特開 2023-122985 コンクリート損傷部判定システム及びコンクリート損傷部判定プログラム

(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】P2023122985

(43)【公開日】2023-09-05

(54)【発明の名称】コンクリート損傷部判定システム及びコンクリート損傷部判定プログラム

(51)【国際特許分類】

   G06T 7/00 20170101AFI20230829BHJP

【ＦＩ】

G06T7/00 610

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022026777

(22)【出願日】2022-02-24

(71)【出願人】

【識別番号】000103769

【氏名又は名称】オリエンタル白石株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100120868

【弁理士】

【氏名又は名称】安彦 元

(74)【代理人】

【識別番号】100198214

【弁理士】

【氏名又は名称】眞榮城 繁樹

(72)【発明者】

【氏名】西村 信彦

(72)【発明者】

【氏名】正司 明夫

【テーマコード（参考）】

5L096

【Ｆターム（参考）】

5L096BA03

5L096DA02

5L096FA59

5L096FA66

5L096FA69

(57)【要約】

【課題】損傷部が２以上の面に亘って続く場合でも損傷部を展開図に高精度に反映させることが可能なコンクリート損傷部判定システム及びコンクリート損傷部判定プログラムを提供する。
【解決手段】コンクリート損傷部判定システムは、構造物の２以上の面と前記２以上の面のそれぞれの損傷部とを含む展開図を取得する取得手段と、前記取得手段により取得された展開図の前記面が異なる２以上の損傷部間の距離に基づいて、損傷部を新たに判定する判定手段とを備えることを特徴とする。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

構造物の２以上の面と前記２以上の面のそれぞれの損傷部とを含む展開図を取得する取得手段と、
前記取得手段により取得された展開図の前記面が異なる２以上の損傷部間の距離に基づいて、損傷部を新たに判定する判定手段とを備えること
を特徴とするコンクリート損傷部判定システム。

【請求項2】

前記判定手段は、前記取得手段により取得された展開図の前記面が異なる２以上の損傷部を結ぶ損傷線に基づいて、損傷部を新たに判定すること
を特徴とする請求項１に記載のコンクリート損傷部判定システム。

【請求項3】

前記判定手段は、前記展開図の２以上の面の境界と交わる前記損傷線の長さに基づいて、損傷部を新たに判定すること
を特徴とする請求項２に記載のコンクリート損傷部判定システム。

【請求項4】

前記判定手段により新たに損傷部が判定された展開図の前記損傷部を構成するピクセルの位置に基づいて、前記損傷部を分割する分割手段と、
前記分割手段により分割された各損傷部の面積を算出する面積算出手段とをさらに備えること
を特徴とする請求項１～３記載の何れか１項記載のコンクリート損傷部判定システム。

【請求項5】

構造物の２以上の面と前記２以上の面のそれぞれの損傷部とを含む展開図を取得する取得ステップと、
前記取得ステップにより取得した展開図の前記面が異なる２以上の損傷部間の距離に基づいて、損傷部を新たに判定する判定ステップとをコンピュータに実行させること
を特徴とするコンクリート損傷部判定プログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、コンクリート構造物の損傷部を判定するためのコンクリート損傷部判定システム及びコンクリート損傷部判定プログラムに関する。

【背景技術】

【0002】

従来より、例えば構造物の各面を１つの平面上に反映した展開図を用いることで、構造物のはつり等の損傷部の体積等を容易に求めることができる。このことから、例えば特許文献１に示すような複数の面を１つの平面上に反映する技術が注目されている。

【0003】

特許文献１には、撮像装置により、点検対象である構造物を分割して撮影された複数の分割画像に基づいて、構造物の広域の点検範囲に対応する第１の広域画像を合成するための合成付帯情報を取得し、分割画像の画像サイズを縮小し、縮小分割画像を合成付帯情報に基づいて合成し、第２の広域画像を生成し、合成付帯情報が付加された複数の分割画像を出力する合成処理装置が開示されている。これにより、特許文献１には、効率的な分割画像の合成を行うことが可能な合成処理装置が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】再公表特許２０２０／０５４５８４

