JP2016084579A - 構造物のたわみ量分布監視方法及び監視装置 - Google Patents

Abstract

【課題】橋梁等の構造物上の被写体の画像に基づいたタイミングで撮影される構造物のたわみ計測のための画像を用いることにより、構造物のたわみ量分布の定期的な監視や、任意のタイミングで迅速にたわみ量分布の監視結果を得ることを提供する。【解決手段】画像処理部１３は、ビデオカメラ１１で橋梁２０を撮影した動画像に基づいて橋梁２０に車両が存在しないことを検出した時にデジタルカメラ１２を制御して橋梁２０を撮影させ、そのときの撮影静止画像を参照画像としてデータベース１４に保存する。また、画像処理部１３は、上記動画像に基づいて橋梁２０に所定の車両（検査車両あるいは対象車両）が存在することを検出した時にデジタルカメラ１２を制御して橋梁２０を撮影させ、そのときの撮影静止画像を測定画像としてデータベース１４に保存する。そして、参照画像と測定画像とを比較して橋梁２０のたわみ量分布を測定し、監視する。【選択図】図１

Description

本発明は構造物のたわみ量分布監視方法及び監視装置に係り、特に構造物である橋梁のたわみ量分布を、撮像装置を用いて監視する監視方法及び監視装置に関する。

今後、我が国の社会インフラの老朽化は急速に進むことから、経年劣化による被害発生の可能性が指摘されている。また、２０１１年３月に発生した東日本大震災の影響を大きく受けた東北地方では、２０１４年９月現在でも未だに社会インフラの補修が完了していない状況である。このようなことから安価で簡便な社会インフラモニタリング技術の開発は喫緊の課題になっている。例えば、橋梁モニタリングでは、最初に橋梁の目視検査が行われる。その目視検査で腐食や割れなどが観察されて構造上問題があると判断された場合は、更に詳細な検査が行われ、直ちに修復する必要性の有無が検討される。

このときの詳細検査の一つにたわみ計測がある。たわみ計測において基準となるのが、国土交通省が作成した「橋、高架の道路等の技術基準」（道路標示方書）に記された照査指標としてのたわみ許容値である。例えば、支間長が１０〜４０メートルのコンクリート床版単純鋼桁では、支間長の二乗の２万分の一をたわみ許容値とし、それを越えるたわみが生じる場合は橋梁の安全性に問題があるとされる。

そして、橋梁の安全性を担保するには、たわみの計測値がたわみ許容値を越えたか否か長期間にわたって監視することで、万一たわみ許容値を越えたときには早期の補修作業を可能にすることが重要である。橋梁のたわみ計測は、従来は変位計や歪みゲージにより計測している。

しかしながら、変位計によりたわみを計測する場合、河床面から足場を組んで変位計を取り付ける必要があるが、変位計取り付けのための橋梁への足場組み立ては非常に費用と手間がかかるという問題がある。また、橋梁の安全性のためには、橋梁の複数の箇所のたわみ計測をして、それらのたわみ計測値の分布、すなわちたわみ量分布を求め、更に長期間監視する必要がある。

しかし、変位計は点計測センサであることから、たわみ量分布を求めるためには計測したい箇所毎に変位計を取り付ける必要があり、多点計測を行うと費用が嵩む。更に、景観の問題から足場を設置できる期間は限られる。以上から変位計を利用して長期間にわたりたわみ量分布を監視することはできない。歪みゲージの場合も点計測センサであることから、たわみ量分布を求めるためには計測したい箇所毎に設置する必要があり、多点計測を行うと費用が嵩む。

そこで、橋梁に足場を組み立てて変位計を取り付けることなく、橋梁のたわみ量を測定する方法が従来提案されている（例えば特許文献１参照）。この特許文献１記載のたわみ量計測方法では、桁により床版が支持される橋梁の床版のたわみ量を測定する方法において、桁間の中央又はその近傍を加振し、床版上で前記中央又はその近傍の振動と、桁上又はその近傍の振動とを測定し、それらの測定結果からたわみ量を測定する。

また、橋梁に足場を組み立てて変位計を取り付けることなく多点計測が可能な別の方法として、デジタルカメラを用いて撮影された画像から構造物の変位分布を評価する全視野計測がある。全視野計測はマーカーと呼ばれる変位計測に用いる模様の種類から次の２種類に大別される。図９のようなランダム模様のマーカーを用いるデジタル画像相関法と、図１０のような規則模様を用いるモアレ法である。それぞれの手法を用いた変位計測技術は特許文献２及び３に開示されている。

