JP2021534375A - 赤外線サーモグラフィ及び数学的トレンド関数を用いたフレッシュコンクリートの状態の検出及びデジタル化のためのシステム及び方法 - Google Patents

赤外線サーモグラフィ及び数学的トレンド関数を用いたフレッシュコンクリートの状態の検出及びデジタル化のためのシステム及び方法 Download PDF

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Abstract

本発明は、材料を分析するための熱的手段の使用に関するものであり、具体的には、情報記憶メモリと前記メモリに動作可能に接続されたプロセッサとを備え、前記プロセッサは、複数の赤外線サーモグラフィ画像を前記メモリに記憶し、前記複数の画像の各画素について、時間の関数としての温度プロファイルを取得し、複数の時間の関数としての温度曲線を取得し、前記温度曲線の各々は、時間の関数としての対応する温度プロファイルに適合し、前記時間の関数として温度曲線の各々から指示値を決定し、画素に対応する前記指示値が閾値よりも大きい場合に、前記画素がコンクリートに対応することを規定するように構成される、赤外線サーモグラフィによりコンクリートを検出するためのシステムおよび赤外線サーモグラフィによりコンクリートを検出するための方法を提供する。【選択図】図１

Description

本発明は、測定または試験の分野、特に材料を分析するための熱的手段の使用に関するものであり、具体的には、赤外線サーモグラフィによってコンクリートを検出するためのシステムおよび方法を提供する。
建築分野では、コンクリートの硬化時間とともに、建設工事の進捗をモニタすることが頻繁に問題とされる。しかし、建設工事の進捗状況をモニタするためには、さらなるデジタル化のために、まず現場でコンクリートを検出する必要がある。
先行技術において、コンクリートの硬化は発熱反応であることが知られている。コンクリートが型枠に流し込まれると、セメントペーストは内部硬化プロセスを開始し、混合物内の熱を放出して温度を上昇させる。先行技術で広く開示されるコンクリートを含む構造物を研究するための赤外線サーモグラフィがこれまでに作成されている。
例えば、従来技術のいくつかの文献は、スラブ又は壁の欠陥部分の検出に関する解決手段を提供している。この意味で、特許５０１７５０７号には、土木工事における欠陥部分、例えばコンクリートから形成される欠陥部分の検出方法が記載されている。これを達成するために、関心方向に沿った温度勾配がサーモグラフィ画像において調べられる。前記温度勾配は、ある画素内の温度と、それと隣接するいくつかの画素の平均温度とを比較することによって得られる。次に、当該画素にある値（例えば、良／不良）が割り当てられる。このようにして、さらに、欠陥部分の形状を得ることができる。
文献ＷＯ２０１５／００１３４４には、サーモグラフィ画像によってトンネル内の吹付けコンクリート構造の強度を決定する方法が記載されている。これを達成するために、当該方法は、複数のサーモグラフィ画像を取得し、それらから、各画素に対する複数の時間の関数としての温度プロファイルを取得する。ある部分の強度を取得するために、前記時間の関数としての温度プロファイルは標準曲線と比較される。
一方、Ａｚｅｎｈａら（Ｍｉｇｕｅｌ Ａｚｅｎｈａ，Ｒｕｉ Ｆａｒｉａ ｙ Ｈｅｌｅｎａ Ｆｉｇｕｅｉｒａｓ，「Ｔｈｅｒｍｏｇｒａｐｈｙ ａｓ ａ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ ｆｏｒ ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ ｅａｒｌｙ ａｇｅ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｓ ｏｆ ｈａｒｄｅｎｉｎｇ ｃｏｎｃｒｅｔｅ」、Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ａｎｄ Ｂｕｉｌｄｉｎｇ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ ２５（２０１１）４２３２−４２４０）は、初期硬化段階におけるコンクリートをモニタするためのサーモグラフィ画像の使用について記載している。特に、表面温度の経時変化を研究し、当該測定値をコンピュータシミュレーションと比較して、当該サンプルの将来の挙動を予測する。
しかしながら、コンクリートが存在する地帯及びコンクリートが存在しない地帯を含む領域内のコンクリートを検出するためには、従来の解決手段には欠陥がある。例えば、特許５０１７５０７号に記載された方法によれば、コンクリートを含む地帯とコンクリートを含まない地帯との間の全ての境界が欠陥として検出される。
一方、ＷＯ２０１５／００１３４４に記載された方法では、全ての撮影画像がコンクリートに対応しているため、コンクリートを検出することには意味がない。これは、共通の仕事を行うチームに加えて、コンクリートと区別しなければならない鋼、型枠（スラブのためのパネルと垂直支柱またはドロップヘッド）、金属構造物など、コンクリート以外の材料がある土木作業において特に関連する。
