特開 2023-114944 ひずみ解析システム、ひずみ解析方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023114944

(43)【公開日】2023-08-18

(54)【発明の名称】ひずみ解析システム、ひずみ解析方法

(51)【国際特許分類】

   G01B 11/16 20060101AFI20230810BHJP

   G16Y 20/10 20200101ALI20230810BHJP

   G16Y 20/20 20200101ALI20230810BHJP

   G16Y 40/20 20200101ALI20230810BHJP

   G06Q 10/20 20230101ALI20230810BHJP

   G01M 99/00 20110101ALI20230810BHJP

   E01D 22/00 20060101ALI20230810BHJP

【ＦＩ】

G01B11/16 H

G16Y20/10

G16Y20/20

G16Y40/20

G06Q10/00 300

G01M99/00 Z

E01D22/00 A

【審査請求】未請求

【請求項の数】8

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022017562

(22)【出願日】2022-02-07

(71)【出願人】

【識別番号】504132272

【氏名又は名称】国立大学法人京都大学

(74)【代理人】

【識別番号】110002365

【氏名又は名称】弁理士法人サンネクスト国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】杉浦 邦征

(72)【発明者】

【氏名】有馬 博人

(72)【発明者】

【氏名】北根 安雄

(72)【発明者】

【氏名】五井 良直

(72)【発明者】

【氏名】高瀬 和男

(72)【発明者】

【氏名】河邊 大剛

(72)【発明者】

【氏名】織田 博孝

(72)【発明者】

【氏名】飯田 哲也

【テーマコード（参考）】

2D059

2F065

2G024

5L049

【Ｆターム（参考）】

2D059BB33

2D059GG39

2F065AA06

2F065BB27

2F065CC14

2F065DD06

2F065FF04

2F065JJ19

2F065JJ26

2F065QQ24

2F065QQ25

2F065QQ31

2G024AD34

2G024BA24

2G024CA04

2G024EA09

2G024FA15

5L049CC15

(57)【要約】

【課題】ひずみ解析用の構造物の画像データを取得する際に、その構造物に関する情報を容易に取得する。
【解決手段】ひずみ解析システムＳにおいて、撮像装置１は、二次元コード５が設けられた橋梁４を撮影して画像データを取得し、記録媒体３に記録する。ひずみ解析装置２は、記録媒体３に記録された画像データに含まれる二次元コード５の撮影画像情報に基づいて、橋梁４に関する付帯情報を取得するとともに、二次元コード５内に予め設定された複数の計測点を抽出し、抽出した各計測点間の距離を算出し、算出した各計測点間の距離に基づいて橋梁４のひずみ量を算出する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

構造物を撮影して得られた前記構造物のひずみを解析するための画像データから、前記構造物に関する付帯情報を取得する付帯情報取得部と、
前記画像データに基づいて前記構造物のひずみ量を算出するひずみ量算出部と、を備え、
前記構造物には、二次元コードが設けられており、
前記付帯情報取得部は、前記画像データに含まれる前記二次元コードの撮影画像情報に基づいて前記付帯情報を取得し、
前記ひずみ量算出部は、
前記画像データに含まれる前記二次元コードの撮影画像情報から、前記二次元コード内に予め設定された複数の計測点を抽出し、
抽出した各計測点間の距離を算出し、
算出した各計測点間の距離に基づいて前記ひずみ量を算出する、ひずみ解析システム。

【請求項2】

請求項１に記載のひずみ解析システムにおいて、
前記付帯情報は、前記構造物に予め付された固有のＩＤと、前記構造物の種類、材質、設置場所または施工日と、前記構造物における前記二次元コードの位置と、の少なくとも一つの情報を含む、ひずみ解析システム。

【請求項3】

請求項１または２に記載のひずみ解析システムにおいて、
前記付帯情報に基づいて、複数の前記画像データからいずれかの画像データを選択する画像データ選択部を備え、
前記ひずみ量算出部は、前記画像データ選択部により選択された前記画像データを用いて前記構造物のひずみ量を算出する、ひずみ解析システム。

【請求項4】

請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のひずみ解析システムにおいて、
前記ひずみ量算出部は、各計測点間の距離の経時変化を測定し、前記経時変化の測定結果に基づいて前記ひずみ量を算出する、ひずみ解析システム。

【請求項5】

請求項１から請求項４のいずれか一項に記載のひずみ解析システムにおいて、
前記ひずみ量に基づいて前記構造物の劣化状態を診断する劣化診断部を備える、ひずみ解析システム。

【請求項6】

請求項１から請求項５のいずれか一項に記載のひずみ解析システムにおいて、
前記画像データは、前記二次元コードの撮影画像情報と、所定間隔ごとに描かれた複数の目盛線を有するゲージの撮影画像情報と、を含み、
前記ひずみ量算出部は、前記ゲージの撮影画像情報に基づいて各計測点間の距離を算出する、ひずみ解析システム。

【請求項7】

請求項１から請求項６のいずれか一項に記載のひずみ解析システムにおいて、
前記画像データに含まれる前記二次元コードの撮影画像情報から前記二次元コードの変形量を求め、前記変形量に基づいて前記二次元コードを再現する二次元コード再現部を備え、
前記付帯情報取得部は、前記画像データに含まれる前記二次元コードの撮影画像情報と、前記二次元コード再現部により再現された前記二次元コードと、のいずれかに基づいて前記付帯情報を取得する、ひずみ解析システム。

【請求項8】

二次元コードが設けられた構造物を撮影して画像データを取得し、
前記画像データに含まれる前記二次元コードの撮影画像情報に基づいて、前記構造物に関する付帯情報を取得し、
前記画像データに含まれる前記二次元コードの撮影画像情報から、前記二次元コード内に予め設定された複数の計測点を抽出し、
抽出した各計測点間の距離を算出し、
算出した各計測点間の距離に基づいて前記構造物のひずみ量を算出する、ひずみ解析方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、構造物のひずみを解析するシステムおよび方法に関する。

