JP6969865B2 - ひび割れ解析装置、ひび割れ解析方法及びひび割れ解析プログラム - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、ひび割れ解析装置、ひび割れ解析方法及びひび割れ解析プログラムに関する。

アスファルト舗装道路の路面性状測定における主要な評価指標として、舗装のひび割れ率が用いられている。ひび割れ率は所定の方法（「舗装調査・試験法便覧（日本道路協会）」）によって算出される。
しかし、舗装の劣化は、線状のひび割れが増加して、拡がっていき、やがては舗装が剥がれて路面ポットホール（穴）へと進行していく。これまでのひび割れ率は、所定の面積内のひび割れ本数によりひび割れ率を設定しており、所定の面積内にひび割れが２本以上存在する場合はひび割れ率が一律１００％と算出されるため、ひび割れが拡がっているか否かが判断できない場合があった。

国際公開第２０１１／１０８０５２号 特開２０１２−１８４６２４号公報 特開２００８−０１５６５３号公報 特開２０１０−１７６７０５号公報

本発明が解決しようとする課題は、路面の劣化を正しく評価することができる、ひび割れ解析装置、ひび割れ解析方法及びひび割れ解析プログラムを提供することである。

実施形態のひび割れ解析装置は、撮影画像取得部と、ひび割れ検出部と、劣化度算出部と、表示制御部とを持つ。撮影画像取得部は、路面を撮影した撮影画像を取得する。ひび割れ検出部は、撮影画像に基づき、撮影された前記路面において互いに交差することにより閉じた領域を形成しているひび割れを検出する。劣化度算出部は、前記撮影画像に基づき、前記路面の範囲を、道路の横断方向において走行車両の車輪が通過する頻度が高い範囲と、走行車両の車輪が通過する頻度が低い範囲とに分割して、前記車輪が通過する頻度の高い範囲において前記閉じた領域を形成しているひび割れを検出した時に、前記路面の劣化度を高い劣化度として算出する。表示制御部は、検出された前記ひび割れの検出結果、又は、算出された前記劣化度に応じた情報を前記撮影画像に重畳した表示データを生成する。

実施形態のひび割れ解析装置の機能概要を示す図。 実施形態の路面撮影方法の一例を示す図。 実施形態のひび割れ解析装置の機能の一例を示すブロック図。 実施形態のひび割れ解析装置の動作の一例を示すフローチャート。 実施形態のひび割れ解析装置の解析方法の一例を示す図。 実施形態のひび割れ解析装置の解析結果の一例を示す図。

以下、実施形態のひび割れ解析装置、ひび割れ解析方法及びひび割れ解析プログラムを、図面を参照して説明する。

本実施形態では、路面の劣化を正しく評価するために、路面のひび割れ（舗装ひび割れ）の本数の他、形状にも着目する。特にひび割れの形状として、亀甲ひび割れに着目する。
ここで、亀甲ひび割れについて説明する。亀甲ひび割れとは、路面において閉じた領域を形成しているひび割れの一例である。路面の劣化が進行すると、路面に発生したひび割れは、徐々に長くなり又は分岐し、さらに複数のひび割れが交錯するようになる。複数のひび割れが交錯すると、ひび割れが閉じた領域を形成するようになる。閉じた領域とはひび割れによって囲まれた、例えば、多角形、円形等の領域であり、一部が閉じていない略閉じた領域を含むものとする。アスファルトのひび割れは、多角形の形状にて閉じた領域を形成する場合が多く、その形状が亀の甲羅に似ていることから亀甲ひび割れと呼ばれることがある。本実施形態においては、閉じた領域を形成するひび割れを亀甲ひび割れといい、以下説明する。なお、亀甲ひび割れの形状は６角形に限定されるものではなく、円形、楕円形又は多角形、若しくは略閉じた領域を形成するひび割れの形状を含むものとする。

亀甲ひび割れは、細かく深くなると、例えば車両の通行等による衝撃でアスファルトが剥がれやすくなり、アスファルトが剥がれると路面ポットホール（穴）が発生する。亀甲ひび割れは、複数のひび割れが成長して形成される場合が多い、なお、亀甲ひび割れには、劣化が進行してアスファルトの一部が剥がれ路面ポットホールが発生している形状のひび割れを含むものとする。

図１は、実施形態のひび割れ解析装置の機能概要を示す図である。
図１において、ひび割れ解析装置１には、入力情報として、路面の画像データとカメラの位置情報が入力される。路面の画像データは、舗装路面をカメラで撮影した画像である。カメラの位置情報は舗装路面を撮影したカメラの位置情報である。