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、特許文献１の開示技術では、構造物の損傷部が複数の面に亘って続いている場合、損傷部を含む面を撮像した画像をセマンティックセグメンテーション等により解析したときに損傷部を展開図へと反映する際に、面と面との境界部付近の損傷部が正しく解析されない可能性がある。これにより、展開図に本来ならば損傷部が反映されるはずの部分に損傷部が反映されない可能性がある。このため、特許文献１の開示技術では、損傷部が２以上の面に亘って続く場合、損傷部を展開図に高精度に反映させることが難しいという問題点があった。

【0006】

そこで、本発明は、上述した問題点に鑑みて案出されたものであり、その目的とするところは、損傷部が２以上の面に亘って続く場合でも損傷部を展開図に高精度に反映させることが可能なコンクリート損傷部判定システム及びコンクリート損傷部判定プログラムを提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0007】

第１発明に係るコンクリート損傷部判定システムは、構造物の２以上の面と前記２以上の面のそれぞれの損傷部とを含む展開図を取得する取得手段と、前記取得手段により取得された展開図の前記面が異なる２以上の損傷部間の距離に基づいて、損傷部を新たに判定する判定手段とを備えることを特徴とする。

【0008】

第２発明に係るコンクリート損傷部判定システムは、第１発明において、前記判定手段は、前記取得手段により取得された展開図の前記面が異なる２以上の損傷部を結ぶ損傷線に基づいて、損傷部を新たに判定することを特徴とする。

【0009】

第３発明に係るコンクリート損傷部判定システムは、第２発明において、前記判定手段は、前記展開図の２以上の面の境界と交わる前記損傷線の長さに基づいて、損傷部を新たに判定することを特徴とする。

【0010】

第４発明に係るコンクリート損傷部判定システムは、第１発明～第３発明の何れかにおいて、前記判定手段により新たに損傷部が判定された展開図の前記損傷部を構成するピクセルの位置に基づいて、前記損傷部を分割する分割手段と、前記分割手段により分割された各損傷部の面積を算出する面積算出手段とをさらに備えることを特徴とする。

【0011】

第５発明に係るコンクリート損傷部判定プログラムは、構造物の２以上の面と前記２以上の面のそれぞれの損傷部とを含む展開図を取得する取得ステップと、前記取得ステップにより取得した展開図の前記面が異なる２以上の損傷部間の距離に基づいて、損傷部を新たに判定する判定ステップとをコンピュータに実行させることを特徴とする。

【発明の効果】

【0012】

第１発明～第５発明によれば、展開図の面が異なる２以上の損傷部間の距離に基づいて、損傷部を新たに判定する。これにより、損傷部が２以上の面に亘って続く場合でも損傷部を展開図に高精度に反映することが可能となる。

【0013】

特に、第２発明によれば、展開図の面が異なる２以上の損傷部を結ぶ損傷線に基づいて、損傷部を新たに判定する。これにより、損傷線の長さから２以上の損傷部間の距離を算出することができるため、損傷部を展開図により高精度に反映することが可能となる。

【0014】

特に、第３発明によれば、展開図の２以上の面の境界と交わる損傷線の長さに基づいて、損傷部を新たに判定する。これにより、例えば展開図の２以上の面の境界と交わる損傷線は、それぞれ面が異なる損傷部を結ぶ線であることから、この損傷線の長さから、面が異なる損傷部間の距離を算出することが可能となる。

【0015】

特に、第４発明によれば、分割された各損傷部の面積を算出する。これにより、自動的に損傷部の面積を算出することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】図１は、本実施形態におけるコンクリート損傷部判定システムの全体構成を示すブロック図である。

【図2】図２（ａ）は、本実施形態におけるコンクリート損傷部判定システムの構成の一例を示す模式図であり、図２（ｂ）は、本実施形態におけるコンクリート損傷部判定システムの機能の一例を示す模式図である。

