鉄筋領域抽出装置、鉄筋領域抽出方法及び鉄筋領域抽出プログラム
【課題】簡単に精度よく鉄筋の配筋情報を取得する。
【解決手段】配筋情報取得システム１において、携帯端末４は、背景バーＢの部分に相当する画像全体から、マーカＭＫ１及びＭＫ２を検出する（Ｓ９０１）。次に、マーカＭＫ１と、ＭＫ２との間にある画像を切り出す（Ｓ９０２）。その画像において、鉄筋の軸方向に垂直な方向で、ピクセルの輝度が不連続な箇所を検出することにより、領域の境界線となるエッジを抽出する（Ｓ９０３）。続いて、抽出されたエッジのうち、不要なエッジを除去する（Ｓ９０４）。次に、画像の輝度分布に対して度数分布を作成し、その度数分布に基づいて鉄筋、影、背景の３つの領域における代表輝度値を計算し、各代表輝度値を用いて、各エッジに挟まれた領域をいずれかに特定する（Ｓ９０５）。さらに、特定した領域のうち、エッジを挟んで隣り合う領域が同じである場合、その２つの領域を１つの領域として統合する（Ｓ９０６）。
【解決手段】配筋情報取得システム１において、携帯端末４は、背景バーＢの部分に相当する画像全体から、マーカＭＫ１及びＭＫ２を検出する（Ｓ９０１）。次に、マーカＭＫ１と、ＭＫ２との間にある画像を切り出す（Ｓ９０２）。その画像において、鉄筋の軸方向に垂直な方向で、ピクセルの輝度が不連続な箇所を検出することにより、領域の境界線となるエッジを抽出する（Ｓ９０３）。続いて、抽出されたエッジのうち、不要なエッジを除去する（Ｓ９０４）。次に、画像の輝度分布に対して度数分布を作成し、その度数分布に基づいて鉄筋、影、背景の３つの領域における代表輝度値を計算し、各代表輝度値を用いて、各エッジに挟まれた領域をいずれかに特定する（Ｓ９０５）。さらに、特定した領域のうち、エッジを挟んで隣り合う領域が同じである場合、その２つの領域を１つの領域として統合する（Ｓ９０６）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鉄筋、鉄筋の影、背景を含む撮影画像から鉄筋の領域を抽出する装置、方法及びプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
建築工事の現場においては、鉄筋コンクリート構造物の鉄筋を撮影し、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。そのとき、撮影対象となる鉄筋（対象鉄筋）は、通常、後方に位置する別の鉄筋や、様々な背景と重なるので、対象鉄筋の画像が不鮮明になり、画像処理の結果として計測される径長等の精度が悪くなる。そこで、画像処理による計測結果の精度を向上させるために、対象鉄筋だけを鮮明に撮影できるように、その後方に白いボードを設置することが必要になる。特許文献１には配筋情報取得装置及びその方法が開示されており、段落００３３には白いボードの設置に関して記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−１２２００８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１の配筋情報取得方法には、以下のような問題点がある。
（１）白いボードは、その形状を工夫しない限り、スペースの狭い鉄筋内に挿入できない。すなわち、対象鉄筋の後方に白いボードをうまく設置できない。
（２）別途、マーカを対象鉄筋に貼付する必要がある。
（３）白いボード１枚で主筋及び補強筋の両方を計測することが困難である。
（４）日射や外部の照明により、白いボードに対象鉄筋の影が映り、鉄筋径を誤計測するおそれがある。
【０００５】
そこで、撮影時に影の影響を小さくする（影を白っぽくして、２値化により背景バーと同じグループにする）ためにフラッシュ撮影を行い、２値化手法により黒い部分を鉄筋として抽出した。ところが、さらに次のような問題点が発生した。
（１）屋外で撮影したときに、日射の影響により鉄筋やその他の影が背景バー上にでき、２値化が精度よくできない（具体的には、鉄筋が実際より太く抽出される）ことがあった（図２２（ａ）及び（ｂ）参照）。
（２）フラッシュ撮影したときに、鉄筋が白く光って、２値化が精度よくできない（具体的には、鉄筋が実際より細く抽出される）ことがあった（図２２（ａ）及び（ｃ）参照）。
（３）２値化が精度よくできないときに、２値化のパラメータを変更すると精度がよくなることがあるが、パラメータの変更は、熟練したユーザでなければ難しい。
以上のように、輝度の閾値だけによる２値化により鉄筋を抽出する手法は、誤検出率が高かった。
【０００６】
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、簡単に精度よく鉄筋の配筋情報を取得することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明は、鉄筋を撮影した画像から、鉄筋の領域を抽出する鉄筋領域抽出装置であって、前記画像において、前記鉄筋の軸方向に対して垂直に並んだピクセルの輝度をスキャンし、隣接するピクセル間で輝度が不連続になる箇所を連結して、領域の境界線であるエッジを抽出する第１手段と、前記画像における各ピクセルの輝度分布に基づいて、鉄筋の領域における輝度値の標準値である標準輝度値を計算する第２手段と、前記抽出したエッジに挟まれた各領域における輝度の範囲が、前記計算した標準輝度値を含む場合に、当該領域を鉄筋の領域として特定する第３手段と、を備えることを特徴とする。
【０００８】
この構成によれば、鉄筋、鉄筋の影、背景を含む画像において、輝度の不連続箇所を検出することにより、領域の境界線であるエッジを抽出し、２本のエッジに挟まれた部分を、鉄筋又は鉄筋以外の領域とする。その領域の中から、輝度分布に基づく標準輝度値を用いて鉄筋の領域を特定するので、画像を２値化することなく、鉄筋の誤検出を抑止することができる。そして、画像の２値化を行わないので、２値化パラメータの修正等の微調整が不要になる。以上によれば、簡単に精度よく、鉄筋の領域を抽出し、その鉄筋の配筋情報を取得することができる。
【０００９】
また、本発明の上記鉄筋領域抽出装置において、前記画像は、前記鉄筋の軸方向に対して垂直な方向に所定の間隔をおいて設けられた複数のパターンを含み、前記第１手段は、前記ピクセルの輝度を、前記パターンに基づく方向にスキャンすることとしてもよい。
この構成によれば、鉄筋を含む画像において、鉄筋の軸方向に対して垂直に並んだピクセルの輝度をスキャンする際に、当該画像に含まれているパターンを用いることにより、スキャンすべき方向を容易に特定することができる。
【００１０】
また、本発明の上記鉄筋領域抽出装置において、前記第１手段は、前記隣接するピクセルの輝度に対して微分演算を行い、当該演算値に基づいて、当該輝度が不連続になるピクセルを検出することとしてもよい。
この構成によれば、輝度が不連続になるピクセルを精度よく検出することができるので、エッジを精確に抽出することができる。
【００１１】
また、本発明の上記鉄筋領域抽出装置において、前記第１手段は、前記鉄筋の軸方向を縦方向とし、前記抽出した各エッジのうち、その縦幅が背景バーの幅と同等であり、かつ、その縦横比が所定値より大きいエッジを、前記第３手段の処理対象とすることとしてもよい。
この構成によれば、縦幅が背景バーの幅と同等であり、かつ、縦長になっているエッジを、有効なエッジとして残すことにより、エッジに挟まれた領域を精度よく把握することができる。
【００１２】
また、本発明の上記鉄筋領域抽出装置において、前記第２手段は、前記画像における各ピクセルの輝度分布から各輝度の度数分布を作成し、当該度数が極大になる輝度値のうち、最小値を前記鉄筋の領域における標準輝度値とすることとしてもよい。
この構成によれば、鉄筋を含む画像は、エッジにより鉄筋、鉄筋の影、板材の背景の３つの領域に分けることができるが、３つの領域の中で、鉄筋の輝度が最も小さくなる。そこで、度数が極大になる輝度値のうち、最小値を鉄筋の領域における標準輝度値とすることにより、エッジに挟まれた領域の中から、鉄筋の領域を容易に特定することができる。
【００１３】
また、本発明の上記鉄筋領域抽出装置において、前記第３手段は、前記特定した鉄筋の領域が隣接するときには、当該隣接する領域を統合し、１つの鉄筋領域として特定することとしてもよい。
この構成によれば、１つの鉄筋の領域に、エッジを境界線として隣接する領域が、鉄筋影や板材の背景ではなく、別の鉄筋の領域になっている場合（輝度の異なる２つの鉄筋部分が連続して撮影される場合）がある。このような場合に、別々の鉄筋の領域としてではなく、統合された１つの鉄筋の領域として特定することにより、その後の鉄筋の径やピッチを計算する際に非常に有用になる。
【００１４】
また、本発明は、鉄筋領域抽出方法及び鉄筋領域抽出プログラムを含む。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。なお、本発明は、本出願人による特願２０１０−２１１１１１の発明をさらに改良したものである。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、簡単に精度よく鉄筋の配筋情報を取得することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】配筋情報取得システム１の構成を示す図である。
【図２】携帯端末４のハードウェア構成を示す図である。
【図３】管理サーバ５のハードウェア構成を示す図である。
【図４】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。
