じる陰影の位置を異ならせるようにして、この異なる方向からの照射の下で、撮影手段で同一方向から撮影した複数枚の画像データを記録し、画像データの陰影に基づいて、試料内の礫を分離識別するものであり、照射方向を順次切り換える作業にはやはり時間を要するものであって、特許文献１の技術同様、効率的な材料管理方法とは言い難い。さらに、特許文献２では、粒状材間のコントラストを際立つように４方向順次発光方式を採用しているものの、連続的に移動する対象物を撮影する場合や撮影時間が掛かるという課題が残る。

なお、特許文献１や特許文献２の各技術に限らず、これまで公開されている他の特許公報で開示されている画像処理手法には、前処理として撮影画像に対してシェーディング処理を実行し、この後に空間微分を実行し、事前に設定した輝度の閾値を用いて二値化処理を実行し、さらに後処理として膨張・収縮処理を実行する手法技術も存在する。この方法は、篩い分けを前提とした粒度管理方法の課題は解消できるものの、常に均一な品質の撮影画像を対象として画像処理できる条件であれば、信頼性の高い測定結果や自動処理が可能である。しかし、実際は、天候や撮影時刻、太陽光や照明の当たり具合、撮影角度などにより、撮影画像に撮影むらが生じたり、粒状材間のコントラストが際立っていない撮影画像が得られる原因となり得るものである。そのため、信頼性の高い測定結果を得るためには、人為的な判断を介してステップごとに撮影むらを除去するためのシェーディング処理や膨張・収縮処理のためのパラメータ設定を実行し、各々の処理をする必要があることから非常に手間のかかる技術と言わざるを得ない。

特開２００３−８３８６８号公報 特開２００６−７８２３４号公報

本発明は上記する問題に鑑みてなされたものであり、粒状材料が混在した試料における粒度の特定に際し、短時間で、高精度な粒度特定を実現することのできる、粒状材料の粒度特定方法と粒度特定システムを提供することを目的としている。

前記目的を達成すべく、本発明による粒状材料の粒度特定方法は、少なくとも、砂、礫、等の地盤材料やコンクリート破砕片のいずれか一種を含み、多様な寸法、形状を呈してなる粒状材料が混在した試料において、その粒度を特定する粒状材料の粒度特定方法であって、前記試料を光学系手段にて撮影し、撮影画像をコンピュータに入力して入力画像とする第１のステップ、前記入力画像に対し、ラプラシアンガウシアン関数を適用してウェーブレット変換を実施し、ウェーブレット画像を作成する第２のステップ、前記ウェーブレット画像に対し、予め設定されている閾値を適用して二値化処理を実施し、二値化画像を作成する第３のステップ、前記二値化画像を使用して、少なくとも粒状材料の寸法および形状からなる粒状材料情報を算出する第４のステップ、前記粒状材料情報を使用して、前記試料の粒度分布曲線を作成する第５のステップ、からなるものである。

本発明の粒度特定方法が特定対象とする試料は、砂、礫、粘土、掘削ズリ等の地盤材料、コンクリート破砕片、ダムサイト近傍で入手容易な岩石質材料にセメントや水を添加し、混合してできるＣＳＧ（Cement Sand and Gravel）、このセメント量を少量として超硬練りのコンクリートとしたＲＣＤ工法用材料など、多種多様な寸法（もしくは粒径）と形状が混在したものである。

試料を撮影する光学系手段には、ＣＣＤカメラやデジタルカメラ（一眼レフを含む）、デジタルカメラ（ハイビジョン）、デジタルビデオカメラ、レーザ発振機等が使用でき、撮影画像をコンピュータに入力して入力画像を作成した後に、これにウェーブレット変換を実施してウェーブレット画像を作成する。

ここで、ウェーブレット（ｗａｖｅｌｅｔ）とは、小さな波という意味であり、局在性を持つ波の基本単位を、ウェーブレット関数を用いた式で表現することができる。このウェーブレット関数を拡大または縮小することにより、時間情報や空間情報と周波数情報を同時に解析することが可能となる。

このウェーブレット変換では、適用するウェーブレット関数として、ガボール関数やラプラシアンガウシアン関数などがあり、本発明者等は、特許第４００６００７号公報において、コンクリート表面のひび割れを特定するに当たり、ひび割れの方向性を考慮してガボール関数を適用した発明を開示している。

