JP2018054296A - 路面検査装置、路面検査方法及びプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】安価で容易な方法で路面を検査する路面検査装置を提供する。【解決手段】光源１１０から光が照射された道路の路面９０における、路面９０に形成された窪み５０を含む領域を撮像した画像を取得する画像取得部と、画像において、路面９０と窪み５０との境界の位置を検出する検出部と、画像において、光により窪み５０に映った影５８の長さＩＲを測定する測定部と、画像における、光源１１０と境界の位置との位置関係、及び、画像における影５８の長さＩＲに基づいて、窪み５０の深さｘを推定する推定部とを備える。【選択図】図６

Description

本発明は、路面検査装置、路面検査方法及びプログラムに関する。

従来の路面撮像装置として、特開２０１５−２５７２７号公報（特許文献１）に記載されたものがある。上記従来の路面撮像措置は、走行中に路面を撮像して、路面のひび割れ等を検出している。

特開２０１５−２５７２７号公報

しかしながら、上記従来の路面撮像装置は、高価であり、また、データの解析に時間を要するため、広大な道路インフラを維持管理することが難しいという問題が生じていた。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、安価で容易な方法で路面を検査することを目的とする。

本発明の一側面に係る路面検査装置は、光源から光が照射された道路の路面における、当該路面に形成された窪みを含む領域を撮像した画像を取得する画像取得部と、画像において、路面と窪みとの境界の位置を検出する検出部と、画像において、光により窪みに映った影の長さを測定する測定部と、画像における、光源と境界の位置との位置関係、及び、画像における影の長さに基づいて、窪みの深さを推定する推定部とを備える。

また、本発明の他の側面に係る路面検出方法は、光源から光が照射された道路の路面における、当該路面に形成された窪みを含む領域を撮像した画像を取得することと、画像において、路面と窪みとの境界の位置を検出することと、画像において、光により窪みに映った影の長さを測定することと、画像における、光源と境界の位置との位置関係、及び、画像における影の長さに基づいて、窪みの深さを推定することと、を含む。

また、本発明の他の側面に係るプログラムは、コンピュータを、光源から光が照射された道路の路面における、当該路面に形成された窪みを含む領域を撮像した画像を取得する画像取得部と、画像において、路面と窪みとの境界の位置を検出する検出部と、画像において、光により窪みに映った影の長さを測定する測定部と、画像における、光源と境界の位置との位置関係、及び、画像における影の長さに基づいて、窪みの深さを推定する推定部として機能させる。

本発明によれば、安価で容易な方法で路面を検査することが可能となる。

本発明の一実施形態に係る路面検査システム１０の構成を概略的に示す図である。 路面撮像装置１００の構成を概略的に示すブロック図である。 サーバ３００の構成を概略的に示すブロック図である。 路面検査システム１０の検査対象となる道路の路面９０を概略的に示す図である。 （Ａ）撮像部１２０において取得された、領域９０−１の画像を概略的に示す図、及び、（Ｂ）図４及び図５（Ａ）におけるＡＡ´断面を示す図である。 図５（Ｂ）における、窪み５０、光源１１０及び撮像部１２０の関係を示した図である。 撮像車２００が進行方向に進むにつれて、光源１１０と窪み５０との相対的な位置関係が変化する様子を示した図である。 路面９０において、窪み５０をその深さｘとともにマッピングした地図である。

以下、添付の図面を参照して本発明の実施形態について説明する。

図１は、本発明の一実施形態に係る路面検査システム１０の構成を概略的に示す図である。路面検査システム１０は、路面撮像装置１００が搭載された撮像車２００と、サーバ３００（「路面検査装置」の一例である。）と、データベース４００と、端末５００とを備えて構成される。路面検査システム１０は、撮像車２００が道路の路面９０上を走行しながら、路面撮像装置１００が路面９０を連続的に撮像し、サーバ３００が撮像された画像を分析して路面９０の状態を判断するシステムである。具体的には、路面検査システム１０は、道路が劣化して路面９０に形成された窪みなどの路面欠陥の深さを推定する。

路面撮像装置１００、サーバ３００、データベース４００及び端末５００は、ネットワーク６００を介して互いに通信可能に接続されている。本実施形態において、路面撮像装置１００は、無線でネットワーク６００に接続されており、サーバ３００、データベース４００及び端末５００は、有線でネットワーク６００に接続されている。もっとも、路面撮像装置１００、サーバ３００、データベース４００及び端末５００は、無線、有線のいずれによってネットワーク６００に接続されてもよい。

