JP6779698B2 - 舗装ひび割れ解析装置、舗装ひび割れ解析方法及び舗装ひび割れ解析プログラム - Google Patents
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Description
本実施形態においてひび割れ解析装置は、舗装のひび割れ(舗装ひび割れ)を解析する舗装ひび割れ解析装置を例示して説明する。
本実施形態のシステム全体の概略について説明する。
図1は、第1の実施形態のシステム全体の概略を示す図である。図1において、ひび割れ解析システム(ひび割れ解析装置)は、車載カメラで撮影した画像データから画像処理によって自動的にひび割れを検出し、舗装の劣化を評価する指標の一つである「ひび割れ率」を算出するシステムである。ここで、ひび割れ率とは、真上から見た路面上に1辺が所定の長さ(例えば、1辺が0.5m)のマス目(メッシュ)を想定し、マス目の中に存在するひびの本数に基づき、舗装ひび割れの面積に基づき算出される値である。ひび割れ解析システムは、車載カメラに関する情報(カメラの向き・高さ・機種・位置情報)、路面の画像データ、路線の区間属性情報及びマス目の設定情報を入力情報とする。そして、ひび割れ解析システムは、入力情報に基づいて、ひび割れ検出結果及びひび割れ率の算出結果を画像データや帳票、画面により出力する。
図3において、舗装ひび割れ解析装置1は、解析情報入力部101、設定情報登録部102−1、領域情報登録部102−2、入力情報取得部103、解析作業者登録部104、入力情報記憶部105、舗装ひび割れ検出部106、ひび割れ率算出部107、点検結果データ記憶部108、点検結果出力部109、帳票作成・出力部110、表示制御部111、及び表示部112を持つ。
撮影画像取得部1011は、車載カメラ21で路面を撮影した撮影画像のデータを取得する。撮影画像取得部1011と車載カメラ21の接続は、有線によって接続されるものであっても、無線によって接続されるものであってもよい。
「路線名」は、道路に付けられた名称である。「測定日」は、路面映像を撮影した日である。「天候」は路面映像を撮影したときの天候である。「区間番号」は、路線を所定の区間で区切った区間の番号である。「距離標」は、路線の起点(0m)からの、各区間の起点と終点の距離を示している。「位置情報」は、各距離標で示される距離の起点の位置情報(例えば、緯度、経度)及び終点の位置情報(例えば、緯度、経度)を示している。
位置データ取得部1013は、撮影画像を撮影したカメラの位置データを取得する機能部であり、例えば図2(A)に示すGPS受信機22から経緯度情報を取得する。なお、位置データには、緯度経度の情報に加えて、高度、速度、日時等の情報が含まれてもよい。位置データは、山間部やトンネル内においては、GPS衛星からの電波が届きにくいため、カメラを搭載した車両の速度の情報や加速度の情報を用いて補正してもよい。
カメラ向き入力部1021は、路面に対するカメラの俯角、カメラを積んだ車両の進行方向に対する撮影方向の偏角等の車載カメラの向きの情報を取得する。カメラ高さ入力部1022は、車載カメラの路面からの高さの情報を取得する。また、カメラ機種情報等入力部1023は、カメラの型式、カメラのレンズの焦点距離、撮影する画像サイズ等のカメラ機種情報等の情報を取得する。解析作業者情報入力部1024は、舗装ひび割れ解析装置1において解析作業を行なう解析作業者の情報を取得する。解析作業者の情報は、例えば解析作業者の氏名、ID(identification)等である。
解析作業者登録部104は、設定情報登録部102−1によって登録された登録情報を入力情報記憶部105に記憶する。
舗装ひび割れ検出部106は、入力情報記憶部105に記憶された撮影画像から舗装のひび割れを検出することによってひび割れ形状データを生成する。舗装のひび割れとは、舗装表面に発生したアスファルトのひび割れである。ひび割れ形状データとは、ひび割れの形状を示すデータであり、ひび割れの形状は、ひび割れの長さ、ひび割れの位置、ひび割れの幅、ひび割れの深さ等で表される。ひび割れ形状データは、ひび割れの形状を画像で表したラスタデータであってもよいし、ひび割れの形状を数値で表したベクタデータであってもよい。ひび割れ形状データは、ひび割れの幅、深さ等の形状を線分の太さや色を変えて表現してもよい。
