JP5342987B2 - コンクリート表面検査装置 - Google Patents

Description

本発明は、コンクリート表面を撮影した画像を利用して該表面の検査を行うコンクリート表面検査装置に関する。

従来、コンクリート表面（例えば、トンネル壁面）の剥がれ落ちや浸水等を未然に防止するためのものとして、コンクリート表面を撮影した画像を使ってひび割れや段差（以下、“ひび割れ等”とする）の有無を検知するようにした装置（コンクリート表面検査装置）が提案されている（例えば、特許文献１及び２参照）。

特開２００７−２１２３０９号公報 特開２００９−１３３０８５号公報

しかしながら、通常のコンクリート表面では様々な汚れが付着しているので、“ひび割れ等”か単なる“汚れ”かを写真（撮影した画像）だけで判断することは困難であった。

また、このような問題を解決する方法としてはフラクタル理論を利用してひび割れ等を検出する方法があるが、そのような方法を実施しようとすると装置の構成が複雑化し、高価になってしまうという問題があった。

本発明は、安価で簡単な構造でありながらコンクリート表面を検査できるコンクリート表面検査装置を提供することを目的とするものである。

請求項１に係る発明は、図１に例示するものであって、コンクリート表面（３）を撮影した画像を利用して該表面（３）の検査を行うコンクリート表面検査装置（１）において、
コンクリート表面（３）を照明する複数のライト（４Ａ，４Ｂ）と、
該複数のライト（４Ａ，４Ｂ）を選択的に点灯させる点灯制御部（８）と、
該ライト（４）により照明されるコンクリート表面（３）を撮影するカメラ（５）と、
該カメラ（５）からの画像データを順次二値化処理する二値化処理部（６）と、
前記二値化処理した複数の画像データであって、コンクリート表面（３）の所定の領域（Ａ）に関する複数の画像データ（例えば、図２(a) 及び(b) に示す２枚の画像データ）の差分画像（同図(c) 参照）を生成する差分画像生成部（７）と、を備えたことを特徴とする。

請求項２に係る発明は、請求項１に係る発明において、図３(a) (b) に符号１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃ，１４Ｄで例示するように、前記複数のライトが、コンクリート表面（３）に沿うと共に前記カメラ（５）を囲むように配置されてなることを特徴とする。

請求項３に係る発明は、請求項２に係る発明において、図３(b) に例示するように、前記点灯制御部（８）が、前記複数のライト（１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃ，１４Ｄ）を順番に点灯するように構成されたことを特徴とする。

請求項４に係る発明は、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の発明において、少なくとも前記ライト（４Ａ，４Ｂ、又は１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃ，１４Ｄ）及び前記カメラ（５）を搭載して移動する移動装置（図１の符号２参照）を備えたことを特徴とする。

請求項５に係る発明は、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の発明において、前記複数のライト（４Ａ，４Ｂ、又は１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃ，１４Ｄ）は、色温度が異なる異種のライトであることを特徴とする。

請求項６に係る発明は、請求項５に係る発明において、前記複数のライトの内の一つがハロゲンランプであり、前記複数のライトの内の一つがＬＥＤランプであることを特徴とする。

請求項７に係る発明は、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の発明において、前記複数のライト（４Ａ，４Ｂ、又は１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃ，１４Ｄ）は、色温度が略同じの同種のライトであることを特徴とする。

請求項８に係る発明は、請求項７に係る発明において、前記複数のライトが、ハロゲンランプ又はＬＥＤランプであることを特徴とする。

請求項９に係る発明は、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の発明において、前記複数のライトは、色温度が異なる異種の複数のライト、及び色温度が略同じの同種の複数のライトが混在されてなり、
前記ライト制御部（８）によって異種の複数のライトを選択的に点灯させてひび割れを検出し、該ライト制御部（８）によって同種の複数のライトを選択的に点灯させて段差を検出するように構成されたことを特徴とする。

なお、括弧内の番号などは、図面における対応する要素を示す便宜的なものであり、従って、本記述は図面上の記載に限定拘束されるものではない。

請求項１に係る発明によれば、差分画像を利用しているので、様々な汚れが付着しているコンクリート表面であっても、ひび割れ等の存在を簡単に知ることができる。また、二値化処理等を利用しているだけなので、フラクタル理論を利用するような装置に比べて構造は簡単であり、コストも低く抑えることができる。

請求項２及び３に係る発明によれば、ひび割れ等の方向が縦横斜めのどの方向であったとしても該ひび割れ等に影が出来、差分画像からひび割れ等の有無を検出することができる。

