コンクリートのサンプル加工方法、気泡パラメータの測定方法、並びにその測定方法を実行する測定装置及びプログラム。
【課題】 硬化コンクリートの気泡パラメータの測定作業の迅速化、軽労働化、並びに測定値の高精度化及び客観性を確保できるパラメータ測定方法等を提供する。
【解決手段】 硬化コンクリートの気泡に関するパラメータｎ、Ａ、α、Ｌの測定をコンピュータ１０によって測定するパラメータ測定方法であって、硬化コンクリート１が撮像された画像データＧを取得する取得工程と、その画像データにおける気泡部分Ｋを特定する特定工程と、特定された気泡部分の画像データにおける画素数に基づいてその気泡部分の面積ａ、Ａａを求める面積解析工程と、その気泡部分の面積に基づいて前記硬化コンクリートの気泡に関するパラメータを測定する。
【解決手段】 硬化コンクリートの気泡に関するパラメータｎ、Ａ、α、Ｌの測定をコンピュータ１０によって測定するパラメータ測定方法であって、硬化コンクリート１が撮像された画像データＧを取得する取得工程と、その画像データにおける気泡部分Ｋを特定する特定工程と、特定された気泡部分の画像データにおける画素数に基づいてその気泡部分の面積ａ、Ａａを求める面積解析工程と、その気泡部分の面積に基づいて前記硬化コンクリートの気泡に関するパラメータを測定する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コンクリートのサンプルの加工方法、並びに気泡に関するパラメータの測定方法、測定装置、及び測定用プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
硬化コンクリートの表面が撮像される等して得られた硬化コンクリートの状態から気泡に関するパラメータ（以下「気泡パラメータ」という時がある。）を測定する方法としては、一般にＡＳＴＭ Ｃ−４５７に準拠したリニアトラバース法や修正ポイントカウント法が知られている（例えば、特許文献１及び非特許文献１参照。）。硬化コンクリートの状態を得るためのサンプルの加工方法においては、気泡部分とその他の部分を識別するために蛍光樹脂で気泡内を着色する方法や酸化亜鉛で気泡を埋める方法等が知られている（例えば、非特許文献１参照）。一方、上記の一般的な方法を使用せずにコンクリート内の空気量を測定する方法も知られている（例えば、特許文献２参照）。更に、気泡の面積に基づいて気泡パラメータを測定することが可能であることも知られている（例えば、非特許文献２参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−７２１０５号公報
【特許文献２】特開平１１−２９５１３０号公報
【非特許文献１】原忠勝、外２名、「スキャナー画像によるコンクリートの気泡間隔係数測定法の検討」、Cement Science and Concrete Technology, No.57, 2003
【非特許文献２】小長井宣生、外２名、「気泡断面積測定による硬化コンクリートの気泡パラメータの解析理論」、土木試験所月報、No.396, 1986年5月
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、上記一般的な方法は、硬化コンクリートの状態として検査領域の線や点を計測し、その線や点に基づいて検査領域全体の気泡パラメータを測定するので正確性に欠ける。また、気泡等の要素は人間によって測定されるため、計測時間はサンプル９０ｍｍ×９０ｍｍのサイズでは、測定作業者１人当たり２時間程度を要し、目の疲労と多大な労力が要求される。更に人間による測定は個人差が大きくミスの発生も免れない。
【０００５】
一方、特許文献２における方法は硬化する前の生コンクリートを対象にした方法であり、硬化コンクリートに対しては利用できない。非特許文献２においては、気泡の形状を球と仮定し、硬化コンクリートの表面の気泡部分を球の断面として気泡パラメータが測定可能であることが証明されているだけであり、気泡部分の面積の具体的な測定方法については何も記載されていない。また、従来の加工方法によって加工されたサンプルにおいては、気泡部分と骨材及びセメント組織部分とを数μｍ単位まで明確に分離することは困難であり、また、酸化亜鉛を使用する場合は５００度以上の高温処理が必要となり、コンクリート組織の変形と取り扱い上やけど等の危険性がある。
【０００６】
そこで、本発明は、硬化コンクリートの気泡パラメータの測定作業の迅速化、軽労働化、並びに測定値の高精度化及び客観性を確保できるサンプルの加工方法、及びパラメータ測定方法等を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
以下、本発明について説明する。なお、本発明の理解を容易にするために添付図面の参照符号を括弧書きにて付記するが、それにより本発明が図示の形態に限定されるものではない。
【０００８】
本発明のサンプル加工方法は、気泡に関して検査される硬化コンクリート（４）のサンプル（１）の加工方法であって、前記サンプルの表面（２ａ）を所定の色で着色する工程と、前記表面における気泡部分（Ｋ）を前記所定の色と異なる色の焼石膏によって埋める工程とを有する、ことにより上記の課題を解決する。
【０００９】
本発明のサンプル加工方法によれば、気泡部分と気泡部分以外の部分とを色によって視覚的に識別可能とし、更に、気泡部分には水に溶かした焼石膏を埋めることによって着色する。焼石膏は水に溶けやすく、常温で固まるので、取り扱いが容易である。従って、特別な加熱装置や冷却装置を備える必要なく、気泡部分と気泡部分以外の部分とが明確に識別されたサンプルを容易にしかも短時間で加工することができる。表面を着色する着色料としては、マジック（登録商標）、油性のインキ、ペンキ又は顔料等がある。但し、気泡を塞がずに硬化コンクリートの固有組織を消せるように、使用する着色料の粒子サイズ及び着色後の膜厚等が適切であることが条件となる。サンプルの表面全体に対して本発明による加工を行ってもよいし、表面の一部を検査領域としてその検査領域にのみ加工を行ってもよい。
【００１０】
また、前記埋める工程後に前記サンプルの表面を平面研磨する研磨工程を有していてもよい。これにより、サンプルの表面を最終的に平面化することができ、例えば、当該サンプルの表面を撮像して画像データを得る場合に、より正確な画像データを得ることができる。更に前記着色する工程にて前記表面を着色後、前記埋める工程を行い、前記研磨工程では、前記着色する工程にて着色された部分を残すようにして研磨してもよい。これにより、着色する工程後に研磨工程を行う場合であっても研磨によって着色部分まで削りとられることはない。
【００１１】
更に、前記着色する工程で着色される前記所定の色は、前記焼石膏の色と反対色でもよい。これにより、気泡部分と気泡部分以外の部分とのコントラストが視覚的により明確になると共に、サンプルの表面を２値化した画像データとして取り扱う場合にもより正確な画像データを得ることができる。
【００１２】
本発明のサンプル（１）は、気泡に関して検査される硬化コンクリート（１）のサンプルであって、表面（２ａ）に設けられた検査領域（３）における気泡部分（Ｋ）が焼石膏によって埋められ、前記気泡部分以外の部分（Ｍ）が前記焼石膏の色と異なる色で着色されていることにより、上記の課題を解決する。本発明のサンプルによれば、上述した様に気泡部分と気泡部分以外の部分とを容易な方法によって明確に識別可能にすることができる。尚、「検査領域」の態様には表面の一部である場合と表面全体である場合とを含む。
【００１３】
本発明のパラメータ測定方法は、硬化コンクリートの気泡に関するパラメータ（ｎ、Ａ、α、Ｌ）の測定をコンピュータ（１０）によって測定するパラメータ測定方法であって、硬化コンクリート（１）が撮像された画像データ（Ｇ）を取得する取得工程と、その画像データにおける気泡部分（Ｋ）を特定する特定工程と、特定された気泡部分の画像データにおける画素数に基づいてその気泡部分の面積（ａ、Ａａ）を求める面積解析工程と、その気泡部分の面積に基づいて前記硬化コンクリートの気泡に関するパラメータを測定する測定工程と、を含むことにより上記の課題を解決する。
【００１４】
本発明のパラメータ測定方法によれば、硬化コンクリートの画像データから得られる気泡部分の面積を求め、気泡に関するパラメータを測定する。従って、線や点に関する情報に基づいて気泡に関するパラメータを測定する場合よりも正確な測定結果を得ることができる。気泡部分の面積はその気泡部分の画素数に基づいて求められるため、画素１つに設定された大きさに基づいて気泡部分の面積を求めることができる。また、コンピュータによって画像データの取得から測定まで一貫して行うことができるので、測定時間を大幅に短縮でき、個人差や読取誤差も生じない。解像度や撮像対象位置等の簡単な設定を行うだけで自動的に測定結果を得ることができるので、作業者に大きな負担を要求する煩雑な作業を要しない。