点検結果データ記憶部108は、ひび割れ形状データと、ひび割れ重畳画像と、オルソ画像と、マス目毎の舗装ひび割れの本数と、ひび割れ率とを記憶する。
表示制御部111は、点検結果データ記憶部108に記憶されたひび割れ重畳画像、ひび割れ率等の点検結果に基づき表示用の画面データを生成して表示部112に出力する。
表示部112は、表示制御部111から入力された画面データを画面表示する。表示部112は、例えば、液晶表示装置である。
入力情報取得部103は、解析情報入力部101から入力される入力情報があるか否かを判断する(S11)。入力情報は、例えば、撮影画像のデータ、路線の区間属性情報、及び位置データである。
一方、入力情報があると判断された場合(S11;YES)、入力情報取得部103は、入力情報を入力情報記憶部105に登録(記憶)する(S12)。入力情報記憶部105は、入力情報取得部103が取得した撮影画像のデータを、位置データ取得部1013が取得した位置データに対応付けて記憶する。ここで、位置データは、例えば撮影画像の静止画ファイルフォーマットに撮影条件として記録されてもよい。取得された撮影画像が動画である場合には、動画は複数の静止画に変換されて、変換されたそれぞれの静止画の静止画ファイルフォーマットに位置データを記録してもよい。撮影画像の動画から静止画への変換は、例えば入力情報取得部103が実行してもよい。
登録情報がないと判断された場合(S13;NO)、図5のフローチャートに示す処理を終了する(エンド)。なお、終了された処理は、再び開始(スタート)されて、S13の処理が実行される。
一方、登録情報があると判断された場合(S13;YES)、解析作業者登録部104は、登録情報を入力情報記憶部105に登録(記憶)する(S14)。
ひび割れ率(%)=100×(ひび割れの面積)/(調査区間の面積)
である。
図8及び図9に示す帳票は、帳票のフォーマットが予め定められており、従来、人的作業で作成されていたものである。舗装ひび割れ解析装置は、ひび割れ率等の検査結果に基づき帳票を作成・出力することにより、帳票作成の作業を省力化することができる。
S21の処理が実行された後、図5のフローチャートに示す処理を終了する。
図10は、表示部12に表示される表示画面の一例である。図10は、舗装ひび割れ解析装置がひび割れ重畳画像を生成し、ひび割れ率を算出している様子を示している。
舗装ひび割れ解析装置は、車載カメラ21から取得される撮影画像に基づき、撮影と同時進行でひび割れ重畳画像を生成しながらひび割れ率を算出していることを示している。
カウント中ひび割れ分布1123は、図示左側から右側に向けてひび割れの本数のカウントが進行していることを示している。カウント中ひび割れ分布1123の図示左右方向は、ひび割れ重畳画像1122の上下方向に対応している。すなわち、車両20が進行すると、ひび割れ重畳画像1122は下から上に向けて画像が流れていく。
また、色分けされて表示されたマス目毎のひび割れのカウント結果は、例えばCSVデータとして点検結果データ記憶部108に記憶される。車線幅3.5m×路面長6.5mの道路のカウント結果は7列13行のCSVデータとして記憶される。
なお、図10で説明したひび割れ分布及び表示部112の表示画面は、適宜、点検結果データ記憶部108に記憶される。
図11は、第1の実施形態の、(A)ひび割れ重畳画像と、(B)ひび割れ率の算出結果の一例を示す図である。
したがって、撮影画像をそのまま正射影変換した場合、オルソ画像に余計な範囲の画像を含むことになる。そこで、舗装ひび割れ検出部106は、撮影画像に含まれる目標物の画像に基づきオルソ画像に変換する範囲を決定するようにしてもよい。図11では、撮影画像に含まれる白線に基づき、オルソ画像に変換する範囲を決定する場合を例示している。
また、路線の一部で白線が不鮮明である区間、又は白線が存在しない区間であって車線の幅を検出できない場合において、区間属性情報で設定された車線の幅を用いるようにしてもよい。
図12は、第1の実施形態の舗装ひび割れ解析装置が作成する地理情報を用いた表示データの一例を示す図である。
また、地図の縮尺を切り替えたときに、表示された区間の中でひび割れ率が大きい部分(部分には、「区間」又は「連続した数区間」を含む)の表示色を切り替えるようにしてもよい。