【図５】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。
【図６】携帯端末４の鉄筋規格情報４５２の構成例を示す図である。
【図７】鉄筋画像の撮影方法を示すフローチャートである。
【図８】携帯端末４による画像処理の第１の実施例を示すフローチャートである。
【図９】携帯端末４による鉄筋部分抽出の処理を示すフローチャートである。
【図１０】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。
【図１１】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。
【図１２】実際の異形鉄筋の例を示す図である。
【図１３】主筋の配筋情報の取得処理を説明するための図であり、主筋及び背景バーＢを撮影した画像を示す。
【図１４】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）は図１３の画像を−φだけ回転した画像を示し、（ｂ）は測定原理を説明するための図を示す。
【図１５】（ａ）は鉄筋を含む画像及び抽出されたエッジの例を示し、（ｂ）はエッジに外接する矩形が縦長である場合を示し、（ｃ）はエッジに外接する矩形が縦長でない場合を示す。
【図１６】（ａ）は鉄筋の軸方向（高さ方向）における１つのピクセル位置の、横方向の輝度分布及び３つの領域の代表輝度値を示し、（ｂ）は鉄筋の抽出結果を示す。
【図１７】画像における輝度のヒストグラムを示す図であり、（ａ）は影の領域がある場合を示し、（ｂ）は影の領域がない場合を示す。
【図１８】携帯端末４による画像処理の第２の実施例を示すフローチャートである。
【図１９】主筋及び補強筋の配筋情報の取得処理を説明するための図であり、（ａ）は主筋及び補強筋の間に背景バーｂを斜めに挿入した状態の画像を示し、（ｂ）は（ａ）の画像において背景バーＢの部分だけを２値化した画像を示す。
【図２０】主筋及び補強筋の配筋情報の取得処理を説明するための図であり、図１９（ａ）の画像のうち、認識された主筋及び背景バーＢを時計回りに−φだけ回転した画像を示す。
【図２１】主筋及び補強筋の配筋情報の取得処理を説明するための図であり、図１９（ａ）の画像のうち、認識された補強筋及び背景バーＢを時計回りに−φだけ回転した画像を示す。
【図２２】（ａ）は実際の鉄筋と影の画像を示し、（ｂ）は影を鉄筋と見なしてしまうパターンを示し、（ｃ）は鉄筋が光って細く見なしてしまうパターンを示す。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
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。
【００１８】
特に、鉄筋を撮影する際にフラッシュを用いないものとし、鉄筋を含む撮影画像における輝度の変化値に基づいて、領域の境界線であるエッジを検出し、そのエッジに挟まれた各領域における輝度の範囲と、画像の輝度分布から計算した、鉄筋の領域における輝度値の代表値（標準値）である代表輝度値（標準輝度値）とに基づいて、鉄筋の領域を特定する。また、背景バーを鉄筋の間に挿入可能な形状にし、その背景バーを斜めに挿入することにより、主筋及びせん断補強筋（以下、簡単に「補強筋」とする）の径長等を同時に計測することができる。なお、本実施の形態では、主筋は、鉛直方向に配置されているものとし、補強筋は、水平方向に配置されているものとする。
【００１９】
これによれば、鉄筋部分の誤検出率を大幅に低減することができる。また、現場で簡単に精度よく配筋情報を取得できるので、設計図面情報と比較、照合することにより、その場で出来形の正当性を判断することができる。
【００２０】
≪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。
【００２１】
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。
【００２２】
≪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。
【００２３】
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。
【００２４】
≪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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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１２は、実際の異形鉄筋の例を示す図である。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
≪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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
図１１（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）が着けられる。
【００３４】
板材ＢＡの幅Ｔ１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Ｔ２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。
【００３５】
これによれば、板材ＢＡの幅Ｔ１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Ｔ１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Ｔ１及びマーカＭＫ１、ＭＫ２の幅Ｔ２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。
【００３６】
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。
【００３７】
図１１（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。
【００３８】
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。
【００３９】
図８は、携帯端末４による画像処理の第１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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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を測定する（Ｓ８０４）。図１３を用いて説明すると、垂直線は、画像メモリＩＭにおけるピクセル配置の縦方向に平行な直線を意味し、水平線は、画像メモリＩＭにおけるピクセル配置の横方向に平行な直線を意味するものとする。角度は、時計回りの方向を正とする。そして、画像メモリＩＭにおいて縦方向に延びる、ピクセル値が０（黒）の矩形領域を主筋Ｓとし、その矩形の長辺に平行で、かつ、その矩形の中心を通る直線を主筋Ｓの中心線として抽出し、その中心線と、垂直線との間の角度をθとする。また、マーカＭＫ１及びＭＫ２の中心を通る直線を背景バーＢの中心線として抽出し、その中心線と、水平線との間の角度をφとする。
【００４３】
続いて、携帯端末４は、元の画像を時計回りに−φだけ回転し、背景バーＢを水平線と平行にする（Ｓ８０５）。図１４（ａ）は、図１３の画像を−φだけ回転したものであり、背景バーＢの中心線が水平線と平行になっている。
【００４４】
次に、鉄筋部分の画像を抽出する（Ｓ８０６）。図１４（ｂ）の上方には、背景バーＢの、マーカ及び鉄筋部分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に沿った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Ｌｍ１、Ｌｍ２、ＬＨを求める。（Ｓ８０８）。図１４（ｂ）に示すように、距離Ｌｍ１は、カメラと、マーカＭＫ１との間の距離である。距離Ｌｍ２は、カメラと、マーカＭＫ２との間の距離である。距離ＬＨは、カメラと、背景バーＢとの間の最短距離であり、カメラと、各鉄筋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。
Ｌｍ１＝ＦＬ×（マーカＭＫ１の基準長／マーカＭＫ１のピクセル数）・・・式１
Ｌｍ２＝ＦＬ×（マーカＭＫ２の基準長／マーカＭＫ２のピクセル数）・・・式２
ＬＨ＝√（Ｌｍ１２−（Ｌｍ１２−Ｌｍ２２＋Ｍ２）２／４Ｍ２） ・・・式３
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
図９は、携帯端末４による鉄筋部分抽出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、鉄筋部分の抽出サブルーチンの処理であり、背景バーの部分の画像からエッジ（領域の境界線）を抽出し、２つのエッジで挟まれた各部分が３つの領域のいずれかを判別することにより、それらの領域の１つとして鉄筋部分を特定するものである。
【００４９】
まず、携帯端末４は、背景バーＢの部分に相当する画像全体を２値化して、マーカＭＫ１及びＭＫ２を検出する（Ｓ９０１）。次に、マーカＭＫ１と、ＭＫ２との間にある画像を切り出す（Ｓ９０２）。このとき、切り出された画像は、２値化されていないものとする。図１５（ａ）の上図は、切り出された画像の例を示す。
