(57)【要約】【課題】  一定の撮影条件で長い路面を撮影することができる技術を提供する。【解決手段】  路面撮影装置１０は、道路を走行する車両２０と、路面２８を照明する車載ライト群３６と、そのライト群３６によって照明された路面２８を撮影する車載カメラ２２とを備えている。  上記の路面撮影装置１０は、ライト群３６で路面２８を照明し、ライト群３６で照明された路面２８をカメラ２２撮影する。このため、太陽による影が映らない夜間に、一定の撮影条件で長い路面２８を撮影しつづけることができる。一定の撮影条件で撮影しつづけ、影が映り込んでいない、明瞭な路面画像を得ることができる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
路面を撮影する装置であり、
道路を走行する車両と、路面を照明する車載ライト群と、そのライト群によって照明された路面を撮影する車載カメラとを備えたことを特徴とする路面撮影装置。
【請求項２】
光軸が異なる方向を向いている少なくとも２つのライトを有することを特徴とする請求項１に記載の路面撮影装置。
【請求項３】
車載カメラは車両幅方向の車両中央寄りに配置されており、ライト群は車両幅方向の車両中央寄りの路面よりも車両サイド側の路面を明るく照明することを特徴とする請求項１または２に記載の路面撮影装置。
【請求項４】
車載ライト群は車両幅方向に長く車両走行方向に短い範囲を照明し、車載カメラはその照明範囲内を車両幅方向に伸びるラインに沿って撮影するラインカメラであることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の路面撮影装置。
【請求項５】
幅３．２５ｍ以上で長さ１００ｍ以上の路面を、１ｍｍ×１ｍｍ以下の画素で撮影した路面画像であり、道路設置物と道路走行車両とそれらの陰が映り込んでいないことを特徴とする路面画像。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、路面撮影装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
道路面は、細くて長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。
そこで、本出願人は、路面撮影カメラを車載して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車線分の長さに伸び、車両進行方向には所定距離（例えば１mm）だけ伸びる線状の領域を撮影する。車両が所定距離（例えば１mm）走行する毎に、線状領域の撮影を繰返すことによって、細くて長い路面を細かな画素で撮影することができる。
道路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、幅１mm程度の線状領域を撮影すると、車両の縦振動に起因して、進行方向遠方の線状領域が先に撮影され、車両に近い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から、撮影された順序で撮影された画素を連続させてみても路面画像が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画素を連続させることによって路面画像が再現されることが確認された。この路面撮影技術を用いると、路面の状態（例えば、クラックや剥がれの有無等）を調ベられるほどの解像度で、細くて長い路面を撮影することができる。
【０００３】
【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】
【０００４】
しかしながら、特開２００２−５４９１１号公報に記載の路面撮影技術は、さらに改良の余地を残している。路面には、道路設置物（例えば信号や交通標識）の影が投影されている。また、車載のラインカメラによる撮影範囲が、撮影用車両自体の影になったり、他の車両の影になったりする。撮影結果からは、影を撮影したから暗くなったものか、反射率が低い路面を撮影したために暗くなったのかが判然とせず、一定条件で撮影した路面画像を得ることができない。
本発明は、上述した問題を解決するためになされたものであり、一定の撮影条件で長い路面を撮影することができる技術を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の路面撮影装置は、道路を走行する車両と、路面を照明する車載ライト群と、そのライト群によって照明された路面を撮影する車載カメラとを備えている。
上記の路面撮影装置は、ライト群で路面を照明し、ライト群で照明された路面をカメラ撮影する。このため、太陽による影が映らない夜間に、一定の撮影条件で長い路面を撮影しつづけることができる。一定の撮影条件で撮影しつづけ、影が映り込んでいない、明瞭な路面画像を得ることができる。
