JP6454422B2 - 損傷情報抽出装置、損傷情報抽出方法および損傷情報抽出プログラム - Google Patents

Description

本発明は、建造物の損傷情報を抽出する装置、方法およびプログラムに関し、特に、建造物の健全度を診断するための建造物の損傷情報を抽出する装置、方法およびプログラムに関する。

従来より、橋梁、トンネル、およびビルなどの建造物の健全度を、建造物の点検結果から判定することが行われている。点検はひび割れなどの変状現象の観測として行われ、この情報と周囲の環境、および建造物の設計情報などに基づいてその変状原因を特定し、健全度の判定が行われる。

健全度の判定を正確に行うためには、高度かつ広範な専門知識と、長い分析時間が必要である。このため、健全度の判定を支援するシステムが考案されている。

特許文献１には、橋梁床版の表面の赤外線画像を撮影し、赤外線画像から探傷位置（損傷検査位置）を特定することが記載されている。

特許文献２には、橋梁の部材とその部材で発生しうる損傷の種類（検査対象損傷）との対応関係を示す選択肢テーブルを用いて、入力可能な損傷の種類の選択肢を調査員に対して表示することが記載されている。これにより、工種、部材、および材料の組み合わせに関連する損傷区分と損傷区分に対応する損傷程度の評価項目、および評価基準を選択肢として調査員に提示し、それぞれの損傷を調査員に評価させる指針を与える。また、管理者が調査員にアドバイスを送ってから写真を撮影させることも記載されている。

特許文献３には、建造物の変状情報、構造情報、および周囲情報に基づいて変状原因を推定し、健全度を判定するシステムが記載されている。すなわち、変状展開図からトンネルの覆工にあるひび割れのうち外力に起因するものを自動的にピックアップし、これをあらかじめ５０種類以上あるひび割れ変状パターンと照合してどのひび割れ変状パターンに該当するかをチェックし、該当したひび割れ変状パターンおよび周辺の地山条件、地質条件、建設時の施工条件、および構造条件等の基本情報を基に、トンネルに作用する外力が何であるか（変状原因）を推定する。さらに、推定された変状原因と共に、上記の基本情報に関する情報を踏まえてトンネルの力学的健全度を判定する。

非特許文献１では、各点検項目の評価結果を主成分分析することで各構成要素の健全度に対する寄与率（重み）を算定し、多数の点検項目から１つまたは２つの指標で要素の健全性を表現する。

特開2010-133835号公報 特開2006-338312号公報 特許4279159号公報

統計的手法を用いた橋梁点検データベースに基づく 橋梁健全度評価に関する基礎的研究,土木学会論文集 A2（応用力学）, Vol. 67, No. 2（応用力学論文集 Vol. 14）, I_813-I_824, 2011

近年、社会的インフラの老朽化が問題となっている。老朽化した社会的インフラのメンテナンスに際しては、専門知識を持った検査員がインフラの各所を詳細に検査することが望ましいが、予算、人員、およびインフラの設置場所や設置数の点から制約があり、全てのインフラを即座にくまなく検査するのは難しい。したがって、緊急に対策が必要な重大な損傷とそうでない損傷を区別するための、要点を絞った検査を簡易かつ迅速に行うための仕組みが求められる。

特許文献１は、赤外線画像を用いて橋梁床版の損傷位置の特定を行うが、橋梁床版以外の部分構造（主桁、橋脚、および伸縮装置など）の損傷位置を特定することはできない。

特許文献２では、評価自体は調査員が行うため、調査員に専門知識が必要である。また、工種、部材、および材料の組み合わせごとに調査員がいちいち評価項目と評価基準を確認しなければならないため、現場での検査に時間がかかる。

特許文献３では、建造物の変状や損傷をその発生部位や損傷種類による建造物の強度や健全度に対する影響の違いに関係なく、建造物全体の変状や損傷の情報から健全度の判定を行っている。このため、建造物の健全度を判定するためには、建造物全体の検査を実施する必要があり大きな労力が必要である。また、特許文献３では、損傷の発生部位や種類による影響を評価していないため、正確な判定ができない場合がある。さらに、特許文献３では、トンネルの基本情報からの変状原因の推定がどのようにされるかが具体的に記載されていない。このため、力学的健全度の判定は、専門的な知識を有する技術者による、トンネルの基本情報を考慮した変状原因の推定に依存することになる。よって、検査対象のトンネルごとにいちいち技術者が変状原因の推定を行わなければならず、人材の確保の点で難がある。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、建造物の重要位置と重要損傷を特定し、重要位置の重要損傷を評価することによって、建造物全体の健全度評価を行うことを可能とする損傷情報抽出装置、損傷情報抽出方法および損傷情報抽出プログラムを提供することを目的とする。

上記の課題を解決するため、本願発明の第１の態様に係る損傷情報抽出装置は、建造物の構造情報を取得する構造情報取得手段と、構造情報取得手段が取得した建造物の構造情報に基づいて、建造物の検査位置と検査対象損傷種類を特定する検査特定手段と、建造物の検査位置を被写体とした画像データおよび建造物の検査位置が対応づけられた検査データを取得する検査データ取得手段と、検査データ取得手段で取得された検査データのうち、検査特定手段で特定された検査位置に対応する画像データの中から、検査特定手段で特定された検査対象損傷種類に対応する損傷情報を抽出する損傷情報抽出手段と、を備える。