図14は、第1の実施形態の舗装ひび割れ解析装置が算出するひび割れ率の変化の一例を示す図である。
図14において、表示部112の表示画面には、区間番号1の区間を8つの範囲に区切った100m毎のひび割れ率が表示される。例えば、図14に図示する「0」の範囲は、起点である0m〜100mの範囲を示す。
図14図示上段は、前回の点検結果における区間毎のひび割れ率を示し、下段は今回の点検結果における区間毎のひび割れ率を示す。例えば、「0」と「100」の範囲においては、前回の点検結果に比べて今回の点検結果のひび割れ率が改善している。ひび割れ率の改善は、上記範囲において路面の補修が行われたことを示している。一方、「0」、「100」、「600」、及び「700」の範囲においては、前回の点検結果に比べて今回の点検結果のひび割れ率が悪化している。すなわち、図14に示すひび割れ率の変化の表示においては、路面の性状の劣化を経時的に把握できるとともに、路面の補修状況も把握することが可能となる。図14は、前回の点検結果と今回の点検結果を表示する場合を示したが、例えば、複数の年度における点検結果を同時に表示するようにしてもよい。年度毎のひび割れ率の変化を同時に表示した場合、利用者は年度毎の路面の劣化と補修の進行状況を把握することが可能となる。なお、ひび割れ率の表示の範囲は、設定によって変えるようにしてもよい。例えば、複数の区間におけるひび割れ率を表示するようにしてもよい。
また、ユーザがオルソ画像を見ながらひび割れ率を算出する判定枠を自由に設定することができるため、路線の開始位置が画像の途中であっても、幅員が路線の途中で変わっている場合であっても対応することができる。したがって、ひび割れ率に含まれる誤差を低減することができる。そのため、ひび割れ率の算出精度の低下を軽減することが可能になる。
本実施形態では、道路を100m毎に区切って、橋梁やトンネルに隣接する区間が100mに満たない区間が生じる場合を説明した。しかし、区間の設定方法は任意であり、例えば、図4における区間属性情報において区間番号3の区間の距離(起点〜終点までの距離)20mを区間番号2に区間に組み入れて、区間番号2の距離を120mとするように設定してもよい。また、道路の区切りを100mとする代わりに50m毎として設定してもよい。また、橋梁やトンネルをひび割れの解析処理の対象として設定してもよい。
上述のとおり、撮影日時は位置データの一部として記憶することができる。撮影画像に撮影された撮影日時を対応させて記憶することにより、同じ撮影位置において異なる日時で撮影された複数の撮影画像を、撮影日時を指定して比較することが容易になる。
本実施形態では、解析情報入力部101と設定情報登録部102−1と領域情報登録部102−2とを分けて、それぞれの情報を取得する場合を説明したが、解析情報入力部101と設定情報登録部102−1と領域情報登録部102−2との一部又は全てを一つの機能として実装するようにしてもよい。
点検結果出力部109は、ひび割れ形状データとひび割れ重畳画像に対応付けて出力する。ひび割れ重畳画像とひび割れデータとを対応させて出力することにより、例えば他のコンピュータにステムにおいて、ひび割れデータとひび割れ重畳画像とを対応付けて表示することが可能となる。なお、ひび割れ重畳画像とひび割れデータとを対応させる表示とは、例えば、ひび割れ重畳画像にひび割れデータを重畳した表示、ひび割れ重畳画像とひび割れデータを並列させた表示である。
帳票作成・出力部110は、ひび割れデータとともにひび割れ重畳画像を含めて所定の帳票を作成するようにしてもよい。帳票にひび割れ重畳画像を含めることにより、路面の性状をより詳細に表現することが可能となる。帳票作成・出力部110は、作成した帳票を、画像データとして出力するが、所定のファイル形式の文章ファイルとして出力してもよい。
次に、第2の実施形態として、舗装ひび割れ解析装置1が、マス目を自動で設定する機能を有する実施形態を説明する。
図15は、第2の実施形態のひび割れ解析システムの機能構成の一例を例示するブロック図である。
