WO2014170989A1 - 道路走行面の形状を調査する装置 - Google Patents

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WO2014170989A1
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traveling surface
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行雄 明石
橋本　和明
詳悟 林
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西日本高速道路エンジニアリング四国株式会社
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    • E01C23/00—Auxiliary devices or arrangements for constructing, repairing, reconditioning, or taking-up road or like surfaces
    • E01C23/01—Devices or auxiliary means for setting-out or checking the configuration of new surfacing, e.g. templates, screed or reference line supports; Applications of apparatus for measuring, indicating, or recording the surface configuration of existing surfacing, e.g. profilographs
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/30—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring roughness or irregularity of surfaces
    • G—PHYSICS
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    • G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/42—Road-making materials
    • G—PHYSICS
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    • G06T3/4038—Image mosaicing, e.g. composing plane images from plane sub-images
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N7/00—Television systems
    • H04N7/18—Closed-circuit television [CCTV] systems, i.e. systems in which the video signal is not broadcast
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60R—VEHICLES, VEHICLE FITTINGS, OR VEHICLE PARTS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
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    • G06T2207/10028—Range image; Depth image; 3D point clouds
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T2210/00—Indexing scheme for image generation or computer graphics
    • G06T2210/61—Scene description

Definitions

  • the present invention relates to an apparatus for investigating defects on a road running surface.
  • defects such as depression and distortion, peeling of the paved surface, and crushing of the paved surface occur. To do. Such defects are a sign of full-scale damage of paved roads, impede stability during driving, and cause noise during driving. To do this is a very important task for road maintenance.
  • Japanese Unexamined Patent Application Publication Nos. 2003-315001, 2005-315675, and 2012-173095 have already been disclosed as conventional techniques used for investigating the flatness of the road running surface.
  • Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-315001 investigates the shape of the traveling surface based on the displacement of the relative positions of a plurality of rollers that contact the traveling surface and follow the traveling surface.
  • Japanese Patent Application Laid-Open No. 2005-315675 investigates the shape of a running surface based on vertical acceleration and speed of a suspension provided between a vehicle body and wheels.
  • Japanese Patent Application Laid-Open No. 2012-173095 is a non-contact conventional technique for investigating the shape of a running surface using an accelerometer and a plurality of lasers. Even in this non-contact type prior art, when there is a step on the running surface, the step cannot be measured accurately.
  • the IRI indicates an international roughness index, and is a value obtained by analyzing longitudinal profile data with an IRI analysis program. For example, the IRI is calculated based on information obtained from a laser displacement meter, an acceleration detector, and a velocity detector.
  • This IRI measurement is used for evaluating the comfort of the vehicle while the vehicle is running, and the evaluation using such an IRI measurement is a common specification in the world. At present, this evaluation system is used in highways and the like in Japan.
  • stable running at a speed of 30 to 40 km / h is essential as the running speed of the vehicle, so stop, departure, acceleration / deceleration are frequently repeated, and in urban areas where low speed running is frequent, Due to the effect of acceleration / deceleration, an appropriate measurement result cannot be obtained, and the measurement accuracy varies depending on the conditions such as the measurement speed, and the measurement accuracy reference cannot be set. For this reason, it is difficult to standardize IRI.
  • JP 2003-315001 A Japanese Patent Application No. 2005-315675 Japanese Patent Application 2012-173095
  • the present invention has been made in order to solve the above-described problems, and is capable of investigating the shape of the road running surface with high accuracy even when traveling at low speeds or in a state where acceleration / deceleration and temporary stop frequently occur, and has high reproducibility.
  • High accuracy flatness and IRI can be measured, local displacement such as steps can be measured accurately, fine irregularities on the road surface can be faithfully reproduced, and the surface of the pavement surface
  • By measuring the scattering of aggregates, etc. it is possible to evaluate the clogging of voids in highly functional pavements such as water-permeable pavements, and by obtaining two lines along the running direction of the road running surface.
  • An object of the present invention is to provide an apparatus for investigating the shape of a road traveling surface, which can faithfully reproduce the three-dimensional shape of the road traveling surface by combining with data along the crossing direction of the traveling direction of the road traveling surface.
  • an apparatus for investigating the shape of a road running surface In an apparatus that is attached to a vehicle and photographs a road traveling surface during traveling of the vehicle and investigates the shape of the road traveling surface based on photographing information obtained by photographing,
  • the traveling surface photographing axis of the region that is attached to the vehicle at a predetermined reference angle and is irradiated with light by the traveling surface illuminating means is defined as one unit with a predetermined photographing range from an oblique direction with respect to the road traveling surface.
  • a running surface photographing means for continuously photographing photographed images in a photographing range of a plurality of units, obtaining photographed image information, and obtaining information necessary for the light cutting method; Inclination information generating means for acquiring inclination information indicating the inclination state of the traveling surface photographing means; Movement information acquisition means for acquiring mileage information of the vehicle; Based on the captured image information, the tilt information, and the movement information, after generating the corrected image information that corrects the tilt of the captured image information using the tilt information, the corrected image information is arranged using the movement information, and While identifying the vertical movement information of the running surface photographing means from the image content, cutting out a part of the corrected image information to generate extracted image information, while correcting the height of the corrected image using the vertical movement information from the corrected image information And road surface profile generation means for sequentially arranging the extracted image information and combining them to generate a road surface profile.
  • the road surface profile generation means The captured image to be cut out is divided into a front region and a rear region in the traveling direction on the basis of the central axis orthogonal to the traveling surface reference axis, As a rear area, in a series of shooting processes, if there is no cut-out shot image taken before the shot image to be cut out, it is cut out from the first shot shot image or If there is a clipped image in the shot image that was shot before the shot image to be cut out, it should be cut out from the shooting position of the shot image that was cut out immediately before the shot image to be cut out Set a width corresponding to one-half of the moving distance specified based on the travel distance information to the shooting position of the shot image, As a front area, it is a half of the moving distance specified based on the travel distance information from the shooting position of the shot image to be cut out to the shooting position of the shot image to be cut out immediately after the shot image to be cut out.
  • An apparatus for investigating the shape of the road running surface is the second invention, A road surface profile generating means for further generating basic information associating all of the captured image information with movement distance information of each captured image information at the time of shooting; From the basic information, the relative position of the captured image generated by the captured image information of each unit is specified, and from the captured image of each unit, the end region of the traveling plane imaging axis included in each captured image Photographed image information selecting means for sequentially identifying photographed images that overlap within a predetermined range with the end region of the photographed image and selecting photographed image information corresponding to the identified photographed image; Based on the movement distance information associated with the selected captured image information, the movement distance information generating means for generating the movement distance information of the traveling surface imaging means in the shooting timing of each selected captured image; Each selected unit is obtained by correcting the selected captured image information into corrected image information in a state of being captured from a predetermined specific angle using the inclination information of the running surface photographing means associated with the captured image information.
  • Corrected image information generating means for generating corrected image information of a unit corresponding to each of the image information; Of the corrected image information of each unit, the overlapping areas of the images included in the adjacent corrected image information are compared, and the relative position of the camera that captured the corrected image information is determined based on the difference in the position of the light image included in the corrected image information.
  • Vertical movement information generation means for calculating a relative height displacement and generating relative vertical movement information of the camera
  • Extracted image information combining means for reflecting the vertical movement information and correcting the displacement in the vertical direction while sequentially arranging the extracted image information and combining them to generate a road surface profile
  • the extracted image information generating means generates extracted image information from a corrected image generated from the corrected image information corrected by the corrected image information generating means.
  • the apparatus for investigating the shape of the road running surface according to the fourth invention is any one of the first invention to the third invention
  • the traveling surface photographing means measures the height of the traveling surface photographing means relative to the road traveling surface together with photographing the road traveling surface
  • a traveling surface auxiliary photographing axis of an area attached to the vehicle at a predetermined reference angle and irradiated with light by the auxiliary traveling surface illumination means is set to a predetermined photographing range from an oblique direction with respect to the road traveling surface.
  • Auxiliary shooting surface photographing means for acquiring auxiliary photographing image information is obtained by continuously taking auxiliary photographing images of a plurality of photographing ranges as a unit in synchronization with the photographing timing of the traveling surface photographing means.
  • An auxiliary traveling surface photographing means for acquiring information necessary for the light cutting method from the road traveling surface in the photographing time of the traveling surface photographing means measures at least the auxiliary height of the auxiliary traveling surface with respect to the road traveling surface
  • the inclination information generating means uses the information on the height of the traveling surface photographing means, the auxiliary height of the auxiliary traveling surface photographing means, the distance between the traveling surface photographing means and the auxiliary traveling surface photographing means, and the traveling surface photographing means and the auxiliary traveling surface photographing.
  • An attitude change angle between the means is calculated, vehicle inclination information is generated using the attitude change angle as vehicle inclination information, and the vehicle inclination information is used as inclination information of the traveling surface photographing means.
  • An apparatus for investigating the shape of the road running surface is the fourth aspect of the invention
  • the posture change angle is Of the photographed images selected by the photographed image information selecting means, the two consecutive photographed images photographed by the traveling surface photographing means include the same reference point P1 and the two photographed images.
  • the height of the traveling surface photographing means of the first photographed image is H1
  • the height of the traveling surface photographing means of the next photographed image is H1 ′
  • Two consecutive auxiliary captured images captured by the auxiliary traveling surface imaging unit and synchronized with the timing of the captured image selected by the captured image information selection unit include the same reference point P2.
  • the auxiliary height of the auxiliary traveling surface photographing means of the auxiliary photographing image previously photographed is H2
  • the auxiliary height of the auxiliary traveling surface photographing means of the auxiliary photographing image photographed next Let H2 ' When the distance between the traveling surface photographing means and the auxiliary traveling surface photographing means is L, Posture change angle ⁇ is It is calculated by the following.
  • the device for investigating the shape of the road running surface is the first invention or the second invention
  • the tilt information generating means is a gyro system
  • the road surface profile generating means For all captured image information, specify the tilt information at the shooting timing of the captured image information, specify the movement information corresponding to the shooting timing, and generate basic information that associates the tilt information and the movement information with the captured image information
  • Basic information creation means The relative arrangement of the captured image generated by the captured image information of each unit is calculated from the association of the captured image information and the movement information, and the travel plane imaging axis included in each captured image is calculated from the captured images of each unit.
  • Shooting image information selection means for sequentially specifying shot images whose end regions overlap with end regions of other shot images within a predetermined range, and for selecting shot image information for generating the specified shot images; Based on movement distance information associated with the selected captured image information, a movement distance information generating means for generating movement distance information of the camera at the shooting timing of each captured image; Based on the camera angle information associated with the photographed image information, the selected photographed image information is corrected image information in a state where the photographed image is taken from the reference angle using relative photographing angle information based on the camera reference angle.
  • Corrected image information generating means for generating corrected image information in units corresponding to the selected image information in each selected unit, Of the corrected image information of each unit, the overlapping areas of the images included in the adjacent corrected image information are compared, and the relative position of the camera that captured the corrected image information is determined based on the difference in the position of the light image included in the corrected image information.
  • Vertical movement information generation means for calculating a relative height displacement and generating relative vertical movement information of the camera
  • Extracted image information combining means for sequentially arranging the extracted image information and combining them to generate a road surface profile while reflecting the vertical movement information and correcting the displacement in the vertical direction.
  • the speed and acceleration of the vehicle being photographed do not affect the finally generated road surface profile, there are frequent pauses and accelerations / decelerations not only in highways but also in urban areas, and there are many low-speed runnings. Even on such a road, the surface shape of the road running surface can be reproduced with high accuracy on the road surface profile with high accuracy.
