JPH0914943A - 路面状況測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 各路面状況画像を精度よくつなぎ合わせた画
像データを得る。 【構成】 カメラ１で撮影した路面状況画像を次々と制
御装置３に取り込むと共に、マーキング装置２によりポ
イントマークＭ₁ ，Ｍ₂ 及びラインマークＭ₃ ，Ｍ₄ を
路面上につける。路面状況画像取り込みタイミングは前
後の画像の一部が重なるタイミングとなっており、ポイ
ントマークＭ₁ ，Ｍ₂ の付着タイミングは画像取り込み
タイミングに同期している。そしてポイントマーク
Ｍ₁ ，Ｍ₂ を基に各画像のスケール合わせをして前後の
画像を仮につなぎ、更にラインマークＭ ₃ ，Ｍ₄ を基に
位置補正して前後の画像を精度よくつなげる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、路面のひび割れ，修繕
状況等の路面状況を計測する路面状況測定装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】図１１は従来の路面状況測定装置を示す
斜視図である。同図に示すように計測車両０１に取り付
けられたカメラ（スチルカメラ，ラインセンサカメラ，
ビデオカメラ等）０２と速度計（もしくは距離計）０３
を用い、カメラ０２の撮影画像スケールに応じ、一定距
離毎にカメラ０２のシャッターを切り、その画像を直接
つないで制御装置０４で画像処理して路面状況データと
していた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来法の場合、カメラ
０２で取得した各路面状況画像のつなぎ合わせは、車両
０１の走行距離という１次元データのみで行なわれる。
すなわち、曲率のある道路の画像も直線道路と見なして
処理されてしまう。このため曲率のある道路での外側と
内側での移動距離の差（曲率Ｒが３０の道路で３ｍ幅を
計測する場合、外側は内側の１．１倍であり、９０°回
転で約５ｍの差が出る）が生じ、各画像のつなぎ合わせ
の際、画像の大きなとぎれや重なりがでる。例えば幅３
ｍ×長さ１ｍの画像で１０cmのとぎれや重なりとなる。

【０００４】さらに、上述の問題がない直線道路の計測
においても計測中の車両の揺れによる、カメラ地上高
変化に伴う各画像スケールの変化、及びカメラの路面
に対する撮影角度変化に伴う画像取得位置のズレが、従
来法では補正できないため、そのつなぎ合わせの際、数
cmのオーダで不連続となっていた。このような路面状況
測定では、路面の大まかな状況（ひび割れ部分が何％あ
るかというひび割れ率の測定等）はとらえられるが、ひ
び割れの成長状況等路面の詳細な解析には使用できなか
った。

【０００５】本発明では、上記従来技術に鑑み、計測す
る道路の曲率には関係なく、計測した各路面状況画像を
精度よく（数mm単位）つなぎ合わせることを可能とし、
路面状況の詳細な解析に供すことができる画像データを
取得することのできる路面状況測定装置を提供すること
を目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明の構成は、計測車両に取り付けられており、路面を撮
影して路面状況画像を得るカメラと、前記計測車両の進
行方向に関し前記カメラよりも前方位置で前記計測車両
に取り付けられており、特定パターンの連続したライン
マークを路面上に付けると共に、マーキング指令を受け
ると計測車両の位置と向きを示す離散的なポイントマー
クを路面上に付けるマーキング装置と、前記計測車両に
取り付けられており、今回取り込んだ路面状況画像と前
回取り込んだ路面状況画像が一部重なるタイミングで前
記カメラから路面状況画像を次々と取り込むと共に、路
面状況画像の取り込みタイミングに同期したタイミング
で前記マーキング装置に前記マーキング指令を送り、更
に路面状況画像の中のポイントマークを基に取り込んだ
各路面状況画像のスケールを合わせると共に、ポイント
マークを基に各路面状況画像に対する１つ前の路面状況
画像を撮影したときのカメラ位置を求め、各路面状況画
像に対して１つ前の路面状況画像を撮影したカメラ位置
に１つ前の路面状況画像を合わせることにより、前後の
路面状況画像を一部重ねて仮につなげ、更に前記ライン
マークが合うように前後の路面状況画像位置を補正して
前後の路面状況画像をつなげた画像データを求める制御
装置と、を有することを特徴とする。