【００５０】
そして、携帯端末４は、切り出された画像からエッジを抽出する（Ｓ９０３）。エッジとは、画像における３つの領域（鉄筋、影、背景）の境界線である。例えば、画像の、鉄筋の軸方向に対して垂直に並んだピクセルの輝度をスキャンしたときに、その輝度が不連続になる（急激に変化する）箇所がエッジになる。そこで、例えば、スキャン方向に隣接するピクセルの輝度をラプラシアン（２次微分）フィルター処理して、その演算値の絶対値が所定値以上の箇所（詳細には、例えば、隣接する２つのピクセルの中間）を検出し、各検出箇所を連結した線をエッジとして抽出する。ピクセルの輝度をスキャンすべき方向は、例えば、図１１（ａ）に示す、背景バーＢの画像においてマーカＭＫ１及びＭＫ２を検出したときに、マーカＭＫ１からＭＫ２への方向（背景バーＢの長手方向）である。図１５（ａ）の下図は、抽出されたエッジの例を示す。なお、輝度が不連続な箇所を検出する際に、１次微分フィルター処理を用いることもできる。
【００５１】
続いて、携帯端末４は、抽出されたエッジのうち、不要なエッジを除去する（Ｓ９０４）。例えば、鉄筋の軸方向を縦方向とし、各エッジに対して外接する矩形を描いて、その矩形の縦幅及び縦横比を計算する。そして、描いた矩形の縦幅が背景バーＢの幅と同等であり、かつ、図１５（ｂ）に示すように、その矩形が縦長（縦横比＞α）であるエッジを残す。一方、矩形の縦幅が背景バーＢの幅より小さい場合、又は、図１５（ｃ）に示すように、矩形が縦長でない（縦横比≦α）、すなわち、正方形か、横長である場合には、当該エッジを除外する。なお、縦長か否かを判定するための縦横比の閾値αは、１以上の所定値である。
【００５２】
次に、携帯端末４は、各エッジ間の部分を３つの領域（鉄筋、影、背景）に分ける（Ｓ９０５）。例えば、図１６（ａ）のＡで示される、鉄筋の軸方向に垂直な方向での輝度分布が得られたとする。この輝度分布は、背景の左側から右側へピクセルの輝度をスキャンしたものである。その画像全体に含まれるピクセルの輝度分布に対してヒストグラム（度数分布）を作成し、極大値（度数が極大になる輝度値）のラベリングを行う。そして、ラベリングした極大値から、各領域の代表輝度値及び中間輝度値を計算する。
【００５３】
以下では、画像の輝度分布に基づいて３つの領域の代表輝度値を計算し、その代表輝度値に基づいて、エッジに挟まれた部分がいずれの領域であるかを特定する手順を説明する。
【００５４】
図１７は、画像輝度のヒストグラムを示す図であり、横軸は輝度、縦軸は度数を示す。図１７（ａ）は、影の領域がある場合を示す。６個の極大値があり、輝度の小さい方から順にｍｉｎ１、ｍｉｎ２、・・・とラベリングされ、一方、輝度の大きい方から順にｍａｘ１、ｍａｘ２、・・・とラベリングされる。そして、極大値ｍａｘ１は、輝度が最大の極大値であり、背景の代表輝度値Ｂになる。極大値ｍｉｎ１は、輝度が最小の極大値であり、鉄筋の代表輝度値Ｃになる。また、極大値ｍａｘ１及び極大値ｍａｘ２の中間輝度値を極大値ｍｉｄ＿ｍａｘとする。次に、極大値ｍｉｎ１及び極大値ｍｉｎ２の中間輝度値を極大値ｍｉｄ＿ｍｉｎとする。このとき、極大値ｍｉｄ＿ｍａｘ及び極大値ｍｉｄ＿ｍｉｎの中間輝度値は、影の代表輝度値Ｄになる。
【００５５】
図１７（ｂ）は、影の領域がない場合を示す。影の領域がない場合には、鉄筋の次にすぐ背景が来ることになる。２個の極大値があり、輝度の小さい方が極大値ｍｉｎ１とラベリングされ、一方、輝度の大きい方が極大値ｍａｘ１とラベリングされる。そして、極大値ｍａｘ１は、背景の代表輝度値Ｂになる。極大値ｍｉｎ１は、鉄筋の代表輝度値Ｃになる。極大値が２つしかない場合に、影の領域はないと考えられる。
【００５６】
図１７（ａ）のヒストグラムから、図１６（ａ）に示すように、背景の代表輝度値Ｂ、鉄筋の代表輝度値Ｃ及び影の代表輝度値Ｄが特定される。そこで、エッジ間の領域を、代表輝度値に基づいて鉄筋、影、背景のいずれかに特定する。詳細には、エッジに挟まれる各領域での輝度の範囲が決まるので、その範囲に代表輝度値Ｂ、Ｃ、Ｄのいずれが含まれるかに応じて、背景、鉄筋、影のいずれかを領域として特定する。例えば、Ｅの領域の輝度範囲は代表輝度値Ｃを含むので、鉄筋部分であることが分かる。
【００５７】
さらに、携帯端末４は、特定した領域のうち、隣り合う領域が同じである場合、領域を統合する（Ｓ９０６）。例えば、３つのエッジがあった場合、エッジで挟まれた、２つの領域が形成されるが、その２つの領域がともに鉄筋であれば、中央のエッジをなくし、両端のエッジで挟まれた領域を１つの鉄筋領域とする。
【００５８】
以上の処理の結果、図１６（ｂ）に示すように、鉄筋が抽出される。なお、図１６（ｂ）にはないが、鉄筋及び影の次に、背景ではなく、鉄筋が来る（すなわち、鉄筋、影、鉄筋となる）こともある。
【００５９】
図１０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、その径長データを整形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。
【００６０】
まず、携帯端末４は、背景バーＢに対して垂直方向の１pixelずつの位置に対応する連続的な径長［ｍｍ］を抽出する（Ｓ１００１）。図１４（ｂ）で説明すると、まず、背景バーＢに対して垂直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）のピクセルをサーチし、鉄筋径の背景バーＢに沿ったピクセル数Ｗｐを求める。そのとき、鉄筋、マーカ間の背景バーＢに沿ったピクセル数Ｐも求める。ここで、鉄筋間のピクセル数、すなわち、配筋ピッチは、隣り合う鉄筋の中心軸間の間隔を示すものであり、例えば、左側エッジ間ピクセル数及び右側エッジ間ピクセル数の平均値として算出される。
【００６１】
続いて、鉄筋、マーカ間の背景バーＢに沿った距離ｍを求め、カメラから各鉄筋までの距離Ｌｔを求め、各鉄筋径Ｗｍ及び鉄筋ピッチｍ’を求める。例えば、図１４（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６及び式７は、主筋に関する計算式である。補強筋に関しては、後記する。
ｍ２＝Ｍ×Ｐ２／ΣＰｎ （ΣＰｎ：ｎ＝１〜６） ・・・式４
Ｌｔ２＝√（ＬＨ２＋ｍ２２） ・・・式５
Ｗｍ２＝ＷＰ２×Ｌｔ２／ＦＬ×ｃｏｓ（φ＋θ） ・・・式６
ｍ２’＝ｍ２×ｃｏｓ（φ＋θ） ・・・式７
Ｌｔ１を求めるときには、式４のＰ２をＰ１＋Ｐ２に置き換える。Ｌｔ３を求めるときには、式４のＰ２をＰ３に置き換える。Ｌｔ４を求めるときには、式４のＰ２をＰ３＋Ｐ４に置き換える。
【００６２】
次に、携帯端末４は、データの整形として、背景バーＢに対して垂直方向に、背景バーＢの中心線から、例えば、±５００pixelの位置に対応する径長を抜き出す（Ｓ１００２）。そして、抜き出した１０００個の径長の中央値Ｍを取得する（Ｓ１００３）。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、データの整形として、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（Ｓ１００４）。そして、抜き出した径長データの個数Ｎを取得する（Ｓ１００５）。さらに、データの整形として、Ｎ×０．０１個未満のデータを削除する（Ｓ１００６）。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、整形終了後のデータ個数Ｎｉ及び最頻値Ｙmaxを取得する（Ｓ１００７）。
【００６３】
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。
【００６４】
まず、Ｙmax／Ｎｉの値が０．３５未満の場合（Ｓ１００８のＹＥＳ）、鉄筋の状態（リブ位置）が０°〜６０°であり（Ｓ１００９）、データ整形後の中央値Ｍｉを取得し（Ｓ１０１０）、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（Ｓ１０１１）。Ｙmax／Ｎｉの値が０．３５以上、かつ、０．４５未満の場合（Ｓ１０１２のＹＥＳ）、鉄筋の状態（リブ位置）が６０°〜７５°であり（Ｓ１０１３）、データ整形後の中央値Ｍｉを取得し（Ｓ１０１４）、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（Ｓ１０１５）。Ｙmax／Ｎｉの値が０．４５以上の場合（Ｓ１０１２のＮＯ）、鉄筋の状態（リブ位置）が７５°〜９０°であり（Ｓ１０１６）、データ整形後の中央値Ｍｉを取得し（Ｓ１０１７）、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（Ｓ１０１８）。
【００６５】
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（Ｓ１０１９）。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（Ｓ１０１９のＹＥＳ）、該当した鉄筋規格を取得する。存在しなければ（Ｓ１０１９のＮＯ）、計測が失敗したことになる（Ｓ１０２１）。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。
【００６６】
≪主筋及び補強筋が混在する場合の処理≫
