JP2018037776A - 足場の安全確認装置、プログラムおよび記録媒体 - Google Patents

Abstract

【課題】足場の安全確認を行う者の経験や知識によらず足場の安全性を確保することを可能とする。【解決手段】ユーザＸは、安全確認装置１が有するカメラにより足場９を撮像する。安全確認装置１は、カメラにより撮像された画像に含まれる足場９を構成する部材の各々を画像認識手法により認識する。安全確認装置１は、認識した部材の中に、位置関係が既知の複数の特徴点を含む特定部材が含まれている場合、画像における特定部材の特徴点間の位置関係と、既知である実際の特徴点間の位置関係とに基づき、認識した部材の各々の実際の位置を、平面射影変換手法により特定する。安全確認装置１は、特定した部材の位置の関係が、法令等により定められた基準を満たすか否かを判定し、判定結果を表示する。【選択図】図１

Description

本発明は、足場の安全確認のための技術に関する。

建設作業現場等における作業者の安全性を確保するための技術がある。例えば、特許文献１には、作業者を撮像装置で撮像した画像に含まれる装備の画像を認識し、作業者が装着すべき装備を装着しているか否かを判定するシステムが提案されている。

特開２０１４−１５４１２９号公報

建設作業現場においては、作業者が高所作業を行うために足場が組まれる。足場の多くは仮設であり、短時間で組み立てが行われるため、必要な部材の取り付け忘れや、部材の取り付け位置の誤りといった人為的なミスにより、足場の安全性が確保されない危険性がある。そのため、足場の組み立てが完了した段階で、管理者等が、足場が正しく組み立てられているか否かの確認作業を行っている。その確認作業には経験や知識が必要であり、確認作業を行う者の経験や知識が不足すると、足場の安全性が確保されない危険性がある。

上記の事情に鑑み、本発明は足場の安全確認を行う者の経験や知識によらず足場の安全性を確保することを可能とする手段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、本発明は、足場を構成する部材の画像の特徴量を示す特徴量データと、足場を構成する複数の材間の位置関係が満たすべき基準を示す基準データと、足場を構成する特定部材の複数の特徴点間の位置関係を示す位置関係データと、実際の足場を撮影した画像を表す画像データとを取得する取得手段と、前記画像データが表す画像に写っている複数の部材の各々を、前記特徴量データを用いて認識する画像認識手段と、前記画像認識手段により認識された複数の部材の中に前記特定部材が含まれる場合、当該認識された前記特定部材の複数の特徴点間の位置関係と前記位置関係データが示す位置関係とに基づき、前記画像認識手段により認識された複数の部材の各々の実際の位置を特定する位置特定手段と、前記位置特定手段により特定された複数の部材の実際の位置の関係が、前記基準データが示す基準を満たしているか否かを判定する判定手段とを備える足場の安全確認装置を提供する。

また、本発明は、コンピュータに、足場を構成する部材の画像の特徴量を示す特徴量データと、足場を構成する複数の材間の位置関係が満たすべき基準を示す基準データと、足場を構成する特定部材の複数の特徴点間の位置関係を示す位置関係データと、実際の足場を撮影した画像を表す画像データとを取得する処理と、前記画像データが表す画像に写っている複数の部材の各々を、前記特徴量データを用いて認識する処理と、認識した複数の部材の中に前記特定部材が含まれる場合、当該認識した前記特定部材の複数の特徴点間の位置関係と前記位置関係データが示す位置関係とに基づき、認識した複数の部材の各々の実際の位置を特定する処理と、特定した複数の部材の実際の位置の関係が、前記基準データが示す基準を満たしているか否かを判定する処理とを実行させるためのプログラムを提供する。

また、本発明は、コンピュータに、足場を構成する部材の画像の特徴量を示す特徴量データと、足場を構成する複数の材間の位置関係が満たすべき基準を示す基準データと、足場を構成する特定部材の複数の特徴点間の位置関係を示す位置関係データと、実際の足場を撮影した画像を表す画像データとを取得する処理と、前記画像データが表す画像に写っている複数の部材の各々を、前記特徴量データを用いて認識する処理と、認識した複数の部材の中に前記特定部材が含まれる場合、当該認識した前記特定部材の複数の特徴点間の位置関係と前記位置関係データが示す位置関係とに基づき、認識した複数の部材の各々の実際の位置を特定する処理と、特定した複数の部材の実際の位置の関係が、前記基準データが示す基準を満たしているか否かを判定する処理とを実行させるためのプログラムを持続的に記録するコンピュータ読み取り可能な記録媒体を提供する。