それに対して、本発明の粒度特定方法は、たとえば、円形、楕円形、これらが不均一にくずれた形状を呈する粒状材料を特定対象とすることより、これらの形状検出に好適なラプラシアンガウシアン関数を適用してウェーブレット変換を実施するものである。

このラプラシアンガウシアン関数では、その変数の一つにガウス関数の標準偏差があり、この標準偏差の大小を調整することにより、検出可能な粒子径が設定できる。たとえば、細かな粒子径の変化を捉える場合には標準偏差を小さく設定し、緩やかな粒子径の変化を捉える場合には標準偏差を大きく設定すればよく、標準偏差を調整して粒状材料の寸法レンジを設定することにより、所望する粒子径群からなる、もしくは粒子径変化を有したウェーブレット画像を得ることができる。

ラプラシアンガウシアン関数を適用してウェーブレット変換することにより、ウェーブレット展開係数が基準化され、図化されたウェーブレット画像を作成することができる。このウェーブレット画像の作成は、コンピュータ内部において以下のように実施される。

まず、適宜に設定された広域領域（例えば３０×３０画素の領域）に対してウェーブレット係数を算定する。次に、この広域領域から一画素移動した広域領域（同じように例えば３０×３０画素の領域であって、移動前の３０×３０画素の領域とほとんどの画素が共通している）で、同じようにウェーブレット展開係数を算定する。この操作を入力画像全体に繰り返すことにより、コンピュータ内部には、ウェーブレット展開係数の連続量からなるウェーブレット画像が作成される。

次に、作成されたウェーブレット画像に対して、予め設定されている閾値を適用して二値化処理を実施し、二値化画像を作成する。

ここで、閾値の設定は特に限定されるものではないが、たとえば、ウェーブレット展開係数の絶対値の累計値を特徴量とし、この特徴量の平均値を閾値に設定することができる。

二値化画像が作成されたら、これを使用して粒状材料の寸法や形状等に関する粒状材料情報を算出する。

より具体的には、粒状材料の面積や周囲長、真円度、等価径、長軸や短軸などを二値化画像上で求め、これらの算定結果から粒状材料の寸法や形状等の粒状材料情報の算定（特定）が実行される。なお、この算定結果を使用して二値化画像を色分けし、粒度解析画像を作成してもよい。

次に、算定された粒状材料情報を使用して、所定寸法以上の粒子のみを抽出したり、形状が円形や楕円形、もしくはそれらに近似した粒子のみを抽出し、たとえば抽出された粒子に関する粒度分布曲線を作成することができる。なお、この抽出方法は多岐に亘り、これに応じた粒度分布曲線の作成が可能となる。

そして、好ましい実施の形態として、上記する粒度分布曲線には管理基準値が割り当てられ、該粒度分布曲線が管理基準値を満足するか否かの粒度管理が実行されるのがよい。

たとえば、管理基準をその上限ラインと下限ラインで規定しておき、作成された粒度分布曲線がこれら上下限ラインの中に収まる場合は基準値を満足するものとし、粒度分布曲線の全部もしくは一部が基準ラインを跨いだ場合に、該当試料を不合格として抜き出すことができる。

また、本発明による粒状材料の粒度特定方法の他の実施の形態として、異なる前記試料が連続的に搬送される場合において、試料ごとに連続的に前記第１のステップを実行し、該試料ごとに前記第５のステップまでを実行してそれぞれの粒度分布曲線を作成する形態を挙げることができる。

たとえば、多量の粒状材料がベルトコンベア等で連続搬送される場合に、所定の規定幅ごとに試料を区分けし（必要に応じて連番を付しておいてもよい）、試料ごとに上記する第１のステップ〜第５のステップを繰り返して、試料ごとの粒度分布曲線を作成し、たとえば管理基準値との比較をおこなって各試料の管理を連続的に実行するものである。

この実施の形態によれば、たとえばダム工事等で大量の地盤材料が連続搬送される場合に、その全ての試料をリアルタイムで管理することが可能となり、しかも、この管理において、多数の計測管理者は必要ない。すなわち、リアルタイムで、かつオートマチックな大量地盤材料の全数粒度特定が実現できる。

