JP4300274B2 - 雪検知システム - Google Patents

Description

本発明は、路面の積雪の有無又は降雪の有無を検知するための雪検知システムに関するものである。

道路の積雪検知や降雪検知は、道路交通を円滑に機能させる上で必要な技術であり、なかでも、高速自動車道路（高速道路）は、車両の走行速度が略１００ｋｍ前後と一般公道に比べて高く、雪による事故が大惨事に直結しや易いため、降雪や積雪を検知するためのシステムが一般公道に増して不可欠となる。

しかも、高速道路では一般公道に比べて走行車両が高速移動するため、時々刻々と変化する路面状況を逐次短時間に検知して、車両の運転者や同乗者に報知し、スリップ事故などを未然に回避することが要求される。つまり、高速道路における積雪および降雪検知では、一般公道に採用される積雪検知や降雪検知に比べて、高精度かつ高速での判断処理が求められる。

ところで、道路の積雪を検知する技術としては、例えば、特開平７−８４０６７号公報に記載の積雪検出装置の提案がなされている。この積雪検出装置は、路面及び路肩を広い視野で直接判断して気象条件の変動を検出するものであり、道路の路面部（走行レーン）と路肩部とをＴＶカメラにより撮像して、その撮像した画像の路面部と路肩部との濃度を画像処理装置により比較することで積雪状態を判断するものである。
特開平７−８４０６７号公報

しかしながら、上述した積雪検出装置では、道路の路面（走行レーン）を通過する走行車両が画像に写り込むと、その走行車両の写り込みを積雪と誤判断してしまうという問題点がある。

本発明は、上述した問題点を解決するためになされたものであり、走行車両などの不要な移動体の写り込みを検知することができ、そのような不要移動体の写り込みのない路面画像を用いて積雪検知若しくは降雪検知又はその双方を行うことができる雪検知システムを提供することを目的としている。

この請求項１記載の雪検知システムは、マーカが標示される路面を上方から所定周期で撮像する撮像手段と、その撮像手段により撮像される連続した先中後３つの時点の路面画像から、後時点及び中時点の路面画像の差分画像、並びに中時点及び先時点の路面画像の差分画像を得る画像差分手段と、その画像差分手段により得た２つの差分画像の相乗した相乗画像を得る相乗手段と、その相乗手段による相乗画像を２以上の区画に分割して、その各区画毎に、その区画の全画素の輝度を平均する区画輝度取得手段と、その区画輝度取得手段により平均された輝度が高輝度レベル以上となる区画の数を計数する高輝度計数手段と、その高輝度計数手段による計数値が許容個数以下である場合に、前記中時点の路面画像に撮像されたマーカ部分に交差する計測線上にある各画素の輝度を計測する輝度計測手段と、その輝度計測手段により輝度が計側された各画素について、その画素に計測線上で隣接する画素に対する輝度の変化量を得る輝度差分手段と、その輝度差分手段により得た各画素の輝度の変化量のうちで所定の微小変化値以上のものを合計したマーカ強度を得る強度算出手段と、その強度算出手段により得たマーカ強度がマーカ判別レベル未満となる場合に前記中時点の路面画像の撮像時点に路面に積雪していると判断する積雪判断手段とを備えている。

また、請求項２記載の雪検知システムは、走行レーンが設けられる路面を上方から所定周期で撮像する撮像手段と、その撮像手段により撮像される連続した先中後３つの時点の路面画像から、後時点及び中時点の路面画像の差分画像、並びに中時点及び先時点の路面画像の差分画像を得る画像差分手段と、その画像差分手段により得た２つの差分画像の相乗した相乗画像を得る相乗手段と、その相乗手段による相乗画像を２以上の区画に分割して、その各区画毎に、その区画の全画素の輝度を平均する区画輝度取得手段と、その区画輝度取得手段により平均された輝度が高輝度レベル以上となる区画を計数する高輝度計数手段と、その高輝度計数手段による計数値が許容個数以下である場合に、前記中時点の路面画像に撮像された走行レーン部分を横断する計測線上にある各画素の輝度を計測する輝度計測手段と、その輝度計測手段により輝度が計側された各画素について、その画素に計測線上で隣接する画素に対する輝度の変化量を得る輝度差分手段と、その輝度差分手段により得た各画素の輝度の変化量のうちで所定の微小変化値以上のものを合計したワダチ強度を得る強度算出手段と、その強度算出手段により得たワダチ強度がワダチ判別レベル以上となる場合に前記中時点の路面画像の撮像時点に路面に積雪していると判断する積雪判断手段とを備えている。

請求項３記載の雪検知システムは、請求項１記載の撮像手段、画像差分手段、相乗手段、区画輝度取得手段、高輝度計数手段、輝度計測手段、輝度差分手段、強度算出手段、及び積雪判断手段と、請求項２記載の撮像手段、画像差分手段、相乗手段、区画輝度取得手段、高輝度計数手段、輝度計測手段、輝度差分手段、強度算出手段、及び積雪判断手段とを備えており、更に、請求項１記載の積雪判断手段によりマーカ強度がマーカ判別レベル未満となるか、又は、請求項２記載の積雪判断手段によりワダチ強度がワダチ判別レベル以上となる場合に、前記中時点の路面画像の撮像時点に路面に積雪していると判断する積雪比較判断手段を備えている。

この本発明の雪検知システムによれば、撮像手段によって路面は所定周期で上方から連続して撮像される。撮像手段により路面画像が撮像されると、互いに先後関係にある３つの時点の路面画像について、その中でより新しい時点（後時点）の路面画像とその１時点過去（中時点）の路面画像との差分画像と、その中時点の路面画像とその更に１時点過去（先時点）の路面画像との差分画像とが、画像差分手段によってそれぞれ取得される。これらの２つの差分画像は、相乗手段によって相乗されて相乗画像として取得される。

相乗画像は、画像輝度取得手段によって、２以上の所定数の区画に分割され、その各区画毎に、その区画に存する全画素の輝度が合計されその全画素数で除されて平均される。この平均された輝度が高輝度レベル以上となる区画は、その数が高輝度計数手段によって計数され、その計数値が許容個数以下であるか否かが判断される。高輝度レベル以上の区画の数が許容個数以下であれば、輝度計測手段によって、中時点の路面画像に設定される計測線上に位置する画素の輝度が計測される。

計測線上の各画素について輝度が計側されると、輝度差分手段によって、計測線上にある各画素についてそれに隣接する画素に対する輝度の変化量が取得され、強度算出手段によって、各画素の輝度の変化量のうちで所定の微小変化値以上のものを合計してマーカ強度又はワダチ強度が取得される。そして、積雪判断手段によれば、強度算出手段により得られたマーカ強度がマーカ判別レベル未満の場合、又は、強度算出手段により得られたワダチ強度がワダチ判別レベル以上の場合に、前記中時点の路面画像の撮像時点に路面に積雪していると判断される。

特に、請求項１記載の雪検知システムによれば、計測線は路面画像のマーカ部分に交差して設定されるので、非積雪時の計測線上の各画素は、マーカ部分と非マーカ部分とで色彩の相違による輝度差が生じて、マーカ部分と非マーカ部分との境界で輝度の変化量が大きくなる。逆に、積雪時においてはマーカ部分と非マーカ部分とがいずれも積雪で覆われてマーカ部分と非マーカ部分との色差が減少するので、計測線上の各画素は、マーカ部分と非マーカ部分と境界で輝度の変化量が小さくなる。このため、積雪時のマーカ強度は、非積雪時に比べて小さくなる。従って、積雪判断手段は、マーカ強度が所定閾値（マーカ判別レベル）未満となる場合に路面に積雪があると判断できる。

また特に、請求項２記載の雪検知システムによれば、計測線は路面画像の走行レーン部分を横断するように設定されるので、走行レーン部分がほぼ単一色であれば、非積雪時の計測線上の各画素は、相互に輝度差が小さく、計測線全体に渡って各画素間の輝度の変化量も極小さくなる。逆に、積雪により雪に覆われた走行レーンを走行車両が通過すると、ワダチ（轍）相当部分と積雪相当部分との輝度差が生じて、ワダチ相当部分と積雪相当部分との境界で輝度の変化量が大きくなる。このため、積雪時に車両が通過した後のワダチ強度は、非積雪時に比べて大きくなる。従って、積雪判断手段は、ワダチ強度が所定閾値（ワダチ判別レベル）以上となる場合に路面に積雪があると判断できる。

