JP2000180378A - 路面状態検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 道路の広い範囲において路面が光沢状態かど
うかを検出でき、また、車両に搭載した場合はに、特に
車両前方の路面状態も検出できるようにして、道路通行
上の安全性が確保されるようにする。ようにする。 【解決手段】 光源１１が照射する路面Ｍ上の光照射位
置を含む所定範囲を撮影できるようにカメラを設置する
とともに、このカメラで撮影される画像の切出範囲Ｐ１
を予め設定し、この切出範囲Ｐ１内に含まれる画像につ
いて、予め設定したしきい値以上の高輝度の部分を正反
射光に基づく部分画像Ｓs１として抽出し、この抽出さ
れた部分画像Ｓs１が予め設定された基準値以上の面積
を持つ場合には、路面に光沢があると判断する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、道路管理や車両制
御のために、主として路面の光沢の有無を検出すること
で路面状態を検出する路面状態検出装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】路面が乾燥しているか、湿潤しているか
などといった路面状態を把握することは、道路通行上の
安全性を確保する上で重要である。

【０００３】このような路面状態を把握するための装置
として、従来、道路表面の光沢の有無を検出するものが
ある(たとえば、特開平０１―８４９９号公報参照)。

【０００４】この従来装置は、図３０に示すように、路
面Ｍに向けて光を照射するための投光部５０と、この投
光部５０から路面Ｍに照射された光の正反射光の強度を
検出するための第１受光部５１と、路面Ｍからの拡散反
射光の強度を検出するための第２受光部５２とを備え、
これらの各部５０，５１，５２がたとえば路側に立設さ
れたガントリ５４に取り付けられている。

【０００５】この構成において、路面Ｍが乾燥状態にあ
るときは、路面Ｍには光沢がないため、路面Ｍからの反
射光としては拡散成分のものしか生じないので、第２受
光部５２からはこの拡散反射光を受光することで、ある
程度のレベルもつ光強度信号が出力されるが、第１受光
部５１には殆ど正反射光が入射しないため、第１受光部
５１で得られる光強度信号の出力レベルは極めて小さい
ものとなる。したがって、このときには、路面Ｍは乾燥
状態であると判断する。

【０００６】一方、路面Ｍが雨で濡れるなどの湿潤状態
にあるときには、路面Ｍは光沢をもつようになるため、
路面Ｍからの反射光には、拡散反射光だけでなく正反射
光も発生する。したがって、第２受光部５２から光強度
信号が出力されるのみならず、第１受光部５１からの出
力レベルが大きい光強度信号が出力されるようになる。
したがって、第１、第２受光部５１，５２の光強度信号
の出力が共に大きいときには、路面は湿潤状態にあると
判断する。

【０００７】なお、第１、第２受光部５１，５２の光強
度信号の出力が共に大きくなるのは、路面Ｍが湿潤状態
だけでなく凍結状態にあるときも同じであるから、以下
の説明では、路面が湿潤状態あるいは凍結状態にあると
きには、両者を区別せずに光沢状態と総称することにす
る。

【０００８】そして、路面Ｍが光沢状態にあるときに
は、車両がスリップする危険性があるので、その旨を運
転者などに知らせるようにしている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図３０
に示した装置では、投光部５０と第１、第２の各受光部
５２，５４の取り付け位置を予め精度良く調整する必要
がある上に、道路のほんの一部の路面Ｍの状態しか検出
することができないため、ある程度の広い範囲にわたっ
て道路状態を把握したい場合には、不十分である。

【００１０】また、投光部５０や各受光部５２，５４を
車両の前部に搭載することにより、走行しながら路面の
光沢状態を検出してドライバに危険を知らせたり、直接
に車両制御を行うようした装置も考えられている。

【００１１】しかし、この場合も、光沢状態を検出でき
るのは車両取り付け部の真下の路面状態だけであって、
車両がこれから走行していこうとする前方の路面状態は
検出できないので、危険回避のために、ドライバや車両
制御にフィードバックをかけるには応答性が不十分であ
る。

【００１２】本発明は、上記の問題点を解決するために
なされたもので、より広い範囲で路面が光沢状態かどう
かを検出でき、また、車両に搭載した場合はに、特に車
両前方の路面状態も検出できるようにして、道路通行上
の安全性が確保されるようにすることを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明に係る路面状態検
出装置は、上記の課題を解決するため、次の構成を採用
している。

【００１４】すなわち、請求項１記載の発明では、光源
が照射する路面上の光照射位置を含む所定範囲を撮影で
きるようにカメラを設置するとともに、このカメラで撮
影される画像の切出範囲を予め設定し、この切出範囲内
に含まれる画像について、予め設定したしきい値以上の
高輝度の部分を正反射光に基づく部分画像として抽出
し、この抽出された部分画像が予め設定された基準値以
上の面積を持つ場合には、路面に光沢があると判断する
ことを特徴としている。

【００１５】請求項２記載の発明では、光源が照射する
路面上の光照射位置を含む所定範囲を撮影できるように
カメラを設置し、このカメラで撮影された画像につい
て、予め設定したしきい値以上の高輝度の部分を正反射
光に基づく部分画像として抽出し、この抽出された部分
画像の縦横比が予め設定された基準値以上である場合に
は、路面に光沢があると判断することを特徴としてい
る。

【００１６】請求項３記載の発明では、請求項２の構成
において、前記高輝度でかつ縦横比が予め設定された基
準値以上の部分画像が３個以上存在するときに、各々の
部分画像の長軸上を通る各ベクトルが全て同一点に向か
う場合にのみ、それらの部分画像は、全て正反射光に基
づく画像であると判断することを特徴としている。

【００１７】請求項４記載の発明では、請求項１ないし
請求項３のいずれかに記載の構成において、前記高輝度
の部分画像が互いに近接して複数個存在する場合には、
これらの各部分画像が全て共通の直線上に位置する場合
には、その一群の部分画像は、正反射光に基づく画像で
あると判断することを特徴としている。