なお、粒度が急変する試料が特定された際に、もしくは、粒度分布曲線が管理基準値を満足しない際に、異常試料の検出を警報するようにしておくことで、たとえば一人の管理者が、警報に基づいて警報対象番号の試料をベルトコンベアから抜き取り、実際の工事に供しないようにすることができ、大規模構造物の品質保証に繋がる。

また、本発明による粒状材料の粒度特定システムは、少なくとも、砂、礫、等の地盤材料やコンクリート破砕片のいずれか一種を含み、多様な寸法、形状を呈してなる粒状材料が混在した試料において、その粒度を特定する粒状材料の粒度特定システムであって、前記試料を撮影する光学系手段と、前記光学系手段にて撮影された撮影画像が入力されて入力画像を作成する入力画像作成手段と、ラプラシアンガウシアン関数が格納され、前記入力画像に対してこれを適用してウェーブレット変換を実施し、ウェーブレット画像を作成するウェーブレット画像作成手段と、閾値が格納され、前記ウェーブレット画像に対してこれを適用して二値化処理を実施し、二値化画像を作成する二値化画像作成手段と、前記二値化画像を使用して、少なくとも粒状材料の寸法および形状からなる粒状材料情報を算出する粒状材料情報算出手段と、前記粒状材料情報を使用して、前記試料の粒度分布曲線を作成する粒度分布曲線作成手段と、を有し、前記入力画像作成手段、ウェーブレット画像作成手段、二値化画像作成手段、粒状材料情報算出手段、粒度分布曲線作成手段がコンピュータ内に格納され、各手段の実行がおこなわれるようになっているものである。

本発明の粒度特定システムにより、実質的に上記する粒度特定方法を実施することができるが、本システムを構成する各手段（より具体的には光学系手段以外の手段）は、一つのコンピュータ内に格納され、各手段がバス等で繋がれるとともに、ＣＰＵ（中央演算処理装置）にて相互のデータの送受信、各手段の実行がおこなわれるものであってもよいし、２以上のコンピュータが有線もしくは無線で繋がれ、光学系手段以外の各手段が複数のコンピュータ内に格納されていてもよい。

いずれにせよ、この粒度特定システムを適用することにより、ダム建設等の場合のように、試料の規模、数が膨大となるケースにおいても、たとえば一人もしくは少数の管理者のみで、試料の全数を精度よく材料管理することが可能となる。

なお、この粒度特定システムにおいても、前記粒度分布曲線作成手段には、粒度分布曲線に加えて基準値ラインが作成されており、粒度分布曲線が管理基準値を満足するか否かの粒度管理が実行されるようになっているのが望ましい。

また、前記粒状材料の粒度特定システムはさらに、粒度が急変する試料が特定された際に、もしくは、粒度分布曲線が管理基準値を満足しない際に、異常試料の検出を警報する警報手段を有しており、異なる前記試料が連続的に搬送され、試料ごとの粒度分布曲線が連続的に作成され、その中で必要に応じて、すなわち、粒度が急変する試料が特定された際に、もしくは、粒度分布曲線が管理基準値を満足しない際に、前記警報手段が作動するようになっているのが望ましい。

上記する本発明による粒状材料の粒度特定方法や粒度特定システムによれば、従来技術のごとく、時間を要するシェーディング処理や照射方向切り換え作業などが一切不要であり、しかも、試料の規模や数に関わりなく、その全数を効率的かつ精緻に材料管理することが可能となる。したがって、特にダム工事等の試料数が膨大なケースにおいて、連続的にリアルタイムな材料管理を実行せんとする場合に、その効果は最大限に発揮される。

以上の説明から理解できるように、本発明の粒状材料の粒度特定方法および粒度特定システムによれば、撮影画像に基づく入力画像に対して、ラプラシアンガウシアン関数を適用してウェーブレット変換を実施し、作成されたウェーブレット画像を使用して二値化画像を作成し、これを使用して粒状材料情報を算出するとともに粒度分布曲線を作成するようにしたことで、試料の規模や数に関わりなく、その全数を効率的かつ精緻に材料管理することが可能となる。

本発明の粒度特定方法を説明したフロー図である。 本発明の粒度特定システムを説明した模式図である。 粒度特定システムを構成する各種制御手段（制御部）のブロック図である。 撮影画像の一実施の形態を示した図である。 ウェーブレット画像の一実施の形態を示した図である。 二値化画像の一実施の形態を示した図である。 粒度解析画像の一実施の形態を示した図である。 粒度分布曲線の一実施の形態を示した図である。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
図１は、本発明の粒度特定方法を説明したフロー図であり、図２は、本発明の粒度特定システムを説明した模式図であり、図３は、粒度特定システムを構成するコンピュータ２０内に格納された、各種制御手段（制御部）のブロック図である。

