特許 7524241 探査対象物の異常箇所推定方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-07-19

(45)【発行日】2024-07-29

(54)【発明の名称】探査対象物の異常箇所推定方法

(51)【国際特許分類】

   G01S 13/88 20060101AFI20240722BHJP

   G01N 22/00 20060101ALI20240722BHJP

   G01N 22/02 20060101ALI20240722BHJP

   G01V 3/12 20060101ALI20240722BHJP

【ＦＩ】

G01S13/88 200

G01N22/00 S

G01N22/02 A

G01V3/12 B

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2022039466

(22)【出願日】2022-03-14

(65)【公開番号】P2023134109

(43)【公開日】2023-09-27

【審査請求日】2023-05-25

(73)【特許権者】

【識別番号】509072803

【氏名又は名称】株式会社土木管理総合試験所

(73)【特許権者】

【識別番号】505398963

【氏名又は名称】西日本高速道路株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】598017790

【氏名又は名称】西日本高速道路エンジニアリング九州株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001726

【氏名又は名称】弁理士法人綿貫国際特許・商標事務所

(72)【発明者】

【氏名】井口 達也

(72)【発明者】

【氏名】緒方 辰男

(72)【発明者】

【氏名】平八重 真嗣

(72)【発明者】

【氏名】▲高▼木 真一郎

【審査官】渡辺 慶人

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１８－００４５９８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００５－３３１４０４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－１６７００２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００６－２０８２０１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００４－３０１６１０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２０－０５１８５１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特許第６７２９９４８（ＪＰ，Ｂ１）

【文献】特開２００２－２５７７４４（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許第０８３０６７４７（ＵＳ，Ｂ１）

【文献】中国特許出願公開第１１１４４１３２９（ＣＮ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｓ ７／００ － ７／４２

１３／００ － １３／９５

Ｇ０１Ｎ ２２／００ － ２２／０４

２４／００ － ２４／１４

Ｇ０１Ｒ ３３／２８ － ３３／６４

Ｇ０１Ｖ １／００ － ９９／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

計測者が探査対象物の表面に走査方向における単位計測区間ごとに電磁波を照射し、前記探査対象物の内部からの前記電磁波の反射波を受信して得た各々の前記単位計測区間に対応する反射波データを用い、
計算機の制御部が、
前記単位計測区間のうち、任意に選択した任意位置単位計測区間における任意位置単位計測区間反射波データと、前記任意位置単位計測区間とは前記走査方向に異なる他位置単位計測区間における他位置単位計測区間反射波データとの一致度を算出し、前記任意位置単位計測区間反射波データと前記他位置単位計測区間反射波データとの一致度に基づいて、前記探査対象物の内部における異常がない正常単位計測区間を推定し、
前記正常単位計測区間に対応する前記反射波データをリファレンス反射波データとして、各前記単位計測区間に対応する前記反射波データと前記リファレンス反射波データとの一致度を反射波データ間一致度として算出し、
前記反射波データ間一致度が、予め設定された基準値から外れている前記反射波データに対応する前記単位計測区間を予想異常区間として抽出し、
前記走査方向における複数の前記単位計測区間の各前記単位計測区間に対応する前記反射波データの前記走査方向における移動分散を算出し、
前記走査方向における複数の前記単位計測区間における前記移動分散が予め設定された閾値未満である前記単位計測区間を前記予想異常区間から除去することで異常箇所を抽出することを特徴とする探査対象物の異常箇所推定方法。

【請求項2】

前記移動分散の算出は、
前記走査方向における複数の前記単位計測区間の各前記単位計測区間に対応する前記反射波データの前記走査方向における反射強度の増減変化の微分値に対して行われることを特徴とする請求項１記載の探査対象物の異常箇所推定方法。

【請求項3】

前記走査方向における複数の前記単位計測区間における前記移動分散が予め設定された閾値未満である前記単位計測区間を前記予想異常区間から除去して抽出した前記異常箇所の前記反射波データに対し、幾何学形状除去フィルタ処理を追加することを特徴とする請求項１または２記載の探査対象物の異常箇所推定方法。

【請求項4】

前記幾何学形状除去フィルタ処理は、ハフ変換処理であることを特徴とする請求項３記載の探査対象物の異常箇所推定方法。

【請求項5】

前記走査方向における複数の前記単位計測区間における前記移動分散が予め設定された閾値未満である前記単位計測区間を前記予想異常区間から除去して抽出した前記異常箇所の前記反射波データに対し、前記走査方向における平滑化フィルタ処理をさらに行うことを特徴とする請求項１～４のうちのいずれか一項に記載の探査対象物の異常箇所推定方法。

【請求項6】

予め設定された面積未満の前記異常箇所を除去する微少面積箇所除去処理をさらに行うことを特徴とする請求項１～５のうちのいずれか一項に記載の探査対象物の異常箇所推定方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、探査対象物の異常箇所推定方法に関するものである。