【０００６】
上記の路面撮影装置では、光軸が異なる方向を向いている少なくとも２つのライトを有することが好ましい。
路面に入っているクラックの延びる方向と、ライトの光軸の方向が一致すると、クラック内のほとんどの部分がライトによって照明される。このため、クラックとその周囲との明暗の差が少なくなり、クラックをクッキリと撮影することができない。光軸が異なる方向を向いている少なくとも２つのライトを利用すると、１つのライトの光軸がクラックの延びる方向と一致しても、それとは光軸の方向が異なるライトによってクラック内に影が生じる。このため、クラックをクッキリと撮影することができる。
【０００７】
上記の路面撮影装置では、車載カメラが車両幅方向の車両中央寄りに配置されており、ライト群は車両幅方向の車両中央寄りの路面よりも車両サイド側の路面を明るく照明することが好ましい。
カメラが車両幅方向の車両中央寄りに配置されていると、車両のサイド側の路面はカメラから離れ、車両中央寄り側の路面はカメラに近い位置関係で撮影される。カメラが撮影する画像は、路面とカメラとの距離が離れるほど暗くなる。ライト群が車両幅方向の車両中央側の路面よりも車両サイド側の路面を明るく照明すると、車両サイド側の路面が車両中央側の路面よりも暗く撮影されるのが防止される。
【０００８】
上記の路面撮影装置では、車載ライト群は車両幅方向に長く車両走行方向に短い範囲を照明し、車載カメラはその照明範囲内を車両幅方向に伸びるラインに沿って撮影するラインカメラであることが好ましい。
上記組合せによると、ライト群は車両走行方向に短い範囲を局所的に照明すればよい。すくないライト数とすくない消費電力で高照度で照明することができる。ラインカメラによる撮影時間は照度が明るいほど短くてすむ。局所的に強く照明しながら撮影するために、車両を高速で走行させながら撮影することが可能となる。
【０００９】
上記の路面撮影装置を用いることにより、幅３．２５m以上で長さ１００m以上の路面を、１mm×１mm以下の画素で撮影した路面画像であり、道路設置物と道路走行車両とそれらの影が映り込んでいない路面画像を撮影することができる。この路面画像はいままでの技術では得ることができなかったものであり、極めて有効である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
後述する実施例の主要な特徴を記載する。
（１）路面撮影装置は、測定車、照明部、撮影部等を備えている。照明部は、測定車（マイクロバス）の前部に装着されている。照明部内にはライトが１４個設けられている。ライトは、路面撮影装置前方の路面を照明する。ライトの光軸は、異なった方向を向いている。
（２）撮影部は、ブームとラインカメラを有している。ブームは、測定車のルーフ上に取付けられている。ブームの前端は、照明部よりも前方側にオーバーハングしている。ラインカメラは、ブームの前端部に装着され、上方から路面を撮影する。
（３）路面撮影装置は、夜間にライトで路面を照明しながら走行し、照明された路面をラインカメラで連続的に撮影する。
【実施例】
【００１１】
本発明の実施例に係る路面撮影装置１０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、路面撮影装置１０は、測定車２０、撮影部１２、ロータリーエンコーダ１８、制御装置１６、記憶装置１５、照明部１４を備えている。
図２に示されているように、撮影部１２は、測定車２０のルーフ２０ａ上に取付けられたルーフキャリア２６に固定されており、ブーム２４とラインカメラ２２を有している。ブーム２４の先端は、照明部１４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２２は、ブーム２４の先端下部に装着されており、路面２８を真上から測定車２０の走行直角方向（路面２８の幅方向）に沿って撮影する。ラインカメラ２２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２２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。
【００１２】
図１に示されているように、ロータリーエンコーダ１８、制御装置１６、記憶装置１５は、測定車２０に装着されている。測定車２０は、マイクロバスを測定用に改造したものである。ロータリーエンコーダ１８は路面２８と接触しており、路面撮影装置１０の走行にともなって回転する回転部１８ａと、回転部１８ａ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１８は、路面撮影装置１０が１mm走行する毎にパルスを出力する。
