JP6230786B2 - 鉄筋画像生成方法と装置、鉄筋腐食性状診断方法と装置、鉄筋画像生成用のプログラム及び当該プログラムを記録する記録媒体 - Google Patents
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Description
コンクリートの熱画像を用いてコンクリートに埋め込まれた鉄筋の画像を生成する鉄筋画像生成方法において、
鉄筋に熱を加える鉄筋加熱工程と、
前記鉄筋加熱工程後にコンクリートの第一熱画像を撮影し、第一熱画像撮影後に前記コンクリートの第二熱画像を撮影する撮影工程と、
前記第一熱画像と前記第二熱画像の同一部分間の温度情報の差を検出し、検出した各差を新たな画像の対応する部分に反映することによって、鉄筋の加熱むらが除去された加熱むら除去画像を生成する加熱むら除去工程と、を含む
ことを特徴とする。
前記加熱むら除去工程は、
前記第一熱画像と前記第二熱画像の各画素の温度値を輝度値に変換する変換工程と、
前記第一熱画像と前記第二熱画像の同一画素間の輝度値の差を検出する差検出工程と、
検出した各差を新たな画像の対応する画素に反映することによって、鉄筋の加熱むらが除去された加熱むら除去画像を生成する画像生成工程と、を含む。
前記加熱むら除去画像をノイズ除去フィルタを用いてフィルタ処理することによって当該加熱むら除去画像からノイズが除去されたノイズ除去画像を生成するノイズ除去工程を含む。
前記加熱むら除去画像又は前記ノイズ除去画像の各画素の輝度値を温度値に再変換する再変換工程を含む。
前記鉄筋加熱工程では誘導加熱によって鉄筋に熱を加える。
第1発明の鉄筋画像生成方法を用いて加熱むら除去画像又はノイズ除去画像を生成し、
当該加熱むら除去画像又はノイズ除去画像から得られる情報に基づいて鉄筋の腐食率を推測する腐食率推測工程を含む
ことを特徴とする。
前記腐食率推測工程の前に、コンクリート表面と鉄筋との間に空洞が有るか無いかを検知する空洞検知工程を行い、
前記空洞検知工程で空洞が検知されない場合は、前記腐食率推測工程において、前記加熱むら除去画像又はノイズ除去画像から得られる情報に基づいて、コンクリートの熱物性値を用いて鉄筋の腐食率を推測し、
前記空洞検知工程で空洞が検知された場合は、前記腐食率推測工程において、前記加熱むら除去画像又はノイズ除去画像から得られる情報に基づいて、コンクリートの熱物性値と空洞の熱物性値を統合した新たな熱物性値を用いて鉄筋の腐食率を推測する。
コンクリートの熱画像を用いてコンクリートに埋め込まれた鉄筋の画像を生成する鉄筋画像生成装置において、
鉄筋に熱を加える鉄筋加熱部と、
鉄筋加熱後にコンクリートの第一熱画像を撮影し、また、第一熱画像撮影後に前記コンクリートの第二熱画像を撮影する赤外線カメラと、
前記第一熱画像と前記第二熱画像の同一部分間の温度情報の差を検出し、検出した各差を新たな画像の対応する部分に反映することによって、鉄筋の加熱むらを除去した加熱むら除去画像を生成する加熱むら除去部と、を備えた
ことを特徴とする。
前記加熱むら除去部は、
前記第一熱画像と前記第二熱画像の各画素の温度値を輝度値に変換し、
前記第一熱画像と前記第二熱画像の同一画素間の輝度値の差を検出し、
検出した各差を新たな画像の対応する画素に反映することによって、鉄筋の加熱むらが除去された加熱むら除去画像を生成する。
前記加熱むら除去画像をノイズ除去フィルタを用いてフィルタ処理することによって当該加熱むら除去画像からノイズが除去されたノイズ除去画像を生成するノイズ除去部を備える。
前記加熱むら除去画像又は前記ノイズ除去画像の各画素の輝度値を温度値に再変換する再変換部を含む。
前記鉄筋加熱部は、誘導加熱によって鉄筋に熱を加える誘導コイルを備える。
第2発明の鉄筋画像生成装置を用いて加熱むら除去画像又はノイズ除去画像を生成し、
当該加熱むら除去画像又はノイズ除去画像から得られる情報に基づいて鉄筋の腐食率を推測する腐食率推測部を備えた
ことを特徴とする。
前記腐食率推測部は、
コンクリート表面と鉄筋との間に空洞が無い場合に、前記加熱むら除去画像又はノイズ除去画像から得られる情報に基づいて、コンクリートの熱物性値を用いて鉄筋の腐食率を推測し、