【００１８】請求項５記載の発明では、請求項１ないし
請求項４のいずれかの構成において、前記カメラで撮影
して得られる画像について、大小２つの第１、第２しき
い値を設定し、第１しきい値以上の高輝度の部分画像を
正反射成分として、第１しきい値以下で第２しきい値以
上の中輝度の部分画像を拡散反射成分としてそれぞれ抽
出し、これら抽出された２つの部分画像の関係から路面
の光沢度合いを検出することを特徴としている。

【００１９】請求項６記載の発明では、請求項１ないし
請求項５のいずれかの構成において、光源の路面上の光
照射位置のみならず、前記光源をも含む範囲を撮影でき
るようにカメラを設置し、前記光源の輝度レベルを基準
にして画像抽出のためのしきい値を決定し、一定時間毎
にこれらの各しきい値を更新することを特徴としてい
る。

【００２０】請求項７記載の発明では、請求項１ないし
請求項６のいずれかの構成において、前記光源は、前記
車両に設けられた発光体が照射する路側上の反射板から
の反射光であることを特徴としている。

【００２１】請求項８記載の発明では、請求項１ないし
請求項７のいずれかの構成において、前記高輝度の部分
画像の面積の時間的なゆらぎ量を検出し、このゆらぎ量
を参照して路面状態の判別を行うことを特徴としてい
る。

【００２２】請求項９記載の発明では、請求項１ないし
請求項８のいずれかの構成において、前記カメラは、所
定の周波数特性を持つフィルタを備えていることを特徴
としている。

【００２３】

【発明の実施の形態】(実施形態１)図１は本発明の実施
形態１に係る路面状態検出装置において、この装置を構
成するカメラの道路上における設置状態を示す説明図で
ある。

【００２４】図１に示すように、道路Ｎに沿って街灯１
１，１２，１３，…が設けられている場合には、カメラ
２は、それらの街灯１１，１２，１３，…を光源とし
て、その光源１１，１２，１３，…が照射する路面Ｍ上
の光照射箇所を含む比較的広い範囲を撮影できるように
設置される。なお、ここでは説明を簡単にするために、
カメラ３は、３つの街灯１１〜１３とこれに対応した路
面Ｍを含む領域を撮影できるものとする。

【００２５】また、この路面状態検出装置１は、カメラ
２で撮影して得られる画像信号を演算処理して路面状態
(光沢の有無)を検出するためのコンピュータなどで構成
される演算処理部３を備えている。

【００２６】次に、この構成の路面状態検出装置１にお
いて、路面状態の検出動作について、図３に示すフロー
チャートに沿って説明する。

【００２７】カメラ２で撮影して得られる画像信号は、
デジタル化されて画像データとして演算処理部３に取り
込まれる(ステップ１)。

【００２８】ここで、路面Ｍが乾燥状態にあるときは、
路面Ｍには光沢がないため、路面Ｍからは拡散反射光し
か生じない。したがって、カメラ２は、たとえば、図５
(a)に示すように、街灯１１〜１３から直接入射する光
の画像Ｓ_L１，Ｓ_L２，Ｓ_L３と、この拡散反射光の画像
Ｓk１，Ｓk２，Ｓk３とを撮影することになる。

【００２９】一方、路面Ｍが光沢状態にあるときには、
路面Ｍからの反射光には、拡散反射光だけでなく正反射
光も発生する。したがって、カメラ２は、たとえば図５
(b)に示すように、街灯１１〜１３から直接入射する光
の画像Ｓ_L１，Ｓ_L２，Ｓ_L３と、街灯１の正反射光の画
像Ｓs１，Ｓs２，Ｓs３と、街灯１１〜１３の拡散反射
光の画像Ｓk１，Ｓk２，Ｓk３とをいずれも撮影するこ
とになる。

【００３０】街灯１１〜１３から直接入射する光の画像
ＳＬ１，ＳＬ２，ＳＬ３は、路面状態を判別する上では
直接には関係がないので、この実施形態１では、その街
灯１１〜１３からの光の影響を除くため、図６に示すよ
うに、カメラ１の設置時に、予め、路面Ｍ上における画
像の切出範囲Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３を設定するとともに、光
源１の輝度レベルに近似した所定のしきい値Ｅth１を予
め設定しておく。

【００３１】そして、演算処理部３は、上記の各切出範
囲Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３に含まれる画像について、しきい値
Ｅthと比較を行い、画像を白黒の２値画像に変換する
(ステップ２，３)。つまり、この切出範囲Ｐ１に含まれ
る画像の輝度レベルがしきい値Ｅth以上であれば白、そ
れ以下のレベルでは黒とする。

【００３２】次に、２値化処理の内容についてさらに具
体的に説明する。なお、各々の切出範囲Ｐ１，Ｐ２，Ｐ
３についての処理内容は同じであるから、ここでは一つ
の切出範囲たとえばＰ１についてのみ説明する。

【００３３】路面Ｍが乾燥状態では、拡散反射光に基づ
く画像Ｓk１しか得られず、かつ、その拡散反射光の画
像Ｓk１は正反射光に基づいて画像に比較して輝度レベ
ルが低いので、その画像Ｓk１の輝度レベルはしきい値
Ｅth未満であり、これを２値画像に変換すると、切出範
囲Ｐ内は全て黒となる。

【００３４】一方、図７(a)に示すように、光沢状態で
は、切出範囲Ｐ１について、拡散反射光に基づく画像Ｓ
k１とともに、正反射光に基づく画像Ｓs１が同時に得ら
れる。このとき、正反射光に基づく画像Ｓs１は、拡散
反射光に基づく画像Ｓk１よりも輝度レベルが十分に大
きいのでしきい値Ｅth以上であり、これを２値画像に変
換すると、図７(b)に示すように、路面Ｍの正反射光の
画像Ｓs１に対応する箇所が白、その他の部分が黒とな
る。以下、このようにして抽出される比較的輝度の高い
部分の画像を単に部分画像という。