【００１５】
更に、本発明のパラメータ測定方法によれば、有用な再生骨材の採取対象であるコンクリート塊がＡＥコンクリートであるか否かの判断も迅速に行うことができる。例えば、測定結果により円形の気泡が十分混入されていると判断される場合は、当該コンクリート塊を再生コンクリート製品に用い、それ以外のコンクリート塊は路盤材採取で使用するなど、本発明による測定結果を作業工程選択の重要な指標として活用できる。
【００１６】
「硬化コンクリートの気泡に関するパラメータ」とは、空気量、気泡数、比表面積、気泡間隔係数等を含む。「気泡部分の面積を求める」とは、１つの気泡の面積を求めてからその総和として気泡部分全体の面積を求める場合と、初めから気泡部分全体の面積を求める場合とを含む。
【００１７】
「硬化コンクリートが撮像された」とは、検査対象の硬化コンクリートが撮像された場合と硬化コンクリートのサンプルが撮像された場合とを含む。また、実際の大きさのまま撮像される場合と顕微鏡等で拡大されて撮像される場合とを含む。「画像データを取得する」態様には、撮像装置からリアルタイムで画像データを取得する場合と画像データが記憶されている記憶媒体から取得する場合とを含む。「気泡部分の面積に基づいて」の態様には、気泡部分の面積値のみの場合と気泡部分の面積値に他の情報を加えた場合とを含む。
【００１８】
また、本発明のパラメータ測定方法は、前記特定工程にて、前記気泡部分として特定されるべき前記画像データの濃度範囲を特定し、前記面積解析工程にて、前記特定された濃度範囲に含まれる濃度を有する画素が連続する部分を１つの気泡として特定し、その特定された気泡に含まれる画素数に基づいて前記気泡部分の面積を求めてもよい。これにより、各画像データが有する濃度階調を利用して気泡部分を特定できる。例えば２値化処理によって、気泡部分と気泡部分以外の部分とを判別することができる。また、１つの気泡を構成する複数の画素を特定することができるので、気泡毎の面積や総気泡数を求めることができる。尚、「濃度範囲」には特定の濃度値のみの場合も含む。
【００１９】
更に、本発明のパラメータ測定方法は、前記測定工程において測定された気泡に関するパラメータを所定の出力先（１３）へ出力する出力工程が含まれていてもよい。これにより、測定結果を確認でき、更に他のアプリケーションで利用することができる。出力の態様には、測定工程終了後に自動的に出力する場合と、ユーザの所定の操作によって出力する場合とを含む。「出力先」の態様には、ユーザが視覚的に認識できるモニターやプリンタへの出力の他、ファイルへの出力も含む。
【００２０】
本発明の測定装置（１０）は、硬化コンクリート（１）の気泡に関するパラメータ（ｎ、Ａ、α、Ｌ）の測定を行う測定装置であって、硬化コンクリートが撮像された画像データ（Ｇ）を取得する取得手段（１１ｂ）と、その画像データにおける気泡部分（Ｋ）を特定する特定手段（１１ｃ）と、特定された気泡部分の画像データにおける画素数に基づいてその気泡部分の面積（ａ、Ａａ）を求める面積解析手段（１１ｄ）と、その気泡部分の面積に基づいて前記硬化コンクリートの気泡に関するパラメータを測定する測定手段（１１ｅ）と、を有することにより上記の課題を解決する。本発明の測定装置により、上述した本発明の測定方法を実現することが可能である。
【００２１】
従って、本発明の測定装置は、前記特定手段が、前記気泡部分として特定されるべき前記画像データの濃度範囲を特定し、前記面積解析手段が、前記特定された濃度範囲に含まれる濃度を有する画素が連続する部分を１つの気泡として特定し、その特定された気泡に含まれる画素数に基づいて前記気泡部分の面積を求めてもよい。また、前記測定手段が測定した前記パラメータを所定の出力先（１３）へ出力する出力手段が更に含まれていてもよい。
【００２２】
本発明のプログラムは、硬化コンクリート（１）の気泡に関するパラメータ（ｎ、Ａ、α、Ｌ）の測定をコンピュータ（１０）に実行させるプログラムであって、前記コンピュータを、硬化コンクリートが撮像された画像データ（Ｇ）を取得する取得手段（１１ｂ）、その画像データにおける気泡部分（Ｋ）を特定する特定手段（１１ｃ）、特定された気泡部分の画像データにおける画素数に基づいてその気泡部分の面積（ａ、Ａａ）を求める面積解析手段（１１ｄ）、そして、その気泡部分の面積に基づいて前記硬化コンクリートの気泡に関するパラメータを測定する測定手段（１１ｅ）として機能させる、ことにより上記の課題を解決する。本発明のプログラムにより、上述した本発明の測定方法をコンピュータによって実現することができる。
【発明の効果】
【００２３】
以上説明したように、本発明によれば、硬化コンクリートのサンプルの表面における気泡部分を焼石膏によって埋め、硬化コンクリートが撮像された画像データのうち気泡部分として特定された部分の面積を求める面積解析を行い、その面積に基づいて、気泡パラメータを測定することにより、気泡パラメータの測定作業の迅速化、軽労働化、並びに測定値の高精度化及び客観性を実現するサンプルの加工方法、及びパラメータ測定方法等を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
図１（ａ）は、本発明における硬化コンクリートのサンプル１の一形態を示す図である。サンプル１は円柱形で、上底面２の表面の一部に気泡パラメータを測定するための検査領域３が設けられている。検査領域３は、図１（ｂ）に示すように、黒いマジック（登録商標）で全体的に着色され、複数の白い粒領域が点在している。各白い粒領域は気泡に該当する凹部が焼石膏で埋められたものである。以下、複数の気泡に該当する部分を総称して「気泡部分Ｋ」といい、１つの気泡の気泡部分を気泡部分Ｋと区別する必要がある時は「気泡部分ｋ」という。また、黒く着色された領域は硬化コンクリートの骨材やモルタル組織の部分であり、以下、「骨材部分Ｍ」という。
【００２５】
図２及び図３（ａ）〜（ｃ）を用いて図１（ａ）に示すサンプル１を得る手順について説明する。まず、図２に示すように、検査対象の硬化コンクリート４より円柱形のサンプルコア５を切り出し、更に、サンプルコア５の中程から円柱形の未処理サンプル１´を切り出す。
【００２６】
図３（ａ）に示すように、未処理サンプル１´の上底面２ａ及び下底面２ｂをそれぞれ平面研磨し、その後、図３（ｂ）に示すように上底面２ａのみを鏡面研磨する。平面研磨及び鏡面研磨は、砥石や紙ヤスリ等を用いて従来既知の方法によって行えばよい。鏡面研磨後、図３（ｃ）に示すように、上底面２ａの検査領域３全体を黒いマジック（登録商標）で塗りつぶす。
【００２７】
その後、検査領域３における気泡部分Ｋを焼石膏で埋める。焼石膏は水に溶けやすく、また常温ですぐに固体化する。従って、水で溶いた焼石膏を各気泡部分ｋに埋め、そのまましばらく放置することにより、気泡部分Ｋを焼石膏によって容易に埋めることができる。また、余分な焼石膏は水によって溶かしてぬぐうことにより簡単に除去することができる。
【００２８】
上記要領によって検査領域３の気泡部分Ｋを焼石膏で埋めた後、気泡部分Ｋに埋められた焼石膏によって生じる検査領域３の凹凸を平面化するため、検査領域３の表面を再研磨する。これによって余分な焼石膏が除去される。この再研磨によってサンプル１が完成する。
【００２９】
次に、本発明の気泡パラメータの測定方法について説明する。本形態では、測定装置１０によって、サンプル１の画像データを取得し、気泡パラメータを測定する。図４は本発明の測定装置１０及び周辺機器１２、１３、１４のそれぞれの一例を示す図である。本形態の測定装置１０は、コンピュータとして構成され、ユーザの指示やプログラムに応じて測定装置１０の各種動作を制御する制御部１１を有する。制御部１１にはキーボード１２ａやマウス１２ｂ等のユーザ指示部１２と、各種データの出力先としてのモニター１３ａやプリンタ１３ｂ等の出力部１３と、サンプル１を撮像するＣＣＤカメラ１４ａ、スキャナ１４ｂ、顕微鏡カメラ１４ｃ等の画像データ入力部１４と、がそれぞれ各ドライブを通して接続されている。
【００３０】