【背景技術】

【0002】

橋梁などの構造物は、構造物自身の重量や構造物上を移動する自動車の荷重などにより静的または動的な力が作用することで、構造物を構成する部材に変形が生じることがある。そこで、構造物の変形量（ひずみ量）の時間的変化を計測することで、構造物の劣化状態を診断することが行われている。

【0003】

従来、構造物のひずみ量の計測は、構造物の計測対象位置の表面にひずみ計を設置し、そのひずみ計からの計測信号を検出することで行われるのが一般的であった。しかしながら、こうしたひずみ計を用いたひずみ量の計測方法では、構造物が晒される自然環境によってひずみ計と構造物表面との接着性能が経時劣化するため、例えば数か月程度の一定期間しか構造物へのひずみ計の設置状態を維持しておくことができず、その期間の経過後にはひずみ量を計測できないという問題がある。また、ひずみ量の計測時には、ひずみ計から出力される計測信号を伝送するケーブルや、計測信号を検出してその検出結果を収集するための計測装置、ひずみ計の電源などを相互に接続する必要があるため、準備に時間がかかるという問題もある。

【0004】

上記のような問題点を解決するため、例えば特許文献１の手法が提案されている。特許文献１には、荷重を加えた構造物を撮影装置により連続的に撮影し、得られた画像データをもとに画像計測技術を用いて構造物の変形挙動を計測して、ひずみ等の時系列の観測データを取得する技術が記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０２０－２０１１４６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

特許文献１の技術を用いて、地理的に離れた様々な場所にそれぞれ設置された複数の構造物の劣化状態を診断する場合は、各構造物の撮影を先に実施して得られた画像データを構造物ごとに記録媒体に保存しておき、後でまとめて画像解析を行うことが効率的である。また、１つの構造物について複数箇所を撮影し、それぞれの撮影箇所での画像データを用いて劣化状態の診断を行う場合も同様である。しかしながら、こうした手順で構造物の劣化診断を行うと、撮影回数に応じて多数の画像データが保存されるため、各画像データがそれぞれどの構造物のどの箇所を撮影したものであるかを後で判別するのが困難となる恐れがある。このような不備は、撮影のたびに構造物とその撮影箇所に関する情報を画像データとともに記録しておくことで防止できるが、記録する情報を撮影者が手動で設定するには手間がかかるという問題がある。

【0007】

本発明は、上述の点を考慮してなされたものであり、その主な目的は、ひずみ解析用の構造物の画像データから、その構造物に関する情報を容易に取得することにある。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明によるひずみ解析システムは、構造物を撮影して得られた前記構造物のひずみを解析するための画像データから、前記構造物に関する付帯情報を取得する付帯情報取得部と、前記画像データに基づいて前記構造物のひずみ量を算出するひずみ量算出部と、を備え、前記構造物には、二次元コードが設けられており、前記付帯情報取得部は、前記画像データに含まれる前記二次元コードの撮影画像情報に基づいて前記付帯情報を取得し、前記ひずみ量算出部は、前記画像データに含まれる前記二次元コードの撮影画像情報から、前記二次元コード内に予め設定された複数の計測点を抽出し、抽出した各計測点間の距離を算出し、算出した各計測点間の距離に基づいて前記ひずみ量を算出する。
本発明によるひずみ解析方法は、二次元コードが設けられた構造物を撮影して画像データを取得し、前記画像データに含まれる前記二次元コードの撮影画像情報に基づいて、前記構造物に関する付帯情報を取得し、前記画像データに含まれる前記二次元コードの撮影画像情報から、前記二次元コード内に予め設定された複数の計測点を抽出し、抽出した各計測点間の距離を算出し、算出した各計測点間の距離に基づいて前記構造物のひずみ量を算出する。

【発明の効果】

【0009】

本発明によれば、ひずみ解析用の構造物の画像データから、その構造物に関する情報を容易に取得することができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】本発明の第１の実施形態に係るひずみ解析システムを含む測定系の概略を示す図。

【図2】本発明の第１の実施形態に係る撮像装置の構成を示すブロック図。

【図3】本発明の第１の実施形態に係るひずみ解析装置の構成を示すブロック図。

【図4】二次元コードの例を示す図。

【図5】本発明の第１の実施形態に係るひずみ解析装置において実行される付帯情報取得処理の流れを示すフローチャート。

【図6】本発明の第１の実施形態に係るひずみ解析装置において実行されるひずみ解析処理の流れを示すフローチャート。

【図7】本発明の第２の実施形態に係るひずみ解析システムを含む測定系の概略を示す図。

【図8】本発明の第２の実施形態に係るひずみ解析装置において実行されるひずみ解析処理の流れを示すフローチャート。

【図9】本発明の第３の実施形態に係るひずみ解析装置の構成を示すブロック図。

【図10】本発明の第３の実施形態に係るひずみ解析装置において実行される二次元コード再現処理の流れを示すフローチャート。

【図11】二次元コードの変形例を示す図。

【図12】本発明の変形例に係る撮像装置の構成を示すブロック図。

【発明を実施するための形態】

【0011】

＜第１の実施形態＞
以下、図１～図６を参照して、本発明の第１の実施形態を説明する。

【0012】

（ひずみ解析システム）
図１は、本発明の第１の実施形態に係るひずみ解析システムＳを含む測定系の概略を示す図である。本実施形態のひずみ解析システムＳは、構造物である橋梁４を解析対象としてひずみ解析を行うシステムであり、撮像装置１と、ひずみ解析装置２とを有する。

【0013】

撮像装置１は、橋梁４において所定の解析対象位置に設置されている二次元コード５を撮影し、画像データを取得する。取得した画像データは、撮像装置１に格納された記録媒体３に記録される。なお、撮像装置１が二次元コード５を撮影するときの撮影距離および画角は、撮影によって取得される画像データ内に含まれる二次元コード５の撮影画像情報がひずみ解析において必要な解像度となるように、それぞれ設定されることが好ましい。

