JP2022146049A - 配筋検査装置及び配筋検査方法 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、色情報が必要ない限り、同一の撮像素子数またはサイズであればカラーカメラによる画像よりも一画素あたりの解像度を高くできるモノクロカメラによる画像を利用して鉄筋の検知精度を向上させると共に、カラーカメラによる同一対象物の画像を用いて検知結果を見やすくすることができる配筋検査装置１０を提供する。【解決手段】本発明に係る配筋検査装置１０は、第１モノクロカメラ１２と、第２モノクロカメラ１４と、カラーカメラ１６と、本体１１と、第１モノクロカメラ１２及び第２モノクロカメラ１４によって撮影された少なくとも一組の配筋画像に基づいて複数の配筋ラインを含む三次元配筋データを得る合成処理部３０と、カラーカメラ１６で撮影されたカラー配筋画像に複数の配筋ラインを配置するための表示用座標を算出する表示座標計算部３４と、を含む。【選択図】図２

Description

本発明は、配筋検査装置及び配筋検査方法に関する。

鉄筋コンクリート造、鉄筋鉄骨コンクリート造、鉄骨造等の建築物の工事現場では、配筋された柱や梁の配筋検査が行われる。このような配筋検査に用いる配筋検査システムとして、デジタルカメラで撮影された鉄筋の画像に基づいて検査対象の鉄筋の径、本数、ピッチの少なくとも一つを計測するシステムが提案されている（特許文献１）。

また、ワイヤーやケーブル等の線状物に対して、ステレオ方式で形状を計測する３次元計測方法及び装置もある（特許文献２）。ステレオ方式では、視点の異なる２つの画像上で計測したい点の対応点を求め、各画像上の対応点および２台のカメラの位置関係から三角測量の原理によって、計測点の３次元位置を算出することができる。ステレオ方式で用いられるカメラは、いずれもカラーカメラが用いられる。

特開２０１６－３９８１号公報 国際公開公報ＷＯ２０１９／０１７３６０

しかしながら、従来のカラーカメラを用いたステレオカメラでは誤検知や未検知の鉄筋が多く、さらなる検知精度の向上が求められている。

そこで、本発明は、色情報が必要ない限り、同一の撮像素子数またはサイズであればカラーカメラによる画像よりも一画素あたりの解像度を高くできるモノクロカメラによる画像を利用して鉄筋の検知精度を向上させると共に、カラーカメラによる同一対象物の画像を用いて検知結果を見やすくすることが可能な配筋検査装置及び配筋検査方法を提供することを目的とする。

本発明は上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の態様または適用例として実現することができる。

［１］本発明に係る配筋検査装置の一態様は、
第１モノクロカメラと、
前記第１モノクロカメラに対して所定間隔離れて配置された第２モノクロカメラと、
前記第１モノクロカメラに対して所定間隔離れて配置されたカラーカメラと、
前記第１モノクロカメラ、前記第２モノクロカメラ及び前記カラーカメラが装着された本体と、
前記第１モノクロカメラ及び前記第２モノクロカメラによって撮影された少なくとも一組の配筋画像に基づいて複数の配筋ラインを含む三次元配筋データを得る合成処理部と、
前記カラーカメラで撮影されたカラー配筋画像に前記複数の配筋ラインを配置するための表示用座標を算出する表示座標計算部と、
を含むことを特徴とする。

［２］上記配筋検査装置の一態様において、
前記第１モノクロカメラの配筋画像と前記カラーカメラのカラー配筋画像に基づいて前記第１モノクロカメラに対する前記カラーカメラの姿勢関係情報を推定する推定部と、
前記カラー配筋画像の撮影時における前記第１モノクロカメラで撮影された配筋画像と前記カラー配筋画像とのマッチングを行うマッチング部と、
をさらに含み、
前記表示座標計算部は、前記マッチング部のマッチング結果及び前記推定部で推定された前記姿勢関係情報に基づいて前記カラー配筋画像における前記表示用座標を算出することができる。

［３］上記配筋検査装置の一態様において、
前記第１モノクロカメラ、前記第２モノクロカメラ及び前記カラーカメラの相対位置関係情報を取得する画像較正処理部をさらに含み、
前記表示座標計算部は、前記画像較正処理部で得られた前記相対位置関係情報に基づいて前記カラー配筋画像における前記表示用座標を計算することができる。

［４］上記配筋検査装置の一態様において、
前記表示座標計算部で算出された前記表示用座標を用いて前記カラー配筋画像に前記複数の配筋ラインを配置した合成画像を表示する表示部をさらに含むことができる。

［５］本発明に係る配筋検査方法の一態様は、
前記カラーカメラ及び前記表示部は、前記本体に固定されたタブレット端末に備えられてもよい。

［６］本発明に係る配筋検査方法の一態様は、
所定間隔で配置された第１モノクロカメラ及び第２モノクロカメラによって撮影された少なくとも一組の配筋画像に基づいて複数の配筋ラインを含む三次元配筋データを合成し、
前記第１モノクロカメラに対して所定間隔離れて配置されたカラーカメラで撮影されたカラー配筋画像に前記複数の配筋ラインを配置するための表示用座標を算出し、
前記表示用座標に基づいて前記カラー配筋画像と前記複数の配筋ラインとを表示部に重畳して表示することを特徴とする。

本発明に係る配筋検査装置の一態様及び配筋検査方法の一態様によれば、モノクロカメラの高解像度を利用して鉄筋の検知精度を向上させると共に、カラーカメラを用いて検知結果を見やすくすることができる。

