JPH0694442A

JPH0694442A - 電柱の湾曲程度を測定する装置

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Publication number: JPH0694442A
Application number: JP4247478A
Authority: JP
Inventors: Hirotaka Yoshida; 吉田　　浩隆; Kenichi Sofue; 健一祖父江; Junichi Masuda; 順一増田
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 1992-09-17
Filing date: 1992-09-17
Publication date: 1994-04-05
Anticipated expiration: 2015-05-22
Also published as: JP3043910B2

Abstract

(57)【要約】【目的】電柱を地上から非破壊で測定し、その湾曲程
度を定量的に把握し、電柱の健全度を診断する。【構成】電柱２０の全体像を撮像機１で撮像し、変換
装置２によりＡ／Ｄ変化を行い、演算装置３に入力す
る。演算装置３では、画像処理によって電柱輪郭線を求
め、その電柱輪郭線に対し、最も重なり度合いの大きい
仮定直線と、その仮定直線の近傍に傾きと長さの異なる
第１直線および第２直線からなる最も重なり度合いの大
きい折れ線とを、それぞれの線に掛かる電柱輪郭線の画
素の濃度値の加算値の最大値で求める。この両者の重な
り度合いを比較することにより、電柱２０の曲がりを数
学的幾何学的に演算，評価する。以上により、測定者に
依存しない定量的な電柱の湾曲度を測定可能にし、か
つ、地上から非破壊で迅速、容易に測定可能にする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電柱の湾曲の程度を地
上から非破壊で測定する装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】荷重が不平衡に加わり湾曲している電柱
は、材料的にも力学的にも不安定な状態にあるため、亀
裂や疲労による強度低下をまねき、更に風雪等の突発的
な荷重により倒壊する危険がある。このために、電柱の
湾曲程度を測定し管理する必要がある。従来、電柱の湾
曲程度を測定する方法としては、目視による方法が一般
的であった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、目視に
よる電柱の湾曲の湾曲程度の測定方法には、測定者によ
るばらつきが大きく、定量的な測定が難しいという欠点
があった。

【０００４】本発明は、上記の欠点を改善するために提
案されたもので、その目的は電柱を地上から非破壊で測
定し、その湾曲程度を定量的に把握し、電柱の健全度を
診断する装置を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明の電柱の湾曲程度を測定する装置において
は、電柱を撮像する撮像機と、該撮像機からの映像信号
を所定の解像度に分解し、画素ごとに信号の強弱に応じ
た数値である濃度値を付与していく変換装置と、前記濃
度値１画面分の集合である画像データに対し、電柱の長
手方向と垂直な方向に濃度値の差分を取ることにより該
電柱の輪郭線を強調した画像であるエッジ画像データを
作成する第１の行程と、該エッジ画像データ上に該電柱
の長手方向に延びる直線を仮定し該直線上に掛かる画素
の濃度値を加算していく第２の行程と、該第２の行程に
おいて最も加算値が大きい直線を検出する第３の行程
と、前記エッジ画像データ上の第３の行程で検出した直
線を中心とする近傍領域に傾きと長さが異なる少なくと
も２本の連結した直線からなる折れ線を仮定し該折れ線
上に掛かる画素の濃度値を加算していく第４の行程と、
該第４の行程において最も加算値が大きい折れ線を検出
する第５の行程と、前記第３の行程における最も大きい
加算値Ｐ_stと前記第５の行程における最も大きい加算値
Ｐ_brとを比較し、Ｐ_br＞Ｐ_stの時のみ電柱が湾曲してい
ると判定し前記第４の行程で仮定した折れ線の折れ角と
折れ曲がり位置に基づいて前記湾曲の大きさと湾曲位置
を求める第６の行程を処理する演算手段とを、有する構
成としている。

【０００６】

【作用】本発明の電柱の湾曲程度を測定する装置では、
電柱の全体像を撮像し、画像処理により電柱輪郭線を求
め、その電柱輪郭線に最も重なり度合いの大きい仮定直
線と仮定折れ線をそれらの線が通る座標の濃度値の加算
値の最大値で求め、その仮定直線と仮定折れ線の重なり
度合いの比較により、その曲がりを数学的幾何学的に演
算，評価する。これにより、測定者に依存しない定量的
な電柱の湾曲度を測定可能し、かつ、地上から非破壊で
迅速、容易に測定可能にしている。

