JP6003331B2 - 配筋情報取得方法 - Google Patents

Description

本発明は、配筋の本数、径、ピッチの自動計測手法において、鉄筋径を補正する方法に関する。

建築工事の現場において、鉄筋コンクリート構造物の鉄筋をデジタルカメラ等により撮影し、その撮影した画像をコンピュータで処理すること（画像処理）により、鉄筋の本数、径及びピッチを計測することが知られている（特許文献１参照）。特許文献１に記載された発明では、図１４（ａ）に示すように、鉛直方向に立設された鉄筋である主筋Ｓの背後に背景バーＢを設置し、鉄筋を撮影する。その後、図１４（ｂ）に示すように、撮影画像において、鉄筋に対応する黒い領域のピクセル数Ｗｐをカウントし、キャリブレーション結果及びカメラ・鉄筋間の距離Ｌに応じて、鉄筋の径長Ｗｍを算出している。詳細な計算方法は、特許文献１の段落００４３、００４９、図１３等を参照のこと。

特開２０１２−６７４６２号公報

しかしながら、撮影画像上での鉄筋に対応する領域は、鉄筋が背景バーＢ上へカメラからの撮影方向に射影されたものであるため、図１３に示すように、カメラに正対しない位置（カメラから斜め方向の位置）にある鉄筋の幅は、実際より大きい画像として撮影され、算出された鉄筋径Ｗｍｋも実際の鉄筋径より大きくなってしまう。

本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであり、その主たる目的は、鉄筋の撮影方向に関係なく、鉄筋の径を精度よく求めることにある。

上記課題を解決するため、本発明は、少なくとも一方の面が鉄筋と異なる色である帯状の板材と、前記板材の長手方向に所定の間隔をおいて設けられた複数のパターンとからなる鉄筋撮影用具の、前記板材の面を背景として、撮影装置により撮影された鉄筋の画像のデータを取得した情報処理装置が、前記画像を処理し、前記鉄筋の径長を含む配筋情報を取得する方法であって、前記情報処理装置は、前記パターンに基づいて、前記画像における１ピクセルあたりの長さである１ピクセル長を特定するステップと、前記板材の長さ方向の所定の基準位置から、前記背景に射影された鉄筋の片方の端部までの前記長さ方向に沿ったピクセルの数を第１ピクセル数として求め、前記所定の基準位置から前記背景に射影された鉄筋のもう一方の端部までの前記長さ方向に沿ったピクセルの数を第２ピクセル数として求め、前記長さ方向に沿った前記片方の端部から前記もう一方の端部までのピクセルの数を求めるステップと、前記１ピクセル長と、前記求めた前記片方の端部から前記もう一方の端部までのピクセルの数とを乗じることにより、前記板材の長手方向に沿った前記鉄筋の径長を計算するステップと、前記１ピクセル長及び前記第１ピクセル数に基づいて、前記撮影装置と、前記鉄筋の片方の径方向の端部との間の距離である第１距離を計算するステップと、前記１ピクセル長及び前記第２ピクセル数に基づいて、前記撮影装置と、前記鉄筋のもう一方の径方向の端部との間の距離である第２距離を計算するステップと、前記板材の長手方向に沿った鉄筋の径長、前記第１距離及び前記第２距離に基づいて、実際の鉄筋の径長を計算するステップと、を実行することを特徴とする配筋情報取得方法。

この方法によれば、鉄筋撮影用具の背景に射影された鉄筋の撮影画像の径長をそのまま実際の鉄筋の径長とするのではなく、その鉄筋の径長に、撮影装置と、鉄筋の径方向の両端部との間の距離を含めて考慮することにより、実際の鉄筋の径長を計算する。これによれば、撮影装置と、撮影画像の鉄筋の両端部との間の距離には、撮影の角度が反映されるので、撮影装置の正面ではなく、斜め方向にある鉄筋を撮影したとしても、実際の鉄筋の径長を誤差なく計算することができる。すなわち、撮影装置から鉄筋を撮影する方向に関係なく、鉄筋の径を精度よく取得することができる。

また、本発明の上記配筋情報取得方法において、前記実際の鉄筋の径長を計算するステップにおいて、前記背景に射影された鉄筋の径長、前記第１距離及び前記第２距離を三辺とする三角形の内接円の直径を前記実際の鉄筋の径長として算出することとしてもよい。

この方法によれば、撮影鉄筋の径長、撮影装置及び撮影鉄筋一端部の間の距離、撮影装置及び撮影鉄筋他端部の間の距離を三辺とする三角形に内接する円を、鉄筋の断面形状と想定して、その円の直径を実際の鉄筋の径長とする。これによれば、簡単な計算で精度よく鉄筋の径を取得することができる。