この態様では、建造物の構造情報に基づいて、建造物の検査位置と検査対象損傷種類を特定し、特定された検査位置に対応する画像データの中から、検査特定手段で特定された検査対象損傷種類に対応する損傷情報を抽出するため、建造物の構造上の重要位置から損傷情報を抽出することができる。検査データでは、建造物の検査位置を被写体とした画像データおよび建造物の検査位置が対応づけられていれば足りるため、建造物の点検現場で不特定の部材を逐一詳細に検査する必要がなく、検査の迅速性と正確性を両立することができる。

本願発明の第２の態様に係る損傷情報抽出装置において、構造情報取得手段は、建造物を被写体とした画像データから建造物の構造情報を取得する。こうすることで、設計図書などの残っていない建造物についても、簡易に検査が可能である。

本願発明の第３の態様に係る損傷情報抽出装置において、損傷情報は、検査対象損傷種類に対応する損傷の位置および損傷の程度を含む。

本願発明の第４の態様に係る損傷情報抽出装置は、上記建造物以外の他の１または複数の建造物の構造情報、損傷の位置、損傷の程度、および健全度を対応づけた健全度情報を記憶する記憶手段と、上記建造物の構造情報、損傷の位置および損傷の程度に類似する他の建造物の構造情報、損傷の位置および損傷の程度に対応する健全度を検索し、検索された他の建造物の健全度に基づいて、上記建造物の健全度を判定する健全度判定手段と、をさらに備える。

本願発明の第５の態様に係る損傷情報抽出装置は、健全度判定手段の判定した建造物の健全度を出力する健全度出力手段をさらに備える。

本願発明の第６の態様に係る損傷情報抽出装置は、健全度出力手段の出力した建造物の健全度の適否に関する確認入力を受け付ける健全度確認入力手段と、健全度確認入力手段が入力を受け付けた建造物の健全度の適否に関する確認入力に応じて、健全度判定手段の判定した建造物の健全度を、建造物の構造情報、損傷の位置、および損傷の程度と対応づけて記憶手段に記憶させるか、または、健全度判定手段の判定した建造物の健全度を修正し、修正された建造物の健全度を、建造物の構造情報、損傷の位置、および損傷の程度と対応づけて記憶手段に記憶させる記憶制御手段と、をさらに備える。

本願発明の第７の態様に係る損傷情報抽出装置は、建造物の使用環境情報を取得する使用環境情報取得手段を備え、検査特定手段は、構造情報取得手段が取得した建造物の構造情報と使用環境情報取得手段が取得した建造物の使用環境情報に基づいて、建造物の検査位置と検査対象損傷種類を特定する。

本願発明の第８の態様に係る損傷情報抽出装置は、上記建造物以外の他の１または複数の建造物の構造情報、損傷の位置、損傷の程度、使用環境情報、および健全度を対応づけた健全度情報を記憶する記憶手段と、建造物の構造情報、損傷の位置、損傷の程度、および使用環境情報に類似する他の建造物の構造情報、損傷の位置、損傷の程度、および使用環境情報に対応する健全度を検索し、検索された他の建造物の健全度に基づいて、上記建造物の健全度を判定する健全度判定手段と、をさらに備える。

本願発明の第９の態様に係る損傷情報抽出装置は、健全度判定手段の判定した建造物の健全度を出力する健全度出力手段をさらに備える。

本願発明の第１０の態様に係る損傷情報抽出装置は、健全度出力手段の出力した建造物の健全度の適否に関する確認入力を受け付ける健全度確認入力手段と、健全度確認入力手段が入力を受け付けた建造物の健全度の適否に関する確認入力に応じて、健全度判定手段の判定した建造物の健全度を、建造物の構造情報、損傷の位置、損傷の程度、および使用環境情報と対応づけて記憶手段に記憶させるか、または、健全度判定手段の判定した建造物の健全度を修正し、修正された建造物の健全度を、建造物の構造情報、損傷の位置、損傷の程度、および使用環境情報と対応づけて記憶手段に記憶させる記憶制御手段と、をさらに備える。

本願発明の第１１の態様に係る損傷情報抽出装置において、健全度出力手段は、検索された他の建造物の健全度に関連する健全度情報の一部または全部を、上記建造物の健全度とともに出力する。

本願発明の第１２の態様に係る損傷情報抽出方法では、コンピュータが、建造物の構造情報を取得する構造情報取得ステップと、構造情報取得ステップが取得した建造物の構造情報に基づいて、建造物の検査位置と検査対象損傷種類を特定する検査特定ステップと、建造物の検査位置を被写体とした画像データおよび建造物の検査位置が対応づけられた検査データを取得する検査データ取得ステップと、検査データ取得ステップで取得された検査データのうち、検査特定ステップで特定された検査位置に対応する画像データの中から、検査特定ステップで特定された検査対象損傷種類に対応する損傷情報を抽出する損傷情報抽出ステップと、を実行する。