【0014】

撮像装置１により画像データが記録された記録媒体３は、撮影終了後に撮像装置１から取り外され、ひずみ解析装置２に装着される。このときひずみ解析装置２は、二次元コード５により記述された橋梁４に関する様々な情報（以下、付帯情報と称する）を取得する。その後、ひずみ解析装置２は、記録媒体３に記録された画像データに基づいて橋梁４のひずみ量を算出し、橋梁４の劣化状態を診断する。なお、ひずみ解析装置２による処理の詳細については後述する。

【0015】

以上説明したように、本実施形態のひずみ解析システムＳでは、撮像装置１とひずみ解析装置２の間における画像データの受け渡しが記録媒体３を介して行われる。すなわち、ひずみ解析システムＳを用いて橋梁４の劣化診断を行う作業者は、画像データが記録された記録媒体３を撮像装置１からひずみ解析装置２へと移し替えることにより、橋梁４のひずみを解析するための画像データをひずみ解析装置２に入力することができる。したがって、ひずみ解析装置２を必ずしも橋梁４の設置場所付近に置く必要はなく、橋梁４の設置場所から離れた場所にひずみ解析装置２を設置してもよい。

【0016】

なお、図１ではひずみ解析システムＳとして、橋梁４を解析対象としてひずみ解析を行うシステムを説明したが、橋梁４以外の他の構造物を解析対象とすることも可能である。さらに、複数の構造物を解析対象とすることも可能である。すなわち、各種構造物に設置された二次元コードを撮像装置１により撮影し、得られた画像データを記録媒体３に記録するとともに、記録媒体３を撮像装置１からひずみ解析装置２へと移し替え、記録媒体３に記録された画像データをひずみ解析装置２に読み込ませることにより、橋梁４を含む様々な構造物のひずみ解析を行うひずみ解析システムＳを実現できる。

【0017】

また、図１では橋梁４において解析対象位置が１箇所のみ設定されており、この解析対象位置に設置された二次元コード５を撮像装置１により撮影する様子を示しているが、橋梁４において解析対象位置が複数箇所設けられてもよい。すなわち、本実施形態のひずみ解析システムＳは、橋梁４の複数箇所にそれぞれ設置された二次元コード５を撮像装置１により撮影することで、各二次元コード５の設置位置を解析対象位置として、橋梁４のひずみ解析を行うことができる。

【0018】

（撮像装置の構成）
図２は、本発明の第１の実施形態に係る撮像装置１の構成を示すブロック図である。撮像装置１は、プロセッサ１１と、メモリ１２と、光学部１３と、撮像部１４と、記録媒体インタフェース部１５と、操作部１６と、を有する。

【0019】

プロセッサ１１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＭＰＵ（Micro Processing Unit）、ＰＬＤ（Programmable Logic Device）、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）などを用いて構成される演算処理装置である。メモリ１２は、プロセッサ１１の主記憶装置として作用する。プロセッサ１１は、メモリ１２と協働して所定のプログラムを実行することで、撮像制御部１１１と、記録制御部１１２と、の各機能部を実現することができる。

【0020】

光学部１３は、複数のレンズを組み合わせて構成され、撮像装置１が撮影を行う被写体の像を撮像部１４上に結像する。撮像部１４は、例えばＣＣＤ（Charge Coupled Device）やＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）等の撮像素子を用いて構成され、光学部１３により結像された被写体像を撮像して、被写体の撮影画像情報を含む画像データを生成する。記録媒体インタフェース部１５は、撮像装置１内に記録媒体３を格納し、プロセッサ１１の制御に応じて、記録媒体３へのデータの読み書きを行う。操作部１６は、スイッチやタッチパネル等の各種操作部材を用いて構成され、撮像装置１を所持する作業者から入力される各種操作を受け付けて、その操作内容をプロセッサ１１に出力する。

【0021】

撮像制御部１１１は、光学部１３や撮像部１４の動作を制御し、撮像装置１に撮影を実行させる。記録制御部１１２は、記録媒体インタフェース部１５を介して、記録媒体３からのデータの読み出しや、記録媒体３へのデータの書き込みを制御する。この記録制御部１１２の制御により、画像データ３１が記録媒体３に記録される。

【0022】

画像データ３１は、撮像装置１が二次元コード５を含んだ橋梁４の部分を被写体として撮影することによって取得されたデータであり、二次元コード５の撮影画像情報を含む。なお、撮影日時や各種撮影条件等の情報を画像データ３１に含めてもよい。例えば、画像データ３１がビットマップやＪＰＥＧ等の画像ファイルである場合は、当該画像ファイルの作成日時として、撮影日時の情報を画像データ３１に含めて記録することができる。あるいは、Ｅｘｉｆ（Exchangeable image file format）情報等の周知のメタデータにより、撮影日時や各種撮影条件等の情報を画像データ３１に含めることもできる。

【0023】

撮像装置１は、橋梁４について上記のようにして取得した画像データ３１を、記録制御部１１２により記録媒体３に記録する。また、橋梁４以外の他の構造物についても、同様にして画像データ３１を取得し、記録媒体３に記録する。

【0024】

（ひずみ解析装置の構成）
図３は、本発明の第１の実施形態に係るひずみ解析装置２の構成を示すブロック図である。ひずみ解析装置２は、プロセッサ２１と、メモリ２２と、ストレージ２３と、記録媒体インタフェース部２５と、入出力部２６と、を有する。

【0025】

プロセッサ２１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＭＰＵ（Micro Processing Unit）、ＰＬＤ（Programmable Logic Device）、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）などを用いて構成される演算処理装置である。メモリ２２は、プロセッサ２１の主記憶装置として作用する。プロセッサ２１は、メモリ２２と協働して所定のプログラムを実行することで、付帯情報取得部２１１と、画像データ選択部２１２と、ひずみ量算出部２１３と、劣化診断部２１４と、の各機能部を実現することができる。ストレージ２３は、プロセッサ２１の補助記憶装置として作用する。

