JP2665739B2 - 視程計測装置 - Google Patents

視程計測装置

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JP2665739B2
JP2665739B2 JP62022206A JP2220687A JP2665739B2 JP 2665739 B2 JP2665739 B2 JP 2665739B2 JP 62022206 A JP62022206 A JP 62022206A JP 2220687 A JP2220687 A JP 2220687A JP 2665739 B2 JP2665739 B2 JP 2665739B2
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敬志 石本
他喜男 野原
義文 福沢
望 三浦
将之 大石
征三 松村
茂之 内藤
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    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/47Scattering, i.e. diffuse reflection
    • G01N21/49Scattering, i.e. diffuse reflection within a body or fluid
    • G01N21/53Scattering, i.e. diffuse reflection within a body or fluid within a flowing fluid, e.g. smoke
    • G01N21/538Scattering, i.e. diffuse reflection within a body or fluid within a flowing fluid, e.g. smoke for determining atmospheric attenuation and visibility

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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] この発明は、道路上等における視程を計測する視程計
測装置に関するものである。 [従来の技術] 第6図は従来の視程計測装置を示す外観図である。図
において、(11)は投受光装置、(12)はその投光部、
(13)はその受光部で、(14)は投受光装置(11)の出
力を処理するデータ処理装置である。また、第7図は前
記投受光装置(11)の構成を示すブロック図であり、図
において、(15)は光源、(16)は光源(15)の前に配
置されて光源(15)からの光を変調するチョッパ、(1
7)はチョッパ(16)の前に配置されて、投光部(12)
への光の一部を分岐させるハーフミラー、(18)はハー
フミラー(17)で分岐された光の光量を検出する受光素
子、(19)は受光部(13)へ戻ってきた光の光量を検出
する受光素子、(20)は受光素子(18)及び(19)で検
出した光量データを演算処理する演算部である。 次に動作について説明する。光源(15)の発する光は
チョッパ(16)によって変調をかけられた連続光とな
り、投光部(12)より大気中に向けて照射され、またそ
の一部はハーフミラー(17)によって受光素子(18)へ
分岐させられる。受光素子(18)はハーフミラー(17)
で分岐された光を検出してその光量データを演算部(2
0)に出力する。投光部(12)より大気中に照射された
光Ioは大気中の雪等で散乱され、その後散乱光Iが受光
部(13)へ戻ってくる。受光素子(19)はこの後方散乱
光Iを検出してその光量データを演算部(20)へ出力す
る。 ここで、視程の高い清浄な大気では照射された光Ioは
散乱されることはなく、後方散乱光Iが受光部(13)へ
戻ってくることはないが、降雪等によって視程が低くな
るに従ってその雪等による散乱が増大し、受光素子(1
9)で検出される後方散乱光Iの光量も大きくなる。ま
た、外光の影響は照射する光Ioとしてチョッパ(16)で
変調をかけた連続光を用いることで除去している。 演算部(20)はこのようにして受光素子(18)及び
(19)より受け取った各光量データを演算してデータ処
理装置(14)へ送出し、データ処理装置(14)ではそれ
を視程に変換して出力する。ここで、視程Lは次式によ
って求められる。 L=α(I/Io) ここで、αは視程係数、I,Ioはそれぞれ照射した光あ
るいは後方乱反射光の光量である。 [発明が解決しようとする問題点] 従来の視程計測装置は以上のように構成されているの
で、出力は100%任意目盛であり、実際の視程との関係
がその設置場所によって異なるため、設置場所毎に装置
の校正が必要となり、また、運用時もその校正表などに
よる運用をしなくてはならず、さらに、人間の眼による
視程は目標物と周囲との明暗によって決まるが、後方散
乱方式による従来の視程計測装置ではこの点に関する考
慮がなされていないなどの問題点があった。 この発明は上記のような問題点を解消するためになさ
れたもので、明暗の異なる領域を有する示標の認識でき
る距離を周囲の明るさの変化に対応し測定することがで
きる視程計測装置を得ることを目的とする。 [問題点を解決するための手段] この発明に係る視程計測装置は、視程算出手段により
テレビカメラから入力した前記画像情報より明領域部分
と暗領域部分とを切り出し、それぞれの領域の明るさが
データから所定距離だけ離れた位置の示標の明暗のコン
トラストを検出し、大気の混濁の影響を受けない距離で
撮像された明暗のコントラストと明暗コントラスト検出
手段により検出された明暗のコントラストとから示標ま
での視程を算出するものである。 また、別の発明に係る視程計測装置は、交番パターン
に直交する一次元データを求め、この一次元データを高
速フーリエ交換あるいは高速アダマール変換によって、
周波数スペクトルの基本波である周波数の前後n個のパ
ワースペクトルの和を算出した後、この和をn個で平均
化したものにおける振幅を求め、この振幅から求めた大
気の混濁の影響を受けない距離で撮像された明暗のコン
トラストとから視程を求めるものである。 [作用] この発明における視程計測装置は、大気中に設置され
た明暗の異なる領域を有する示標をテレビカメラにより
撮像し、この画像情報より明領域部分と暗領域部分とを