【背景技術】

【0002】

探査対象物を非破壊にて探査する方法としては、特許文献１（特開２０１８－００４５９８号公報）に開示されているようなものが知られている。特許文献１において開示されている探査対象物の異常箇所推定方法によれば、探査対象物が単一材料による構成であるか複数材料による構成であるかにかかわらず、内部の異常箇所を短時間で正確に推定することが可能になり、広く好適に用いられている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１８－００４５９８号公報

【発明の開示】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１に開示されている探査対象物の異常区間推定方法においては、探査対象物に電磁波レーダを照射して得られた反射波データから、探査対象物の内部における正常箇所と異常箇所を判別することが可能であるが、反射波データの中には、探査対象物に埋設されている人工物が異常箇所として判別されてしまうことがある。このため、異常箇所と判断された箇所からマンホール等に代表される人工物やアンテナ特性によって異常箇所とされた部分をノイズとして除去する必要があるといった課題を有している。

【課題を解決するための手段】

【0005】

そこで本発明は上記課題を解決するためのものであり、その目的とするところは次のとおりである。すなわち、探査対象物に電磁波レーダを照射して得られた反射波データから人工物やアンテナ特性によって異常箇所と判断された部分をノイズ部分として除去し、効率的に探査対象物における異常箇所の特定が可能な探査対象物の異常箇所推定方法を提供することにある。

【0006】

上記課題を解決するため発明者が鋭意研究した結果、以下の構成に想到した。すなわち、本発明は、計測者が探査対象物の表面に走査方向における単位計測区間ごとに電磁波を照射し、前記探査対象物の内部からの前記電磁波の反射波を受信して得た各々の前記単位計測区間に対応する反射波データを用い、計算機の制御部が、前記単位計測区間のうち、任意に選択した任意位置単位計測区間における任意位置単位計測区間反射波データと、前記任意位置単位計測区間とは前記走査方向に異なる他位置単位計測区間における他位置単位計測区間反射波データとの一致度を算出し、前記任意位置単位計測区間反射波データと前記他位置単位計測区間反射波データとの一致度に基づいて、前記探査対象物の内部における異常がない正常単位計測区間を推定し、前記正常単位計測区間に対応する前記反射波データをリファレンス反射波データとして、各前記単位計測区間に対応する前記反射波データと前記リファレンス反射波データとの一致度を反射波データ間一致度として算出し、前記反射波データ間一致度が、予め設定された基準値から外れている前記反射波データに対応する前記単位計測区間を予想異常区間として抽出し、前記走査方向における複数の前記単位計測区間の各前記単位計測区間に対応する前記反射波データの前記走査方向における移動分散を算出し、前記走査方向における複数の前記単位計測区間における前記移動分散が予め設定された閾値未満である前記単位計測区間を前記予想異常区間から除去することで異常箇所を抽出することを特徴とする探査対象物の異常箇所推定方法である。

【0007】

これにより、探査対象物に電磁波レーダを照射して得られた反射波データから人工物やアンテナ特性によって異常箇所と判断されたノイズ部分を除去することができ、より効率的に探査対象物における異常箇所の特定が可能になる。

【0008】

また、前記移動分散の算出は、前記走査方向における複数の前記単位計測区間の各前記単位計測区間に対応する前記反射波データの前記走査方向における反射強度の増減変化の微分値に対して行われることが好ましい。

【0009】

これにより、探査対象物に電磁波レーダを照射して得られた反射波データから人工物やアンテナ特性によって異常箇所と判断されたいわゆるノイズ部分を効率的に除去することができる。

【0010】

また、前記走査方向における複数の前記単位計測区間における前記移動分散が予め設定された閾値未満である前記単位計測区間を前記予想異常区間から除去して抽出した前記異常箇所の前記反射波データに対し、幾何学形状除去フィルタ処理を追加することが好ましい。さらに、前記幾何学形状除去フィルタ処理は、ハフ変換処理であることより好ましい。

【0011】

これらにより、探査対象物に電磁波レーダを照射して得られた反射波データから人工物やアンテナ特性によって予想異常区間と判断されてしまったノイズ部分から特に人工物によるノイズ部分を効率的に除去することができる。

【0012】

また、前記走査方向における複数の前記単位計測区間における前記移動分散が予め設定された閾値未満である前記単位計測区間を前記予想異常区間から除去して抽出した前記異常箇所の前記反射波データに対し、前記走査方向における平滑化フィルタ処理をさらに行うことが好ましい。

【0013】

これにより、ノイズ部分の除去処理を行ったことによる弊害で断片化されてしまった予想異常区間を連続的な予想異常区間となるように適宜修復することができる。

【0014】

また、予め設定された面積未満の前記予想異常箇所を除去する微少面積箇所除去処理をさらに行うことが好ましい。

【0015】

これにより、断片化された予想異常区間を連続的な予想異常区間に修復した際に生じたノイズ部分を除去することができる。

【発明の効果】

【0016】

本発明によれば、探査対象物に電磁波レーダを照射して得られた反射波データから人工物やアンテナ特性によって異常箇所と判断されたノイズ部分を除去し、効率的に探査対象物の異常箇所推定が可能になる。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】本実施形態における探査対象物の異常箇所推定装置を搭載した車両を示す斜視図である。

