JP3863098B2

JP3863098B2 - Road surface condition determination device

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Publication number: JP3863098B2
Application number: JP2002353301A
Authority: JP
Inventors: 順一穂積; 成浩石原; 研次藤波; 直隆池本
Original assignee: Koito Industries Ltd
Current assignee: Koito Industries Ltd
Priority date: 2002-12-05
Filing date: 2002-12-05
Publication date: 2006-12-27
Anticipated expiration: 2022-12-05
Also published as: JP2004184298A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、路面が乾燥状態であるか否かなどの路面状態を判別する路面状態判別装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
特許文献１，２に開示された路面状態判別装置では、路面に向けて光束を照射する路面状態判別用の光源と、２つの光量検出器とを備え、一方の光量検出器は光源から発せられ路面で正反射された光を受光する位置（「正反射位置」と呼ぶ。）に配置され、他方の光量検出器はこの正反射位置から外れた位置であって路面で拡散反射された光を受光する位置（「非正反射位置」と呼ぶ。）に配置されている。前記路面状態判別用の光源は、夜間において又はトンネル等で交通安全のために照射される道路照明光を発する道路照明灯とは別個に設けられる光源である。そして、この路面状態判別装置では、（ａ）路面が乾燥状態（路面に水分がない状態）である場合には、前記光源からの光束が路面で拡散反射されて各方向にほぼ等しい光量の拡散反射光が向かうことから、前記２つの光量検出器により互いにほぼ同じ光量が検出されること、及び、（ｂ）路面が乾燥状態でない場合（路面に水分がある状態（湿潤状態、冠水状態、凍結状態）の場合）には、路面は当該水分によって平滑面となるため、前記光源からの光束が路面で正反射（又はこれに近い状態の反射）されて、正反射位置の光量検出器へ向かう光の光量が増大し、非反射位置の光量検出器へ向かう光の光量が大きく低下すること、という（ａ），（ｂ）の現象を利用して、前記２つの光量検出器からの検出信号に基づいて、路面が乾燥状態であるか否かを判別している。
【０００３】
また、特許文献３に開示された路面状態判別装置は、反射角が６０゜（ほぼブリュースター角）の路面反射光（自然光による路面反射光）を透過させる偏光板と、該偏光板を回転させる回転機構と、該偏光板を透過した偏光成分を受光する光電変換素子と、該光電変換素子の電気的変化を計測する計測手段とを備えている。この路面状態判別装置では、反射角が６０゜の路面反射光のＰ偏光成分の光量とＳ偏光成分の光量との関係が、路面が乾燥状態であるか否かで異なることを利用して、路面が乾燥状態であるか否かを判別している。
【０００４】
【特許文献１】
特開昭６４−８４９９号公報
【特許文献２】
特開平８−２９７０２２号公報
【特許文献３】
特開平５−２６４４４２号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記特許文献１，２に開示された路面状態判別装置では、路面状態判別用の光源を必要としているため、その分コストアップを免れないととともに、光源の寿命等に伴う交換などのメンテナンスに手数を要する。
【０００６】
これに対し、前記特許文献３に開示された路面状態判別装置では、自然光を用いることができるため、路面状態判別用の光源を必要としない。しかし、この従来の路面状態判別装置では、偏光成分を検出する必要があるため、光学系の構成が複雑となり、装置の耐久性やコストに問題が生じる。
【０００７】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、路面状態判別用として特別に光源を設ける必要がなく、しかも、複雑な光学系を要しない路面状態判別装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、研究の結果、前述した従来の路面状態判別装置で採用されている路面状態判別の原理とは全く異なる新たな原理を見出し、その原理に基づいて路面状態判別を行うことができることを、後述する実験により確認した。ここで、その原理について説明する。
【０００９】
まず、その原理の基礎となる光の反射について、以下に述べる。
【００１０】
物体表面での反射は、正反射光と拡散反射光とに大別することができる。正反射光は、滑らかな面で光が反射して生じる光であり、入射面の法線に対して角度が等しくなる方向に集中する。一方、拡散反射光は、磨りガラスのような粗い凹凸がある面に光が入射した場合に、四方へ反射したり、表面内部へ光が入り込みそこで乱反射して再び表面へ光が出たりすることにより生じる光であり、すべての方向でほぼ一様な明るさとなるように光が反射する。
【００１１】
また、透明体での光の正反射は、下記の数１〜数３に示すフレネル（Fresnel）の公式に従うことが知られている。今、入射面に対して垂直に振動する垂直偏光（Ｓ偏光）成分と、入射面に対して平行に振動する水平偏光（Ｐ偏光）成分の２つの光に分けて考える。
【００１２】
水平偏光の反射率をＲｐ、垂直偏光の反射率をＲｓ、光の入射角をφ、光の屈折角をｘとすると、フレネルの公式から、各々の反射率Ｒｐ，Ｒｓは、数１及び数２に示す通りとなる。
【００１３】
【数１】
Ｒｐ＝tan^２（φ−ｘ）／tan^２（φ＋ｘ）
【００１４】
【数２】
Ｒｓ＝sin^２（φ−ｘ）／sin^２（φ＋ｘ）
【００１５】
また、全体の反射率Ｒ（フレネル係数）は、垂直偏光成分と水平偏光成分の強さが等しいとすれば、下記の数３に示す通りとなる。
【００１６】
【数３】
Ｒ＝（Ｒｐ＋Ｒｓ）／２
【００１７】
反射率Ｒは、数１〜数３から図１５に示すようになり、光の入射角が大きくなるに従い増加することがわかる。
【００１８】
このように、フレネルの公式から、正反射の場合の反射率は、入射角（＝反射角）に依存して変化し、入射角が大きいほど反射率が高くなることが、知られている。
【００１９】
今、日中において自然光が路面を照射している状況を考える。
【００２０】
この場合、路面には種々の方向から光が入射している。路面が乾燥状態でない場合（路面に水分（水又は氷）がある状態（湿潤状態、冠水状態、凍結状態）の場合）は、路面は水分により平滑面となり、路面の表面の水膜（又は氷膜）の表面で正反射した光と水膜を透過した光が本来の路面で反射した光との和が、全体として反射光となる。水又は氷は透明体であることから、水膜の表面での反射は前述したフレネルの公式に従う。したがって、小さい入射角で入射した自然光のうち水膜（又は氷膜）の表面で正反射される光は、当該入射角と同じ小さい反射角で反射し、その際の反射率は前述したフレネルの式に基づく関係に従って小さくなることから、当該小さい反射角で反射した光の光量は小さくなる。一方、大きい入射角で入射した自然光のうち水膜（又は氷膜）の表面で正反射される光は、当該入射角と同じ大きい反射角で反射し、その際の反射率は前述したフレネルの式に基づく関係に従って大きくなることから、当該大きい反射角で反射した光の光量は大きくなる。
【００２１】
このため、日中において、路面が乾燥状態でない場合は、路面のある領域で小さい反射角で反射した自然光の光量を第１の検出器等で検出すれば、その検出光量は小さくなる。一方、日中において、路面が乾燥状態でない場合は、路面のある領域で大きい反射角で反射した自然光の光量を第２の検出器等で検出すれば、その検出光量は大きくなる。
【００２２】
したがって、日中において、路面が乾燥状態でない場合は、前記第１の検出器等の検出光量は小さくなる一方、前記第２の検出器等の検出光量は大きくなる。
【００２３】
以上は、日中において路面が乾燥していない場合の説明であった。
【００２４】
次に、日中において路面が乾燥している場合について説明する。通常の路面での光の反射を考えると、乾燥状態では路面の凹凸などから通常は拡散反射に近い状態で反射する。したがって、乾燥状態の場合、路面に入射した自然光は路面で拡散反射されて、各方向にほぼ等しい光量の拡散反射光が向かう。したがって、前記第１の検出器等の検出光量と前記第２の検出器等の検出光量とが、ほぼ等しくなる。
【００２５】
このように、日中において自然光が路面を照射している場合、乾燥状態でなければ、前記第１の検出光量が小さくなるとともに前記第２の検出光量が大きくなるのに対し、路面が乾燥状態であれば、前記第１及び第２の検出光量がほぼ等しくなる。したがって、前記第１及び第２の検出器等を用いることで、それらの検出信号に基づいて路面が乾燥状態であるか否かを判別することができる。
【００２６】
以上、日中において自然光が路面を照射している場合について説明した。次に、夜間において又はトンネル等で交通安全のために道路照明光が路面に照射されている状況を、考える。この場合、道路照明光は、平行光束でないため、自然光ほどではないがある程度種々の方向から路面に入射する。したがって、この場合にも、基本的に、自然光が路面を照射している状況と同様となる。このため、夜間やトンネル内等でも、交通安全上の通常の道路照明されていれば、自然光が路面を照射している場合と同様に、路面が乾燥状態であるか否かを判別することができる。
【００２７】
以上説明した原理を用いて路面状態を判別すれば、路面状態判別用として特別に光源を設ける必要がなくなり、しかも、複雑な光学系も要しなくなる。
【００２８】
本発明は、本発明者が新たに見出したこのような原理を利用することによってなされたものである。
【００２９】
