(57)【要約】【課題】  曲線を描く路面を、曲線を描く路面画像で再現する技術を提案する。【解決手段】  本発明の路面画像作成装置は、路面を走行する車両と、車両の走行距離を測定する手段と、車両の幅方向には長くて車両の縦方向には狭い視野内の路面を撮影する車載のラインカメラと、車両の縦方向の視野幅に実質的に等しい距離を車両が走行する毎にラインカメラで撮影して得られた撮影データを記憶する手段と、撮影データを記憶した時点におけるラインカメラの視野の位置を決定する手段と、決定した視野の位置と記憶している撮影データに基づいて面的に広がる路面画像を出力する手段を備えている。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
路面を走行する車両、
車両の走行距離を測定する手段、
車両の幅方向に長く車両の縦方向に狭い視野内の路面を撮影する車載のラインカメラ、
車両の縦方向の視野幅に実質的に等しい距離を車両が走行する毎にラインカメラで撮影して得られた撮影データを記憶する手段、
撮影データを記憶した時点におけるラインカメラの視野の位置を決定する手段、
決定した視野の位置と記憶している撮影データに基づいて、面的に広がる路面画像を出力する手段、を備える路面画像作成装置。
【請求項２】
ラインカメラの視野の位置を決定する手段は、
車両の進行方位を検出する手段、
車両の走行距離とその走行距離における車両の進行方位から、車両の走行軌道を演算する手段、
演算した車両の走行軌道から、ラインカメラの視野の位置を演算する手段、を備えることを特徴とする請求項１の装置。
【請求項３】
車両の進行方位を検出する手段は、
車両の左右輪の走行距離の差と左右輪の間隔から、車両の進行方位の変化角を演算する手段、を備えることを特徴とする請求項２の装置。
【請求項４】
車両の進行方位を検出する手段は、
車載のエリアカメラ、
車両が所定距離を走行する毎にエリアカメラで撮影して得られた撮影データを記憶する手段、
連続して撮影されたエリアカメラの画像同士の位置関係から、車両の進行方位の変化角を演算する手段、を備えることを特徴とする請求項２の装置。
【請求項５】
車両の進行方位を検出する手段は、
車載のジャイロセンサと、
走行距離とジャイロセンサの出力を対応付けて記憶する手段、を備えることを特徴とする請求項２の装置。
【請求項６】
ラインカメラの視野の位置を決定する手段は、
車両の走行距離と路面に付されたストライプの視野内位置に基づいて、視野の位置を決定する手段、を備えることを特徴とする請求項１の装置。
【請求項７】
路面を走行しながら車両の走行距離を測定する工程、
車両が所定距離を走行する毎に、車両の幅方向に長く車両の縦方向に狭い視野内の路面を撮影する車載のラインカメラで路面を撮影し、撮影して得られた撮影データを記憶する工程、
撮影データを記憶した時点におけるラインカメラの視野の位置を決定する工程、
決定した視野の位置と記憶している撮影データに基づいて、面的に広がる路面画像を出力する工程、を備える路面画像作成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は路面（道路表面）を撮影し、道路の長手方向と幅方向に面的に広がる路面画像を作成する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
路面は、長くて細いことから撮影することが難しい。飛行機等を利用して高い位置から撮影すれば、長い路面を一度に撮影することができるが、路面の状態（例えばクラックや剥がれの有無等）を調査できるほど細かな画素で撮影することはできない。また、道路を走行する車両の直下位置の路面は撮影できない。
【０００３】
そこで本出願人は路面撮影カメラを車載し、その車両で走行しながら路面を撮影する技術を開発した。その技術は、特許文献１に開示されている。この技術では、ラインカメラを用いる。ラインカメラによって、車両幅方向には１車線分の長さに亘って伸び、車両縦方向（進行方向）には所定距離（例えば１ｍｍ）だけ伸びる線（ライン）状の領域を撮影する。車両の縦方向の視野幅に実質的に等しい距離（例示の場合には１ｍｍ）を走行する毎に、線状視野内の路面の撮影を繰返すことによって、長い路面を細かな画素で撮影することができる。走行する車両から路面を撮影して得た撮影データを記憶することによって路面画像用データファイルが作成される。この路面画像用データファイルが得られると、路面画像を表示することができ、路面のひび割れの程度や、路面に存在するマンホールの種類と位置や、路面にペイントされた各種の道路標識の鮮明さの程度等を把握しやすくなり、道路の維持管理に必要な負担を軽減することができる。道路の維持管理には、路面の数ｍｍ程度のひび割れをも検出することができる高解像度の路面画像が求められる。
【０００４】
路面を走行することによって縦振動することが避けられない車両から、進行方向に向かって１ｍｍ程度の幅しかない線状領域を撮影すると、車両の縦振動に起因して、進行方向遠方側の線状領域が先に撮影され、車両に近い側の線状領域が後に撮影される現象が発生することが避けられないと予想され、撮影された順序で撮影された線状路面画像を連続させてみても面的に広がる路面画像は再現されないと予想されていたのに反し、実際には線状領域の撮影順序と線状領域の進行方向に沿った順序が逆転することがなく、撮影された順序で撮影された線状路面画像を連続させることによって、面的に広がる路面画像を再現できることが確認された。この路面画像作成技術を用いると、路面の状態を細かく調べる（例えば、クラックや剥がれの有無等）ことができる程度の解像度で、長くて細い路面を撮影することができる。
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−５４９１１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
