[第1の実施形態]
第1の実施形態を、図面を参照しながら説明する。各図面において、同一構成部分には同一符号を付し、重複した説明を省略する場合がある。
図1は、本実施形態に係る構造物壁面の撮影装置の構成の一例を説明する図である。
本実施形態に係る構造物壁面の撮影装置100は、スライドユニット200(機構部材の一例)と、カメラユニット300(画像取得部の一例)と、照明ユニット400(照明部の一例)と、を有する。
スライドユニット200は、カメラユニット300及び照明ユニット400を、例えば、図1の矢印方向にスライドさせるための部材である。言い変えると、カメラユニット300及び照明ユニット400は、スライドユニット200により、図1の矢印方向に位置を変化させることができる。
カメラユニット300は、トンネルなどの構造物の壁面の画像を取得する。
照明ユニット400は、カメラユニット300により構造物の壁面の画像を取得するために、光を構造物の壁面に照明する。
スライドユニット200の構成を説明する。スライドユニット200は、レール210と、レール220と、ベース230と、ガイドシャフト(シャフト部材の一例)240と、ガイドシャフト保持部材251と、ガイドシャフト保持部材252と、フレーム261と、フレーム262とを有する。ガイドシャフト240、ガイドシャフト保持部材251及び252は、ガイド部の一例に相当する。
カメラユニット300は、フレーム261に固定されたレール210上をスライドすることで、図1の矢印方向における位置を可変とする。同様に、照明ユニット400は、フレーム262に固定されたレール220上をスライドすることで、図1の矢印方向における位置を可変とする。
レール210とレール220は、レール軸が略平行となるようにフレーム261とフレーム262にそれぞれ固定されている。
ベース230は、フレーム261とフレーム262に固定され、両者を接続するとともに、撮影装置100のベースとなる。
ガイドシャフト240は、カメラユニット300等のスライドを安定した精度で行わせるために用いる部材で、例えば金属製の丸棒である。カメラユニット300及び照明ユニット400のスライド方向に対し、丸棒の長手方向が略平行になるように設置される。
ガイドシャフト保持部材251及び252は、ガイドシャフト240を保持する部材である。ガイドシャフト240は、ガイドシャフト保持部材251及び252にそれぞれ設けられた貫通孔に通され、例えばかしめられて保持される。
ガイドシャフト240とその周辺の部材の詳細な構成、作用は後述する。
なお、図1では、スライドユニット200により、カメラユニット300と照明ユニット400の両方をスライドさせる構成を示したが、これに限定されない。
例えば、カメラユニット300をスライドさせるユニット(機構部材の一例)と、照明ユニット400をスライドさせるユニット(他の機構部材の一例)を別々にした構成としてもよい。
撮影装置100は、カメラユニット300等のスライド方向が、車両(移動体の一例)の走行方向(移動体の進行方向の一例)と交差するように、車両のルーフなどに取り付けられる。言い換えると、図1の矢印方向は、撮影装置100が取り付けられた車両の走行方向と交差する。
これにより、カメラユニット300等の、車両の走行方向と交差する平面内での位置を変化させることができる。
なお、撮影装置100が取り付けつけられる車両の部分は、ルーフに限定されない。車両の前方、後方のボンネット等であってもよい。車両がトラックであれば荷台等であってもよい。
また、車両への撮影装置100の取り付けに関し、例えばルーフに取り付ける場合は、車両用のスキーキャリヤなどと同様に、フック部品等を用いて行えばよい。
次に、カメラユニット300の構成を、図2を用いて説明する。
カメラユニット300は、ベースプレート310と、レール接続部321と、レール接続部322と、カメラ331と、カメラ332と、カメラ333と、カメラ334と、シャフト連結部341(画像側シャフト連結部材の一例)と、シャフト連結部342と、インデックスプランジャ350(画像取得部固定手段の一例)とを有する。
レール接続部321及び322は、ベースプレート310とレール210を接続するための部材である。
レール接続部321及び322は、レール軸と直交する方向の断面が「コ」の字形の形状をしている。レール210が例えば双頭レールの場合に、双頭レールの頭の一方に「コ」の字形状を被せるようにして、レール接続部321及び322は、レール210と接続される。
レール接続部321及び322は同一形状で、レールの軸方向の異なる2つの位置でレール210と接続する。レール接続部321及び322に、ベースプレート310を固定することで、カメラユニット300は、レール軸の方向、すなわち図1の矢印の方向にスライド可能となる。
カメラ331乃至334は、ベースプレート310の平面部に固定されている。
例えばカメラ331は、レンズ331−1と、ラインCCD(Charge Coupled Device)331−2(ライン撮像素子の一例)とを有する。
レンズ331−1により、レンズ331−1の光軸方向にある被写体の像は、ラインCCD331−2の撮像面上で結像する。ラインCCD331−2は、結像した被写体の像を撮像する。
ラインCCDは、画素が一次元状(ライン状)に配列されているCCDである。本実施形態では、画素の配列方向が車両の走行方向と交差するように、カメラ331は、ベースプレート310に固定されている。カメラ332乃至334も、カメラ331と同様の構成である。
被写体となる構造物の一例であるトンネルは、車両の走行方向と直交する断面が、半円状の形状をしている。これに合わせ、カメラ331乃至334は、図2のように、それぞれが有するレンズの光軸がトンネルの壁面と交差するように放射状に配置されている。
言い換えると、カメラ331乃至334それぞれによる画像の取得方向が、トンネルの壁面に対向するように、カメラ331乃至334は、ベースプレート310の平面部に放射状に配置されている。
カメラ331乃至334がそれぞれ取得するライン画像を、カメラが配列する方向に繋ぎ合せることで、トンネルの形状に沿って、トンネル壁面のライン画像(1次元画像)を取得することができる。
そして、車両を走行させながらライン画像を取得し、ライン画像における画素の配列方向と直交する方向に、ライン画像を繋ぎ合せることで、トンネルの壁面のエリア画像(2次元画像)を取得することができる。
本実施形態では、カメラの台数を4台としたが、これに限定されない。トンネルの大きさなどの条件に応じてカメラの台数を増減させてよい。また、レンズ331−1の結像倍率、視野、Fナンバ等は、撮影したい条件に合わせて決めればよい。
なお、ここではカメラ331の構成の例としてラインCCDを示したが、これに限定されない。例えばカメラ331は、画素が二次元的に配列されているエリアCCDであってもよい。
また撮像素子に、CCDの代わりにCMOS(Complementary Metal-Oxide-Semiconductor)などを用いてもよい。
一方で、シャフト連結部341及び342は、ガイドシャフト240と連結するための部品である。また、インデックスプランジャ350は、カメラユニット300を、そのスライド方向における所望の位置で固定するための部品である。
シャフト連結部341及び342、並びにインデックスプランジャ350の構成、作用の詳細については後述する。
次に、照明ユニット400の構成を、図3を用いて説明する。
照明ユニット400は、ベースプレート410と、レール接続部と、照明光源431と、照明光源432と、照明光源433と、照明光源434と、照明光源435と、照明光源436と、シャフト連結部441(照明側シャフト連結部材の一例)と、シャフト連結部442、インデックスプランジャ450(照明部固定手段の一例)とを有する。
レール接続部とレール220との関係は、それぞれ上述したレール接続部321及び322と、レール210との関係と同様である。