  • the measurement accuracy of the road surface shape is high, the flatness and the IRI can be investigated with high accuracy using the generated road surface profile. Also, dumps such as vehicle jumps and sinks at steps are not reflected in the road surface profile, so the road surface shape measurement accuracy is high, and local variations such as steps can be accurately measured. It is.
  • the captured image information obtained by photographing by the light cutting method is corrected with the tilt information of the camera, and a part of the photographed image is cut out from each photographed image and arranged. Then, since the road surface profile is generated by the combination, the generated road surface profile can reproduce the surface shape of the actual road traveling surface with high accuracy.
  • a range corresponding to the traveling speed of the vehicle can be cut out as an extracted image from the captured image as an extracted image, and these are sequentially arranged and combined to obtain a road to be investigated. It is possible to generate a road surface profile that reproduces the traveling surface with high accuracy regardless of the traveling speed of the vehicle or a temporary stop.
  • the scale is adjusted in the axial direction along the traveling direction according to the shooting angle by correcting the shot image according to the shooting angle of the camera when the selected shot image information is acquired. It is possible to unify different photographed image information to a specific scale, thereby enabling comparison of overlapping areas in each selected photographed image information, and the camera corresponding to each of these photographed image information.
  • the vertical movement information can be generated, and finally, an accurate road surface profile can be generated by combining the extracted image information while correcting the displacement in the vertical direction.
  • the height from the road running surface before and after the vehicle can be determined.
  • an accurate road surface profile can be generated based on photographed image information based on the light cutting method.
  • FIG. 1 is a conceptual diagram showing a photographing state of Example 1 of a vehicle equipped with a device for investigating the shape of a road running surface according to the present invention.
  • FIG. 2 is a conceptual diagram showing the basic structure of the light cutting unit 2 shown in FIG.
  • FIG. 3 is a block diagram showing a system configuration of the apparatus shown in FIG.
  • FIG. 4 is a conceptual diagram showing a shooting state during travel of the vehicle shown in FIG.
  • FIG. 5 is a flowchart illustrating an example of a road surface profile generation process according to the first embodiment.
  • FIG. 6 is an explanatory diagram illustrating a state of a captured image acquired in the first embodiment.
  • FIG. 7 is a plan view showing an overlapping state of captured images in the first embodiment.
  • FIG. 1 is a conceptual diagram showing a photographing state of Example 1 of a vehicle equipped with a device for investigating the shape of a road running surface according to the present invention.
  • FIG. 2 is a conceptual diagram showing the basic structure of the light cutting unit
  • FIG. 8 is a plan view showing a combined state of extracted images in the first embodiment.
  • FIG. 9 is an explanatory diagram illustrating the relationship between the movement distance and the extraction region in the first embodiment.
  • FIG. 10 is a conceptual diagram of Example 2 of a vehicle equipped with a device for investigating the shape of a road running surface according to the present invention. It is.
  • FIG. 11 is an explanatory diagram of correction in the gyro device.
  • FIG. 12 is a conceptual diagram showing the relative position of the traveling surface photographing means in FIGS.
  • the present invention generates longitudinal profile information of a road running surface by a light cutting method.
  • a 3D camera is used as a running surface photographing unit, and is set on the road running surface from the running surface illumination unit.
  • the slit laser beam irradiated along the traveling plane imaging axis set in parallel to the traveling direction is photographed to investigate the shape of the road traveling surface.
  • this invention is demonstrated in detail.
  • FIG. 1 is a conceptual diagram of Embodiment 1 of a vehicle equipped with a device for investigating the shape of a road running surface according to the present invention
  • FIG. 2 is a conceptual diagram showing a basic structure of a light cutting unit 2 shown in FIG. 1 is a block diagram showing the system configuration of the apparatus shown in FIG. 1
  • FIG. 4 is a conceptual diagram showing a shooting state of the vehicle shown in FIG. 1
  • FIG. 5 is an example of a road surface profile generation process in the first embodiment.
  • 6 is an explanatory diagram showing the state of the captured image acquired in the first embodiment
  • FIG. 7 is a plan view showing the overlapping state of the captured image in the first embodiment
  • FIG. 8 is the extracted image in the first embodiment.
  • FIG. 9 is an explanatory diagram showing the relationship between the movement distance and the extraction area in the first embodiment
  • FIG. 12 is a conceptual diagram showing the relative position of the travel surface photographing means in FIGS. 1 and 4. .
  • FIG. 1 and FIG. 2 will be described.
  • 1 is a vehicle equipped with Example 1 of the apparatus for investigating the shape of the road running surface according to the present invention
  • 2 is a light cutting unit provided behind the rear wheel of the vehicle 1
  • 20 is a light cutting unit 2.
  • Traveling surface illumination means provided 21, traveling surface photographing means provided in the light cutting unit 2, 21 a a photographing range of the traveling surface photographing means 21, 21 b a central axis of the traveling surface photographing range 21 a, and 3 a rear of the front wheel of the vehicle 1
  • the auxiliary light cutting unit 4 is provided on the road traveling surface 4, 40 is a traveling surface photographing axis set on the road traveling surface 4, and 41 is the traveling direction of the vehicle 1.
  • the vehicle 1 is a work vehicle based on a work truck used for road maintenance work, for example.
  • the light cutting unit 2 is provided at the rear of the bottom surface of the vehicle 1 so as to face the road running surface 4.
  • the light cutting / cutting unit 2 includes a traveling surface illumination unit 20 and a traveling surface photographing unit 21.
  • the traveling surface illumination means 20 can irradiate a slit laser beam vertically or substantially perpendicularly toward the traveling surface photographing axis 40 set parallel to the traveling direction 41 of the vehicle 1 with respect to the road traveling surface 4. It is.
  • the traveling surface photographing means 21 photographs a predetermined photographing range 21 a from a direction oblique to the road traveling surface 4 with respect to the traveling surface photographing axis 40 in the region irradiated with light by the traveling surface illumination means 20.
  • a camera such as a 3D camera.
  • a central axis 21b orthogonal to the traveling surface photographing axis 40 is set at the center of the photographing range 21a.
  • the auxiliary light cutting unit 3 is provided at a position behind the front wheel on the bottom surface of the vehicle 1 so as to face the road running surface 4.
  • the auxiliary light cutting unit 3 includes an auxiliary traveling surface illumination unit 30 and an auxiliary traveling surface imaging unit 31 in the same manner as the traveling surface illumination unit 20 and the traveling surface imaging unit 21 of the light cutting unit 2.
  • the auxiliary light cutting unit 3 is set with an auxiliary traveling surface imaging axis (not shown) that overlaps the extended line of the traveling surface imaging axis 40 set in the light cutting unit 2.
  • 8 is a control means for controlling the operation of the apparatus shown in FIG. 1, 3 is an auxiliary light cutting unit provided behind the front wheel of the vehicle 1, and 30 is an auxiliary traveling surface illumination means provided in the auxiliary light cutting unit. , 31 is an auxiliary traveling surface photographing means provided in the auxiliary light cutting unit 2, 5 is an inclination information generating means controlled by the control means 8, 6 is a movement information acquisition means controlled by the control means 8, and 7 is a control means 8.
  • Photographed image information selection means, 73 is a moving distance information generation means provided in the road surface profile generation means 7, and 74 is provided in the road surface profile generation means 7.
  • a control panel 91 for inputting a signal for operating 8 is a display device for displaying at least the generated road surface profile.
  • an output device such as a printing device may be provided as necessary, and the operator's input operation and the display of the road surface profile may be executed via a connected mobile terminal. Good.
  • the control unit 8 causes the operation of each component constituting the apparatus according to the present invention to be executed according to a predetermined program, and generates a road surface profile. Therefore, the operation of each component described below is executed in response to a command signal from the control means 8.
  • the traveling surface illumination means 20 of the light cutting unit 2 irradiates light along the traveling surface imaging axis.
  • the traveling surface photographing means 21 of the light cutting unit 2 executes photographing in a predetermined photographing range 21a periodically and continuously.
  • a plurality of photographing ranges that are photographed in one photographing are set as one unit.
  • Shooting images of a unit shooting range are continuously shot to acquire shooting image information, and from the information obtained by shooting, the height of the driving plane shooting means 21 with respect to the road driving plane at the time of shooting each shooting image information. , And height information corresponding to each captured image information is acquired.
  • each piece of photographed image information obtained by the traveling surface photographing unit 21 is associated with synchronization information indicating each photographing timing.
  • the auxiliary traveling surface illumination means 30 of the auxiliary light cutting unit 3 irradiates light along the auxiliary traveling surface imaging axis.
  • the auxiliary traveling surface photographing means 31 of the light cutting unit 3 executes a photographing operation in synchronization with the photographing time of the traveling surface photographing means 21 of the light cutting unit 2, and each information is obtained from information obtained by photographing. , The auxiliary height of the auxiliary traveling surface photographing means 21 with respect to the road traveling surface is measured, and auxiliary height information corresponding to each photographing time is acquired.
  • each auxiliary height information obtained by the auxiliary traveling surface photographing means 31 is associated with synchronization information indicating each photographing timing.
  • the inclination information generating means 5 calculates the attitude change angle of the vehicle 1 based on the height information obtained by the traveling surface photographing means 21 and the auxiliary height information obtained by the auxiliary traveling surface photographing means 31, and obtains it. Vehicle inclination information is generated using the posture change angle thus determined as vehicle inclination information.
  • the height of the running surface photographing means 21 when photographing is performed with the traveling vehicle 1 shown in FIG. 1 is set to H1, and the photographed image of FIG.
  • the height of the traveling surface photographing means 21 in the vehicle in the traveling state (FIG. 4) when the photographed image selected next is photographed is H1 ′.
  • the height of the auxiliary traveling surface photographing means of the photographing time of FIG. 1 is H2
  • the height of the auxiliary traveling surface photographing means of the photographing time of FIG. 2 is H2 ′.
  • L be the distance between the traveling surface photographing means and the auxiliary traveling surface photographing means.
  • each height and distance is shown with reference to the light cutting unit 2 or the auxiliary light cutting unit 3, but in actuality, each shooting means provided in each unit is used as a reference. It is what.
  • the shooting area of the traveling surface photographing means in FIG. 1 includes the position P1, and the selection of the photographed image is set so that this position P1 is also included in the photographing area of the traveling surface photographing means in FIG.
  • the photographing area of the auxiliary traveling surface photographing means in FIG. 1 includes a position P2, and this position P2 is also included in the photographing area of the auxiliary traveling surface photographing means in FIG.
  • the movement amount l from FIG. 1 to FIG. 4 is acquired by the movement information acquisition means 6 described later.
  • the shooting direction of each running surface photographing means is corrected to be perpendicular to the running surface for convenience.
  • the position P1 is a common point, and the relative position of the traveling surface photographing means located at different times is specified with reference to the position P1.
  • the relative positional relationship between the reference axis and the position P1 in photographing by the occasional traveling surface photographing means of FIGS. 1 and 4 is as shown in FIG.
  • the following relationship is established when the distance of the reference axis in the photographing by the traveling surface photographing means of FIGS. 1 and 4 is a movement amount l.
  • the movement amount l is the movement distance of the vehicle 1 from the photographing time in FIG. 1 to the photographing time in FIG. 2, and is obtained by measuring a distance meter such as the movement information acquisition means 6, for example. Value.
  • the photographed image is selected at an interval such that the moving amount l is about 1 ⁇ 2 or less of the measurement width of the light section, and more preferably, the photographing is executed at an interval within the above range.
  • the measurement width and the vehicle speed of the light cutting are adjusted.