請求項４記載の雪検知システムは、請求項１から３のいずれかに記載の雪検知システムにおいて、前記高輝度計数手段による計数値が許容個数以下である場合に、前記区画輝度取得手段により平均された輝度が低輝度レベル以上となる区画の数を計数する降雪計数手段と、その降雪計数手段による計数値が降雪認定個数以上である場合に、前記中時点の路面画像の撮像時点に降雪があると判断する降雪判断手段とを備えている。

この請求項４記載の雪検知システムによれば、請求項１から３のいずれかに記載の雪検知システムと同様に作用する上、高輝度計数手段による計数の結果、相乗画像の各区画のうち輝度平均値が高輝度レベル以上となるものの数が許容個数以下である場合、中時点の路面画像には不要な走行車両などの写り込みがないので、降雪判断手段による降雪の有無の判断がなされる。具体的には、相乗画像の各区画の中で、区画輝度取得手段により平均された輝度が低輝度レベル以上となる区画の数が降雪計数手段により計数され、その計数値が降雪認定個数以上あれば、中時点の路面画像の撮像時点に降雪があるものと判断される。

請求項５記載の雪検知システムは、請求項１から４のいずれかに記載の雪検知システムにおいて、前記撮像手段により撮像される路面へ近赤外光線を、その撮像手段による撮像タイミングに同期させてパルス的に照射するフラッシュ手段を備えている。

請求項６記載の雪検知システムは、請求項１から５のいずれかに記載の雪検知システムにおいて、前記撮影手段は、路面に比べて明度の高い色で標示されるマーカとして白色系の区画線又は道路標示を撮像するものである。

本発明の雪検知システムによれば、積雪判断手段による積雪の判断は、相乗手段により得られた相乗画像を２以上に分割した各区画毎に輝度を平均して、その平均された輝度が高輝度レベル以上となる区画を計数して、その計数値が許容個数以下となる場合になされる。この結果、積雪判断手段により積雪を判断する以前に、撮像手段により撮像される路上を通過中の走行車両などの通過体が写り込んだ路面画像を排除できるので、積雪判断手段による誤った判断を回避できるという効果がある。

しかも、走行車両などの通過体の写り込みを判断する場合、相乗画像を複数に分割して、複数の画素の集合である区画毎に、その画素内の輝度の平均値を用いて判断するので、雪片や雨滴以外の通過体の路面画像への写り込みの判別処理に要する時間を大幅に短縮することができるという効果がある。例えば、大型コンピュータに比べて演算処理速度の劣るパーソナルコンピュータによっても、略１／１００秒以内で画像処理を用いた積雪判断を実現できる。

また、輝度計測手段は、積雪判断手段を実行する前提として、路面画像に撮像されたマーカ部分に交差する計測線上、又は、路面画像に撮像された走行レーン部分を横断する計測線上に存在する画素についてのみ、その輝度を計測する。従って、積雪判断手段による路面上の積雪判断にあたって、路面画像全体の画素について輝度を計測する必要がなく、積雪判断に必要な画素の輝度計測を極めて短時間に済ませることができるという効果がある。

更に、強度算出手段は、計測線上の各画素の輝度の変化量からマーカ強度又はワダチ強度を取得する場合に、その輝度の変化量のうちで所定の微小変化値以上のもののみを合計するので、輝度変化量の小さな画素の影響を排除して、輝度変化量が顕著に発現するもののみを用いて積雪の判断をすることができ、積雪の判断精度を向上させることができるという効果がある。

特に、請求項１記載の雪検知システムによれば、計測線が路面画像のマーカ部分と交差するように設定されるので、走行レーンを走行して通過する車両がない場合でも、路面上のマーカと非マーカ部分との境界に積雪すれば確実に路面への積雪を検知できるという効果がある。

また一方で、請求項２記載の雪検知システムによれば、計測線が路面画像の走行レーンを横断するように設定されるので、マーカが標示されない路面の場合や、積雪時においてマーカ部分と非マーカ部分との境界が不明確な場合でも、積雪後の走行レーンにワダチがあれば確実に路面への積雪を検知できるという効果がある。

更に、請求項３記載の雪検知システムによれば、請求項１又は２に記載の積雪判断手段の一方で積雪が検知されれば、路面に積雪があるものと判断できるので、請求項１又は２に記載の積雪判断手段の他方で検知しきれなかった積雪を、もう一方の積雪判断手段で補完することができるという効果がある。

請求項４記載の雪検知システムによれば、請求項１から３のいずれかに記載の雪検知システムの奏する効果に加え、相乗画像の各区画のうち輝度の平均値が高輝度レベル以上となる区画の数が許容個数以下である場合に降雪計数手段による計数を実行するので、走行車両などの通過体が写り込んだ相乗画像を用いて誤った降雪判断をすることを回避できるという効果がある。

また、中輝度計数手段による計数において、相乗画像の各区画のうち輝度の平均値が低輝度レベル以下のものを除外するので、雪片に比べて光反射率の低い雨滴が写り込んだ区画を、中輝度計数手段により計数すること回避して、降雨時を降雪時と誤って判断することを防止することができるという効果がある。

しかも、降雪計数手段及び降雪判断手段は、走行車両などの不要な通過物の写り込みの判断に用いた画像差分手段、相乗手段および区画輝度取得手段により取得された結果を利用して、降雪の判断を行うので、降雪の判断に要する処理速度を向上できるという効果がある。

請求項５記載の雪検知システムによれば、請求項１から４のいずれかに記載の雪検知システムの奏する効果に加え、フラッシュ手段は、撮像手段により撮像される路面へ近赤外光線を照射するので、昼夜の別に関係なく、路面画像の明るさを処理に適した範囲にできるという効果がある。また、フラッシュ手段は、撮像手段による撮像タイミングに同期させてパルス的に近赤外光線を照射するので、撮像された路面画像によれば、未積雪状態における昼夜間いずれの場合にも光量不足によるマーカ強度やワダチ強度の出力低下を防止でき、降雪状態を高精度に検知できるという効果がある。

しかも、フラッシュ手段によって撮像手段の撮像タイミングに同期させてパルス的に近赤外光線を照射することで、昼夜間の別を問わず、路面画像中に写り込む走行車両の画像の鮮明度を向上できる。よって、路面画像に車両が写り込んだ相乗画像であるか否かの判断精度も向上でき、結果、積雪および降雪判断の精度を高めることができるという効果がある。更に、路面画像に写り込む積雪状況や雪片を鮮明に撮像することが可能となり、積雪および降雪の検知精度を向上できるという効果がある。

請求項６記載の雪検知システムによれば、請求項１から５のいずれかに記載の雪検知システムの奏する効果に加え、撮像手段はマーカとして区画線又は道路標示を撮像するので、別途新たにマーカを路面に設ける必要がなく、既存の区画線又は道路標示を用いて積雪を判断できるという効果がある。しかも、路面画像に撮像されるマーカは路面の色より明度の高く且つ雪とほぼ同色の白色系なので、路面に積雪した場合にマーカ部分と非マーカ部分との明度差の変化を、より顕著に路面画像上の輝度差として再現できるという効果がある。

以下、本発明の好ましい実施例について、添付図面を参照して説明する。図１は、本発明の雪検知システム１の電気的構成を示すブロック図である。図１に示すように、雪検知システム１は、主として、メイン装置２と、撮像カメラ３と、レンズ４と、照明装置５，６とを備えており、その他の補助的な検知装置として降雨及び降雪を検知する降水センサ７と、撮像カメラ３により撮像される道路１１の設置場所の外気温を計測する気温センサ８と、その道路１１の路面の温度を計測する路温センサ９と、各種の文字情報を表示可能に形成される道路情報表示器１０を備えている。

メイン装置２は、例えば、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）で構成されており、ＣＰＵなどの演算装置２１と、制御プログラム２２ａその他プログラム、並びに各種の画像及び数値データなどの電子情報を記憶するＲＡＭ、ＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ及びハードディスクなどから構成されるメモリ装置２２と備えている。なお、メイン装置２により行われる後述する各種処理は、メモリ装置２２に記憶される各種制御プログラム２２ａが実行されることにより実現される。なお、本発明における画像差分手段、相乗手段、区画輝度取得手段、高輝度計数手段、輝度計測手段、輝度差分手段、強度算出手段、積雪判断手段、積雪比較判断手段、降雪計数手段、及び降雪判断手段は、制御プログラム２２ａの一部としてメイン装置２にて実行される。

