JP7201095B2 - 処理装置、処理方法及びプログラム - Google Patents

Description

本発明は、処理装置、処理方法及びコンピュータ可読媒体に関する。

鉄筋コンクリート構造物を建築する際、どの位置にどの太さの鉄筋を配置したかを検査する配筋検査を行う必要がある。配筋検査に関して、鉄筋の形状を検出する技術の開発が進められている。例えば、特許文献１には、３次元レーザスキャナを用いて鉄筋の点群データを取得し、取得した点群データに基づいて鉄筋の形状を検出する技術が開示されている。

特開２０１０－１５１５７７号公報

ところで、配置された鉄筋の形状を検出するために、取得された複数の鉄筋の点群データに対し、点群の位置情報に基づいてクラスタリング処理を行う必要がある。クラスタリング処理とは、同一構造物と考えられる点群をクラスタとして分類する処理である。しかしながら、配筋では縦横数多くの鉄筋が組み合わされているため、クラスタリング処理において、同一の鉄筋が複数のクラスタに分類されてしまったり、異なる鉄筋が同一のクラスタに分類されてしまったりすることがあった。このようにクラスタリング処理の精度が良くない場合、配筋検査を精度良く行なうことができないおそれがあった。

本発明は、以上の背景に鑑みなされたものであり、配筋検査を精度良く行なうことが可能になるように複数の鉄筋から取得された点群データを処理することができる処理装置を提供することを目的とする。

本発明の第１の態様に係る処理装置は、配筋検査において光照射された複数の鉄筋からの反射光に基づいて取得された三次元点群データを、前記三次元点群データの各点における位置情報に基づいて、前記複数の鉄筋に対応する形状単位であるクラスタに分類する分類手段と、分類されたクラスタの輪郭を平滑化処理する平滑化手段と、前記平滑化処理されたクラスタに含まれる第１のクラスタと第２のクラスタとが、同一の鉄筋に対応するか否かを、前記平滑化処理されたクラスタ間の位置関係に基づいて判定するクラスタ対応付け手段と、を備える。

本発明の第２の態様に係る処理方法は、配筋検査において光照射された複数の鉄筋からの反射光に基づいて取得された三次元点群データを、前記三次元点群データの各点における位置情報に基づいて、前記複数の鉄筋に対応する形状単位であるクラスタに分類するステップと、分類されたクラスタの輪郭を平滑化処理するステップと、前記分類されたクラスタに含まれる第１のクラスタと第２のクラスタとが、同一の鉄筋に対応するか否かを、平滑化処理されたクラスタ間の位置関係に基づいて判定するステップと、を備える。

本発明の第３の態様に係る非一時的なコンピュータ可読媒体は、配筋検査において光照射された複数の鉄筋からの反射光に基づいて取得された三次元点群データを、前記三次元点群データの各点における位置情報に基づいて、前記複数の鉄筋に対応する形状単位であるクラスタに分類するステップと、分類されたクラスタの輪郭を平滑化処理するステップと、前記分類されたクラスタに含まれる第１のクラスタと第２のクラスタとが、同一の鉄筋に対応するか否かを、平滑化処理されたクラスタ間の位置関係に基づいて判定するステップと、をコンピュータに実行させるプログラムが格納されている。

本発明によれば、配筋検査を精度良く行なうことが可能になるように複数の鉄筋から取得された点群データを処理することができる。

実施の形態１に係る処理装置の構成を示すブロック図である。 実施の形態２に係る処理装置の構成を示すブロック図である。 異形棒鋼の外形を示す模式図である。 実施の形態２に係る処理装置における、複数の鉄筋から取得された点群データを処理する流れについて説明するフローチャートである。 鉄筋より取得されたクラスタに対して平滑化処理を行った一例について示す図である。 図４のステップＳ３におけるサブルーチンの処理の流れについて示すフローチャートである。 ステップＳ１０２からステップＳ１０４の処理により輪郭線を抽出する方法の一例について説明する模式図である。 図６のステップＳ１０５における、第１輪郭線群と第２輪郭線群とで一致する輪郭線の数が閾値以上か否かの判定について、具体的に説明する模式図である。 図６のステップＳ１０５において、第１輪郭線群と第２輪郭線群とで一致すると判定されても、第１のクラスタと第２のクラスタとを対応付けしない場合について説明する模式図である。 第１のクラスタと第２のクラスタとの間に点群を補完する方法の一例について説明する模式図である。 鉄筋から取得されたクラスタに対して平準化処理をせずに、同一の鉄筋として対応付けするか否かの判定をした場合の問題点について説明する模式図である。 変形例１に係るクラスタ対応付け手段２１４の構成を示すブロック図である。 変形例１に係る、図４のステップＳ３のサブルーチンについて説明するフローチャートである。 図１３に示す、ステップＳ２０１からステップＳ２０３の処理について具体的に説明する模式図である。 変形例２に係る処理装置の構成を示すブロック図である。 実施の形態２に係る処理装置における、複数の鉄筋から取得された点群データを処理する流れの、図４とは別の例について示すフローチャートである。 変形例２に係る、複数の鉄筋から取得された点群データの処理について具体的に説明する模式図である。 変形例３に係る処理装置の構成を示すブロック図である。 処理装置における、複数の鉄筋から取得された点群データを処理する流れの、図４及び図１６とは別の例について示すフローチャートである。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。説明の明確化のため、以下の記載及び図面は、適宜、省略、及び簡略化がなされている。各図面において、同一の要素には同一の符号が付されており、必要に応じて重複説明は省略されている。なお、図に示した右手系ＸＹＺ座標は、構成要素の位置関係を説明するための便宜的なものである。