  • l1 is a fixed value set in advance, and specifically, it is recommended to set it to be about 1 ⁇ 4 of the measurement width of optical cutting. Therefore, l1 ′ changes according to the amount of movement l. In FIG. 12, the position P1 is shown to coincide with the boundary between l1 and l1 ′, but the relative position of both changes depending on the set value of l1.
  • the relative relationship with respect to the position P1 in the traveling surface photographing means is the same as the relative relationship with respect to the position P2 in the auxiliary traveling surface photographing means.
  • the heights H1 and H1 ′ in FIGS. 1 and 4 are based on the common position P1
  • the heights H2 and H2 ′ are based on the common position P2 as a relative position reference. It is possible to measure the inclination state of 1, that is, the posture change of the vehicle. Since the movement amount l varies depending on the traveling speed of the vehicle 1, it is essential to measure the traveling surface photographing means and the auxiliary traveling surface photographing means through the light cutting method. On the premise of the above, the posture change angle ⁇ is calculated by the following equation.
  • the movement information acquisition means 6 associates the travel distance information obtained by measuring the travel distance obtained by the travel of the vehicle 1 with the photographing time of the travel surface photographing means 21 and uses it as the movement information of the travel surface photographing means 21. Get movement information.
  • the road surface profile generation unit 7 includes an extracted image information generation unit 70, a basic information generation unit 71, a captured image information selection unit 72, a movement distance information generation unit 73, a corrected image information generation unit 74, a vertical movement information generation unit 75, and Extracted image information combining means 76 is provided.
  • the extracted image information generation unit 70 generates extracted image information that is a material for generating a road surface profile from one unit of captured images as follows.
  • a photographic image selected by a photographic image information selection unit 72 which will be described later, that is, a photographic image to be cut out, is determined based on a central axis 21b (FIG. 2) orthogonal to the traveling surface reference axis and a rear region in the traveling direction. Divide into areas.
  • the movement distance specified by the movement information from the shooting position of the shot image to be cut out to the shooting position of the shot image to be cut out immediately after the shot image to be cut out is one half of the moving distance.
  • an extraction area composed of a rear area and a front area across the central axis of the captured image to be extracted is extracted from the captured image to be extracted to generate extracted image information.
  • the basic information generation unit 71 generates basic information in which all the captured image information acquired through the traveling surface imaging unit 21 is associated with the moving distance information of each captured image information at the time of shooting.
  • the photographed image information selection means 72 specifies the relative position of the photographed image generated by the photographed image information of each unit from the basic information, and the traveling surface photographing included in each photographed image from the photographed image of each unit. Sequentially identify photographed images in which the end region of the axis overlaps with the end region of another photographed image within a predetermined range, and select photographed image information corresponding to the identified photographed image.
  • the moving distance information generating means 73 is based on the moving distance information associated with the selected photographed image information, and based on the distance between the relative positions of the traveling surface photographing means in the photographing timing of each selected photographed image information.
  • the travel distance information of the travel surface photographing means is generated in units of.
  • the corrected image information generating unit 74 uses the inclination information of the traveling surface photographing unit 21 associated with the photographed image information selected by the photographed image information selecting unit 72 from a predetermined specific angle. Correction is performed to the corrected image information in the captured state, and corrected image information of a corresponding unit is generated for each selected unit of image information.
  • the shooting angle of the traveling surface shooting means when the shooting image information in the state shown in FIG. On the other hand, the relative photographing angle of the traveling surface photographing means in the state shown in FIG. 4 has a certain inclination with respect to the reference angle.
  • each captured image is corrected to be captured from the reference angle. As a result, the inclination of each captured image is corrected.
  • the vertical movement information generating means 75 compares the overlapping regions of the images included in the adjacent corrected image information among the corrected image information of each unit, and calculates the corrected image from the difference in the position of the light image included in the corrected image information.
  • the relative height displacement of the traveling surface photographing means 21 that photographed the information is calculated, and the relative vertical movement information of the traveling surface photographing means 21 is generated.
  • adjacent corrected image information means that each corrected image information is moved with reference to the moving distance information of the basic information based on the basic information corresponding to the captured image information used as the material of each corrected image information.
  • the corrected image information arranged in a partially overlapping state when sequentially arranged in the distance order is shown.
  • the overlapping portion of the adjacent corrected image information includes a light beam image having a similar shape, but the distance between the traveling surface photographing unit 21 and the central axis 21b changes due to the inclination of the traveling surface photographing unit.
  • the difference between the traveling surface photographing means 21 and the central axis 21b that is, the height of the traveling surface photographing means 21 with respect to the road traveling surface is identified. It becomes possible to generate relative vertical movement information of the surface photographing means 21.
  • the extracted image information combining unit 76 sequentially arranges the extracted image information and combines them to generate a road surface profile while correcting the vertical displacement of the extracted image information by reflecting the vertical movement information.
  • the extracted image information before correcting the displacement in the vertical direction is based on the unique height information, there is a step at the boundary of each extracted image generated from the extracted image information.
  • the step of the boundary is eliminated and the road traveling surface is accurately reproduced.
  • the control panel 90 is an interface that is operated by an operator or the like and performs input necessary for the operation of the apparatus according to the present invention.
  • the display device 91 displays a screen necessary for operating the device according to the present invention and information obtained during and during the investigation.
  • step S101 an example of operation
  • movement of said apparatus is demonstrated.
  • a vehicle equipped with the above-described device is placed at the investigation start position on the road running surface, and photographing is started (step S101).
  • this starting position serves as a reference plane for specifying the inclination of the vehicle in the subsequent processing, that is, the traveling surface photographing means
  • a horizontal or substantially horizontal and flat position is preferable, but the traveling surface at this starting position is rough. There is no problem, and even if there is an inclination on the running surface of the start position, the inclination state becomes the reference angle of the inclination, so there is no big problem.
  • the photographing information via the traveling surface photographing means 21 and the information obtained by the auxiliary traveling surface photographing means 31 are associated with each other at the photographing time (step S102), and further, the explanatory time is associated.
  • Basic information is generated (step S104) by associating each piece of information with movement information acquired by the movement information acquisition means 6 (step S103). Note that, since the period of the photographing timing is usually different from the period of the movement information, interpolation calculation is performed when associating the two.
  • the photographed image information selection means 72 sequentially identifies photographed images that overlap within a predetermined range, and selects photographed image information corresponding to the identified photographed image (step S105).
  • the moving distance information generating means 73 generates moving distance information of the traveling surface photographing means 21 at the photographing timing of each selected photographed image information (step S106).
  • the correction image information generation means 74 uses the inclination information generated by the inclination information generation means 5, the correction image information generation means 74 generates correction image information corresponding to each of the selected units of image information (step S107).
  • the vertical movement information generating means 75 generates relative vertical movement information of the traveling surface photographing means 21 from the difference in the position of the light beam image included in the corrected image information (step S108).
  • the extracted image information generation means 70 specifies the rear region and the front region included in each corrected image information, and generates the extracted image information corresponding to the extraction region composed of the rear region and the front region, respectively (step S109).
  • the extracted image information combining means 76 sequentially arranges the extracted image information based on the vertical movement information while correcting the displacement in the vertical direction, and combines them to generate a road surface profile (step S110).
  • reference numeral 21-1 denotes a travel surface photographing means at the first position which is the investigation start position
  • 21-1a is a correction image of the travel surface photographing means 21-1
  • 21-1c is a correction image 21-1a.
  • 21-2 is a traveling surface photographing means at the second position
  • 21-2a is a corrected image of the traveling surface photographing means 21-2
  • 21-2b is a light image captured on the corrected image 21-2a
  • 21- 2b is a central axis imaged in the corrected image 21-2a
  • 21-2c is a light beam image imaged in the corrected image 21-2a
  • 21-3 is a traveling surface photographing means at the third position
  • 21-3a is a traveling surface.
  • the corrected image of the photographing means 21-3, 21-3c is a light image to be copied to the corrected image 21-3a
  • 21-4 is the traveling surface photographing means at the fourth position
  • 21-4a is the traveling surface photographing means 21-4.
  • a corrected image 21-4c is a light ray image copied to the corrected image 21-4a
  • 1-5 is a traveling surface photographing means at the fifth position
  • 210 is a difference in the position of the light beam
  • L1 is a distance between the first position and the second position
  • L2 is a distance between the second position and the third position
  • L3 is a second position.
  • the distance between the position and the third position, M is a trajectory indicating the state of the vertical movement of the moving traveling surface photographing means 21.
  • the traveling surface is shown as a flat surface for the sake of simplicity. Further, the angle of the traveling surface photographing means in FIG. 6 is constant because it is shown based on the corrected image.
  • the traveling surface photographing means 21 moves as traveling surface photographing means 21-1 to 21-4 shown in FIG. At this time, the traveling surface photographing means 21 at each position photographs each photographed image. These positions are photographing positions corresponding to the photographed image information selected by the photographed image information selecting unit 72.
  • the moving amount of the traveling surface photographing means 21 is 21.0 to 29.3 cm at a speed of about 30 km per hour (8.3 cm per second) and about 15 km per hour. (4.1 cm) is 21.0 to 25.1 cm.
  • the selected photographed image is set so as to select the next photographed image whose moving distance exceeds 21 cm from the previous photographed image, for example.
  • each corrected image shown in FIG. 6 has already been subjected to angle correction.
  • the corrected image 21-1a and the corrected image 21-2b are overlapped based on the movement distance information, the result is as shown in FIG. In this case, a position difference 210 occurs between the one light image 21-1c and the other light image 21-2c.
  • the position difference 210 is a relative height displacement of the traveling surface photographing means 21-2 with respect to the traveling surface photographing means 21-1. Then, the relative displacement amount of each light image of the correction image corresponding to the adjacent traveling surface photographing means is sequentially calculated to generate vertical movement information. When this vertical movement information is specifically illustrated, a locus M is obtained.
  • the moving distance of the traveling surface photographing means is adopted as the overlapping length, for example, 35- (21.0-29.3) cm when the speed is 30 km / h (8.3 cm / s).
  • the speed is 15 km / h (4.1 cm / sec)
  • the speed is 35- (21.0 to 25.1) cm.
  • step S109 The extraction image generation in step S109 will be described. From the corrected image 21-2a in FIG. 6, L1 / 2 is set as the rear region of the central axis 21-2b, and L2 / 2 is set as the front region. Then, an extraction area composed of a rear area and a front area is extracted from the corrected images 21-2b to 21-4b, and the extracted image information 21-2d to 21-4d corresponding to each extraction area is moved in the vertical direction using the vertical movement information. When sequentially arranged while correcting the displacement, the result is as shown in FIG. The relationship between the movement distance and the extraction area when the running surface has undulations or irregularities is as shown in FIG.
  • the vehicle and The inclination angle of the traveling surface photographing means can be specified, distortion of the photographed image can be corrected appropriately, the height of the traveling surface photographing means can be accurately identified from the corrected image, and further extracted from the corrected image. Since the extraction area can be specified in accordance with the traveling state of the vehicle, a road surface profile that faithfully reproduces the road surface state of the actually traveled traveling road can be generated.
  • the traveling surface illumination means, the traveling surface photographing means, the auxiliary traveling surface illumination means, and the auxiliary traveling surface photographing means are not provided as light cutting units, but are directly attached to predetermined positions of the vehicle. It may be.
  • an image used for profile generation is taken by the rear light cutting unit.
  • an image used for profile generation is taken by the front light cutting unit. Also good.
  • the mounting position and distance of the light cutting unit and the auxiliary light cutting unit can be freely changed in design.
  • auxiliary light cutting unit of the above embodiment another auxiliary light cutting unit is provided so as to perform photographing along an axis different from the traveling surface photographing axis of the light cutting unit, and the traveling surface photographing means is inclined. May be corrected in the left-right direction in addition to the front-rear direction.