【０００７】

【作用】車両に取り付けられて路面の状況を撮影するカ
メラの前方に位置したマーキング装置は、マーキング指
令に基き、その時の車両位置と向きがわかるように所定
の目印を路面上につける。そして車両を前に進めるとカ
メラには、先に付けた目印が映る。この時、制御装置は
画像のモニタリング又は車両速度に応じた時間タイミン
グにより、この目印が映っている路面状況画像を取り込
むと同時にマーキング装置にマーキング指令を出す。こ
れらの操作を繰り返し、得られる各路面状況画像は、各
画像に映っている目印がそのひとつ前に取得した画像の
車両位置と向きを表していることから、そのひとつ前の
画像をとったカメラ位置（目印が映っている画像に対し
て方向と距離という２次元データ）を特定でき、曲率の
ある路面を計測した場合でも各画像を２次元的につなげ
る情報を提供する。さらに、ほぼカメラの撮影範囲を１
周期とする特定パターンの目印を計測路面につけ、この
目印をカメラで撮影するとともに先に述べたマーキング
装置とカメラの相対距離を適切に設定することにより、
各画像間に重なり部分ができるようにする。このように
して各画像を取得しておけば、先に特定したカメラ位置
にあるカメラが車両の揺れにより撮影角度がずれ、その
結果、路面状況取得位置が左右，前後にずれることによ
る各画像間つなぎ合わせ時の位置誤差は、各画像に映っ
た特定パターンの目印を画像の重なり部分で一致させる
ことで補正でき、より精度よく画像をつなぎ合わせるこ
とができる。この手順を繰り返し行ない、取得した各画
像を精度よく、ひとつの連続した路面画像としてつなぎ
合わせることができる。

【０００８】

【実施例】

＜第１実施例＞図１は本発明の第１実施例に係る装置の
全体を示す斜視図である。同図に示すように、本装置
は、路面状況を撮影するカメラ１と、路面上に目印をつ
けるマーキング装置２と、カメラ画像を処理しカメラ１
の画像の取り込みとマーキング装置２へのマーキング指
令とのタイミングを取る制御装置３を計測車両４に搭載
したものである。

【０００９】カメラ１は、路面のひび割れ，修繕状況を
撮影すると同時に、マーキング装置２がつけた目印（マ
ークＭ₁ 〜Ｍ₄ ）を撮影するものである。本実施例で
は、マーキング装置２でつける目印に色をつけ、色彩識
別の画像処理を制御装置３で行うためカメラ１をカラー
ＣＣＤカメラとしている。

【００１０】マーキング装置２は、４つの噴射器２ａ，
２ｂ，２ｃ，２ｄを有しており２つの機能を持ってい
る。ひとつは、制御装置３からの指令に基づき路面上に
所定の目印Ｍ₁ ，Ｍ₂ をつけ、そのときの計測車両４の
路面上の位置と向きを表すことができるものである。も
うひとつは、ある特定なパターンを所定の周期（ほぼカ
メラの撮影範囲とするのが望ましい）とする連続した目
印Ｍ₃ ，Ｍ₄ をつけ、後述する２つの画像の相対位置を
補正するための目印となるものである。

【００１１】本実施例では、前者として、計測車両４の
下部の車両の左右対称位置に、それぞれ着色液体（赤色
等路面色と異なる色の液体）を噴射する噴射器２ａ，２
ｂを設ける。この噴射器２ａ，２ｂは、２０ kgf／cm²
程度の圧力で５０ｍ／ｓ程度の初速で数十ｍｓの間、液
体を噴射する構造のものである。この噴射器２ａ，２ｂ
でつけた目印をポイントマークＭ₁ ，Ｍ₂ と呼ぶ。

【００１２】そして後者として、同じく、計測車両４の
下部に常時着色液体（上述のポイントマーク用噴射器の
液体とは別色とする）を噴射する噴射器２ｃ，２ｄを２
個設け、このうち１個の噴射器２ｃは車両に固定し、他
の１個の噴射器２ｄは数Ｈzの周期で車両左右方向に首
振りを行うものとする。この噴射器２ｃ，２ｄでつけた
目印をラインマークＭ₃ ，Ｍ₄ と呼ぶ。

【００１３】制御装置３は、カメラ１がとらえている画
像の中のポイントマークＭ₁ ，Ｍ₂を色彩識別し、画像
内での位置を算出する。そして制御装置３は、ポイント
マークＭ₁ ，Ｍ₂ 間の中点が画像フレームの決められた
領域（進行方向前後２等分線を基準とする）に入ると、
その画像を装置内に取り込むとともに、マーキング装置
２へのマーキング指令を同時に行うものである。

【００１４】カメラ１とマーキング装置２のうちポイン
トマーキングを行う噴射器２ａ，２ｂとの、計測車両４
への取り付け相対位置としては、計測進行方向の相対距
離Ｌ ₁ をカメラ１の進行方向の撮影範囲長さＬ₂ よりも
短く（本実施例ではＬ₁ ＝０．９Ｌ₂ ）設定する。

【００１５】計測は計測開始点にマーキング装置２でポ
イントマークＭ₁ ，Ｍ₂ をつけた後、ラインマーク
Ｍ₃ ，Ｍ₄ を路面に付けながら計測車両４を計測路面上
を走行させ、制御装置３の指令に従い、順次路面画像を
取得すると同時にポイントマークＭ₁ ，Ｍ₂ をつけてい
く。