また、メイン装置２は、上記した各種装置３〜１０と接続され且つそれらとアナログ若しくはデジタル信号の送信若しくは受信又は送受信を行う入出力制御装置２３と、ディスプレイなどの表示装置２４、及び、キーボード若しくはマウス又はその双方などの入力装置２５とを備えている。なお、入出力制御装置２３は、演算装置２１、メモリ装置２２、表示装置２４及び入力装置２５とも相互に接続されている。

撮像カメラ３は、道路１１を撮像して路面画像Ｇ（図２参照）を取得するための撮像手段の一種であり、路面より上方の略４ｍ程度の高さ位置に設置され、その撮像カメラ３のＣＣＤ撮像素子３１への入射光線の光軸は路面へ向けられる。また、撮像カメラ３には、あられ等による急激な路面状態の変化に対応可能な計測速度が求められるので、例えば、ＮＴＳＣ方式のカメラならば最短１／３０秒で計測結果が得られるものが有効である。

また、撮像カメラ３のＣＣＤ撮像素子３１は、エリアスキャンアナログ方式のモノクロＣＣＤ素子で構成されており、そのため近赤外線領域まで感度が高い撮像をすることができるものである。更に、撮像カメラ３は、例えば、路面画像Ｇを撮像する場合に１／１２５秒、１／５００秒、１／１０００秒、１／２０００秒などのシャッタスピードで撮像可能なシャッタ機能を備えている。なお、高速道路での積雪や降雪を検知する場合には、路面上を高速で走行車両の写り込み確実に検知するため、１／２０００秒などの高速シャッタスピードで撮像される。

レンズ４は、撮像カメラ３のＣＣＤ撮像素子３１への光入射部に装着される可動焦点方式の光学レンズであり、その絞り（アイリス）をメイン装置２から入力される制御信号に基づいて制御可能に形成されている。このレンズ４は、その解放Ｆ値が比較的小さい方がよく、いわゆる「明るいレンズ」が使用されている。夜間時の低照度下において画像処理可能な路面画像Ｇを撮像するためである。

また、レンズ４は、近赤外線波長帯の光線にのみ透過性を有するバンドパスフィルタを備えている。よって、照明装置５，６から照射された近赤外線の反射光のみがバンドパスフィルタを透過してレンズ４へ入射するようにされる。従って、可視光線量が大きな昼間に対象路面を撮像した路面画像Ｇと、可視光線量が小さな夜間に対象路面を撮像した路面画像Ｇとでは、その他の条件が同じである限り、その両路面画像Ｇ同士の全体的な輝度の差異を軽減することができる。

更に、レンズ４は、その前面に装着される偏光フィルタを備えている。この偏光フィルタは、路面上に水分が多くある状態のときに、太陽光が路面で反射した強い反射光がレンズへ入射した場合に生じる乱反射によるフレア現象を低減させるためのものである。フレア現象が生じると、路面画像Ｇのマーカ境界部分（後述する図２中の車線境界線１６）の輝度差がフレアにより低下して、路面上に積雪があるものとして誤判断してしまうからである。

なお、偏光フィルタをレンズ４へ装着することにより、レンズ４へ入射する光量が減少するが、撮像カメラ３からメイン装置２へのビデオ出力信号を、ゲインアンプ（図示せず）により増幅することによって、路面画像全体の輝度低下を防止している。

上記のように構成されるレンズ４は、後述する不要移動体検知処理により路面画像Ｇに走行車両などの不要な通過物体が写り込んでない場合に、メイン装置２によって絞りが調整される。このとき、絞り調整の輝度基準としては、路面画像Ｇに写り込む雪片（検知対象）と近似色のマーカ、具体的には路上の区画線（後述する車線境界線１６）に相当する画素部分が用いられる。この絞り調整によって、路面画像Ｇの輝度基準の輝度値は、昼夜の別や天候状態による日照度に関わらず一定化するように制御される。

照明装置５，６は撮像カメラ３による被撮像体である路面にフラッシュ光を照射するものであり、この照明装置５，６の発光部は、近赤外光線のフラッシュ光を発光可能で、長寿命で、かつ、パルス的（間欠的）な発光が可能に形成されるＬＥＤで形成されている。ここで、被撮像体となる路面が高速道路のものである場合、例えば、照明装置５は走行車線部分を、照明装置６は追越し車線部分を、それぞれ照射するものである。

照明装置５，６のＬＣＤは、近赤外線光をフラッシュ光として照射するので、昼夜の別に関係なく、路面画像Ｇの明るさを画像処理に適した範囲にできる。しかし、照明装置５，６のＬＥＤの連続点灯と共に、撮像カメラ３のシャッタスピードを無限長で、すなわちシャッタを開放状態で撮像した場合、昼間の路面画像Ｇに比べて、夜間の路面画像Ｇにおけるマーカ強度（後述する）が低下してしまう。しかも、路面画像Ｇに写り込んだ降雪と路面との境界が鮮明とならず、路面画像Ｇから降雪検知をする際の精度低下を来してしまう。

そこで、本実施例の照明装置５，６は、昼夜関係なく、撮像カメラ３の撮像間隔（例えば１／１０秒間隔）に同期させてパルス的に点灯するように構成されている。このようにすると、撮像された路面画像Ｇは、未積雪状態における昼夜間いずれの場合にもマーカ強度の低下は防止されるので、区画線などのマーカとアスファルト舗装面との輝度差を高精度に検知できる。しかも、昼夜間の別を問わず、路面画像Ｇ中に写り込む車両の画像の鮮明度を向上でき、結果、路面画像Ｇへの車両の写り込みを高精度で検知することもできる。更に、路面画像Ｇに写り込む雪片を鮮明に撮像することが可能となり、降雪の検知精度を向上させることもできる。

また、上記のように構成された照明装置５，６は、後述する不要移動体検知処理により路面画像Ｇに走行車両などの不要な通過物体が写り込んでない場合に、メイン装置２によって発光量が調整される。この発光量の調整は、ＬＥＤの点灯時間や通電電流値の増減によりなされ、上記したレンズ４の絞り調整に用いられる輝度基準の輝度値が一定化するようにレンズ４の絞り調整とともに行われる。

図２は、撮像カメラ３により撮像された路面画像Ｇを表示装置２４に表示させた状態を示す図であり、図２（ａ）は、走行車両などの不要な移動体がなく、且つ、非降雪時であって非積雪時に撮像された路面画像Ｇであり、図２（ｂ）は、走行車両などの不要な移動体がなく、且つ、非降雪時であって積雪時に走行車線１２及び追越し車線１３にそれぞれワダチが２本ずつ４本入った状態を撮像した路面画像Ｇであり、図２（ｃ）は、走行車両などの不要な移動体がなく、且つ、非降雪時であって積雪時に撮像された路面画像Ｇである。

なお、図２（ｂ）及び図２（ｃ）では、積雪により覆われた区画線を点線で図示しており、図２（ｂ）に示す路面画像Ｇでは、ワダチに相当する部分（以下「ワダチ相当部分」という）がほぼ灰色で、積雪に相当する部分（以下「積雪相当部分」という）がほぼ白色で図示されている。

図２（ａ）に示すように、路面画像Ｇには、道路１１の走行レーンである走行車線１２及び追越し車線１３と、道路１１の幅方向外側の区画線である車道外測線１４，１５と、道路１１の幅方向略中央の区画線である車線境界線１６との画像がそれぞれ含まれている。この路面画像Ｇを撮像するため、雪検知システム１の撮像カメラ３は、例えば、道路１１の路側帯に設けられる支柱の上部に設置されており、レンズ４の光軸は道路１１の路面へ向けられている。

また、照明装置５，６は、例えば、道路１１上方であって道路１１の幅方向両端間に架設される支持梁に設置されている。照明装置５のフラッシュ光の照射方向は、走行車線１２の略中央へ向けられている。また、照明装置６のフラッシュ光の照射方向は、追越し車線１３の略中央に向けられている。よって、路面画像Ｇに撮像される走行車線１２及び追越し車線１３の双方をほぼ均一に照らし出すことができる。

