JP4463388B2 - Visual status measurement device - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、道路上等における視認状況を示す測定結果、例えば視程などを測定する視認状況測定装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
道路上等において、霧、雨、雪などにより見通しが悪くなると、交通の安全が脅かされることから、視認状況がある程度低下した際に交通規制を行うなどのために、視認状況測定装置を用いて視認状況を測定することが行われている。
【0003】
従来、このような視認状況測定装置として、互いに所定距離をあけて配置された投光器及び受光器からなる透過率計(VI計)を用いた視程計測装置が使用されていた。そして、この視程計測装置では、透過率計から得られた透過率から、Koschmiederの式と呼ばれる下記の数1により、視程を算出していた。
【0004】
【数1】
V=(L×logε)/logT
【0005】
数1において、Vは視程(単位はm)、Lは透過率計を構成する投光器と受光器との間の距離(単位はm)、Tは透過率計(VI計)により得られる透過率、εは人間が対象物を識別するのに必要なコントラスト値(通常は経験的に0.02〜0.05としている)である。
【0006】
しかしながら、透過率計を用いた視程計測装置では、視程測定専用の透過率計を設けなければならず、コストアップや設置の手数の増大が免れなかった。
【0007】
そこで、近年、道路の種々の交通状況の監視をテレビカメラを用いて行うようになってきたことから、このテレビカメラを視程計測用としても兼用し得るように、テレビカメラを用いた視程計測装置が提供されるに至った。
【0008】
テレビカメラを用いた従来の視程計測装置は、特許第2665739号公報に開示されており、大気中の所定距離だけ離れた位置に設置され明暗の異なる領域を有する指標をテレビカメラで撮像し、テレビカメラからの画像信号に基づいて、前記所定距離だけ離れた位置の前記指標の明領域と暗領域との明暗のコントラストを明暗コントラスト検出手段により検出し、大気の混濁の影響を受けない距離で撮像された明暗のコントラストと前記明暗コントラスト検出手段により検出された明暗のコントラストとから視程を算出するものである。
【0009】
この従来の視程計測装置によれば、霧などが発生すると、その量に応じてテレビカメラで撮像した指標の明領域と暗領域との明暗のコントラストが低下するので、視程を算出することができる。そして、前記従来の視程計測装置では、テレビカメラを用い、透過率計を用いていないので、当該テレビカメラとして交通状況等の監視用のテレビカメラを兼用することができる。このため、コストダウンや設置の手数の軽減を図ることができる。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記従来の視程計測装置では、指標の明暗のコントラストの変化により視程を求めており、明度情報(輝度情報)を用いているので、昼間(日中)と夜間とで明るさが大きく異なり当該明度情報が大きく異なることから、昼間及び夜間のうちの一方のみでしか適切に視程を求めることができず、昼夜に渡って視程を適切に求めることができなかった。すなわち、周辺光の影響を受け光幕輝度が変化するため、昼間と夜間とではコントラストに差がでることから、前記従来の視程計測装置では、昼夜に渡る計測ができなかった。
【0011】
この点について、本発明者が行った実験の結果を図10に示す。この実験結果は、次のようにして得た。図9に示す指標50と図示しないテレビカメラとを所定距離だけ離して設置し、テレビカメラで指標50を撮像した。指標50は、白と黒に塗り分けられた白領域(明領域)50Aと黒領域(暗領域)50Bとを有している。指標50は、夜間においては指標50付近に設置した照明灯からの照明光にて照明した。そして、テレビカメラからの画像信号に基づいて、白領域50Aの輝度LWと黒領域50Bの輝度LBを算出し、これらの輝度LW,LBから下記の数2に従ってコントラストCを算出した。
【0012】
【数2】
C=(LB−LW)/LW
【0013】
また、透過率計(VI計)を用い、その投光器を指標50の付近に設置するとともにその受光器を前記テレビカメラの付近に設置し、この透過率計(VI計)により透過率を計測した。そして、この透過率から、前記数1に従って視程を求めた。昼間と夜間とでそれぞれ、テレビカメラと指標50との間に人工的に霧を発生させてその発生量を変えながら、各発生量において、前述した方法でコントラストC及び視程を求めた。図10は、このようにして求めたコントラストCと視程との関係を示している。図10において、ライン▲1▼は、昼間(その際の天空照度は379ルクスであった。)において得たコントラストCと視程との関係を示し、ライン▲2▼は、夜間(その際の天空照度は2.34ルクスであった。)において得たコントラストCと視程との関係を示している。
