JPH04240556A - Apparatus for measuring crack of road surface - Google Patents

Apparatus for measuring crack of road surface

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Publication number
JPH04240556A
JPH04240556A JP2146391A JP2146391A JPH04240556A JP H04240556 A JPH04240556 A JP H04240556A JP 2146391 A JP2146391 A JP 2146391A JP 2146391 A JP2146391 A JP 2146391A JP H04240556 A JPH04240556 A JP H04240556A
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JP
Japan
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processing
data
road surface
crack
interest
Prior art date
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Pending
Application number
JP2146391A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Michihisa Dou
堂 通久
Shigemi Matsuzawa
松沢 茂美
Shinichi Horinouchi
堀ノ内 真一
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tokyo Keiki Inc
Original Assignee
Tokimec Inc
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Filing date
Publication date
Application filed by Tokimec Inc filed Critical Tokimec Inc
Priority to JP2146391A priority Critical patent/JPH04240556A/en
Publication of JPH04240556A publication Critical patent/JPH04240556A/en
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  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
  • Investigating Materials By The Use Of Optical Means Adapted For Particular Applications (AREA)
  • Image Processing (AREA)
  • Road Repair (AREA)

Abstract

PURPOSE:To store the measured data necessary for later analysis in a memory medium of the min. memory capacity during measuring work by mounting a measuring and processing apparatus and performing two-dimensional image processing within a real time along with the position data of a truck. CONSTITUTION:Respective segment images of edge data subjected to characteristic extraction by a series of processings through the smoothing processing part 41, density threshold value determining part 42, semi-threshold value processing part 43 and edge extraction processing part in a measuring and processing apparatus 4 become crack candidates. The areal evaluation of crack images at every image units is performed for each unit in an area evaluating and judging part 46 and the position coordinates values thereof are allotted to the crack image data and, further, the area ratios of the crack candidates are calculated on the basis of the ratio of the total number of the pixels of each label to a unit section area to be compared with a preset threshold value. With respect to the unit section exceeding the threshold value, image data containing position coordinates and respective label coordinates data is outputted to the unit section as recording data. This data is recorded on a recording apparatus 6.

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

【0001】0001

【産業上の利用分野】この発明は、道路や滑走路などの
舗装路面のひび割れを画像処理によって連続的に計測・
記録する路面のひび計測装置に関するものであり、特に
パーソナルコンピュータなどによってパターン認識の手
法によりひびの評価・判定を行うための計測データの入
手に好適な計測装置に関するものである。
[Industrial Application Field] This invention continuously measures and measures cracks in paved surfaces such as roads and runways using image processing.
The present invention relates to a measuring device for measuring cracks on a road surface, and particularly to a measuring device suitable for obtaining measurement data for evaluating and determining cracks using a pattern recognition method using a personal computer or the like.

【0002】0002

【従来の技術】既設道路や滑走路などの舗装路面の傷み
具合を評価する手法として、数kmに及ぶ検査区間につ
いて例えば50[cm]四方の単位面積ごとに幅1[m
m]以上のひびの有無を測定してひび割れ面の数と全測
定単位面の数との割合からひび割れ率(%)を求め、こ
れを路面改修の目安にすることが行なわれている。従来
、この各単位面積毎のひびの測定は、現場での目視検査
またはビデオカメラや単位面積ごとの写真撮影による画
像から目視判定を行い、データ出力としてはスケッチに
よる方法が主である。
[Prior Art] As a method for evaluating the degree of damage to paved surfaces such as existing roads and runways, a width of 1 [m] is used for each unit area of 50 [cm] square for an inspection section of several kilometers.
The presence or absence of cracks of 50 m or more is measured, and the crack rate (%) is calculated from the ratio of the number of cracked surfaces to the total number of measurement unit surfaces, and this is used as a guideline for road surface repair. Conventionally, cracks have been measured for each unit area by visual inspection at the site or by visual judgment from images taken with a video camera or by taking photographs for each unit area, and the main method for data output is sketching.

【0003】0003

【発明が解決しようとする課題】従来の舗装路面のひび
割れ検出では、現場での作業員による目視観測またはビ
デオ撮影や写真撮影とその画像の目視検査、そしてスケ
ッチの作成などに膨大な時間を要し、また撮影したビデ
オテープや写真フィルムの持ち帰り量が膨大となるほか
、検査員によってひび割れの検出判断基準が異なり、一
定基準で効率よく検出することが極めて困難であるとい
う問題があった。
[Problems to be Solved by the Invention] Conventional methods for detecting cracks in pavement surfaces require a huge amount of time for workers to visually observe, take videos or photographs, visually inspect the images, and create sketches. However, in addition to the huge amount of videotapes and photographic films taken home, different inspectors have different criteria for detecting cracks, making it extremely difficult to detect cracks efficiently using fixed criteria.

【0004】この発明で課題とするところは、検査対象
路面の表面のひびを自動車による牽引で能率的に自動計
測するために、計測作業中に後の解析に必要な計測デー
タをリアルタイムで最少限の記憶容量の記憶媒体に記憶
することのできる計測処理装置を備えた路面のひび計測
装置を提供することである。
[0004] The object of this invention is to efficiently and automatically measure cracks on the surface of the road surface to be inspected by being towed by a car. An object of the present invention is to provide a road surface crack measuring device equipped with a measurement processing device capable of storing information on a storage medium having a storage capacity of .

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】前述の課題を解決するた
め、本発明に係る路面のひび計測装置では、路面上を移
動可能な台車上に、直下の路面を視野として前記移動方
向と交差する方向の路面の一次元画像情報を予め定めら
れた画素数で出力する撮像装置と、前記視野内の路面を
周囲から遮光するフード内で前記視野内の路面を低い照
射角で照明するように前記台車の接地面より上方の位置
に光源を配置してなる照明装置と、前記台車の予め定め
られた移動距離毎に前記撮像装置からの前記一次元画像
情報を取り込んで前記台車の位置情報と共にリアルタイ
ムの二次元画像処理を行なう計測処理装置と、前記計測
処理装置から出力される情報を着脱可能な記録媒体に記
録する記録装置とを搭載したものであり、特に前記計測
処理装置は、計測中の路面の平均的な明るさを計測する
ために予め定められた走査回数分の前記一次元画像情報
について画像画素の濃度平均値から濃度閾値を求める濃
度閾値決定手段と、順次与えられる前記画像情報に対し
て前記濃度閾値を境にバックグラウンド情報に対応する
高輝度側の画素濃度を一律に前記濃度閾値と同じ値に変
換固定する半閾値処理を行なう手段と、前記二次元画像
処理における走査の着目点画素に対し着目点を中心とす
る縦横及び斜めの計4方向について着目点に隣接する画
素同士の濃度の差の絶対値のうちの最大値を着目点デー
タとする変換処理を行なうエッジ抽出処理手段と、前記
エッジ抽出処理後の画像データの各画素に対して着目点
を中心として縦横及び斜めの計4方向について着目点か
ら所定画素だけ離れた周囲の画素の濃度の和を着目点デ
ータとする変換処理を行なうノイズ除去処理手段と、前
記ノイズ除去処理後の画像情報から予め定められた面積
の路面単位区画に対応する画素ブロック毎に画像情報中
のひび候補の画素数からひび候補面積を評価すると共に
予め定められた閾値を越えるひび候補面積をもつ単位区
画のみの二値画像情報を該単位区画の位置情報と共に前
記記録装置へ出力する面積評価判定処理手段とを備えて
なるものである。
[Means for Solving the Problems] In order to solve the above-mentioned problems, in the road surface crack measuring device according to the present invention, a vehicle is mounted on a cart that is movable on the road surface, and the road surface directly below the road surface is viewed as a field of view. an imaging device that outputs one-dimensional image information of a road surface in a predetermined number of pixels in a predetermined number of pixels; an illumination device having a light source placed above the ground contact surface of the trolley; and a lighting device that captures the one-dimensional image information from the imaging device every predetermined movement distance of the trolley, and captures the one-dimensional image information from the imaging device in real time together with the position information of the trolley. The measurement processing device is equipped with a measurement processing device that performs two-dimensional image processing, and a recording device that records information output from the measurement processing device on a removable recording medium. density threshold determining means for determining a density threshold from an average density value of image pixels for the one-dimensional image information for a predetermined number of scans to measure the average brightness of a road surface; On the other hand, means for performing half-threshold processing for uniformly converting and fixing pixel densities on the high luminance side corresponding to background information with the density threshold as a boundary, and focusing on scanning in the two-dimensional image processing. Edge extraction processing that performs a conversion process on a point pixel using the maximum value of the absolute value of the difference in density between pixels adjacent to the point of interest in four directions (vertical, horizontal, and diagonal) centered on the point of interest as point of interest data. and for each pixel of the image data after the edge extraction processing, the sum of the densities of surrounding pixels that are separated by a predetermined pixel from the point of interest in a total of four directions (vertical, horizontal, and diagonal) with the point of interest as the center is defined as point of interest data. a noise removal processing means that performs a conversion process to perform a conversion process; Area evaluation determination processing means for evaluating and outputting binary image information of only the unit section having a crack candidate area exceeding a predetermined threshold value to the recording device together with the position information of the unit section. .