本発明によれば、足場を撮像した画像に基づき、部材の取り付け忘れや取り付け位置の間違い等が判定される。そのため、足場の安全確認を行う者の経験や知識によらず足場の安全性が確保される。

一実施形態にかかる安全確認装置が用いられる状況を示した図。 一実施形態にかかる安全確認装置の機能構成を示した図。 一実施形態にかかる特徴量テーブルのデータ構成を例示した図。 一実施形態にかかる基準テーブルのデータ構成を例示した図。 一実施形態にかかる位置関係テーブルのデータ構成を例示した図。 一実施形態にかかる安全確認装置の処理のフローを例示した図。 一実施形態にかかる安全確認装置により認識された部材を例示した図。 一実施形態にかかる安全確認装置により表示される画面を例示した図。 一実施形態にかかる安全確認装置により表示される画面を例示した図。

［実施形態］
以下に、本発明の一実施形態にかかる安全確認装置１を説明する。図１は安全確認装置１が用いられる状況を示した図である。安全確認装置１は、建設物８の建設のために組み立てられた足場９の安全確認を行うために管理者等のユーザＸにより用いられ、足場９に部材の取り付け忘れや取り付け位置違い等の不備があった場合、それらの不備をユーザＸに通知する装置である。

安全確認装置１のハードウェア構成は、例えばタブレット型ＰＣ（Personal Computer）である。ただし、安全確認装置１のハードウェア構成はタブレット型ＰＣに限られず、ウェアラブルＰＣやノートＰＣ等であってもよい。安全確認装置１のハードウェア構成がコンピュータである場合、安全確認装置１はコンピュータが備えるプロセッサが、コンピュータのメモリに記憶されたプログラムに従った処理を実行することにより実現される。また、安全確認装置１がコンピュータではなく専用装置として構成されてもよい。

安全確認装置１はカメラにより撮像された画像を表す画像データを取得できる必要がある。そのため、安全確認装置１はカメラを内蔵するか、もしくは、カメラから送信されてくる画像データを受信する通信インタフェースを備える。

図２は安全確認装置１の機能構成を示した図である。安全確認装置１は足場の撮像を行う撮像手段１０と、各種データを取得する取得手段１１と、取得手段１１により取得されたデータを含む各種データを記憶する記憶手段１２と、記憶手段１２に記憶されている画像データが表す画像に含まれる足場を構成する複数の部材の各々を認識する画像認識手段１３と、画像認識手段１３により認識された複数の部材の各々の実際の位置を特定する位置特定手段１４と、位置特定手段１４により特定された複数の部材の位置の関係が法令等により定められた基準を満たすか否かを判定する判定手段１５と、判定手段１５により基準を満たさないと判定された位置関係の部材があった場合、ユーザＸにその旨を通知する画像を表示する表示手段１６を備える。

撮像手段１０は、例えば安全確認装置１が内蔵するカメラにより実現され、ユーザＸにより向けられた方向にある足場を撮像し、撮像した画像を表す画像データを生成する。撮像手段１０は１秒間に数十枚程度の撮像を行うため、撮像手段１０により生成される時系列に並んだ一連の画像データは動画を表す。

取得手段１１は、撮像手段１０により生成された画像データを取得する。また、取得手段１１は、ユーザによるデータ入力操作により生成される各種データや外部装置から送信されてくる各種データを取得する。取得手段１１により取得された各種データは記憶手段１２に記憶される。

記憶手段１２に記憶されるデータには、撮像手段１０により順次生成される画像データに加え、以下に説明する特徴量テーブル、基準テーブル、位置関係テーブルが含まれる。

図３は特徴量テーブルのデータ構成を例示した図である。特徴量テーブルは足場を構成する複数の部材の各々に関するデータレコードの集まりであり、データフィールドとして［部材ＩＤ］、［部材種別］、［特徴量］、［水平／鉛直］を有する。［部材ＩＤ］には部材を識別する識別データである部材ＩＤ（Identifier）が格納される。部材ＩＤは製品型番等で区別される同じ形状の部材を他の形状の部材から識別する識別データである。［部材種別］には、「足場板」、「手すり枠」、「幅木」等の、足場を構成する部材の種別を示すデータが格納される。