【図3】図３は、本実施形態におけるコンクリート損傷部判定システムの処理動作を示すフローチャートである。

【図4】図４（ａ）は、本実施形態における構造物の一例を示す模式図であり、図４（ｂ）は、本実施形態における展開図の一例である。

【図5】図５は、損傷線を反映した展開図の一例である。

【図6】図６は、損傷部の分割を反映した展開図の一例である。

【図7】図７は、グリッドに切り分けた展開図の一例である。

【発明を実施するための形態】

【0017】

以下、本発明を適用したコンクリート損傷部判定システムついて、図面を参照しながら詳細に説明をする。

【0018】

図１は、本発明を適用したコンクリート損傷部判定システム１００の全体構成を示すブロック図である。コンクリート損傷部判定システム１００は、構造物２０の損傷部２１を判定する。コンクリート損傷部判定システム１００は、撮像装置２と、撮像装置２に接続された判定装置１とを備えている。

【0019】

構造物２０は、例えばコンクリートで構成された橋梁や高架橋、建築物等又はこれらの一部分である。構造物２０は、２以上の面を有する立体構造である。構造物２０は、例えば面２０ａ、２０ｂ、２０ｃを有する立体構造である。また、構造物２０は、２以上の面に連なるはつり等の損傷を示す損傷部２１を含んでもよい。構造物２０は、例えば面２０ａから面２０ｃに連なる損傷部２１を含む。

【0020】

撮像装置２は、構造物２０の面を撮像する装置である。撮像装置２は、撮像した画像データを判定装置１に出力する。また、撮像装置２は、図示しないインターネット等の無線通信網を介して、判定装置１と接続されてもよい。

【0021】

判定装置１は、例えばＰＣ（パーソナルコンピュータ）やスマートフォン、タブレット型端末、ウェアラブル端末等の電子機器で構成されている。この判定装置１は、撮像装置２から出力された画像データに基づいて、構造物２０の損傷部２１を判定する。

【0022】

判定装置１は、例えば図２（ａ）に示すように、筐体１０と、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１０１と、ＲＯＭ（Read Only Memory）１０２と、ＲＡＭ（Random Access Memory）１０３と、保存部１０４と、Ｉ／Ｆ１０５～１０７とを備える。ＣＰＵ１０１と、ＲＯＭ１０２と、ＲＡＭ１０３と、保存部１０４と、Ｉ／Ｆ１０５～１０７とは、内部バス１１０により接続される。

【0023】

ＣＰＵ１０１は、判定装置１全体を制御する。ＲＯＭ１０２は、ＣＰＵ１０１の動作コードを格納する。ＲＡＭ１０３は、ＣＰＵ１０１の動作時に使用される作業領域である。保存部１０４は、画像データや展開図等の各種情報が保存される。保存部１０４は、例えばＨＤＤ（Hard Disk Drive）の他、ＳＳＤ（Solid State Drive）やＳＤカード、ｍｉｎｉＳＤカード等のデータ保存装置が用いられる。なお、例えば判定装置１は、図示しないＧＰＵ（Graphics Processing Unit）を有してもよい。

【0024】

Ｉ／Ｆ１０５は、撮像装置２等と各種情報の送受信を行うためのインターフェースである。Ｉ／Ｆ１０６は、入力部１０８との情報の送受信を行うためのインターフェースである。入力部１０８として、例えばキーボードが用いられ、判定装置１を利用するユーザ等は、入力部１０８を介して、各種情報又は判定装置１の制御コマンド等を入力する。Ｉ／Ｆ１０７は、表示部１０９との各種情報の送受信を行うためのインターフェースである。表示部１０９は、保存部１０４に保存された判定結果等の各種情報、または判定装置１の処理状況等を出力する。表示部１０９として、ディスプレイが用いられ、例えばタッチパネル式でもよい。