制御部１１は、ＣＰＵ及びその動作に必要なＲＡＭ、ＲＯＭ等の記憶手段１１ａを備えている。記憶手段１１ａは、本発明の気泡パラメータ測定方法を実現するプログラムも記憶され、制御部１１は当該プログラムに従うことにより、主に取得手段１１ｂ、特定手段１１ｃ、面積解析手段１１ｄ、測定手段１１ｅ、そして出力手段１１ｆとして機能する。ユーザが設定すべき内容は、制御部１１の指示によってモニター１３ａに適宜表示され、ユーザの設定を促す。ユーザはユーザ指示部１２の各装置１２ａ、１２ｂを操作することによって所望の設定を行う。
【００３１】
その設定内容は制御部１１へ入力され、制御部１１の制御によって設定内容に応じた処理が行われる。画像データ入力部１４は、測定装置１０へ画像データを提供できるものであればよく、サンプル１を撮像する上記撮像装置１４ａ、１４ｂ、１４ｃの他、サンプル１が撮像された画像データが既に記憶されているＣＤ−ＲＯＭやＭＯ等の記憶媒体の読取装置１４ｄであってもよい。
【００３２】
測定装置１０によって行われる気泡パラメータ測定処理の流れを図５のフローチャートに従って説明する。パラメータ測定処理における各処理は測定装置１０の制御部１１によって制御される。まず、画像取得処理（ステップＳ２０）において、サンプル１の検査領域３のデジタル画像データを画像データ入力部１４から取得し、取得した画像データをモニター１３ａに表示する。これによって、制御部１１は取得手段１１ｂとして機能する。モニター１３ａに表示される画像データＧは、図６に示すように、黒に近い色の骨材部分Ｍに白に近い色の複数の気泡部分ｋ…ｋが点在する。以下、この画像データＧを視野領域、画像データＧの大きさを視野サイズという時がある。尚、いずれの撮像装置１４ａ、１４ｂ、１４ｃを利用するかはユーザが計測対象気泡径サイズと視野サイズのバランスにより選択すればよい。
【００３３】
本発明の測定装置１０は、画像データ入力部１４からの各種データ形式に対応できるように各種ドライバが備えられている。対応可能なデータ形式には、例えば、ＢＩＴＭＡＰ、ＪＰＥＧ、ＲＡＷ及びＴＩＦＦ、ＴＷＡＩＮ規格、ＮＴＳＣ、ＰＡＬ，カメラリンク及びＩＥＥＥ規格等がある。尚、モニター１３ａに表示された画像データＧは、ユーザの設定によって拡大、縮小及び反転が可能であり、更に濃度調整、複数の画像の合成によるマルチ画像、及び撮影倍率校正データの入力も可能である。尚、画像データＧの解像度は目的最小気泡径サイズにより異なるが、最小気泡面積の構成画素数が９画素以上となることが望ましい。
【００３４】
ユーザが所定の操作を行うことにより、図７に示すツール画面Ｔがモニター１３ａに画像データＧと共に表示される。ツール画面Ｔには、各種処理を指示できる選択ボタンＢ１、Ｂ２、Ｂ３及び所望の数値を設定できる入力欄Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３が設けられている。選択ボタンには、画像データＧの画像調整処理や２値化処理についての指示を行うボタン群Ｂ１、パラメータ測定の開始を指示する測定開始ボタンＢ２、測定結果一覧表の出力を指示する測定結果一覧表示ボタンＢ３等がある。画像調整処理、２値化処理の詳細及び入力欄Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３については後述する。
【００３５】
本形態では、画像データＧを調整する画像調整処理として、例えば、色調補正、鮮鋭化処理、平滑化処理及びフィルタ加工が備えられている。色調補正は、レベル、ガンマ、対数及びベジェカーブ等によるデジタル画像濃度の補正であり、鮮鋭化処理は、輪郭強調及びハイガウス等による画質の改善処理であり、平滑化処理は、単純・加重平均、メディアン及びガウスフィルタ等による画質の改善処理であり、フィルタ加工は、非線形及びランクフィルタ等による画像の加工処理である。
【００３６】
画像取得処理が終了後、ボタン群Ｂ１の「自動計測条件設定」が選択されることにより、画像データＧにおける気泡部分Ｋを特定する気泡特定処理を実施することができる（ステップＳ３０）。気泡特定処理においては、画像データＧに対して２値化処理を行う。２値化処理では、気泡部分Ｋとして特定されるべき濃度範囲（以下、「２値化レベル」という。）がユーザによって設定されると、その設定された２値化レベルに基づいて、気泡部分Ｋとして特定されるべきすべての画素には気泡部分Ｋを示す濃度値を設定し、気泡部分Ｋ以外の骨材部分Ｍとして特定されるべきすべての画素には骨材部分Ｍを示す濃度値を設定する。これにより、制御部１１は特定手段１１ｃとして機能する。
【００３７】
以下、気泡特定処理について具体的に説明する。ボタン群Ｂ１の「自動計測条件設定」が選択されると、図１０（ａ）に示すような２値化レベルを設定できる画面ＴＳが表示される。画面ＴＳの設定選択領域Ｒ４が示すように、本形態では、２値化処理として、手動２値化処理、自動２値化処理及び指定２値化処理が備えられている。ユーザは上記３種の２値化処理からいずれかの処理を適宜選択することができる。指定２値化処理では、ユーザが指定した数値によって２値化レベルが決定される。図１０（ａ）の画面ＴＳは、指定２値化処理が選択され、レベル指定領域Ｒ５に２値化レベルが３０〜１３９の範囲で設定された様子を示す。これにより、後述の面積解析処理にて濃度範囲３０〜１３９の画素が気泡を構成する画素として判断される。
【００３８】
手動２値化処理では、図１０（ｂ）に示すような画像データＧの濃度プロファイルがモニター１３ａに表示されるので、ユーザはプロファイル上をマウスでスライドさせながら２値化レベルを設定できる。また、自動２値化処理では、画像データＧの濃度分布を計算して統計判別法により２値化レベルが自動的に設定される。
【００３９】
上述した方法によって２値化レベルが設定されると、画像データＧにおいて、気泡部分Ｋとすべき画素、即ち濃度範囲３０〜１３９のすべての画素に濃度値０（白）を設定し、気泡部分Ｋとすべき画素以外のすべての画素に濃度値１（黒）を設定する。即ち、各画素の濃度値は０か１で２値化される。以下、この２値化された画素を「ドット」という。
【００４０】
尚、本形態では、２値化処理された画像データＧに対して行える画像調整処理として、孤立点処理、穴埋め処理、図形分離処理、及び不要粒子削除処理が備えられている。孤立点処理では、各種の画像フィルタでノイズ成分を除去でき、穴埋め処理では、気泡部分ｋの内部に気泡部分ｋとして特定されない濃度部分が存在する場合に、その気泡部分ｋの全体を気泡部分ｋとして特定される濃度にすることができ、図形分離処理では、気泡部分ｋを構成するドットの大きさを調整することにより接続している２つの気泡部分ｋを分離でき、不要粒子削除処理では、計測の対象から外れる気泡部分ｋを画像データＧから除去することができる。これらの処理により、所望の測定条件でより正確な測定値を得られるような設定を行うことができる。例えば、この方法により大きな骨材断面中の気泡を取り除くことができる。
【００４１】
また、画面Ｔの入力欄Ｒ１は１ｍｍ当たりのドット数をユーザが設定できる欄であり、設定された数値に応じてドットの大きさが変化する。また、入力欄Ｒ３は計測対象気泡径をユーザが設定できる欄であり、設定された数値に応じて不要と判断された気泡部分ｋは除去される。
【００４２】
気泡特定処理後、面積解析処理へ進む（ステップＳ４０）。面積解析処理では、各気泡部分ｋを特定し、各気泡部分ｋの気泡実測面積ａ、複数の気泡部分ｋのそれぞれの気泡実測面積ａの総和である総和面積Ａａ、画像データＧ全体の面積である視野面積Ａｔ及びセメントペースト容積比Ｐが算出される。図７には、視野面積Ａｔの値Ｃ１とペースト容積比Ｐの値Ｃ２とが得られてツール画面Ｔに表示された様子が示されている。視野面積Ａｔは入力欄Ｒ１で設定された１ドットの大きさに基づいて算出される。セメントペースト容積比Ｐは入力欄Ｒ２にユーザによって入力されたコンクリート配合におけるセメント及び水の単位量（ｋｇ／ｍ３）により算出される。
【００４３】
気泡実測面積ａ及び総和面積Ａａの算出手順について説明する。まず、各気泡部分ｋの気泡実測面積ａを、その気泡部分ｋに含まれるドット数に基づいて求める。具体的には、濃度値０（白）のドットが連続する部分を１つの気泡部分ｋと判断し、その気泡部分ｋに含まれるドット数の合計を求め、入力欄Ｒ１にて設定された１ドットの大きさに基づいて気泡部分ｋの実測面積を求める。次に、算出された各気泡実測面積ａに基づいて、下記の式１から円相当径λｍｉｎを求める。式１から明らかなように、円相当径λｍｉｎは、各気泡部分ｋを円形と仮定した場合の、その円の直径に相当する。
【００４４】