本発明の粒度特定システム１００は、ＣＣＤカメラ等の光学系手段１０と、当該光学系手段１０にて撮影された試料の撮影データが有線もしくは無線で送信されるコンピュータ２０と、から大略構成されている。なお、図２で示す実施の形態は、ベルトコンベヤＢＣにて連続的に大量の試料Ｓａ１，Ｓａ２，Ｓａ３，…が搬送され（Ｘ方向）、これを光学系手段１０にて連続的に撮影し、その撮影データが、管理塔Ｋ内に収容されたコンピュータ２０に順次送信されるシステムを示すものである。したがって、たとえば、ダム等における大量の試料の粒度管理を、全サンプルに亘って連続実施するのに好適なシステムとなっており、粒度管理がオートメーション化されていることから、少数の管理者のみでリアルタイムに、しかも精緻な管理がおこなわれるものとなっている。

本発明の粒度特定方法では、まず、砂、礫、等の地盤材料やコンクリート破砕片のいずれか一種を含み、多様な寸法、形状を呈してなる粒状材料が混在した試料を、光学系手段１０にて撮影し、図４で示すような撮影画像（データ）がコンピュータ２０に送信され、撮影画像データ入力部３１に格納される。

撮影画像データ入力部３１に格納された撮影画像データは、入力画像作成部３２に送信され、被管理対象試料の入力画像が作成される（ステップＳ１）。

作成された入力画像に対し、今度は、ウェーブレット変換部４１にてウェーブレット変換が実施され、変換結果に基づいてウェーブレット画像作成部４２にて、図５で示すようなウェーブレット画像が作成される（ステップＳ２）。

ここで、ウェーブレット変換部４１におけるウェーブレット変換アルゴリズムを概説する。
まず、ウェーブレット関数には、ガボール関数やラプラシアンガウシアン関数などがあるが、本粒度特定方法および粒度特定システムにおいては、その特定対象が、円形、楕円形、これらが不均一にくずれた形状を呈する粒状材料であることより、これらの形状検出に好適なラプラシアンガウシアン関数を適用してウェーブレット変換を実施する。以下、数式１にラプラシアンガウシアン関数を、数式２にウェーブレット展開係数（二次元ウェーブレット変換基本式）を、数式３に数式２で示すウェーブレット展開係数の絶対値の累計値からなる特徴量を、それぞれ示す。

ここで、ｆ（ｘ、ｙ）は入力画像を、（ｘ_０、ｙ_０）は（ｘ、ｙ）の平面上の平行移動量を、σはガウス関数の標準偏差を、それぞれ示している。

上記するラプラシアンガウシアン関数においては、標準偏差σの大小により、検出可能な粒子径を設定できることが特徴であり、細かな粒子径の変化を捉える場合には標準偏差を小さく設定し、緩やかな粒子径の変化を捉える場合には標準偏差を大きく設定すればよく、標準偏差を調整して粒状材料の寸法レンジを設定することにより、所望する粒子径群からなる、もしくは粒子径変化を有したウェーブレット画像を得ることができる。

図５で示すウェーブレット画像は、ウェーブレット展開係数を基準化して図化することにより作成される。なお、図示するウェーブレット画像は、空間分解能０．３ｍｍ／ピクセルの撮影画像（入力画像）で、ラプラシアンガウシアン関数における変数である標準偏差σを２とし、最小粒径が０．５ｍｍの場合の画像である。

ウェーブレット画像が作成されたら、上記数式３によって算定された出力結果の特徴量を使用して、二値化処理を実行する。

この二値化処理に際し、ウェーブレット変換部４１にてウェーブレット変換が実行され、上記特徴量がともに算定されて、この特徴量の平均値が閾値格納部５３に送信される。

二値化処理部５１では、閾値格納部５３から閾値である特徴量の平均値が送信され、これを閾値として、ウェーブレット画像を二値化処理し、二値化画像作成部５２にて二値化画像が作成される（ステップＳ３）。なお、二値化処理に際し、この閾値の設定はあくまでも一例であり、他の閾値設定法に基づいて任意の閾値を設定してもよい。

