JP2021060199A - Reinforcing bar estimation system, reinforcing bar estimation method and reinforcing bar estimation program - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、配置された鉄筋の情報を推定するための鉄筋推定システム、鉄筋推定方法及び鉄筋推定プログラムに関する。 The present invention relates to a reinforcing bar estimation system, a reinforcing bar estimation method, and a reinforcing bar estimation program for estimating information on arranged reinforcing bars.
従来、建物の施工において、コンクリート打設前に配筋検査が行なわれる。この配筋検査においては、鉄筋の本数、直径及びピッチ等、設計と実際に配置された鉄筋とを比較して確認する。この場合、レーザ計測による3次元点群を取得して配筋情報を取得する技術や、撮影画像を用いて配筋情報を取得する技術が検討されている(例えば、特許文献1参照。)。この文献に記載の配筋情報取得システムにおいて、携帯端末は、背景バーの部分に相当する画像全体から、マーカーを検出し、マーカー間の画像を切り出す。配筋情報取得システムでは、その画像において、鉄筋の軸方向に垂直な方向で、ピクセルの輝度が不連続な箇所を検出することにより領域の境界線となるエッジを抽出し、不要なエッジを除去する。次に、画像の輝度分布に対して度数分布を作成し、その度数分布に基づいて鉄筋、影、背景の3つの領域における代表輝度値を計算し、各代表輝度値を用いて、各エッジに挟まれた領域を特定し、エッジを挟んで隣り合う領域が同じである場合、その2つの領域を1つの領域として統合する。 Conventionally, in the construction of a building, a bar arrangement inspection is performed before concrete is placed. In this bar arrangement inspection, the number, diameter, pitch, etc. of the reinforcing bars are confirmed by comparing the design with the actually placed reinforcing bars. In this case, a technique of acquiring a three-dimensional point cloud by laser measurement to acquire bar arrangement information and a technique of acquiring bar arrangement information using a captured image are being studied (see, for example, Patent Document 1). In the bar arrangement information acquisition system described in this document, the mobile terminal detects a marker from the entire image corresponding to the background bar portion and cuts out an image between the markers. In the bar arrangement information acquisition system, the edge that becomes the boundary line of the area is extracted by detecting the part where the brightness of the pixel is discontinuous in the direction perpendicular to the axial direction of the reinforcing bar, and the unnecessary edge is removed. To do. Next, a frequency distribution is created for the brightness distribution of the image, representative brightness values in the three regions of reinforcing bar, shadow, and background are calculated based on the frequency distribution, and each representative brightness value is used for each edge. When the sandwiched area is specified and the adjacent areas across the edge are the same, the two areas are integrated as one area.
しかしながら、画像解析から配筋情報を取得する場合、背景や光環境の影響により、鉄筋画像の正確な抽出が難しい。また、レーザ計測による3次元点群を用いる場合には、1つの鉄筋に対して多くの点群を取得できなかったり、ノイズが混入したりして、正確な鉄筋径の計測が難しい。特に、異なる種類の鉄筋の規格では、鉄筋径の差が数mm程度の場合もあり、識別が難しかった。 However, when the reinforcing bar arrangement information is acquired from the image analysis, it is difficult to accurately extract the reinforcing bar image due to the influence of the background and the light environment. Further, when a three-dimensional point cloud by laser measurement is used, it is difficult to accurately measure the diameter of the reinforcing bar because many point clouds cannot be acquired for one reinforcing bar or noise is mixed. In particular, with different types of reinforcing bar standards, the difference in reinforcing bar diameter may be about several mm, making it difficult to identify.
上記課題を解決する鉄筋推定システムは、空間に配置された鉄筋の表面の複数の点位置を示す点群に関するデータを取得する入力部と、点群配置画像から前記鉄筋の中心位置を推定する中心位置推定モデルと、原点に前記中心位置を配置した点群配置画像から、前記原点からの径を推定する径推定モデルとを記憶したモデル記憶部と、推定結果に関する情報を出力する出力部とに接続された制御部を備え、前記鉄筋を推定する鉄筋推定システムであって、前記制御部が、推定対象の鉄筋の表面からの点群に関するデータを取得し、取得した前記点群の配置を示す第1画像を生成し、この第1画像と前記中心位置推定モデルとを用いて、前記推定対象の鉄筋の中心位置を推定し、推定した中心位置が原点となるように前記第1画像における点群を移動させた第2画像を生成し、この第2画像と前記径推定モデルとを用いて、前記推定対象の鉄筋の径を推定して、推定した径に関する情報を前記出力部に出力する。 The reinforcing bar estimation system that solves the above problems has an input unit that acquires data on a point group indicating a plurality of point positions on the surface of the reinforcing bar arranged in space, and a center that estimates the center position of the reinforcing bar from the point group arrangement image. A model storage unit that stores a position estimation model and a diameter estimation model that estimates the diameter from the origin from a point group arrangement image in which the center position is arranged at the origin, and an output unit that outputs information about the estimation result. A reinforcing bar estimation system including a connected control unit that estimates the reinforcing bar, the control unit acquires data on a point group from the surface of the reinforcing bar to be estimated, and shows the arrangement of the acquired point group. A first image is generated, the center position of the reinforcing bar to be estimated is estimated by using this first image and the center position estimation model, and a point in the first image is set so that the estimated center position becomes the origin. A second image in which the group is moved is generated, the diameter of the reinforcing bar to be estimated is estimated by using this second image and the diameter estimation model, and information on the estimated diameter is output to the output unit. ..
本発明によれば、配置された鉄筋の情報を的確に把握することができる。 According to the present invention, it is possible to accurately grasp the information of the arranged reinforcing bars.
以下、図1〜図11を用いて、鉄筋推定システム、鉄筋推定方法及び鉄筋推定プログラムを具体化した一実施形態を説明する。本実施形態の鉄筋推定方法においては、配筋された鉄筋にレーザ光を照射し、反射位置について3次元の点位置を複数測定し、これら複数の点位置(点群データ)を用いて鉄筋の配置及び径を推定し、鉄筋の位置及び鉄筋の種類を特定する。 Hereinafter, an embodiment in which the reinforcing bar estimation system, the reinforcing bar estimation method, and the reinforcing bar estimation program are embodied will be described with reference to FIGS. 1 to 11. In the reinforcing bar estimation method of the present embodiment, the arranged reinforcing bars are irradiated with laser light, a plurality of three-dimensional point positions are measured for the reflection positions, and these plurality of point positions (point group data) are used to measure the reinforcing bars. Estimate the placement and diameter, and identify the position and type of rebar.
図1に示すように、本実施形態においては、鉄筋籠10を構成する主筋11の鉄筋径を推定する場合について説明する。鉄筋籠10は、垂直方向に延在する複数の主筋11と、これと直交する方向に配置されたフープ筋12とを備える。
As shown in FIG. 1, in the present embodiment, a case where the diameter of the reinforcing
本実施形態では、鉄筋籠10の配筋検査のため、スキャン装置15、配筋確認装置20を用いる。そして、鉄筋籠10の外側で、スキャン装置15を移動させて、主筋11の点群データを取得する。
スキャン装置15は、生成した点群データを配筋確認装置20に送信する。そして、配筋確認装置20は、鉄筋径を推定して配筋の確認を行なう。
In the present embodiment, the
The
(ハードウェア構成例)
図2は、スキャン装置15、配筋確認装置20として機能する情報処理装置H10のハードウェア構成例である。
(Hardware configuration example)
FIG. 2 is a hardware configuration example of the information processing device H10 that functions as the
情報処理装置H10は、通信装置H11、入力装置H12、表示装置H13、記憶部H14、プロセッサH15を有する。なお、このハードウェア構成は一例であり、他のハードウェアを有していてもよい。 The information processing device H10 includes a communication device H11, an input device H12, a display device H13, a storage unit H14, and a processor H15. Note that this hardware configuration is an example, and other hardware may be included.