コンクリート表面と鉄筋との間に空洞が有る場合に、前記加熱むら除去画像又はノイズ除去画像から得られる情報に基づいて、コンクリートの熱物性値と空洞の熱物性値を統合した新たな熱物性値を用いて鉄筋の腐食率を推測する。
コンクリートに埋め込まれた鉄筋の画像をコンピュータに生成させるプログラムにおいて、
鉄筋加熱後に撮影されたコンクリートの第一熱画像と、第一熱画像撮影後に撮影された前記コンクリートの第二熱画像と、の同一部分間の温度情報の差を検出し、検出した各差を新たな画像の対応する部分に反映することによって、鉄筋の加熱むらが除去された加熱むら除去画像を生成する処理、をコンピュータに実行させる。
コンクリートに埋め込まれた鉄筋の画像をコンピュータに生成させるプログラムを記録するコンピュータで読み取り可能な記録媒体において、
鉄筋加熱後に撮影されたコンクリートの第一熱画像と、第一熱画像撮影後に撮影された前記コンクリートの第二熱画像と、の同一部分間の温度情報の差を検出し、検出した各差を新たな画像の対応する部分に反映することによって、鉄筋の加熱むらが除去された加熱むら除去画像を生成する処理、をコンピュータに実行させるプログラムを記録する。
図1は実施例1に係る鉄筋画像生成装置の構成を示す。図1を用いて本実施例の装置構成を説明する。
インバータ202は設定により鉄筋3の誘導加熱に適した高周波電流を発生させる。
誘導コイル204は同心に巻回された導体からなり、その両端はケーブルを介してインバータ202の端子に接続される。インバータ202で生じた高周波電流が誘導コイル204に流れるとその高周波電流に応じた誘導電流が鉄筋3に生じる。誘導コイル204の形態としては、導体が同一平面内で徐々に拡径(又は縮径)する渦巻状に巻回され、更にその渦巻が矩形を呈することが望ましい。本発明者らの実験によれば、矩形の誘導コイルは円形の誘導コイルよりも加熱むらを少なくすることが判明している。また誘導コイル204を、矩形を呈する面とコンクリート表面とが平行になるように且つ矩形の長手方向と鉄筋3の軸方向とが平行になるように配置することが望ましい。
誘導コイル204には導体に沿って配管が設けられる。配管の両端はそれぞれ外部の管路を介して冷却水循環器206の吐出口及び吸込口に接続される。冷却水は、誘導コイル204で吸熱し冷却水循環器206で放熱するように、冷却循環器206と誘導コイル204を循環する。冷却水によって誘導コイル204の高温化は抑制される。
本実施例では、第一の時機に撮影される第一熱画像と、第一の時機から所定時間経過した第二の時機に撮影される第二熱画像と、が必要である。そこで、第一熱画像を撮影する赤外線カメラ30と第二熱画像を撮影する赤外線カメラ30をそれぞれ用意してもよいし、第一熱画像及び第二熱画像を撮影する赤外線カメラ30を一つ用意してもよい。
画像処理部40は、赤外線カメラ30で撮影された第一熱画像と第二熱画像の同一部分間(本実施例では同一画素間)の温度情報の差を検出し、検出した各差を新たな画像の対応する部分に反映することによって、鉄筋の加熱むらが除去された加熱むら除去画像を生成する加熱むら除去部402と、加熱むら除去画像をメディアンフィルタ(Median filter)やミーンフィルタ(Means filter)等のノイズ除去フィルタを用いてフィルタ処理することによって加熱むら除去画像からノイズが除去されたノイズ除去画像を生成するノイズ除去部404と、加熱むら除去画像やノイズ除去画像の表示形式(本実施例では輝度表示)を原画像(第一、第二熱画像)の表示形式(本実施例では温度表示)に再変換する再変換部406と、加熱むら除去部402やノイズ除去部404や画像再変換部406の処理をハードウェアに実行させるソフトウェア(プログラムを含む)を記憶する記憶部408と、を有する。各部402、404、406の処理については下記[1−2.鉄筋画像生成装置の処理]で詳述する。
図3は実施例1に係る鉄筋画像生成の処理手順を示す。図3を用いて本実施例の処理手順を説明する。
本発明者らは本実施例に関して試験体を用いた実験を行い、その有効性を実証した。以下でその説明をする。
またノイズを除去することで画像の精度が向上するため、更に高精度の鉄筋腐食性状診断を行うことができる。