走行車線が直線的に伸びており、撮影用車両が直線に沿って走行していれば、撮影された順序で撮影された線状路面画像を連続させることによって、面的に広がる路面画像を再現することができる。図１３（１）は、直線的に伸びる走行車線３００を、走行する車両から、線状領域３０４ａ、３０４ｂ、３０４ｃ、３０４ｄ、３０４ｅの順に撮影した場合を示し、この場合には、（２）に示すように、線状路面画像３０６ａ、３０６ｂ、３０６ｃ、３０６ｄ、３０６ｅを直線３０８に沿って並べてゆくことによって、直線的に伸びる路面３００の画像が再現される。
【０００７】
しかしながら走行車線が曲線を描く場合には、問題が生じる。図１３（３）は、曲線を描く走行車線３１０を走行する車両から、線状領域３１４ａ、３１４ｂ、３１４ｃ、３１４ｄ、３１４ｅの順に撮影した場合を示し、この場合には、（４）に示すように、線状路面画像３１６ａ、３１６ｂ、３１６ｃ、３１６ｄ、３１６ｅを直線３１８に沿って並べてゆくと、曲線を描く走行車線３１０が直線的に伸びる路面画像に変換されてしまう。
【０００８】
本発明は上記課題を解決するために創作されたものであり、（５）に示すように、曲線を描く路面については、曲線を描く路面画像が再現される技術を提案する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の路面画像作成装置は、路面を走行する車両と、車両の走行距離を測定する手段と、車両の幅方向には長くて車両の縦方向には狭い視野内の路面を撮影する車載のラインカメラと、車両の縦方向の視野幅に実質的に等しい距離を車両が走行する毎にラインカメラで撮影して得られた撮影データを記憶する手段と、撮影データを記憶した時点におけるラインカメラの視野の位置を決定する手段と、決定した視野の位置と記憶している撮影データに基づいて面的に広がる路面画像を出力する手段を備えている。
車両の縦方向の視野幅に実質的に等しい距離とは、隣接する視野同士の間にわずかなオーバラップ又は隙間が形成される程度のことをいい、実用的な画質が保証される範囲のことをいう。
【００１０】
本発明の路面画像作成装置では、車載のラインカメラを使用し、車両の縦方向の視野幅に実質的に等しい距離を車両が走行する毎にラインカメラで路面を撮影し、得られた撮影データを記憶する。図１３（３）に例示する場合には、線状視野３１４ａ、３１４ｂ、３１４ｃ、３１４ｄ、３１４ｅの順で、路面を撮影し、得られた撮影データを記憶する。
本発明の路面画像作成装置では、撮影データを記憶した時点におけるラインカメラの視野の位置を決定する手段を備えている。例えば、路面画像３１６ａを示す撮影データに対して、その時の視野３１４ａの位置を示すデータが対応づけられている。同様に、路面画像３１６ｂを示す撮影データに対して、その時の視野３１４ｂの位置を示すデータが対応づけられている。
本発明の路面画像作成装置では、視野の位置と撮影データに基づいて面的に広がる路面画像を得るために、図１３（４）の路面画像ではなく、図１３（５）に例示する路面画像が得られ、これが出力される。
本発明の路面画像作成装置によると、曲線を描く路面については、曲線を描く路面画像を作成することができる。
【００１１】
ラインカメラの視野の位置を決定するためには様々な技術を利用することができるが、例えば、車両の進行方位を検出する手段と、車両の走行距離とその走行距離における車両の進行方位から車両の走行軌道を演算する手段と、演算した車両の走行軌道からラインカメラの視野の位置を演算する手段を利用することができる。
【００１２】
車両の走行距離とその走行距離における車両の進行方位が判明すれば、車両の走行軌道を演算することができる。ラインカメラが車両に対して固定されていれば、車両の走行軌道から、例えばラインカメラの視野中心位置の軌道を演算することができる。また車両の進行方位から、ラインカメラの線状視野が伸びている方位が判明する。
以上によって、ラインカメラの視野の位置を演算することができる。
【００１３】
車両の進行方位を検出するためには様々な技術を利用することができる。例えば磁気コンパスを車載しておけば、北から測定した方位角を検出することができる。
あるいは、車両の左右輪の走行距離の差と左右輪の間隔から、車両の進行方位の変化角を演算することができる。例えば左右輪の間隔をＡｍｍとし、左輪が１ｍｍ走行する間に右輪が（１+Ａ×tan１°）ｍｍだけ走行したとすれば、その間に車両は１°だけ進行方位を変化させたことがわかる。変化角を累積してゆけば、進行方位を知ることができる。
【００１４】
あるいは、車載のエリアカメラを利用することもできる。車両が所定距離を走行する毎にエリアカメラで路面を撮影し、得られた撮影データを記憶する手段を設けておけば、連続して撮影されたエリアカメラの画像同士の位置関係から車両の進行方位の変化角を演算することができる。
例えば車両が５００ｍｍ走行する毎に、６００×６００ｍｍの路面エリアを撮影すれば、連続して撮影された２枚の路面画像に同一の被写体が撮影されている。そこで２以上の対応点を重ねあわせることで、２枚の路面画像の位置関係を決定することができ、車両が５００ｍｍ走行する間に生じた進行方位の変化角を演算することができる。これが判明すれば、その間の変化角を補完計算することによって、ライカメラの各線状視野の位置を走行距離に対応付けて演算することができる。
【００１５】
あるいはジャイロセンサを車載し、走行距離とジャイロセンサの出力を対応付けて記憶するようにしてもよい。
車両の走行距離に対応付けて車両の進行方位を演算するのに必要なデータを収集することができる。
【００１６】
ラインカメラの視野の位置は、撮影結果から逆算してもよい。例えば、路面に直線的に伸びるストライプが描かれている場合、撮影されたストライプが直線的に伸びるように、各線状路面画像を配列してゆけば、各線状路面画像を撮影したときの視野位置に合わせて各線状路面画像を配列したことになる。
そこで、車両の走行距離と路面に付されたストライプの視野内位置に基づいて視野の位置を決定する手段を用意することができ、その手段を利用すれば、各線状路面画像をそれが撮影されたときの位置関係に再現して配列することができる。
【００１７】
