JP4326864B2 - コンクリート点検システムのハイビジョン画像処理方法 - Google Patents
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そこで最近では、ハイビジョンカメラによる撮影その他の手段でコンクリート表面欠陥、内部欠陥を検知しデータ化するコンクリート点検システムの技術が研究・開発され、既に下記の特許文献1などに開示されて公知である。
ハイビジョンカメラで撮影した動画を静止画像に取り込み、展開図を作成する技術に関しても、前記特許文献1のほか、下記特許文献2にも開示されて公知である。
(イ)カメラ31の移動速度に応じて連続した画像34から複数コマ毎に画像34を抜き出し、抜き出された画像34を連続して並べたときに、隣接する画像34どうしが僅かに重なる程度の連続画像35が得られるように編集する。例えば、台車41の移動速度を5m/sec(時速18km)程度とし、カメラ31の撮影速度を30コマ/sec程度として、1コマが1000mm×700mm程度の小区分の範囲を撮影すると、4コマ毎に1コマ抜き出して並べることによって連続画像35が得られる(以上、段落番号[0009]の11行〜20行目)。
(ロ)内部壁面20を複数台(この場合は4台)のカメラ31によって撮像し、その画像データR0を画像記憶媒体33に記憶させる・・・画像記憶媒体33の画像データR0を画像編集装置50に入力し、隣接する小区分・・毎の画像データR0の互いに重なる部分を削除し、・・・間違った判断をし易い部分を取り除いて必要な部分の画像データR1を得る(ステップ2)(以上、段落番号[0011]の4行〜12行目)。
と記載されている通り、いわば作業者の感性と手作業で処理する旨が記載されているのみで、画像34から複数コマ毎に画像34を抜き出す作業をカメラの移動速度に応じて、即ち、車輌速度の変化に応じて抜き取るコマ数を電子化処理で修正することについての具体的な技術的思想や手段は開示されておらず、点検台車の速度変化に対応できる内容になっていない。そのため走行車輌が障害物などにより速度が遅くなった場合には抜き取り枚数が多くなり、必要枚数以上の画像を取り込むことになり、合理的ではない。また、画像の合成をカメラの位置情報に基づいて行う思想がなく、目視、手動で行うものと推定される。即ち、画像の合成は、目視によりひび割れや汚れなどを頼りに手動にて合成している。したがって、大変な労力と時間を要するだけでなく、作業の品質、精度が作業者の技量に左右される欠点がある。
コンクリート構造物の表面をコンクリート点検システムの点検用走行車輌に搭載したハイビジョンカメラで撮影した動画から静止画像を取り込むにあたり、予め設定したラップ長Lと、点検用走行車輌に搭載した位置計測装置から得られる軸線方向の位置情報、即ち点検用走行車輌が1秒間に走行する距離Xと、静止画像をキャプチャリングにより取り込むべき枚数n、および一つの静止画像の幅寸法h2とに基づいて、キャプチャー画像の中心座標位置Xc1〜Xcnを、次式「数1」と「数2」とで算出し、
[数1] n=X/(h2−L)
[数2] Xcn=h2/2+(nー1)・(h2−L)
その中心座標に最も近い位置の画像を静止画像として取り込み合成するステップと、
前記のようにして取り込み合成した静止画像について、コンクリート構造物の目地又はこれに代わる測量目印の画像を抽出し合成することにより得られた座標値と、現地の測量によって得られた実測座標との位置ズレ(補正量m)を算出し、前記目地の間隔又は測量目印の間隔(補正間隔)において、前記補正量mを平均化する画像の座標変換を行い、可視化した展開図を完成するステップとから成ることを特徴とする。
しかもデジタルデータ化した電子化処理を行うので、作業者の技量に左右されることのない高精度な展開図を作成して可視化できる。そして、点検作業の度にデータの更新を行うことにより、欠陥の変状や進展の具合を経時的に評価することが可能であり、剥落等の可能性予測に大いに供することができる。
図1は、本発明に係るコンクリート点検システムにおけるハイビジョン画像処理方法の処理の流れ図を示す。各点検データを受け取るパーソナルコンピュータ等から成るデータ解析部10の処理の流れ図である。
コンクリート点検システムの点検用走行車輌1には、上記の特許文献1に開示されたように、コンクリート表面の欠陥を撮影するハイビジョンカメラ2(ハイビジョンビデオ装置)、同じくコンクリート表層部の欠陥情報を検知する赤外線サーモグラフィー装置(赤外線カメラ3)、コンクリート表面に適度な温度変化を与える手段としての赤外線パネルヒータ4、そして、当該点検用走行車輌1および検査位置の位置情報を測定する手段としてのエンコーダ(回転式測距計)やレーザー変位計の如き位置計測装置5、その他の必要機器が搭載されている。