その他、本願が開示する課題及びその解決方法は、発明を実施するための形態の欄、及び図面により明らかにされる。

本発明によれば、鉄筋の撮影方向に関係なく、鉄筋の径を精度よく求めることができる。

配筋情報取得システム１の構成を示す図である。 携帯端末４のハードウェア構成を示す図である。 管理サーバ５のハードウェア構成を示す図である。 配筋情報取得システム１に記憶されるデータの構成を示す図であり、（ａ）は携帯端末４の記憶部４５に記憶されるデータの構成を示し、（ｂ）は管理サーバ５の記憶部５５に記憶されるデータの構成を示す。 異形鉄筋の状態を定義する図であり、（ａ）はリブ位置０°の状態を示し、（ｂ）はリブ位置９０°の状態を示し、（ｃ）はリブ位置６０°の状態を示す。 携帯端末４の鉄筋規格情報４５２の構成例を示す図である。 鉄筋画像の撮影方法を示すフローチャートである。 携帯端末４による画像処理の実施例を示すフローチャートである。 携帯端末４による鉄筋径推定の処理を示すフローチャートである。 背景バーＢに関する図であり、（ａ）は背景バーＢの形状を示し、（ｂ）はマーカの例を示す。 実際の異形鉄筋の例を示す図である。 主筋の配筋情報の取得処理を説明するための図であり、（ａ）は垂直の主筋Ｓに背景バーＢが水平に挿入された状態の画像を示し、（ｂ）は測定原理を説明するための図を示す。 鉄筋径Ｗｍｋを補正する方法を説明するための図である。 従来の主筋の配筋情報の取得処理を説明するための図であり、（ａ）は垂直に立設された主筋Ｓに背景バーＢを水平に挿入した画像を示し、（ｂ）は測定原理を説明するための図を示す。

以下、図面を参照しながら、本発明を実施するための最良の形態を説明する。本発明の実施の形態に係る配筋情報取得システムは、建設現場において、マーカ（パターン）を両端に付した背景バーを異形鉄筋の後ろに配置し、デジタルカメラを用いて両端のマーカ及びその間の異形鉄筋を撮影し、携帯端末（配筋情報取得装置）を用いて撮影画像から異形鉄筋の本数、径長及びピッチ（間隔）等の配筋情報を求め、径長の分布から各鉄筋の種類（規格、公称直径や呼び径）を推定するものである。特に、撮影画像として背景バーに射影された鉄筋の径長を、カメラ及び鉄筋の間の距離を用いて補正する。なお、本実施の形態では、主筋が鉛直方向に配置されているものとする。

これによれば、背景バー上における鉄筋の位置、すなわち、デジタルカメラから見た鉄筋の撮影角度に応じた補正を行うことにより、真値に近い鉄筋径を求めることができる。

≪システムの構成と概要≫
図１は、配筋情報取得システム１の構成を示す図である。配筋情報取得システム１は、建設現場におけるデジタルカメラ３及び携帯端末４と、事務所における管理サーバ５とを備える。デジタルカメラ３と、携帯端末４との間は、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）ケーブル等による接続でデータの送受信が可能である。携帯端末４と、管理サーバ５との間は、無線通信等によりデータの送受信が可能である。

デジタルカメラ３は、鉄筋を含む柱、梁、床、壁等の撮影対象部位２を撮影するものであって、画素数が例えば４００万画素以上であり、オートフォーカス機能をオフにできるものが用いられる。携帯端末４は、携帯型情報処理機器であり、デジタルカメラ３から撮影したデジタル画像を取り込んで配筋情報を生成し、管理サーバ５から設計図面情報を受信し、配筋情報と、設計図面情報とを比較、照合することにより、出来形が正当か否かを判定する。なお、携帯端末４は、ＰＣ（Personal Computer）やサーバで代用してもよい。管理サーバ５は、設計図面情報や工事写真情報を記憶する記憶部５５を備え、それらの情報を携帯端末４と送受信する。

≪装置の構成≫
図２は、携帯端末４のハードウェア構成を示す図である。携帯端末４は、通信部４１、表示部４２、入力部４３、処理部４４及び記憶部４５を備える。通信部４１は、デジタルカメラ３や管理サーバ５とデータ通信を行う部分であり、例えば、ＵＳＢポートやＮＩＣ（Network Interface Card）等によって実現される。表示部４２は、処理部４４からの指示によりデータを表示する部分であり、例えば、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ：Liquid Crystal Display）等によって実現される。入力部４３は、オペレータがデータ（例えば、鉄筋規格情報等のデータ）を入力する部分であり、例えば、キーボードやマウス等によって実現される。処理部４４は、各部間のデータの受け渡しを行うととともに、携帯端末４全体の制御を行うものであり、ＣＰＵ（Central Processing Unit）が所定のメモリに格納されたプログラムを実行することによって実現される。記憶部４５は、処理部４４からデータを記憶したり、記憶したデータを読み出したりするものであり、例えば、フラッシュメモリやハードディスク装置等の不揮発性記憶装置によって実現される。

図３は、管理サーバ５のハードウェア構成を示す図である。管理サーバ５は、通信部５１、表示部５２、入力部５３、処理部５４及び記憶部５５を備える。通信部５１は、無線ネットワークを介して携帯端末４とデータ通信を行う部分であり、例えば、ＮＩＣ等によって実現される。表示部５２は、処理部５４からの指示によりデータを表示する部分であり、例えば、液晶ディスプレイ等によって実現される。入力部５３は、オペレータがデータ（例えば、設計図面情報等のデータ）を入力する部分であり、例えば、キーボードやマウス等によって実現される。処理部５４は、各部間のデータの受け渡しを行うととともに、管理サーバ５全体の制御を行うものであり、ＣＰＵが所定のメモリに格納されたプログラムを実行することによって実現される。記憶部５５は、処理部５４からデータを記憶したり、記憶したデータを読み出したりするものであり、例えば、フラッシュメモリやハードディスク装置等の不揮発性記憶装置によって実現される。