通信装置H11は、他の装置との間で通信経路を確立して、データの送受信を実行するインタフェースであり、例えばネットワークインタフェースカードや無線インタフェース等である。 The communication device H11 is an interface that establishes a communication path with another device and executes data transmission / reception, such as a network interface card or a wireless interface.
入力装置H12は、管理者等からの入力を受け付ける装置であり、例えばマウスやキーボード等である。表示装置H13は、各種情報を表示するディスプレイやタッチパネル等である。 The input device H12 is a device that receives input from an administrator or the like, and is, for example, a mouse, a keyboard, or the like. The display device H13 is a display, a touch panel, or the like that displays various information.
記憶部H14は、スキャン装置15、配筋確認装置20の各種機能を実行するためのデータや各種プログラムを格納する記憶装置(例えば、後述する鉄筋マスタ情報記憶部22〜確認結果記憶部26)である。記憶部H14の一例としては、ROM、RAM、ハードディスク等がある。
The storage unit H14 is a storage device (for example, the reinforcing bar master
プロセッサH15は、記憶部H14に記憶されるプログラムやデータを用いて、スキャン装置15、配筋確認装置20における各処理(例えば、後述する制御部21における処理)を制御する。プロセッサH15の一例としては、例えばCPUやMPU等がある。このプロセッサH15は、ROM等に記憶されるプログラムをRAMに展開して、各種処理に対応する各種プロセスを実行する。例えば、プロセッサH15は、配筋確認装置20のアプリケーションプログラムが起動された場合、後述する図4〜図8に示す各処理を実行するプロセスを動作させる。
The processor H15 controls each process in the
プロセッサH15は、自身が実行するすべての処理についてソフトウェア処理を行なうものに限られない。例えば、プロセッサH15は、自身が実行する処理の少なくとも一部についてハードウェア処理を行なう専用のハードウェア回路(例えば、特定用途向け集積回路:ASIC)を備えてもよい。すなわち、プロセッサH15は、(1)コンピュータプログラム(ソフトウェア)に従って動作する1つ以上のプロセッサ、(2)各種処理のうち少なくとも一部の処理を実行する1つ以上の専用のハードウェア回路、或いは(3)それらの組み合わせ、を含む回路(circuitry)として構成し得る。プロセッサは、CPU並びに、RAM及びROM等のメモリを含み、メモリは、処理をCPUに実行させるように構成されたプログラムコード又は指令を格納している。メモリすなわちコンピュータ可読媒体は、汎用又は専用のコンピュータでアクセスできるあらゆる利用可能な媒体を含む。 The processor H15 is not limited to the one that performs software processing for all the processing executed by itself. For example, the processor H15 may include a dedicated hardware circuit (for example, an integrated circuit for a specific application: ASIC) that performs hardware processing for at least a part of the processing executed by the processor H15. That is, the processor H15 is (1) one or more processors that operate according to a computer program (software), (2) one or more dedicated hardware circuits that execute at least a part of various processes, or ( 3) It can be configured as a circuitry including a combination thereof. The processor includes a CPU and a memory such as a RAM and a ROM, and the memory stores a program code or an instruction configured to cause the CPU to execute a process. Memory or computer-readable media includes any available medium accessible by a general purpose or dedicated computer.
(鉄筋推定システムの機能)
図1に示すスキャン装置15は、レーザ光源を内蔵し、パルス信号に応じて光を出力し、反射光を検出する。この場合、スキャン装置15は、主筋11の延在方向(垂直方向)を検知するようにレーザ光を走査する。そして、スキャン装置15は、照射タイミングと受光タイミングとの時間差に基づいて、照射光の反射位置に関する3次元の点の集合データ(点群データ)を生成する。この場合、点群の各点に関するデータは、投光した高さ(垂直方向)の座標(Z値)と、水平面(2次元座標系)における座標(X値及びY値)とを含む。
(Function of rebar estimation system)
The
配筋確認装置20は、制御部21、鉄筋マスタ情報記憶部22、教師情報記憶部23、推定モデル記憶部24、計測点群情報記憶部25及び確認結果記憶部26を備える。
制御部21は、配筋確認プログラムを実行することにより、学習部210、検査管理部211、分離部212、中心位置推定部213及び鉄筋径推定部214として機能する。
The bar
By executing the bar arrangement confirmation program, the
学習部210は、教師情報を用いた機械学習により推定モデルを生成する処理を実行する。本実施形態では、学習部210は、学習処理において、学習用データと、鉄筋の中心位置を推定する中心位置推定モデルと、鉄筋の半径を推定する鉄筋径推定モデルとを生成する。
The
学習部210は、学習用データの生成のために、後述する点群を配置する領域を定義するための基準角度(±θ)を記憶している。本実施形態では、所定の方向に対して、基準角度θは、±60度を用いる。更に、学習用データの生成のために、1つの学習用データに含める点の数(設定数)を記憶している。この設定数としては、例えば、「100」を用いることができる。
The
学習部210は、機械学習を行なって、中心位置推定モデル及び鉄筋径推定モデルを生成する。中心位置推定モデルの生成においては、点群配置画像と中心位置とを対にして学習する。鉄筋径推定モデルの生成においては、点群配置画像と半径とを対にして学習する。ここで、機械学習として、ディープラーニング等の深層ニューラルネットワーク(DNN)を用いる。また、推定モデルの生成に用いる点群配置画像を同じ大きさの画像として評価するために、点群を配置画像に画像化するための2次元領域(切出領域)に関する情報を記憶している。この切出領域は、2次元座標の原点を中心とした所定長さの正方形の領域である。学習部210は、この切出領域に複数点群を配置し、この領域に0.1mm刻みの格子である各グリッド内に含まれる点の数をカウントし、この点の数をそのグリッドの輝度値に変換して生成した点群配置画像を用いて、各推定モデルを生成する。
The
検査管理部211は、配筋検査における管理処理を実行する。
分離部212は、鉄筋籠10から取得した点群を、鉄筋籠10の鉄筋(主筋11)のそれぞれを示す範囲(鉄筋領域)に切り分ける処理を実行する。
The
The
中心位置推定部213は、点群データと、中心位置推定モデルとを用いて、鉄筋の中心位置を推定する処理を実行する。
鉄筋径推定部214は、点群データと、鉄筋径推定モデルとを用いて、鉄筋の半径を推定する処理を実行する。
The center
The reinforcing bar
鉄筋マスタ情報記憶部22は、JIS規格等において規格された各種類の鉄筋に関する鉄筋マスタ情報を記憶している。本実施形態の鉄筋マスタ情報には、鉄筋の種類(呼び名)、鉄筋公称径(直径)等に関する情報が含まれる。
The reinforcing bar master
図3(a)に示すように、教師情報記憶部23は、学習用データ230を記憶する。学習用データ230は、後述する学習用データ生成処理において生成されて記録される。学習用データ230は、後述する鉄筋の中心位置の学習処理及び鉄筋径の学習処理に用いられるデータであって、教師情報識別子、学習用点群、中心位置及び半径に関するデータを含む。
As shown in FIG. 3A, the teacher
教師情報識別子データ領域には、各学習用データを特定するための識別子に関するデータが記録される。
学習用点群データ領域には、学習に用いる各点(構成点)の位置(2次元座標)に関するデータが記録される。
中心位置データ領域には、学習に用いる点群の中心位置に関するデータが記録される。本実施形態では、この点群の中心位置は、鉄筋の中心位置に相当する。
半径データ領域には、学習に用いる半径に関するデータが記録される。
In the teacher information identifier data area, data relating to an identifier for identifying each learning data is recorded.
In the learning point cloud data area, data relating to the position (two-dimensional coordinates) of each point (constituent point) used for learning is recorded.
In the center position data area, data regarding the center position of the point group used for learning is recorded. In the present embodiment, the center position of this point group corresponds to the center position of the reinforcing bar.