  • present invention can be freely modified within the scope of the present invention, and is not limited to the above embodiments.
  • FIG. 10 is a conceptual diagram of Example 2 of a vehicle equipped with a device for investigating the shape of a road running surface according to the present invention
  • FIG. 11 is an explanatory diagram of correction in the gyro device.
  • 1 is a vehicle
  • 22 is a light cutting unit
  • 220 is a gyro device.
  • the gyro device 220 identifies the inclination angle of the travel surface photographing means (not shown) of the light cutting unit 22.
  • the gyro device 220 is, for example, a gyroscope or a gyro sensor.
  • an accelerometer (not shown) is provided, and the inclination angle obtained by the gyro device 220 is measured by the accelerometer. It corrects with the acceleration of the vehicle 1 and eliminates the influence of acceleration / deceleration from the result of the tilt angle obtained by the gyro device 220. Then, the captured image is corrected according to the corrected inclination angle.
  • the measurement error of the tilt angle can be corrected, so that the corrected images can be appropriately overlapped, and by this overlapping, the height of the traveling surface photographing means can be increased. Since the height information can be generated by specifying, a road surface profile approximating the actual shape and length of the traveling surface can be generated. In addition, about the process process in this Example, it is the same as that of FIG.
  • the second embodiment since only one set of light cutting unit is required, it is possible to reduce the processing leading to the generation of the road surface profile, and it is excellent in downsizing of the equipment and cost reduction. Further, by using the gyro device for specifying the inclination angle, it is possible to generate a highly accurate road surface profile by adopting a gyro device having a high response speed and high accuracy.
  • longitudinal profile information with high reproducibility on the running surface can be acquired without being affected by the speed or pause of the vehicle, and furthermore, an extremely accurate IRI analysis is possible based on the upper portion of the profile. Therefore, it is highly usable in terms of efficient maintenance of road surfaces and the operation of unified indicators.

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Abstract

低速走行時や、加減速、一時停止が頻発する状態でも道路走行面の形状を高い精度で調査でき、再現性が高い路面の縦断プロフィルを生成する。光切断法の撮影手段で、走行面撮影手段（２１）を介し、走行路の縦断方向に沿って撮影し、路面プロフィル生成手段（７）を介し、撮影画像情報、傾斜情報及び移動情報に基づき、傾斜情報を用いて撮影画像情報の傾きを補正した補正画像情報を生成した上で、移動情報を用いて補正画像情報を配列し、重複した領域の画像内容から走行面撮影手段の上下動情報を特定し、補正画像情報の一部を切り出して抽出画像情報を生成し、補正画像情報から上下動情報を用いて補正画像の高さを補正しながら、抽出画像情報を順次配列し、結合して路面プロフィルを生成する。

Description

道路走行面の形状を調査する装置
　本発明は、道路走行面の欠陥を調査する装置に関するものである。
　舗装道路の走行面には、経年劣化、地盤の変化、過重負荷、振動、落下物による損傷などの影響により、その表面に陥没や歪み、舗装面の剥離、舗装表面の破砕などの欠陥が発生する。
　このような欠陥は、舗装道路の本格的な損壊の予兆であったり、走行時の安定性を阻害したり、走行に伴う騒音の発生原因となったりするので、これを早期に発見し、補修することは、道路の維持管理の上で非常に重要な作業となる。
　舗装道路における走行面の検査には、大きく分類して、車両の進行方向に交差する基準軸に沿って路面を撮影して調査する方法と、車両の進行方向に沿った基準軸に沿って調査する方法がある。
　上記の検査方法のうち、後者の調査は、道路走行面の平坦性を解析するために必要な調査である。
　このような道路走行面の平坦性の調査に使用される従来技術としては、例えば、特開２００３－３１５００１、特開２００５－３１５６７５、特開２０１２－１７３０９５が既に開示されている。
　特開２００３－３１５００１は、走行面に接触して走行面上を追従する複数のローラの相対位置の変位に基づき、走行面の形状を調査するものである。
　特開２００５－３１５６７５は、車両の本体と車輪の間に設けられたサスペンションの上下方向の加速度や速度に基づき、走行面の形状を調査するものである。
　これらの従来技術は、走行面に接触するローラや車輪を用いた接触式の装置であるが、接触式の場合、走行面に段差がある場合にバンプし、走行面の形状を高精度に調査することができない。
　特開２０１２－１７３０９５は、加速度計と複数のレーザを用い、走行面の形状を調査する非接触式の従来技術である。
　この非接触式の従来技術でも、走行面に段差がある場合には、その段差を正確に測定することはできない。
　さらに、上記の３種類の従来技術では、調査のために、車両の速度を予め定められた範囲で加減速が生じないように維持する必要がある。
　また、上記の従来技術では、走行面の形状の凹凸を忠実に再現し得る情報を取得することはできず、段差などの局部的な変位を測定すること、舗装面表面の骨材の飛散などを測定すること、高機能舗装（透水性舗装の一種）の空隙の目詰まりの評価はできない。
　さらに、道路走行面が傾斜したり、車両が段差に乗り上げたりした場合、それに伴う車両の姿勢の変化が、測定中の加速度に影響し、正確な測定を妨げる原因になる。
　ところで、道路走行面の評価指標として、ＩＲＩ（縦断プロファイル）測定指標がある。
　このＩＲＩは、国際ラフネス指数を示し、縦断プロファイルデータをＩＲＩ解析プログラムで解析して得られる値であり、例えば、レーザ変位計、加速度検出器および速度検出器から得られる情報に基づいて、算出される。
　このＩＲＩ測定は、車両走行中の車両の快適性の評価に用いられるものであり、このようなＩＲＩ測定を用いた評価は、世界共通の仕様となっている。
　現在、国内では、この評価システムは、高速道路などで用いられている。
　しかしながら、従来のＩＲＩ測定では、車両の走行速度として、時速３０～４０ｋｍ以上での安定走行が必須とされているため、停車、発車、加減速が頻繁に繰り返され、低速走行が多い市街地では、加減速の影響によって、適正な測定結果を得ることができず、また、測定速度などの条件により、測定精度にばらつきが生じ、測定精度の基準を設定できない。
　このため、ＩＲＩを標準化することは困難である。
　また、道路の走行面の状態を調査するに際し、近年、走行方向の交差方向を基準軸とする撮影による光切断法の開発が進んでいる。
　このような光切断法は、道路走行面の状態の調査には非常に適した技術であるが、走行方向に沿った基準軸を撮影対象とする光切断法は、走行に伴う車両の傾斜状態の変化や、加減速の影響によって、高精度の撮影ができず、この問題を効果的に解消し得る技術は、未だ開示されていない。
特開２００３－３１５００１ 特願２００５－３１５６７５ 特願２０１２－１７３０９５
　本発明は、上記の問題を解決するためになされたものであって、低速走行時や、加減速、一時停止が頻発する状態でも道路走行面の形状を高い精度で調査でき、再現性が高く、高精度な平坦性とＩＲＩを測定可能にし、段差などの局部的な変位を正確に測定することが可能で、路面の細かな凹凸を忠実に再現することを可能とし、舗装面の表面の骨材の飛散などを測定することができ、透水性舗装のような高機能舗装の空隙の目詰まりの評価を可能とし、道路走行面の走行方向に沿ったプロフィルを２ライン取得することによって、道路走行面の走行方向の交差方向に沿ったデータと組み合わせることによって、道路走行面の３次元形状を忠実に再現できる、道路走行面の形状を調査する装置を提供することを目的とする。
　上記目的を達成するため、本発明の第１発明に係る道路走行面の形状を調査する装置は、
　車両に取り付けられ、車両の走行中に、道路走行面を撮影し、撮影によって得られた撮影情報に基づいて、道路走行面の形状を調査する装置において、
　車両の走行方向に対して平行に設定される走行面撮影軸に沿って、道路走行面に対して光線を照射する走行面照明手段と、
　予め定められた基準角度で車両に取り付けられ、走行面照明手段によって光線が照射される領域の走行面撮影軸を、道路走行面に対して斜め方向から、予め定められた撮影範囲を１単位として、複数の単位の撮影範囲の撮影画像を連続して撮影し、撮影画像情報を取得し、光切断法に必要な情報を取得する走行面撮影手段と、
　走行面撮影手段の傾斜状態を示す傾斜情報を取得する傾斜情報生成手段と、