【０００７】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して詳細
に説明する。

【０００８】図１は、本発明の電柱の湾曲程度を測定す
る装置の一実施例を示す構成図である。本実施例の電柱
の湾曲程度を測定する装置は、撮像機１、変換装置２、
演算装置３、電源装置４、信号ケーブル５、保持具６か
ら構成されている。演算装置３は、さらに図２に示すよ
うにメモリ７、演算部８、出力部９から構成される。な
お、撮像機１と変換装置２は、ビデオフロッピイディス
ク等の映像記録媒体を介すことで、分離しての使用も可
能である。

【０００９】撮像機１により撮像された電柱２０の映像
信号は、変換装置２によってＡ／Ｄ変換され、例えば４
００（横）×６００（縦）画素の解像度をもつ画像デー
タ１０に置換される。画像データ１０は、メモリ７に保
持され、演算部８により演算に供される。演算結果は、
出力部９によって表示あるいは印字される。

【００１０】図３は、演算部８で行われる処理の基本的
な流れを示したフローチャートである。行程１は、画像
データを後の処理が施しやすい画像に変換する行程であ
る。すなわち、画像データ中の電柱の輪郭線を検出し易
いように、エッジを強調したエッジ画像データを作成す
る。行程２、行程３は、エッジ画像データから電柱の輪
郭線位置を見つける行程である。すなわち、行程２で電
柱の長手方向に延びる始点座標、傾きの異なる直線を仮
定し、エッジ画像データと重ね合わせて当てはめ、行程
３で最も重なり合った直線を１つ選ぶことにより最もマ
ッチングの高い直線を検出する。電柱が真っ直ぐあれ
ば、この直線が輪郭線そのものを表す。電柱が湾曲して
いれば、輪郭線の最近傍を通る直線を表す。換言すれ
ば、この直線の近傍に電柱の真の輪郭線が存在すること
になる。行程４、行程５は、電柱の輪郭線を追跡する行
程である。すなわち、行程４では、行程３で検出した直
線の近傍に区間長、傾きの異なる折れ線を仮定し、エッ
ジ画像データと重ね合わせて当てはめる。行程５では、
最も重なり合った折れ線を１つ選ぶことにより、最もマ
ッチングの高い折れ線を検出する。電柱が真っ直ぐであ
れば、ここで選んだ折れ線は行程３で選んだ直線より
も、重なりの度合いが低くなる。電柱が湾曲していれ
ば、重なりの度合いが高くなり、この折れ線が湾曲状態
を模倣した最近似線になる。行程６は、電柱の湾曲程度
を測定する行程である。すなわち、行程３で検出した直
線と行程５で検出した折れ線の重なりの度合いを比較
し、折れ線の重なりの度合いの方が高いときのみ電柱が
湾曲していると判断し、折れ線の折れ角と折れ位置から
湾曲の大きさと位置を求める。

【００１１】次に図４〜図８のフローチャートと図９〜
１５の模式図および表１，２を用いて、演算部８で行わ
れている処理の詳細な流れを説明する。図４〜図８は合
わせて一つのフローチャートを示し、各図間において○
印同士または○′同士中の同一番号（１〜４）の部分で
流れ線（フローライン）が連続している。

【００１２】図４中のｓｔｅｐ１で、画像データ１０の
入力が行われる。図９に画像データの模式図を示す。な
お本実施例では、４００（横）×６００（縦）画素で構
成される画像データを扱っているが、図９〜１１および
図１３，１５の模式図は、画像サイズを簡略化して示し
ている。また、各画素の濃度値は、８ビットで量子化し
た場合０〜２５５までの値域をもつことになるが、模式
図中では簡略化のため０，１の２値で表現する。

