(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
道路照明灯が設置されている路面の路面状況を判定する路面状況判定装置であって、
前記道路照明灯と対向して設置された道路監視用カメラから得られる映像を、ビットマップ画像に変換し、このビットマップ画像から得られる可視光成分を輝度画像に変換する画像変換手段と、この画像変換手段により変換された輝度画像において、前記道路照明灯の光源が前記道路監視用カメラに撮像されたときの鏡面反射となることに基づき算出された乾燥、湿潤、水膜、積雪の、前記道路照明灯と水膜検出位置を結ぶ線分に基づく領域である判定領域をそれぞれ求める手段と、その各判定領域内の輝度平均を算出する画像特徴量算出手段と、その各画像特徴量を比較する手段と、前記各画像特徴量から路面状態を判定する判定手段とを具え、
前記判定手段は、前記各画像特徴量を比較する手段が前記判定領域毎の画像特徴量を比較した結果に基づき、水膜路面時の画像特徴量が乾燥、積雪路面時の画像特徴量よりも大きいとき路面は水膜状態、湿潤路面の時の画像特徴量が乾燥、積雪路面時の画像特徴量よりも大きいとき路面は湿潤状態、前記路面状態のいずれにも該当せず、かつ予め計測された乾燥路面時の画像特徴量である閾値より大きいとき路面は積雪状態、前記路面状態のいずれにも該当しないとき、路面は乾燥状態であると判定することを特徴とする路面状況判定装置。
【請求項２】
道路照明灯に対する道路監視用カメラの設置条件と撮像条件が、路面状態による道路照明灯光源の反射位置から求められることを特徴とする請求項１記載の路面状況判定装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、可視画像による夜間における路面状況判定方法およびその装置、さらに詳しくは道路上に設置した監視カメラの映像を入力し、その画像を処理することにより、道路路面の乾燥、湿潤、水膜、積雪の４状態を判定する路面状況判定に関する。
【０００２】
【従来の技術】
昼夜連続で路面状況を画像処理で判定する場合は、撮像装置として路面に赤外線やレーザを照射し、路面からの正反射および乱反射成分を検出し、この受光レベルにより路面の状態を判別する方法が提案されている。また、可視画像で路面状況を判別する方法も提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００２−１４０７８９号公報（第２，３頁、図１）
【０００４】
しかしながら、前者の場合は、特殊な装置を道路上の施設として設置する必要があり、また後者の場合、例えば、特許文献１のような可視画像により路面状況を判定する場合は、夜間において可視カメラで撮像された映像では十分な輝度が確保できず、昼間だけしか路面状況の判定を行うことができなかった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、この発明は、特許文献１のような可視画像により路面状況を判定する方法に加えて、車両や歩行者の安全性を確保するために数多く設置されている道路照明灯に対する道路監視のための可視カメラ設置条件とその時の撮像条件を満たし、その条件の上で得られる可視カメラから得られる映像を取り込み、この映像より取得したビットマップ画像を画像処理することにより、道路上に新たな設備を追加することなく、昼夜間連続で路面の状態を判断する方法とその装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため、請求項１に記載の発明は、道路照明灯が設置されている路面の路面状況を判定する路面状況判定装置であって、前記道路照明灯と対向して設置された道路監視用カメラから得られる映像を、ビットマップ画像に変換し、このビットマップ画像から得られる可視光成分を輝度画像に変換する画像変換手段と、この画像変換手段により変換された輝度画像において、前記道路照明灯の光源が前記道路監視用カメラに撮像されたときの鏡面反射となることに基づき算出された乾燥、湿潤、水膜、積雪の、前記道路照明灯と水膜検出位置を結ぶ線分に基づく領域である判定領域をそれぞれ求める手段と、その各判定領域内の輝度平均を算出する画像特徴量算出手段と、その各画像特徴量を比較する手段と、前記各画像特徴量から路面状態を判定する判定手段とを具え、前記判定手段は、前記各画像特徴量を比較する手段が前記判定領域毎の画像特徴量を比較した結果に基づき、水膜路面時の画像特徴量が乾燥、積雪路面時の画像特徴量よりも大きいとき路面は水膜状態、湿潤路面の時の画像特徴量が乾燥、積雪路面時の画像特徴量よりも大きいとき路面は湿潤状態、前記路面状態のいずれにも該当せず、かつ予め計測された乾燥路面時の画像特徴量である閾値より大きいとき路面は積雪状態、前記路面状態のいずれにも該当しないとき、路面は乾燥状態であると判定する。請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、道路照明灯に対する道路監視用カメラの設置条件と撮像条件が、路面状態による道路照明灯光源の反射位置から求められる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、一実施の形態について、添付図面に基づいて詳細に述べる。
【０００９】
図１は、実施の形態における道路照明灯に対する道路監視用カメラの位置関係を示したものである。道路照明灯と道路監視用カメラの水平面上で両者を結んだ線分の路面上に検出対象が存在している状況で、その路面状況が水膜である場合、光源の反射光は鏡面反射成分のみが観測される。路面状況が湿潤である場合、光源の反射光は路面凹凸に溜まった水分による鏡面反射成分が観測され、水膜時の鏡面反射位置から道路照明灯に向かって延びる。路面状況が乾燥、積雪の場合、光源の反射光は拡散光のみが観測され、照明灯柱に近い周辺に観測される。積雪時は乾燥時と比較して雪結晶により拡散光を強く放出するため、広い領域で観測される。