次に、作成された二値化画像を粒状材料情報算出部６１に送信し、粒状材料に関する種々の情報の算出を実行する（ステップＳ４）。

この粒状材料情報算出部６１では、粒子ごとの面積（Ｓ）や周囲長（Ｌ：粒子の外郭長さ）、真円度（Ｌ^２/４πＳ）、等価径（（Ｓ/π）^１/２）、長軸（粒子の相当楕円（同面積で一次および二次モーメントが等しい楕円）の長軸長さ）、短軸（粒子の相当楕円の短軸長さ）などがコンピュータ内で二値化画像を参照して測定される。すなわち、これらの粒状材料情報により、各粒子の寸法と形状が特定されることとなる。

なお、算出された粒状材料情報を、粒度解析画像作成部６３に送信し、ここで、図７で示すように色分けされた（図７では、黒〜グレー〜白の濃淡で粒子が示されているが、実際にはカラー表示される）粒度解析画像を作成してもよい。

各粒状材料の寸法や形状等の材料情報が算定（特定）されたら、この算定データが粒度分布曲線作成部６２に送信され、ここで粒度分布曲線が作成される（ステップＳ５）。

この粒度分布曲線の作成に際しては、たとえば、形状が円や楕円もしくはそれらに近似した粒子のみを抽出して、粒度分布曲線を作成することができる。

図８に、粒度分布曲線の一例を示している。ここで、同図で示すように、この粒度分布曲線に対して、たとえば上限、下限の管理基準値ラインを当てはめ、作成された任意試料の粒度分布曲線がこの管理基準値を満足しているか否かを検証することにより、粒度管理がおこなわれることとなる。

すなわち、コンピュータ２０内には、管理基準値格納部７２が設けてあり、ここに、管理者が所定の管理基準値をデータ入力し、これに基づいて図示のごとき上下限の管理基準値ラインが作成される。

粒度分布曲線と、設定された管理基準値との比較演算部７１にて試料の良否が判断され、たとえば、粒度が急変する試料が特定された際に、もしくは、粒度分布曲線が管理基準値を満足しない際に、これが異常試料であるとして、異常試料を検出した旨が警報部８１に送信され、管理者にその情報が提供される。管理者は、この異常試料警報に基づいてそのバッチの試料を取り除くことで、不良試料がダム等の建設に供されることが抑止される。

なお、上記する各種入力部や画像作成部、処理部や算出部は、中央演算処理部（ＣＰＵ６６）で実行制御されること、不図示のＲＡＭやＲＯＭが内部構成として存在していること、各部とＣＰＵが相互にバス等で繋がれていること、などの基本的なコンピュータ内部構成をコンピュータ２０が有していることは勿論のことである。

そして、図２で示すように、ベルトコンベヤＢＣ等で連続的に試料が搬送され、その全試料の粒度管理を実行する際には、図１で示すステップＳ１〜ステップＳ５までの一連のステップが試料ごとに実行されることとなる。すなわち、ベルトコンベヤＢＣで連続搬送される試料Ｓａ１，Ｓａ２，…が光学系手段１０にて連続的に撮影され、撮影画像データが連続的にコンピュータ２０に送信され、コンピュータ２０内で、試料ごとにステップＳ１〜ステップＳ５が実行される。

以上で説明する本発明の粒度特定方法や粒度特定システム１００によれば、撮影画像に基づく入力画像に対してラプラシアンガウシアン関数を適用してウェーブレット変換を実施し、作成されたウェーブレット画像を使用して二値化画像を作成し、これを使用して粒状材料情報を算出するとともに粒度分布曲線を作成するようにしたことにより、たとえば、膨大な試料が連続搬送されるような、ダム等の大規模構造物を施工するケースにおいても、試料の全数を効率的かつ精緻に、しかも少数の管理者のもとで材料管理することが可能となる。したがって、上記で掲げる、篩い分けを前提とした管理方法の有する課題は勿論のこと、上記特許文献１，２等が有する課題をも効果的に解消することができ、工費を増大させることなく、精緻な粒状材料の粒度管理のもとで、高品質なインフラ施設の施工に寄与できるものとなる。

以上、本発明の実施の形態を、図面を用いて詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における設計変更等があっても、それらは本発明に含まれるものである。

