JP2554516B2 - ひび割れ自動計測装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、土木・建設分野において、コンクリート構
造物の劣化診断に利用して好適なひび割れ自動計測装置
に関する。

〔従来の技術〕

コンクリート構造物の劣化診断においてひび割れ調査
は基本的な調査項目となっている。

従来、このひび割れ調査は、人間が調査位置まで充分
近づいて目視観察し、ひび割れのマーキング及びスケッ
チ或いは写真撮影をすることにより実施されている。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし、上記の如き従来のひび割れ調査では、調査計
画から報告に至るまでにかなりの期間を要すると共に、
特に、調査対象が高所になると、作業足場等の資材が必
要になり、多大な調査労力が必要になる。さらに、ひび
割れの分布・幅の測定精度及び測定箇所やその数が調査
者の熟練度や個人差によって異なるため、ひび割れ調査
結果のデータ保存方法が統一できず、データ保存が不完
全であり、以前に実施したひび割れ調査結果との比較
等、時系列的な検討が困難である。また、現状の画像入
力・処理・収録装置ではデータ収録に必要な記憶容量が
莫大な量となり、実用に供し得ない、等の問題点を有し
ている。

本発明は、上記の問題点を解決するものであって、簡
単な操作でひび割れ調査ができ、個人差がなく一定した
精度の調査データを得ることができるひび割れ自動計測
装置の提供を目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

そのために本発明のひび割れ自動計測装置は、構造物
を撮像して得られる画像データを処理することによって
ひび割れを計測するひび割れ自動計測装置であって、閾
値を設定して画像データを２値化する２値化手段、２値
化されたデータの各図形を中心点に向けて縮退化させる
縮退処理手段、該縮退処理手段により求めた中心点に図
形を重ねてノイズを判定し除去するノイズ除去手段、ノ
イズ除去後２値化されたデータの連結した画素群の中心
線を求める細線化処理手段、前記中心線をベクトル化す
るベクトル化手段、及びベクトル化した中心線と画像デ
ータからひび割れ情報を検出するひび割れ検出手段を備
えたことを特徴とするものである。

〔作用〕

本発明のひび割れ自動計測装置では、構造物を撮像し
て得られる明暗の画像データを２値化し、その図形を縮
退処理して図形の中心点を求めるので、この中心点から
の図形の大きさを調べることによって点状のノイズの判
定、及びその除去を簡単なアルゴリズムにより行うこと
ができる。そして、ノイズ除去の後の２値画像より細線
化処理手段で線幅１の中心線を求めることによってひび
割れ部分の中心線が求められる。この中心線は、ベクト
ル化手段でベクトル化され、ひび割れ検出手段でベクト
ル単位のひび割れ幅その他のひび割れ情報が検出され
る。

〔実施例〕

以下、実施例を図面を参照しつつ説明する。

第１図は本発明のひび割れ自動計測装置の一実施例構
成を示す図、第２図は画像データ処理装置の具体的な機
能構成例を示す図、第３図は画像データの例を示す図、
第４図は画像データ処理装置による解析データの例を示
す図である。図中、１は撮像部、２は入力画像制御部、
３はCRT、４はデータ処理装置、５は磁気テープ、６は
フロッピィディスク、７はプリンタ、８は磁気ディス
ク、11は２値化処理部、12は縮退処理部、13はノイズ除
去処理部、14は細線化処理部、15はベクトル化処理部、
16はひび割れ幅検出部、17はベクトル長・幅の補正部、
18はひび割れ画像データ出力部を示す。

第１図において、撮像部１は、人間の目に代わってコ
ンクリート構造物などのひび割れを撮像する例えばテレ
ビカメラなどである。入力画像制御部２は、撮像部１に
より得られた画像のデータ処理装置４への取り込みやCR
T3への表示等のため撮像部１やモニタ用のCRT3を制御す
るものである。撮像のための位置移動は、図示しないが
調査対象の形状に応じた位置移動装置によって行い、画
像位置データ情報を位置移動装置から入力する。この位
置移動装置および撮像部１の正常運転を補佐するために
はオペレータ１名を配置すればよい。データ処理装置４
は、パソコンあるいは専用のプロセッサーなどにより構
成するものであって、入力画像制御部４を通して撮像部
１から画像データを入力すると、その画像データからひ
び割れの位置やひび割れを幅等のひび割れ情報を抽出す
るものである。そして、データ処理装置４によって抽出
されたひび割れ情報と画像位置データを共に格納する外
部記憶装置が磁気テープ５はフロッピィディスク６、磁
気ディスク８であり、印刷出力するのがプリンタ７であ
る。なお、これらひび割れ情報や画像位置データ情報
は、図示しないが専用回線や電話回線を用いて大型電算
機にデータ送信するようにしてもよい。