従って、先行技術の欠点を克服するためには、赤外線サーモグラフィによってコンクリートを検出するシステム及び方法が必要とされる。
本発明は、赤外線サーモグラフィによってコンクリートを検出するためのシステムであって、情報記憶メモリと、前記メモリに動作可能に接続され、前記メモリから情報を読み取り、前記メモリに情報を記憶するように構成されたプロセッサとを備え、前記プロセッサは、複数の赤外線サーモグラフィ画像を前記メモリに記憶し、前記複数の画像の各々は、フレッシュコンクリートを含む領域に対応し、前記複数の画像は、時間範囲に対応し、前記複数の画像の各画素について、時間の関数としての温度プロファイルを取得し、複数の時間の関数としての温度曲線を取得し、前記温度曲線の各々は、対応する時間の関数としての温度プロファイルに適合し、前記時間の関数としての温度曲線の各々から指示値を決定し、前記指示値が閾値よりも大きい場合に、画素がコンクリートに対応することを規定するように構成されることを特徴とするシステムを提供する。
好ましい実施形態では、システムは、前記プロセッサセンサに動作可能に接続された周囲温度センサをさらに備え、前記プロセッサはさらに、前記周囲温度センサから周囲温度測定値を取得し、前記周囲温度に対応する情報を前記メモリに記憶するように構成されることを特徴とする。
別の好ましい実施形態では、システムは、前記プロセッサに動作可能に接続された赤外線カメラをさらに備え、前記プロセッサはさらに、前記赤外線カメラを制御し、前記赤外線カメラから赤外線サーモグラフィ画像を取得し、前記赤外線サーモグラフィ画像をメモリに記憶するように構成されることを特徴とする。
本発明の他の目的は、複数の赤外線サーモグラフィ画像を情報記憶メモリに記憶する工程であって、前記複数の画像の各々がフレッシュコンクリートを含む領域に対応し、前記複数の画像が時間範囲に対応する工程と、前記複数の画像の各画素について、前記情報記憶メモリに動作可能に接続されたプロセッサによって時間の関数としての温度プロファイルを取得する工程と、複数の時間の関数としての温度曲線を取得し、前記温度曲線の各々は、前記プロセッサによって、対応する時間の関数としての温度プロファイルに適合する、工程と、前記プロセッサにより、前記時間の関数としての温度曲線から指示値を決定する工程と、前記プロセッサにより、画素に対応する前記指示値が閾値より大きい場合に、前記画素がコンクリートに対応することを規定する工程とを備えることを特徴とする赤外線サーモグラフィによりコンクリートを検出する方法を提供することにある。
好ましい実施形態では、前記方法は、前記時間の関数としての温度曲線が、低係数フーリエ級数または低係数多項式によって形成される群から選択されることを特徴とする。
別の好ましい実施形態では、前記方法は、周囲温度プロファイルに対応する情報を前記メモリ内に記憶する工程と、前記プロセッサによって時間の関数としての周囲温度曲線を取得する工程と、前記プロセッサによって前記時間の関数としての周囲温度曲線から前記閾値を取得する工程とをさらに備えることを特徴とする。さらに好ましい実施形態では、前記方法は、前記指示値が前記時間範囲における最高温度と初期温度との差であり、前記閾値が前記時間範囲における最高周囲温度と最低周囲温度との差であることを特徴とする。別のさらに好ましい実施形態では、前記方法は、前記指示値が前記時間範囲における曲線下面積であり、前記閾値が前記時間範囲における周囲温度曲線下面積および前記時間範囲における平均周囲温度値と前記時間範囲の長さとの積によって形成される群から選択されることを特徴とする。
他の好ましい実施形態において、前記方法は、前記時間範囲が３時間と１２時間との間であることを特徴とする。
別の好ましい実施形態では、前記方法は、前記複数の赤外線サーモグラフィ画像の各々の画像が５分間と３０分間との間の周期で得られることを特徴とする。
好ましい実施形態では、前記方法は、前記複数の画像の各々の画像が、前記時間の関数としての温度プロファイルを取得する前にフィルタリングされることを特徴とする。さらなる好ましい実施形態では、前記方法は、前記複数の画像がガウスフィルタによってフィルタリングされることを特徴とする。
別の好ましい実施形態では、前記方法は、フレッシュコンクリートを含む前記領域の画像を生成する工程をさらに備え、コンクリートとして識別された画素が第１の色で着色され、前記第１の色が前記画像とコントラストをなし、前記画像が前記プロセッサによって生成されることを特徴とする。
さらなる好ましい実施形態では、前記方法は、前記プロセッサによって、フレッシュコンクリートを含む前記領域の二値マップを生成する工程をさらに備えることを特徴とする。
図１は、コンクリートを含む部分とコンクリートを含まない部分とを有する領域のサーモグラフィ画像を示す。
図２は、０．５８時間の時間範囲において、本発明の方法によって得られた領域の二値画像を示す。
図３は、２．１３時間の時間範囲において、本発明の方法によって得られた領域の二値画像を示す。
図４は、４．０８時間の時間範囲において、本発明の方法によって得られた領域の二値画像を示す。