これらの変位計測技術では、構造物にマーカーを取り付け、定点固定したデジタルカメラで対象となる構造物を撮影することで、マーカーを取り付けた箇所の変位を測定できる。したがって、計測したい箇所毎にマーカーを取り付けることで、構造物の変形分布が測定できる。また、モアレ法では、図１１に示すように構造物が周期的構造を有する場合（図１１では橋梁の主桁のトラス構造１００が周期的構造になる）、その周期的構造自体をマーカーに利用して構造物の変位分布を計測することができる。

特開平１０−０２６９３１号公報 特開２００６−３２９６２８号公報 特開２０１１−１７４８７４号公報

しかしながら、特許文献１記載のたわみ量測定方法では、橋梁上に加振装置と振動計を設置することから、橋梁の定期検査時などには通行規制した状態でなければたわみ量を測定できないという問題がある。

一方、特許文献２及び３に開示された全視野計測を利用した橋梁のたわみ量計測では、橋梁に車両が存在しない状態で撮影された画像を参照画像として保存する。そして、橋梁に車両が通過したときに撮影された測定画像を保存し、参照画像との比較から測定画像が撮影されたときに通過した車両に応じたたわみ量分布を計測する。そのため、全視野計測を利用した橋梁のたわみ量計測では、橋梁を通行する車両を認識した上で、参照画像、及び測定画像の撮影を行わなければならない。したがって、全視野計測を利用した橋梁のたわみ量計測では、車両の橋梁の通行量や通行タイミングが不定期であるため、橋梁の一定期間毎の定期検査でのたわみ量分布の監視や、災害発生直後などの緊急事態発生直後の迅速な橋梁のたわみ量分布の測定には不向きである。

本発明は以上の点に鑑みなされたもので、橋梁等の構造物上の被写体の画像に基づいたタイミングで撮影される構造物のたわみ計測のための画像を用いることにより、構造物のたわみ量分布の定期的な監視や、任意のタイミングで迅速にたわみ量分布の監視結果を得ることを可能とする構造物のたわみ量分布監視方法及び監視装置を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するため、本発明の構造物のたわみ量分布監視方法は、構造物である橋梁に車両が存在しないときに撮影手段を制御して橋梁を撮影させ、そのときの撮影画像を参照画像として取得する参照画像取得ステップと、橋梁に所定の車両が存在するときに撮影手段を制御して橋梁を撮影させ、そのときの撮影画像を測定画像として取得する測定画像取得ステップと、参照画像と測定画像とを比較して、橋梁のたわみ量分布を測定する測定ステップと、測定ステップで測定したたわみ量分布を保存手段に保存する保存ステップと、を含み、保存手段に保存されたたわみ量分布の経時変化に基づいて、たわみ量分布の監視を行うことを特徴とする。

ここで、本発明の構造物のたわみ量分布監視方法の前記撮影手段は、動画像を出力するビデオカメラと、静止画像を出力するデジタルカメラとよりなり、前記参照画像取得ステップは、前記ビデオカメラから出力された前記動画像に基づいて前記橋梁上を走行する車両が存在するか否かを判定し、前記車両が存在しないと判定した第１のタイミング時に前記デジタルカメラのシャッターを制御して前記デジタルカメラにより撮影された静止画像を参照画像として取得し、前記測定画像取得ステップは、前記ビデオカメラから出力された前記動画像に基づいて前記橋梁上を前記所定の車両として予め定めた対象車両が走行しているか否かを判定し、前記対象車両が走行していると判定した第２のタイミング時に前記デジタルカメラのシャッターを制御して前記デジタルカメラにより撮影された静止画像を測定画像として取得するようにしてもよい。

また、上記の目的を達成するため、本発明の構造物のたわみ量分布監視装置は、構造物である橋梁を撮影する撮影手段と、橋梁に車両が存在しないときに撮影手段を制御して橋梁を撮影させ、そのときの撮影画像を参照画像として取得する参照画像取得手段と、橋梁に所定の車両が存在するときに撮影手段を制御して橋梁を撮影させ、そのときの撮影画像を測定画像として取得する測定画像取得手段と、参照画像と測定画像とを比較して、橋梁のたわみ量分布を測定する測定手段と、測定手段で測定したたわみ量分布を保存する保存手段と、を備え、保存手段により保存されたたわみ量分布の経時変化に基づいて、たわみ量分布の監視を行うことを特徴とする。