【0006】[0006]

【作用】本発明に係る路面のひび計測装置において、路
面上で牽引等により移動可能な台車に搭載された撮像装
置は、例えばCCDリニアイメージセンサなどの撮像素
子と光学系を含み、計測対象の路面を前記台車の上部か
らの直下視野として捉えて予め定められた台車移動距離
毎に前記移動方向と交差する方向の路面の一次元画像情
報を予め定められた画素数で出力する。即ち、この撮像
装置からは、路面の幅員方向の一次元画像情報が例えば
台車の車輪回転に基づくエンコーダ等の距離計からの単
位移動距離(例えば1[mm])毎の信号が到来する度
に取出される。この一次元画像情報の画素数は使用する
リニアイメ−ジセンサの画素数に対応する。例えば、測
定すべき最小のひびの幅を1[mm]とすると、分解能
は例えば 0.5[mm]程度必要であるから、幅員方
向に2[m]程度の視野幅を2048画素の二個のCC
Dリニアイメージセンサにより4096画素でカバーす
ればよい。この場合、台車の牽引速度を最大4[km/
h]とすれば、CCDリニアイメージセンサを2.5[
MHz]程度のビデオレートで駆動すればよい。また、
撮像装置から出力される一次元画像情報のデータ形式は
、各画素について例えば8ビット(256階調)の濃淡
諧調で表わしたデジタルデータである。
[Function] In the road surface crack measuring device according to the present invention, the imaging device mounted on a trolley that can be moved by towing or the like on the road surface includes an imaging device such as a CCD linear image sensor and an optical system, and One-dimensional image information of the road surface in a direction intersecting the moving direction is outputted with a predetermined number of pixels for each predetermined distance of travel of the truck, with the road surface being viewed as a direct view from the top of the truck. That is, from this imaging device, one-dimensional image information in the width direction of the road surface is obtained every time a signal for each unit movement distance (for example, 1 [mm]) from a rangefinder such as an encoder based on the wheel rotation of a truck arrives. taken out. The number of pixels of this one-dimensional image information corresponds to the number of pixels of the linear image sensor used. For example, if the minimum width of a crack to be measured is 1 [mm], the resolution needs to be about 0.5 [mm], so a field of view width of about 2 [m] in the width direction is divided into two pieces of 2048 pixels. CC of
It is sufficient to cover it with 4096 pixels using a D linear image sensor. In this case, the maximum towing speed of the trolley is 4 [km/km].
h], then the CCD linear image sensor is 2.5[
It is sufficient to drive the video at a video rate of approximately MHz. Also,
The data format of the one-dimensional image information output from the imaging device is digital data in which each pixel is expressed, for example, in 8-bit (256 gradation) gradations.

【0007】照明装置は前記視野内の路面を周囲から遮
光するフードを備え、このフード内には、前記視野を間
にして台車移動方向の前または後方に間隔をあけて前記
台車の接地面より上方の位置に前記交差方向に沿って延
在する例えば複写機用の棒状ハロゲンランプなどの高輝
度の光源を配置し、視野を低角度の照射角で照明できる
ようにしてある。このように、本発明では、撮像領域を
フードで覆って照明装置により低い照射角で路面を照明
し、しかも撮像装置による撮像は、フード内で低角度で
照明された路面に対して法線方向真上から画像を得るよ
うに光学系を配置して、外光の影響を避けた状態でひび
のエッジの作る濃い陰を撮像するが、そのための撮像装
置の視点から視野路面までの距離および高さや照明光源
位置および照射角などの諸条件は、理論計算と実際の路
面の平均的な形状データより算出し、実験によって確認
して決定することが望ましい。
The illumination device includes a hood that shields the road surface within the field of view from the surroundings, and within the hood there is a space provided between the field of view and the ground plane of the trolley at a distance in front or rearward in the direction of movement of the trolley. A high-intensity light source, such as a rod-shaped halogen lamp for a copying machine, is placed above the lamp and extends along the intersecting direction, so that the field of view can be illuminated at a low illumination angle. In this way, in the present invention, the imaging area is covered with a hood and the illumination device illuminates the road surface at a low illumination angle, and the imaging device captures images in the normal direction to the road surface illuminated at a low angle within the hood. The optical system is arranged to obtain an image from directly above, and the dark shadow created by the edge of the crack is captured while avoiding the influence of external light. Conditions such as the position of the sheath illumination light source and the irradiation angle are preferably calculated from theoretical calculations and average shape data of the actual road surface, and confirmed and determined through experiments.

【0008】例えば幅員が3.1[m]の道路では、各
種車両のわだちの存在による台車の傾きの影響を、台車
の車輪幅を幅員に接近した3.0[m]とすることによ
ってかなり減少できることが確認されている。従って測
定対象の道路の幅員が夫々2.0, 2.5, 3.0
,3.5[m]のとき、台車の車輪幅を1.9, 2.
4, 2.9, 3.4[m] と夫々設定し、台車の
左右両車輪が路面の左右のわだちの外側を転動するよう
にすることが好ましい。このような車輪幅で台車を移動
させる場合、台車の蛇行を考慮に入れて路面の高さが変
動することは、撮像装置と照明装置の条件設定にとって
重要な検討事項である。例えば、実際に検討したある道
路では、台車の蛇行が左右に±100[mm] 振れる
と仮定した場合、台車車輪の接地面を基準面とする路面
の上下位置変動は最大でも幅員内で上方に20[mm]
程度、下方に50[mm]程度である。
For example, on a road with a width of 3.1 [m], the influence of the tilt of the bogie due to the presence of ruts for various vehicles can be significantly reduced by setting the wheel width of the bogie to 3.0 [m], which is close to the road width. It has been confirmed that it can be reduced. Therefore, the width of the road to be measured is 2.0, 2.5, and 3.0, respectively.
, 3.5 [m], the wheel width of the cart is 1.9, 2.
It is preferable to set the distances to 4, 2.9, and 3.4 [m], respectively, so that both the left and right wheels of the truck roll on the outside of the left and right ruts on the road surface. When moving a truck with such a wheel width, it is an important consideration in setting the conditions of the imaging device and lighting device that the height of the road surface changes while taking into account the meandering of the truck. For example, on a road that was actually studied, if it is assumed that the meandering of the bogie swings left and right by ±100 [mm], the vertical positional fluctuation of the road surface with the contact surface of the bogie wheels as the reference plane is at most upward within the road width. 20 [mm]
It is about 50 [mm] downward.

【0009】この場合、照明装置が路面と干渉を生じな
いようにしてしかもなるべく照明光源を路面近くに寄せ
て前述のひびの縁における陰影を路面高さの変動があっ
ても鮮明に生じるようにするには、ほぼ50[mm]の
余裕をとって照明光源の台車接地基準面からの高さを約
70[mm]とするのがよい。またこの場合、撮影装置
の読取りラインから照明光源までの水平方向の距離も、
路面位置の上下変動の下方向最悪面で照明光の照射角が
60度以下となるように、約70[mm]程度にすると
よい。これによって基準面に対する照明光の照射角は約
45度の低角度となる。
In this case, the illumination device should not interfere with the road surface, and the illumination light source should be brought as close to the road surface as possible so that the shadows at the edges of the cracks described above can be clearly produced even when there are fluctuations in the road surface height. In order to achieve this, it is preferable to set the height of the illumination light source from the trolley ground reference plane to about 70 [mm] with a margin of about 50 [mm]. In this case, the horizontal distance from the imaging device's reading line to the illumination light source is also
It is preferable to set the angle to about 70 [mm] so that the irradiation angle of the illumination light is 60 degrees or less at the worst point in the downward direction of the vertical fluctuation of the road surface position. As a result, the irradiation angle of the illumination light with respect to the reference plane becomes a low angle of about 45 degrees.