本発明は方法として捉えることもできる。本発明で具現化される路面画像作成方法は、路面を走行しながら車両の走行距離を測定する工程と、車両が所定距離を走行する毎に、車両の幅方向に長くて車両の縦方向に狭い視野内の路面を撮影する車載のラインカメラで路面を撮影し、撮影して得られた撮影データを記憶する工程と、撮影データを記憶した時点におけるラインカメラの視野の位置を決定する工程と、決定した視野の位置と記憶している撮影データに基づいて面的に広がる路面画像を出力する工程を備える。
【００１８】
上記方法によると、車両で走行しながらライカメラで撮影した線状路面画像群を、それらが撮影されたときの位置関係に再現して配列することができる。曲線を描く路面については曲線を描く路面画像を作成することができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の装置や方法を用いることによって、長くて細い路面を細かな解像度で撮影することができ、長くて細い路面画像を作成することができる。本発明の装置や方法を用いると、直線的に伸びる路面については直線的に伸びる路面画像を作成することができ、曲線を描く路面については曲線を描く路面画像を作成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明を具現化した実施例について図面を参照して説明する。最初に実施例の主要な特徴を列記する。
（形態１）：車両の走行距離を測定する手段は、車両に搭載されており、路面に接して回転するロータリーエンコーダである。
【実施例】
【００２１】
（第１実施例）
本発明に係る路面画像作成装置６について、図面を参照しながら説明する。
図１に示されているように、路面画像作成装置６は、測定車１２、撮影部２、ロータリーエンコーダ２２、２４、制御装置８、記憶装置１０、電子計算機１４、外部記憶装置１６、ディスプレイ１８、印刷装置２０を備えている。
測定車１２は、マイクロバスを測定用に改造したものである。
撮影部２は、測定車１２のルーフ上に取付けられたルーフキャリアに固定されており、ブーム４とラインカメラ２８を有している。ブーム４の先端は、測定車１２の前端よりも前方側にオーバーハングしている。ラインカメラ２８は、ブーム４の先端下部に装着されており、路面２６を真上から測定車１２の走行直角方向（測定車１２の車両幅方向）に沿って撮影する。ラインカメラ２８は、レンズを透過して入力された画像をＣＭＯＳ、ＣＣＤ等の撮像素子で撮影する。このラインカメラ２８は、４０９６個の撮像素子を持ち、各撮像素子は、「１ｍｍ×１ｍｍ」を撮影するので、一度に４０９６ｍｍの長さに亘って撮影を行うことができる。４０９６ｍｍは、１車線の幅よりも若干大きい。
【００２２】
ロータリーエンコーダ２２、２４は路面２６と接触しており、測定車１２の走行にともなって回転する回転部２２ａ、２４ａと、回転部２２ａ、２４ａの回転を検出する回転検出部（図示省略）を備えている。ロータリーエンコーダ２２は測定車１２の右側後輪の近傍で路面２６と接触しており、実質的に測定車１２の右側後輪の走行距離を検出する。またロータリーエンコーダ２４は測定車１２の左側後輪の近傍で路面２６と接触しており、実質的に測定車１２の左側後輪の走行距離を検出する。ロータリーエンコーダ２２は、測定車１２の右側後輪が１ｍｍ走行する毎にパルスを出力し、ロータリーエンコーダ２４は、測定車１２の左側後輪が１ｍｍ走行する毎にパルスを出力する。
記憶装置１０は、入力されたデータを、複数のハードディスクに分散して記憶する。
制御装置８には、ラインカメラ２８、ロータリーエンコーダ２２、２４、記憶装置１０が接続されている。制御装置８は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を備えるコンピュータである。制御装置８は、ロータリーエンコーダ２４から入力されるパルス信号を用いて、ＲＯＭに格納されている制御プログラムを実行して、パルスを受信する毎に制御信号（露光開始信号）をラインカメラ２８に出力することにより、測定車１２の左側後輪が１ｍｍ走行する毎にラインカメラ２８に撮影を行わせる。従って、路面２６は、ラインカメラ２８によって連続的に撮影される。また、制御装置８は、ロータリーエンコーダ２４から入力されるパルス信号に基づいて、路面２６の撮影を開始してからの測定車１２の走行距離を把握している。制御装置８は、ラインカメラ２８で撮影した各撮影データと、路面の撮影を開始してからの測定車１２の左側後輪の走行距離とを対応付けて、記憶装置１０に記憶させる。さらに制御装置８は、ロータリーエンコーダ２２と２４から入力されるパルス信号に基づいて、測定車１２の左側後輪の走行距離が１０００ｍｍ増加する毎の右側後輪の走行距離の増加分を計測し、記憶装置１０に記憶させる。
【００２３】
電子計算機１４、外部記憶装置１６、ディスプレイ１８、印刷装置２０は、道路管理所等に設置されている。
電子計算機１４は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を備えるコンピュータである。外部記憶装置１６は、ハードディスク等の記憶媒体を備える。電子計算機１４は、測定車１２の記憶装置１０に記憶されている撮影データおよび走行距離のデータを、有線または無線通信を介してダウンロードし、外部記憶装置１６に記憶する。
電子計算機１４は、外部記憶装置１６に記憶された撮影データおよび走行距離データを用いて、路面画像を作成する。作成された路面画像は、ディスプレイ１８に表示される。また作成した路面画像は印刷装置２０を用いて印刷される。
【００２４】
