JP2003214827A - 画像処理によるひび割れの計測方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 精度よくひび割れを把握すること。 【解決手段】 計測方法の手順が開始されると、ステッ
プ１で、原画像データが作成される。次のステップ２で
は、得られた原像データのシェーディング補正が行われ
る。ステップ３では、原画像データの２値化処理が行わ
れ、ステップ４では、ひび割れ領域Ｂの抽出が行われ
る。次のステップ５では、ステップ４でひび割れである
と判断された領域Ｂの、各ピクセルの輝度値を加算し
て、輝度値合計を求め、これを見掛面積Ｓ'1とする。ス
テップ６では、見掛面積Ｓ'1に補正係数ｋ１を乗算し
て、面積Ｓを求めて手順が終了する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、画像処理による
ひび割れの計測方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】コンクリート構造物などの表面に発生す
るひび割れの計測方法として、近時、ＣＣＤカメラなど
によりひび割れを撮像し、撮像によって得られるデジタ
ル画像データを画像処理することで、その幅や面積など
を把握する手法が開発されている。

【０００３】この種のひび割れの計測方法では、シェー
ディング補正などを行った画像データを元に、閾値を複
数回設定することなどにより、精度を高めて画像を２値
化した後に、ひび割れ画素（ピクセル）を判定して、比
較的精度よくひび割れを把握することができる。

【０００４】しかしながら、このようなひび割れの計測
方法には、以下に説明する技術的な課題が指摘されてい
た。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】すなわち、前述したひ
び割れの計測方法では、画素数をカウントして面積や幅
を求めるので、画素単位でしかひび割れを把握すること
ができず、より高精度にひび割れを把握することが難し
いという問題があった。

【０００６】本発明は、このような従来の問題点に鑑み
てなされたものであって、その目的とするところは、精
度よくひび割れを把握することができる画像処理による
ひび割れの計測方法を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、構造物表面などを撮像して、ひび割れ計
測の対象となる原画像データを作成し、得られた前記原
画像データを画像処理して、前記ひび割れの面積を求め
るひび割れの計測方法において、前記原画像データをピ
クセル毎に２値化した後に、ひび割れ領域を判定し、前
記ひび割れ領域内の各画素の輝度値合計を求めて、これ
を前記ひび割れの見掛面積とし、前記見掛面積から前記
ひび割れ面積を求めるようにした。

【０００８】また、本発明は、構造物表面などを撮像し
て、ひび割れ計測の対象となる原画像データを作成し、
前記原画像データを画像処理して、前記ひび割れの面積
を求めるひび割れの計測方法において、前記原画像デー
タをピクセル毎に２値化した後に、ひび割れ領域を判定
し、前記ひび割れ領域の外周縁に沿って、その外側を周
回する１ピクセル分以上の外周回領域を設定し、前記ひ
び割れ領域内の各画素の輝度値合計と、前記外周回領域
の輝度値合計との加算値を求めて、これを前記ひび割れ
の見掛面積とし、前記見掛面積から前記ひび割れ面積を
求めるようにした。

【０００９】さらに、本発明は、構造物表面などを撮像
して、ひび割れ計測の対象となる原画像データを作成
し、前記原画像データを画像処理して、前記ひび割れの
面積を求めるひび割れの計測方法において、前記原画像
データをピクセル毎に２値化した後に、ひび割れ領域を
判定し、前記ひび割れ領域の外周縁に沿って、その外側
を周回する１ピクセル分以上の外周回領域を設定すると
ともに、前記ひび割れ領域の内側を周回する１ピクセル
分の内周回領域を設定して、前記ひび割れ領域から前記
内周回領域を除去した完全ひび割れ領域を設定し、前記
完全ひび割れ領域内の各画素の実測輝度値にかかわら
ず、その全輝度値が一定輝度値とみなして、前記完全ひ
び割れ領域内の輝度値合計を求め、この輝度値合計と、
前記内，外周回領域の輝度値合計との加算値を求めて、
これを前記ひび割れの見掛面積とし、前記見掛面積から
前記ひび割れ面積を求めるようにした。

【００１０】以上のように構成した画像処理によるひび
割れの計測方法では、ひび割れ領域を判定して、各ピク
セルの輝度値に基づいてひび割れ面積を求めるので、ピ
クセル単位で求める場合に比べて、精度よくひび割れを
把握することができる。