照明光源431乃至436は、ベースプレート410の平面部に固定されている。
例えば照明光源431は、レンズ431−1と光源431−2を有する。
光源431−2は、レンズ431−1を介して、レンズ431−1の光軸方向にある被写体を照明する。照明光源432乃至436も照明光源431と同様の構成である。光源431−2は、例えばメタルハライドライトやLED(Light Emitting Diode)である。
上述のように、トンネルは、車両の走行方向と直交する方向における断面が半円状の形状をしている。これに合わせ、照明光源431乃至436は、図3のように、それぞれが有するレンズの光軸がトンネルの壁面と交差するように放射状に配置されている。
言い換えると、照明光源431乃至436は、それぞれがトンネルの壁面に対向するように、ベースプレート410の平面部に放射状に配置されている。
例えば、照明ユニット400は、車両の走行方向と交差する方向、すなわちラインCCDの画素の配列方向に対して平行な、ライン状の光を、トンネルの壁面に照明する。
本実施形態では、照明光源の台数を6台としたが、これに限定されず増減させてよい。照明光源の台数は、カメラの台数と必ずしも一致させる必要はなく、明るさなどの条件に応じて台数を決めてよい。またレンズの画角、Fナンバ等も、撮影したい条件に応じて決めてよい。
また本実施形態では、照明光源431乃至436のそれぞれの位置を、レンズの光軸方向に前後に少しずつずらした構成を示した。これは照明光源同士の物理的な干渉を防止するためである。
一方で、シャフト連結部441及び442は、ガイドシャフト240と連結するための部品である。またインデックスプランジャ450は、照明ユニット400を、そのスライド方向における所望の位置で固定するための部品である。
シャフト連結部441及び442、並びにインデックスプランジャ450の構成、作用の詳細については後述する。
図4は、撮影装置100のハードウェア構成の一例を説明する図である。
撮影装置100は、カメラユニット300と、照明ユニット400と、制御部110と、メモリ120と、PC130と、を有する。
制御部110は、カメラユニット300におけるCCDの露光タイミングやシャッタースピード等を制御する。また制御部110は、照明ユニット400における光源の発光強度等を制御する。
さらに、制御部110は、カメラユニット300におけるCCDが撮像した画像データを取り込み、メモリ120に出力する。
メモリ120は、画像データを記憶する。
PC(Personal Computer)130は、例えば、CPU(Central Processing Unit)と、ROM(Read Only Memory)と、RAM(Random Access Memory)と、通信I/F(Interface)を有する。
PC130は、例えば、ユーザが撮影装置100を操作するためのインターフェースの機能を有する。また、メモリ120に記憶した画像データを処理する機能を有する。
画像データの処理とは、上述したような、車両を走行させながらカメラ331等で取得したライン画像を繋ぎ合せる処理や、カメラ331乃至334ごとでそれぞれ取得されるライン画像を繋ぎ合せる処理等である。
PC130には、ノート型PCやタブレット等を用いてよい。
撮影装置100では、カメラユニット300及び照明ユニット400が、スライドユニット200によりスライドし、車両の走行方向と交差する方向における、所定の道路構造の長さに基づき定めた2つの位置で固定される。
所定の道路構造の長さとは、例えば車両の走行方向と交差する方向における歩道(所定の道路構造の一例)の幅である。
ここで、歩道とは、歩行者が通行するための道路であり、車道等に併設され、歩行者の通行のために構造的に区画された道路の部分をいう。歩道の幅は、歩行者の通行量に応じて様々であるが、一般には1.5〜3m程度である。
例えば、歩道の幅が1.5mの場合、歩道の幅に基づき定めた2つの位置の間隔を1.5mに定めてもよい。歩道の幅が3m等で、車両の幅を超える場合は、歩道の幅に基づき定めた2つの位置の間隔を、車両の最大幅として定めてもよい。
また、歩道の他に、監査路や路側帯がある場合は、歩道の幅に基づき定めた2つの位置の間隔を、歩道の幅と監査路、または路側帯の幅との差分の長さとして定めてもよい。
例えば、車両の走行方向と交差する方向において、歩道の幅に基づき定めた2つの位置のうち、一の位置に、カメラユニット300及び照明ユニット400を固定し、所望の領域のトンネルの壁面のエリア画像を取得する。
次に、上記2つの位置のうち、他の位置に、カメラユニット300及び照明ユニット400を固定し、所望の領域のトンネル壁面のエリア画像を取得する。
2つの位置で画像を取得する方法の詳細について、次に、図5及び図6を用いて説明する。
なお、上述のようにトンネルの壁面の画像を取得することを、以降では撮影装置100により、トンネルの壁面を撮影することと同義として説明する。
図5は、第1の実施形態において、車両とトンネルとの距離が近いときの撮影態様を示す図である。
図5(a)において、車両500は車両の走行方向から観察されている。撮影装置100は、車両500のルーフの上に搭載され、固定されている。
カメラユニット300及び照明ユニット400は、スライドユニット200の、走行方向に向かって右端にスライドされ、インデックスプランジャ350及び450により、それぞれスライドユニット200に固定されている。
図5(b)は、トンネル600の内部を車両500が走行(進行)する態様の一例を示している。道路700のセンターに対し、左側に車線710(復路の車線の一例)があり、右側に車線720(往路の車線の一例)がある。車両500は車線720において、紙面に対し、手前の方向に走行している。
この例では、車線710、すなわち車両500の対向車線側に、歩道730がある。車線720側には歩道はないため、歩道がある場合と比較して、車両500は、トンネル600の車両500側の壁面に近い位置を走行している。
カメラユニット300及び照明ユニット400は、走行方向に向かってスライドユニット200の右端、すなわちトンネル600の車両500側の壁面から遠ざかる位置にある。この場合のカメラユニット300及び照明ユニット400の位置を、以降ではポジションAと呼ぶ。
図5(b)において、100Aで示した破線は、撮影装置100により撮影されている撮影範囲を表す。つまり、撮影装置100は、トンネル600の壁面のうち、破線の内側、すなわち太線で示した領域600Aを撮影している。
太線で分かるとおり、本実施形態では、トンネル壁面(覆工部)と地面との境目までを撮影し、撮影画像を取得する。
車両500を走行させながら撮影装置100による撮影を行うことで、トンネル600の入口から出口までにおける、図5(b)の紙面に対し、右側半分の壁面が撮影される。
一方、図6は、第1の実施形態において、撮影装置とトンネルとの距離が遠いときの撮影態様を示す図である。図5と重複する部分は説明を省略し、相違点を説明する。
図6(a)において、車両500は、車両の走行方向から観察されている。
カメラユニット300及び照明ユニット400は、スライドユニット200の、走行方向に向かって左端にスライドされ、インデックスプランジャ350及び450により、それぞれスライドユニット200に固定されている。
図6(b)は、トンネル600の内部を車両500が走行する態様の一例を示している。車両500は車線710において、紙面に対し、手前の方向に走行している。
この例では、歩道730は、車線710、すなわち車両500が走行する側の車線にある。つまり図5(b)の場合とは反対側の車線を、車両500は逆方向に走行している。
走行車線側に歩道がない場合と比較して、車両500は、トンネル600の車両500側の壁面から遠い位置を走行する。