図２は測定車１２と曲線道路の路面２６との関係を模式的に示す図である。測定車１２の左側後輪が１ｍｍ走行するごとに路面２６上の視野３０を撮影部２のラインカメラ２８で撮影する。視野３０の車両縦方向の幅は１ｍｍであり、図２では拡大して表現されている。ラインカメラ２８で撮影された視野３０の撮影データは、撮影ライン上の長手方向の位置と、その位置での画像の特徴を示す数値データ、例えば明るさや色などを数値化したデータ、の組み合わせとして表現されている。ここで言う撮影ラインとは、ラインカメラ２８の視野３０を車両の縦方向に等分する線分であり、視野３０の位置と角度を特徴付ける。撮影データは、ロータリーエンコーダ２４から検出される測定車１２の左側後輪の走行距離を対応付けられて記憶装置１０へ記憶される。また路面画像作成装置６は、左側後輪の走行距離がある一定値だけ増加する度に、右側後輪の走行距離の増加分を記憶していく。たとえば左側後輪の走行距離が１０００ｍｍ増加する度に、右側後輪の走行距離の増加分を記憶していく。
記憶装置１０に記憶された撮影データと走行距離のデータは、道路管理所等に設置された電子計算機１４によって外部記憶装置１６にダウンロードされ、記憶される。
【００２５】
電子計算機１４は、外部記憶装置１６にダウンロードされた撮影データと対応付けられた左右後輪の走行距離データから、路面画像の作成を行う。
路面画像の作成は、走行軌道の決定、視野移動軌跡の決定、撮影ラインの配置、画像情報の配置からなる。
まず電子計算機１４は、ダウンロードされたデータから、測定車１２の走行軌道を決定する。ダウンロードされたデータには、測定車１２の左右後輪の走行距離の関係が含まれている。詳しくは、左側後輪の走行距離が１０００ｍｍ増加する毎の、右側後輪の走行距離増加分が含まれている。
上記のデータから、測定車１２の左側後輪が１０００ｍｍ走行する間の測定車１２の進行方位の変化角を算出する。進行方位の変化角は、測定車１２の後輪の左右の走行距離の差を、左右の後輪の間隔で除することによって算出される。
例えば図３に示すように、測定車１２が点Ｘ１から点Ｘ２まで移動し、左側後輪は軌道３４で１０００ｍｍ走行し、右側後輪は軌道３２で９８０ｍｍ走行した場合を考える。点Ｘ１での測定車１２の北方向から時計回りに計った進行方位角度をθ１、点Ｘ２での測定車１２の北方向から時計回りに計った進行方位角度をθ２とする。左右の後輪の軌道を円弧で近似すると、左右の後輪の間隔が２０００ｍｍであれば、進行方位の変化角はΔθ＝θ２−θ１＝（１０００ｍｍ−９８０ｍｍ）／２０００ｍｍ×１８０°／π＝０．５７°である。この場合の曲率は、０．５７°／１０００ｍｍ＝０．０００５７°／ｍｍである。
左右の後輪の中央部が移動する軌道を測定車１２の走行軌道３６とする。走行軌道３６を円弧で近似すると、算出された進行方位の変化角と、左右の後輪の走行距離と、左右の後輪の間隔から、左側後輪が１０００ｍｍ走行したときの走行軌道３６を決定することができる。
上記の演算を測定車１２の左側後輪の走行距離が１０００ｍｍ増加する毎に繰り返し実施することによって、各走行区間での測定車１２の走行距離と進行方位の変化角との対応が決定され、その走行区間での走行軌道が決定される。観測範囲内の全ての走行区間について、測定車１２の走行距離と進行方位の変化角の対応が分かると、測定車１２が走行した軌道３６を決定することができる。
【００２６】
測定車１２の後輪中央部が走行した軌道３６が決定されると、ラインカメラ２８の視野３０の中心が移動した軌跡３８についても決定することができる。ラインカメラ２８は、測定車１２の前方側にオーバーハングして配置され、測定車２０の進行方向の前方にある路面を撮影している。このため図３に示すように、ラインカメラ２８の視野３０は、測定車１２の後輪中央部の位置から車両進行方向に向けて一定の長さをオフセットした位置を通る。本実施例では、測定車１２のラインカメラ２８の視野３０は、後輪中央部の位置から３ｍ前方にオフセットしている。図３に示す測定車１２の走行軌道３６の点Ｘ１に測定車１２があるとき、ラインカメラ２８の視野３０の中心は点Ｘ１から進行方向に３ｍオフセットした点Ｙ１に存在する。同じように、走行軌道３６の点Ｘ２に測定車があるとき、ラインカメラ２８の視野３０の中心は進行方向に３ｍオフセットした点Ｙ２にある。測定車１２の走行軌道３６上のすべての計測点Ｘ１、Ｘ２、・・・について、点Ｙ１、Ｙ２、・・・を決定し、それらを繋ぎあわせていくことで、ラインカメラ２８の視野３０の中心が移動した軌跡３８を決定することができる。
【００２７】
決定された走行軌道３６と、ラインカメラ２８の視野３０の移動軌跡３８に基づいて、電子計算機１４は撮影ラインの配置を行う。撮影ラインの配置は、撮影データを記憶した時点での測定車１２の位置と進行方位から決定される。
図３に示すように、撮影ラインは中心が視野３０の移動軌跡３８上の点にあり、角度がその移動軌跡３８上の点と対応する走行軌道３６上の点を結ぶ線に垂直となるように配置される。例えば、測定車１２が点Ｘ１にあるときの撮影ライン４０は、中心が点Ｙ１上にあり、点Ｘ１と点Ｙ１を結ぶ直線と垂直になるように配置される。点Ｘ２についても同じように撮影ライン４２が決定される。
上記の撮影ラインの決定を、すべての計測点について繰り返し実施することで、観測範囲内の路面についての撮影ラインの配置がなされる。
図４は決定された走行軌道３６と移動軌跡３８に基づいて配置された撮影ライン５０を示す。
【００２８】
全ての撮影ライン５０が配置されると、電子計算機１４は画像情報の配置を行う。
図５に示すように、電子計算機１４は配置された撮影ライン６２、６４、６６、・・・を基準として網目状の区画６０を設定し、各区画に画像を特徴付ける数値データを割り当てる。
上記の網目状の区画６０は、撮影ラインの伸びる方向（図中の矢印Ａの方向）には撮影ラインを４０９６分割し、測定車１２が進行する方向（図中の矢印Ｂの方向）には隣接する撮影ライン間を等分するように設定する。
例えば撮影ライン６４の周辺の区画は、撮影ライン６４の伸びる方向には撮影ライン６４を４０９６分割する円弧６８、７０、７２で分割され、測定車１２が進行する方向には隣接する撮影ライン６６との間を等分する線分７４と、隣接する撮影ライン６２との間を等分する線分７８で分割される。円弧６８、７０、７２の曲率は、図４の走行軌道３６の曲率に応じて決定される。
上記のように網目状の区画を設定すると、撮影ライン上の画像を特徴付ける数値データから、各区画に画像情報を割り当てることができる。例えば区画７９内には撮影データとして明度を付与された点７６が存在する。点７６に付与された明度を区画７９全体に割り当て、明度に対応する濃度で区画７９の形状を表示することで、区画７９の画像が作成される。