本実施形態に係る配筋検査装置と配筋を模式的に示す図である。 本実施形態に係る配筋検査装置のブロック図である。 本実施形態に係る事前準備処理のフローチャートである。 本実施形態に係る配筋検査方法のフローチャートである。 表示部に表示されたカラー配筋画像の一例を示す図である。 変形例１に係る配筋検査装置のブロック図である。 変形例１に係る事前準備処理のフローチャートである。 変形例１に係る配筋検査方法のフローチャートである。 変形例２に係る配筋検査装置を模式的に示す図である。 変形例２に係る配筋検査装置のブロック図である。

以下、本発明の好適な実施形態について、図面を用いて詳細に説明する。なお、以下に説明する実施形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではない。また、以下で説明される構成の全てが本発明の必須構成要件であるとは限らない。

本実施形態に係る配筋検査装置の一態様は、第１モノクロカメラと、前記第１モノクロカメラに対して所定間隔離れて配置された第２モノクロカメラと、前記第１モノクロカメラに対して所定間隔離れて配置されたカラーカメラと、前記第１モノクロカメラ、前記第２モノクロカメラ及び前記カラーカメラが装着された本体と、前記第１モノクロカメラ及び前記第２モノクロカメラによって撮影された少なくとも一組の配筋画像に基づいて複数の配筋ラインを含む三次元配筋データを得る合成処理部と、前記カラーカメラで撮影されたカラー配筋画像に前記複数の配筋ラインを配置するための表示用座標を算出する表示座標計算部と、を含むことを特徴とする。

本実施形態に係る配筋検査方法の一態様は、所定間隔で配置された第１モノクロカメラ及び第２モノクロカメラによって撮影された少なくとも一組の配筋画像に基づいて複数の配筋ラインを含む三次元配筋データを合成し、前記第１モノクロカメラに対して所定間隔離れて配置されたカラーカメラで撮影されたカラー配筋画像に前記複数の配筋ラインを配置するための表示用座標を算出し、前記表示用座標に基づいて前記カラー配筋画像と前記複数の配筋ラインとを表示部に重畳して表示することを特徴とする。

１．配筋検査装置の概要
図１及び図２を用いて、本発明の一実施形態に係るについて説明する。図１は、本実施形態に係る配筋検査装置１０と配筋１を模式的に示す図であり、図２は本実施形態に係る配筋検査装置１０のブロック図である。

図１及び図２に示すように、配筋検査装置１０は、第１モノクロカメラ１２と、第２モノクロカメラ１４と、カラーカメラ１６と、本体１１と、合成処理部３０と、表示座標計算部３４と、を含む。配筋検査装置１０は、さらに表示部３８を含むことができる。

配筋検査装置１０は、鉄筋コンクリート造の建築物の工事現場において、柱や梁などの配筋１を検査するために用いることができる。配筋検査装置１０は、２つのモノクロカメラで撮影された配筋１の画像に基づいて検査対象の例えば主筋１ａ等を検知して三次元配筋データを作成することができ、さらに、配筋検査装置１０は、その検知結果として複数の配筋ラインを表示部３８にカラーカメラ１６で撮影したカラー配筋画像に重畳して表示することができる。さらに、例えば鉄筋径ごとに配筋ラインの色を設定し、平行に配置された隣の鉄筋との距離を表示部３８に表示させることもできる。操作者は、表示された三次元配筋データに基づいて主筋１ａ等の径、本数、ピッチ等を計測し、設計通りであるかを検査することができる。

本体１１は、第１モノクロカメラ１２、第２モノクロカメラ１４及びカラーカメラ１６が装着される。全てのカメラは、同時に検査対象である配筋１を撮影できるように配筋１に対向する本体１１の同一の平面（仮想平面でもよい）に配置される。本体１１の内部には、例えば、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）やＧＰＵ（Ｇｒａｐｈｉｃｓ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）などのプロセッサ、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）やＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）などの記憶媒体、高速データ通信を行う通信インターフェース、及びタッチパネルやキーボードなどのユーザインターフェースを備えることができる。本体１１は、ディスプレイを備えていてもよいが、本実施形態のよう
に本体１１の載置部１８上に置いた別体のタブレット端末を表示部３８としてもよい。なお、その際には本体１１とタブレット端末とを直接接続しデータの通信を行うようにしてもよい。また、本体１１及び表示部３８をノートパソコンやタブレット端末として構成し、３つのカメラセットを外付けしてもよい。配筋検査装置１０は、工事現場において携帯可能な端末であることが好ましいが、必ずしも一台の装置により実現する必要はなく、例えばクライアントサーバ型コンピュータやクラウドコンピューティングに一部の処理部を分散してもよい。

図２に示すように、本体１１は、合成処理部３０及び表示座標計算部３４の他に、例えば、画像取得部２２、画像較正処理部２３、推定部２４、第１マッチング部２６、三次元座標計算部２８、第２マッチング部３２、出力部３６をさらに含んでもよい。これらの処理部の機能は、本体１１の記憶媒体に保存された情報に基づいてプロセッサがプログラムを実行し、他のハードウェアを協働させることにより実現する。本体１１は、３つのカメラの操作手段として例えば図示しないシャッターボタンを備えていてもよい。

第１モノクロカメラ１２及び第２モノクロカメラ１４は、同じ性能を備えるデジタルカメラである。第１モノクロカメラ１２及び第２モノクロカメラ１４は、公知の光学系と撮像素子を有し、モノクロ画像を撮影可能である。撮像素子は、例えば、カラーフィルタを備えないモノクロＣＭＯＳセンサ又はモノクロＣＣＤセンサである。第１モノクロカメラ１２及び第２モノクロカメラ１４は、カラーフィルタを介さないため同じ撮像素子の数であってもカラーカメラ１６よりも解像度が高くなる。そのため、配筋検査装置１０は解像度の高いモノクロ画像により高精度な検知を行うことが可能となる。第１モノクロカメラ１２及び第２モノクロカメラ１４は、本体１１を操作者の指令により配筋１を撮影し、配筋１のモノクロの配筋画像を画像取得部２２へ出力する。