［実施の形態１］
以下、実施の形態１について説明する。
図１は、実施の形態１に係る処理装置１０の構成を示すブロック図である。図１に示すように、処理装置１０は、分類手段１２と、平滑化手段１３と、クラスタ対応付け手段１４と、を備えている。

分類手段１２は、配筋検査において光照射された複数の鉄筋からの反射光に基づいて取得された三次元点群データを、三次元点群データの各点における位置情報に基づいて、複数の鉄筋に対応する形状単位であるクラスタに分類する。平滑化手段１３は、分類されたクラスタの輪郭を平滑化処理する。クラスタ対応付け手段１４は、分類されたクラスタに含まれる第１のクラスタと第２のクラスタとが、同一の鉄筋に対応するか否かを、平滑化処理されたクラスタ間の位置関係に基づいて判定する。

上述のように構成された処理装置１０によれば、配筋検査を精度良く行なうことが可能になるように複数の鉄筋から取得された点群データを処理することができる。

［実施の形態２］
以下、実施の形態２について説明する。
まず、実施の形態２にかかるに係る処理装置の構成例について説明する。図２は、実施の形態２に係る処理装置１１０の構成を示すブロック図である。図２に示すように、処理装置１１０は、分類手段１１２と、平滑化手段１１３と、クラスタ対応付け手段１１４と、点群補完手段１１５と、を備えている。

分類手段１１２は、配筋検査において光照射された複数の鉄筋からの反射光に基づいて取得された点群データ（三次元点群データ）を、点群データの各点における位置情報に基づいて、複数の鉄筋に対応する形状単位であるクラスタに分類する。

複数の鉄筋への光照射は三次元センサ１１１により行う。三次元センサ１１１は、少なくとも光の振幅情報をもとに距離を測ることができるもので、配置された複数の鉄筋に対して光を照射して点群データを取得する。三次元センサ１１１は、例えば３Ｄ－ＬｉＤＡＲ（Ｌｉｇｈｔ Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ａｎｄ Ｒａｎｇｉｎｇ)センサである。

鉄筋コンクリート構造物の建築の際に配筋される鉄筋は、異形棒鋼（異形鉄筋）と呼ばれる。図３は、異形棒鋼の外形を示す模式図である。図３に示すように、異形棒鋼には表面に「リブ」や「節」と呼ばれる凹凸の突起が設けられている。異形棒鋼は径に応じて“Ｄ１０”、“Ｄ１３”、“Ｄ１６”、“Ｄ１９”のような規格名が定められている。規格名に示される数字は、例えば、Ｄ１０の直径が９．５３ｍｍ、Ｄ１３の直径が１２．７ｍｍと、異形棒鋼のおおよその直径を示している。すなわち、異形棒鋼の直径は２～３ｍｍごとに規格化されている。

再び図２を参照し、平滑化手段１１３は、分類手段１１２により分類されたクラスタの輪郭を平滑化処理する。ここで、分類されたクラスタに対して行う平滑化処理の方法として、一般的な平滑化処理の方法を用いることができる。

クラスタ対応付け手段１１４は、平滑化手段１１３により平滑化処理されたクラスタに含まれる第１のクラスタと第２のクラスタとが、同一の鉄筋に対応するか否かを、当該平滑化処理されたクラスタ間の位置関係に基づいて判定する。クラスタ対応付け手段１１４は、方向検出手段１１４ａと、射影クラスタ生成手段１１４ｂと、輪郭線抽出手段１１４ｃと、輪郭線一致数算出手段１１４ｄと、判定手段１１４ｅと、を備えている。

方向検出手段１１４ａはクラスタの方向を検出する。例えば、クラスタにおける、点の数が最も少なく並んでいる最短方向や、点の数が最も多く並んでいる最長方向を検出する。ここで、点の数が最も少なく並んでいる、とは点の数がゼロの場合を含まないものとする。射影クラスタ生成手段１１４ｂは、第１のクラスタを第１のクラスタの最短方向に垂直な平面に射影した第１の射影クラスタと、第２のクラスタを第２のクラスタの最短方向に垂直な平面に射影した第２の射影クラスタを生成する。

輪郭線抽出手段１１４ｃは、第１のクラスタと第２のクラスタの輪郭線を抽出する。輪郭線一致数算出手段１１４ｄは、第１のクラスタと第２のクラスタで一致する輪郭線の数を算出する。判定手段１１４ｅは、第１のクラスタと第２のクラスタとを、同一の鉄筋として対応付けするか否かを、平滑化処理されたクラスタ間の位置関係に基づいて判定する。

点群補完手段１１５は、クラスタ対応付け手段１１４において第１のクラスタと第２のクラスタとを対応付けすると判定された場合に、第１のクラスタと第２のクラスタとの間に点群を補完する。

次に、図２に示す処理装置１１０における、複数の鉄筋から取得された点群データを処理する流れについて説明する。なお、以下の説明では図２についても適宜参照する。

図４は、処理装置１１０における、複数の鉄筋から取得された点群データを処理する流れについて説明するフローチャートである。図４に示すように、まず、分類手段１１２が、光照射された複数の鉄筋からの反射光に基づいて取得された点群データを、当該点群データの各点における位置情報に基づいて、当該複数の鉄筋に対応する形状単位であるクラスタに分類する（ステップＳ１）。続いて、平滑化手段１１３が、分類されたクラスタの輪郭を平滑化処理する（ステップＳ２）。続いて、クラスタ対応付け手段１１４が、平滑化処理されたクラスタに含まれる第１のクラスタと第２のクラスタとが、同一の鉄筋に対応するか否かを、当該平滑化処理されたクラスタ間の位置関係に基づいて判定する（ステップＳ３）。続いて、点群補完手段１１５が、クラスタ対応付け手段１１４において第１のクラスタと第２のクラスタとを対応付けすると判定された場合に、第１のクラスタと第２のクラスタとの間に点群を補完する（ステップＳ４）。

