JP5841760B2 - 鉄筋領域抽出装置、鉄筋領域抽出方法及び鉄筋領域抽出プログラム - Google Patents
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Description
(1)白いボードは、その形状を工夫しない限り、スペースの狭い鉄筋内に挿入できない。すなわち、対象鉄筋の後方に白いボードをうまく設置できない。
(2)別途、マーカを対象鉄筋に貼付する必要がある。
(3)白いボード1枚で主筋及び補強筋の両方を計測することが困難である。
(4)日射や外部の照明により、白いボードに対象鉄筋の影が映り、鉄筋径を誤計測するおそれがある。
(1)屋外で撮影したときに、日射の影響により鉄筋やその他の影が背景バー上にでき、2値化が精度よくできない(具体的には、鉄筋が実際より太く抽出される)ことがあった(図22(a)及び(b)参照)。
(2)フラッシュ撮影したときに、鉄筋が白く光って、2値化が精度よくできない(具体的には、鉄筋が実際より細く抽出される)ことがあった(図22(a)及び(c)参照)。
(3)2値化が精度よくできないときに、2値化のパラメータを変更すると精度がよくなることがあるが、パラメータの変更は、熟練したユーザでなければ難しい。
以上のように、輝度の閾値だけによる2値化により鉄筋を抽出する手法は、誤検出率が高かった。
この構成によれば、鉄筋を含む画像において、鉄筋の軸方向に対して垂直に並んだピクセルの輝度をスキャンする際に、当該画像に含まれているパターンを用いることにより、スキャンすべき方向を容易に特定することができる。
この構成によれば、輝度が不連続になるピクセルを精度よく検出することができるので、エッジを精確に抽出することができる。
この構成によれば、縦幅が背景バーの幅と同等であり、かつ、縦長になっているエッジを、有効なエッジとして残すことにより、エッジに挟まれた領域を精度よく把握することができる。
この構成によれば、鉄筋を含む画像は、エッジにより鉄筋、鉄筋の影、板材の背景の3つの領域に分けることができるが、3つの領域の中で、鉄筋の輝度が最も小さくなる。そこで、度数が極大になる輝度値のうち、最小値を鉄筋の領域における標準輝度値とすることにより、エッジに挟まれた領域の中から、鉄筋の領域を容易に特定することができる。
この構成によれば、1つの鉄筋の領域に、エッジを境界線として隣接する領域が、鉄筋影や板材の背景ではなく、別の鉄筋の領域になっている場合(輝度の異なる2つの鉄筋部分が連続して撮影される場合)がある。このような場合に、別々の鉄筋の領域としてではなく、統合された1つの鉄筋の領域として特定することにより、その後の鉄筋の径やピッチを計算する際に非常に有用になる。
図1は、配筋情報取得システム1の構成を示す図である。配筋情報取得システム1は、建設現場におけるデジタルカメラ3及び携帯端末4と、事務所における管理サーバ5とを備える。デジタルカメラ3と、携帯端末4との間は、USB(Universal Serial Bus)ケーブル等による接続でデータの送受信が可能である。携帯端末4と、管理サーバ5との間は、無線通信等によりデータの送受信が可能である。
図2は、携帯端末4のハードウェア構成を示す図である。携帯端末4は、通信部41、表示部42、入力部43、処理部44及び記憶部45を備える。通信部41は、デジタルカメラ3や管理サーバ5とデータ通信を行う部分であり、例えば、USBポートやNIC(Network Interface Card)等によって実現される。表示部42は、処理部44からの指示によりデータを表示する部分であり、例えば、液晶ディスプレイ(LCD:Liquid Crystal Display)等によって実現される。入力部43は、オペレータがデータ(例えば、鉄筋規格情報等のデータ)を入力する部分であり、例えば、キーボードやマウス等によって実現される。処理部44は、各部間のデータの受け渡しを行うととともに、携帯端末4全体の制御を行うものであり、CPU(Central Processing Unit)が所定のメモリに格納されたプログラムを実行することによって実現される。記憶部45は、処理部44からデータを記憶したり、記憶したデータを読み出したりするものであり、例えば、フラッシュメモリやハードディスク装置等の不揮発性記憶装置によって実現される。