尚、気泡実測面積ａを求めた気泡部分ｋの数を視野内気泡数Ｎにカウントする。次に、下記式２によって総和面積Ａａを求める。以上により、制御部１１は面積解析手段１１ｄとして機能する。式２から明らかなように、総和面積Ａａは各気泡部分ｋを円形として仮定した場合の総和面積である。面積解析処理にて求められた各気泡実測面積ａ、各円相当径λｍｉｎ、総和面積Ａａ等は、後述の測定処理及び出力処理にて利用できるように記憶手段１１ａに適宜記憶される。
【００４５】
【数１】
【００４６】
【数２】
【００４７】
面積解析処理終了後、ツール画面Ｔにおける測定開始ボタンＢ２が選択されると、各気泡パラメータの測定処理が行われる（ステップＳ５０）。気泡パラメータには、単位測定面積当たりの気泡数ｎ、空気量Ａ、比表面積α、及び気泡間隔係数Ｌがある。本形態では気泡の形状を球と仮定し、各パラメータは以下に示す各式３〜７によって算出する。この算出に当たり、記憶手段１１ａに記憶された円相当径λｍｉｎ及び総和面積Ａａ等を必要に応じて参照する。これにより、制御部１１は測定手段１１ｅとして機能する。尚、式５におけるβは気泡面積の平均値である。上記各パラメータが各式３〜７によって得られることは上記の非特許文献２において証明されている。
【００４８】
【数３】
【００４９】
【数４】
【００５０】
【数５】
【００５１】
【数６】
【００５２】
【数７】
【００５３】
測定処理終了後、出力処理（ステップＳ６０）へ進み、算出された各値は、図８に示すようにツール画面Ｔの結果表示欄Ｄに表示される。また、ツール画面Ｔの測定結果一覧表示ボタンＢ３が選択されると、図９に示すような測定結果一覧表がモニター１３ａに表示される。印刷ボタンＢ４の選択によって、この測定結果一覧表をプリンタ１３ｂに印刷させることができる。また、データ形式に関するボタンＢ５の選択によって、選択されたデータ形式でファイル出力させ、そのファイルを所望の記憶媒体に記憶させることもできる。これにより制御部１１は出力手段１１ｆとして機能する。
【００５４】
本発明は、上述した形態に限らず種々の形態にて実施してよい。例えば、制御部１１の各手段は物理的に異なる構成で独立して存在し、有線又は無線通信等によって接続されることにより実質的に１つの制御部１１を構成してもよい。また、サンプル１の加工手順における上下底面部２ａ、２ｂに対して行う平面研磨は省略してもよい。画素を２値化する際の濃度値は０と１に限らず、異なる値として識別できる２つの値でもよい。測定処理は、測定開始ボタンＢ２の選択がなくても面積解析処理後直ちに行われてもよい。測定面積Ａｔは画像サイズ情報及び解像度情報から手動で算出してもよい。
【実施例】
【００５５】
（１）実施例
読取解像度を１８００ｄｐｉ前後としたスキャナを介して画像データを取得し、下記の条件で本発明の測定方法にて気泡パラメータを測定した測定結果を表１に示す。表１は、１つの硬化コンクリートから９つのサンプルを作成し、それぞれの測定結果を一覧した表である。表１に示す結果により、本発明の測定方法によれば精度よく測定できることがわかる。
１．画像データの視野サイズ：４０ｍｍ×４０ｍｍ
２．対象気泡サイズ：円相当径が１８μｍ〜１１１０μｍ
３．セメントペースト容積比Ｐ：２７．４６８３
【００５６】
【表１】
【００５７】
（２）比較例
リニアトラバース法によって得られる測定結果と本発明の測定方法によって得られる測定結果を比較した表を表２に示す。リニアトラバース法はライン測定値から全領域の値を推測する方法であるため、本発明の測定方法と直接比較できる項目は少ないが、平均弦長及び比表面積において非常に似た傾向を示している。
【００５８】
【表２】
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】（ａ）は本発明のサンプルの一形態を示す図であり、（ｂ）はサンプルの検査領域の拡大図。
【図２】コンクリート塊からサンプルが切り出されるようすを示す図。
【図３】（ａ）はサンプルが平面研磨された図であり、（ｂ）はサンプルが鏡面研磨された図であり、（ｃ）は検査領域が着色されたようすを示す図。
【図４】本発明の測定装置及び周辺機器の一形態を示す図。
【図５】図４に示す測定装置において行われる気泡パラメータ測定処理の流れを示す図。
【図６】図４に示す測定装置において取得された画像データの一例を示す図。
【図７】モニターに表示されるツール画面の一例を示す図。
【図８】測定結果が表示された図７に示すツール画面。
【図９】モニターに表示される測定結果一覧表の一例を示す図。
【図１０】（ａ）は２値化レベルを設定する画面の一例を示し、（ｂ）は手動２値化処理を行う画面の一例を示す図。
【符号の説明】
【００６０】
１ サンプル
１０ 測定装置
１１ｂ 取得手段
１１ｃ 特定手段
１１ｄ 面積解析手段
１１ｅ 測定手段
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コンクリートのサンプルの加工方法、並びに気泡に関するパラメータの測定方法、測定装置、及び測定用プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
硬化コンクリートの表面が撮像される等して得られた硬化コンクリートの状態から気泡に関するパラメータ（以下「気泡パラメータ」という時がある。）を測定する方法としては、一般にＡＳＴＭ Ｃ−４５７に準拠したリニアトラバース法や修正ポイントカウント法が知られている（例えば、特許文献１及び非特許文献１参照。）。硬化コンクリートの状態を得るためのサンプルの加工方法においては、気泡部分とその他の部分を識別するために蛍光樹脂で気泡内を着色する方法や酸化亜鉛で気泡を埋める方法等が知られている（例えば、非特許文献１参照）。一方、上記の一般的な方法を使用せずにコンクリート内の空気量を測定する方法も知られている（例えば、特許文献２参照）。更に、気泡の面積に基づいて気泡パラメータを測定することが可能であることも知られている（例えば、非特許文献２参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−７２１０５号公報
【特許文献２】特開平１１−２９５１３０号公報
【非特許文献１】原忠勝、外２名、「スキャナー画像によるコンクリートの気泡間隔係数測定法の検討」、Cement Science and Concrete Technology, No.57, 2003
【非特許文献２】小長井宣生、外２名、「気泡断面積測定による硬化コンクリートの気泡パラメータの解析理論」、土木試験所月報、No.396, 1986年5月
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、上記一般的な方法は、硬化コンクリートの状態として検査領域の線や点を計測し、その線や点に基づいて検査領域全体の気泡パラメータを測定するので正確性に欠ける。また、気泡等の要素は人間によって測定されるため、計測時間はサンプル９０ｍｍ×９０ｍｍのサイズでは、測定作業者１人当たり２時間程度を要し、目の疲労と多大な労力が要求される。更に人間による測定は個人差が大きくミスの発生も免れない。
【０００５】
一方、特許文献２における方法は硬化する前の生コンクリートを対象にした方法であり、硬化コンクリートに対しては利用できない。非特許文献２においては、気泡の形状を球と仮定し、硬化コンクリートの表面の気泡部分を球の断面として気泡パラメータが測定可能であることが証明されているだけであり、気泡部分の面積の具体的な測定方法については何も記載されていない。また、従来の加工方法によって加工されたサンプルにおいては、気泡部分と骨材及びセメント組織部分とを数μｍ単位まで明確に分離することは困難であり、また、酸化亜鉛を使用する場合は５００度以上の高温処理が必要となり、コンクリート組織の変形と取り扱い上やけど等の危険性がある。
【０００６】
そこで、本発明は、硬化コンクリートの気泡パラメータの測定作業の迅速化、軽労働化、並びに測定値の高精度化及び客観性を確保できるサンプルの加工方法、及びパラメータ測定方法等を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
以下、本発明について説明する。なお、本発明の理解を容易にするために添付図面の参照符号を括弧書きにて付記するが、それにより本発明が図示の形態に限定されるものではない。
【０００８】
本発明のサンプル加工方法は、気泡に関して検査される硬化コンクリート（４）のサンプル（１）の加工方法であって、前記サンプルの表面（２ａ）を所定の色で着色する工程と、前記表面における気泡部分（Ｋ）を前記所定の色と異なる色の焼石膏によって埋める工程とを有する、ことにより上記の課題を解決する。