図２は、路面撮像装置１００の構成を概略的に示すブロック図である。路面撮像装置１００は、光源１１０と、撮像部１２０と、制御部１３０と、記憶部１４０と、位置情報取得部１５０とを有して構成される。

光源１１０は、所定の波長を有する光を路面９０に対して照射する。光源１１０は、例えば、約７００ｎｍ以上の波長を有する近赤外光を照射できるストロボである。また、光源１１０は、複数の波長を含む光を照射できるよう構成されてよい。撮像部１２０は、路面９０を撮像し、路面９０の画像データを生成する。撮像部１２０は、例えば、単眼のデジタルカメラである。

制御部１３０は、路面撮像装置１００の各構成を制御する。例えば、制御部１３０は、光源１１０がストロボ光を発するタイミング、周期、長さや、ストロボ光の向き（光軸）、強さを制御する。また、制御部１３０は、撮像部１２０が路面９０を撮像する向き（方向）や画角を制御する。

記憶部１４０は、撮像部１２０が生成した画像データを記憶する。記憶部１４０は、路面撮像装置１００の動作中に撮像部１２０が生成した画像データを全て記憶してもよく、また、当該画像データを一時的に記憶するバッファであってもよい。位置情報取得部１５０は、撮像車２００又は撮像部１２０のグローバルな位置情報を取得する。位置情報取得部１５０は、例えば、ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）である。

路面撮像装置１００は、撮像車２００の後部において、撮像車２００から突出して搭載されている。また、路面撮像装置１００において、光源１１０は、撮像車２００の進行方向に沿う方向において、撮像車２００と撮像部１２０との間に配置される。すなわち、光源１１０及び撮像部１２０は、進行方向において、光源１１０が前方、撮像部１２０が後方に位置するように配置される。

図３は、サーバ３００の構成を概略的に示すブロック図である。サーバ３００は、通信部３１０と、画像取得部３２０と、検出部３３０と、測定部３４０と、記憶部３６０と、推定部３５０とを有して構成される。サーバ３００の詳細な構成及び動作については後述するが、サーバ３００の各構成ないし機能は、サーバ３００において所定のプログラムを動作させることにより実現される。

図４は、路面検査システム１０の検査対象となる道路の路面９０を概略的に示す図である。図４において、路面９０には、路面９０が劣化した形成された窪み５０が存在する。撮像部１２０（図２参照）は、撮像車２００が進行方向に走行するに伴い、図４に示すように、路面９０の一部の領域である領域９０−１、９０−２、９０−３・・・を順次撮像し、その画像データを生成する。

図５（Ａ）は、撮像部１２０において取得された、領域９０−１の画像（以下、「領域９０−１」等を「画像９０−１」等とも呼ぶ。）を概略的に示す図である。図５（Ａ）には、説明の便宜上、領域９０−１における、光源１１０及び撮像部１２０の位置を、黒丸で記している。領域９０−１の画像データには、画像９０−１における光源１１０及び撮像部１２０の位置情報、並びに、路面９０から光源１１０までの高さ情報が含まれる。また、図５（Ａ）において斜線で示すように、窪み５０の底面には、光源１１０から発せられた光によって影５８が形成されている。

図５（Ｂ）は、図４及び図５（Ａ）におけるＡＡ´断面を示す図である。なお、本実施形態において、窪み５０は、円柱形状を有するが、路面検査システム１０が検査対象とする路面９０の欠陥は、このような形状に限られない。

図６は、図５（Ｂ）における、窪み５０、光源１１０及び撮像部１２０の関係を示した図である。図６に示すように、光源１１０及び撮像部１２０は、路面９０から一定の高さｈに位置するように、撮像車２００に配置されている。そして、光源１１０からストロボ光が発せられると、路面９０及び窪み５０の側壁５４が形成する角５６と光源１１０とを結ぶ直線１１２が窪み５０の底面５２に交わる位置まで、底面５２には影５８が形成される。すなわち、影５８は、撮像車２００の進行方向において、側壁５４から当該位置までの長さＩＲを有する。従って、窪み５０の深さｘは、光源１１０の高さｈ、影の長さＩＲ、及び、画像９０−１における光源１１０の位置から角５６までの距離ｗに基づいて、以下の式で推定することができる。

