JP2008241459A

JP2008241459A - 路面状況計測方法及びその装置

Info

Publication number: JP2008241459A
Application number: JP2007082486A
Authority: JP
Inventors: Eiji Takada; 英治高田; Yasuaki Kido; 靖昭貴堂; Toshisuke Maruyama; 敏介丸山
Original assignee: NIIGATA DENKI KK; Institute of National Colleges of Technologies Japan
Current assignee: NIIGATA DENKI KK; Institute of National Colleges of Technologies Japan
Priority date: 2007-03-27
Filing date: 2007-03-27
Publication date: 2008-10-09

Abstract

【課題】積雪面に照射手段によりレーザーパターンを斜め上方から照射し、積雪面に照射されたレーザーパターンを撮像手段により撮影し、撮影されたレーザーパターンの位置の変化に基づいて積雪深計測手段により積雪深さを計測することができる。
【解決手段】積雪面ＳにレーザーパターンＬを斜め上方から照射する照射手段１と、積雪面に照射されたレーザーパターンを撮影する撮像手段２と、撮影されたレーザーパターンの位置の変化に基づいて積雪深さＨを計測する積雪深計測手段３と、撮影されたレーザーパターンの形状に基づいて積雪面の凹凸状況を計測する凹凸計測手段４と、撮影されたレーザーパターンの形状の変化に基づいて積雪面の雪質を計測する雪質計測手段５とを具備してなる。
【選択図】図１

Description

本発明は例えば路面融雪、交通情報システムの分野への応用が期待される路面状況計測方法及びその装置に関するものである。

従来、この種の路面状況計測方法及びその装置として、路面に描かれた所定形状の各種認識マークを光源で照明し、この各種認識マークをカメラで撮影し、カメラで撮影された認識マークの画像を画像解析して路面の状況を計測しようとする構造のものが知られている。
実開平４−５５５５７号公報特開２００４−１９１２７６

しかしながらこれら従来構造の場合、計測すべき路面に各種認識マークを付しておく必要があったり、カラー画像を画像処理する必要があったりし、また、路面の乾燥、湿潤、積雪の有無などの検出については可能であるとしても、路面に多量の降雪があった場合における路面からの積雪深さたる積雪深、積雪面の凹凸状況、雪面の粗度や硬さなどの雪質についての計測までは困難であるという不都合を有している。

本発明はこれらの不都合を解決することを目的とするもので、本発明のうちで、請求項１記載の方法の発明は、積雪面に照射手段によりレーザーパターンを斜め上方から照射し、該積雪面に照射されたレーザーパターンを撮像手段により撮影し、該撮影されたレーザーパターンの位置の変化に基づいて積雪深計測手段積雪深さを計測し、かつ、該撮影されたレーザーパターンの形状に基づいて凹凸計測手段により積雪面の凹凸状況を計測し、更に、上記撮影されたレーザーパターンの形状の変化に基づいて雪質計測手段により積雪面の雪質を計測することを特徴とする路面状況計測方法にある。

又、請求項２記載の装置の発明は、積雪面にレーザーパターンを斜め上方から照射する照射手段と、該積雪面に照射されたレーザーパターンを撮影する撮像手段と、該撮影されたレーザーパターンの位置の変化に基づいて積雪深さを計測する積雪深計測手段と、該撮影されたレーザーパターンの形状に基づいて積雪面の凹凸状況を計測する凹凸計測手段と、上記撮影されたレーザーパターンの形状の変化に基づいて積雪面の雪質を計測する雪質計測手段とを具備してなる路面状況計測装置にある。

又、請求項３記載の装置の発明は、上記レーザーパターンは線幅をもつ直線状の線分パターンであることを特徴とするものであり、又、請求項４記載の発明は、上記線幅をもつ直線状の線分パターンであるレーザーパターンを道路の延長方向に交差する方向に照射することを特徴とするものであり、又、請求項５記載の発明は、上記雪質計測手段は、積雪面の雪質を把握する要素として、積雪面の粗度及び又は積雪面の硬さを計測することを特徴とするものである。

本発明は上述の如く、請求項１記載の発明にあっては、積雪面に照射手段によりレーザーパターンを斜め上方から照射し、積雪面に照射されたレーザーパターンを撮像手段により撮影し、撮影されたレーザーパターンの位置の変化に基づいて積雪深計測手段により積雪深さを計測し、かつ、該撮影されたレーザーパターンの形状に基づいて凹凸計測手段により積雪面の凹凸状況を計測し、更に、上記撮影されたレーザーパターンの形状の変化に基づいて雪質計測手段により積雪面の雪質を計測することができ、このため、積雪深さ及び積雪面の凹凸状況に加えて雪質を計測することができ、路面融雪の効率化並びに交通情報システムの高精度化を図ることができる。