【００３５】次に、この部分画像Ｓs１について、光沢
検出処理を行う(ステップ４)。

【００３６】この光沢検出処理では、図４のフローチャ
ートに示すように、この部分画像Ｓs１の面積Ａ１(実際
には画像Ｓs１の画素数)を測定し(ステップ６)、その測
定した面積Ａ１を予め設定した所定の基準値Ａthと比較
する(ステップ７)。そして、測定した面積Ａ１が基準値
Ａth以上あれば、路面Ｍは光沢状態にあると判断し(ス
テップ８)、基準値Ａth以下ならば路面Ｍは光沢がなく
て乾燥していると判断する(ステップ９)。

【００３７】上記の処理を各切出範囲Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３
ごとに行うことにより、路面の状態をカメラ２で撮影可
能な広い範囲にわたって検出することができる。

【００３８】(実施形態２)上記の実施形態１では、カメ
ラ１の設置時に、路面Ｍ上における画像の切出範囲Ｐ
１，Ｐ２，Ｐ３を予め設定しているが、その場合には、
道路Ｎへのカメラ１の設置場所に応じてその都度、路面
Ｍ上の正反射光Ｓs１，Ｓs２，Ｓs３が入射可能な切出
範囲Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３を設定せねばならず、設定操作に
手間がかかる。また、カメラ２に振動(たとえば地震な
ど)が加わって視野がずれたような場合には、図７(a)の
破線で示すように、切出範囲Ｐ１が路面Ｍではなく街灯
１１を含むようになり、このときには、街灯１１からの
直接光を路面Ｍからの正反射光Ｓs１とみなしてしま
い、路面Ｍが光沢状態であると誤検出される恐れがあ
る。

【００３９】そこで、この実施形態２では、路面Ｍが光
沢状態にあるときに得られる正反射光の部分画像Ｓs
１，Ｓs２，Ｓs３のパターンに着目し、そのパターンが
長楕円形状であるときに正反射成分と、また、長楕円形
状でなくて円形に近い形状のときには光源とみなすよう
にして、両者を区別するようにする。すなわち、カメラ
２への正反射光は、光源１１〜１３と路面Ｍとカメラ２
との間に、入射角＝反射角の関係が成り立つので、カメ
ラ２で撮影される正反射光の部分画像Ｓs１，Ｓs２，Ｓ
s３のパターンは、図７(b)に示すように、反射方向に沿
ってある程度の長さを持つ長楕円形状になるので、光源
に基づくパターンと区別できる。

【００４０】この実施形態２の演算処理部３における具
体的な処理内容について、図８に示すフローチャートに
沿って説明する。なお、この実施形態２においても、説
明を簡単にするために、カメラ３は、３つの街灯１１〜
１３とこれに対応した路面Ｍを含む領域を撮影できるよ
うに設置されているものとする。

【００４１】演算処理部３には、カメラ２で撮影して得
られる画像信号がデジタル化されて画像データとして取
り込まれる(ステップ１０)。

【００４２】次に、演算処理部３は、取り込んだ画像を
２値画像に変換し、高輝度の部分画像のパターンを抽出
する(ステップ１１)。その場合の処理内容は実施形態１
の場合と同様である。たとえば、路面Ｍが光沢状態にあ
るときには、街灯１１〜１３から直接入射する光に基づ
く２値化された部分画像Ｓ_L１，Ｓ_L２，Ｓ_L３と、街灯
１の正反射光に基づく２値化された部分画像Ｓs１，Ｓs
２，Ｓs３とが得られることになる。

【００４３】次に、この抽出された部分画像Ｓ_L１，Ｓ_L
２，Ｓ_L３，Ｓs１，Ｓs２，Ｓs３の各々について、次の
処理を行う。なお、ここでは、一つの部分画像Ｓs１を
例にとって説明するが、他の部分画像Ｓ_L１，Ｓ_L２，Ｓ
_L３，Ｓs２，Ｓs３についても処理内容は同じである。

【００４４】まず、図９(a)に示すように、この部分画
像Ｓs１を含む所定の画像領域Ｑ(ただし、この画像領域
Ｑは実施形態１で説明した切出範囲Ｐ１よりも小さい)
を設定するとともに、この部分画像Ｓs１の重心位置Ｏ'
を算出する(ステップ１２)。そして、図９(b)に示すよ
うに、この重心位置Ｏ'を原点とした直交座標系(Ｘ'軸
−Ｙ'軸)を設定する。続いて、図９(c)に示すように、
この画像領域Ｑを重心位置Ｏ'を中心にして、回転角θ
を順次Δθの角度幅でもって回転しつつ、この部分画像
Ｓs１のＸ'軸とＹ'軸とにそれぞれ投影される像の各幅
Ｄ，Ｌを求め、両者の縦横比Ｈ(＝Ｌ／Ｄ)を算出する。
これをθ＝−９０°からθ＝＋９０°に達するまで繰り
返すことで、図９(d)に示すように、角度θ変化に伴う
縦横比Ｈのピーク曲線が得られる。そこで、この曲線か
ら縦横比Ｈの最大値Ｈpを決定する。(ステップ１３〜１
９)。

【００４５】そして、この縦横比Ｈの最大値Ｈpを予め
設定された基準値Ｈthと比較する(ステップ２０)。この
場合の基準値Ｈthとしては、たとえば、Ｌ＝２Ｄ、つま
り長軸方向の長さが短軸方向の長さの２倍(Ｈ＝２)に設
定される。

【００４６】上述のように、路面Ｍが光沢状態である場
合の正反射光に基づく部分画像Ｓs１，Ｓs２，Ｓs３の
パターンは、反射方向に沿ってある程度の長さを持つ長
楕円形状になっているので、その縦横比Ｈは基準値Ｈth
以上となる。したがって、この場合には、路面Ｍは光沢
状態にあると判断する(ステップ２１)。