【００１３】図４中のｓｔｅｐ２〜３が、図３における
行程１に相当する。ｓｔｅｐ２で画像データを水平方向
に１画素分だけずらした画像（以後、シフト画像データ
という）を作成する。図１０に図９に対するシフト画像
データの模式図を示す。ｓｔｅｐ３で、原画像データか
らシフト画像データを差し引いた画像（以後、エッジ画
像データという）を作成する。この行程によりエッジ画
像データには、水平方向に急激な濃度値変化のある画素
にのみ大きな値が付与され、電柱の輪郭線が強調され
る。図１１に図９に対するエッジ画像データの模式図を
示す（差し引いた結果、濃度値が０以外の画素を「１」
にしている）。

【００１４】図５中のｓｔｅｐ４〜１５が、図３におけ
る行程２に相当する。図１２に示すようにエッジ画像デ
ータをＸ−Ｙ平面と見なし、その上に傾きａ、Ｘ切片ｂ
によって決まる直線、Ｘ＝ａＹ＋ｂを仮定する。電柱の
像が画面の中央から大きくズレている場合、像に対しレ
ンズの光学的な歪みが加わるため、正確な湾曲測定がで
きない。そこで、測定可能範囲（仮定する直線のＸ切片
の範囲）をｂ＝ｂ_startからｂ＝ｂ_endまでとする。ま
た、電柱の像が画面内で傾いている場合を考慮し、傾き
をａ＝−ａ_maxからａ＝＋ａ_maxの範囲で所定の刻み（Δ
ａ）で振らせる。ｓｔｅｐ４〜６でＸ切片の値ｂを、ｓ
ｔｅｐ７〜９で傾きａの値をそれぞれ変化させている。
さらにｓｔｅｐ１０〜１３で、直線Ｘ＝ａＹ＋ｂ〔Ｙ＝
０〜５９９〕が通るすべての座標を計算する。ｓｔｅｐ
１５で、その座標（Ｘ，Ｙ）上の画素がもつ濃度値を読
み、その値を変数Ｐ（ａ，ｂ）に加算して足し込んでい
く。Ｐ（ａ，ｂ）は、傾きａとＸ切片ｂを独立パラメー
タにもつ変数で、ｓｔｅｐ１４によりゼロに初期設定さ
れる。図１３はエッジ画像データに対する直線の当ては
めのようすを示す模式図で、４本の直線（Ｘ＝１０，Ｘ
＝６，Ｘ＝−１／３＊Ｙ＋９，Ｘ＝−１／３＊Ｙ＋１
３）が検出されている。

【００１５】図５中のｓｔｅｐ１６が、図３における行
程３に相当する。電柱輪郭線と仮定直線との重なりの度
合いを求めるため、ｓｔｅｐ４〜１５で、計算した変数
Ｐ（ａ，ｂ）〔ａ＝−ａ_max〜＋ａ_max，ｂ＝ｂ_start〜
ｂ_end〕の中から最大値を探し、Ｐ_stとする。また、そ
のときの仮定直線の傾きをａ₀、Ｘ切片をｂ₀とする。表
１は、図１３で検出した４本の直線に対する変数Ｐ
（ａ，ｂ）の値を示したものである。この結果、Ｐ_st＝
１７，ａ₀＝０，ｂ₀＝１０が代入される。

【００１６】

【表１】

【００１７】図６，図７中のｓｔｅｐ１７〜４４が、図
３における行程４に相当する。図１４に示すようにＹ座
標をΔＹ（＝６０画素）の長さで１０等分〔ｎ＝１〜
９〕し、Ｙ＝０〜ΔＹ×ｎ（第１直線）と、ΔＹ×ｎ〜
５９９（第２直線）からなる折れ線を、前記行程で検出
した直線、Ｘ＝ａ₀Ｙ＋ｂ₀の近傍に仮定する。第１直線
をｓｔｅｐ２０〜ｓｔｅｐ３２で、第２直線をｓｔｅｐ
３３〜４３で、それぞれ仮定する。ｓｔｅｐ１７〜１９
で折れ点位置ｎを変化させ、第１直線と第２直線の長さ
の割合を変えている。