In the radius data area, data regarding the radius used for learning is recorded.
図3(b)に示すように、推定モデル記憶部24は、中心位置推定モデル241と鉄筋径推定モデル242とを記憶する。
As shown in FIG. 3B, the estimation
中心位置推定モデル241は、点群配置画像から、点群の中心位置を推定するための推定モデルである。この中心位置推定モデル241は、学習用データ230を用いて、鉄筋の中心位置の学習処理を実行した場合に記憶される。
The center
鉄筋径推定モデル242は、点群配置画像から、点群を取得した鉄筋の半径(中心位置から鉄筋の外表面までの長さ)を算出するための推定モデルである。この鉄筋径推定モデル242は、学習用データ230を用いて、鉄筋の半径の学習処理を実行した場合に記憶される。
The reinforcing bar
計測点群情報記憶部25は、配筋情報を確認する処理対象の鉄筋において取得した点群データを記憶する。この点群データは、各点群データを識別する点群識別情報に関連付けられて記録される。この点群データは、スキャン装置15を用いて計測された、鉄筋籠10の点群の3次元座標データである。
The measurement point cloud information storage unit 25 stores the point cloud data acquired in the reinforcing bar to be processed for confirming the bar arrangement information. This point cloud data is recorded in association with the point cloud identification information that identifies each point cloud data. This point cloud data is three-dimensional coordinate data of the point cloud of the reinforcing
確認結果記憶部26は、確認対象の鉄筋についての配筋確認情報が記録される。この配筋確認情報には、点群識別情報に関連付けられて、取得した点群から特定した各鉄筋の中心位置と各鉄筋種類(鉄筋の呼び名)が記録される。 The confirmation result storage unit 26 records the reinforcement arrangement confirmation information about the reinforcing bar to be confirmed. In this bar arrangement confirmation information, the center position of each reinforcing bar identified from the acquired point cloud and each reinforcing bar type (name of the reinforcing bar) are recorded in association with the point cloud identification information.
(学習処理)
次に、図4〜図7を用いて、学習処理について説明する。この学習処理は、配筋検査において配筋確認作業を行なう前までに実行される。
(Learning process)
Next, the learning process will be described with reference to FIGS. 4 to 7. This learning process is executed before the bar arrangement confirmation work is performed in the bar arrangement inspection.
図4に示すように、配筋確認装置20の制御部21は、学習用データ生成処理を実行する(ステップS1−1)。この処理の詳細は、図5を用いて後述する。
次に、配筋確認装置20の制御部21は、鉄筋の中心位置の学習処理を実行する(ステップS1−2)。この処理の詳細は、図6を用いて後述する。
そして、配筋確認装置20の制御部21は、鉄筋径の学習処理を実行する(ステップS1−3)。この処理の詳細は、図7を用いて後述する。
As shown in FIG. 4, the
Next, the
Then, the
<学習用データ生成処理>
次に、図5を用いて、学習用データ生成処理(ステップS1−1)を説明する。この学習用データ生成処理は、JIS規格で規定された鉄筋種類毎に、学習用データ数に対応して繰り返して実行する。本実施形態では、学習用データ数として「3000」個を用いる。
<Data generation process for learning>
Next, the learning data generation process (step S1-1) will be described with reference to FIG. This learning data generation process is repeatedly executed according to the number of learning data for each type of reinforcing bar defined by the JIS standard. In this embodiment, "3000" data are used as the number of learning data.
まず、図5(a)に示すように、配筋確認装置20の制御部21は、鉄筋中心の配置処理を実行する(ステップS2−1)。具体的には、制御部21の学習部210は、予め定めた2次元の表示領域において、鉄筋中心となる点座標(中心位置)を、ランダムに設定する。
例えば、図5(b)に示すように、中心位置C1を設定する。
First, as shown in FIG. 5A, the
For example, as shown in FIG. 5B, the center position C1 is set.
次に、配筋確認装置20の制御部21は、点群設定領域の定義処理を実行する(ステップS2−2)。具体的には、制御部21の学習部210は、中心位置C1において、基準向きをランダムに設定する。そして、この基準向きに対して、基準角度(±θ)の範囲を、点群設定領域として特定する。
Next, the
例えば、図5(c)に示すように、中心位置C1から基準向きD1を設定した場合を想定する。この場合、基準向きD1に対して、基準角度(±60度)範囲を点群設定領域として設定する。 For example, as shown in FIG. 5C, it is assumed that the reference direction D1 is set from the center position C1. In this case, the reference angle (± 60 degrees) range is set as the point cloud setting area with respect to the reference direction D1.
次に、配筋確認装置20の制御部21は、ノイズを加えた点群の生成処理を実行する(ステップS2−3)。具体的には、制御部21の学習部210は、予め記憶している条件で発生させたノイズを含む点群の半径を設定する。
Next, the
例えば、図5(d)に示すように、平均値「0」、標準偏差「1.5」の正規分布に「−1.5〜1.5」の乱数を掛けてノイズを発生させ、ノイズを含む分布を生成する。そして、配置する構成点の数を、この分布に応じて割り当て、各構成点に割り当てる半径を特定する。 For example, as shown in FIG. 5D, noise is generated by multiplying a normal distribution with an average value of "0" and a standard deviation of "1.5" by a random number of "-1.5 to 1.5" to generate noise. Generate a distribution containing. Then, the number of constituent points to be arranged is assigned according to this distribution, and the radius to be assigned to each constituent point is specified.
次に、学習部210は、半径を割り当てた各構成点に対して、ランダムな角度を設定する。ここでは、基準向きD1に対して、基準角度範囲内のランダムな角度を設定する。
そして、中心位置C1から、各構成点について、割り当てた半径と設定された角度に応じて、各構成点の2次元座標を算出する。
Next, the
Then, from the center position C1, the two-dimensional coordinates of each constituent point are calculated according to the assigned radius and the set angle for each constituent point.
次に、配筋確認装置20の制御部21は、学習用データの記録処理を実行する(ステップS2−4)。具体的には、制御部21の学習部210は、教師情報識別子を付与して、ステップS2−3において生成した各構成点の2次元座標データ(学習用点群)と、中心位置C1と半径r1とを含む学習用データ230を生成し、教師情報記憶部23に記録する。
Next, the
例えば、図5(e)に示すように、学習用データ230には、中心位置C1と半径r1と各構成点の座標からなる点群データとが関連付けられる。
以上の処理を、JISで規格された種類の鉄筋毎に繰り返して、生成した学習用データ数分の学習用データ230を教師情報記憶部23に記録する。
For example, as shown in FIG. 5E, the learning
The above processing is repeated for each type of reinforcing bar specified by JIS, and the learning
<鉄筋の中心位置の学習処理>
次に、図6を用いて、鉄筋の中心位置の学習処理(ステップS1−2)を説明する。
まず、図6(a)に示すように、処理対象の学習用データ230を順次、特定し、学習用データ230毎に、以下の処理を繰り返して実行する。
<Learning process of the center position of the reinforcing bar>
Next, the learning process (step S1-2) of the center position of the reinforcing bar will be described with reference to FIG.
First, as shown in FIG. 6A, the learning
配筋確認装置20の制御部21は、学習用データの呼出処理を実行する(ステップS3−1)。具体的には、制御部21の学習部210は、教師情報記憶部23から、処理対象の学習用データ230を取得する。
The
次に、配筋確認装置20の制御部21は、点群のX値及びY値の平均値の原点配置処理を実行する(ステップS3−2)。具体的には、制御部21の学習部210は、取得した各学習用データ230に含まれる学習用点群のX値をすべて加算し、点の数で除算して、X軸における平均値を算出する。更に、学習部210は、各学習用データ230に含まれる学習用点群のY値をすべて加算し、学習用点群の点の数で除算して、Y軸における平均値を算出する。そして、学習部210は、算出したX軸及びY軸の平均値が原点となる変換ベクトルを算出する。学習部210は、算出した変換ベクトルと学習用データ230の学習用点群の各点の座標とを用いて、移動後の学習用点群の各点の座標を算出する。
図6(b)は、学習用点群を移動する前の状態、図6(c)は、X座標及びY座標の平均値が原点となるように学習用点群を移動させた後の状態を示している。
Next, the
FIG. 6 (b) shows a state before moving the learning point cloud, and FIG. 6 (c) shows a state after moving the learning point cloud so that the average value of the X coordinate and the Y coordinate becomes the origin. Is shown.