請求項４に係る発明によれば、広範囲に亘ってコンクリート表面の検査を行うことができる。

請求項５及び６に係る発明によれば、ひび割れを精度良く検出することができる。

請求項７及び８に係る発明によれば、段差を精度良く検出することができる。

請求項９に係る発明によれば、ひび割れ及び段差の両方を精度良く検出することができる。

図１は、本発明に係るコンクリート表面検査装置の構成の一例を示す模式図である。 図２(a) は、ひび割れの影が映っている二値化画像の例を示す模式図であり、同図(b)は、ひび割れの影が映っていない二値化画像の例を示す模式図であり、同図(c) は、それらの差分画像の例を示す模式図である。 図３(a) は、本発明に係るコンクリート表面検査装置の構成の一例を示す側面図であり、同図(b)は、同図(a) のＢ−Ｂ矢視図である。

以下、図１乃至図３に沿って、本発明の実施の形態について説明する。

本発明に係るコンクリート表面検査装置は、コンクリート表面を撮影した画像を利用して該表面の検査を行う装置であって、図１に符号１で例示するように、
・ コンクリート表面３を照明する複数のライト４Ａ，４Ｂと、
・ 該複数のライト４Ａ，４Ｂを選択的に点灯させる点灯制御部８と、
・ 該ライト４により照明されるコンクリート表面３を撮影するカメラ５と、
・ 該カメラ５からの画像データを順次二値化処理する二値化処理部６と、
・ 前記二値化処理した複数の画像データであって、コンクリート表面３の所定の領域（例えば、符号Ａ参照）に関する複数の画像データの差分画像を生成する差分画像生成部７と、
を備えたことを特徴とする。このうちの点灯制御部８としては、
・ 手動でライト４Ａ，４Ｂの切り換えを行うスイッチ
・ カメラ５のシャッターに同期して自動で点灯切り換えを行うような制御ユニット
などを挙げることができる。

コンクリート表面３にひび割れや段差等の欠陥部分３ａがあると、照明を当てる方向によって影が出来たり出来なかったりする。いま、所定の領域Ａについて、前記二値化処理部６が欠陥部分３ａに影３ｂが出来ている二値化画像（例えば、図２(a) 参照）と、欠陥部分３ａに影が出来ていない二値化画像（例えば、図２(b) 参照）とを生成したとする。図中の符号３ｂは、欠陥部分に出来た影を捉えたものであり、それ以外のもの（黒い点や線や、黒塗り部分）はコンクリート表面の汚れ等である。そして、前記差分画像生成部７が、それらの二値化画像の差分画像を生成すると、図２(c)
に示すように、欠陥部分の影３ｂのみが抽出され、欠陥部分の存在を簡単に知ることができる。本発明によれば、差分画像を利用しているので、様々な汚れが付着しているコンクリート表面であっても、ひび割れ等の存在を簡単に知ることができる。また、二値化処理等を利用しているだけなので、フラクタル理論を利用するような装置に比べて構造は簡単であり、コストも低く抑えることができる。

なお、検査対象のコンクリート表面としては、例えば、トンネル壁面を挙げることができる。また、少なくとも上述のライト４Ａ，４Ｂやカメラ５を移動装置２に搭載しておいて、ライト４Ａ，４Ｂやカメラ５を移動させながら撮影するようにしても良い。これにより、広範囲に亘る検査を簡単に行うことができる。そのような移動装置２としては、
・ 自動車等のような自走式のもの
・ 外部電源からの電気の供給を受けて駆動される台車
・ 人力で移動される台車
などを挙げることができる。残りの二値化処理部６や差分画像生成部７や点灯制御部８は、移動装置２に搭載しておいても、搭載しておかなくても良い。このような移動装置２によって移動しながら撮影するようにした場合には、差分画像上で見つけたひび割れ等がコンクリート表面上のどの位置にあるか（例えば、該ひび割れ等が実際のトンネルのどの部分にあるか）を知る必要があるが、該ひび割れ等が映っている写真が何枚目に撮影されたものであるか等の情報や、他の公知技術に基づいて知るようにすると良い。

ところで、前記複数のライトは、図３(a) (b) に示すように、
・ コンクリート表面３に沿う位置（つまり、コンクリート表面３と各ライトとの距離がほぼ等しくなる位置）であって、
・ しかも、前記カメラ５を囲むような位置（例えば、図３(b) に符号１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃ，１４Ｄに示すように、カメラ５の上下左右の４つの位置）に、
配置しても良い。その場合、前記点灯制御部８が、これらの複数のライト１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃ，１４Ｄを順番に（例えば、例えば、矢印に示す順番で）点灯するように構成しておくと良い。そのようにした場合には、ひび割れ等の方向が縦横斜めのどの方向であったとしても該ひび割れ等に影が出来、差分画像からひび割れ等の有無を検出することができる。

