JPWO2017126367A1 - ひび割れ情報編集装置、ひび割れ情報編集方法およびひび割れ情報編集プログラム - Google Patents
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Abstract
Description
図1は、本発明に係るひび割れ情報編集装置、ひび割れ情報編集方法およびひび割れ情報編集プログラムが適用される構造物の例である橋梁1(構造物、コンクリート構造物)の構造を示す斜視図である。図1に示す橋梁1は主桁3を有し、主桁3は接合部3Aで接合されている。主桁3は橋台及び/または橋脚の間に渡され、床版2上の車輌等の荷重を支える部材である。また主桁3の上部には、車輌等が走行するための床版2が打設されている。床版2は鉄筋コンクリート製のものとする。なお橋梁1は、床版2及び主桁3の他に図示せぬ横桁、対傾構、及び横構等の部材を有する。
橋梁1の損傷を検査する場合、検査員はデジタルカメラ104(図2参照)を用いて橋梁1を下方から撮影し(図1のC方向)、検査範囲について表面画像を取得する。撮影は、橋梁1の延伸方向(図1のA方向)及びその直交方向(図1のB方向)に適宜移動しながら行う。なお橋梁1の周辺状況により検査員の移動が困難な場合は、橋梁1に沿って移動可能な移動体にデジタルカメラ104を設置して撮影を行ってもよい。このような移動体には、デジタルカメラ104の昇降機構及び/またはパン・チルト機構を設けてもよい。なお移動体の例としては車輌、ロボット、及び飛翔体を挙げることができるが、これらに限定されるものではない。
図2は、本発明のひび割れ情報編集装置に係る実施形態である損傷情報処理装置100の概略構成を示すブロック図である。損傷情報処理装置100は、損傷情報取得部102(ひび割れ情報取得部に対応)、損傷ベクトル生成部110(ラべリング部に対応)、階層構造情報生成部112、損傷ベクトル抽出部114、階層構造情報記録部116(ひび割れ情報編集部に対応)、表示部118(表示部に対応)、及び操作部120(ラべル選択部に対応)を備え、互いに接続されていて、必要な情報を互いに送受信できるようになっている。
次に、上述した構成の損傷情報処理装置100を用いた損傷情報処理(本発明のひび割れ情報編集方法に対応)について説明する。図3は本実施形態に係る損傷情報処理の手順を示すフローチャートである。なお、本実施形態では損傷が床版2に生じたひび割れである場合について説明し、損傷を適宜「ひび割れ」と記載するが、本発明が適用可能な損傷はひび割れに限らず、遊離石灰等他の損傷でもよい。この処理を損傷情報処理装置100により実行させるためのプログラム(本発明のひび割れ情報編集プログラムに対応)は、損傷情報処理装置100に内蔵のフラッシュメモリなどのコンピュータ読み取り可能な非一時的有形媒体に記録されている。
まず、上述のようにデジタルカメラ104で撮影した橋梁1の画像を、無線通信により画像取得部106に入力する(ステップS100;画像入力工程)。橋梁1の画像は検査範囲に応じて複数入力され、また入力する画像には、デジタルカメラ104により撮影日時の情報が付加されている。なお入力画像の撮影日時は必ずしも全ての画像において同一である必要はなく、複数日に亘っていてもよい。画像は複数の画像を一括して入力してもよいし、一度に1つの画像を入力するようにしてもよい。なお、橋梁1の画像は無線通信でなく各種メモリカード等の非一時的記録媒体を介して入力するようにしてもよいし、既に撮影され記録されている画像のデータをネットワーク経由で入力してもよい。なおステップS100で入力する橋梁1の画像は、撮影画像そのままでもよいし、撮影画像に前処理を施したものでもよい。
次に、画像処理部108は、入力した画像から損傷(ひび割れ)を抽出する(ステップS110;損傷抽出工程)。ステップS100の画像入力工程及びステップS110の損傷抽出工程は、本発明の損傷情報処理方法における損傷情報取得工程を構成する。なおステップS110では、ステップS100で入力した画像から損傷が抽出されていれば、即ち画像における損傷の領域が識別されていれば損傷情報が取得できたものと考えてよく、損傷の詳細な特徴が把握されることまでは要しない。