【0026】

記録媒体インタフェース部２５は、記録媒体３と接続され、プロセッサ２１の制御に応じて、記録媒体３へのデータの読み書きを行う。入出力部２６は、マウス、キーボード、タッチパネル等の各種操作部材や各種表示装置を用いて構成され、ひずみ解析装置２を用いて解析処理を行う作業者から入力される各種操作を受け付けてその操作内容をプロセッサ２１に出力するとともに、解析処理結果を作業者に提示する。

【0027】

付帯情報取得部２１１は、記録媒体３に記録された画像データ３１に含まれる二次元コード５を読み取ることで、橋梁４に関する付帯情報３２を取得する。取得した付帯情報３２は、画像データ３１と互いに関連付けて記録媒体３に記録される。なお、付帯情報３２を記録媒体３に記録せず、メモリ２２に一時的に記録したり、ストレージ２３に記録したりしてもよい。付帯情報３２は、付帯情報取得部２１１が画像データ３１に含まれる二次元コード５の撮影画像情報から二次元コード５を読み取ることで取得した橋梁４に関する情報であり、例えば橋梁４に予め付された固有のＩＤ、橋梁４が属する構造物の種類、橋梁４に用いられている部材の材質、橋梁４の設置場所や施工日、橋梁４における二次元コード５の位置などの情報を含む。なお、ひずみ解析装置２において画像データ３１を用いて橋梁４の劣化状態を診断する際に、画像データ３１がどの構造物を撮影したものであるかを判別するのに有用な情報であれば、上記以外の情報を二次元コード５に記載し、付帯情報３２として用いてもよい。また、画像データ３１から撮影日時や各種撮影条件等の情報を取得し、これらの情報を付帯情報３２に含めてもよい。

【0028】

画像データ選択部２１２は、付帯情報取得部２１１により取得された付帯情報３２に基づいて、記録媒体３に記録された画像データ３１の選択を行う。撮像装置１によって橋梁４を含む様々な構造物の画像データ３１が記録媒体３に記録されている場合、作業者が入出力部２６を用いて解析対象とする構造物を指定すると、画像データ選択部２１２は、付帯情報３２に基づいて、複数の画像データ３１から当該構造物の画像データ３１を選択する。これにより、作業者は解析対象とする構造物を指定するだけで、その構造物のひずみ解析において必要な画像データ３１を記録媒体３内で容易に特定し、ひずみ解析装置２に読み込ませることができる。

【0029】

ひずみ量算出部２１３は、記録媒体３に記録された画像データ３１に基づいて、構造物である橋梁４のひずみ量を算出する。なお、ひずみ量算出部２１３によるひずみ量算出方法の詳細については後述する。

【0030】

劣化診断部２１４は、ひずみ量算出部２１３により算出されたひずみ量に基づいて橋梁４の劣化状態を診断する。劣化診断部２１４による劣化状態の診断結果は、入出力部２６により出力されて作業者に提示される。

【0031】

（二次元コードの例）
図４は、橋梁４に設置される二次元コード５の例を示す図である。二次元コード５は、所定間隔ごとに設けられた複数の要素点５１を組み合わせて構成される。各要素点５１は、例えば橋梁４を構成する鋼等の金属部材を彫金加工することにより、橋梁４と一体的に形成されている。なお、橋梁４と一体的に形成されていれば、彫金加工以外の手法、例えば塗装や印刷などにより二次元コード５を形成してもよい。また、撮像装置１により二次元コード５を容易に識別可能な状態で撮影できれば、例えば透明の保護フィルムを二次元コード５の上に貼り付けるなどの手法により、二次元コード５を保護してもよい。このようにすれば、橋梁４が自然環境に晒されることで二次元コード５が経時劣化して識別困難となるのを抑制することができる。

【0032】

図４に示した二次元コード５の配置パターンは、あくまで一例であり、これ以外にも任意の配置パターンとすることができる。ここで、二次元コード５の配置パターンは、付帯情報３２を表す文字情報を所定の変換法則に従って変換することにより決定される。この変換法則は、周知の二次元コード規格で規定されたものを利用可能である。付帯情報取得部２１１では、二次元コード５の配置パターンを定める際に利用した二次元コード規格を用いて、二次元コード５の撮影画像情報から付帯情報３２を読み取ることができる。

【0033】

（ひずみ解析装置の処理）
図５は、本発明の第１の実施形態に係るひずみ解析装置２において実行される付帯情報取得処理の流れを示すフローチャートである。ひずみ解析装置２のプロセッサ２１は、画像データ３１が記録された記録媒体３が記録媒体インタフェース部２５に接続されると、図５のフローチャートに示す付帯情報取得処理を実行する。

【0034】

ステップＳ１１では、記録媒体３に記録されている画像データ３１のいずれかを選択する。以下では、橋梁４において二次元コード５が設置されている部分を被写体として作業者が撮像装置１の撮影操作を行うことにより、橋梁４のひずみを解析するための画像データ３１が取得されて記録媒体３に記録されるとともに、橋梁４の他の部分や他の構造物についても同様の画像データ３１が記録媒体３に記録されており、これらの画像データ３１の中で二次元コード５を撮影した画像データ３１がステップＳ１１において選択された場合を説明する。この場合、選択された画像データ３１には前述のように、二次元コード５の撮影画像情報が含まれる。

【0035】

ステップＳ１２では、付帯情報取得部２１１により、ステップＳ１１で選択した画像データ３１から二次元コード５を読み取る。ここでは、周知の二次元コード規格に従って、画像データ３１に含まれる二次元コード５の撮影画像情報から二次元コード５に記載された文字情報を読み取ることにより、橋梁４に関する付帯情報３２を取得する。