≪データの構成≫
図４は、配筋情報取得システム１に記憶されるデータの構成を示す図である。図４（ａ）は、携帯端末４の記憶部４５に記憶されるデータの構成を示す。記憶部４５は、画像処理プログラム４５１及び鉄筋規格情報４５２を記憶する。画像処理プログラム４５１は、デジタルカメラ３で撮影された画像データから配筋情報を取得し、設計図面情報との適合性を判定する処理を行うプログラムであり、当該処理の必要に応じて処理部４４の指示により記憶部４５から読み出される。鉄筋規格情報（鉄筋種類情報）４５２は、径長の分布から鉄筋の規格（種類）を求めるために用いられるテーブル情報である。その詳細は、別途説明する。

図４（ｂ）は、管理サーバ５の記憶部５５に記憶されるデータの構成を示す。記憶部５５は、設計図面情報５５１及び工事写真情報５５２を予め記憶する。設計図面情報５５１は、鉄筋等、建造物の設計に係る図面情報（異形鉄筋の径長を含む）であり、管理者により記憶部５５に登録され、必要に応じて管理サーバ５から携帯端末４に送信される。工事写真情報５５２は、実際の建設現場における建造物の写真情報であり、デジタルカメラ３で撮影された写真情報が、携帯端末４経由で管理サーバ５に送信され、記憶部５５に記憶される。

図５は、異形鉄筋の状態を定義する図である。異形鉄筋は、建物の構造用材料の一つであり、鉄製の棒を圧延して表面に凹凸を設けた棒状の鋼材である。凹凸として、図５に示すように、節（フシ）と、リブとが設けられている。鉄筋の軸線に対して垂直な方向から見た（撮影した）場合、リブの位置（角度）によって異形鉄筋の径長が異なる。以下、リブが正面に向いた状態をリブ位置０°として、３つの状態について説明する。

図５（ａ）は、リブ位置０°の状態を示す。この状態のリブは、正面に位置するので、径長には影響しない。図面に向かって右側の節と、左側の節とは、軸線方向に沿って交互に設けられている。従って、異形鉄筋の径長としては、節を含まない径長ｄ０と、１つの節を含む径長ｄ１とが抽出される。

図５（ｂ）は、リブ位置９０°の状態を示す。この状態のリブは両端に位置し、節はリブに含まれるので、異形鉄筋の径長としては、両端のリブを含む径長ｄ２が抽出される。

図５（ｃ）は、リブ位置６０°の状態を示す。この状態のリブは、突起の高さによっては径長に影響を与える。図面に向かって右側の節は見えるが、左側の節は見えない。従って、異形鉄筋の径長としては、節を含まない径長ｄ３と、１つの節を含む径長ｄ４とが抽出される。なお、図１１は、実際の異形鉄筋の例を示す図である。

図６は、携帯端末４の鉄筋規格情報４５２の構成例を示す図である。鉄筋規格情報４５２は、撮影した鉄筋画像における径長の分布からリブ位置を推定し、さらに該当する鉄筋の規格（種類）を特定するためのテーブル情報であり、呼び径４５２１、公称直径４５２２及びリブ位置４５２３を含むレコードから構成される。呼び径４５２１は、異形鉄筋の呼び径を示す。公称直径４５２２は、呼び径４５２１の異形鉄筋について一般に言われる直径（径長）を示す。リブ位置４５２３は、リブが正面の状態を０°とした場合のリブの位置（角度）を示すものであり、そのリブ位置４５２３が０〜６０°、６０〜７５°及び７５〜９０°の３つの場合に対してそれぞれ径長の下限値及び上限値が示されている。なお、節やリブの形状や大きさに応じて径長の見え方が変わるので、リブ位置４５２３の範囲は、２つに分けてもよいし、４つ以上に分けてもよい。

鉄筋径の推定においては、まず、径長の分布から３つのリブ位置４５２３のうち、１つが推定され、径長の中央値（median）を下限値及び上限値の範囲と比較、照合し、呼び径４５２１及び公称直径４５２２の鉄筋規格を特定する。その詳細は、後記する。

≪システムの処理≫
図７は、鉄筋画像の撮影方法を示すフローチャートである。これは、建設現場において、撮影者が背景バー及びデジタルカメラ３を用いて鉄筋を撮影し、その撮影画像を携帯端末４に転送し、携帯端末４を用いて撮影画像から配筋情報を取得する手順を示すものである。