次に、配筋確認装置20の制御部21は、画像化処理を実行する(ステップS3−3)。具体的には、制御部21の学習部210は、ステップS3−2で算出した座標の各構成点を2次元座標に配置し、切出領域A1で切り出し、各グリッドに含まれる点の数に応じた輝度値で各グリッドを表示した点群配置画像を生成する。
Next, the
そして、配筋確認装置20の制御部21は、第1教師データの生成処理を実行する(ステップS3−4)。具体的には、制御部21の学習部210は、生成した点群配置画像を入力層、この点群配置画像を生成した点群に関連付けられた中心位置を出力層に用いる第1教師データを生成する。
例えば、図6(d)に示す画像から中心位置C2を除いた点群を用いた点群配置画像を入力層、中心位置C2を出力層に用いる第1教師データを生成する。
以上の処理を、学習用データ毎に実行する。
Then, the
For example, first teacher data is generated in which a point cloud arrangement image using a point cloud obtained by removing the center position C2 from the image shown in FIG. 6D is used as an input layer and the center position C2 is used as an output layer.
The above processing is executed for each learning data.
次に、配筋確認装置20の制御部21は、中心位置推定モデルの生成処理を実行する(ステップS3−5)。具体的には、制御部21の学習部210は、点群配置画像を入力層、中心位置を出力層に用いた複数の第1教師データを用いた機械学習を行なって、点群配置画像から中心位置を推定する中間層の中心位置推定モデル241を生成する。そして、学習部210は、生成した中心位置推定モデル241を、推定モデル記憶部24に記憶する。
Next, the
<鉄筋径の学習処理>
次に、図7を用いて、鉄筋径の学習処理(ステップS1−3)を説明する。
まず、図7(a)に示すように、処理対象の学習用データ230を順次、特定し、学習用データ230毎に、以下の処理を繰り返して実行する。
<Reinforcing bar diameter learning process>
Next, the learning process of the reinforcing bar diameter (step S1-3) will be described with reference to FIG. 7.
First, as shown in FIG. 7A, the learning
配筋確認装置20の制御部21は、ステップS3−1と同様に、学習用データの呼出処理を実行する(ステップS4−1)。
次に、配筋確認装置20の制御部21は、中心位置の原点配置処理を実行する(ステップS4−2)。具体的には、制御部21の学習部210は、図7(b)に示すように、中心位置C2が原点となる変換ベクトルを算出する。そして、学習部210は、算出した変換ベクトルと学習用データ230の学習用点群の各点の座標とを用いて、移動後の学習用点群の各点の座標を算出する。
The
Next, the
次に、配筋確認装置20の制御部21は、画像化処理を実行する(ステップS4−3)。具体的には、制御部21の学習部210は、ステップS4−2で算出した座標の各構成点を2次元座標に配置し、切出領域A1で切り出し、各グリッドに含まれる点の数に応じた輝度値で各グリッドを表示した点群配置画像を生成する。
Next, the
そして、配筋確認装置20の制御部21は、第2教師データの生成処理を実行する(ステップS4−4)。具体的には、制御部21の学習部210は、生成した点群配置画像を入力層、この点群配置画像を生成した点群に関連付けられた半径を出力層に用いる第2教師データを生成する。
例えば、図7(c)に示す画像から中心位置C2及び半径r3を除いた点群を用いた点群配置画像を入力層、半径r3を出力層に用いる第2教師データを生成する。
以上の処理を、学習用データ毎に実行する。
Then, the
For example, a second teacher data is generated in which a point cloud arrangement image using a point cloud obtained by removing the center position C2 and the radius r3 from the image shown in FIG. 7C is used as an input layer and the radius r3 is used as an output layer.
The above processing is executed for each learning data.
そして、配筋確認装置20の制御部21は、鉄筋径推定モデルの生成処理を実行する(ステップS4−5)。具体的には、制御部21の学習部210は、点群配置画像を入力層、半径を出力層に設定した複数の第2教師データを用いた機械学習を行なって、点群配置画像から半径を推定する中間層の鉄筋径推定モデル242を生成する。そして、学習部210は、生成した鉄筋径推定モデル242を、推定モデル記憶部24に記憶する。
Then, the
(配筋確認処理)
次に、図8〜図11を用いて、配筋検査において実行される配筋確認処理について説明する。ここでは、スキャン装置15を用いて、鉄筋籠10の周囲を移動し、鉄筋籠10の外周から点群データを取得する。そして、配筋確認装置20は、スキャン装置15から点群データを取得し、計測点群情報記憶部25に記憶する。
(Reinforcement confirmation processing)
Next, the bar arrangement confirmation process executed in the bar arrangement inspection will be described with reference to FIGS. 8 to 11. Here, the
まず、図8(a)に示すように、配筋確認装置20の制御部21は、点群データの取得処理を実行する(ステップS5−1)。具体的には、制御部21の検査管理部211は、計測点群情報記憶部25から、点群データを取得する。
First, as shown in FIG. 8A, the
次に、配筋確認装置20の制御部21は、2次元座標系への点群の投影処理を実行する(ステップS5−2)。具体的には、制御部21の検査管理部211は、点群データのZ値をすべて同じ値としたX値及びY値からなる点群データを生成する。
Next, the
次に、配筋確認装置20の制御部21は、鉄筋領域毎の点群の切り分け処理を実行する(ステップS5−3)。具体的には、制御部21の分離部212は、確認画面を、表示装置H13に出力する。この確認画面には、2次元平面に投影された点群が表示される。
Next, the
図9は、鉄筋籠10の周囲を移動したときに、スキャン装置15から取得した点群データを2次元平面に投影した図である。そして、各鉄筋により生成された一群の点群を含む複数の鉄筋領域A2に切り分ける。この場合、管理者は、確認画面において、各鉄筋を示す一群の点群の範囲を鉄筋領域A2として設定する。
FIG. 9 is a diagram in which the point cloud data acquired from the
そして、図8(a)に示すように、配筋確認装置20の制御部21は、鉄筋領域を順次、処理対象領域として特定し、以下の処理を実行する。この場合、制御部21の分離部212は、各鉄筋領域に含まれる点群の構成点のX値及びY値を特定する。
Then, as shown in FIG. 8A, the
まず、配筋確認装置20の制御部21は、X値及びY値の平均値が原点となるように点群の移動処理を実行する(ステップS5−4)。具体的には、制御部21の中心位置推定部213は、処理対象の鉄筋領域内の全点のX値の平均値及びY値の平均値を算出する。
First, the
次に、中心位置推定部213は、算出した各軸の平均値が原点となるように、変換ベクトルを算出する。中心位置推定部213は、算出した変換ベクトルと処理対象の鉄筋領域内の各点の座標とを用いて、移動後の各点の座標を算出する。
例えば、図8(b)に示す点群を、図8(c)に示すように、X値及びY値の平均値が原点となるように、各点の位置を移動させる。
Next, the center
For example, as shown in FIG. 8C, the point cloud shown in FIG. 8B is moved so that the average value of the X value and the Y value becomes the origin.
