JP4189060B2

JP4189060B2 - コンクリート表面の遊離石灰抽出方法

Info

Publication number: JP4189060B2
Application number: JP19594698A
Authority: JP
Inventors: 淳二山上; 昇平御園; 寿袋井; 康雄酒井; 定男出川; 博藤原; 将三宅
Original assignee: IHI Corp
Current assignee: IHI Corp
Priority date: 1998-07-10
Filing date: 1998-07-10
Publication date: 2008-12-03
Anticipated expiration: 2018-07-10
Also published as: JP2000028540A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、鋼橋等の床版などコンクリート表面の劣化を検査するためのコンクリート表面の遊離石灰抽出方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
橋梁や鋼橋等の床版等のコンクリートは、雨水等により経年劣化を起こすため、定期的にその健全性を検査している。
【０００３】
このコンクリート表面が劣化する過程は、先ずひび割れが発生する。次に劣化が進むと、そのひび割れ部分からコンクリートの石灰成分が雨水等により表面に流れ出す。これを遊離石灰と呼ぶ。
【０００４】
従来、この橋梁や鋼橋等コンクリート表面の検査は、検査員が目視観察によって評価していた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、人間の目による評価であるため、経験等による個人差が生じ易く、また定性的な判断しかできないため、キメの細かいグレード分析は不可能である。
【０００６】
そこで、コンクリート表面を画像に収め、その画像情報を基にフィルタサイズの異なる濃淡モフォロジィ処理を行ってひび割れ部と遊離石灰部と分離して抽出することが提案されているが、この画像処理は、初期劣化には有効であるが、遊離石灰部が進行している場合には有効ではない。
【０００７】
すなわち、遊離石灰部は、それ自体が一様でなく、核となる真っ白い領域を持っていて、その周辺に行くに従って薄い白色になっており、しかも、この遊離石灰部は成長していくため、フィルタサイズを固定した濃淡モホロジィ２値化処理では、遊離石灰部の全領域を抽出できない、また検査のたびにフィルタサイズのパラメータを変えたのでは、検査の都度プログラムを変更しなければならず、かといって予めフィルタサイズを大きくしたのでは、濃淡処理が十分に行えない問題がある。
【０００８】
そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、画像情報として入力した被検査対象から画像処理技術を用いて、遊離石灰を抽出するコンクリートの表面の遊離石灰抽出方法を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために請求項１の発明は、検査すべきコンクリート面の画像情報を取り込み、その原画像を正規化処理を行い、その正規化画像に対して、白を検出できる十分高い閾値（Ｔ０）で２値化し、他方、正規化画像を濃淡モフォロジィ処理した画像に対して、遊離石灰を抽出できる範囲の高い閾値（Ｔ１）から低い閾値（Ｔ３）間で多段に閾値を変えて２値化して、各閾値での遊離石灰部の候補領域を抽出し、上記白を検出できる十分高い閾値（Ｔ０）で２値化し得られた領域と高い閾値（Ｔ１）で２値化して得られた遊離石灰部の候補領域を合わせた遊離石灰の核領域を抽出し、この抽出した核領域に対して、次の閾値（Ｔ２）で近接している遊離石灰部の候補領域を連結し、以後順次低い閾値（Ｔ３）の候補領域画像まで、近接している遊離石灰部の候補領域を連結して遊離石灰領域を抽出するようにしたコンクリート表面の遊離石灰抽出方法である。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下本発明の好適実施の形態を説明する。
【００１３】