図１８は、携帯端末４による画像処理の第２の実施例を示すフローチャートであり、図８のフローチャートにＳ１８０５、Ｓ１８１１〜Ｓ１８１５の処理を追加したものである。この実施例では、撮影対象部位２において主筋及び補強筋が混在している場合に、主筋と、補強筋とを判別し、それぞれの配筋情報を取得する処理について説明する。
【００６７】
まず、携帯端末４は、図８のＳ８０１〜Ｓ８０４の処理と同様に、画像処理プログラムを呼び出し、デジタル画像や焦点距離等を取得し、画像の二値化を行い、主筋Ｓが垂直線となす角度θを測定する（Ｓ１８０１〜Ｓ１８０４）。続いて、Ｓ１８０３で二値化した画像データを時計回りに−θだけ回転し、主筋Ｓの中心線が垂直線と平行になるようにし、背景バーＢの部分だけを対象として抽出した、ピクセル値が０（黒）の領域について、主筋か、補強筋かを判別する（Ｓ１８０５）。このとき、黒の領域の個数により鉄筋の本数が分かる。
【００６８】
図１９〜図２１は、主筋及び補強筋が混在したときの処理を説明するための図である。図１９（ａ）は、主筋及び補強筋の間に背景バーＢを斜めに挿入した状態の画像を示し、主筋と補強筋とのなす角度が９０°であり、主筋Ｓの中心線が垂直線と平行であり、背景バーＢの中心線と水平線とのなす角度がφである。次に、図１９（ｂ）は、図１９（ａ）の画像において背景バーＢの部分だけを抽出した画像を示す。その画像の、ピクセル値が０（黒）の領域について、中心線と水平線とのなす角度が９０°の箇所が主筋と認識され、Ｗｓｐｉ（ｉ＝１〜５）が主筋の径長となる。一方、中心線と水平線とのなす角度が０°の箇所が補強筋と認識され、Ｗｈｐｊ（ｊ＝１、２）が補強筋の径長となる。
【００６９】
次に、携帯端末４は、背景バーＢの中心線が水平線と平行になるように、主筋及び背景バーＢを−φ回転する（Ｓ１８０６）。図２０は、図１９（ａ）の画像のうち、認識された主筋及び背景バーＢを時計回りに−φだけ回転した画像を示す。そして、背景バーＢの部分だけの画像を抽出する（Ｓ１８０７）と、図１４（ｂ）の上方に示すような、マーカ及び主筋の画像になるので、図８のＳ８０７〜Ｓ８０９の処理と同様に、各主筋の径長及びピッチを計算する（Ｓ１８０８〜Ｓ１８１０）。詳細には、式１〜７により計算するが、式６及び式７において、ｃｏｓ（φ＋θ）の代わりにｃｏｓφを用いる。
【００７０】
続いて、携帯端末４は、背景バーＢの中心線が水平線と平行になるように、補強筋及び背景バーＢを−φ回転する（Ｓ１８１１）。図２１は、図１９（ａ）の画像のうち、認識された補強筋及び背景バーＢを時計回りに−φだけ回転した画像を示す。そして、背景バーＢの部分だけの画像を抽出する（Ｓ１８１２）と、図１４（ｂ）の上方に示すような、マーカ及び補強筋の画像になるので、図８のＳ８０７〜Ｓ８０９の処理と同様に、各補強筋の径長及びピッチを計算する（Ｓ１８１３〜Ｓ１８１５）。詳細には、式１〜７により計算するが、式６及び式７において、ｃｏｓ（φ＋θ）の代わりにｓｉｎφを用いる。
【００７１】
さらに、携帯端末４は、図８のＳ８１０〜Ｓ８１４の処理と同様に、計算した配筋情報が設計図面情報の通りか否かを判断し、その結果に応じた情報を出力する（Ｓ１８１６〜Ｓ１８２０）。
【００７２】
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。
【００７３】
以上説明した本発明の実施の形態によれば、まず、マーカＭＫ１及びＭＫ２と、白い板材ＢＡとを一体化した背景バーＢを鉄筋内に挿入すればよいので、対象鉄筋に直接貼付するマーカや目盛り付きの定規が不要になり、撮影する前にセットするものが少なくて済む。次に、１つの背景バーＢを用いることにより、主筋及び補強筋の両方の配筋情報を簡便に取得することが可能である。
【００７４】
そして、フラッシュを用いることなく、撮影した画像において、輝度の不連続箇所を検出することにより、エッジを抽出するとともに、輝度分布から計算した代表輝度値に基づいて、エッジに挟まれた領域から鉄筋の領域を抽出するので、鉄筋部分の誤検出率を大幅に低減することができる。そして、影の部分を抽出することにより、さらに誤検出をなくすことができる。また、２値化パラメータ修正等の微調整は不要になり、簡単なプログラムにより鉄筋部分を抽出することができる。
【００７５】
≪その他の実施の形態≫
以上、本発明を実施するための最良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。
【００７６】
（１）上記実施の形態においては、図１０のＳ１００３で１０００個の径長データから中央値を取得するものとしたが、他の代表値（例えば、最頻値等）を取得するようにしてもよい。
【００７７】
（２）マーカは円形に限らず、例えば、正面から見たときに四角形のものであってもよい。また、マーカは、板材ＢＡの両端に２つ設けられるのに限らず、板材ＢＡの長手方向に所定の間隔をおいて３つ以上設けられてもよい。このとき、配筋情報を取得する必要のある鉄筋を選択し、複数のマーカから、選択した鉄筋を挟む位置にある２つのマーカを特定し、その２つのマーカを用いることが考えられる。
【００７８】
（３）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を測定し、それらの角度を用いるものとしたが、垂直線や水平線に限らず、画像メモリＩＭにおけるピクセル配置の縦方向又は横方向に対する角度が確定していれば、他の基準線を使ってもよく、また、主筋Ｓ及び背景バーＢそれぞれに対する２つの基準線に限らず、１つの基準線を使ってもよい。
【００７９】
（４）上記実施形態においては、例えば図１４（ｂ）に示すように、カメラと背景バーとが正対（カメラの光軸と背景バーとが直交）していることを前提として説明したが、カメラと鉄筋及び背景バーとが正対しておらず、例えば、背景バーがカメラに対して奥行方法に傾斜している場合にも上記実施形態と同じ式１〜７により鉄筋の径長等を計測することが可能である。
【符号の説明】
【００８０】
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（配筋情報取得装置、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、ＬＨ、Ｌｔ カメラからの距離
ＭＫ１、ＭＫ２ マーカ（パターン）
Ｗｐ ピクセル数
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鉄筋、鉄筋の影、背景を含む撮影画像から鉄筋の領域を抽出する装置、方法及びプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
建築工事の現場においては、鉄筋コンクリート構造物の鉄筋を撮影し、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。そのとき、撮影対象となる鉄筋（対象鉄筋）は、通常、後方に位置する別の鉄筋や、様々な背景と重なるので、対象鉄筋の画像が不鮮明になり、画像処理の結果として計測される径長等の精度が悪くなる。そこで、画像処理による計測結果の精度を向上させるために、対象鉄筋だけを鮮明に撮影できるように、その後方に白いボードを設置することが必要になる。特許文献１には配筋情報取得装置及びその方法が開示されており、段落００３３には白いボードの設置に関して記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−１２２００８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１の配筋情報取得方法には、以下のような問題点がある。
（１）白いボードは、その形状を工夫しない限り、スペースの狭い鉄筋内に挿入できない。すなわち、対象鉄筋の後方に白いボードをうまく設置できない。
（２）別途、マーカを対象鉄筋に貼付する必要がある。
（３）白いボード１枚で主筋及び補強筋の両方を計測することが困難である。
（４）日射や外部の照明により、白いボードに対象鉄筋の影が映り、鉄筋径を誤計測するおそれがある。
【０００５】
そこで、撮影時に影の影響を小さくする（影を白っぽくして、２値化により背景バーと同じグループにする）ためにフラッシュ撮影を行い、２値化手法により黒い部分を鉄筋として抽出した。ところが、さらに次のような問題点が発生した。
（１）屋外で撮影したときに、日射の影響により鉄筋やその他の影が背景バー上にでき、２値化が精度よくできない（具体的には、鉄筋が実際より太く抽出される）ことがあった（図２２（ａ）及び（ｂ）参照）。
（２）フラッシュ撮影したときに、鉄筋が白く光って、２値化が精度よくできない（具体的には、鉄筋が実際より細く抽出される）ことがあった（図２２（ａ）及び（ｃ）参照）。
（３）２値化が精度よくできないときに、２値化のパラメータを変更すると精度がよくなることがあるが、パラメータの変更は、熟練したユーザでなければ難しい。
以上のように、輝度の閾値だけによる２値化により鉄筋を抽出する手法は、誤検出率が高かった。
【０００６】
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、簡単に精度よく鉄筋の配筋情報を取得することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明は、鉄筋を撮影した画像から、鉄筋の領域を抽出する鉄筋領域抽出装置であって、前記画像において、前記鉄筋の軸方向に対して垂直に並んだピクセルの輝度をスキャンし、隣接するピクセル間で輝度が不連続になる箇所を連結して、領域の境界線であるエッジを抽出する第１手段と、前記画像における各ピクセルの輝度分布に基づいて、鉄筋の領域における輝度値の標準値である標準輝度値を計算する第２手段と、前記抽出したエッジに挟まれた各領域における輝度の範囲が、前記計算した標準輝度値を含む場合に、当該領域を鉄筋の領域として特定する第３手段と、を備えることを特徴とする。