図５は、５．０３時間の時間範囲において、本発明の方法によって得られた領域の二値画像を示す。
図６は、６．０８時間の時間範囲において、本発明の方法によって得られた領域の二値画像を示す。
図７は、６．８３時間の時間範囲において、本発明の方法によって得られた領域の二値画像を示す。
図８は、コンクリートを含む部分の時間の関数としての温度プロットを示す。
図９は、コンクリートを含まない部分の時間の関数としての温度プロットを示す。
以下、本願に添付の図面を参照しながら、本発明を詳細に説明する。
実質的に、本発明は、赤外線サーモグラフィによってコンクリートを検出するためのシステムであって、
情報記憶メモリと、
前記メモリに動作可能に接続され、前記メモリから情報を読み取り、前記メモリに情報を記憶するように構成されたプロセッサと、を実質的に備え、
ここで、前記プロセッサは、
前記メモリに複数の赤外線サーモグラフィ画像を記憶し、前記複数の画像の各々はフレッシュコンクリートを含む領域に対応し、前記複数の画像は時間範囲に対応し、
前記複数の画像の各画素について、時間の関数としての温度プロファイルを取得し、
複数の時間の関数としての温度曲線を取得し、前記温度曲線の各々は、対応する時間の関数としての温度プロファイルに適合し、
前記時間の関数としての温度曲線の各々から指示値を決定し、
画素に対応する前記指示値が閾値より大きい場合に、前記画素がコンクリートに対応することを規定するように構成される。
また、本発明は、赤外線サーモグラフィを用いてコンクリートを検出する方法であって、
複数の赤外線サーモグラフィ画像を情報記憶メモリに記憶する工程であって、前記複数の画像の各々がフレッシュコンクリートを含む領域に対応し、前記複数の画像が時間範囲に対応する工程と、
前記複数の画像の各画素について、前記情報記憶メモリに動作可能に接続されたプロセッサによって時間の関数としての温度プロファイルを取得する工程と、
複数の時間の関数としての温度曲線を取得し、前記温度曲線の各々は、前記プロセッサによって、対応する時間の関数としての温度プロファイルに適合する、工程と、
前記プロセッサにより、前記時間の関数としての温度曲線の各々からの指示値を決定する工程と、
前記プロセッサにより、画素に対応する前記指示値が閾値より大きい場合に、前記画素がコンクリートに対応することを規定する工程と、を備えることを特徴とする。
本発明との関係において、赤外線サーモグラフィ画像は、各画素において測定される強度がその点における表面温度に相関するように、赤外線スペクトルにおいて得られるデジタル画像に対応することを理解されたい。いくつかの好ましい実施形態では、本発明の範囲を限定することなく、前記赤外線サーモグラフィ画像は、前記画像内の画素の色が前記点で測定される温度の指標となるように、人間の目に見えるように修正される。本明細書に沿って、赤外線サーモグラフィ画像およびサーモグラフィ画像という用語は、赤外線サーモグラフィ画像に言及するために不明瞭に使用されるだろう。
前記複数の赤外線サーモグラフィ画像が前記情報記憶メモリに記憶される方法は、本発明の範囲を限定しない。例えば、本発明の範囲を限定することなく、前記メモリは不揮発性メモリであってもよく、前記複数の赤外線サーモグラフィ画像は、前記複数の赤外線サーモグラフィ画像が撮影されたカメラから直接前記記憶メモリに記憶されてもよい。しかしながら、他の好ましい実施形態では、前記赤外線サーモグラフィ画像撮影カメラは、プロセッサが前記画像を前記メモリに記憶するように、前記プロセッサに動作可能に接続されてもよい。この最後に記載した場合においては、前記メモリは、本発明の範囲を限定することなく、揮発性メモリまたは不揮発性メモリ、またはその両方であってもよい。
前記メモリが揮発性または不揮発性のいずれであっても、前記情報記憶メモリの特定の性質は、本発明の範囲を限定しない。一方、前記メモリの記憶容量は、前記複数の赤外線サーモグラフィ画像を記憶するのに十分であれば、本発明の範囲を限定するものではない。
一方、前記プロセッサは、前記メモリに動作可能に接続され、前記メモリから情報を読み出し、前記メモリに情報を書き込むように構成される。さらに、前記プロセッサは、前記メモリに記憶されている情報から動作を実行するように構成される。好ましい実施形態では、本発明の範囲を限定することなく、前記プロセッサは、本発明の方法の一部である工程を実行するための前記構成を工場出荷時の設定から取得してもよい。この最後に記載した場合においては、プロセッサは専用プロセッサと呼ばれる。
しかしながら、他の好ましい実施形態では、本発明の範囲を限定することなく、前記プロセッサは、このような効果のために適切に書かれたコンピュータプログラムを実行することによって、本発明の方法の一部である工程を実行するための前記構成を取得してもよい。この最後に記載した場合において、前記コンピュータプログラムの性質、それが書かれるサポート、およびそれを書くために使用されるプログラミング言語は、本発明の範囲を限定せず、当業者に知られている任意のオプションを使用してもよい。