切り出し、それぞれの領域の明るさデータから大気の混
濁の影響を受けない距離で撮像された明暗のコントラス
トとに基づいて示標までの視程を求める。 [実施例] 以下、この発明の一実施例を図について説明する。第
1図において、(1)は道路の路肩等に立てられたポー
ル上に設置され、明暗検出装置として作用するテレビカ
メラ、(2)は黒と白とが上下に塗り分けられ、道路の
路肩等にテレビカメラ(1)から所定の距離Dだけ離れ
た位置に配置された専用示標、(3)はテレビカメラ
(1)からの画像情報を処理するイメージ処理装置であ
る。 また、第2図はイメージ処理装置(3)の構成を示す
ブロック図であり、図において、(4)はテレビカメラ
(1)からの画像情報をアナログ信号からディジタル信
号に変換するアナログ・ディジタル変換器(以下、A/D
変換器という)、(5)はA/D変換器(4)でディジタ
ル信号に変換された画像情報を格納する画像メモリ、
(6)はこのイメージ処理装置(3)の処理を制御する
中央処理装置(以下、CPUという)、(7)はこのCPU
(6)に接続された、メモリ(8)はCPU(6)での処
理結果を出力する出力ユニットである。 次に動作について説明する。テレビカメラ(1)は専
用示標(2)を撮影してその画像情報をイメージ処理装
置(3)へ送っている。イメージ処理装置(3)は送ら
れてきた画像情報をA/D変換器(4)にてディジタル信
号に変換して画像メモリ(5)へ格納する。第3図はテ
レビカメラ(1)の撮像画面の一例を示す説明図であ
り、CPU(6)は前記画像情報中より、専用示標(2)
の黒に塗れらた領域から(2a)で示される部分、また、
白に塗られた領域から(2b)で示される部分を切り出
し、それぞれの明るさのデータBt,Bbを読み込んで、距
離Dをおいて見たときの専用示標(2)の明暗コントラ
ストCdを次式より求める。 Cd=|Bt−Bb|/Bb ついで、この距離Dにおける専用示標(2)の明暗コ
ントラストCdと、大気の混濁の影響を受けない距離で撮
像されたときの専用示標(2)の明暗コントラストC0
基づいて、視程Vを次式によって求め、出力ユニット
(8)より出力する。 V=D・[ln(E)/ln(Cd/Co)] ここで、Dはテレビカメラ(1)と専用示標(2)と
の距離、Eは識別しきい値である。 なお、上記実施例では専用示標(2)として黒と白を
単純に塗り分けたものを示したが、第4図に示すように
黒と白の交番パターンであってもよい。この場合、ま
ず、この専用示標(2)の画像情報により、同図のA−
A線に沿った黒白交番パターンに直交する一次元データ
(第5図参照)を求め、この一次元データを高速フーリ
エ交換、あるいは高速アダマール変換等によって、周波
数スペクトルよりのフーリエ級数展開によるパワースペ
クトルが最も大きい値を示す周期性パターン(以下、基
本波という)における振幅(パワー)を求める。即ち、
第5図の一次元データに対するパワースペクトルは となる。ここで、IP(I)は画像データ、Z(K)は基
本波の次の周波数Kのパワーである。これにより、 基本波とその近傍のパワースペクトルの和MZは、 MZを平滑化した(これを基本波のパワースペクトルと
した)MMZは、 MMZ=MZ/(n−i) とすれば、明暗のコントラストCCMZは CCMZ=2MZ/(Z(0)+MMZ) となる。これを上記実施例における明暗コントラストCd
に用いれば、同様にして視程Vを求めることができる。 また、上記実施例では示標として黒と白に塗り分けた
専用示標を設けたものを示したが、テレビカメラから既
知の位置にある既存の黒い物体で、背景との明暗コント
ラストが測定でき、直近での黒レベルがわかるものであ
れば、示標として代用可能であり、例えば、立木の画像
情報を第4図の実施例の黒白交番パターンに見立てるこ
ともできる。さらに、示標を路肩等に固定せず、車両等
の先端に取り付け、車両の後端に取り付けたテレビカメ
ラでこれを撮像すれば、上記実施例と同様な処理で移動
しながら視程の測定が可能となり、明暗検出装置もテレ
ビカメラばかりでなく、スポット輝度計等の利用も可能
である。 また、上記実施例では降雪、吹雪等における視程測定
の場合について説明したが、霧、雨、煙、スモッグ等の
視程の測定に利用してもよく、上記実施例と同様の効果
を奏する。 [発明の効果] 以上のように、この発明によれば、大気中に設置され
た明暗の異なる領域を有する示標をテレビカメラにより
撮像し、この画像情報より明領域部分と暗領域部分とを
切り出し、それぞれの領域の明るさがデータから大気の
混濁の影響を受けない距離で撮像された明暗のコントラ
ストとに基づいて示標までの視程を求めるように構成し
たので、イメージ処理装置の設置場所毎の校正作業をテ
レビカメラ画面を見ながら容易に行うことができるとと
もに、目標物と周囲との明暗により視程を直接計測する
ことができ、視程精度を向上させることができる効果が
得られる。
【図面の簡単な説明】 第1図はこの発明の一実施例による視程計測装置を示す
外観図、第2図はそのイメージ処理装置の構成を示すブ
ロック図、第3図はそのテレビカメラの撮像画面の一例
を示す説明図、第4図はこの発明の他の実施例による専
用示標を示す正面図、第5図はその黒白パターンに直交
する一次元データを示すグラフ図、第6図は従来の視程
計測装置を示す外観図、第7図はその投受光装置の構成
を示すブロック図である。 (1)は明暗検出装置(テレビカメラ)、(2)は示標
(専用示標)、(3)はイメージ処理装置。 なお、図中、同一符号は同一、又は相当部分を示す。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 野原 他喜男 札幌市豊平区平岸1条3丁目1番地34号 北海道開発局土木試験所内 (72)発明者 福沢 義文 札幌市豊平区平岸1条3丁目1番地34号 北海道開発局土木試験所内 (72)発明者 三浦 望 神戸市兵庫区和田崎町1丁目1番2号 三菱電機株式会社制御製作所内 (72)発明者 大石 将之 神戸市兵庫区和田崎町1丁目1番2号 三菱電機株式会社制御製作所内 (72)発明者 松村 征三 神戸市兵庫区和田崎町1丁目1番2号 三菱電機株式会社制御製作所内 (72)発明者 内藤 茂之 神戸市兵庫区和田崎町1丁目1番2号 三菱電機株式会社制御製作所内 (56)参考文献 特開 昭50−81579(JP,A) 特開 昭51−88830(JP,A) 特開 昭59−128033(JP,A) 実開 昭50−42784(JP,U)