【０００８】
この構成によれば、鉄筋、鉄筋の影、背景を含む画像において、輝度の不連続箇所を検出することにより、領域の境界線であるエッジを抽出し、２本のエッジに挟まれた部分を、鉄筋又は鉄筋以外の領域とする。その領域の中から、輝度分布に基づく標準輝度値を用いて鉄筋の領域を特定するので、画像を２値化することなく、鉄筋の誤検出を抑止することができる。そして、画像の２値化を行わないので、２値化パラメータの修正等の微調整が不要になる。以上によれば、簡単に精度よく、鉄筋の領域を抽出し、その鉄筋の配筋情報を取得することができる。
【０００９】
また、本発明の上記鉄筋領域抽出装置において、前記画像は、前記鉄筋の軸方向に対して垂直な方向に所定の間隔をおいて設けられた複数のパターンを含み、前記第１手段は、前記ピクセルの輝度を、前記パターンに基づく方向にスキャンすることとしてもよい。
この構成によれば、鉄筋を含む画像において、鉄筋の軸方向に対して垂直に並んだピクセルの輝度をスキャンする際に、当該画像に含まれているパターンを用いることにより、スキャンすべき方向を容易に特定することができる。
【００１０】
また、本発明の上記鉄筋領域抽出装置において、前記第１手段は、前記隣接するピクセルの輝度に対して微分演算を行い、当該演算値に基づいて、当該輝度が不連続になるピクセルを検出することとしてもよい。
この構成によれば、輝度が不連続になるピクセルを精度よく検出することができるので、エッジを精確に抽出することができる。
【００１１】
また、本発明の上記鉄筋領域抽出装置において、前記第１手段は、前記鉄筋の軸方向を縦方向とし、前記抽出した各エッジのうち、その縦幅が背景バーの幅と同等であり、かつ、その縦横比が所定値より大きいエッジを、前記第３手段の処理対象とすることとしてもよい。
この構成によれば、縦幅が背景バーの幅と同等であり、かつ、縦長になっているエッジを、有効なエッジとして残すことにより、エッジに挟まれた領域を精度よく把握することができる。
【００１２】
また、本発明の上記鉄筋領域抽出装置において、前記第２手段は、前記画像における各ピクセルの輝度分布から各輝度の度数分布を作成し、当該度数が極大になる輝度値のうち、最小値を前記鉄筋の領域における標準輝度値とすることとしてもよい。
この構成によれば、鉄筋を含む画像は、エッジにより鉄筋、鉄筋の影、板材の背景の３つの領域に分けることができるが、３つの領域の中で、鉄筋の輝度が最も小さくなる。そこで、度数が極大になる輝度値のうち、最小値を鉄筋の領域における標準輝度値とすることにより、エッジに挟まれた領域の中から、鉄筋の領域を容易に特定することができる。
【００１３】
また、本発明の上記鉄筋領域抽出装置において、前記第３手段は、前記特定した鉄筋の領域が隣接するときには、当該隣接する領域を統合し、１つの鉄筋領域として特定することとしてもよい。
この構成によれば、１つの鉄筋の領域に、エッジを境界線として隣接する領域が、鉄筋影や板材の背景ではなく、別の鉄筋の領域になっている場合（輝度の異なる２つの鉄筋部分が連続して撮影される場合）がある。このような場合に、別々の鉄筋の領域としてではなく、統合された１つの鉄筋の領域として特定することにより、その後の鉄筋の径やピッチを計算する際に非常に有用になる。
【００１４】
また、本発明は、鉄筋領域抽出方法及び鉄筋領域抽出プログラムを含む。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。なお、本発明は、本出願人による特願２０１０−２１１１１１の発明をさらに改良したものである。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、簡単に精度よく鉄筋の配筋情報を取得することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】配筋情報取得システム１の構成を示す図である。
【図２】携帯端末４のハードウェア構成を示す図である。
【図３】管理サーバ５のハードウェア構成を示す図である。
【図４】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。
【図５】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。
【図６】携帯端末４の鉄筋規格情報４５２の構成例を示す図である。
【図７】鉄筋画像の撮影方法を示すフローチャートである。
【図８】携帯端末４による画像処理の第１の実施例を示すフローチャートである。
【図９】携帯端末４による鉄筋部分抽出の処理を示すフローチャートである。
【図１０】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。
【図１１】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。
【図１２】実際の異形鉄筋の例を示す図である。
【図１３】主筋の配筋情報の取得処理を説明するための図であり、主筋及び背景バーＢを撮影した画像を示す。
【図１４】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）は図１３の画像を−φだけ回転した画像を示し、（ｂ）は測定原理を説明するための図を示す。
【図１５】（ａ）は鉄筋を含む画像及び抽出されたエッジの例を示し、（ｂ）はエッジに外接する矩形が縦長である場合を示し、（ｃ）はエッジに外接する矩形が縦長でない場合を示す。
【図１６】（ａ）は鉄筋の軸方向（高さ方向）における１つのピクセル位置の、横方向の輝度分布及び３つの領域の代表輝度値を示し、（ｂ）は鉄筋の抽出結果を示す。
【図１７】画像における輝度のヒストグラムを示す図であり、（ａ）は影の領域がある場合を示し、（ｂ）は影の領域がない場合を示す。
【図１８】携帯端末４による画像処理の第２の実施例を示すフローチャートである。
【図１９】主筋及び補強筋の配筋情報の取得処理を説明するための図であり、（ａ）は主筋及び補強筋の間に背景バーｂを斜めに挿入した状態の画像を示し、（ｂ）は（ａ）の画像において背景バーＢの部分だけを２値化した画像を示す。
【図２０】主筋及び補強筋の配筋情報の取得処理を説明するための図であり、図１９（ａ）の画像のうち、認識された主筋及び背景バーＢを時計回りに−φだけ回転した画像を示す。
【図２１】主筋及び補強筋の配筋情報の取得処理を説明するための図であり、図１９（ａ）の画像のうち、認識された補強筋及び背景バーＢを時計回りに−φだけ回転した画像を示す。
【図２２】（ａ）は実際の鉄筋と影の画像を示し、（ｂ）は影を鉄筋と見なしてしまうパターンを示し、（ｃ）は鉄筋が光って細く見なしてしまうパターンを示す。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
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。
【００１８】
特に、鉄筋を撮影する際にフラッシュを用いないものとし、鉄筋を含む撮影画像における輝度の変化値に基づいて、領域の境界線であるエッジを検出し、そのエッジに挟まれた各領域における輝度の範囲と、画像の輝度分布から計算した、鉄筋の領域における輝度値の代表値（標準値）である代表輝度値（標準輝度値）とに基づいて、鉄筋の領域を特定する。また、背景バーを鉄筋の間に挿入可能な形状にし、その背景バーを斜めに挿入することにより、主筋及びせん断補強筋（以下、簡単に「補強筋」とする）の径長等を同時に計測することができる。なお、本実施の形態では、主筋は、鉛直方向に配置されているものとし、補強筋は、水平方向に配置されているものとする。
【００１９】
これによれば、鉄筋部分の誤検出率を大幅に低減することができる。また、現場で簡単に精度よく配筋情報を取得できるので、設計図面情報と比較、照合することにより、その場で出来形の正当性を判断することができる。
【００２０】
≪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。
【００２１】
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。
【００２２】
≪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。
【００２３】
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。
【００２４】
≪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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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１２は、実際の異形鉄筋の例を示す図である。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
≪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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
図１１（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）が着けられる。