【図2】本実施形態における探査対象物の異常箇所推定装置の概略構成を示す説明図である。

【図3】本実施形態にかかるＲＣスラブの異常箇所推定方法における概略工程図である。

【図4】正常単位計測区間推定工程における処理フロー図である。

【図5】それぞれの単位計測区間における断面画像データどうしの相関係数の変化を示したグラフである。

【図6】図５のグラフの上に他位置断面画像データ相関係数の走査方向における変化のグラフを重ねて表示したグラフである。

【図7】それぞれの単位測点位置における第１単位計測区間画像データと第２単位計測区間画像データとの一致度の分散のグラフである。

【図8】反射波データ間一致度の数値に応じた色彩により単位計測区間のそれぞれを塗りつぶし表示した単位計測区間の縮小表示マップである。

【図9】実際の１次予想異常区間反映データである。

【図10】１次予想異常区間反映データから健全部が除去された２次予想異常区間データである。

【図11】図１０中の矢印Ｃにおける説明対象範囲の反射波データ間一致度を示した説明図である。

【図12】２次予想異常区間データから健全部とみなした部分が削除された３次予想異常区間データを示した説明図である。

【図13】平滑化フィルタ処理工程を経た６次予想異常区間データを示す説明図である。

【図14】最終的な異常区間データのみが抽出された状態を示す説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0018】

図１に示すように、本実施形態における探査対象物の異常箇所推定装置１００は、探査対象物としてのＲＣスラブ１０の上面（走行面）を走行する車両ＶＨに搭載されている形態について説明する。異常箇所推定装置１００は、車両ＶＨの前方位置に取り付けられた電磁波レーダ２０と、車両ＶＨの内部に配設された計算機３０とを具備している。なお、本実施形態における異常箇所推定装置１００における計算機３０はノートパソコン等に代表される持ち運び可能な形態にすることもでき、車両ＶＨとは別体とした計算機３０を採用することもできる。

【0019】

計算機３０は、図２に示すように、受信部やキーボードに代表されるデータ入力部３２、フラッシュメモリに代表される記憶部３４、ＣＰＵに代表される制御部３６、送信部やモニタに代表されるデータ出力部３８を有する。データ入力部３２は、電磁波レーダ２０等の外部機器と通信可能である。記憶部３４は、反射波データ等の各種データの記憶が可能であると共に探査対象物の異常箇所推定プログラム（以下、単にプログラムという）が予め記憶（インストール）されている。制御部３６は、プログラムに基づいて所定の動作を実行するものである。データ出力部３８は、データ入力部３２から入力された反射波データや記憶部３４に記憶されている各種データを表示等によって出力するものである。

【0020】

本実施形態における電磁波レーダ２０は、電磁波照射部２２と反射波受信部２４とを有し、車両ＶＨの走行方向（走査方向）前方側に電磁波照射部２２を配設し、電磁波照射部２２よりも走行方向後方側に反射波受信部２４が配設されている。電磁波レーダ２０のオンオフ動作は車両ＶＨに搭乗している補助者または運転前後の運転者が図示しないオンオフスイッチを操作することにより切り替えが行われる。図１に示すように本実施形態における電磁波レーダ２０は、車両ＶＨの前端部（図示しないフロントバンパー）に取り付けられている形態を採用しているが、電磁波レーダ２０は車両ＶＨの底面や後端部（リアバンパー）の他、図示しない牽引車両に電磁波レーダ２０を搭載した形態を採用することもできる。

【0021】

本実施形態における電磁波レーダ２０の電磁波照射部２２および反射波受信部２４は、車両ＶＨの幅方向（走行方向と水平面内において直交する方向）に複数のチャンネルを有している。また、電磁波照射部２２および反射波受信部２４のチャンネル数は同一であって、互いのチャンネルは対をなしている。これにより電磁波照射部２２は、探査対象であるＲＣスラブ１０をＲＣスラブ１０の延長方向と水平面内で直交するいわゆる道路幅方向に所要間隔で分割した単位計測区間１２ごとに電磁波を照射して、反射波受信部２４が単位計測区間１２ごとに反射波を受信することができる。反射波受信部２４が受信した反射波データは制御部３６によって計算機３０の記憶部３４にそれぞれの単位計測区間１２に紐づけした状態で順次記憶される。本実施形態にかかる電磁波レーダ２０を取り付けた車両ＶＨは、走行面を時速８０ｋｍで走行した場合、走査方向（走行方向）に７ｃｍ程度の間隔で、走査方向と水平方向に直交する方向の複数箇所（１車線幅あたり３０チャンネル程度）に同時に電磁波の送受信を行うことができる。