すなわち、前記課題を解決するため、本発明の第１の態様による路面状態判別装置は、路面の所定領域から路面の法線に対する角度が相対的に小さい方向へ進行した光の光量を検出する第１の光量検出手段と、路面の前記所定領域と実質的に同じ領域から前記法線に対する角度が相対的に大きい方向へ進行した光の光量を検出する第２の光量検出手段と、前記第１及び第２の光量検出手段からの検出信号に基づいて、路面状態を判別する判別手段と、を備えたものである。
【００３０】
この第１の態様によれば、前述した原理により路面状態を判別することができる。したがって、路面状態判別用として特別に光源を設ける必要がなくなり、しかも、複雑な光学系も要しなくなる。
【００３１】
本発明の第２の態様による路面状態判別装置は、路面の所定領域から路面の法線に対する角度が相対的に小さい方向へ進行した光の光量を検出する第１の光量検出手段と、路面の前記所定領域と実質的に異なる領域から前記法線に対する角度が相対的に大きい方向へ進行した光の光量を検出する第２の光量検出手段と、前記第１及び第２の光量検出手段からの検出信号に基づいて、路面状態を判別する判別手段と、を備えたものである。
【００３２】
この第２の態様によっても、前述した原理により路面状態を判別することができるので、前記第１の態様と同様の利点が得られる。
【００３３】
前記第１の態様では、第１及び第２の光量検出手段が路面の実質的に同じ領域からの光の光量を検出しているのに対し、前記第２の態様では、第１及び第２の光量検出手段が路面の実質的に異なる領域からの光の光量を検出している。したがって、前記第１の態様の方が、前記第２の態様に比べて、より精度良く路面状態を判別することができる。しかしながら、第２の態様においても、路面の両領域が実際上同一状態であるとみなせる場合には、精度上問題が生じない。
【００３４】
本発明の第３の態様による路面状態判別装置は、前記第１又は第２の態様において、前記第１及び第２の光量検出手段のうちの少なくとも一方は、その光軸と前記法線とのなす鋭角側の角度が６０゜以上となるように、配置されものである。
【００３５】
前述した図１５からわかるように、入射角が６０゜以下では反射率がほぼ一定になる。このため、前記第１及び第２の光量検出手段を両方とも、その光軸と前記法線とのなす鋭角側の角度（反射角に相当）を６０゜以下となるように配置すると、路面が乾燥状態でない場合に、前記第１及び第２の光量検出手段の検出光量の差が少なくなってしまい、路面が乾燥状態の場合と判別する精度が低下する。これに対して、前述した図１５からわかるように、入射角が６０゜以上では反射率が大きく上昇する。このため、前記第３の態様のように、前記第１及び第２の光量検出手段のいずれか一方を、その光軸と前記法線とのなす鋭角側の角度が６０゜以上となるように配置すると、路面が乾燥状態でない場合に、前記第１及び第２の光量検出手段の検出光量の差を大きくすることができ、路面が乾燥状態の場合と判別する精度を高めることができるので、好ましい。
【００３６】
本発明の第４の態様による路面状態判別装置は、前記第１乃至第３のいずれかの態様において、前記第１及び第２の光量検出手段は、日中において自然光による路面の反射光の光量を検出するものである。
【００３７】
本発明の第５の態様による路面状態判別装置は、前記第１乃至第４のいずれかの態様において、前記第１及び第２の光量検出手段は、夜間において又はトンネル等で交通安全のために照射される道路照明光による路面の反射光の光量を検出するものである。
【００３８】
本発明の第６の態様による路面状態判別装置は、光軸が路面の法線に対してなす角度が相対的に小さくなるように配置され、路面の所定領域の像を含む像を撮像する第１の撮像手段と、光軸が路面の法線に対してなす角度が相対的に大きくなるように配置され、路面の前記所定領域と実質的に同じ領域の像を含む像を撮像する第２の撮像手段と、前記第１の撮像手段からの前記所定領域に対応する画素信号、及び、前記第２の撮像手段からの前記所定領域と実質的に同じ前記領域に対応する画素信号に基づいて、路面状態を判別する判別手段と、を備えたものである。
【００３９】
前記第１の態様では、光量検出手段は、特に限定されるものではなく、例えば、単一の光電変換素子（例えば、フォトダイオード等）からなる光量検出器を用いてもよい。前記第６の態様では、前記光量検出手段に対応するものとして、撮像手段を用いている。したがって、前記第６の態様によっても、前述した原理により路面状態を判別することができるので、前記第１の態様と同様の利点が得られる。さらに、第６の態様によれば、撮像手段が用いられているので、各撮像手段での光量を検出すべき路面の領域を一致させるのが、容易となる。さらにまた、撮像手段が用いられているので、いずれか一方の撮像手段を、他の目的で既に設置されている道路監視カメラと兼ねることも可能となる。また、撮像手段が用いられているので、各画素信号の平均値を取ったりその他の種々の信号処理も可能となるので、より精度良く路面状態を判別することが可能となる。
【００４０】
本発明の第７の態様による路面状態判別装置は、前記第６の態様において、前記第１及び第２の撮像手段のうちの少なくとも一方は、その光軸と前記法線とのなす鋭角側の角度が６０゜以上となるように、配置されたものである。
【００４１】
この第７の態様によれば、前記第３の態様と同様に、より精度良く路面状態を判別することができる。
【００４２】
本発明の第８の態様による路面状態判別装置は、前記第６又は第７の態様において、前記第１及び第２の撮像手段は、日中において自然光による路面の像を含む像を撮像するものである。
【００４３】
本発明の第９の態様による路面状態判別装置は、前記第６乃至第８のいずれかの態様において、前記第１及び第２の撮像手段は、夜間において又はトンネル等で交通安全のために照射される道路照明光による路面の像を含む像を撮像するものである。
【００４４】
本発明の第１０の態様による路面状態判別装置は、路面の複数の領域の像を含む像を撮像する撮像手段であって、前記複数の領域の略中心にそれぞれ対する当該撮像手段の各視線と路面の法線とがなす角度が互いに異なるように、配置された撮像手段と、前記撮像手段からの前記複数の領域に対応する画素信号に基づいて、路面状態を判別する判別手段と、を備えたものである。
【００４５】
この第１０の態様によっても、前述した原理により路面状態を判別することができ、しかも撮像手段が用いられているので、前記第６の態様と同様の利点が得られる。そして、前記第６の態様では、路面の実質的に同じ領域の像を俯角を変えて撮像するので２つの撮像手段が用いられているのに対し、前記第１０の態様では、路面の実質的に異なる像を撮像するので１つの撮像手段で済み、よりコストダウンを図ることができる。もっとも、実質的に同じ領域を撮像する第６の態様の方が前記第１０の態様に比べて、より精度良く路面状態を判別することができる。ただし、第１０の態様においても、路面の両領域が実際上同一状態であるとみなせる場合には、精度上問題が生じない。
【００４６】
本発明の第１１の態様による路面状態判別装置は、前記第１０の態様において、前記撮像手段は、日中において自然光による路面の像を含む像を撮像するものである。
【００４７】
本発明の第１２の態様による路面状態判別装置は、前記第１０又は第１１の態様において、前記撮像手段は、夜間において又はトンネル等で交通安全のために照射される道路照明光による路面の像を含む像を撮像するものである。
【００４８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明による路面状態判別装置について、図面を参照して説明する。
【００４９】
［第１の実施の形態］
【００５０】
図１は、本発明の第１の実施の形態による路面状態計測装置の設置状態を示す概略斜視図である。図２は、図１中のテレビカメラ１，２の設置状況を示す概略図であり、図１において路面４が延びる方向から見た概略図である。図３（ａ）は、テレビカメラ１で撮像された画像（ただし、後述する幾何学補正及び正規化処理後の画像）の実例を示す概略図である。図３（ｂ）は、テレビカメラ２で撮像された画像（ただし、後述する幾何学補正及び正規化処理後の画像）の実例を示す概略図である。図４は、本実施の形態による路面状態判別装置のブロック図である。
【００５１】
本実施の形態による路面状態判別装置は、図１及び図４に示すように、第１及び第２の撮像手段としての２台のテレビカメラ１，２と、テレビカメラ１，２からの画像信号を処理して、判別結果としての路面状態を出力する処理部３とを備えている。
【００５２】
図１及び図２に示すように、テレビカメラ１，２は、道路の路肩に立設された支柱５に支持されることにより、次のように配置されている。すなわち、テレビカメラ１は、その光軸Ｏ１が路面４の法線Ｎに対してなす角度（鋭角側の角度）θ１が相対的に（つまり、後述する角度θ２に比べて）大きくなるように、かつ、路面４の所定領域を含む領域の像を撮像するように、配置されている。テレビカメラ２は、その光軸Ｏ２が路面４の法線Ｎに対してなす角度（鋭角側の角度）θ２が相対的に（つまり、角度θ１に比べて）小さくなるように、かつ、路面４の前記所定領域を含む領域の像を撮像するように、配置されている。
【００５３】
本実施の形態では、テレビカメラ１，２は、路面４の略々同じ領域を撮像するように配置されているが、本発明では、テレビカメラ１，２は、路面４の異なる領域を撮像するように配置してもよい。その場合でも、両者の領域が実際上同一状態であるとみなせる場合には、路面状態の判別の精度上問題が生じない。また、本実施の形態では、テレビカメラ１，２は、光軸Ｏ１，Ｏ２が同一平面（図示の例では、道路の延びる方向と直交しかつ法線Ｎを含む平面）内に含まれるように配置されているが、光軸Ｏ１，Ｏ２が同一平面内に含まれないように配置してもよいことは、言うまでもない。
【００５４】
テレビカメラ１，２のうちの少なくとも一方は、その光軸と法線Ｎとのなす鋭角側の角度が６０゜以上となるように配置することが、好ましい。本実施の形態ではθ１＞θ２であるので、θ１≧６０゜となるようにテレビカメラ１を配置することが好ましい。
【００５５】
なお、本実施形態では、テレビカメラ１，２が同一の支柱５に設置されているが、必ずしも同一の支柱５に設置する必要はない。
【００５６】