上記の損傷情報抽出方法をコンピュータに実行させるための損傷情報抽出プログラムも本願発明の態様に含まれる。

本発明では、建造物の構造情報に基づいて、建造物の検査位置と検査対象損傷種類を特定し、特定された検査位置に対応する画像データの中から、検査特定手段で特定された検査対象損傷種類に対応する損傷情報を抽出するため、建造物の構造上の重要位置から損傷情報を抽出することができる。検査データでは、建造物の検査位置を被写体とした画像データおよび建造物の検査位置が対応づけられていれば足りるため、建造物の点検現場で不特定の部材を逐一詳細に検査する必要がなく、検査の迅速性と正確性を両立することができる。

健全度判定システムの概略構成を示すブロック図 使用環境履歴情報ＤＢに蓄積される使用環境履歴情報の一例を示す図 建造物構造情報ＤＢに蓄積される建造物構造情報の一例を示す図 建造物の構造モデルの一例を示す図 検査データの一例を示す図 損傷情報抽出処理のフローチャート 健全度判定処理のフローチャート

図１は、本発明を適用した健全度判定システム１００の概略構成を示すブロック図である。健全度判定システム１００は、損傷情報抽出装置２００と健全度判定装置３００とを含む。損傷情報抽出装置２００は、検査特定部１４、検査データ取得部１５、検査データ分析部１６、使用環境履歴情報データベース（ＤＢ）１７、および建造物構造情報データベース（ＤＢ）１８を備える。また、健全度判定装置３００は、健全度判定部３１、健全度出力部３２、健全度確認入力部３３、および健全度データベース（ＤＢ）３４を備える。

損傷情報抽出装置２００の備える各部および健全度判定装置３００の備える各部は、プロセッサ、ＲＡＭ(Random Access Memory)、フラッシュメモリ、ＲＯＭ(Read Only Memory)、ディスプレイ、スピーカ、タッチパネル、および通信インターフェースなどで構成された、パソコン、スマートフォン、携帯電話、およびタブレット端末などの既知の情報処理デバイスで構成することが可能である。また、損傷情報抽出装置２００と健全度判定装置３００とは、別々の情報処理装置で構成されてもよいし、一体的な情報処理装置で構成されてもよい。損傷情報抽出装置２００と健全度判定装置３００とが別々の情報処理装置で構成されている場合は、両者を接続する既知の通信インターフェースが損傷情報抽出装置２００と健全度判定装置３００の各々に設けられ、両者が通信できるものとする。損傷情報抽出装置２００と健全度判定装置３００とが一体的に構成されていれば、健全度判定システム１００は損傷情報抽出装置２００あるいは健全度判定装置３００と同じである。

図２に例示するように、使用環境履歴情報ＤＢ１７に蓄積された使用環境履歴情報は、建造物の使用環境と使用履歴を示す情報である。例えば、建造物が橋であれば、使用環境履歴情報は、名称、橋の竣工年月日、橋の供用開始年月日、台風、地震、洪水、集中豪雨、火災、物体の衝突などの建造物の構造に影響を及ぼす事故の有無とその年月日、メンテナンス実施箇所とメンテナンス実施の年月日、供用開始以後の平均気温と湿度、累積交通量、および過去に発見された異常箇所の位置などである。

図示は省略するが、使用環境履歴情報ＤＢ１７は、異なる複数の建造物の使用環境履歴情報を蓄積してもよいし、検査対象となる１つの建造物の使用環境履歴情報を蓄積してもよい。

図３に例示するように、建造物構造情報ＤＢ１８に蓄積されるデータは、検査対象となる任意の建造物の設計図書や竣工図、名称、建造物の構造形式、検査対象となる任意の建造物の構造の外観を記録した画像データ、建造物の各部位の構造および材質、および建造物の各部位の構造上の位置関係などを含む。図示は省略するが、建造物構造情報ＤＢ１８は、異なる複数の建造物の構造情報を蓄積してもよいし、検査対象となる１つの建造物の構造情報を蓄積してもよい。

例えば、建造物が橋であれば、建造物の基本構造の形式は桁橋、トラス橋、アーチ橋、吊り橋、あるいはラーメン橋などとなる。

桁橋の各部位の材質については、桁橋の上部構造の主桁および横桁は鋼製、床版はプレストレストコンクリート（ＰＣ：Prestressed Concrete）製、支承はゴム製、および下部構造は鉄筋コンクリート（ＲＣ：Reinforced Concrete）製の杭基礎あるいは直接基礎などとなる。

検査対象となる建造物の設計図書や竣工図の入手が不可能な場合、検査特定部１４は、検査対象の建造物の全体外観写真（図３参照）と、建造物構造情報ＤＢ１８に登録された典型的な建造物の構造モデル（図４参照）とを比較し、検査対象となる建造物の構造情報を決定することができる。これは人的な作業によっても可能であるし、コンピュータへの入力作業やコンピュータによる処理によって自動化あるいは半自動化することも可能である。検査対象となる建造物の設計図書や竣工図の入手が可能な場合は、それをそのまま建造物構造情報ＤＢ１８に建造物の構造情報として蓄積することができる。ただし、設計図書や竣工図と実際の施工結果が異なっていたり、補修や部材の交換によって現状が設計図書や竣工図と異なることもあるので、可能であれば、これらも建造物の構造情報に含めるとよい。構造情報取得手段は、検査特定部１４の上記機能に対応する。