【００３４】
板材ＢＡの幅Ｔ１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Ｔ２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。
【００３５】
これによれば、板材ＢＡの幅Ｔ１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Ｔ１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Ｔ１及びマーカＭＫ１、ＭＫ２の幅Ｔ２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。
【００３６】
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。
【００３７】
図１１（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。
【００３８】
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。
【００３９】
図８は、携帯端末４による画像処理の第１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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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を測定する（Ｓ８０４）。図１３を用いて説明すると、垂直線は、画像メモリＩＭにおけるピクセル配置の縦方向に平行な直線を意味し、水平線は、画像メモリＩＭにおけるピクセル配置の横方向に平行な直線を意味するものとする。角度は、時計回りの方向を正とする。そして、画像メモリＩＭにおいて縦方向に延びる、ピクセル値が０（黒）の矩形領域を主筋Ｓとし、その矩形の長辺に平行で、かつ、その矩形の中心を通る直線を主筋Ｓの中心線として抽出し、その中心線と、垂直線との間の角度をθとする。また、マーカＭＫ１及びＭＫ２の中心を通る直線を背景バーＢの中心線として抽出し、その中心線と、水平線との間の角度をφとする。
【００４３】
続いて、携帯端末４は、元の画像を時計回りに−φだけ回転し、背景バーＢを水平線と平行にする（Ｓ８０５）。図１４（ａ）は、図１３の画像を−φだけ回転したものであり、背景バーＢの中心線が水平線と平行になっている。
【００４４】
次に、鉄筋部分の画像を抽出する（Ｓ８０６）。図１４（ｂ）の上方には、背景バーＢの、マーカ及び鉄筋部分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に沿った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Ｌｍ１、Ｌｍ２、ＬＨを求める。（Ｓ８０８）。図１４（ｂ）に示すように、距離Ｌｍ１は、カメラと、マーカＭＫ１との間の距離である。距離Ｌｍ２は、カメラと、マーカＭＫ２との間の距離である。距離ＬＨは、カメラと、背景バーＢとの間の最短距離であり、カメラと、各鉄筋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。
Ｌｍ１＝ＦＬ×（マーカＭＫ１の基準長／マーカＭＫ１のピクセル数）・・・式１
Ｌｍ２＝ＦＬ×（マーカＭＫ２の基準長／マーカＭＫ２のピクセル数）・・・式２
ＬＨ＝√（Ｌｍ１２−（Ｌｍ１２−Ｌｍ２２＋Ｍ２）２／４Ｍ２） ・・・式３
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
図９は、携帯端末４による鉄筋部分抽出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、鉄筋部分の抽出サブルーチンの処理であり、背景バーの部分の画像からエッジ（領域の境界線）を抽出し、２つのエッジで挟まれた各部分が３つの領域のいずれかを判別することにより、それらの領域の１つとして鉄筋部分を特定するものである。
【００４９】
まず、携帯端末４は、背景バーＢの部分に相当する画像全体を２値化して、マーカＭＫ１及びＭＫ２を検出する（Ｓ９０１）。次に、マーカＭＫ１と、ＭＫ２との間にある画像を切り出す（Ｓ９０２）。このとき、切り出された画像は、２値化されていないものとする。図１５（ａ）の上図は、切り出された画像の例を示す。
【００５０】
そして、携帯端末４は、切り出された画像からエッジを抽出する（Ｓ９０３）。エッジとは、画像における３つの領域（鉄筋、影、背景）の境界線である。例えば、画像の、鉄筋の軸方向に対して垂直に並んだピクセルの輝度をスキャンしたときに、その輝度が不連続になる（急激に変化する）箇所がエッジになる。そこで、例えば、スキャン方向に隣接するピクセルの輝度をラプラシアン（２次微分）フィルター処理して、その演算値の絶対値が所定値以上の箇所（詳細には、例えば、隣接する２つのピクセルの中間）を検出し、各検出箇所を連結した線をエッジとして抽出する。ピクセルの輝度をスキャンすべき方向は、例えば、図１１（ａ）に示す、背景バーＢの画像においてマーカＭＫ１及びＭＫ２を検出したときに、マーカＭＫ１からＭＫ２への方向（背景バーＢの長手方向）である。図１５（ａ）の下図は、抽出されたエッジの例を示す。なお、輝度が不連続な箇所を検出する際に、１次微分フィルター処理を用いることもできる。
【００５１】
続いて、携帯端末４は、抽出されたエッジのうち、不要なエッジを除去する（Ｓ９０４）。例えば、鉄筋の軸方向を縦方向とし、各エッジに対して外接する矩形を描いて、その矩形の縦幅及び縦横比を計算する。そして、描いた矩形の縦幅が背景バーＢの幅と同等であり、かつ、図１５（ｂ）に示すように、その矩形が縦長（縦横比＞α）であるエッジを残す。一方、矩形の縦幅が背景バーＢの幅より小さい場合、又は、図１５（ｃ）に示すように、矩形が縦長でない（縦横比≦α）、すなわち、正方形か、横長である場合には、当該エッジを除外する。なお、縦長か否かを判定するための縦横比の閾値αは、１以上の所定値である。
【００５２】
次に、携帯端末４は、各エッジ間の部分を３つの領域（鉄筋、影、背景）に分ける（Ｓ９０５）。例えば、図１６（ａ）のＡで示される、鉄筋の軸方向に垂直な方向での輝度分布が得られたとする。この輝度分布は、背景の左側から右側へピクセルの輝度をスキャンしたものである。その画像全体に含まれるピクセルの輝度分布に対してヒストグラム（度数分布）を作成し、極大値（度数が極大になる輝度値）のラベリングを行う。そして、ラベリングした極大値から、各領域の代表輝度値及び中間輝度値を計算する。
【００５３】
以下では、画像の輝度分布に基づいて３つの領域の代表輝度値を計算し、その代表輝度値に基づいて、エッジに挟まれた部分がいずれの領域であるかを特定する手順を説明する。
【００５４】
図１７は、画像輝度のヒストグラムを示す図であり、横軸は輝度、縦軸は度数を示す。図１７（ａ）は、影の領域がある場合を示す。６個の極大値があり、輝度の小さい方から順にｍｉｎ１、ｍｉｎ２、・・・とラベリングされ、一方、輝度の大きい方から順にｍａｘ１、ｍａｘ２、・・・とラベリングされる。そして、極大値ｍａｘ１は、輝度が最大の極大値であり、背景の代表輝度値Ｂになる。極大値ｍｉｎ１は、輝度が最小の極大値であり、鉄筋の代表輝度値Ｃになる。また、極大値ｍａｘ１及び極大値ｍａｘ２の中間輝度値を極大値ｍｉｄ＿ｍａｘとする。次に、極大値ｍｉｎ１及び極大値ｍｉｎ２の中間輝度値を極大値ｍｉｄ＿ｍｉｎとする。このとき、極大値ｍｉｄ＿ｍａｘ及び極大値ｍｉｄ＿ｍｉｎの中間輝度値は、影の代表輝度値Ｄになる。
【００５５】
図１７（ｂ）は、影の領域がない場合を示す。影の領域がない場合には、鉄筋の次にすぐ背景が来ることになる。２個の極大値があり、輝度の小さい方が極大値ｍｉｎ１とラベリングされ、一方、輝度の大きい方が極大値ｍａｘ１とラベリングされる。そして、極大値ｍａｘ１は、背景の代表輝度値Ｂになる。極大値ｍｉｎ１は、鉄筋の代表輝度値Ｃになる。極大値が２つしかない場合に、影の領域はないと考えられる。
【００５６】
図１７（ａ）のヒストグラムから、図１６（ａ）に示すように、背景の代表輝度値Ｂ、鉄筋の代表輝度値Ｃ及び影の代表輝度値Ｄが特定される。そこで、エッジ間の領域を、代表輝度値に基づいて鉄筋、影、背景のいずれかに特定する。詳細には、エッジに挟まれる各領域での輝度の範囲が決まるので、その範囲に代表輝度値Ｂ、Ｃ、Ｄのいずれが含まれるかに応じて、背景、鉄筋、影のいずれかを領域として特定する。例えば、Ｅの領域の輝度範囲は代表輝度値Ｃを含むので、鉄筋部分であることが分かる。
【００５７】
さらに、携帯端末４は、特定した領域のうち、隣り合う領域が同じである場合、領域を統合する（Ｓ９０６）。例えば、３つのエッジがあった場合、エッジで挟まれた、２つの領域が形成されるが、その２つの領域がともに鉄筋であれば、中央のエッジをなくし、両端のエッジで挟まれた領域を１つの鉄筋領域とする。
【００５８】
以上の処理の結果、図１６（ｂ）に示すように、鉄筋が抽出される。なお、図１６（ｂ）にはないが、鉄筋及び影の次に、背景ではなく、鉄筋が来る（すなわち、鉄筋、影、鉄筋となる）こともある。
【００５９】
図１０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、その径長データを整形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。
【００６０】