Claims (1)

  1. (57)【特許請求の範囲】 1.大気中の所定距離だけ離れた位置に設置された明暗
    の異なる領域を有する示標を撮像しその撮像した画像情
    報を出力するテレビカメラと、このテレビカメラから入
    力した前記画像情報より明領域部分と暗領域部分とを切
    り出し、それぞれの領域の明るさがデータから前記所定
    距離だけ離れた位置の前記示標の明暗のコントラストを
    検出する明暗コントラスト検出手段および大気の混濁の
    影響を受けない距離で撮像された明暗のコントラストと
    前記明暗コントラスト検出手段により検出された明暗の
    コントラストとから前記示標までの視程を算出する視程
    算出手段を有するイメージ処理装置とを備えた視程計測
    装置。 2.示標は明暗の異なる領域を交互に塗り分けた交番パ
    ターンであるとともに、イメージ処理装置はこの交番パ
    ターンに直交する一次元データを求め、この一次元デー
    タを高速フーリエ交換あるいは高速アダマール変換によ
    って、周波数スペクトルの基本波である周波数の前後n
    個のパワースペクトルの和を算出した後、この和をn個
    で平均化したものにおける振幅を求め、この振幅から求
    めた明暗のコントラストと大気の混濁の影響を受けない
    距離で撮像された明暗のコントラストとから視程を求め
    ることを特徴とする請求項1記載の視程計測装置。
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