記憶装置１５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１６には、ラインカメラ２２、ロータリーエンコーダ１８、記憶装置１５が接続されている。制御装置１６は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を備えるコンピュータである。制御装置１６は、ロータリーエンコーダ１８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２２に出力することにより、路面撮影装置１０が１mm走行する毎にラインカメラ２２に撮影を行わせる。従って、路面２８は、ラインカメラ２２によって連続的に撮影される。また、制御装置１６は、ロータリーエンコーダ１８から入力されるパルス信号に基づいて、路面２８の撮影を開始してからの路面撮影装置１０の走行距離を把握している。そして、制御装置１６は、撮影した各画像データと、路面の撮影を開始してからの路面撮影装置１０の走行距離とを対応付けて、記憶装置１５に記憶させる。
路面撮影装置１０が走行すると、それ自体が路面の凹凸によって揺れるのが避けられない。路面撮影装置１０がピッチング（縦揺れ）すると、それにともなってラインカメラ２２の光軸は、走行方向に沿って前方側を向いたり、後方側を向いたりすることを繰り返す。このため、本路面撮影装置１０のような構成では、明瞭な路面画像を撮影することは不可能であると考えられていた。発明者は、その技術的常識に挑戦し、実際に路面撮影装置１０で路面２８を撮影してみたところ、明瞭な路面画像を撮影することができた。このように、明瞭な路面画像を撮影することができるのは、路面撮影装置１０の走行にともなうピッチングの周期はそれほど早くなく、その影響は実質上無視できるからである。
【００１３】
図２に良く示されているように、照明部１４は、略箱状であり、測定車２０の前端下部に取付けられている。照明部１４の前面と両側面には、透明なガラスである前方窓３２と側方窓３３が設けられている。照明部１４の底には、照明部１４内に設けられているライト３６（後述する）が点灯されたときに、光が照明部１４から対向車両や前方車両の運転者の視野に入るのや、下方の路面２８に漏れるのを防止するパネル（図示省略）が取付けられている。照明部１４の前部には、ナンバープレート３５や、夜間走行時に前方を照らす走行用ライト３４が装着されている。
図３、図４に示されているように、照明部１４には、１４個のライト３６が設けられている。（以下においては、説明の便宜上、ライト３６に符号Ｌ１〜Ｌ１４を付す。そして、符号Ｌ１〜Ｌ１４を用いて個々のライト３６を特定する。例えば、「Ｌ９のライト３６」と記載して、そのライト３６を特定する）。Ｌ１〜Ｌ１２のライト３６は、照明部１４の内部に装着されており、点灯されると前方窓３２と側方窓３３を透して路面２８を照明する。Ｌ１３、Ｌ１４のライト３６は、照明部１４の外部に装着されおり、点灯されると路面２８を照明する。ライト３６は、ブラケット（図示省略）を介して照明部１４に取付けられている。ライト３６は、メタルハライドライトである。
【００１４】
図４に示されているように、ライト３６それぞれの光軸は、方向が互いに異なっている。図５に示されているように、側方から見たライト３６の光軸は、Ｌ１〜Ｌ１２のライト３６の光軸が路面２８に対して約４５度傾いており、Ｌ１３、Ｌ１４のライト３６の光軸が路面２８に対して約３０度傾いている。Ｌ１〜Ｌ１２のライト３６と、それらの光軸が路面２８と交わる点との水平方向距離は、約８０cmである。
ライト３６は、図４に示されている照明円Ｈ１〜Ｈ１４のように路面２８を照明する。なお、照明円Ｈ１〜Ｈ１４は、ライト３６によって強く照明される部分を示しており、その範囲外もライト３６によって照明される。照明円Ｈ１〜Ｈ１４に付された番号（Ｈ１〜Ｈ１４）は、ライト３６のＬ１〜Ｌ１４の番号に対応している。例えば、照明円Ｈ６は、Ｌ６のライト３６によって照明される。符号４７は、ラインカメラ２２が一度に撮影する線状領域を示している。
【００１５】
路面撮影装置１０は、夜間にライト３６で路面２８を照明しながら走行し、照明された路面２８をラインカメラ２２で撮影する。ラインカメラ２２によって撮影されて記憶装置１５に記憶された画像データは、道路管理所等に設置された処理装置にダウンロードされ、さらにプリンタから路面画像４０として出力される。図６は、出力された路面図像４０の一部を例示している。路面画像４０には、路面２８に入っているクラック４３と、路面２８の両サイドに描かれているライン４２が撮影されている。本実施例の路面撮影装置１０は、１mm×１mmの画素で、幅３．２５m以上、長さ１００m以上の路面画像４０を撮影することができる。
【００１６】