［特徴量］には、部材ＩＤで識別される部材の特徴量を示す特徴量データが格納される。特徴量データは、足場を構成する部材の画像の特徴量を示すデータであり、画像認識手段１３が部材の画像を認識する際にリファレンスとして用いられる。特徴量データは、例えば、部材を撮像した多数の画像における色、輝度、形状等を統計処理して得られたデータである。

［水平／鉛直］には、対応する部材が組み立てられた足場において水平方向と鉛直方向のいずれの方向で配置されるかを示すデータ（「水平」または「鉛直」）が格納される。

図４は基準テーブルのデータ構成を例示した図である。基準テーブルは足場を構成する複数の部材間の位置関係が満たすべき基準に関するデータレコードの集まりであり、データフィールドとして［第１部材種別］、［第２部材種別］、［位置関係］を有する。［第１部材種別］および［第２部材種別］には、足場を構成する部材の種別（「足場板」、「手すり枠」、「幅木」等）を示すデータが格納される。［位置関係］には、法令等により定められた、部材間の位置関係が満たすべき条件を示すデータが格納される。

例えば、現在の法令においては、「（足場板からの）手すりの高さが８５ｃｍ以上」という基準が定められている。この基準に応じた基準テーブルのデータレコードの［第１部材種別］には「足場板」、［第２部材種別］には「手すり枠」、［位置関係］には「第２部材種別の部材の上端位置が、第１部材種別の部材の位置から上方に８５ｃｍ以上」というデータが格納される。

図５は位置関係テーブルのデータ構成を例示した図である。位置関係テーブルは足場を構成する特定部材の複数の特徴点間の位置関係に関するデータレコードの集まりであり、データフィールドとして［部材ＩＤ］、［位置関係］を有する。位置関係テーブルに含まれるデータレコードに応じた特定部材とは、平面上で互いに定まった位置関係を有する４点以上の特徴点を有する部材である。例えば、多くの足場板には、滑り止めのための凸部（特徴点の一例）が所定間隔で配置されている。互いに隣接する４つの凸部の位置関係は一定である。従って、そのような足場板は特定部材としての役割を果たし、位置関係テーブルに当該足場板に関するデータレコードが含まれることになる。

図２を参照しつつ、安全確認装置１の構成の説明を続ける。画像認識手段１３は、特徴量テーブルに含まれる特徴量データを用いて、撮像手段１０により撮像された画像に含まれる複数の部材の各々を認識する。画像認識手段１３が画像に含まれる部材を認識する手法は既知の画像認識手法のいずれであってもよい。

位置特定手段１４は、画像認識手段１３により認識された複数の部材の中に特定部材が含まれる場合、認識された特定部材の画像における複数の特徴点間の位置関係と、当該特定部材に応じた位置関係テーブル（図５）のデータレコードの［位置関係］に格納されているデータ（位置関係データ）が示す位置関係とに基づき、画像認識手段１３により認識された複数の部材の各々の実際の位置を特定する。

平面上にある４点を撮像装置で写した場合、実際の４点（３次元の実空間における４点）と、撮像画像における４点との間には相関関係があるため、撮像画像に写っている４点の位置に基づき、実際の４点の位置を算出することができる。撮像画像に写っている４点の位置から実際の４点の位置を算出する手法は平面射影変換と呼ばれる。位置特定手段１４は、既知の平面射影変換手法により、画像認識手段１３により認識された複数の部材の各々の位置を特定する。

判定手段１５は、位置特定手段１４により特定された複数の部材の各々の位置の関係が、基準テーブル（図４）のデータレコードの各々が示す位置関係を満たすか否かを判定する。表示手段１６は、判定手段１５により、基準テーブルのデータレコードが示す位置関係を満たさない部材がある場合、その旨を通知する表示を行う。

図６は安全確認装置１の処理のフローを例示した図である。安全確認装置１は、例えば、撮像手段１０により撮像された画像を表す新たな画像データが記憶手段１２に記憶される毎に図６に示すフローに従う処理を行う。