路面画像Ｇは、撮像カメラ３により一定の撮像間隔毎に撮像されると、メイン装置２へ出力されてメモリ装置２２の路面画像エリア２２ｂに一時的に記憶される。この路面画像エリア２２ｂに一時的に記憶される路面画像Ｇは、連続して撮像された３以上の時点分に相当する３以上の画像であり、本実施例では、略１／１０秒間隔で連続して撮像された２０時点分に相当する２０画像を記憶するように設定されている。

つまり、路面画像エリア２２ｂには約２秒間を２０分割した路面画像Ｇが常時保持されている。なお、新たな路面画像Ｇが撮像されると、その度毎に、路面画像エリア２２ｂに記憶される路面画像Ｇの中で最も古い時点のものが消去され、それに替えて最新時点の路面画像Ｇが路面画像エリア２２ｂに書き込まれる。これによって、路面画像エリア２２ｂには、常に最新の２０時点分の路面画像Ｇが更新記憶される。

また、路面画像Ｇには、２本の直線状の線分である計測線Ｍ１，Ｍ２が設定されている。計測線Ｍ１，Ｍ２は、撮像カメラ３により撮像された路面画像Ｇにメイン装置２によって設定されるものであり、メイン装置２では、路面画像Ｇを構成する画素のうち、計測線Ｍ１，Ｍ２上に位置する画素の輝度に基づいて道路１１の積雪を検知する。

ここで、計測線Ｍ１は、道路１１の区画線のうち車線境界線１６に交差するように設定されており、計測線Ｍ１の両端は車線境界線１６の幅方向両端から外方へ延長されている。また、計測線Ｍ２は、車線境界線１６の切れ目を突っ切って走行車線１２および追越し車線１３の双方の走行レーンを横断するように設定されている。なお、本実施例では、計測線Ｍ１，Ｍ２をそれぞれ１本ずつ設定したが、かかる計測線Ｍ１，Ｍ２の設定本数は必ずしも各１本に限定されるものではなく、必要に応じて本数を増やしても良い。

次に、図３を参照して、メイン装置２における路面画像Ｇを用いた移動体検知処理について説明する。移動体検知処理は、路面画像Ｇが撮像される毎に、本実施例ではメイン装置２にて略１／１０秒間隔で実行される処理である。なお、図３に示した路面画像Ｇは、走行車両などの不要な移動体がなく、且つ、降雪時であって非積雪時におけるものである。また、図３（ａ）〜（ｃ）は、メモリ装置２２から読み出された連続する３時点分の路面画像Ｇである。

図３は、移動体検知処理を説明するための図であり、その中でも、図３（ａ）は、３時点の中で最先に当たるｔ１時点（先時点）に撮像された路面画像Ｇであり、図３（ｂ）は、３時点の中で中間に当たるｔ２時点（中時点）に撮像された路面画像Ｇであり、図３（ｃ）は、３時点の中で最後に当たるｔ３時点（後時点）に撮像された路面画像Ｇであり、図３（ｄ）は、差分画像ΔＧ１であり、図３（ｅ）は、差分画像ΔＧ２であり、図３（ｆ）は、相乗画像ＸＧである。

図３に示すように、メイン装置２による移動体検知処理では、路面画像エリア２２ｂに記憶される２０時点分の路面画像Ｇの内でほぼ中間時点に相当するｔ１時点（例えば２０時点の中の第９時点）、ｔ２時点（例えば第１０時点）及びｔ３時点（例えば第１１時点）の路面画像Ｇを読み出して、まず、ｔ２時点の路面画像Ｇとｔ１時点の路面画像Ｇとの差分画像ΔＧ１を求める一方で、ｔ３時点の路面画像Ｇとｔ２時点の路面画像Ｇとの差分画像ΔＧ２も求める。

差分画像ΔＧ１とは、ｔ２時点の路面画像Ｇを構成する各画素の輝度値から、その画素に対応するｔ１時点の路面画像Ｇにおける画素の輝度値を減算して求められるものである。このようにして求められた差分画像ΔＧ１には、図３（ｄ）に示すように、ｔ１時点からｔ２時点にかけて路面画像Ｇのフレーム内を移動した移動体に相当する部分の画素が、移動体以外の部分の画素に比べて、高輝度で現される。

差分画像ΔＧ２とは、ｔ３時点の路面画像Ｇを構成する各画素の輝度値から、その画素に対応するｔ２時点の路面画像Ｇにおける画素の輝度値を減算して求められるものである。このようにして求められた差分画像ΔＧ２には、図３（ｅ）に示すように、ｔ２時点からｔ３時点にかけて路面画像Ｇのフレーム内を移動した移動体に相当する画素部分が、移動体以外の部分の画素に比べて、高輝度で現される。

次に、メイン装置２では、差分画像ΔＧ１と差分画像ΔＧ２とから相乗画像ＸＧが求められ、メモリ装置２２の相乗画像エリア２２ｃに記憶される。この相乗画像ＸＧとは、差分画像ΔＧ１と差分画像ΔＧ２との互いに対応する画素同士の輝度値を乗算して求められるものであり、図３（ｆ）に示すように、ｔ１時点からｔ３時点にかけて移動した移動体に相当する画素部分の輝度が、それ以外の部分に比較して高輝度に現される。これによって、相乗画像ＸＧのフレーム内を移動する移動体のみを抽出することができる。

相乗画像ＸＧが生成されると、メイン装置２では、この相乗画像ＸＧを２以上の小区画に等分割する（図３（ｆ）参照）。具体的には、相乗画像ＸＧは、縦方向に１０区画で横方向に１２区画の合計１２０個の小区画に分割される。相乗画像ＸＧが小区画に分割されると、メイン装置２では、小区画内に存在する全画素の輝度を個々に計測して合計し、その合計値を小区画内に存在する全画素数で割った区画輝度平均値を、その各小区画毎に求めてメモリ装置２２の区画輝度平均値エリア２２ｄへ記憶する。かかる区画輝度平均値を求めることによって、各小区画内に写り込んだ移動体の大きさを輝度を用いて数値化することが可能となる。

相乗画像ＸＧの全小区画について区画輝度平均値が求まれば、メイン装置２では、不要移動体検知処理が実行される。この不要移動体検知処理は、移動体検知処理の一部を成す処理であって、雪片以外に路面画像Ｇのフレーム内を通過する移動体を検知するため、メイン装置２で実行される処理である。以下、不要移動体検知処理について説明する。

不要移動体検知処理では、相乗画像ＸＧの各小区画毎の区画輝度平均値とメモリ装置２２に記憶されている高輝度レベル値２２ｅとを比較して、区画輝度平均値が高輝度レベル値２２ｅ以上となる小区画の数を計数する。ここで、メモリ装置２２に記憶される高輝度レベル値２２ｅとは、区画輝度平均値の値から小区画内に高輝度で且つサイズが大きな移動体が路面画像Ｇに写り込んでいるか否かを判定するための閾値である。

相乗画像ＸＧの全小区画のうちで区画輝度平均値が高輝度レベル値２２ｅ以上となるものを計数した結果、その計数値がメモリ装置２２に記憶される所定の許容個数２２ｇ以上となる場合には、ｔ２時点の路面画像Ｇに高輝度且つサイズが大きな移動体が広範に写り込んでいる。つまり、このような場合には、単なる雪片に比べて高輝度で撮像される移動体、具体的には、走行車両や歩行者などの不要な移動体が路面画像Ｇに写り込んでいると予測される。

そこで、メイン装置２では、区画輝度平均値が高輝度レベル値２２ｅ以上となる小区画の計数値が所定の許容個数２２ｇ以上となる場合に、ｔ２時点の路面画像Ｇを用いる降雪検知処理および積雪検知処理の実行をスキップして、新たな路面画像Ｇが撮像されるまで待機し、新たな路面画像Ｇが撮像されると、再び、移動体検知処理における不要移動体検知処理を実行するように構成されている。このスキップ処理によって、不要な移動体が撮像された路面画像Ｇを用いた降雪検知処理および積雪検知処理が防止されるので、降雪および積雪の検知精度を向上できる。