検査特定部１４は、建造物の構造情報と使用環境履歴情報に基づき、建造物の構成部材の中から検査対象とする部材の位置である部材位置と、その部材位置で検査対象とする損傷種類を特定する。これは、構造上重要な部材位置に検査対象を絞るためである。したがって、検査対象の部材位置はピンポイント的な定点が望ましいが、空間的な広がりを持つ範囲であってもよい。一例として、検査対象となる部材位置と損傷種類の特定の方法は以下の通りとなる。検査特定手段は、検査特定部１４の上記機能に対応する。

（１）建造物構造情報ＤＢ１８に蓄積された建造物の構造情報において、検査対象となる建造物の基本構造の形式は桁橋、桁橋の上部構造の主桁および横桁は鋼製、床版はコンクリート製、および支承はゴム製と定義されているとする。

そして、使用環境履歴情報ＤＢ１７に蓄積された使用環境履歴情報において、使用場所は沿岸から１ｋｍ以内（沿岸部）と定義されているとする。

この場合、検査特定部１４は、桁橋の上部構造の主桁の支間中央部の鋼製部材を検査対象の部材位置に決定し、かつ、主桁の支間中央部の鋼製部材の腐食、破断、亀裂、たわみ、ボルトまたはナットの脱落を、当該検査対象の部材位置から抽出する損傷種類に決定する。これは、使用場所が沿岸部の場合は、塩害に関連する損傷の発生が予測されるが、鋼製部材全てを検査するのでなく、構造力学的に特に過重のかかる主桁の支間中央部を重点的に検査するためである。

（２）使用場所が山間部の場合、路面に融雪剤の散布が行われるから、床版での塩害の発生が予測される。したがって、この場合、検査特定部１４は、床版下面を検査対象の部材位置に決定し、かつ床版下面のひび割れおよびコンクリート剥離および浮きを検査対象の損傷種類に決定する。

（３）使用環境履歴情報ＤＢ１７に蓄積された使用環境履歴情報において、洪水ありと定義されているとする。この場合、検査特定部１４は、洪水ありであることを根拠に、橋脚基礎部を検査対象の部材位置に決定し、かつ、橋脚基礎部の洗掘、沈下、移動、および傾斜を検査対象の損傷種類に決定する。

（４）使用環境履歴情報ＤＢ１７に蓄積された使用環境履歴情報において、震度５以上の地震ありと定義されているとする。この場合、検査特定部１４は、橋脚基礎部を検査対象の部材位置に決定し、かつ、橋脚基礎部の沈下、移動、および傾斜を検査対象の損傷種類に決定する。なお、使用環境履歴情報において、震度５以上の地震がなくても、橋脚基礎部の地盤が軟弱であると定義されている場合は、同様に、橋脚の沈下、移動、および傾斜を検査対象の損傷種類に決定する。

（５）使用環境履歴情報ＤＢ１７に蓄積された使用環境履歴情報において、横桁に補強箇所ありと定義されているとする。この場合、検査特定部１４は、横桁の補強箇所を検査対象の部材位置に決定し、かつ、横桁の補強材の破断および補強材周辺の横桁の亀裂を検査対象の損傷種類に決定する。

（６）使用環境履歴情報ＤＢ１７に使用環境履歴情報が蓄積されていない場合は、構造力学的に重要な部材の位置、例えば、桁中央部、横桁、および縦桁接合部などを検査対象の部材位置に決定し、これらの部材位置に生じる典型的な変状、例えば、ひび割れ、破断、さび、ボルト欠落などを検査対象の損傷種類に決定する。すなわち、使用環境履歴情報を、検査対象となる部材位置と損傷種類の特定に必須としなくてもよい。なお、本明細書で使用される「検査」という用語は、必ずしも建造物についての専門知識を持った人員による技能や判断のみを含むのではなく、現場にて画像を撮影するだけのような単純作業も含みうる。

図５に例示するように、検査データ取得部１５が取得する検査データは、検査対象となる任意の建造物の各部材を被写体とした画像データと、その画像を記録した各部材の位置情報を含む。図５の（ａ）部分は縦桁および横桁、（ｂ）部分は床版下面、（ｃ）部分は橋脚基礎部を被写体とした画像データを例示する。これらの部材の位置情報は、ＧＰＳ（Global Positioning System）で得られた位置情報に基づいてもよい。例えば、ＧＰＳ付きカメラを携帯した人員、ＧＰＳ付きカメラを搭載したドローンあるいはロボットにて、部材の位置情報の対応づけられた画像データを記録する。検査データ取得手段は、検査データ取得部１５の上記機能に対応する。

建造物の各部材の被写体像をカメラで記録する際には、各部材が全てまんべんなく画像データに収められていればよく、撮影者あるいは撮影機器が重要な部材とそうでない部材を選別して撮影する必要はない。すなわち、撮影時には、撮影箇所を選別する必要はないが、その代り建造物の各部材をくまなく被写体に捉えて撮影する必要がある。