ｘ：ＩＲ＝ｈ：ｗ 式（１）

また、窪み５０の深さｘは、路面９０と直線１１２がなす角度θを求めて、以下の式で推定することもできる。

ｘ＝ｔａｎθ×ＩＲ 式（２）

ここで、撮像部１２０が画角１２２の範囲で撮像した画像９０−１において、路面９０と影５８と間には、一定のコントラストが生じるため、画像９０−１において、路面９０と窪み５０の底面５２との境界である角５６の位置を検出することができる。そして、距離ｗは、画像９０−１における、角５６の位置と光源１１０の位置とに基づいて算出できる。

以上の原理に基づいて、サーバ３００が路面９０に形成された窪み５０の深さを推定する動作を、図３〜図８を参照して説明する。

サーバ３００において、画像取得部３２０は、路面撮像装置１００が生成した領域９０−１の画像データを、ネットワーク６００（図１参照）を通じて取得する。検出部３３０は、画像取得部３２０が取得した画像データに対して所定の画像処理を行い、画像９０−１において、窪み５０の有無、並びに、窪み５０の位置及び路面９０と窪み５０との境界（角５６）の位置を検出する。測定部３４０は、底面５２において影５８がある部分とない部分とのコントラストに基づいて、窪み５０の底面５２に形成された影５８の長さＩＲを測定する。

推定部３５０は、画像９０−１における光源１１０の位置及び角５６の位置に基づいて、両者間の距離ｗを算出する。そして、推定部３５０は、光源１１０の高さｈ、距離ｗ、影の長さＩＲに基づいて、式（１）又は（２）を用いて、窪み５０の深さｘを推定する。なお、推定部３５０は、窪み５０を含む複数の画像、例えば、画像９０−１、９０−２及び９０−３のそれぞれにおいて窪み５０の深さｘを推定し、これらの平均値を算出して深さｘを推定してもよい。すなわち、まず、図７に示すように、撮像車２００が進行方向に進むにつれて、光源１１０と窪み５０との相対的な位置関係が変化する（なお、図７（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）は、それぞれ、画像９０−１、９０−２及び９０−３のＡＡ´断面である。）。それに伴い、窪み５０の底面５２に形成される影５８の長さＩＲも変化する。推定部３５０は、このように、異なる長さＩＲを有する複数の影５８に基づいて、窪み５０の深さｘを推定してもよい。

推定部３５０は、推定された窪み５０の深さｘに基づいて、窪み５０の重症度を判断してもよい。推定部３５０は、例えば、窪み５０の重症度を判定する基準として、深さの基準値を予め格納し、推定した窪み５０の深さｘが当該基準値を超える場合に、アラートを生成する等の処理を行ってもよい。

本実施形態では、光源１１０、撮像部１２０及び窪み５０が、画像において進行方向に沿った直線上に位置する場合を例に説明したが、路面検査システム１０の検査対象となる窪みはこれに限られない。例えば、光源１１０の位置と撮像部１２０の位置とを結ぶ直線上にない窪み（すなわち、路面９０の幅方向において、当該直線からずれている窪み）も、本実施形態の路面検査装置でその深さを推定することができる。この場合、路面９０の幅方向における、光源１１０、撮像部１２０及び窪み５０の相対的な位置関係にさらに基づいて、窪み５０の深さｘを推定すればよい。なお、いずれの実施形態においても、窪み５０の深さｘを推定するために用いられる画像において、進行方向に沿った方向における、影５８を形成する側壁５４の位置は、光源１１０と撮像部１２０との間であってもよい。

記憶部３６０は、推定部３５０が推定した窪み５０の深さｘを記憶する。具体的には、記憶部３６０は、路面９０における窪み５０の位置に対応づけて、窪み５０の深さｘを記憶する。路面９０における窪み５０の位置は、例えば、路面撮像装置１００の位置情報取得部１５０が取得した撮像車２００のグローバルな位置情報に基づいて取得される。これにより、窪み５０の深さｘが、窪み５０のグローバルな位置に紐づけされる。

図８は、路面９０において、窪み５０をその深さｘとともにマッピングした地図である。サーバ３００や端末５００等は、データベース４００に格納された地図データにおける窪み５０の各位置に対して、その深さｘや直径等といった窪み５０に関する情報を紐づけることにより、図８に示すような地図情報として表示させてもよい。また、サーバ３００や端末５００等は、窪み５０の深さｘを、市区町村等の一定のエリアと紐づけて表示させるようにしてもよい。