上記の処理を全ての区画について実施し、各区画の画像を作成することで、路面２６についての路面画像を作成することができる。作成される路面画像は、路面２６が直線的な道路の場合は直線状に表示され、路面２６が曲線を描く道路の場合は曲線を描いて表示される。
【００２９】
電子計算機１４は、作成された路面画像を、ディスプレイ１８上に表示する。さらに電子計算機１４は、作成された路面画像を印刷装置２０で印刷して出力する。
【００３０】
本実施例では、ラインカメラ２８の視野３０の位置を、測定車１２の進行方位を検出し、測定車１２の走行距離とその走行距離における測定車１２の進行方位から、測定車１２の走行軌道３６を演算し、演算した測定車１２の走行軌道３６から、ラインカメラ２８の視野３０の位置を演算することで決定する。測定車１２の進行方位を検出する手段は、ロータリーエンコーダ２２、２４で計測される測定車１２の左右輪の走行距離の差と左右輪の間隔から、測定車１２の進行方位の変化角を演算する、電子計算機１４である。
【００３１】
（第２実施例）
本発明の他の一つの路面画像作成装置１０６について、図面を参照しながら説明する。第１実施例と同一の事柄に関しては、同一符号を付して説明を略す。
図６に示されているように、路面画像作成装置１０６は、測定車１２、撮影部２、ロータリーエンコーダ１１８、エリアカメラ撮影部１１６、制御装置１０８、記憶装置１０、電子計算機１１４、外部記憶装置１６、ディスプレイ１８、印刷装置２０を備えている。
エリアカメラ撮影部１１６は、測定車１２の前方に取り付けられており、エリアカメラ８０を備えている。エリアカメラ８０は、測定車１２前方の路面２６を垂直上方から車両の幅方向に６００ｍｍ、測定車１２の進行方向に６００ｍｍの範囲を撮影する。エリアカメラ８０は、レンズを透過して入力された画像をＣＭＯＳ、ＣＣＤ等の撮像素子で撮影する。
【００３２】
ロータリーエンコーダ１１８は路面２６と接触しており、測定車１２の走行にともなって回転する回転部１１８ａと、回転部１１８ａの回転を検出する回転検出部（図示省略）を備えている。ロータリーエンコーダ１１８は測定車１２の後輪中心部の近傍で路面２６と接触しており、ロータリーエンコーダ１１８は実質的に左右の後輪の走行距離の平均値を検出する。本実施例では、測定車１２の左右の後輪の走行距離の平均値を、測定車１２の走行距離という。ロータリーエンコーダ１８は、測定車１２が１ｍｍ走行する毎にパルスを出力する。
制御装置１０８には、ラインカメラ２８、ロータリーエンコーダ１１８、記憶装置１０、エリアカメラ８０が接続されている。制御装置１０８は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を備えるコンピュータである。制御装置１０８は、ロータリーエンコーダ１１８から入力されるパルス信号を用いて、ＲＯＭに格納されている制御プログラムを実行して、パルスを受信する毎に制御信号（露光開始信号）をラインカメラ２８に出力することにより、測定車１２が１ｍｍ走行する毎にラインカメラ２８に撮影を行わせる。また、制御装置１０８は、ロータリーエンコーダ１１８から入力されるパルス信号に基づいて、路面２６の撮影を開始してからの測定車１２の走行距離を把握している。そして制御装置１０８は、撮影したライン撮影データと、路面の撮影を開始してからの測定車１２の走行距離とを対応付けて、記憶装置１０に記憶させる。また制御装置１０８はロータリーエンコーダ１１８からパルスを５００回受信する度に、すなわち測定車１２が５００ｍｍ走行する度に、エリアカメラ８０に撮影を行わせる。そして、制御装置１０８は撮影したエリア撮影データと、路面の撮影を開始してからの測定車１２の走行距離とを対応付けて、記憶装置１０に記憶させる。
【００３３】
電子計算機１１４、外部記憶装置１６、ディスプレイ１８、印刷装置２０は、道路管理所等に設置されている。
電子計算機１１４は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を備えるコンピュータである。電子計算機１１４は、測定車１２の記憶装置１０に記憶されている撮影データおよび走行距離のデータを、有線または無線通信を介してダウンロードし、外部記憶装置１６に記憶する。さらに、エリアカメラの撮影データと走行距離のデータも記憶する。電子計算機１１４は、外部記憶装置１６に記憶された撮影データと走行距離データおよびエリアカメラの撮影データと走行距離データを用いて、路面画像を作成する。作成された路面画像は、ディスプレイ１８に表示される。また作成した路面画像は印刷装置２０を用いて印刷される。
【００３４】
路面画像作成装置１０６の動作を説明する。
路面画像作成装置１０６は、測定車１２が１ｍｍ走行するごとに路面２６を撮影部２のラインカメラ２８で撮影する。ラインカメラ２８によって撮影されたライン撮影データは、測定車１２の走行距離を対応付けられて記憶装置１０へ記憶される。
また路面画像作成装置１０６は、測定車１２が５００ｍｍ走行するごとに路面２６をエリアカメラ撮影部１１６のエリアカメラ８０で撮影する。エリアカメラ８０によって撮影されたエリア撮影データは、測定車１２の走行距離を対応付けられて記憶装置１０へ記憶される。
記憶装置１０に記憶されたデータは、道路管理所等に設置された電子計算機１１４によって外部記憶装置１６にダウンロードされ、記憶される。
【００３５】
電子計算機１１４は、外部記憶装置１６に記憶されたライン撮影データとエリア撮影データと走行距離データから、道路画像の再現を行う。
路面画像の作成は、走行軌道の決定、視野移動軌跡の決定、撮影ラインの配置、画像情報の配置からなる。