第１モノクロカメラ１２は、基準カメラであり、第２モノクロカメラ１４は第１モノクロカメラ１２に対して所定間隔Ｗ１離れて配置される。所定間隔Ｗ１は、第１モノクロカメラ１２及び第２モノクロカメラ１４の各レンズの中心間距離である。所定間隔Ｗ１は、視差を用いた距離算出が可能であれば任意の距離で設定することができ、撮影時には固定値であるが、撮影する対象に応じて変更可能に構成してもよい。また、第１モノクロカメラ１２と、第２モノクロカメラ１４は、所定間隔Ｗ１離れていれば水平方向にだけではなく、垂直方向、斜め方向において配置されていてもよい。第１モノクロカメラ１２及び第２モノクロカメラ１４はステレオカメラ１５として構成され、このステレオカメラ１５で撮影された配筋画像を用いると、２つの画像の視差から三角測量の原理で配筋１とステレオカメラ１５との距離を算出することができる。そして、それらの距離を用いて例えば逆投影手法を用いることで配筋１上の点の三次元での位置を算出することができる。ステレオカメラ１５としては、少なくとも２つのモノクロカメラがあればよいが、各々所定間隔をあけて配置された３つ以上のモノクロカメラで構成されてもよい。３台以上のモノクロカメラを用いることで配筋検査装置１０の検知精度を向上させることができる。

カラーカメラ１６は、基準カメラである第１モノクロカメラ１２に対して所定間隔Ｗ２離れて配置される。所定間隔Ｗ２は、第１モノクロカメラ１２及びカラーカメラ１６の各レンズの中心間距離である。所定間隔Ｗ２は、任意の距離で設定することができるが、第１モノクロカメラ１２による画像とカラーカメラ１６による画像間で調整可能なずれに収まる距離が望ましく、撮影時には固定値である。図１の例では、カラーカメラ１６は、第１モノクロカメラ１２の直下に配置されているが、カラーカメラ１６の位置はこれに限らず、同一の被対象物を第１モノクロカメラ１２と同時に撮影可能であればよく、所定間隔Ｗ２離れてさえいれば例えば、第１モノクロカメラ１２と第２モノクロカメラ１４との間に一列となるようにカラーカメラ１６を配置してもよい。また、カラーカメラ１６は、他のカメラに対して位置が固定されていればよいので、ステレオカメラ１５を有する本体１
１に単眼カラーカメラを固定する形態としてもよい。

カラーカメラ１６は、公知の光学系と撮像素子を有し、カラー画像を撮影可能である。撮像素子は、例えば、ＲＧＢのカラーフィルタを備えるＣＭＯＳセンサ又はＣＣＤセンサである。カラーカメラ１６は、本体１１を操作者の指令により配筋１を撮影し、配筋１のカラー配筋画像を画像取得部２２へ出力する。

画像取得部２２は、第１モノクロカメラ１２及び第２モノクロカメラ１４によって同時に撮影された少なくとも一組の配筋画像を取得することができ、例えば所定時間内に複数組取得してもよい。ステレオカメラ１５による１回の撮影で得られる配筋画像は、第１モノクロカメラ１２から得られる第１画像（右画像）と第２モノクロカメラ１４から得られる第２画像（左画像）の一組である。

画像較正処理部２３は、第１モノクロカメラ１２及び第２モノクロカメラ１４のキャリブレーション情報を推定し、記憶媒体に保存する。キャリブレーション情報とは、例えば、ステレオカメラ１５の固有パラメータである内部パラメータの推定値及び第１モノクロカメラ１２に対する第２モノクロカメラ１４の相対位置関係に係る外部パラメータの推定値を含む。内部パラメータとは焦点距離、主点座標、歪み係数などであり、外部パラメータは２つのカメラの座標系、回転行列及び並進ベクトルの関係などである。

推定部２４は、第１モノクロカメラ１２及び第２モノクロカメラ１４の姿勢を推定する。ここで、「姿勢」とは、計測開始時の初期フレームのステレオカメラ１５の位置を基準とした場合の、現時点のステレオカメラ１５の回転と並進移動の差分である。

ステレオカメラ１５の姿勢の推定に際しては、配筋１の任意の面（例えば正面２）に立体マーカーを配置させた状態で配筋画像を取得してもよい。立体マーカーは、ＡＲ（Ａｕｇｕｍｅｎｔｅｄ Ｒｅａｌｉｔｙ:拡張現実）マーカーである。立体マーカーが撮影対象である配筋１と共に配筋画像に含まれるように撮影されることによって、配筋画像に含まれる立体マーカーの位置及び角度を認識することができ、その結果、配筋１に対するステレオカメラ１５の姿勢を推定することができる。

また、推定部２４は、画像取得部２２で取得した少なくとも一組の配筋画像に基づいて複数の配筋ラインを推定する。配筋ラインは、第１画像または第２画像における鉄筋に沿って延びる仮想線であり、鉄筋上に重なるように推定され、好ましくは鉄筋の中心軸に沿うように推定される。配筋ラインの推定は、鉄筋の特徴（例えば直線性、節、輝度、交差部など）を利用して行うことができる。推定部２４は、画像取得部２２で取得した全ての配筋画像に対して、配筋１の検知及び配筋ラインの推定を行う。配筋ラインを推定する手法としては、例えば学習機能を有する形状検出アルゴリズムを利用することができる。さらに、推定部２４は、配筋画像から配筋１の鉄筋の径を推定してもよい。