本発明の方法の第１の工程によれば、複数の赤外線サーモグラフィ画像が情報記憶メモリに記憶される。前記複数の画像の各々は、フレッシュコンクリートを含む領域に対応する。フレッシュコンクリートを含む領域は、コンクリートを含む部分を有し、コンクリートを含まない部分を有してもよいことを理解しなければならない。例えば、本発明の範囲を限定することなく、図１には、サーモグラフィ画像が示されており、そこではコンクリートを含む部分は黒色の多角形で囲まれており、一方で前記多角形の周囲の全ての領域はコンクリートを含まない領域である。
一方、前記赤外線サーモグラフィ画像は、前記画像を撮影するカメラの移動や変位なしに撮影される。この方法において、固定された構造物は、連続する画像の間において相対運動を示さない。これにより、異なる画像内の同じ位置（ｍ，ｎ）が実質的に同じ点に対応することが可能となり、ここで、ｍは画像内の画素の行に対応し、ｎは当該画素の列に対応する。
それにもかかわらず、移動可能な構造物または物体が、前記複数のサーモグラフィ画像のうちの１つに干渉することがある。本発明のシステム及び方法の利点の１つは、これらの場合においても、コンクリートを含む部分を検出することができることである。
好ましい実施形態のいずれにおいても、特定の赤外線サーモグラフィ画像に対して、当該画像に対応する温度マトリックスを得ることができる。本発明の詳細な説明の効果のために、そして本発明の範囲を限定することなく、前記温度マトリックスはＴ（ｍ，ｎ）として表され、ここでｍは赤外線サーモグラフィ画像における関心画素の行であり、ｎは前記画像における前記画素の列である。
前記温度マトリックスは、本発明の範囲を限定することなく、赤外線サーモグラフィ画像を取得したカメラから直接取得してもよいし、前記複数の画像の取得後に取得してもよい。前記第２の場合、前記温度マトリックスは、前記プロセッサによって実行される、取得された画像の数学的処理によって得られる。前記温度マトリックスは、本発明の範囲を限定することなく、従来技術において公知の任意の方法によって取得してもよい。ある種のサーモグラフィ画像が与えられると、当業者は、前記温度マトリックスを得るために必要な数学的処理を決定してもよい。
例えば、本発明の範囲を限定することなく、前記サーモグラフィ画像が、有色温度スケールを含むことによって人間の目で知覚可能なように修正された画像である場合、前記プロセッサは、関心画素の色とその色に対応する温度との間の対応をとってもよい。他の好ましい実施形態では、本発明の範囲を限定することなく、前記サーモグラフィ画像は、有色スケールが、対応する画素において撮影される赤外線放射の強度に対応する画像であってもよい。この最後に記載された場合においては、プロセッサは、画素の色と対応する強度とを対応させることに加えて、当該強度をその画素に対応する温度に相関させることを可能にする数学的処理を実行する。
一方、前記複数のサーモグラフィ画像は、時間範囲に対応する。前記時間範囲は、前記複数のサーモグラフィ画像内のコンクリートを検出することができる任意の範囲であってもよい。例えば、本発明の範囲を限定することなく、図２から図７は、本発明のシステム及び方法の好ましい実施形態によって得られる二値画像を示しており、その時間範囲は０．５８時間と６．８３時間の間である。しかしながら、時間範囲は、例えば、本発明の範囲を限定することなく、３時間と１２時間の間であってもよい。
このように、プロセッサは、複数の温度Ｔ（ｍ，ｎ，ｔ）を得るように構成され、ここで、ｔは、対応する画像が撮影された時間である。上記時間ｔは、例えば、本発明の範囲を限定することなく、取得したサーモグラフィ画像のメタデータから取得してもよい。この最後に記載した場合において、本発明の範囲を限定することなく、前記プロセッサは、前記メタデータから前記時間ｔを取得するように構成される。
他の好ましい実施形態では、本発明の範囲を限定することなく、複数のサーモグラフィ画像は、画像番号がその画像が撮影された時間と相関するように、一定の時間間隔で取得されてもよい。この最後に記載された場合においては、プロセッサは、画像番号を決定し、その画像に時間ｔを割り当てるように構成される。前記複数のサーモグラフィ画像が撮影される周期は、本発明の範囲を限定しない。前記複数の画像は、例えば、本発明の範囲を限定することなく、１分間と１２０分間との間、より好ましくは２分間と６０分間との間、さらにより好ましくは５分間と３０分間との間の周期で撮影されてもよい。
前述したように、画素（ｍ，ｎ）の各位置について、時間Ｔ（ｍ，ｎ，ｔ）の関数として一組の温度値を得ることができ、これは、その画素についての時間の関数としての温度プロファイルとして理解されなければならない。前記プロセッサは、メモリに記憶されている複数の画像から前記温度プロファイルを取得するように構成される。
さらに、好ましい実施形態では、本発明の範囲を限定することなく、プロセッサは、前記温度プロファイルを得る前に、複数のサーモグラフィ画像の一部である各サーモグラフィ画像をフィルタリングするように構成してもよい。前記フィルタリング処理は、前記複数のサーモグラフィ画像からノイズを除去することを目的とする。前記複数のサーモグラフィ画像をフィルタリングする方法は、本発明の範囲を限定するものではなく、ガウスフィルタ、ローパスフィルタ、平均フィルタ、又はメディアンフィルタでもよいが、これらに限定されない。