【0022】

計算機３０の制御部３６としてはＣＰＵおよびＧＰＵを例示することができる。制御部３６はプログラムに基づいて、ＲＣスラブ１０の異常箇所推定方法を実行すべく、各種の機能として作動する。具体的な機能とその内容は後述する。

【0023】

次に、異常箇所推定装置１００を用いたＲＣスラブ１０の異常箇所推定方法について説明を行う。図３は、本実施形態にかかるＲＣスラブ１０の異常箇所推定方法における概略工程図である。計測者が異常箇所推定装置１００が搭載された車両ＶＨを探査対象物であるＲＣスラブ１０の延長方向に走行させながら車両ＶＨに搭載されたスタートスイッチ（図示はせず）を操作すると、反射光データ収集機能としての制御部３６が電磁波レーダ２０を作動させて反射波データを収集する反射波データ収集工程を実行する。このようにして収集された反射波データはＲＣスラブ１０の延長方向（走査方向）および幅方向に分割されたそれぞれの単位計測区間１２に対応させた状態で記憶部３４に記憶される。

【0024】

反射波データ収集手段としての制御部３６は、収集した反射波を単位計測区間１２に対応させた反射波データとしていわゆるコンピュータに読み取り可能な記憶媒体（図示せず）に記憶（保存）させるようにしてもよい。このような記憶媒体は、電磁波レーダ２０にデータ通信可能に接続されたデータ処理端末内の記憶部３４であってもよい。この場合、車両ＶＨに搭載したデータ処理端末は反射波データ収集装置として作動することになる。

【0025】

（正常単位計測区間推定工程）
正常単位計測区間推定工程においては、正常単位計測区間推定手段である制御部３６が反射波データに対して図４に示すような処理フローを実行することにより正常単位計測区間の推定が行われる。まず、反射波データ一致度算出手段としての制御部３６が走査方向に異なる位置における複数（３箇所以上であることが好ましい）の単位計測区間１２に対応する反射波データの一致度（相関度）を算出する。この後、正常単位計測区間推定手段である制御部３６が、算出された単位計測区間１２に対応する反射波データの相関度に基づいて正常単位計測区間の推定を行う。ここでは、それぞれの単位計測区間１２に対応する反射波データの相関度が算出される際において、それぞれの単位計測区間１２における反射波データから得た断面画像データが反射波データとして用いられている。

【0026】

より詳細には、断面画像データ生成手段（任意位置単位計測区間断面画像データ生成手段および他位置単位計測区間断面画像データ生成手段）である制御部３６が走査方向において同一位置にあるすべての単位計測区間１２に対応する反射波データに基づいて、断面画像データの生成を行う（断面画像データ生成工程（任意位置単位計測区間断面画像データ生成工程と他位置単位計測区間断面画像データ生成工程を含む））。次に正常単位計測区間推定用画像データ一致度算出手段としての制御部３６は、走査方向における任意位置の単位計測区間１２に対応する断面画像データ（任意位置単位計測区間断面画像データ）と、任意位置を除いた走査方向における他の位置の単位計測区間１２に対応する断面画像データ（他位置単位計測区間断面画像データ）とに基づいて、正常単位計測区間推定用画像データ一致度を算出する（正常単位計測区間推定用画像データ一致度算出工程）。これを換言すると、制御部３６は、走査方向における任意位置単位計測区間反射波データと他位置単位計測区間反射波データとの一致度を算出していることになる。

【0027】

正常単位計測区間推定用画像データ一致度算出工程についてさらに詳細に説明する。ここでは、説明を簡略化するため、任意位置における単位計測区間１２として走査方向において異なる位置にある２つの任意位置単位計測区間（図５における任意の断面位置ＡとＢ）が用いられた形態について説明する。なお、断面位置Ａは打音検査等による異常非検知箇所であり、断面位置Ｂは打音検査等による異常検知箇所である。

【0028】

任意位置断面画像データ相関係数算出手段としての制御部３６は、任意位置単位計測区間断面画像データに対する走査方向におけるすべての単位計測区間１２の断面画像データの一致度（相関度）を、任意位置断面画像データ相関係数として相関関数に基づいて算出する（任意位置断面画像データ相関係数算出工程）。本実施形態においては相関関数としてゼロ平均化正規化相互相関関数が用いられている。ここでは、ある位置における単位計測区間１２の断面画像データに対する相関係数を算出する際、走査方向におけるすべての単位計測区間１２の断面画像データ（の関数）に対し、ある位置における単位計測区間１２の断面画像データ（の関数）を予め設定されている間隔ずつ高さ方向（ＲＣスラブ１０の深さ方向）にずらしながらそれぞれの高さ位置に対する相関係数が算出されている。