まず、撮影者は、デジタルカメラ３を決定する（Ｓ７０１）。その際、４００万画素以上の設定が可能であり、かつ、オートフォーカス機能を切れるものか否かを確認し（Ｓ７０２）、その条件が合わなければ（Ｓ７０２のＮＯ）、再度デジタルカメラ３を選び直す（Ｓ７０１）。当該条件が合えば（Ｓ７０２のＹＥＳ）、決定したデジタルカメラ３のオートフォーカス機能をオフにし、撮影対象部位２と、デジタルカメラ３との間の適正な距離（例えば、２ｍ）で焦点が合うように調節する（Ｓ７０３）。これ以降は、焦点距離を一定とする。そして、キャリブレーションボードを撮影し、カメラパラメータを取得する（Ｓ７０４）。これは、カメラキャリブレーションと呼ばれるもので、格子模様や等間隔ドットを印刷した紙であるボードを撮影することにより、デジタルカメラ３の歪み等を検出するものである。

次に、撮影者は、鉄筋を含む撮影対象部位２を決定し（Ｓ７０５）、その鉄筋の背後に背景バーを挿入する（Ｓ７０６）。背景バーを固定するために、主筋だけがある場合には、磁石等を用いることが考えられ、一方、主筋及び補強筋の両方がある場合には、入り組んだ鉄筋の間に立て掛けるだけでもよい。

図１０（ａ）は、背景バーＢの形状を示す図である。背景バーＢは、板材ＢＡ、マーカＭＫ１及びＭＫ２からなる。板材ＢＡは、鉄筋を撮影する際の背景になる帯状の板材であり、少なくとも一方の面に鉄筋と異なる色（例えば、白色）が着けられ、さらに反射材が貼付される。反射材は、蛍光塗料等を塗布したものである。これによれば、鉄筋をフラッシュ撮影したときに、鉄筋の影が映らなくなり、撮影画像の画質が向上する。なお、板材ＢＡに直接蛍光塗料を塗布してもよい。

板材ＢＡの幅Ｔ_１は、異形鉄筋のフシのピッチ（例えば、２０ｍｍ）より大きく、かつ、補強筋の間隔（例えば、１００ｍｍ）より小さく、例えば、５０ｍｍに形成される。一方、マーカＭＫ１及びＭＫ２は、板材ＢＡの両端に付され、その幅Ｔ_２は、補強筋の間隔（例えば、１００ｍｍ）より小さく、例えば、７０ｍｍ以下に形成される。

これによれば、板材ＢＡの幅Ｔ_１がフシのピッチより大きいので、背景バーＢの位置にかかわらず、背景バーＢの前にいずれかのフシが必ず存在した状態で撮影できる。従って、フシの分布を把握しつつ、鉄筋の最大径長を計測できる。そのとき、幅Ｔ_１が限られた大きさなので、計算時間の短縮を図れる。また、板材ＢＡの幅Ｔ_１及びマーカＭＫ１、ＭＫ２の幅Ｔ_２が補強筋のピッチより小さいので、補強筋と干渉することなく、容易に背景バーＢを鉄筋内に挿入することができる。

マーカは、自然界に存在しない特徴的な形状であり、事前にその大きさ（寸法）が分かっているものであって、マーカの大きさと、撮影した画像におけるマーカ内のピクセル数とから１ピクセル当たりの長さ（１ピクセル長）を求め、一方、２つのマーカＭＫ１と、ＭＫ２との間をスキャンすることによりその間にある鉄筋を認識し、さらには、撮影対象部位２と、デジタルカメラ３との間の距離を推定するために用いられる。

図１０（ｂ）は、マーカの例を示す図である。クロスマーカ及び円形マーカが示されている。背景バーＢにマーカＭＫ１、ＭＫ２を付与し、背景バーＢを鉄筋の背後に設置することにより、デジタルカメラ３から同一の距離にあるマーカ及び鉄筋を撮影できるため、撮影された画像データにおいて、マーカと鉄筋との間で１ピクセル当たりの長さが等しくなるので、精度よく径長やピッチを求めることができる。

そして、対象を適正な距離（例えば、２ｍ）だけ離れた位置からデジタルカメラ３で撮影し（Ｓ７０７）、撮影画像を携帯端末４に転送し、画像処理を実行する（Ｓ７０８）。なお、デジタルカメラ３の撮影方向の垂直角度は約０°とし、水平角度は任意とする。携帯端末４による画像処理の詳細は、後記する。画像処理の後、携帯端末４の表示部４２に計算結果が表示される（Ｓ７０９）。そして、その計算結果が、設計図面情報の鉄筋径、ピッチであれば（Ｓ７１０のＹＥＳ）、配筋状態が正常であるとして、撮影作業を終了する。一方、計算結果が設計図面情報の鉄筋径、ピッチでなければ（Ｓ７１０のＮＯ）、撮影者は、配筋の是正を現場の作業者に指示し（Ｓ７１１）、是正が実施された後、撮影対象部位２を再度決定し（Ｓ７０５）、撮影作業を行う。

図８は、携帯端末４による画像処理の実施例を示すフローチャートである。この処理は、携帯端末４がデジタルカメラ３から画像データを取得し、内蔵の画像メモリに格納したときに行われる。この実施例では、撮影対象部位２が主筋のみの場合の処理について説明する。

まず、携帯端末４は、画像処理プログラムを呼び出す（Ｓ８０１）。具体的には、処理部５４が、記憶部５５から画像処理プログラム４５１を読み出し、主記憶装置（メインメモリ）にロードし、プログラムカウンタ（制御ポインタ）を画像処理プログラム４５１の開始アドレスに位置付ける。これにより、携帯端末４の処理部４４が画像処理プログラム４５１に従って処理を開始する。その処理フローがＳ８０２〜Ｓ８１４に示されている。

