JP2020197797A - 画像処理装置及び画像処理方法 - Google Patents
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Abstract
Description
[第1実施形態]
[システム構成]
実施形態は種々の対象物の面積を求める画像処理装置に適用されるが、第1実施形態としてインフラストラクチャ設備の点検のための画像処理装置を説明する。インフラストラクチャ設備の例は、建物、鉄塔、風車、橋梁、化学プラント、発電施設等を含む。実施形態は鉄塔を点検するための画像処理を説明する。
[劣化面積計算プログラム24bの構成]
図3は第1実施形態のプロセッサ22が実行する劣化面積計算プログラム24bの構成の一例を示す。劣化面積計算プログラム24bは、画像取得モジュール52、奥行情報算出モジュール54、領域抽出モジュール56、劣化検出モジュール58、劣化面積計算モジュール60を含む。
[劣化面積計算プログラム24bの処理の流れ]
図8は、劣化面積計算プログラム24bの処理の一例を示すフローチャートである。
[領域抽出モジュール56]
図9を参照して、領域抽出モジュール56の具体的な処理の一例を説明する。図9は、領域抽出モジュール56で行われる機械学習手法による推論処理の一例として、複数入力に対応するため2つのエンコーダを備える深層学習モデルの一例を示す。入力データは、撮影画像68と奥行画像70であり、出力データは、奥行画像70の各画素が点検対象の被写体が写った領域内の画素である可能性を示す尤度画像72である。深層学習モデルは、入力データと教示された尤度画像とを1セットとした複数の学習データセットを用いて予め学習されることにより構築されている。深層学習モデルは、セグメンテーションタスクで一般的に用いられるオートエンコーダ型の構造の例を示している。
奥行情報算出モジュール54が撮影画像68を出力し、領域抽出モジュール56が抽出画像74を出力すると、領域抽出モジュール56は、ステップS122で、撮影画像68と奥行画像70を受け取る。ステップS124で、領域抽出モジュール56は、撮影画像68と奥行画像70を入力とする深層学習モデルにより推論処理を行い、尤度画像72を生成する。ステップS126で、領域抽出モジュール56は、尤度画像72を用いて撮影画像68から抽出画像74を生成する。ステップS128で、領域抽出モジュール56は、抽出画像74を劣化検出モジュール58とデータベース64に出力する。この後、領域抽出モジュール56は、待ち状態となる。
[劣化検出モジュール58]
図11を参照して、劣化検出モジュール58の具体的な処理の流れを説明する。図11は、劣化検出モジュール58で行われる画像処理手法の一例を示す。劣化検出モジュール58は、色変換モジュール58Aと識別処理モジュール58Bを備える。
[劣化面積計算モジュール60]
図13を参照して、劣化面積計算モジュール60の具体的な処理の流れを説明する。図13は、劣化面積計算モジュール60で行われる面積計算手法の一例を示す。劣化面積計算モジュール60は、画素サイズ計算モジュール60Aと画素面積計算モジュール60Bを備える。
WD:Vy=F:Sy 式2
同様に、点検対象までの距離Tと点検対象距離Tでの視野Ox、Oyと焦点距離FとセンササイズSx、Syの間にも同様に次の関係式が成り立つ。
T:Oy=F:Sy 式4
カメラの焦点距離F、センササイズSx、Syは既知であり、点検対象までの距離Tは奥行画像70から算出できるため、点検対象距離Tでの視野Ox、Oyは、次式で算出される。
Oy=T×Sy/F 式6
点検対象距離Tでの視野Oxが判れば、画像の横幅Widthから画像の1画素に対応する点検対象の単位部分の実際の物理的な幅Dxが次式で計算される。横幅Widthはセンサのx方向の画素数である。
同様に、点検対象距離Tでの視野Oyが判れば、画像の高さHeightから画像の1画素に対応する点検対象の単位部分の実際の物理的な高さDyが次式で計算される。高さHeightはセンサのy方向の画素数である。
式7、式8によって、1画素に対応する点検対象の単位部分の実際の物理的な幅、高さである画素サイズが算出される。
点検対象の画像内の劣化部分に含まれる画素の画素面積を集計することにより、点検対象の劣化部分の実際の物理的な面積を計算することができる。
[第1実施形態の纏め]
第1実施形態によれば、撮影装置12から出力された画像データから撮影画像68と奥行画像70が生成される。撮影画像68と奥行画像70から推論処理により点検対象を含む抽出画像74が生成される。抽出画像74の各画素が劣化しているか否かが劣化レベル毎に識別され、劣化レベル毎の劣化部分が抽出画像74から抽出され、劣化画像76が生成される。一方、画像データを撮影したカメラの光学的なパラメータと奥行画像70を用いて画素に対応する被写体の単位部分の面積である画素面積が画素毎に求められる。画素面積が点検対象の劣化レベル毎の劣化部分に関して集計され、劣化部分の劣化面積が得られる。劣化画像76は劣化項目、例えば錆、腐食、塗装浮き、凹凸、破損、変色毎に生成されるので、劣化面積は劣化項目、劣化レベル毎に求められる。この劣化面積を含む劣化面積データ78はデータベースに格納され、ユーザ端末16からの要求に応じてユーザ端末16に送信される。例えば、補修担当者が点検対象の補修計画を作成する際、補修担当者はデータベース64に点検対象の劣化面積データ78の送信を要求する。補修担当者は、劣化面積データ78に基づいて点検対象の劣化具合を客観的に、かつ細分化して判断することができる。