【0029】

そしてそれぞれの高さ位置に対する相関係数を算出した後、最も値が大きい相関係数をその単位計測区間１２における相関係数として採用している。図５は、任意位置ＡおよびＢにおいて、それぞれの任意位置断面画像データ相関係数の走査方向における変化をグラフにしたものである。このような相関係数の算出方法を採用することにより、反射波データ収集時において車両ＶＨの走行時（走査時）の高さ方向（上下方向）の動きに伴う電磁波レーダ２０の高さ方向のずれにより生じる反射波データ（断面画像データ）の深さ方向位置についての誤差補正を行うことができる点において好都合である。

【0030】

次に、他位置断面画像データ相関係数算出手段としての制御部３６は、他位置単位計測区間断面画像データに対する走査方向におけるすべての単位計測区間１２の断面画像データの一致度（相関度）を、他位置断面画像データ相関係数として相関関数に基づいて算出する（他位置断面画像データ相関係数算出工程）。ここでは他位置単位計測区間として、任意の断面位置ＡおよびＢのそれぞれに対し、走査方向に異なる位置における複数の単位計測区間１２が選択されている。より詳細には、２つの任意位置単位計測区間である断面位置ＡおよびＢから１０測点以内にある全ての単位計測区間１２が他位置単位計測区間として採用されている。図６は、図５のグラフの上に他位置断面画像データ相関係数の走査方向における変化のグラフを重ねて表示したグラフである。

【0031】

このように、走査方向において互いに近接した複数の位置（単位計測区間１２）において任意位置単位計測区間と他位置単位計測区間を採用するのは、探査対象物であるＲＣスラブ１０は、人工構造物であることに注目した結果である。具体的には、ＲＣスラブ１０は、走査方向における大多数の位置においてその断面形状がほぼ同じ形状を有している点と、ＲＣスラブ１０の内部に破損がある部分は、その部分での断面形状にはランダム性が存在している点と、をそれぞれ利用した結果である。

【0032】

図５および図６から明らかなとおり、断面位置Ａにおいては、任意位置単位計測区間画像データと他位置単位計測区間画像データとの一致度である相関係数のグラフのモードは変動が小さい。すなわち任意位置単位計測区間における断面画像データと他位置単位計測区間における断面画像データとは互いに類似しているということになる。これに対して断面位置Ｂにおいては、任意位置単位計測区間画像データと他位置単位計測区間画像データとの一致度である相関係数のグラフのモードは変動が大きい。すなわち任意位置単位計測区間における断面画像データと他位置単位計測区間における断面画像データは異なっているということになる。

【0033】

このような任意位置単位計測区間画像データと他位置単位計測区間画像データとの一致度の走査方向における変動モードの差が具体的な数値で表されている。具体的には、任意位置－他位置画像間データ一致度分散値算出手段としての制御部３６に、走査方向におけるそれぞれの単位計測区間１２における任意位置単位計測区間画像データと他位置単位計測区間画像データとの一致度（相関係数）の分散が算出されている（任意位置－他位置画像間データ一致度分散値算出工程）。図７は、図６に断面位置Ａ，Ｂを含む走査方向におけるすべての単位計測区間１２について、任意位置単位計測区間画像データ相関係数と他位置単位計測区間画像データ相関係数との分散のグラフを追加表示したものである。

【0034】

断面位置Ａについては、図７に示す分散の値が極めて小さいことからも明らかなように、走査方向において互いに近接する任意位置単位計測区間と他位置単位計測区間とにおける断面状態に変化（損傷）が極めて少ない（断面画像データが類似している）といえる。すなわち断面位置Ａにおいては、任意位置単位計測区間と他位置単位計測区間とは断面状態に変化のない正常単位計測区間であると推定することができる。

【0035】

断面位置Ｂについては、図７に示す分散の値が大きいことからも明らかなように、走査方向に互いに近接する任意位置単位計測区間と他位置単位計測区間とにおける断面状態に明確な変化（損傷）がある（断面画像データが異なっている）ということになる。すなわち断面位置Ｂにおいては、任意位置単位計測区間と他位置単位計測区間とにおいてはそれぞれの断面状態に何かしらの変化（損傷）があり、正常単位計測区間ではないと推定することができる。

【0036】

以上に説明した正常単位計測区間推定工程におけるデータ処理方法の他、任意位置単位計測区間画像データ相関係数と他位置単位計測区間画像データ相関係数との分散の数値が、予め設定された基準分散数値未満である場合、任意位置単位計測区間または他位置単位計測区間のいずれかを正常単位計測区間推定手段としての制御部３６に選択させるようにしてもよい。このようにして推定した正常単位計測区間の位置は、打音検査による異常非検知箇所の位置と一致しており、適切な位置の推定が行われていると判断することができる。以上のようにしてＲＣスラブ１０の内部における異常箇所がない断面位置（いわゆる健全断面位置）である正常単位計測区間を推定した後、正常単位計測区間として推定した単位計測区間１２に対応する反射波データをリファレンス反射波データとして採用する。