【0010】照明光源の輝度は撮像装置の感度との関連
で計測速度(台車牽引速度)を左右するが、CCDライ
ンイメージセンサを用いた場合、前記路面上下変動の範
囲内でセンサ出力電圧として充分な大きさが得られるよ
うにCCDの感度と蓄積時間との関連で設計すればよい
。尚、この場合のCCDの感度とは、CCDの飽和出力
電圧と飽和露光量との比である。
The brightness of the illumination light source affects the measurement speed (truck traction speed) in relation to the sensitivity of the imaging device, but when using a CCD line image sensor, the brightness of the illumination light source is sufficient as the sensor output voltage within the range of the above-mentioned vertical fluctuations of the road surface. It is only necessary to design it in relation to the sensitivity of the CCD and the storage time so that a suitable size can be obtained. Note that the sensitivity of the CCD in this case is the ratio between the saturation output voltage and the saturation exposure amount of the CCD.

【0011】計測処理装置では、先ず始めに得られた一
次元画像情報を取り込んで前記台車の位置情報と共にリ
アルタイムの二次元画像処理を行ない、予め定められた
面積の路面単位区画毎に画像情報中のひび候補の画素数
からひび候補面積を評価し、次いで予め定められた閾値
を越えるひび候補面積をもつ単位区画のみの二値画像情
報を該単位区画の位置情報と共に出力する。すなわち、
撮像装置から出力される一次元画像情報は台車の移動に
伴って路面を所定の水平走査線画素数でラスター状に走
査した二次元画像データとなるが、計測処理装置ではこ
の二次元画像データから例えば3×3画素のマトリック
ス演算子によるエッジ検出などのリアルタイム処理を行
なって記録のための二値化データ変換を行なう。
[0011] The measurement processing device first takes in the one-dimensional image information obtained and performs real-time two-dimensional image processing together with the position information of the trolley, and processes the image information for each road surface unit section of a predetermined area. The crack candidate area is evaluated from the number of pixels of the crack candidate, and then binary image information of only the unit section having a crack candidate area exceeding a predetermined threshold is output together with the position information of the unit section. That is,
The one-dimensional image information output from the imaging device becomes two-dimensional image data obtained by scanning the road surface in a raster pattern with a predetermined number of horizontal scanning line pixels as the trolley moves. Real-time processing such as edge detection using a 3×3 pixel matrix operator is performed to convert binary data for recording.

【0012】たとえば、撮像装置からの一次元画像情報
に基づく前記二次元画像情報中において、ひび部分は背
景のバックグラウンド部分より輝度(濃度)が低いが、
これは相対的に低いということであって単純に二値化処
理を行なってもひび画像の検出がうまく行かないことが
ある。そのような場合は、まずデータを予め定められた
濃度閾値により半値幅処理によって二値化することによ
り前記二次元画像情報のデータ圧縮を行うことが好まし
い。この濃度閾値としては、計測に先立って対象路面の
平均濃度を計測する方法が現実的である。この場合、撮
像装置からの撮像視野全幅分の一次元画像情報を、例え
ば連続する128ライン分(或いはその内の複数ライン
おきのサンプリング分)について濃度平均をとり、これ
を濃度閾値とすればよい。この路面平均濃度を閾値とす
る半値幅処理は、例えば観測画像を7ビット(128レ
ベル)として捉え、濃度閾値以上の観測データは一定輝
度値と扱うことにより、観測データを、7ビットの輝度
差を保存した6ビット(64レベル)の情報に圧縮する
ことができる。これにより台車移動に伴ったリアルタイ
ム処理に一層好適な処理が実現する。
For example, in the two-dimensional image information based on the one-dimensional image information from the imaging device, the luminance (density) of the cracked portion is lower than that of the background portion;
This is relatively low, and crack images may not be detected successfully even if the binarization process is simply performed. In such a case, it is preferable to compress the two-dimensional image information by first binarizing the data by half-width processing using a predetermined density threshold. A practical method for determining this concentration threshold is to measure the average concentration of the target road surface prior to measurement. In this case, the one-dimensional image information for the full width of the imaging field from the imaging device may be averaged for, for example, 128 consecutive lines (or sampling every multiple lines among them), and this may be used as the density threshold. . This half-width processing using the road surface average density as a threshold can be performed by, for example, treating the observed image as 7 bits (128 levels) and treating the observed data above the density threshold as a constant brightness value. can be compressed into 6 bits (64 levels) of information. This realizes processing more suitable for real-time processing as the cart moves.

【0013】次いで圧縮画像情報からひびのエッジを検
出しして二値化するという処理を行なうが、これにはデ
ータ変換処理におけるエッジ検出手法を利用することが
できる。一般的には例えば3×3画素の加重マトリック
スの中央画素を着目点画素としてその周囲の画素の濃度
に予じめ定められた重み付け係数を乗じて加算した値を
着目点データの変換後データとする所謂ソーベルオペレ
ータなどによるエッジ強調手法などがよく用いられるが
、それらの効果を生かしたうえでリアルタイム処理を行
なうためには、ハードウエア的にもっと単純なオペレー
タを次のように定義してエッジ検出処理を行なう。
[0013] Next, the edges of the cracks are detected from the compressed image information and binarized. For this, the edge detection method in the data conversion process can be used. Generally, for example, the central pixel of a weighted matrix of 3 x 3 pixels is taken as the point of interest pixel, and the value obtained by multiplying the density of the surrounding pixels by a predetermined weighting coefficient and adding the resultant data is the converted data of the point of interest data. Edge enhancement methods such as the so-called Sobel operator are often used, but in order to take advantage of these effects and perform real-time processing, a simpler operator in terms of hardware can be defined as follows to enhance edge enhancement. Perform detection processing.

【0014】即ち、着目点データをf(x,y)、その
変換後データをg(x,y)とするとき、 g(x,y)=Max{h0(x,y),h1(x,y
),h2(x,y),h3(x,y)} h0(x,y
)=|f(x,y−1)−f(x,y+1)| h1(
x,y)=|f(x+1,y−1)−f(x−1,y+
1)| h2(x,y)=|f(x−1,y)−f(x
+1,y)| h3(x,y)=|f(x−1,y−1
)−f(x+1,y+1)| このオペレータは、着目
点を中心とする縦横及び斜めの計4方向について着目点
に隣接する画素同士の濃度の差の絶対値をとり、そのう
ちの最大値を着目点データとする処理である。
That is, when the data at the point of interest is f(x, y) and the converted data is g(x, y), g(x, y)=Max{h0(x, y), h1(x ,y
), h2 (x, y), h3 (x, y)} h0 (x, y
)=|f(x,y-1)-f(x,y+1)|h1(
x,y)=|f(x+1,y-1)-f(x-1,y+
1) | h2(x,y)=|f(x-1,y)-f(x
+1,y) | h3(x,y)=|f(x-1,y-1
) - f (x+1, y+1) | This operator takes the absolute value of the difference in density between pixels adjacent to the point of interest in a total of four directions (vertical, horizontal, and diagonal) centered on the point of interest, and focuses on the maximum value among them. This is the process of converting it into point data.

【0015】このようにして得られた画像データは、輝
度差をスケールとした差分値画像データで、ひびが存在
すればその境界の値が高くなる。この差分値データを、
更にエッジの特徴の有無に着目して適当な閾値でノイズ
処理して二値化する。この閾値は、路面とひびの輝度差
をどの程度見込むかによって決定され、できるだけひび
の境界が消えないように設定する必要があるが、その場
合はノイズを拾う危険性も残されてくる。したがってノ
イズ除去では画像を局所的にみて判断できるノイズが問
題であり、特にリアルタイム処理のためには、例えば3
×3画素のような或る面積以内の大きさのものをノイズ
と判断し、ハードウエア上で単純に処理することのでき
る次のオペレータで条件判定を行うとよい。
The image data obtained in this way is difference value image data with the luminance difference as a scale, and if a crack exists, the value at the boundary becomes high. This difference value data is
Furthermore, focusing on the presence or absence of edge features, noise processing is performed using an appropriate threshold value and binarization is performed. This threshold value is determined by how much difference in brightness is expected between the road surface and the cracks, and it is necessary to set it so that the boundaries of the cracks do not disappear as much as possible, but in this case there is still the risk of picking up noise. Therefore, in noise removal, noise that can be determined by looking at the image locally is a problem, and especially for real-time processing, for example, 3
It is preferable to judge a size within a certain area, such as x3 pixels, to be noise, and to perform conditional judgment using the following operator, which can be simply processed on hardware.