【０００９】
本発明のサンプル加工方法によれば、気泡部分と気泡部分以外の部分とを色によって視覚的に識別可能とし、更に、気泡部分には水に溶かした焼石膏を埋めることによって着色する。焼石膏は水に溶けやすく、常温で固まるので、取り扱いが容易である。従って、特別な加熱装置や冷却装置を備える必要なく、気泡部分と気泡部分以外の部分とが明確に識別されたサンプルを容易にしかも短時間で加工することができる。表面を着色する着色料としては、マジック（登録商標）、油性のインキ、ペンキ又は顔料等がある。但し、気泡を塞がずに硬化コンクリートの固有組織を消せるように、使用する着色料の粒子サイズ及び着色後の膜厚等が適切であることが条件となる。サンプルの表面全体に対して本発明による加工を行ってもよいし、表面の一部を検査領域としてその検査領域にのみ加工を行ってもよい。
【００１０】
また、前記埋める工程後に前記サンプルの表面を平面研磨する研磨工程を有していてもよい。これにより、サンプルの表面を最終的に平面化することができ、例えば、当該サンプルの表面を撮像して画像データを得る場合に、より正確な画像データを得ることができる。更に前記着色する工程にて前記表面を着色後、前記埋める工程を行い、前記研磨工程では、前記着色する工程にて着色された部分を残すようにして研磨してもよい。これにより、着色する工程後に研磨工程を行う場合であっても研磨によって着色部分まで削りとられることはない。
【００１１】
更に、前記着色する工程で着色される前記所定の色は、前記焼石膏の色と反対色でもよい。これにより、気泡部分と気泡部分以外の部分とのコントラストが視覚的により明確になると共に、サンプルの表面を２値化した画像データとして取り扱う場合にもより正確な画像データを得ることができる。
【００１２】
本発明のサンプル（１）は、気泡に関して検査される硬化コンクリート（１）のサンプルであって、表面（２ａ）に設けられた検査領域（３）における気泡部分（Ｋ）が焼石膏によって埋められ、前記気泡部分以外の部分（Ｍ）が前記焼石膏の色と異なる色で着色されていることにより、上記の課題を解決する。本発明のサンプルによれば、上述した様に気泡部分と気泡部分以外の部分とを容易な方法によって明確に識別可能にすることができる。尚、「検査領域」の態様には表面の一部である場合と表面全体である場合とを含む。
【００１３】
本発明のパラメータ測定方法は、硬化コンクリートの気泡に関するパラメータ（ｎ、Ａ、α、Ｌ）の測定をコンピュータ（１０）によって測定するパラメータ測定方法であって、硬化コンクリート（１）が撮像された画像データ（Ｇ）を取得する取得工程と、その画像データにおける気泡部分（Ｋ）を特定する特定工程と、特定された気泡部分の画像データにおける画素数に基づいてその気泡部分の面積（ａ、Ａａ）を求める面積解析工程と、その気泡部分の面積に基づいて前記硬化コンクリートの気泡に関するパラメータを測定する測定工程と、を含むことにより上記の課題を解決する。
【００１４】
本発明のパラメータ測定方法によれば、硬化コンクリートの画像データから得られる気泡部分の面積を求め、気泡に関するパラメータを測定する。従って、線や点に関する情報に基づいて気泡に関するパラメータを測定する場合よりも正確な測定結果を得ることができる。気泡部分の面積はその気泡部分の画素数に基づいて求められるため、画素１つに設定された大きさに基づいて気泡部分の面積を求めることができる。また、コンピュータによって画像データの取得から測定まで一貫して行うことができるので、測定時間を大幅に短縮でき、個人差や読取誤差も生じない。解像度や撮像対象位置等の簡単な設定を行うだけで自動的に測定結果を得ることができるので、作業者に大きな負担を要求する煩雑な作業を要しない。
【００１５】
更に、本発明のパラメータ測定方法によれば、有用な再生骨材の採取対象であるコンクリート塊がＡＥコンクリートであるか否かの判断も迅速に行うことができる。例えば、測定結果により円形の気泡が十分混入されていると判断される場合は、当該コンクリート塊を再生コンクリート製品に用い、それ以外のコンクリート塊は路盤材採取で使用するなど、本発明による測定結果を作業工程選択の重要な指標として活用できる。
【００１６】
「硬化コンクリートの気泡に関するパラメータ」とは、空気量、気泡数、比表面積、気泡間隔係数等を含む。「気泡部分の面積を求める」とは、１つの気泡の面積を求めてからその総和として気泡部分全体の面積を求める場合と、初めから気泡部分全体の面積を求める場合とを含む。
【００１７】
「硬化コンクリートが撮像された」とは、検査対象の硬化コンクリートが撮像された場合と硬化コンクリートのサンプルが撮像された場合とを含む。また、実際の大きさのまま撮像される場合と顕微鏡等で拡大されて撮像される場合とを含む。「画像データを取得する」態様には、撮像装置からリアルタイムで画像データを取得する場合と画像データが記憶されている記憶媒体から取得する場合とを含む。「気泡部分の面積に基づいて」の態様には、気泡部分の面積値のみの場合と気泡部分の面積値に他の情報を加えた場合とを含む。
【００１８】
また、本発明のパラメータ測定方法は、前記特定工程にて、前記気泡部分として特定されるべき前記画像データの濃度範囲を特定し、前記面積解析工程にて、前記特定された濃度範囲に含まれる濃度を有する画素が連続する部分を１つの気泡として特定し、その特定された気泡に含まれる画素数に基づいて前記気泡部分の面積を求めてもよい。これにより、各画像データが有する濃度階調を利用して気泡部分を特定できる。例えば２値化処理によって、気泡部分と気泡部分以外の部分とを判別することができる。また、１つの気泡を構成する複数の画素を特定することができるので、気泡毎の面積や総気泡数を求めることができる。尚、「濃度範囲」には特定の濃度値のみの場合も含む。
【００１９】
更に、本発明のパラメータ測定方法は、前記測定工程において測定された気泡に関するパラメータを所定の出力先（１３）へ出力する出力工程が含まれていてもよい。これにより、測定結果を確認でき、更に他のアプリケーションで利用することができる。出力の態様には、測定工程終了後に自動的に出力する場合と、ユーザの所定の操作によって出力する場合とを含む。「出力先」の態様には、ユーザが視覚的に認識できるモニターやプリンタへの出力の他、ファイルへの出力も含む。
【００２０】
本発明の測定装置（１０）は、硬化コンクリート（１）の気泡に関するパラメータ（ｎ、Ａ、α、Ｌ）の測定を行う測定装置であって、硬化コンクリートが撮像された画像データ（Ｇ）を取得する取得手段（１１ｂ）と、その画像データにおける気泡部分（Ｋ）を特定する特定手段（１１ｃ）と、特定された気泡部分の画像データにおける画素数に基づいてその気泡部分の面積（ａ、Ａａ）を求める面積解析手段（１１ｄ）と、その気泡部分の面積に基づいて前記硬化コンクリートの気泡に関するパラメータを測定する測定手段（１１ｅ）と、を有することにより上記の課題を解決する。本発明の測定装置により、上述した本発明の測定方法を実現することが可能である。
【００２１】
従って、本発明の測定装置は、前記特定手段が、前記気泡部分として特定されるべき前記画像データの濃度範囲を特定し、前記面積解析手段が、前記特定された濃度範囲に含まれる濃度を有する画素が連続する部分を１つの気泡として特定し、その特定された気泡に含まれる画素数に基づいて前記気泡部分の面積を求めてもよい。また、前記測定手段が測定した前記パラメータを所定の出力先（１３）へ出力する出力手段が更に含まれていてもよい。
【００２２】
本発明のプログラムは、硬化コンクリート（１）の気泡に関するパラメータ（ｎ、Ａ、α、Ｌ）の測定をコンピュータ（１０）に実行させるプログラムであって、前記コンピュータを、硬化コンクリートが撮像された画像データ（Ｇ）を取得する取得手段（１１ｂ）、その画像データにおける気泡部分（Ｋ）を特定する特定手段（１１ｃ）、特定された気泡部分の画像データにおける画素数に基づいてその気泡部分の面積（ａ、Ａａ）を求める面積解析手段（１１ｄ）、そして、その気泡部分の面積に基づいて前記硬化コンクリートの気泡に関するパラメータを測定する測定手段（１１ｅ）として機能させる、ことにより上記の課題を解決する。本発明のプログラムにより、上述した本発明の測定方法をコンピュータによって実現することができる。
【発明の効果】
【００２３】