【0025】

保存部１０４は、例えば撮像装置２から取得した画像データ及び展開図が記憶されるほか、損傷の判定に用いられるアルゴリズム等が記憶される。

【0026】

表示部１０９は、各種情報を表示する。表示部１０９は、例えば判定結果等を表示する。

【0027】

図２（ｂ）は、判定装置１の機能の一例を示す模式図である。判定装置１は、取得部１１と、展開部１２と、分割部１３と、記憶部１４と、出力部１５と、算出部１６と、反映部１７とを備える。なお、図２（ｂ）に示した取得部１１と、展開部１２と、分類部１３と、記憶部１４と、出力部１５と、算出部１６と、反映部１７とは、ＣＰＵ１０１が、ＲＡＭ１０３を作業領域として、保存部１０４等に保存されたプログラムを実行することにより実現され、例えば人工知能により制御されてもよい。

【0028】

取得部１１は、損傷の判定の対象となる構造物２０のそれぞれの面を含む複数の画像データを取得する。取得部１１は、撮像装置２等から画像データを取得するほか、例えば判定装置１に内蔵された撮像装置２から、画像データを取得するようにしてもよい。なお、取得部１１が各種情報を取得する頻度、及び周期は、任意である。

【0029】

展開部１２は、取得部１１により取得された画像データに基づいて、構造物の２以上の面が１の平面に反映された展開図を生成する。展開部１２は、例えば取得部１１により取得された構造物の各面を含む複数の画像データから展開図を生成する。

【0030】

反映部１７は、展開部１２により生成された展開図に、損傷部を反映する。反映部１７は、例えば展開部１２により生成された展開図に、取得部１１により取得された画像データに基づいて、損傷部を反映する。

【0031】

分割部１３は、反映部１７により損傷部が反映された展開図の損傷部をクラスタリングし、分割する。

【0032】

算出部１６は、分割部１３により分割された展開図上の各損傷部の面積を算出する。

【0033】

記憶部１４は、保存部１０４に保存された各種情報を必要に応じて取り出す。記憶部１４は、取得部１１と、展開部１２と、分割部１３と、算出部１６と、反映部１７とにより取得又は出力された各種情報を、保存部１０４に保存する。

【0034】

出力部１５は、各種情報を出力する。出力部１５は、Ｉ／Ｆ１０７を介して表示部１０９に各種情報を送信する。

【0035】

上述した構成からなるコンクリート損傷部判定システム１００における動作について説明をする。

【0036】

コンクリート損傷部判定システム１００では、構造物の２以上の面が１の平面に反映された展開図に、２以上の面のそれぞれの損傷部を反映し、反映されたそれぞれの損傷部を結ぶ損傷線を展開図に反映し、反映された損傷線に基づいて、展開図に新に損傷部を反映する。このグラウト充填状況評価システム１の処理動作フローを図３に示す。以下、図３の各ステップでの詳細な処理を説明する。

【0037】

図４（ａ）は、本実施形態における構造物２０の一例を示す模式図であり、図４（ｂ）は、本実施形態における展開図３０の一例である。まず、ステップＳ１１において、コンクリート損傷部判定システム１００は展開図３０を取得する。かかる場合、例えば撮像装置２により撮像された画像データを取得部１１が取得し、取得部１１が取得した画像データに基づいて、展開部１２が展開図３０を生成することで展開図３０を取得してもよい。撮像装置２により撮像される構造物２０の画像データは、例えば構造物２０の各面（２０ａ、２０ｂ、２０ｃ）の垂線方向から撮像した複数の画像データを用いることが好ましいが、この限りではない。展開部１２は、取得部１１が取得した各面を含む画像から展開図３０を生成する。

【0038】

展開図３０は、構造物２０の２以上の面（２０ａ、２０ｂ、２０ｃ）と２以上の面（２０ａ、２０ｂ、２０ｃ）のそれぞれの損傷部２１とを含む平面図である。展開図３０は、構造物２０の２以上の面（２０ａ、２０ｂ、２０ｃ）が繋がり、１の平面に展開された図である。かかる場合、展開図３０の面３０ａは、構造物２０の面２０ａを示し、展開図３０の面３０ｂは、構造物２０の面２０ｂを示し、展開図３０の面３０ｃは、構造物２０の面２０ｃを示す。展開図３０は、建築物２０の面（２０ａ、２０ｂ、２０ｃ）の各垂線方向から撮像された画像データが反映されることが好ましいがこの限りではない。

