JPS633210A - ひび割れ自動計測装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、土木・建設分野において、コンクリート構造
物の劣化診断に利用して好適なひび割れ自動計測装置に
関する。

〔従来の技術〕

コンクリート構造物の劣化診断においてひび割れ調査は
基本的な調査項目となっている。

従来、このひび割れ調査は、人間が調査位五まで充分近
づいて目視観察し、ひび割れのマーキング及びスケッチ
或いは写真↑最影をすることにより実施されている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかし、上記の如き従来のひび割れ調査では、調査計画
から報告に至るまでにかなりの期間を要すると共に、特
に、調査対象が高所になると、作業足場等の資材が必要
になり、多大な調査労力が必要になる。さらに、ひび割
れの分布・幅の測定精度及び測定箇所やその数が調査者
の熟練度や個人差によって異なるため、ひび割れ調査結
果のデータ保存方法が統一できず、データ保存が不完全
であり、以前に実施したひび割れ調査結果との比較等、
時系列的な検討が困難である。また、現状の画像入力・
処理・収録装置ではデータ収録に必要な記憶容量が真人
な量となり、実用に供し得ない、等の問題点を有してい
る。

本発明は、上記の問題点を解決するものであって、簡単
な操作でひび割れ調査ができ、個人差がなく一定した精
度の調査データを得ることができるひび割れ自動計測装
置の提供を目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

そのために本発明のひび割れ自動計測装置は、構造物を
４Ｍ像して得られる画像データを処理することによって
ひび割れを計測するひび割れ自動計測装置であって、閾
値を設定して画像データを２値化する２値化手段、２値
化されたデータの連結した画素群の中心線を求める細線
化処理手段、前記中心線をベクトル化するベクトル化手
段、及びベクトル化した中心線と画像データからひび割
れ情報を検出するひび割れ検出手段を備えたことを特徴
とするものである。

〔作用〕

本発明のひび割れ自動計測装置では、構造物を過像して
得られる明暗の画像データを２値化し、連結した画素群
に対して細線化処理手段で中心を求めることによってひ
び割れ部分の中心線が求められる。そして、ベクトル化
手段でひび割れ部分の中心線がベクトル化され、ひび割
れ検出手段でベクトル単位のひび割れ幅その他のひび割
れ情報が検出される。

〔実施例〕

以下、実施例を図面を参照しつつ説明する。

第１図は本発明のひび割れ自動計測装置の１実施例構成
を示す図、第２図は画像データ処理装置の具体的な機能
構成例を示す図、第３図は画像データの例を示す図、第
４図は画像データ処理装置による解析データの例を示す
図である。図中、ｌは撮像部、２は入力画像制御部、３
はＣＲＴ、４はデータ処理装置、５は磁気テープ、６は
フロッピィディスク、７はプリンタ、８は磁気ディスク
、１１は２値化処理部、１２は細線化処理部、１３はベ
クトル化処理部、１４はひび割れ幅検出部、１５はベク
トル長・幅の補正部、１６はひび割れ画像データ出力部
を示す。

第１図において、撮像部１は、人間の目に代わってコン
クリート構造物などのひび割れを過像する例えばＣＣＤ
　（Ｃｈａｒｇｅｄ　Ｃｏｕｐｌｅｄ　ＤｅｖｉｃｅＨ
電荷結合素子）カメラやテレビカメラなどである。入力
画像制御部２は、撮像部１により得られた画像のデータ
処理装置４への取り込みやＣＲＴ３への表示等のため撮
像部１やモニタ用のＣＲＴ３を制御するものである。憑
像のための位置移動は、図示しないが調査対象の形状に
応じた位置移動装置によって行い、画像位置データ情報
を位置移動装置から入力する。この位置移動装置Ｚおよ
び撮像部１の正常運転を補佐するためにはオペレータ１
名を配置すればよい、データ処理装置４は、パソコンあ
るいは専用のプロセッサーなどにより構成するものであ
って、入力画像制御部４を通して撮像部１から画像デー
タを入力すると、その画像データからひび割れの位置や
ひび割れの幅等のひび割れ情報を抽出するものである。

そして、データ処理装置４によって抽出されたひび割れ
情報を画像位置データ情報と共に格納する外部記憶装置
が磁気テープ５やフロッピィディスク６、磁気ディスク
８であり、印刷出力するのがプリンタ７である。

