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みいかちとく
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八戸工業高等専門学校紀要第 45 号 (2010, 12) 55 杉田尚男 * ** *** 野中陳旭野添裕輔 Research on the Distinction of Weathering Steel's Evaluated Outward Level of Rust Using Image Processing By Hisao SUGITA, Noriaki NONAKA and

1 八戸工業高等専門学校紀要第 45 号 (2010, 12) 55 杉田尚男 * ** *** 野中陳旭野添裕輔 Research on the Distinction of Weathering Steel's Evaluated Outward Level of Rust Using Image Processing By Hisao SUGITA, Noriaki NONAKA and Yusuke NOZOE Abstract : The Weathering Steel with its properties of rust is resistant to atmospheric corrosion. Because of a rust layer produced on the steel is compact and stable. The steel using without coating is very economical and superior from the viewpoint of saving materials and energy. However, the rust on Weathering Steel is influenced by the environment. Therefore it is necessary to inspect and examine the steel after construction. There is a evaluation of outward rust as the method. And the method is evaluating the rust from Level 1 to Level 5. But there are some points at issue of the method. It is that evaluation is changed by subjectivity of a person evaluating the steel. In the present study, it proposed the method of distinguishing the rust appearance evaluation that used the picture processing as a technique for solving the problem. はじめに鋼橋建設において, これまで鋼材の宿命であるさびの発生による鋼材の劣化を抑制するため, 塗装など防錆防食のメンテナンスが適宜行われているしかし, これら防錆防食のための維持管理費の多くは塗装費用に当てられ, これは上部工建設費用の 5 ~ 15% にもなるといわれている現在, 公共工事コストの削減が進むなか, 直接的な工事コスト低減に加え, ライフサイクルコスト (LCC) 1)2)3) の低減に取り組むことで, 総合的にコストを縮減することが主流となってきている鋼橋建設において LCC の低減という観点にたったとき, 鋼橋の維持管理における防錆防食費用を低減させる必要があるそのため鋼材自体を改質することにより防錆防食性を高め, 無塗装で使用が可能な耐候性鋼材を採用した鋼橋建設が多くなっている日本では 1960 年代後半から耐候性鋼材 4) が橋梁に採用され始めたしかし耐候性鋼材が採用された鋼橋でも, 緻密で密着性に優れ安定化したさび層の形成には環境の影響を受けやすく, 架設後の点検調査が必要である一部では耐候性鋼橋はメンテナンスフリーであるという認識があるが, このような管理を必要とするミニマムメンテナンス橋である特に飛来塩分が多い地域では, 塩分付着に ( 原稿受付 :2010 年 9 月 24 日 ) * 建設環境工学科 ** 建設環境工学専攻 *** 長岡技術科学大学建設工学課程よる腐食が進行し続けるため, さびが安定化せず想定しているさびとは異なるさび状態の橋梁も存在するこのように, 耐候性鋼橋が本来持った機能を損なわないようにするためにも, 簡便かつ正確な点検調査が求められる耐候性鋼橋の一般的な調査方法としては, 目視によるさび外観評価法があるこれはさびの粒径の大きさや色調を評価基準として, 評価者が目視してさびの状態を判定する方法であるこれは簡便に行える調査方法であるが, 評価者の主観により正確な評価をすることは容易ではないさび外観評価レベルを基にした評価の流れさび外観評価法の評価基準は 1 ~ 5 のレベル 3) に分類されるまず, その事例写真を示すここで, 評価レベルの良いレベル 5 から示すレベル 5 : さび粒子は小さく均一, 色調は明るい図 1 評価レベル 5 事例写真

56 杉田尚男野中陳旭野添裕輔レベル 4 さび粒子は小さく均一色調は暗い大別することにした以下の図に判別評価の流れを示す図 2 評価レベル 4 事例写真レベル 3 さび粒径は 1 5mm

画像が撮られた状況によっても雑音はランダムに現れる画像処理を行ううえでこの雑音を取り除かなければ正確な処理が行えないまた画像の中で隣り合った部分でも色の濃淡の差が大きいところができる場合がある特に雑音が混

それを目的の画素の濃度とする処理であるこの方法はエッジや線など重要な情報を失うことなく雑音を除去できるまた滑らかに変化するエッジに対してはその形状を保存するなどの特徴があるそのため 2 値化処理やラベリング処理の前処理として使用すると