図１において、６は道路のセンターラインである。図３（ａ）（ｂ）において、上下方向の中央付近において左右に断続して延びる白線は、センターラインの像である。図３（ａ）（ｂ）において、センターラインの像の上側において左右に延びる白線は道路の一方の縁４ａのラインの像であり、センターラインの像の下側において左右に延びる白線は道路の他方の縁４ｂのラインの像である。
【００５７】
図面には示していないが、路面４における図１中に現れている部分は、日中においては自然光が照射され、夜間においては街路灯など（図示せず）から交通安全のための道路照明光が照射されるようになっている。
【００５８】
処理部３は、図４に示すように、テレビカメラ１，２からの画像信号をそれぞれＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換器１１と、Ａ／Ｄ変換器１１でＡ／Ｄ変換されたテレビカメラ１，２の各画像データを格納する画像メモリ１２と、ＣＰＵ１３と、後述する処理を行うために必要な動作をＣＰＵ１３に実現させるためのプログラムやデータ等を記憶するメモリ１４と、路面状態の判別結果を外部に出力するための出力ユニット１５と、当該路面状態判別装置の設置時等に入力装置１７及びモニタ１８を接続するための入出力インターフェース１６と、を備えている。
【００５９】
次に、本実施の形態による路面状態計測装置の動作について、図５を参照して説明する。図５は、本実施の形態による路面状態判別装置の動作の一例を示す概略フローチャートである。
【００６０】
図５中のステップＳ１〜Ｓ３は、本装置の設置時にのみ行われる初期処理である。テレビカメラ１，２及び処理装置３を据え付けた後、入力装置１７及びモニタ１８を入出力インターフェース１６に接続し、まず、テレビカメラ１で撮像された画像における領域を設定する（ステップＳ１）。これは、画像からマスクにより処理対象となる路面の像の領域を取り出すための位置の設定である。その後、テレビカメラ２で撮像された画像からテレビカメラ１で設定した対象領域と路面４上で同じ場所となる対象領域を設定する（ステップＳ２）。これは、テレビカメラ１と同様の設定である。なお、ステップＳ１，Ｓ２の設定は、設定者が撮像された画像をモニタ１８で見ながら、入力装置１７でそれらの位置を指定することにより行われる。ステップＳ１，Ｓ２で設定された各対象領域の位置の情報は、ＣＰＵ１３によりメモリ１４内に格納される。なお、前記対象領域は、例えば、線状の領域としてもよいし、矩形状や円形状などの２次元状の領域としてもよいし、点状の微小領域としてもよい。
【００６１】
その後、設定者は、入力装置１７から、路面状態が乾燥状態であるか否かを判別する際の基準となる閾値を入力する（ステップＳ３）。この閾値は、ＣＰＵ１３によりメモリ１４内に格納される。この後は、入力装置１７及びモニタ１８が入出力インターフェース１６から取り外される。
【００６２】
以上説明したステップＳ１〜Ｓ３の初期処理の後、ステップＳ４〜Ｓ１１の本処理が行われる。テレビカメラ１，２からは、順次新たな画像が得られ、これらの画像は画像メモリ１２に順次上書きされることで、取り込まれる。
【００６３】
まず、テレビカメラ１，２から新たな画像が得られると、ＣＰＵ１３によって、これらの画像が画像メモリ１２内に取り込まれる（ステップＳ４）。次いで、両者の画像の対象領域が画像上同等なものとなるように、少なくとも一方の画像に対して幾何学補正を行う（ステップＳ５）。
【００６４】
次いで、ＣＰＵ１３は、ステップＳ５の処理後の両画像の各画素の画素値を正規化する（ステップＳ６）。この正規化は、次のようにして行う。すなわち、ステップＳ５の後の両者の画像の画素を合わせた全ての画素の各画素値（画素の輝度値）のうち最も高い画素値（「最高画素値」と呼ぶ。）を求め、各画素について、当該画素値を最高画素値で除算したものに所定値を乗算した値を、当該画素の正規化後の画素値（正規化後の画素値をここでは「レベル」と呼ぶ。）とする。この正規化は、路面４を照射する光の光量が変化しても、前記閾値を変更することなく、適切に路面状態を判別するために行われる。もっとも、このような正規化を行うことなく、路面４を照射する光の光量に応じて前記閾値を変更するようにしてもよい。
【００６５】
図３（ａ）（ｂ）はこのステップＳ４，Ｓ５の後の各画像を示している。また、図３（ａ）（ｂ）において、Ａ−Ａ’線はステップＳ１，Ｓ２で設定された対象領域を示している。この例では、対象領域は線状とされている。
【００６６】
ステップＳ５，Ｓ６は、いわば前処理であり、場合によっては必ずしも行う必要がない。
【００６７】
次に、ＣＰＵ１３は、ステップＳ１で設定された対象領域に相当する路面４の領域からテレビカメラ１が受光した光量の指標値として、テレビカメラ１の画像（ステップＳ６の正規化後の画像）の対象領域（ステップＳ１で設定された対象領域）の画素のレベルの平均値を算出する（ステップＳ７）。次に、ＣＰＵ１３は、ステップＳ２で設定された対象領域に相当する路面４の領域からテレビカメラ２が受光した光量の指標値として、テレビカメラ２の画像（ステップＳ６の正規化後の画像）の対象領域（ステップＳ２で設定された対象領域）の画素のレベルの平均値を算出する（ステップＳ８）。なお、前記指標値としては、前記平均値に代えて、例えば、最高値や、これらに準ずる値を用いてもよい。
【００６８】
次いで、ＣＰＵ１３は、ステップＳ７で得た平均値とステップＳ８で得た平均値との差を算出する（ステップＳ９）。
【００６９】
次いで、ＣＰＵ１３は、ステップＳ９で算出された差をステップＳ３で設定された閾値と比較して、路面状態を判別する（ステップＳ１０）。すなわち、ＣＰＵ１３は、前記差が閾値以上であれば、路面４は乾燥状態ではない（すなわち、路面に水分が存在する）と判別する。一方、ＣＰＵ１３は、前記差が閾値より小さければ、路面４は乾燥状態である（すなわち、路面に水分が存在しない）と判別する。なお、路温計を用い、路温計からの信号をＣＰＵ１３に供給するようにし、ＣＰＵ１３は、前記差が閾値以上でかつ路温が所定温度（例えば、０℃）以下の場合に路面が凍結状態であると判別し、前記差が閾値以上でかつ路温が前記所定温度より高ければ湿潤状態・冠水状態のいずれかであると判別してもよい。
【００７０】
次に、、ＣＰＵ１３は、ステップＳ１０で得た判別結果を、出力ユニット１５を介して外部へ出力する（ステップＳ１１）。その後、ステップＳ４へ戻り、ステップＳ４〜Ｓ１１の処理を繰り返す。
【００７１】
本実施の形態によれば、前述した原理により路面状態を判別することができるので、路面状態判別用として特別に光源を設ける必要がなくなり、しかも、複雑な光学系も要しなくなる。また、本実施の形態によれば、日中においても、夜間においても、路面状態を適切に判別することができる。
【００７２】
本発明者は、本実施の形態と同様の路面状態判別装置を実際に作製した。この装置では、図２中の角度θ１を７０．４゜、角度θ２を５９゜とした。この装置では、ステップＳ６の処理後の画像は、図３（ａ）（ｂ）に示すようになった。図３（ａ）（ｂ）中の対象領域（この例では、Ａ−Ａ’線上の一次元領域）の各画素のレベルは、図６及び図７に示す通りになった。図６は、曇天時の日中において、路面が乾燥状態であるときに得られたものであり、図７は、曇天時の日中において、湿潤状態であるときに得られたものである。勿論、図６を得た時と図７を得た時の設定場所は同一とした。
【００７３】
図６からわかるように、路面が乾燥状態であった場合には、カメラ１とカメラ２とで、レベルの差がほとんど生じていない。図７からわかるように、路面が湿潤状態であった場合、カメラ１とカメラ２とでレベルの差がかなり生じ、カメラ１の方がレベルが高く（すなわち、明るく）なっている。
【００７４】
この実験により、本実施の形態が適切に作動して路面状態を判別することができることが実証され、前述した原理が裏付けられた。
【００７５】
［第２の実施の形態］
【００７６】
図８は、本発明の第２の実施の形態による路面状態判別装置の要部を示す図であり、図２に対応している。図８において、図２中の要素と同一又は対応する要素には同一符号を付し、その重複する説明は省略する。
【００７７】
本実施の形態による路面状態判別装置は、光軸Ｏ２１を中心に破線の範囲を進行して来た光の光量を検出する光量検出器２１と、光軸Ｏ２２を中心に破線の範囲を進行して来た光の光量を検出する光量検出器２２と、図示しない処理部と、を備えている。本実施の形態では、光軸Ｏ２１，Ｏ２２及び法線Ｎの関係が図２中の光軸Ｏ１，Ｏ２及び法線Ｎの関係と同一になるように、光量検出器２１，２２が配置されている。本実施の形態では、光量検出器２１，２２は、路面４の同じ領域Ｒ３からの光の光量を検出するように配置されているが、異なる領域からの光の光量を検出するように配置してもよい。
【００７８】
図面には示していないが、光量検出器２１，２２としては、例えば、フォトダイオード等の単一の光電変換素子と、前記破線の範囲を進行して来た光のみを当該光電変換素子に集光する集光レンズとから、構成することができる。
【００７９】
また、前記処理部は、図面には示していないが、例えば、光量検出器２１の検出信号を増幅する第１のアンプと、光量検出器２２の検出信号を増幅する第２のアンプと、第１のアンプの出力と第２のアンプの出力との差分を出力する差動回路と、差動回路の出力を所定レベルと比較するコンパレータと、から構成することができる。この場合、コンパレータの出力が路面状態の判別結果信号となる。すなわち、差動回路の出力が所定レベル以上である場合のコンパレータ出力が、路面４が乾燥状態ではない旨の判別結果を示し、差動回路の出力が所定レベルを下回る場合のコンパレータ出力が、路面４が乾燥状態である旨の判別結果を示す。
【００８０】
本実施の形態によっても、前記第１の実施の形態と同様の利点が得られる。
【００８１】
［第３の実施の形態］
【００８２】
図９は、本発明の第３の実施の形態による路面状態計測装置の設置状態を示す概略斜視図であり、図１に対応する。図１０は、テレビカメラ２１で撮像された画像を示す概略図である。図１１は、本実施の形態による路面状態判別装置のブロック図である。図９及び図１１において、図１、図２及び図４中の要素と同一又は対応する要素には同一符号を付し、その重複する説明は省略する。
【００８３】