【0014】
図10からわかるように、昼間と夜間とでコントラストCが大きく異なる。このため、コントラストCに基づいて視程を求めようとすると、昼間及び夜間のうちの一方のみでしか適切に視程を求めることができず、昼夜に渡って視程を適切に求めることはできない。
【0015】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、透過率計を用いずに撮像手段を用いて視認状況を測定することができ、しかも、昼夜に渡って視認状況を適切に測定することができる視認状況測定装置を提供することを目的とする。
【0016】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するため、本発明の第1の態様による視認状況測定装置は、大気中の所定距離だけ離れた位置に設置され色度の異なる少なくとも2つの領域を有する指標を、撮像する撮像手段と、前記撮像手段からの画像信号に基づいて、前記所定距離だけ離れた位置の前記指標の前記少なくとも2つの領域の色度同士の相違の度合いを求める取得手段と、大気の混濁の影響を実質的に受けない状態における前記指標の前記少なくとも2つの領域の色度同士の相違の度合いと前記取得手段により得られた前記度合いとに基づいて、視認状況を示す測定結果を得る演算手段と、を備えたものである。
【0017】
なお、前記色度は、色の三要素のうち明度(輝度)を除いたものの全体を示すものであり、本発明では可視領域のもののみならず近赤外領域等の可視領域以外の領域の波長のものも含むものとする。また、夜間においても視認状況を測定する場合には、前記指標の前記少なくとも2つの領域は、夜間においては、自発光領域又は照明光により照明される被照明領域とされる。以上の点は、後述する各態様についても同様である。
【0018】
昼間であれば、霧、雨、雪等の大気の混濁が生ずると、指標からの光が霧等により散乱され、その散乱された光は撮像手段に到達しなくなる。また、太陽光が霧等により散乱される。このため、撮像手段により撮像される指標の各領域の像の色は当該散乱光により白っぽくなり、その白っぽくなる程度は撮像手段と指標との間の霧等の量に依存する。したがって、指標の各領域の色度は異なっているので、霧等の大気の混濁が生じなければ、撮像手段により撮像された指標の各領域の像の色度の相違の度合いは大きいのに対し、霧等の大気の混濁が生ずると、その霧等の量に応じて、撮像手段により撮像された指標の各領域の像が白っぽくなって同じ色度に近づいていくことになる。このように、昼間であれば、霧、雨、雪等の大気の混濁が生ずると、撮像手段により撮像された指標の各領域の像の色度が均一化し(すなわち、色度の相違の度合いが小さくなり)、その均一化の度合いは霧等の量、すなわち透過率(ひいては視程)に依存する。
【0019】
一方、夜間において、撮像手段と指標との間に照明光等の周囲光が存在しない場合には、霧、雨、雪等の大気の混濁が生ずると、指標からの光が霧等により散乱され、その散乱された光は撮像手段に到達しなくなる。したがって、指標の各領域の色度は異なっていることから、霧等の大気の混濁が生じなければ、撮像手段により撮像された指標の各領域の像の色度の相違の度合いは大きいのに対し、霧等の大気の混濁が生ずると、その霧等の量に応じて、撮像手段により撮像された指標の各領域の像が黒っぽくなって同じ色度に近づいていくことになる。このように、夜間において、撮像手段と指標との間に照明光等の周囲光が存在しない場合であっても、霧、雨、雪等の大気の混濁が生ずると、撮像手段により撮像された指標の各領域の像の色度が均一化し(すなわち、色度の相違の度合いが小さくなり)、その均一化の度合いは霧等の量、すなわち透過率(ひいては視程)に依存する。なお、白と黒とは、明度(輝度)が異なるだけであり、色度は同一である。
【0020】
また、夜間において、撮像手段と指標との間に照明光等の周囲光が存在する場合には、霧、雨、雪等の大気の混濁が生ずると、指標からの光が霧等により散乱され、その散乱された光は撮像手段に到達しなくなる。また、周囲光が霧等により散乱される。したがって、指標の各領域の色度は異なっていることから、霧等の大気の混濁が生じなければ、撮像手段により撮像された指標の各領域の像の色度の相違の度合いは大きいのに対し、霧等の大気の混濁が生ずると、その霧等の量に応じて、撮像手段により撮像された指標の各領域の像が周囲光の色に近づき同じ色度に近づいていくことになる。このように、夜間において、撮像手段と指標との間に照明光等の周囲光が存在する場合であっても、霧、雨、雪等の大気の混濁が生ずると、撮像手段により撮像された指標の各領域の像の色度が均一化し(すなわち、色度の相違の度合いが小さくなり)、その均一化の度合いは霧等の量、すなわち透過率(ひいては視程)に依存する。