さらに好ましい実施形態では、前記プロセッサは、ガウスフィルタによって前記複数のサーモグラフィ画像をフィルタリングするように構成される。前記ガウスフィルタを定義するパラメータ、特に分散は、本発明の範囲を限定しない。別のさらに好ましい実施形態では、前記プロセッサは、ローパスフィルタによって前記複数のサーモグラフィ画像をフィルタリングするように構成される。この場合、前記ローパスフィルタのカットオフ周波数は、本発明の範囲を限定するものではない。
前記複数のサーモグラフィ画像がフィルタリングされる場合、及び前記複数の画像がフィルタリングされない場合の、いずれの場合においても、前記時間の関数としての温度プロファイルにより、当該画素がコンクリートに該当するか否かを判定することができる。それにもかかわらず、前記時間の関数としての温度プロファイルが標準曲線と比較される従来技術とは対照的に、本発明の方法の場合、前記プロセッサは、時間の関数としての温度曲線によって前記時間の関数としての温度プロファイルに適合させるように構成される。このようにして、画素（ｍ，ｎ）の各位置について、前記プロセッサは、時間の関数としての温度曲線を取得し、複数の時間の関数としての温度曲線を規定する。
本発明との関係において、時間の関数としての温度曲線は、サーモグラフィ画像の撮影の最初の時間と最後の時間との間の任意の時点で評価することができる数学関数であることを理解されたい。対照的に、時間の関数としての温度プロファイルは、温度点の離散セットに対応する。
さらに、前記時間の関数としての温度曲線による適合においては、時として、解析される表面に対応しない時間の関数としての温度プロファイル内の点が存在することを考慮しなければならない。例えば、本発明の範囲を限定することなく、図１では、右上隅に人間の姿の影が示されている。しかしながら、その人物は、そのサーモグラフィ画像において撮影された時間とは異なる他の時間において、その位置にいることはない。加えて、その人物は、温度プロファイルにおいて、偽陽性を生じ得る極端な温度を生成する。
前記偽陽性を低減または排除するために、前記プロセッサは、低係数と呼ばれる時間の関数としての温度曲線によって、前記時間の関数としての温度プロファイルに適合するように構成される。この意味で、例えば、本発明の範囲を限定することなく、プロセッサが、多項式関数によって前記時間の関数としての温度プロファイルに適合するように構成される場合、多項式の次数は、ある閾値の次数よりも低くなり、それは例えば、本発明の範囲を限定することなく、５より低い次数が挙げられる。しかし、他の好ましい実施形態では、本発明の範囲を限定することなく、４より低い次数または３より低い次数を有する多項式を使用してもよい。別の好ましい実施形態では、本発明の範囲を限定することなく、前記プロセッサは、ガウス曲線である温度曲線によって、前記時間の関数としての温度プロファイルに適合するように構成されてもよい。この最後の好ましい実施形態では、前記プロセッサは、前記ガウス曲線の中心値および幅を求めるように構成される。
他の好ましい実施形態では、本発明の範囲を限定することなく、プロセッサは、低係数フーリエ級数である時間の関数としての温度曲線によって、前記時間の関数としての温度プロファイルに適合するように構成されてもよい。この意味において、当業者は、有限区間［０，Ｓ］における任意の関数ｆ（ｔ）が、以下の方程式に従ってフーリエ級数によって適合されてもよいことを知っている。
Figure 2021534375
前記の値ａｌ及びｂｌの算出方法は、当業者には公知であり、このようにして、前記の値ａｌ及びｂｌを得るように前記プロセッサは構成されてもよい。
低係数フーリエ級数は、例えば特定の値ｌで切り捨てられるフーリエ級数であり、その値は例えば、本発明の範囲を限定することなく、５より小さい、さらに好ましくは４より小さい、さらに好ましくは２より小さい値ｌであることを理解されたい。
低係数温度曲線による適合には、時間の関数としての温度曲線の高周波成分を除去するという利点があり、従って、いかなる極端な温度もこの曲線において和らげられ、このようにして偽陽性の発生を除去する。
時間の関数としての温度プロファイルに適合させることを可能にする任意の温度曲線を、本発明の方法の範囲を限定することなく実施するために使用してもよい。
前記時間の関数としての温度曲線から、プロセッサは指示値を決定するように構成される。前記指示値により、コンクリートに対応する画素とコンクリートに対応しない画素とを区別することができる。例えば、本発明の範囲を限定することなく、前記指示値は、前記時間の関数としての温度曲線下の面積であってもよい。本発明の範囲を限定することなく、別の好ましい実施形態では、前記指示値は、前記温度曲線の最大値と前記温度曲線の初期値との間の温度差であってもよい。
しかしながら、他の好ましい実施形態では、本発明の範囲を限定することなく、時間の関数としての温度曲線から得られる他の指示値を使用することが可能である。例えば、本発明の範囲を限定することなく、温度曲線の最大温度と初期温度から、これらの値の間の他の重み付けのうち、これらの値の間の比率、これらの間の平均値などの他の指示値を得ることができる。