カメラユニット300及び照明ユニット400は、走行方向に向かってスライドユニット200の左端、すなわちトンネル600の車両500側の壁面に近づく位置にある。この場合のカメラユニット300及び照明ユニット400の位置を、以降ではポジションBと呼ぶ。
図6(b)において、100Bで示した破線は、撮影装置100により撮影されている撮影範囲を表す。つまり、撮影装置100は、トンネル600の壁面のうち、破線の内側、すなわち太線で示した領域600Bを撮影している。
車両500を走行させながら撮影装置100による撮影を行うことで、トンネル600の入口から出口までにおける、図6(b)の紙面に対し、右側半分の壁面が撮影される。
図5の態様で撮影された壁面の画像と、図6の態様で撮影された壁面の画像を連結することで、トンネル600の入口から出口までにおける、全壁面の画像を取得することができる。
カメラユニット300の各カメラで撮影する画像は、それぞれ撮影領域がオーバーラップすることが望ましい。また画像を結合させて一枚の展開図画像を作成するため、図5の歩道無し側の画像と図6の歩道有り側の画像は、天井部分がオーバーラップするように撮影することが望ましい。往きと帰りでトンネル600の壁面を撮影する場合、トンネル600の壁面で撮影されていない領域が生じないように、例えば、往きの撮影領域と帰りの撮影領域を、車両500の進行方向と交差する方向にオーバーラップさせて撮影する。
本実施形態によれば、歩道の有無に応じて、カメラユニット300及び照明ユニット400を、ポジションA、及びポジションBに切替えて固定するだけで、車両500側の壁面から撮影装置100までの距離、すなわち被写体距離を略一定にできる。
その結果、歩道の有無によらず、フォーカス状態、撮影倍率、照明の明るさなどの撮影条件を共通にした撮影が可能となる。
また、共通の撮影条件で右側半分と左側半分の壁面画像が取得できるため、両者を連結する画像処理も容易に行うことができる。
これにより、カメラのフォーカス調整や構造物の断面形状の測定といった手間をかけることなく、撮影を行うことができる。
また、上記の他に以下の効果も得られる。
例えば、車両の走行中にカメラのフォーカス調整などを行うと、走行に伴う振動や、急ブレーキ、急加速等の不規則な動きにより、調整機構が故障する可能性がある。
また、調整機構にカム溝とカムフォロアを採用するカム機構を用いた場合、車両の走行による振動によって、徐々にカムフォロアがカム溝を移動し、フォーカス状態が変わってしまう不具合もある。さらに、トンネル内の粉塵が機構内部に入り込むと、動作不良を招く虞もある。
本実施形態によれば、車両の走行中にカメラのフォーカス調整などを行わないため、これらの故障の可能性を低減させることができる。
また、スライド機構が簡単であるため、装置コストを低減できるという効果もある。さらにフォーカス調整のために、被写体におけるテクスチャのコントラストを検知するなどの複雑な画像処理を行わなくてよい。そのため、演算コストを低減できる。
また、そもそも暗くて特徴量の少ないトンネルを走行する場合、コントラストを検出すること自体が難しい。十分な精度でコントラスト検出を行おうとすると、感度の高い高価な撮像素子が必要となる。
本実施形態によれば、このような技術的難易度や撮像素子のコストをも低減できる。
さらに、例えばカメラユニットでライン撮像素子を用いる場合、1ライン分の画像しか得られないため、撮影画像を利用したフォーカス調整が難しくなる。
本実施形態であれば、フォーカス調整に撮影画像を利用しないため、カメラユニットにライン撮像素子を使用することもできる。これにより、例えば後述するような照明効率のよい撮影が可能となる。
さらに、上記の他に以下の効果も得られる。
例えば、トンネル600の中心から比較的ずれた位置にカメラユニット300及び照明ユニット400を置いて撮影したとする。ここでトンネル600の中心とは、トンネル600の半円状の断面形状における半円の略中心を指す。
この場合、トンネル600の天井付近の壁面の画像(例えば、図2のカメラ331で取得した画像)と、トンネル600の地面付近の壁面の画像(例えば、図2のカメラ334で取得した画像)とで、撮影倍率などの条件の差が大きくなる。その結果、トンネル600の天井付近と地面付近とで、画像の解像度が大きく異なるなどの不具合が生じる。
また、このような不具合をなくすため、トンネルの壁面までの距離が略一定になるように、車線を無視して道路の中央を車両で走行しながら、トンネルの壁面の撮影を行う方法もある(例えば、特開2011−095222参照)。
しかし、この方法では撮影時に対向車と衝突する虞があるため、車両の通行が少ない夜間に行ったり、道路を封鎖して行ったりする必要があって不便である。
またトンネル内の道路に中央分離帯が設けられていると、そもそも上記の方法による撮影は不可能である。
これに対し、本実施形態によれば、車両500がトンネル600の壁面に近いときも遠いときも、カメラユニット300及び照明ユニット400をトンネル600の中心に近づけることができるため、トンネルの領域ごとでの撮影条件の差を抑制できる。
従って本実施形態によれば、車両の通行止め等をすることなく、本来の車線を走行しながら、トンネル600の天井付近と地面付近とで、画像の解像度が異なるなどの不具合を抑制した撮影を行うことができる。
なお、本実施形態では、スライドユニット200を図1の矢印方向に位置を変化させる例を示したが、これに限定されない。スライドユニット200を、車両の走行方向と交差する平面内における任意の方向に、位置を変化させる構成としてもよい。
また、本実施形態では、カメラユニット300及び照明ユニット400を、スライドユニット200により、図1の矢印方向における異なる2つの位置で固定する例を示したが、これに限定されない。
すなわち、車両の走行方向と交差する平面内であって、トンネルの壁面に対向する方向における異なる2つの位置で、カメラユニット300及び照明ユニット400を固定してもよい。
ここで、「トンネルの壁面に対向する方向」について補足する。上述したように、トンネルは、車両の走行方向と直交する断面が半円状の形状をしている。従って、トンネルの壁面のうち、例えば地面付近では、壁面は水平方向を向いており、天井付近では、壁面は垂直に下方向を向いている。
「トンネルの壁面に対向する方向」とは、場所により向きが異なる壁面に対し、対向する方向をいう。例えば、地面付近における「トンネルの壁面に対向する方向」は、略水平方向である。一方、天井付近における「トンネルの壁面に対向する方向」は、略垂直の上方向である。
次に、本実施形態に係るガイドシャフト240の構成、作用の詳細について説明する。
カメラユニット300と照明ユニット400は別体の構成要素であり、それぞれ独立してスライドする。そのため例えば、ガイドシャフト240を適用しない構成とした場合、スライドする際にそれぞれが独立して、ピッチング、ヨーイング、ローリング等の動きを、不規則に起こす可能性がある。
また撮影装置100を車両から着脱する場合に、カメラユニット300と照明ユニット400との相互の位置、又は姿勢(以降、位置/姿勢と示す)が変動する可能性がある。
さらに走行中の振動でそれぞれの位置/姿勢が変動したり、温度等の影響によるフレーム261及び262やベースプレート310及び410等の部材の変形で、それぞれの位置/姿勢が変動したりする可能性もある。
このような変動があると、カメラユニット300による撮影領域に照明光が適切に当たらず、明るさ不足で撮影ができないという不具合が生じる。
例えば、図7は、カメラユニット300と照明ユニット400との相互の位置/姿勢が変動し、カメラユニット300による撮影領域に照明光が適切に当たらなくなった態様を説明するための図である。
図7(a)は、カメラユニット300と照明ユニット400との相互の位置/姿勢の変動がない場合である。図7(a)は、車両500が図の矢印の方向に走行するのを、上方から観察した態様を概略的に示している。600はトンネルの壁面である。