一方、相乗画像ＸＧの全小区画のうちで区画輝度平均値が高輝度レベル値２２ｅ以上となるものを計数した結果、その計数値が所定の許容個数２２ｇ未満となる場合には、ｔ２時点の路面画像Ｇに走行車両などの不要な通過物体の写り込みはないものと予測される。そこで、このような場合には、ｔ２時点の路面画像Ｇを用いて降雪検知処理および積雪検知処理（図４及び図５参照）を実行する。

降雪検知処理は、不要移動体検知処理と共に移動体検知処理の一部を成す処理であって、路面画像Ｇのフレーム内を通過する雪片を検知するため、メイン装置２で実行される処理である。具体的には、降雪検知処理では、上記不要移動体検知処理にて求めた相乗画像ＸＧの各小区画毎の区画輝度平均値とメモリ装置２２に記憶されている低輝度レベル値２２ｆとを比較して、区画輝度平均値が低輝度レベル値２２ｆ以上となる小区画の数を計数する。ここで、メモリ装置２２に記憶される低輝度レベル値２２ｆとは、区画輝度平均値の値から小区画内に背景に比べて高輝度ではあるがサイズが上記した不要な移動体に比べて小さな移動体、即ち、雪片が路面画像Ｇに写り込んでいるか否かを判断するための閾値である。

相乗画像ＸＧの全小区画のうちで区画輝度平均値が低輝度レベル値２２ｆ以上となるものを計数した結果、その計数値が所定の降雪認定個数２２ｈ以上である場合には、ｔ２時点の路面画像Ｇに雪片が広範に写り込んでいると判断して、メイン装置２のメモリ装置２２に設けられる降雪フラグ２２ｑをオンする。ここで、降雪フラグ２２ｑとは、降雪検知処理による判断結果を記憶するためのフラグであり、降雪検知処理により降雪が検知される場合にオンされる一方、降雪検知処理により降雪が検知されない場合にオフされる。以上の結果、移動体検知処理における不要移動体検知処理および降雪検知処理が完了する。

次に、図４及び図５を参照して、路面画像Ｇを用いたメイン装置２による積雪検知処理について説明する。積雪検知処理は、上記した不要移動体検知処理にて使用したｔ２時点の路面画像Ｇを用いて道路１１に積雪があるか否かをを検知するため、メイン装置２で実行される処理である。この積雪検知処理は、上記した降雪検知処理が実行される場合に、メイン装置２にて実行される。

まず、図４を参照して、路面画像Ｇの計測線Ｍ１を用いたメイン装置２による積雪検知処理について説明する。図４（ａ）及び図４（ｂ）は、計測線Ｍ１上の各画素の輝度値を示すグラフ図であり、図４（ｃ）及び図４（ｄ）は、計測線Ｍ１上の各画素の平均化輝度値を示すグラフ図であり、図４（ｅ）及び図４（ｆ）は、平均化輝度変化量を示すグラフ図であり、図４（ｇ）及び図４（ｈ）は、計測線Ｍ１上の各画素の平均化輝度変化量のうち変化が微小なものを除去したグラフ図である。

なお、図４（ａ）〜図４（ｈ）の各グラフ図では、その横軸として、計測線Ｍ１の線分一端側から他端側までに順番に点在する画素を示している。また、図４（ａ）、図４（ｃ）、図４（ｅ）及び図４（ｇ）のグラフ図は、走行車両などの不要な移動体がない非積雪時（図２（ａ）参照）に撮像された路面画像Ｇに基づいて得られるものである。また、図４（ｂ）、図４（ｄ）、図４（ｆ）及び図４（ｈ）のグラフ図は、走行車両などの不要な移動体がない積雪時（図２（ｃ）参照）に撮像された路面画像Ｇに基づいて得られるものである。

まず、計測線Ｍ１を用いた積雪検知処理では、メイン装置２によって、計測線Ｍ１の線分上に位置する全画素について輝度値を計測して、メモリ装置２２の輝度値エリア２２ｉに一時的に記憶する。このとき、道路１１に積雪がなければ、図４（ａ）に示すように、計測線Ｍ１の長手方向略中央に相当する略４０画素分の輝度値が、その他の画素の輝度値に比べて高輝度となる。これは、図２（ａ）に示すように、計測線Ｍ１の線分上に存在する画素のうち、走行車線１２及び追越し車線１３の路面は低明度のアスファルト舗装面に相当する部分が低輝度となるのに対して、高明度の白色の車線境界線１６と重なる部分が高輝度となるからである。

一方、道路１１に積雪があれば、図４（ｂ）に示すように、計測線Ｍ１における全画素の輝度値が全体として高輝度となる。これは、図２（ｃ）に示すように、計測線Ｍ１の線分上に存在する全画素に車線境界線１６の色彩とほぼ近似する白色の積雪により路面が白色化して高明度に写り込むため、走行車線１２及び追越し車線１３のアスファルト舗装面と車線境界線１６との境界部分が不明確となるからである。

計測線Ｍ１の線分上の輝度値の計測後は、メイン装置２によって、その計測された計測線Ｍ１の線分上に存在する全画素の輝度値について項数５の単純移動平均化を施して平均化輝度値を求めて、メモリ装置２２の平均化輝度値エリア２２ｋへ一時的に記憶する。平均化輝度値とは、その平均化輝度値を求めたい画素とそれに隣接する画素とを包含する前記項数と同数の画素の輝度値を合計して前記項数で割ったものであり、本実施例においては平均化輝度値を求めたい画素とその前後に２画素とを包含する５画素の輝度値を合計して項数５で割った値を、当該平均化輝度値を求めたい画素の平均化輝度値としている。

このようにして計測線Ｍ１の線分上に存在する全画素の輝度値について平均化輝度値が求められると、図４（ｃ）及び図４（ｄ）に示すように、平均化輝度値は、図４（ａ）及び図４（ｂ）に示す輝度値に比べて高周波成分の振幅が減少された状態となって、結果、計測線Ｍ１の線分上に存在する画素の輝度値の変化特性が平滑化されることとなる。なお、本実施例では移動平均化方式として単純移動平均方式を採用したが、重み関数を用いた移動平均化などその他の移動平均化方式を適用しても良い。

移動平均化後は、メイン装置２によって、計測線Ｍ１の線分上に存在する全画素の平均化輝度値について中心差分化を施すことによって平均化輝度変化量を求め、その求められた併記か輝度変化量を全てメモリ装置２２の平均化輝度値エリア２２ｋへ一時的に記憶する。中心差分法による平均化輝度変化量とは、その平均化輝度変化量を求めたい画素の前後各１つずつの画素の輝度値の差を２で割った値の絶対値である。このように平均化輝度変化量を求めると、平均化輝度値が急激に変化する部分にある画素については平均化輝度変化量が大きく現れる。

具体的には、非積雪状態の路面画像Ｇでは、図４（ｅ）に示すように、計測線Ｍ１と交差する車線境界線１６と走行車線１２及び追越し車線１３のアスファルト舗装面との境界部分（図４（ｃ）中の第８０画素付近及び第１２０画素付近）の平均化輝度変化量が、他の部分に比べて極めて大きくなる。これに対して、路面画像Ｇが積雪状態へ移行すると、道路１１の路面が雪で覆われて、高明度の車線境界線１６と低明度のアスファルト舗装面との輝度値の格差が減少するので、図４（ｆ）に示すように、車線境界線１６とアスファルト舗装面との境界部分の平均化輝度変化量も低下するという性質を示す。

平均化輝度変化量を求めた後は、メイン装置２によって、計測線Ｍ１の線分上に存在する全画素の平均化輝度変化量とメモリ装置２２に記憶されている微小変化除去閾値２２ｌ（例えば平均化輝度変化量の値が３未満）とを比較して、平均化輝度変化量が微小変化除去閾値２２ｌ以上となる画素のみを抽出する。つまり、平均化輝度変化量から微小変化除去閾値２２ｌ未満の値のものが除去されて、局所的に大きな値となる平均化輝度変化量のみが顕在化される。

具体的には、この抽出によれば、道路１１に積雪がない場合には、図４（ｇ）に示すように、車線境界線１６と走行車線１２及び追越し車線１３のアスファルト舗装面との境界部分近傍における平均化輝度変化量のみが顕在化される。一方、車線境界線１６とアスファルト舗装面との境界部分が不明となる程度にまで道路１１に積雪した場合には、計測線Ｍ１上の画素全体がほぼ白色となるので、図４（ｈ）に示すように、計測線Ｍ１と交差する車線境界線１６とアスファルト舗装面との境界部分の平均化輝度変化量も微小変化除去閾値２２ｌ以下となって、計測線Ｍ１上のほぼ全画素について平均化輝度変化量が「０」となる。