図15において、舗装ひび割れ解析装置1aは、ひび割れ率算出部107に代えてひび割れ率算出部107aを持つ点、領域情報登録部102−2を持たない点で、図3で説明した舗装ひび割れ解析装置1と構成が異なる。舗装ひび割れ解析装置1aは、その他の構成については、舗装ひび割れ解析装置1と同様の構成を持つ。そのため、舗装ひび割れ解析装置1a全体の説明は省略し、ひび割れ率算出部107aについて説明する。
S16の処理が実行された後、ひび割れ率算出部107aは舗装ひび割れ検出部106から出力されたオルソ画像と、所定の方法とに基づいて、オルソ画像上にマス目を自動で設定する(S30)。ここで、ひび割れ率算出部107aが自動的にマス目を設定する方法について説明する。ひび割れ率算出部107aが自動的にマス目を設定する方法として、以下の3つの方法がある。
オルソ画像上の道路両端の白線(中心線、車線外側線)に基づき、中心線を起点に車線外側線までのマス目を設定する方法。
(第2の方法)
オルソ画像上の道路両端の白線(中心線、車線外側線)に基づき、車線外側線を起点に中心線までのマス目を設定する方法。
(第3の方法)
オルソ画像の中心を基準点とし、予め設定された道路幅分のマス目を設定する方法。
以下、各方法について説明する。
また、オルソ画像に基づいて自動で、ひび割れ率を算出する判定枠を設定することができるため、路線の開始位置が画像の途中であっても、幅員が路線の途中で変わっている場合であっても対応することができる。したがって、ひび割れ率に含まれる誤差を低減することができる。そのため、ひび割れ率の算出精度の低下を軽減することが可能になる。
舗装ひび割れ解析装置1aは、舗装ひび割れ解析装置1と同様に変形されてもよい。
次に、第3の実施形態として、修正機能を有する実施形態を説明する。
図17は、第3の実施形態のひび割れ解析システムの機能構成の一例を例示するブロック図である。
図17において、ひび割れ解析システム(ひび割れ解析装置)は、舗装ひび割れ解析装置を2つに分け、ネットワーク3を介して配置した構成で、舗装ひび割れ解析装置1b及び舗装ひび割れ解析装置2を持つ。このように、舗装ひび割れ解析装置を2つに分けたことで、解析を行う場所と地理的に分かれた場所で編集を行うことができる。舗装ひび割れ解析装置1bは、図1で説明した舗装ひび割れ解析装置1における点検結果データ記憶部108及び帳票作成・出力部110に代えて点検結果データ記憶部108a及び帳票作成・出力部110aを備え、さらに出力部113を持つ。なお、舗装ひび割れ解析装置1bの機能の中で舗装ひび割れ解析装置1と同一の機能については同一の符号を付している。
点検結果データ記憶部108aは、ひび割れ形状データと、ひび割れ重畳画像と、オルソ画像と、マス目毎の舗装ひび割れの本数と、ひび割れ率と、帳票とを記憶する。
解析情報入力部201は、ネットワークデータ入力部2011及びメディアデータ入力部2012を持つ。
ネットワークデータ入力部2011は、ネットワーク3を介して舗装ひび割れ解析装置1の出力部113から出力されたデータを取得する。例えば、ネットワークデータ入力部2011は、オルソ画像に変換された撮影画像の画像、ひび割れ重畳画像、ひび割れ形状データ(ラスタデータ、ベクタデータ等)、ひび割れデータ(ひび割れ率、ひび割れ本数等)及び帳票等の入力情報を取得する。ネットワークデータ入力部2011は、ネットワーク3と有線で接続されるものであっても無線で接続されるものであってもよい。
編集部203は、入力情報記憶部202に記憶された入力情報を読み出して、図示しない表示装置の表示部に編集画面を表示する。編集画面とは、ひび割れデータの編集を行うための画面である。なお、本実施形態においてひび割れデータの編集とは、ひび割れデータを変更する場合に加えて、ひび割れデータを変更しないで確認だけする場合を含む。
編集結果データ記憶部205は、舗装ひび割れ情報反映部204によって更新されたデータを記憶する。
表示制御部206は、入力情報記憶部202に記憶されているデータ及び編集結果データ記憶部205に記憶されているデータに基づき表示用の画面データを生成して表示部207に出力する。
表示部207は、表示制御部206から入力された画面データを画面表示する。表示部207は、例えば、液晶表示装置である。