361は、カメラユニット300による撮影範囲を表す。トンネル600の壁面と撮影範囲361とが交差する部分が、カメラユニット300による壁面の撮影領域に相当する。
461は、照明ユニット400による照明範囲を表す。トンネル600の壁面と照明範囲461とが交差する部分が、照明ユニット400による壁面の照明領域に相当する。
図7(a)では、カメラユニット300と照明ユニット400との相互の位置/姿勢の変動がないため、カメラユニット300による撮影領域と照明ユニット400による照明領域が重なっている。つまり、照明光は、撮影領域を適切に照明している。
一方、図7(b)は、カメラユニット300と照明ユニット400との相互の位置/姿勢の変動がある場合である。
図7(b)では、カメラユニット300及び照明ユニット400の姿勢がそれぞれ独立に変動している。それにより撮影範囲362と照明範囲462が、図7(a)の状態から変化し、トンネル600の壁面における撮影領域と照明領域が重ならなくなっている。
つまり、カメラユニット300と照明ユニット400との相互の姿勢の変動により、照明光は、撮影領域を適切に照明していない。
特に、本実施形態では、例えば、撮像素子にラインCCDを用い、車両500の走行方向における撮影範囲(領域)を狭くしている。この場合、狭い領域に照明光を集中すればよいため、照明効率がよいという効果があり、暗いトンネルの内部では、十分な照明光量が必要となるため、好適である。
しかしその反面で、車両500の走行方向における撮影領域が狭いため、カメラユニット300と照明ユニット400との相互の位置/姿勢が変動すると、カメラユニット300の撮影領域に照明光が適切に当たらない不具合が生じやすくなる。
そこで、撮影領域を照明光が適切に照明しない不具合を抑制するため、本実施形態の撮影装置100は、ガイドシャフト240を有する。以下に、図8を用いて具体的に説明する。
図8において、ガイドシャフト240は、ガイドシャフト保持部材251及び252により保持されている。
シャフト連結部341及び342は、カメラユニット300のベースプレート310に固定されている。またシャフト連結部341及び342は、それぞれ貫通孔341−1及び342−1を有する。
貫通孔341−1及び342−1にガイドシャフト240を通すことで、ガイドシャフト240とカメラユニット300は連結される。
同様に、シャフト連結部441及び442がそれぞれ有する貫通孔に、ガイドシャフト240を通すことで、ガイドシャフト240と照明ユニット400は連結される。
カメラユニット300及び照明ユニット400は、それぞれガイドシャフト240と連結しながらスライドする。つまり、共通の部材をガイド(案内)にして、スライドすることができる。
そのため、カメラユニット300及び照明ユニット400のいずれか一方の位置/姿勢が変動したとき、他方もそれに連動して変動する。
つまり、両者の相対的な位置/姿勢の関係を維持したまま、カメラユニット300と照明ユニット400をスライドさせたり静止させたりすることが可能となる。
それにより、カメラユニット300と照明ユニット400との相対的な位置/姿勢の変動を抑制し、撮影領域を照明光が適切に照明しない不具合を抑制することができる。
図9は、トンネルに壁面に対してカメラユニット300と照明ユニット400が傾いた場合のカメラユニット300の撮影領域と照明ユニット400の照明領域を説明する図である。
図9において、照明ユニット400は、光軸465を光軸とする発散光である照明光466を、トンネル600の壁面に照射している。照明光466の配光角(発散角)αは、例えば1.65度である。カメラユニット300は、トンネル600の壁面を撮影している。光軸365は、カメラユニット300の光軸である。
例えば車両500の蛇行運転等によりカメラユニット300と照明ユニット400の位置が変動すると、図9に示されているように、カメラユニット300と照明ユニット400がトンネルに壁面に対してそれぞれ傾く場合がある。この場合にも、カメラユニット300と照明ユニット400の相対的な位置/姿勢の関係は維持されるため、図示されているように、カメラユニット300による撮影領域と照明ユニット400による照明領域が重なっている状態を維持することができる。このように、車両500の蛇行運転等でカメラユニット300と照明ユニット400の位置が変動した場合にも、カメラユニット300の撮影領域を、照明ユニット400により適切に照明することができる。
なお、本実施形態では特にラインCCDを用いる場合を示したが、エリアCCDなどを用いる場合であっても、同様の効果が得られる。
次に、本実施形態に係るインデックスプランジャ350及び450の構成、作用の詳細を、図10を用いて説明する。
図10で、インデックスプランジャ350は、カメラユニット300のベースプレート310の平面部に固定されている。また、インデックスプランジャ450は、照明ユニット400のベースプレート410の平面部に固定されている。
上述したように、カメラユニット300はレール210上をスライドし、照明ユニット400はレール220上をスライドする。
インデックスプランジャ350及び450は同様の構成、作用を有するため、ここではインデックスプランジャ450を例に説明する。
インデックスプランジャ450は、プランジャ451と、プランジャ保持部452とを有する。
プランジャ451は、丸棒状で地面側に突出したピンと、ピンに地面側への付勢力を与えるスプリングと、ピンとスプリングを押さえるスプリング押さえ部とを有する。プランジャ保持部452は、プランジャ451を保持する。
一方、スライドユニット200におけるベース230には、照明ユニット400のスライド方向において、照明ユニット400を固定したい位置に、上記ピンと嵌合するための嵌合孔231が設けられている。
従って、照明ユニット400がスライドする際、嵌合孔231がない位置では、ピンは、ベース230にぶつかった状態であり、照明ユニット400を固定するようには作用しない。
照明ユニット400がスライドして嵌合孔231がある位置にくると、ピンはスプリングによる付勢力で嵌合孔231に向かって突出し、嵌合孔231と嵌合する。これにより照明ユニット400はスライドできなくなる。つまり照明ユニット400は固定される。
固定を解除して、照明ユニット400を再度スライドさせたいときは、例えば手動で固定解除機構を操作し、固定を解除する。
本実施形態では、ベース230において、スライド方向におけるポジションAとポジションBに相当する位置に、それぞれ嵌合孔が設けられている。これにより、車両の走行方向と交差する平面内における異なる2つの位置に、照明ユニット400を、固定することができる。
同様にして、カメラユニット300も、インデックスプランジャ350により、車両の走行方向と交差する平面内における異なる2つの位置に、固定することができる。
なお、本実施形態では、ベース230に設けた嵌合孔231にピンを嵌合させ、照明ユニット400等を固定する例を示したが、これに限定されない。
例えば、フレーム262、レール220等に設けた嵌合孔にピンを嵌合させて固定してもよいし、突き当てにより照明ユニット等を位置決めしたうえで、ボルト等でクランプすることで固定してもよい。
次に、本実施形態において、カメラユニット300による撮影方向(画像の取得方向)に対し、照明ユニット400による照明光の照明方向を傾けた態様と効果を、図11を用いて説明する。
図11は、図7に示した場合と同様に、車両500が矢印の方向に走行する態様を、上方から観察している。
363は、カメラユニット300による撮影方向であり、カメラユニットが有するレンズの光軸方向と同義である。364は、カメラユニット300により撮影される範囲を表す。トンネル600の壁面と撮影範囲364とが交差する部分が、カメラユニット300による壁面の撮影領域に相当する。