又、請求項３記載の発明にあっては、上記レーザーパターンは線幅をもつ直線状の線分パターンであるから、点状のスポット光に比べ、積雪面の微少な凹凸の影響による計測制度のばらつきを抑制することができると共に積雪深、積雪面の凹凸状況及び雪質を画像処理により容易に計測することができ、又、請求項４記載の発明にあっては、上記線幅をもつ直線状の線分パターンであるレーザーパターンを道路の延長方向に交差する方向に照射するようにしているから、道路横断方向の積雪深、積雪面及び雪質の情報を取り込むことができ、交通情報システムの高精度化を図ることができ、又、請求項５記載の発明にあっては、上記雪質計測手段は、積雪面の雪質を把握する要素として、積雪面の粗度及び又は積雪面の硬さを計測するようにしているから、交通情報システムの高精度化を図ることができる。

図１乃至図９は本発明の実施の形態例を示し、図１、図２の如く、１は照射手段であって、この場合、レーザー光を照射する半導体レーザーからなり、この照射手段１から積雪面ＳにレーザーパターンＬを斜め上方から照射するように構成している。

この場合、上記照射手段１として、線幅をもつ直線状の線分パターンからなるレーザーパターンＬが斜め上方から照射される構造のものが用いられている。このレーザーパターンＬとしては、線分パターンの他に、楕円状のレーザーパターン等が用いられ、但し、点状のスポット光は積雪面の微少な凹凸の影響を受け易く計測制度のばらつきが生ずることがあるので好ましくない。また、レーザーパターンＬの波長は自動車運転者の視覚への影響を考慮すると赤外線領域が望ましい。

又、この場合、図２の如く、この線幅をもつ直線状の線分パターンからなるレーザーパターンＬを道路の延長方向Ｑに交差する方向に照射するように配置して構成している。

２は撮像手段であって、この場合、上記積雪面Ｓに照射されたレーザーパターンＬの撮影領域Ｒを撮影して撮影信号を出力するカメラにより構成されている。

３は積雪深計測手段であって、この場合、上記撮像手段２により撮影されたレーザーパターンＬを画像処理して位置の変化を計測し、このレーザーパターンＬの位置の変化に基づいて積雪深さを計測するように構成されている。

この場合、図３の如く、積雪により積雪面Ｓが路面Ｄから上に変化すると、レーザーパターンＬの位置が低位置Ｌ₁から高位置Ｌ₂のように変化し、このレーザーパターンＬの位置の変化、即ち、レーザーパターンＬの変位と積雪深との相対関係は図４に示す関係であり、このため、図５の如く、この撮像手段２により撮影されたレーザーパターンＬを画像処理により位置の変化εを計測し、レーザーパターンＬの位置の変化εに基づいて積雪深さＨを演算計測して位置計測信号を出力するように構成している。

４は凹凸計測手段であって、この場合、上記撮像手段２により撮影されたレーザーパターンＬの形状を画像処理により計測し、このレーザーパターンの形状に基づいて積雪面の凹凸状況を計測するように構成されている。

この場合、図６の如く、積雪面Ｓに凹凸があると、本来、直線状であるレーザーパターンＬの形状に凹部Ｔや凸部Ｐの存在が撮影され、この撮影された凹凸を画像処理し、このレーザーパターンＬの凹凸の形状に基づいて積雪面の凹凸状況を計測して凹凸計測信号を出力するように構成されている。

５は雪質計測手段であって、上記撮像手段２により撮影されたレーザーパターンＬの形状の変化を画像処理により計測し、このレーザーパターンＬの形状の変化に基づいて積雪面の雪質を計測するように構成されている。

この場合、積雪面の粗度及び又は積雪面の硬さを、雪質を把握するための要素として計測するようにしており、即ち、図７（ａ）の如く、積雪面Ｓの空隙Ｓ₁と雪粒子Ｓ₂の割合たる空隙率が大きく、積雪面が粗の状態であると、レーザパターンＬの輪郭、例えば、線幅をもつ直線状の線分パターンにあっては、レーザー光の積雪内部における散乱光が多くなり、このため、線分パターンの線幅は大きくなり、逆に、図７（ｂ）の如く、積雪面Ｓの空隙率が小さく、積雪面Ｓが密の状態であると、レーザパターンＬの輪郭、例えば、線幅をもつ直線状の線分パターンにあっては、レーザー光の積雪内部での散乱光が少なくなり、このため、線分パターンの線幅はレーザー光の線幅に近い小さいなものとなり、従って、これら撮像されたレーザーパターンＬの線幅の輝度値の直線回帰を行って二値化し、得られた二値化線幅の切片（Ｙ軸）が平均的積雪深を表しており、この二値化線幅と積雪面の粗度は図８の関係であり、この二値化線幅の大小により積雪面Ｓの粗、密の粗度を演算計測して粗度計測信号を出力するように構成されている。