ステップS110で損傷が抽出されると(損傷情報が取得されると)、損傷ベクトル生成部110が、取得した損傷情報をベクトル化して損傷ベクトル(ひび割れベクトル)を生成する(ステップS120;損傷ベクトル生成工程)。ベクトル化に際しては、抽出した損傷(ひび割れ)を必要に応じ2値化及び/または細線化する。なお「ベクトル化」とは、損傷に対し始点及び終点で定まる線分を求めることであり、損傷(ひび割れ)が曲線状の場合、曲線と線分の距離が閾値以下になるように損傷を複数の区間に分割し、複数の区間のそれぞれについて損傷ベクトルを生成する。図4の例では、曲線状の損傷Crを4つの区間Cr1〜Cr4に分割し、それぞれの区間について損傷ベクトルCv1〜Cv4を生成することで、区間Cr1〜Cr4における損傷と損傷ベクトルCv1〜Cv4との距離d1〜d4が閾値以下になるようにしている。
上述のようにして損傷ベクトルを生成する場合、損傷が床版2の内部では連続しているが表面では分離していると、分離した損傷ベクトルとして認識されてしまう可能性がある。そこで本実施形態に係る損傷情報処理装置100では、そのような複数の損傷ベクトルを連結して1または複数のベクトルを生成する。
ステップS120で損傷ベクトルが生成されると、生成した損傷ベクトルに基づいて、階層構造情報生成部112が階層構造情報を生成する(ステップS130;階層構造情報生成工程)。階層構造情報は損傷ベクトル同士の連結関係を階層的に表現した情報であり、画像情報(図9を参照)及び損傷ベクトル情報(図10,13,17,及び19を参照)により構成される。これら画像情報及び損傷ベクトル情報は、損傷ベクトル(ひび割れベクトル)の集合体であるベクトルグループを介して関連づけられている。したがって損傷の画像からベクトルグループのID(Identification)を参照して損傷ベクトルを抽出することもできるし、逆に損傷ベクトルに基づいて画像を抽出することもできる。なお、階層構造情報は損傷ベクトルが所属する階層(レベル)によらず同一の項目及び形式で生成されるので(図10,13,17,及び19を参照)、ユーザは階層構造情報を容易に認識及び把握することができる。
上述した画像情報とは、損傷が撮像された撮影画像についての情報であり、損傷ベクトルのグループについて、撮影画像の識別情報(ID)及び画像データ、画像取得日時等を規定したものである。図9は画像情報の例を示す表であり、ベクトルグループC1(図11A参照)について、画像のID、画像データ、取得日時、画像の幅及び高さ、チャンネル数、ビット/ピクセル、解像度が規定されている。チャンネル数はRGB(R:赤、G:緑、B:青)カラー画像なら3チャンネルであり、モノクロ画像なら1チャンネルである。なお図9ではベクトルグループC1についてのみ記載しているが、ベクトルグループが複数存在する場合は、各グループについて同様の情報が生成される。
図10は、損傷ベクトル情報の例である。損傷ベクトル情報は、損傷ベクトルが所属するベクトルグループの情報と、各損傷ベクトルの固有情報と、ベクトルグループ内において各損傷ベクトルに連結する他の損傷ベクトルの情報と、付加情報と、から構成される。
本実施形態において、一の損傷ベクトルの終点が他の損傷ベクトルの始点となっている場合、そのような一の損傷ベクトルを「親ベクトル」といい、他の損傷ベクトルを「子ベクトル」という。親ベクトルは1つの損傷ベクトルについてゼロまたは1つとなるように決めるものとするが、子ベクトルは1つの親ベクトルに対しゼロ以上の任意の数だけ存在していてよい。また、親ベクトルの終点が複数の子ベクトルの始点となっている場合、それら複数の子ベクトルは互いに「兄弟ベクトル」という。兄弟ベクトルも、ゼロ以上の任意の数だけ存在していてよい。