平均化輝度変化量から微少変化が除去された後は、メイン装置２によって、計測線Ｍ１の線分上に存在する全画素の平均化輝度変化量のうち、微小変化除去閾値２２ｌ以上のものを合計してマーカ強度を求め、このマーカ強度をメモリ装置２２のマーカ強度エリア２２ｍへ記憶する。マーカ強度とは積雪の有無を示す判断基準となる数値であり、このマーカ強度がメモリ装置２２に記憶されるマーカ判別レベル２２ｎ未満となった場合、メイン装置２のメモリ装置２２に設けられるマーカ積雪フラグ２２ｒをオンする。ここで、マーカ積雪フラグ２２ｒとは、計測線Ｍ１を用いた積雪検知処理による判断結果を記憶するためのフラグであり、計測線Ｍ１に基づく積雪検知処理によって、積雪が検知される場合にオンされ、積雪が検知されない場合にオフされる。

次に、図５を参照して、路面画像Ｇの計測線Ｍ２を用いたメイン装置２による積雪検知処理について説明する。図５（ａ）及び図５（ｂ）は、計測線Ｍ２上の各画素の輝度値を示すグラフ図であり、図５（ｃ）及び図５（ｄ）は、計測線Ｍ２上の各画素の平均化輝度値を示すグラフ図であり、図５（ｅ）及び図５（ｆ）は、平均化輝度変化量を示すグラフ図であり、図５（ｇ）及び図５（ｈ）は、計測線Ｍ２上の各画素の平均化輝度変化量のうち変化が微小なものを除去したグラフ図である。なお、図５（ａ）〜図５（ｈ）の各グラフ図では、その横軸として、計測線Ｍ２の線分一端側から他端側までに順番に点在する画素を示している。

また、図５（ａ）、図５（ｃ）、図５（ｅ）及び図５（ｇ）のグラフ図は、走行車両などの不要な移動体がない積雪時にワダチが計４本入った状態（図２（ｂ）参照）で撮像された路面画像Ｇに基づいて得られるものである。図５（ｂ）及び図５（ｄ）のグラフ図は、走行車両などの不要な移動体がない非積雪時（図２（ａ）参照）に撮像された路面画像Ｇに基づいて得られるものを実線で、及び積雪時（図２（ｃ）参照）に撮像された路面画像Ｇに基づいて得られるものを点線で示したものである。そして、図５（ｆ）及び図５（ｈ）のグラフ図は、走行車両などの不要な移動体がない非積雪時（図２（ａ）参照）及び積雪時（図２（ｃ）参照）に撮像された路面画像Ｇに基づいて得られるものである。

まず、計測線Ｍ２を用いた積雪検知処理では、メイン装置２によって、計測線Ｍ２の線分上に位置する全画素について輝度値を計測して、メモリ装置２２の輝度値エリア２２ｉに一時的に記憶する。このとき、図２（ｂ）に示すように道路１１に積雪があり且つ４本のワダチが入っていれば、図５（ａ）に示すように、計測線Ｍ２とワダチ相当部分とが交差する部分の画素の輝度値が、その他の画素の輝度値に比べて低輝度となる。これは、計測線Ｍ２の線分上に存在する画素のうち、ワダチ相当部分からアスファルト舗装面が露出して低輝度となるのに対して、その他の積雪相当部分は積雪のために高輝度となるからである。

一方、道路１１に積雪がなければ、図５（ｂ）に実線で示すように、計測線Ｍ２における全画素の輝度値が全体として低輝度となる。計測線Ｍ２の線分上に存在する全画素がアスファルト舗装面が低明度で写り込むからである。また一方で、道路１１が積雪があってもワダチが１本もなければ、図５（ｂ）に点線で示すように、計測線Ｍ２における全画素の輝度値が全体として高輝度となる。計測線Ｍ２の線分上に存在する全画素に積雪して白色化した路面が高明度に写り込むからである。

計測線Ｍ２の線分上の輝度値の計測後は、メイン装置２によって、その計測された全画素の輝度値について、上記した計測線Ｍ１の場合と同様に、項数５の単純移動平均化を施して平均化輝度値を求めて、メモリ装置２２の平均化輝度値エリア２２ｋへ一時的一時的に記憶する。このように計測線Ｍ２の線分上に存在する全画素の輝度値について平均化輝度値を求めると、図５（ｃ）及び図５（ｄ）に示すように、平均化輝度値は、図５（ａ）及び図５（ｂ）に示す輝度値に比べて高周波成分の振幅が減少されて、結果、計測線Ｍ２の線分上に存在する画素の輝度値の変化特性が平滑化される。

移動平均化後は、メイン装置２によって、計測線Ｍ２の線分上に存在する全画素の平均化輝度値について、上記した計測線Ｍ１の場合と同様に、中心差分化を施して平均化輝度変化量を求めて、メモリ装置２２の平均化輝度値エリア２２ｋに一時的に記憶する。具体的にあ、４本のワダチ入りの積雪状態の路面画像Ｇでは、図５（ｅ）に示すように、計測線Ｍ２に交差するワダチ相当部分と積雪相当部分との境界部分の平均化輝度変化量が、他の部分に比べて極めて大きくなる。これに対して、ワダチのない積雪状態又は非積雪状態の路面画像Ｇでは、計測線Ｍ２上に存在する画素が全体として高輝度又は低輝度のいずれかにほぼ一定化するので、図５（ｆ）に示すように、平均化輝度変化量が飛び抜けて極大となる部分もなく、平均化輝度変化量が全体的に低い値となる。

平均化輝度変化量を求めた後は、メイン装置２によって、上記した計測線Ｍ１の場合と同様に、計測線Ｍ２の線分上に存在する全画素の平均化輝度変化量のうち、上記した微小変化除去閾値２２ｌ以上となる画素のみを抽出する。具体的に、この抽出によれば、道路１１にワダチ入りの積雪がある場合には、図５（ｇ）に示すように、計測線Ｍ２と交差するワダチ相当部分と積雪相当部分との境界部分付近における平均化輝度変化量が顕在化される。

一方、計測線Ｍ２と交差するアスファルト舗装面にワダチ相当部分がなければ計測線Ｍ２上の画素全体が低明度又は高明度のいずれかにほぼ一定化するので、図５（ｈ）に示すように、計測線Ｍ２上にあるほぼ全ての画素の平均化輝度変化量が微小変化除去閾値２２ｌ以下となる。従って、微小変化が除去された後は、計測線Ｍ２上にあるほぼ全ての画素の平均化輝度変化量が「０」となる。

平均化輝度変化量から微少変化が除去された後は、メイン装置２によって、計測線Ｍ２の線分上に存在する全画素の平均化輝度変化量のうち、微小変化除去閾値２２ｌ以上のものを合計してワダチ強度を求め、このワダチ強度をメモリ装置２２のワダチ強度エリア２２ｏへ記憶する。ワダチ強度とは積雪の有無を示す判断基準となる数値であり、このワダチ強度がメモリ装置２２に記憶されるワダチ判別レベル２２ｐ未満となった場合、メイン装置２のメモリ装置２２に設けられるワダチ積雪フラグ２２ｓをオンする。ここで、ワダチ積雪フラグ２２ｓとは、計測線Ｍ２を用いた積雪検知処理による判断結果を記憶するためのフラグであり、計測線Ｍ２に基づく積雪検知処理によって、積雪が検知される場合にオンされ、積雪が検知されない場合にオフされる。

以上説明した降雪検知処理および計測線Ｍ１，Ｍ２を用いた積雪検知処理に基づけば、雪検知システム１は、降雪、積雪、路面凍結または降雨があると判断される場合に、トンネル入口、トンネル内部の途中、又は、トンネル内部の出口側付近などに設置される道路情報表示器１０に所定の文字情報を表示して、走行車両の運転者や同乗者に対して注意を喚起することができる。このように雪検知システム１を使用する場合、上記した各機器３〜９は、当該トンネルの出口外側に設置されることとなる。以下、この道路情報表示器１０への文字情報表示処理について説明する。