まず電子計算機１１４は、エリア撮影データと走行距離データから、測定車１２の走行軌道を決定する。エリア撮影データは、測定車１２が５００ｍｍ走行するごとに撮影されている。以下ではエリア撮影データをエリア画像と呼ぶ。エリア画像は、測定車１２の進行方向に６００ｍｍの範囲を撮影している。従って、連続するエリア画像間には、同一の被写体の映像が含まれている。そこで２以上の対応点を重ねあわせることで、２枚のエリア画像の位置関係を決定することができる。連続して撮影されたエリア画像同士の位置関係が決定されると、測定車１２の走行距離に応じた進行方位の変化角を計測することができる。
図７を参照しながら、連続するエリア画像の位置関係の決定について説明する。図７に示すように、連続するエリア画像８２と８４が重なり合うように、エリア画像８４の位置関係を設定する。エリア画像８２と８４の重なり合う領域について、一致度を算出する。一致度の算出は、画像同士の相関を算出することで実施する。上記の演算をエリア画像８４の位置を変更しながら繰り返し実施して、最も高い一致度を与えるエリア画像８４の位置を決定する。このようにして決定された位置関係から、エリア画像８２とエリア画像８４の成す角度Δθが計測できる。エリアカメラ８０は測定車１２に対して位置と取付け角度を固定されているから、上記の角度Δθは測定車１２が５００ｍｍ走行する間の進行方位の変化角を与える。
例えば図７に示す場合では、エリア画像８２と８４の成す角度はΔθ＝０．５°である。測定車１２が５００ｍｍ走行する間に、測定車１２の進行方位の角度は０．５°変化する。進行方位の変化角は、０．５°／５００ｍｍ＝０．００１°／ｍｍである。
上記の演算を測定車１２の走行距離５００ｍｍごとに繰り返し実施することによって、観測範囲内における測定車１２の走行距離と進行方位の変化角との対応が決定される。測定車１２の走行距離と進行方位の変化角の対応が分かると、測定車１２が走行した軌道３６を決定することができる。
【００３６】
視野移動軌跡の決定、撮影ラインの配置、画像情報の配置ついては、第１実施例と同様であるため、説明を略す。これによって、路面２６の路面画像を作成することができる。作成された路面画像は、ディスプレイ１８上に表示される。さらに印刷装置２０で印刷されて出力される。
【００３７】
上記の実施例では、エリアカメラ８０が路面２６を垂直上方から撮影する例を説明したが、エリアカメラ８０が路面２６を撮影する角度は垂直でなくてもよい。エリアカメラ８０は車両の前方に向けて、所定の角度傾けて撮影してもよい。このような場合、エリアカメラで撮影される画像は、画像の下部（車両の進行方向の反対側）にくらべて画像の上部（車両の進行方向側）が、左右方向（車両の幅方向）に縮んだ映像となる。エリアカメラ８０で所定の角度傾けて路面を撮影する場合は、上記した画像の縮尺の影響を試験等によって予め把握しておき、エリアカメラ８０で撮影された画像を補正することで、路面を垂直上方から撮影する場合と同様にして、連続するエリア画像の位置関係を決定することができる。
【００３８】
本実施例では、ラインカメラ２８の視野３０の位置を、測定車１２の進行方位を検出し、測定車１２の走行距離とその走行距離における測定車１２の進行方位から、測定車１２の走行軌道３６を演算し、演算した測定車１２の走行軌道３６から、ラインカメラ２８の視野３０の位置を演算することで決定する。測定車１２の進行方位を検出する手段は、車載のエリアカメラ８０と、測定車１２が所定距離を走行する毎にエリアカメラ８０で撮影して得られた撮影データを記憶する記憶装置１０と、連続して撮影されたエリアカメラ８０の画像同士の位置関係から、車両の進行方位の変化角を演算する電子計算機１１４を備えている。
【００３９】
（第３実施例）
本発明に係る路面画像作成装置２０６について、図面を参照しながら説明する。第１実施例および／または第２実施例と同様のものについては、同一符号を付して説明を略す。
図８に示されているように、路面画像作成装置２０６は、測定車１２、撮影部２、ロータリーエンコーダ１１８、ジャイロセンサ２０２、制御装置２０８、記憶装置１０、電子計算機２１４、外部記憶装置１６、ディスプレイ１８、印刷装置２０を備えている。
【００４０】
ジャイロセンサ２０２は、測定車１２の後輪中心部の近傍に配置され、測定車１２の進行方位を逐次計測する。ジャイロセンサ２０２は制御装置２０８からの計測信号に応じて、検出される路面画像作成装置２０６の進行方位を制御装置２０８へ出力する。
【００４１】
制御装置２０８には、ラインカメラ２８、ロータリーエンコーダ１１８、ジャイロセンサ２０２、記憶装置１０が接続されている。制御装置２０８は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を備えるコンピュータである。
制御装置２０８は、ロータリーエンコーダ１１８から入力されるパルス信号を用いて、ＲＯＭに格納されている制御プログラムを実行して、パルスを受信する毎に制御信号（露光開始信号）をラインカメラ２８に出力することにより、測定車１２が１ｍｍ走行する毎にラインカメラ２８に撮影を行わせる。また、制御装置２０８は、ロータリーエンコーダ１１８から入力されるパルス信号に基づいて、路面２６の撮影を開始してからの測定車１２の走行距離を把握している。そして、制御装置２０８は、ラインカメラ２８の撮影データと、路面の撮影を開始してからの測定車１２の走行距離とを対応付けて、記憶装置１０に記憶させる。さらに制御装置２０８は、ロータリーエンコーダ１１８からパルスを１０００回受信する度に、すなわち測定車１２が１０００ｍｍ走行する度に、ジャイロセンサ２０２で計測される測定車１２の進行方位を記憶装置１０に記憶させる。
【００４２】
図９は測定車１２と曲線道路の路面２６との関係を模式的に示す図である。測定車１２が１ｍｍ走行するごとに路面２６を撮影部２のラインカメラ２８で撮影する。ラインカメラ２６で撮影された視野３０の画像データは、ロータリーエンコーダ１１８から検出される測定車１２の走行距離を対応付けられて記憶装置１０へ記憶される。測定車１２の進行方位θは、測定車１２が１０００ｍｍ走行する度にジャイロセンサ２０２によって計測され、記憶装置１０へ記憶される。
記憶装置１０に記憶された撮影データと進行方位のデータは、道路管理所等に設置された電子計算機２１４によって外部記憶装置１６にダウンロードされ、記憶される。