以上説明したように、本発明によれば、硬化コンクリートのサンプルの表面における気泡部分を焼石膏によって埋め、硬化コンクリートが撮像された画像データのうち気泡部分として特定された部分の面積を求める面積解析を行い、その面積に基づいて、気泡パラメータを測定することにより、気泡パラメータの測定作業の迅速化、軽労働化、並びに測定値の高精度化及び客観性を実現するサンプルの加工方法、及びパラメータ測定方法等を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
図１（ａ）は、本発明における硬化コンクリートのサンプル１の一形態を示す図である。サンプル１は円柱形で、上底面２の表面の一部に気泡パラメータを測定するための検査領域３が設けられている。検査領域３は、図１（ｂ）に示すように、黒いマジック（登録商標）で全体的に着色され、複数の白い粒領域が点在している。各白い粒領域は気泡に該当する凹部が焼石膏で埋められたものである。以下、複数の気泡に該当する部分を総称して「気泡部分Ｋ」といい、１つの気泡の気泡部分を気泡部分Ｋと区別する必要がある時は「気泡部分ｋ」という。また、黒く着色された領域は硬化コンクリートの骨材やモルタル組織の部分であり、以下、「骨材部分Ｍ」という。
【００２５】
図２及び図３（ａ）〜（ｃ）を用いて図１（ａ）に示すサンプル１を得る手順について説明する。まず、図２に示すように、検査対象の硬化コンクリート４より円柱形のサンプルコア５を切り出し、更に、サンプルコア５の中程から円柱形の未処理サンプル１´を切り出す。
【００２６】
図３（ａ）に示すように、未処理サンプル１´の上底面２ａ及び下底面２ｂをそれぞれ平面研磨し、その後、図３（ｂ）に示すように上底面２ａのみを鏡面研磨する。平面研磨及び鏡面研磨は、砥石や紙ヤスリ等を用いて従来既知の方法によって行えばよい。鏡面研磨後、図３（ｃ）に示すように、上底面２ａの検査領域３全体を黒いマジック（登録商標）で塗りつぶす。
【００２７】
その後、検査領域３における気泡部分Ｋを焼石膏で埋める。焼石膏は水に溶けやすく、また常温ですぐに固体化する。従って、水で溶いた焼石膏を各気泡部分ｋに埋め、そのまましばらく放置することにより、気泡部分Ｋを焼石膏によって容易に埋めることができる。また、余分な焼石膏は水によって溶かしてぬぐうことにより簡単に除去することができる。
【００２８】
上記要領によって検査領域３の気泡部分Ｋを焼石膏で埋めた後、気泡部分Ｋに埋められた焼石膏によって生じる検査領域３の凹凸を平面化するため、検査領域３の表面を再研磨する。これによって余分な焼石膏が除去される。この再研磨によってサンプル１が完成する。
【００２９】
次に、本発明の気泡パラメータの測定方法について説明する。本形態では、測定装置１０によって、サンプル１の画像データを取得し、気泡パラメータを測定する。図４は本発明の測定装置１０及び周辺機器１２、１３、１４のそれぞれの一例を示す図である。本形態の測定装置１０は、コンピュータとして構成され、ユーザの指示やプログラムに応じて測定装置１０の各種動作を制御する制御部１１を有する。制御部１１にはキーボード１２ａやマウス１２ｂ等のユーザ指示部１２と、各種データの出力先としてのモニター１３ａやプリンタ１３ｂ等の出力部１３と、サンプル１を撮像するＣＣＤカメラ１４ａ、スキャナ１４ｂ、顕微鏡カメラ１４ｃ等の画像データ入力部１４と、がそれぞれ各ドライブを通して接続されている。
【００３０】
制御部１１は、ＣＰＵ及びその動作に必要なＲＡＭ、ＲＯＭ等の記憶手段１１ａを備えている。記憶手段１１ａは、本発明の気泡パラメータ測定方法を実現するプログラムも記憶され、制御部１１は当該プログラムに従うことにより、主に取得手段１１ｂ、特定手段１１ｃ、面積解析手段１１ｄ、測定手段１１ｅ、そして出力手段１１ｆとして機能する。ユーザが設定すべき内容は、制御部１１の指示によってモニター１３ａに適宜表示され、ユーザの設定を促す。ユーザはユーザ指示部１２の各装置１２ａ、１２ｂを操作することによって所望の設定を行う。
【００３１】
その設定内容は制御部１１へ入力され、制御部１１の制御によって設定内容に応じた処理が行われる。画像データ入力部１４は、測定装置１０へ画像データを提供できるものであればよく、サンプル１を撮像する上記撮像装置１４ａ、１４ｂ、１４ｃの他、サンプル１が撮像された画像データが既に記憶されているＣＤ−ＲＯＭやＭＯ等の記憶媒体の読取装置１４ｄであってもよい。
【００３２】
測定装置１０によって行われる気泡パラメータ測定処理の流れを図５のフローチャートに従って説明する。パラメータ測定処理における各処理は測定装置１０の制御部１１によって制御される。まず、画像取得処理（ステップＳ２０）において、サンプル１の検査領域３のデジタル画像データを画像データ入力部１４から取得し、取得した画像データをモニター１３ａに表示する。これによって、制御部１１は取得手段１１ｂとして機能する。モニター１３ａに表示される画像データＧは、図６に示すように、黒に近い色の骨材部分Ｍに白に近い色の複数の気泡部分ｋ…ｋが点在する。以下、この画像データＧを視野領域、画像データＧの大きさを視野サイズという時がある。尚、いずれの撮像装置１４ａ、１４ｂ、１４ｃを利用するかはユーザが計測対象気泡径サイズと視野サイズのバランスにより選択すればよい。
【００３３】
本発明の測定装置１０は、画像データ入力部１４からの各種データ形式に対応できるように各種ドライバが備えられている。対応可能なデータ形式には、例えば、ＢＩＴＭＡＰ、ＪＰＥＧ、ＲＡＷ及びＴＩＦＦ、ＴＷＡＩＮ規格、ＮＴＳＣ、ＰＡＬ，カメラリンク及びＩＥＥＥ規格等がある。尚、モニター１３ａに表示された画像データＧは、ユーザの設定によって拡大、縮小及び反転が可能であり、更に濃度調整、複数の画像の合成によるマルチ画像、及び撮影倍率校正データの入力も可能である。尚、画像データＧの解像度は目的最小気泡径サイズにより異なるが、最小気泡面積の構成画素数が９画素以上となることが望ましい。
【００３４】
ユーザが所定の操作を行うことにより、図７に示すツール画面Ｔがモニター１３ａに画像データＧと共に表示される。ツール画面Ｔには、各種処理を指示できる選択ボタンＢ１、Ｂ２、Ｂ３及び所望の数値を設定できる入力欄Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３が設けられている。選択ボタンには、画像データＧの画像調整処理や２値化処理についての指示を行うボタン群Ｂ１、パラメータ測定の開始を指示する測定開始ボタンＢ２、測定結果一覧表の出力を指示する測定結果一覧表示ボタンＢ３等がある。画像調整処理、２値化処理の詳細及び入力欄Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３については後述する。
【００３５】
本形態では、画像データＧを調整する画像調整処理として、例えば、色調補正、鮮鋭化処理、平滑化処理及びフィルタ加工が備えられている。色調補正は、レベル、ガンマ、対数及びベジェカーブ等によるデジタル画像濃度の補正であり、鮮鋭化処理は、輪郭強調及びハイガウス等による画質の改善処理であり、平滑化処理は、単純・加重平均、メディアン及びガウスフィルタ等による画質の改善処理であり、フィルタ加工は、非線形及びランクフィルタ等による画像の加工処理である。
【００３６】
画像取得処理が終了後、ボタン群Ｂ１の「自動計測条件設定」が選択されることにより、画像データＧにおける気泡部分Ｋを特定する気泡特定処理を実施することができる（ステップＳ３０）。気泡特定処理においては、画像データＧに対して２値化処理を行う。２値化処理では、気泡部分Ｋとして特定されるべき濃度範囲（以下、「２値化レベル」という。）がユーザによって設定されると、その設定された２値化レベルに基づいて、気泡部分Ｋとして特定されるべきすべての画素には気泡部分Ｋを示す濃度値を設定し、気泡部分Ｋ以外の骨材部分Ｍとして特定されるべきすべての画素には骨材部分Ｍを示す濃度値を設定する。これにより、制御部１１は特定手段１１ｃとして機能する。
【００３７】
以下、気泡特定処理について具体的に説明する。ボタン群Ｂ１の「自動計測条件設定」が選択されると、図１０（ａ）に示すような２値化レベルを設定できる画面ＴＳが表示される。画面ＴＳの設定選択領域Ｒ４が示すように、本形態では、２値化処理として、手動２値化処理、自動２値化処理及び指定２値化処理が備えられている。ユーザは上記３種の２値化処理からいずれかの処理を適宜選択することができる。指定２値化処理では、ユーザが指定した数値によって２値化レベルが決定される。図１０（ａ）の画面ＴＳは、指定２値化処理が選択され、レベル指定領域Ｒ５に２値化レベルが３０〜１３９の範囲で設定された様子を示す。これにより、後述の面積解析処理にて濃度範囲３０〜１３９の画素が気泡を構成する画素として判断される。