又、積雪面Ｓが柔らかい状態であると、レーザパターンＬの輪郭、例えば、線幅をもつ直線状の線分パターンにあっては、レーザー光の積雪内部での散乱光が多くなり、このため、線分パターンの線幅は大きくなり、逆に、積雪面Ｓが硬い状態であると、レーザパターンＬの輪郭、例えば、線幅をもつ直線状の線分パターンにあっては、レーザー光の積雪内部での散乱光が少なくなり、このため、線分パターンの線幅はレーザー光の線幅に近い小さいなものとなり、したがって、これら撮像されたレーザーパターンＬの線幅の輝度値の直線回帰を行って二値化し、この二値化線幅の大小と積雪面の硬さとの関係は図９の関係であり、二値化線幅の大小により積雪面の硬さを演算計測して硬さ計測信号を出力するように構成されている。

この実施の形態例は上記構成であるから、積雪面Ｓに照射手段１によりレーザーパターンＬを斜め上方から照射し、積雪面Ｓに照射されたレーザーパターンＬを撮像手段２により撮影し、撮影されたレーザーパターンＰの位置の変化に基づいて積雪深計測手段３により積雪深さＨを計測し、かつ、該撮影されたレーザーパターンＬの形状に基づいて凹凸計測手段４により積雪面Ｓの凹凸状況を計測し、更に、上記撮影されたレーザーパターンＬの形状の変化に基づいて雪質計測手段５により積雪面の雪質を計測することができ、このため、積雪深さＨ及び積雪面Ｓの凹凸状況に加えて雪質を計測することができ、路面融雪の効率化並びに交通情報システムの高精度化を図ることができる。

この場合、上記レーザーパターンＬは線幅をもつ直線状の線分パターンであるから、点状のスポット光に比べ、積雪面の微少な凹凸の影響による計測制度のばらつきを抑制することができると共に積雪深Ｈ、積雪面Ｓの凹凸状況及び雪質を画像処理により容易に計測することができ、又、この場合、上記線幅をもつ直線状の線分パターンであるレーザーパターンＬを道路の延長方向Ｑに交差する方向に照射するようにしているから、道路横断方向の積雪深Ｈ、積雪面Ｓ及び雪質の情報を取り込むことができ、交通情報システムの高精度化を図ることができ、又、この場合、上記雪質計測手段５は、積雪面の雪質を把握する要素としての積雪面Ｓの粗度及び又は積雪面Ｓの硬さを計測するようにしているから、交通情報システムの高精度化を図ることができる。

尚、本発明は上記実施の形態例に限られるものではなく、照射手段１、撮像手段２の構造、積雪深計測手段３、凹凸計測手段４、雪質計測手段５の構成等は適宜設計して変更される。

以上、所期の目的を充分達成することができる。

本発明の実施の形態例の全体構成系統図である。本発明の実施の形態例の使用状態の説明図である。本発明の実施の形態例の積雪深計測の説明側面図である。積雪深とレーザーパターンの変位との関係図である。本発明の実施の形態例の積雪深計測の説明側面図である。本発明の実施の形態例の凹凸計測の説明側面図である。積雪面の粗度説明図である。レーザーパターンの二値線幅と積雪面の粗度との関係図である。レーザーパターンの二値線幅と積雪面の硬さとの関係図である。

符号の説明

Ｓ積雪面
１照射手段
２撮像手段
３積雪深計測手段
４凹凸計測手段
５雪質計測手段

Claims

積雪面に照射手段によりレーザーパターンを斜め上方から照射し、該積雪面に照射されたレーザーパターンを撮像手段により撮影し、該撮影されたレーザーパターンの位置の変化に基づいて積雪深計測手段により積雪深さを計測し、かつ、該撮影されたレーザーパターンの形状に基づいて凹凸計測手段により積雪面の凹凸状況を計測し、更に、上記撮影されたレーザーパターンの形状の変化に基づいて雪質計測手段により積雪面の雪質を計測することを特徴とする路面状況計測方法。
積雪面にレーザーパターンを斜め上方から照射する照射手段と、該積雪面に照射されたレーザーパターンを撮影する撮像手段と、該撮影されたレーザーパターンの位置の変化に基づいて積雪深さを計測する積雪深計測手段と、該撮影されたレーザーパターンの形状に基づいて積雪面の凹凸状況を計測する凹凸計測手段と、上記撮影されたレーザーパターンの形状の変化に基づいて積雪面の雪質を計測する雪質計測手段とを具備してなる路面状況計測装置。
上記レーザーパターンは線幅をもつ直線状の線分パターンであることを特徴とする請求項２記載の路面状況計測装置。
上記線幅をもつ直線状の線分パターンであるレーザーパターンを道路の延長方向に交差する方向に照射することを特徴とする請求項３記載の路面状況計測装置。
上記雪質計測手段は、積雪面の雪質を把握する要素として、積雪面の粗度及び又は積雪面の硬さを計測することを特徴とする請求項２〜４のいずれか１項に記載の路面状況計測装置。