【0036】

ステップＳ１３では、ステップＳ１２で取得した付帯情報３２を記録媒体３に、あるいはメモリ２２やストレージ２３に記録する。

【0037】

ステップＳ１４では、記録媒体３に記録されているすべての画像データ３１をステップＳ１１において選択済みであるか否かを判定する。すべての画像データ３１を選択済みであり、各画像データ３１に対して付帯情報３２を取得および記録済みである場合は、図５のフローチャートに示す付帯情報取得処理を終了する。一方、未選択の画像データ３１が存在する場合はステップＳ１１に戻り、ステップＳ１１において未選択の画像データ３１のいずれかを選択した後、ステップＳ１２とステップＳ１３の処理を繰り返す。これにより、各画像データ３１について付帯情報３２を取得することができる。

【0038】

図６は、本発明の第１の実施形態に係るひずみ解析装置２において実行されるひずみ解析処理の流れを示すフローチャートである。本実施形態において、ひずみ解析装置２のプロセッサ２１は、図５のフローチャートで説明した付帯情報取得処理を実行済みの状態で、作業者が入出力部２６を用いてひずみ解析処理の実行をひずみ解析装置２に指示すると、図６のフローチャートに示すひずみ解析処理を実行する。

【0039】

ステップＳ２１では、作業者の指示に応じて、記録媒体３に画像データ３１が記録された様々な構造物の中から、解析対象とする構造物を選択する。以下では、解析対象とする構造物として、二次元コード５が設置された図１の橋梁４が選択されたものとする。

【0040】

ステップＳ２２では、画像データ選択部２１２により、記録媒体３に記録された様々な構造物の画像データ３１の中から、ステップＳ２１で選択された構造物に対応する画像データ３１を選択する。ここでは、前述の付帯情報取得処理により各画像データ３１に対して取得された付帯情報３２をそれぞれ参照し、どの付帯情報３２が解析対象に選択された構造物である橋梁４に関する情報を表しているかを特定する。このとき、橋梁４に関する情報を表す付帯情報３２を画像データ選択部２１２が自動的に特定してもよいし、あるいは、各付帯情報３２の内容を入出力部２６において表示することで作業者に提示し、その中でどの付帯情報３２が橋梁４に関する情報を表しているかを作業者が選択するようにしてもよい。そして、特定した付帯情報３２に対応する画像データ３１を、橋梁４に設置された二次元コード５の撮影画像情報を含む画像データ３１として選択する。これにより、記録媒体３に記録された様々な構造物の画像データ３１の中から、以降の処理対象とする画像データ３１を選択することができる。

【0041】

ステップＳ２３では、ひずみ量算出部２１３により、ステップＳ２２で選択した画像データ３１に含まれる二次元コード５の撮影画像情報から、橋梁４のひずみ計測に用いる計測点を抽出する。ここでは、二次元コード５を構成する複数の要素点５１のうち、二次元コード５内で予め設定された位置にそれぞれ存在する所定数の要素点５１を、橋梁４のひずみ計測用の計測点として抽出する。例えば、二次元コード５の四隅や中心に存在する要素点５１などを、ひずみ計測用の計測点として抽出することができる。

【0042】

ステップＳ２４では、ひずみ量算出部２１３により、ステップＳ２３で抽出した各計測点間の距離を算出する。ここでは、例えば画像上の各計測点間の長さを求めて実空間上の距離に変換することで、各計測点間の距離を算出することができる。ただし、本実施形態では実空間上の距離の基準となる情報が撮影画像情報内に存在しないため、撮影距離が分からなければ各計測点間の距離の絶対値を正しく求めることができない。したがって、ここで算出される各計測点間の距離は、撮影位置を一定とした場合の相対的なものであり、実空間上の絶対的な距離を表すものではない。あるいは、画像上の各計測点間の長さを実空間上の距離に変換せずにそのまま用いて、以降の処理を行ってもよい。

【0043】

ステップＳ２５では、ひずみ量算出部２１３により、ステップＳ２４で算出した各計測点間の距離の経時変化を測定する。例えば、橋梁４を含む様々な構造物について、過去に所定期間ごとに算出した計測点間の距離をひずみ解析装置２において構造物ごと、計測点ごとに記憶しておき、その距離を時系列順に並べてそれぞれの差分を算出することにより、計測点間の距離の経時変化を測定する。このとき、過去の計測点間の距離を統計処理した上で経時変化を測定してもよい。あるいは、例えばデジタル画像相関（ＤＩＣ）法などの周知の手法を用いてもよい。

【0044】

ステップＳ２６では、劣化診断部２１４により、ステップＳ２５で算出した計測点間の距離の経時変化に基づいて、二次元コード５のひずみ量、すなわち橋梁４において二次元コード５が設けられている部分のひずみ量を算出する。ここでは、例えば各計測点間の距離の変化量を元の変化前の距離で除することにより、ひずみ量を算出することができる。

【0045】

ステップＳ２７では、劣化診断部２１４により、ステップＳ２６で得られたひずみ量の算出結果に基づいて、橋梁４の劣化状態を診断する。ここでは例えば、ひずみ量の大きさが所定のしきい値以上である場合や、ひずみ量が急激に上昇している場合などに、橋梁４が劣化状態にあると診断することができる。このとき、構造物の種類に応じて劣化状態と判断するしきい値を変化させてもよい。これ以外にも、ひずみ量の算出結果を用いて任意の方法により、橋梁４を含む様々な構造物の劣化診断を行うことができる。

【0046】

ステップＳ２８では、ステップＳ２７で実施した劣化状態の診断結果を出力する。例えば、劣化状態の診断結果を示す所定の画面を入出力部２６において表示することで作業者に提示したり、ひずみ解析装置２から外部へ送信したりすることで、劣化状態の診断結果を出力することができる。