まず、携帯端末４は、背景バーＢに対して垂直方向の１pixelずつの位置に対応する連続的な径長［ｍｍ］を抽出する（Ｓ１００１）。図１４（ｂ）で説明すると、まず、背景バーＢに対して垂直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）のピクセルをサーチし、鉄筋径の背景バーＢに沿ったピクセル数Ｗｐを求める。そのとき、鉄筋、マーカ間の背景バーＢに沿ったピクセル数Ｐも求める。ここで、鉄筋間のピクセル数、すなわち、配筋ピッチは、隣り合う鉄筋の中心軸間の間隔を示すものであり、例えば、左側エッジ間ピクセル数及び右側エッジ間ピクセル数の平均値として算出される。
【００６１】
続いて、鉄筋、マーカ間の背景バーＢに沿った距離ｍを求め、カメラから各鉄筋までの距離Ｌｔを求め、各鉄筋径Ｗｍ及び鉄筋ピッチｍ’を求める。例えば、図１４（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６及び式７は、主筋に関する計算式である。補強筋に関しては、後記する。
ｍ２＝Ｍ×Ｐ２／ΣＰｎ （ΣＰｎ：ｎ＝１〜６） ・・・式４
Ｌｔ２＝√（ＬＨ２＋ｍ２２） ・・・式５
Ｗｍ２＝ＷＰ２×Ｌｔ２／ＦＬ×ｃｏｓ（φ＋θ） ・・・式６
ｍ２’＝ｍ２×ｃｏｓ（φ＋θ） ・・・式７
Ｌｔ１を求めるときには、式４のＰ２をＰ１＋Ｐ２に置き換える。Ｌｔ３を求めるときには、式４のＰ２をＰ３に置き換える。Ｌｔ４を求めるときには、式４のＰ２をＰ３＋Ｐ４に置き換える。
【００６２】
次に、携帯端末４は、データの整形として、背景バーＢに対して垂直方向に、背景バーＢの中心線から、例えば、±５００pixelの位置に対応する径長を抜き出す（Ｓ１００２）。そして、抜き出した１０００個の径長の中央値Ｍを取得する（Ｓ１００３）。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、データの整形として、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（Ｓ１００４）。そして、抜き出した径長データの個数Ｎを取得する（Ｓ１００５）。さらに、データの整形として、Ｎ×０．０１個未満のデータを削除する（Ｓ１００６）。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、整形終了後のデータ個数Ｎｉ及び最頻値Ｙmaxを取得する（Ｓ１００７）。
【００６３】
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。
【００６４】
まず、Ｙmax／Ｎｉの値が０．３５未満の場合（Ｓ１００８のＹＥＳ）、鉄筋の状態（リブ位置）が０°〜６０°であり（Ｓ１００９）、データ整形後の中央値Ｍｉを取得し（Ｓ１０１０）、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（Ｓ１０１１）。Ｙmax／Ｎｉの値が０．３５以上、かつ、０．４５未満の場合（Ｓ１０１２のＹＥＳ）、鉄筋の状態（リブ位置）が６０°〜７５°であり（Ｓ１０１３）、データ整形後の中央値Ｍｉを取得し（Ｓ１０１４）、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（Ｓ１０１５）。Ｙmax／Ｎｉの値が０．４５以上の場合（Ｓ１０１２のＮＯ）、鉄筋の状態（リブ位置）が７５°〜９０°であり（Ｓ１０１６）、データ整形後の中央値Ｍｉを取得し（Ｓ１０１７）、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（Ｓ１０１８）。
【００６５】
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（Ｓ１０１９）。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（Ｓ１０１９のＹＥＳ）、該当した鉄筋規格を取得する。存在しなければ（Ｓ１０１９のＮＯ）、計測が失敗したことになる（Ｓ１０２１）。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。
【００６６】
≪主筋及び補強筋が混在する場合の処理≫
図１８は、携帯端末４による画像処理の第２の実施例を示すフローチャートであり、図８のフローチャートにＳ１８０５、Ｓ１８１１〜Ｓ１８１５の処理を追加したものである。この実施例では、撮影対象部位２において主筋及び補強筋が混在している場合に、主筋と、補強筋とを判別し、それぞれの配筋情報を取得する処理について説明する。
【００６７】
まず、携帯端末４は、図８のＳ８０１〜Ｓ８０４の処理と同様に、画像処理プログラムを呼び出し、デジタル画像や焦点距離等を取得し、画像の二値化を行い、主筋Ｓが垂直線となす角度θを測定する（Ｓ１８０１〜Ｓ１８０４）。続いて、Ｓ１８０３で二値化した画像データを時計回りに−θだけ回転し、主筋Ｓの中心線が垂直線と平行になるようにし、背景バーＢの部分だけを対象として抽出した、ピクセル値が０（黒）の領域について、主筋か、補強筋かを判別する（Ｓ１８０５）。このとき、黒の領域の個数により鉄筋の本数が分かる。
【００６８】
図１９〜図２１は、主筋及び補強筋が混在したときの処理を説明するための図である。図１９（ａ）は、主筋及び補強筋の間に背景バーＢを斜めに挿入した状態の画像を示し、主筋と補強筋とのなす角度が９０°であり、主筋Ｓの中心線が垂直線と平行であり、背景バーＢの中心線と水平線とのなす角度がφである。次に、図１９（ｂ）は、図１９（ａ）の画像において背景バーＢの部分だけを抽出した画像を示す。その画像の、ピクセル値が０（黒）の領域について、中心線と水平線とのなす角度が９０°の箇所が主筋と認識され、Ｗｓｐｉ（ｉ＝１〜５）が主筋の径長となる。一方、中心線と水平線とのなす角度が０°の箇所が補強筋と認識され、Ｗｈｐｊ（ｊ＝１、２）が補強筋の径長となる。
【００６９】
次に、携帯端末４は、背景バーＢの中心線が水平線と平行になるように、主筋及び背景バーＢを−φ回転する（Ｓ１８０６）。図２０は、図１９（ａ）の画像のうち、認識された主筋及び背景バーＢを時計回りに−φだけ回転した画像を示す。そして、背景バーＢの部分だけの画像を抽出する（Ｓ１８０７）と、図１４（ｂ）の上方に示すような、マーカ及び主筋の画像になるので、図８のＳ８０７〜Ｓ８０９の処理と同様に、各主筋の径長及びピッチを計算する（Ｓ１８０８〜Ｓ１８１０）。詳細には、式１〜７により計算するが、式６及び式７において、ｃｏｓ（φ＋θ）の代わりにｃｏｓφを用いる。
【００７０】
続いて、携帯端末４は、背景バーＢの中心線が水平線と平行になるように、補強筋及び背景バーＢを−φ回転する（Ｓ１８１１）。図２１は、図１９（ａ）の画像のうち、認識された補強筋及び背景バーＢを時計回りに−φだけ回転した画像を示す。そして、背景バーＢの部分だけの画像を抽出する（Ｓ１８１２）と、図１４（ｂ）の上方に示すような、マーカ及び補強筋の画像になるので、図８のＳ８０７〜Ｓ８０９の処理と同様に、各補強筋の径長及びピッチを計算する（Ｓ１８１３〜Ｓ１８１５）。詳細には、式１〜７により計算するが、式６及び式７において、ｃｏｓ（φ＋θ）の代わりにｓｉｎφを用いる。
【００７１】
さらに、携帯端末４は、図８のＳ８１０〜Ｓ８１４の処理と同様に、計算した配筋情報が設計図面情報の通りか否かを判断し、その結果に応じた情報を出力する（Ｓ１８１６〜Ｓ１８２０）。
【００７２】
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。
【００７３】
以上説明した本発明の実施の形態によれば、まず、マーカＭＫ１及びＭＫ２と、白い板材ＢＡとを一体化した背景バーＢを鉄筋内に挿入すればよいので、対象鉄筋に直接貼付するマーカや目盛り付きの定規が不要になり、撮影する前にセットするものが少なくて済む。次に、１つの背景バーＢを用いることにより、主筋及び補強筋の両方の配筋情報を簡便に取得することが可能である。
【００７４】
そして、フラッシュを用いることなく、撮影した画像において、輝度の不連続箇所を検出することにより、エッジを抽出するとともに、輝度分布から計算した代表輝度値に基づいて、エッジに挟まれた領域から鉄筋の領域を抽出するので、鉄筋部分の誤検出率を大幅に低減することができる。そして、影の部分を抽出することにより、さらに誤検出をなくすことができる。また、２値化パラメータ修正等の微調整は不要になり、簡単なプログラムにより鉄筋部分を抽出することができる。
【００７５】
≪その他の実施の形態≫
以上、本発明を実施するための最良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。
【００７６】
（１）上記実施の形態においては、図１０のＳ１００３で１０００個の径長データから中央値を取得するものとしたが、他の代表値（例えば、最頻値等）を取得するようにしてもよい。
【００７７】
（２）マーカは円形に限らず、例えば、正面から見たときに四角形のものであってもよい。また、マーカは、板材ＢＡの両端に２つ設けられるのに限らず、板材ＢＡの長手方向に所定の間隔をおいて３つ以上設けられてもよい。このとき、配筋情報を取得する必要のある鉄筋を選択し、複数のマーカから、選択した鉄筋を挟む位置にある２つのマーカを特定し、その２つのマーカを用いることが考えられる。
【００７８】
（３）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を測定し、それらの角度を用いるものとしたが、垂直線や水平線に限らず、画像メモリＩＭにおけるピクセル配置の縦方向又は横方向に対する角度が確定していれば、他の基準線を使ってもよく、また、主筋Ｓ及び背景バーＢそれぞれに対する２つの基準線に限らず、１つの基準線を使ってもよい。