【００４７】一方、街灯１１〜１３から直接カメラ２に
入射する光の部分画像Ｓ_L１，Ｓ_L２，Ｓ_L３のパターン
は略円形となるので、その縦横比Ｈは基準値Ｈth以下と
なる。したがって、Ｈ＜Ｈthの場合には、街灯１１〜１
３に起因した部分画像Ｓ_L１，Ｓ_L２，Ｓ_L３の可能性が
高く、正反射光に基づく部分画像ではいから、路面状態
の検出対象から外して、検出不可と判断し、その部分画
像Ｓ_L１，Ｓ_L２，Ｓ_L３は白から黒にする(ステップ２
２)。

【００４８】上記の処理を高輝度を有する部分画像Ｓ_L
１，Ｓ_L２，Ｓ_L３，Ｓs１，Ｓs２，Ｓs３の各々につい
て行う(ステップ２３)。

【００４９】こうすれば、実施形態１のように、カメラ
２の設置場所に応じて予め路面に相当する箇所に切出範
囲Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３をその都度設定するといった手間を
かけずに、路面Ｍが光沢状態であるかどうかを確定する
ことができる。

【００５０】ただし、このような縦横比Ｈに基づく判断
だけでは、たとえば、街灯１１〜１３が細長い蛍光燈の
ようなものでは、この光源から直接にカメラ２に入射す
る光は、図８のステップ２０においてＨ＞Ｈthと判断さ
れてしまい、正反射光と誤認識されるおそれがある。そ
の対策のために、次のような処理を加えるのが一層好ま
しい。

【００５１】いま、カメラ２で図１０(a)に示すような
画像が撮影されたとしたとき、図８に示したフローチャ
ートの処理を終了した時点では、図１０(b)に示すよう
に、Ｈ≧Ｈthを満たす部分画像Ｓs１，Ｓs２，Ｓs３の
みが残る。

【００５２】そこで、これらの各部分画像Ｓs１，Ｓs
２，Ｓs３の長軸上を通るベクトルが全て同一点に向か
う場合にのみ、それらの各部分画像Ｓs１，Ｓs２，Ｓs
３は、全て正反射光に基づく画像であると判断する。

【００５３】このようにすれば、細長い蛍光燈のような
ものが光源であったとしても、これを路面Ｍからの正反
射光と誤検出されることがなくなるため、光沢状態の判
断結果の信頼性を一層高めることができる。

【００５４】具体的な処理動作を図１１に示すフローチ
ャートに基づいて説明する。なお、この図１１に示す各
ステップの処理は、図８のフローチャートのステップ２
３の処理の後に引き続いて行われる。

【００５５】図１２に示すように、各々の部分画像Ｓs
１，Ｓs２，Ｓs３について、その縦横比の最大値Ｍpに
対応する回転角θmax１，θmax２，θmax３を求め(ステ
ップ３１)、その回転角θmax１，θmax２，θmax３の方
向に一致し、かつ、各部分画像Ｓs１，Ｓs２，Ｓs３の
重心位置Ｏ'１，Ｏ'２，Ｏ'３を起点とする単位ベクト
ルv１，v２，v３を決定する(ステップ３２)。そして、
各単位ベクトルv１，v２，v３の方向に重なる直線Ｒ
１，Ｒ２，Ｒ３の式を求める(ステップ３３)。

【００５６】次に、部分画像Ｓs１と部分画像Ｓs２を通
る直線Ｒ１，Ｒ２の交点座標Ｃ１２を算出し(ステップ
３４)、続いて、部分画像Ｓs１と部分画像Ｓs３を通る
直線Ｒ１，Ｒ３の交点座標Ｃ１３を算出する(ステップ
３４)。そして、両交点座標Ｃ１２，Ｃ１３が一致する
かどうかを調べる(ステップ３５)。

【００５７】両交点座標Ｃ１２，Ｃ１３が一致するとき
には、これらの部分画像Ｓs１，Ｓs２，Ｓs３は全て正
反射光に基づくもので光沢状態であると判断する(ステ
ップ３７)。一方、両交点座標Ｃ１２，Ｃ１３が一致し
ない場合には、これらの部分画像Ｓs１，Ｓs２，Ｓs３
の内の少なくとも一つは正反射光に基づくものではな
く、検出不可と判断する(ステップ３８)。

【００５８】このようにすれば、細長い蛍光燈のような
ものが光源であったとしても、これを路面Ｍからの正反
射光と誤検出することがなくなるため、光沢状態の判断
結果の信頼性を一層高めることができる。

【００５９】(変形例）上記の各実施形態１，２に対し
て、次のような変形例が考えられる。

【００６０】 路面Ｍが平坦ではなく凸凹状態である
とき、カメラ２が撮影する方向によっては、正反射光は
単純な長楕円形状のパターンにならず、凸凹に応じて複
数のパターンに分割されることがある。

【００６１】すなわち、図１３（ａ）に示すように、路
面Ｍの正反射光が入射するであろうと想定される箇所を
画像の切出範囲Ｐ１として予め設定した場合でも、その
箇所の路面Ｍが凹凸の状態であれば、凹部に相当する箇
所からの正反射光はカメラ２に入射しない。したがっ
て、２値化処理後の部分画像は、凹凸がなければ本来一
つの部分画像Ｓs１となるべきものが、図１３(b)に示す
ように、３個以上の正反射光の部分画像Ｓs１a，Ｓs１
b，Ｓs１cに分離されてしまう。そして、個々の部分画
像Ｓs１a，Ｓs１b，Ｓs１cについて、実施形態１のよう
に面積を算出してしきい値と比較しても、各々の部分画
像の面積は全てしきい値以下となる。また、実施形態２
のように縦横比を算出してしきい値と比較しても、各々
の部分画像の縦横比は、全てしきい値以下となってしま
う。つまり、本来の正反射光とは判断されなくなり、路
面Ｍが光沢状態にないと誤検出される恐れがある。