【００１８】第１直線の仮定は、図６中のｓｔｅｐ２０
〜ｓｔｅｐ３２で行っている。まずｓｔｅｐ２０〜２２
で、ｂ₀を中心に±ｂ_wの範囲内でＸ切片ｂの値を振ら
し、ｓｔｅｐ２３〜２５で、ａ₀を中心に±ａ_maxの範囲
内で傾きａを所定の刻みΔａで振らす。さらにｓｔｅｐ
２６〜２９で、直線Ｘ＝ａＹ＋ｂ〔Ｙ＝０〜ΔＹ×ｎ〕
が通るすべての座標を計算する。ｓｔｅｐ３１で、その
座標（Ｘ，Ｙ）上の画素がもつ濃度値を読み、その値を
変数Ｐ（ａ，ｂ）に加算して足し込んでいく。Ｐ（ａ，
ｂ）は、傾きａとＸ切片ｂを独立パラメータにもつ変数
で、ｓｔｅｐ３０により初期設定される。ｓｔｅｐ３２
は、変数Ｐ（ａ，ｂ）〔ａ＝−ａ_max〜＋ａ_max，ｂ＝ｂ
₀−ｂ_w〜ｂ₀＋ｂ_w〕の中から最大値を探し、Ｐ₁（ｎ）
とする。また、そのときの第１直線の傾きをａ
₁（ｎ）、Ｘ切片をｂ₁（ｎ）とする。

【００１９】第２直線の仮定は、図７中のｓｔｅｐ３３
〜ｓｔｅｐ４３で行っている。ｓｔｅｐ３３で、ｂ
₁（ｎ）の値をもとにＸ切片ｂの値を決定し、ｓｔｅｐ
３４〜３６で、ａ₀を中心に±ａ_maxの範囲内で傾きａを
所定の刻みΔａで振らす。ｓｔｅｐ３７〜４０で、直線
Ｘ＝ａＹ＋ｂ〔Ｙ＝ΔＹｘｎ〜５９９〕が通るすべての
座標を計算する。ｓｔｅｐ４２で、その座標（Ｘ，Ｙ）
上の画素がもつ濃度値を読み、その値を変数Ｐ（ａ）に
加算して足し込んでいく。Ｐ（ａ）は、傾きａをパラメ
ータにもつ変数で、ｓｔｅｐ４１によりゼロに初期設定
される。ｓｔｅｐ４３は、変数Ｐ（ａ）〔ａ＝ａ₀−ａ
_max〜ａ₀＋ａ_max〕の中から最大値を探し、Ｐ₂（ｎ）と
する。また、そのときの第２直線の傾きをａ₂（ｎ）、
Ｘ切片をｂ₂（ｎ）とする。

【００２０】折れ線は、第１直線と第２直線の連結線と
して表される。そこで、折れ点位置ｎにおける仮定折れ
線と電柱輪郭線との度合いＰ_br（ｎ）を求めるため、ｓ
ｔｅｐ４４で、Ｐ_br（ｎ）＝Ｐ₁（ｎ）＋Ｐ₂（ｎ）を計
算する。

【００２１】図８中のｓｔｅｐ４５が、図３における行
程５に相当する。変数Ｐ_br（ｎ）〔ｎ＝１〜９〕の中か
ら最大値を探し、Ｐ_brとする。また、そのときの折れ点
位置ｎをｎ_pとする。図１５は、電柱の輪郭線と仮定し
た折れ線とが最も重なりあった状態を模式的に示したも
のである（画像サイズを簡略化しているため、Ｙ座標を
ΔＹ＝５画素の長さで５等分〔ｎ＝１〜４〕してい
る）。この結果、Ｐ_br＝２３，ｎ_p＝２が代入される。

【００２２】図８中のｓｔｅｐ４６〜４９が、図３にお
ける行程６に相当する。電柱輪郭線を直線近似した場合
と折れ線近似した場合の重なりの度合いを比べるため、
ｓｔｅｐ４６で、Ｐ_stとＰ_brを比較する。Ｐ_st＞Ｐ_brで
あれば、ｓｔｅｐ４７に移り、電柱は湾曲していない旨
を出力する。Ｐ_st＜Ｐ_brであれば、ｓｔｅｐ４８に移
り、湾曲の大きさが、θ＝│ｔａｎ^-1（ａ₁（ｎ_p））−
ｔａｎ^-1（ａ₂（ｎ_p））│、湾曲位置ｄが柱頂からΔＹ
×ｎ_pの点である旨を出力する。ここでは、Ｐ_st＝１７
＜Ｐ_br＝２３であるから、表２のような結果を出力し、
処理を終える（ｓｔｅｐ４９）。