なお、メイン装置２では、上記した不要移動体検知処理によってｔ２時点の路面画像Ｇに走行車両などの不要な通過物体の写り込みはないものと予測される毎、即ち、上記した降雪検知処理、及び、計測線Ｍ１，Ｍ２を用いた積雪検知処理が実行される毎に、道路情報表示器１０への文字情報表示処理を実行する。つまり、走行車両などの不要な通過物体の写り込みがなければ、略１／１０秒間隔で文字情報表示処理を実行する。もっとも、走行車両などの不要な通過物体の写り込みがある場合には、前回の文字情報表示処理による実行状態がそのまま保持される。

メイン装置２における文字情報表示処理では、その演算装置２１が降水センサ７、気温センサ８及び路温センサ９の出力を常時監視しており、外気温センサ８の出力に基づく外気温が略１０℃以上であるか否かによって、その処理が大きく２種類に大別される。

具体的には、演算装置２１によって外気温センサ８の出力に基づいて外気温が略１０℃以上であると判断される場合には、その後に外気温が略１０度未満と判断されるようになるまで、後述する第１から第４の処理パターンのいずれかを実行する。一方、演算装置２１によって外気温センサ８の出力に基づいて外気温が略１０℃未満であると判断される場合には、その後に外気温が略１０度以上と判断されるようになるまで、後述する第５から第１２の処理パターンのいずれかを実行する。以下に、第１から第１２の処理パターンについて説明する。

第１の処理パターンでは、外気温センサ８の出力に基づいて外気温が略１０℃以上と判断され、降水センサ７の出力に基づいて降水がないと判断される場合に、更に、路温センサ９の出力に基づいた路面温度が略３℃以上であるか否かを判断し、その結果、路面温度が略３℃以上であれば道路情報表示器１０における各種表示を消灯するか、或いは消灯したままの状態を保持する。

第２の処理パターンでは、外気温センサ８の出力に基づいて外気温が略１０℃以上と判断され、降水センサ７の出力に基づいて降水がないと判断され、更に、路温センサ９の出力に基づく路面温度が略３℃未満と判断される場合に、道路情報表示器１０に「路温低下」及び「スリップ注意」の文字が表示中であればその表示状態を保持するか、或いは、道路情報表示器１０に何も表示がなければその状態を保持する。

第３の処理パターンでは、気温センサ８の出力に基づいて外気温が略１０℃以上と判断され、降水センサ７の出力に基づいて降水があると判断され、路温センサ９の出力に基づく路面温度が略１℃以上と判断される場合に、道路情報表示器１０に「出口アメ」及び「走行注意」の文字を表示するか、或いは、既に表示中で有ればその表示状態を保持する。なお、「出口アメ」の表示は、トンネル出口で降雨があることを意味している。

第４の処理パターンでは、気温センサ８の出力に基づいて外気温が略１０℃以上と判断され、降水センサ７の出力に基づいて降水があると判断され、路温センサ９の出力に基づく路面温度が略１℃未満と判断される場合に、道路情報表示器１０に「路温低下」及び「スリップ注意」の文字を表示するか、或いは、既に表示中であればその表示状態を保持する。

第５の処理パターンでは、気温センサ８の出力に基づいて外気温が略１０℃未満と判断される場合に、更に、メモリ装置２２に記憶されるマーカ積雪フラグ２２ｒ及びワダチ積雪フラグ２２ｓを確認してそのいずれか一方のフラグがオンであれば、道路情報表示器１０に「出口ユキ」及び「スリップ注意」の文字を表示するか、或いは、既に表示中であればその表示状態を保持する。なお、「出口ユキ」の表示は、トンネル出口で降雪または積雪があることを意味している。

第６の処理パターンでは、気温センサ８の出力に基づいて外気温が略１０℃未満と判断され、メモリ装置２２に記憶されるマーカ積雪フラグ２２ｒ及びワダチ積雪フラグ２２ｓがいずれもオフの場合に、更に、現在時刻から急速低下判定時間（例えば略３分）だけ過去に遡る間に、気温が略３０秒間以内に略３℃以上の低下することがあったか否かを判断し、そのような急速な温度低下があれば、道路情報表示器１０に「出口ユキ」及び「スリップ注意」の文字を、急速低下判定時間と略等しい時間が経過するまで表示し続ける。

第７の処理パターンでは、気温センサ８の出力に基づいて外気温が略１０℃未満と判断され、メモリ装置２２に記憶されるマーカ積雪フラグ２２ｒ及びワダチ積雪フラグ２２ｓがいずれもオフであって、上記した外気温の急速低下もない場合に、更に、メモリ装置２２に記憶される降雪フラグ２２ｑを確認して、その降雪フラグ２２ｑがオンであれば、道路情報表示器１０に「出口ユキ」及び「走行注意」の文字を表示するか、或いは、既に表示中であればその表示状態を保持する。

第８の処理パターンでは、外気温センサ８の出力に基づいて外気温が略１０℃未満と判断され、マーカ積雪フラグ２２ｒ及びワダチ積雪フラグ２２ｓがいずれもオフであって、上記した外気温の急速低下もなく、降雪フラグ２２ｑがオフである場合に、更に、降水センサ７の出力に基づいて降水の有無を判断して降水があると判断され、外気温センサ８の出力に基づいて外気温が略２℃以上か否かを判断して略２℃未満と判断されれば、道路情報表示器１０に「出口ユキ」及び「走行注意」の文字を表示するか、或いは、既に表示中であればその表示状態を保持する。

第９の処理パターンでは、外気温センサ８の出力に基づいて外気温が略１０℃未満と判断され、マーカ積雪フラグ２２ｒ及びワダチ積雪フラグ２２ｓがいずれもオフであって、上記した外気温の急速低下もなく、降雪フラグ２２ｑがオフであり、降水センサ７の出力に基づいて降水があると判断され、外気温センサ８の出力に基づいて外気温が略２℃以上と判断される場合に、更に、路温センサ９の出力に基づいて路面温度が略１℃以上か否かを判断して略１℃以上と判断されれば、道路情報表示器１０に「出口アメ」及び「走行注意」の文字を表示するか、或いは、既に表示中であればその表示状態を保持する。

第１０の処理パターンでは、外気温センサ８の出力に基づいて外気温が略１０℃未満と判断され、マーカ積雪フラグ２２ｒ及びワダチ積雪フラグ２２ｓがいずれもオフであって、上記した外気温の急速低下もなく、降雪フラグ２２ｑがオフであり、降水センサ７の出力に基づいて降水があると判断され、外気温センサ８の出力に基づいて外気温が略２℃以上と判断される場合に、更に、路温センサ９の出力に基づいて路面温度が略１℃以上か否かを判断して略１℃未満と判断されれば、道路情報表示器１０に「路温低下」及び「スリップ注意」の文字を表示するか、或いは、既に表示中であればその表示状態を保持する。

第１１の処理パターンでは、外気温センサ８の出力に基づいて外気温が略１０℃未満と判断され、マーカ積雪フラグ２２ｒ及びワダチ積雪フラグ２２ｓがいずれもオフであって、上記した外気温の急速低下もなく、降雪フラグ２２ｑがオフであり、降水センサ７の出力に基づいて降水がないと判断される場合に、更に、路温センサ９の出力に基づいた路面温度が略３℃以上であるか否かを判断して略３℃以上であれば、道路情報表示器１０における各種表示を消灯するか、或いは消灯したままの状態を保持する。

第１２の処理パターンでは、外気温センサ８の出力に基づいて外気温が略１０℃未満と判断され、マーカ積雪フラグ２２ｒ及びワダチ積雪フラグ２２ｓがいずれもオフであって、上記した外気温の急速低下もなく、降雪フラグ２２ｑがオフであり、降水センサ７の出力に基づいて降水がないと判断され、路温センサ９の出力に基づいた路面温度が略３℃未満と判断される場合に、道路情報表示器１０に「路温低下」及び「スリップ注意」の文字が表示中であればその表示状態を保持するか、或いは、道路情報表示器１０に何も表示がなければその状態を保持する。