実施例2に係る鉄筋腐食性状診断装置の基本的な構成は図1で示した鉄筋画像生成装置と同じである。そこで本実施例に係る鉄筋腐食性状診断装置に関して、実施例1に係る鉄筋画像生成装置と同一の構成については説明を省略する。本実施例の鉄筋腐食性状診断装置と実施例1の鉄筋画像生成装置の相違は画像処理部の機能にある。
画像処理部40′は、赤外線カメラ30で撮影された第一熱画像と第二熱画像の同一部分間(本実施例では同一画素間)の温度情報の差を検出し、検出した各差を新たな画像の対応する部分に反映することによって、鉄筋の加熱むらが除去された加熱むら除去画像を生成する加熱むら除去部402と、加熱むら除去画像をメディアンフィルタ(median filter)やミーンフィルタ(means filter)等のノイズ除去フィルタを用いてフィルタ処理することによって加熱むら除去画像からノイズが除去されたノイズ除去画像を生成するノイズ除去部404と、加熱むら除去画像やノイズ除去画像の表示形式(本実施例では輝度表示)を原画像(第一、第二熱画像)の表示形式(本実施例では温度表示)に再変換する再変換部406と、再変換後の加熱むら除去画像又はノイズ除去画像を用いて鉄筋の腐食率を推測する腐食率推測部410と、加熱むら除去部402やノイズ除去部404や画像再変換部406や腐食率推測部410の処理をハードウェアに実行させるソフトウェア(プログラムを含む)を記憶する記憶部408と、を有する。
本実施例に係る鉄筋腐食性状診断は、実施例1の一連の処理(図3、図4)を利用する。そこで本実施例に係る鉄筋腐食性状診断の処理に関して、実施例1に係る鉄筋画像生成の処理と同一の処理については説明を省略する。
ΔTst:健全時(腐食鉄筋を含まない)コンクリート表面温度上昇量、
ΔT:実測コンクリート表面温度上昇量、
Cst:鉄筋の比熱、
Ccon:コンクリートの比熱、
Ccor:腐食生成物の比熱、
kst:鉄筋の熱伝導率、
kcon:コンクリートの熱伝導率、
kcor:腐食生成物の熱伝導率、
ρst:鉄筋の密度、
ρcon:コンクリートの密度、
ρcor:腐食生成物の密度、
Sst:鉄筋の断面積、
Scon:コンクリートの断面積、
c:かぶり厚、
α:拡散性状を表すパラメータ。
本発明者らは本実施例に関して試験体を用いた実験を行い、その有効性を実証した。以下でその説明をする。
実施例3に係る鉄筋腐食性状診断装置の基本的な構成は実施例2と同様である。つまり実施例3の装置構成は図1及び図7で示される。但し、図7に示す画像処理部40′の腐食率推測部410は実施例2の算出機能に加えて、コンクリート内に空洞が有る場合にコンクリートの熱物性値と空洞の熱物性値を統合して新たな熱物性値(等価熱容量及び等価熱伝導率)を算出する機能を有する。なお熱物性値として、例えば比熱、密度、熱伝導率を用いることができる。
本実施例に係る鉄筋腐食性状診断は、実施例2の一連の処理(図4、図8)を利用するが、その処理前に、コンクリート内の空洞を検知し、空洞が有る場合には新たな熱物性値を算出する。
バーK:コンクリートと空洞の等価熱伝導率、
Tini:コンクリート加熱開始前のコンクリート表面の温度、
TMAX:コンクリート加熱開始後のコンクリート表面の最高温度、
Tst:健全時コンクリート表面温度、
ΔT:実測コンクリート表面温度上昇量、
ρcav:空洞の密度、
Ccav:空洞の比熱、
kcav:空洞の熱伝導率、
kcon:コンクリートの熱伝導率。
3…鉄筋
10…鉄筋画像生成装置(鉄筋腐食性状診断装置)
20…鉄筋加熱部
30…赤外線カメラ
40、40′…画像処理部
402…加熱むら除去部
404…ノイズ除去部
406…再変換部
408…記憶部
410…腐食率推測部
50…画像表示部
Claims (10)
- コンクリートの熱画像を用いてコンクリートに埋め込まれた鉄筋の画像を生成する鉄筋画像生成方法において、
鉄筋に熱を加える鉄筋加熱工程と、
前記鉄筋加熱工程後にコンクリートの第一熱画像を撮影し、第一熱画像撮影後に前記コンクリートの第二熱画像を撮影する撮影工程と、
前記第一熱画像と前記第二熱画像の同一部分間の温度情報の差を検出し、検出した各差を新たな画像の対応する部分に反映することによって、鉄筋の加熱むらが除去された加熱むら除去画像を生成する加熱むら除去工程と、を含み、
