JP7148387B2 - 外装材の損傷検出方法 - Google Patents
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Description
本実施形態に係る損傷検出方法では、外装材として建物1の屋根10の損傷を検出する。図1に示すように、この診断方法では、図1に示す撮像装置6を搭載した無人航空機(UAV)5と、処理装置7と、を用いて、屋根10の損傷を検出する。
無人航空機(UAV)5は、いわゆるドローンであり、無人航空機5は、無線コントローラ(図示)により、建物1等の上空まで操作される。無人航空機5には、撮像装置6が搭載されており、無線コントローラの操作により、対象物を撮像することができる。
処理装置7は、入力装置71、表示装置72、演算装置(CPU)73、および記憶装置(たとえばRAM等)74を備えている。処理装置7は、パーソナルコンピュータまたはスマートフォン、タブレット端末等の形態端末である。記憶装置74には、後述する工程で行う画像処理プログラム74A、解析プログラム74B等が記憶されている。なお、記憶装置74には、OS(オペレーションプログラム)(図示せず)が記憶され、画像処理プログラム74Aは、アプリケーションプログラムとしてインストールされている。
図3に示すように、損傷の検出対象である外装材は、屋根10であり、本実施形態では、屋根10は、たとえば矩形状のスレート瓦からなる屋根である。屋根10は、等間隔に配向された複数の第1の線状部分11と、隣接する第1の線状部分11の間に、各第1の線状部分11同士を繋ぐように、等間隔に複数の第2の線状部分12と、を有しており、前記第1の線状部分11に沿って配列された複数の第2の線状部分12の群と、これに隣接する複数の第2の線状部分12の群とは、第1の線状部分11に沿った方向にオフセットして千鳥状に配置されている。
このような屋根10に対して、図2に示す以下の一連の工程を行うことにより損傷部位を検出する。図2~8を参照しながら、第1実施形態に係る損傷検出方法を説明する。第1実施形態は、第2の発明の一実施形態に相当するものである。
まず、本実施形態では、図2に示す撮像工程S21を行う。図1に示すように建物1の屋根10を、撮像装置6で撮像する。この際、無人航空機5を建物1の上空に飛行させて、上方から屋根10を撮像装置6で撮像する。これにより、図3に示す如き屋根10の画像(撮像画像)10Aを取得することができる。撮像画像10Aは、処理装置7に送信され、処理装置7で、撮像した画像に対して以下の工程を行う。
次に、前処理工程S22を行う。この工程では、図3に示す屋根10の画像から、画像A1を抽出し、撮像装置6のレンズによるゆがみ等の補正を行う。また、抽出した画像A1に対して、射影変換等により、屋根10の勾配に合わせて画像を傾ける。これにより、図4(a)に示す抽出した画像A1から、図4(b)に示す前処理工程S22後の画像A2を得ることができる。なお、撮像工程S21において、無人航空機5での撮影の際、撮像装置6の向きを屋根面に対して垂直に向けて撮影すれば、射影変換を省略することができる。
次に、微分処理工程S23を行う。この工程では、画像A2をグレースケールに変換し、図5(a)に示す画像A3を得て、その後、グレースケールに変換した画像A3に対して、第1の線状部分11に沿った方向のエッジが強調されるように、微分処理を行う。これにより、第2の線状部分12を消す。
次に、周波数解析工程S24を行う。ここで、微分処理を行った画像A4に対して、ピクセルごとに、黒色から白色の色の変化に応じて、数値化されて、色数値が割り当てられている。この画像A4に対して、第1の線状部分11と交差する方向に沿って配列されているピクセル群の色数値に対して、フーリエ変換を行うことにより、色数値の周波数解析を行い、交差する方向に沿った色数値の変化の周期と位相を算出する。
次に、第1の線状部分除去工程S25を行う。この工程では、算出した周期と位相に基づいて、第1の線状部分11の出現パターンを推定し、推定した出現パターンに基づいて、微分処理を行った画像A4に対して、第1の線状部分11を画像A4から除去する。
次に、損傷部位特定工程S26を行う。第1の線状部分11を除去した画像A5から、屋根10の損傷部位13を特定する。具体的には、図4(a)に示す、前処理工程S2後の屋根10の状態がわかる画像A2に対して、画像A5の白色と黒色を逆転した画像を重ね合わせる。このようにして、図8(b)に示すように、より簡単な作業で、屋根10の損傷部位13を正確に特定した画像A6を得ることができる。