また、前記複数のライト４Ａ，４Ｂ（或いは１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃ，１４Ｄ）は、色温度が異なる異種のライトにすると良い。例えば、ライトを２個設ける場合には、一つをハロゲンランプ（色温度は２０００Ｋ程度）とし、他をＬＥＤランプ（色温度は１００００Ｋ程度）にすると良い。そのようにした場合には、
・ 一方のライトだけを点灯した状態でのカメラ５による撮影
・ 他方のライトだけを点灯した状態でのカメラ５による撮影
・ 各撮影画像の二値化処理
・ 該二値化処理した画像の差分画像生成
を実施することでひび割れを精度良く検出することができる。つまり、色温度が違うライトの使用は、段差の検出よりもひび割れの検出に向いている。

さらに、前記複数のライト４Ａ，４Ｂ（或いは１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃ，１４Ｄ）は、色温度が略同じの同種のライトにすると良い。例えば、複数のライトの全てをハロゲンランプにするか、複数のライトの全てをＬＥＤランプにすると良い。そのようにした場合には、
・ 一方のライトだけを点灯した状態でのカメラ５による撮影
・ 他方のライトだけを点灯した状態でのカメラ５による撮影
・ 各撮影画像の二値化処理
・ 該二値化処理した画像の差分画像生成
を実施することで段差を精度良く検出することができる。つまり、色温度が略同じであるライトの使用は、ひび割れよりも段差の検出に向いている。

なお、色温度が異なる異種の複数のライトと、色温度が略同じの同種の複数のライトとを混在させておいて、前記ライト制御部８によって異種の複数のライトを選択的に点灯させてひび割れを検出し、該ライト制御部８によって同種の複数のライトを選択的に点灯させて段差を検出するように構成しておくと、ライト制御部８による点灯制御によってひび割れ及び段差の両方を精度良く検出することが可能となる。

また、上述のカメラ５は、
・ 所定の間隔で静止画像を得るデジタルカメラであっても、
・ 或いは、動画像を得るビデオカメラであっても、
どちらでも良い。

１ コンクリート表面検査装置
２ 移動装置
３ コンクリート表面
４Ａ，４Ｂ ライト
１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃ，１４Ｄ ライト
５ カメラ
６ 二値化処理部
７ 差分画像生成部
８ 点灯制御部

Claims (9)

1. コンクリート表面を撮影した画像を利用して該表面の検査を行うコンクリート表面検査装置において、
   コンクリート表面を照明する複数のライトと、
   該複数のライトを選択的に点灯させる点灯制御部と、
   該ライトにより照明されるコンクリート表面を撮影するカメラと、
   該カメラからの画像データを順次二値化処理する二値化処理部と、
   前記二値化処理した複数の画像データであって、コンクリート表面の所定の領域に関する複数の画像データの差分画像を生成する差分画像生成部と、
   を備えたことを特徴とするコンクリート表面検査装置。
2. 前記複数のライトは、コンクリート表面に沿うと共に前記カメラを囲むように配置されてなる、
   ことを特徴とする請求項１に記載のコンクリート表面検査装置。
3. 前記点灯制御部は、前記複数のライトを順番に点灯するように構成された、
   ことを特徴とする請求項２に記載のコンクリート表面検査装置。
4. 少なくとも前記ライト及び前記カメラを搭載して移動する移動装置、
   を備えたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のコンクリート表面検査装置。
5. 前記複数のライトは、色温度が異なる異種のライトである、
   ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のコンクリート表面検査装置。
6. 前記複数のライトの内の一つはハロゲンランプであり、前記複数のライトの内の一つはＬＥＤランプである、
   ことを特徴とする請求項５に記載のコンクリート表面検査装置。
7. 前記複数のライトは、色温度が略同じの同種のライトである、
   ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のコンクリート表面検査装置。
8. 前記複数のライトは、ハロゲンランプ又はＬＥＤランプである、
   ことを特徴とする請求項７に記載のコンクリート表面検査装置。
9. 前記複数のライトは、色温度が異なる異種の複数のライト、及び色温度が略同じの同種の複数のライトが混在されてなり、
   前記ライト制御部によって異種の複数のライトを選択的に点灯させてひび割れを検出し、該ライト制御部によって同種の複数のライトを選択的に点灯させて段差を検出するように構成された、
   ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のコンクリート表面検査装置。

Images