【００４３】
電子計算機２１４、外部記憶装置１６、ディスプレイ１８、印刷装置２０は、道路管理所等に設置されている。
電子計算機２１４は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を備えるコンピュータである。電子計算機２１４は、記憶装置１０からダウンロードされ、外部記憶装置１６に記憶された撮影データ、進行方位データおよび走行距離データを用いて、路面画像を作成する。
【００４４】
電子計算機２１４は、ダウンロードされた撮影データと、測定車２０の進行方位のデータと、走行距離のデータから、路面画像の作成を行う。
路面画像の作成は、走行軌道の決定、視野移動軌跡の決定、撮影ラインの配置、画像情報の配置からなる。
まず電子計算機２１４は、ダウンロードされたデータから、測定車１２の走行軌道を決定する。ダウンロードされたデータには、測定車１２の走行距離と、ジャイロセンサ２０２によって計測された測定車１２の進行方位との対応が含まれている。測定車１２の走行距離と進行方位の変化角の対応が分かると、測定車１２が走行した軌道３６を決定することができる。
【００４５】
視野移動軌跡の決定、撮影ラインの配置、画像情報の配置については、第１実施例および第２実施例と同様である。これによって、路面２６の路面画像を作成することができる。作成された路面画像は、ディスプレイ１８上に表示される。さらに印刷装置２０で印刷されて出力される。
【００４６】
本実施例では、ラインカメラ２８の視野３０の位置を、測定車１２の進行方位を検出し、測定車１２の走行距離とその走行距離における測定車１２の進行方位から、測定車１２の走行軌道３６を演算し、演算した測定車１２の走行軌道３６から、ラインカメラ２８の視野３０の位置を演算することで決定する。測定車１２の進行方位を検出する手段は、車載のジャイロセンサ２０２と、走行距離とジャイロセンサの出力を対応付けて記憶する記憶装置１０とを備えている。
【００４７】
（第４実施例）
本発明に係る路面画像作成装置４０６について、図面を参照しながら説明する。第１実施例から第３実施例と同様のものについては、同一符号を付して説明を省略する。
図１０に示されているように、路面画像作成装置４０６は、測定車１２、撮影部２、ロータリーエンコーダ１１８、制御装置４０８、記憶装置１０、電子計算機４１４、外部記憶装置１６、ディスプレイ１８、印刷装置２０を備えている。
制御装置４０８には、ラインカメラ２８、ロータリーエンコーダ１１８、記憶装置１０が接続されている。制御装置４０８は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を備えるコンピュータである。制御装置４０８は、ロータリーエンコーダ１１８から入力されるパルス信号を用いて、ＲＯＭに格納されている制御プログラムを実行して、指定された本数のパルス毎に制御信号（露光開始信号）をラインカメラ２８に出力することにより、測定車１２が１ｍｍ走行する毎にラインカメラ２８に撮影を行わせる。従って路面４２６は、ラインカメラ２８によって連続的に撮影される。また、制御装置４０８は、ロータリーエンコーダ１１８から入力されるパルス信号に基づいて、路面４２６の撮影を開始してからの測定車１２の走行距離を把握している。そして制御装置４０８は、ラインカメラ２８の撮影データと、路面の撮影を開始してからの測定車１２の走行距離とを対応付けて、記憶装置１０に記憶させる。
【００４８】
図１１は測定車１２が走行する曲線道路の路面４２６を撮影する様子を模式的に示す図である。測定車１２が走行する道路の路面４２６には、線の太さが均等で、かつ線の間隔も均等である、直線的に伸びるストライプ４３０が予め付されている。ラインカメラ２８は、測定車１２が１ｍｍ走行するごとに路面４２６上の視野３０を撮影する。ラインカメラ２８の撮影データには、視野３０内の路面４２６とともにストライプ４３０が映されている。ラインカメラ２８の視野３０の撮影データは、ロータリーエンコーダ１１８から検出される測定車１２の走行距離と対応付けられて記憶装置１０へ記憶される。記憶装置１０に記憶された撮影データは、道路管理所等に設置された電子計算機１４にダウンロードされ、記憶される。
【００４９】
電子計算機４１４、外部記憶装置１６、ディスプレイ１８、印刷装置２０は、道路管理所等に設置されている。電子計算機４１４は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を備えるコンピュータである。電子計算機４１４は、記憶装置１０からダウンロードされ、外部記憶装置１６に記憶された撮影データおよび走行距離データを用いて、路面画像を作成する。
【００５０】
電子計算機４１４は、ダウンロードされた撮影データから、路面画像の作成を行う。
路面画像の作成は、撮影ラインの配置、画像情報の配置からなる。
電子計算機４１４は、ダウンロードされたデータから、ラインカメラ２８の視野３０の撮影ラインの配置を決定する。
図１２に示すように、電子計算機４１４は画像合成領域４５０を備え、その上に撮影データ４７４、４６８、・・・に対応する撮影ライン４８２、４８４、・・・を配置していく。
撮影ライン４８２、４８４、・・・の中心の点を、それぞれ基準点４７８、４６４、・・・とする。例えば、画像デー４７４は基準点４７８を備え、画像データ４６８は基準点４６４を備える。
撮影ライン４８２、４８４、・・・に対応する画像データ４７４、４６８、・・・には、路面４２６上のストライブ４３０が撮影されている。例えば、画像データ４７４には、ストライプ撮影部位４７２、４７６、４８０が存在する。また画像データ４６８には、ストライプ撮影部位４６０、４６２、４６６、４７０が存在する。
画像合成領域４５０は、ストライプ４５２を備えている。直線的に伸びるストライプ４５２は、路面４２６上のストライプ４３０をラインカメラ２８で撮影した場合の映像上での寸法と、線の太さおよび線の間隔が同一となるように予め調整されている。
【００５１】