【0037】

（反射波データ間一致度算出工程）
反射波データ間一致度算出手段である制御部３６は、リファレンス反射波データを基準として、リファレンス反射波データとした単位計測区間１２を除いた全ての走査方向における単位計測区間１２に対応する反射波データの一致度を算出する（反射波データ間一致度算出工程）。このようにして算出された反射波データ間一致度は、記憶部３４に単位計測区間１２を縮小表示したマップに対応させた状態で記憶される。そして反射波データ間一致度表示手段である制御部３６は、記憶部３４に予め記憶されていた（または事後的にデータ入力部３２から入力された）反射波データ間一致度の数値に応じた色彩データに基づいて単位計測区間１２を縮小表示したマップの塗りつぶし表示処理をしてもよい（反射波データ間一致度表示工程）。このようにして得られた単位計測区間１２を縮小表示したマップをモニタ等に代表されるデータ出力部３８に出力することもできる。

【0038】

図８は反射波データ間一致度の数値に応じた色彩により単位計測区間１２のそれぞれを塗りつぶし表示した単位計測区間１２の縮小表示マップである。これにより、ＲＣスラブ１０の延長方向の所要範囲における内部状態を閲覧者に直感的に把握させることができる。制御部３６は、それぞれの単位計測区間１２の反射波データ間一致度の数値に応じたグレースケール表示を用い、単色のグラデーションで単位計測区間１２を塗りつぶし表示した単位計測区間１２の縮小表示マップとして出力してもよい。

【0039】

（予想異常区間推定工程）
予想異常区間推定手段である制御部３６は、それぞれの単位計測区間１２における反射波データ間一致度について、予め設定され、記憶部３４に記憶されている反射波データ間一致度基準値との比較を実行し比較結果に基づいてすべての単位計測区間１２の中から予想異常区間を推定する（予想異常区間推定工程）。ある単位計測区間１２において反射波データ間一致度が反射波データ間一致度基準値から外れた場合、その単位計測区間１２は、正常単位計測区間における反射波データに対して十分な相違がある（異常（損傷）がある）と考えることができる。よって、予想異常区間推定手段としての制御部３６はこのような単位計測区間１２を予想異常区間として推定することができる。

【0040】

以上のようにして推定された予想異常区間は、ＲＣスラブ１０の単位計測区間１２の縮小表示マップに出力されてもよい。このとき、予想異常区間と推定された単位計測区間１２の反射波データ間一致度からの外れ量に応じて色分けして表示させることもできる。このような予想異常区間推定工程は、単位計測区間１２ごとに行われる。

【0041】

ＲＣスラブ１０の単位計測区間１２の縮小表示マップに出力された予想異常区間における反射波データ間一致度の数値が、予め設定され（記憶部３４に記憶され）ている予想異常箇所特定用閾値未満であるか否かによって、反射波データ間一致度二値化表示手段である制御部３６が、ＲＣスラブ１０の単位計測区間１２の縮小表示マップの単位計測区間１２を二値化して塗りつぶし表示するようにしてもよい（反射波データ間一致度二値化表示工程）。

【0042】

本実施形態においては、予想異常箇所特定用閾値として、いわゆる外れ値検定により得られた外れ値が採用されている。本実施形態における予想異常箇所特定用閾値の外れ値検定には、予想異常箇所特定用閾値外れ値検定手段としての制御部３６が記憶部３４に記憶されているすべての単位計測区間１２の反射波データに対してフィッシャーのＺ変換処理を実行している（予想異常箇所特定用閾値外れ値検定工程）。このようにして制御部３６は、図８に示した反射波データ間一致度（オリジナルの相関係数のマップ）のデータを正規分布とみなしたデータ処理を実行している。フィッシャーのＺ変換処理により反射波データの統計データの横軸（平均値からのずれ）変換をすることにより、外れ値検定の結果がより良好になる。

【0043】

以上のようにして得られた予想異常区間を１次予想異常区間として実際の反射波画像データに反映した実際の１次予想異常区間反映データＹＩＫＤ１が図９に示されている。なお、図９に示す１次予想異常区間反映データＹＩＫＤ１は、これまでの説明に用いていたＲＣスラブ１０とは異なるＲＣスラブ１０について、上述の手順に沿って作成された１次予想異常区間をＲＣスラブ１０の所要範囲における反射波画像データの平面図上に反映したものである。また、図９において四角で囲まれている領域は、ＲＣスラブ１０の上面での打音検査時における打音変状箇所やＲＣスラブ１０の上面の過去における補修確認箇所を示すものである。

【0044】

図９に示す１次予想異常区間反映データＹＩＫＤ１が得られた後、閾値処理手段としての制御部３６は、図９に示す１次予想異常区間反映データＹＩＫＤ１から健全部に相当する箇所を除去する閾値処理工程を実行する。具体的には、記憶部３４に予め記憶され、またはデータ入力部３２により入力された健全部除去用閾値に基づいて、閾値処理手段としての制御部３６が１次予想異常区間反映データＹＩＫＤ１から健全部除去用閾値に該当する箇所を除去する処理を実行する。このようにして１次予想異常区間反映データＹＩＫＤ１から健全部が除去された２次予想異常区間データＹＩＫＤ２を図１０に示す。なお、図１０において四角で囲まれている領域は、図９と同様である。