さらに、上述した方法とは異なる損傷検出方法として、屋根10に対して、図9に示す一連の工程を行うことにより損傷部位を検出する。以下に、図9~13を参照しながら、第2実施形態に係る損傷検出方法を説明する。第2実施形態は、第1の発明の一実施形態に相当するものである。
上述した方法と同様の方法によって、撮像工程S91と前処理工程S92とを行う。撮像工程S91では、屋根10の画像11Aを撮像し(図3参照)、図10(a)に示すように、その一部の画像B1を抽出する。次に、前処理工程S92により、図10(b)に示すように、ゆがみ等の無い画像B2を得ることができる。
次に、微分処理工程S93を行う。この工程では、画像B2をグレースケールに変換し、図10(c)に示す画像B3を得て、その後、グレースケールに変換した画像B3に対して、第2の線状部分12に沿った方向のエッジが強調されるように、微分処理を行う。これにより、画像B3から第1の線状部分11を消す。
次に、周波数解析工程S94を行う。ここで、微分処理を行った画像B4に対して、ピクセルごとに、黒色から白色の色の変化に応じて、数値化されて、色数値が割り当てられている。この画像B4に対して、第2の線状部分12と交差する方向(具体的には横方向)に沿って配列されているピクセル群の色数値に対して、フーリエ変換を行うことにより、色数値の周波数解析を行い、交差する方向に沿った色数値の変化の周期と位相を算出する。
この工程では、周期と位相に基づいて、逆フーリエ変換を行うことにより、微分処理を行った画像B4に応じたフィルタ画像を構築する。図12(a)は、実際の屋根10の一部の画像における前処理工程後の画像である。これに対して、図12(b)は、図12(a)の微分処理工程S93後の画像である。この工程では、さらに、図12(c)に示すフィルタ画像を作成する。
次に、第2の線状部分除去工程S96を行う。この工程では、フィルタ画像に対して、図10(d)に示す微分処理を行った画像B4を重ね合わせて、第2の線状部分12を微分処理の画像B4から除去する。具体的には、2つの画像の画素に対して、フィルタ画像の色数値が所定以上である場合には、画像B4の該当位置のピクセルを、その周りのピクセルと同等の色(黒色)を割り当てる。これにより、微分処理を行った画像B4に対して、第2の線状部分12の画像を目立たなくする。このようにして、図13(a)に示すように、損傷部位13の画像B5を得ることができる。たとえば、この画像B5を適当な閾値で2値化してもよい。
次に、損傷部位特定工程S97を行う。第2の線状部分12を除去した画像B5から、屋根10の損傷部位を特定する。具体的には、図10(b)に示す、前処理工程S2後の屋根10の状態がわかる画像B2に対して、図13(a)の画像B5の白色と黒色を逆転した画像を重ね合わせる。このようにして、図13(b)に示すように、より簡単な作業で、屋根10の損傷部位13を正確に特定した画像B6を得ることができる。
第3実施形態では、屋根10に対して、図14に示す一連の工程を行うことにより損傷部位を検出する。以下に、図14および図15を参照しながら、第3実施形態に係る損傷検出方法を説明する。第3実施形態は、第1の発明の一実施形態に相当するものである。
第4実施形態では、屋根10に対して、図16に示す一連の工程を行うことにより損傷部位を検出する。以下に、図17および図18を参照しながら、第4実施形態に係る損傷検出方法を説明する。第4実施形態は、第1の発明の一実施形態に相当するものである。
Claims (9)
- 等間隔に配向された複数の線状部分を有した外装材の損傷部位を検出する損傷検出方法であって、
前記外装材を撮像する工程と、
撮像した画像をグレースケールに変換し、前記グレースケールに変換した画像に対して、前記線状部分に沿った方向のエッジが強調されるように、微分処理を行う工程と、
前記微分処理を行った画像に対して、ピクセルごとに、黒色から白色の色の変化に応じて、数値化された色数値において、前記線状部分と交差する方向に沿って配列されているピクセル群の色数値に対して、フーリエ変換を行うことにより、前記色数値の周波数解析を行い、前記交差する方向に沿った前記色数値の変化の周期と位相を算出する工程と、
前記ピクセル群ごとの前記周期と前記位相に基づいて、逆フーリエ変換を行うことにより、前記微分処理を行った画像に応じたフィルタ画像を構築する工程と、