ここで、本発明の構造物のたわみ量分布監視装置の前記撮影手段は、動画像を出力するビデオカメラと、静止画像を出力するデジタルカメラとよりなり、前記参照画像取得手段は、前記ビデオカメラから出力された前記動画像に基づいて前記橋梁上を走行する車両が存在するか否かを判定し、前記車両が存在しないと判定した第１のタイミング時に前記デジタルカメラのシャッターを制御して前記デジタルカメラにより撮影された静止画像を参照画像として取得し、前記測定画像取得手段は、前記ビデオカメラから出力された前記動画像に基づいて前記橋梁上を前記所定の車両として予め定めた対象車両が走行しているか否かを判定し、前記対象車両が走行していると判定した第２のタイミング時に前記デジタルカメラのシャッターを制御して前記デジタルカメラにより撮影された静止画像を測定画像として取得するようにしてもよい。

本発明によれば、橋梁等の構造物の撮影画像に基づいて当該構造物を通過する交通量を監視して、構造物の参照画像及び測定画像を撮影するタイミングを制御し、得られた参照画像及び測定画像に基づいて、足場を組み立てる必要なく、構造物のたわみ量分布の定期的な監視ができ、また任意のタイミングで迅速にたわみ量分布の監視結果を得ることができる。更に、本発明によれば、通行規制を行うことなく、構造物のたわみ量分布を監視することができる。

本発明に係る構造物のたわみ量分布監視装置の一実施形態の構成図である。 河川敷に架かる橋梁におけるビデオカメラ、デジタルカメラの設置例を示す図である。 海峡などに架かる橋梁におけるビデオカメラ、デジタルカメラの設置例を示す図である。 重量が既知の検査車両をデジタルカメラにより撮影することを説明する図である。 図１の実施形態及び本発明方法の動作説明用フローチャートである。 橋梁上を走行する１０トントラック及びそのときの橋梁のたわみ量分布の一例を示す図である。 車種−たわみ量量分布関係データベースの一例のイメージを示す図である。 たわみ量分布形状が異なる場合、最小二乗近似曲線に違いが現れることを説明する図である。 ランダム模様のマーカーの一例を示す図である。 規則模様のマーカーの一例を示す図である。 橋梁が有する周期構造の一例を示す図である。

次に、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
図１は、本発明に係る構造物のたわみ量分布監視装置の一実施形態の構成図を示す。同図において、本実施形態の構造物のたわみ量分布監視装置１０は、構造物のたわみ量分布として橋梁２０のたわみ量分布を監視する装置であって、ビデオカメラ１１、デジタルカメラ１２、画像処理部１３、データベース１４及び警報制御部１５を有する。ビデオカメラ１１及びデジタルカメラ１２は本発明の撮影手段を構成している。また、画像処理部１３は、本発明の参照画像取得手段、測定画像取得手段、測定手段を構成している。更に、データベース１４は本発明の保存手段を構成している。

ビデオカメラ１１は、橋梁２０を撮影して、橋梁２０上を走行する車両２１の動画像や、走行する車両２１が存在しないときの橋梁２０の動画像を出力する。デジタルカメラ１２は、橋梁２０上に停車させた検査車両を撮影してその静止画像を出力したり、また橋梁２０のたわみ量分布を計測する範囲を撮影してその静止画像を出力する。ビデオカメラ１１及びデジタルカメラ１２の設置位置は、橋梁２０が例えば図２に示すように、河川２５に架かる橋梁２０においては、河原にビデオカメラ１１とデジタルカメラ１２とを併設することができる。一方、橋梁２０が海峡などに架かるような大型橋梁の場合は、図３に示すように、ビデオカメラ１１は橋梁２０の主塔に設置されて橋梁２０上を通行する車両を上方から撮影し、デジタルカメラ１２は橋梁２０全体を撮影できるように橋梁２０から離れた位置に設置される。従って、いずれの場合も足場を組む必要はない。

図１に戻って説明する。画像処理部１３は、ビデオカメラ１１が出力する動画像から自動認識技術により橋梁２０上の車両の交通量を監視し、その監視結果に従った所定のタイミングでデジタルカメラ１２のシャッターを制御し、撮影された静止画像を参照画像や測定画像としてデータベース１４に保存する。例えば、画像処理部１３は、動画像に基づいて橋梁２０に車両が存在しないことを検出した時にデジタルカメラ１２を制御して橋梁２０を撮影させ、そのときの撮影静止画像を参照画像としてデータベース１４に保存する。また、画像処理部１３は、動画像に基づいて橋梁２０に所定の車両（後述する検査車両あるいは対象車両）が存在することを検出した時にデジタルカメラ１２を制御して橋梁２０を撮影させ、そのときの撮影静止画像を測定画像としてデータベース１４に保存する。