なお、これらひび割れ情報や画像位置データ情報は、図
示しないが専用回線や電話回線を用いて大型電算機にデ
ータ送信するようにしてもよい。

次に、第１図に示すひび割れ自動計測装置によるひび割
れ計測を説明する。まず、被写体の画像情報を撮像部１
でディジタル画像信号としてとらえ、ＣＲＴ３によって
そのとらえた画像の目視石育認を行い、ディジタル画像
信号をデータ処理装置４に入力する。撮像部１としてＣ
ＯＤカメラを用いた場合には、２次元あるいは３次元の
被写体を光学レンズを通して感光部にあるＣＣＤセンサ
ーで光電変換することにより、被写体画像情報をディジ
タル信号（輝度階調）として出力することになる。

例えば、水平方向に２０４８個の電荷結合素子を並べた
ＣＯＤラインイメージ型固体憑像センサーを垂直方向に
３０００ステップ機械的に駆動させる型式のＣＣＤカメ
ラを使用すると、水平２０００／垂直３０００の画像分
割で被写体画像をとらえることができる。そして、各画
素で、画像情報を色の濃淡（黒白）で２５６階調（８ピ
ント）の施皮階調に分解してディジタル信号に変換し、
順次、データ処理装置４に入力する。

データ処理装置４では、ディジタル信号に変換した画像
データの各画素に対して成る閾値を設定して２値化した
後、細線化を行ってひび割れ中心線を求める。そして線
追跡によるベクトル化を行って、ひび割れの位置やひび
割れの幅等のひび割れ情報を抽出する。このような画像
処理をして得られたデータを記憶装置に収録、或いは専
用回線や電話回線を用いて大型電算機に送信する。そし
て収録或いは送信されたデータより大型電算機において
全体画像を構築して設計情報と比較し、ひび割れ解析を
行う。

次に、データ処理装置４による画像データの処理の例を
第２図及び第３図により説明する。データ処理装置にお
いて、第３図ｆａｔに示すような画像データを入力する
と、まず、２値化処理部１１では、２５６階調（０〜２
５５）の濃度にディジタイズされた画像データを成る閾
値で２つのカテゴリーｒｌＪ　　（Ｕ　　ｒＯＪ　　（
白）に分類する。

続いて、細線化処理部１２では、端点保存条件、連結数
を保持しつつ除去可能点を識別し、最終点に８連結の連
続した点列に縮退させる。この過程において、線状でな
い汚れ等の孤立点（ノイズ）は点状に縮退化する。次は
ひび割れ部中心線を求めて細線化を行う、なお、このよ
うな細線化処理は、既に種々の方式が知られているが、
本発明では、細線化処理の具体的な内容には限定される
ものでなく、従来の方式を適宜選択適用してよいことは
勿論のことである。

しかる後、ベクトル化処理部１３では、細線化されたひ
び割れの中心部をライントレース（線追跡）しながら分
岐部、端点を検知し、仮想ベクトルがトレースラインか
らｎピクセル以内に納まる仮想ベクトル終点を求めてゆ
き、これを繰り返すことによってひび割れの中心部を始
点の座標（Ｘｌ、Ｙｌ）と終点の座標（Ｘ２．Ｙ２）に
よるベクトル群（折線状）で表現する。このことにより
パターンとして方向情報のなかったひび割れ像に機械（
コンピュータ）や人間に理解し得る方向情報を得ること
ができる。なお、ここで連結点を持たないショートベク
トルを除去することにより、さらに針状ノイズを除去す
ることもできる。

ベクトルデータが得られると、ひび割れ幅検出部１４で
はベクトルデータと第３図ｆａｌに示す入力画像（生デ
ータ）とを照合することによりひび割れ幅Ｗを求める。

このひび割れ幅は、各ベクトルに垂直な方向に対して入
力画像の微分をとり、その値を閾値と比較することによ
り検出できる。

ベクトル長・幅の補正部１５ではベクトル間を比較し、
生データとの相関をとって２値化の段階で欠落した部分
を補正し、切れたベクトルを継ぎ合わす０例えば切れた
ベクトルの中間におけるベクトルの延長線上にある生デ
ータの値を追跡して切れたベクトルの継ぎ合わせを行う
。

”ひび割れ画像データ出力部１６は、ベクトルデ□　−
夕から線を描画して第４図（ｂｌに示すようなひび割れ
の画像に変換して出力するものである。

第４図はひび割れ情報の解析データの出力例を示す図で
あり、第４図＋ａ＋はベクトルデータに基づ（ひび割れ
画像の出力例、第４図ｆｂｌはひび割れ幅に対するひび
割れ長さを統計処理してグラフ化した表示例、第４図ｆ
ｃ）は任意座標軸とひび割れのなす角に対するひび割れ
長さを統計処理してグラフ化した出力例、第４図ｔｄ）
は縦断方向位置座標に対するひび割れ長さを統計処理し
てグラフ化した出力例である。このような統計処理及び
表示は、調査対象構造物のデータの入力等が必要なため
に大型電算機で行うのが妥当であるが、１画像ごとに画
像データ処理装置で表示することもできる。