まず、携帯端末４（処理部４４）は、デジタル画像、カメラ焦点距離ＦＬ［pixel］、マーカＭＫ１、ＭＫ２内の基準長［ｍｍ］及びマーカ間距離Ｍ［ｍｍ］を取得する（Ｓ８０２）。デジタル画像は、デジタルカメラ３から、ＵＳＢケーブルを経由して画像メモリ内に取得する。カメラ焦点距離ＦＬ、マーカ内基準長及びマーカ間距離Ｍは、撮影者の操作により入力部５３を通じて取得する。なお、マーカ内基準長は、マーカＭＫ１、ＭＫ２における基準となる長さであり、例えば、円形マーカならば、その円の直径の長さが適用される。次に、画像の補正及び二値化を行う（Ｓ８０３）。具体的には、Ｓ７０４で取得したカメラパラメータを用いてデジタル画像の歪み等を補正し、補正したデジタル画像をピクセル値＝０（黒）又は１（白）の白黒画像に変換する。

続いて、携帯端末４は、二値化された画像データから、主筋Ｓが垂直線となす角度及び背景バーＢが水平線となす角度θを測定する（Ｓ８０４）。そして、元の画像を時計回りに角度θだけ回転し、背景バーＢを水平線と平行にする（Ｓ８０５）。図１２（ａ）は、背景バーＢを水平にする処理を行った結果、垂直の主筋Ｓに対して背景バーＢが水平に挿入された状態の画像を示す図である。

次に、背景バーＢの部分だけの画像を抽出する（Ｓ８０６）。図１２（ｂ）における上側には、背景バーＢの部分だけを抽出した画像が示されている。そして、マーカＭＫ１、ＭＫ２の、背景バーＢに沿って水平方向の最大ピクセル数をカウントする（Ｓ８０７）。具体的には、マーカである円形の直径のうち、最大の直径を特定し、その径長に含まれるピクセル数をカウントする。そして、マーカ内基準長をピクセル数で除することにより、１ピクセル当たりの長さが求められる。これによれば、円形のマーカを用いることにより、どの方向からマーカを見ても最大直径が一定になるので、マーカの向きが変わっても精度よく１ピクセル当たりの長さを特定することができる。さらに、カメラからの距離Ｌ_ｍ１、Ｌ_ｍ２、Ｌ_Ｈを求める（Ｓ８０８）。図１２（ｂ）に示すように、距離Ｌ_ｍ１は、カメラと、マーカＭＫ１との間の距離である。距離Ｌ_ｍ２は、カメラと、マーカＭＫ２との間の距離である。距離Ｌ_Ｈは、カメラと、背景バーＢ上の、カメラとの間の距離が最短になる位置（基準位置）との間の距離（基準距離）であり、カメラと、各鉄筋が背景バーＢに射影された撮影画像との間の距離を計算する際に用いられる。各距離は、以下の式１、２、３によって求められる。
Ｌ_ｍ１＝ＦＬ×（マーカＭＫ１の基準長／マーカＭＫ１のピクセル数）・・・式１
Ｌ_ｍ２＝ＦＬ×（マーカＭＫ２の基準長／マーカＭＫ２のピクセル数）・・・式２
Ｌ_Ｈ＝√（Ｌ_ｍ１ ^２−（Ｌ_ｍ１ ^２−Ｌ_ｍ２ ^２＋Ｍ^２）^２／４Ｍ^２） ・・・式３

さらに、携帯端末４は、各主筋の径を推定する（Ｓ８０９）。主筋の径長を推定することによって、鉄筋としての種類を特定する。この処理の詳細は、サブルーチンの処理として別途説明する。

次に、携帯端末４は、デジタルカメラ３の座標（位置）、姿勢及び設計図面情報を取得する（Ｓ８１０）。デジタルカメラ３の座標は、例えば、ＧＰＳ（Global Positioning System）機器を接続することにより、撮影画像に付与される位置情報として取得する。デジタルカメラ３の姿勢は、撮影時のカメラ姿勢を検知する機能（デジタルカメラ３又は接続機器の機能）により取得する。設計図面情報は、携帯端末４が、管理サーバ５の記憶部５５に記憶された設計図面情報５５１を受信することにより、取得する。そして、撮影された画像の対象部位（工事箇所）を特定し、該当する設計図面情報との適合性を判定する（Ｓ８１１）。例えば、推定した異形鉄筋の径長と、設計図面情報に含まれる異形鉄筋の径長との適合性を判定する。

図面通りできていれば（Ｓ８１２のＹＥＳ）、携帯端末４は、設計図面情報及び認識情報を表示部４２に出力する（Ｓ８１３）。設計図面情報は、図面上の鉄筋の対象部位、座標、本数、ピッチ、径長等である。認識情報は、実際の鉄筋の本数、ピッチ及び径長である。図面通りできていなければ（Ｓ８１２のＮＯ）、異常内容を示す配筋異常情報、設計図面情報及び認識情報を表示部４２に出力する（Ｓ８１４）。なお、適合性の判定結果を表示部４２に出力するのではなく、通信部４１を通じて他の装置に送信することも可能である。