ひび割れ解析装置１は、出力情報として、亀甲ひび割れ検出画像と路面劣化度を出力する。ひび割れ解析装置１は、入力された路面の画像データに基づき、亀甲ひび割れを検出して検出した亀甲ひび割れの検出画像を出力する。また、ひび割れ解析装置１は、検出した亀甲ひび割れの検出結果に基づき、路面劣化度を算出して出力する。

次に、ひび割れ解析装置１に入力される、路面の画像データとカメラの位置情報の取得方法について説明する。図２は、実施形態の路面撮影方法の一例を示す図である。

図２において、車両のルーフには、車載カメラとＧＰＳ（Global Positioning System）受信機が搭載されている。車載カメラは走行する車両の後方の路面を撮影して路面の画像データを取得する。ＧＰＳ受信機は、車載カメラの位置情報（経緯度、高度）、車両の移動車速、撮影日時等を取得する。

次に、ひび割れ解析装置１の機能を説明する。図３は、実施形態のひび割れ解析装置の機能の一例を示すブロック図である。

ひび割れ解析装置１は、入力部１０１、入力情報取得部１０２、入力情報記憶部１０３、亀甲ひび割れ検出部１０４、劣化評価・劣化度算出部１０５、検出結果・劣化評価記憶部１０６、検出結果出力部１０７、表示制御部１０８、及び表示部１０９を持つ。

入力部１０１は、車載カメラで撮影された路面の画像データと、ＧＰＳ受信機で取得されたカメラ位置情報が入力される、例えば有線通信又は無線通信の入力インターフェイスである。

入力情報取得部１０２は、入力部１０１を介して、路面の画像データとカメラ位置情報を取得して、入力情報記憶部１０３に記憶する。また、入力情報取得部１０２は、取得した路面の画像データとカメラ位置情報を亀甲ひび割れ検出部１０４に出力する。

亀甲ひび割れ検出部１０４は、取得した路面の画像データから亀甲ひび割れを検出する。亀甲ひび割れ検出部１０４は、検出した亀甲ひび割れの検出結果を検出結果・劣化評価記憶部１０６に記録する。また、亀甲ひび割れ検出部１０４は、検出した亀甲ひび割れの検出結果を劣化評価・劣化度算出部１０５に出力する。

劣化評価・劣化度算出部１０５は、亀甲ひび割れ検出部１０４から取得した亀甲ひび割れの検出結果に基づき、舗装の劣化を評価して劣化度を算出する。なお、劣化の評価及び劣化度の算出については、後述する。劣化評価・劣化度算出部１０５は、劣化の評価又は劣化度の算出結果を検出結果・劣化評価記憶部１０６に記憶させる。

検出結果出力部１０７は、検出結果・劣化評価記憶部１０６に記憶された亀甲ひび割れの検出結果、劣化評価・劣化度算出部１０５で評価された評価結果、又は算出された劣化度の情報を出力する。検出結果出力部１０７は、これらの情報をテキストデータ、画像データ、印字データ等で出力してもよい。

表示制御部１０８は、検出結果・劣化評価記憶部１０６に記憶された亀甲ひび割れの検出結果、劣化評価・劣化度算出部１０５で評価された評価結果、又は算出された劣化度の情報を表示部１０９に表示させるための表示データを生成し、表示部１０９に出力する。

表示部１０９は、表示制御部１０８から取得した表示データに基づき、画面表示を行う。表示部１０９は、例えば、液晶ディスプレイである。

次に、ひび割れ解析装置１の動作を説明する。図４は、実施形態のひび割れ解析装置の動作の一例を示すフローチャートである。

図４において、ひび割れ解析装置１の入力情報取得部１０２は、車載カメラで撮影された画像データを取得する。図６（Ａ）は、車載カメラで撮影された撮影画像である。入力情報取得部１０２は、撮影された画像データとＧＰＳ受信器で取得した位置情報を取得して、入力情報記憶部１０３に記憶する（ステップＳ１１）。入力情報取得部１０２は、入力部に接続された車載カメラから画像データを直接取得してもよく、また、図示しない外部記憶装置に記憶された画像データを取得してもよい。入力情報取得部１０２は、取得した画像データの付加情報として位置情報を付加して入力情報記憶部１０３に記憶させてもよい。

ステップＳ１１の処理を実行した後、ひび割れ解析装置１は、取得した画像データに基づき、亀甲ひび割れを検出する（ステップＳ１２）。例えば、亀甲ひび割れ検出部１０４は、取得した路面の画像データを所定のブロックに分割して、分割したブロックの画像データと、予め作成した亀甲ひび割れの辞書とのパターンマッチングを行い、ブロック内に亀甲ひび割れが存在しているか否かを判断する。パターンマッチングの手法は任意である。