以上、本発明の例示的な実施形態について説明した。本実施形態の路面検査装置は、光源１１０から光が照射された道路の路面９０における、路面９０に形成された窪み５０を含む領域を撮像した画像を取得する画像取得部３２０と、画像において、路面９０と窪み５０との境界の位置を検出する検出部３３０と、画像において、光により窪み５０に映った影５８の長さＩＲを測定する測定部３４０と、画像における、光源１１０と境界の位置との位置関係、及び、画像における影５８の長さＩＲに基づいて、窪み５０の深さｘを推定する推定部３５０と備える。これにより、路面９０に形成された欠陥である窪み５０の深さｘを、安価で効率的な方法で推定することができるので、道路インフラの維持管理コストを低減させることができる。また、窪み５０の深さｘを推定できるので、これに基づいて、路面９０の劣化の程度を判断することができる。

また、本実施形態の路面検査装置は、路面９０における窪み５０の位置を示す位置情報と窪み５０の深さｘとを対応づけて記憶する記憶部３６０をさらに備えてもよい。これにより、広大な道路インフラにおいても、路面９０の劣化状況の地理的な分布を容易に確認ないし管理することができる。また、記憶部３６０は、位置情報に基づいて、道路を含む地図データに窪み５０の深さｘをさらに対応づけて記憶してもよい。これにより、路面９０の劣化状況の地理的な分布等を、視覚的に確認することができる。

なお、以上説明した各実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更／改良され得るととともに、本発明にはその等価物も含まれる。即ち、各実施形態に当業者が適宜設計変更を加えたものも、本発明の特徴を備えている限り、本発明の範囲に包含される。例えば、各実施形態が備える各要素及びその配置、材料、条件、形状、サイズなどは、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。また、各実施形態は例示であり、異なる実施形態で示した構成の部分的な置換又は組み合わせが可能であることは言うまでもなく、これらも本発明の特徴を含む限り本発明の範囲に包含される。

１０…路面検査システム、５０…窪み、５８…影、１００…路面撮像装置、１１０…光源、１２０…撮像部、１３０…制御部、１４０…記憶部、１５０…位置情報取得部、２００…撮像車、３００…サーバ、３１０…通信部、３２０…画像取得部、３３０…検出部、３４０…測定部、３５０…推定部、３６０…記憶部、４００…データベース、５００…端末、６００…ネットワーク

Claims (5)

1. 光源から光が照射された道路の路面における、当該路面に形成された窪みを含む領域を撮像した画像を取得する画像取得部と、
   前記画像において、前記路面と前記窪みとの境界の位置を検出する検出部と、
   前記画像において、前記光により前記窪みに映った影の長さを測定する測定部と、
   前記画像における、前記光源と前記境界の位置との位置関係、及び、前記画像における前記影の長さに基づいて、前記窪みの深さを推定する推定部と
   を備えた、路面検査装置。
2. 前記路面における前記窪みの位置を示す位置情報と前記窪みの深さとを対応づけて記憶する記憶部をさらに備えた、請求項１に記載の路面検査装置。
3. 前記記憶部は、前記位置情報に基づいて、前記道路を含む地図情報に前記窪みの深さをさらに対応づけて記憶する、請求項２に記載の路面検査装置。
4. 光源から光が照射された道路の路面における、当該路面に形成された窪みを含む領域を撮像した画像を取得することと、
   前記画像において、前記路面と前記窪みとの境界の位置を検出することと、
   前記画像において、前記光により前記窪みに映った影の長さを測定することと、
   前記画像における、前記光源と前記境界の位置との位置関係、及び、前記画像における前記影の長さに基づいて、前記窪みの深さを推定することと、
   を含む、路面検出方法。
5. コンピュータを、
   光源から光が照射された道路の路面における、当該路面に形成された窪みを含む領域を撮像した画像を取得する画像取得部、
   前記画像において、前記路面と前記窪みとの境界の位置を検出する検出部、
   前記画像において、前記光により前記窪みに映った影の長さを測定する測定部、並びに、
   前記画像における、前記光源と前記境界の位置との位置関係、及び、前記画像における前記影の長さに基づいて、前記窪みの深さを推定する推定部、
   として機能させるプログラム。