【００１６】画像の取得模式図を図２及び図３に示す。
両図に示すように、カメラ１とマーキング装置２との相
対距離が、カメラ１の進行方向の撮影範囲長さよりも短
いため、各取得画像は一部が重なりながら路面状況を連
続的に撮していることになる。

【００１７】次に取得した画像のつなぎ合わせの手順を
説明する。手順としては大きく２段階に分かれており、
第１段階としては各画像に対してそのひとつ前に撮った
画像のカメラ位置を特定することであり、第２段階とし
てはそのカメラ位置からカメラの路面への撮影角度のず
れに合わせ、２つの画像を重ね合わせることである。こ
の手順を踏むにあたって、つなぎ合わせ精度として問題
ないものとして以下の２点を近似する。

【００１８】ひとつとしては、各画像に映っているポイ
ントマークＭ₁ ，Ｍ₂ の位置は、計測車両４がその画像
のひとつ前の画像を取り込んだ時点でのマーキング装置
２（ポイントマーキング用噴射器２ａ，２ｂ）の位置を
表しているということである。これは、マーキング装置
２の地上高変化がほとんどなく噴射から路面付着までの
遅れは、ほぼ一定で且つ非常に短いため、画像の取り込
みのタイミングを、この遅れを考慮することで、そのず
れ量は無視できるレベルになると考えられること。車両
の傾きによるマーキング装置２の真の位置からのずれの
影響についても、装置の地上高が低いこと（１５〜２０
cm）、計測時の傾きレベルが小さいこと（±１°程度）
より、問題ないレベルと考えられることによる。

【００１９】もうひとつとしてカメラ１の姿勢変化に対
する取得画像の特性について、以下の近似を行う。計測
時のカメラ１の姿勢変化としては平面上静止状態での通
常状態を基準として、ピッチ方向変化，ロール方向変
化，上下方向変化が考えられる。ピッチ変化及びロール
変化に対し、カメラ１の取得画像はその撮影位置が変化
するとともに画像のスケールが部分的に変化する。ただ
し、このスケールの変化は、本計測の場合、カメラ１の
上下方向変化に伴うスケールの変化に比べ１オーダ低い
レベルであり、無視しても問題ないと言える。よって計
測した画像は、通常状態の画像に対し、均等に拡大・縮
小されているか、撮影位置が前後もしくは左右に平行に
ずれているか、あるいはこれらが混合しているかのいず
れかであると考えることができる。

【００２０】以上２点の近似をもとに各画像をつなぎ合
わせる手順を説明図である図４〜図９とフローチャート
である図１０を参照して説明する。図４には、計測中の
カメラ１の姿勢に対する各種画像取得状況を示してお
り、それらの原画像は図５のようになっている（図１０
のステップＳ１）。これらの原画像を例に説明する。

【００２１】（１）スケールの統一 まず各画像を重ねるためにスケールを統一する必要があ
る。スケール統一の基準として、各画像に映っているポ
イントマークＭ₁ ，Ｍ₂ 間距離を用いる。ポイントマー
クＭ₁ ，Ｍ₂ の位置は前述のとおりマーキング装置２の
位置と考えられるので、その距離は一定である。この距
離が各画像で均一になるように、これも前述したとお
り、均等に拡大・縮小を行う（Ｓ２，Ｓ３）。本例の場
合では図６に示すように、の画像に主たる補正がかか
り、画像についてはこの補正はほとんどかからな
い。

【００２２】（２）カメラ位置算出 次に各画像のひとつ前の画像をとったカメラ位置を求め
る（Ｓ４）。各画像に映ったポイントマークＭ₁ ，Ｍ₂
位置はその画像のひとつ前の画像をとった時点でのマー
キング装置２の位置を表しているので、このマーク位置
から、マーキング装置２とカメラ１との相対位置だけず
らした点が、ひとつ前の画像をとったカメラ位置であ
る。本実施例の場合、図７に示すように、２つのポイン
トマークＭ ₁ ，Ｍ₂ の垂直２等分線を引き、ポイントマ
ークＭ₁ ，Ｍ₂ の中点からＬ₂ だけ後退させた点を求め
ればよい。