【0016】即ち、着目点データをf(x,y)、その
変換後データをg(x,y)とするとき、g(x,y)
=f(x−2,y−2)+f(x,y−2)+f(x+
2,y−2)+f(x−2,y)+f(x+2,y)+
f(x−2,y+2)+f(x,y+2)+f(x+2
,y+2)をオペレータとして各画素を処理し、このオ
ペレータの値が0のときは変換後データg(x,y)=
0とする処理である(図9参照)。このようにして各着
目点画素毎に演算結果のデータを保存して前記濃淡画像
の輪郭エッジの濃度変化の度合いに相当する一連の多値
データが生成される。
That is, when the data at the point of interest is f(x, y) and the converted data is g(x, y), g(x, y)
=f(x-2,y-2)+f(x,y-2)+f(x+
2,y-2)+f(x-2,y)+f(x+2,y)+
f(x-2,y+2)+f(x,y+2)+f(x+2
,y+2) as an operator, and when the value of this operator is 0, the converted data g(x,y)=
This is the process of setting it to 0 (see FIG. 9). In this way, the data of the calculation results are saved for each pixel of interest, and a series of multivalued data corresponding to the degree of change in density of the outline edge of the grayscale image is generated.

【0017】次いでこの各二値化エッジ画像データから
ひびらしい部分(ひび候補)の面積を評価してひび候補
を含む単位区画を抽出する。ここでリアルタイム処理で
は、画像単位でノイズとひびの区別(判定)を行なって
例えば所定値を超える二次元寸法あるいは更に方向性の
収束度合いなどから連続線図形としての画像をひびとし
て特徴抽出するのは無理があり、したがって本発明では
このような解析処理は計測データを持ち帰ってパソコン
などによる処理にゆだねるものとする。このため本発明
のひび計測装置における計測処理装置では、前記ノイズ
処理後のひび計測データ(路面上の二次元座標でのひび
位置とひび形状)を記録装置へ効率的に記録するために
さらにデータ圧縮を行なう。即ち、この種の画像データ
の記録によく用いられる方式としてビデオテープに録画
する方法があるが、この方法では分解能が不充分なため
、小さいひびの再生をも可能とするような録画は困難で
ある。またテープの再生画像は人間が目視するためのも
のであるので、パーソナルコンピュータ等による自動解
析を行なうには更にA/D変換を行なわなければならな
いので精度的に無理がある。
Next, the area of a portion that appears to be a crack (crack candidate) is evaluated from each of the binarized edge image data, and a unit block containing the crack candidate is extracted. In real-time processing, noise and cracks are distinguished (determined) on an image-by-image basis, and features are extracted from images as continuous line figures as cracks, for example, based on two-dimensional dimensions exceeding a predetermined value or degree of directional convergence. Therefore, in the present invention, such analysis processing is carried out by taking the measurement data home and leaving it to processing by a personal computer or the like. Therefore, in the measurement processing device of the crack measuring device of the present invention, in order to efficiently record the crack measurement data (crack position and crack shape in two-dimensional coordinates on the road surface) after the noise processing into the recording device, additional data is required. Perform compression. In other words, a method often used to record this type of image data is to record it on videotape, but this method has insufficient resolution, making it difficult to record in a way that allows playback of even small cracks. be. Furthermore, since the reproduced image on the tape is intended for human viewing, automatic analysis using a personal computer or the like requires further A/D conversion, which is unreasonable in terms of accuracy.

【0018】本発明では、記録媒体にデジタルデータと
して記録する方式を採用し、その場合、更に必要最小限
のデータのみを記録するようにデータ圧縮を行なうこと
により、市販の例えばデジタルオーディオテープ(DA
T)などを記録媒体として利用できるようにするもので
ある。即ち、前述のように抽出されたひび計測データを
その全てについて輝度情報をデジタル化して記録する方
法が考えられるが、そのようにすると例えば路面を 0
.5×0.5 [mm]メッシュに刻んで個々のメッシ
ュを一画素に対応させた場合、約2[m] の撮像視野
幅では計測長1[mm]毎に2kバイト、1[m] で
は2Mバイト、1[km]では2Gバイトの容量が必要
となり、記録装置を大容量化するかテープオートチェン
ジャーを搭載するかしなければならず、また後の解析用
コンピュータについてデータ処理量とデータ量が膨大と
なり、大規模のコンピュタとメモリが必要となる。
The present invention adopts a method of recording digital data on a recording medium, and in that case, further compresses the data so that only the minimum necessary data is recorded, thereby creating a commercially available digital audio tape (DA).
T) etc. can be used as a recording medium. In other words, it is possible to digitize and record the luminance information for all of the crack measurement data extracted as described above, but in this way, for example, the road surface will be 0.
.. If it is carved into 5 x 0.5 [mm] meshes and each mesh corresponds to one pixel, at an imaging field of view width of approximately 2 [m], each measurement length of 1 [mm] requires 2 kbytes, and at 1 [m]. 2 MB, 1 [km] requires a capacity of 2 GB, which requires either increasing the capacity of the recording device or installing a tape autochanger, and the amount of data processed and the amount of data required by the later analysis computer. It becomes enormous and requires a large-scale computer and memory.

【0019】そこで本発明では、前述のようにして検出
されたひび候補の評価を路面のあらかじめ定められた面
積の単位区画毎に行う。これは、例えば前述の路面を 
0.5×0.5 [mm]メッシュに刻んで個々のメッ
シュを一画素とした例において、単位区画を 128×
128 画素相当のブロックに区画し、各区画について
所定幅、例えば幅1[mm]以上のひび割れに相当する
連続した複数画素を「1」、背景情報を「0」として、
所定数の「1」の連続画素数を持つ区画を検出し、その
単位区画の座標データを前記「1」の画素のメッシュ位
置を含む二値画像データと共に記録する手法をとる。こ
のようなひび候補データを含まない単位区画については
計測処理装置は記録装置に出力を与えない。これにより
、元の1画素当たり1ビットの情報を1単位区画当たり
 128×128 ビット(2kバイト)にデータ圧縮
できることになる。このようなデータ圧縮によって台車
移動に伴うリアルタイム処理でのデータ記録が実現でき
るようになる。
Therefore, in the present invention, the crack candidates detected as described above are evaluated for each unit section of a predetermined area of the road surface. This can be done, for example, on the road surface mentioned above.
In the example of carving into 0.5×0.5 [mm] meshes and making each mesh one pixel, the unit section is 128×
Divide into blocks equivalent to 128 pixels, and for each block, set a plurality of consecutive pixels corresponding to a crack with a predetermined width, for example, 1 [mm] or more in width, as "1", and background information as "0",
A method is adopted in which a section having a predetermined number of consecutive pixels of "1" is detected, and coordinate data of the unit section is recorded together with binary image data including the mesh position of the "1" pixel. For unit sections that do not include such crack candidate data, the measurement processing device does not provide output to the recording device. As a result, the original information of 1 bit per pixel can be compressed to 128 x 128 bits (2 kbytes) per unit section. Such data compression makes it possible to record data in real time as the trolley moves.