【００１１】前記ひび割れ面積は、予め値が既知面積の
ひび割れを撮像して、前記見掛面積との間の関連値を求
めて、この関連値に基づいて前記見掛面積を校正するこ
とができる。

【００１２】前記ひび割れ測定対象を撮像する際に、長
さが既知の複数のマークが表示されたクラックスケール
を同時撮影し、前記原画像データに撮像された前記クラ
ックスケールから前記ひび割れの長さを求め、前記ひび
割れ面積を前記ひび割れ長さで除算することにより、前
記ひび割れ幅を求めることができる。

【００１３】前記輝度値には、白ピクセルの平均輝度値
を減算する補正を施すことができる。また、前記完全ひ
び割れ領域の一定輝度値は、黒ピクセルの輝度値の平均
値とすることができる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施の形態
について、添付図面に基づいて詳細に説明する。図１か
ら図６は、本発明にかかる画像処理によるひび割れの計
測方法の第１実施例を示している。

【００１５】これらの図に示したひび割れの計測方法
は、図１に示した手順に従って行われ、手順が開始され
ると、まず、ステップ１で、原画像データが作成され
る。この原画像データは、例えば、ＣＣＤカメラを用い
て、ひび割れ計測の対象物、例えば、コンクリート構造
物の表面を撮像することによって得られる。

【００１６】次のステップ２では、得られた原像データ
のシェーディング補正が行われる。この補正は、濃度む
らの除去などであり、この補正に合わせて、レベル補正
も行われる。

【００１７】続くステップ３では、原画像データの２値
化処理が行われる。この場合、２値化の閾値は、可能な
限りノイズなどを除去して、閾値を複数回設定するなど
の手段により、精度を上げで、ピクセル毎に２値化す
る。

【００１８】図２から図４は、原画像データから２値化
処理に至るまでの過程を模式的に示している。図２にお
いて、外周の四角が撮像範囲で、その内部に格子状に示
したほぼ正方形の枡が１ピクセル（画素）を示してお
り、多数のピクセルは、縦横方向に整列された状態で隣
接配置されている。

【００１９】また、同図に仮想線で示した長方形の部分
が実際のひび割れＡである。ひび割れＡを撮像した原画
像データでは、ひび割れＡの周縁と、ピクセルを区画す
る隔成線とが一致することがなく、図２,３に示すよう
に、ひび割れＡの外周縁は、ピクセル間に位置すること
が多い。

【００２０】つまり、実際に得られる原画像データは、
図３に斜線で示すように、ひび割れＡの内部に位置し
て、完全にひび割れと思われる部分と、この斜線部分の
外周に位置し、ひび割れかどうか不明のグレーゾーンと
が存在する。

【００２１】図３に示した例では、このグレーゾーン
を、斜線部分の外周縁に沿って周回する１ピクセルで示
している。２値化する際には、主としてこのグレーゾー
ンを、閾値を設定してひび割れか否かに分別する。

【００２２】図４は、２値化された後の原画像データを
示している。同図においては、斜線を施した部分が、一
応ひび割れであると判断された領域である。先行技術と
して説明した計測方法では、このようにして２値化され
た領域内のピクセル数をカウントして、ひび割れを把握
していた。

【００２３】ところが、このような計測方法では、ピク
セル単位でしかひび割れを把握することができず、高精
度にひび割れを把握することが難しいという問題があっ
た。そこで、本実施例では、以下に説明するステップ４
以降の手順を採用した。

【００２４】すなわち、ステップ３で２値化処理が終了
すると、次のステップ４で、２値化された原画像データ
からひび割れを抽出する。このひび割れの抽出には、例
えば、２値化されたデータにおいて、ひび割れであると
判断された部分のピクセル間の連続性を求めて、ピクセ
ルが前後左右，斜め方向のいずれにも連続していない場
合や、連続性が短く断続的である場合などは、ひび割れ
ではないと判断して、これを除外する。

【００２５】図５に斜線で示した部分が、本実施例でひ
び割れであると判断されたひび割れ領域Ｂである。次の
ステップ５では、ステップ４でひび割れであると判断さ
れた領域Ｂの、各ピクセルの輝度値を加算して、輝度値
合計を求め、これを見掛面積Ｓ'1とする。

