JP2010117335A - カメラで撮影した画像を用いた視程判別システム - Google Patents
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Abstract
【課題】既存のインフラ(ITVカメラやWEBカメラ)を有効利用して、視程障害発生時に画像を解析処理し、定量的な視程値として算出し、道路管理に用いる。
【解決手段】視覚刺激を定量化するMichelsonコントラストを利用して、ITVカメラやWEBカメラ画像の任意に示した一定空間のコントラスト差により視程値を定量的に求め、速度規制や道路規制の自動制御システムのセンサーとして活用する。
【選択図】図5
【解決手段】視覚刺激を定量化するMichelsonコントラストを利用して、ITVカメラやWEBカメラ画像の任意に示した一定空間のコントラスト差により視程値を定量的に求め、速度規制や道路規制の自動制御システムのセンサーとして活用する。
【選択図】図5
Description
本発明は道路などに設置されたITVカメラやWEBカメラの画像を解析処理して定量的な視程値を得て、それを基に道路管理をするシステムに関する。
道路管理のためのITVカメラやWEBカメラは数多く設置されているが、その利用はリアルタイムに道路監視を行っているだけで、膨大な情報を持った画像データは有効に活用されていない。
冬期間、降雪地帯においては、吹雪・地吹雪・大量降雪による視程障害が発生する。また夏季においては霧・靄・霞などにより視程が悪化する。
各道路の路線に沿った線的な視程状況、あるいは異なった道路に沿った視程状況まで範囲を広げた面的な視程状況が把握できれば、視程障害に対応した的確な道路管理をすることが出来るが、視程計は高価である上に微妙な調整を必要とし、運用が難しいためきめ細かく配置することが出来なかった。
既存のインフラ(ITVカメラやWEBカメラ)を有効利用して、視程障害発生時に画像解析処理し、定量的な視程値として算出し道路管理に活用する。
本発明は上記問題に鑑みてなされたものであり、視覚刺激を定量化するマイケルソン・コントラストを利用して、ITVカメラやWEBカメラから得られる一定空間の画像を解析処理して、そこから求められる最大輝度と最小輝度のコントラスト差から視程値を定量的に求め、道路管理のデータとして使用する。
現在、既に多数設置されたITVカメラやWEBカメラの動画像から、視程値をリアルタイムで求めることが出来るので、そのデータを利用して道路視程障害の発生に際し、速やかに速度規制や道路規制の自動制御システムを駆動させることが出来る。
道路監視用カメラ得られる一定視野内の画像を一定数の画素に分け、各画素の輝度を求める。
輝度を算定する時、人間の色による視覚刺激の違いを考慮した。
以下のマイケルソン・コントラスト算定式を使用する。
輝度=0.299×R+0.587×G+0.114×B
この時R・G・Bはそれぞれ赤・緑・青の輝度の値に対応する。輝度は0から255の間の値をとり、0は暗く255は明るく感じることを表す。赤と緑の輝度の値が、同じ値であれば緑は赤の約2倍明るく感じる事を示す。
以下のマイケルソン・コントラスト算定式を使用する。
輝度=0.299×R+0.587×G+0.114×B
この時R・G・Bはそれぞれ赤・緑・青の輝度の値に対応する。輝度は0から255の間の値をとり、0は暗く255は明るく感じることを表す。赤と緑の輝度の値が、同じ値であれば緑は赤の約2倍明るく感じる事を示す。
各画素の輝度が上記の式に従って数値化された時、全画素内で最大輝度の値がa、最小輝度の値がbと得られたとすると、その輝度の差を輝度の和で割った割合[(a−b)/(a+b)=c]を求める事ができ、その割合cをマイケルソン・コントラスト値と定義する。cは0から1の間の値をとる。
次に実際の吹雪の日に計測した例を示す。図1は吹雪時の画像である。下に写っているのは視程計であり、画像解析は画像の中央部の四角く囲った部分を使用した。この画像の場合、視程計の示した値は104mであり、中央部の画像内の最大輝度は155.2で最小輝度は84.9となり、マイケルソン・コントラスト値は0.293であった。
時間と共に変化する画像から求めたマイケルソン・コントラスト値(点線で示す)と視程計から得た視程距離(実線で示す)をプロットしたのが図2である。横軸は時間経過のステップを示し、縦軸は視程距離の場合は単位がメートルであり、マイケルソン・コントラスト値は無次元なので単純に1000倍した値を示している。
更に視程距離はそのままにして、マイケルソン・コントラスト値を5時制の移動平均したものが図3に示してある。注目すべき点はこれら異なった方法で得た視程距離とマイケルソン・コントラスト値のグラフが非常に似かよっている事である。
これら二つの変数群の相関を見るために、縦軸に視程計より得た視程距離、横軸にマイケルソン・コントラスト値(値を1000倍)をプロットしたものが図4であり、二つの変数の関係を表すのに、ピアソンの相関関係(積率相関係数)を用い、2変数の分散(共分数)をR(相関係数)という数値で表すと、R2は0.8645と非常に強い相関関係であることが解かる。