図３を参照して説明したように鉄筋の表面には節やリブなどの凹凸が多数存在する。図５は、鉄筋より取得されたクラスタに対して平滑化処理を行った一例について示す図である。図５の左側に示すように、平滑化処理前のクラスタには、輪郭に節に対応する突出部分が多く存在する。これに対し、図５の右側に示すように、平滑化処理後のクラスタでは、突出部分がほぼ無くなっている。このように、鉄筋より取得されたクラスタに対して平滑化処理を行うことで、クラスタの輪郭線の検出を精度良く行うことができる。これにより、分類されたクラスタ間の連結関係の推定を精度良く行うことが可能になる。なお、クラスタの輪郭線の検出方法については後述する。

次に、図４のステップＳ３における、第１のクラスタと第２のクラスタとを同一の鉄筋として対応付けするか否かを判定する方法について具体的に説明する。なお、以下の説明では図２についても適宜参照する。

図６は、図４のステップＳ３におけるサブルーチンの処理の流れについて示すフローチャートである。図６に示すように、まず、方向検出手段１１４ａが、第１のクラスタと第２のクラスタについて、それぞれ最短方向を検出する（ステップＳ１０１）。続いて、射影クラスタ生成手段１１４ｂが、第１のクラスタを第１のクラスタの最短方向に垂直な平面に射影した第１の射影クラスタと、第２のクラスタを第２のクラスタの最短方向に垂直な平面に射影した第２の射影クラスタを生成する（ステップＳ１０２）。

ステップＳ１０２に続いて、輪郭線抽出手段１１４ｃが、第１の射影クラスタと第２の射影クラスタの輪郭線を抽出する（ステップＳ１０３）。続いて、輪郭線一致数算出手段１１４ｄが、第１の射影クラスタから抽出された複数の輪郭線である第１輪郭線群と第２の射影クラスタから抽出された複数の輪郭線である第２輪郭線群との照合を行ない、第１輪郭線群と第２輪郭線群とで一致する輪郭線の数を算出する（ステップＳ１０４）。

ステップＳ１０４に続いて、判定手段１１４ｅが、第１の射影クラスタと第２の射影クラスタとで一致する輪郭線の数が閾値以上か否かを判定する（ステップＳ１０５）。ここで、鉄筋の場合には閾値は２となる。ステップＳ１０５において、第１の射影クラスタと第２の射影クラスタとで一致する輪郭線の数が閾値以上の場合、判定手段１１４ｅにおいて、第１のクラスタと第２のクラスタを同一の鉄筋として対応付けする（ステップＳ１０６）。ステップＳ１０５において、第１のクラスタと第２のクラスタとで一致する輪郭線の数が閾値未満の場合、判定手段１１４ｅにおいて、第１のクラスタと第２のクラスタを同一の鉄筋としての対応付けしない（ステップＳ１０７）。

ステップＳ１０１において、分類されたクラスタから最短方向を検出する方法として、主成分分析（ＰＣＡ：Ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ Ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ Ａｎａｌｙｓｉｓ）の手法を適用することができる。主成分分析の手法では、主成分（固有ベクトル）の固有値が分散である。主成分分析の手法では、固有値が大きいから順に第１主成分、第２主成分、・・・と呼ぶ。クラスタは３つのパラメータ（ｘ、ｙ、ｚ）から成るため、第１主成分、第２主成分、第３主成分と、３つの主成分が得られる。

上述したように、最短方向は、クラスタより検出される点の数が最も少なく並んでいる方向である。クラスタＣ１３の最短方向は、例えば、主成分分析の手法により検出する。主成分分析の手法では、最短方向において、点の分散に相当する、主成分の固有値が最小になる。つまり、主成分の固有値が最小となる第３主成分が最短方向である。よって、主成分分析の手法によって第３主成分を検出することで最短方向を検出することができる。

なお、主成分分析の手法では、クラスタにおいて点の数が最も多く並んでいる方向である最長方向も検出することができる。最長方向において、点の分散に相当する、主成分の固有値が最大になる。つまり、主成分の固有値が最大となる第１主成分が最長方向である。

次に、ステップＳ１０２からステップＳ１０４の処理により輪郭線を抽出する方法の一例について説明する。鉄筋より取得されたクラスタは輪郭に曲線部分を有するので、クラスタを最短方向に垂直な平面に射影した射影クラスタを生成して、当該射影クラスタから輪郭線を抽出するようにする。

図７は、ステップＳ１０２からステップＳ１０４の処理により輪郭線を抽出する方法の一例について説明する模式図である。図７に示すように、まず、輪郭に曲線部分を有するクラスタＣ１３の最短方向を検出する。続いて、クラスタＣ１３を最短方向に垂直な平面Ｐ１に射影する。続いて、クラスタＣ１３を平面Ｐ１に射影することにより得られた射影クラスタＳＣ１３ｃから輪郭線（Ｌ１３ａ、Ｌ１３ｂ、Ｌ１３ｃ、Ｌ１３ｄ）を抽出する。

図８は、図６のステップＳ１０５における、第１輪郭線群と第２輪郭線群とで一致する輪郭線の数が閾値以上か否かの判定について、具体的に説明する模式図である。ここで、一致する輪郭線の数の閾値を２本とする。