以上のように本実施例の雪検知システムによれば、撮像カメラ３による降雪検知処理および積雪検知処理によって降雪や積雪が検知されないような場合であっても、その他の降水センサ７、気温センサ８及び路温センサ９の出力結果に基づいて降雪又は積雪が予測される場合には、降雪又は積雪があるものと判断をして、その判断結果を道路情報表示器１０の表示状態に反映させることができる。この結果、降雪および積雪の検知精度を向上させることができるのである。

以上、実施例に基づき本発明を説明したが、本発明は上記実施例に何ら限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々の改良変形が可能であることは容易に推察できるものである。

例えば、本実施例では、雪検知システム１を、高速自動車道路の降雪及び積雪に応じた表示内容を道路情報表示器１０に表示させるために使用した。しかしながら、本実施例の雪検知システム１を一般公道用に適用しても良い。

また、本実施例では、計測線Ｍ１が交差されるマーカとして車線境界線１６を用いて説明したが、かかるマーカは必ずしも車線境界線１６に限定されるものではなく、例えば、車道中央線、車道外側線、歩行者横断指導線、車道幅員の変更、路上障害物の接近、路上駐車場、導流帯などの他の区画線であっても良く、路面上に規制や指示を標示する道路標示であっても良い。

すなわちマーカは道路面と異なる明度をもって路面上に標示されるものであれば良い。従って、マーカの色彩も雪片色と近似する白色系が好適ではあるが、マーカ部分と非マーカ部分との明度差が明確であれば、マーカの色彩として白色系以外のものを採用しても良い。もっとも、白色系以外のマーカの場合は積雪検知の精度が低下する虞がある。

また、本実施例では、道路１１として低明度のアスファルト舗装道路を用いて説明したが、雪検知システム１が適用される道路は、必ずしもアスファルト舗装に限定されるものではなく、適切にはマーカ部分と非マーカ部分との明度差が明確となるものであれば他の路面形態であっても良い。

本発明の雪検知システムの電気的構成を示すブロック図である。 （ａ）は、走行車両などの不要な移動体がなく、且つ、非降雪時であって非積雪時に撮像された路面画像であり、（ｂ）は、走行車両などの不要な移動体がなく、且つ、非降雪時であって積雪時に走行車線及び追越し車線にそれぞれワダチが２本ずつ４本入った状態を撮像した路面画像であり、（ｃ）は、走行車両などの不要な移動体がなく、且つ、非降雪時であって積雪時に撮像された路面画像である。 移動体検知処理を説明するための図であって、（ａ）はｔ１時点に撮像された路面画像であり、（ｂ）はｔ２時点に撮像された路面画像であり、（ｃ）はｔ３時点に撮像された路面画像であり、（ｄ）は差分画像ΔＧ１であり、（ｅ）は差分画像ΔＧ２であり、（ｆ）は相乗画像である。 （ａ）及び（ｂ）は、計測線Ｍ１上の各画素の輝度値を示すグラフ図であり、（ｃ）及び（ｄ）は、計測線Ｍ１上の各画素の平均化輝度値を示すグラフ図であり、（ｅ）及び（ｆ）は、平均化輝度変化量を示すグラフ図であり、（ｇ）及び（ｈ）は、計測線Ｍ１上の各画素の平均化輝度変化量のうち変化が微小なものを除去したグラフ図である。 （ａ）及び（ｂ）は、計測線Ｍ２上の各画素の輝度値を示すグラフ図であり、（ｃ）及び（ｄ）は、計測線Ｍ２上の各画素の平均化輝度値を示すグラフ図であり、（ｅ）及び（ｆ）は、平均化輝度変化量を示すグラフ図であり、（ｇ）及び（ｈ）は、計測線Ｍ２上の各画素の平均化輝度変化量のうち変化が微小なものを除去したグラフ図である。

符号の説明

１ 雪検知システム
２ メイン装置
３ 撮像カメラ（撮像手段の一部）
４ レンズ（撮像手段の一部）
５，６ 照明装置（フラッシュ手段）
７ 降水センサ
８ 気温センサ
９ 路温センサ
１０ 道路情報表示器
２１ 演算装置
２２ メモリ装置
２２ａ 制御プログラム
２３ 入出力制御装置
２４ 表示装置
２５ 入力装置

Claims (6)

1. マーカが標示される路面を上方から所定周期で撮像する撮像手段と、
   その撮像手段により撮像される連続した先中後３つの時点の路面画像から、後時点及び中時点の路面画像の差分画像、並びに中時点及び先時点の路面画像の差分画像を得る画像差分手段と、
   その画像差分手段により得た２つの差分画像の相乗した相乗画像を得る相乗手段と、
   その相乗手段による相乗画像を２以上の区画に分割して、その各区画毎に、その区画の全画素の輝度を平均する区画輝度取得手段と、
   その区画輝度取得手段により平均された輝度が高輝度レベル以上となる区画の数を計数する高輝度計数手段と、
   その高輝度計数手段による計数値が許容個数以下である場合に、前記中時点の路面画像に撮像されたマーカ部分に交差する計測線上にある各画素の輝度を計測する輝度計測手段と、
   その輝度計測手段により輝度が計側された各画素について、その画素に計測線上で隣接する画素に対する輝度の変化量を得る輝度差分手段と、
   その輝度差分手段により得た各画素の輝度の変化量のうちで所定の微小変化値以上のものを合計したマーカ強度を得る強度算出手段と、
   その強度算出手段により得たマーカ強度がマーカ判別レベル未満となる場合に前記中時点の路面画像の撮像時点に路面に積雪していると判断する積雪判断手段とを備えていることを特徴とする雪検知システム。
2. 走行レーンが設けられる路面を上方から所定周期で撮像する撮像手段と、
   その撮像手段により撮像される連続した先中後３つの時点の路面画像から、後時点及び中時点の路面画像の差分画像、並びに中時点及び先時点の路面画像の差分画像を得る画像差分手段と、
   その画像差分手段により得た２つの差分画像の相乗した相乗画像を得る相乗手段と、
   その相乗手段による相乗画像を２以上の区画に分割して、その各区画毎に、その区画の全画素の輝度を平均する区画輝度取得手段と、
   その区画輝度取得手段により平均された輝度が高輝度レベル以上となる区画を計数する高輝度計数手段と、
   その高輝度計数手段による計数値が許容個数以下である場合に、前記中時点の路面画像に撮像された走行レーン部分を横断する計測線上にある各画素の輝度を計測する輝度計測手段と、
   その輝度計測手段により輝度が計側された各画素について、その画素に計測線上で隣接する画素に対する輝度の変化量を得る輝度差分手段と、
   その輝度差分手段により得た各画素の輝度の変化量のうちで所定の微小変化値以上のものを合計したワダチ強度を得る強度算出手段と、
   その強度算出手段により得たワダチ強度がワダチ判別レベル以上となる場合に前記中時点の路面画像の撮像時点に路面に積雪していると判断する積雪判断手段とを備えていることを特徴とする雪検知システム。
3. 請求項１記載の撮像手段、画像差分手段、相乗手段、区画輝度取得手段、高輝度計数手段、輝度計測手段、輝度差分手段、強度算出手段、及び積雪判断手段と、
   請求項２記載の撮像手段、画像差分手段、相乗手段、区画輝度取得手段、高輝度計数手段、輝度計測手段、輝度差分手段、強度算出手段、及び積雪判断手段とを備えており、
   更に、請求項１記載の積雪判断手段によりマーカ強度がマーカ判別レベル未満となるか、又は、請求項２記載の積雪判断手段によりワダチ強度がワダチ判別レベル以上となる場合に、前記中時点の路面画像の撮像時点に路面に積雪していると判断する積雪比較判断手段を備えていることを特徴とする雪検知システム。
4. 前記高輝度計数手段による計数値が許容個数以下である場合に、前記区画輝度取得手段により平均された輝度が低輝度レベル以上となる区画の数を計数する降雪計数手段と、
   その降雪計数手段による計数値が降雪認定個数以上である場合に、前記中時点の路面画像の撮像時点に降雪があると判断する降雪判断手段とを備えていることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の雪検知システム。
5. 前記撮像手段により撮像される路面へ近赤外光線を、その撮像手段による撮像タイミングに同期させてパルス的に照射するフラッシュ手段を備えていることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の雪検知システム。
6. 前記撮影手段は、路面に比べて明度の高い色で標示されるマーカとして白色系の区画線又は道路標示を撮像するものであることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の雪検知システム。

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