463は、照明ユニット400による照明方向であり、照明ユニットが有するレンズの光軸方向と同義である。464は、照明ユニット400により照明される範囲を表す。トンネル600の壁面と照明範囲464とが交差する部分が、照明ユニット400による壁面の照明領域に相当する。
上述したように、車両500の走行中の振動などにより、カメラユニット300と照明ユニット400の位置/姿勢が変動すると、カメラユニット300による撮影領域に照明光が適切に当たらず、明るさ不足で撮影ができない不具合が生じる。
そこで、本実施形態では、トンネル600の壁面の撮影される部分に向け、カメラユニット300の撮影方向に対し、照明ユニット400の照明方向を傾けて照明する。図11の例は、角度θの傾きで照明する態様を示している。
車両の走行方向において、このように照明を傾けて、照明ユニットによる照明領域のより中央に近い付近を、カメラユニット300による撮影領域とすることで、撮影領域に照明光が当たらないという不具合を抑制することができる。
ここで図12A、及び図12Bは、カメラユニット300の光軸365と照明ユニット400の光軸465の傾き角度θと、照明光の配光角αと、カメラユニット300からトンネル600の壁面までの距離Lと、照明領域Sとの関係を説明する図である。
図12A(a)は、カメラユニット300と、照明ユニット400と、トンネル600の壁面の関係を説明する図である。図12A(a)において、カメラユニット300の光軸365はトンネル600の壁面に対して垂直であり、照明ユニット400による照明光466の光軸465は、カメラユニット300の光軸365に対して傾き角度θで傾いている。なお、この「垂直」は厳密に90度をいうものではなく、トンネル600の壁面の傾斜や車両500の蛇行等に応じて90度から多少のずれがあってもよい。この点は以下においても同様である。
照明光466は、配光角αでトンネル600の壁面を照明している。カメラユニット300からトンネル600の壁面までの距離Lは、車両500の蛇行運転等により、LminからLmaxまで変動することを想定する。照明領域Sは、照明光466によるトンネル600の照明領域である。照明光は円形領域を照明する光であり、照明領域Sはこの円形領域の直径を示している。但し、照明光は、円形領域を照明する光に限定はされず、矩形領域を照明する光や楕円領域を照明する光であってもよい。
図12A(b)は、カメラユニット300による撮影領域と照明ユニット400による照明領域が重なっている状態で、車両500がトンネル600の壁面から最も遠のいた場合を示す図である。
例えば、傾き角度θが2.5度、配光角αが1.65度とすると、照明領域Sは330mmとなる。この場合、カメラユニット300からトンネル600の壁面までの距離が5200mmの時に、トンネル600の壁面において、カメラユニット300の光軸365は照明領域Sの最端部(図12A(b)では最右端)に位置する。従って、カメラユニット300からトンネル600の壁面までの距離5200mmは、カメラユニット300による撮影領域と照明ユニット400による照明領域が重なる状態を維持可能な最大距離Lmaxの一例である。
図12B(c)は、カメラユニット300による撮影領域と照明ユニット400による照明領域が重なっている状態で、車両500がトンネル600の壁面から最も近づいた場合を示す図である。
例えば、上記と同様に、角度θが2.5度、配光角αが1.65度とすると、照明領域Sは330mmとなる。この場合、カメラユニット300からトンネル600の壁面までの距離が2600mmの時に、トンネル600の壁面において、カメラユニット300の光軸365は照明領域Sの最端部(図12B(c)では最左端)に位置する。従って、カメラユニット300からトンネル600の壁面までの距離2600mmは、カメラユニット300による撮影領域と照明ユニット400による照明領域が重なる状態を維持可能な最小距離Lminの一例である。
なお、上記では照明ユニット400により、トンネル600の壁面に配光角αの発散光を照明する例を示したが、発散光に限定されず、平行光により照明してもよい。発散光を照明することで、照明ユニット400からトンネル600の壁面までの距離に応じて、トンネル600の壁面における照明領域を変化させることができる。例えば、照明ユニット400からトンネル600の壁面までの距離Lが長いほど、より広い領域を照明することができる。一方、平行光を照明すれば、照明ユニット400からトンネル600の壁面までの距離Lによらず、トンネル600の壁面において一定の領域を照明することができる。
また上記では、カメラユニット300の光軸365をトンネル600の壁面に対して垂直とし、照明ユニット400の光軸465をカメラユニット300の光軸365に対して傾ける例を示したが、これには限定されない。例えば、図12B(d)に示されているように、照明ユニット400の光軸465をトンネル600の壁面に対して垂直とし、カメラユニット300の光軸365を照明ユニット400の光軸465に対し、傾けてもよい。図12B(d)は、カメラユニット300の光軸365を照明ユニット400の光軸465に対して傾き角度θだけ傾けた例を示している。換言すると、照明ユニット400の光軸465とカメラユニット300の光軸365は傾き角度θで相対的に傾いていればよい。
このように照明ユニット400の光軸465とカメラユニット300の光軸365とを相対的に傾けることで、カメラユニット300の撮影領域に向けて、光を照明することができる。例えばトンネル600の壁面における水平方向の撮影領域(水平方向の撮影視野)が狭い場合であっても、カメラユニット300による撮影領域を照明ユニット400からの光で適切に照明することができる。
また、ガイドシャフト240を用いて、カメラユニット300と照明ユニット400との相対的な位置/姿勢の関係を維持する構成と、照明方向を傾けて照明する構成とを組み合わせることで、より効果が顕著となる。
言い換えると、例えば撮像素子にラインCCDを用い、照明効率がよい状態で撮影を行った場合であっても、照明ユニット400による照明光がカメラユニット300による撮影領域を適切に照明しないという不具合を、より顕著に抑制することができる。
また、車の蛇行でトンネルと壁面の距離が変動する場合やトンネルサイズが異なる場合においても、照明ユニット400による照明光がカメラユニット300による撮影領域を適切に照明しないという不具合を抑制することができる。
図13は、車両500の蛇行と、カメラユニット300の撮影領域と、照明ユニット400の照明領域の関係を説明する図である。車両500は、図13に矢印で示されている方向に、蛇行しながら進行している。
図13の左側に示されているように、カメラユニット300からトンネル600の壁面までの距離Lmaxが5200mmの時に、トンネル600の壁面において、カメラユニット300の光軸365は照明領域Sの最端部(図13では最右端)に位置する。つまりカメラユニット300による撮影領域と照明ユニット400による照明領域が重なる状態を維持可能な一方の限界である。
一方、図13の右側に示されているように、カメラユニット300からトンネル600の壁面までの距離Lminが2600mmの時に、トンネル600の壁面において、カメラユニット300の光軸365は照明領域Sの最端部(図13では最左端)に位置する。つまりカメラユニット300による撮影領域と照明ユニット400による照明領域が重なる状態を維持可能な他方の限界である。
上記より、角度θが2.5度、配光角αが1.65度の条件下(図12A参照)では、カメラユニット300からトンネル600の壁面までの距離Lが2600mm〜5200mmの範囲で、車両500の蛇行が許容されることが分かる。
次に、本実施形態に係る撮影装置100による撮影フローを、図14を用いて説明する。
まずステップS1101で、撮影装置100は、車両500に取り付けられる。
次に、スライドユニット200により、カメラユニット300及び照明ユニット400はポジションAに固定される(ステップS1102)。この場合、カメラユニット300及び照明ユニット400のスライドと、ポジションAでの固定は、例えばユーザが手動で実施する。