このことは、マイケルソン・コントラスト値が視程距離を推定するために使用できることを意味する。そこでこれらの相関関係より求めた関係式をマイケルソン・コントラスト値に適用して再プロットしたものが図5であり、二つの曲線は非常に良い一致を示す。関係式はマイケルソン・コントラスト値をx、推定視程距離をyとするとy=0.0115x1.6365と表せる。
再度それら変数(視程計より得た視程距離とマイケルソン・コントラスト値から求めた推定視程距離)の相関を求めるためにプロットしたものが図6である。この結果から解かることは、速度規制が特に必要な視程200m以下の視程の悪い場合についての相関がより良い結果になっていることである。
以上述べたのは一つの事例であるが、違う状況のもとでも我々は、ほぼ同じ結果を得ることができ、視野内のマイケルソン・コントラスト値を求める事が、簡便な視程計として使用できる事を確信するに到った。
道路監視カメラから得られる一定視野内の画像を横軸256、縦軸128の画素に分け、各画素の赤・緑・青の輝度を求め、マイケルソン・コントラスト算定式に当てはめ、各画素の輝度を求める。
全画素内での最大輝度の値aと最小輝度の値bから、[c=(a−b)/(a+b)]を求め、相関関係より求めた関係式によりcを変換した値を推定視程距離として扱い、道路管理システムにデータとして送る。各カメラから送られてきたデータを総合的に判断して速度規制や道路規制を行う。
現在、既に多数のカメラが各道路に設置されているので、それらから得られる広範囲のデータを付き合わせれば、各道路毎のリアルタイムの規制のみならず、今後の状況の予測にも役立てることができる。
Claims (5)
- カメラで撮影した一定視野内の画像を一定画素に分け、各画素の輝度を数値化し、全画素中の最大輝度の値がa、最小輝度の値がbであるとき、(a−b)/(a+b)をコントラスト差の割合cとし(cは0から1の間の値をとる)、このcを一定の関係式に当てはめて求めた値を、その時の推定視程値として用いる視程判別システム。
- 視程計によって計測された視程距離をd、カメラの画像から解析的に求められたコントラスト差の割合をcとする時、dとcの2変数の分布の相関関係から求めた関係式を用いて、cを推定視程値に変換することを特徴とする請求項1記載の視程判別システム。
- 画素の輝度を算定する時、赤・緑・青の各色による視覚刺激の違いを考慮したマイケルソン・コントラストの算定式より求めた輝度を用いることを特徴とする請求項1記載の視程判別システム。
- 請求項1記載の視程判別システムにより、複数の道路監視カメラから得られる推定視程値を用いて、道路規制や速度規制を行う道路管理システム。
- 請求項1記載の視程判別システムにより、車載したビデオカメラから得られる推定視程値を用いて、走行視程を判読するシステム。
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---|---|---|---|
JP2008315043A JP2010117335A (ja) | 2008-11-14 | 2008-11-14 | カメラで撮影した画像を用いた視程判別システム |
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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Publications (1)
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Family Applications (1)
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JP2008315043A Pending JP2010117335A (ja) | 2008-11-14 | 2008-11-14 | カメラで撮影した画像を用いた視程判別システム |
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---|---|---|---|---|
KR101283400B1 (ko) | 2011-11-04 | 2013-07-17 | 한국공항공사 | 가시거리 측정 장치 오작동 탐지 시스템 및 방법 |
CN109978842A (zh) * | 2019-03-14 | 2019-07-05 | 藏龙信息科技(苏州)有限公司 | 一种基于摄像头图像的能见度解析方法 |
CN112258853A (zh) * | 2020-10-19 | 2021-01-22 | 洛阳云感科技有限公司 | 一种精细化公路雾区链式能见度监测预警系统 |
WO2021053789A1 (ja) * | 2019-09-19 | 2021-03-25 | 株式会社ウェザーニューズ | 視程推定装置、視程推定方法、および、記録媒体 |
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2008
- 2008-11-14 JP JP2008315043A patent/JP2010117335A/ja active Pending
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