【００１０】
乾燥時、積雪時の反射光発生位置は道路照明灯位置で求められ、湿潤時の反射光は水膜時の反射光発生位置から求められるため、水膜時の反射光発生位置を求めれば４状態時全ての反射光発生位置が求められる。
【００１１】
図２は、道路照明灯に対する道路監視用カメラの位置関係を道路照明灯と道路監視用カメラの水平面上で両者を結んだ線分上の断面図で示したものである。この図において、水膜の反射光発生位置は、道路照明灯の光源が道路監視用カメラに撮像された時の鏡面反射となる位置となるから、正反射の条件、すなわちθ１＝θ２であり、道路照明灯から道路監視用カメラまでの距離をLとすると、式（１）により算出される。
【００１２】
【数１】
0003704564.tif 000002
ただし、
h1：道路監視用カメラの高さ
h2：道路照明灯の高さ
ｘ：道路照明灯の光源が道路監視用カメラに撮像された時の鏡面反射となる位置
【００１３】
従って、道路監視用カメラの設置条件は、次のようになる。
・道路監視用カメラは道路照明灯から式（１）に示す距離Ｌをとる。
・式（１）中のｘの位置に検出対象路面がある。
【００１４】
また、図３は、設置条件を満たす場合に道路監視用カメラで撮像した夜間の路面映像である。設置条件を満たす道路監視用カメラにおける撮像条件は、道路照明灯の反射輝度がどの路面状態の時でも撮像されることである。このとき、式（１）を変形して、道路照明灯の光源が道路監視用カメラに撮像された時の鏡面反射となる位置ｘを求める式（２）を得る。
【００１５】
【数２】
0003704564.tif 000003
ただし、
h1：道路監視用カメラの高さ
h2：道路照明灯の高さ
L：道路照明灯から道路監視用カメラまでの距離
【００１６】
昼間の路面状態判定と同じ撮像条件とすることを条件に加えると、道路横断方向の撮像範囲は路面全体が収まるようにすれば良い。以上を整理して、撮像条件は次の条件の全てを満たす場合である。
・撮像範囲の道路横断方向は、検出対象とする路面全体を含める。
・撮像範囲の道路縦断方向下端は、図１における反射光の輝度の観測位置が水膜の場合に（２）式で示された位置の路面が撮像範囲内となっていること。
・撮像範囲の道路縦断方向上端は、図１における反射光の輝度の観測位置が乾燥、積雪時に観測される照明灯柱に近い周辺の路面が撮像範囲内となっていること。
【００１７】
図４は、実施の形態における路面状況監視装置のブロック図である。図４において、１１は前記設置条件と撮像条件を満たして設置された道路監視用の可視カメラ、１２は可視カメラからの映像をビットマップ画像に変換するＡＤ変換部、１３はビットマップ画像を輝度画像に変換する画像変換部、１４は輝度画像から各路面状態別の判定量を算出するための領域別に輝度平均の画像特徴量を算出する画像演算部、１５は各画像特徴量から路面状態を判定して出力する判定部である。
【００１８】
次に主要部分である、画像演算部１４と判定部１５について説明する。
【００１９】
画像演算部１４では輝度画像から画像特量を算出する。画像特徴量の算出方法は、まず、輝度画像のうち、道路照明灯と水膜検出位置を結ぶ線分上の輝度値を取得する。線分の輝度値を、道路照明灯設置位置を原点としてグラフ上に表したものが図５である。
【００２０】
図５において、区間１は乾燥、積雪状態時の輝度観測位置、区間２は湿潤状態時の輝度観測位置、区間３は水膜時の輝度観測位置である。ここで各区間の求め方について述べる。区間１は道路照明灯の路面での反射光のうち、拡散光が道路監視用カメラで撮像された時に発生する輝度値であるから、道路用照明灯の設置高さによる距離別照度分布を予め計測しておくことにより求まる。また、区間２は区間１と区間３の間であり、区間３の中心は前記（２）式で求めたｘである。図５で各区間それぞれの輝度値の合計を区間長で割ったもの、すなわち区間毎の輝度平均を求める。以上が画像演算部１４で求める画像特徴量である。
【００２１】
次に判定部１５では、画像演算部１４で求めた画像特徴量から路面状態を判定して出力する。区間毎の画像特徴量から、次の判定条件により路面の４状態を判定する。
▲１▼  区間３画像特徴量＞区間１画像特徴量の場合は水膜状態
▲２▼  区間２画像特徴量＞区間１画像特徴量の場合は湿潤状態
▲３▼  上記どれにも当てはまらない場合、区間１画像特徴量＞閾値の場合は積雪状態、
▲４▼  そうでなければ乾燥状態
ここで閾値は乾燥時の画像特徴量を予め計測しておくことにより求める。
【００２２】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、可視画像により路面状況を判定する方法に加えて、車両や歩行者の安全性を確保するために数多く設置されている道路照明灯に対する道路監視のための可視カメラ設置条件とその時の撮像条件を満たし、その条件の上で得られる可視カメラから得られる映像を取り込み、この映像より取得したビットマップ画像を画像処理することにより、道路上に新たな設備を追加することなく、昼夜間連続で路面の状態を判断することができるという優れた効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施の形態を示す道路照明灯に対する道路監視用カメラの位置関係を説明するための平面図である。
【図２】同上の道路照明灯に対する道路監視用カメラの位置関係を説明するための側面図である。
【図３】同上の撮像映像の例を示す図である。
【図４】同上の路面状況監視装置のブロック図である。
【図５】同上の画像特徴量の例を示す図である。
【符号の説明】
１１  可視カメラ
１２  ＡＤ変換部
１３  画像変換部
１４  画像演算部
１５  判定部
【図１】
0003704564.tif 000004
【図２】
0003704564.tif 000005
【図３】
0003704564.tif 000006
【図４】
0003704564.tif 000007
【図５】
0003704564.tif 000008