【0047】

ステップＳ２８の処理を実行したら、図６のフローチャートに示すひずみ解析処理を終了する。

【0048】

以上説明した本発明の第１の実施形態によれば、以下のような作用効果を奏する。

【0049】

（１）ひずみ解析システムＳは、構造物である橋梁４を撮影して得られた橋梁４のひずみを解析するための画像データ３１から、橋梁４に関する付帯情報３２を取得する付帯情報取得部２１１と、画像データ３１に基づいて橋梁４のひずみ量を算出するひずみ量算出部２１３と、を備える。橋梁４には、二次元コード５が設けられており、付帯情報取得部２１１は、画像データ３１に含まれる二次元コード５の撮影画像情報に基づいて付帯情報３２を取得する（ステップＳ１２）。ひずみ量算出部２１３は、画像データ３１に含まれる二次元コード５の撮影画像情報から、二次元コード５内に予め設定された複数の計測点を抽出し（ステップＳ２３）、抽出した各計測点間の距離を算出し（ステップＳ２４）、算出した各計測点間の距離に基づいてひずみ量を算出する（ステップＳ２５）。このようにしたので、ひずみ解析用の構造物の画像データ３１から、その構造物に関する情報を付帯情報３２として容易に取得することができる。

【0050】

（２）付帯情報３２は、橋梁４に予め付された固有のＩＤと、橋梁４の種類、材質、設置場所または施工日と、橋梁４における二次元コード５の位置と、の少なくとも一つの情報を含むことができる。このようにすれば、画像データ３１が橋梁４を含む様々な構造物のうちどの構造物を撮影したものであるかを、付帯情報３２から容易に判別することができる。

【0051】

（３）ひずみ解析システムＳは、付帯情報３２に基づいて、記録媒体３に記録された複数の画像データ３１からいずれかの画像データ３１を選択する（ステップＳ２２）画像データ選択部２１２を備える。ひずみ量算出部２１３は、画像データ選択部２１２により選択された画像データ３１を用いて橋梁４のひずみ量を算出する。このようにしたので、橋梁４を含む様々な構造物の画像データ３１が記録媒体３に記録されている場合であっても、ひずみ量の算出に用いる画像データ３１を確実に選択することができる。

【0052】

（４）ひずみ量算出部２１３は、各計測点間の距離の経時変化を測定し（ステップＳ２５）、この経時変化の測定結果に基づいてひずみ量を算出する（ステップＳ２６）。このようにしたので、経時変化によって生じた橋梁４のひずみ量を正確に求めることができる。

【0053】

（５）ひずみ解析システムＳは、ひずみ量に基づいて橋梁４の劣化状態を診断する（ステップＳ２７）劣化診断部２１４を備える。このようにしたので、橋梁４のひずみ量から橋梁４が劣化状態にあるか否かを適切に診断することができる。

【0054】

＜第２の実施形態＞
以下、図７～図８を参照して、本発明の第２の実施形態を説明する。本実施形態では、二次元コード５を撮影する際に、二次元コード５に含まれる計測点間の距離の基準となるゲージを併せて撮影する例を説明する。

【0055】

図７は、本発明の第２の実施形態に係るひずみ解析システムＳを含む測定系の概略を示す図である。本実施形態では、第１の実施形態と同様のひずみ解析システムＳを用いて、構造物である橋梁４を解析対象としてひずみ解析を行う。

【0056】

本実施形態において、撮像装置１は、橋梁４において所定の解析対象位置に設置されている二次元コード５を撮影し、画像データ３１を取得する。このとき作業者は、二次元コード５の付近に、所定間隔ごとに描かれた複数の目盛線を有するゲージ６を保持した状態で、撮像装置１を用いて二次元コード５の撮影を行う。これにより、記録媒体３には、二次元コード５の撮影画像情報とゲージ６の撮影画像情報とを含む画像データ３１が記録される。

【0057】

上記の画像データ３１が記録された記録媒体３は、第１の実施形態と同様に、撮影終了後に撮像装置１から取り外され、ひずみ解析装置２に装着される。ひずみ解析装置２は、記録媒体３に記録された画像データ３１に基づいて橋梁４のひずみ量を算出し、橋梁４の劣化状態を診断する。

【0058】

前述の第１の実施形態のように、二次元コード５に含まれる複数の要素点５１のいずれかをひずみ計測用の計測点として用いた場合、実空間上の距離の基準となる情報が撮影画像情報内に存在しないため、これだけでは各計測点間の距離の絶対値を決定することができない。そのため、第１の実施形態では、撮像装置１を一定の位置に固定した状態で所定の時間間隔ごとに複数回の撮影を行い、それぞれの撮影で得られた画像データ３１同士の間で計測点間の距離の変化を測定することにより、ひずみ量を求める必要がある。このような事情から、第１の実施形態では、例えば１０分程度の短時間で複数回の撮影を行い、その時間内における計測点間の距離の変化からひずみ量を算出する場合に適している。

【0059】

一方、第２の実施形態では、二次元コード５とともにゲージ６を撮影することにより、ゲージ６の各目盛線間での既知の長さを基準として、二次元コード５中の各計測点間の距離の絶対値が求められる。そのため、撮像装置１を一定の位置に固定した状態や、撮影のたびに撮像装置１を厳密に同じ位置に設置した状態で撮影を行わなくても、所定の時間間隔ごとの撮影で得られた各画像データ３１同士の計測点間の絶対的な距離の変化から、ひずみ量を求めることができる。したがって、第２の実施形態は、撮像装置１を任意の位置に設置して、第１の実施形態よりも長時間、例えば１年間隔で撮影を行い、その時間内における計測点間の距離の変化からひずみ量を算出する場合に適している。

【0060】

図８は、本発明の第２の実施形態に係るひずみ解析装置２において実行されるひずみ解析処理の流れを示すフローチャートである。本実施形態において、ひずみ解析装置２のプロセッサ２１は、第１の実施形態で説明した付帯情報取得処理を実行済みの状態で、作業者が入出力部２６を用いてひずみ解析処理の実行をひずみ解析装置２に指示すると、図８のフローチャートに示すひずみ解析処理を実行する。

【0061】

なお、図８のフローチャートにおいて、第１の実施形態で説明した図６のフローチャートと同じ処理を行う部分には、同一のステップ番号を付している。以下では、図６のフローチャートと異なる部分について説明し、それ以外は説明を省略する。