また、画像処理部１３は、データベース１４に保存された参照画像と測定画像とを比較して橋梁２０のたわみ量を測定してデータベース１４に保存する。データベース１４は、画像処理部１３により測定されたたわみ量を蓄積してたわみ量分布を保存したり、デジタルカメラ１２で撮影された静止画像を保存する。警報制御部１５は、データベース１４に蓄積されたたわみ量分布が許容範囲を超えたとき警報を発生して異常データを検知したことを外部に報知する。なお、警報制御部１５は必ずしも設けなくてもよい。

次に、本実施形態の構造物のたわみ量分布監視装置１０の動作について説明する。
（ａ）定期点検時に検査車両を通行させたときに計測されるたわみ量分布のデータベース化
橋梁２０の定期点検時に交通規制をかけて橋梁２０に車両が無い状態をデジタルカメラ１２により撮影してその撮影画像を参照画像としてデータベース１４に保存する。続いて、図４に示すように、重量が既知の検査車両２２を橋梁２０上にて停車させてデジタルカメラ１２により撮影し、その撮影画像を測定画像としてデータベース１４に保存する。続いて、上記の参照画像と測定画像とを比較して、橋梁２０のたわみ量分布を評価し、データベース１４に保存する。一定期間毎の定期点検毎に同様な撮影及び参照画像と測定画像との比較を行い、橋梁２０のたわみ量分布を評価し、データベース１４に蓄積することを繰り返す。

これにより、データベース１４に蓄積された橋梁２０のたわみ量分布に基づいて、橋梁２０の構造健全性評価の指針になる一定荷重に対するたわみ量分布（たわみ量分布形状とたわみ量の最大値）の経時変化を監視することができる。橋梁２０に損傷が発生した場合、損傷発生箇所付近でたわみ量分布形状に変化が現れるなど、たわみ量にも変化が現れると考えられることから、たわみ量分布形状とたわみ量とに変化が現れた場合は、より詳細な検査を行い、損傷発生箇所を特定して早期の補修作業を行うことで、経済的な橋梁管理が可能になる。なお、（ａ）の例ではビデオカメラ１２は使用しない。

（ｂ）災害後の迅速な橋梁健全診断のためのたわみ量分布の測定
震災などの災害その他により橋梁の安全性に疑問が生じたとき、任意のタイミングで、定期点検の場合と同様に、交通規制をかけて橋梁２０に車両が無い状態をデジタルカメラ１２により撮影して、その撮影画像を参照画像としてデータベース１４に保存する。続いて、図４に示すように、重量が既知の検査車両２２を橋梁２０上にて停車させてデジタルカメラ１２により撮影し、その撮影画像を測定画像としてデータベース１４に保存する。そして、今回データベース１４に保存した参照画像と測定画像とを比較して上記任意のタイミングの橋梁２０のたわみ量分布（以下、便宜上、災害発生後のたわみ量分布という）を測定・評価する。

その後、データベース１４に保存されている災害発生前のたわみ量分布と、今回測定・評価した災害発生後のたわみ量分布とを比較することで、災害が橋梁の構造健全性に及ぼした影響を評価することができる。すなわち、上記の比較により災害発生前のたわみ量分布形状が異なる場合や、災害発生前のたわみ量の最大値よりも大きなたわみ量が現れている場合は、橋梁の構造に問題があると判断でき、この場合は損傷箇所を特定して損傷部位を補修することで、災害発生後に定期点検を待たずに迅速な補修ができる。また、災害発生前のたわみ量分布形状、及びたわみ量と変化が無い場合は、橋梁の構造に問題がないと判断でき、橋梁の利用を再開することができる。このように、本実施形態によれば、災害発生後など橋梁の安全性に疑問が生じた任意のタイミングでたわみ量分布を測定することで、迅速で信頼性の高い災害発生後などの橋梁監視ができる。なお、（ｂ）の例ではビデオカメラ１２は使用しない。