編集部203は、編集を実行するか否かを判断する(S31)。編集を実行するか否かの判断は、編集部203が表示部207等に表示する画面表示から利用者の操作が行われたか否かによってすることができる。利用者から編集する旨の操作が行われた場合、編集部203は編集を実行すると判断する。一方、利用者から編集する旨の操作が行われていない場合、編集部203は編集を実行しないと判断する。以下の説明では、編集部203は編集画面等の表示を表示部207にするものとする。
区間編集情報2122は、「区間番号」、「区間」、「編集ステータス」、「編集日時」及び「編集者」の情報を持っている。「路線名」、「測定日」、「天候」及び「区間番号」は、図4と同様であるので説明を省略する。
「区間」で表示される下線が引かれた文字列は、文字列がハイパーリンクであることを示している。「区間」毎の文字列を利用者がマウス等で選択した場合、選択した区間に対応したリンク先の編集画面が表示される。例えば、「0m〜100m」の文字列を選択した場合、「0m〜100m」の区間に対応した編集画面が表示される。なお、ハイパーリンクの文字列は、例えば「区間番号」等の文字列であってもよい。
なお、編集状況の表示は、その区間に「済」及び「未」のような文字による表示をする以外に、例えば、編集済みの区間の表示色を変更したり、編集済みの区間に所定のマークを付与したりするものであってもよい。
信頼度は、例えばマス目の色を緑、黄色及び赤以外の色で表示したり、マス目に所定のマークを付けたりすることで初期状態2001に表示することができる。編集者業者は信頼度が低いと表示されたマス目について編集作業を実施することにより作業の効率化を図ることができる。図20は、信頼度を示す表示がされていない場合を示している。編集作業者は信頼度非表示dを選択する毎に、信頼度の表示の表示と非表示を切換えることができる。
なお、編集中2002でマス目のひび割れ率を変更しないで保存hを選択したときにおいても、区間編集情報2122の編集ステータスは「済」となり、その区間のひび割れ率を編集作業者が確認済みであることを示すことができる。
選択箇所2003は、編集中2002で選択したマス目を中心とした9マス分の撮影画像を表示する。選択箇所2003に表示される枠線Zは編集中2002で選択したマス目を示している。
編集画面2000に過去のひび割れデータを今回のひび割れデータに対応させて表示することにより、今回のひび割れ検出において誤検出された箇所を発見しやすくなる。編集作業者は過去のひび割れデータより今回のひび割れデータが好転している箇所を集中的に確認することにより編集作業の効率を向上させることができる。
また、第3の実施形態における舗装ひび割れ解析システムでは、舗装ひび割れ解析装置2において点検結果のデータの編集が可能できる。これにより、人が目視によって画像処理で認識されなかったひび割れや、誤って認識されたひび割れなどの修正することができる。そのため、より精度の高い結果を出力することができる。
本実施形態では、解析情報入力部201が、ネットワークデータ入力部2011及びメディアデータ入力部2012を持つ場合を示したが、解析情報入力部201はネットワークデータ入力部2011又はメディアデータ入力部2012のいずれか一方を持ってもよい。例えば、ネットワーク接続環境が有る場所に舗装ひび割れ解析装置2を設置する場合、少なくともネットワークデータ入力部2011を持つことにより、解析情報入力部201はネットワーク3を介してオンラインで入力情報を取得することができる。また、ネットワーク接続環境がない場所に舗装ひび割れ解析装置2を設置する場合、少なくともメディアデータ入力部2012を持つことにより、解析情報入力部201は記録メディアを介して入力情報を取得することができる。
また、舗装ひび割れ解析装置1bは、領域情報登録部102−2を備えなくてもよい。このように構成される場合、舗装ひび割れ解析装置1bのひび割れ率算出部107は、図15に示す舗装ひび割れ解析装置1aのひび割れ率算出部107aと同様の方法でひび割れ率を算出する。