さらに、前記プロセッサは、前記指示値と閾値との比較により、画素がコンクリートに対応するか否かを判定するように構成される。前記指示値が前記閾値より高い場合、前記プロセッサは、前記画素がコンクリートに対応すると判定する。したがって、前記指示値が前記閾値以下である場合、前記プロセッサは、前記画素がコンクリートに対応しないと判定する。
前記閾値は、コンクリートに対応する画素とコンクリートに対応しない画素とを区別できる値であればよい。例えば、本発明の範囲を限定することなく、前記指示値が、温度曲線の最大値と前記曲線の初期値との差に対応する場合、前記閾値は、前記時間範囲における周囲温度の最大値と最小値との差であってもよい。好ましい実施形態では、本発明の範囲を限定することなく、プロセッサは、前記時間範囲における最大周囲温度値と最小周囲温度値との間の前記差を得るように構成される。さらに好ましい実施形態では、本発明の範囲を限定することなく、前記閾値は、周囲温度の最大値と最小値との差に許容温度値を加えたものである。前記許容温度値は、例えば、本発明の範囲を限定することなく、制御された環境条件において、または周囲温度の差が２°Ｃより低い場合において、前記時間範囲における周囲温度の変動が低すぎる場合に、偽陽性を回避することを可能にする。前記許容温度値の大きさは本発明の範囲を限定することはなく、本発明の範囲を限定することなく、０．１°Ｃと５°Ｃとの間であってもよい。
別の好ましい実施形態では、前記指示値が前記時間範囲の曲線下面積に対応する場合、前記閾値は、前記時間範囲の長さに平均周囲温度値を乗じた値としてもよい。この場合、プロセッサは、前記平均周囲温度値を取得し、前記平均周囲温度値から前記閾値を取得するように構成される。
別の好ましい実施形態では、メモリは、時間の関数としての周囲温度プロファイルに対応する情報をさらに記憶し、プロセッサは、時間の関数としての周囲温度曲線を取得し、時間の関数としての周囲温度曲線から前記閾値を取得するようにさらに構成される。
周囲温度プロファイルに対応する前記情報が前記メモリに記憶される方法は、本発明の範囲を限定しない。例えば、本発明の範囲を限定することなく、前記プロセッサは、周囲温度センサに動作可能に接続されてもよく、前記情報を前記メモリに記憶するように構成されてもよい。他の好ましい実施形態では、本発明の範囲を限定することなく、前記複数のサーモグラフィ画像は、メタデータの一部として、例えば、前記サーモグラフィ画像を撮影するカメラ内に存在するセンサによって得られるような周囲温度に関する情報を含めてもよい。さらなる好ましい実施形態では、本発明の範囲を限定することなく、周囲温度プロファイルに対応する前記情報は、外部ソースから、例えば、本発明の範囲を限定することなく、インターネットから取得してもよい。このために、プロセッサは、さらに、前記外部ソース、例えばインターネットに動作可能に接続され、前記外部ソースから前記情報を取得し、前記情報を前記メモリに記憶するように構成される。
好ましい実施形態では、本発明の範囲を限定することなく、前記指示値が前記時間範囲における最大値と初期値との差に対応する場合、前記閾値は前記周囲温度曲線における最大温度と最小温度との差であってもよい。別の例では、本発明の範囲を限定することなく、前記指示値が前記時間範囲における曲線下面積に対応する場合、前記閾値は、前記周囲温度曲線における前記時間範囲における曲線下面積であってもよい。
しかしながら、他の好ましい実施形態では、本発明の範囲を限定することなく、特に、最大周囲温度と最小周囲温度との比、周囲温度平均などの他の閾値を使用することが可能である。
上述したシステム及び方法によれば、赤外線サーモグラフィによって、具体的には複数の赤外線サーモグラフィ画像によってコンクリートを検出することが可能であり、前記複数のサーモグラフィ画像は、コンクリートを含む領域に対応し、コンクリートに対応しない部分を有してもよい。
しかしながら、好ましい実施形態では、本発明の範囲を限定することなく、前記プロセッサは、コンクリートに対応する部分が明示的に識別された画像を生成するように構成されてもよい。好ましい実施形態では、本発明の範囲を限定することなく、前記プロセッサは、サーモグラフィ画像の１つ、例えば、本発明の範囲を限定することなく、メモリに記憶されている最後のサーモグラフィ画像を、前記サーモグラフィ画像とコントラストをなす第１の色のコンクリートに対応する前記画素を着色することによって修正するように構成される。
別の好ましい実施形態では、前記プロセッサは、フレッシュコンクリートを含む前記領域の二値マップを生成するように構成される。本発明との関係において、二値マップは、サーモグラフィ画像の同じサイズのマトリックスであり、コンクリートに対応する画素の位置は、第１の値、例えば１を記憶し、コンクリートに対応しない画素の位置は、第２の値、例えば０を記憶することを理解しなければならない。例えば、本発明の範囲を限定することなく、図２〜図７は、異なる時間範囲における本発明のシステムおよび方法の一実施形態によって得られる二値マップのグラフィック表示である。