【0062】

ステップＳ２３の処理を実施した後、ステップＳ２４Ａでは、ひずみ量算出部２１３により、ステップＳ２２で選択した画像データ３１に含まれるゲージ６の撮影画像情報に基づいて、ステップＳ２３で抽出した各計測点間の距離を算出する。ここでは、ゲージ６の各目盛線が既知の所定間隔ごとに描かれていることを利用して、各計測点間の距離を算出する。これにより、第１の実施形態と比較して、各計測点間の距離を正確に算出することが可能となる。

【0063】

ステップＳ２４Ａの処理を実施した後、ステップＳ２５以降では、図６のフローチャートと同様の処理を行う。

【0064】

以上説明した本発明の第２の実施形態によれば、画像データ３１は、二次元コード５の撮影画像情報と、所定間隔ごとに描かれた複数の目盛線を有するゲージ６の撮影画像情報とを含み、ひずみ量算出部２１３は、ゲージ６の撮影画像情報に基づいて各計測点間の距離を算出する（ステップＳ２４Ａ）。このようにしたので、各計測点間の距離を正確に算出することができる。

【0065】

＜第３の実施形態＞
以下、図９～図１０を参照して、本発明の第３の実施形態を説明する。本実施形態では、二次元コード５の変形により画像データ３１から二次元コード５を読み取ることができず、そのため付帯情報３２を取得できなかった場合に、二次元コード５の変形量を算出し、その算出結果に基づいて二次元コード５を再現し、付帯情報３２を取得する例を説明する。なお、ここでいう二次元コード５を読み取ることができない場合とは、橋梁４のひずみによる二次元コード５の変形量が大きく、そのため二次元コード５を正常に読み取れない場合である。これ以外にも、例えば二次元コード５の部分的または全体的な汚れ、変色、消失等が原因で二次元コード５を正常に読み取れない場合もあるが、このような場合には本実施形態を適用しても二次元コード５を再現できず、したがって付帯情報３２を取得することはできない。

【0066】

図９は、本発明の第３の実施形態に係るひずみ解析装置２Ｂの構成を示すブロック図である。本実施形態では、ひずみ解析システムＳにおいて、ひずみ解析装置２に替えてひずみ解析装置２Ｂが備えられる。

【0067】

ひずみ解析装置２Ｂは、第１の実施形態で説明したひずみ解析装置２と同様の構成を有している。ひずみ解析装置２Ｂにおけるプロセッサ２１は、メモリ２２と協働して所定のプログラムを実行することで、前述の付帯情報取得部２１１、画像データ選択部２１２、ひずみ量算出部２１３および劣化診断部２１４に加えて、さらに二次元コード再現部２１５の各機能部を実現することができる。

【0068】

二次元コード再現部２１５は画像データ３１に含まれる二次元コード５の撮影画像情報から二次元コード５の変形量を求め、この変形量に基づいて二次元コード５を再現する。なお、二次元コード再現部２１５による二次元コード５の再現方法の詳細については後述する。

【0069】

二次元コード再現部２１５により二次元コード５が再現されると、付帯情報取得部２１１は、その二次元コード５を読み取ることで付帯情報３２を取得する。こうして再現後の二次元コード５から付帯情報取得部２１１により取得された付帯情報３２は、他の付帯情報３２と同様に、記録媒体インタフェース部２５を介して、画像データ３１と関連付けて記録媒体３に記録されるか、あるいはメモリ２２やストレージ２３に記録される。

【0070】

図１０は、本発明の第３の実施形態に係るひずみ解析装置２Ｂにおいて実行される二次元コード再現処理の流れを示すフローチャートである。ひずみ解析装置２Ｂのプロセッサ２１は、前述の付帯情報取得処理により関連する付帯情報３２が取得できなかった画像データ３１が存在する場合に、図１０のフローチャートに示す二次元コード再現処理を実行する。

【0071】

ステップＳ３１では、二次元コード再現部２１５により、画像データ３１に撮影画像情報が含まれている二次元コード５の変形量を算出する。ここでは、画像データ３１から基準点を複数抽出し、この複数の基準点の位置関係に基づいて、二次元コード５の変形量を算出する。具体的には、まず、画像データ３１において二次元コード５内で所定位置にあるいくつかの要素点５１、例えば３～４個の要素点５１を、二次元コード５の変形量を求めるための基準点として抽出する。例えば図４の二次元コード５において、４つの角部（四隅）にそれぞれ位置する各要素点５１や、右上、左下、右下の３つの角部にそれぞれ位置する特徴的な要素点５１のパターン（以下、「特徴パターン」と称する）、すなわち、矩形状に並べて配列された各要素点５１と、これらにより囲まれた９つの要素点５１とからなる３つの特徴パターンのうち、特定の位置にある各要素点５１などを、基準点として抽出する。これらの基準点は、二次元コード５が大幅に変形したとしても、通常は撮影画像内でその位置を特定できる。したがって、抽出した各基準点の配置と、予め記憶された元の変形前の二次元コード５における各基準点の配置とを比較し、その差分を求めることにより、二次元コード５の変形量を算出することができる。

【0072】

ステップＳ３２では、二次元コード再現部２１５により、ステップＳ３１で算出した変形量に基づいて、画像データ３１の逆変換処理を行う。ここでは、画像データ３１における二次元コード５の変形量が０となり、二次元コード５に含まれる各要素点５１の位置が元の位置となるように、二次元コード５全体を変形させて各要素点５１の位置を移動させる。具体的には、例えば上記のように４つの角部（四隅）の各要素点５１を基準点として抽出した場合は、これらの配置が元の正方形となるように、また、３つの特徴パターン内の各要素点５１を基準点として抽出した場合は、これらの配置が元の二等辺三角形となるように、読み取れなかった二次元コード５を含む撮影画像全体を変形させる。これにより、二次元コード５を元の状態へと再現することができる。