[第2実施形態]
第1実施形態は、カラー開口技術に基づき被写体を撮影し、奥行情報が付加された画像データを出力する撮影装置12を用いる例を説明した。そのため、劣化面積計算プログラム24bの奥行情報算出モジュール54が画像データから奥行情報を算出する。第2実施形態として、他の撮像装置を用いる例を説明する。
[第3実施形態]
第1、第2実施形態は、劣化面積データを算出し、補修担当者は劣化面積の大小に基づいて補修の是非を判断することができる。第3実施形態は、劣化面積データに加えて、補修優先度を算出する。
[変形例]
上述した実施形態では、単一のプロセッサ22が劣化面積計算プログラム24b、24b−1、24b−2を実行することにより各機能が実現されているが、複数のプロセッサを設け、各プロセッサがプログラムのいくつかのモジュールを実行するように構成しても良い。さらに、プロセッサ22が劣化面積計算プログラム24b、24b−1、24b−2を実行することにより劣化面積が計算されているが、劣化面積計算プログラム24b、24b−1、24b−2のモジュールの一部又は全部をIC等のハードウェアにより実現しても良い。画像処理装置14の動作形態は任意で良く、例えばネットワーク10上のクラウドシステムとして動作させても良い。
Claims (17)
- 対象物を含む第1画像と前記第1画像を撮影したカメラの光学的なパラメータを取得する取得手段と、
前記取得手段により取得した前記第1画像と前記パラメータを用いて前記対象物の所定の領域の面積を計算する計算手段と、
を具備する画像処理装置。 - 前記第1画像に関する奥行情報を用いて前記対象物を検出する第1検出手段をさらに具備する請求項1記載の画像処理装置。
- 前記第1検出手段は、前記第1画像の形状又は色のパターンに基づく第1特徴量と、前記奥行情報の奥行のパターンに基づく第2特徴量を用いて前記対象物を検出する請求項2記載の画像処理装置。
- 前記対象物の所定の領域を検出する第2検出手段をさらに具備する請求項2又は請求項3記載の画像処理装置。
- 前記第2検出手段は、前記第1画像と劣化見本画像との相関に基づいて前記第1画像に含まれる劣化領域を検出する請求項4記載の画像処理装置。
- 前記対象物の中の複数の劣化状態の複数の劣化領域を検出する第2検出手段をさらに具備し、
前記計算手段は、前記複数の劣化領域の複数の面積をそれぞれ計算する請求項2又は請求項3記載の画像処理装置。 - 前記第2検出手段は、前記第1画像と前記複数の劣化状態に関する複数の劣化見本画像との相関に基づいて前記複数の劣化領域を検出する請求項6記載の画像処理装置。
- 前記複数の劣化状態のそれぞれは、前記対象物の製造又は施工時の劣化状態と、前記対象物の製造又は施工後の劣化状態を含む請求項6記載の画像処理装置。
- 前記複数の劣化状態のそれぞれは、錆、腐食、塗装ずれ、塗装浮き、凹凸、破損、変色、設計不一致、傾き、溶接漏れ、塗装漏れ、ボルトやナット漏れに関する劣化状態を含む請求項6記載の画像処理装置。
- 前記複数の劣化部分の前記複数の面積と過去の補修情報に基づいて、前記複数の劣化部分の補修優先度を算出する請求項6記載の画像処理装置。
- 前記補修優先度は、前記対象物の劣化状態が第1状態である領域の面積が大きい程高く、過去の補修時期が古い程高い請求項10記載の画像処理装置。
- 前記計算手段は、前記第1画像を撮影したカメラの光学的なパラメータと前記奥行情報を用いて前記第1画像の画素に対応する前記対象物の単位部分毎の面積を計算する請求項2記載の画像処理装置。
- 前記計算手段は、前記対象物の画像の画素数と前記対象物の単位部分毎の面積を用いて前記対象物の面積を求める請求項12記載の画像処理装置。
- 前記光学的なパラメータは前記カメラの光学モデルに基づいている請求項12記載の画像処理装置。
- 前記光学的なパラメータは前記カメラのセンササイズと焦点距離に関する請求項14記載の画像処理装置。
- 前記奥行情報は、前記第1画像に含まれる色毎の合焦状態からのボケに基づく請求項2記載の画像処理装置。
- 対象物の画像を含む第1画像と前記第1画像の画素毎の奥行を示す奥行情報を入力することと、
入力された前記第1画像と前記奥行情報を用いて前記対象物の面積を計算することと、
を具備する画像処理方法。
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