【００２３】（３）画像重ね合わせ時の撮影位置ずれの
補正 上で求めた各画像のひとつ前の画像をとったカメラ位置
に、そのときの画像を重ねればよいのであるが（Ｓ
５）、実際の画像はカメラのピッチ／ロール変化によっ
て撮影位置が前後あるいは左右にずれており、そのまま
重ねるとそのずれ量はかなり大きい（数cm）。よって実
際の撮影位置に画像を移動するため、次のようにする。
まず（２）で求めたカメラ位置に画像を置き２つの画像
を重ねる。そのとき各画像に映っているラインマークＭ
₃ ，Ｍ₄ を抽出する。２つの画像は重なり部分があるの
で、この重なり部分のパターンが互いに一致するように
一方の画像を前後・左右に平行移動させる（Ｓ６，Ｓ
７）。本実施例の場合、図８に示すように、ピッチ補正
の場合は波形ラインマークＭ₄ の位相を合わせることで
補正し、図９に示すようにロール補正の場合は直線ライ
ンマークＭ₃ を一致させることで補正する。

【００２４】実際の補正の手順としては、まず直線ライ
ンマークＭ₃ が一致するよう左右方向に平行移動させ、
次に波形ラインマークＭ₄ の位相が合うように前後方向
に平行移動させる手順をとる。この操作を順次行うこと
で取得した全画像を精度よくひとつの連続した路面画像
としてつなぎ合わせることができる（Ｓ８，Ｓ９）。

【００２５】本実施例の場合、目印Ｍ₁ 〜Ｍ₄ の認識法
として色彩識別を用いたが、路面に付けた目印が識別で
きるものであれば他の画像処理を用いてもよく、カメラ
１及びマーキング装置２は、その処理法に付随して変更
されるものである。

【００２６】＜第２実施例＞次に第２実施例について説
明する。第２実施例の装置の構成については第１実施例
と同じである。ただし、第１実施例では制御装置３にお
いてカメラ１の画像を常にモニタし、リアルタイムでポ
イントマークの画像処理を行ない、その結果で画像取り
込みとマーキング指令を出していたが、本実施例では計
測車両４を予め定めた一定の速度で走らせ、その速度に
対応した一定タイミング毎の画像取り込みとマーキング
指令を予め設定し計測を実施する。

【００２７】このようにして得られた各画像は、計測車
両４の走行速度のバラツキにより、ポイントマークが画
像の中心部から多少ずれることになるが、各画像の重な
り部分を設けることで連続した路面状況データが取得で
きる。また本実施例の場合、画像のリアルタイム処理は
必要ないため、カメラ１はスチルカメラに置き換えるこ
とも可能である。取得した画像のつなぎ合わせの手順は
第１実施例と同様である。

【００２８】

【発明の効果】以上実施例と共に具体的に説明したよう
に、本発明によれば、道路の曲率に関係なく取得した路
面状況画像を精度よくつなぎ合わせることができるた
め、計測した路面のひび割れの成長状況等、従来の測定
装置では不可能であった路面の詳細な解析が行えるよう
になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例を示す斜視図。

【図２】画像の取得状況を示す説明図。

【図３】画像の取得状況を示す説明図。

【図４】画像の取得状況を示す説明図。

【図５】原画像の状況を示す説明図。

【図６】スケールの統一の状況を示す説明図。

【図７】カメラ位置の算出の状況を示す説明図。

【図８】画像重ね合わせの状況を示す説明図。

【図９】画像重ね合わせの状況を示す説明図。

【図１０】画像重ね合わせの状況を示すフローチャー
ト。

【図１１】従来技術を示す斜視図。

【符号の説明】

１ カメラ ２ マーキング装置 ２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ 噴射器 ３ 制御装置 ４ 計測車両 Ｍ₁ ，Ｍ₂ ポイントマーク Ｍ₃ ，Ｍ₄ ラインマーク

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 計測車両に取り付けられており、路面を
   撮影して路面状況画像を得るカメラと、 前記計測車両の進行方向に関し前記カメラよりも前方位
   置で前記計測車両に取り付けられており、特定パターン
   の連続したラインマークを路面上に付けると共に、マー
   キング指令を受けると計測車両の位置と向きを示す離散
   的なポイントマークを路面上に付けるマーキング装置
   と、 前記計測車両に取り付けられており、今回取り込んだ路
   面状況画像と前回取り込んだ路面状況画像が一部重なる
   タイミングで前記カメラから路面状況画像を次々と取り
   込むと共に、路面状況画像の取り込みタイミングに同期
   したタイミングで前記マーキング装置に前記マーキング
   指令を送り、更に路面状況画像の中のポイントマークを
   基に取り込んだ各路面状況画像のスケールを合わせると
   共に、ポイントマークを基に各路面状況画像に対する１
   つ前の路面状況画像を撮影したときのカメラ位置を求
   め、各路面状況画像に対して１つ前の路面状況画像を撮
   影したカメラ位置に１つ前の路面状況画像を合わせるこ
   とにより、前後の路面状況画像を一部重ねて仮につな
   げ、更に前記ラインマークが合うように前後の路面状況
   画像位置を補正して前後の路面状況画像をつなげた画像
   データを求める制御装置と、 を有することを特徴とする路面状況測定装置。