次に、第１図に示すひび割れ自動計測装置によるひび
割れ計測を説明する。まず、被写体の画像情報を撮像部
１および入力画像制御部２でディジタル画像信号として
とらえ、CRT3によってそのとらえた画像の目視確認を行
い、ディジタル画像信号をデータ処理装置４に入力す
る。

データ処理装置４では、ディジタル信号に変換した画
像データの各画素に対して或る閾値を設定して２値化し
た後、細線化を行ってひび割れ中心線を求める。そして
線追跡によるベクトル化を行って、ひび割れの位置やひ
び割れの幅等のひび割れ情報を抽出する。このような画
像処理をして得られたデータを記憶装置に収録、或いは
専用回線や電話回線を用いて大型電算機に送信してもよ
い。そして収録或いは送信されたデータより全体画像を
構築して設計情報と比較し、ひび割れ解析を行う。

次に、データ処理装置４による画像データの処理の例
を第２図及び第３図により説明する。データ処理装置に
おいて、第３図（ａ）に示すような画像データを入力す
ると、まず、２値化処理部11では、256階調（０〜255）
の濃度にディジタイズされた画像データを或る閾値で２
つのカテゴリー「１」（黒）「０」（白）に分類する。

続いて、縮退処理部12では、各図形を中心の点に縮退
させる。その処理は、例えば図形の境界から内部へ一様
に縮めて中心点（縮退点）を求める。縮退点が求まる
と、この縮退点に再度２値画像データを重ねる。そし
て、ノイズ除去処理部13で、この縮退点を中心にして一
定の半径の円を描き、図形がこの円の中に入ってしまう
場合にはその図形をノイズとして除去する。

細線化処理部14では、端点保存条件、連結数を保持し
つつ除去可能点を識別し、最終点に８連結の連続した点
列に細線化する。なお、このような細線化処理は、既に
種々の方式が知られているが、本発明では、細線化処理
の具体的な内容には限定されるものでなく、従来の方式
を適宜選択適用してよいことは勿論のことである。

しかる後、ベクトル化処理部15では、細線化されたひ
び割れの中心部をライントレース（線追跡）しながら分
岐部、端点を検知し、仮想ベクトルがトレースラインか
らｎピクセル以内に納まる仮想ベクトル終点を求めてゆ
き、これを繰り返すことによってひび割れの中心部を始
点の座標（X1,Y1）と終点の座標（X2,Y3）によるベクト
ル群（折線状）で表現する。このことによりパターンと
して方向情報のなかったひび割れ像に機械（コンピュー
タ）や人間に理解し得る方向情報を得ることができる。
なお、ここで連結点を持たないショートベクトルを除去
することにより、さらに針状ノイズを除去することがで
きる。

ベクトルデータが得られると、ひび割れ幅検出部16で
はベクトルデータと第３図（ａ）に示す入力画像（生デ
ータ）とを照合することによりひび割れ幅Ｗを求める。
このひび割れ幅は、各ベクトルに垂直な方向に対して入
力画像の微分をとり、その値を閾値と比較することによ
り検出できる。

ベクトル長・幅の補正部17ではベクトル間を比較し、
生データとの相関をとって２値化の段階で欠落した部分
を補正し、切れたベクトルを継ぎ合わす。例えば切れた
ベクトルの中間におけるベクトルの延長線上にある生デ
ータの値を追跡して切れたベクトルの継ぎ合わせを行
う。

ひび割れ画像データ出力部18は、ベクトルデータから
線を描画して第３図（ｂ）に示すようなひび割れの画像
に変換して出力するものである。

第４図はひび割れの情報の解析データの出力例を示す
図であり、第４図（ａ）はベクトルデータに基づくひび
割れの画像の出力例、第４図（ｂ）はひび割れ幅に対す
るひび割れ長さを統計処理してグラフ化した表示例、第
４図（ｃ）は任意座標軸とひび割れのなす角に対するひ
び割れ長さを統計処理してグラフ化した出力例、第４図
（ｄ）は縦断方向位置座標に対するひび割れ長さを統計
処理してグラフ化した出力例である。このような統計処
理及び表示は、調査対象構造物のデータの入力等が必要
なために大型電算機で行うのが妥当であるが、１画像ご
とに画像データ処理装置で表示することもできる。