【００２３】

【表２】

【００２４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の電柱の湾
曲程度を測定する装置によれば、湾曲度を測定するため
には電柱の全体像を撮像するのみなので、地上から迅速
かつ容易に測定が可能となる。また、電柱の輪郭線の曲
がりを数学的幾何学的に演算、評価しているので測定者
に依存しない定量的な測定が可能となる。従って、これ
まで目視によって行っていた判断行為を機械により絶対
的、定量的に施行できる。また、撮像作業（屋外）と演
算作業（屋内）を分けることによる、屋外作業時間の低
減が期待できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の電柱の湾曲程度を測定する装置の一実
施例を示す構成図

【図２】上記実施例における演算装置の内部構成図

【図３】上記実施例における演算装置で行われる処理の
基本的な流れを示すフローチャート

【図４】上記実施例における演算装置で行われる処理の
詳細な流れを示すフローチャート（その１）

【図５】上記実施例における演算装置で行われる処理の
詳細な流れを示すフローチャート（その２）

【図６】上記実施例における演算装置で行われる処理の
詳細な流れを示すフローチャート（その３）

【図７】上記実施例における演算装置で行われる処理の
詳細な流れを示すフローチャート（その４）

【図８】上記実施例における演算装置で行われる処理の
詳細な流れを示すフローチャート（その５）

【図９】上記実施例における演算装置に入力される入力
画像データの一例を示す模式図

【図１０】上記実施例における演算装置で作成されるシ
フト画像データの一例を示す模式図

【図１１】上記実施例における演算装置で作成されるエ
ッジ画像データの一例を示す模式図

【図１２】上記実施例におけるエッジ画像データから電
柱位置を検出するために仮定される直線の説明図

【図１３】上記実施例におけるエッジ画像データ上に仮
定直線を当てはめた状態を示す模式図

【図１４】上記実施例におけるエッジ画像データから電
柱の輪郭線を検出するために仮定される折れ線の説明図

【図１５】上記実施例におけるエッジ画像データ上に仮
定折れ線を当てはめた状態を示す模式図

【符号の説明】

１…撮像機２…変換装置３…演算装置７…メモリ８…演算部９…出力部１０…画像データ２０…電柱

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】電柱を撮像する撮像機と、該撮像機からの映像信号を所定の解像度に分解し、画素
ごとに信号の強弱に応じた数値である濃度値を付与して
いく変換装置と、前記濃度値１画面分の集合である画像データに対し、電
柱の長手方向と垂直な方向に濃度値の差分を取ることに
より該電柱の輪郭線を強調した画像であるエッジ画像デ
ータを作成する第１の行程と、該エッジ画像データ上に
該電柱の長手方向に延びる直線を仮定し該直線上に掛か
る画素の濃度値を加算していく第２の行程と、該第２の
行程において最も加算値が大きい直線を検出する第３の
行程と、前記エッジ画像データ上の第３の行程で検出し
た直線を中心とする近傍領域に傾きと長さが異なる少な
くとも２本の連結した直線からなる折れ線を仮定し該折
れ線上に掛かる画素の濃度値を加算していく第４の行程
と、該第４の行程において最も加算値が大きい折れ線を
検出する第５の行程と、前記第３の行程における最も大
きい加算値Ｐ_stと前記第５の行程における最も大きい加
算値Ｐ_brとを比較し、Ｐ_br＞Ｐ_stの時のみ電柱が湾曲し
ていると判定し前記第４の行程で仮定した折れ線の折れ
角と折れ曲がり位置に基づいて前記湾曲の大きさと湾曲
位置を求める第６の行程を処理する演算手段とを、有することを特徴とする電柱の湾曲程度を測定する装
置。