また、推定部２４は、第１モノクロカメラ１２のモノクロ配筋画像とカラーカメラのカラー配筋画像に基づいて、第１モノクロカメラ１２に対するカラーカメラ１６の姿勢関係情報を推定する。「姿勢関係情報」は、第１モノクロカメラ１２に対するカラーカメラ１６の回転・並進移動に関する情報であり、例えば、回転行列と並進移動ベクトルの関係式として取得できる。回転移動に関する関係式としては、回転行列の他に、公知の回転ベクトル、クォータニオン、オイラー角などで表すことができる。

第１マッチング部２６は、推定部２４で推定された配筋ラインを各組の配筋画像ごとにマッチングする。マッチングは、２枚の画像を比較して「同じものを一致する」ことである。ここで、「もの」は画像中の「点」や「領域」である。第１マッチング部２６は、推
定部２４で配筋ラインを推定する際に検知した鉄筋の特徴点をマッチングしてもよい。その場合、マッチングした鉄筋に対応する配筋ラインであることを判定することで配筋ラインをマッチングしてもよい。マッチングの手法としては、特徴点マッチングを採用することができる。マッチングを行う前に、予め各画像に対して前処理を施すことができる。

三次元座標計算部２８は、推定部２４で推定された各配筋ラインの三次元座標を計算する。三次元座標は、初めにステレオカメラ１５で撮影する、あらかじめ取得した鉄筋位置を三次元座標の基準点とするか、もしくは、配筋１に設置した立体マーカーを三次元座標の基準点として計算することで取得できる。配筋ラインは、マッチング処理で用いられた複数の特徴点上を通るため、各特徴点とステレオカメラ１５との距離を計測して配筋ラインの三次元座標を計算することができる。

合成処理部３０は、複数の配筋ラインを含む三次元配筋データを得る。具体的には、合成処理部３０は、三次元座標計算部２８によって得られた各配筋ラインの三次元座標に基づいて、基準三次元座標系に配筋ラインを配置して三次元配筋データを合成する。すなわち、三次元座標が特定された全ての配筋ラインを共通の基準三次元座標系に関連付ける。これにより、配筋ラインを三次元データとして表現することができる。

第２マッチング部３２は、カラーカメラ１６によるカラー配筋画像の撮影時における第１モノクロカメラ１２で撮影された配筋画像とカラー配筋画像とのマッチングを行う。第２マッチング部３２は、例えば２枚の画像中における鉄筋の特徴点をマッチングしてもよいし、さらに、画像内の鉄筋以外の背景の特徴点をマッチングしてもよい。マッチングの手法としては、ＳＩＦＴ（Ｓｃａｌｅ－Ｉｎｖａｒｉａｎｔ Ｆｅａｔｕｒｅ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）、ＳＵＲＦ（Ｓｐｅｅｄ－Ｕｐｐｅｄ Ｒｏｂｕｓｔ Ｆｅａｔｕｒｅ）、ＯＲＢ（ＯＲｉｅｎｔｅｄ－ＢＲＩＥＦ）、ＡＫＡＺＥ（Ａｃｃｅｌｅｒａｔｅｄ ＫＡＺＥ）などの公知の局所特徴量を用いたマッチングを使用できる。マッチングを具体的に説明すると、第１モノクロカメラ１２の配筋画像で計算された特徴点の局所特徴量を計算し、同じ特徴量をもつ点がカラーカメラ１６のカラー配筋画像内のどこにあるのか探索する。

表示座標計算部３４は、カラーカメラ１６で撮影されたカラー配筋画像に複数の配筋ラインを配置するための表示用座標を算出する。表示座標計算部３４は、第２マッチング部３２のマッチング結果及び推定部２４で推定された姿勢関係情報に基づいてカラー配筋画像における表示用座標を算出する。表示座標計算部３４は、推定部２４で推定した姿勢関係情報を用いる。表示用座標とは、二次元のカラー配筋画像に対して三次元の配筋ラインを配置する座標であり、二次元に配置する際の三次元の配筋ラインの回転角度も含む。

出力部３６は、表示座標計算部３４で算出された表示用座標と、カラー配筋画像と、複数の配筋ラインの各データ信号を表示部３８に出力する。出力部３６は、無線通信例えばブルートゥース（登録商標）により本体１１から表示部３８へデータ信号を出力する。本体１１と表示部３８との接続は有線通信であってもよい。

表示部３８は、表示座標計算部３４で算出された表示用座標を用いてカラー配筋画像に複数の配筋ラインを配置した合成画像を表示する。合成画像は、カラー配筋画像の配筋のそれぞれに合致するように配筋ラインが配置される。配筋検査装置１０によれば、第１モノクロカメラ１２及び第２モノクロカメラ１４の高解像度を利用して鉄筋の検知精度を向上させると共に、カラーカメラ１６を用いて検知結果を見やすくすることができる。表示部３８は、操作者によるタッチパネル式の入力手段及び操作手段を含んでもよい。

２．配筋検査方法
図１～図５を用いて、本実施形態に係る配筋検査方法について説明する。図３は、本実施形態に係る事前準備処理のフローチャートであり、図４は、本実施形態に係る配筋検査方法のフローチャートであり、図５は、表示部３８に表示されたカラー配筋画像５０の一例を示す図である。以下の配筋検査方法の説明では、配筋検査装置１０を用いた例について説明するが、これに限定されるものではない。