【0021】
したがって、前記第1の態様のように、撮像手段からの画像信号に基づいて、所定距離だけ離れた位置の指標の少なくとも2つの領域の色度同士の相違の度合いを求めることにより、大気の混濁の影響を実質的に受けない状態における前記指標の前記少なくとも2つの領域の色度同士の相違の度合いと前記取得手段により得られた前記度合いとに基づいて、視認状況を示す測定結果を得ることができるのである。
【0022】
そして、前記第1の態様では、従来の視程計測装置のように明暗のコントラストを利用するのではなく、色度を利用しているので、周囲の明るさの影響を受けなくなり、昼夜に渡って視認状況を適切に測定することができる。
【0023】
また、前記第1の態様では、撮像手段を用い、透過率計を用いていないので、当該撮像手段として交通状況等の監視用の撮像手段を兼用することができる。このため、コストダウンや設置の手数の軽減を図ることができる。
【0024】
本発明の第2の態様による視認状況測定装置は、前記第1の態様において、大気中の第1の所定距離だけ離れた位置に設置され色度の異なる少なくとも2つの領域を有する第1の指標を、撮像する第1の撮像手段と、前記第1の所定距離と異なる大気中の第2の所定距離だけ離れた位置に設置され色度の異なる少なくとも2つの領域を有する第2の指標を、撮像する第2の撮像手段と、前記第1の撮像手段からの画像信号に基づいて、前記第1の所定距離だけ離れた位置の前記第1の指標の前記少なくとも2つの領域の色度同士の相違の度合いを求める第1の取得手段と、前記第2の撮像手段からの画像信号に基づいて、前記第2の所定距離だけ離れた位置の前記第2の指標の前記少なくとも2つの領域の色度同士の相違の度合いを求める第2の取得手段と、前記第1の取得手段により得られた前記度合いと前記第2の取得手段により得られた前記度合いとに基づいて、視認状況を示す測定結果を得る演算手段と、を備えたものである。
【0025】
前記第1の態様では、指標を1つだけ用い、大気の混濁の影響を実質的に受けない状態における当該指標の各領域の色度同士の相違の度合いを基準にして視認状況を示す測定結果を得ているのに対し、前記第2の態様では、異なる距離に設置した2つの指標を用い、その2つの指標の各領域の色度同士の相違の度合いの相対的な関係から視認状況を示す測定結果を得ているが、前記第2の態様によっても前記第1の態様と同様の利点が得られる。
【0026】
本発明の第3の態様による視認状況測定装置は、前記第2の態様において、前記第1及び第2の撮像手段が単一のテレビカメラ又はデジタルスチルカメラで兼用されたものである。
【0027】
前記第2の態様では、前記第1及び第2の撮像手段としてそれぞれ別個のテレビカメラ又はデジタルスチルカメラを用いてもよいが、前記第3の態様のように、単一のテレビカメラ又はデジタルスチルカメラで兼用すると、コストダウンを図ることができ、好ましい。
【0028】
本発明の第4の態様による視認状況測定装置は、前記第1乃至第3のいずれかの態様において、前記少なくとも2つの領域の色度同士の相違の前記度合いは、当該色度を色度図上の座標として表す場合における当該座標間の距離に応じた値であるものである。
【0029】
この第4の態様は、色度同士の相違の度合いの例として色度図上の座標間の距離に応じた値を挙げたものであるが、色度同士の相違の度合いはこの例に限定されるものではない。前記色度図としては、例えば、XYZ表色系によるxy色度図や、RGB表色系による色度図や、HVC表色系による色度図を挙げることができるが、これらに限定されるものではない。
【0030】
本発明の第5の態様による視認状況測定装置は、前記第1乃至第4のいずれかの態様において、前記演算手段は、前記測定結果として視程又は透過率を得るものである。
【0031】
この第5の態様は測定結果の形態の例を挙げたものであるが、視認状況を示す測定結果の形態はこれらに限定されるものではない。
【0032】
なお、前記第1乃至第5の態様において、撮像手段としては、例えば、テレビカメラを用いてもよいし、デジタルスチルカメラを用いてもよい。
【0033】
【発明の実施の形態】
以下、本発明による視認状況測定装置について、図面を参照して説明する。
【0034】
[第1の実施の形態]
【0035】