付加情報に含まれる「幅」は、各損傷ベクトルに対応するひび割れの幅を示す。削除操作フラグは削除操作が行われたベクトルであるかどうかを示し、削除操作が行われた場合は“1”、行われていない場合は“0”である。この削除操作フラグを参照して、損傷ベクトルの表示と非表示とを切り替えることができる。追加操作フラグは、損傷ベクトルの検出態様に関連しており、自動で検出されたベクトルである場合は“0”、手動で(ユーザの指示入力により)追加されたベクトルである場合は“1”、手動で追加され異なるラベルのベクトルを接続して生成されたベクトルである場合は“2”である。
次に、損傷ベクトルが所属する階層(レベル)について説明する。損傷ベクトルの階層は、例えば以下の例1〜4で説明するように、種々の手法で決定することができる。
図11Aは、ベクトルグループC1を示す図である。ベクトルグループC1は、損傷ベクトルC1−1〜C1−6により構成されており、これら損傷ベクトルは点P1〜P7を始点または終点としている。このような状況において例1では、損傷ベクトルが分岐する(ある損傷ベクトルの終点が他の複数の損傷ベクトルの始点となっている)ごとに階層が下位になるとしている。具体的には損傷ベクトルC1−1の階層を最も上位の“レベル1”として、損傷ベクトルC1−1の終点である点P2を始点とする損傷ベクトルC1−2及びC1−3の階層は、損傷ベクトルC1−1よりも下位である“レベル2”とする。同様に、損傷ベクトルC1−3の終点である点P4を始点とする損傷ベクトルC1−5及びC1−6の階層は、損傷ベクトルC1−3よりも下位である“レベル3”とする。一方、損傷ベクトルC1−2の終点である点P3は損傷ベクトルC1−4の始点であるが、点P3を始点とする損傷ベクトルは損傷ベクトルC1−4だけであり分岐はないので、損傷ベクトルC1−4の階層はC1−2と同じ“レベル2”とする。このようにして決定した各損傷ベクトルの階層は、図10の表に示すように階層構造情報に含まれる。
図12は、ベクトルグループC1(損傷ベクトル同士の連結関係は図11Aに示すものと同一)を示す図である。例2では、連結する損傷ベクトルのうち他の損傷ベクトルとなす角度が閾値以下であるもの(木構造における「幹」に相当する損傷ベクトル)は同一の階層に属するものとしている。具体的には図12の点線内(参照符号Lv1で示す範囲)に存在する損傷ベクトルC1−1,C1−2,及びC1−4は同一の階層である“レベル1”(最上位)とする。また、それ以外の損傷ベクトルC1−3,C1−5,及びC1−6については、例1と同様に損傷ベクトルが分岐するごとに階層が下位になるとしており、損傷ベクトルC1−3(木構造における「枝」に相当)を“レベル2”、損傷ベクトルC1−5及びC1−6(木構造における「葉」に相当)を“レベル3”としている。このようにして決定した各損傷ベクトルの階層及び種別(幹、枝、あるいは葉)は、図13の表に示すように、階層構造情報に含まれる。
上述した階層決定手法(例2)の変形例について説明する。階層決定手法(例2)のように損傷ベクトルを木構造における幹、枝、及び葉に相当するものとして階層を決定するに際して、一般に「枝」は「幹」よりも短いと考えられるため、最長の損傷ベクトルを「幹」(レベル1)とし、その他の損傷ベクトルを「枝」または「葉」として階層を決定するようにしてもよい。この場合、例えば図13の表に示す損傷ベクトル情報では、長さ100mmの損傷ベクトルC1−1が「幹」(レベル1)となる。損傷ベクトルC1−2及びC1−3は「枝」(レベル2)とし、損傷ベクトルC1−4は「枝」(レベル2)または「葉」(レベル3)、損傷ベクトルC1−5,及び6は「葉」(レベル3)とすることができる。
図14〜16は、ベクトルグループC1(損傷ベクトル同士の連結関係は図11A,12に示すものと同一)を示す図である。例3では、損傷ベクトルが生じた時間の先後を橋梁1の画像の撮影日時に基づいて判断し、損傷ベクトルが時間的に後に生じたものであるほど下位の階層に属するものとしている。図14〜16の場合、最初に撮影した画像では損傷ベクトルC1−1を含むベクトルグループC1Aが生じており(図14)、次に撮影した画像では損傷ベクトルC1−2及びC1−3が新たに発生してベクトルグループC1Bとなり(図15)、最後に撮影した画像ではさらに損傷ベクトルC1−4,C1−5,及びC1−6が発生してベクトルグループC1となった(図16)ものとする。