図８に示すように、平滑化処理後のクラスタＣ２１の射影クラスタＳＣ２１からは輪郭線Ｌ２１ａ、Ｌ２１ｂ、Ｌ２１ｃ、Ｌ２１ｄが抽出されている。平滑化処理後のクラスタＣ２２の射影クラスタＳＣ２２からは輪郭線Ｌ２２ａ、Ｌ２２ｂ、Ｌ２２ｃ、Ｌ２２ｄが抽出されている。平滑化処理後のクラスタＣ２３の射影クラスタＳＣ２３からは輪郭線Ｌ２３ａ、Ｌ２３ｂ、Ｌ２３ｃ、Ｌ２３ｄが抽出されている。

まず、第１のクラスタがクラスタＣ２１、第２のクラスタがクラスタＣ２２であるとして検討する。第１輪郭線群は、クラスタＣ２１の射影クラスタＳＣ２１から抽出された輪郭線Ｌ２１ａ、Ｌ２１ｂ、Ｌ２１ｃ、Ｌ２１ｄである。第２輪郭線群は、クラスタＣ２２の射影クラスタＳＣ２２から抽出された輪郭線Ｌ２２ａ、Ｌ２２ｂ、Ｌ２２ｃ、Ｌ２２ｄである。第１輪郭線群と第２輪郭線群とでは、輪郭線Ｌ２１ａと輪郭線Ｌ２２ａ、輪郭線Ｌ２１ｂと輪郭線Ｌ２２ｂ、が一致している。つまり、第１輪郭線群と第２輪郭線群とで一致する輪郭線の数は２本で、閾値以上である。よって、クラスタＣ２１とクラスタＣ２２は同一の鉄筋として対応付けする。

次に、第１のクラスタがクラスタＣ２１、第２のクラスタがクラスタＣ２３であるとして検討する。第１輪郭線群は、クラスタＣ２１の射影クラスタＳＣ２１から抽出された輪郭線Ｌ２１ａ、Ｌ２１ｂ、Ｌ２１ｃ、Ｌ２１ｄである。第２輪郭線群は、クラスタＣ２３の射影クラスタＳＣ２３から抽出された輪郭線Ｌ２３ａ、Ｌ２３ｂ、Ｌ２３ｃ、Ｌ２３ｄである。第１輪郭線群と第２輪郭線群とでは、一致する輪郭線がない。つまり、第１輪郭線群と第２輪郭線群とで一致する輪郭線の数は閾値未満である。よって、クラスタＣ２１とクラスタＣ２３は同一の鉄筋としての対応付けはしない。

次に、図６のステップＳ１０５において、第１輪郭線群と第２輪郭線群とで一致すると判定されても、第１のクラスタと第２のクラスタとを対応付けしない場合について説明する。

図９は、図６のステップＳ１０５において、第１輪郭線群と第２輪郭線群とで一致すると判定されても、第１のクラスタと第２のクラスタとを対応付けしない場合について説明する模式図である。ここで、クラスタＣ１の射影クラスタと、クラスタＣ２の射影クラスタと、が一致しているとする。また、クラスタＣ２の射影クラスタと、クラスタＣ３の射影クラスタと、が一致しているとする。

図９に示すように、クラスタＣ１とクラスタＣ２はいずれも鉄筋Ｂ１から取得された点群、クラスタＣ３は鉄筋Ｂ２から取得された点群、クラスタＣ４は鉄筋Ｂ３から取得された点群である。クラスタＣ１とクラスタＣ２は同一の鉄筋から取得されたものなので、同一の鉄筋として対応付けする必要がある。一方、クラスタＣ２とクラスタＣ３は別々の鉄筋から取得されたものなので、同一の鉄筋としての対応付けはしないようにする必要がある。

鉄筋Ｂ１における、三次元センサ１１１に対して手前側の位置には鉄筋Ｂ３が存在している。このため、鉄筋Ｂ１の領域Ｔ１からは、鉄筋Ｂ３の影になって三次元センサ１１１からの光が当たらないので、点群が取得されない。領域Ｔ１の三次元センサ１１１に対して手前側の位置には鉄筋Ｂ３が存在しているので、当該位置からは点群が取得される。

一方、鉄筋Ｂ１と鉄筋Ｂ２とは別々の鉄筋である。このため、鉄筋Ｂ１と鉄筋Ｂ２の間の領域Ｔ２からは点群が取得されない。領域Ｔ２の三次元センサ１１１に対して手前側の位置には鉄筋が存在していないので、当該位置からも点群が取得されない。

クラスタＣ２とクラスタＣ３のように、別々の鉄筋から取得された２つのクラスタから生成された射影クラスタが、偶然、一致してしまう場合もあり得る。そこで、クラスタ対応付け手段１１４は、第１のクラスタと第２のクラスタとの間の三次元センサに対して手前側の位置に、所定数以上の点が含まれる第３のクラスタが存在しているか否かを判定する。そして、第３のクラスタが存在している場合には、第１のクラスタと第２のクラスタを対応付けし、第３のクラスタが存在していない場合には、第１のクラスタと第２のクラスタを対応付けしないようにする。

つまり、クラスタＣ１とクラスタＣ２との間の三次元センサ１１１に対して手前側の位置には、所定数以上の点が含まれるクラスタＣ４が存在するので、クラスタＣ１とクラスタＣ２を対応付けする。一方、クラスタＣ２とクラスタＣ３との間の三次元センサ１１１に対して手前側の位置には、所定数以上の点が含まれるクラスタが存在しないので、クラスタＣ２とクラスタＣ３は対応付けしない。そして、点群補完手段１１５（図２参照）により、対応付けされたクラスタＣ１とクラスタＣ２との間の領域Ｔ１に点群を補完する。これにより、鉄筋Ｂ１に対応するクラスタＣ５が得られる。