【００２６】続くステップ６では、見掛面積Ｓ'1に補正
係数ｋ１を乗算して、面積Ｓを求めて手順が終了する。
なお、この場合の補正係数ｋ１は、予め値が既知面積の
ひび割れを撮像して、見掛面積Ｓ'1との関連値、すなわ
ち補正係数ｋ１を求めておく。

【００２７】図６は、ある測定対象物に対して、本実施
例の手法でひび割れ計測を行った際の測定結果である。
この例では、ひび割れ測定対象を撮像する際に、長さが
既知の複数のマークが表示されたクラックスケールを同
時撮影し、その撮像データとの関連を求めたものであ
る。

【００２８】図６においては、縦軸がひび割れと判断さ
れた領域の輝度値合計であり、横軸がクラックスケール
の値を示している。図６からいえることは、輝度値合計
とブラックスケールの値とが、良好な直線性の関係が保
たれていることが判る。

【００２９】従って、原画像データに撮像されたクラッ
クスケールからひび割れの長さを求め、ステップ６で求
めたひび割れ面積Ｓを、ひび割れ長さで除算することに
より、ひび割れ幅を求めることができる。

【００３０】図７から図９は、本発明に係る画像処理に
よるひび割れの計測方法の第２実施例を示しており、実
施例と同一もしくは相当する部分には、同一符号を付し
てその説明を省略するとともに、以下にその特徴点につ
いてのみ説明する。

【００３１】同図に示した例では、第１実施例と同様
に、ステップ１〜４で、原画像データの作成およびひび
割れ領域Ｂの判定抽出が行われる。次のステップ７で
は、ひび割れ領域Ｂ内の各ピクセルの輝度値を加算し
て、領域Ｂの輝度値合計が求められる。

【００３２】また、これと同時に、ステップ８で、図８
に示すように、ひび割れ領域Ｂの外側を周回する１ピク
セル分の外周回領域Ｃが設定される。なお、この場合、
外周回領域Ｃのピクセル数は、１に限ることはなく、２
以上の複数のピクセル数に設定しても良い。

【００３３】外周回領域Ｃが設定されると、この領域Ｃ
内に含まれている各ピクセルの輝度値を加算して、輝度
値合計が演算される。続くステップ９では、ステップ7
と同８とで求められた輝度値合計の加算が行われ、この
加算により得られた輝度値合計輝度値合計を求め、これ
を見掛面積Ｓ'２とする。

【００３４】続くステップ１０では、見掛面積Ｓ'２に
補正係数ｋ２を乗算して、面積Ｓを求めて手順が終了す
る。なお、この場合の補正係数ｋ２は、予め値が既知面
積のひび割れを撮像して、見掛面積Ｓ'２との関連値、
すなわち補正係数ｋ２を求めておく。以上のように構成
した第２実施例においても、上記実施例と同等の作用効
果が得られる。

【００３５】図９は、上記第１実施例の図６と同様に、
ある測定対象物に対して、本実施例の手法でひび割れ計
測を行った際の測定結果である。この例では、ひび割れ
測定対象を撮像する際に、長さが既知の複数のマークが
表示されたクラックスケールを同時撮影し、その撮像デ
ータとの関連を求めたものである。

【００３６】第２実施例においても、図９の結果から、
輝度値合計とクラックスケールの値とが、良好な直線性
の関係が保たれていることが判る。なお、図１０は、上
記第２実施例で、ステップ７および８で輝度値合計を求
める際に、白ピクセルの平均輝度値である６０を、各ピ
クセルの輝度値から減算して、輝度値の補正を施して、
輝度値合計を求めた場合の測定結果である。

【００３７】このような輝度値の補正を行うと、より一
層直線性の改善が大きくなることが判った。

【００３８】図１１から図１３は、本発明に係る画像処
理によるひび割れの計測方法の第３実施例を示してお
り、実施例と同一もしくは相当する部分には、同一符号
を付してその説明を省略するとともに、以下にその特徴
点についてのみ説明する。