１０…光学系手段（ＣＣＤカメラ）、２０…コンピュータ、１００…粒度特定システム、ＢＣ…ベルトコンベヤ、Ｓａ１，Ｓａ２，Ｓａ３…試料（サンプル）

Claims (8)

1. 少なくとも、砂、礫、等の地盤材料やコンクリート破砕片のいずれか一種を含み、多様な寸法、形状を呈してなる粒状材料が混在した試料において、その粒度を特定する粒状材料の粒度特定方法であって、
   前記試料を光学系手段にて撮影し、撮影画像をコンピュータに入力して入力画像とする第１のステップ、
   前記入力画像に対し、ラプラシアンガウシアン関数を適用してウェーブレット変換を実施し、ウェーブレット画像を作成する第２のステップ、
   前記ウェーブレット画像に対し、予め設定されている閾値を適用して二値化処理を実施し、二値化画像を作成する第３のステップ、
   前記二値化画像を使用して、少なくとも粒状材料の寸法および形状からなる粒状材料情報を算出する第４のステップ、
   前記粒状材料情報を使用して、前記試料の粒度分布曲線を作成する第５のステップ、からなる、粒状材料の粒度特定方法。
2. 前記第２のステップにおいて、ラプラシアンガウシアン関数を構成する変数である標準偏差の大小を調整することによって粒状材料の寸法レンジが決定され、決定された寸法レンジに基づいてウェーブレット画像が作成される、請求項１に記載の粒状材料の粒度特定方法。
3. 前記第５のステップで作成された粒度分布曲線に管理基準値を割り当て、管理基準値を満足するか否かの粒度管理が実行される、請求項１または２に記載の粒状材料の粒度特定方法。
4. 異なる前記試料が連続的に搬送される場合において、試料ごとに連続的に前記第１のステップを実行し、該試料ごとに前記第５のステップまでを実行してそれぞれの粒度分布曲線を作成する、請求項１〜３のいずれかに記載の粒状材料の粒度特定方法。
5. 請求項４に記載の粒状材料の粒度特定方法において、
   粒度が急変する試料が特定された際に、もしくは、粒度分布曲線が管理基準値を満足しない際に、異常試料の検出を警報する、粒状材料の粒度特定方法。
6. 少なくとも、砂、礫、等の地盤材料やコンクリート破砕片のいずれか一種を含み、多様な寸法、形状を呈してなる粒状材料が混在した試料において、その粒度を特定する粒状材料の粒度特定システムであって、
   前記試料を撮影する光学系手段と、
   前記光学系手段にて撮影された撮影画像が入力されて入力画像を作成する入力画像作成手段と、
   ラプラシアンガウシアン関数が格納され、前記入力画像に対してこれを適用してウェーブレット変換を実施し、ウェーブレット画像を作成するウェーブレット画像作成手段と、
   閾値が格納され、前記ウェーブレット画像に対してこれを適用して二値化処理を実施し、二値化画像を作成する二値化画像作成手段と、
   前記二値化画像を使用して、少なくとも粒状材料の寸法および形状からなる粒状材料情報を算出する粒状材料情報算出手段と、
   前記粒状材料情報を使用して、前記試料の粒度分布曲線を作成する粒度分布曲線作成手段と、を有し、
   前記入力画像作成手段、ウェーブレット画像作成手段、二値化画像作成手段、粒状材料情報算出手段、粒度分布曲線作成手段がコンピュータ内に格納され、各手段の実行がおこなわれるようになっている、粒状材料の粒度特定システム。
7. 前記粒度分布曲線作成手段には、粒度分布曲線に加えて管理基準値ラインが作成されており、粒度分布曲線が管理基準値を満足するか否かの粒度管理が実行されるようになっている、請求項６に記載の粒状材料の粒度特定システム。
8. 前記粒状材料の粒度特定システムはさらに、粒度が急変する試料が特定された際に、もしくは、粒度分布曲線が管理基準値を満足しない際に、異常試料の検出を警報する警報手段を有しており、
   異なる前記試料が連続的に搬送され、試料ごとの粒度分布曲線が連続的に作成され、その中で、粒度が急変する試料が特定された際に、もしくは、粒度分布曲線が管理基準値を満足しない際に前記警報手段が作動するようになっている、請求項７に記載の粒状材料の粒度特定システム。

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