次に、図４のステップＳ４において、第１のクラスタと第２のクラスタとの間に点群を補完する方法について説明する。
図１０は、第１のクラスタと第２のクラスタとの間に点群を補完する方法の一例について説明する模式図である。図１０に示すように、クラスタＣ９とクラスタＣ１０は、クラスタの輪郭における輪郭線が２本一致しているとする（輪郭線ｑ２、輪郭線ｑ３が一致）。クラスタの輪郭における輪郭線が２本一致している場合、対応付けする２つのクラスタである、クラスタＣ９とクラスタＣ１０の間において、一致している輪郭線うちで互いに対向する２つの輪郭線の間（ここでは輪郭線ｑ２と輪郭線ｑ３の間）に点群を補間する。これにより、クラスタＣ９とクラスタＣ１０とを同一の鉄筋として対応付けしたクラスタＣ１１が生成される。

次に、鉄筋から取得されたクラスタに対して平準化処理をせずに、同一の鉄筋として対応付けするか否かの判定をした場合の問題点について説明する。
図１１は、鉄筋から取得されたクラスタに対して平準化処理をせずに、同一の鉄筋として対応付けするか否かの判定をした場合の問題点について説明する模式図である。図１１に示されている、クラスタＣ３１とクラスタＣ３２とは同一の鉄筋から取得されたものであるとする。

射影クラスタＳＣ３１はクラスタＣ３１を最短方向に垂直な平面に射影したものであり、射影クラスタＳＣ３２はクラスタＣ３２を最短方向に垂直な平面に射影したものである。射影クラスタＳＣ３１からは輪郭線Ｌ３１ａ、Ｌ３１ｂ、Ｌ３１ｃ、Ｌ３１ｄが抽出される。また、射影クラスタＳＣ３２からは輪郭線Ｌ３２ａ、Ｌ３２ｂ、Ｌ３２ｃ、Ｌ３２ｄが抽出される。

鉄筋の表面には節やリブなどの凹凸がある（図３参照）。節は、鉄筋の本体部分に対して大きさが小さいため、クラスタにおける節に対応する部分では点の数が少なく、形状の誤差が生じやすい。図１１に示すように、一致するはずである、射影クラスタＳＣ３１の輪郭線Ｌ３１ａと射影クラスタＳＣ３２の輪郭線Ｌ３２ａ、及び、射影クラスタＳＣ３１の輪郭線Ｌ３１ｂと射影クラスタＳＣ３２の輪郭線Ｌ３２ｂ、がいずれも一致しないことが起こりうる。図１１に示す、クラスタＣ３１とクラスタＣ３２は、輪郭線が一致する本数が閾値である２未満なので、同一の鉄筋ではないと判定される。このように、鉄筋から取得されたクラスタに対して平準化処理をせずに、同一の鉄筋としての対応付けするか否かの判定をした場合、同一の鉄筋が複数のクラスタに分類されてしまったり、異なる鉄筋が同一のクラスタに分類されてしまったりするおそれが高い。

本実施の形態に係る処理装置１１０では、平滑化手段１３が、分類されたクラスタの輪郭を平滑化処理する。そして、クラスタ対応付け手段１４が、平滑化処理されたクラスタに含まれる第１のクラスタと第２のクラスタとが、同一の鉄筋に対応するか否かを、当該平滑化処理されたクラスタ間の位置関係に基づいて判定する。このようにすることで、同一の鉄筋が複数のクラスタに分類されてしまったり、異なる鉄筋が同一のクラスタに分類されてしまったりするおそれを低減することができる。これにより、配筋検査を精度良く行なうことが可能になるように複数の鉄筋から取得された点群データを処理することができる。

［変形例１］
次に、図４のステップＳ３のサブルーチンの図６に示すサブルーチンとは別の一例について説明する。なお、以下の説明では図２についても適宜参照する。

変形例１に係るサブルーチンでは、図６に示すサブルーチンの処理に先立ち、以下に説明する前処理を行う点のみが図６に示すサブルーチンとの相違点である。図１２は、変形例１に係るクラスタ対応付け手段２１４の構成を示すブロック図である。図１２に示すように、変形例１に係るクラスタ対応付け手段２１４は、図２に示すクラスタ対応付け手段１１４に対して、基準クラスタ抽出手段１１４ｆと、比較対象クラスタ抽出手段１１４ｇと、をさらに備えている。

基準クラスタ抽出手段１１４ｆは、平滑化処理されたクラスタのうちで最長方向が所定の長さ以上のクラスタを基準クラスタとして抽出する。なお、基準クラスタのうち任意のクラスタを第１のクラスタとする。比較対象クラスタ抽出手段１１４ｇは、平滑化処理されたクラスタのうちで最長方向が第１のクラスタの最長方向と一致するクラスタを比較対象クラスタとして抽出する。なお、比較対象クラスタのうち任意のクラスタを第２のクラスタとする。

図１３は、変形例１に係る、図４のステップＳ３のサブルーチンについて説明するフローチャートである。図１３に示すように、まず、方向検出手段１１４ａが、分類されたクラスタに対して平滑化処理を行った後のクラスタについて最長方向を検出する（ステップＳ２０１）。なお、最長方向の検出方法は、例えば、上述した主成分分析の手法により行う。続いて、基準クラスタ抽出手段１１４ｆが、平滑化処理を行った後のクラスタのうちで、最長方向が所定の長さ以上のクラスタを基準クラスタとして抽出し、基準クラスタのうち任意のクラスタを第１のクラスタとする（ステップＳ２０２）。続いて、比較対象クラスタ抽出手段１１４ｇが、平滑化処理を行った後のクラスタのうちで最長方向が第１のクラスタの最長方向と同じクラスタを比較対象クラスタとして抽出し、比較対象クラスタのうち任意のクラスタを第２のクラスタとする（ステップＳ２０３）。そして、ステップＳ２０３に続いて、図６に示すサブルーチンの処理を実行する。