図4は、配筋情報取得システム1に記憶されるデータの構成を示す図である。図4(a)は、携帯端末4の記憶部45に記憶されるデータの構成を示す。記憶部45は、画像処理プログラム451及び鉄筋規格情報452を記憶する。画像処理プログラム451は、デジタルカメラ3で撮影された画像データから配筋情報を取得し、設計図面情報との適合性を判定する処理を行うプログラムであり、当該処理の必要に応じて処理部44の指示により記憶部45から読み出される。鉄筋規格情報(鉄筋種類情報)452は、径長の分布から鉄筋の規格(種類)を求めるために用いられるテーブル情報である。その詳細は、別途説明する。
図5(b)は、リブ位置90°の状態を示す。この状態のリブは両端に位置し、節はリブに含まれるので、異形鉄筋の径長としては、両端のリブを含む径長d2が抽出される。
図5(c)は、リブ位置60°の状態を示す。この状態のリブは、突起の高さによっては径長に影響を与える。図面に向かって右側の節は見えるが、左側の節は見えない。従って、異形鉄筋の径長としては、節を含まない径長d3と、1つの節を含む径長d4とが抽出される。なお、図12は、実際の異形鉄筋の例を示す図である。
図7は、鉄筋画像の撮影方法を示すフローチャートである。これは、建設現場において、撮影者が背景バー及びデジタルカメラ3を用いて鉄筋を撮影し、その撮影画像を携帯端末4に転送し、携帯端末4を用いて撮影画像から配筋情報を取得する手順を示すものである。
Lm1=FL×(マーカMK1の基準長/マーカMK1のピクセル数)・・・式1
Lm2=FL×(マーカMK2の基準長/マーカMK2のピクセル数)・・・式2
LH=√(Lm1 2−(Lm1 2−Lm2 2+M2)2/4M2) ・・・式3
m2=M×P2/ΣPn (ΣPn:n=1〜6) ・・・式4
Lt2=√(LH 2+m2 2) ・・・式5
Wm2=WP2×Lt2/FL×cos(φ+θ) ・・・式6
m2’=m2×cos(φ+θ) ・・・式7
Lt1を求めるときには、式4のP2をP1+P2に置き換える。Lt3を求めるときには、式4のP2をP3に置き換える。Lt4を求めるときには、式4のP2をP3+P4に置き換える。
図18は、携帯端末4による画像処理の第2の実施例を示すフローチャートであり、図8のフローチャートにS1805、S1811〜S1815の処理を追加したものである。この実施例では、撮影対象部位2において主筋及び補強筋が混在している場合に、主筋と、補強筋とを判別し、それぞれの配筋情報を取得する処理について説明する。
以上、本発明を実施するための最良の形態について説明したが、上記実施の形態は本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明はその趣旨を逸脱することなく変更、改良され得るとともに、本発明にはその等価物も含まれる。例えば、以下のような実施の形態が考えられる。
2 撮影対象部位
3 デジタルカメラ
4 携帯端末(配筋情報取得装置、情報処理装置)
44 処理部
45 記憶部
451 鉄筋規格情報(鉄筋種類情報)
5 管理サーバ
B 背景バー(鉄筋撮影用具)
BA 板材
FL 焦点距離
Lm、LH、Lt カメラからの距離
