WO2014170989A1 - 道路走行面の形状を調査する装置 - Google Patents
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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
Description
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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
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。
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、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。
以下、実施例に基づき、本発明を詳細に説明する。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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)。
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、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、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)。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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)
- 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。 - 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。 - 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。 - 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。 - 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。
- 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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