【0073】

ステップＳ３３では、付帯情報取得部２１１により、ステップＳ３２で逆変換処理を行った画像データ３１から二次元コード５を読み取る。ここでは、周知の二次元コード規格に従って、逆変換処理後の画像データ３１に含まれる二次元コード５の撮影画像情報から二次元コード５に記載された文字情報を読み取ることにより、橋梁４に関する付帯情報３２を取得する。

【0074】

ステップＳ３４では、ステップＳ３１で二次元コード５の変形量を取得した画像データ３１と関連付けて、ステップＳ３３で取得した付帯情報３２を記録媒体３に記録するか、あるいはメモリ２２やストレージ２３に記録する。

【0075】

ステップＳ３４の処理を実行したら、図１０のフローチャートに示す二次元コード再現処理を終了する。

【0076】

以上説明した本発明の第３の実施形態によれば、ひずみ解析システムＳは、画像データ３１に含まれる二次元コード５の撮影画像情報から二次元コード５の変形量を求め（ステップＳ３１）、この変形量に基づいて二次元コード５を再現する（ステップＳ３２）二次元コード再現部２１５を備える。付帯情報取得部２１１は、画像データ３１に含まれる二次元コード５の撮影画像情報と、二次元コード再現部２１５により再現された二次元コード５と、のいずれかに基づいて付帯情報３２を取得する（ステップＳ１２，Ｓ３３）。このようにしたので、例えば二次元コード５が設けられた橋梁４のひずみ量が大きいなどの理由で、撮像装置１において画像データ３１から二次元コード５を読み取ることができず、そのため付帯情報３２を取得できなかった場合でも、ひずみ解析装置２Ｂおいて、ひずみ量の算出結果から二次元コード５を再現し、付帯情報３２を取得することができる。

【0077】

（二次元コードの変形例）
図１１は、二次元コード５の変形例を示す図である。二次元コード５は、例えば図１１に示すように、大きさの異なる要素点５１，５２と直線５３を組み合わせて構成してもよい。要素点５２は、読み取り時に二次元コード５の位置や向きを判別するためのパターンであり、図４の例では複数の要素点５１を組み合わせて一つのパターンを構成していたものを、図１１の例では要素点５２単体でパターンを構成するようにしている。

【0078】

なお、図４や図１１に示した二次元コード５に限らず、任意の方法で構成された二次元コードを用いて付帯情報３２を記述することが可能である。

【0079】

（ひずみ解析システムの変形例）
上記の各実施形態では、ひずみ解析システムＳにおいて、ひずみ解析装置２，２Ｂが付帯情報取得部２１１を備えており、この付帯情報取得部２１１を用いることでひずみ解析装置２，２Ｂが画像データ３１から付帯情報３２を取得する例を説明したが、撮像装置１において付帯情報３２を取得し、画像データ３１とともに記録媒体３に記録するようにしてもよい。

【0080】

図１２は、本発明の変形例に係る撮像装置１Ｃの構成を示すブロック図である。本変形例では、ひずみ解析システムＳにおいて、撮像装置１に替えて撮像装置１Ｃが備えられる。

【0081】

撮像装置１Ｃは、第１の実施形態で説明した撮像装置１と同様の構成を有している。撮像装置１Ｃにおけるプロセッサ１１は、メモリ１２と協働して所定のプログラムを実行することで、前述の撮像制御部１１１および記録制御部１１２に加えて、さらに付帯情報取得部１１３の各機能部を実現することができる。

【0082】

付帯情報取得部１１３は、第１の実施形態で説明したひずみ解析装置２の付帯情報取得部２１１と同様に、画像データ３１に含まれる二次元コード５を読み取ることで、橋梁４に関する付帯情報３２を取得する。記録制御部１１２は、付帯情報取得部１１３により取得された付帯情報３２を、記録媒体インタフェース部１５を介して、画像データ３１と互いに関連付けて記録媒体３に記録する。これにより、撮像装置１Ｃにおいて画像データ３１とともに付帯情報３２が取得され、記録媒体３に記録される。なお、本変形例では撮像装置１Ｃにより付帯情報３２が取得されるため、ひずみ解析装置２において付帯情報取得部２１１が備えられていなくてもよい。

【0083】

本変形例によれば、撮像装置１Ｃは、構造物である橋梁４を撮影して画像データ３１を取得する撮像部１４と、画像データ３１から橋梁４に関する付帯情報３２を取得する付帯情報取得部１１３と、画像データ３１および付帯情報３２を互いに関連付けて記録媒体３に記録する記録制御部１１２と、を備える。橋梁４には、二次元コード５が設けられており、付帯情報取得部１１３は、画像データ３１に含まれる二次元コード５の撮影画像情報に基づいて付帯情報３２を取得する。このようにしたので、ひずみ解析装置２に付帯情報取得部２１１を設けなくても、付帯情報３２を取得可能なひずみ解析システムＳを実現できる。

【0084】

本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内で、任意の構成要素を用いて実施可能である。

【0085】

上記の実施形態や変形例はあくまで一例であり、発明の特徴が損なわれない限り、本発明はこれらの内容に限定されるものではない。また、上記では種々の実施形態や変形例を説明したが、本発明はこれらの内容に限定されるものではない。本発明の技術的思想の範囲内で考えられるその他の態様も本発明の範囲内に含まれる。

【符号の説明】

【0086】

Ｓ：ひずみ解析システム、１，１Ｃ：撮像装置、２，２Ｂ：ひずみ解析装置、３：記録媒体、４：橋梁、５：二次元コード、６：ゲージ、１１：プロセッサ、１２：メモリ、１３：光学部、１４：撮像部、１５：記録媒体インタフェース部、１６：操作部、２１：プロセッサ、２２：メモリ、２３：ストレージ、２４：記録媒体インタフェース部、２６：入出力部、３１：画像データ、３２：付帯情報、１１１：撮像制御部、１１２：記録制御部、１１３：付帯情報取得部、２１１：付帯情報取得部、２１２：画像データ選択部、２１３：ひずみ量算出部、２１４：劣化診断部、２１５：二次元コード再現部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】