【００６２】そこで、このような不都合を無くすため
に、所定の画像領域Ｑを設定した場合に、その画像領域
Ｑ内に隣接した一群(この例では３個)の部分画像Ｓs１a
〜Ｓs１cが含まれる場合には、図１１に示したフローチ
ャートと同様の処理によって、各部分画像Ｓs１a〜Ｓs
１cの単位ベクトルの方向に重なる各直線の式を求め
て、これらの直線が互いにほぼ重なり合う場合には、そ
の一群の部分画像Ｓs１a〜Ｓs１cは、正反射光に基づく
もので路面は光沢状態であると判断する。

【００６３】こうすることにより、道路の老朽化によっ
て路面が凸凹の状態になっても、誤認識するのを防ぐこ
とができる。

【００６４】 実施形態１，２では、２値化した部分
画像によって光沢の有無を検出するようにしているが、
本発明はこれに限るものではなく、光沢の度合いを検出
する上で、２つのしきい値Ｅth１，Ｅth２を用いて、３
値化した画像としてもよい。

【００６５】一例として、実施形態１における図３に示
したフローチャートのステップ３およびステップ４を図
１４に示すフローチャートの処理内容に置き換えること
ができる。

【００６６】すなわち、予め、２つのしきい値ＥＴh
１，Ｅth２(ただし、Ｅth１＞Ｅth２)を設定しておき、
たとえば図１５(a)に示すような一つの切出範囲Ｐ１に
含まれる画像について、しきい値Ｅth１，Ｅth２と比較
を行い、図１５(b)に示すように、輝度レベルがＥth１
以上の部分画像Ｓsを白で示し、Ｅth２以上でＥth１未
満の部分画像Ｓkとしてグレーで示し、それ以外を黒で
示す(ステップ４０)。そして、白の部分画像Ｓsは路面
Ｍからの正反射光に基づく画像であり、グレーの部分画
像Ｓkは拡散反射光に基づく画像として扱う。

【００６７】そして、各部分画像Ｓs１，Ｓk１につい
て、その面積Ａs１，Ａk１(画素の数)を求め(ステップ
４１)、続いて両者Ａs１，Ａk１の比(＝Ａs１／Ａk１)
を求めて、これを光沢度合いＫとする(ステップ４２)。

【００６８】カメラ２に映る正反射光の部分画像Ｓs１
の面積Ａs１と、拡散反射光の部分画像Ｓk１の面積Ａk
１との関係は、光沢度合いＫが大きくなると、光源から
の光は正反射光の成分が大きくなって、拡散反射光の部
分画像Ｓk１の面積Ａk１は減少していく。

【００６９】そこで、光沢度合いの識別用として２つの
しきい値Ｋth１，Ｋth２(ただし、Ｋth１＜Ｋth２)を予
め設定しておき、光沢度合いＫをこれらのしきい値Ｋth
１，Ｋth２と比較する(ステップ４３，４４)。

【００７０】そして、光沢度合いＫがＫth１以下の場合
には、路面Ｍは光沢状態にないと判断し(ステップ４
５)、Ｅth１以上でＥth２未満の場合には(ステップ４
６)、路面Ｍは光沢状態だがその程度は小さいと判断し
(ステップ４６)、Ｅth２以上の場合には、路面Ｍは光沢
状態でかつその程度は大きいと判断する(ステップ４
７)。

【００７１】このように、２つのしきい値Ｅth１，Ｅth
２を設けて３値画像とすると、光沢の度合いＫが検出で
きるようになる。

【００７２】なお、実施形態２の場合についも、同様に
３値化画像について処理することが可能である。さら
に、３値化に限らず、４値化以上の画像にすることも可
能である。

【００７３】 実施形態１，２における画像の２値化
のためのしきい値Ｅth、および、上記の変形例におけ
る画像の３値化のためのしきい値Ｅth１，Ｅth２は、い
ずれも初期設定後は、その値は変更されないが、このよ
うな固定した値にすると、光源１１〜１３が老朽化して
発光パワーが減少した場合には、その影響を受けること
になる。

【００７４】そこで、この不都合を無くすために、これ
らのしきい値Ｅth，Ｅth１，Ｅth２を、光源の状況に応
じて可変できるようにすることも可能である。

【００７５】一例として、上記の変形例における画像
の３値化のためのしきい値Ｅth１，Ｅth２を可変できる
ようにした場合を説明する。

【００７６】図１６(a)に示すように、予め、路面Ｍに
相当する画像の切出範囲Ｐ１を設定するだけでなく、光
源１１を含む箇所の切出範囲Ｌ１も同時に設定してお
き、この切出範囲Ｌ１の内にある光源１１の輝度レベル
Ｅを測定する。そして、この輝度レベルＥに基づいて、
画像を変換するときのしきい値Ｅth１，Ｅth２を次のよ
うにして定める。

【００７７】正反射光に基づく画像Ｓs１の輝度レベル
は光源１１の輝度レベルとほぼ同じなので、しきい値は
Ｅth１＝k１・Ｅ(たとえば、k１＝０.５)とし、拡散反
射光に基づく部分画像Ｓk１の輝度レベルは基準となる
路面Ｍが黒色だとすると、一桁以上小さくなるので、し
きい値はＥth２＝k２・Ｅ(たとえば、k２＝０.０５)と
する。

【００７８】このように、一定時間ごとに切出範囲Ｌ１
内での光源１１の輝度レベルＥの値からしきい値Ｅth
１，Ｅth２を求めて、このしきい値Ｅth１，Ｅth２を更
新することにより、光源１１の老朽化による発光パワー
が減少しても影響を受けずに図１６(b)に示すような３
値画像Ｓs１，Ｓk１を得ることができる。