2 56 杉田尚男野中陳旭野添裕輔レベル 4 さび粒子は小さく均一色調は暗い大別することにした以下の図に判別評価の流れを示す図 2 評価レベル 4 事例写真レベル 3 さび粒径は 1 5mm 色調にばらつきがある図 6 判別評価の流れ図 3 評価レベル 3 事例写真レベル 2 さび粒径は 5 25mm うろこ状の剥離がある図 4 評価レベル 2 事例写真レベル 1 さび粒径は 25mm 以上層状の剥離がある図 5 評価レベル 1 事例写真また評価レベルごとの基準を以下の表に示す 3. 画像処理の概要 1 画像平滑化処理写真やスキャナによって取り込まれた画像には画像の劣化が生じこれを雑音 ( ノイズ ) というこの雑音の中でランダム雑音は以下の性質がある画面上のどこに雑音が乗るか不規則である雑音の大きさが不規則であるさらに画像が撮られた状況によっても雑音はランダムに現れる画像処理を行ううえでこの雑音を取り除かなければ正確な処理が行えないまた画像の中で隣り合った部分でも色の濃淡の差が大きいところができる場合がある特に雑音が混じっている場合はそれが顕著に現れるそこでこれらを取り除く方法として 3 3 メディアンフィルタを用いた 3 3 メディアンフィルタは対象処理画素のピクセルとその近傍 8 ピクセルの濃度のうち中央値を求めそれを目的の画素の濃度とする処理であるこの方法はエッジや線など重要な情報を失うことなく雑音を除去できるまた滑らかに変化するエッジに対してはその形状を保存するなどの特徴があるそのため 2 値化処理やラベリング処理の前処理として使用すると有効である表 -1 さび外観評価の評価基準以上の基準からさび粒径によりレベル 3 と 4 の間を 2 2 値化処理 2 値化処理とは濃淡を持つ画像の中から抽出したい部分を画像の中で分離させ形として抽出する方法であるこれは得られた画像の濃淡情報をある閾値で区分しその部分だけを白としほかの部分を黒くすることで画像を 2 階調に変換するという処理を行うものであるここで本研究では閾値を求める際にヒストグラムを用

画像処理による耐候性鋼材のさび外観評価レベルの判別方法に関する研究 57 いた図 7 にその例を示す下の図を見ると, ヒストグラムの谷になっている部分で閾値が決定される本研究でもできる限り谷になる部分に注目した図 9 評価レベル 1 の画像平滑化処理前図 7 ヒストグラムから閾値を求める例 ( ) ラベリング処理とは, 2 値画像上の連結領域に順番に番号をつける処理のことをいう

閾値決定の根拠の一部である評価レベル 1 の RGB 5)6)7) によるヒストグラムを示す図 8 ラベリング処理の概要本研究で用いるラベリング処理として, ラベルを付ける画素があった場合その近傍 8 画素を走査する方法を用いたこの方法では, 対象画素の上下左右だけでなく斜めの画素も走査するこれによって, 連結部分が円状になっていて上下左右に連結画素が見つからなかった場合でも,

3 画像処理による耐候性鋼材のさび外観評価レベルの判別方法に関する研究 57 いた図 7 にその例を示す下の図を見ると, ヒストグラムの谷になっている部分で閾値が決定される本研究でもできる限り谷になる部分に注目した図 9 評価レベル 1 の画像平滑化処理前図 7 ヒストグラムから閾値を求める例 ( ) ラベリング処理とは, 2 値画像上の連結領域に順番に番号をつける処理のことをいうそして, その処理によって番号のついた特定の領域を抽出でき, まとまった複数のグループができる特に, ラベリング処理後にその領域のピクセル数がわかるため, 本研究ではさびの大きさの抽出に利用する図 10 評価レベル 1 の画像平滑化処理後画像平滑化処理により画像の雑音が取れ, 画像の明暗がはっきりと現れるこの処理を全画像に行う判別基準値の検討以下の図に, 閾値決定の根拠の一部である評価レベル 1 の RGB 5)6)7) によるヒストグラムを示す図 8 ラベリング処理の概要本研究で用いるラベリング処理として, ラベルを付ける画素があった場合その近傍 8 画素を走査する方法を用いたこの方法では, 対象画素の上下左右だけでなく斜めの画素も走査するこれによって, 連結部分が円状になっていて上下左右に連結画素が見つからなかった場合でも, 斜めの画素を走査することにより連結画素を発見することができる特に本研究では, 連結画素であるさびの部分がどのような状態であるかわからないため, この方法が有効であると考えられる図 11 レベル 1 画像の RGB ヒストグラム図 11 を見ると, 90 階調の部分で赤と緑が谷になっているここから本研究では, 90 階調を閾値として 2 値化処理を行った次に, 2 値化処理前後のレベル 1 画像を示す平滑化処理の有用性メディアンフィルタによる画像平滑化処理を用いて特徴を引き出す例として評価レベル 1 の画像平滑化処理による画像の違いを以下に示す図 12 2 値化後のレベル 1 本研究ではこの画像を基に判別評価を行った