図３に示すように、図４の姿勢推定工程（Ｓ１０）に先立って、画像較正処理部２３は事前準備処理（Ｓ１～Ｓ３）を実行する。事前準備処理（Ｓ１～Ｓ３）は、キャリブレーションボードをステレオカメラ１５で撮影する工程（Ｓ１）と、キャリブレーションを行い、ステレオカメラ１５の内部パラメータと外部パラメータを推定する工程（Ｓ２）と、ステレオカメラ１５のキャリブレーション情報を保存する工程（Ｓ３）と、を含む。

キャリブレーションボードを撮影する工程（Ｓ１）：配筋検査装置１０ａは、第１モノクロカメラ１２及び第２モノクロカメラ１４により同じキャリブレーションボードを撮影する。

キャリブレーションを行い、ステレオカメラ１５の内部パラメータと外部パラメータを推定する工程（Ｓ２）：配筋検査装置１０の画像較正処理部２３は、Ｓ１で撮影されたそれぞれの画像から内部パラメータ（焦点距離及び歪行列）を推定する。さらに歪を補正したステレオカメラ１５によりキャリブレーションボードを撮影し、これらステレオカメラ１５の外部パラメータ（移動及び回転）を画像較正処理部２３が推定する。

ステレオカメラ１５のキャリブレーション情報を保存する工程（Ｓ３）：配筋検査装置１０は、Ｓ２で推定した外部パラメータをステレオカメラ１５のキャリブレーション情報として本体１１の記憶媒体に保存する。

図４に示すように、事前準備処理（Ｓ１～Ｓ３）の後に、配筋検査方法は、少なくとも三次元配筋データを得る工程（Ｓ２０）と、表示用座標を算出する工程（Ｓ４６）と、表示部３８へ出力する工程（Ｓ４８）と、を含む。配筋検査方法は、さらに、姿勢推定工程（Ｓ１０）と、鉄筋径を識別する工程（Ｓ３０）と、保持データに現在の計測結果を反映する工程（Ｓ４０）と、マッチング工程（Ｓ４２）と、第１モノクロカメラ１２とカラーカメラ１６との姿勢関係を推定する工程（Ｓ４４）と、を備えることが好ましい。図４のフローチャートの順に説明する。

姿勢推定工程（Ｓ１０）：配筋検査装置１０は、ステレオカメラ１５の画像から姿勢推定工程（Ｓ１０）を実行して、ステレオカメラ１５の姿勢を推定する。ここで、「ステレオカメラ１５の姿勢」とは、計測開始時の初期フレームのステレオカメラ１５の位置に対する、現時点のステレオカメラ１５の回転と並進移動の差分である。ステレオカメラ１５の姿勢を推定することによって、後述のＳ２０において本工程（Ｓ１０）で推定された該姿勢を用いて現時点で推定された配筋ラインの三次元座標を、初期姿勢位置（計測開始時の初期フレームのステレオカメラ１５の位置）に変換することができ、三次元配筋データを合成するという効果が得られる。

姿勢推定工程（Ｓ１０）は、ステレオカメラ１５で撮影する工程（Ｓ１１）と、歪を較正する工程（Ｓ１２）と、平行化変換する工程（Ｓ１４）と、ステレオカメラ１５の姿勢を推定する工程（Ｓ１６）と、を含む。

ステレオカメラ１５で撮影する工程（Ｓ１１）：配筋検査装置１０は、ステレオカメラ１５で計測対象である配筋１を撮影する。画像取得部２２は、ステレオカメラ１５で撮影されたモノクロ配筋画像を取得する。

歪を較正する工程（Ｓ１２）：推定部２４は、Ｓ１１で撮影された一組の配筋画像を用いて、第１モノクロカメラ１２及び第２モノクロカメラ１４それぞれの内部パラメータ（焦点距離、主点座標、歪み係数）から歪を較正する。ここで「歪」とは、カメラのレンズを通して撮影した像の歪みである。

平行化変換する工程（Ｓ１４）：推定部２４は、Ｓ１１で撮影された配筋画像を用いて、第１モノクロカメラ１２及び第２モノクロカメラ１４それぞれの外部パラメータ（２つのカメラの座標系、回転行列及び並進ベクトルの関係）から平行化変換する。

ステレオカメラ１５の姿勢を推定する工程（Ｓ１６）：推定部２４は、現フレームの第１モノクロカメラ１２と第２モノクロカメラ１４のそれぞれの姿勢を推定する。「現フレーム」とは、Ｓ１１時点で撮影されたモノクロ配筋画像である。

三次元配筋データを得る工程（Ｓ２０）：合成処理部３０は、所定間隔Ｗ１離れて配置された第１モノクロカメラ１２及び第２モノクロカメラ１４によって撮影された少なくとも一組のモノクロ配筋画像に基づいて複数の配筋ラインを含む三次元配筋データを合成する。具体的には、画像取得部２２で取得したモノクロ配筋画像から推定部２４、第１マッチング部２６及び三次元座標計算部２８が複数の配筋ラインの三次元座標を算出し、合成処理部３０が基準三次元座標系に複数の配筋ラインを配置して三次元配筋データを合成する。基準三次元座標系は、基準カメラである第１モノクロカメラ１２により撮影されたモノクロ配筋画像に対応する座標系である。

鉄筋径を識別する工程（Ｓ３０）：配筋検査装置１０は、第１モノクロカメラ１２及び第２モノクロカメラ１４によって撮影された少なくとも一組のモノクロ配筋画像に基づいて、配筋１の例えば主筋１ａ、せん断補強筋１ｂ、腹筋１ｃ等の鉄筋径を識別する。Ｓ３０で使用するモノクロ配筋画像は、Ｓ２０で使用したモノクロ配筋画像を使用する。

保持データに現在の計測結果を反映する工程（Ｓ４０）：配筋検査装置１０は、本体１１の記憶媒体（メインメモリ）に保持されたデータに、Ｓ１０，Ｓ２０，Ｓ３０から得られた現在の計測結果を反映する。