【００７９】なお、ここでは、３値画像を得る場合につ
いて説明したが、実施形態１，２における画像の２値化
のためのしきい値Ｅthも一定時間ごとにＥth＝k・Ｅ(た
とえばk＝０.５)として、更新するようにしてもよいの
は勿論である。

【００８０】 実施形態１，２において、路面状態検
出装置１に温度計を加えると、路面Ｍが光沢状態にある
と判断された場合において、それが湿潤か凍結かの区別
が可能となる。

【００８１】たとえば、実施形態１の場合において、図
４に示したフローチャートのように、部分画像Ｓs１の
面積Ａ１を基準値Ａthと比較して(ステップ７)、直ちに
光沢状態の有無を判断する(ステップ８，９)代わりに、
図１７に示すように、部分画像Ｓs１の面積Ａ１を基準
値Ａthと比較して(ステップ７)、面積Ａ１が基準値Ａth
よりも大きい場合には、路面Ｍは光沢状態にあるので、
引き続いて、温度計で測定される温度が０℃以下である
か否かを判断し(ステップ５０)、０℃以下ならば路面Ｍ
は凍結していると判断する(ステップ５１)。また、０℃
を越えているならば、路面Ｍは湿潤状態にあるとは判断
する(ステップ５２)。さらに、部分画像Ｓs１の面積Ａ
１が基準値Ａthよりも小さい場合には、切出範囲Ｓr内
にある全画素の輝度レベルの平均値を算出し(ステップ
５３)、この平均値が予め設定されたしきい値athと比較
する(ステップ５４)。そして、平均値がしきい値ath未
満ならば、路面Ｍは乾燥状態にあると判断し(ステップ
５５)、平均値がしきい値ata以上ならば路面Ｍには積雪
があると判断する(ステップ５６)。

【００８２】また、温度計を設けなくても、正反射光に
基づく部分画像たとえばＳs１の面積Ａ１を時間的に連
続して検出することにより、路面Ｍが湿潤状態か凍結状
態かの判別ができる。

【００８３】例えば、図１８に示すように、路面Ｍが湿
潤状態であるときには、凍結状態に比較して表面が揺ら
いでいるので、正反射光に基づく部分画像Ｓs１の面積
が経時的に変化する。そこで、ゆらぎの大小によって湿
潤、凍結状態を区別することができる。

【００８４】たとえば、図１７のフローチャートの処理
に代えて、図１９のフローチャートに示すように、部分
画像Ｓs１の面積Ａ１を基準値Ａthと比較し(ステップ
７)、面積Ａ１が基準値Ａthよりも大きい場合には、路
面Ｍは光沢状態にあるので、引き続いて、この部分画像
Ｓs１の面積を一定時間にわたって順次算出し、その時
間内の面積の最大値Ａ１maxと最小値Ａ１minとをそれぞ
れ求める(ステップ６０，６１)。そして、両者Ａ１ma
x，Ａ１minの差(＝Ａ１max−Ａ１min)を正反射光のゆら
ぎＢ１として算出する(ステップ６２)。次に、予め設定
した基準値Ｂthと比較して(ステップ６３)、ゆらぎＢ１
が基準値Ｂth以下ならば路面Ｍは凍結していると判断す
る(ステップ５１)。また、ゆらぎＢ１が基準値Ｂthを越
えているならば、路面Ｍは湿潤状態にあると判断する
(ステップ６５)。

【００８５】なお、ステップ７で、部分画像Ｓs１の面
積Ａ１が基準値Ａthよりも小さい場合の処理は、図１７
に示した場合(ステップ５３〜５６)と同様であるから、
ここでは説明を省略する。

【００８６】 上記の各実施形態１，２では、街灯１
１〜１３を光源とした場合について説明したが、本発明
はこれに限定されるものではなく、たとえば、図２０に
示すように、信号機２０を光源とし、交差点などの路面
状態を検出し、その検出出力に基づいて交差点における
信号機制御を行うこともできる。

【００８７】その場合、信号機２０は、光の波長が赤・
黄・緑と３種類にものに切り替わるので、カメラ２に
は、各色の内で光源としたい色の波長に合わせたフィル
タを設けることによって、外部ノイズの影響を受け難く
することができる。

【００８８】例えば、図２１のフローチャートに示すよ
うに、路面Ｍが光沢状態で危険であると判断された場合
には、黄色の信号の点灯時間を長くし、横断道路の信号
の緑への切り替わりを遅くする。これにより、車両が急
ブレーキで止まれなかった場合の横断道路からの車両と
の接触を未然に防ぐことができる。

【００８９】 実施形態１，２における街灯１１〜１
３や上記の変形例における信号機２０などのように、
光源の位置が固定された場合のみならず、光源が路面Ｍ
上を移動する場合も本発明は適用可能である。

【００９０】すなわち、図２２(a)に示すように、路面
Ｍを通過する車両３０のヘッドランプ３２の光を光源と
して利用することにより、街灯１１〜１３のような離散
的な位置ではなく、図２２(b)に示すような画像を得
て、道路Ｎに沿った連続的な位置の光沢状態を検出する
ことが可能である。

【００９１】その場合、車両３０の通過時間は変動的な
ので、検出時間も併せて出力する方がより便利である。

【００９２】 カメラも設置位置が固定されたものに
限らず、たとえば、図２３(a)に示すように、車両３０
の車室内に前方を観察できるようにカメラ２を設置し、
前方の車両のバックライトなどを光源とすれば、同様の
原理に基づいて、図２３(b)に示すような画像を得て、
路面の光沢状態を検出することができる。そして、その
検出結果に基づいて路面Ｍの光沢度合いを画像や音声で
知らせることにより、ドライバに対し安全な運転を促す
ことができる。

【００９３】 さらに、道路Ｎの路側などに反射板３
４を立設し、車両３０のヘッドランプ３２からの光が反
射板３４で反射されるときの反射光を２次光源として、
同じ原理で図２４(b)に示すような画像を得て、路面Ｍ
の光沢状態を検出して、ドライバに路面状態を知らせる
ようにすることもでる。