そしてトンネル600の入口から出口まで、車両500を走行させながら、トンネル600の歩道730がない側の壁面の、領域600Aの撮影が行われる(ステップS1103)。
この場合、車両500がトンネル600の入口に進入するときに、撮影が開始される。撮影開始の指示は、例えばユーザが行う。
車両500がトンネル600の出口まで到達したら、撮影は停止される。撮影停止の指示は、例えばユーザが行う。
ここまででトンネル600の全壁面のうち、半分の壁面の画像データがメモリ120に記憶される。
続いて、スライドユニット200により、カメラユニット300及び照明ユニット400は、ポジションBに固定される(ステップS1104)。この場合、カメラユニット300及び照明ユニット400のスライドと、ポジションBでの固定は、例えばユーザが手動で実施する。
そして、ステップS1103における走行方向とは逆の方向に、トンネル600の入口から出口まで、車両500を走行させながら、トンネル600の歩道730がある側の壁面の、領域600Bの撮影が行われる(ステップS1105)。上述と同様、撮影開始/停止の指示は、例えばユーザが行う。
これにより、トンネル600の全壁面のうち、残りの半分の壁面が撮影され、メモリ120に記憶される。
撮影された画像は、ユーザにより問題がないか確認され、問題なければ撮影は終了する。問題があればステップS1102に戻り、再度撮影が行われる(ステップS1106)。
以上により、カメラのフォーカス調整や構造物の断面形状の測定といった手間をかけずに、トンネルなどの構造物の壁面を撮影することができる。
なお本実施形態では、カメラユニット300及び照明ユニット400のポジションA及びBでの固定を、スライドユニット200に対して行う例を述べたが、このような固定を車両500に対して行ってもよい。以下に構成を説明する。
例えばカメラユニット300及び照明ユニット400を、車両固定用ベースプレートに取り付けておく。
ポジションAの場合、走行方向に向かって車両のルーフの右端に、フック部品を用いて上記車両固定用ベースプレートを固定すること(画像取得部固定手段及び照明部固定手段の一例)で、カメラユニット300及び照明ユニット400を固定する。
ポジションBの場合、走行方向に向かって車両のルーフの左端に、フック部品を用いて上記車両固定用ベースプレートを固定することで、カメラユニット300及び照明ユニット400を固定する。
また、ガイドシャフト240と、ガイドシャフト保持部材251及び252と同様の部品を上記車両固定用ベースプレートに設け、シャフト連結部341及び342、並びに441及び442とガイドシャフト240とを連結させる。これによりカメラユニット300及び照明ユニット400の位置/姿勢の変動の影響を抑制できる。
なお、この例の場合、撮影装置100は、スライドユニット200を有さなくてもよい。また、カメラユニット300及び照明ユニット400は、それぞれインデックスプランジャ350及び450を有さなくてもよい。
以上により、車両500に固定した場合においても、カメラユニット300及び照明ユニット400のポジションA及びBでの固定を、スライドユニット200に対して行った場合と同様の効果を得ることができる。
[第2の実施形態]
次に、図面に基づいて第2の実施形態を説明する。第1の実施形態と重複する部分は説明を省略し、相違点について述べる。
第1の実施形態では、カメラユニット300及び照明ユニット400をポジションA及びBに固定して、それぞれ撮影を実施することで、歩道730の有無によらず、所望のフォーカス状態を得た。
しかし、歩道730の幅が大きい場合などは、カメラユニット300及び照明ユニット400を、ポジションAからポジションBにスライドさせるのみでは、両ポジションにて所望のフォーカス状態が得られない場合がある。つまり、例えばポジションAでは焦点が合っても、ポジションBでは焦点が合わないような場合である。
そこで、本実施形態に係る撮影装置101は、カメラユニット300におけるカメラ331乃至334のうち、一部、または全部のカメラが、2つのフォーカス状態を実現できる構成を有する。
例えばカメラ334におけるレンズ334−1とラインCCD334−2との間の距離を、距離a及び距離bの2通りに設定可能としている。
距離aは、カメラユニット300及び照明ユニット400がポジションAに位置するときに、焦点の合った壁面の画像を得るためのレンズ334−1とラインCCD334−2との間のレンズ光軸方向の距離である。
距離bは、カメラユニット300及び照明ユニット400がポジションBに位置するときに、焦点の合った壁面の画像を得るためのレンズ334−1とラインCCD334−2との間のレンズ光軸方向の距離である。
距離a及び距離bの設定の一例を説明する。例えばレンズ334−1をラインCCD334−2に向かって進退可能な構成とする。そして進退方向において、上述のインデックスプランジャ等の固定のための部品を用いて、所定の2つの位置でのみ、レンズ334−1を固定可能とする。
これにより複雑な調整機構や調整方法を必要とせず、距離a及び距離bを簡単に設定できる。
なお、距離a及び距離bを設定するときのレンズ334−1の固定位置は、焦点の合った壁面の画像が得られる位置を、事前に求めておけばよい。
次に、本実施形態に係る撮影装置による撮影フローを、図15を用いて説明する。
まずステップS1201で、撮影装置101は、車両500に取り付けられる。
次に、スライドユニット200により、カメラユニット300及び照明ユニット400は、ポジションAに固定される(ステップS1202)。
この場合、カメラユニット300及び照明ユニット400のスライドと、ポジションAでの固定は、例えばユーザが手動で実施する。
次に、レンズ334−1が進退し、レンズ334−1とラインCCD334−2との間の距離が、距離aに設定される(ステップS1203)。
そして、トンネル600の入口から出口まで、車両500を走行させながら、トンネル600の歩道730がない側の壁面の、領域600Aの撮影が行われる(ステップS1204)。
この場合、車両500がトンネル600に入口に進入するときに、撮影が開始される。撮影開始の指示は、例えばユーザが行う。
車両500がトンネル600の出口まで到達したら、撮影は停止される。撮影停止の指示は、例えばユーザが行う。
ここまででトンネル600の全壁面のうち、半分の壁面の画像データがメモリ120に記憶される。
続いて、スライドユニット200により、カメラユニット300及び照明ユニット400は、ポジションBに固定される(ステップS1205)。この場合、カメラユニット300及び照明ユニット400のスライドと、ポジションBでの固定は、例えばユーザが手動で実施する。
次に、レンズ334−1を進退させ、レンズ334−1とラインCCD334−2との間の距離を、距離bに設定する(ステップS1206)。
ステップS1204における走行方向とは逆の方向に、トンネル600の入口から出口まで車両500を走行させながら、トンネル600の歩道730がある側の壁面の、領域600Bの撮影が行われる(ステップS1207)。上述と同様、撮影開始/停止の指示は、例えばユーザが行う。
これにより、トンネル600の全壁面のうち、残りの半分の壁面が撮影され、メモリ120に記憶される。
撮影された画像は、ユーザにより問題がないか確認され、問題なければ撮影は終了し、問題があればステップS1202に戻り、再度撮影が行われる(ステップS1208)。
以上により、例えばトンネルが大きい場合でも、カメラユニット300等をポジションAからBにスライドさせ、レンズ334−1とラインCCD334−2の距離を、距離aから距離bにすることで、所望のフォーカス状態が得られる。
上記では、2つのフォーカス状態を実現するために、レンズ334−1をラインCCD334−2に対し進退させたが、これに限定されない。