その場合、各機能ブロックの機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録する。この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、CPU(Central Processing Unit)が実行することで実現してもよい。ここでいう「コンピュータシステム」とは、OS(Operating System)や周辺機器等のハードウェアを含むものとする。また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ROM(Read Only Memory)、CD−ROM等の可搬媒体のことをいう。また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」は、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置を含む。
また、舗装ひび割れ解析装置1、舗装ひび割れ解析装置1a、舗装ひび割れ解析装置1b、及び舗装ひび割れ解析装置2の各機能部は、ソフトウェア機能部であるものとしたが、舗装ひび割れ解析装置、舗装ひび割れ解析装置1a、舗装ひび割れ解析装置1b、及び舗装ひび割れ解析装置2の機能の一部又は全部は、LSI等のハードウェア機能部であってもよい。
Claims (9)
- 路面を撮影した撮影画像に基づいて、前記路面のひび割れを自動検出する舗装ひび割れ検出部と、
前記撮影画像を設定画面上に表示し、設定画面上で指定されたひび割れ率を算出する対象となる枠の範囲を表す起点位置、終点位置及び枠のサイズを登録する領域情報登録部と、
前記領域情報登録部によって登録された情報に基づいて所定の面積を有する枠を設定し、設定した前記枠と、前記ひび割れとに基づいて、前記所定の面積に占めるひび割れの面積の割合を示すひび割れ率を算出するひび割れ率算出部と、
を備える舗装ひび割れ解析装置。 - 前記ひび割れ率算出部は、画像上の前記ユーザが指定した起点から終点までの間を前記所定の面積を有する枠で区切り、前記所定の面積を有する枠毎に前記ひび割れ率を算出する、請求項1に記載の舗装ひび割れ解析装置。
- 前記ユーザの指示に応じて、画像上の路面の途中で前記枠の幅及び大きさの少なくとも1つを変更する変更部をさらに備える、請求項1に記載の舗装ひび割れ解析装置。
- 路面を撮影した撮影画像に基づいて、前記路面のひび割れを自動検出する舗装ひび割れ検出ステップと、
前記撮影画像を設定画面上に表示し、設定画面上で指定されたひび割れ率を算出する対象となる枠の範囲を表す起点位置、終点位置及び枠のサイズを登録する領域情報登録ステップと、
前記領域情報登録部によって登録された情報に基づいて所定の面積を有する枠を設定し、設定した前記枠と、前記ひび割れとに基づいて、前記所定の面積に占めるひび割れの面積の割合を示すひび割れ率を算出するひび割れ率算出ステップと、
を有する舗装ひび割れ解析方法。 - 前記ひび割れ率算出ステップにおいて、画像上の前記ユーザが指定した起点から終点までの間を前記所定の面積を有する枠で区切り、前記所定の面積を有する枠毎に前記ひび割れ率を算出する、請求項4に記載の舗装ひび割れ解析方法。
- 前記ユーザの指示に応じて、画像上の路面の途中で前記枠の幅及び大きさの少なくとも1つを変更する変更ステップをさらに有する、請求項4に記載の舗装ひび割れ解析方法。
- 路面を撮影した撮影画像に基づいて、前記路面のひび割れを自動検出する舗装ひび割れ検出ステップと、
前記撮影画像を設定画面上に表示し、設定画面上で指定されたひび割れ率を算出する対象となる枠の範囲を表す起点位置、終点位置及び枠のサイズを登録する領域情報登録ステップと、
前記領域情報登録部によって登録された情報に基づいて所定の面積を有する枠を設定し、設定した前記枠と、前記ひび割れとに基づいて、前記所定の面積に占めるひび割れの面積の割合を示すひび割れ率を算出するひび割れ率算出ステップと、
をコンピュータに実行させるための舗装ひび割れ解析プログラム。 - 前記ひび割れ率算出ステップにおいて、画像上の前記ユーザが指定した起点から終点までの間を前記所定の面積を有する枠で区切り、前記所定の面積を有する枠毎に前記ひび割れ率を算出する、請求項7に記載の舗装ひび割れ解析プログラム。
- 前記ユーザの指示に応じて、画像上の路面の途中で前記枠の幅及び大きさの少なくとも1つを変更する変更ステップをさらに実行させる、請求項7に記載の舗装ひび割れ解析プログラム。
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