【００９４】この場合には、の変形例に示したよう
に、前方に車両３０が存在する必要はなく、自分の車両
３０のヘッドランプ３２を点灯して反射板３４に照射す
るだけで路面状況を把握することができる。

【００９５】(応用例)本発明の路面状態検出装置を使用
して、次のような応用例も考えられる。

【００９６】 図２５には、本発明に係る路面状態検
出装置１を備えた薬剤散布車を示す。

【００９７】薬剤散布車３６の制御部３８は、本発明に
かかる路面状態検出装置１から入力される光沢状態の検
出結果により、路面状態が凍結していると判断されたと
きには、薬剤散布機４０に対して解凍剤の散布を命令す
る。

【００９８】 図２６には、本発明に係る路面状態検
出装置１を用いた道路情報システムの構成を示す。

【００９９】図２６(a)に示すように、道路パトロール
カー４２の制御部４３は、本発明にかかる路面状態検出
装置１から入力される光沢状態の検出結果の情報を無線
機４４によって道路情報管理局４５に送信する。

【０１００】道路情報管理局４５は、図２６(b)に示す
ように、その情報をたとえば各サービスエリア等に設け
られている道路情報表示板４６に表示することにより、
道路利用者に対し、路面情報を提供することができる。

【０１０１】 図２７には、本発明に係る路面状態検
出装置１を用いた自動車制御システムの一例として、オ
ートクルーズの構成を示す。

【０１０２】自動追従制御部(ＥＣＵ)５０に対して、レ
ーザレーダのような距離測定装置５１、車輪の回転から
速度を求める速度センサ５２、および本発明に係る路面
状態検出装置１の３つが接続されている。

【０１０３】ＥＣＵ５０は、それぞれの機器５１，５
２，１から出力される距離、速度、路面状態の情報に基
づいて、走行中の他の車輌とに保つべき必要な制動間距
離が適切な値となるようにアクセル制御装置５３やブレ
ーキ制御装置５４に対する制御を行う。特に、本発明の
装置１で路面状態を把握した結果、凍結時の滑りやすい
路面と判断されたときは、ブレーキの効きが低下するの
で、必要な制動距離を長めに設定する。

【０１０４】図２８は走行速度に応じた適切な制動距離
を示したものである。なお、図中の曲線Ｆ１は通常の乾
燥路面のときのもの、曲線Ｆ２は滑りやすい凍結路面の
ときのもので、曲線Ｆ２は曲線Ｆ１に対して常に長めの
距離を確保している。

【０１０５】速度センサ５２の速度と距離測定装置５１
からの距離の出力値をこのグラフ上にプロットしたと
き、この曲線Ｆ１(またはＦ２)よりも上にくれば他車と
の距離は十分であると認識してアクセルをＯＮの状態と
し、逆に、曲線Ｆ１(またはＦ２)よりも下にくれば他車
との距離が不十分であると認識してアクセルをＯＦＦに
するとともに、ブレーキの制御を行う。具体的な制御の
一例を図２９のフローチャートに示す。

【０１０６】このように、路面状態による制動距離の変
化に適合する適当な曲線Ｆ１，Ｆ２を用意することによ
り、安全でスムーズな自動走行が行える。

【０１０７】

【発明の効果】本発明によれば、次の効果を奏する。

【０１０８】(１) 請求項１，２の発明では、道路の広
い範囲において路面が光沢状態かどうかを検出できるた
め、道路通行上の安全性を確保することが可能となる。

【０１０９】(２) 特に、請求項２の発明では、路面上
における画像の切出範囲を予め設定しなくても、光源か
ら直接入射する光と路面からの正反射光とを区別するこ
とができるため、カメラ設置時の手間を省くことができ
る。

【０１１０】(３) 請求項３の発明では、光源が細長い
蛍光灯のような場合でも、路面からの正反射光と区別す
ることができるため、路面状態の誤検出を防ぐことがで
きる。

【０１１１】(４) 請求項４の発明では、路面が平坦で
なく凹凸状態にあるときも、路面からの正反射光かどう
かを判別することができる。

【０１１２】(５) 請求項５の発明では、しきい値のレ
ベルを複数設定することにより、路面の光沢度合いを検
出することができる。

【０１１３】(６) 請求項６の発明では、光源が老朽化
して発光パワーが減少した場合でも、路面からの正反射
光かどうかを確実に判別することができる。

【０１１４】(７) 請求項７の発明では、前方に他の車
両が存在しなくても自分の車両のヘッドランプの光を反
射板に向けて照射するだけで路面状況を把握することが
できるので融通がきく。

【０１１５】(８) 請求項８の発明では、路面が光沢状
態にあると検出された場合に、それが湿潤状態か凍結状
態かを温度計を設けることなく区別することができる。

【０１１６】(９) 請求項９の発明では、たとえば、特
定の波長の光のみを画像として撮影できるため、たとえ
ば信号機を光源とするような場合でも外部ノイズの影響
を受け難くすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態１に係る路面状態検出装置に
おいて、この装置を構成するカメラの道路上における設
置状態を示す説明図