第５図は地中線におけるひび割れを測定する場合の本
発明に係るひび割れ自動計測装置の使用状態の様子を示
す図、第６図は橋梁におけるひび割れを測定する場合の
本発明に係るひび割れ自動計測装置の使用状態の様子を
示す図である。図中、21は画像入力装置（撮像部）、22
は本体装置を示し、本体装置22は、第１図に示す入力画
像制御部やモニタ用のCRT3、データ処理装置（コンピュ
ータ）４、磁気テープ５やフロッピィディスク６、磁気
ディスク８等の記録装置、及びプリンタ７を組み込んだ
ものであり、容易に移動できるように車輪がついた台車
に載置されている。画像入力装置21は、伸縮自在に本体
装置22と連結されて壁面等を撮像し、画像データを本体
装置22に送信する。従って、台車を移動させながら所望
のコンクリート構造物壁面を画像入力装置21により撮像
でき、その画像データが本体装置22に送られて上記の如
き処理がなされ、ひび割れ情報が抽出される。

なお、本発明は、種々の変形が可能であり、上記実施
例に限定されるものではない。例えば上記の実施例で
は、撮像部にテレビカメラを使用したが、CCD（Charge
Coupled Devica;電荷結合素子）その他の撮像手段を使
用してもよい。

〔発明の効果〕

以上の説明から明らかなように、本発明によれば、画
像入力装置を使って調査対象とする部分の画像を得て、
この画像から画像データ処理装置によって所定の処理を
行い必要なひび割れ情報を抽出するので、常に一定した
ひび割れ分布・幅の測定精度が確保でき、調査者による
差異がなくなる。しかも、オペレータ１名でよく、調査
労力の軽減、調査期間の短縮を図ることができる。ま
た、調査対象に応じた位置移動装置は必要になるが、足
場等の資材が不要になり、高所作業の危険性からも解放
される。さらに、データ保存には、磁気テープ等の一般
的な記録メディアを利用することができ、統一された様
式で、記録容量も必要なだけ確保できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のひび割れ自動計測装置の１実施例構成
を示す図、第２図は画像データ処理装置の具体的な機能
構成例を示す図、第３図は画像データの例を示す図、第
４図は画像データ処理装置による解析データの例を示す
図、第５図は地中線におけるひび割れを測定する場合の
本発明に係るひび割れ自動計測装置の使用状態の様子を
示す図、第６図は橋梁におけるひび割れを測定する場合
の本発明に係るひび割れ自動計測装置の使用状態の様子
を示す図である。 １……撮像部、２……入力画像制御部、３……CRT、４
……データ処理装置（コンピュータ）、５……磁気テー
プ、６……フロッピィディスク、７……プリンタ、８…
…磁気ディスク、11……２値化処理部、12……縮退処理
部、13……ノイズ除去処理部、14……細線化処理部、15
……ベクトル化処理部、16……ひび割れ幅検出部、17…
…ベクトル長・幅の補正部、18……ひび割れ画像データ
出力部。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 長澤 保紀 東京都中央区京橋２丁目16番１号 清水 建設株式会社内 (72)発明者 長田 耕治 東京都中央区京橋２丁目16番１号 清水 建設株式会社内 (56)参考文献 特開 昭63−3210（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−147377（ＪＰ，Ａ)

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】構造物を撮像して得られる画像データを処
   理することによってひび割れを計測するひび割れ自動計
   測装置であって、閾値を設定して画像データを２値化す
   る２値化手段、２値化されたデータの各図形を中心点に
   向けて縮退化させる縮退処理手段、該縮退処理手段によ
   り求めた中心点に図形を重ねてノイズを判定し除去する
   ノイズ除去手段、ノイズ除去後２値化されたデータの連
   結した画素群の中心線を求める細線化処理手段、前記中
   心線をベクトル化するベクトル化手段、及びベクトル化
   した中心線と画像データからひび割れ情報を検出するひ
   び割れ検出手段を備えたことを特徴とするひび割れ自動
   計測装置。
2. 【請求項２】ノイズ除去手段は、縮退処理手段により求
   めた中心点から一定の半径の円に図形が入るか否かによ
   りノイズを判定し除去することを特徴とする請求項１記
   載のひび割れ自動計測装置。
3. 【請求項３】細線化処理手段は、連結した画素群の中心
   線を求め線状でない孤立点を除去することを特徴とする
   請求項１記載のひび割れ自動計測装置。
4. 【請求項４】ベクトル化手段は、中心線をベクトル化し
   且つショートベクトルを除去することを特徴とする請求
   項１記載のひび割れ自動計測装置。
5. 【請求項５】ひび割れ検出手段は、各ベクトルに垂直な
   方向に対して画像データの微分をとってひび割れ幅を求
   めることを特徴とする請求項１記載のひび割れ自動計測
   装置。