【0039】

また、ステップＳ１１において、コンクリート損傷部判定システム１００は、例えば予め撮像され、サーバに保存された画像データ及び予め保存された展開図３０を、インターネット等を介して取得してもよい。

【0040】

次に、ステップＳ１２において、ステップＳ１１により取得した展開図３０に損傷部２１を反映する。かかる場合、反映部１７は、例えば取得部１１により取得された画像データを、セマンティックセグメンテーション等を用いて画像解析を行い、画像データから構造物２０の各面（２０ａ、２０ｃ）の損傷部２１を抽出し、展開図３０に損傷部３１を反映してもよい。

【0041】

セマンティックセグメンテーションは、画像に含まれる異なる対象を区別し、各対象が属するカテゴリ及びクラスを識別する技術である。セマンティックセグメンテーションは、画像の各ピクセルに、物体や人物などを指し得るカテゴリ、及びクラスが割り当てられる画像の処理を行う。また、セマンティックセグメンテーションは、例えば畳み込みニューラルネットワーク（ＣＮＮ）が適用されてもよい。かかる場合、損傷部２１を撮像した画像を予め取得し、学習データとしてもよい。

【0042】

また、このとき、図４（ａ）の面２０ａと面２０ｃとによる角部２２の損傷が、展開図３０の損傷部３１に反映されず、抜け部３２が生成される。

【0043】

次に、ステップＳ１３において、図５に示すように、反映部１７は、例えば展開図３０に損傷線３３を反映する。損傷線３３は、ステップＳ１２において生成された抜け部３２を判定するために展開図３０に反映される線である。損傷線３３は、例えば損傷部３１から、展開図３０上の任意の方向に伸びる直線である。損傷線３３は、例えば損傷部３１を始点として、展開図３０上で垂直に交わるｘ方向、ｙ方向にそれぞれ１ピクセル毎に平行に並ぶように反映された直線であることが好ましいが、この限りではない。損傷線３３は、例えば面が異なる２以上の損傷部３１を結ぶ線である。損傷線３３は、例えば面３０ａの損傷部３１ａと、面３０ｃの損傷部３１ｃとを結ぶ線３３ａであってもよい。

【0044】

次に、ステップＳ１３において、反映部１７は、展開図３０の面が異なる２以上の損傷部３１間の距離に基づいて、損傷部３１を新たに判定する。反映部１７は、例えばステップＳ１３により反映された損傷線３３に基づいて、展開図３０にさらに損傷部３１を反映する。かかる場合、反映部１７は、展開図３０上の２以上の損傷部３１を損傷線３３の長さと、損傷線３３と交わる展開図３０に反映された面の数とに基づいて、展開図３０にさらに損傷部３１を反映する。例えば反映部１７は、展開図３０に反映された２以上の面と交わると共に基準値以下の長さの損傷線３３に基づいて、展開図３０にさらに損傷部３１を反映する。具体的には、展開図３０の面３０ａの損傷部３１ａと、展開図３０の面３０ｃの損傷部３１ｃとを結ぶ損傷線３３ａの長さが基準値よりも短い場合、損傷線３３ａが反映された展開図３０の部分は、抜け部３２であるとみなし、損傷線３３ａが反映された展開図３０の部分に損傷部３１をさらに反映する。基準値は、例えば損傷部２１のはつりの深さの２倍であってもよい。これにより、例えば損傷線３３に損傷部３１を反映することで、はつり部分が側面に続く場合でも損傷部３１を展開図３０に高精度に反映することが可能となる。