なお、後述の損傷情報抽出処理に必要なのは、部材の地球上の位置情報ではなく、建造物における各部材の存在位置の情報であるため、地球上の位置情報は、検査対象の建造物に設定された局所的座標における建造物上の相対的な位置情報に変換する必要がある。例えば、この変換は、地球上の位置情報を建造物上に適宜設定された座標（例えば、橋の起点を原点としたＸＹＺ座標）に変換することで行われる。これは単なる線型変換で実現できる。以下では、検査データに含まれる部材の位置情報は、建造物上の部材の位置情報であるものとする。

検査データ取得部１５は、上述のＧＰＳ付きカメラを搭載したドローンあるいはロボットといった可動機器から検査データを取得してもよいし、検査データ取得部１５自身が検査データを生成する機器であってもよい。

検査データ分析部１６は、検査特定部１４によって検査対象として特定された部材位置に対応する画像データを検査データ取得部１５から取得して分析し、この画像データから、検査対象として特定された損傷種類の損傷が存在するか否か、および、その損傷が存在する場合はその損傷の程度を決定する。以下では、これらの損傷の有無および損傷の程度を示す情報を、損傷情報と呼ぶ。損傷情報抽出手段は、検査データ分析部１６の上記機能に対応する。

これは例えば、床版のひび割れ、剥離、または鉄筋露出の範囲の幅、長さおよび面積、鉄筋露出の単位面積あたりの本数、主桁のたわみの長さ、主桁の鋼製部材の腐食の面積、亀裂の長さ、ボルトまたはナットの脱落の数、橋脚の洗掘、沈下、移動、および傾斜の長さを、検査位置の部材を被写体とした画像を分析することで決定する。なお、画像とともにスケールを写しておけば、長さ、幅、範囲に関する損傷の程度の決定が容易である。また、各種の画像解析を使用することで、損傷とその周囲の健全箇所との色の違いを識別し、腐食、石灰析出、鉄筋露出などの色の変化を伴う損傷範囲を決定できる。画像分析ができない場合は、ユーザの手動入力によって、損傷情報を決定してもよい。

健全度判定部３１は、検査データ分析部１６が分析した、部材位置ごとの損傷の程度に基づいて、検査対象の建造物の健全度を判定する。建造物の健全度とは、建造物の安全性を段階的または数値的に評価したものである。

健全度判定部３１による健全度判定のルールは例えば次のようになる。まず健全度判定部３１は、個別の検査対象の部材位置の損傷の程度から、「部分的な劣化顕著」、「部分的な劣化あり」、「劣化なし」の３段階の中からいずれか１つを、個別の検査対象位置ごとの健全度に判定する。そして、健全度判定部３１は、「部分的な劣化顕著」と判定された検査対象位置が、規定数Ａ、例えば９を超えた場合、建造物全体の健全度を「全体的な劣化顕著」と判定する。

健全度判定部３１は、「部分的な劣化顕著」と判定された検査対象位置が規定数Ｂ以上かつ規定数Ａ以下、例えば５から９の間に達した場合、建造物全体の健全度を「部分的な劣化顕著」と判定する。

健全度判定部３１は、「部分的な劣化顕著」と判定された検査対象位置が１以上かつ規定数Ｂ以下、例えば１から４の間に達した場合、建造物全体の健全度を「部分的な劣化あり」と判定する。

健全度判定部３１は、「部分的な劣化顕著」と判定された検査対象位置が０の場合、建造物全体の健全度を「劣化なし」と判定する。

健全度の区分は上記に限らず、３つ未満の段階でもよいし、４つ以上の段階でもよい。また区分する内容も上記に限らず、例えば、「措置不要」、「監視必要」、「早急な対策必要」、および「緊急な対策必要」といった４段階で健全度が区分されてもよい。

各部材の損傷程度を考慮した健全度の判定は、上記のように事前に判定の基準がルール化されたものでもよいが、他の方法でも可能である。例えば、健全度判定部３１による、各部材の損傷程度や建造物の使用環境を考慮した健全度の判定は、非特許文献１のような統計的手法によって行うことも可能である。

あるいは、検査対象となる建造物以外の他の１または複数の建造物の構造情報、損傷の位置、損傷の程度、および健全度を対応づけた健全度情報を健全度ＤＢ３４に記憶しておき、健全度判定部３１は、検査対象の建造物の構造情報、損傷の位置および損傷の程度に類似する他の建造物の構造情報、損傷の位置および損傷の程度に対応する健全度を健全度データベース３４から検索し、検索された他の建造物の健全度に基づいて、検査対象の建造物の健全度を判定してもよい。類似するか否かは、建造物の構造情報、損傷の位置、および損傷の程度を特徴ベクトルとする特徴空間での、検査対象となる建造物と他の建造物との間の距離を算出し、この距離の大きさにより判断できる。そして、例えばこの距離の最小値を与える他の建造物の健全度を、検査対象となる建造物の健全度と判定する。この距離は、重みづけされていない距離（ユークリッド距離）でもよいし、重みづけされている距離（マハラノビス距離）でもよい。どのパラメータにどのような重みを割り当てるかは、非特許文献１のような主成分分析などの統計的手法で決定されてもよい。さらに、健全度データベース３４に記憶される健全度は、専門知識を持った人員の判定によるものが望ましい。上記距離がある閾値以下となる複数の建造物の健全度を単純平均または加重平均した値を、検査対象となる建造物の健全度と判定することもできる。この閾値は統計的手法によって最適化できる。