ステップＳ１２の処理を実行した後、ひび割れ解析装置１は、路面の劣化度を算出して劣化を評価する（ステップＳ１３）。路面の劣化の評価の詳細は後述する。

ステップＳ１３の処理を実行した後、ひび割れ解析装置１は、ステップＳ１３の処理で実行した評価結果を表示部１０９に表示し、又は検出結果出力部１０７から出力する（ステップＳ１４）。

次に、図４のステップＳ１３の処理における路面の劣化の評価の詳細方法について説明する。
＜道路の横断方向における亀甲ひび割れの分布に基づく評価＞
道路の横断方向における亀甲ひび割れの分布に基づいて劣化を評価する方法を説明する。図５は、実施形態のひび割れ解析装置の解析方法の一例を示す図である。

図５において、劣化評価・劣化度算出部１０５は、撮影された画像データに基づき、道路の横断方向における車線の範囲を判断する。車線の範囲は、図示中央線と側線を画像処理で認識することによって判断することができる。車線の範囲は、例えば舗装面（アスファルト）とそれ以外の面を認識することにより判断してもよい。劣化評価・劣化度算出部１０５は、判断した車線を、走行車両の右車輪が通過する頻度が高いと思われる図示Ａの範囲（範囲Ａ）、車両の左車輪が通過する頻度が高いと思われる図示Ｂの範囲（範囲Ｂ）、及び、走行車両の車輪が通過する頻度が低いと思われる図示Ｃの範囲（範囲Ｃ）に分割する。範囲Ａ及び範囲Ｂは轍ができやすい範囲である。劣化評価・劣化度算出部１０５は、亀甲ひび割れ検出部１０４から取得した亀甲ひび割れの検出結果に基づき、分割した範囲Ａ、範囲Ｂ及び範囲Ｃのそれぞれにおける亀甲ひび割れの発生個数を計数する。亀甲ひび割れの発生個数は、例えば、道路の走行方向における所定の距離（例えば数ｃｍ）における個数である。ここで、劣化評価・劣化度算出部１０５は、以下の評価を行う。

・３つの範囲全てに亀甲ひび割れ無し ：劣化度＝１０％
・範囲Ａ又は範囲Ｂのいずれかに亀甲ひび割れ有り ：劣化度＝３０％
・範囲Ａ及び範囲Ｂの両方に亀甲ひび割れ有り ：劣化度＝６０％
・３つの範囲全てに亀甲ひび割れ有り ：劣化度＝１００％
なお、劣化度は亀甲ひび割れの状態から算出される指標であって、本実施形態において提案するものであり、劣化率、劣化比率等の名称を用いてもよい。

上記劣化の評価は、劣化を劣化度として数値化することにより、例えば道路の所定区間における劣化度の平均値等を容易に算出することが可能となる。なお、劣化の評価は、例えば損傷レベル小、中、大等によって行うようにしてもよい。

＜亀甲ひび割れの分布を撮影画像に重畳した画像に基づく評価＞
次に、検出された亀甲ひび割れの個数分布に対して色着けし、撮影画像に重畳した画像に基づく劣化の評価について説明する。図６は、実施形態のひび割れ解析装置の解析結果の一例を示す図である。

図６（Ａ）は、車載カメラで撮影された撮影画像である。この撮影画像に劣化の評価結果を重畳する。撮影画像に評価結果を重畳することにより、道路の位置と評価結果の対応が容易になる。

図６（Ｂ）は、検出された亀甲ひび割れの個数分布に対して色着けし、撮影画像に重畳した画像である。亀甲ひび割れの個数分布とは、路面を所定の範囲（例えば、１ｃｍ×１ｃｍの範囲）に分割したときに、それぞれの範囲に亀甲ひび割れが存在するか否かを判断し、平面において平均化したときの数値に対して色づけを行ない撮影画像に重畳する。図６（Ｂ）においては、色の濃さをハッチングの密度で表現している。図６（Ｂ）の上部には、凡例としてそれぞれの色の濃さに応じた劣化度が表示されている。

撮影画像に劣化の評価を重畳した画像を生成することにより、道路のどの部分が劣化しているかを瞬時で判断することができる。なお、劣化の評価を重畳した撮影画像は、例えば、通常のビデオの再生のように、車両の走行方向、逆方向での再生、早送り、一時停止等を行えるようにしてもよい。