（ｃ）ビデオカメラとデジタルカメラの両撮影画像を用いたたわみ量分布の監視
次に、本実施形態の構造物のたわみ量分布監視装置１０の、ビデオカメラ１１とデジタルカメラ１２の両撮影画像を用いて行うたわみ量分布の監視動作について、図５のフローチャートを併せ参照して説明する。まず、ビデオカメラ１１とデジタルカメラ１２の撮影に先立ち、撮影対象とする車両、警報発令、及び撮影終了条件を登録する（図５（Ａ）のステップＳ１）。ここで、撮影対象とする車両とは、例えば１０トントラック、５〜１０トントラックなど、重量が異なる車種を分類するものである。また、警報発令とは、異常なたわみ量分布を計測した際に、利用者に通知するためのものである。更に、撮影終了条件とは、具体的には撮影終了時間の指定や撮影機材の異常に伴う撮影中止を意味する。

続いて、橋梁２０上に車両が存在しないときの参照画像を撮影する（図５（Ａ）のステップＳ２）。ステップＳ２は、詳細には図５（Ｂ）に示すフローチャートが示す手順によるステップである。すなわち、ステップＳ２では、まずビデオカメラ１１により橋梁２０を撮影し（ステップＳ２１）、画像処理部１３が、ビデオカメラ１１の撮影動画像に基づき、動画像から車両の特徴を識別でき、かつ、橋梁２０上の交通量を数値化するソフトウェアを用いて、橋梁２０上に車両が存在するかどうかを判定する（ステップＳ２２）。

橋梁２０上に車両が存在するときは引き続きビデオカメラ１１による撮影と、撮影動画像に基づく車両の有無判定とを繰り返すが、橋梁２０上に車両が存在しないと判定したときは（ステップＳ２２のNo）、画像処理部１３はその時点でデジタルカメラ１２のシャッターを制御して撮影させ（ステップＳ２３）、デジタルカメラ１２により撮影された車両が存在しないときの橋梁２０の静止画像を参照画像としてデータベース１４に保存する（ステップＳ２４）。

続いて、画像処理部１３は、対象車両通過時の測定画像を撮影する（図５（Ａ）のステップＳ３）。ステップＳ３は、詳細には図５（Ｃ）に示すフローチャートが示す手順によるステップである。すなわち、ステップＳ３では、まずビデオカメラ１１により橋梁２０を撮影し（ステップＳ３１）、画像処理部１３が、ビデオカメラ１１の撮影動画像に基づき、動画像から車両の特徴を識別でき、かつ、橋梁２０上の交通量を数値化するソフトウェアを用いて、橋梁２０上を撮影対象となる車両のみが通過するかどうかを判定する（ステップＳ３２）。

橋梁２０上に撮影対象となる車両が通過しないときは引き続きビデオカメラ１１による撮影と、撮影動画像に基づく撮影対象となる車両の有無判定とを繰り返すが、橋梁２０上に撮影対象となる車両が通過すると判定したときは（ステップＳ３２のYes）、画像処理部１３はその時点でデジタルカメラ１２のシャッターを制御して撮影させる（ステップＳ３３）。例えば、１０トントラックを撮影対象の車両と設定した場合、画像処理部１３は、１０トントラックの特徴を学習したソフトウェアを利用することで、１０トントラックが一台橋梁２０を通過すると判定したときは、デジタルカメラ１２で撮影された撮影対象の１０トントラックが通過するときの橋梁２０の静止画像を測定画像としてデータペース１４に保存する（ステップＳ３４）。

続いて、画像処理部１３は、ステップＳ３４で保存した撮影対象の車両が通過するときの橋梁２０の静止画である測定画像と、ステップＳ２４で保存された車両が存在しないときの橋梁２０の静止画である参照画像とを比較し、その比較結果から撮影対象の車両が通過するときの橋梁２０のたわみ量分布を計測し（図５（Ａ）のステップＳ４）、計測したたわみ量分布をデータベース１４に保存する（図５（Ａ）のステップＳ５）。

図６（Ａ）は、デジタルカメラ１２で撮影された、橋梁２０上を通過する撮影対象の１０トントラック２４の一例のイメージ図を示す。同図（Ｂ）は、このときのステップＳ４で計測された橋梁２０のたわみ量分布の一例を示す。図６（Ｂ）に示すたわみ量分布は、図１及び図６（Ａ）に示すように橋梁２０の側面に複数個のマーカー２３を取り付けてモアレ法により測定することができる。図６（Ｂ）に示すように橋梁２０の桁の中央部付近で最大のたわみ量が生じたことから、１０トントラック２４のたわみ量として測定された最大のたわみ量をデータベース１４に保存する。また、各マーカー２３で計測されたたわみ値のプロットを最小二乗近似した、図６（Ｂ）にＩで示すたわみ量分布曲線も、併せてデータベース１４に保存する。なお、このとき１０トントラック一台の通過に限らず、１０トン未満の中型トラック、またはバスなどの異なる車種に応じた、たわみ量分布のデータベースを構築してもよい。