先ず、鋼橋の床版等のコンクリート表面の画像情報を得るには、検査対象となるコンクリート面を、カメラ、ビデオカメラなどで撮像して取り込み、これを画像処理装置に入力して行う。
【００１４】
次に図１により処理フローを説明する。
【００１５】
被検査対象の画像入力１０がなされる。この原画像は、撮像日の天候や照明条件、撮像位置等によりコントラストが相違するため、その影響を取り除くために原画像に対して正規化処理１１がなされる。
【００１６】
この正規化処理後、遊離石灰核領域の抽出処理１２を行う。
【００１７】
この抽出処理１２を説明すると、コンクリート表面の一般的な劣化過程は、まずひびわれが発生し、次に、ひびわれに雨水が浸入して石灰が溶け出して遊離石灰が発生する。この遊離石灰は、経年劣化と共に成長するが、その核部分は、真っ白のため、正規化処理１１を行った画像を、白を検出できる十分高い閾値で２値化して遊離石灰核領域の抽出を行う。また、遊離石灰部の全体の領域を正規化画像に対して濃淡モフォロジィ処理を行って濃淡ムラの影響をなくした後、高い閾値で２値化して遊離石灰部の領域候補を抽出し、この領域候補を抽出した画像と遊離石灰核領域を抽出した画像との論理和を取って核領域を抽出する。
【００１８】
この遊離石灰核領域の抽出処理１２を行った後、遊離石灰領域の拡張処理１３を行う。
【００１９】
上述したように、遊離石灰部は、真っ白い領域から周辺が薄い白色となっているため、遊離石灰核領域を基にしてその近傍を連結して遊離石灰領域の拡張を行う。すなわち正規化処理１１を行った正規化画像に濃淡モフォロジィ処理を行い、核領域の抽出時の十分高い閾値と、それより低い閾値間の範囲で、閾値を段階的に下げて２値化を行ってそれぞれの閾値に基づく遊離石灰候補を抽出し、閾値の高い遊離石灰候補領域と十分高い閾値での遊離石灰核領域との近接の有無を調べ、近接している候補領域を核領域と連結し、以下順次低い閾値まで核領域を拡張して行き、遊離石灰部を抽出する。
【００２０】
この後、遊離石灰部の個数とその各面積及び検査領域における遊離石灰領域の占有率（％）面積比率を計算し、これらの特徴量の算出１４を行って、劣化度の評価・判定を行う。
【００２１】
以下これらの処理を詳細に説明する。
【００２２】
ａ．画像入力および前処理
入力した画像に対し、前処理として正規化処理を行う。正規化処理とは、下式１を用いて、濃度平均値ｍ、標準偏差σの画像を濃度平均値ｍ_N，標準偏差σ_Nの画像に変換する処理をいう。
【００２３】
Ｉ_N（ｘ，ｙ）＝（σ_N／σ）（Ｉ（ｘ，ｙ）−ｍ）＋ｍ_N …(1)
式(1) で、Ｉ（ｘ，ｙ）は正規化前の画像（ｘ，ｙ）における濃度値、Ｉ_N（ｘ，ｙ）は正規化画像（ｘ，ｙ）における濃度値である。
【００２４】
図２（ａ）は、取り込んだ原画像の濃淡ヒストグラムを示しており、濃度平均ｍが低く画像全体が暗く、しかも標準偏差σが小さくコントラストがない濃淡ヒストグラムを表している。
【００２５】
そこで、この原画像を式(1) を用いてヒストグラム変換を行う。図２（ｂ）は正規化後の濃淡ヒストグラムを示したもので、正規化処理後は、濃度平均値ｍ_Nに対し偏差σ_Nが大きくなり、全体に明るさのバランスがとれ、コントラストの良い画像に変換される。
【００２６】
従って、画像入力時の照明条件によって、暗すぎたり、明るすぎたり、或いはコントラストがないような画像が得られたとしても、正規化することによって、照明条件の影響を取り除くことができる。そして、この後における画像処理パラメータもほぼ固定することが可能となる。
【００２７】
ｂ．遊離石灰核領域の抽出
図３（ａ）は、正規化処理した後の正規化画像を濃淡モフォロジィ処理した画像１５を示したものである。この画像１５には、２５６諧調の濃淡で明度が分布するが、便宜上、背景部１６を除いて３段階で示しており、白地の領域Ｒ1 は最大閾値Ｔ1 以上を、梨地の領域Ｒ2 は、十分高い閾値Ｔ1 以下でＴ1 よりやや低い閾値Ｔ2 以上を、黒地Ｒ3 は、閾値Ｔ2 以下でＴ2 よりさらに低い閾値Ｔ3 以上の濃淡を示している。
【００２８】
遊離石灰は、上述したように真っ白い領域を持っていて、その周辺に行くに従って、薄い白色になっていくという特徴を持っている。この特徴から、先ず始めに、確実に遊離石灰である領域、つまり真っ白い領域を抽出する。
【００２９】