【００３８】
手動２値化処理では、図１０（ｂ）に示すような画像データＧの濃度プロファイルがモニター１３ａに表示されるので、ユーザはプロファイル上をマウスでスライドさせながら２値化レベルを設定できる。また、自動２値化処理では、画像データＧの濃度分布を計算して統計判別法により２値化レベルが自動的に設定される。
【００３９】
上述した方法によって２値化レベルが設定されると、画像データＧにおいて、気泡部分Ｋとすべき画素、即ち濃度範囲３０〜１３９のすべての画素に濃度値０（白）を設定し、気泡部分Ｋとすべき画素以外のすべての画素に濃度値１（黒）を設定する。即ち、各画素の濃度値は０か１で２値化される。以下、この２値化された画素を「ドット」という。
【００４０】
尚、本形態では、２値化処理された画像データＧに対して行える画像調整処理として、孤立点処理、穴埋め処理、図形分離処理、及び不要粒子削除処理が備えられている。孤立点処理では、各種の画像フィルタでノイズ成分を除去でき、穴埋め処理では、気泡部分ｋの内部に気泡部分ｋとして特定されない濃度部分が存在する場合に、その気泡部分ｋの全体を気泡部分ｋとして特定される濃度にすることができ、図形分離処理では、気泡部分ｋを構成するドットの大きさを調整することにより接続している２つの気泡部分ｋを分離でき、不要粒子削除処理では、計測の対象から外れる気泡部分ｋを画像データＧから除去することができる。これらの処理により、所望の測定条件でより正確な測定値を得られるような設定を行うことができる。例えば、この方法により大きな骨材断面中の気泡を取り除くことができる。
【００４１】
また、画面Ｔの入力欄Ｒ１は１ｍｍ当たりのドット数をユーザが設定できる欄であり、設定された数値に応じてドットの大きさが変化する。また、入力欄Ｒ３は計測対象気泡径をユーザが設定できる欄であり、設定された数値に応じて不要と判断された気泡部分ｋは除去される。
【００４２】
気泡特定処理後、面積解析処理へ進む（ステップＳ４０）。面積解析処理では、各気泡部分ｋを特定し、各気泡部分ｋの気泡実測面積ａ、複数の気泡部分ｋのそれぞれの気泡実測面積ａの総和である総和面積Ａａ、画像データＧ全体の面積である視野面積Ａｔ及びセメントペースト容積比Ｐが算出される。図７には、視野面積Ａｔの値Ｃ１とペースト容積比Ｐの値Ｃ２とが得られてツール画面Ｔに表示された様子が示されている。視野面積Ａｔは入力欄Ｒ１で設定された１ドットの大きさに基づいて算出される。セメントペースト容積比Ｐは入力欄Ｒ２にユーザによって入力されたコンクリート配合におけるセメント及び水の単位量（ｋｇ／ｍ３）により算出される。
【００４３】
気泡実測面積ａ及び総和面積Ａａの算出手順について説明する。まず、各気泡部分ｋの気泡実測面積ａを、その気泡部分ｋに含まれるドット数に基づいて求める。具体的には、濃度値０（白）のドットが連続する部分を１つの気泡部分ｋと判断し、その気泡部分ｋに含まれるドット数の合計を求め、入力欄Ｒ１にて設定された１ドットの大きさに基づいて気泡部分ｋの実測面積を求める。次に、算出された各気泡実測面積ａに基づいて、下記の式１から円相当径λｍｉｎを求める。式１から明らかなように、円相当径λｍｉｎは、各気泡部分ｋを円形と仮定した場合の、その円の直径に相当する。
【００４４】
尚、気泡実測面積ａを求めた気泡部分ｋの数を視野内気泡数Ｎにカウントする。次に、下記式２によって総和面積Ａａを求める。以上により、制御部１１は面積解析手段１１ｄとして機能する。式２から明らかなように、総和面積Ａａは各気泡部分ｋを円形として仮定した場合の総和面積である。面積解析処理にて求められた各気泡実測面積ａ、各円相当径λｍｉｎ、総和面積Ａａ等は、後述の測定処理及び出力処理にて利用できるように記憶手段１１ａに適宜記憶される。
【００４５】
【数１】
【００４６】
【数２】
【００４７】
面積解析処理終了後、ツール画面Ｔにおける測定開始ボタンＢ２が選択されると、各気泡パラメータの測定処理が行われる（ステップＳ５０）。気泡パラメータには、単位測定面積当たりの気泡数ｎ、空気量Ａ、比表面積α、及び気泡間隔係数Ｌがある。本形態では気泡の形状を球と仮定し、各パラメータは以下に示す各式３〜７によって算出する。この算出に当たり、記憶手段１１ａに記憶された円相当径λｍｉｎ及び総和面積Ａａ等を必要に応じて参照する。これにより、制御部１１は測定手段１１ｅとして機能する。尚、式５におけるβは気泡面積の平均値である。上記各パラメータが各式３〜７によって得られることは上記の非特許文献２において証明されている。
【００４８】
【数３】
【００４９】
【数４】
【００５０】
【数５】
【００５１】
【数６】
【００５２】
【数７】
【００５３】
測定処理終了後、出力処理（ステップＳ６０）へ進み、算出された各値は、図８に示すようにツール画面Ｔの結果表示欄Ｄに表示される。また、ツール画面Ｔの測定結果一覧表示ボタンＢ３が選択されると、図９に示すような測定結果一覧表がモニター１３ａに表示される。印刷ボタンＢ４の選択によって、この測定結果一覧表をプリンタ１３ｂに印刷させることができる。また、データ形式に関するボタンＢ５の選択によって、選択されたデータ形式でファイル出力させ、そのファイルを所望の記憶媒体に記憶させることもできる。これにより制御部１１は出力手段１１ｆとして機能する。
【００５４】
本発明は、上述した形態に限らず種々の形態にて実施してよい。例えば、制御部１１の各手段は物理的に異なる構成で独立して存在し、有線又は無線通信等によって接続されることにより実質的に１つの制御部１１を構成してもよい。また、サンプル１の加工手順における上下底面部２ａ、２ｂに対して行う平面研磨は省略してもよい。画素を２値化する際の濃度値は０と１に限らず、異なる値として識別できる２つの値でもよい。測定処理は、測定開始ボタンＢ２の選択がなくても面積解析処理後直ちに行われてもよい。測定面積Ａｔは画像サイズ情報及び解像度情報から手動で算出してもよい。
【実施例】
【００５５】
（１）実施例
読取解像度を１８００ｄｐｉ前後としたスキャナを介して画像データを取得し、下記の条件で本発明の測定方法にて気泡パラメータを測定した測定結果を表１に示す。表１は、１つの硬化コンクリートから９つのサンプルを作成し、それぞれの測定結果を一覧した表である。表１に示す結果により、本発明の測定方法によれば精度よく測定できることがわかる。
１．画像データの視野サイズ：４０ｍｍ×４０ｍｍ
２．対象気泡サイズ：円相当径が１８μｍ〜１１１０μｍ
３．セメントペースト容積比Ｐ：２７．４６８３
【００５６】
【表１】
【００５７】
（２）比較例
リニアトラバース法によって得られる測定結果と本発明の測定方法によって得られる測定結果を比較した表を表２に示す。リニアトラバース法はライン測定値から全領域の値を推測する方法であるため、本発明の測定方法と直接比較できる項目は少ないが、平均弦長及び比表面積において非常に似た傾向を示している。
【００５８】
【表２】
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】（ａ）は本発明のサンプルの一形態を示す図であり、（ｂ）はサンプルの検査領域の拡大図。
【図２】コンクリート塊からサンプルが切り出されるようすを示す図。
【図３】（ａ）はサンプルが平面研磨された図であり、（ｂ）はサンプルが鏡面研磨された図であり、（ｃ）は検査領域が着色されたようすを示す図。
【図４】本発明の測定装置及び周辺機器の一形態を示す図。
【図５】図４に示す測定装置において行われる気泡パラメータ測定処理の流れを示す図。
【図６】図４に示す測定装置において取得された画像データの一例を示す図。
【図７】モニターに表示されるツール画面の一例を示す図。
【図８】測定結果が表示された図７に示すツール画面。
【図９】モニターに表示される測定結果一覧表の一例を示す図。
【図１０】（ａ）は２値化レベルを設定する画面の一例を示し、（ｂ）は手動２値化処理を行う画面の一例を示す図。
【符号の説明】
【００６０】
１ サンプル
１０ 測定装置
１１ｂ 取得手段
１１ｃ 特定手段
１１ｄ 面積解析手段
１１ｅ 測定手段
【特許請求の範囲】
【請求項１】
気泡に関して検査される硬化コンクリートのサンプルの加工方法であって、
前記サンプルの表面を所定の色で着色する工程と、前記表面における気泡部分を前記所定の色と異なる色の焼石膏によって埋める工程とを有する、ことを特徴とするサンプルの加工方法。
【請求項２】
前記埋める工程後に前記サンプルの表面を平面研磨する研磨工程を有する、ことを特徴とする請求項１に記載のサンプルの加工方法。
【請求項３】