【００７９】
（４）上記実施形態においては、例えば図１４（ｂ）に示すように、カメラと背景バーとが正対（カメラの光軸と背景バーとが直交）していることを前提として説明したが、カメラと鉄筋及び背景バーとが正対しておらず、例えば、背景バーがカメラに対して奥行方法に傾斜している場合にも上記実施形態と同じ式１〜７により鉄筋の径長等を計測することが可能である。
【符号の説明】
【００８０】
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（配筋情報取得装置、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、ＬＨ、Ｌｔ カメラからの距離
ＭＫ１、ＭＫ２ マーカ（パターン）
Ｗｐ ピクセル数
【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉄筋を撮影した画像から、鉄筋の領域を抽出する鉄筋領域抽出装置であって、
前記画像において、前記鉄筋の軸方向に対して垂直に並んだピクセルの輝度をスキャンし、隣接するピクセル間で輝度が不連続になる箇所を連結して、領域の境界線であるエッジを抽出する第１手段と、
前記画像における各ピクセルの輝度分布に基づいて、鉄筋の領域における輝度値の標準値である標準輝度値を計算する第２手段と、
前記抽出したエッジに挟まれた各領域における輝度の範囲が、前記計算した標準輝度値を含む場合に、当該領域を鉄筋の領域として特定する第３手段と、
を備えることを特徴とする鉄筋領域抽出装置。
【請求項２】
請求項１に記載の鉄筋領域抽出装置であって、
前記画像は、前記鉄筋の軸方向に対して垂直な方向に所定の間隔をおいて設けられた複数のパターンを含み、
前記第１手段は、前記ピクセルの輝度を、前記パターンに基づく方向にスキャンする
ことを特徴とする鉄筋領域抽出装置。
【請求項３】
請求項１に記載の鉄筋領域抽出装置であって、
前記第１手段は、前記隣接するピクセルの輝度に対して微分演算を行い、当該演算値に基づいて、当該輝度が不連続になるピクセルを検出する
ことを特徴とする鉄筋領域抽出装置。
【請求項４】
請求項１に記載の鉄筋領域抽出装置であって、
前記第１手段は、前記鉄筋の軸方向を縦方向とし、前記抽出した各エッジのうち、その縦幅が背景バーの幅と同等であり、かつ、その縦横比が所定値より大きいエッジを、前記第３手段の処理対象とする
ことを特徴とする鉄筋領域抽出装置。
【請求項５】
請求項１に記載の鉄筋領域抽出装置であって、
前記第２手段は、前記画像における各ピクセルの輝度分布から各輝度の度数分布を作成し、当該度数が極大になる輝度値のうち、最小値を前記鉄筋の領域における標準輝度値とする
ことを特徴とする鉄筋領域抽出装置。
【請求項６】
請求項１に記載の鉄筋領域抽出装置であって、
前記第３手段は、前記特定した鉄筋の領域が隣接するときには、当該隣接する領域を統合し、１つの鉄筋領域として特定する
ことを特徴とする鉄筋領域抽出装置。
【請求項７】
情報処理装置により、鉄筋を撮影した画像から、鉄筋の領域を抽出する鉄筋領域抽出方法であって、
前記情報処理装置は、
前記画像において、前記鉄筋の軸方向に対して垂直に並んだピクセルの輝度をスキャンし、隣接するピクセル間で輝度が不連続になる箇所を連結して、領域の境界線であるエッジを抽出する第１ステップと、
前記画像における各ピクセルの輝度分布に基づいて、鉄筋の領域における輝度値の標準値である標準輝度値を計算する第２ステップと、
前記抽出したエッジに挟まれた各領域における輝度の範囲が、前記計算した標準輝度値を含む場合に、当該領域を鉄筋の領域として特定する第３ステップと、
を実行することを特徴とする鉄筋領域抽出方法。
【請求項８】
情報処理装置に、鉄筋を撮影した画像から、鉄筋の領域を抽出する方法を実行させるための鉄筋領域抽出プログラムであって、
前記画像において、前記鉄筋の軸方向に対して垂直に並んだピクセルの輝度をスキャンし、隣接するピクセル間で輝度が不連続になる箇所を連結して、領域の境界線であるエッジを抽出する第１ステップと、
前記画像における各ピクセルの輝度分布に基づいて、鉄筋の領域における輝度値の標準値である標準輝度値を計算する第２ステップと、
前記抽出したエッジに挟まれた各領域における輝度の範囲が、前記計算した標準輝度値を含む場合に、当該領域を鉄筋の領域として特定する第３ステップと、
を含むことを特徴とする鉄筋領域抽出プログラム。
【請求項１】
鉄筋を撮影した画像から、鉄筋の領域を抽出する鉄筋領域抽出装置であって、
前記画像において、前記鉄筋の軸方向に対して垂直に並んだピクセルの輝度をスキャンし、隣接するピクセル間で輝度が不連続になる箇所を連結して、領域の境界線であるエッジを抽出する第１手段と、
前記画像における各ピクセルの輝度分布に基づいて、鉄筋の領域における輝度値の標準値である標準輝度値を計算する第２手段と、
前記抽出したエッジに挟まれた各領域における輝度の範囲が、前記計算した標準輝度値を含む場合に、当該領域を鉄筋の領域として特定する第３手段と、
を備えることを特徴とする鉄筋領域抽出装置。
【請求項２】
請求項１に記載の鉄筋領域抽出装置であって、
前記画像は、前記鉄筋の軸方向に対して垂直な方向に所定の間隔をおいて設けられた複数のパターンを含み、
前記第１手段は、前記ピクセルの輝度を、前記パターンに基づく方向にスキャンする
ことを特徴とする鉄筋領域抽出装置。
【請求項３】
請求項１に記載の鉄筋領域抽出装置であって、
前記第１手段は、前記隣接するピクセルの輝度に対して微分演算を行い、当該演算値に基づいて、当該輝度が不連続になるピクセルを検出する
ことを特徴とする鉄筋領域抽出装置。
【請求項４】
請求項１に記載の鉄筋領域抽出装置であって、
前記第１手段は、前記鉄筋の軸方向を縦方向とし、前記抽出した各エッジのうち、その縦幅が背景バーの幅と同等であり、かつ、その縦横比が所定値より大きいエッジを、前記第３手段の処理対象とする
ことを特徴とする鉄筋領域抽出装置。
【請求項５】
請求項１に記載の鉄筋領域抽出装置であって、
前記第２手段は、前記画像における各ピクセルの輝度分布から各輝度の度数分布を作成し、当該度数が極大になる輝度値のうち、最小値を前記鉄筋の領域における標準輝度値とする
ことを特徴とする鉄筋領域抽出装置。
【請求項６】
請求項１に記載の鉄筋領域抽出装置であって、
前記第３手段は、前記特定した鉄筋の領域が隣接するときには、当該隣接する領域を統合し、１つの鉄筋領域として特定する
ことを特徴とする鉄筋領域抽出装置。
【請求項７】
情報処理装置により、鉄筋を撮影した画像から、鉄筋の領域を抽出する鉄筋領域抽出方法であって、
前記情報処理装置は、
前記画像において、前記鉄筋の軸方向に対して垂直に並んだピクセルの輝度をスキャンし、隣接するピクセル間で輝度が不連続になる箇所を連結して、領域の境界線であるエッジを抽出する第１ステップと、
前記画像における各ピクセルの輝度分布に基づいて、鉄筋の領域における輝度値の標準値である標準輝度値を計算する第２ステップと、
前記抽出したエッジに挟まれた各領域における輝度の範囲が、前記計算した標準輝度値を含む場合に、当該領域を鉄筋の領域として特定する第３ステップと、
を実行することを特徴とする鉄筋領域抽出方法。
【請求項８】
情報処理装置に、鉄筋を撮影した画像から、鉄筋の領域を抽出する方法を実行させるための鉄筋領域抽出プログラムであって、
前記画像において、前記鉄筋の軸方向に対して垂直に並んだピクセルの輝度をスキャンし、隣接するピクセル間で輝度が不連続になる箇所を連結して、領域の境界線であるエッジを抽出する第１ステップと、
前記画像における各ピクセルの輝度分布に基づいて、鉄筋の領域における輝度値の標準値である標準輝度値を計算する第２ステップと、
前記抽出したエッジに挟まれた各領域における輝度の範囲が、前記計算した標準輝度値を含む場合に、当該領域を鉄筋の領域として特定する第３ステップと、
を含むことを特徴とする鉄筋領域抽出プログラム。
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１８】
【図１】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１８】
【図１】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【公開番号】特開２０１３−１５４５２（Ｐ２０１３−１５４５２Ａ）
【公開日】平成２５年１月２４日（２０１３．１．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１４９３３２（Ｐ２０１１−１４９３３２）
【出願日】平成２３年７月５日（２０１１．７．５）
【出願人】（００００００５４９）株式会社大林組 (1,758)
【出願人】（５０４４５４０６０）株式会社アプライド・ビジョン・システムズ (11)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年１月２４日（２０１３．１．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年７月５日（２０１１．７．５）
【出願人】（００００００５４９）株式会社大林組 (1,758)
【出願人】（５０４４５４０６０）株式会社アプライド・ビジョン・システムズ (11)
【Ｆターム（参考）】
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