この核領域の抽出は、正規化画像に対して十分に高い閾値Ｔ0 で２値化した領域と、正規化画像を濃淡モフォロジィ処理した画像に対して十分高い閾値Ｔ1 で２値化した領域を合わせ、図３（ｂ）に示したように遊離石灰の核領域１７を抽出した２値化画像１８とする。
【００３０】
核領域画像１８として正規化２値化画像を使用しているのは、モフォロジィ２値化では、フィルタサイズの関係で抽出できない領域、つまりフィルタサイズより大きい範囲に広がっている領域を抽出するためである。逆に、正規化２値化では、単純に抽出できない領域、つまり濃淡ムラによって、遊離石灰の領域であるが、２値化したときの閾値より低い閾値となっているために、抽出できない領域があるため、濃淡モフォロジィ２値化画像を合わせて使用し、遊離石灰の核領域を抽出する。
【００３１】
ｃ．遊離石灰拡張処理
図３で核領域１７を抽出した画像１８に対して、その核領域１７に近接する次に明るい領域を拡張していくことによって、遊離石灰領域を抽出する。この拡張領域画像は、正規化画像濃淡モフォロジィ処理した画像を２値化することによって求める。
【００３２】
図４はこの拡張処理を示したものである。
【００３３】
先ず、濃淡モフォロジィ処理した画像に閾値Ｔ1 よりやや低い閾値範囲｛Ｔ2 ＜Ｔ＜Ｔ1 （Ｔ2 ＞０）｝の遊離石灰候補領域２１を抽出した第１拡張画像２２を求める。
【００３４】
次に、核領域１７を抽出した画像１８と第１拡張画像２２とを比べ、核領域１７に近接している遊離石灰候補領域２１を調べ、核領域１７と近接した遊離石灰候補領域２１L を核領域１７と連結し、拡張遊離石灰領域２３を抽出した第１拡張結果画像２４を求める。これにより、核領域１７と近接していないノイズ領域２１N は除去できる。
【００３５】
さらに、第１拡張画像２２を求めたときの閾値Ｔ2 に対し、それよりも低い閾値範囲｛Ｔ3 ＜Ｔ＜Ｔ2 （Ｔ3 ＞０）｝の遊離石灰候補領域２５を抽出した第２拡張画像２６を求める。
【００３６】
この第２拡張画像２６と拡張結果画像２４とを比べ、拡張遊離石灰領域２３に近接している遊離石灰候補領域２５を調べ、拡張遊離石灰領域２３と近接した遊離石灰候補領域２５L を拡張遊離石灰領域２３と連結し、ノイズ領域２５N を除去した拡張遊離石灰領域２７を抽出した第２拡張結果画像２８を求める。
【００３７】
以上のような方法で、核領域に近接している遊離石灰の候補領域を核領域に連結しながら遊離石灰領域を拡張登録していき、最終的に遊離石灰領域全体を抽出する。
【００３８】
ｄ．特徴量算出
以上の処理で抽出した遊離石灰領域について、処理領域の面積（画素数）に対する、抽出された遊離石灰全体の面積（画素数）の割合（％）と、抽出された遊離石灰の個数を算出して特徴量とする。
【００３９】
【発明の効果】
以上要するに本発明によれば、コンクリート表面の濃淡ムラに影響されることなく、遊離石灰のみを良好に抽出でき、さらに照明条件に左右されることなく、同一の画像処理パラメータで処理することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の処理フローを示す図である。
【図２】本発明において、正規化処理を説明する図である。
【図３】本発明において、遊離石灰核領域と遊離石灰領域の抽出処理を説明する図である。
【図４】本発明において、遊離石灰拡張処理を説明する図である。
【符号の説明】
１５正規化画像
１７核領域
２１，２５遊離石灰部の候補領域
２７遊離石灰領域

Claims

検査すべきコンクリート面の画像情報を取り込み、その原画像を正規化処理を行い、その正規化画像に対して、白を検出できる十分高い閾値（Ｔ０）で２値化し、他方、正規化画像を濃淡モフォロジィ処理した画像に対して、遊離石灰を抽出できる範囲の高い閾値（Ｔ１）から低い閾値（Ｔ３）間で多段に閾値を変えて２値化して、各閾値での遊離石灰部の候補領域を抽出し、上記白を検出できる十分高い閾値（Ｔ０）で２値化し得られた領域と高い閾値（Ｔ１）で２値化して得られた遊離石灰部の候補領域を合わせた遊離石灰の核領域を抽出し、この抽出した核領域に対して、次の閾値（Ｔ２）で近接している遊離石灰部の候補領域を連結し、以後順次低い閾値（Ｔ３）の候補領域画像まで、近接している遊離石灰部の候補領域を連結して遊離石灰領域を抽出することを特徴とするコンクリート表面の遊離石灰抽出方法。