【0020】記録装置では、このようにして計測処理装
置から出力される圧縮済データをデジタルオーディオテ
ープ(DAT)などの記録媒体に記録するが、このデー
タはひび候補の存在する単位区画の二次元位置座標と該
単位区画内の二値画像情報である。この記録媒体に記録
されたデータは、記録媒体を持ち帰ってからパーソナル
コンピュータ(パソコン)などによって解析処理に付さ
れ、この解析処理によって例えば各単位区画のひびの形
状の特徴抽出やひび割れ率(即ち単位区画面積に対する
「1」データをもつメッシュの総面積(場合によっては
これに路面補修面積を加えたもの)の百分率)の算出や
ひび割れのスケッチ図の出力などが行われる。
[0020] The recording device records the compressed data thus outputted from the measurement processing device onto a recording medium such as a digital audio tape (DAT). These are position coordinates and binary image information within the unit section. After taking the recording medium home, the data recorded on this recording medium is subjected to analysis processing using a personal computer (PC), etc., and through this analysis processing, for example, the characteristics of the shape of cracks in each unit section can be extracted, and the crack rate (i.e., Calculation of the total area of meshes with data "1" (in some cases, the percentage of the road surface repair area added to this) with respect to the section area, and output of a sketch diagram of cracks are performed.

【0021】[0021]

【実施例】この発明の特徴と利点を一層理解するために
、舗装路面のひび計測装置に適用した実施例について以
下に図面と共に説明すると、図1はこの発明の実施例に
係る舗装路面のひび計測装置の概略の構成を示す模式斜
視図で、車輪5によって走行可能な台車1は下向きに開
いた箱状のフードを兼ねており、前部には自動車で牽引
するための牽引杆7を備え、後部には発電機付き電源装
置を搭載した別の台車(電源台車)10を連結している
[Example] In order to further understand the features and advantages of the present invention, an example applied to a crack measuring device for a paved road surface will be described below with reference to the drawings. This is a schematic perspective view showing the general configuration of the measuring device, in which a trolley 1 that can run on wheels 5 also serves as a box-shaped hood that opens downward, and is equipped with a traction rod 7 at the front for towing by a car. Another truck (power truck) 10 carrying a power supply device with a generator is connected to the rear of the vehicle.

【0022】台車1上にはCCDリニアイメージセンサ
を撮像素子とするカメラ3(図2,図4)およびその光
学系(図示せず)を収納したカメラユニット8と、計測
処理装置4(図4)及びDATレコーダ6(図4)を収
納した計測ユニット9が搭載されている。台車1のフー
ド内には図2及び図3に示すように光源としての棒状ハ
ロゲンランプ2が間にカメラ3による撮像ラインHを挟
んで前部に2本、後部に2本、それぞれ幅員方向に間隔
をあけて交互に配置されている。カメラ3は視野を真下
に向けて路面Rを視野に捉らえ、その撮像ラインHは車
輪5による台車1の移動方向と交差する道路幅員方向に
向いている。光源に使用したハロゲンランプ2は、全長
 497[mm],有効光源長 448[mm],口径
6[mm],消費電力260[W],全光束4400[
lm],効率16.91[lm/W]のもので、ランプ
と撮像ライン間との水平距離は70[mm],ランプ高
さは台車の車輪接地基準面から70[mm]とし、これ
によって照明光の照射角を基準状態で45度にしている
。カメラ3は1024画素のCCDリニアイメージセン
サを2個、縦に並べて合計2048画素で2[m]の幅
員方向視野を撮像するようにしている。
On the trolley 1, there is a camera unit 8 housing a camera 3 (FIGS. 2 and 4) having a CCD linear image sensor as an image sensor and its optical system (not shown), and a measurement processing device 4 (FIG. 4). ) and a measurement unit 9 housing a DAT recorder 6 (FIG. 4). Inside the hood of the trolley 1, as shown in FIGS. 2 and 3, there are two rod-shaped halogen lamps 2 as light sources in the front and two in the rear, with the imaging line H by the camera 3 in between. They are placed alternately at intervals. The camera 3 captures the road surface R with its field of view facing directly below, and its imaging line H faces in the road width direction intersecting the direction of movement of the trolley 1 by the wheels 5. The halogen lamp 2 used as a light source has a total length of 497 [mm], an effective light source length of 448 [mm], an aperture of 6 [mm], a power consumption of 260 [W], and a total luminous flux of 4400 [mm].
lm], efficiency 16.91 [lm/W], the horizontal distance between the lamp and the imaging line is 70 [mm], and the lamp height is 70 [mm] from the wheel ground reference plane of the trolley. The irradiation angle of the illumination light is set to 45 degrees in the reference state. The camera 3 has two 1024-pixel CCD linear image sensors arranged vertically to capture a field of view in the width direction of 2 [m] with a total of 2048 pixels.

【0023】台車1のフードは路面Rの撮像視野領域を
外光から覆い、内部にハロゲンランプ2を保持して路面
上の撮像ラインHを45度の低角度から高輝度で照明す
る。撮像装置を構成する撮像カメラ3は、CCDライン
イメージセンサにより合計2048画素の8ビット(2
56諧調)のデジタル濃淡画像の一次元画像情報を得る
ものであり、路面を真上から撮像するように前記フード
1と固定位置関係に設けられている。このような構成の
撮像部分により路面の撮像視野領域を撮像すると、低角
度の照明光によってひび以外の路面部分が高輝度になり
、ひび部分がそのエッジの強い陰により強調され、従っ
て撮像カメラ3から得られるデジタル濃淡画像では、ひ
びなどの強い陰の部分に対応する画素が暗い低濃度のも
のとなり、ひび以外のバックグラウンド部分が高輝度の
明るい均一な高濃度のものとなり、両者の相対濃度差が
大きく強調されたものとなる。
The hood of the truck 1 covers the imaging field of view of the road surface R from external light, holds a halogen lamp 2 inside, and illuminates the imaging line H on the road surface with high brightness from a low angle of 45 degrees. The imaging camera 3 constituting the imaging device has a total of 2048 pixels of 8 bits (2
It obtains one-dimensional image information of a digital grayscale image (56 tones), and is provided in a fixed positional relationship with the hood 1 so as to image the road surface from directly above. When an imaging field of the road surface is imaged by the imaging section having such a configuration, the road surface portions other than the cracks become highly bright due to the low-angle illumination light, and the cracks are emphasized by the strong shadows of their edges, so that the imaging camera 3 In the digital grayscale image obtained from , pixels corresponding to strong shadow areas such as cracks are dark and low density, and background areas other than cracks are bright, uniform and high density, and the relative density of the two is The difference becomes greatly emphasized.

【0024】図4は本実施例装置の信号処理系統の構成
を示すブロック図で、計測処理装置4は、カメラ3から
一次元画像情報を、台車1の車輪5により駆動される図
示しないエンコーダなどの距離計からの一定距離毎のパ
ルス信号に応じて取り込み、二次元画像情報として処理
する。この計測処理装置4は、前記二次元画像情報に対
して観測時のノイズを低減するための平滑化処理部41
と、計測路面の平均的な明るさを計測するために予め定
められた走査回数分の前記一次元画像情報について画像
画素の濃度平均値から濃度閾値Mを求める濃度閾値決定
部42と、この濃度閾値Mを用いて平滑化処理後の二次
元画像情報を濃度変換して半閾値処理を行なう半閾値処
理部43と、半閾値処理後の二次元画像情報に対して前
述のマトリックスオペレータを用いたデータ変換処理を
行なうことにより前記濃淡画像の輪郭エッジの濃度変化
の度合いに相当する一連の差分値画像データを生成する
エッジ抽出処理部44と、前記差分値画像データを前記
条件判定オペレータ(第9図)により二値化して二値化
エッジ画像データを出力するノイズ除去二値化処理部4
5と、前記エッジ画像データを単位区画毎に面積評価判
定する面積評価判定46とを備えている。この実施例に
おいて、計測処理装置4は、例えばマイクロコンピュー
タによって構成された機能要素として、図示する各機能
要素を備えている。
FIG. 4 is a block diagram showing the configuration of the signal processing system of the device of this embodiment. The measurement processing device 4 receives one-dimensional image information from the camera 3 through an encoder (not shown) driven by the wheels 5 of the trolley 1, etc. The sensor captures pulse signals from the rangefinder at fixed distance intervals and processes them as two-dimensional image information. This measurement processing device 4 includes a smoothing processing section 41 for reducing noise during observation on the two-dimensional image information.
, a density threshold determination unit 42 that calculates a density threshold M from the average density value of image pixels for the one-dimensional image information for a predetermined number of scans in order to measure the average brightness of the measurement road surface; A half-threshold processing unit 43 performs half-threshold processing by converting the density of two-dimensional image information after smoothing using a threshold value M, and the aforementioned matrix operator is used for the two-dimensional image information after half-threshold processing. An edge extraction processing unit 44 generates a series of difference value image data corresponding to the degree of density change of the contour edge of the grayscale image by performing data conversion processing; Noise removal binarization processing unit 4 that binarizes and outputs binarized edge image data by
5, and an area evaluation determination 46 for evaluating the area of the edge image data for each unit section. In this embodiment, the measurement processing device 4 includes the illustrated functional elements, which are configured by, for example, a microcomputer.