図18は、ひび割れC2A及びこれに対応するベクトルグループC2を示す図である。例4では、一の損傷ベクトルに連結している他の損傷ベクトルが1つのみである場合、そのような他の1つの損傷ベクトルは一の損傷ベクトルと同じ階層に属するものとしている。具体的には、図18に示すように一本の曲線状のひび割れC2Aが複数のひび割れC2A−1〜C2A−4に分割されており、これらひび割れが点P8〜点P12を始点または終点とする損傷ベクトルC2−1〜C2−4にそれぞれ対応している場合を考えると、損傷ベクトルC2−1〜C2−3の終点にはそれぞれ1つの損傷ベクトル(損傷ベクトルC2−2〜C2−4)しか連結していない。このような場合、例4では損傷ベクトルC2−1〜C2−4(図18において参照符号Lv1で示す範囲)は実質的に1つであると考え、全て同一の階層である“レベル1”(最上位)に属するものとする。
本実施形態では、図10,13,17,及び19の表に示すように階層構造情報が損傷ベクトルの属する階層によらず同一の項目及び形式なので、損傷ベクトル同士の連結関係を迅速かつ容易に把握することができる。
次に、損傷ベクトルの抽出について説明する。本実施形態において、階層構造情報には損傷ベクトルが所属するベクトルグループ、損傷ベクトルのラベル、所属階層、連結する他の損傷ベクトル(親ベクトル、兄弟ベクトル、及び子ベクトル)のラベル等が含まれているので(図10,13,17,及び19参照)、これらの項目について所望の条件を指定して損傷ベクトルを抽出することができる。指定する条件としては、例えば「損傷ベクトルが所属する階層」及び「特定のベクトルを親ベクトル、兄弟ベクトル、あるいは子ベクトルとするベクトル」を挙げることができるが、指定しうる条件はこれらの例に限定されるものではない。
ステップS140では、ステップS130で生成された階層構造情報を表示部118に表示する(表示工程)。階層構造情報の表示は、例えば図9,10,13,17,及び19に示す表の形式で行ったり、それらの表から抽出した一部の情報により行ったりすることができる。そのような「一部の情報」の一例としては、「指定した条件で抽出した損傷ベクトルの情報」及び「点検日及び/または補修日等、特定の項目についての情報」を挙げることができる。
ステップS150では、階層構造情報を階層構造情報記録部116に記録する(記録工程)。階層構造情報記録部116に記録された階層構造情報は、損傷の分析及び評価などの目的に使用することができる。なお階層構造情報から一部の情報(例えば指定した条件を満たす損傷ベクトル)を抽出した場合、そのようにして抽出した情報は全て元の階層構造情報に含まれるため、抽出結果は必ずしも記録しておかなくてもよいが、抽出結果についても階層構造情報記録部116に記録しておくことで、必要に応じ迅速に参照することができる。
ステップS160では、操作部120を介したユーザの編集指示入力に基づいて、階層構造情報生成部112が階層構造情報記録部116に記録された階層構造情報を修正する(編集工程)。また、この編集指示入力に基づいて、表示部118による損傷ベクトルとラベルの表示が更新される。
2 床版
3 主桁
3A 接合部
100 損傷情報処理装置
102 損傷情報取得部
104 デジタルカメラ
106 画像取得部
108 画像処理部
110 損傷ベクトル生成部
112 階層構造情報生成部
114 損傷ベクトル抽出部
116 階層構造情報記録部
118 表示部
120 操作部
S100 画像入力工程
S110 損傷抽出工程
S120 損傷ベクトル生成工程
S130 階層構造情報生成工程
S140 表示工程
S150 記録工程
S160 編集工程
Claims (13)
- 構造物の表面画像の画像解析により検出される構造物のひび割れについてのひび割れ情報を取得するひび割れ情報取得部と、
前記ひび割れ情報取得部が取得したひび割れ情報に基づいて、ひび割れ情報を識別するラべルを付与するラべリング部と、