　車両の走行距離情報を取得する移動情報取得手段と、
　撮影画像情報、傾斜情報及び移動情報に基づき、傾斜情報を用いて撮影画像情報の傾きを補正した補正画像情報を生成した上で、移動情報を用いて補正画像情報を配列し、重複した領域の画像内容から走行面撮影手段の上下動情報を特定し、補正画像情報の一部を切り出して抽出画像情報を生成し、補正画像情報から上下動情報を用いて補正画像の高さを補正しながら、抽出画像情報を順次配列し、結合して路面プロフィルを生成する路面プロフィル生成手段と
　を具備することを特徴とする。
　また、第２発明に係る道路走行面の形状を調査する装置は、第１発明において、
　路面プロフィル生成手段が、
　切り出される撮影画像を、走行面基準軸に直交する中心軸を基準に、走行方向の前方領域と後方領域に分け、
　後方領域として、一連の撮影処理において、切り出されるべき撮影画像より前に撮影された撮影画像に、切り出しが行われた撮影画像がない場合には、最初に撮影された撮影画像から、または、切り出されるべき撮影画像より前に撮影された撮影画像に、切り出しが行われた撮影画像がある場合には、切り出されるべき撮影画像の直前に切り出しが行われた撮影画像の撮影位置から、切り出されるべき撮影画像の撮影位置までの走行距離情報に基づいて特定される移動距離の２分の１の長さに相当する幅を設定し、
　前方領域として、切り出されるべき撮影画像の撮影位置から、切り出されるべき撮影画像の直後に切り出しが行われる撮影画像の撮影位置までの走行距離情報に基づいて特定される移動距離の２分の１の長さに相当する幅を設定し、
　切り出されるべき撮影画像の中心軸を挟んだ後方領域と前方領域からなる抽出領域を切り出して抽出画像情報を生成する抽出画像情報生成手段
　を具備することを特徴とする。
　また、第３発明に係る道路走行面の形状を調査する装置は、第２発明において、
　路面プロフィル生成手段が、さらに
　全ての撮影画像情報と、各撮影画像情報の撮影時機における移動距離情報とを関連付けた基礎情報を生成する基礎情報生成手段と、
　基礎情報から、各単位の撮影画像情報によって生成される撮影画像の相対位置を特定し、各単位の撮影画像の中から、各撮影画像内に含まれる走行面撮影軸の端部領域が、他の撮影画像の端部領域と予め定められた範囲内で重複する撮影画像を順次特定し、特定された撮影画像に対応する撮影画像情報を選択する撮影画像情報選択手段と、
　選択された撮影画像情報に関連付けられた移動距離情報に基づき、選択された各撮影画像の撮影時機における走行面撮影手段の移動距離情報を生成する移動距離情報生成手段と、
　選択された撮影画像情報を、その撮影画像情報に関連付けられた走行面撮影手段の傾斜情報を用い、予め定められた特定の角度から撮影した状態の補正画像情報に補正し、選択された各単位の画像情報にそれぞれ対応する単位の補正画像情報を生成する補正画像情報生成手段と、
　各単位の補正画像情報のうち、隣り合う補正画像情報に含まれる画像の重複領域を比較し、補正画像情報に含まれる光線の画像の位置の差から、補正画像情報を撮影したカメラの相対的な高さ変位を算出し、カメラの相対的な上下動情報を生成する上下動情報生成手段と、
　上下動情報を反映させ、上下方向の変位を補正しながら、各抽出画像情報を順次配列し、結合して路面プロフィルを生成する抽出画像情報結合手段と
　を具備し、
　抽出画像情報生成手段が、補正画像情報生成手段によって補正された補正画像情報から生成される補正画像から、抽出画像情報を生成する
　ことを特徴とする。
　また、第４発明に係る道路走行面の形状を調査する装置は、第１発明から第３発明のいずれかにおいて、
　走行面撮影手段が、道路走行面の撮影と共に、道路走行面に対する走行面撮影手段の高さを計測するものであって、
　車両の走行方向に対して平行に設定される走行面補助撮影軸に沿って、道路走行面に対して光線を照射する補助走行面照明手段と、
　予め定められた基準角度で車両に取り付けられ、補助走行面照明手段によって光線が照射される領域の走行面補助撮影軸を、道路走行面に対して斜め方向から、予め定められた撮影範囲を１単位として、複数の単位の撮影範囲の補助撮影画像を、走行面撮影手段の撮影時機と同期して、連続して撮影し、補助撮影画像情報を取得する補助走行面撮影手段を備え、その補助走行面撮影手段の、撮影時機における道路走行面からの光切断法に必要な情報を取得する補助走行面撮影手段と
　を具備し、
　補助走行面撮影手段が、少なくとも、道路走行面に対する補助走行面の補助高さを計測するものであって、
　傾斜情報生成手段が、走行面撮影手段の高さ、補助走行面撮影手段の補助高さ、走行面撮影手段と補助走行面撮影手段の距離の情報を用い、走行面撮影手段と補助走行面撮影手段間の姿勢変化角度を算出し、姿勢変化角度を車両の傾斜情報として、車両の傾斜情報を生成し、車両の傾斜情報を走行面撮影手段の傾斜情報とする
　ことを特徴とする。
　また、第５発明に係る道路走行面の形状を調査する装置は、第４発明において、
　姿勢変化角度が、
　撮影画像情報選択手段によって選択された撮影画像のうち、走行面撮影手段で撮影された、連続する２枚の撮影画像には、同一の基準点Ｐ１が含まれ、かつ、２枚の撮影画像のうち、先に撮影された撮影画像の走行面撮影手段の高さをＨ１、次に撮影された撮影画像の走行面撮影手段の高さをＨ１′とし、
　補助走行面撮影手段によって撮影され、撮影画像情報選択手段によって選択された撮影画像の撮影時機に同期して撮影された、連続する２枚の補助撮影画像には、同一の基準点Ｐ２が含まれ、かつ、２枚の補助撮影画像のうち、先に撮影された補助撮影画像の補助走行面撮影手段の補助高さをＨ２、次に撮影された補助撮影画像の補助走行面撮影手段の補助高さをＨ２′とし、
　走行面撮影手段及び補助走行面撮影手段間の距離をＬとした場合、
　姿勢変化角度θが、下記式
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
 　で算出されることを特徴とする。
　また、第６発明に係る道路走行面の形状を調査する装置は、第１発明または第２発明において、
　傾斜情報生成手段が、ジャイロシステムであり、
　路面プロフィル生成手段が、さらに、
　全ての撮影画像情報に、その撮影画像情報の撮影時機における傾斜情報を特定すると共に、撮影時機に対応する移動情報を特定し、撮影画像情報に、傾斜情報及び移動情報を関連付けた基礎情報を生成する基礎情報作成手段と、
　撮影画像情報及び移動情報の関連付けから、各単位の撮影画像情報によって生成される撮影画像の相対配置を算出し、各単位の撮影画像の中から、各撮影画像内に含まれる走行面撮影軸の端部領域が、他の撮影画像の端部領域と予め定められた範囲で重複する撮影画像を順次特定し、特定された撮影画像を生成する撮影画像情報を選択する撮影画像情報選択手段と、
　選択された撮影画像情報に関連付けられた移動距離情報に基づき、各撮影画像の撮影時機におけるカメラの移動距離情報を生成する移動距離情報生成手段と、
　選択された撮影画像情報を、その撮影画像情報に関連付けられたカメラの角度情報に基づき、カメラの基準角度を基準とする相対的な撮影角度情報を用い、基準角度から撮影した状態の補正画像情報に補正し、選択された各単位の選択された画像情報にそれぞれ対応する単位の補正画像情報を生成する補正画像情報生成手段と、
　各単位の補正画像情報のうち、隣り合う補正画像情報に含まれる画像の重複領域を比較し、補正画像情報に含まれる光線の画像の位置の差から、補正画像情報を撮影したカメラの相対的な高さ変位を算出し、カメラの相対的な上下動情報を生成する上下動情報生成手段と、
　上下動情報を反映させ、上下方向の変位を補正しながら、各抽出画像情報を順次配列し、結合して路面プロフィルを生成する抽出画像情報結合手段と
　を具備することを特徴とする。
　本発明では、撮影中の車両の速度および加速度が、最終的に生成される路面プロフィルに影響しないので、高速道路のみならず、市街地のような一時停止や加減速が頻発し、低速走行が多いような道路であっても、高い精度で道路走行面の表面形状を路面プロフィル上で高精度に再現することができる。
　また、路面形状の測定精度が高いため、生成された路面プロフィルを用いて、高精度に平坦性とＩＲＩを調査することができる。
　また、段差での車両の跳ね上がりや沈み込みなどのダンプが、路面プロフィルに反映されることがないので、路面形状の測定精度が高く、段差などの局部的な変異を正確に測定することが可能である。
　また、光切断法の特性から、路面の細かな凹凸を路面プロフィル上に忠実に再現することができるため、道路走行面、即ち、舗装面の表面の骨材飛散などを測定可能であり、高機能舗装の表面状態を極めて良好に調査することができるようになる。
　また、高機能舗装の表面を調査する場合には、空隙の目詰まりの評価も可能になる。
　また、道路走行面の走行方向に沿った路面プロフィルを２ライン取得し、道路走行面の走行方向の交差方向に沿ったデータと組み合わせることによって、道路走行面の３次元形状を忠実に再現でき、道路走行面の形状の調査をより高精度に実施できるようになる。
　具体的には、第１発明によれば、光切断法による撮影によって得られた撮影画像情報を、カメラの傾斜情報で補正した上、各撮影画像から、撮影画像の一部を切り取って、配列し、結合することにより、路面プロフィルを生成するので、生成された路面プロフィルは、実際の道路走行面の表面形状を高精度に再現できる。
　第２に発明によれば、車両の走行速度に応じた範囲を、撮影画像から抽出領域として、抽出画像として切り出すことができ、これを順次配列し、結合することによって、調査対象となった道路走行面を、車両の走行速度や、一時停止にかかわらず、高精度に再現する路面プロフィルを生成することができる。
　第３発明によれば、選択された撮影画像情報を取得したときのカメラの撮影角度に応じ、撮影画像上を補正することにより、撮影角度に応じて、走行方向に沿った軸方向に縮尺が異なる各撮影画像情報を、特定の縮尺に統一することができ、これにより、選択された各撮影画像情報中の重複領域の比較ができるようになって、これら各撮影画像情報に対応したカメラの上下動情報を生成できるようになり、最終的に、上下方向の変位を補正しながら、抽出画像情報を結合することによって、正確な路面プロフィルを生成できるようになる。
　第４発明および第５発明によれば、２個１組の光切断ユニットを利用することで、車両の前後における道路走行面からの高さを割り出すことができるようになり、これによって、加減速や、段差通過時の車体の浮き沈みなどに影響されることなく、車両の正確な傾斜情報を生成できるようになり、その結果、正確な補正画像情報を生成できるようになる。
　第６発明によれば、光切断法に基づく撮影画像情報により、正確な路面プロフィルを生成できるようになる。
図１は本発明にかかる道路走行面の形状を調査する装置を搭載する車両の実施例１の撮影状態を示す概念図である。 図２は図１に示した光切断ユニット２の基本構造を示す概念図である。 図３は図１に示した装置のシステム構成を示すブロック図である。 図４は図１に示した車両の走行中の撮影状態を示す概念図である。 図５は実施例１における路面プロフィルの生成の工程の一例を示すフローチャートである。 図６は実施例１において取得される撮影画像の状態を示す説明図である。 図７は実施例１において撮影画像の重複状態を示す平面図である。 図８は実施例１において抽出画像の結合状態を示す平面図である。 図９は実施例１における移動距離と抽出領域との関連性を示す説明図である。 図１０は本発明にかかる道路走行面の形状を調査する装置を搭載する車両の実施例２の概念図である。である。 図１１はジャイロ装置における補正の説明図である。 図１２は図１と図４における走行面撮影手段の相対位置を示す概念図である。
　本発明は、道路走行面の縦断プロフィル情報を光切断法によって生成するものであり、走行面撮影手段に、例えば、３Ｄカメラを用い、走行面照明手段から、道路走行面上に設定された、走行方向に対して平行に設定される走行面撮影軸に沿って照射されたスリットレーザ光を撮影し、道路走行面の形状を調査するものである。
