JP5591165B2 - コンクリート表面の変状領域の検出方法 - Google Patents
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Description
これまでに、赤外線カメラを用いたコンクリート壁面の漏水領域の検出方法が開発され、実用化されてきた。この漏水領域の検出方法は、トンネル覆工面などのコンクリート表面の漏水個所は、正常な個所に比べて温度が低いことに着目したものである。
しかしながら、これらの漏水領域の検出方法は目視による漏水検査方法に代われる程の確実性はないし、検査システムも大掛かりで作業時間も結構長いという問題がある。
本発明の他の課題は、トンネル覆工面などのコンクリート表面を撮像した元画像データを画像処理し、赤外線画像データを参照することなく、当該コンクリート表面に発生した縦長領域若しくは横長領域の変状領域を評価して確定することによって、画像処理の効率化を図ることである。
本明細書で強い平滑化とは、特定の方向を強調して平滑化するという意味である。即ち、検出対象が縦長領域の変状領域の場合には、例えば、幅101×高さ1の横長のサイズのマスクで平滑化をかけることで、横方向にのみ一定の輝度を有する領域だけを浮き出させる。この画像と元画像の動的しきい値処理により、逆に先に抽出した横長状の領域はマスクされ、今度は縦長状の変状領域が抽出しやすくなる。検出対象が横長領域の変状領域の場合には、例えば、幅1×高さ101の縦長のサイズのマスクで平滑化をかけることで、縦方向にのみ一定の輝度を有する領域だけを浮き出させる。この画像と元画像の動的しきい値処理により、逆に先に抽出した縦長状の領域はマスクされ、今度は横長状の変状領域が抽出しやすくなる。
そして、コンクリート表面を撮像した元画像データを画像処理して抽出された漏水領域などの変状領域を、当該領域を囲む座標軸と平行な最小矩形を画像上に描き、当該最小矩形を漏水領域などの変状領域と一緒に表示することを特徴とする。
また、漏水の画像特徴に加えて、水平方向に延びるひび割れからは漏水が発生する可能性が高いという、土木工学者や現場点検作業者の意見に着目し、水平方向のひび割れの抽出が漏水領域の検出性能に関係することに想達した検出方法である。
更に、漏水は水平ひび割れから鉛直方向に染み出る形で発生しやすいという知見から、漏水の特徴に基づく画像処理により抽出した領域の上部に、水平方向成分の大きなひび割れが認められるなら、漏水領域である可能性が非常に高い、すなわち漏水の場所を精度よく特定できるという、土木工学者専門家の知識を十分に反映した解決手段である。
従って、本発明は漏水などの変状の状況を記録解析できるので、目視による漏水などの変状の検査方法の補完方法として、或いは目視検査の機械化の一部を実現できる実用上極めて有効なものであり、現場点検作業の省力化と効率化を図ることが可能になった。因みに、1〜2km/hで行われている現在の目視による現場点検作業は、本発明を採用すれば5〜10倍の速さで、しかも目の疲労感なく行うことが可能である。また、画像処理結果のデータは記録保管されるので、トンネル健全度診断のための客観的なデータとして活用できる。また、収録されたデータは室内で繰返し、関係者で評価し詳細検査箇所の特定に有効に利用される。
また本発明によれば、漏水などの変状の発生位置や面積を定量的に把握することができる。この漏水などの変状の検査手法の提供により、例えば、非接触的検査手法を用いたコンクリート内部欠陥診断システムの位置標定精度及び作業効率が格段に向上することが期待される。特に、列車走行に大きな影響を及ぼす可能性があるトンネル天頂部及びアーチ部に発生した漏水に対しては、継続的な観察により精度の高い詳細検査が可能となる。
図8が領域解析処理後の画像に漏水領域を囲む座標軸と平行な最小矩形を表示した壁面画像である。この画像から、トンネル壁面における漏水の数、発生位置、大きさが一目了然である。なお、図8の画像には漏水領域を示す最小矩形が3つある。
先ず、画像処理装置は入力された元画像を、256階調のグレイスケール画像に変換する。元画像は、ほぼ中央にトンネルクラウン部と呼ばれる天頂部が位置するように撮像されたトンネル壁面の展開画像を、図2に示す如く処理に適したサイズの矩形に分割したものである。
図9はケーブル領域の抽出処理が施されたコンクリート壁面画像である。
図10は、パターンマッチングにより各種壁面添架物の抽出処理が施されたコンクリート壁面画像である。
先ず、画像中の補強金具からパターンマッチングのモデルを作成する。次に、画像中から補強金具の領域を抽出する。そして、マウスで標識領域を指定する。続いて、指定した標識領域を膨張させる。これは補強金具の外側エッジもモデルとして利用するためである。続いて、実際の大きさにモデルを合わせるため補強金具の画像サイズを縮小させる。最後に、このようにして抽出した補強金具を3段階の解像度(ピラミッド)で画像処理装置に登録する。
図11はケーブル領域を背景で自動修復したコンクリート壁面画像、図12は補強金具等の壁面添架物領域を背景で自動修復したコンクリート壁面画像である。
第3のコンクリート表面の横長変状領域はコールドジョイントである。コールドジョイントとは、コンクリートを打ち重ねる適正な時間の間隔を過ぎてコンクリートを打設した場合に、前に打ち込まれたコンクリートの上に後から打ち込まれたコンクリートが一体化しない状態を言う。