例えばラインCCD334−2を進退させてもよいし、レンズ334−1が複数のレンズで構成される場合に、そのうちの1つ、または複数のレンズを進退させる構成としてもよい。
また、カメラ331乃至334のそれぞれで、距離a及び距離bを設定可能にしてもよい。その場合、カメラごとで距離a及び距離bをそれぞれ異なる値としてよい。
つまり、カメラごとで、トンネル600の壁面までの距離が必ずしも同じでないため、ポジションA及びBでフォーカス状態が得られる距離a及び距離bを、カメラごとに設定してもよい。
[第3の実施形態]
次に、図面に基づいて本発明の第3の実施形態を説明する。第1乃至2の実施形態と重複する部分は説明を省略し、相違点について述べる。
図16は、本実施形態に係る撮影装置102の機能構成を説明する図である。
図16において、撮影装置102は、道路構造判別手段140と、カメラユニット等移動手段150とを有する。
道路構造判別手段140は、トンネル600において、車両500が走行する車線側に歩道730があるかないか等の道路構造の特性を判別する。
カメラユニット等移動手段150は、道路構造判別手段140による歩道730の有無等の情報に応じて、カメラユニット300及び照明ユニット400を、ポジションA、またはBに移動させる。
カメラユニット等移動手段150は、例えばスライドユニット200に、カメラユニット300及び照明ユニット400を搭載するテーブルと、テーブルに接続したボールネジと、ボールネジに接続したモータとを有する。
モータの駆動によりテーブルを移動させ、カメラユニット300及び照明ユニット400を、ポジションA、又はBに移動させる。ただし、カメラユニット等移動手段150の構成は、これに限定されるものでなく、シリンダ機構などの他の移動機構を用いても良い。
図17は、本実施形態に係る撮影装置のハードウェア構成を説明する図である。
図17において、撮影装置101は、カメラユニット300と、照明ユニット400と、制御部111と、メモリ121と、PC131を有する。
さらに、撮影装置101は、TOF(Time of Flight)センサ141と、IMU(Inertial Measurement Unit)160と、車速計/移動距離計170と、GPS(Global Positioning System)受信機180とを有する。
TOFセンサ141は、トンネル600の壁面からTOFセンサ141までの距離を計測する。例えば被計測物であるトンネル600の壁面に、TOFセンサ141から光を照射し、その反射光を受光するまでの時間に基づき、トンネル600の壁面までの距離を計測する。受光素子にエリアセンサを用いたTOFセンサ141であれば、例えば、距離に応じて表示色が異なる2次元の等高線画像を得ることができる。
制御部111は、TOFセンサ141の出力である2次元の等高線画像を受け取る。
制御部111は、等高線画像のうち、地面に近い付近の距離情報を用い、例えば、当該距離が閾値以下の場合は歩道がない車線と判別し、当該距離が閾値より大きい場合は歩道がある車線と判別する。
つまり、本実施形態では、制御部111の機能の一部とTOFセンサ141とが、道路構造判別手段140として機能する。
IMU160は、車両500の運動を司る3軸の角度/角速度と加速度を計測する。
車速計/移動距離計170は、車両500の速度/移動距離を計測する。
IMU160及び車速計/移動距離計170で計測されたデータは、メモリ121に記憶され、後に壁面の画像のサイズや傾きなどを、画像処理で幾何補正するために使用される。
GPS受信機180については後述する。
制御部111は、上述の他、カメラユニット300による画像データ取得開始/終了と、及び照明ユニット400による照明のオン/オフと、カメラユニット300及び照明ユニットの制御などを行う。また画像データの取り込みに加え、TOFセンサ141、IMU160、及び車速計/移動距離計170からの出力の取り込みを行い、メモリ121に出力する。
メモリ121は、カメラユニット300から出力された画像データと、TOFセンサ141、IMU160、及び車速計/移動距離計170から出力されたセンサデータとを記憶する。
次に、本実施形態に係る撮影装置による撮影フローを、図18を用いて説明する。
まずステップS1501で、撮影装置102は、車両500に取り付けられる。
次に、道路構造判別手段140は、歩道730の有無を判別し、判別結果をカメラユニット等移動手段150に出力する(ステップS1502)。
歩道730がないと判別された場合、カメラユニット等移動手段150は、カメラユニット300及び照明ユニット400をスライドし、ポジションAに固定する(ステップS1503)。
なお、本実施形態におけるカメラユニット300等の固定手段は、上述のインデックスプランジャ350等ではなく、例えば、カメラユニット等移動手段150が有するモータの電磁ブレーキ等である。
次に、トンネル600の入口から出口まで車両500を走行させながら、トンネル600の歩道730がない側の壁面の、領域600Aの撮影が行われる(ステップS1504)。
この場合、車両500がトンネル600に入口に進入するときに、撮影が開始される。撮影開始の指示は、例えばユーザが行う。
車両500がトンネル600の出口まで到達したら、撮影は一旦停止される。撮影停止の指示は、例えばユーザが行う。
ここまででトンネル600の全壁面のうち、半分の壁面の画像データがメモリ121に記憶される。
続いて、カメラユニット等移動手段150は、カメラユニット300及び照明ユニット400をスライドし、ポジションBに固定する(ステップS1505)。
そして、ステップS1504における走行方向とは逆の方向に、トンネル600の入口から出口まで車両500を走行させながら、トンネル600の歩道730がある側の壁面の、領域600Bの撮影が行われる(ステップS1506)。上述と同様に、撮影開始/停止の指示は、例えばユーザが行う。
これにより、トンネル600の全壁面のうち、残りの半分の壁面が撮影され、メモリ121に記憶される。
一方、ステップS1502で、歩道730があると判別された場合、カメラユニット等移動手段150は、カメラユニット300及び照明ユニット400をスライドし、ポジションBに固定する(ステップS1507)。
次に、トンネル600の入口から出口まで車両500を走行させながら、トンネル600の歩道730がある側の壁面の、領域600Bの撮影が行われる(ステップS1508)。
この場合、車両500がトンネル600に入口に進入するときに、撮影が開始される。撮影開始の指示は、例えばユーザが行う。
車両500がトンネル600の出口まで到達したら、撮影は一旦停止される。撮影停止の指示は、例えばユーザが行う。
ここまででトンネル600の全壁面のうち、半分の壁面の画像データがメモリ121に記憶される。
続いて、カメラユニット等移動手段150は、カメラユニット300及び照明ユニット400をスライドし、ポジションAに固定する(ステップS1509)。
そして、ステップS1506における走行方向とは逆の方向に、トンネル600の入口から出口まで車両500を走行させながら、トンネル600の歩道730がない側の壁面の、領域600Aの撮影が行われる(ステップS1510)。上述と同様に、撮影開始/停止の指示は、例えばユーザが行う。
これにより、トンネル600の全壁面のうち、残りの半分の壁面が撮影され、メモリ121に記憶される。
撮影された画像は、ユーザにより問題がないか確認され、問題なければ撮影は終了し、問題があればステップS1502に戻り、再度撮影が行われる(ステップS1511)。
以上により、歩道730の有無の判別と、カメラユニット300及び照明ユニット400のポジションA/Bでの固定を、自動で行うことができる。
これにより、さらに手間をかけずに、トンネルなどの構造物の壁面を撮影することができる。
[第4の実施形態]