次に、配筋確認装置20の制御部21は、画像化処理を実行する(ステップS5−5)。具体的には、制御部21の中心位置推定部213は、ステップS5−4において算出した座標の各点を2次元座標に配置し、切出領域A1で切り出し、各グリッドに含まれる点の数に応じた輝度値で各グリッドを表示した点群配置画像を生成する。
Next, the
次に、配筋確認装置20の制御部21は、中心位置推定モデルを用いた中心位置の推定処理を実行する(ステップS5−6)。具体的には、制御部21の中心位置推定部213は、推定モデル記憶部24に記録された中心位置推定モデル241と、ステップS5−5で生成した点群配置画像とを用いて、中心位置の2次元座標を推定する。
例えば、図8(d)に示すように、中心位置C4が推定される。
Next, the
For example, as shown in FIG. 8D, the center position C4 is estimated.
次に、配筋確認装置20の制御部21は、推定した中心位置が原点となるように点群の移動処理を実行する(ステップS5−7)。具体的には、制御部21の鉄筋径推定部214は、推定した中心位置が原点となる変換ベクトルを算出する。そして、鉄筋径推定部214は、算出した変換ベクトルと処理対象の鉄筋領域内の各点の座標とを用いて、移動後の各点の座標を算出する。
例えば、図8(e)に示すように、各点を、推定した中心位置C4が原点となるように移動させる。
Next, the
For example, as shown in FIG. 8E, each point is moved so that the estimated center position C4 is the origin.
次に、配筋確認装置20の制御部21は、画像化処理を実行する(ステップS5−8)。具体的には、制御部21の鉄筋径推定部214は、ステップS5−7で算出した座標の各点を2次元座標に配置し、切出領域A1で切り出し、各グリッドに含まれる点の数に応じた輝度値で各グリッドを表示した点群配置画像を生成する。
Next, the
そして、配筋確認装置20の制御部21は、鉄筋径推定モデルを用いた鉄筋の半径の推定処理を実行する(ステップS5−9)。具体的には、制御部21の鉄筋径推定部214は、推定モデル記憶部24に記録された鉄筋径推定モデル242に、点群配置画像を入力し、鉄筋の半径を推定する。
例えば、図8(f)に示すように、半径r4が推定される。
Then, the
For example, as shown in FIG. 8 (f), the radius r4 is estimated.
次に、配筋確認装置20の制御部21は、鉄筋の位置及び種類の記録処理を実行する(ステップS5−10)。具体的には、制御部21の検査管理部211は、ステップS5−6において推定した中心位置(座標)を、この鉄筋領域における鉄筋の位置として、点群識別情報に関連付けて、確認結果記憶部26に記録する。更に、検査管理部211は、鉄筋マスタ情報記憶部22を用いて、ステップS5−9において推定した鉄筋の径に対応する鉄筋種類を特定する。検査管理部211は、特定した鉄筋種類を、この鉄筋領域の鉄筋の位置に関連付けて、確認結果記憶部26に記録する。
Next, the
そして、以上の処理を、鉄筋領域毎に繰り返して実行する。
その後、配筋確認装置20の制御部21は、確認結果記憶部26に記録した鉄筋の位置及び種類を、表示装置H13に表示する。
Then, the above processing is repeatedly executed for each reinforcing bar region.
After that, the
(鉄筋径の推定結果)
図10及び図11には、上述した処理によって、学習用データを生成し、この学習用データに基づいて中心位置推定モデル241及び鉄筋径推定モデル242を生成し、これら推定モデルを用いて、鉄筋径を推定したシミュレーション結果を示している。
(Estimation result of reinforcing bar diameter)
In FIGS. 10 and 11, training data is generated by the above-described processing, a center
図10の上段は「D10」の鉄筋、中段は「D13」の鉄筋、下段は「D16」の鉄筋について、シミュレーション結果を示した図である。図11の各図において、五角形は、学習データ生成処理において配置した中心位置を示し、五角形の周囲に円弧状に、学習用データの点群が配置されている。また、各図において、星形は、原点であり、星形を囲む円周は、推定した鉄筋の半径に応じた円周である。いずれのシミュレーション結果図においても、推定した中心位置に配置した学習用データの点群は、星形の各鉄筋径の円周上にほぼ配置されており、シミュレーション結果が的確であることを示している。 The upper part of FIG. 10 shows the simulation results for the “D10” reinforcing bar, the middle part shows the “D13” reinforcing bar, and the lower part shows the simulation results for the “D16” reinforcing bar. In each of the figures of FIG. 11, the pentagon indicates the center position arranged in the learning data generation process, and the point cloud of the learning data is arranged in an arc shape around the pentagon. Further, in each figure, the star shape is the origin, and the circumference surrounding the star shape is the circumference corresponding to the estimated radius of the reinforcing bar. In each of the simulation result diagrams, the point cloud of the learning data arranged at the estimated center position is almost arranged on the circumference of each reinforcing bar diameter of the star shape, indicating that the simulation result is accurate. There is.
図11は、複数のシミュレーション結果により、各鉄筋(D10,D13,D16)について推定された半径の分布を示している。図12の一点鎖線で示す各鉄筋の公称径を中心として、平均誤差は0.4mm以下であり、標準偏差は0.3mm前後であった。従って、誤差や標準偏差は、異なる鉄筋の直径に対して小さいため、鉄筋の種類を明確に特定することができる。 FIG. 11 shows the distribution of radii estimated for each reinforcing bar (D10, D13, D16) by a plurality of simulation results. Centering on the nominal diameter of each reinforcing bar shown by the alternate long and short dash line in FIG. 12, the average error was 0.4 mm or less, and the standard deviation was around 0.3 mm. Therefore, since the error and standard deviation are small for the diameters of different reinforcing bars, the type of reinforcing bar can be clearly specified.
本実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
(1)本実施形態では、配筋確認装置20の制御部21は、中心位置推定モデルを用いて中心座標の推定処理(ステップS5−6)及び鉄筋径推定モデルを用いて鉄筋の半径の推定処理(ステップS5−9)を実行する。これにより、制御部21は、中心位置と鉄筋の半径とを個別に機械学習した推定モデルを用いて、中心位置及び鉄筋の半径を特定する。中心位置を原点にせずに鉄筋の半径を推定した場合に比べて、中心位置を原点にして鉄筋の半径を推定した方が、半径を精度よく特定することができる。従って、異なる種類の鉄筋の規格において鉄筋径の差が数mm程度しかない場合であっても、鉄筋の種類を的確に特定することができる。
According to this embodiment, the following effects can be obtained.
(1) In the present embodiment, the
(2)本実施形態では、配筋確認装置20の制御部21は、学習用データ生成処理(ステップS1−1)において、ノイズを加えた点群の生成処理(ステップS2−3)及び学習用データの記録処理(ステップS2−4)を実行する。これにより、計測時に生じるノイズを考慮した点群を用いての学習用データを生成し、学習用データを用いて各推定モデル(241,242)を生成することができる。
(2) In the present embodiment, the
(3)本実施形態では、配筋確認装置20の制御部21は、学習用データ230を用いて、点群のX値及びY値の平均値の原点配置処理(ステップS3−2)、画像化処理(ステップS3−3)、第1教師データの生成処理(ステップS3−4)及び中心位置推定モデルの生成処理(ステップS3−5)を実行する。これにより、点群のX値及びY値の平均値を原点とした点群配置画像と、中心位置とを用いた学習により、中心位置を予測する中心位置推定モデルを生成することができる。
(3) In the present embodiment, the
(4)本実施形態では、配筋確認装置20の制御部21は、学習用データ230を用いて、中心位置の原点配置処理(ステップS4−2)、画像化処理(ステップS4−3)、第2教師データの生成処理(ステップS4−4)及び鉄筋径推定モデルの生成処理(ステップS4−5)を実行する。これにより、中心位置を原点とした点群配置画像を用いた学習により、鉄筋の半径を推定する鉄筋径推定モデル242を生成することができる。
(4) In the present embodiment, the
(5)本実施形態では、配筋確認装置20の制御部21は、主筋11の延在方向(垂直方向)において並んだ複数の点群データを取得して、2次元座標系への点群の投影処理(ステップS5−2)を実行する。これにより、垂直方向に分散した点群を2次元平面に投影させることに多くの点を含む点群配置画像を用いて、鉄筋径を精度よく推定することができる。
(5) In the present embodiment, the
(6)本実施形態では、配筋確認装置20の制御部21は、鉄筋領域毎に点群の切り分け処理を実行し(ステップS5−3)、鉄筋領域毎に、中心座標及び鉄筋の半径を推定する。これにより、複数の主筋11をまとめて取得した点群データを用いて、各主筋11についての配筋確認を行なうことができる。
(6) In the present embodiment, the
本実施形態は、以下のように変更して実施することができる。本実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。
・上記実施形態では、鉄筋籠10の外周を移動させたスキャン装置15が取得した点群データを用いて、鉄筋の位置及び鉄筋の半径を推定した。スキャン装置15を移動させた所定距離毎に取得した点群データを用いて、主筋11の位置及び径を推定してもよい。この場合、一本の鉄筋において複数の点群データを取得する可能性があるため、複数の点群データを用いて予測した各鉄筋径の統計値(平均値や最頻値等)を用いて、鉄筋径を推定してもよい。更に、例えば、複数のカメラ画像を用いたStructure from Motion等の手法により、3次元形状(点群)を特定してもよい。
This embodiment can be modified and implemented as follows. The present embodiment and the following modified examples can be implemented in combination with each other within a technically consistent range.