【0045】

（移動分散算出工程）
図１０に示す２次予想異常区間データＹＩＫＤ２を整形するための処理が引き続き行われる。具体的には、移動分散算出手段としての制御部３６が図１０に示す２次予想異常区間データＹＩＫＤ２に対し走査方向における移動分散を算出する移動分散算出工程を実行する。本実施形態における移動分散算出工程においては、２次予想異常区間データＹＩＫＤ２の反射波データ間一致度の増減変化を走査方向に偏微分して得た偏微分値から走査方向移動分散を算出する工程が実行されている。図１１には図１０中の矢印Ｃにおける説明対象範囲の反射波データ間一致度が示されている。

【0046】

（ノイズ成分除去工程）
図１０と図１１を比較すると、図１０の説明対象範囲における左側部分における反射波データ間一致度の変化量に対し、右側部分における反射波データ間一致度の変化量が少ないことが明らかである。反射波データ間一致度の変化量が多い部分は反射波の反応が不規則であることを意味し、反射波データ間一致度の変化量が少ない部分は反射波の反応が規則的であることを意味する。このことから反射波データ間一致度の変化量が少ない図１０の説明対象範囲における右側部分は健全部とみなすことができ、図１０に示す２次予想異常区間データＹＩＫＤ２から健全部とみなした部分を削除することができる。具体的には、異常箇所抽出手段としての制御部３６は、記憶部３４またはデータ入力部３２から入力された異常区間抽出するための反射波データ間一致度変化量の移動分散の閾値（移動分散用閾値）と２次予想異常区間データＹＩＫＤ２における反射波データ間一致度変化量の移動分散とを比較する。移動分散を用いることにより，反射波データ間一致度の変化量を範囲として評価することができる。

【0047】

そして、異常箇所抽出手段としての制御部３６は、それぞれの単位計測区間１２における走査方向移動分散の変化量が移動分散用閾値未満である単位計測区間１２を異常箇所から除去する処理を行う。幅員方向移動分散の変化量に対しても同様に移動分散用閾値との比較を行って、単位計測区間１２における幅員方向移動分散の変化量が移動分散用閾値未満である単位計測区間１２を異常箇所から除去する処理を行うこともできる。このようにして２次予想異常区間データＹＩＫＤ２から健全部とみなした部分が削除された３次予想異常区間データＹＩＫＤ３を図１２に示す。なお、図１２に示す３次予想異常区間データＹＩＫＤ３の色調は、異常区間がほぼ絞り込まれているため、見やすくなるように、それ以前における色調から変更されている。また、図１２おいて四角で囲まれている領域は、図９および図１０と同様である。

【0048】

特定箇所除去手段としての制御部３６は、３次予想異常区間データＹＩＫＤ３からジョイント部分等に代表される特定箇所を除去する特定箇所除去工程を実行することもできる。特定箇所除去実行工程の具体的内容について詳細に説明する。特定周波数箇所検索手段としての制御部３６は、予め記憶部３４に記憶されている（またはデータ入力部３２により入力された）特定周波数を有する反射波データ箇所の有無を検索する特定周波数箇所検索工程を実行する。例えば橋梁部分においては、道路部分と橋梁部分との境界部分に鋼鉄製のジョイントが配設されており、道路部分はアスファルト舗装であり、橋梁部分はＲＣスラブ１０であるため、これらの境界部分である鋼鉄製のジョイント部分は、鋼鉄により反射された反射波は特定の周波数を有している。したがって、特定周波数箇所検索手段としての制御部３６は鋼鉄製のジョイント部分を容易に抽出すると共に３次予想異常区間データＹＩＫＤ３からジョイント部分を除去することができる。これにより、３次予想異常区間データＹＩＫＤ３をさらにシンプルな構成にすることができる。なお、図１２の中にはジョイント部分が存在していなかったため、３次予想異常区間データＹＩＫＤ３に特定箇所除去工程を実行しても変化はなく、４次予想異常区間データＹＩＫＤ４は３次予想異常区間データＹＩＫＤ３と同一データになった。

【0049】

また、幾何学形状除去手段としての制御部３６は、予め記憶部３４に記憶され、またはデータ入力部３２から入力された幾何学形状除去フィルタを用い、４次予想異常区間データＹＩＫＤ４から幾何学形状部分を除去する処理（幾何学形状除去フィルタ処理工程）を実行することもできる。このような幾何学形状除去フィルタとしては、円形部分を除去するハフ変換処理を例示することができる。なお、幾何学形状除去工程においては、使用するフィルタの種類に応じて円形部分以外の幾何学形状を除去することもできる。さらに、幾何学形状部分除去工程に先立って、エッジ強調処理手段としての制御部３６が、４次予想異常区間データＹＩＫＤ４における境界線部分を明確にさせるためのエッジ強調処理工程を行ってもよい。ところで図１２の中には円形部分が存在していなかったため、４次予想異常区間データＹＩＫＤ４に幾何学形状部分除去工程を実行しても変化はなく、５次予想異常区間データＹＩＫＤ５は４次予想異常区間データＹＩＫＤ４と同一データになった。すなわち、本実施形態における５次予想異常区間データＹＩＫＤ５は、３次予想異常区間データＹＩＫＤ３と同一データになっている。