【0025】前記半閾値処理では、前記エッジ抽出処理
に先立って前記二次元画像情報に対し、前記濃度閾値M
を境にバックグラウンド情報に対応する高輝度側の画素
濃度が一律に前記濃度閾値と同じ値に変換固定される。 これにより以後のエッジ抽出処理のためのデータ変換処
理での二値化精度が向上すると共に情報圧縮が行われて
リアルタイム処理が達成される。
In the half-threshold processing, the density threshold M is applied to the two-dimensional image information prior to the edge extraction processing.
The pixel density on the high luminance side corresponding to the background information is uniformly converted and fixed to the same value as the density threshold value. This improves the binarization accuracy in data conversion processing for subsequent edge extraction processing, and also performs information compression to achieve real-time processing.

【0026】面積評価判定部46はノイズ除去された二
値画像データを所定の単位区画毎に面積評価処理し、所
定面積以上のひび候補を含む単位区画についてのみ、該
単位区画の位置座標と二値化画像情報を記録装置として
のDATレコーダ6へ出力する。特徴抽出後の画像デー
タ中の各線分はひび候補であり、それがひびか否かの判
定は別の場所のパソコンなどで行われるが、ここでは面
積評価判定部46により現場での計測データをなるべく
少ないデータ量に圧縮してDATレコーダ6に記録させ
るための処理を行う。
The area evaluation determination unit 46 processes the area evaluation process for each predetermined unit section of the binary image data from which noise has been removed, and calculates the area of the unit section and the position coordinates of the unit section only for the unit section that includes a crack candidate having a predetermined area or more. The digitized image information is output to the DAT recorder 6 as a recording device. Each line segment in the image data after feature extraction is a crack candidate, and the determination as to whether it is a crack or not is made on a computer in another location, but here, the area evaluation determination unit 46 analyzes the measurement data on site as much as possible. Processing is performed to compress the data into a small amount and record it on the DAT recorder 6.

【0027】即ち、前記ノイズ除去二値化処理部45か
らの二次元画像データは、前記撮像視野幅2[m] に
対応する2048画素の幅を持つ二次元データであり、
前記面積評価判定部46はこれを 128×128 画
素の単位区画で16ブロックに区画して処理する。面積
評価判定部46は、各単位区画についてひび候補の総面
積をあらかじめ設定した閾値と比較し、この閾値以上の
ひび候補面積を持つ単位区画についてのみ単位区画の位
置座標と二値画像データとをDATレコーダ6へ渡す。 DATレコーダ6は前記面積評価判定部46から出力さ
れるデジタルデータをDATにデジタル記録するが、こ
の場合、テープ残量の警報を牽引自動車の運転席へ送る
ようにすることは通常の回路設計で可能であり、また計
測処理装置の必要な各部からモニター出力を得られるよ
うにしておくことも可能である。
That is, the two-dimensional image data from the noise removal binarization processing section 45 is two-dimensional data having a width of 2048 pixels corresponding to the imaging field width 2 [m],
The area evaluation determination unit 46 divides this into 16 blocks each having a unit area of 128×128 pixels and processes the area. The area evaluation determination unit 46 compares the total area of crack candidates for each unit section with a preset threshold, and calculates the position coordinates of the unit section and binary image data only for the unit section whose crack candidate area is equal to or larger than this threshold. Pass it to DAT recorder 6. The DAT recorder 6 digitally records the digital data output from the area evaluation determination section 46 on the DAT, but in this case, it is normal circuit design to send a warning of the remaining amount of tape to the driver's seat of the towing vehicle. It is possible, and it is also possible to obtain monitor output from each necessary part of the measurement processing device.

【0028】図4に示した構成のひび計測装置における
計測処理装置4によるひび計測動作を図5〜図9と共に
以下に説明すると、まず始めに、画像処理装置4への入
力情報は台車1の移動に伴ってカメラ3から取り込まれ
た2048画素の幅をもつ8ビット(256諧調)のデ
ジタル濃淡画像の二次元画像情報であり、照明ランプ2
による低角度照明により路面Rの濃淡・色ムラなどのバ
ックグラウンドノイズを均一輝度にすることにより予め
低減し、しかもひびのエッジ部分に着目してその陰影を
強くだすようにしているので、エッジ部分の検出の前に
路面のひびでない部分に対してひびの境界部分が画像情
報中で濃度強調されたものとなっている。
The crack measurement operation by the measurement processing device 4 in the crack measurement device having the configuration shown in FIG. 4 will be explained below with reference to FIGS. This is two-dimensional image information of an 8-bit (256 tones) digital grayscale image with a width of 2048 pixels captured from the camera 3 as the lighting lamp 2 moves.
Background noise such as shading and color unevenness of the road surface R is reduced in advance by making it uniform brightness using low-angle illumination, and also by focusing on the edge part of the crack and making the shadow stronger, the edge part Before detection, the density of the crack boundary area is emphasized in the image information compared to the non-cracks area of the road surface.

【0029】このような入力画像を扱う画像処理装置4
での画像変換のアルゴリズムのフローは図5に示す通り
である。即ち、入力された2048画素幅の8ビット(
256諧調)の二次元デジタル画像情報は、まず始めに
平滑化処理部41で図6に示すマトリックス演算子によ
り平滑化処理され、画素の孤立的輝度変化がスムージン
グされる。この入力画像情報は、濃度強調されているも
のの依然としてかなりの輝度ムラなどのノイズを含み、
従ってこれをスムージングして観測時のノイズを減らす
必要がある。この平滑化処理のマトリックス演算子は、
図6に示すように3×3のマトリックス構成をもち、中
央の着目点画素に対して周囲の画素の濃度に係数1/8
 を乗じてこれらを加算した値を着目点の濃度値として
取りこみ、これを全画面の画素について走査しながら演
算処理して画素間の孤立的輝度(濃度)のばらつきを平
滑化する。濃度閾値決定部42は、事前に行った路面平
均濃度計測値から必要に応じて与えられる経験値を減算
して濃度閾値Mを決定する。入力画像のヒストグラムと
濃度閾値Mとの一例を図7に示す。前記濃度閾値Mは、
路面バックグラウンドに相当する輝度の部分の画素につ
いて濃度的に均一化するための半閾値処理部43におけ
る濃度変換処理に用いられる。
Image processing device 4 that handles such input images
The flow of the image conversion algorithm is shown in FIG. In other words, the input 2048 pixel width 8 bits (
The two-dimensional digital image information (256 tones) is first smoothed by the smoothing processing unit 41 using the matrix operator shown in FIG. 6, and isolated changes in brightness of pixels are smoothed. Although this input image information has been density-enhanced, it still contains noise such as considerable brightness unevenness.
Therefore, it is necessary to smooth this to reduce noise during observation. The matrix operator for this smoothing process is
As shown in Figure 6, it has a 3x3 matrix configuration, and the density of the surrounding pixels is set to 1/8 by a factor of 1/8 for the center pixel of interest.
The value obtained by multiplying and adding these values is taken in as the density value of the point of interest, and this is arithmetic processed while scanning the pixels of the entire screen to smooth out variations in isolated brightness (density) between pixels. The concentration threshold value determination unit 42 determines the concentration threshold value M by subtracting an empirical value given as necessary from the road surface average concentration measurement value performed in advance. An example of the histogram of the input image and the density threshold M is shown in FIG. The concentration threshold M is
It is used in the density conversion process in the half-threshold processing unit 43 to make the pixels of the brightness portion corresponding to the road background uniform in terms of density.