前記ひび割れ情報を示す映像を前記表面画像に重畳して表示するとともに、前記ラべリング部の付与したラべルを示す映像を、前記ひび割れ情報を示す映像に関連づけて表示する表示部と、
前記表示部の表示したラベルの中から、任意のラべルの選択を受け付け可能なラべル選択部と、
前記ラべル選択部が選択を受け付けたラべルに関連づけられたひび割れ情報の編集を受け付けるひび割れ情報編集部と、
を備えるひび割れ情報編集装置。 - 前記ひび割れ情報編集部が受け付けるひび割れ情報の編集は、前記ひび割れ情報を削除すること、任意に選択された複数のラベルに関連づけられた複数の不連続なひび割れ情報同士を1つの連続したひび割れ情報に結合すること、または前記複数の不連続なひび割れ情報同士の結合を解除することを含む請求項1に記載のひび割れ情報編集装置。
- 前記ラべリング部は、前記ひび割れ情報の編集に応じ、前記ひび割れ情報取得部が取得したひび割れ情報のラべルを更新し、
前記表示部は、前記ひび割れ情報の編集に応じ、前記ひび割れ情報を示す映像と前記ラべルを示す映像を更新する請求項2に記載のひび割れ情報編集装置。 - 前記ひび割れ情報の削除が前記ひび割れ情報編集部によって受け付けられた場合、
前記ラべリング部は、前記選択されたラべルを削除し、
前記表示部は、前記選択されたラべルに対応するひび割れ情報を示す映像の表示を停止する請求項3に記載のひび割れ情報編集装置。 - 前記複数のひび割れ情報同士の結合が前記ひび割れ情報編集部によって受け付けられた場合、
前記ラべリング部は、前記結合が受け付けられた複数のひび割れ情報同士に共通のラべルを付与し、
前記表示部は、前記共通のラベルを示す映像を前記結合した複数のひび割れ情報同士を示す映像に関連づけて表示する請求項3に記載のひび割れ情報編集装置。 - 前記複数のひび割れ情報同士の結合の解除が前記ひび割れ情報編集部によって受け付けられた場合、
前記ラべリング部は、前記結合の解除が受け付けられた複数のひび割れ情報同士を互いに区別可能なラべルを前記複数のひび割れ情報のそれぞれに付与し、
前記表示部は、前記複数のひび割れ情報のそれぞれを示す映像に前記区別可能なラべルのそれぞれを関連づけて表示する請求項3に記載のひび割れ情報編集装置。 - 前記表示部は、前記ひび割れ情報を示す映像外の位置に、前記ラべリング部の付与したラべルを示す映像を表示する請求項1〜6のいずれか1項に記載のひび割れ情報編集装置。
- 前記ラべルを示す映像は、前記ひび割れ情報取得部が取得したひび割れ情報ごとのラベルを個別に含む吹き出しまたは前記ひび割れ情報取得部が取得したひび割れ情報のラベルを複数含む一覧表である請求項1〜7のいずれか1項に記載のひび割れ情報編集装置。
- 前記表示部は、前記選択されたラべルに関連づけられたひび割れ情報の映像を強調表示する請求項1〜8のいずれか1項に記載のひび割れ情報編集装置。
- 前記ひび割れ情報取得部は、クラスカル法、プリム法、ニューラルネット収束演算、およびパーコレイション法のうち少なくとも1つにより、前記構造物のひび割れについてのひび割れ情報を取得する請求項1〜9のいずれか1項に記載のひび割れ情報編集装置。
- 前記ひび割れ情報は、ひび割れの幅、長さ、および向きを含むベクトルデータである請求項1〜10のいずれか1項に記載のひび割れ情報編集装置。
- コンピュータが、
構造物の表面画像の画像解析により検出される構造物のひび割れについてのひび割れ情報を取得するステップと、
前記取得したひび割れ情報に基づいて、ひび割れ情報を識別するラべルを付与するステップと、
前記ひび割れ情報を示す映像を前記表面画像に重畳して表示するとともに、前記付与したラべルを示す映像を、前記ひび割れ情報を示す映像に関連づけて表示するステップと、
前記表示したラベルの中から、任意のラべルの選択を受け付けるステップと、
前記選択を受け付けたラべルに関連づけられたひび割れ情報の編集を受け付けるステップと、
を実行するひび割れ情報編集方法。 - 請求項12に記載のひび割れ情報編集方法をコンピュータに実行させるためのひび割れ情報編集プログラム。
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