【００３９】同図に示した例では、第１実施例と同様
に、ステップ１〜４で、原画像データの作成およびひび
割れ領域Ｂの判定抽出が行われる。次のステップ１１で
は、第２実施例と同様に、図１２に示すように、ひび割
れ領域Ｂの外側を周回する１ピクセル分の外周回領域Ｃ
が設定される。なお、この場合、外周回領域Ｃのピクセ
ル数は、１に限ることはなく、２以上の複数のピクセル
数に設定しても良い。

【００４０】外周回領域Ｃが設定されると、この領域Ｃ
内に含まれている各ピクセルの輝度値を加算して、輝度
値合計が演算される。一方、前記ステップ１１と同時
に、ステップ１２で、図１２に示すように、ひび割れ領
域Ｂの内側を周回する１ピクセル分の内周回領域Ｄが設
定される。

【００４１】そして、ひび割れ領域Ｂから内周回領域Ｄ
を除去した部分は、完全ひび割れ領域Ｅとされる。この
ような領域が設定されると、各領域Ｄ，Ｅ内に含まれて
いるピクセルの輝度値合計が演算されるが、この際に、
内周回領域Ｄ内の輝度値は、各ピクセル毎の単純合計と
される。

【００４２】一方、完全ひび割れ領域Ｅ内の輝度値合計
は、各ピクセルの実測輝度値にかかわらず、その全輝度
値が一定であるとみなして、輝度値合計が求められる。
この場合の一定輝度値は、例えば、黒ピクセルの輝度値
の平均値を採用することができる。

【００４３】続くステップ１３では、ステップ１１と同
１２とで求められた輝度値合計の加算が行われ、この加
算により得られた輝度値合計輝度値合計を求め、これを
見掛面積Ｓ'３とする。

【００４４】続くステップ１４では、見掛面積Ｓ'３に
補正係数ｋ３を乗算して、面積Ｓを求めて手順が終了す
る。なお、この場合の補正係数ｋ３は、上記実施例と同
様な手法により予め求めておく。以上のように構成した
第３実施例においても、上記実施例と同等の作用効果が
得られる。

【００４５】図１３は、上記第１実施例の図６と同様
に、ある測定対象物に対して、本実施例の手法でひび割
れ計測を行った際の測定結果である。この例では、ひび
割れ測定対象を撮像する際に、長さが既知の複数のマー
クが表示されたクラックスケールを同時撮影し、その撮
像データとの関連を求めたものである。

【００４６】第３実施例においても、図１３の結果か
ら、輝度値合計とブラックスケールの値とが、良好な直
線性の関係が保たれていることが判る。

【００４７】

【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明に
かかる画像処理によるひび割れの計測方法によれば、精
度よくひび割れを把握することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかる画像処理によるひび割れの計測
方法の第１実施例の計測手順のフローチャート図であ
る。

【図２】図１の原画像データの模式説明図ある。

【図３】図２に示した原画像データとピクセルとの関係
を示す模式説明図である。

【図４】図１に示した原画像データの２値化を行った後
に模式説明図である。

【図５】図１で示した手順で見掛面積を求める際の模式
説明図である。

【図６】図１に示した第１実施例で得られる計測結果の
グラフである。

【図７】本発明にかかる画像処理によるひび割れの計測
方法の第２実施例の計測手順のフローチャート図であ
る。

【図８】図７で示した手順で見掛面積を求める際の模式
説明図である。

【図９】図７に示した第２実施例で得られる計測結果の
グラフである。

【図１０】図７に示した第２実施例の変形例で得られる
計測結果のグラフである。

【図１１】本発明にかかる画像処理によるひび割れの計
測方法の第３実施例の計測手順のフローチャート図であ
る。

【図１２】図１１で示した手順で見掛面積を求める際の
模式説明図である。

【図１３】図１１に示した第３実施例で得られる計測結
果のグラフである。

【符号の説明】

Ａ 実際のひび割れ Ｂ ひび割れ領域 Ｃ 外周回領域 Ｄ 内周回領域 Ｅ 完全ひび割れ領域

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山田 守 東京都清瀬市下清戸４−640 株式会社大 林組技術研究所内 (72)発明者 橋本 周司 東京都新宿区大久保３−４−１ 早稲田大 学理工学部内 (72)発明者 伊藤 厚史 東京都新宿区大久保３−４−１ 早稲田大 学理工学部内 (72)発明者 青木 義満 東京都新宿区大久保３−４−１ 早稲田大 学理工学部内 Ｆターム(参考） 2F065 AA21 AA58 BB02 BB26 CC14 FF04 FF41 JJ03 JJ26 QQ06 QQ24 QQ25 QQ26 QQ27 QQ28 QQ31 QQ32 2G051 AA90 AB07 CA04 EA11 EA12 EA16 ED03 ED30 5B057 AA20 BA29 CA08 CA12 CA16 CB06 CB12 CB16 CE12 CH01 DC04 DC16 DC22 5L096 BA03 CA02 EA05 EA43 FA02 FA59