　以下、実施例に基づき、本発明を詳細に説明する。
　図１は本発明にかかる道路走行面の形状を調査する装置を搭載する車両の実施例１の概念図、図２は図１に示した光切断ユニット２の基本構造を示す概念図、図３は図１に示した装置のシステム構成を示すブロック図、図４は図１に示した車両の走行中の撮影状態を示す概念図、図５は実施例１における路面プロフィルの生成の工程の一例を示すフローチャート、図６は実施例１において取得される撮影画像の状態を示す説明図、図７は実施例１において撮影画像の重複状態を示す平面図、図８は実施例１において抽出画像の結合状態を示す平面図、図９は実施例１における移動距離と抽出領域との関連性を示す説明図、図１２は図１と図４における走行面撮影手段の相対位置を示す概念図である。
　まず、図１及び図２について説明する。
　図中、１は本発明に係る道路走行面の形状を調査する装置の実施例１を搭載する車両、２は車両１の後輪後方に設けられた光切断ユニット、２０は光切断ユニット２に設けられる走行面照明手段、２１は光切断ユニット２に設けられる走行面撮影手段、２１ａは走行面撮影手段２１の撮影範囲、２１ｂは走行面撮影範囲２１ａの中心軸、３は車両１の前輪後方に設けられた補助光切断ユニット、４は道路走行面、４０は道路走行面４上に設定される走行面撮影軸、４１は車両１の走行方向である。
　車両１は、例えば道路維持作業に用いられる作業用トラックをベースとする作業車両である。
　光切断ユニット２は、車両１の底面後部に、道路走行面４に対面するよう設けられる。
　光切断切断ユニット２は、走行面照明手段２０と、走行面撮影手段２１を具備する。
　走行面照明手段２０は、道路走行面４に対し、車両１の進行方向４１に対して平行に設定される走行面撮影軸４０に向けて、垂直または略垂直にスリットレーザ光線を照射し得るものである。
　走行面撮影手段２１は、走行面照明手段２０によって光線が照射される領域の走行面撮影軸４０を道路走行面４に対して斜め方向から、予め定められた撮影範囲２１ａを撮影するものであり、例えば、３Ｄカメラを始めとするカメラである。
　撮影範囲２１ｂには、撮影範囲２１ａの中央で、走行面撮影軸４０に直交する中心軸２１ｂが設定される。
　補助光切断ユニット３は、車両１の底面の前輪後方の位置に、道路走行面４に対面するよう設けられる。
　この補助光切断ユニット３は、図３に示すように、光切断ユニット２の走行面照明手段２０及び走行面撮影手段２１と同様に、補助走行面照明手段３０及び補助走行面撮影手段３１を具備し、補助光切断ユニット３には、光切断ユニット２に設定された走行面撮影軸４０の延長線上に重なる、図示しない補助走行面撮影軸が設定される。
　次に、図３に基づき、図１に示した装置のシステム構成について説明する。
　なお、以下の説明において、図１および図２と重複する構成には、同一の番号が付され、重複する説明は省略する。
　図３中、８は図１に示した装置の動作を制御する制御手段、３は車両１の前輪後方に設けられた補助光切断ユニット、３０は補助光切断ユニットに設けられる補助走行面照明手段、３１は補助光切断ユニット２に設けられる補助走行面撮影手段、５は制御手段８によって制御される傾斜情報生成手段、６は制御手段８によって制御される移動情報取得手段、７は制御手段８によって制御される路面プロフィル生成手段、７０は路面プロフィル生成手段７に設けられる抽出画像情報生成手段、７１は路面プロフィル生成手段７に設けられる基礎情報生成手段、７２は路面プロフィル生成手段７に設けられる撮影画像情報選択手段、７３は路面プロフィル生成手段７に設けられる移動距離情報生成手段、７４は路面プロフィル生成手段７に設けられる補正画像情報生成手段、７５は路面プロフィル生成手段７に設けられる上下動情報生成手段、７６は路面プロフィル生成手段７に設けられる抽出画像情報結合手段、９０はオペレータ等が操作して、制御手段８を動作させる信号を入力するコントロールパネル、９１は少なくとも生成された路面プロフィルを表示するためのディスプレイ装置である。
　なお、上記の構成に加え、必要に応じ、印刷装置などの出力機器を設けてもよく、オペレータの入力操作や、路面プロフィルの表示は、接続されたモバイル端末を介して実行するようにしてもよい。
　制御手段８は、本発明にかかる装置を構成する各構成要素の動作を予め定められたプログラムに従って実行させ、路面プロフィルを生成させる。
　従って、以下に説明する各構成要素の動作は、制御手段８からの指令信号に応じて実行される。
　光切断ユニット２の走行面照明手段２０は、走行面撮影軸に沿って光線を照射する。
　光切断ユニット２の走行面撮影手段２１は、予め定められた撮影範囲２１ａの撮影を定期的に連続して実行するものであって、１撮影に撮影される撮影範囲を１単位として、複数の単位の撮影範囲の撮影画像を連続して撮影し、撮影画像情報を取得すると共に、撮影によって得られる情報から、各撮影画像情報の撮影時における、道路走行面に対する走行面撮影手段２１の高さを計測し、各撮影画像情報にそれぞれ対応させた高さ情報を取得する。
　また、走行面撮影手段２１によって得られた各撮影画像情報には、それぞれの撮影時機を示す同期情報が関連付けられる。
　補助光切断ユニット３の補助走行面照明手段３０は、補助走行面撮影軸に沿って光線を照射する。
　光切断ユニット３の補助走行面撮影手段３１は、光切断ユニット２の走行面撮影手段２１の撮影時期と同期して撮影動作を実行するものであって、撮影によって得られる情報から、各撮影時における、道路走行面に対する補助走行面撮影手段２１の補助高さを計測し、各撮影時機にそれぞれ対応させた補助高さ情報を取得する。
　また、補助走行面撮影手段３１によって得られた各補助高さ情報には、それぞれの撮影時機を示す同期情報が関連付けられる。
　傾斜情報生成手段５は、走行面撮影手段２１によって得られた高さ情報、及び、補助走行面撮影手段３１によって得られた補助高さ情報に基づき、車両１の姿勢変化角度を算出し、得られた姿勢変化角度を車両の傾斜情報として、車両の傾斜情報を生成する。
　姿勢変化角度の算出方法について、図１、図４及び図１２に基づき、以下に説明する。
　これらの図において、図１に示した走行中の車両１で撮影が実行されたときの、走行面撮影手段２１の高さをＨ１とし、後述の撮影画像情報選択手段によって、図１の撮影画像の次に選択される撮影画像が撮影されたときの走行状態（図４）の車両における走行面撮影手段２１の高さをＨ１′とする。
　また、図１の撮影時機の補助走行面撮影手段の高さをＨ２とし、図２の撮影時機の補助走行面撮影手段の高さをＨ２′とする。
　また、走行面撮影手段と補助走行面撮影手段の距離をＬとする。
　なお、図１及び図４において、便宜上、各高さ及び距離は、光切断ユニット２または補助光切断ユニット３を基準に示されているが、実際は、各ユニットに設けられた各撮影手段を基準とするものである。
　図１における走行面撮影手段の撮影領域には、位置Ｐ１が含まれ、この位置Ｐ１は、図４における走行面撮影手段の撮影領域にも含まれるよう、撮影画像の選択が設定される。
　また、同様に、図１における補助走行面撮影手段の撮影領域には、位置Ｐ２が含まれ、この位置Ｐ２は、図４における補助走行面撮影手段の撮影領域にも含まれる。
　また、図１から図４に至る移動量ｌは、後述の移動情報取得手段６によって取得される。
　ここで、上記の状態を明確にするため、走行面撮影手段の、図１及び図４における相対位置の関係について、図１２に基づき、説明する。
　なお、図１２では、各走行面撮影手段の撮影方向は、走行面に対し、便宜上、垂直になるよう補正してある。
　図１２において、位置Ｐ１は、共通の点であり、異なる時期に位置する走行面撮影手段の相対位置は、位置Ｐ１を基準に特定される。
　そして、図１及び図４の時機の走行面撮影手段の撮影における基準軸と、位置Ｐ１との相対位置関係は、図１２の通りとなる。
　この図１２において、図１及び図４の走行面撮影手段の撮影における基準軸の間隔を移動量ｌとすると、以下の関係が成立する。
　ｌ＝ｌ１＋ｌ１′
　ｌ１′＝ｌ－ｌ１
　上記式中、移動量ｌは、図１の撮影時機から、図２の撮影時機に至る間の車両１の移動距離であって、例えば、移動情報取得手段６のような距離計の計測によって得られた値である。
　そして、この移動量ｌが、光切断の測定幅の１／２程度以下になるような間隔で、撮影画像が選択されるよう設定され、さらに好ましくは、上記の範囲内の間隔で撮影が実行されるよう、光切断の測定幅、車速が調整される。
　また、ｌ１は、予め設定された固定値であり、具体的には、光切断の測定幅の１／４程度になるよう設定することが推奨される。
　従って、ｌ１′は、移動量ｌの大きさに応じ、変化する。
　なお、図１２では、位置Ｐ１は、ｌ１とｌ１′の境界に一致しているように示されているが、ｌ１の設定値によって、両者の相対位置は変化する。
　なお、上記の走行面撮影手段における位置Ｐ１に対する相対関係は、補助走行面撮影手段における位置Ｐ２に対する相対関係でも同様である。
　この実施例においては、図１と図４の高さＨ１、Ｈ１′は、共通の位置Ｐ１を基準とし、高さＨ２、Ｈ２′は、共通の位置Ｐ２を相対位置の基準とするため、車両１の傾斜状態、即ち、車両の姿勢変化を測定可能になる。
　移動量ｌは、車両１の走行速度によって変化するので、走行面撮影手段及び補助走行面撮影手段による光切断法を介した測定が必須となる。
　上記を前提として、姿勢変化角度θは、以下の式で算出される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
　移動情報取得手段６は、車両１の走行によって得られる走行距離を計測して得られる走行距離情報を、走行面撮影手段２１の撮影時機に関連付け、走行面撮影手段２１の移動情報とすることによって、移動情報を取得する。
　路面プロフィル生成手段７は、抽出画像情報生成手段７０、基礎情報生成手段７１、撮影画像情報選択手段７２、移動距離情報生成手段７３、補正画像情報生成手段７４、上下動情報生成手段７５、及び、抽出画像情報結合手段７６を具備する。
　抽出画像情報生成手段７０は、以下の通り、１単位の撮影画像から、路面プロフィルの生成材料となる抽出画像情報を生成する。
　まず、後述する撮影画像情報選択手段７２によって選択された撮影画像、即ち、切り出される撮影画像を、走行面基準軸に直交する中心軸２１ｂ（図２）を基準に、走行方向の前方領域と後方領域に区分する。
　次に、後方領域として、一連の撮影処理において、切り出されるべき撮影画像より以前に撮影された撮影画像に、切り出しが行われた撮影画像がない場合には、最初に撮影された撮影画像から、または、切り出されるべき撮影画像より前に撮影された撮影画像に、切り出しが行われた撮影画像がある場合には、切り出されるべき撮影画像の直前に切り出しがある場合には、切り出されるべき撮影画像の直前に切り出しが行われた撮影画像の撮影位置から、後述の移動距離情報生成手段７３によって生成される、切り出されるべき撮影画像の撮影位置までの移動距離情報に基づいて特定される移動距離の２分の１の長さに相当する幅を設定する。
　また、前方領域として、切り出されるべき撮影画像の撮影位置から、切り出されるべき撮影画像の直後に切り出しが行われる撮影画像の撮影位置までの移動情報に基づいて特定される移動距離の２分の１の長さに相当する幅を設定する。
　次に、切り出されるべき撮影画像の中心軸を挟んだ後方領域と前方領域からなる抽出領域を、切り出されるべき撮影画像から切り出して抽出画像情報を生成する。
　基礎情報生成手段７１は、走行面撮影手段２１を介して取得された全ての撮影画像情報と、各撮影画像情報の撮影時機における移動距離情報とを関連付けた基礎情報を生成する。
　撮影画像情報選択手段７２は、基礎情報から、各単位の撮影画像情報によって生成される撮影画像の相対位置を特定し、各単位の撮影画像の中から、各撮影画像内に含まれる走行面撮影軸の端部領域が、他の撮影画像の端部領域と予め定められた範囲内で重複する撮影画像を順次特定し、特定された撮影画像に対応する撮影画像情報を選択する。