さらに例えば、検査対象の建造物以外の他の１または複数の建造物の構造情報、損傷の位置、損傷の程度、使用環境履歴情報、および健全度を対応づけた健全度情報を健全度ＤＢ３４に記憶しておき、健全度判定部３１は、検査対象の建造物の構造情報、損傷の位置、損傷の程度、および使用環境履歴情報に類似する他の建造物の構造情報、損傷の位置、損傷の程度、および使用環境履歴情報に対応する健全度を健全度データベース３４から検索し、検索された他の建造物の健全度に基づいて、検査対象の建造物の健全度を判定してもよい。類似するか否かは、建造物の構造情報、損傷の位置、損傷の程度、および使用環境履歴情報を特徴ベクトルとする特徴空間での、検査対象となる建造物と他の建造物との間の距離の大きさにより判断できる。そして、例えばこの距離の最小値を与える他の建造物の健全度を、検査対象となる建造物の健全度と判定する。この距離は、重みづけされていない距離（ユークリッド距離）でもよいし、重みづけされている距離（マハラノビス距離）でもよい。どのパラメータにどのような重みを割り当てるかは、非特許文献１のような主成分分析などの統計的手法で決定されてもよい。さらに、健全度データベース３４に記憶される健全度は、専門知識を持った人員の判定によるものが望ましい。上記距離がある閾値以下となる複数の建造物の健全度を単純平均または加重平均した値を、検査対象となる建造物の健全度と判定することもできる。この閾値は統計的手法によって最適化できる。なお、記憶手段は、健全度ＤＢ３４の上記機能に対応する。また、健全度判定手段は、健全度判定部３１の上記機能に対応する。

健全度出力部３２は、ディスプレイ、プリンタ、およびスピーカなどで構成されており、健全度判定部３１が判定した建造物全体の健全度を画像、文字、および音声などに変換して出力する。健全度出力部３２は、検査対象の建造物の構造情報、損傷の位置、損傷の程度、および使用環境履歴情報に類似する他の１または複数の建造物の構造情報、損傷の位置、損傷の程度、および使用環境履歴情報のうちの全部または一部の情報を、代表例として共に出力してもよい。なお、健全度出力手段は、健全度出力部３２の上記機能に対応する。

健全度確認入力部３３は、健全度判定部３１が判定した建造物全体の健全度が妥当か否か、あるいは修正すべきか否かの確認入力をユーザに促して、その確認入力を受け付ける。健全度確認入力部３３は、確認入力に応じて、健全度判定部３１が判定した建造物全体の健全度か、または、修正された健全度を、健全度出力部３２、健全度ＤＢ３４、プリンタ、記録媒体、およびネットワークなどに出力する。なお、健全度確認入力手段は、健全度確認入力部３３の上記機能に対応する。

健全度判定部３１は、この確認入力後の検査対象の建造物全体の健全度と、検査対象の建造物の構造情報、損傷の位置、損傷の程度、および使用環境履歴情報（ただし使用環境履歴情報が健全度の判定に使用された場合）を、新たな健全度情報として健全度ＤＢ３４に蓄積してもよい。専門要員によって判定された実際の健全度との相違の程度を統計データ化し、この相違が生じる要素となった健全度ＤＢ３４の健全度情報を削除や訂正するなどして、健全度ＤＢ３４の健全度情報を最適化してもよい。なお、記憶制御手段は、健全度判定部３１の上記機能に対応する。

図６は損傷情報抽出装置２００の実行する損傷情報抽出処理のフローチャートである。この処理を損傷情報抽出装置２００に実行させるためのプログラムは、損傷情報抽出装置２００のフラッシュメモリなどのコンピュータ読み取り可能な記憶媒体に記憶されている。

Ｓ１（構造情報取得ステップ）では、検査特定部１４は、建造物構造情報ＤＢ１８に蓄積された建造物の構造情報の中から、検査対象となる建造物の構造情報を取得する。

Ｓ２では、検査特定部１４は、使用環境履歴情報ＤＢ１７に蓄積された使用環境履歴情報の中から、検査対象となる建造物の使用環境履歴情報を取得する。なお、使用環境情報取得手段は、検査特定部１４の上記機能に対応する。

Ｓ３（検査特定ステップ）では、検査特定部１４は、Ｓ１で取得された建造物の構造情報と、Ｓ２で取得された使用環境履歴情報とに基づき、検査対象とする部材位置と、その部材位置で検査対象とする損傷種類を特定する。なお、使用環境履歴情報がない場合、検査特定部１４は、Ｓ１で取得された建造物の構造情報に基づき、検査対象とする部材位置と、その部材位置で検査対象とする損傷種類を特定する。

Ｓ４（検査データ取得ステップ）では、検査データ取得部１５は、検査対象となる任意の建造物の各部材の被写体像を撮影および記録した画像データと、その画像を記録した各部材の位置情報とを含む検査データを取得する。上述のように、この画像データには、各部材がまんべんなく被写体として収められている。