記憶手段１２に新たな画像データが記憶されると、画像認識手段１３は特徴量テーブル（図３）を用いて、画像データが表す画像に含まれる部材を認識する（ステップＳ１０１）。図７は画像認識手段１３により認識された部材を例示した図である。図７において、部材９１〜９４は足場板であり、部材９５〜９６は幅板であり、部材９７〜９８は手すり枠である。

図６を参照しつつ安全確認装置１の処理のフローの説明を続ける。続いて、位置特定手段１４は、画像認識手段１３により認識された部材の中に、位置関係テーブル（図５）のいずれかのデータレコードの［部材ＩＤ］により識別される特定部材が含まれるか否かを判定する（ステップＳ１０２）。

画像認識手段１３により認識された部材の中に特定部材が含まれない場合（ステップＳ１０２；Ｎｏ）、表示手段１６は足場の安全性の判定ができない旨のメッセージを表示する（ステップＳ１０３）。この場合、安全確認装置１は図６に示す一連の処理を終了する。図８はステップＳ１０３において表示手段１６により表示される画面の一例である。図８に示される「もっと広い範囲を写して下さい。」というメッセージは、撮像されている範囲内に特定部材が含まれないため、足場の安全確認の処理が行えないことをユーザＸに通知するメッセージである。

図６を参照しつつ安全確認装置１の処理のフローの説明を続ける。画像認識手段１３により認識された部材の中に特定部材が含まれる場合（ステップＳ１０２；Ｙｅｓ）、位置特定手段１４は画像における特定部材の４つの特徴点間の位置関係と、当該特定部材に応じた位置関係テーブル（図５）のデータレコードの［位置関係］に格納されている位置関係データが示す位置関係とに基づき、ステップＳ１０１において認識された複数の部材の各々の実際の位置を特定する（ステップＳ１０４）。

続いて、判定手段１５は、ステップＳ１０１において認識された複数の部材の中から未選択の部材を１つ選択する（ステップＳ１０５）。続いて、判定手段１５は、基準テーブル（図４）のデータレコードのうち、ステップＳ１０５において選択した部材の部材種別を［第１部材種別］に含むデータレコードの中から未選択のデータレコードを１つ選択する（ステップＳ１０６）。

続いて、判定手段１５は、ステップＳ１０６において選択した基準テーブルのデータレコードが示す基準が、ステップＳ１０５において選択した部材に関し満たされているか否かを判定する（ステップＳ１０７）。

具体的には、判定手段１５は、選択した部材を［第１部材種別］に応じた部材とした場合に、［位置関係］を満たす位置に［第２部材種別］に応じた部材がステップＳ１０１において認識されているか否かを判定する。［第２部材種別］に応じた部材が認識されていない場合、判定手段１５は［第２部材種別］に応じた部材の取り付け忘れが生じている、と判定する。［第２部材種別］に応じた部材が認識されている場合、判定手段１５は選択した部材の位置（ステップＳ１０４において特定された実際の位置）と、［第２部材種別］に応じた部材の位置（ステップＳ１０４において特定された実際の位置）の関係が、基準テーブルのデータレコードの［位置関係］に示される位置関係を満たすか否かを判定する。基準テーブルのデータレコードの［位置関係］に示される位置関係が満たされていない場合、判定手段１５は部材の取り付け位置違いが生じている、と判定する。

ステップＳ１０７において、ステップＳ１０６において選択した基準テーブルのデータレコードが示す基準が、ステップＳ１０５において選択した部材に関し満たされていないと判定された場合（ステップＳ１０７；Ｎｏ）、表示手段１６は基準が満たされていないことを通知するメッセージを表示する（ステップＳ１０８）。図９はステップＳ１０８において表示手段１６により表示される画面の一例である。図９に示される「足場板の間隔が広すぎます。」というメッセージは、隣り合う２枚の足場板の位置関係が基準より広いことをユーザＸに通知するメッセージである。また、図９においては、不備が生じている足場の部分である違反箇所Ｅが他の部分と異なる態様（例えば赤の着色、点滅表示等）で表示される。従って、ユーザＸは足場板のどの部分にどのような不備があるかを容易に知ることができる。