本実施の形態による路面状態判別装置は、図９及び図１１に示すように、撮像手段としての１台のテレビカメラ２１と、テレビカメラ２１からの画像信号を処理して、判別結果としての路面状態を出力する処理部２３とを備えている。
【００８４】
本実施の形態では、テレビカメラ１は、図９に示すように、道路の路肩に立設された支柱５に取り付けられたアーム７に支持され、その光軸がほぼ道路が延びる方向に向けて俯角をなすように配置されている。このことは、図１０からもわかる。
【００８５】
図面には示していないが、本実施の形態においても、路面４における図１中に現れている部分は、日中においては自然光が照射され、夜間においては街路灯など（図示せず）から交通安全のための道路照明光が照射されるようになっている。
【００８６】
処理部２３は、図１１に示すように、テレビカメラ２１からの画像信号をそれぞれＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換器３１と、Ａ／Ｄ変換器３１でＡ／Ｄ変換されたテレビカメラ２１の画像データを格納する画像メモリ３２と、ＣＰＵ３３と、後述する処理を行うために必要な動作をＣＰＵ３３に実現させるためのプログラムやデータ等を記憶するメモリ３４と、路面状態の判別結果を外部に出力するための出力ユニット３５と、当該路面状態判別装置の設置時等に入力装置１７及びモニタ１８を接続するための入出力インターフェース３６と、を備えている。
【００８７】
次に、本実施の形態による路面状態計測装置の動作について、図１２を参照して説明する。図１２は、本実施の形態による路面状態判別装置の動作の一例を示す概略フローチャートである。
【００８８】
図１２中のステップＳ２１〜Ｓ２２は、本装置の設置時にのみ行われる初期処理である。テレビカメラ２１及び処理装置２３を据え付けた後、入力装置１７及びモニタ１８を入出力インターフェース１６に接続し、まず、テレビカメラ２１で撮像された画像における例えば図１３に示すような２つの領域Ｒ１，Ｒ２を設定する（ステップＳ２１）。これは、画像からマスクにより処理対象となる路面の像の領域を取り出すための位置の設定である。
【００８９】
ここで、領域Ｒ１はテレビカメラ２１から見て奥側の領域であり、領域Ｒ２はテレビカメラ２１から見て手前側の領域である。したがって、テレビカメラ２１が前述したように配置されていることから、領域Ｒ１に相当する路面４上の領域の略中心に対するテレビカメラ１の視線と路面４の法線とがなす角度は、領域Ｒ２に相当する路面４上の領域の略中心に対するテレビカメラ１の視線と路面４の法線とがなす角度に比べて、大きい。したがって、前記第１の実施の形態で２台のカメラ１，２により撮像した路面の像と同等なものを得ることができる。なお、ステップＳ２１の設定は、設定者が撮像された画像をモニタ１８で見ながら、入力装置１７でそれらの位置を指定することにより行われる。ステップＳ２１で設定された各対象領域Ｒ１，Ｒ２の位置の情報は、ＣＰＵ１３によりメモリ１４内に格納される。なお、前記対象領域Ｒ１，Ｒ２は、図１３の例では矩形の領域であるが、例えば、線状の領域としてもよいし、円形状などの２次元状の領域としてもよいし、点状の微小領域としてもよい。
【００９０】
その後、設定者は、入力装置１７から、路面状態が乾燥状態であるか否かを判別する際の基準となる閾値を入力する（ステップＳ２２）。この閾値は、ＣＰＵ１３によりメモリ１４内に格納される。この後は、入力装置１７及びモニタ１８が入出力インターフェース１６から取り外される。
【００９１】
以上説明したステップＳ２１，Ｓ２２の初期処理の後、ステップＳ２３〜Ｓ３０の本処理が行われる。テレビカメラ２１からは、順次新たな画像が得られ、これらの画像は画像メモリ１２に順次上書きされることで、取り込まれる。
【００９２】
まず、テレビカメラ２１から新たな画像が得られると、ＣＰＵ３３によって、これらの画像が画像メモリ３２内に取り込まれる（ステップＳ２３）。次いで、両者の画像の対象領域Ｒ１，Ｒ２が画像上同等なものとなるように、少なくとも一方の画像に対して幾何学補正を行う（ステップＳ２４）。
【００９３】
次いで、ＣＰＵ３３は、ステップＳ２４の処理後の両画像の各画素の画素値を正規化する（ステップＳ２５）。この正規化は、次のようにして行う。すなわち、ステップＳ２４の後の画像の全ての画素の各画素値（画素の輝度値）のうち最も高い画素値（「最高画素値」と呼ぶ。）を求め、各画素について、当該画素値を最高画素値で除算したものに所定値を乗算した値を、当該画素の正規化後の画素値（正規化後の画素値をここでは「レベル」と呼ぶ。）とする。この正規化は、路面４を照射する光の光量が変化しても、前記閾値を変更することなく、適切に路面状態を判別するために行われる。もっとも、このような正規化を行うことなく、路面４を照射する光の光量に応じて前記閾値を変更するようにしてもよい。
【００９４】
次に、ＣＰＵ３３は、ステップＳ２１で設定された対象領域Ｒ１に相当する路面４の領域からテレビカメラ２１が受光した光量の指標値として、テレビカメラ２１の画像（ステップＳ２５の正規化後の画像）の対象領域Ｒ１の画素のレベルの平均値を算出する（ステップＳ２６）。次に、ＣＰＵ３３は、ステップＳ２１で設定された対象領域Ｒ２に相当する路面４の領域からテレビカメラ２１が受光した光量の指標値として、テレビカメラ２１の画像（ステップＳ２５の正規化後の画像）の対象領域Ｒ２の画素のレベルの平均値を算出する（ステップＳ２７）。なお、前記指標値としては、前記平均値に代えて、例えば、最高値や、これらに準ずる値を用いてもよい。
【００９５】
次いで、ＣＰＵ３３は、ステップＳ２６で得た平均値とステップＳ２７で得た平均値との差を算出する（ステップＳ２８）。
【００９６】
次いで、ＣＰＵ３３は、ステップＳ２８で算出された差をステップＳ２２で設定された閾値と比較して、路面状態を判別する（ステップＳ２９）。すなわち、ＣＰＵ３３は、前記差が閾値以上であれば、路面４は乾燥状態ではない（すなわち、路面に水分が存在する）と判別する。一方、ＣＰＵ３３は、前記差が閾値より小さければ、路面４は乾燥状態である（すなわち、路面に水分が存在しない）と判別する。なお、路温計を用い、路温計からの信号をＣＰＵ３３に供給するようにし、ＣＰＵ３３は、前記差が閾値以上でかつ路温が所定温度（例えば、０℃）以下の場合に路面が凍結状態であると判別し、前記差が閾値以上でかつ路温が前記所定温度より高ければ湿潤状態・冠水状態のいずれかであると判別してもよい。
【００９７】
次に、、ＣＰＵ３３は、ステップＳ２９で得た判別結果を、出力ユニット３５を介して外部へ出力する（ステップＳ３０）。その後、ステップＳ２３へ戻り、ステップＳ２３〜Ｓ３０の処理を繰り返す。
【００９８】
本実施の形態によっても、前記第１の実施の形態と同様の利点が得られる。また、本実施の形態では、カメラが１台で済むので、コストダウンを図ることができる。
【００９９】
［第４の実施の形態］
【０１００】
図１４は、本実施の形態の第４の実施の形態における対象領域の設定状況を示す図であり、図１３に対応している。
【０１０１】
本実施の形態が前記第３の実施の形態と異なる所は、以下に説明する点のみである。すなわち、本実施の形態では、図１２中のステップＳ２１において、図１３に示すように対象領域Ｒ１，Ｒ２を設定する代わりに、図１４に示すようにラインＬ上の領域を対象領域として設定する。ラインＬ上の多数の微小領域がそれぞれ対象領域となっている。また、本実施の形態では、ステップＳ２６〜Ｓ２９に代えて、ラインＬ上の位置に対応する画素値の関数を直線近似し、その傾きを求め、この傾きが所定傾きより急峻であれば、路面４は乾燥状態ではない（すなわち、路面に水分が存在する）と判別し、所定傾きより緩慢であれば、路面４は乾燥状態である（すなわち、路面に水分が存在しない）と判別する。
【０１０２】
本実施の形態によっても、前記第３の実施の形態と同様の利点が得られる。
【０１０３】
以上、本発明の各実施の形態について説明したが、本発明はこれらの実施の形態に限定されるものではない。
【０１０４】
例えば、前述した各実施の形態では、本発明を道路付近に設置するタイプの路面状態判別装置に適用した例であるが、本発明は自動車に搭載する車載タイプの路面状態判別装置に適用することも可能である。
【０１０５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、路面状態判別用として特別に光源を設ける必要がなく、しかも、複雑な光学系を要しない路面状態判別装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態による路面状態計測装置の設置状態を示す概略斜視図である。
【図２】図１中のテレビカメラの設置状況を示す概略図である。
【図３】テレビカメラで撮像された画像の実例を示す概略図である。
【図４】本発明の第１の実施の形態による路面状態判別装置のブロック図である。
【図５】本発明の第１の実施の形態による路面状態判別装置の動作の一例を示す概略フローチャートである。
【図６】路面が乾燥状態であるときに得られた対象領域の各画素のレベルを示す図である。
【図７】路面が湿潤状態であるときに得られた対象領域の各画素のレベルを示す図である。
【図８】本発明の第２の実施の形態による路面状態判別装置の要部を示す図である。
【図９】本発明の第３の実施の形態による路面状態計測装置の設置状態を示す概略斜視図である。
【図１０】テレビカメラで撮像された画像を示す概略図である。
【図１１】本発明の第３実施の形態による路面状態判別装置のブロック図である。
【図１２】本発明の第３の実施の形態による路面状態判別装置の動作の一例を示す概略フローチャートである。
【図１３】対象領域の設定例を示す図である。
【図１４】対象領域の他の設定例を示す図である。
【図１５】入射角と反射率との関係を示す図である。
【符号の説明】
１，２テレビカメラ
３処理部
４路面
Ｏ１，Ｏ２光軸
Ｎ路面の法線[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a road surface state determination device that determines a road surface state such as whether or not a road surface is in a dry state.