このように、ビデオカメラ１１とデジタルカメラ１２とを併用した撮影を連続的、又は定期的に行うことで、橋梁固有の車種−たわみ量、車種−たわみ量分布関係データベースを構築することができる。図７は、このとき得られる車種−たわみ量量分布関係データベースの一例のイメージを示す。同図において、IIは１０トントラックのたわみ量分布、IIIは５〜１０トントラックのたわみ量分布、IVは検査用車両のたわみ量分布をそれぞれ示す。同じ車種であっても、積載荷重が異なることが多いから、多数のデータを取得することで車種毎のたわみ量の分布範囲をより正確に得ることができる。

また、図５（Ａ）のステップＳ５でデータベース１４に蓄積されたたわみ量分布は正常なものであるとは限らない。そこで、警報制御部１５がステップＳ５でデータベース１４に蓄積されたたわみ量分布に対して警報判定を行う（図５（Ａ）のステップＳ６）。ステップＳ６は、詳細には図５（Ｄ）に示すフローチャートが示す手順によるステップである。すなわち、ステップＳ６では、まずステップＳ５で保存されたたわみ量分布におけるたわみ量の最大値が予め定めた所定の許容値を超過しているかどうかを判定し（ステップＳ６１）、超過していれば警報発令を行い（ステップＳ８）、超過していなければ続いて、上記の保存されたたわみ量分布の範囲が、データベース１４に蓄積された過去のたわみ量分布範囲が有為に大きくシフトしているかどうかを判定する（ステップＳ６２）。

上記の保存されたたわみ量分布の範囲が、データベース１４に蓄積された過去のたわみ量分布範囲から大きく外れているときは警報制御部１５が警報発令を行い（ステップＳ８）、大きく外れていないときは、続いてたわみ量分布曲線の相互相関係数が予め設定したしきい値を超えているかどうか判定する（ステップＳ６３）。ステップＳ６３では、定期的に計測して評価された車種-たわみ量分布曲線が、しきい値を超えて測定の度に大きい方へ移行するか否かを確認し、移行すると確認されたときは、橋梁の安全性に問題があると考えられるので、警報制御部１５が警報を発令する（ステップＳ８）。

ステップＳ６３の動作について図８（Ａ）〜（Ｃ）と共に更に説明する。図８（Ａ），（Ｂ）は、各マーカーで計測されたたわみ値の異なるプロットの最小二乗近似したたわみ量分布曲線の各例を示す。図８（Ｂ）のたわみ量分布曲線は、同図（Ａ）のたわみ量分布曲線と比較して、同図（Ｂ）に矢印Ｖで示したＸ軸の範囲のたわみ値を大きくしている。また、図８（Ｃ）は、図８（Ａ），（Ｂ）に示したたわみ量分布曲線を重ねて示す。このように、たわみ量分布形状が異なる場合、最小二乗近似曲線に違いが現れる。

このような最小二乗近似したたわみ量分布曲線の形状の相違は、相互相関解析などを利用することで定量的に評価することができる。つまり、近似曲線形状の相違が大きくなるに従い、相互相関係数は小さくなる。そこで、相互相関係数にしきい値を定め、図５（Ｄ）のステップＳ６３では、相互相関係数がしきい値以下になった場合は、たわみ量分布形状の相違が大きい（たわみ量分布範囲が大きい方に移行した）と判断し、ステップＳ８で警報発令を行うものとしている。

ステップＳ６３において定期的に（あるいは非定期的に）計測して評価された車種-たわみ量分布曲線が、しきい値を超えて移行しないと判定されたときには、図５（Ａ）のステップＳ７に進み、終了判定条件を満たしているかどうかを判定し、満たしていないときは再びステップＳ３の処理に戻り、満たしているときは処理を終了する。このように、計測されて保存されるたわみ量分布における最大値のたわみ量が許容値を超えている場合、評価されたたわみ量がデータベース１４に蓄積されたたわみ量分布範囲から外れている場合、又は定期的に車種-たわみ量関係を評価したときに測定の度にたわみ量分布範囲が大きい方に移行することが確認された場合には、警報制御部１５が警報発令を発して異常データを検知したことを外部に報知することで道路管理側に使い易い検査システムを構築できる。