第５図は地中線におけるひび割れを測定する場合の本発
明に係るひび割れ自動計測装置の使用状態の様子を示す
図、第６図は橋梁におけるひび割れを測定する場合の本
発明に係るひび割れ自動針′ＬＭ装置の使用状態の様子
を示す図である。図中、２１は画像入力装置（ｔｊ％像
部）、２２は本体装置を示し、本体装置２２は、第１図
に入力画像制御部やモニタ用のＣＲＲ３、データ処理装
置（コンピュータ）４、磁気テープ５やフロンビイディ
スク６、磁気ディスク８等の記憶装置、及びプリンタ７
を組み込んだものであり、容易に移動できるように車輪
がついた台車に載置されている。画像人力装置２２は、
伸縮自在に本体装置２１と連結されて壁面等を撮像し、
画像データを本体装置２１に送信する。従って、台車を
移動させながら所望のコンクリート構造物壁面を画像人
力装置２２により場像でき、その画像データが本体装置
２１に送られて上記の如き処理がなされ、ひび割礼情報
が抽出される。

なお、本発明は、種々の変形が可能であり、上記実施例
に限定されるものではない。

〔発明の効果〕

以上の説明から明らかなように、本発明によれば、画像
入力装置を使って調査対象とする部分の画像を得て、こ
９画像から画像データ処理装置によって所定の処理を行
い必要なひび割れ情報を抽出するので、常に一定したひ
び割れ分布・幅の測定晴度が確保でき、調査者による差
異がなくなる。

しかも、オペレータ１名でより、調査労力の軽減、調査
期間の短縮を図ることができる。また、調査対象に応じ
た位！移動装置は必要になるが、足場等の資材が不要に
なり、高所作業の危険性からも解放される。さらに、デ
ータ保存には、磁気テープ或いはレーザーディスク等を
利用することができ、統一された様式で、記憶容量も必
要なだけ確保できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のひび割れ自動計測装置の１実施例構成
を示す図、第２図は画像データ処理装置の具体的な機能
構成例を示す図、第３図は画像データの例を示す図、第
４図は画像データ処理装置による解析データの例を示す
図、第５図は地中線におけるひび割れを測定する場合の
本発明に係るひび制れ自動計測装置の使用状帳の様子を
示す図、第６図は橋梁におけるひび割れを測定する場合
の本発明に係るひび割れ自動計測装置の使用状態の様子
を示す図である。 ｌ・・・撮像部、２・・・入力画像制御部、３・・・Ｃ
ＲＴ、４・・・データ処理装置（コンピュータ）、５・
・・磁気テープ、６・・・フロッピィディスク、７・・
・プリンタ、８・・・磁気ディスク、１１・・・２値化
処理部、１２・・・細線化処理部、１３・・・ベクトル
化処理部、１４・・・ひび割れ幅検出部、１５・・・ベ
クトル長・幅の補正部、１６・・・ひび割れ画像データ
出力部。 出　願　人　　清水建設株式会社 代理人　弁理士　阿　部　龍　吉（外２名）第２図 巨図キリ匠に口〜１６ 図面の浄書（内容に変更なし） （α） （（１）（ｂ） 任意座標軸とびびわれのなす角　　　　　縦断方向位壺
−顔標第５図 第６図 手　続　主甫　正　書　（方式） ％式％ １、事件の表示　昭和６１年特許願第１４６６１２号２
、発明の名称　ひび割れ自動計測装置３、補正をする者 事件との関係　　特許出願人 住　　所　東京都中央区京橋二丁目１６番１号名　　称
　（２２９）清水建設株式会社代表者吉野照蔵 ４、代理人

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）構造物を撮像して得られる画像データを処理する
   ことによってひび割れを計測するひび割れ自動計測装置
   であって、閾値を設定して画像データを２値化する２値
   化手段、２値化されたデータの連結した画素群の中心線
   を求める細線化処理手段、前記中心線をベクトル化する
   ベクトル化手段、及びベクトル化した中心線と画像デー
   タからひび割れ情報を検出するひび割れ検出手段を備え
   たことを特徴とするひび割れ自動計測装置。
2. （２）細線化処理手段は、連結した画素群の中心線を求
   め線状でない孤立点を除去することを特徴とする特許請
   求の範囲第１項記載のひび割れ自動計測装置。
3. （３）ベクトル化手段は、中心線をベクトル化し且つシ
   ョートベクトルを除去することを特徴とする特許請求の
   範囲第１項記載のひび割れ自動計測装置。
4. （４）ひび割れ検出手段は、各ベクトルに垂直な方向に
   対して画像データの微分をとってひび割れ幅を求めるこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のひび割れ自
   動計測装置。