[0002]
[Prior art]
The road surface state determination devices disclosed in Patent Documents 1 and 2 include a light source for road surface state determination that irradiates a light beam toward the road surface, and two light amount detectors, and one light amount detector is emitted from the light source. It is arranged at a position for receiving the light regularly reflected on the road surface (referred to as “regular reflection position”), and the other light quantity detector is a position deviated from the regular reflection position and diffused and reflected on the road surface. It is arranged at a position for receiving light (referred to as “non-regular reflection position”). The light source for determining the road surface state is a light source provided separately from a road illumination light that emits road illumination light emitted for traffic safety at night or in a tunnel or the like. In this road surface state discriminating device, (a) when the road surface is in a dry state (no water on the road surface), the light flux from the light source is diffused and reflected on the road surface and diffuses a substantially equal amount of light in each direction. Since the reflected light is directed, the two light quantity detectors detect substantially the same light quantity, and (b) when the road surface is not dry (when the road surface has moisture (wet state, submerged state, frozen state) In the case of (state), the road surface becomes smooth due to the moisture, so that the light flux from the light source is specularly reflected (or reflected in a state close to this) on the road surface and heads toward the light quantity detector at the specular reflection position. The detection signals from the two light quantity detectors using the phenomenon (a) and (b) that the quantity of light increases and the quantity of light directed to the light quantity detector at the non-reflective position decreases greatly. Based on the road surface is dry And it is determined whether.
[0003]
In addition, the road surface state discriminating apparatus disclosed in Patent Document 3 transmits a road surface reflected light (road surface reflected light by natural light) having a reflection angle of 60 ° (substantially Brewster angle), and rotates the polarizing plate. A rotation mechanism, a photoelectric conversion element that receives a polarization component that has passed through the polarizing plate, and a measurement unit that measures an electrical change of the photoelectric conversion element are provided. In this road surface state discriminating device, utilizing the fact that the relationship between the light quantity of the P-polarized component and the light quantity of the S-polarized component of the road surface reflected light having a reflection angle of 60 ° differs depending on whether or not the road surface is dry, It is determined whether or not the road surface is dry.
[0004]
[Patent Document 1]
JP-A 64-8499
[Patent Document 2]
JP-A-8-297022
[Patent Document 3]
JP-A-5-264442
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, since the road surface state determination devices disclosed in Patent Documents 1 and 2 require a light source for road surface state determination, the increase in cost is unavoidable, and maintenance such as replacement accompanying the life of the light source, etc. Takes time.
[0006]
On the other hand, the road surface state determination device disclosed in Patent Document 3 can use natural light, and therefore does not require a light source for road surface state determination. However, in this conventional road surface state discriminating apparatus, since it is necessary to detect the polarization component, the configuration of the optical system becomes complicated, and there is a problem in durability and cost of the apparatus.
[0007]
The present invention has been made in view of such circumstances, and an object thereof is to provide a road surface state determination device that does not require a special light source for road surface state determination and that does not require a complicated optical system. To do.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
As a result of research, the inventor has found a new principle that is completely different from the principle of road surface determination adopted in the conventional road surface determination device described above, and can perform road surface determination based on that principle. Was confirmed by an experiment described later. Here, the principle will be described.
[0009]
First, the reflection of light that is the basis of the principle will be described below.
[0010]
Reflection on the object surface can be broadly classified into regular reflection light and diffuse reflection light. The specularly reflected light is light that is generated when light is reflected by a smooth surface, and is concentrated in a direction in which the angles are equal to the normal line of the incident surface. On the other hand, when diffusely reflected light enters a surface with rough irregularities such as polished glass, it is reflected in all directions, or light enters the inside of the surface and diffusely reflects there, and light is emitted again to the surface. The light is reflected by the light so that the brightness is almost uniform in all directions.
[0011]
Further, it is known that regular reflection of light on a transparent body follows the Fresnel formula shown in the following equations 1 to 3. Consider two types of light, a vertically polarized light (S-polarized light) component that oscillates perpendicular to the incident surface and a horizontally polarized light (P-polarized light) component that oscillates parallel to the incident surface.
[0012]
Assuming that the reflectivity of horizontal polarization is Rp, the reflectivity of vertical polarization is Rs, the incident angle of light is φ, and the refraction angle of light is x, from the Fresnel formula, the respective reflectivities Rp and Rs are 2 as shown.
[0013]
[Expression 1]
Rp = tan ² (Φ-x) / tan ² (Φ + x)
[0014]
[Expression 2]
Rs = sin ² (Φ-x) / sin ² (Φ + x)
[0015]
Further, the overall reflectance R (Fresnel coefficient) is as shown in the following Equation 3 if the vertical polarization component and the horizontal polarization component have the same intensity.
[0016]
[Equation 3]
R = (Rp + Rs) / 2
[0017]
The reflectance R is as shown in FIG. 15 from Equations 1 to 3, and it can be seen that the reflectance R increases as the incident angle of light increases.
[0018]
Thus, it is known from the Fresnel formula that the reflectance in the case of regular reflection changes depending on the incident angle (= reflecting angle), and the larger the incident angle, the higher the reflectance.
[0019]
Consider the situation where natural light is shining on the road during the day.
[0020]
In this case, light is incident on the road surface from various directions. When the road surface is not dry (when there is water (water or ice) on the road surface (wet, submerged, frozen)), the road surface becomes smooth due to moisture, and the water film (or ice on the surface of the road) The sum of the light regularly reflected on the surface of the film and the light reflected by the original road surface through the water film is reflected light as a whole. Since water or ice is a transparent body, reflection at the surface of the water film follows the Fresnel formula described above. Therefore, light that is regularly reflected on the surface of the water film (or ice film) out of natural light incident at a small incident angle is reflected at a small reflection angle that is the same as the incident angle, and the reflectance at that time is the frequency of Fresnel described above. Since it becomes small according to the relationship based on the formula, the amount of light reflected at the small reflection angle becomes small. On the other hand, light that is regularly reflected on the surface of the water film (or ice film) out of natural light incident at a large incident angle is reflected at a reflection angle that is the same as the incident angle. Since it increases according to the relationship based on the equation, the amount of light reflected at the large reflection angle increases.
[0021]
For this reason, if the road surface is not dry during the day, the detected light amount is reduced if the first detector or the like detects the amount of natural light reflected at a small reflection angle in an area on the road surface. On the other hand, when the road surface is not dry during the day, the detected light amount increases if the amount of natural light reflected at a large reflection angle in an area on the road surface is detected by the second detector or the like.
[0022]
Accordingly, when the road surface is not dry during the day, the amount of light detected by the first detector and the like is reduced, while the amount of light detected by the second detector and the like is increased.
[0023]
The above is an explanation when the road surface is not dry during the day.
[0024]
Next, a case where the road surface is dry during the daytime will be described. Considering the reflection of light on a normal road surface, in a dry state, the light is normally reflected in a state close to diffuse reflection due to unevenness of the road surface. Therefore, in the dry state, the natural light incident on the road surface is diffusely reflected on the road surface, and diffuse reflected light having substantially the same amount of light is directed in each direction. Therefore, the amount of light detected by the first detector or the like is substantially equal to the amount of light detected by the second detector or the like.
[0025]
Thus, when natural light illuminates the road surface during the day, the first detected light amount decreases and the second detected light amount increases while the road surface is dry unless it is in a dry state. If so, the first and second detected light amounts are substantially equal. Therefore, by using the first and second detectors or the like, it is possible to determine whether or not the road surface is in a dry state based on those detection signals.
[0026]
The case where natural light illuminates the road surface during the day has been described above. Next, consider the situation where road illumination light is irradiated on the road surface at night or in a tunnel or the like for traffic safety. In this case, since the road illumination light is not a parallel light flux, it is incident on the road surface from various directions to some extent, although not as much as natural light. Therefore, in this case as well, the situation is basically the same as the situation where natural light irradiates the road surface. For this reason, it is possible to determine whether or not the road surface is dry, as in the case of natural light illuminating the road surface, at night or in tunnels, etc., as long as normal road lighting is used for traffic safety. it can.
[0027]
If the road surface state is determined using the principle described above, it is not necessary to provide a special light source for road surface state determination, and a complicated optical system is not required.
[0028]
The present invention has been made by utilizing such a principle newly found by the inventor.
[0029]
That is, in order to solve the above-described problem, the road surface state determination device according to the first aspect of the present invention detects the amount of light that has traveled from a predetermined region of the road surface in a direction in which the angle with respect to the normal of the road surface is relatively small. A first light amount detecting unit; a second light amount detecting unit configured to detect a light amount of light traveling in a direction having a relatively large angle with respect to the normal from a region substantially the same as the predetermined region of the road surface; And a discriminating means for discriminating the road surface state based on a detection signal from the second light quantity detecting means.
[0030]
According to the first aspect, the road surface state can be determined based on the principle described above. Accordingly, it is not necessary to provide a special light source for road surface state determination, and a complicated optical system is not required.
[0031]
The road surface state discriminating device according to the second aspect of the present invention includes a first light amount detecting means for detecting a light amount of light traveling in a direction in which an angle with respect to a normal of the road surface is relatively small from a predetermined region of the road surface, A second light amount detecting means for detecting a light amount of light traveling in a direction having a relatively large angle with respect to the normal from a region substantially different from the predetermined region; and from the first and second light amount detecting means Discriminating means for discriminating the road surface state based on the detection signal.
[0032]
Also according to the second aspect, the road surface state can be discriminated based on the above-described principle, so that the same advantage as the first aspect can be obtained.
[0033]
In the first aspect, the first and second light quantity detection means detect the light quantity of light from substantially the same region of the road surface, whereas in the second aspect, the first and second The light quantity detection means detects the light quantity of light from substantially different areas of the road surface. Therefore, the road surface state can be determined with higher accuracy in the first aspect than in the second aspect. However, even in the second mode, there is no problem in accuracy when it can be considered that both areas of the road surface are actually in the same state.
[0034]
According to a third aspect of the present invention, in the road surface state determination device according to the first or second aspect, at least one of the first and second light quantity detection means is an optical axis and the normal line. They are arranged so that the angle on the acute angle side is 60 ° or more.