前記加熱むら除去工程は、
前記第一熱画像と前記第二熱画像の各画素の温度値を輝度値に変換する変換工程と、
前記第一熱画像と前記第二熱画像の同一画素間の輝度値の差を検出する差検出工程と、
検出した各差を新たな画像の対応する画素に反映することによって、鉄筋の加熱むらが除去された加熱むら除去画像を生成する画像生成工程と、を含む
鉄筋画像生成方法。 - 前記加熱むら除去画像をノイズ除去フィルタを用いてフィルタ処理することによって当該加熱むら除去画像からノイズが除去されたノイズ除去画像を生成するノイズ除去工程を含む
請求項1に記載の鉄筋画像生成方法。 - 前記加熱むら除去画像又は前記ノイズ除去画像の各画素の輝度値を温度値に再変換する再変換工程を含む
請求項2に記載の鉄筋画像生成方法。 - 前記鉄筋加熱工程では誘導加熱によって鉄筋に熱を加える
請求項1〜3の何れか一項に記載の鉄筋画像生成方法。 - コンクリートの熱画像を用いてコンクリートに埋め込まれた鉄筋の画像を生成する鉄筋画像生成装置において、
鉄筋に熱を加える鉄筋加熱部と、 鉄筋加熱後にコンクリートの第一熱画像を撮影し、また、第一熱画像撮影後に前記コンクリートの第二熱画像を撮影する赤外線カメラと、
前記第一熱画像と前記第二熱画像の同一部分間の温度情報の差を検出し、検出した各差を新たな画像の対応する部分に反映することによって、鉄筋の加熱むらを除去した加熱むら除去画像を生成する加熱むら除去部と、を備えた
前記加熱むら除去部は、
前記第一熱画像と前記第二熱画像の各画素の温度値を輝度値に変換し、
前記第一熱画像と前記第二熱画像の同一画素間の輝度値の差を検出し、
検出した各差を新たな画像の対応する画素に反映することによって、鉄筋の加熱むらが除去された加熱むら除去画像を生成する
鉄筋画像生成装置。 - 前記加熱むら除去画像をノイズ除去フィルタを用いてフィルタ処理することによって当該加熱むら除去画像からノイズが除去されたノイズ除去画像を生成するノイズ除去部を備えた
請求項5に記載の鉄筋画像生成装置。 - 前記加熱むら除去画像又は前記ノイズ除去画像の各画素の輝度値を温度値に再変換する再変換部を含む
請求項6に記載の鉄筋画像生成装置。 - 前記鉄筋加熱部は、誘導加熱によって鉄筋に熱を加える誘導コイルを備えた
請求項6〜7の何れか一項に記載の鉄筋画像生成装置。 - コンクリートに埋め込まれた鉄筋の画像をコンピュータに生成させるプログラムにおいて、
鉄筋加熱後に撮影されたコンクリートの第一熱画像と、第一熱画像撮影後に撮影された前記コンクリートの第二熱画像と、の同一部分間の温度情報の差を検出し、検出した各差を新たな画像の対応する部分に反映することによって、鉄筋の加熱むらが除去された加熱むら除去画像を生成する処理、をコンピュータに実行させるプログラムであり、
前記第一熱画像と前記第二熱画像の各画素の温度値を輝度値に変換し、
前記第一熱画像と前記第二熱画像の同一画素間の輝度値の差を検出し、
検出した各差を新たな画像の対応する画素に反映することによって、鉄筋の加熱むらが除去された加熱むら除去画像を生成する処理、をコンピュータに実行させるプログラム。 - コンクリートに埋め込まれた鉄筋の画像をコンピュータに生成させるプログラムを記録するコンピュータで読み取り可能な記録媒体において、
鉄筋加熱後に撮影されたコンクリートの第一熱画像と、第一熱画像撮影後に撮影された前記コンクリートの第二熱画像と、の同一部分間の温度情報の差を検出し、検出した各差を新たな画像の対応する部分に反映することによって、鉄筋の加熱むらが除去された加熱むら除去画像を生成する処理、をコンピュータに実行させるプログラムを記録した記録媒体であり、
前記第一熱画像と前記第二熱画像の各画素の温度値を輝度値に変換し、
前記第一熱画像と前記第二熱画像の同一画素間の輝度値の差を検出し、
検出した各差を新たな画像の対応する画素に反映することによって、鉄筋の加熱むらが除去された加熱むら除去画像を生成する処理、をコンピュータに実行させるプログラムを記録した記録媒体。
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