-In the above embodiment, the position of the reinforcing bar and the radius of the reinforcing bar are estimated using the point cloud data acquired by the
・上記実施形態では、配筋確認装置20の制御部21は、2次元座標系への点群の投影処理(ステップS5−2)を実行する。この処理において、1本の鉄筋についての点群を1つの水平面に投影して鉄筋の推定を行なったが、1本の鉄筋についての点群から複数の水平面に投影した画像を用いて鉄筋の推定を行なってもよい。この場合には、点群を鉄筋の延在方向(Z方向)で複数の領域に分割し、領域毎に鉄筋の推定を行なって、各領域において推定した鉄筋に関する情報を統合する。
-In the above embodiment, the
例えば、鉄筋の延在方向において所定範囲(集約範囲)毎に、点群を分け、分けた点群をそれぞれの水平面に投影する。次に、各水平面に投影した点群を用いて各水平面における鉄筋径を推定し、その鉄筋径に対応する鉄筋種類を特定する。そして、すべての水平面において推定した鉄筋種類の統計値を用いて、鉄筋の種類を特定してもよい。 For example, a point cloud is divided for each predetermined range (aggregation range) in the extending direction of the reinforcing bar, and the divided point cloud is projected on each horizontal plane. Next, the diameter of the reinforcing bar in each horizontal plane is estimated using the point cloud projected on each horizontal plane, and the type of reinforcing bar corresponding to the diameter of the reinforcing bar is specified. Then, the type of the reinforcing bar may be specified by using the statistical value of the type of the reinforcing bar estimated in all horizontal planes.
具体的には、配筋確認装置20の制御部21は、集約範囲の長さを記憶する。
そして、図12に示すように、配筋確認装置20の制御部21は、各集約範囲に含まれる点群の特定処理を実行する(ステップS6−1)。具体的には、制御部21の検査管理部211は、主筋11の延在方向において取得した複数の点P1のZ値に基づいて、記憶している長さ(集約範囲A3)毎に含まれる点P1をそれぞれ特定する。
Specifically, the
Then, as shown in FIG. 12, the
そして、配筋確認装置20の制御部21は、集約範囲毎の中心位置及び鉄筋種類の特定処理を実行する(ステップS6−2)。具体的には、制御部21の検査管理部211は、各集約範囲A3に含まれる点P1を水平面に投影する。そして、制御部21は、投影した点P1の座標を用いて、X値及びY値の平均値が原点となるように点群の移動処理(ステップS5−4)〜鉄筋の位置及び種類の記録処理(ステップS5−10)を実行する。
Then, the
その後、配筋確認装置20の制御部21は、すべての集約範囲で特定した値を用いて中心位置及び鉄筋種類の特定処理を実行する(ステップS6−3)。具体的には、制御部21の検査管理部211は、各集約範囲で算出した中心位置の平均値を、この主筋11の位置と特定する。また、検査管理部211は、各集約範囲で特定した鉄筋の種類において、最も多く特定された鉄筋種類を、この主筋11の鉄筋の種類として特定する。これにより、推定される鉄筋径の精度を高くすることができる。
After that, the
更に、計測した点群をすべて使用する代わりに、点群の一部分を用いて鉄筋径の予測及び鉄筋の種類を特定してもよい。この場合には、部分毎に特定した鉄筋の種類の統計値を用いて、鉄筋の種類を特定する。例えば、ランダムに抽出した点群を含むグループを複数生成し、グループ毎に鉄筋径の予測及び鉄筋径に対応する鉄筋の種類を特定することを繰り返し、予測が最も多かった鉄筋の種類を、その鉄筋の種類と推定する。 Further, instead of using all the measured point clouds, a part of the point cloud may be used to predict the diameter of the reinforcing bar and specify the type of the reinforcing bar. In this case, the type of reinforcing bar is specified by using the statistical value of the type of reinforcing bar specified for each part. For example, a plurality of groups including randomly extracted point groups are generated, and the prediction of the reinforcing bar diameter and the identification of the reinforcing bar type corresponding to the reinforcing bar diameter are repeated for each group, and the reinforcing bar type with the most prediction is selected. Estimated to be the type of reinforcing bar.
具体的には、図13(a)に示す配筋確認処理を実行してもよい。この場合、配筋確認装置20の制御部21に、1グループにおいてランダムに抽出する点の個数と、生成するグループ数とに関するデータを記憶しておく。
Specifically, the bar arrangement confirmation process shown in FIG. 13A may be executed. In this case, the
この処理において、配筋確認装置20の制御部21は、ステップS5−1,S5−3と同様に、点群データの取得処理(ステップ7−1)、鉄筋領域毎に点群の切り分け処理を実行する(ステップ7−2)。
In this process, the
そして、処理対象の鉄筋領域を順次、特定し、鉄筋領域毎に、以下の処理を繰り返して実行する。
まず、配筋確認装置20の制御部21は、点群グループの作成処理を実行する(S7−3)。具体的には、制御部21の検査管理部211は、この鉄筋領域に含まれる点群において、個数分の点を、ランダムに抽出してグループを作成する。検査管理部211は、このグループ作成処理を繰り返して、グループ数分のグループを生成する。
Then, the reinforcing bar regions to be processed are sequentially specified, and the following processing is repeatedly executed for each reinforcing bar region.
First, the
そして、配筋確認装置20の制御部21は、生成した点群グループ毎に以下の処理を実行する。
まず、配筋確認装置20の制御部21は、ステップS5−2と同様に、点群グループの点群の2次元座標系への投影処理を実行する(ステップS7−4)。
Then, the
First, the
そして、配筋確認装置20の制御部21は、配筋確認処理と同様に、X値及びY値の平均値が原点となるように点群の移動処理(ステップS5−4)〜鉄筋の位置及び種類の記録処理(ステップS5−10)を実行する。ここでは、鉄筋の位置及び種類をメモリに仮記憶する。
Then, the
そして、配筋確認装置20の制御部21は、鉄筋の位置及び種類の決定処理を実行する(ステップS7−5)。具体的には、制御部21の検査管理部211は、メモリに仮記憶した点群グループの鉄筋の位置(中心座標)の平均値を算出し、この平均値を鉄筋の位置として特定して、確認結果記憶部26に記録する。更に、検査管理部211は、記録した点群グループの鉄筋の種類のうち最も多かった種類を特定して、確認結果記憶部26に記録する。
Then, the
・上記実施形態においては、配筋確認装置20の制御部21は、鉄筋領域毎に点群の切り分け処理(ステップS5−3)において、管理者の指示に応じて、それぞれの鉄筋の点群を示す範囲の鉄筋領域を設定した。それぞれの鉄筋領域の特定を、配筋確認装置20の制御部21に実行させてもよい。この場合には、例えば、ディープラーニング等の学習処理やパターンマッチング処理を用いることができる。
-In the above embodiment, the
図13(b)及び(c)に示すように、鉄筋領域の学習処理及び鉄筋領域の予測処理を行なって、鉄筋領域毎に点群を切り分けしてもよい。
図13(b)に示すように、鉄筋領域の学習処理においては、配筋確認装置20の制御部21は、画像化処理を実行する(ステップS8−1)。具体的には、制御部21の学習部210は、2次元座標系へ投影した点群を配置した画像を生成する。
As shown in FIGS. 13 (b) and 13 (c), the point cloud may be separated for each reinforcing bar region by performing the learning processing of the reinforcing bar region and the prediction processing of the reinforcing bar region.