このように、本実施形態の構造物のたわみ量分布監視装置１０によれば、ビデオカメラ１１が撮像して得られる橋梁２０上の動画像から自動認識技術により橋梁２０を通行する交通量を監視し、撮影対象車両のみが通行するときに、橋梁２０全体を撮影するデジタルカメラ１２のシャッターを制御することでたわみ量分布を計測できる。従って、本実施形態によれば、通行規制を行うことなく橋梁２０のたわみ量分布を計測してデータベース１４に蓄積できるため、橋梁２０のたわみ量分布形状とたわみ量の経時変化を監視することができ、橋梁２０の健全性評価に貢献できる。また、本実施形態では、足場を組み立てる必要がなく、ビデオカメラ１１及びデジタルカメラ１２を定点設置することにより、長期間にわたり交通量に応じたたわみ量分布を計測することができる。

なお、本発明は以上の実施形態に限定されるものではなく、例えば車両として列車が走行する橋梁にも本発明を適用でき、更には橋梁以外の他の構造物のたわみ量分布の監視も可能である。

本発明は構造物のたわみ量分布の監視を行うため、構造物の健全性監視システムなどに利用可能である。

１０ たわみ量分布監視装置
１１ ビデオカメラ
１２ デジタルカメラ
１３ 画像処理部
１４ データベース
１５ 警報制御部
２０ 橋梁
２１ 車両
２２ 検査車両
２３ マーカー
２４ １０トントラック
２５ 河川

Claims (10)