図９は、携帯端末４による鉄筋径推定の処理を示すフローチャートである。これは、画像処理プログラムのうち、主筋及び補強筋を含む鉄筋径の推定サブルーチンの処理であり、二値化した画像データから、各鉄筋の連続的な径長を抽出し、その径長データのノイズを除去してデータの個数及び最頻値を求め、最頻値を個数で除した値（径長データのばらつきの指標値）に応じて鉄筋の規格を特定するものである。

まず、携帯端末４は、背景バーＢに対して幅方向（上下方向）の１pixelずつの位置に対応する連続的な径長［ｍｍ］を抽出する（Ｓ９０１）。

図１２（ｂ）で説明すると、まず、背景バーＢの幅方向の所定位置においてマーカＭＫ１からＭＫ２へ、ピクセル値が０（黒）のピクセルを長手方向（水平方向）にサーチし、鉄筋径の背景バーＢに沿ったピクセル数Ｗｐｋ（ｋは鉄筋の番号）を求めるとともに、ピクセル値が１（白）のピクセルをサーチし、基準位置、各鉄筋、マーカ間の背景バーＢに沿ったピクセル数Ｐｎ（ｎはピッチの番号）を求める。

次に、基準位置と隣接する鉄筋、隣り合う鉄筋同士、マーカと隣接する鉄筋の間の背景バーＢに沿った各間隔ｍ_ｎ及び各鉄筋径Ｗ_ｍｋを求める。そして、各間隔ｍ_ｎ及び各鉄筋径Ｗ_ｍｋから、基準位置と隣接する鉄筋の中心軸、隣り合う鉄筋の中心軸同士、マーカと隣接する鉄筋の中心軸の間の距離を示すピッチｍ_ｎ’を求める。さらに、ピッチｍ_ｎ’を用いて基準位置から鉄筋の中心軸までの距離を求め、その距離及び基準距離Ｌ_Ｈによりカメラから各鉄筋までの距離Ｌ_ｔｋを求める。例えば、図１２（ｂ）の鉄筋２に関しては、以下の式４、５、６、７で求められる。なお、式４及び式５の分母である（ΣＷｐｋ＋ΣＰｎ）は、マーカＭＫ１及びＭＫ２間のピクセル数を示す。
ｍ_２＝Ｍ×Ｐ_２／（ΣＷｐｋ＋ΣＰｎ） （ｋ＝１〜４、ｎ＝１〜６） ・・・式４
Ｗ_ｍ２＝Ｍ×Ｗ_ｐ２／（ΣＷｐｋ＋ΣＰｎ） （ｋ＝１〜４、ｎ＝１〜６）・・・式５
ｍ_２’＝ｍ_２＋Ｗ_ｍ２／２ ・・・式６
Ｌ_ｔ２＝√（Ｌ_Ｈ ^２＋ｍ_２’^２） ・・・式７

鉄筋１に関して、距離ｍ_１及び鉄筋径Ｗ_ｍ１は、添え字の２を１にして、式４及び式５を用いて求めるとともに、ピッチｍ_１’は、鉄筋１と２の中心軸間の間隔になるので、式６の代わりに、ｍ_１’＝ｍ_１＋（Ｗ_ｍ１＋Ｗ_ｍ２）／２を用いて求め、距離Ｌ_ｔ１は、式７の代わりに、Ｌ_ｔ１＝√｛Ｌ_Ｈ ^２＋（ｍ_１’＋ｍ_２’）^２｝を用いて求める。鉄筋３に関しては、添え字の２を３にすることで、鉄筋２と同様に求められる。鉄筋４に関しては、添え字の１を４にし、添え字の２を３にすることで、鉄筋１と同様に求められる。

続いて、カメラと、各鉄筋が背景バーＢに射影された撮影画像の径方向の両端部との間の距離（第１距離、第２距離）を、基準距離Ｌ_Ｈ及び基準位置と端部との間の距離により計算する。例えば、鉄筋２に関しては、以下の式８、９で求められる。
Ｌ_ｔ２Ｒ＝√（Ｌ_Ｈ ^２＋ｍ_２ ^２） ・・・式８
Ｌ_ｔ２Ｌ＝√｛Ｌ_Ｈ ^２＋(ｍ_２＋Ｗ_ｍ２)^２｝ ・・・式９

鉄筋１に関しては、式８の代わりに、Ｌ_ｔ１Ｒ＝√｛Ｌ_Ｈ ^２＋（ｍ_２＋Ｗ_ｍ２＋ｍ_１）^２）｝を用い、式９の代わりに、Ｌ_ｔ１Ｌ＝√｛Ｌ_Ｈ ^２＋(ｍ_２＋Ｗ_ｍ２＋ｍ_１＋Ｗ_ｍ１)^２｝を用いる。鉄筋３に関しては、鉄筋２と同様に求められる。鉄筋４に関しては、鉄筋１と同様に求められる。