MK1、MK2 マーカ(パターン)
Wp ピクセル数
Claims (8)
- 鉄筋を撮影した画像から、鉄筋の領域を抽出する鉄筋領域抽出装置であって、
前記画像において、前記鉄筋の軸方向に対して垂直に並んだピクセルの輝度をスキャンし、隣接するピクセル間で輝度が不連続になる箇所を連結して、領域の境界線であるエッジを抽出する第1手段と、
前記画像における各ピクセルの輝度分布に基づいて、鉄筋の領域における輝度値の標準値である標準輝度値を計算する第2手段と、
前記抽出したエッジに挟まれた各領域における輝度の範囲が、前記計算した標準輝度値を含む場合に、当該領域を鉄筋の領域として特定する第3手段と、
を備えることを特徴とする鉄筋領域抽出装置。 - 請求項1に記載の鉄筋領域抽出装置であって、
前記画像は、前記鉄筋の軸方向に対して垂直な方向に所定の間隔をおいて設けられた複数のパターンを含み、
前記第1手段は、前記ピクセルの輝度を、前記パターンに基づく方向にスキャンする
ことを特徴とする鉄筋領域抽出装置。 - 請求項1に記載の鉄筋領域抽出装置であって、
前記第1手段は、前記隣接するピクセルの輝度に対して微分演算を行い、当該演算値に基づいて、当該輝度が不連続になるピクセルを検出する
ことを特徴とする鉄筋領域抽出装置。 - 請求項1に記載の鉄筋領域抽出装置であって、
前記画像は、前記鉄筋の背後に、前記鉄筋と交差する向きに設置される帯状の背景バーを設置した状態で前記鉄筋を撮影したものであり、
前記第1手段は、前記鉄筋の軸方向を縦方向とし、前記抽出した各エッジのうち、その縦幅が背景バーの幅と同等であり、かつ、その縦横比が所定値より大きいエッジを、前記第3手段の処理対象とする
ことを特徴とする鉄筋領域抽出装置。 - 請求項1に記載の鉄筋領域抽出装置であって、
前記第2手段は、前記画像における各ピクセルの輝度分布から各輝度の度数分布を作成し、当該度数が極大になる輝度値のうち、最小値を前記鉄筋の領域における標準輝度値とする
ことを特徴とする鉄筋領域抽出装置。 - 請求項1に記載の鉄筋領域抽出装置であって、
前記第3手段は、前記特定した鉄筋の領域が隣接するときには、当該隣接する領域を統合し、1つの鉄筋領域として特定する
ことを特徴とする鉄筋領域抽出装置。 - 情報処理装置により、鉄筋を撮影した画像から、鉄筋の領域を抽出する鉄筋領域抽出方法であって、
前記情報処理装置は、
前記画像において、前記鉄筋の軸方向に対して垂直に並んだピクセルの輝度をスキャンし、隣接するピクセル間で輝度が不連続になる箇所を連結して、領域の境界線であるエッジを抽出する第1ステップと、
前記画像における各ピクセルの輝度分布に基づいて、鉄筋の領域における輝度値の標準値である標準輝度値を計算する第2ステップと、
前記抽出したエッジに挟まれた各領域における輝度の範囲が、前記計算した標準輝度値を含む場合に、当該領域を鉄筋の領域として特定する第3ステップと、
を実行することを特徴とする鉄筋領域抽出方法。 - 情報処理装置に、鉄筋を撮影した画像から、鉄筋の領域を抽出する方法を実行させるための鉄筋領域抽出プログラムであって、
前記画像において、前記鉄筋の軸方向に対して垂直に並んだピクセルの輝度をスキャンし、隣接するピクセル間で輝度が不連続になる箇所を連結して、領域の境界線であるエッジを抽出する第1ステップと、
前記画像における各ピクセルの輝度分布に基づいて、鉄筋の領域における輝度値の標準値である標準輝度値を計算する第2ステップと、
前記抽出したエッジに挟まれた各領域における輝度の範囲が、前記計算した標準輝度値を含む場合に、当該領域を鉄筋の領域として特定する第3ステップと、
を含むことを特徴とする鉄筋領域抽出プログラム。
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