1. 構造物である橋梁に車両が存在しないときに撮影手段を制御して前記橋梁を撮影させ、そのときの撮影画像を参照画像として取得する参照画像取得ステップと、
   前記橋梁に所定の車両が存在するときに前記撮影手段を制御して前記橋梁を撮影させ、そのときの撮影画像を測定画像として取得する測定画像取得ステップと、
   前記参照画像と前記測定画像とを比較して、前記橋梁のたわみ量分布を測定する測定ステップと、
   前記測定ステップで測定した前記たわみ量分布を保存手段に保存する保存ステップと、
   を含み、前記保存手段に保存された前記たわみ量分布の経時変化に基づいて、前記たわみ量分布の監視を行うことを特徴とする構造物のたわみ量分布監視方法。
2. 前記撮影手段は、動画像を出力するビデオカメラと、静止画像を出力するデジタルカメラとよりなり、
   前記参照画像取得ステップは、前記ビデオカメラから出力された前記動画像に基づいて前記橋梁上を走行する車両が存在するか否かを判定し、前記車両が存在しないと判定した第１のタイミング時に前記デジタルカメラのシャッターを制御して前記デジタルカメラにより撮影された静止画像を参照画像として取得し、
   前記測定画像取得ステップは、前記ビデオカメラから出力された前記動画像に基づいて前記橋梁上を前記所定の車両として予め定めた対象車両が走行しているか否かを判定し、前記対象車両が走行していると判定した第２のタイミング時に前記デジタルカメラのシャッターを制御して前記デジタルカメラにより撮影された静止画像を測定画像として取得する
   ことを特徴とする請求項１記載の構造物のたわみ量分布監視方法。
3. 前記測定ステップで測定された前記たわみ量分布の最大値のたわみ量が許容値を超えたことを示す第１の条件と、前記たわみ量分布範囲が過去のたわみ量分布範囲から設定値以上シフトしていることを示す第２の条件と、定期的又は非定期的に前記たわみ量分布測定ステップで測定された複数の前記たわみ量分布をそれぞれ示す曲線の相互相関係数がしきい値以下である第３の条件とのいずれか一つの条件を満足するときに、警報を発する警報発令ステップを更に含むことを特徴とする請求項１又は２記載の構造物のたわみ量分布監視方法。
4. 前記測定画像取得ステップは、前記橋梁に前記所定の車両として重量が既知の検査車両のみが存在するときに前記撮影手段を制御して前記橋梁を撮影させ、そのときの撮影画像を測定画像として取得するステップであり、
   前記参照画像取得ステップ、測定画像取得ステップ、測定ステップ及び保存ステップの一連の動作を一定期間毎に繰り返し、前記保存ステップで保存手段に保存された前記一定期間毎の前記たわみ量分布の変化に基づいて、前記橋梁のたわみ量分布を監視する制御ステップを
   含むことを特徴とする請求項１記載の構造物のたわみ量分布監視方法。
5. 任意のタイミングで前記橋梁に前記検査車両を停車させ、そのときの前記橋梁を撮影して第２の測定画像を得る第２の測定画像取得ステップと、
   前記任意のタイミング以前に取得された前記参照画像と前記第２の測定画像とを比較して、前記任意のタイミングにおける橋梁の第２のたわみ量分布を測定する第２のたわみ量分布測定ステップと、
   前記第２のたわみ量分布と前記任意のタイミング以前に測定されて前記保存ステップにより保存されている前記たわみ量分布との変化を比較し、その比較結果に基づいて前記橋梁の監視結果を得るステップと、
   を更に含むことを特徴とする請求項４記載の構造物のたわみ量分布監視方法。
6. 構造物である橋梁を撮影する撮影手段と、
   前記橋梁に車両が存在しないときに前記撮影手段を制御して前記橋梁を撮影させ、そのときの撮影画像を参照画像として取得する参照画像取得手段と、
   前記橋梁に所定の車両が存在するときに前記撮影手段を制御して前記橋梁を撮影させ、そのときの撮影画像を測定画像として取得する測定画像取得手段と、
   前記参照画像と前記測定画像とを比較して、前記橋梁のたわみ量分布を測定する測定手段と、
   前記測定手段で測定した前記たわみ量分布を保存する保存手段と、
   を備え、前記保存手段により保存された前記たわみ量分布の経時変化に基づいて、前記たわみ量分布の監視を行うことを特徴とする構造物のたわみ量分布監視装置。
7. 前記撮影手段は、動画像を出力するビデオカメラと、静止画像を出力するデジタルカメラとよりなり、
   前記参照画像取得手段は、前記ビデオカメラから出力された前記動画像に基づいて前記橋梁上を走行する車両が存在するか否かを判定し、前記車両が存在しないと判定した第１のタイミング時に前記デジタルカメラのシャッターを制御して前記デジタルカメラにより撮影された静止画像を参照画像として取得し、
   前記測定画像取得手段は、前記ビデオカメラから出力された前記動画像に基づいて前記橋梁上を前記所定の車両として予め定めた対象車両が走行しているか否かを判定し、前記対象車両が走行していると判定した第２のタイミング時に前記デジタルカメラのシャッターを制御して前記デジタルカメラにより撮影された静止画像を測定画像として取得する
   ことを特徴とする請求項６記載の構造物のたわみ量分布監視装置。
8. 前記測定手段で測定された前記たわみ量分布の最大値のたわみ量が許容値を超えたことを示す第１の条件と、前記たわみ量分布範囲が過去のたわみ量分布範囲から設定値以上シフトしていることを示す第２の条件と、定期的又は非定期的に前記測定手段で測定された複数の前記たわみ量分布をそれぞれ示す曲線の相互相関係数がしきい値以下である第３の条件とのいずれか一つの条件を満足するときに、警報を発する警報発令手段を更に備えることを特徴とする請求項６又は７記載の構造物のたわみ量分布監視装置。
9. 前記測定画像取得手段は、前記橋梁に前記所定の車両として重量が既知の検査車両のみが存在するときに前記撮影手段を制御して前記橋梁を撮影させ、そのときの撮影画像を測定画像として取得する手段であり、
   前記参照画像取得手段、測定画像取得手段、測定手段及び保存手段の一連の動作を一定期間毎に繰り返し、前記保存手段に保存された前記一定期間毎の前記たわみ量分布の変化に基づいて、前記橋梁のたわみ量分布を監視する制御手段を
   備えることを特徴とする請求項６記載の構造物のたわみ量分布監視装置。
10. 任意のタイミングで前記橋梁に停車させた前記検査車両を、前記撮影手段を制御して前記橋梁を撮影させ、そのときの撮影画像を第２の測定画像として取得する第２の測定画像取得手段と、
    前記任意のタイミング以前に取得された前記参照画像と前記第２の測定画像とを比較して、前記任意のタイミングにおける橋梁の第２のたわみ量分布を測定する第２の測定手段と、
    前記第２のたわみ量分布と前記任意のタイミング以前に測定されて前記保存手段により保存されている前記たわみ量分布との変化を比較し、その比較結果に基づいて前記橋梁の監視結果を得る比較手段と
    を更に備えることを特徴とする請求項９記載の構造物のたわみ量分布監視装置。

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