As shown in FIG. 13B, in the learning process of the reinforcing bar region, the
次に、配筋確認装置20の制御部21は、鉄筋領域の取得処理を実行する(ステップS8−2)。具体的には、制御部21の学習部210は、配置画像に対して、管理者の指示によって設定された鉄筋領域を関連付ける。
Next, the
そして、配筋確認装置20の制御部21は、領域推定モデルの生成処理を実行する(ステップS8−3)。具体的には、制御部21の学習部210は、点群の画像を入力層、鉄筋領域を出力層とした教師データを用いて、領域推定モデルを生成し、推定モデル記憶部24に記録する。
Then, the
その後、配筋確認処理の鉄筋領域毎の点群の切り分け処理(ステップS5−3)においては、図13(c)に示す鉄筋領域の予測処理を実行する。
この処理において、配筋確認装置20の制御部21は、処理対象の点群の画像化処理を実行する(ステップS9−1)。具体的には、制御部21の分離部212は、水平面に投影した点群の配置を示す画像(配置画像)を生成する。
After that, in the point cloud separation process (step S5-3) for each reinforcing bar region in the reinforcing bar arrangement confirmation process, the prediction processing of the reinforcing bar region shown in FIG. 13 (c) is executed.
In this process, the
次に、配筋確認装置20の制御部21は、領域推定モデルを用いて各鉄筋領域の特定処理を実行する(ステップS9−2)。制御部21の分離部212は、ステップS9−1において生成した配置画像と領域推定モデルとを用いて、配置画像における各鉄筋領域を特定する。
Next, the
そして、制御部21の分離部212は、特定した鉄筋領域毎に点群の切り分け処理を実行する(ステップS9−3)。具体的には、制御部21の分離部212は、各鉄筋領域内のX値及びY値を有する各点を特定する。
Then, the
・上記実施形態では、配筋確認装置20の制御部21は、鉄筋籠10の主筋11の中心位置及び鉄筋径(鉄筋種類)を特定した。配筋を確認するため鉄筋径を推定する鉄筋は、主筋11に限定されるものではない。例えば、鉄筋籠10のフープ筋12の鉄筋径の推定や、平面的な格子に配置されたスラブ筋の鉄筋径の推定に用いてもよい。
-In the above embodiment, the
・上記実施形態では、配筋確認装置20の制御部21は、学習用データ生成処理、鉄筋の中心位置の学習処理及び鉄筋径の学習処理(ステップS1−1〜S1−3)を実行して、各推定モデル(241,242)を生成した。推定モデル(241,242)の学習処理は、直前に学習用データ生成処理を行なう場合に限定されない。例えば、過去に取得した点群データと、その点群を取得した鉄筋径の実測値とを用いて鉄筋の中心位置と鉄筋径を学習してもよい。また、中心位置の学習処理と鉄筋径の学習処理は、一連の学習処理として実行しなくてもよい。機械学習時にスキャン装置(撮影デバイス)から鉄筋までの距離を用いてもよい。この場合に、撮影距離に応じてノイズの発生率が変動することがあるが、距離を用いて機械学習することにより、撮影距離に応じたノイズを考慮して、中心位置や鉄筋径を学習させることができる。
-In the above embodiment, the
・上記実施形態では、配筋確認装置20の制御部21は、鉄筋径推定モデル242を用いて鉄筋の半径を推定し、この半径に応じた鉄筋の種類を特定し、この鉄筋の種類を記録して表示する。出力する鉄筋の径に関する情報は、鉄筋の種類に限定されるものではない。例えば、推定した鉄筋径、推定した径のばらつきの統計値等を出力してもよい。
-In the above embodiment, the
θ…領域範囲角度、A1…切出領域、A2…鉄筋領域、A3…集約範囲、C1,C2,C4…中心位置、P1…点、r1,r3,r4…半径、H10…情報処理装置、H11…通信装置、H12…入力装置、H13…表示装置、H14…記憶部、H15…プロセッサ、10…鉄筋籠、11…主筋、12…フープ筋、15…スキャン装置、20…配筋確認装置、21…制御部、22…鉄筋マスタ情報記憶部、23…教師情報記憶部、24…推定モデル記憶部、25…計測点群情報記憶部、26…確認結果記憶部、210…学習部、211…検査管理部、212…分離部、213…中心位置推定部、214…鉄筋径推定部、230…学習用データ、241…中心位置推定モデル、242…鉄筋径推定モデル。 θ ... region range angle, A1 ... cutout region, A2 ... reinforcing bar region, A3 ... aggregation range, C1, C2, C4 ... center position, P1 ... point, r1, r3, r4 ... radius, H10 ... information processing device, H11 ... communication device, H12 ... input device, H13 ... display device, H14 ... storage unit, H15 ... processor, 10 ... reinforcing bar cage, 11 ... main bar, 12 ... hoop bar, 15 ... scanning device, 20 ... bar arrangement confirmation device, 21 ... Control unit, 22 ... Reinforcing bar master information storage unit, 23 ... Teacher information storage unit, 24 ... Estimated model storage unit, 25 ... Measurement point group information storage unit, 26 ... Confirmation result storage unit, 210 ... Learning unit, 211 ... Inspection Management unit, 212 ... Separation unit, 213 ... Center position estimation unit, 214 ... Reinforcing bar diameter estimation unit, 230 ... Learning data, 241 ... Center position estimation model, 242 ... Reinforcing bar diameter estimation model.
Claims (7)
点群配置画像から前記鉄筋の中心位置を推定する中心位置推定モデルと、原点に前記中心位置を配置した点群配置画像から、前記原点からの径を推定する径推定モデルとを記憶したモデル記憶部と、
推定結果に関する情報を出力する出力部とに接続された制御部を備え、前記鉄筋を推定する鉄筋推定システムであって、
前記制御部が、
推定対象の鉄筋の表面からの点群に関するデータを取得し、
取得した前記点群の配置を示す第1画像を生成し、この第1画像と前記中心位置推定モデルとを用いて、前記推定対象の鉄筋の中心位置を推定し、
推定した中心位置が原点となるように前記第1画像における点群を移動させた第2画像を生成し、この第2画像と前記径推定モデルとを用いて、前記推定対象の鉄筋の径を推定して、推定した径に関する情報を前記出力部に出力することを特徴とする鉄筋推定システム。 An input unit that acquires data on a point cloud indicating multiple point positions on the surface of reinforcing bars arranged in space, and an input unit.
Model memory that stores a center position estimation model that estimates the center position of the reinforcing bar from the point group arrangement image and a diameter estimation model that estimates the diameter from the origin from the point group arrangement image in which the center position is arranged at the origin. Department and
A reinforcing bar estimation system that has a control unit connected to an output unit that outputs information about the estimation result and estimates the reinforcing bars.