マッチング工程（Ｓ４２）：第１モノクロカメラ１２によって撮影されたモノクロ配筋画像と、この配筋画像と同時にカラーカメラ１６によって撮影されたカラー配筋画像とに対し第２マッチング部３２がマッチングを実行する。マッチングを行うことにより、後述のＳ４４及びＳ４６において、第１モノクロカメラ１２とカラーカメラ１６との姿勢関係を推定し、推定された三次元配筋データが、カラーカメラ１６で撮影されたカラー配筋画像中のどの位置に存在するのか算出することができる。マッチングとしては、例えば、形状、サイズ、識別マーク等に基づいて、実行することができる。

第１モノクロカメラ１２とカラーカメラ１６との姿勢関係を推定する工程（Ｓ４４）：配筋検査装置１０は、Ｓ４２の結果に基づいて、第１モノクロカメラ１２とカラーカメラ１６との姿勢関係情報を推定部２４が推定する。Ｓ４２においてマッチングされた結果を用いてＳ４４において姿勢関係情報を推定することができると、Ｓ４０で反映された三次元配筋データを後述するＳ４８においてカラーカメラ１６で撮影されたカラー配筋画像へ配置することが可能になる。

表示用座標を算出する工程（Ｓ４６）：配筋検査装置１０は、第１モノクロカメラ１２に対して所定間隔Ｗ２で配置されたカラーカメラ１６で撮影されたカラー配筋画像５０に複数の配筋ライン４０を配置するための表示用座標を表示座標計算部３４が算出する。こ
こで「表示用座標」とは、Ｓ４０で記憶媒体に保存したＳ２０で得られた三次元座標と、Ｓ４４で推定された回転行列と並進移動ベクトルを用いて計算した、投影先の二次元座標である。

表示部３８へ出力する工程（Ｓ４８）：図５に示すように、配筋検査装置１０は、Ｓ４６で算出された表示用座標と、カラー配筋画像と、複数の配筋ラインの各データ信号を表示部３８に出力部３６が出力する。表示部３８は、出力部３６から出力された表示用座標に基づいてカラー配筋画像５０と複数の配筋ライン４０とを表示部３８に表示する。表示部３８に表示された合成画像６２では、カラー配筋画像５０に映る配筋１上に配筋ライン４０が重ねて表示されており、配筋１と配筋ライン４０との関係が把握しやすい。カラー配筋画像５０は、配筋１のそれぞれが配筋ライン４０に合致した状態で表示される。このように検知結果をわかりやすく表示部３８に表示することで設計通りであるかを検査しやすくなる。また、図示しないが、表示部３８に表示された合成画像６２にＳ３０で識別された鉄筋径をカラー配筋画像５０の上に重ねて表示させてもよい。

このように本配筋検査方法によれば、同一の撮像素子数またはサイズであればカラーカメラ１６による画像よりも高解像度を有する第１モノクロカメラ１２及び第２モノクロカメラ１４による画像を利用して鉄筋の検知精度を向上させると共に、カラーカメラ１６を用いて検知結果を見やすくすることができる。

Ｓ４８に続いて、配筋検査装置１０は、ブラッシュアップ処理や配筋ライン４０を削除する処理を実行してもよい。ブラッシュアップ処理は、表示部３８に表示された配筋ライン４０が配筋１と不一致の部分を修正する処理であり、例えば、誤推定した配筋ラインの削除や配筋ラインの延長等の処理がある。ブラッシュアップ処理は、配筋検査装置１０が自動で処理してもよいし、表示部３８の画像を見ながら手動で行ってもよいし、自動処理と手動処理を組み合わせて行ってもよい。配筋ラインを削除する処理は、表示部３８の画像を見ながら手動で配筋ラインを削除する処理である。

３．変形例１に係る配筋検査装置
図６を用いて、変形例１に係る配筋検査装置１０ａについて説明する。配筋検査装置１０ａの基本的な構成は、図１及び図２を用いて説明した配筋検査装置１０と同じであるので、重複する部分については説明を省略する。図６は、変形例１に係る配筋検査装置１０ａのブロック図である。

図６に示すように、配筋検査装置１０ａは、上述の配筋検査装置１０の画像較正処理部２３に代えて第１モノクロカメラ１２、第２モノクロカメラ１４及びカラーカメラ１６の相対位置関係情報を取得する画像較正処理部２３ａを含む。配筋検査装置１０ａの本体１１ａは、画像較正処理部２３ａの他、画像取得部２２、推定部２４ａ、マッチング部２６ａ、三次元座標計算部２８、合成処理部３０、表示座標計算部３４ａ、及び出力部３６を備える。マッチング部２６ａは、上述の配筋検査装置１０の第１マッチング部２６に対応し、同様の処理を実行する。

画像較正処理部２３ａは、第１モノクロカメラ１２、第２モノクロカメラ１４及びカラーカメラ１６の相対位置関係情報と、それぞれのカメラの内部パラメータであるカメラ行列と歪み行列などを本体１１ａの記憶媒体に保存する。

ここで「相対位置関係情報」とは、第１モノクロカメラ１２に対する第２モノクロカメラ１４の回転・並進移動と、第１モノクロカメラ１２に対するカラーカメラ１６の回転・並進移動とに関する情報である。「相対位置関係情報」は、ステレオカメラ１５及びカラーカメラ１６のいわゆる外部パラメータである。