【0050】

次に平滑化処理手段としての制御部３６は、幾何学形状部分除去工程の後に３×３の２次元メディアンフィルタを用いて５次予想異常区間データＹＩＫＤ５において離散的に現れている予想異常区間を適宜結合させる平滑化フィルタ処理工程を実行することもできる。このような平滑化フィルタ処理工程を行うことにより、５次予想異常区間データＹＩＫＤ５における予想異常区間を連続的にすることができ、各種の処理で複数の予想異常区間に分散してしまった予想異常区間を本来の場所に集約させることができる。ここでは、平滑化フィルタとして３×３の２次元メディアンフィルタを用いた形態を例示しているが、他の公知の平滑化フィルタを採用することもできる。図１３は、平滑化フィルタ処理工程を経た６次予想異常区間データＹＩＫＤ６が示されている。なお、図１３おいて四角で囲まれている領域は、図９、図１０および図１２と同様である。

【0051】

図１３に示す６次予想異常区間データＹＩＫＤ６は、平滑化フィルタ処理をした弊害として図１２において健全部において散点的に認められていた予想異常区間（ノイズ）の範囲が拡大している。そこで本実施における微少面積箇所除去手段としての制御部３６は、予め記憶部３４に記憶（設定）され、またはデータ入力部３２から入力された微少面積データに基づいて、図１３の６次予想異常区間データＹＩＫＤ６から微少面積データ未満の予想異常区間を除去する微少面積箇所除去処理工程を実行している。このような微少面積箇所除去処理工程を経ることで、平滑化処理により生じた弊害を除去することができ、図１４に示すような最終的な異常区間データＩＫＤのみが抽出された図を得ることができる。なお、図１４おいて四角で囲まれている領域は、図９、図１０、図１２および図１３と同様である。このようにして得られた異常区間データＩＫＤは、制御部３６がプログラムに基づいて反射波データを処理してＲＣスラブ１０の異常箇所を自動的に推定することができる。

【0052】

また、以上の実施形態においては探査対象物として、橋梁におけるＲＣスラブ１０を例示しているが、探査対象物は橋梁におけるＲＣスラブ１０に限定されるものではない。空港滑走路や道路における内部損傷状態の推定や、鉄道の路盤状態の推定に加え、トンネル内の覆工部分の状態推定などに代表されるような複数材料からなる人工構造物の内部における異常箇所の推定に本発明を特に好適に適用することができる。さらには、ダイヤモンド等の希少鉱物やシリコンインゴット等の単一物質で構成されている天然物質および人工物質の内部に含まれる異物抽出や、食品分野における異物混入の確認を行う際においても本発明を適用することができる。

【0053】

また、以上の実施形態においては、本発明にかかる探査対象物の異常箇所推定方法に基づいたＲＣスラブ１０の異常箇所推定プログラムを記憶部３４に予め記憶させた計算機３０を車両ＶＨに搭載した形態例について説明しているが、この形態に限定されるものではない。車両ＶＨは電磁波レーダ２０からの反射波データを単位計測区間１２に対応させた状態で記憶手段に記憶させるためのデータ収集装置の構成とし、ＲＣスラブ１０の異常箇所推定プログラムがインストールされた別体のデータ処理端末にリムーバブルな記憶媒体等を介して単位計測区間１２に対応させた反射波データを計算機３０の記憶部３４に取り込む形態を採用することもできる。さらには、データ出力部３８は、モニタ等の表示部ではなく、処理データを別体の表示部に出力させる形態を採用することもできる。

【0054】

そして以上に説明した変形例の他、実施形態において説明した変形例等を適宜組み合わせた形態を採用することも可能である。

【符号の説明】

【0055】

１０：ＲＣスラブ（探査対象物）
１２：単位計測区間
２０：電磁波レーダ
２２：電磁波照射部，２４：反射波受信部
３０：計算機
３２：データ入力部，３４：記憶部，３６：制御部，３８：データ出力部
１００：探査対象物の異常箇所推定装置
ＶＨ：車両
ＹＩＫＤ１：１次予想異常区間データ
ＹＩＫＤ２：２次予想異常区間データ
ＹＩＫＤ３：３次予想異常区間データ
ＹＩＫＤ４：４次予想異常区間データ
ＹＩＫＤ５：５次予想異常区間データ
ＹＩＫＤ６：６次予想異常区間データ
ＩＫＤ：異常区間データ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】