The control unit
Obtain data on the point cloud from the surface of the rebar to be estimated,
A first image showing the arrangement of the acquired point cloud is generated, and the center position of the reinforcing bar to be estimated is estimated by using this first image and the center position estimation model.
A second image in which the point cloud in the first image is moved so that the estimated center position becomes the origin is generated, and the diameter of the reinforcing bar to be estimated is determined by using this second image and the diameter estimation model. A reinforcing bar estimation system characterized in that it estimates and outputs information on the estimated diameter to the output unit.
学習用中心位置及び鉄筋の半径を決定し、
前記設定した中心位置及び半径に基づいて、ノイズを含めて構成点の位置を決定し、
前記構成点を含む点群の学習用第1画像を生成し、
前記学習用第1画像と、前記学習用中心位置とを関連付けた第1教師データを生成し、
前記第1教師データを用いた機械学習を行なって、前記中心位置推定モデルを生成して、前記モデル記憶部に記録し、
前記学習用中心位置が原点となるように、前記各構成点を移動させて配置した学習用第2画像と、前記設定した半径とを関連付けた第2教師データを生成し、
前記第2教師データを用いた機械学習を行なって、前記径推定モデルを生成し、前記モデル記憶部に記録することを特徴とする請求項1に記載の鉄筋推定システム。 The control unit
Determine the center position for learning and the radius of the reinforcing bar,
Based on the set center position and radius, the position of the constituent points including noise is determined.
A first image for learning a point cloud including the constituent points is generated, and the first image is generated.
A first teacher data in which the first image for learning and the center position for learning are associated with each other is generated.
Machine learning using the first teacher data is performed to generate the center position estimation model, which is recorded in the model storage unit.
A second teacher data in which the second learning image arranged by moving each of the constituent points so that the center position for learning becomes the origin and the set radius is generated is generated.
The reinforcing bar estimation system according to claim 1, wherein machine learning using the second teacher data is performed to generate the diameter estimation model and record the diameter estimation model in the model storage unit.
前記入力部から、前記鉄筋の点群に関するデータを取得し、
前記点群を、前記鉄筋の延在方向と直交する平面に投影した第1画像を生成することを特徴とする請求項1又は2に記載の鉄筋推定システム。 The control unit
Data on the point cloud of the reinforcing bar is acquired from the input unit, and the data is obtained.
The reinforcing bar estimation system according to claim 1 or 2, wherein the point cloud is projected onto a plane orthogonal to the extending direction of the reinforcing bar to generate a first image.
各鉄筋の延在方向に基準長さで分割した複数の集約範囲毎に、前記集約範囲のそれぞれに含まれる点群を前記平面にそれぞれ投影して前記第1画像を生成し、
前記集約範囲毎の第1画像を用いて、前記推定対象の鉄筋の径を推定し、
前記集約範囲毎に推定した鉄筋の径に関する統計値に基づいて、前記推定対象の鉄筋を特定することを特徴とする請求項3に記載の鉄筋推定システム。 The control unit
For each of a plurality of aggregation ranges divided by a reference length in the extending direction of each reinforcing bar, a point cloud included in each of the aggregation ranges is projected onto the plane to generate the first image.
Using the first image for each aggregation range, the diameter of the reinforcing bar to be estimated is estimated.
The reinforcing bar estimation system according to claim 3, wherein the reinforcing bar to be estimated is specified based on the statistical value regarding the diameter of the reinforcing bar estimated for each aggregation range.
前記入力部から、複数の鉄筋からの点群に関するデータを取得し、
前記点群を、各鉄筋を示す点群を含む鉄筋領域毎に切り分け、
前記鉄筋領域毎に、前記鉄筋の径を推定することを特徴とする請求項1〜4の何れか1項に記載の鉄筋推定システム。 The control unit
Data on point clouds from a plurality of reinforcing bars is acquired from the input unit, and data is obtained.
The point cloud is divided into reinforcing bar regions including the point cloud indicating each reinforcing bar.
The reinforcing bar estimation system according to any one of claims 1 to 4, wherein the diameter of the reinforcing bar is estimated for each of the reinforcing bar regions.
点群配置画像から前記鉄筋の中心位置を推定する中心位置推定モデルと、原点に前記中心位置を配置した点群配置画像から、前記原点からの径を推定する径推定モデルとを記憶したモデル記憶部と、
推定結果に関する情報を出力する出力部とに接続された制御部を備えた鉄筋推定システムを用いて、鉄筋を推定する方法であって、
前記制御部が、
推定対象の鉄筋の表面からの点群に関するデータを取得し、
取得した前記点群の配置を示す第1画像を生成し、この第1画像と前記中心位置推定モデルとを用いて、前記推定対象の鉄筋の中心位置を推定し、
推定した中心位置が原点となるように前記第1画像における点群を移動させた第2画像を生成し、この第2画像と前記径推定モデルとを用いて、前記推定対象の鉄筋の径を推定して、推定した径に関する情報を前記出力部に出力することを特徴とする鉄筋推定方法。 An input unit that acquires data on a point cloud indicating multiple point positions on the surface of reinforcing bars arranged in space, and an input unit.
Model memory that stores a center position estimation model that estimates the center position of the reinforcing bar from the point group arrangement image and a diameter estimation model that estimates the diameter from the origin from the point group arrangement image in which the center position is arranged at the origin. Department and
This is a method of estimating reinforcing bars using a reinforcing bar estimation system equipped with a control unit connected to an output unit that outputs information about the estimation result.
The control unit
Obtain data on the point cloud from the surface of the rebar to be estimated,
A first image showing the arrangement of the acquired point cloud is generated, and the center position of the reinforcing bar to be estimated is estimated by using this first image and the center position estimation model.
A second image in which the point cloud in the first image is moved so that the estimated center position becomes the origin is generated, and the diameter of the reinforcing bar to be estimated is determined by using this second image and the diameter estimation model. A reinforcing bar estimation method characterized by estimating and outputting information on the estimated diameter to the output unit.
点群配置画像から前記鉄筋の中心位置を推定する中心位置推定モデルと、原点に前記中心位置を配置した点群配置画像から、前記原点からの径を推定する径推定モデルとを記憶したモデル記憶部と、
推定結果に関する情報を出力する出力部とに接続された制御部を備えた鉄筋推定システムを用いて、鉄筋の径を推定するプログラムであって、
前記制御部を、
推定対象の鉄筋の表面からの点群に関するデータを取得し、
取得した前記点群の配置を示す第1画像を生成し、この第1画像と前記中心位置推定モデルとを用いて、前記推定対象の鉄筋の中心位置を推定し、
推定した中心位置が原点となるように前記第1画像における点群を移動させた第2画像を生成し、この第2画像と前記径推定モデルとを用いて、前記推定対象の鉄筋の径を推定して、推定した径に関する情報を前記出力部に出力する手段として機能させることを特徴とする鉄筋推定プログラム。 An input unit that acquires data on a point cloud indicating multiple point positions on the surface of reinforcing bars arranged in space, and an input unit.
Model memory that stores a center position estimation model that estimates the center position of the reinforcing bar from the point group arrangement image and a diameter estimation model that estimates the diameter from the origin from the point group arrangement image in which the center position is arranged at the origin. Department and
A program that estimates the diameter of a reinforcing bar using a reinforcing bar estimation system equipped with a control unit connected to an output unit that outputs information about the estimation result.
The control unit
Obtain data on the point cloud from the surface of the rebar to be estimated,
A first image showing the arrangement of the acquired point cloud is generated, and the center position of the reinforcing bar to be estimated is estimated by using this first image and the center position estimation model.
A second image in which the point cloud in the first image is moved so that the estimated center position becomes the origin is generated, and the diameter of the reinforcing bar to be estimated is determined by using this second image and the diameter estimation model. A reinforcing bar estimation program characterized in that it functions as a means for estimating and outputting information on the estimated diameter to the output unit.
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