4 58 杉田尚男野中陳旭野添裕輔 (1) 画像にラベリング処理を行い, 結果を正規化した以下の表にそれを示す表 2 ラベリング処理の結果レベル平均値標準偏差この結果から, 大きさの平均値, 標準偏差が 1 mm 2 以下のものは, 色調による判別評価とした表 3 さび画像を形状により大別するためのさび粒子の大きさの基準値 (mm 2 ) さび粒子の大きさに関平均値最大値標準偏差する値基準値これらの基準値により画像を大別するまたこの基準値以上の画像では, 上に示したグラフを用いて, 各値の間を比例配分し評価レベルを判別する (2) さびの形状が大きく不均一なものを判別評価するため, レベル 1 ~レベル 3 をラベリング処理し, 結果を正規化した以下の図にそれを示す (3) さびの形状によって判別できないレベル 4 ~レベル 5 を, 色調の違いによって判別評価するため, 彩度と色相のヒストグラムを比較した図 13 大きさの平均値による判別基準図 15 レベル 4,5 の彩度のヒストグラム図 14 大きさの標準偏差による判別基準これを判別の基準とするさび画像をさび粒子の形状により大別するための, さび粒子の大きさに関する数値を示す図 16 レベル 4,5 の色相のヒストグラムこの結果から, 彩度の最頻値が異なり, 色相の広がりが異なっているここから, 彩度の最頻値と色相の標準偏差を, 色調による判別の基準とした次の表にその値を示す

5 画像処理による耐候性鋼材のさび外観評価レベルの判別方法に関する研究 59 レベル彩度の最頻値色相の標準偏差表 4 色調による判別基準また, 以下の図に判別のためのグラフを示す図 17 彩度の最頻値による判別基準図 19 さび外観評価レベル判別法のフローチャート ( 導入部分大別部分 ) 図 18 色相の標準偏差による判別基準このようにして判別の基準を決定した. 画像処理によるさび外観評価レベル判別方法の流れ図 20 さび外観評価レベル判別法のフローチャート ( レベル 5 ~ レベル 3 判別 ) 画像処理の結果から得られた基準値を基に, 実際のさび画像へのさび外観評価レベル判別方法の流れを示す図 21 さび外観評価レベル判別法のフローチャート ( レベル 3 ~ レベル 1 判別 ) 本研究ではこのような流れで, 実際のさび画像に対してさび外観評価レベルの判別方法を提案する

6 60 杉田尚男野中陳旭野添裕輔結論本研究では, 画像処理によるさび外観評価の判別方法を提案したここまでで得られた結果から, 画像処理を用いたさび外観評価判別法は, 耐候性鋼材の点検調査の方法として客観性を高める点で有効であるしかし, 今回得たデータのみによる計算では, 結果に偏りが出る可能性があるまた, 本研究で扱ったような特に暗い画像では, 結果に乱れがあり, 正確に評価できない場合もある以上が, これまでの結果から得られた本研究の結論である 6) FEST Project 編集員会 : 実践画像処理, ( 株 ) リンクス出版事業部, ) 片平昌幸 : 基本的な画像処理手法について, indexj.html 今後の課題本研究では, 限られたデータから基準値を出し評価の判別を行ったが, これらのデータだけでは正確な評価が行えない場合があるそこで, 今後の課題としては, 多くのデータを検証し, より正確な評価レベルの判別を可能とすることであると考えたまた, これを用いて耐候性橋の点検検査を実際に行い, どの程度確実性や実用性があるかという検証も今後の課題であるさらに, 本研究で用いなかった基準値を基に評価レベルを判別することで, どのような違いがあるのか検証することも必要である参考文献 1) 北原武嗣, 出雲淳一, 栁貴之 : 横浜市近郊の耐候性鋼橋の腐食環境と腐食状況に関する現地調査, 鋼構造年次論文報告集第 13 巻, ) 国土交通省 : 公共工事コスト縮減対策に関する新行動指針及び建設省新行動計画の概要, ) ( 社 ) 日本鉄鋼連盟, ( 社 ) 日本橋梁建設協会 : 耐候性鋼の橋梁への適用 ( 解説書 ), 4) ( 社 ) 電力土木技術協会 : 技術用語, 耐候性鋼材, 5) 八木伸行, 井上誠喜, 林正樹, 中須英輔, 三谷公二, 奥井誠人, 鈴木正一, 金次保明 : C 言語で学ぶ実践画像処理, オーム社, 1992

Microsoft Word - 卒論レジュメ_最終_.doc

Microsoft Word - 卒論レジュメ_最終_.doc 指紋認証のマニューシャ抽出について澤見研究室 I02I036 兼信雄一 I02I093 柳楽和信 I02I142 吉田寛孝 1. はじめに近年, キャッシュカードや暗証番号が盗用され, 現金が引き出されるような事件が相次いでいる. これらの対向策として人間の体の一部を認証の鍵として利用する生体認証に注目が集まっている. そこで我々は, 生体認証で最も歴史がある指紋認証技術に着目した. 指紋認証方式は,2