(キャプチャリング手法)
先ずキャプチャーした静止画像相互間のラップ長Lについては、一つの静止画像の幅寸h2の大きさが一例として50cmであること、及び編集、合成の精度を考慮して、例えば5mmと設定する。次に、ハイビジョンカメラ2で撮影する速度は、一例として1秒間に30コマ(1/30秒間隔)であるから、前記の如く一つの静止画像の幅寸h2(一例として50cm)の大きさが決まっているので、点検用走行車輌1の位置計測装置5(回転式測距計、レーザー変位計など)から得られる軸線方法の位置情報により、例えば1秒間に走行する距離Xを算出すると、展開図を作成するのに必要な(画像の連続性確保に必要な)静止画像をキャプチャリングにより取り込むべき枚数nを、次式で算出できる。なお、図3中の画像の縦寸h1は通例1m程度の大きさである。
(数1)
n=X/(h2−L)
したがって、キャプチャー画像の中心の座標位置Xc1〜Xcnは、次の式で算出できる。
(数2)
Xcn=h2/2+(n−1)・(h2−L)
かくして算出されたキャプチャー画像の中心の座標位置Xc1〜Xcnに最も近い位置の画像を動画の中から静止画像として取り込み合成する。かくすると、ラップ長Lの設定値が適切であるかぎり、編集・合成した展開画像(連続画像)に欠損部(展開図の不連続性)が発生することはなく、効率的に静止画像のキャプチャリングができる。
点検用走行車輌1の位置計測装置5(回転式測距計、レーザー変位計など)から得られる軸線方向の位置情報は、調査の延長が500m〜1000mにもなると、測定精度に問題があること(測定誤差の発生)を否めない。また、調査は、点検用走行車輌1を前進・後進させる往復動作にてハイビジョンカメラ2の撮影限界角を補完し、もってコンクリート構造物表面全面の撮影を行う手法を実施する。よって、点検用走行車輌1を前進させた際の撮影画像と、後進させた際の撮影画像の座標位置をぴたり整合させる必要がある。そうした画像座標の補正手法として、本発明では、データ処理解析部10は、現地の測量によって得られる実測座標を利用した位置ズレ(補正量m)の算出と、それに基づく補正処理を行なう。
その結果は、図4Aに補正前の合成画像を示し、図4Bに補正後の合成画像を例示したように、補正前には位置ズレを生じていたコンクリートの表面欠陥の映像がほぼ一致して見えるところとなり、画像座標補正の有効性が認められる。
よって、コンクリート点検の評価法としては、前記のように合成された展開図の中から、ひび割れ等の欠陥部を位置座標と共に抽出する。そして、当該ひび割れ等の欠陥部を目視可能なひび割れ展開図7として画像表示システム8に表示し、評価、検討に供することになる。
高感度のハイビジョンカメラ2で撮影した画像によれば、コンクリートの表面欠陥の位置や形状などの情報を認知し検討することはできる。しかし、判定可能な欠陥情報は、欠陥の種類や形状、ひび割れ長さ、幅などが限度である。欠陥の深さ、角度や周辺状況などは不明である。よって、剥落の可能性があるか否かの認定、判断の情報としては、未だ不十分と言わねばならない。ここにサーモグラフィデータの有用性が認められる。
即ち、ハイビジョン画像でコンクリート表面に欠陥(異常箇所)が発見された場合には、それをサーモグラフィ画像により詳細を確認することが可能である。
4 ハイビジョンカメラ
L ラップ長
5 位置計測装置
Xc1〜Xcn 中心座標
10 データ処理解析部
Claims (1)
- コンクリート構造物の表面をコンクリート点検システムの点検用走行車輌に搭載したハイビジョンカメラで撮影した動画から静止画像を取り込むにあたり、予め設定したラップ長Lと、点検用走行車輌に搭載した位置計測装置から得られる軸線方向の位置情報、即ち点検用走行車輌が1秒間に走行する距離Xと、静止画像をキャプチャリングにより取り込むべき枚数n、および一つの静止画像の幅寸法h2とに基づいて、キャプチャー画像の中心座標位置Xc1〜Xcnを、次式「数1」と「数2」とで算出し、
[数1] n=X/(h2−L)
[数2] Xcn=h2/2+(nー1)・(h2−L)
その中心座標に最も近い位置の画像を静止画像として取り込み合成するステップと、
前記のようにして取り込み合成した静止画像について、コンクリート構造物の目地又はこれに代わる測量目印の画像を抽出し合成することにより得られた座標値と、現地の測量によって得られた実測座標との位置ズレ(補正量m)を算出し、前記目地の間隔又は測量目印の間隔(補正間隔)において、前記補正量mを平均化する画像の座標変換を行い、可視化した展開図を完成するステップとから成ることを特徴とする、コンクリート点検システムのハイビジョン画像処理方法。
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