Ｓ５（損傷情報抽出ステップ）では、検査データ分析部１６は、検査特定部１４によって検査対象として特定された部材位置に対応する画像データを検査データ取得部１５から取得して分析し、この画像データから、検査対象として特定された損傷種類の損傷が存在するか否か、および、その損傷が存在する場合はその損傷の程度を決定する。検査データ分析部１６は、検査対象として特定されていない部材位置に対応する画像データは分析しないので、重要でない部材の損傷の分析は省略される。ただし、検査特定部１４の特定していない部材位置であっても、ユーザの指示に応じて、個別に検査対象の部材位置に指定した上で、検査データ分析部１６に分析させることもできる。

以上の処理により、建造物の不特定の各部材を被写体とした画像データのうち、重要な部材位置に対応する画像データから損傷情報を抽出することができる。したがって、建造物の設置現場で時間を費やすことなく、重要な部材位置の損傷情報を効率的に得ることができる。

図７は健全度判定装置３００の実行する健全度判定処理のフローチャートである。この処理を健全度判定装置３００に実行させるためのプログラムは、健全度判定装置３００のフラッシュメモリなどのコンピュータ読み取り可能な記憶媒体に記憶されている。

Ｓ１１では、健全度判定部３１は、損傷情報抽出装置２００の損傷情報抽出処理で得られた、部材位置ごとの損傷種類と損傷程度を取得する。

Ｓ１２では、健全度判定部３１は、部材位置ごとの損傷程度に基づいて、検査対象の建造物の健全度を判定する。この健全度の判定の仕方は、上記のように、ルールによるもの、統計的手法によるもの、あるいは過去の類似事例の検索によるもの、あるいはこれらの一部または全部の組み合わせのうちいずれによってもよい。ただし、健全度判定部３１は、損傷情報抽出装置２００で得られた、部材位置ごとの損傷種類と損傷程度を含む損傷情報を健全度判定に必ず利用する。

Ｓ１３では、健全度出力部３２は、Ｓ１２で判定された健全度をディスプレイやプリンタなどに出力する。

以上の処理により、建造物の不特定の各部材を被写体とした画像データのうち、重要な部材位置に対応する画像データから損傷情報を抽出し、この損傷情報から効率的に建造物の健全度を判定できる。

なお、本発明の適用範囲は、橋梁に限定されず、トンネル、シェッド、カルバート、のり面工、擁壁、ダム、および護岸といった土木構造物や、ビル、およびマンションのような建築物など、建造物全般に適用することができる。すなわち、建造物の種類とその使用環境に応じて、適切な検査対象の部材位置と損傷種類を決定し、部材位置ごとの画像データから建造物の健全度を判定することが可能である。

例えば、検査対象が矢板工法で施工されたトンネルであり、使用環境履歴情報では、トンネルの設置箇所が寒冷地山間部とされているとする。この場合、覆工については、縦断打ち継ぎ目、横断打ち継ぎ目、横断方向目地、縦断方向目地、天端付近、および覆工スパンの中間付近を検査対象の部材位置に決定し、検査対象の損傷種類は、これらの継ぎ目、目地、天端に連続するひび割れ、覆工スパンの中間付近のひび割れ、これらのひび割れによるひびの細片化、浮き、剥離、変色、漏水、および段差などとなる。これは、温度伸縮によるひび割れなどが発生しやすい箇所を重点的に検査するためである。また、使用環境履歴情報において、補修済みの箇所、コールドジョイント、およびジャンカの発生箇所が示されている場合、その位置を検査対象の部材位置に決定し、当該位置におけるひび割れなどの変状を検査対象の損傷種類とする。これらは構造的に脆弱で変状の生じやすい部分だからである。

そして、それらの各部材位置の損傷の程度によって、検査対象の建築物の健全度を「全体的な劣化顕著」、「部分的な劣化あり」、および「劣化なし」の３段階の中からいずれか１つを健全度に判定する。

あるいは、検査対象がＲＣ造建築物の場合、柱、梁、壁、および床スラブといった躯体を構成する部材を被写体とした画像データを、その部材の存在位置と対応づけて記録しておき、その画像データから、各部材に対応する損傷種類、例えば、ひび割れ、塗装剥離、鉄筋露出、塗装面のチョーキング、および漏水といった損傷種類の有無とその程度を検出し、それらの損傷の程度によって、検査対象の建築物の健全度を「全体的な劣化顕著」、「部分的な劣化あり」、および「劣化なし」の３段階の中からいずれか１つを健全度に判定する。

橋梁以外の建造物における健全度の判定は、ルールによるもの、統計的手法によるもの、あるいは過去の類似事例の検索によるもの、あるいはこれらの一部または全部の組み合わせのうちいずれによってもよい。

１４…検査特定部、１５…検査データ取得部、１６…検査データ分析部、１７…使用環境履歴情報データベース、１８…建造物構造情報データベース、３１…健全度判定部、３２…健全度出力部

Claims (13)