前記着色する工程にて前記表面を着色後、前記埋める工程を行い、前記研磨工程では、前記着色する工程にて着色された部分を残すようにして研磨する、ことを特徴とする請求項２に記載のサンプルの加工方法。
【請求項４】
前記着色する工程で着色される前記所定の色は、前記焼石膏の色と反対色である、ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のサンプルの加工方法。
【請求項５】
気泡に関して検査される硬化コンクリートのサンプルであって、
表面に設けられた検査領域における気泡部分が焼石膏によって埋められ、前記気泡部分以外の部分が前記焼石膏の色と異なる色で着色されている、ことを特徴とするサンプル。
【請求項６】
硬化コンクリートの気泡に関するパラメータをコンピュータによって測定するパラメータ測定方法であって、
硬化コンクリートが撮像された画像データを取得する取得工程と、
その画像データにおける気泡部分を特定する特定工程と、
特定された気泡部分の画像データにおける画素数に基づいてその気泡部分の面積を求める面積解析工程と、
その気泡部分の面積に基づいて前記硬化コンクリートの気泡に関するパラメータを測定する測定工程と、を含むことを特徴とするパラメータ測定方法。
【請求項７】
前記特定工程にて、前記気泡部分として特定されるべき前記画像データの濃度範囲を特定し、
前記面積解析工程にて、前記特定された濃度範囲に含まれる濃度を有する画素が連続する部分を１つの気泡として特定し、その特定された気泡に含まれる画素数に基づいて前記気泡部分の面積を求める、ことを特徴とする請求項６に記載のパラメータ測定方法。
【請求項８】
前記測定工程において測定された気泡に関するパラメータを所定の出力先へ出力する出力工程が含まれている、ことを特徴とする請求項６又は７に記載のパラメータ測定方法。
【請求項９】
硬化コンクリートの気泡に関するパラメータの測定を行う測定装置であって、
硬化コンクリートが撮像された画像データを取得する取得手段と、
その画像データにおける気泡部分を特定する特定手段と、
特定された気泡部分の画像データにおける画素数に基づいてその気泡部分の面積を求める面積解析手段と、
その気泡部分の面積に基づいて前記硬化コンクリートの気泡に関するパラメータを測定する測定手段と、
を有することを特徴とする測定装置。
【請求項１０】
前記特定手段は、前記気泡部分として特定されるべき前記画像データの濃度範囲を特定し、
前記面積解析手段は、前記特定された濃度範囲に含まれる濃度を有する画素が連続する部分を１つの気泡として特定し、その特定された気泡に含まれる画素数に基づいて前記気泡部分の面積を求める、ことを特徴とする請求項９に記載のパラメータ測定装置。
【請求項１１】
前記測定手段が測定した前記パラメータを所定の出力先へ出力する出力手段が含まれている、ことを特徴とする請求項９又は１０に記載のパラメータ測定方法
【請求項１２】
硬化コンクリートの気泡に関するパラメータの測定をコンピュータに実行させるプログラムであって、
前記コンピュータを、
硬化コンクリートが撮像された画像データを取得する取得手段、
その画像データにおける気泡部分を特定する特定手段、
特定された気泡部分の画像データにおける画素数に基づいてその気泡部分の面積を求める面積解析手段、そして、
その気泡部分の面積に基づいて前記硬化コンクリートの気泡に関するパラメータを測定する測定手段として機能させる、
ことを特徴とするプログラム。
【請求項１】
気泡に関して検査される硬化コンクリートのサンプルの加工方法であって、
前記サンプルの表面を所定の色で着色する工程と、前記表面における気泡部分を前記所定の色と異なる色の焼石膏によって埋める工程とを有する、ことを特徴とするサンプルの加工方法。
【請求項２】
前記埋める工程後に前記サンプルの表面を平面研磨する研磨工程を有する、ことを特徴とする請求項１に記載のサンプルの加工方法。
【請求項３】
前記着色する工程にて前記表面を着色後、前記埋める工程を行い、前記研磨工程では、前記着色する工程にて着色された部分を残すようにして研磨する、ことを特徴とする請求項２に記載のサンプルの加工方法。
【請求項４】
前記着色する工程で着色される前記所定の色は、前記焼石膏の色と反対色である、ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のサンプルの加工方法。
【請求項５】
気泡に関して検査される硬化コンクリートのサンプルであって、
表面に設けられた検査領域における気泡部分が焼石膏によって埋められ、前記気泡部分以外の部分が前記焼石膏の色と異なる色で着色されている、ことを特徴とするサンプル。
【請求項６】
硬化コンクリートの気泡に関するパラメータをコンピュータによって測定するパラメータ測定方法であって、
硬化コンクリートが撮像された画像データを取得する取得工程と、
その画像データにおける気泡部分を特定する特定工程と、
特定された気泡部分の画像データにおける画素数に基づいてその気泡部分の面積を求める面積解析工程と、
その気泡部分の面積に基づいて前記硬化コンクリートの気泡に関するパラメータを測定する測定工程と、を含むことを特徴とするパラメータ測定方法。
【請求項７】
前記特定工程にて、前記気泡部分として特定されるべき前記画像データの濃度範囲を特定し、
前記面積解析工程にて、前記特定された濃度範囲に含まれる濃度を有する画素が連続する部分を１つの気泡として特定し、その特定された気泡に含まれる画素数に基づいて前記気泡部分の面積を求める、ことを特徴とする請求項６に記載のパラメータ測定方法。
【請求項８】
前記測定工程において測定された気泡に関するパラメータを所定の出力先へ出力する出力工程が含まれている、ことを特徴とする請求項６又は７に記載のパラメータ測定方法。
【請求項９】
硬化コンクリートの気泡に関するパラメータの測定を行う測定装置であって、
硬化コンクリートが撮像された画像データを取得する取得手段と、
その画像データにおける気泡部分を特定する特定手段と、
特定された気泡部分の画像データにおける画素数に基づいてその気泡部分の面積を求める面積解析手段と、
その気泡部分の面積に基づいて前記硬化コンクリートの気泡に関するパラメータを測定する測定手段と、
を有することを特徴とする測定装置。
【請求項１０】
前記特定手段は、前記気泡部分として特定されるべき前記画像データの濃度範囲を特定し、
前記面積解析手段は、前記特定された濃度範囲に含まれる濃度を有する画素が連続する部分を１つの気泡として特定し、その特定された気泡に含まれる画素数に基づいて前記気泡部分の面積を求める、ことを特徴とする請求項９に記載のパラメータ測定装置。
【請求項１１】
前記測定手段が測定した前記パラメータを所定の出力先へ出力する出力手段が含まれている、ことを特徴とする請求項９又は１０に記載のパラメータ測定方法
【請求項１２】
硬化コンクリートの気泡に関するパラメータの測定をコンピュータに実行させるプログラムであって、
前記コンピュータを、
硬化コンクリートが撮像された画像データを取得する取得手段、
その画像データにおける気泡部分を特定する特定手段、
特定された気泡部分の画像データにおける画素数に基づいてその気泡部分の面積を求める面積解析手段、そして、
その気泡部分の面積に基づいて前記硬化コンクリートの気泡に関するパラメータを測定する測定手段として機能させる、
ことを特徴とするプログラム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２００６−７８２２８（Ｐ２００６−７８２２８Ａ）
【公開日】平成１８年３月２３日（２００６．３．２３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−２６００５２（Ｐ２００４−２６００５２）
【出願日】平成１６年９月７日（２００４．９．７）
【出願人】（５９２２４４３７６）住友金属テクノロジー株式会社 (43)
【出願人】（５９８０４１５６６）学校法人北里学園 (180)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年３月２３日（２００６．３．２３）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年９月７日（２００４．９．７）
【出願人】（５９２２４４３７６）住友金属テクノロジー株式会社 (43)
【出願人】（５９８０４１５６６）学校法人北里学園 (180)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]