　移動距離情報生成手段７３は、選択された撮影画像情報に関連付けられた移動距離情報に基づき、選択された各撮影画像情報の撮影時機における走行面撮影手段の相対位置同士の距離に基づき、撮影時機を単位とする走行面撮影手段の移動距離情報を生成する。
　補正画像情報生成手段７４は、撮影画像情報選択手段７２によって選択された撮影画像情報を、その撮影画像情報に関連付けられた走行面撮影手段２１の傾斜情報を用い、予め定められた特定の角度から撮影した状態の補正画像情報に補正し、選択された各単位の画像情報に、それぞれ対応する単位の補正画像情報を生成する。
　具体的には、例えば、図１に示した状態における撮影画像情報を取得した際の走行面撮影手段の撮影角度を基準角度とする。
　これに対し、図４に示した状態における走行面撮影手段の相対的な撮影角度は、基準角度に対して一定の傾きを有する。
　このため、走行面撮影手段によって得られる撮影画像の縮尺率は、図１の場合より、図４の方が走行方向に沿って大きくなり、画像がゆがむ。
　そこで、走行面撮影手段２１の傾斜情報に基づき、撮影画像情報を補正することにより、各撮影画像を基準角度から撮影した状態に補正する。
　この結果、各撮影画像の傾きは補正される。
　上下動情報生成手段７５は、各単位の補正画像情報のうち、隣り合う補正画像情報に含まれる画像の重複領域を比較し、補正画像情報に含まれる光線の画像の位置の差から、補正画像情報を撮影した走行面撮影手段２１の相対的な高さ変位を算出し、走行面撮影手段２１の相対的な上下動情報を生成する。
　ここで、「隣り合う補正画像情報」とは、各補正画像情報の材料となった撮影画像情報に対応する基礎情報に基づき、各補正画像情報を、基礎情報の移動距離情報を参照して移動距離順に順次並べたときに、一部が重複した状態で並ぶ補正画像情報を示す。
　この隣り合う補正画像情報の重複部分には、その形状が相似する光線の画像が含まれるが、走行面撮影手段の傾斜によって、走行面撮影手段２１と、中心軸２１ｂとの距離が変化する。
　このため、光線の画像の差異を解析し、特定することにより、走行面撮影手段２１と、中心軸２１ｂとの差異、即ち、道路走行面に対する走行面撮影手段２１の高さが特定され、走行面撮影手段２１の相対的な上下動情報を生成することが可能になる。
　抽出画像情報結合手段７６は、上下動情報を反映させることによって、抽出画像情報の上下方向の変位を補正しながら、各抽出画像情報を順次配列し、結合して路面プロフィルを生成する。
　具体的には、上下方向の変位を補正前の抽出画像情報は、それぞれ独自の高さ情報に基づくものであるため、抽出画像情報から生成される各抽出画像の境界で段差が生じ、道路走行面を正確に再現できないが、上下動情報に基づく補正をすることにより、境界の段差が解消され、道路走行面が正確に再現される。
　コントロールパネル９０は、オペレータ等によって操作され、本発明にかかる装置の動作に必要な入力を行うためのインターフェースである。
　ディスプレイ装置９１は、本発明に係る装置の操作に必要な画面や、調査中、及び、調査によって得られた情報を表示するものである。
　次に、図５に基づき、上記のの装置の動作の一例について説明する。
　まず、上記の装置を搭載した車両を道路走行面の調査開始位置に載置し、撮影を開始する（ステップＳ１０１）。
　この開始位置は、以降の処理における車両、即ち、走行面撮影手段の傾斜を特定する基準面となるので、水平または略水平で平坦な位置が好ましいが、この開始位置の走行面が荒れていても問題はなく、また、開始位置の走行面に傾斜があったとしても、その傾斜状態が、傾斜の基準角度となるので、大きな問題はない。
　次に、基礎情報作成手段７１において、走行面撮影手段２１を介した撮影情報と、補助走行面撮影手段３１で得られた情報を撮影時機で関連付け（ステップＳ１０２）、さらに、説遺影時機が関連付けられた各情報に、移動情報取得手段６によって取得された移動情報を関連付ける（ステップＳ１０３）ことにより、基礎情報を生成する（ステップＳ１０４）。
　なお、通常、撮影時機の周期と、移動情報の周期とが異なるので、両者の関連付けに際しては、補間計算を実行する。
　次に、撮影画像情報選択手段７２において、予め定められた範囲内で重複する撮影画像を順次特定し、特定された撮影画像に対応する撮影画像情報を選択する（ステップＳ１０５）。
　次に、移動距離情報生成手段７３において、選択された各撮影画像情報の撮影時機における走行面撮影手段２１の移動距離情報を生成する（ステップＳ１０６）。
　次に、傾斜情報生成手段５において生成された傾斜情報を用い、補正画像情報生成手段７４において、選択された各単位の画像情報から、それぞれに対応する補正画像情報を生成する（ステップＳ１０７）。
　次に、上下動情報生成手段７５において、補正画像情報に含まれる光線の画像の位置の差から、走行面撮影手段２１の相対的な上下動情報を生成する（ステップＳ１０８）。
　次に、抽出画像情報生成手段７０において、各補正画像情報に含まれる後方領域及び前方領域を特定し、後方領域及び前方領域からなる抽出領域に相当する抽出画像情報をそれぞれ生成する（ステップＳ１０９）。
　次に、抽出画像情報結合手段７６において、各抽出画像情報を、上下動情報に基づき、上下方向の変位を補正しながら、順次配列し、結合して路面プロフィルを生成する（ステップＳ１１０）。
　次に、図６から図１０に基づき、上記の工程で実行される処理の概念を説明する。
　図中、２１－１は調査開始位置である第１位置にある走行面撮影手段、２１－１ａは走行面撮影手段２１－１の補正画像、２１－１ｃは補正画像２１－１ａに写される光線画像、２１－２は第２位置にある走行面撮影手段、２１－２ａは走行面撮影手段２１－２の補正画像、２１－２ｂは補正画像２１－２ａに写される光線画像、２１－２ｂは補正画像２１－２ａに写される中心軸、２１－２ｃは補正画像２１－２ａに写される光線画像、２１－３は第３位置にある走行面撮影手段、２１－３ａは走行面撮影手段２１－３の補正画像、２１－３ｃは補正画像２１－３ａに写される光線画像、２１－４は第４位置にある走行面撮影手段、２１－４ａは走行面撮影手段２１－４の補正画像、２１－４ｃは補正画像２１－４ａに写される光線画像、２１－５は第５位置にある走行面撮影手段、２１０は光線の位置の差、Ｌ１は第１位置と第２位置の距離、Ｌ２は第２位置と第３位置の距離、Ｌ３は第２位置と第３位置の距離、Ｍは移動する走行面撮影手段２１の上下動の状態を示す軌跡である。
　なお、図６から図８においては、説明を簡略化するため、走行面を平坦面として示した。
　また、図６の走行面撮影手段の角度は、補正画像を基準に示したため、一定となっている。
　ステップＳ１０１で撮影が開始されると、走行面撮影手段２１は、図６に示した走行面撮影手段２１－１～２１－４の通り移動する。
　このとき、各位置にある走行面撮影手段２１は、それぞれ撮影画像を撮影する。なお、これらの位置は、撮影画像情報選択手段７２によって選択された撮影画像情報に対応する撮影位置である。
　ステップ１０５における撮影画像情報の選択について説明する。
　例えば、１０ｍｓ（１００Ｈｚ）で光切断撮影をした場合、走行面撮影手段２１の移動量は、車両の走行速度が時速約３０ｋｍ（秒速８．３ｃｍ）で２１．０～２９．３ｃｍ、時速約１５ｋｍ（４．１ｃｍ）で２１．０～２５．１ｃｍとなる。
　このため、選択される撮影画像は、例えば、前回の撮影画像から、移動距離が２１ｃｍを超えた次の撮影画像を選択するよう設定する。
　ステップ１０８における上下動情報の生成について説明する。
　なお、図６に示された各補正画像は、すでに、角度の補正がなされたものである。
　補正画像２１－１ａと、補正画像２１－２ｂとを、移動距離情報に基づき重複させると、図７に示した通りになる。
　この場合、一方の光線画像２１－１ｃと、他方の光線画像２１－２ｃの間には、位置の差２１０が生じる。
　この位置の差２１０が、走行面撮影手段２１－１に対する走行面撮影手段２１－２の相対的な高さ変位となる。
　そして、隣接する走行面撮影手段に対応する補正画像の各光線画像の相対変位量を順次算出し、上下動情報を生成する。
　この上下動情報を具体的に図示すると、軌跡Ｍとなる。
　例えば、走行面撮影手段２１のカメラの高さが４０ｃｍの場合、得られる補正画像の走行方向に沿った長さが３５ｃｍであるとすると、分解能（ｍｍ／画素）は、３５ｃｍ／５１２＝０．６８ｍｍとなる。
　この場合、重複する長さは、走行面撮影手段の移動距離が採用されることになり、例えば、時速３０ｋｍ（秒速８．３ｃｍ）のとき、３５－（２１．０～２９．３）ｃｍとなり、時速１５ｋｍ（秒速４．１ｃｍ）のとき、３５－（２１．０～２５．１）ｃｍとなる。
　ステップＳ１０９における抽出画像の生成について説明する。
　図６の補正画像２１－２ａから、その中心軸２１－２ｂの後方領域として、Ｌ１／２を、また、前方領域としてＬ２／２が設定される。
　そして、補正画像２１－２ｂ～２１－４ｂから、後方領域及び前方領域からなる抽出領域を抽出し、各抽出領域に対応する抽出画像情報２１－２ｄ～２１－４ｄを上下動情報で上下方向の変位を補正しながら、順次配列すると、図８に示した通りになる。
　走行面に起伏や凹凸がある場合の移動距離と抽出領域との関連は、図９に示す通りである。
　したがって、本発明に係る実施例１では、車両の走行速度や加減速、一時停止に左右されることなく、走行面撮影手段及び補助走行面撮影手段の光切断法によって得られる高さから車両及び走行面撮影手段の傾斜角度を特定でき、撮影画像の歪みを適切に補正でき、また、補正後の画像から、走行面撮影手段の高さを正確に特定でき、さらに、補正画像から抽出される抽出領域を、車両の走行状況に応じて特定できるので、実際に走行した走行路の路面状況を忠実に再現した路面プロフィルを生成できるものである。
　なお、上記の実施例において、走行面照明手段、走行面撮影手段、補助走行面照明手段、補助走行面撮影手段は、光切断ユニットとして設けるのではなく、それぞれ車両の所定の位置に直接取り付けるようにしてもよい。
　また、上記実施例では、後方の光切断ユニットで、プロフィル生成に使用される画像を撮影を行うようにしたが、前方の光切断ユニットで、プロフィル生成に使用される画像を撮影するようにしてもよい。
　光切断ユニットと、補助光切断ユニットの取り付け位置や距離は、自由に設計変更できる。
　また、上記実施例の補助光切断ユニットに加え、さらに別の補助光切断ユニットを、光切断ユニットの走行面撮影軸とは異なる軸に沿って撮影を実行するよう設け、走行面撮影手段の傾斜を前後方向に加え、左右方向にも修正できるようにしてもよい。
　さらに、本発明は、本発明の範囲内で自由に設計変更し得るものであり、上記実施例に限定されるものではない。
　次に、実施例２について説明する。
　なお、実施例２の基本的な構成は実施例１と同様であるので、実施例１との差異を中心に説明し、重複する説明は省略する。
　図１０は本発明にかかる道路走行面の形状を調査する装置を搭載する車両の実施例２の概念図、図１１はジャイロ装置における補正の説明図である。
　図中、１は車両、２２は光切断ユニット、２２０はジャイロ装置である。
　この実施例では、光切断ユニット２２の図示しない走行面撮影手段の傾斜角度を、ジャイロ装置２２０によって特定する。
　このジャイロ装置２２０としては、例えば、ジャイロスコープやジャイロセンサと呼ばれるものである。
　ただし、このようなジャイロ装置２２０では、車両１の加減速に起因して測定誤差が生じるので、図示しない加速度計を併設し、ジャイロ装置２２０で得られた傾斜角度を、加速度計で測定された車両１の加速度で補正し、ジャイロ装置２２０で得られた傾斜角度の結果から、加減速の影響を排除する。
　そして、補正後の傾斜角度に従って、撮影画像を補正するものである。
　この補正の原理を、図１１に基づき、説明する。