次に、図面に基づいて本発明の第4の実施形態を説明する。第1乃至3の実施形態と重複する部分は説明を省略し、相違点について述べる。
本実施形態は、道路構造の判別を、GPS情報を利用して行う点が第3の実施形態との相違点である。
撮影装置102は、図17に示したようにGPS受信機180を有する。またメモリ121は、車両が走行する道路及び車線により特定される、所定の道路構造の特性情報を有している。所定の道路構造の特性情報とは、例えば歩道の有無の情報を含む地図情報である。
図19に、本実施形態に係る撮影装置102による撮影フローを示す。
ステップS1602で、GPS受信機は、車両500が現在走行している位置を取得し、制御部111に出力する。
制御部111は、車両500の位置を得るとともに、車両500の位置の時間差から車両500の走行方向を求める。
これらに基づき、制御部111は、メモリ121を参照し、車両500が現在走行する道路及び車線を特定する(ステップS1603)。
そして、制御部111は、メモリ121を参照し、特定した車線における歩道730の有無を判別する(S1604)。
本実施形態では、GPS受信機180と、制御部111の一部と、メモリ121の一部が、道路構造判別手段140として機能する。
なお、メモリ121とは異なる他のメモリを有し、地図情報を他のメモリに記憶させてもよい。
S1605以降のステップは、第3の実施形態において説明したものと同様であるため、省略する。
以上により、歩道730の有無の判別と、カメラユニット300及び照明ユニット400のポジションA/Bでの固定を自動で行うことができる。
これにより、さらに手間をかけずに、トンネルなどの構造物の壁面を撮影することができる。
[第5の実施形態]
本発明の第5の実施形態として、カメラユニット300におけるカメラに、「被写界深度拡大カメラ」を用いた場合を説明する。
ここで、被写界深度とは、写真の焦点が合っているように見える被写体側の距離の範囲をいう。本実施形態では、カメラユニット300で取得される画像の焦点が合っているように見える被写体側の距離の範囲が、被写界深度である。
被写界深度拡大カメラは、このような被写界深度を拡大したカメラである。
具体的には、逆変換フィルタにより、収差によるぼけを復元する逆変換処理を実行する逆変換手段を有し、合焦位置が光学系の光軸方向に延伸した合焦面を形成するように、光学系及び撮像手段を配置したカメラである。
より詳しくは、被写界深度拡大カメラは、入射した光に均一な収差を与えるレンズと、その収差が付与された画像に対して、逆フィルタ処理で空間周波数を復元する画像処理部とを有する。被写界深度拡大カメラでは、レンズの焦点距離及び絞りの大きさ(F値)に基づいて想定される「フォーカスが合う範囲」(被写界深度)よりも広い範囲で均一に収差が付与できるため、被写界深度が深くなる。レンズの焦点距離及び絞りの大きさ(F値)に基づいて想定される被写界深度と比較し、最大5倍程度まで被写界深度が拡大する。収差としては、球面収差だけでなく、3次収差などの非球面収差の付与も可能であり、本実施形態ではより性能の良い後者を選択するため、レンズが左右非対称となる。
一般的に、レンズは絞りを小さくしてF値を大きくすれば、上記の被写界深度拡大カメラを使用しなくても、被写界深度は拡大する。しかし、その分カメラの撮像部に入射する光が減少する(暗くなる)ため、同等の画質を得るためには照明の明るさを上げる必要がある。
例えば照明の光源の数を増やすと、電力・コスト・撮影装置のサイズ・照明向きの調整など様々なデメリットが生じる。被写界深度拡大カメラでは、F値を大きくしなくても、レンズの明るさを確保し、被写界深度を拡大することができる。レンズの明るさの不足を照明の明るさで補う必要がないため、照明の光源の数を増やすこと等による電力・コスト・撮影装置のサイズ・照明向きの調整などの様々なデメリットを回避することができる。
一例として、撮像素子の一画素のサイズが5μm×5μm、レンズの焦点距離が60mm、F値が4、被写体との距離が3000mmの場合、レンズの焦点距離及び絞りの大きさ(F値)に基づいて想定される被写界深度が約200mmなのに対して、被写界深度拡大カメラでは、約990mmの被写界深度が得られる。
仮にトンネル壁面が円柱形状ではなく、カメラの光軸に対して垂直な平面であったとしても、焦点距離及び絞りの大きさ(F値)に基づいて想定される被写界深度のレンズでは、カメラとトンネル壁面との距離が200mm変化すると、撮影される画像がぼける(ピンボケする)。そのため、カメラとトンネル壁面との距離が変化する蛇行の許容範囲は200mmである。これに対し、被写界深度拡大カメラを利用すれば、990mm分の余裕があるため、カメラとトンネル壁面との距離が990mm変化するまで、ぼけ(ピンボケ)のない画像を撮影することができる。つまり990mmまで蛇行の許容範囲を広げることができる。
一般に、トンネル内部の車両走行では、いわゆる「視覚吸引作用」という現象が生じやすい。これは、トンネル壁面に対し意識が集中する事で、トンネル壁面に近寄ってしまう、または逆に離れてしまう、という性質である。
また、トンネル内部の車両走行では、周囲の景色が変わる事で速度を感じ取る「流体刺激」が弱まる傾向にある。これは、トンネル内部の走行はほとんど同一の景色が続くためである。流体刺激が弱まると、自車が止まっている感覚になり、その結果、運転感覚の低下に繋がってしまうおそれもある。
このようにトンネル内部の車両走行では、通常の道路を走行するよりも蛇行運転し易い環境であると言える。蛇行運転しやすい環境においても、被写界深度拡大カメラを採用する本実施形態によれば、ぼけ(ピンボケ)に繋がる蛇行の許容範囲を拡大することができ、良好な画像を得る事が出来る。
ちなみに、どの程度蛇行が生じるか実験で試したことがあるが、そのときはドライバーが蛇行をしないように気を付けたにも関わらず、約500mmの蛇行が生じていた。
より具体的には、特開2015−211401号公報を参照されたい。
被写界深度拡大カメラの利用の効果は、前述の蛇行の問題だけに限られない。被写界深度拡大カメラを用いれば、例えば、所定の範囲においてはフォーカス調整や被写体・カメラの位置調整が不要となる。そのため、フォーカス調整等に係る種々の問題に対して効果を発揮することができる。
本実施形態では、カメラユニット300は被写界深度拡大カメラを有する。すなわち、カメラ331乃至334のいずれか、または全部が被写界深度拡大カメラである。
この場合、本実施形態を適用しない場合と比較して、焦点が合っているように見える被写体側の距離、すなわちカメラ331乃至334からトンネル600の壁面までの距離の範囲を拡大することができる。
例えば、大きいトンネルと小さいトンネルでは、車線を走行する車両からトンネルの壁面までの距離が異なる。そのため、本実施形態を適用しない場合、一方のトンネルで焦点が合うようにフォーカスを調整しても、同じフォーカスの状態で他方のトンネルの壁面を撮影すると、焦点が合った画像を取得できない不具合が生じる。
本実施形態によれば、カメラの被写界深度を拡大できるため、カメラのフォーカスの状態を変えずに、両方のトンネルで焦点の合った壁面の画像を取得できる。
言い換えると、カメラのフォーカスの状態を変えずに、焦点の合った撮影ができるトンネルのサイズの許容範囲を広げることが可能となる。
[まとめ]
上述した各実施形態により、構造物の壁面の撮影において手間を軽減することができる。また、トンネルなどの暗い構造物であっても十分な光量を確保した構造物壁面の撮影を、手間を軽減して行うことができる。
以上、本発明の実施形態の例について記述したが、本発明は斯かる特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
具体的には、カメラを搭載する車両としては2輪車、一般車などの4輪車、建設・農業・産業車両、鉄道車両、特殊車両であってもよく、また、ドローンなどの飛行体であってもよい。これらまとめて移動体と称する。