昼間の路面２８には、太陽による、ビル等の建物、路面撮影装置１０自体、路面撮影装置１０の前や左右を走行する自動車の影が映っている。このため、路面撮影装置１０で昼間に路面２８を撮影しても、影が映り込んでしまい、明瞭な路面画像４０を撮像することができない。影と日向の路面照度差は大きいので、影と日向の両方をラインカメラ２２の感度が良好な範囲に含めることができない。ラインカメラ２２によって撮像された路面画像４０では、影の明るさに感度を調整した場合には、日向の部分や白線の部分は飽和して白くなる。日向の明るさに感度を調整した場合には、影の部分は、暗くなるとともにノイズが現れる。
当然ながら、夜間には路面２８に太陽による影が映らない。よって、夜間にライト３６で照明しながら路面２８を撮影することにより、明瞭な路面画像４０を得ることができる。夜間（特に深夜）は交通量が少ない。このため、路面撮影装置１０の走行速度を遅くして撮影を行うことができる。路面撮影装置１０の走行速度を遅くして撮影を行うことができると、ラインカメラ２２の揺れが小さくなり、より明瞭な路面画像４０を撮影することができる。また、夜間に走行すると、交通量が少ないので路面撮影装置１０の走行速度変化を小さくすることができる。路面撮影装置１０の走行速度変化を小さくすることができると、ロータリーエンコーダ１８の回転部１８ａと、路面２８との間に生じる滑りが減少する。このため、撮影精度が向上する。
【００１７】
図７に示されているように、クラック４３を光軸４５を有するライト３６が照明すると、クラック４３の内部に影４６が生じる。クラック４３の内部に影４６（太線で示されている部分）が生じると、クラック４３とその周囲との明暗の差が大きくなり、クラック４３をクッキリ（明瞭に）と撮影することができる。
図８は、路面２８に入っているクラック４３を光軸４５の方向が異なるライト３６が照明している状態を模式的に図示している。図８のクラック４３は、路面撮影装置１０の走行方向に並行に延びている。もし、全てのライト３６の光軸４５が一方向のみを向いていると、光軸４５とクラック４３の延びる方向が一致するか、ほぼ一致した場合には、クラック４３の内部のほとんどが照明される。このため、クラック４３の内部に影が生じない。クラック４３の内部に影が生じないと、クラック４３をクッキリと撮影することができない。図８のように、クラック４３を光軸４５の方向が異なるライト３６が照明していると、クラック４３がどの方向に延びていても、クラック４３内に必ず影が生じる。よって、クラック４３をクッキリと撮影することができる。
図９に示されているように、ライト３６は、斜め前方を見下ろすようにしてクラック４３を照明する。このため、図１０に示されているように、路面撮影装置１０の走行方向に直角にクラック４３が延びている場合には、クラック４３の内部に影がより濃く生じる。従って、クラック４３をよりクッキリと撮影することができる。
【００１８】
図１２に示されているように、ラインカメラ２２と路面２８との距離は、ラインカメラ２２から測定車２０の幅方向に離れるほど大きくなる（Ｄ１＞Ｄ２）。また、ラインカメラ２２が撮影する画像は、撮影対象（路面２８）との距離が離れるほど暗くなる。このため、路面２８の明るさが一定の状態でラインカメラ２２が路面２８を撮影すると、得られる路面画像４０では、路面２８の中央部が明るく、路面２８の側部が暗くなり、実際と異なってしまう。路面画像４０の明暗が実際と異なっていると、路面２８の状態を確認するのが難しくなる。
一方、図４に良く示されているように、Ｌ１〜Ｌ１２のライト３６による照明円Ｈ１〜Ｈ１２は、ほぼ均一に分布している。Ｌ１３による照明円Ｈ１３は、照明円Ｈ１、Ｈ３とオーバーラップしている。Ｌ１４による照明円Ｈ１４は、照明円Ｈ１０、Ｈ１２とオーバーラップしている。また、Ｌ１３とＬ１４のライト３６は、Ｌ１〜Ｌ１２のライト３６よりも前方かつ下方側に配置されているので、Ｌ１〜Ｌ１２のライト３６よりも路面２８に近い。このため、図１１に示されているように、測定車２０の幅方向に沿った路面２８の照度（明るさ）分布は、測定車２０の幅方向の中央部が暗く、それから測定車２０のサイド側に離れるほど明るくなる傾向を示す。
路面２８の明るさが図１１に示されているよう分布していると、ラインカメラ２２として感じる路面２８の明るさ（感度）は、図１３に示されているように、測定車２０の幅方向に沿って一定になる。よって、ラインカメラ２２が撮影した路面画像４０の明暗が、実際と異なってしまうのが防止される。
また、断面がカマボコ状の路面２８は、平坦な路面２８よりも側部がラインカメラ２２から離れている。よって、断面がカマボコ状の路面２８を撮影する場合には、平坦な路面２８を撮影する場合よりも、測定車２０のサイド側の路面２８が明るくなるようにライト３６配置や光軸の方向を調整するのが好ましい。このようにすると、断面がカマボコ状の路面２８を撮影した路面画像４０の明暗が、実際と異なってしまうのを防止することができる。
【００１９】