【図２】本発明の実施形態１に係る路面状態検出装置の
構成を示すブロック図

【図３】本発明の実施形態１に係る路面状態検出装置の
演算処理部の動作説明のためのフローチャート

【図４】図３の光沢検出処理内容の詳細を示すフローチ
ャート

【図５】路面が乾燥状態のときと光沢状態にあるときに
カメラで撮影される画像の説明図

【図６】本発明の実施形態１において、画像の切出範囲
を設定する場合の説明図

【図７】本発明の実施形態１における２値化処理の説明
図

【図８】本発明の実施形態２における演算処理部の動作
説明のためのフローチャート

【図９】図８のフローチャートに基づく光沢検出処理内
容の説明図

【図１０】実施形態２における光沢検出処理内容の説明
図

【図１１】実施形態２における正反射光の判別処理動作
を示すフローチャート

【図１２】図１１のフローチャートに基づく正反射光の
判別処理内容の説明図

【図１３】路面の凹凸によって生じる正反射光に基づく
部分画像の説明図

【図１４】路面の光沢度合いを検出するためのフローチ
ャート

【図１５】画像を３値化処理することにより、正反射光
に基づく部分画像と拡散反射光に基づく部分画像とを抽
出する場合の説明図

【図１６】画像抽出のためのしきい値を可変できるよう
にする場合の説明図

【図１７】路面が湿潤状態か凍結状態かを温度計に基づ
いて判断する場合のフローチャート

【図１８】路面が湿潤状態にあるときと凍結状態にある
ときとによって正反射光に基づく部分画像の面積のゆら
ぎの程度に違いがあることを説明するための図

【図１９】路面が湿潤状態か凍結状態かを正反射光に基
づく部分画像の面積のゆらぎの程度によって判断する場
合のフローチャート

【図２０】信号機を路面状態検出のための光源とする場
合の説明図

【図２１】信号機を光源として信号制御を行う場合の制
御動作のフローチャート

【図２２】車両のヘッドライトを路面状態検出のための
光源とする場合の説明図

【図２３】前方車両のテールランプの光を路面状態検出
のための光源とする場合の説明図

【図２４】道路の路側などに立設された反射板を路面状
態検出のための二次光源とする場合の説明図

【図２５】本発明に係る路面状態検出装置を備えた薬剤
散布車を示す説明図

【図２６】本発明に係る路面状態検出装置を道路パトロ
ールカーに設けて道路情報システムを構成した場合の説
明図

【図２７】本発明に係る路面状態検出装置を用いて自動
車制御システムを構成した場合のブロック図

【図２８】図２７に示す自動車制御システムにおいて、
路面が凍結状態の場合と乾燥状態の場合とによって、そ
れぞれ走行速度とこれに応じた適切な制動距離との関係
を示す特性図

【図２９】図２７に示す自動車制御システムにおいて、
図２８の特性図に基づいてブレーキ制御を行う場合の動
作説明のためのフローチャート

【図３０】従来の路面状態検出装置の構成図

【符号の説明】

１…路面状態検出装置、２…カメラ、３…演算処理部、
４…、６…、８…、１０…、１１〜１３…街灯(光源)、
Ｎ…道路、Ｍ…路面、Ｐ１〜Ｐ３…切出範囲、Ｑ…画像
領域、Ｓs１〜Ｓs３…正反射光に基づく部分画像、Ｓk
１〜Ｓk３…拡散反射光に基づく部分画像、Ｓ_L１〜Ｓ_L
３…光源からの入射光に基づく部分画像。

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光源が照射する路面上の光照射位置を含
   む所定範囲を撮影できるようにカメラを設置するととも
   に、このカメラで撮影される画像の切出範囲を予め設定
   し、この切出範囲内に含まれる画像について、予め設定
   したしきい値以上の高輝度の部分を正反射光に基づく部
   分画像として抽出し、この抽出された部分画像が予め設
   定された基準値以上の面積を持つ場合には、路面に光沢
   があると判断することを特徴とする路面状態検出装置。
2. 【請求項２】 光源が照射する路面上の光照射位置を含
   む所定範囲を撮影できるようにカメラを設置し、このカ
   メラで撮影された画像について、予め設定したしきい値
   以上の高輝度の部分を正反射光に基づく部分画像として
   抽出し、この抽出された部分画像の縦横比が予め設定さ
   れた基準値以上である場合には、路面に光沢があると判
   断することを特徴とする路面状態検出装置。
3. 【請求項３】 前記高輝度でかつ縦横比が予め設定され
   た基準値以上の部分画像が３個以上存在するときに、各
   々の部分画像の長軸上を通る各ベクトルが全て同一点に
   向かう場合にのみ、それらの部分画像は、全て正反射光
   に基づく画像であると判断することを特徴とする請求項
   ２記載の路面状態検出装置。
4. 【請求項４】 前記高輝度の部分画像が互いに近接して
   複数個存在する場合には、これらの各部分画像が全て共
   通の直線上に位置する場合には、その一群の部分画像
   は、正反射光に基づく画像であると判断することを特徴
   とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の路面
   状態検出装置。
5. 【請求項５】 前記カメラで撮影して得られる画像につ
   いて、大小２つの第１、第２しきい値を設定し、第１し
   きい値以上の高輝度の部分画像を正反射成分として、第
   １しきい値以下で第２しきい値以上の中輝度の部分画像
   を拡散反射成分としてそれぞれ抽出し、これら抽出され
   た２つの部分画像の関係から路面の光沢度合いを検出す
   ることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか
   に記載の路面状態検出装置。
6. 【請求項６】 光源の路面上の光照射位置のみならず、
   前記光源をも含む範囲を撮影できるようにカメラを設置
   し、前記光源の輝度レベルを基準にして画像抽出のため
   のしきい値を決定し、一定時間毎にこれらの各しきい値
   を更新することを特徴とする請求項１ないし請求項５の
   いずれかに記載の路面状態検出装置。
7. 【請求項７】 前記光源は、前記車両に設けられた発光
   体が照射する路側上の反射板からの反射光であることを
   特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれかに記載の
   路面状態検出装置。
8. 【請求項８】 前記高輝度の部分画像の面積の時間的な
   ゆらぎ量を検出し、このゆらぎ量を参照して路面状態の
   判別を行うことを特徴とする請求項１ないし請求項７の
   いずれかに記載の路面状態検出装置。
9. 【請求項９】 前記カメラは、所定の周波数特性を持つ
   フィルタを備えていることを特徴とする請求項１ないし
   請求項８のいずれかに記載の路面状態検出装置。