[0035]
As can be seen from FIG. 15 described above, the reflectance is substantially constant when the incident angle is 60 ° or less. For this reason, if both the first and second light quantity detection means are arranged so that the acute angle (corresponding to the reflection angle) between the optical axis and the normal line is 60 ° or less, the road surface is When it is not in the dry state, the difference between the detected light amounts of the first and second light amount detecting means is reduced, and the accuracy for discriminating the road surface from the dry state is lowered. On the other hand, as can be seen from FIG. 15 described above, the reflectance greatly increases when the incident angle is 60 ° or more. Therefore, as in the third aspect, the acute angle between the optical axis and the normal line is set to 60 ° or more in either one of the first and second light quantity detection means. When the road surface is not in a dry state, the difference between the detected light amounts of the first and second light amount detection means can be increased, and the accuracy for discriminating the road surface from the dry state can be increased. preferable.
[0036]
According to a fourth aspect of the present invention, in the road surface state determination device according to any one of the first to third aspects, the first and second light amount detection means may be configured such that the amount of reflected light from the road surface by natural light during the daytime. Is detected.
[0037]
According to a fifth aspect of the present invention, in the road surface state discriminating apparatus according to any one of the first to fourth aspects, the first and second light quantity detecting means are for traffic safety at night or in a tunnel or the like. The light quantity of the reflected light of the road surface by the irradiated road illumination light is detected.
[0038]
According to a sixth aspect of the present invention, there is provided a road surface state discriminating device which is arranged so that an angle formed by an optical axis with respect to a normal line of a road surface is relatively small, and which captures an image including an image of a predetermined region of the road surface. A second imaging unit configured to capture an image including an image of a region substantially the same as the predetermined region on the road surface, the first imaging unit being disposed so that an angle formed by the optical axis with respect to the normal of the road surface is relatively large; And a pixel signal corresponding to the predetermined area from the first imaging means, and a pixel signal corresponding to the area substantially the same as the predetermined area from the second imaging means. Discriminating means for discriminating the road surface state.
[0039]
In the first aspect, the light amount detection means is not particularly limited, and for example, a light amount detector composed of a single photoelectric conversion element (for example, a photodiode) may be used. In the sixth aspect, an imaging unit is used as a unit corresponding to the light amount detection unit. Therefore, according to the sixth aspect, the road surface state can be discriminated based on the principle described above, so that the same advantages as the first aspect can be obtained. Further, according to the sixth aspect, since the image pickup means is used, it is easy to match the road surface area where the light amount of each image pickup means should be detected. Furthermore, since the image pickup means is used, any one of the image pickup means can also be used as a road monitoring camera already installed for another purpose. Further, since the image pickup means is used, the average value of each pixel signal and other various signal processing can be performed, so that the road surface state can be determined with higher accuracy.
[0040]
According to a seventh aspect of the present invention, in the sixth aspect, at least one of the first and second imaging means has an acute angle side formed by the optical axis and the normal line. It is arranged so that the angle is 60 ° or more.
[0041]
According to the seventh aspect, similarly to the third aspect, the road surface state can be determined with higher accuracy.
[0042]
According to an eighth aspect of the present invention, in the road surface state determination device according to the sixth or seventh aspect, the first and second imaging means pick up an image including a road surface image by natural light during the daytime. It is.
[0043]
According to a ninth aspect of the present invention, in the road surface state determination device according to any one of the sixth to eighth aspects, the first and second imaging means may irradiate for traffic safety at night or in a tunnel or the like. The image including the image of the road surface by the road illumination light is picked up.
[0044]
A road surface state determination device according to a tenth aspect of the present invention is an image pickup means for picking up an image including images of a plurality of areas on a road surface, and each line of sight of the image pickup means with respect to the approximate center of each of the plurality of areas. An imaging unit arranged so that angles formed with a normal line of the road surface are different from each other, and a discrimination unit that discriminates a road surface state based on pixel signals corresponding to the plurality of regions from the imaging unit. It is a thing.
[0045]
Also according to the tenth aspect, the road surface state can be determined based on the above-described principle, and since the imaging means is used, the same advantages as those in the sixth aspect can be obtained. And in the said 6th aspect, since the image of the substantially same area | region of a road surface is imaged by changing a depression angle, two imaging means are used, whereas in the said 10th aspect, the road surface is substantially substantial. Since different images are picked up, only one image pickup means is required, and the cost can be further reduced. However, in the sixth aspect in which substantially the same region is imaged, the road surface state can be determined with higher accuracy than in the tenth aspect. However, even in the tenth aspect, there is no problem in accuracy when it can be considered that both areas of the road surface are actually in the same state.
[0046]
According to an eleventh aspect of the present invention, in the tenth aspect, in the road surface state discriminating apparatus, the imaging means captures an image including a road surface image by natural light during the daytime.
[0047]
The road surface state discriminating apparatus according to a twelfth aspect of the present invention is the road surface state discriminating apparatus according to the tenth or eleventh aspect, wherein the imaging means is an image of a road surface by road illumination light irradiated for traffic safety at night or in a tunnel. An image including the image is taken.
[0048]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, a road surface state determination device according to the present invention will be described with reference to the drawings.
[0049]
[First Embodiment]
[0050]
FIG. 1 is a schematic perspective view showing an installation state of a road surface state measuring apparatus according to a first embodiment of the present invention. FIG. 2 is a schematic view showing the installation status of the TV cameras 1 and 2 in FIG. 1, and is a schematic view seen from the direction in which the road surface 4 extends in FIG. FIG. 3A is a schematic diagram illustrating an example of an image captured by the television camera 1 (however, an image after geometric correction and normalization processing described later). FIG. 3B is a schematic diagram illustrating an example of an image captured by the television camera 2 (however, an image after geometric correction and normalization processing described later). FIG. 4 is a block diagram of the road surface state determination device according to the present embodiment.
[0051]
As shown in FIGS. 1 and 4, the road surface state determination apparatus according to the present embodiment includes two television cameras 1 and 2 as first and second imaging means, and image signals from the television cameras 1 and 2. And a processing unit 3 that outputs a road surface state as a determination result.
[0052]
As shown in FIGS. 1 and 2, the television cameras 1 and 2 are arranged as follows by being supported by a column 5 erected on the shoulder of a road. That is, the TV camera 1 has an angle (an acute angle) θ1 that the optical axis O1 forms with respect to the normal line N of the road surface 4 to be relatively large (that is, compared to an angle θ2 described later). And it arrange | positions so that the image of the area | region containing the predetermined area | region of the road surface 4 may be imaged. The television camera 2 has a road surface 4 such that an angle (acute angle) θ2 formed by the optical axis O2 with respect to the normal line N of the road surface 4 is relatively small (that is, compared to the angle θ1). It arrange | positions so that the image of the area | region containing said predetermined area | region may be imaged.
[0053]
In the present embodiment, the TV cameras 1 and 2 are arranged so as to image substantially the same area of the road surface 4, but in the present invention, the TV cameras 1 and 2 image different areas of the road surface 4. You may arrange as follows. Even in such a case, there is no problem in the accuracy of the determination of the road surface state when the two regions can be regarded as being in the same state in practice. In the present embodiment, the television cameras 1 and 2 are configured so that the optical axes O1 and O2 are included in the same plane (in the illustrated example, a plane orthogonal to the road extending direction and including the normal line N). Although arranged, it goes without saying that the optical axes O1 and O2 may be arranged so as not to be included in the same plane.
[0054]
It is preferable that at least one of the television cameras 1 and 2 is arranged so that the acute angle formed by the optical axis and the normal line N is 60 ° or more. In this embodiment, since θ1> θ2, it is preferable to arrange the television camera 1 so that θ1 ≧ 60 °.
[0055]
In the present embodiment, the TV cameras 1 and 2 are installed on the same column 5, but it is not always necessary to install them on the same column 5.
[0056]
In FIG. 1, 6 is a road center line. In FIGS. 3A and 3B, the white line extending intermittently from side to side in the vicinity of the center in the vertical direction is an image of the center line. 3A and 3B, the white line extending left and right above the center line image is an image of the line of one edge 4a of the road, and the white line extending left and right below the center line image is the road line. It is an image of the line of the other edge 4b.
[0057]
Although not shown in the drawings, the portion of the road surface 4 that appears in FIG. 1 is irradiated with natural light during the daytime and road illumination light for traffic safety from a street light or the like (not shown) at night. Will be irradiated.
[0058]
As illustrated in FIG. 4, the processing unit 3 includes an A / D converter 11 that performs A / D conversion on image signals from the television cameras 1 and 2, and a TV that has been A / D converted by the A / D converter 11. An image memory 12 for storing each image data of the cameras 1 and 2, a CPU 13, a memory 14 for storing a program and data for causing the CPU 13 to perform an operation necessary for performing processing to be described later, and a road surface condition An output unit 15 for outputting the determination result to the outside, and an input / output interface 16 for connecting the input device 17 and the monitor 18 when the road surface state determination device is installed or the like are provided.
[0059]
Next, the operation of the road surface state measuring apparatus according to the present embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 5 is a schematic flowchart showing an example of the operation of the road surface state determination device according to the present embodiment.
[0060]
Steps S1 to S3 in FIG. 5 are initial processes performed only when the apparatus is installed. After the television cameras 1 and 2 and the processing device 3 are installed, the input device 17 and the monitor 18 are connected to the input / output interface 16, and first, an area in the image captured by the television camera 1 is set (step S1). This is a position setting for extracting a region of the road surface image to be processed from the image using a mask. Thereafter, a target area that is the same location on the road surface 4 as the target area set by the TV camera 1 is set from the image captured by the TV camera 2 (step S2). This is the same setting as the television camera 1. Note that the settings in steps S1 and S2 are performed by the setting person specifying their positions on the input device 17 while viewing the captured images on the monitor 18. Information on the position of each target area set in steps S1 and S2 is stored in the memory 14 by the CPU 13. The target region may be, for example, a linear region, a two-dimensional region such as a rectangular shape or a circular shape, or a dot-like minute region.