要するに、本明細書でコンクリート表面の変状領域とは、コンクリート表面の漏水領域、コンクリート構造物からの漏水による二次生成物領域、若しくはコールドジョイントのことである。
12 トンネルアーチ部
13 トンネル下端部
A トンネル壁面の展開画像を分割した天頂部を中心としたアーチ部の矩形の処理領域
B トンネル壁面の展開画像を分割したアーチ部から側壁部周辺の矩形の処理領域
C トンネル壁面の展開画像を分割した側壁部下部の矩形の処理領域
Claims (10)
- トンネルのコンクリート壁面の展開画像を変状が発生する壁面の部位の重みに対応したサイズに分割した複数の矩形の処理領域のコンクリート壁面画像に対して個別に画像処理を行って、前記矩形の処理領域毎に縦長領域変状若しくは横長領域変状を抽出するコンクリート表面の変状領域の検出方法であって、
前記矩形の処理領域のコンクリート壁面画像から壁面添架物の無い矩形の処理領域のコンクリート壁面画像を生成する前処理工程、
前記壁面添架物の無い矩形の処理領域のコンクリート壁面画像に対して特定方向に一定の強さの平滑化を施す工程、
前記平滑化を施された前記矩形の処理領域のコンクリート壁面画像から第1次変状領域候補として抽出する工程、
前記第1次変状領域候補から、標準的な変状の平均濃淡値の範囲で指定した条件範囲内にある領域を第2次変状領域候補として抽出する平均濃淡処理工程、及び、
前記第2次変状領域候補が指定した条件の範囲内にあるか否かを判定して変状領域を確定する工程とから成るコンクリート表面の変状領域の検出方法。 - トンネルのコンクリート壁面の展開画像を変状が発生する壁面の部位の重みに対応したサイズに分割した複数の矩形の処理領域のコンクリート壁面画像に対して個別に画像処理を行って、前記矩形の処理領域毎に縦長領域変状若しくは横長領域変状を抽出するコンクリート表面の変状領域の検出方法であって、
前記矩形の処理領域のコンクリート壁面画像から壁面添架物の無い矩形の処理領域のコンクリート壁面画像を生成する前処理工程、
前記壁面添架物の無い矩形の処理領域のコンクリート壁面画像に対して特定方向に一定の強さの平滑化を施す工程、
前記平滑化を施された前記矩形の処理領域のコンクリート壁面画像から第1次変状領域候補として抽出する工程、
前記第1次変状領域候補から、標準的な変状の平均濃淡値の範囲で指定した条件範囲内にある領域を第2次変状領域候補として抽出する平均濃淡処理工程、
前記第2次変状領域候補が指定した条件の範囲内にあるか否かを判定して変状領域を確定する工程、及び、
当該変状領域を囲む座標軸と平行な最小矩形を画像上に描き、当該最小矩形を漏水領域と一緒に表示する工程とから成るコンクリート表面の変状領域の検出方法。 - 前記前処理工程は、前記壁面添架物を形状ベースマッチングに用いるテンプレートとしてコンピュータに登録する工程、及び前記コンピュータに登録されたテンプレートを参照しながら、スケールの変化に対応した形状ベースのパターンマッチングを行って壁面添架物を抽出する工程と、前記取り除いた壁面添架物の領域を、その周辺のテクスチャを考慮しながら周辺画素でインペインティングする工程を含むことを特徴とする請求項1若しくは2に記載のコンクリート表面の変状領域の検出方法。
- 前記第1次変状領域候補を抽出する工程は、前記壁面添架物の無いコンクリート壁面画像に対して前記平滑化処理とオープニング処理を施した後に動的しきい値処理を施して、ある範囲の輝度の領域を第1次変状領域候補として抽出する工程であることを特徴とする請求項1若しくは2に記載のコンクリート表面の変状領域の検出方法。
- 前記オープニング処理は、変状が発生する壁面の部位の重みに対応して回数が設定され、抽出感度調整機能としても機能することを特徴とする請求項4に記載のコンクリート表面の変状領域の検出方法。
- 前記変状領域を確定する工程は、第2次変状領域候補の形状特徴量を特定する工程、及び形状特徴量が指定した条件の範囲内にある第2次変状領域候補を変状領域として確定する工程が含まれることを特徴とする請求項1若しくは2に記載のコンクリート表面の変状領域の検出方法。
- 縦長変状領域である漏水領域が抽出対象の場合の前記平滑化は横方向の平滑化であって、縦長のノイズを取り除き、且つ漏水領域を抽出できる程度の強さの平滑化を施すことを特徴とする請求項1若しくは2に記載のコンクリート表面の変状領域の検出方法。
- 横長変状領域であるコールドジョイントが抽出対象の場合の前記平滑化は縦方向の平滑化であって、横長のノイズを取り除き、且つコールドジョイントを抽出できる程度の強さの平滑化を施すことを特徴とする請求項1若しくは2に記載のコンクリート表面の変状領域の検出方法。
- 横長変状領域であるエフロレセンスが抽出対象の場合の前記平滑化は縦方向の平滑化であって、横長のノイズを取り除き、且つエフロレセンスを抽出できる程度の強さの平滑化を施すことを特徴とする請求項1若しくは2に記載のコンクリート表面の変状領域の検出方法。
- 横長変状領域である鉄バクテリアによる堆積付着物の領域が抽出対象の場合の前記平滑化は縦方向の平滑化であって、横長のノイズを取り除き、且つ鉄バクテリアによる堆積付着物の領域を抽出できる程度の強さの平滑化を施すことを特徴とする請求項1若しくは2に記載のコンクリート表面の変状領域の検出方法。
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