1. 建造物の構造情報を取得する構造情報取得手段と、
   前記構造情報取得手段が取得した前記建造物の構造情報に基づいて、前記建造物の検査位置と検査対象損傷種類を特定する検査特定手段と、
   前記建造物の検査位置を被写体とした画像データおよび前記建造物の検査位置が対応づけられた検査データを取得する検査データ取得手段と、
   前記検査データ取得手段で取得された検査データのうち、前記検査特定手段で特定された検査位置に対応する画像データの中から、前記検査特定手段で特定された検査対象損傷種類に対応する損傷情報を抽出する損傷情報抽出手段と、
   を備える損傷情報抽出装置。
2. 前記構造情報取得手段は、前記建造物を被写体とした画像データから前記建造物の構造情報を取得する請求項１に記載の損傷情報抽出装置。
3. 前記損傷情報は、前記検査対象損傷種類に対応する損傷の位置および損傷の程度を含む請求項１または２に記載の損傷情報抽出装置。
4. 前記建造物以外の他の１または複数の建造物の構造情報、損傷の位置、損傷の程度、および健全度を対応づけた健全度情報を記憶する記憶手段と、
   前記建造物の構造情報、損傷の位置および損傷の程度に類似する前記他の建造物の構造情報、損傷の位置および損傷の程度に対応する健全度を検索し、検索された前記他の建造物の健全度に基づいて、前記建造物の健全度を判定する健全度判定手段と、
   をさらに備える請求項３に記載の損傷情報抽出装置。
5. 前記健全度判定手段の判定した前記建造物の健全度を出力する健全度出力手段をさらに備える請求項４に記載の損傷情報抽出装置。
6. 前記健全度出力手段の出力した前記建造物の健全度の適否に関する確認入力を受け付ける健全度確認入力手段と、
   前記健全度確認入力手段が入力を受け付けた前記建造物の健全度の適否に関する確認入力に応じて、前記健全度判定手段の判定した前記建造物の健全度を、前記建造物の構造情報、損傷の位置、および損傷の程度と対応づけて前記記憶手段に記憶させるか、または、前記健全度判定手段の判定した前記建造物の健全度を修正し、修正された前記建造物の健全度を、前記建造物の構造情報、損傷の位置、および損傷の程度と対応づけて前記記憶手段に記憶させる記憶制御手段と、
   をさらに備える請求項５に記載の損傷情報抽出装置。
7. 前記建造物の使用環境情報を取得する使用環境情報取得手段を備え、
   前記検査特定手段は、前記構造情報取得手段が取得した前記建造物の構造情報と前記使用環境情報取得手段が取得した前記建造物の使用環境情報に基づいて、前記建造物の検査位置と検査対象損傷種類を特定する請求項３に記載の損傷情報抽出装置。
8. 前記建造物以外の他の１または複数の建造物の構造情報、損傷の位置、損傷の程度、使用環境情報、および健全度を対応づけた健全度情報を記憶する記憶手段と、
   前記建造物の構造情報、損傷の位置、損傷の程度、および使用環境情報に類似する前記他の建造物の構造情報、損傷の位置、損傷の程度、および使用環境情報に対応する健全度を検索し、検索された前記他の建造物の健全度に基づいて、前記建造物の健全度を判定する健全度判定手段と、
   をさらに備える請求項７に記載の損傷情報抽出装置。
9. 前記健全度判定手段の判定した前記建造物の健全度を出力する健全度出力手段をさらに備える請求項８に記載の損傷情報抽出装置。
10. 前記健全度出力手段の出力した前記建造物の健全度の適否に関する確認入力を受け付ける健全度確認入力手段と、
    前記健全度確認入力手段が入力を受け付けた前記建造物の健全度の適否に関する確認入力に応じて、前記健全度判定手段の判定した前記建造物の健全度を、前記建造物の構造情報、損傷の位置、損傷の程度、および使用環境情報と対応づけて前記記憶手段に記憶させるか、または、前記健全度判定手段の判定した前記建造物の健全度を修正し、修正された前記建造物の健全度を、前記建造物の構造情報、損傷の位置、損傷の程度、および使用環境情報と対応づけて前記記憶手段に記憶させる記憶制御手段と、
    をさらに備える請求項９に記載の損傷情報抽出装置。
11. 前記健全度出力手段は、検索された前記他の建造物の健全度に関連する健全度情報の一部または全部を、前記建造物の健全度とともに出力する請求項５、６、９または１０に記載の損傷情報抽出装置。
12. コンピュータが、
    建造物の構造情報を取得する構造情報取得ステップと、
    前記構造情報取得ステップが取得した前記建造物の構造情報に基づいて、前記建造物の検査位置と検査対象損傷種類を特定する検査特定ステップと、
    前記建造物の検査位置を被写体とした画像データおよび前記建造物の検査位置が対応づけられた検査データを取得する検査データ取得ステップと、
    前記検査データ取得ステップで取得された検査のうち、前記検査特定ステップで特定された検査位置に対応する画像データの中から、前記検査特定ステップで特定された検査対象損傷種類に対応する損傷情報を抽出する損傷情報抽出ステップと、
    を実行する損傷情報抽出方法。
13. 請求項１２に記載の損傷情報抽出方法をコンピュータに実行させるための損傷情報抽出プログラム。