図１３は、上記算出された各鉄筋径Ｗｍｋを補正する方法を説明するための図である。鉄筋の断面は、３辺の長さがそれぞれＷ_ｍｋ、Ｌ_ｔｋＲ及びＬ_ｔｋＬである三角形に内接する円とみなすことができる。そして、三角形の面積Ｓは、ヘロンの公式から、次の式１０により算出される。
Ｓ＝√｛ｓ（ｓ−Ｗ_ｍｋ）（ｓ−Ｌ_ｔｋＲ）（ｓ−Ｌ_ｔｋＬ）｝ ・・・式１０
ただし、ｓ＝（Ｗ_ｍｋ＋Ｌ_ｔｋＲ＋Ｌ_ｔｋＬ）／２

一方、内接円の半径をｒｋとすると、三角形の面積Ｓは、次の式１１により算出される。
Ｓ＝ｒ_ｋ×（Ｗ_ｍｋ＋Ｌ_ｔｋＲ＋Ｌ_ｔｋＬ）／２＝ｓｒ_ｋ ・・・式１１
ただし、ｓ＝（Ｗ_ｍｋ＋Ｌ_ｔｋＲ＋Ｌ_ｔｋＬ）／２

式１０、式１１から、内接円の直径、すなわち、補正された鉄筋径Ｒ_ｋは、次の式１２により算出される。
Ｒ_ｋ＝２ｒ_ｋ＝２Ｓ／ｓ＝２√｛ｓ（ｓ−Ｗ_ｍｋ）（ｓ−Ｌ_ｔｋＲ）（ｓ−Ｌ_ｔｋＬ）｝／ｓ
＝２√｛（ｓ−Ｗ_ｍｋ）（ｓ−Ｌ_ｔｋＲ）（ｓ−Ｌ_ｔｋＬ）／ｓ｝ ・・・式１２
ただし、ｓ＝（Ｗ_ｍｋ＋Ｌ_ｔｋＲ＋Ｌ_ｔｋＬ）／２

以上により、背景バーＢに対して幅方向の１pixelずつの位置に対応する連続的な径長［ｍｍ］が抽出される。

次に、携帯端末４は、データのノイズ除去処理として、Ｓ９０２〜Ｓ９０７の処理を行う。まず、背景バーＢに対して幅方向に、背景バーＢの中心線から、例えば、±５００pixelの範囲の位置に対応する径長（補正された鉄筋径Ｒ_ｋ）を抜き出す（Ｓ９０２）。そして、抜き出した１０００個の径長の中央値Ｍを取得する（Ｓ９０３）。この場合、中央値Ｍは、５００番目の径長と、５０１番目の径長との平均値になる。さらに、１０００個の径長データのうち、０．８Ｍ〜１．２Ｍに該当するデータを抜き出す（Ｓ９０４）。そして、抜き出した径長データの個数Ｎを取得する（Ｓ９０５）。さらに、Ｎ×０．０１個未満のデータを削除する（Ｓ９０６）。これによれば、径長データの個数Ｎの１％に満たない個数のデータを除外するので、測定誤差等によって生じる、極端に大きい、又は、極端に小さい径長データ等を排除することができる。その後、ノイズ除去の処理終了後のデータ個数Ｎｉ及び最頻値Ｙmaxを取得する（Ｓ９０７）。

そこで、Ｙmax／Ｎｉの値を求め、その値に応じて鉄筋の状態（リブ位置）を推定する。これは、異形鉄筋には節及びリブが設けられているため、鉄筋の向きによって節及びリブの見え方が変わり、抽出される径長データの分布も変わるので、逆に径長データのばらつきの指標値から鉄筋の向きを推定するものである。

まず、Ｙmax／Ｎｉの値が０．３５未満の場合（Ｓ９０８のＹＥＳ）、鉄筋の状態（リブ位置）が０°〜６０°であり（Ｓ９０９）、ノイズ除去処理後の中央値Ｍｉを取得し（Ｓ９１０）、記憶部４５の鉄筋規格情報４５２（図６参照）におけるリブ位置４５２３のうち、０〜６０の欄を参照する（Ｓ９１１）。Ｙmax／Ｎｉの値が０．３５以上、かつ、０．４５未満の場合（Ｓ９１２のＹＥＳ）、鉄筋の状態（リブ位置）が６０°〜７５°であり（Ｓ９１３）、ノイズ除去処理後の中央値Ｍｉを取得し（Ｓ９１４）、記憶部４５の鉄筋規格情報４５２におけるリブ位置４５２３のうち、６０〜７５の欄を参照する（Ｓ９１５）。Ｙmax／Ｎｉの値が０．４５以上の場合（Ｓ９１２のＮＯ）、鉄筋の状態（リブ位置）が７５°〜９０°であり（Ｓ９１６）、ノイズ除去処理後の中央値Ｍｉを取得し（Ｓ９１７）、記憶部４５の鉄筋規格情報４５２におけるリブ位置４５２３のうち、７５〜９０の欄を参照する（Ｓ９１８）。