図１４は、図１３に示す、ステップＳ２０１からステップＳ２０３の処理について具体的に説明する模式図である。図１４に示すように、複数の鉄筋から取得されたクラスタをクラスタＣ４１、クラスタＣ４２、クラスタＣ４３とする。ここで、クラスタＣ４１の最長方向の長さＬ１が所定の長さＬｓｅｔ以上であるとすると、クラスタＣ４１は基準クラスタである。基準クラスタであるクラスタＣ４１を第１のクラスタとすると、クラスタＣ４２の最長方向Ｔ４２はクラスタ４１の最長方向Ｔ４１と同じである。よって、クラスタＣ４２を第２のクラスタとして、クラスタＣ４１とクラスタＣ４２とを対応付けするか否かの判定を行う。これに対し、基準クラスタであるクラスタＣ４１を第１のクラスタとすると、クラスタＣ４３の最長方向Ｔ４３はクラスタＣ４１の最長方向Ｔ４１と異なる。よって、クラスタＣ４１とクラスタＣ４２については、対応付けするか否かの検討を行わない。

配置された鉄筋は、棒状の細長い形状である。このため、鉄筋より取得されたクラスタに連結関係があるとすれば最長方向においてである。よって、第１のクラスタと対応付けするか否かの検討は、最長方向が第１のクラスタの最長方向と一致するクラスタについてのみ行えば良い。このようにすることで、計算負荷を大幅に低減することができる。なお、最長方向の長さが所定の長さ以上のクラスタを基準クラスタとしているのは、クラスタの最長方向の長さが所定の長さより短い場合では、誤差により当該クラスタの最長方向が対応する鉄筋の長手方向からずれているおそれがあるからである。

［変形例２］
処理装置１１０における、複数の鉄筋から取得された点群データを処理する流れの、図４とは別の一例について説明する。なお、以下の説明では図２についても適宜参照する。

図１５は、変形例２に係る処理装置３１０の構成を示すブロック図である。図１５に示すように、変形例２に係る処理装置３１０は、図２に示す処理装置１１０に対して、クラスタ抽出手段１１６と、基準平面決定手段１１７と、をさらに備えている。クラスタ抽出手段１１６は、複数の鉄筋に対して光照射する三次元センサに対して遮るものが手前に存在しない位置に存在する鉄筋に対応するクラスタのうちで最長方向が同じものを平面決定クラスタとして抽出する。基準平面決定手段１１７は、平面決定クラスタが含まれる平面である第１基準平面と、第１基準平面に垂直でかつ平面決定クラスタの最長方向に水平な第２基準平面と、第１基準平面及び第２基準平面に垂直な第３基準平面と、を決定する。

図１６は、処理装置１１０における、複数の鉄筋から取得された点群データを処理する流れの、図４とは別の例について示すフローチャートである。図１６に示すように、まず、分類手段１１２が、三次元センサ１１１により光照射された複数の鉄筋からの反射光に基づいて取得された点群データを、当該点群データの各点における位置情報に基づいて、当該複数の鉄筋に対応する形状単位であるクラスタに分類する（ステップＳ３０１）。

ステップＳ３０１に続いて、クラスタ抽出手段１１６が、分類したクラスタのうち、三次元センサ１１１に対して遮るものが手前に存在しない位置に存在する鉄筋に対応するクラスタを抽出する（ステップＳ３０２）。続いて、方向検出手段１１４ａが、ステップＳ３０２において抽出されたクラスタのそれぞれについて最長方向を検出する（ステップＳ３０３）。続いて、クラスタ抽出手段１１６が、ステップＳ３０３で抽出されたクラスタのうち最長方向が同じものを平面決定クラスタとして抽出する（ステップＳ３０４）。

ステップＳ３０４に続いて、基準平面決定手段１１７が、第１基準平面と第２基準平面と第３基準平面を決定する（ステップＳ３０５）。ここで、第１基準平面は、平面決定クラスタが含まれる平面であり、第２基準平面は、第１基準平面に垂直でかつ平面決定クラスタの最長方向に水平な平面であり、第３基準平面は、第１基準平面及び第２基準平面に垂直な平面である。

ステップＳ３０５に続いて、平滑化手段１１３が、最長方向が第１基準平面、第２基準平面、第３基準平面のいずれかに水平なクラスタについて、輪郭の平滑化処理をする（ステップＳ３０６）。続いて、クラスタ対応付け手段１１４が、輪郭の平滑化処理をされたクラスタに含まれる第１のクラスタと第２のクラスタとが、同一の鉄筋に対応するか否かを、平滑化されたクラスタ間の位置関係に基づいて判定する（ステップＳ３０７）。なお、ステップＳ３０７の処理には、図６に示したサブルーチンの処理を適用する。続いて、点群補完手段１１５が、クラスタ対応付け手段１１４において第１のクラスタと第２のクラスタとを対応付けすると判定された場合に、第１のクラスタと第２のクラスタとの間に点群を補完する（ステップＳ３０８）。

図１７は、変形例２に係る、複数の鉄筋から取得された点群データの処理について具体的に説明する模式図である。図１７の上段に示すように、クラスタＣ５１、クラスタＣ５２、クラスタＣ５３、クラスタＣ５４が、三次元センサ１１１に対して遮るものが手前に存在しない位置に存在する鉄筋に対応するクラスタである。クラスタＣ５１の最長方向を最長方向Ｔ５１、クラスタＣ５２の最長方向を最長方向Ｔ５２、クラスタＣ５３の最長方向を最長方向Ｔ５３、クラスタＣ５４の最長方向を最長方向Ｔ５４とする。ここで、最長方向Ｔ５１、最長方向Ｔ５２、最長方向Ｔ５３、最長方向Ｔ５４が全て同じ方向であるとすると、クラスタＣ５１、クラスタＣ５２、クラスタＣ５３、クラスタＣ５４が平面決定クラスタとなる。よって、平面決定クラスタである、クラスタＣ５１、クラスタＣ５２、クラスタＣ５３及びクラスタＣ５４が含まれる平面が第１基準平面Ｐ１１である。