【0045】

また、ステップＳ１３において、反映部１７は、展開図３０の２以上の面の境界３４と交わる損傷線３３の長さに基づいて、損傷部３１を新たに反映してもよい。かかる場合、反映部１７は、例えば展開図３０の面３０ａと面３０ｃとの境界３４と交わる損傷線３３ａに基づいて損傷部３１を新たに判定してもよい。反映部１７は、例えば基準値以下の長さの損傷線３３が、クラス分けされた面毎（３０ａ、３０ｂ、３０ｃ）のうちの二つのクラスと交わる場合、この損傷線３３を損傷部３１として新たに判定してもよい。

【0046】

次にステップＳ１４において、図６に示すように、分割部１３は、ステップＳ１３により新たに損傷部３１が反映された展開図３０の損傷部３１を構成するピクセルの位置に応じて、損傷部３１を異なる損傷部３１に分割する。例えば図６に示すように、損傷部３１を異なる損傷部３１ａと３１ｂとに分割する。かかる場合、分割部１３は、例えばｋ平均法を用いて、分割された各損傷部３１について、損傷部３１の重心位置と損傷部３１を構成するピクセル位置との距離の二乗和が最小となるように損傷部３１を分割する。

【0047】

ｋ平均法は、まず、対象領域内における複数のピクセルの第１の特徴値からＫ（Ｋは１より大きい整数）個のオブジェクト（第１の特徴値）を最初のクラスタ中心としてランダムに選択する。また、選択するクラスタ中心の個数は、予め設定されたクラスタの数と同じであってもよい。次に、各オブジェクトと複数の最初のクラスタ中心との距離を計算し、各オブジェクトをそれに最も近いクラスタ中心に割り当てる。クラスタ中心及びそれに割り当てられたオブジェクトは、１つのクラスタを表す。すべてのオブジェクトが割り当てられた後、各クラスタのクラスタ中心は、クラスタにおける現存のオブジェクトに基づいて再計算される。このプロセスは、ある終了条件を満たすまで繰り返す。終了条件は、異なるクラスタに再割り当てされるオブジェクトがなく（または最小数である）、再変更されるクラスタ中心がない（または最小数である）ことであってもよい。上記方法により、複数のピクセルのクラスタリングを完了し、設定されたクラスタ数となる複数のクラスタを取得することができる。また、ｋ平均法でクラスタリング処理を行った後、複数のクラスタを取得するとともに、クラスタのクラスタ中心を決定してもよい。

【0048】

次にステップＳ１５において、算出部１６は、ステップＳ１４において分割されたそれぞれの損傷部３１の面積を算出する。かかる場合、算出部１６は、例えば図７に示すようなグリッドを展開図３０に反映し、損傷部３１を示すグリッドの数に応じて、面積を算出してもよい。グリッドは、例えばｘ方向、ｙ方向の各方向に伸びる直線あってもよい。また、１つのグリッドあたりの面積は任意の値となるように設定してもよい。

【0049】

上述した各ステップを行うことにより、コンクリート損傷部判定システム１００の動作が終了する。これにより、自動的に損傷部３１の面積を算出することが可能となり、断面修復材料の使用量算出等に利用することが可能となる。

【符号の説明】

【0050】

１ ：判定装置
２ ：撮像装置
１０ ：筐体
１１ ：取得部
１２ ：展開部
１３ ：分割部
１４ ：記憶部
１５ ：出力部
１６ ：算出部
１７ ：反映部
２０ ：構造物
２１ ：損傷部
２２ ：角部
３０ ：展開図
３１ ：損傷部
３２ ：抜け部
３３ ：損傷線
３４ ：境界
１００ ：コンクリート損傷部判定システム
１０１ ：ＣＰＵ
１０２ ：ＲＯＭ
１０３ ：ＲＡＭ
１０４ ：保存部
１０５ ：Ｉ／Ｆ
１０６ ：Ｉ／Ｆ
１０７ ：Ｉ／Ｆ
１０８ ：入力部
１０９ ：表示部
１１０ ：内部バス

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】