相対位置関係情報をあらかじめ取得しておくことにより、上述した配筋検査装置１０における第２マッチング部３２のように撮影のたびにモノクロ配筋画像とカラー配筋画像とをマッチングさせる処理を省略することができる。そのため、本体１１ａには第２マッチング部３２に対応する処理部が存在しない。また、変形例１における配筋検査装置１０ａの推定部２４ａは、画像較正処理部２３ａで相対位置関係情報を既に取得しているため、上述した配筋検査装置１０における推定部２４のＳ４４による第１モノクロカメラ１２とカラーカメラ１６の姿勢関係情報の推定は実施しない。

表示座標計算部３４ａは、画像較正処理部２３ａで得られた相対位置関係情報に基づいてカラー配筋画像における表示用座標を計算する。相対位置関係情報を用いることで、カラー配筋画像における表示用座標を短時間の演算により設定することができる。

４．変形例１に係る配筋検査方法
図７及び図８を用いて、変形例１に係る配筋検査方法について説明する。図７は、変形例１に係る事前準備処理のフローチャートであり、図８は、変形例１に係る配筋検査方法のフローチャートである。

図７に示す事前準備処理（Ｓ１ａ～Ｓ３ａ）は、図８の配筋検査方法に先立って行う。事前準備処理（Ｓ１ａ～Ｓ３ａ）は、キャリブレーションボードを撮影する工程（Ｓ１ａ）と、キャリブレーションを行い、各カメラの内部パラメータと外部パラメータを推定する工程（Ｓ２ａ）と、カメラの相対位置関係情報を保存する工程（Ｓ３ａ）と、を含む。

キャリブレーションボードを撮影する工程（Ｓ１ａ）：配筋検査装置１０ａは、第１モノクロカメラ１２、第２モノクロカメラ１４及びカラーカメラ１６により同じキャリブレーションボードを撮影する。

キャリブレーションを行い、各カメラの内部パラメータと外部パラメータを推定する工程（Ｓ２ａ）：配筋検査装置１０ａは、Ｓ１ａで撮影されたそれぞれの画像から内部パラメータ（焦点距離及び歪行列）を画像較正処理部２３ａが推定する。さらに歪を補正した第１モノクロカメラ１２、第２モノクロカメラ１４及びカラーカメラ１６によりキャリブレーションボードを撮影し、これら第１モノクロカメラ１２と第２モノクロカメラ１４同士の外部パラメータ（移動及び回転）及び第１モノクロカメラ１２とカラーカメラ１６同士の外部パラメータを画像較正処理部２３ａが推定する。

カメラの相対位置関係情報を保存する工程（Ｓ３ａ）：配筋検査装置１０ａは、Ｓ２ａで推定した外部パラメータを第１モノクロカメラ１２、第２モノクロカメラ１４及びカラーカメラ１６の相対位置関係情報として本体１１ａの記憶媒体に保存する。

図８に示す配筋検査方法は、姿勢推定工程（Ｓ１０）と、三次元配筋データを得る工程（Ｓ２０）と、鉄筋径を識別する工程（Ｓ３０）と、保持データに現在の計測結果を反映する工程（Ｓ４０ａ）と、表示用座標を算出する工程（Ｓ４６ａ）と、表示部３８へ出力する工程（Ｓ４８ａ）と、を含む。Ｓ１０，Ｓ２０及びＳ３０については図４の各工程と同様であるので説明を省略する。

保持データに現在の計測結果を反映する工程（Ｓ４０ａ）：配筋検査装置１０ａは、記憶媒体に保存された保持データに、Ｓ１０，Ｓ２０，Ｓ３０から得られた現在の計測結果を反映する。

表示用座標を算出する工程（Ｓ４６ａ）：配筋検査装置１０ａは、カラーカメラ１６で
撮影されたカラー配筋画像５０に複数の配筋ライン４０を配置するための表示用座標を算出する。システム初回起動時に実行された事前準備処理（Ｓ１ａ～Ｓ３ａ）において第１モノクロカメラ１２とカラーカメラ１６の相対位置関係情報が得られており、Ｓ２０において第１モノクロカメラ１２のモノクロ配筋画像の基準三次元座標系に複数の配筋ラインを配置して三次元配筋データが得られているので、マッチング処理を経ることなく表示用座標を算出できる。

表示部３８へ出力する工程（Ｓ４８ａ）：図５に示すように、配筋検査装置１０ａは、Ｓ４６ａで算出された表示用座標と、カラー配筋画像と、複数の配筋ラインの各データ信号を表示部３８に出力部３６が出力する。表示部３８は、出力部３６から出力された表示用座標に基づいてカラー配筋画像５０と複数の配筋ライン４０とを表示部３８に重畳して表示する。

このように変形例１に係る配筋検査方法によれば、同一の撮像素子数またはサイズであればカラーカメラよりも高解像度を有する第１モノクロカメラ１２及び第２モノクロカメラ１４による画像を利用して鉄筋の検知精度を向上させると共に、カラーカメラ１６を用いて検知結果を見やすくすることができる。また、変形例１に係る配筋検査方法でも、ブラッシュアップ処理や配筋ライン４０を削除する処理を実行してもよい。

５．変形例２に係る配筋検査装置
図９及び図１０を用いて変形例２に係る配筋検査装置１０ｂについて説明する。図９は変形例２に係る配筋検査装置１０ｂを模式的に示す図であり、図１０は変形例２に係る配筋検査装置１０ｂのブロック図である。なお、図９の（ａ）は表示部３８ａ側から見た正面図であり、（ｂ）はステレオカメラ１５側から見た背面図である。