図１７の下段に示すように、第１基準平面Ｐ１１に垂直でかつ平面決定クラスタの最長方向に水平な平面が第２基準平面Ｐ１２である。また、第１基準平面Ｐ１１及び第２基準平面Ｐ１２に垂直な平面が第３基準平面Ｐ１３である。

配筋には、設計に寄与する主鉄筋に加えて、幅留め用の配筋などの補助鉄筋（補強筋）が多数存在する場合がある。補強筋は設計に対して寄与しないので配筋検査で検出する必要はない。主鉄筋は、最長方向が第１基準平面、第２基準平面、第３基準平面のいずれかに水平であるが、補強筋は、最長方向が第１基準平面、第２基準平面、第３基準平面のいずれにも水平でない場合が多い。上述のように、平滑化処理をするクラスタを、最長方向が第１基準平面、第２基準平面、第３基準平面のいずれかに水平なものに限定すると、補強筋をクラスタの連結関係の推定から除外することができる。これにより、計算負荷を軽減し、かつ、クラスタの連結関係の推定精度を向上させることができる。

［変形例３］
処理装置１１０における、複数の鉄筋から取得された点群データを処理する流れの、図４及び図１６とは別の一例について説明する。なお、以下の説明では図２についても適宜参照する。

図１８は、変形例３に係る処理装置４１０の構成を示すブロック図である。図１８に示すように、変形例３に係る処理装置４１０は、図２に示す処理装置１１０に対して、基準方向決定手段１１８をさらに備えている。基準方向決定手段１１８は、第１基準方向、第２基準方向及び第３基準方向を決定する。ここで、第１基準方向は、分類したクラスタのそれぞれについて最長方向の頻度が高い方向である。第２基準方向は、当該頻度が第１基準方向に次いで高い方向である。配置された鉄筋の場合、大半の鉄筋は縦横に結束されているので、第１基準方向と第２基準方向は直交する。第３基準方向は、第１基準方向と第２基準方向の外積の方向である。

図１９は、処理装置１１０における、複数の鉄筋から取得された点群データを処理する流れの、図４及び図１６とは別の例について示すフローチャートである。図１９に示すように、まず、分類手段１１２が、三次元センサ１１１により光照射された複数の鉄筋からの反射光に基づいて取得された点群データを、当該点群データの各点における位置情報に基づいて、当該複数の鉄筋に対応する形状単位であるクラスタに分類する（ステップＳ４０１）。

ステップＳ４０１に続いて、方向検出手段１１４ａが、分類したクラスタのそれぞれについて最長方向を検出する（ステップＳ４０２）。続いて、基準方向決定手段１１８が、ステップＳ４０２で検出された最長方向の頻度が最も高い第１基準方向と当該頻度が第１基準方向に次いで高い第２基準方向を決定する（ステップＳ４０３）。続いて、基準方向決定手段１１８が、第１基準方向と第２基準方向の外積の方向である第３基準方向を決定する（ステップＳ４０４）。

ステップＳ４０４に続いて、平滑化手段１１３が、最短方向が、第１基準方向、第２基準方向、第３基準方向のうちのいずれかの方向に平行なクラスタについて、輪郭の平滑化処理をする（ステップＳ４０５）。続いて、クラスタ対応付け手段１１４が、輪郭の平滑化処理をされたクラスタに含まれる第１のクラスタと第２のクラスタとが、同一の鉄筋に対応するか否かを、平滑化されたクラスタ間の位置関係に基づいて判定する（ステップＳ４０６）。なお、ステップＳ４０６の処理には、図６に示したサブルーチンの処理を適用する。続いて、点群補完手段１１５が、クラスタ対応付け手段１１４において第１のクラスタと第２のクラスタとを対応付けすると判定された場合に、第１のクラスタと第２のクラスタとの間に点群を補完する（ステップＳ４０７）。

配筋には、設計に寄与する主鉄筋に加えて、幅留め用の配筋などの補助鉄筋（補強筋）が多数存在する場合がある。補強筋は設計に対して寄与しないので配筋検査で検出する必要はない。主鉄筋は、最長方向が２方向と外積方向のうちのいずれかに水平であるが、補強筋は、最長方向が、２方向と外積方向のうちのいずれの方向にも平行でない場合が多い。上述のように、平滑化処理をするクラスタを、最長方向が、２方向と外積方向のうちのいずれかの方向に平行なクラスタのいずれかに水平なものに限定すると、補強筋をクラスタの連結関係の推定から除外することができる。これにより、計算負荷を軽減し、かつ、クラスタの連結関係の推定精度を向上させることができる。

上述の実施の形態では、本発明をハードウェアの構成として説明したが、本発明は、これに限定されるものではない。本発明は、各処理を、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）にプログラムを実行させることにより実現することも可能である。