別の好ましい実施形態では、本発明の範囲を限定することなく、前記プロセッサは、コンクリートを含む画素の行および列にそれぞれ対応する値（ｍ，ｎ）を記憶するように構成される。この好ましい実施形態は、例えば、本発明の範囲を限定することなく、情報の後処理を実行して、外部のアプリケーションまたはプログラムに前記情報を表示することができるという利点を有する。
さらに、本発明の方法は、リアルタイムで、またはサーモグラフィ画像の撮影よりも後に実施してもよい。好ましい実施形態では、本発明の範囲を限定することなく、プロセッサは、前記サーモグラフィ画像を撮影するカメラに動作可能に接続され、前記カメラを制御するように構成される。この好ましい実施形態では、前記プロセッサは、前記カメラから前記複数のサーモグラフィ画像を取得し、前記複数のサーモグラフィ画像をメモリに記憶し、本発明の方法の一部である動作を実行するように構成されてもよい。この場合、本発明の方法をリアルタイムで実施してもよいことは、当業者には明らかであろう。
一方、本発明の方法及びシステムを建設工事に使用する場合、建物情報モデル（ＢＩＭ）に組み込むことができるように、工事場所をデジタル化することができる。この方法において、さらに、また本発明の範囲を限定することなく、リアルタイムで作業の進行をモニタすることができる。これは、例えば、本発明の範囲を限定することなく、作業の進行を示す指示パラメータ、例えば、日、週および月のコンクリート工事の数を決定することによって達成することができる。さらに、作業の進行を示す前記指示パラメータは、本発明の範囲を限定することなく、将来の材料の必要性を予測することを可能にし、このようにして材料の取得のための見積の要求及び発注の発行を最適化してもよい。
前述の詳細な説明によれば、赤外線サーモグラフィによってコンクリートを検出するシステム及び方法を得ることができる。本発明の範囲を限定することなく、先に詳細に説明した様々な好ましい実施形態を任意の方法で組み合わせてもよいことを理解されたい。
次に、本発明の実施形態の例を示す。前記実施例は、本発明のより良い理解を提供することを追求するが、いかなる場合においても、本発明の範囲を限定しないことを理解されたい。
さらに、異なる実施例で説明される態様は、本発明の範囲を限定することなく、互いに、または任意の方法で前述された他の好ましい実施形態と組み合わせてもよい。
実施例１：複数の赤外線サーモグラフィ画像の取得
図１に、本発明の方法の試験において撮影された赤外線サーモグラフィ画像を示す。この場合、フレッシュコンクリートサンプルが提供された。フレッシュコンクリートを含む部分は、元の画像の一部ではないが本発明をよりよく理解するために組み込まれた黒色の多角形によって区切られている。さらに、フレッシュコンクリート部分の上には、コンクリートサンプルを囲む金属構造と試験の一般的背景が見られる。
前記コンクリートサンプルの複数の赤外線サーモグラフィ画像は１５分の一定間隔で得られた。
実施例２：時間の関数としての温度プロファイルおよび温度曲線の取得
図８および９は、コンクリートを含む画素およびコンクリートを含まない画素にそれぞれ対応する時間の関数としての温度プロットを示す。
前記プロットにおいて、ラベル「Ａ」は、サーモグラフィ画像から測定された温度点に対応し、「Ｂ」は、前記温度プロファイルに適合する時間の関数としての温度曲線に対応し、「Ｃ」は、周囲温度の変動に対応し、「Ｄ」は、関心時間範囲における周囲温度の変動に対応する。
さらに、関心時間範囲における時間の関数としての温度曲線における最大周囲温度差および最大温度と初期温度との間の差にそれぞれ対応する値ΔＴＡおよびΔＴＣＤを両方の図に示す。
ΔＴＡの値は図８と図９で同じであるが、ΔＴＣＤの値は図８と図９で異なる。
実施例３：画素がコンクリートに対応するか否かの判定
図８の場合、指示値に対応する値ΔＴＣＤは、本実施例で閾値として用いた値ΔＴＡよりも大きいことが分かる。その結果、図８の温度プロファイルを発生させた画素は、フレッシュコンクリートを含む画素として識別される。
対照的に、図９の場合、値ΔＴＣＤは値ΔＴＡよりも低いことが分かる。従って、図９の温度プロファイルを生じた画素は、フレッシュコンクリートを含有しない画素として識別される。
実施例４：リアルタイムの二値マップの取得
図２〜図７は、本発明の方法の実施形態によって得られた異なる二値マップのグラフィック表示を示し、時間範囲は、それぞれ０．５８時間、２．１３時間、４．０８時間、５．０３時間、６．０８時間および６．８３時間である。すべての画像における初期時間は同じである。
図２の場合、どの画素もフレッシュコンクリートとして識別されていないことが分かる。図３の場合、いくつかの画素がフレッシュコンクリートとして識別されているが、コンクリートサンプルのほとんどが識別されていない。図４の場合、サンプルの大部分が正確に識別されているが、主に境界には識別されていない部分が存在する。最後に、図５、図６および図７では、コンクリートサンプルの大部分が十分に検出されている。

Claims (14)

  1. 赤外線サーモグラフィを用いてコンクリートを検出するためのシステムであって、
    情報記憶メモリと、