電子計算機４１４は、連続して撮影されたデータについて、撮影ラインの基準点間隔が１ｍｍであり、かつ撮影データのストライプ撮影部位がストライプ４５２上に存在するように、撮影ラインを配置していく。
例えば図１２に示すライン画像４７４は、既に画像合成領域４５０上に配置されている。ライン画像４７４は基準点４７８を備え、ストライプ４３０を撮影したストライプ撮影部位４７２、４７６、４８０がストライプ４５２上に存在する。
ライン画像４６８は、ライン画像４７４から連続して撮影されたデータであり、ライン画像４７４から１ｍｍ走行した後に撮影されたデータである。ライン画像４６８は基準点４６４を備え、ストライプ４３０を撮影したストライプ撮影部位４６０、４６２、４６６、４７０を備える。
ライン画像４６８は、ライン画像４７４に対して、
（ａ）基準点４６４と基準点４７８の距離が１ｍｍであり、
（ｂ）ストライプ撮影部位４６０、４６２、４６６、４７０がストライプ４５２上に位置する、
ように配置される。上記のようにして、ライン画像４７４に対応する撮影ライン４８２に対して、連続するライン画像４７４の撮影ライン４８４が配置される。
上記の処理を繰り返し実施し、全ての撮影データに対応する撮影ラインの位置を決定することで、ラインカメラ２８の視野３０の撮影ラインの配置を決定することができる。
【００５２】
画像情報の配置については、第１実施例から第３実施例と同様である。これによって、路面４２６の路面画像を作成することができる。作成された路面画像は、ディスプレイ１８上に表示される。さらに印刷装置２０で印刷されて出力される。
【００５３】
本実施例では、ラインカメラ２８の視野３０の位置を、測定車１２の走行距離と路面４２６に付されたストライプ４３０の視野内位置に基づいて決定する。
【００５４】
以上、本発明の実施形態について詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。
また、本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組み合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組み合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数の目的を同時に達成するものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本発明の路面画像作成装置の概要を示す模式図である。（第１実施例）
【図２】路面画像作成装置の動作を示す図である。（第１実施例）
【図３】測定車の姿勢角検出の原理を示す図である。（第１実施例）
【図４】配置された撮影ラインを示す図である。（第１実施例）
【図５】路面画像の作成の様子を示す図である。（第１実施例）
【図６】本発明の路面画像作成装置の概要を示す模式図である。（第２実施例）
【図７】測定車の姿勢角検出の原理を示す図である。（第２実施例）
【図８】本発明の路面画像作成装置の概要を示す模式図である。（第３実施例）
【図９】測定車の姿勢角検出の原理を示す図である。（第３実施例）
【図１０】本発明の路面画像作成装置の概要を示す模式図である。（第４実施例）
【図１１】路面画像作成装置の動作を示す図である。（第４実施例）
【図１２】配置された撮影ラインを示す図である。（第４実施例）
【図１３】路面画像の作成の原理を示す図である。
【符号の説明】
【００５６】
２・・・撮影部
４・・・ブーム
６・・・路面画像作成装置
８・・・制御装置
１０・・・記憶装置
１２・・・測定車
１４・・・電子計算機
１６・・・外部記憶装置
１８・・・ディスプレイ
２０・・・印刷装置
２２、２４・・・ロータリーエンコーダ
２２ａ、２４ａ・・・回転部
２６・・・路面
２８・・・ラインカメラ
３０・・・視野
３２・・・右側後輪軌道
３４・・・左側後輪軌道
３６・・・走行軌道
３８・・・移動軌跡
４０、４２、５０、６２、６４、６６・・・撮影ライン
６８、７０、７２・・・円弧
７４、７８・・・線分
７６・・・点
７９・・・区画
８０・・・エリアカメラ
８２、８４・・・エリア画像
１０６・・・路面画像作成装置
１０８・・・制御装置
１１４・・・電子計算機
１１６・・・エリアカメラ撮影部
１１８・・・ロータリーエンコーダ
１１８ａ・・・回転部
２０２・・・ジャイロセンサ
２０６・・・路面画像作成装置
２０８・・・制御装置
２１４・・・電子計算機
３００・・・走行車線
３０４ａ、３０４ｂ、３０４ｃ、３０４ｄ、３０４ｅ・・・線状領域
３０６ａ、３０６ｂ、３０６ｃ、３０６ｄ、３０６ｅ・・・線状路面画像
３０８・・・直線
３１０・・・走行車線
３１４ａ、３１４ｂ、３１４ｃ、３１４ｄ、３１４ｅ・・・線状領域
３１６ａ、３１６ｂ、３１６ｃ、３１６ｄ、３１６ｅ・・・線状路面画像
３１８・・・直線
４０６・・・路面画像作成装置
４０８・・・制御装置
４１４・・・電子計算機
４２６・・・路面
４３０、４５２・・・ストライプ
４５０・・・画像合成領域
４６８、４７４・・・画像データ
４８２、４８４・・・撮影ライン
４６４、４７８・・・基準点
４６０、４６２、４６６、４７０、４７２、４７６、４８０・・・ストライプ撮影部位
【図１】
2006214854.tif 000003
【図２】
2006214854.tif 000004
【図３】
2006214854.tif 000005
【図４】
2006214854.tif 000006
【図５】
2006214854.tif 000007
【図６】
2006214854.tif 000008
【図７】
2006214854.tif 000009
【図８】
2006214854.tif 000010
【図９】
2006214854.tif 000011
【図１０】
2006214854.tif 000012
【図１１】
2006214854.tif 000013
【図１２】
2006214854.tif 000014
【図１３】
2006214854.tif 000015