[0061]
Thereafter, the setter inputs a threshold value serving as a reference when determining whether or not the road surface state is a dry state from the input device 17 (step S3). This threshold value is stored in the memory 14 by the CPU 13. Thereafter, the input device 17 and the monitor 18 are removed from the input / output interface 16.
[0062]
After the initial processing of steps S1 to S3 described above, the main processing of steps S4 to S11 is performed. New images are sequentially obtained from the television cameras 1 and 2, and these images are captured by being sequentially overwritten in the image memory 12.
[0063]
First, when new images are obtained from the television cameras 1 and 2, these images are taken into the image memory 12 by the CPU 13 (step S4). Next, geometric correction is performed on at least one of the images so that the target areas of the two images are equivalent on the images (step S5).
[0064]
Next, the CPU 13 normalizes the pixel value of each pixel of both images after the process of step S5 (step S6). This normalization is performed as follows. That is, the highest pixel value (referred to as the “highest pixel value”) among the pixel values (pixel luminance values) of all the pixels obtained by combining the pixels of both images after step S5 is obtained, and each pixel is obtained. A value obtained by dividing the pixel value by the maximum pixel value and multiplying by a predetermined value is a pixel value after normalization of the pixel (the pixel value after normalization is referred to as “level” here). This normalization is performed in order to appropriately determine the road surface state without changing the threshold value even if the amount of light irradiating the road surface 4 changes. However, the threshold value may be changed according to the amount of light irradiating the road surface 4 without performing such normalization.
[0065]
FIGS. 3A and 3B show the images after steps S4 and S5. 3A and 3B, the AA ′ line indicates the target area set in steps S1 and S2. In this example, the target area is linear.
[0066]
Steps S5 and S6 are so-called preprocessing, and are not necessarily performed depending on circumstances.
[0067]
Next, the CPU 13 uses the image of the television camera 1 (the image after normalization in step S6) as an index value of the amount of light received by the television camera 1 from the area of the road surface 4 corresponding to the target area set in step S1. An average value of pixel levels in the target area (target area set in step S1) is calculated (step S7). Next, the CPU 13 uses the TV camera 2 image (the image after normalization in step S6) as an index value of the amount of light received by the TV camera 2 from the area of the road surface 4 corresponding to the target area set in step S2. An average value of pixel levels in the target area (target area set in step S2) is calculated (step S8). As the index value, for example, a maximum value or a value corresponding to these may be used instead of the average value.
[0068]
Next, the CPU 13 calculates the difference between the average value obtained in step S7 and the average value obtained in step S8 (step S9).
[0069]
Next, the CPU 13 compares the difference calculated in step S9 with the threshold set in step S3 to determine the road surface state (step S10). That is, if the difference is equal to or greater than the threshold, the CPU 13 determines that the road surface 4 is not dry (that is, moisture exists on the road surface). On the other hand, if the difference is smaller than the threshold value, the CPU 13 determines that the road surface 4 is in a dry state (that is, there is no moisture on the road surface). A road thermometer is used to supply a signal from the road thermometer to the CPU 13, and the CPU 13 freezes the road surface when the difference is not less than a threshold value and the road temperature is not more than a predetermined temperature (for example, 0 ° C.). When the difference is equal to or greater than a threshold value and the road temperature is higher than the predetermined temperature, it may be determined that the state is wet or submerged.
[0070]
Next, the CPU 13 outputs the determination result obtained in step S10 to the outside via the output unit 15 (step S11). Then, it returns to step S4 and repeats the process of step S4-S11.
[0071]
According to the present embodiment, since the road surface state can be determined based on the above-described principle, it is not necessary to provide a light source specially for road surface state determination, and a complicated optical system is not required. Moreover, according to this Embodiment, a road surface state can be discriminate | determined appropriately also in the daytime and the nighttime.
[0072]
The inventor actually produced a road surface state determination device similar to that of the present embodiment. In this apparatus, the angle θ1 in FIG. 2 is 70.4 °, and the angle θ2 is 59 °. In this apparatus, the image after the processing in step S6 is as shown in FIGS. The level of each pixel in the target region (in this example, the one-dimensional region on the line AA ′) in FIGS. 3A and 3B is as shown in FIGS. FIG. 6 is obtained when the road surface is in a dry state during the daytime when it is cloudy, and FIG. 7 is obtained when it is a wet state during the daytime when it is cloudy. Of course, the setting location when obtaining FIG. 6 and when obtaining FIG. 7 is the same.
[0073]
As can be seen from FIG. 6, when the road surface is in a dry state, there is almost no difference in level between the camera 1 and the camera 2. As can be seen from FIG. 7, when the road surface is wet, there is a considerable level difference between the camera 1 and the camera 2, and the level of the camera 1 is higher (that is, brighter).
[0074]
This experiment proves that the present embodiment operates properly and can determine the road surface state, and supports the principle described above.
[0075]
[Second Embodiment]
[0076]
FIG. 8 is a diagram showing a main part of a road surface state discriminating apparatus according to the second embodiment of the present invention, and corresponds to FIG. In FIG. 8, the same or corresponding elements as those in FIG. 2 are denoted by the same reference numerals, and redundant description thereof is omitted.
[0077]
The road surface state discriminating apparatus according to the present embodiment travels in the range indicated by the broken line around the optical axis O22 and the light amount detector 21 that detects the amount of light that has traveled in the range indicated by the broken line around the optical axis O21. A light amount detector 22 for detecting the amount of incoming light and a processing unit (not shown) are provided. In the present embodiment, the light quantity detectors 21 and 22 are arranged so that the relationship between the optical axes O21 and O22 and the normal line N is the same as the relationship between the optical axes O1 and O2 and the normal line N in FIG. Yes. In the present embodiment, the light quantity detectors 21 and 22 are arranged to detect the light quantity of light from the same area R3 on the road surface 4, but are arranged to detect the light quantity of light from different areas. May be.
[0078]
Although not shown in the drawing, as the light quantity detectors 21 and 22, for example, only a single photoelectric conversion element such as a photodiode and the light traveling in the range of the broken line are collected in the photoelectric conversion element. It can comprise from the condensing lens which shines.
[0079]
In addition, although not shown in the drawing, the processing unit includes, for example, a first amplifier that amplifies the detection signal of the light amount detector 21, a second amplifier that amplifies the detection signal of the light amount detector 22, and a second amplifier. A differential circuit that outputs the difference between the output of the first amplifier and the output of the second amplifier, and a comparator that compares the output of the differential circuit with a predetermined level can be used. In this case, the output of the comparator becomes the road surface condition determination result signal. That is, the comparator output when the output of the differential circuit is equal to or higher than the predetermined level indicates a determination result that the road surface 4 is not in a dry state, and the comparator output when the output of the differential circuit is lower than the predetermined level is 4 shows the determination result to the effect that it is in a dry state.
[0080]
Also in this embodiment, the same advantages as those in the first embodiment can be obtained.
[0081]
[Third Embodiment]
[0082]
FIG. 9 is a schematic perspective view showing an installation state of the road surface state measuring device according to the third embodiment of the present invention, and corresponds to FIG. FIG. 10 is a schematic diagram showing an image captured by the television camera 21. FIG. 11 is a block diagram of the road surface state determination device according to the present embodiment. 9 and 11, the same or corresponding elements as those in FIGS. 1, 2, and 4 are denoted by the same reference numerals, and redundant description thereof is omitted.
[0083]
As shown in FIGS. 9 and 11, the road surface state determination device according to the present embodiment processes one television camera 21 as an imaging unit and an image signal from the television camera 21 to obtain a road surface as a determination result. And a processing unit 23 for outputting the status.
[0084]
In the present embodiment, as shown in FIG. 9, the TV camera 1 is supported by an arm 7 attached to a column 5 standing on the shoulder of a road, and its optical axis is directed substantially in the direction in which the road extends. It is arranged to make a depression. This can also be seen from FIG.
[0085]
Although not shown in the drawings, even in the present embodiment, the portion of the road surface 4 that appears in FIG. 1 is irradiated with natural light during the daytime and traffic from a street light (not shown) at night. Road lighting for safety is emitted.
[0086]
As illustrated in FIG. 11, the processing unit 23 includes an A / D converter 31 that performs A / D conversion on each image signal from the television camera 21, and a television camera 21 that is A / D converted by the A / D converter 31. The image memory 32 for storing the image data, the CPU 33, the memory 34 for storing programs and data for causing the CPU 33 to perform operations necessary for performing the processing described later, and the determination result of the road surface condition to the outside An output unit 35 for outputting, and an input / output interface 36 for connecting the input device 17 and the monitor 18 when the road surface state discriminating device is installed are provided.
[0087]
Next, the operation of the road surface state measuring apparatus according to the present embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 12 is a schematic flowchart showing an example of the operation of the road surface state determination device according to the present embodiment.
[0088]
Steps S21 to S22 in FIG. 12 are initial processes performed only when the apparatus is installed. After the television camera 21 and the processing device 23 are installed, the input device 17 and the monitor 18 are connected to the input / output interface 16, and first, for example, two regions R1, R1 as shown in FIG. R2 is set (step S21). This is a position setting for extracting a region of the road surface image to be processed from the image using a mask.
[0089]
Here, the region R1 is a region on the back side when viewed from the television camera 21, and the region R2 is a region on the near side when viewed from the television camera 21. Therefore, since the television camera 21 is arranged as described above, the angle formed by the line of sight of the television camera 1 and the normal of the road surface 4 with respect to the approximate center of the region on the road surface 4 corresponding to the region R1 is the region R2. Is larger than the angle formed by the line of sight of the television camera 1 and the normal of the road surface 4 with respect to the approximate center of the area on the road surface 4 corresponding to Therefore, an image equivalent to the road surface image picked up by the two cameras 1 and 2 in the first embodiment can be obtained. The setting in step S21 is performed by designating the position on the input device 17 while the setter looks at the image taken on the monitor 18. Information on the positions of the target regions R1 and R2 set in step S21 is stored in the memory 14 by the CPU 13. The target regions R1 and R2 are rectangular regions in the example of FIG. 13, but may be, for example, a linear region, a two-dimensional region such as a circular shape, or a dotted shape. It may be a minute region.