【0030】画像処理技術における図形解析のための二
値化閾値の決定法には、モード法、判別分析法、P−タ
イル法、微分ヒストグラム法などが知られているが、こ
こではリアルタイム処理のため、或る面積の計測対象路
面の実際の濃度平均を予め計測しておき、濃度閾値決定
部42においてこの路面平均濃度の計測値から外部設定
による経験値を減じて図8(a) に示すように入力画
像ヒストグラム上に濃度閾値Mを決定する。この濃度閾
値Mによる半閾値処理は、ひび画像の絶対濃度の範囲の
限定ということができ、図8(b) に示すように平滑
化入力画像の各画素についてその濃度データを濃度閾値
Mと比較し、M以上の濃度データは一律に濃度Mに変換
し、画像の輝度のばらつきが以後のエッジ抽出に影響す
るのを防止する。
The modal method, discriminant analysis method, P-tile method, differential histogram method, etc. are known as methods for determining the binarization threshold for graphic analysis in image processing technology. Therefore, the actual concentration average of a certain area of the road surface to be measured is measured in advance, and the concentration threshold determining unit 42 subtracts the empirical value set externally from the measured value of the road surface average concentration, as shown in FIG. 8(a). A density threshold M is determined on the input image histogram as follows. This half-threshold processing using the density threshold M can be said to limit the absolute density range of the cracked image, and the density data for each pixel of the smoothed input image is compared with the density threshold M as shown in Figure 8(b). However, density data of M or more is uniformly converted to density M to prevent variations in image brightness from affecting subsequent edge extraction.

【0031】即ち、路面自体がもつ色ムラなどの性質と
ひび自体がもつ性質とでは輝度(濃度)にある程度の差
が存在し、路面に輝度ムラがあってもそれはひび部分よ
りも相対的に高輝度である。そこで事前に対象路面を実
計測条件で計測し、例えば128ライン分の一次元画像
情報から平均濃度を求め、これに必要に応じて補正を与
えて濃度閾値Mを決定する。これにより半閾値処理にお
いて例えば閾値Mより高い濃度のものは路面に由来する
ものとして均一濃度に変換し、閾値M以上の濃度の画素
部分についてのノイズをなくしてしまうようにする。こ
のMという濃度閾値は、過去の測定データからの経験値
に基く前述補正量を加減することによって適宜修正する
ことが可能である。
In other words, there is a certain degree of difference in brightness (density) between the properties of the road surface itself, such as uneven color, and the properties of the cracks themselves, and even if there is uneven brightness on the road surface, it is relatively more noticeable than the cracks. High brightness. Therefore, the target road surface is measured in advance under actual measurement conditions, the average density is determined from, for example, 128 lines of one-dimensional image information, and the density threshold value M is determined by applying correction to this as necessary. As a result, in the half-threshold processing, for example, a density higher than the threshold M is assumed to be derived from the road surface and is converted to a uniform density, thereby eliminating noise in a pixel portion having a density higher than the threshold M. This concentration threshold value M can be modified as appropriate by adjusting the above-mentioned correction amount based on the empirical value from past measurement data.

【0032】このようにして半閾値処理部43で濃度変
換された画像情報は次いで二値化ノイズ処理によりひび
候補の検出に付されるが、ひびの部分はその周囲の路面
部分より輝度が低いとはいうものの、これは相対的な輝
度変化であり、単純に二値化処理を行なってもひびの検
出は満足な結果は得られない。そこでここではエッジ抽
出処理部44によってひびのエッジを検出してから二値
化処理を行なうようにしてある。一般的な画像情報中の
図形のエッジを抽出する方法には、一次または二次微分
法、ソーベル法、ロバーツ法、プレウィット法、ラプラ
シアン法などが知られているが、この装置のエッジ抽出
処理部44によるエッジ抽出では、それらの効果を生か
したうえでリアルタイム処理を行なうために、ハードウ
エア的にもっと単純なオペレータを次のように定義して
エッジ検出処理を行なう。
The image information thus density-converted by the half-threshold processing unit 43 is then subjected to binarization noise processing to detect crack candidates, but the crack part has lower luminance than the surrounding road surface part. However, this is a relative brightness change, and simply performing binarization processing will not provide a satisfactory result for crack detection. Therefore, here, the edges of the cracks are detected by the edge extraction processing section 44 and then the binarization processing is performed. Common methods for extracting the edges of figures in image information include the first or second differential method, Sobel method, Roberts method, Prewitt method, and Laplacian method. In edge extraction by the unit 44, in order to perform real-time processing while taking advantage of these effects, a simpler operator in terms of hardware is defined as follows to perform edge detection processing.

【0033】即ち、着目点データをf(x,y)、その
変換後データをg(x,y)とするとき、 g(x,y)=Max{h0(x,y),h1(x,y
),h2(x,y),h3(x,y)} h0(x,y
)=|f(x,y−1)−f(x,y+1)| h1(
x,y)=|f(x+1,y−1)−f(x−1,y+
1)| h2(x,y)=|f(x−1,y)−f(x
+1,y)| h3(x,y)=|f(x−1,y−1
)−f(x+1,y+1)| このオペレータは、着目
点を中心とする縦横及び斜めの計4方向について着目点
に隣接する画素同士の濃度の差の絶対値をとり、そのう
ちの最大値を着目点データとする処理である。
That is, when the data at the point of interest is f(x, y) and the converted data is g(x, y), g(x, y)=Max{h0(x, y), h1(x ,y
), h2 (x, y), h3 (x, y)} h0 (x, y
)=|f(x,y-1)-f(x,y+1)|h1(
x,y)=|f(x+1,y-1)-f(x-1,y+
1) | h2(x,y)=|f(x-1,y)-f(x
+1,y) | h3(x,y)=|f(x-1,y-1
) - f (x+1, y+1) | This operator takes the absolute value of the difference in density between pixels adjacent to the point of interest in a total of four directions (vertical, horizontal, and diagonal) centered on the point of interest, and focuses on the maximum value among them. This is the process of converting it into point data.

【0034】このようにして得られた画像データは、輝
度差をスケールとした差分値画像データで、ひびが存在
すればその境界の値が高くなる。この差分値データを、
ノイズ除去二値化処理部45により更にエッジの特徴の
有無に着目して図9に示すようなマトリックスオペレー
タを用いてノイズ処理して二値化する。これは5×5画
素のマトリックスの中央画素を着目点画素として、その
周囲8方向の1画素だけ間隔を開けた画素の濃度を加算
した値を着目点データとするエッジ強調手法であり、単
純なハードウエアでリアルタイム処理ができるようにし
たものである。なお、図9においてオペレータすなわち
演算子は絶対値を演算する。このようにしてエッジ抽出
処理部44によるエッジ抽出では、各着目点画素毎に図
9の演算子による演算を行ない、各着目点画素について
演算結果のデータをその着目点画素の変換データとして
保存する。かくして前記二次元画像情報中の濃淡画像の
輪郭エッジの濃度変化の度合いに相当する一連の二値エ
ッジ画像データが位置データと共に生成される。このよ
うにして変換して得た二値化エッジ画像データは次いで
面積評価判定処理部46に渡される。
The image data obtained in this way is difference value image data with the luminance difference as a scale, and if a crack exists, the value at the boundary becomes high. This difference value data is
The noise removal binarization processing unit 45 further focuses on the presence or absence of edge features and performs noise processing and binarization using a matrix operator as shown in FIG. This is an edge enhancement method that uses the center pixel of a 5 x 5 pixel matrix as the pixel of interest, and uses the value obtained by adding the densities of the pixels in eight directions around it with an interval of one pixel as the point of interest data. This enables real-time processing using hardware. Note that in FIG. 9, the operator calculates an absolute value. In this way, in the edge extraction by the edge extraction processing unit 44, the calculation using the operator shown in FIG. 9 is performed for each pixel of interest, and the data of the calculation result for each pixel of interest is saved as the conversion data of that pixel of interest. . In this way, a series of binary edge image data corresponding to the degree of density change of the contour edge of the grayscale image in the two-dimensional image information is generated together with position data. The binarized edge image data obtained by converting in this manner is then passed to the area evaluation determination processing section 46.