ラインカメラ２２を測定車２０の幅方向に沿って複数配置することもできる。例えば、測定車２０の幅方向の中央位置に１つのラインカメラ２２を配置して路面２８の中央部分を撮影し、その両側に１つずつラインカメラ２２を配置して路面２８の路肩部分を撮影する。このように、それぞれのラインカメラ２２が路面２８の一部分ずつを撮影するように構成すると、路面２８の照度分布を路面２８の幅方向に沿って変化させなくても、実際の路面２８の明暗を再現した路面画像４０を撮影することができる。
る必要がなくなる。
【００２０】
既に説明したように、ライト３６は、メタルハライドライトである。メタルハライドライトは、発光効率が高く、高輝度である。メタルハライドライトを交流電力で点灯させると、電極の消耗に偏りがないので長寿命になり、一般の用途に広く用いられている。一方、画像処理においては、明るさの変動が好ましくないため、直流電力で点灯するライトが多く用いられてきた。本実施例の路面撮影装置１０では。図１４に示されているように、ライト３６を点灯させる高周波の交流電力は、インバータによって波形が矩形状とされている。交流電力の波形が矩形状であると、その極性が変化するときのライト３６の消灯時間が短くなる。さらには、矩形状の波形の周期がラインカメラ２２の露光時間よりも十分に短いため、全ての露光期間においてラインカメラが受光する光量はほぼ均一となる。よって、ライト３６が消灯している時間は実質的に無視でき、安価かつ少ない電力消費の利点を生かして照明を行うことができる。
【００２１】
なお、ラインカメラ２２の代わりに、２次元的な範囲を撮像するエリアカメラを用いることもできる。エリアカメラを実質的に真下に向けることにより、ラインカメラ２２と同様な効果を得ることができるが、その場合には、４m幅を撮像するのに複数のカメラが必要になる。エリアカメラを用いると、路面の幅方向と路面撮影装置１０の走行方向に拡がる画像が一度に得られるが、真下を撮像する場合、前方車両のような障害物が映ってしまったり、路面撮影装置１０自体が映ってしまったりする難点がある。エリアカメラの光軸を垂直方向に対して傾けた場合、撮像範囲は拡がるが、１画素当りの精度が一様でないこと、路面２８の傾きが未知のため、走行方向順に複数の画像を接合することが困難になる。このため、エリアカメラによる撮像は、ラインカメラ２２によるそれに比べて全般的に劣っている。
【００２２】
以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、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、出願時の請求項記載の組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】
【００２３】
【図１】実施例に係る路面撮影装置と測定車の模式図。
【図２】実施例に係る路面撮影装置と測定車の斜視図。
【図３】実施例に係る照明部を前方から見た、ライト配置の説明図。
【図４】実施例に係る照明部を上方から見た、ライト配置の説明図。
【図５】実施例に係る照明部を側方から見た、ライト配置の説明図。
【図６】実施例に係る路面画像の一例を示す。
【図７】実施例に係る路面に入ったクラックの断面図。
【図８】実施例に係る照明部を上方から見た、ライトが走行方向に平行なクラックを照明している状態の模式図。
【図９】実施例に係る照明部と撮影部を側方から見た、ライトがクラックを照明している状態の模式図。
【図１０】実施例に係る照明部を上方から見た、ライトが走行方向に直角なクラックを照明している状態の模式図。
【図１１】実施例に係る測定車幅方向と路面照度の関係を示すグラフ。
【図１２】実施例に係るラインカメラと路面との距離の説明図。
【図１３】実施例に係る測定車幅方向とラインカメラとしての照度の関係を示すグラフ。
【図１４】実施例に係るライトを点灯させる交流電力の波形図。
【符号の説明】
【００２４】
１０：路面撮影装置
１２：撮影部
１４：照明部
１５：記憶装置
１６：制御装置
１８：ロータリーエンコーダ
２０：測定車、２０ａ：ルーフ
２２：ラインカメラ
２４：ブーム
２６：ルーフキャリア
２８：路面
３２：前方窓
３３：側方窓
３４：走行用ライト
３５：ナンバープレート
３６：ライト
４０：路面画像
４２：ライン
４３：クラック
４５：光軸
４６：影
４７：線状領域
【図１】
2005055318.tif 000003
【図２】
2005055318.tif 000004
【図３】
2005055318.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
2005055318.tif 000011
【図１０】
2005055318.tif 000012
【図１１】
2005055318.tif 000013
【図１２】
2005055318.tif 000014
【図１３】
2005055318.tif 000015
【図１４】
2005055318.tif 000016