前記フィルタ画像を、前記微分処理を行った画像に重ね合わせることにより、前記外装材の損傷部位を特定する工程と、を備えることを特徴とする外装材の損傷検出方法。 - 前記線状部分は、等間隔に配向された複数の第1の線状部分と、隣接する第1の線状部分の間に、前記各第1の線状部同士を繋ぐように、等間隔に複数の第2の線状部分と、を有しており、前記第1の線状部分に沿って配列された複数の第2の線状部分の群と、これに隣接する複数の第2の線状部分の群とは、前記第1の線状部分に沿った方向にオフセットして千鳥状に配置されており、
前記微分処理を行う工程において、前記グレースケールに変換した画像に対して、前記第1および第2の線状部分のうちいずれか一方の線状部分に沿った方向のエッジが強調され、他方の線状部分が画像から消えるように、微分処理を行い、
前記色数値の変化の周期と位相を算出する工程において、前記他方の線状部分に沿った前記色数値の変化の周期と位相を算出することを特徴とする請求項1に記載の外装材の損傷検出方法。 - 撮像した前記外装材の画像に対して、前記一方の線状部分に沿った直線をハフ変換により検出し、検出した前記直線からなる画像を作成する工程と、
前記検出した直線の画像に基づいて、前記構築されたフィルタ画像を修正する工程と、をさらに含むことを特徴とする請求項2に記載の外装材の損傷検出方法。 - 前記微分処理を行う工程の前に、撮像した前記外装材の撮像画像から画像を抽出し、
前記微分処理を行う工程において、抽出した抽出画像と前記撮像画像に対して前記微分処理を行い、
前記微分処理を行った抽出画像に隣接する領域に、前記微分処理を行った抽出画像を複製することで、前記抽出画像を拡張した拡張画像を作成し、
作成した前記拡張画像に対して、前記色数値の変化の周期と位相を算出する工程と前記フィルタ画像を構築する工程とを行って、前記フィルタ画像として、前記拡張画像に対応した拡張フィルタ画像を構築し、
前記外装材の損傷部位を特定する工程において、前記拡張フィルタ画像を、前記微分処理を行った撮像画像に重ね合わせることにより、前記抽出画像を抽出した領域およびこれに隣接する領域の前記外装材の損傷部位を特定することを特徴とする請求項1~3のいずれか一項に記載の外装材の損傷検出方法。 - 前記微分処理を行った後、かつ、前記拡張画像を作成する前に、前記微分処理を行った抽出画像と、前記微分処理を行った撮像画像とを、前記外装材の表面の法線方向から撮像し、前記微分処理を行った画像となるように補正し、
補正した前記抽出画像から前記拡張フィルタ画像を構築し、
前記拡張フィルタ画像を、補正した前記撮像画像に重ね合わせることにより、前記抽出画像を抽出した領域およびこれに隣接する領域の前記外装材の損傷部位を特定することを特徴とする請求項4に記載の外装材の損傷検出方法。 - 等間隔に配向された複数の線状部分を有した外装材の損傷部位を検出する損傷検出方法であって、
前記外装材を撮像する工程と、
撮像した画像をグレースケールに変換し、前記グレースケールに変換した画像に対して、前記線状部分に沿った方向のエッジが強調されるように、微分処理を行う工程と、
前記微分処理を行った画像に対して、ピクセルごとに、黒色から白色の色の変化に応じて、数値化された色数値において、前記線状部分と交差する方向に沿って配列されているピクセル群の色数値に対して、フーリエ変換を行うことにより、前記色数値の周波数解析を行い、前記交差する方向に沿った前記色数値の変化の周期と位相を算出する工程と、
前記周期と前記位相に基づいて、前記線状部分の出現パターンを推定し、前記出現パターンに基づいて、前記微分処理を行った画像に対して、前記線状部分を前記画像から除去する工程と、
前記線状部分を除去した画像から、前記外装材の損傷部位を特定する工程と、を備えることを特徴とする外装材の損傷検出方法。 - 前記損傷部位を特定する工程において、前記除去する工程で得られた画像を、前記撮像する工程において撮像した画像に重ね合わせることにより、前記損傷部位を特定することを特徴とする請求項6に記載の外装材の損傷検出方法。
- 前記外装材は、スレート瓦が敷設された建物の屋根であることを特徴とする請求項1~7のいずれか一項に記載の外装材の損傷検出方法。
- 前記外装材の撮像を、撮像装置を搭載した無人航空機から行うことを特徴とする請求項1~8のいずれか一項に記載の外装材の損傷検出方法。
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