【0035】以上のような一連の処理で特徴抽出された
エッジデータの各線分画像はひび候補であり、面積評価
判定部46ではこれらの各画像単位毎のひび画像の面積
評価を前記各単位区画毎に行なってひび画像データにそ
の位置座標値を割り振り、さらに単位区画面積に対する
前記各ラベルの総画素数の比に基づいてひび候補の面積
率を算出し、これをあらかじめ設定された閾値と比較す
る。この比較結果から前記閾値を超えるひび候補面積率
をもつ単位区画について該単位区画に位置座標と各ラベ
ル座標データを含む画像情報を記録データとしてDAT
レコーダ6に出力する。
Each line segment image of the edge data whose features have been extracted through the series of processes described above is a crack candidate, and the area evaluation determining unit 46 evaluates the area of the crack image for each image unit for each unit section. Each time, the position coordinate value is assigned to the crack image data, and the area ratio of the crack candidate is calculated based on the ratio of the total number of pixels of each label to the unit area area, and this is compared with a preset threshold. do. Based on this comparison result, image information including position coordinates and each label coordinate data for the unit section having a crack candidate area ratio exceeding the threshold value is recorded as DAT.
Output to recorder 6.

【0036】[0036]

【発明の効果】以上に述べたように、この発明によれば
、路面を光学的に撮像して得られた画像情報をひびの検
出に最適化した画像処理と面積評価を行って必要最低限
のデジタルデータにして記録するので、対象路面の路面
の材質組織及び測定条件にあまり制限なしに一定判定基
準で効率よく路面のひびを自動検出することができ、舗
装路面のひび割れを、デジタル画像処理と演算子による
リアルタイム処理によって自動的に検出・評価し、計測
作業中にリアルタイムでひびの位置情報と共にDATな
どの可搬記録媒体に必要最低限のデータを記録して持ち
帰ることが可能となる。
[Effects of the Invention] As described above, according to the present invention, the image information obtained by optically imaging the road surface is subjected to image processing optimized for crack detection and area evaluation to minimize the necessary amount of crack detection. Since it is recorded as digital data, it is possible to automatically detect cracks in the road surface efficiently using certain criteria without any restrictions on the material structure of the target road surface or the measurement conditions. It is possible to automatically detect and evaluate cracks through real-time processing using operators, and record the minimum necessary data on a portable recording medium such as DAT in real time during measurement work, along with crack position information, and take it home.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

【図1】この発明の実施例にかかる装置の概略の構成を
示す模式斜視図である。
FIG. 1 is a schematic perspective view showing the general configuration of an apparatus according to an embodiment of the present invention.

【図2】台車フード内のカメラと光源ランプの配置例を
示す模式側断面図である。
FIG. 2 is a schematic side sectional view showing an example of the arrangement of a camera and a light source lamp in the truck hood.

【図3】光源ランプの交互配置の例を示す模式平面図で
ある。
FIG. 3 is a schematic plan view showing an example of alternate arrangement of light source lamps.

【図4】信号処理系の構成例を示すブロック図である。FIG. 4 is a block diagram showing a configuration example of a signal processing system.

【図5】計測処理装置での画像情報変換処理のアルゴリ
ズムのフローを示す流れ図である。
FIG. 5 is a flowchart showing the flow of an algorithm for image information conversion processing in the measurement processing device.

【図6】平滑化処理のオペレータマトリックスの一例を
示す説明図である。
FIG. 6 is an explanatory diagram showing an example of an operator matrix for smoothing processing.

【図7】入力画像の濃度ヒストグラムの一例を示す線図
である。
FIG. 7 is a diagram showing an example of a density histogram of an input image.

【図8】(a)は濃度閾値決定と半閾値処理を説明する
ための濃度ヒストグラム線図、 (b)は同じく半閾値処理入出力特性線図である。
FIG. 8(a) is a density histogram diagram for explaining density threshold determination and half-threshold processing, and FIG. 8(b) is a half-threshold processing input-output characteristic diagram.

【図9】ノイズ除去二値化処理用のマトリックス演算子
の一例を示す説明図である。
FIG. 9 is an explanatory diagram showing an example of a matrix operator for noise removal binarization processing.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1:フード、2:照明ランプ、3:撮像カメラ、4:計
測処理装置、5:車輪、6:DATレコーダ、7:牽引
杆、8:カメラユニット、9:計測ユニット、10:電
源台車、41:平滑化処理部、42:濃度閾値決定部、
43:半閾値処理部、44:エッジ抽出処理部、45:
ノイズ除去二値化処理部、46:面積評価判定部。
1: Hood, 2: Illumination lamp, 3: Imaging camera, 4: Measurement processing device, 5: Wheels, 6: DAT recorder, 7: Traction rod, 8: Camera unit, 9: Measurement unit, 10: Power supply cart, 41 : smoothing processing unit, 42: density threshold determining unit,
43: half-threshold processing section, 44: edge extraction processing section, 45:
Noise removal binarization processing unit, 46: Area evaluation determination unit.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】  路面上を移動可能な台車上に、直下の
路面を視野として前記移動方向と交差する方向の路面の
一次元画像情報を予め定められた画素数で出力する撮像
装置と、前記視野内の路面を周囲から遮光するフード内
で前記視野内の路面を低い照射角で照明するように前記
台車の接地面より上方の位置に光源を配置してなる照明
装置と、前記台車の予め定められた移動距離毎に前記撮
像装置からの前記一次元画像情報を取り込んで前記台車
の位置情報と共にリアルタイムの二次元画像処理を行な
う計測処理装置と、該計測処理装置から出力される情報
を着脱可能な記録媒体に記録する記録装置とを搭載して
なり、前記計測処理装置が、計測中の路面の平均的な明
るさを計測するために予め定められた走査回数分の前記
一次元画像情報について画像画素の濃度平均値から濃度
閾値を求める濃度閾値決定手段と、順次与えられる前記
画像情報に対して前記濃度閾値を境にバックグラウンド
情報に対応する高輝度側の画素濃度を一律に前記濃度閾
値と同じ値に変換固定する半閾値処理を行なう手段と、
前記二次元画像処理における走査の着目点画素に対して
着目点を中心とする縦横及び斜めの計4方向について着
目点に隣接する画素同士の濃度の差の絶対値のうちの最
大値を着目点データとする変換処理を行なうエッジ抽出
処理手段と、前記エッジ抽出処理後の画像データの各画
素に対し着目点を中心として縦横及び斜めの計4方向に
ついて着目点から所定画素だけ離れた周囲の画素の濃度
の和を着目点データとする変換処理を行なうノイズ除去
処理手段と、前記ノイズ除去処理後の画像情報から予め
定められた面積の路面単位区画に対応する画素ブロック
毎に画像情報中のひび候補の画素数からひび候補面積を
評価すると共に予め定められた閾値を越えるひび候補面
積をもつ単位区画のみの二値画像情報を該単位区画の位
置情報と共に前記記録装置へ出力する面積評価判定処理
手段とを備えていることを特徴とする路面のひび計測装
置。
1. An imaging device that outputs one-dimensional image information of a road surface in a direction intersecting the direction of movement, with a predetermined number of pixels, on a trolley that can move on a road surface, with the road surface immediately below as a field of view; A lighting device comprising: a light source disposed above a ground plane of the trolley so as to illuminate the road surface within the field of view at a low irradiation angle within a hood that shields the road surface within the field of view from the surroundings; A measurement processing device that captures the one-dimensional image information from the imaging device every predetermined travel distance and performs real-time two-dimensional image processing together with the position information of the trolley, and information output from the measurement processing device can be attached and detached. the one-dimensional image information for a predetermined number of scans in order to measure the average brightness of the road surface being measured; density threshold determining means for determining a density threshold from the average density value of image pixels for each image; means for performing half-threshold processing to convert and fix the value to the same value as the threshold;
In the two-dimensional image processing, the maximum value of the absolute value of the difference in density between pixels adjacent to the point of interest in a total of four directions (vertical, horizontal, and diagonal) centered on the point of interest with respect to the pixel of interest in scanning in the two-dimensional image processing is determined as the point of interest. edge extraction processing means that performs conversion processing into data; and for each pixel of the image data after the edge extraction processing, surrounding pixels located a predetermined pixel distance from the point of interest in a total of four directions (vertical, horizontal, and diagonal) centered on the point of interest; a noise removal processing means that performs a conversion process using the sum of the densities of the noise removal process as point of interest data; and a noise removal processing means that performs a conversion process using the sum of the densities of Area evaluation determination processing that evaluates the crack candidate area from the number of pixels of the candidate and outputs binary image information of only the unit section having a crack candidate area exceeding a predetermined threshold value to the recording device together with the position information of the unit section. A road surface crack measuring device characterized by comprising: means.
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