以上説明した少なくとも一つの実施形態によれば、ひび割れ解析装置は、撮影画像取得部と、ひび割れ検出部と、表示部とを持つことにより、路面の劣化を正しく評価することができる。

なお、上述したひび割れ解析装置は、コンピュータで実現するようにしてもよい。その場合、各機能ブロックの機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録する。この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、ＣＰＵ（Central Processing Unit）が実行することで実現してもよい。ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳ（Operating System）や周辺機器等のハードウェアを含むものとする。また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬媒体のことをいう。また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」は、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置を含む。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、短時間の間、動的にプログラムを保持するものを含んでいてもよい。短時間の間、動的にプログラムを保持するものは、例えば、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムを送信する場合の通信線である。また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」には、サーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、一定時間プログラムを保持しているものも含んでもよい。また上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであってもよい。また、上記プログラムは、前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであってもよい。また、上記プログラムは、プログラマブルロジックデバイスを用いて実現されるものであってもよい。プログラマブルロジックデバイスは、例えば、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）である。
また、上記装置の各機能部は、ソフトウェア機能部であるものとしたが、ひび割れ解析装置１の機能の一部又は全部は、ＬＳＩ等のハードウェア機能部であってもよい。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行なうことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

１…ひび割れ解析装置
１０１…入力部
１０２…入力情報取得部
１０３…入力情報記憶部
１０４…亀甲ひび割れ検出部
１０５…劣化評価・劣化度算出部
１０６…検出結果・劣化評価記憶部
１０７…検出結果出力部
１０８…表示制御部
１０９…表示部

Claims (4)

1. 路面を撮影した撮影画像を取得する撮影画像取得部と、
   前記撮影画像に基づき、撮影された前記路面において互いに交差することにより閉じた領域を形成しているひび割れを検出するひび割れ検出部と、
   前記撮影画像に基づき、前記路面の範囲を、道路の横断方向において走行車両の車輪が通過する頻度が高い範囲と、走行車両の車輪が通過する頻度が低い範囲とに分割して、前記車輪が通過する頻度の高い範囲において前記閉じた領域を形成しているひび割れを検出した時に、前記路面の劣化度を高い劣化度として算出する劣化度算出部と、
   検出された前記ひび割れの検出結果、又は、算出された前記劣化度に応じた情報を前記撮影画像に重畳した表示データを生成する表示制御部と
   を備える、ひび割れ解析装置。
2. 前記劣化度算出部は、前記路面の範囲を道路の横断方向において走行車両の右車輪が通過する頻度が高い第１の範囲、車両の左車輪が通過する頻度が高い第２の範囲及び走行車両の車輪が通過する頻度が低い第３の範囲に分割して、それぞれの範囲において前記閉じた領域を形成しているひび割れを検出することで、前記路面の劣化度を算出する、
   請求項１に記載のひび割れ解析装置。
3. 路面を撮影した撮影画像を取得する撮影画像取得ステップと、
   前記撮影画像に基づき、撮影された前記路面において互いに交差することにより閉じた領域を形成しているひび割れを検出するひび割れ検出ステップと、
   前記撮影画像に基づき、前記路面の範囲を、道路の横断方向において走行車両の車輪が通過する頻度が高い範囲と、走行車両の車輪が通過する頻度が低い範囲とに分割して、前記車輪が通過する頻度の高い範囲において前記閉じた領域を形成しているひび割れを検出した時に、前記路面の劣化度を高い劣化度として算出する劣化度算出ステップと、
   検出された前記ひび割れの検出結果、又は、算出された前記劣化度に応じた情報を前記撮影画像に重畳した表示データを生成する表示データ生成ステップとを含む、
   ひび割れ解析方法。
4. 路面を撮影した撮影画像を取得する撮影画像取得処理と、
   前記撮影画像に基づき、撮影された前記路面において互いに交差することにより閉じた領域を形成しているひび割れを検出するひび割れ検出処理と、
   前記撮影画像に基づき、前記路面の範囲を、道路の横断方向において走行車両の車輪が通過する頻度が高い範囲と、走行車両の車輪が通過する頻度が低い範囲とに分割して、前記車輪が通過する頻度の高い範囲において前記閉じた領域を形成しているひび割れを検出した時に、前記路面の劣化度を高い劣化度として算出する劣化度算出処理と、
   検出された前記ひび割れの検出結果、又は、算出された前記劣化度に応じた情報を前記撮影画像に重畳した表示データを生成する表示データ生成処理と
   をコンピュータに実行させる、
   ひび割れ解析プログラム。

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