鉄筋規格情報４５２を参照した結果、中央値Ｍｉに対応する鉄筋規格（呼び径４５２１及び公称直径４５２２）が存在するか否かを判定する（Ｓ９１９）。具体的には、中央値Ｍｉを含む径長の下限値と上限値の組合せが各欄にあるか否かを判定する。存在すれば（Ｓ９１９のＹＥＳ）、該当した鉄筋規格を取得する（Ｓ９２０）。存在しなければ（Ｓ９１９のＮＯ）、計測が失敗したことになる（Ｓ９２１）。これによれば、鉄筋のリブ位置（向き）に対応した鉄筋規格情報４５２を用いるので、どの角度から撮影したとしても、精度よく鉄筋規格を取得することができる。

以上本発明の実施の形態について説明したが、図１に示す配筋情報取得システム１の各装置を機能させるために、各装置の処理部で実行されるプログラムをコンピュータにより読み取り可能な記録媒体に記録し、その記録したプログラムをコンピュータに読み込ませ、実行させることにより、本発明の実施の形態に係る配筋情報取得システム１が実現されるものとする。なお、プログラムをインターネット等のネットワーク経由でコンピュータに提供してもよいし、プログラムが書き込まれた半導体チップ等をコンピュータに組み込んでもよい。

以上説明した本発明の実施の形態によれば、鉄筋の背後に背景バーＢを設置し、デジタルカメラ等で鉄筋の写真を撮影した際に、画像処理により、射影された鉄筋の径長Ｗ_ｍｋを簡便に取得することが可能である。そして、鉄筋の径長Ｗ_ｍｋ、カメラと、鉄筋の径方向の両端部が射影された背景バーＢとの間の距離Ｌ_ｔｋＲ、Ｌ_ｔｋＬを用いて、それらを三辺とする三角形の内接円の直径Ｒｋを求めることにより、精度のよい鉄筋径の判定が可能になる。すなわち、鉄筋を斜めに撮影しても誤差を生じない。

≪その他の実施の形態≫
以上、本発明を実施するための形態について説明したが、上記実施の形態は本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明はその趣旨を逸脱することなく変更、改良され得るとともに、本発明にはその等価物も含まれる。例えば、以下のような実施の形態が考えられる。

（１）上記実施の形態では、図１２（ａ）に示すように、垂直の鉄筋に背景バーＢが水平に挿入された状態について説明したが、それに限ることなく、斜めの鉄筋と、水平の背景バーＢとが交差した状態でもよい。その場合、鉄筋の中心線と、垂直線との角度をΦとすれば、鉄筋径Ｒ_ｋにｃｏｓΦを乗じて補正する。
（２）対象鉄筋は、主筋に限ることなく、補強筋等、他の鉄筋に適用してもよい。

１ 配筋情報取得システム
２ 撮影対象部位
３ デジタルカメラ
４ 携帯端末（情報処理装置）
４４ 処理部
４５ 記憶部
４５１ 鉄筋規格情報（鉄筋種類情報）
５ 管理サーバ
Ｂ 背景バー（鉄筋撮影用具）
ＢＡ 板材
ＦＬ 焦点距離
Ｌｍ、Ｌ_Ｈ、Ｌｔ カメラからの距離
ＭＫ１、ＭＫ２ マーカ（パターン）
Ｗｐ ピクセル数

Claims (2)

1. 少なくとも一方の面が鉄筋と異なる色である帯状の板材と、前記板材の長手方向に所定の間隔をおいて設けられた複数のパターンとからなる鉄筋撮影用具の、前記板材の面を背景として、撮影装置により撮影された鉄筋の画像のデータを取得した情報処理装置が、前記画像を処理し、前記鉄筋の径長を含む配筋情報を取得する方法であって、
   前記情報処理装置は、
   前記パターンに基づいて、前記画像における１ピクセルあたりの長さである１ピクセル長を特定するステップと、
   前記板材の長さ方向の所定の基準位置から、前記背景に射影された鉄筋の片方の端部までの前記長さ方向に沿ったピクセルの数を第１ピクセル数として求め、前記所定の基準位置から前記背景に射影された鉄筋のもう一方の端部までの前記長さ方向に沿ったピクセルの数を第２ピクセル数として求め、前記長さ方向に沿った前記片方の端部から前記もう一方の端部までのピクセルの数を求めるステップと、
   前記１ピクセル長と、前記求めた前記片方の端部から前記もう一方の端部までのピクセルの数とを乗じることにより、前記板材の長手方向に沿った前記鉄筋の径長を計算するステップと、
   前記１ピクセル長及び前記第１ピクセル数に基づいて、前記撮影装置と、前記鉄筋の片方の径方向の端部との間の距離である第１距離を計算するステップと、
   前記１ピクセル長及び前記第２ピクセル数に基づいて、前記撮影装置と、前記鉄筋のもう一方の径方向の端部との間の距離である第２距離を計算するステップと、
   前記板材の長手方向に沿った鉄筋の径長、前記第１距離及び前記第２距離に基づいて、実際の鉄筋の径長を計算するステップと、
   を実行することを特徴とする配筋情報取得方法。
2. 請求項１に記載の配筋情報取得方法であって、
   前記実際の鉄筋の径長を計算するステップにおいて、前記背景に射影された鉄筋の径長、前記第１距離及び前記第２距離を三辺とする三角形の内接円の直径を前記実際の鉄筋の径長として算出する
   ことを特徴とする配筋情報取得方法。