上述の処理を実現するためのプログラムは、様々なタイプの非一時的なコンピュータ可読媒体（ｎｏｎ－ｔｒａｎｓｉｔｏｒｙ ｃｏｍｐｕｔｅｒ ｒｅａｄａｂｌｅ ｍｅｄｉｕｍ）を用いて格納され、コンピュータに供給することができる。非一時的なコンピュータ可読媒体は、様々なタイプの実体のある記録媒体（ｔａｎｇｉｂｌｅ ｓｔｏｒａｇｅ ｍｅｄｉｕｍ）を含む。非一時的なコンピュータ可読媒体の例は、磁気記録媒体（例えばフレキシブルディスク、磁気テープ、ハードディスクドライブ）、光磁気記録媒体（例えば光磁気ディスク）、ＣＤ－ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒy）、ＣＤ－Ｒ、ＣＤ－Ｒ／Ｗ、半導体メモリ（例えば、マスクＲＯＭ、ＰＲＯＭ（Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ ＲＯＭ）、ＥＰＲＯＭ（Ｅｒａｓａｂｌｅ ＰＲＯＭ）、フラッシュＲＯＭ、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）を含む。また、プログラムは、様々なタイプの一時的なコンピュータ可読媒体（ｔｒａｎｓｉｔｏｒｙ ｃｏｍｐｕｔｅｒ ｒｅａｄａｂｌｅ ｍｅｄｉｕｍ）によってコンピュータに供給されてもよい。一時的なコンピュータ可読媒体の例は、電気信号、光信号、及び電磁波を含む。一時的なコンピュータ可読媒体は、電線及び光ファイバ等の有線通信路、又は無線通信路を介して、プログラムをコンピュータに供給できる。

以上、実施の形態を参照して本願発明を説明したが、本願発明は上記によって限定されるものではない。本願発明の構成や詳細には、発明のスコープ内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。また、以上で説明した複数の例は、適宜組み合わせて実施されることもできる。

１０、１１０、３１０、４１０ 処理装置
１２、１１２ 分類手段
１３、１１３ 平滑化手段
１４、１１４、２１４ クラスタ対応付け手段
２１ 射影クラスタ
１１１ 三次元センサ
１１４ａ 方向検出手段
１１４ｂ 射影クラスタ生成手段
１１４ｃ 輪郭線抽出手段
１１４ｄ 輪郭線一致数算出手段
１１４ｅ 判定手段
１１４ｆ 基準クラスタ抽出手段
１１４ｇ 比較対象クラスタ抽出手段
１１５ 点群補完手段
１１６ クラスタ抽出手段
１１７ 基準平面決定手段
１１８ 基準方向決定手段

Claims (6)

1. 配筋検査において光照射された複数の鉄筋からの反射光に基づいて取得された三次元点群データを、前記三次元点群データの各点における位置情報に基づいて、前記複数の鉄筋に対応する形状単位であるクラスタに分類する分類手段と、
   分類されたクラスタの輪郭を平滑化処理する平滑化手段と、
   前記平滑化処理されたクラスタに含まれる第１のクラスタと第２のクラスタとが、同一の鉄筋に対応するか否かを、前記平滑化処理されたクラスタ間の位置関係に基づいて判定するクラスタ対応付け手段と、を備える、処理装置。
2. 前記クラスタ対応付け手段は、前記平滑化処理されたクラスタについてそれぞれ点の数が最も多く並んでいる最長方向を検出し、前記平滑化処理されたクラスタのうちで最長方向が所定の長さ以上のクラスタを基準クラスタとして抽出し、前記基準クラスタのうち任意のクラスタを前記第１のクラスタとし、前記平滑化処理されたクラスタのうちで最長方向が前記第１のクラスタの最長方向と一致するクラスタのうち任意のクラスタを前記第２のクラスタとする、請求項１に記載の処理装置。
3. 前記複数の鉄筋に対して光照射する三次元センサに対して遮るものが手前に存在しない位置に存在する鉄筋に対応するクラスタのうちで最長方向が同じものを平面決定クラスタとして抽出するクラスタ抽出手段と、
   前記平面決定クラスタが含まれる平面である第１基準平面と、前記第１基準平面に垂直でかつ前記平面決定クラスタの最長方向に水平な第２基準平面と、第１基準平面及び第２基準平面に垂直な第３基準平面と、を決定する基準平面決定手段と、をさらに備え、
   前記平滑化手段は、最長方向が前記第１基準平面、前記第２基準平面、前記第３基準平面のいずれかに水平なクラスタについて平滑化処理を行うようにする、請求項１または２に記載の処理装置。
4. 分類したクラスタのそれぞれについて最長方向の頻度が最も高い第１基準方向と、当該頻度が第１基準方向に次いで高い第２基準方向と、第１基準方向と第２基準方向の外積の方向である第３基準方向と、を決定する基準方向決定手段をさらに備え、
   前記平滑化手段は、最長方向が前記第１基準方向、前記第２基準方向、前記第３基準方向のいずれかに平行なクラスタについて平滑化処理を行うようにする、請求項１または２に記載の処理装置。
5. 配筋検査において光照射された複数の鉄筋からの反射光に基づいて取得された三次元点群データを、前記三次元点群データの各点における位置情報に基づいて、前記複数の鉄筋に対応する形状単位であるクラスタに分類するステップと、
   分類されたクラスタの輪郭を平滑化処理するステップと、
   前記分類されたクラスタに含まれる第１のクラスタと第２のクラスタとが、同一の鉄筋に対応するか否かを、平滑化処理されたクラスタ間の位置関係に基づいて判定するステップと、を備える、処理方法。
6. 配筋検査において光照射された複数の鉄筋からの反射光に基づいて取得された三次元点群データを、前記三次元点群データの各点における位置情報に基づいて、前記複数の鉄筋に対応する形状単位であるクラスタに分類するステップと、
   分類されたクラスタの輪郭を平滑化処理するステップと、
   前記分類されたクラスタに含まれる第１のクラスタと第２のクラスタとが、同一の鉄筋に対応するか否かを、平滑化処理されたクラスタ間の位置関係に基づいて判定するステップと、をコンピュータに実行させるプログラム。

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