図６を参照しつつ安全確認装置１の処理のフローの説明を続ける。ステップＳ１０７において、ステップＳ１０６において選択した基準テーブルのデータレコードが示す基準が、ステップＳ１０５において選択した部材に関し満たされていると判定された場合（ステップＳ１０７；Ｙｅｓ）、判定手段１５は、基準テーブル（図４）のデータレコードのうち、ステップＳ１０５において選択した部材の部材種別を［第１部材種別］に含むデータレコードの中に、ステップＳ１０６において未選択のデータレコードがあるか否かを判定する（ステップＳ１０９）。

未選択のデータレコードがある場合（ステップＳ１０９；Ｙｅｓ）、判定手段１５はステップＳ１０６に処理を戻し、未選択のデータレコードに関しステップＳ１０６〜Ｓ１０９の処理を行う。未選択のデータレコードがない場合（ステップＳ１０９；Ｎｏ）、判定手段１５は、ステップＳ１０１において認識された複数の部材の中に、ステップＳ１０５において未選択の部材があるか否かを判定する（ステップＳ１１０）。

未選択の部材がある場合（ステップＳ１１０；Ｙｅｓ）、判定手段１５はステップＳ１０５に処理を戻し、未選択の部材に関しステップＳ１０５〜Ｓ１１０の処理を行う。未選択の部材がない場合（ステップＳ１１０；Ｎｏ）、安全確認装置１は図６に示す一連の処理を終了する。

上述した安全確認装置１によれば、ユーザＸは足場の様々な部分を安全確認装置１のカメラで撮像することで、撮像された足場の部分に部材の取り付け忘れや取り付け位置違い等の不備がないかを容易に確認することができる。

１…安全確認装置、８…建設物、９…足場、１０…撮像手段、１１…取得手段、１２…記憶手段、１３…画像認識手段、１４…位置特定手段、１５…判定手段、１６…表示手段

Claims (3)

1. 足場を構成する部材の画像の特徴量を示す特徴量データと、足場を構成する複数の材間の位置関係が満たすべき基準を示す基準データと、足場を構成する特定部材の複数の特徴点間の位置関係を示す位置関係データと、実際の足場を撮影した画像を表す画像データとを取得する取得手段と、
   前記画像データが表す画像に写っている複数の部材の各々を、前記特徴量データを用いて認識する画像認識手段と、
   前記画像認識手段により認識された複数の部材の中に前記特定部材が含まれる場合、当該認識された前記特定部材の複数の特徴点間の位置関係と前記位置関係データが示す位置関係とに基づき、前記画像認識手段により認識された複数の部材の各々の実際の位置を特定する位置特定手段と、
   前記位置特定手段により特定された複数の部材の実際の位置の関係が、前記基準データが示す基準を満たしているか否かを判定する判定手段と
   を備える足場の安全確認装置。
2. コンピュータに、
   足場を構成する部材の画像の特徴量を示す特徴量データと、足場を構成する複数の材間の位置関係が満たすべき基準を示す基準データと、足場を構成する特定部材の複数の特徴点間の位置関係を示す位置関係データと、実際の足場を撮影した画像を表す画像データとを取得する処理と、
   前記画像データが表す画像に写っている複数の部材の各々を、前記特徴量データを用いて認識する処理と、
   認識した複数の部材の中に前記特定部材が含まれる場合、当該認識した前記特定部材の複数の特徴点間の位置関係と前記位置関係データが示す位置関係とに基づき、認識した複数の部材の各々の実際の位置を特定する処理と、
   特定した複数の部材の実際の位置の関係が、前記基準データが示す基準を満たしているか否かを判定する処理と
   を実行させるためのプログラム。
3. コンピュータに、
   足場を構成する部材の画像の特徴量を示す特徴量データと、足場を構成する複数の材間の位置関係が満たすべき基準を示す基準データと、足場を構成する特定部材の複数の特徴点間の位置関係を示す位置関係データと、実際の足場を撮影した画像を表す画像データとを取得する処理と、
   前記画像データが表す画像に写っている複数の部材の各々を、前記特徴量データを用いて認識する処理と、
   認識した複数の部材の中に前記特定部材が含まれる場合、当該認識した前記特定部材の複数の特徴点間の位置関係と前記位置関係データが示す位置関係とに基づき、認識した複数の部材の各々の実際の位置を特定する処理と、
   特定した複数の部材の実際の位置の関係が、前記基準データが示す基準を満たしているか否かを判定する処理と
   を実行させるためのプログラムを持続的に記録するコンピュータ読み取り可能な記録媒体。

Images