[0090]
Thereafter, the setter inputs a threshold value serving as a reference when determining whether or not the road surface state is a dry state from the input device 17 (step S22). This threshold value is stored in the memory 14 by the CPU 13. Thereafter, the input device 17 and the monitor 18 are removed from the input / output interface 16.
[0091]
After the initial processing of steps S21 and S22 described above, the main processing of steps S23 to S30 is performed. New images are sequentially obtained from the television camera 21, and these images are captured by being sequentially overwritten in the image memory 12.
[0092]
First, when new images are obtained from the television camera 21, these images are taken into the image memory 32 by the CPU 33 (step S23). Next, geometric correction is performed on at least one of the images so that the target areas R1 and R2 of the images are equivalent to each other (step S24).
[0093]
Next, the CPU 33 normalizes the pixel value of each pixel of both images after the process of step S24 (step S25). This normalization is performed as follows. That is, the highest pixel value (referred to as “highest pixel value”) among the pixel values (pixel luminance values) of all the pixels of the image after step S24 is obtained, and the pixel value is set to the highest value for each pixel. A value obtained by multiplying the pixel value by a predetermined value is defined as a pixel value after normalization of the pixel (the pixel value after normalization is referred to as “level” here). This normalization is performed in order to appropriately determine the road surface state without changing the threshold value even if the amount of light irradiating the road surface 4 changes. However, the threshold value may be changed according to the amount of light irradiating the road surface 4 without performing such normalization.
[0094]
Next, the CPU 33 uses the image of the television camera 21 (the image after normalization in step S25) as an index value of the amount of light received by the television camera 21 from the area of the road surface 4 corresponding to the target area R1 set in step S21. The average value of the levels of the pixels in the target region R1 is calculated (step S26). Next, the CPU 33 uses the image of the television camera 21 (the image after normalization in step S25) as an index value of the amount of light received by the television camera 21 from the area of the road surface 4 corresponding to the target area R2 set in step S21. The average value of the levels of the pixels in the target region R2 is calculated (step S27). As the index value, for example, a maximum value or a value corresponding to these may be used instead of the average value.
[0095]
Next, the CPU 33 calculates the difference between the average value obtained in step S26 and the average value obtained in step S27 (step S28).
[0096]
Next, the CPU 33 compares the difference calculated in step S28 with the threshold set in step S22 to determine the road surface state (step S29). That is, if the difference is equal to or greater than the threshold, the CPU 33 determines that the road surface 4 is not dry (that is, moisture exists on the road surface). On the other hand, if the difference is smaller than the threshold, the CPU 33 determines that the road surface 4 is in a dry state (that is, there is no moisture on the road surface). A road thermometer is used to supply a signal from the road thermometer to the CPU 33. The CPU 33 freezes the road surface when the difference is not less than a threshold value and the road temperature is not more than a predetermined temperature (for example, 0 ° C.). When the difference is equal to or greater than a threshold value and the road temperature is higher than the predetermined temperature, it may be determined that the state is wet or submerged.
[0097]
Next, the CPU 33 outputs the determination result obtained in step S29 to the outside via the output unit 35 (step S30). Then, it returns to step S23 and repeats the process of steps S23-S30.
[0098]
Also in this embodiment, the same advantages as those in the first embodiment can be obtained. In this embodiment, since only one camera is required, the cost can be reduced.
[0099]
[Fourth Embodiment]
[0100]
FIG. 14 is a diagram showing a setting state of the target area in the fourth embodiment of the present embodiment, and corresponds to FIG.
[0101]
This embodiment differs from the third embodiment only in the points described below. That is, in this embodiment, instead of setting the target areas R1 and R2 as shown in FIG. 13 in step S21 in FIG. 12, the area on the line L is set as the target area as shown in FIG. . A large number of minute areas on the line L are the target areas. In the present embodiment, instead of steps S26 to S29, a function of the pixel value corresponding to the position on the line L is linearly approximated to obtain its inclination. If this inclination is steeper than a predetermined inclination, the road surface 4 is determined not to be in a dry state (that is, moisture exists on the road surface), and if it is slower than a predetermined inclination, it is determined that the road surface 4 is in a dry state (that is, no moisture exists on the road surface).
[0102]
This embodiment can provide the same advantages as those of the third embodiment.
[0103]
Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to these embodiments.
[0104]
For example, in each of the above-described embodiments, the present invention is an example in which the present invention is applied to a road surface state determining device of a type installed near a road. However, the present invention is applied to an in-vehicle type road surface state determining device mounted on an automobile. Is also possible.
[0105]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, it is possible to provide a road surface state determination device that does not require a special light source for road surface state determination and does not require a complicated optical system.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic perspective view showing an installation state of a road surface state measuring apparatus according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a schematic diagram showing an installation state of the television camera in FIG. 1;
FIG. 3 is a schematic diagram illustrating an example of an image captured by a television camera.
FIG. 4 is a block diagram of a road surface state determination device according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a schematic flowchart showing an example of the operation of the road surface state determination device according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a diagram showing the level of each pixel in the target area obtained when the road surface is in a dry state.
FIG. 7 is a diagram showing the level of each pixel in the target area obtained when the road surface is wet.
FIG. 8 is a diagram showing a main part of a road surface state determination device according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a schematic perspective view showing an installation state of a road surface state measuring device according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 10 is a schematic diagram illustrating an image captured by a television camera.
FIG. 11 is a block diagram of a road surface state determination device according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 12 is a schematic flowchart showing an example of the operation of the road surface state determination device according to the third embodiment of the present invention.
FIG. 13 is a diagram illustrating a setting example of a target area.
FIG. 14 is a diagram illustrating another setting example of the target area.
FIG. 15 is a diagram illustrating a relationship between an incident angle and a reflectance.
[Explanation of symbols]
1,2 TV camera
3 processing section
4 road surface
O1, O2 Optical axis
N Road surface normal

Claims

A first light amount detecting means for detecting the amount of light traveling in a direction in which the angle with respect to the normal to the road surface is relatively small from a predetermined region of the road surface;
A second light amount detecting means for detecting a light amount of light traveling in a direction having a relatively large angle with respect to the normal from the substantially same region as the predetermined region of the road surface;
A discriminating unit for discriminating a road surface state based on a relationship between a light amount of light traveling in the small direction and a light amount of light traveling in the large direction based on detection signals from the first and second light amount detecting units; ,
With
At least one of the first and second light quantity detecting means is arranged so that an acute angle formed between the optical axis and the normal is 60 ° or more ,
The first and second light quantity detection means detect the light quantity without limiting the polarization component,
A road surface state determination device characterized by not having a light source specially provided for road surface state determination.

A first light amount detecting means for detecting the amount of light traveling in a direction in which the angle with respect to the normal to the road surface is relatively small from a predetermined region of the road surface;
Second light quantity detection means for detecting the light quantity of light traveling in a direction in which the angle with respect to the normal is relatively large from an area substantially different from the predetermined area on the road surface;
A discriminating unit for discriminating a road surface state based on a relationship between a light amount of light traveling in the small direction and a light amount of light traveling in the large direction based on detection signals from the first and second light amount detecting units; ,
With
At least one of the first and second light quantity detecting means is arranged so that an acute angle formed between the optical axis and the normal is 60 ° or more ,
The first and second light quantity detection means detect the light quantity without limiting the polarization component,
A road surface state determination device characterized by not having a light source specially provided for road surface state determination.

The road surface state determination device according to claim 1 or 2, wherein the first and second light amount detection means detect the amount of reflected light of the road surface by natural light during the daytime.

The first and second light quantity detection means detect the quantity of reflected light from the road surface by road illumination light irradiated for traffic safety at night or in a tunnel or the like. The road surface state determination device according to any one of the above.

A first imaging unit that is arranged so that an angle formed by the optical axis with respect to a normal line of the road surface is relatively small, and that captures an image including an image of a predetermined region of the road surface;
A second imaging unit that is arranged so that an angle of the optical axis with respect to a normal line of the road surface is relatively large, and that captures an image including an image of the substantially same region as the predetermined region of the road surface;
Based on the pixel signal corresponding to the predetermined area from the first imaging means and the pixel signal corresponding to the area substantially the same as the predetermined area from the second imaging means, from the predetermined area A discriminating unit that obtains an index value of the amount of light received by the first imaging unit and an index value of the amount of light received by the second imaging unit from the predetermined area, and discriminates a road surface state from the relationship between the two index values. When,
With
At least one of the first and second imaging means is disposed such that an acute angle formed by the optical axis and the normal is 60 ° or more ,
The first and second imaging means capture an image without limiting the polarization component;
A road surface state determination device characterized by not having a light source specially provided for road surface state determination.

6. The road surface state determining apparatus according to claim 5, wherein the first and second imaging means capture an image including an image of a road surface by natural light during the daytime.

The said 1st and 2nd imaging means images the image containing the image of the road surface by the road illumination light irradiated for traffic safety at night or in a tunnel etc., The said Claim 5 or 6 characterized by the above-mentioned. Road surface condition discrimination device.

An imaging means for capturing an image including an image of two areas of the road surface, differently angle between the normal of the line of sight and the road surface of the imaging unit against each substantially at the center of the two regions from each other, Arranged imaging means;
On the basis of the pixel signals corresponding to the two areas from the imaging means, said two of said image pickup means from the region to get the index value of the amount of light received in each region was obtained, respectively for the two regions the A discriminating means for discriminating the road surface state from the relationship between the index values,
Equipped with a,
The imaging means images without limiting the polarization component,
A road surface state determination device characterized by not having a light source specially provided for road surface state determination.

9. The road surface state determining apparatus according to claim 8 , wherein the image pickup unit picks up an image including an image of a road surface by natural light during the daytime.

The road surface state determination apparatus according to claim 8 or 9 , wherein the image pickup means picks up an image including a road surface image by road illumination light irradiated for traffic safety at night or in a tunnel or the like.