図９の（ａ）及び（ｂ）に示すように、変形例２に係る配筋検査装置１０ｂは、タブレット端末３９と、タブレット端末３９を固定する本体１１ｂとから構成される。

タブレット端末３９は、表示部３８ａとカラーカメラ１６ａとを備える携帯型の情報処理装置である。タブレット端末３９は略平板形状であり、操作者が片手で持ち歩くことができる程度の大きさを有する。表示部３８は、例えば７インチ～１２インチの液晶画面であり、タッチパネル式の入力手段や無線通信手段を含んでもよい。配筋検査装置１０ｂは、上述の実施形態及び変形例１のカラーカメラ１６の代わりに、タブレット端末３９に内蔵されたカラーカメラ１６ａを用いる。タブレット端末３９は、市販のカメラを内蔵したものを採用することができるため、安価に配筋検査装置１０ｂを構築できる。

本体１１ｂは、第１モノクロカメラ１２と第２モノクロカメラ１４を備える。本体１１ｂは、タブレット端末３９を載置部１８に載置した状態で図示しない固定手段によりタブレット端末３９を固定する。本体１１ｂの所定位置にタブレット端末３９を固定することにより、第１モノクロカメラ１２に対するカラーカメラ１６ａの位置が定まる。

上述した実施形態及び変形例１のように本体１１ｂに画像取得部２２などの処理部を設けてもよいが、例えば、図１０に示すように、タブレット端末３９が、画像取得部２２、画像較正処理部２３ａ、推定部２４ａ、マッチング部２６ａ、三次元座標計算部２８、合成処理部３０、表示座標計算部３４ａ及び出力部３６を含んでもよい。上述した実施形態または変形例１と同じ符号で示す各処理部は、基本的に同じ機能を有するのでここでは重複する説明を省略する。本体１１ｂは、有線通信またはブルートゥース（登録商標）のような無線通信によりタブレット端末３９と通信可能である。

本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、さらに種々の変形が可能であ
る。例えば、本発明は、実施形態で説明した構成と実質的に同一の構成（例えば、機能、方法、及び結果が同一の構成、あるいは目的及び効果が同一の構成）を含む。また、本発明は、実施形態で説明した構成の本質的でない部分を置き換えた構成を含む。また、本発明は、実施形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成又は同一の目的を達成することができる構成を含む。また、本発明は、実施形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。

１…配筋、１ａ…主筋、１ｂ…せん断補強筋、１ｃ…腹筋、１０，１０ａ，１０ｂ…配筋検査装置、１１，１１ａ，１１ｂ…本体、１２…第１モノクロカメラ、１４…第２モノクロカメラ、１５…ステレオカメラ、１６…カラーカメラ、１８…載置部、２２…画像取得部、２３，２３ａ…画像較正処理部、２４…推定部、２６…第１マッチング部、２６ａ…マッチング部、２８…三次元座標計算部、３０…合成処理部、３２…第２マッチング部、３４，３４ａ…表示座標計算部、３６…出力部、３８，３８ａ…表示部、３９…タブレット端末、４０…配筋ライン、５０…カラー配筋画像、６０…三次元配筋データ、６２…合成画像、Ｗ１，Ｗ２…所定間隔

Claims (6)

1. 第１モノクロカメラと、
   前記第１モノクロカメラに対して所定間隔離れて配置された第２モノクロカメラと、
   前記第１モノクロカメラに対して所定間隔離れて配置されたカラーカメラと、
   前記第１モノクロカメラ、前記第２モノクロカメラ及び前記カラーカメラが装着された本体と、
   前記第１モノクロカメラ及び前記第２モノクロカメラによって撮影された少なくとも一組の配筋画像に基づいて複数の配筋ラインを含む三次元配筋データを得る合成処理部と、
   前記カラーカメラで撮影されたカラー配筋画像に前記複数の配筋ラインを配置するための表示用座標を算出する表示座標計算部と、
   を含むことを特徴とする、配筋検査装置。
2. 請求項１において、
   前記第１モノクロカメラの配筋画像と前記カラーカメラのカラー配筋画像に基づいて前記第１モノクロカメラに対する前記カラーカメラの姿勢関係情報を推定する推定部と、
   前記カラー配筋画像の撮影時における前記第１モノクロカメラで撮影された配筋画像と前記カラー配筋画像とのマッチングを行うマッチング部と、
   をさらに含み、
   前記表示座標計算部は、前記マッチング部のマッチング結果及び前記推定部で推定された前記姿勢関係情報に基づいて前記カラー配筋画像における前記表示用座標を算出することを特徴とする、配筋検査装置。
3. 請求項１において、
   前記第１モノクロカメラ、前記第２モノクロカメラ及び前記カラーカメラの相対位置関係情報を取得する画像較正処理部をさらに含み、
   前記表示座標計算部は、前記画像較正処理部で得られた前記相対位置関係情報に基づいて前記カラー配筋画像における前記表示用座標を計算することを特徴とする、配筋検査装置。
4. 請求項１～請求項３のいずれか一項において、
   前記表示座標計算部で算出された前記表示用座標を用いて前記カラー配筋画像に前記複数の配筋ラインを配置した合成画像を表示する表示部をさらに含むことを特徴とする、配筋検査装置。
5. 請求項４において、
   前記カラーカメラ及び前記表示部は、前記本体に固定されたタブレット端末に備えられることを特徴とする、配筋検査装置。
6. 所定間隔で配置された第１モノクロカメラ及び第２モノクロカメラによって撮影された少なくとも一組の配筋画像に基づいて複数の配筋ラインを含む三次元配筋データを合成し、
   前記第１モノクロカメラに対して所定間隔離れて配置されたカラーカメラで撮影されたカラー配筋画像に前記複数の配筋ラインを配置するための表示用座標を算出し、
   前記表示用座標に基づいて前記カラー配筋画像と前記複数の配筋ラインとを表示部に重畳して表示することを特徴とする、配筋検査方法。

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