    前記メモリに動作可能に接続され、前記メモリから情報を読み取り、前記メモリに情報を記憶するように構成されたプロセッサと、
    前記プロセッサに動作可能に接続された赤外線カメラであって、前記プロセッサは前記赤外線カメラを制御し、前記赤外線カメラから赤外線サーモグラフィ画像を取得するように構成された、前記赤外線カメラと、を備え、
    前記プロセッサは、
    前記赤外線カメラから得られた複数の赤外線サーモグラフィ画像を前記メモリに記憶し、前記複数の画像の各々はフレッシュコンクリートを含む領域に対応し、前記複数の画像は時間範囲に対応し、
    前記複数の赤外線サーモグラフィ画像の各画素について、時間の関数としての温度プロファイルを取得し、
    複数の時間の関数としての温度曲線を取得し、前記温度曲線の各々は、対応する時間の関数としての温度プロファイルに適合し、
    前記時間の関数としての温度曲線の各々から指示値を決定し、
    前記指示値が閾値よりも大きい場合に、画素がコンクリートに対応することを規定するように構成されることを特徴とするシステム。
  2. 前記周囲温度センサに動作可能に接続された周囲温度センサをさらに備え、前記プロセッサは、
    前記周囲温度センサから周囲温度測定値を取得し、
    前記周囲温度に対応する情報を前記メモリに記憶する、
    ように構成されることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
  3. 前記プロセッサは、外部周囲温度ソースに動作可能に接続され、前記プロセッサは、前記外部ソースから周囲温度に対応する情報を取得し、周囲温度に対応する前記情報を前記メモリに記憶するように構成されることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
  4. 赤外線サーモグラフィを用いてコンクリートを検出する方法であって、
    複数の赤外線サーモグラフィ画像を情報記憶メモリに記憶する工程であって、前記複数の画像の各々がフレッシュコンクリートを含む領域に対応し、前記複数の画像が時間範囲に対応する、工程と、
    前記複数の画像の各画素について、前記情報記憶メモリに動作可能に接続されたプロセッサによって時間の関数としての温度プロファイルを取得する工程と、
    前記複数の時間の関数としての温度曲線を取得し、前記温度曲線の各々は、前記プロセッサによって、対応する時間の関数としての温度プロファイルに適合する、工程と、
    前記プロセッサにより、前記時間の関数としての温度曲線から指示値を決定する工程と、
    前記プロセッサにより、画素に対応する前記指示値が閾値より大きい場合に、前記画素がコンクリートに対応することを規定する工程と、を備えることを特徴とする方法。
  5. 前記時間の関数としての温度曲線は、低係数フーリエ級数および低係数多項式によって形成される群から選択されることを特徴とする請求項４に記載の方法。
  6. 請求項４に記載の方法であって、さらに、
    周囲温度プロファイルに対応する情報を前記メモリ内に記憶する工程と、
    前記プロセッサにより時間の関数としての周囲温度曲線を取得する工程と、
    前記プロセッサにより前記時間の関数としての周囲温度曲線から前記閾値を取得する工程と、を備えることを特徴とする方法。
  7. 前記指示値は、前記時間範囲における最高温度と初期温度との差であり、前記閾値は、前記時間範囲における最高周囲温度と最低周囲温度との差であることを特徴とする請求項４または請求項６に記載の方法。
  8. 前記指示値は、前記時間範囲における曲線下の面積であり、前記閾値は、前記時間範囲における周囲温度曲線下の面積および前記時間範囲における平均周囲温度値と前記時間範囲の長さとの積によって形成される群から選択されることを特徴とする請求項４または請求項６に記載の方法。
  9. 前記時間範囲が３時間と１２時間との間であることを特徴とする請求項４に記載の方法。
  10. 前記複数の赤外線サーモグラフィ画像の各々の画像が、５分間と３０分間との間の周期で得られることを特徴とする請求項４に記載の方法。
  11. 前記複数の画像の各々の画像が、前記時間の関数としての温度プロファイルを取得する前にフィルタリングされることを特徴とする請求項４に記載の方法。
  12. 前記複数の画像がガウスフィルタによってフィルタリングされることを特徴とする請求項１１に記載の方法。
  13. 請求項４に記載の方法であって、さらに、
    前記フレッシュコンクリートを含む領域の画像を生成する工程を備え、
    コンクリートとして識別された画素は第１の色で着色され、
    前記第１の色は前記画像とコントラストをなし、
    前記画像は前記プロセッサによって生成されることを特徴とする方法。
  14. 請求項４に記載の方法であって、さらに、
    前記プロセッサによって、前記フレッシュコンクリートを含む領域の二値マップを生成する工程を備えることを特徴とする方法。



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