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 構造物表面などを撮像して、ひび割れ計
   測の対象となる原画像データを作成し、前記原画像デー
   タを画像処理して、前記ひび割れの面積を求めるひび割
   れの計測方法において、 前記原画像データをピクセル毎に２値化した後に、ひび
   割れ領域を判定し、 前記ひび割れ領域内の各画素の輝度値合計を求めて、こ
   れを前記ひび割れの見掛面積とし、 前記見掛面積から前記ひび割れ面積を求めることを特徴
   とする画像処理によるひび割れの計測方法。
2. 【請求項２】 構造物表面などを撮像して、ひび割れ計
   測の対象となる原画像データを作成し、前記原画像デー
   タを画像処理して、前記ひび割れの面積を求めるひび割
   れの計測方法において、 前記原画像データをピクセル毎に２値化した後に、ひび
   割れ領域を判定し、 前記ひび割れ領域の外周縁に沿って、その外側を周回す
   る１ピクセル分以上の外周回領域を設定し、 前記ひび割れ領域内の各画素の輝度値合計と、前記外周
   回領域の輝度値合計との加算値を求めて、これを前記ひ
   び割れの見掛面積とし、 前記見掛面積から前記ひび割れ面積を求めることを特徴
   とする請求項１記載の画像処理によるひび割れの計測方
   法。
3. 【請求項３】 構造物表面などを撮像して、ひび割れ計
   測の対象となる原画像データを作成し、得られた前記原
   画像データを画像処理して、前記ひび割れの面積を求め
   るひび割れの計測方法において、 前記原画像データをピクセル毎に２値化した後に、ひび
   割れ領域を判定し、 前記ひび割れ領域の外周縁に沿って、その外側を周回す
   る１ピクセル分以上の外周回領域を設定するとともに、 前記ひび割れ領域の内側を周回する１ピクセル分の内周
   回領域を設定して、前記ひび割れ領域から前記内周回領
   域を除去した完全ひび割れ領域を設定し、 前記完全ひび割れ領域内の各画素の実測輝度値にかかわ
   らず、その全輝度値が一定輝度値とみなして、前記完全
   ひび割れ領域内の輝度値合計を求め、この輝度値合計
   と、前記内，外周回領域の輝度値合計との加算値を求め
   て、これを前記ひび割れの見掛面積とし、 前記見掛面積から前記ひび割れ面積を求めることを特徴
   とする請求項１記載の画像処理によるひび割れの計測方
   法。
4. 【請求項４】 前記ひび割れ面積は、予め値が既知面積
   のひび割れを撮像して、前記見掛面積との間の関連値を
   求めて、この関連値に基づいて前記見掛面積を校正する
   ことで求めることを特徴とする請求項１〜３のいずれか
   １項記載の画像処理によるひび割れの計測方法。
5. 【請求項５】 前記ひび割れ測定対象を撮像する際に、
   長さが既知の複数のマークが表示されたクラックスケー
   ルを同時撮影し、前記原画像データに撮像された前記ク
   ラックスケールから前記ひび割れの長さを求め、前記ひ
   び割れ面積を前記ひび割れ長さで除算することにより、
   前記ひび割れ幅を求めることを特徴とする請求項１〜４
   のいずれか１項記載の画像処理によるひび割れの計測方
   法。
6. 【請求項６】 前記輝度値は、白ピクセルの平均輝度値
   を減算する補正を施すことを特徴とする請求項１〜３の
   いずれか１項記載の画像処理によるひび割れの計測方
   法。
7. 【請求項７】 前記完全ひび割れ領域の一定輝度値は、
   黒ピクセルの輝度値の平均値とすることを特徴とする請
   求項３記載の画像処理によるひび割れの計測方法。