　車両の加速によって、加速度ａ０が生じると、車両に吊り下げられた錘Ｘには、慣性力－ｍａ０が作用する。
　慣性力－ｍａ０が作用した錘Ｘ０は、進行方向とは反対側に引っ張られ、角度θ０でつり合う状態となる。
　この角度θ０が、ジャイロ装置２２０の測定結果に作用し、測定誤差を生む。
　そこで、本実施例では、慣性力－ｍａ０で錘Ｘ０の位置に変位した錘を、錘Ｘの位置に戻すため、ジャイロ装置２２０で得られた測定結果を、慣性力－ｍａ０で補正し、角度θ０分の誤差を修正する。
　この実施例では、ジャイロ装置を用いても、傾斜角度の測定誤差を補正できるので、補正画像を適切に重複されることが可能であり、この重複させることによって、走行面撮影手段の高さを特定し、高さ情報を生成できるので、実際の走行面の形状及び長さに近似した路面プロフィルを生成することができる。
　なお、この実施例における処理工程については、図５と同様である。
　この実施例２によれば、光切断ユニットは１組だけでよいので、路面プロフィルの生成に至る処理を少なくすることができ、設備のコンパクト化やコスト抑制に優れる。
　また、傾斜角度の特定にジャイロ装置を使用することにより、応答速度が速く精度の高いジャイロ装置を採用することによって、高精度の路面プロフィルを生成可能になる。
　本発明では、車両の速度や一時停止の影響を受けることなく、走行面に対する再現性の高い縦断プロフィル情報を取得することができ、さらに、このプロフィル上方に基づいて、極めて正確なＩＲＩ解析が可能になり、道路走行面の保守の効率化、統一指標の運用の点で利用可能性が高い。
１　　　　　本発明に係る道路走行面の形状を調査する装置の実施例１を搭載する車両
２　　　　　光切断ユニット
２０　　　　走行面照明手段
２１　　　　走行面撮影手段、
２１ａ　　　撮影範囲、
２１ｂ　　　中心軸、
２１－１　　走行面撮影手段
２１－１ａ　補正画像
２１－１ｃ　光線画像
２１－２　　走行面撮影手段
２１－２ａ　補正画像
２１－２ｂ　光線画像
２１－２ｂ　中心軸
２１－２ｃ　光線画像
２１－３　　走行面撮影手段
２１－３ａ　補正画像
２１－３ｃ　光線画像
２１－４　　走行面撮影手段
２１－４ａ　補正画像
２１－４ｃ　光線画像
２１－５　　走行面撮影手段
２１０　　　光線の位置の差
２２　　　　光切断ユニット
２２０　　　ジャイロ装置
３　　　　　補助光切断ユニット、
４　　　　　道路走行面
４０　　　　走行面撮影軸
４１　　　　走行方向
８　　　　　制御手段
３　　　　　補助光切断ユニット
３０　　　　補助走行面照明手段
３１　　　　補助走行面撮影手段
５　　　　　傾斜情報生成手段
６　　　　　移動情報取得手段
７　　　　　路面プロフィル生成手段
７０　　　　抽出画像情報生成手段
７１　　　　基礎情報生成手段
７２　　　　撮影画像情報選択手段
７３　　　　移動距離情報生成手段
７４　　　　補正画像情報生成手段
７５　　　　上下動情報生成手段
７６　　　　抽出画像情報結合手段
９０　　　　コントロールパネル
９１　　　　ディスプレイ装置
Ｌ１　　　　第１位置と第２位置の距離
Ｌ２　　　　第２位置と第３位置の距離
Ｌ３　　　　第２位置と第３位置の距離
Ｍ　　　　　上下動の状態を示す軌跡

Claims (6)

  1. 　車両に取り付けられ、車両の走行中に、道路走行面を撮影し、撮影によって得られた撮影情報に基づいて、道路走行面の形状を調査する装置において、
    　車両の走行方向に対して平行に設定される走行面撮影軸に沿って、道路走行面に対して光線を照射する走行面照明手段と、
    　予め定められた基準角度で車両に取り付けられ、走行面照明手段によって光線が照射される領域の走行面撮影軸を、道路走行面に対して斜め方向から、予め定められた撮影範囲を１単位として、複数の単位の撮影範囲の撮影画像を連続して撮影し、撮影画像情報を取得し、光切断法に必要な情報を取得する走行面撮影手段と、
    　走行面撮影手段の傾斜状態を示す傾斜情報を取得する傾斜情報生成手段と、
    　車両の走行距離情報を取得する移動情報取得手段と、
    　撮影画像情報、傾斜情報及び移動情報に基づき、傾斜情報を用いて撮影画像情報の傾きを補正した補正画像情報を生成した上で、移動情報を用いて補正画像情報を配列し、重複した領域の画像内容から走行面撮影手段の上下動情報を特定し、補正画像情報の一部を切り出して抽出画像情報を生成し、補正画像情報から上下動情報を用いて補正画像の高さを補正しながら、抽出画像情報を順次配列し、結合して路面プロフィルを生成する路面プロフィル生成手段と
    　を具備する上記の道路走行面の形状を調査する装置。
  2. 　路面プロフィル生成手段が、
    　切り出される撮影画像を、走行面基準軸に直交する中心軸を基準に、走行方向の前方領域と後方領域に分け、
    　後方領域として、一連の撮影処理において、切り出されるべき撮影画像より前に撮影された撮影画像に、切り出しが行われた撮影画像がない場合には、最初に撮影された撮影画像から、または、切り出されるべき撮影画像より前に撮影された撮影画像に、切り出しが行われた撮影画像がある場合には、切り出されるべき撮影画像の直前に切り出しが行われた撮影画像の撮影位置から、切り出されるべき撮影画像の撮影位置までの走行距離情報に基づいて特定される移動距離の２分の１の長さに相当する幅を設定し、
    　前方領域として、切り出されるべき撮影画像の撮影位置から、切り出されるべき撮影画像の直後に切り出しが行われる撮影画像の撮影位置までの走行距離情報に基づいて特定される移動距離の２分の１の長さに相当する幅を設定し、
    　切り出されるべき撮影画像の中心軸を挟んだ後方領域と前方領域からなる抽出領域を切り出して抽出画像情報を生成する抽出画像情報生成手段
    　を具備することを特徴とする請求項１に記載の道路走行面の形状を調査する装置。
  3. 　路面プロフィル生成手段が、さらに
    　全ての撮影画像情報と、各撮影画像情報の撮影時機における移動距離情報とを関連付けた基礎情報を生成する基礎情報生成手段と、
    　基礎情報から、各単位の撮影画像情報によって生成される撮影画像の相対位置を特定し、各単位の撮影画像の中から、各撮影画像内に含まれる走行面撮影軸の端部領域が、他の撮影画像の端部領域と予め定められた範囲内で重複する撮影画像を順次特定し、特定された撮影画像に対応する撮影画像情報を選択する撮影画像情報選択手段と、
    　選択された撮影画像情報に関連付けられた移動距離情報に基づき、選択された各撮影画像の撮影時機における走行面撮影手段の移動距離情報を生成する移動距離情報生成手段と、
    　選択された撮影画像情報を、その撮影画像情報に関連付けられた走行面撮影手段の傾斜情報を用い、予め定められた特定の角度から撮影した状態の補正画像情報に補正し、選択された各単位の画像情報にそれぞれ対応する単位の補正画像情報を生成する補正画像情報生成手段と、
    　各単位の補正画像情報のうち、隣り合う補正画像情報に含まれる画像の重複領域を比較し、補正画像情報に含まれる光線の画像の位置の差から、補正画像情報を撮影したカメラの相対的な高さ変位を算出し、カメラの相対的な上下動情報を生成する上下動情報生成手段と、
    　上下動情報を反映させ、上下方向の変位を補正しながら、各抽出画像情報を順次配列し、結合して路面プロフィルを生成する抽出画像情報結合手段と
    　を具備し、
    　抽出画像情報生成手段が、補正画像情報生成手段によって補正された補正画像情報から生成される補正画像から、抽出画像情報を生成する
    　請求項２に記載の道路走行面の形状を調査する装置。
  4. 　走行面撮影手段が、道路走行面の撮影と共に、道路走行面に対する走行面撮影手段の高さを計測するものであって、
    　車両の走行方向に対して平行に設定される走行面補助撮影軸に沿って、道路走行面に対して光線を照射する補助走行面照明手段と、
    　予め定められた基準角度で車両に取り付けられ、補助走行面照明手段によって光線が照射される領域の走行面補助撮影軸を、道路走行面に対して斜め方向から、予め定められた撮影範囲を１単位として、複数の単位の撮影範囲の補助撮影画像を、走行面撮影手段の撮影時機と同期して、連続して撮影し、補助撮影画像情報を取得する補助走行面撮影手段を備え、その補助走行面撮影手段の、撮影時機における道路走行面からの光切断法に必要な情報を取得する補助走行面撮影手段と
    　を具備し、
    　補助走行面撮影手段が、少なくとも、道路走行面に対する補助走行面の補助高さを計測するものであって、
    　傾斜情報生成手段が、走行面撮影手段の高さ、補助走行面撮影手段の補助高さ、走行面撮影手段と補助走行面撮影手段の距離の情報を用い、走行面撮影手段と補助走行面撮影手段間の姿勢変化角度を算出し、姿勢変化角度を車両の傾斜情報として、車両の傾斜情報を生成し、車両の傾斜情報を走行面撮影手段の傾斜情報とする
    　請求項１から３のいずれかに記載の道路走行面の形状を調査する装置。
  5. 　姿勢変化角度が、
    　撮影画像情報選択手段によって選択された撮影画像のうち、走行面撮影手段で撮影された、連続する２枚の撮影画像には、同一の基準点Ｐ１が含まれ、かつ、２枚の撮影画像のうち、先に撮影された撮影画像の走行面撮影手段の高さをＨ１、次に撮影された撮影画像の走行面撮影手段の高さをＨ１′とし、
    　補助走行面撮影手段によって撮影され、撮影画像情報選択手段によって選択された撮影画像の撮影時機に同期して撮影された、連続する２枚の補助撮影画像には、同一の基準点Ｐ２が含まれ、かつ、２枚の補助撮影画像のうち、先に撮影された補助撮影画像の補助走行面撮影手段の補助高さをＨ２、次に撮影された補助撮影画像の補助走行面撮影手段の補助高さをＨ２′とし、
    　走行面撮影手段及び補助走行面撮影手段間の距離をＬとした場合、
    　姿勢変化角度θが、下記式で算出される請求項４に記載の道路走行面の形状を調査する装置。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
  6. 　傾斜情報生成手段が、ジャイロシステムであり、
    　路面プロフィル生成手段が、さらに、
    　全ての撮影画像情報に、その撮影画像情報の撮影時機における傾斜情報を特定すると共に、撮影時機に対応する移動情報を特定し、撮影画像情報に、傾斜情報及び移動情報を関連付けた基礎情報を生成する基礎情報作成手段と、
    　撮影画像情報及び移動情報の関連付けから、各単位の撮影画像情報によって生成される撮影画像の相対配置を算出し、各単位の撮影画像の中から、各撮影画像内に含まれる走行面撮影軸の端部領域が、他の撮影画像の端部領域と予め定められた範囲で重複する撮影画像を順次特定し、特定された撮影画像を生成する撮影画像情報を選択する撮影画像情報選択手段と、
    　選択された撮影画像情報に関連付けられた移動距離情報に基づき、各撮影画像の撮影時機におけるカメラの移動距離情報を生成する移動距離情報生成手段と、
    　選択された撮影画像情報を、その撮影画像情報に関連付けられたカメラの角度情報に基づき、カメラの基準角度を基準とする相対的な撮影角度情報を用い、基準角度から撮影した状態の補正画像情報に補正し、選択された各単位の選択された画像情報にそれぞれ対応する単位の補正画像情報を生成する補正画像情報生成手段と、
    　各単位の補正画像情報のうち、隣り合う補正画像情報に含まれる画像の重複領域を比較し、補正画像情報に含まれる光線の画像の位置の差から、補正画像情報を撮影したカメラの相対的な高さ変位を算出し、カメラの相対的な上下動情報を生成する上下動情報生成手段と、
    　上下動情報を反映させ、上下方向の変位を補正しながら、各抽出画像情報を順次配列し、結合して路面プロフィルを生成する抽出画像情報結合手段と
    　を具備する請求項１または２に記載の道路走行面の形状を調査する装置。
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