図1は、本発明の第1の実施の形態による視認状況測定装置を示す概略斜視図である。図2は、図1中の処理装置3の構成を示す概略ブロック図である。図3は、設置時の処理と処理装置3の動作の一例を示す概略フローチャートである。図4は、本実施の形態による視認状況測定装置の動作原理を説明するためのCIE1931XYZ表色系のxy色度図である。図5は、本実施の形態による視認状況測定装置の動作原理に関連する実験結果を示す図である。
【0036】
本実施の形態による視認状況測定装置は、図1に示すように、指標2を撮像する撮像手段としてのテレビカメラ1と、テレビカメラ1からの画像信号を処理して、視認状況を示す測定結果として視程を出力する処理装置3とを備えている。本実施の形態では、指標2は、視程測定専用として構成され、異なる色度(本実施の形態では、赤と青であるが、その色度は限定されるものではない)を持つ2つの領域A,Bを有する板部材で構成されている。図面には示していないが、指標2は、夜間においては照明光により照明されるようになっている。領域A,Bを自発光領域として構成してもよい。この場合、例えば、LED等の発光素子を多数配設して構成したり、内部に蛍光灯を設けて着色半透明板が発光するように構成したりすればよい。なお、領域A,Bは面積の著しく小さいスポット的な領域であってもよいが、後述するように色度を求める際に平均化して精度を高めることができるように、ある程度の大きさの面積を有していることが好ましい。
【0037】
テレビカメラ1は、道路4の路肩に立設された支柱5により支持され、大気を挟んで指標2から所定距離だけ離れた位置に設置されている。本実施の形態では、テレビカメラ1としていわゆるフルカラーのカメラが用いられているが、必ずしもフルカラーである必要はない。
【0038】
処理装置3は、テレビカメラ1からの画像信号をA/D変換するA/D変換器10と、A/D変換器でA/D変換された画像データをR,G,Bの各画像データに分離してそれぞれ格納する画像メモリ11R,11G,11Bと、CPU12と、後述する処理を行うために必要な動作をCPU12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13と、処理結果として視程を出力する出力ユニット14とを備えている。
【0039】
本実施の形態による視認状況測定装置の動作について、図3を参照して説明する。図3中のステップS1〜S5は、本装置の設置時にのみ行われる前処理である。テレビカメラ1、指標2及び処理装置3を据え付けた後、まず、テレビカメラ1で撮像された画像における領域Aの像の位置及び領域Bの像の位置を設定する(ステップS1,S2)。これは、画像からマスクにより領域A,Bの像を取り出すための位置の設定であり、設置者が撮像された画像をモニタ(図示せず)で見ながら、入力装置(図示せず)でそれらの位置を指定することにより、行われる。
【0040】
その後、前記入力装置からの指令に応答して、処理装置3は、大気の混濁の影響を実質的に受けない状態においてテレビカメラ1から得られた画像データに基づいて、領域A,Bの像の色度をそれぞれ算出する(ステップS3,S4)。この処理に用いる画像としては、図1に示すような設置状態においてテレビカメラ1と指標2との間に霧、雨、雪等の大気の混濁がない状態で取得した画像を用いてもよいし、指標2を所定の設置場所に設置する前に指標2をテレビカメラ1に十分に近づけた状態で(すなわち、大気の混濁の影響を実質的に受けない距離で)所得した画像を用いてもよい。
【0041】
ここで、ステップS3における領域Aの色度の算出について説明する。本実施の形態では、前記画像における領域Aの各画素のR値の平均値、G値の平均値、B値の平均値を求め、これらの値から、領域Aの色度としてXYZ表色系におけるx値及びy値を周知の変換式に従って求める。このx値及びy値はXYZ表色系によるxy色度図の座標を示すことになる。図4中の点A0は、領域Aの色度の初期値を示す。同様に、ステップS4において、前記画像における領域Bの各R値の平均値、G値の平均値、B値の平均値を求め、これらの値から、領域Bの色度としてXYZ表色系におけるx値及びy値を求める。図4中の点B0は、領域Bの色度の初期値を示す。
【0042】
その後、ステップS5において、処理装置3は、ステップS3で取得した領域Aの色度の初期値とステップS4で取得した領域Bの色度の初期値との相違の度合いとして、色度距離の初期値を算出し、これをメモリ13に格納する。色度距離とは、2つの色度を色度図上の座標として表す場合における当該座標間の距離をいうものとする。ステップS5では、具体的には、図4中の点A0と点B0との間の距離である色度距離の初期値K0を下記数3に従って求める。ただし、点A0の座標を(x01,y01)、点B0の座標を(x02,y02)とする。
【0043】
【数3】
K0={(x01−x02)2+(y01−y02)2}1/2
【0044】
以上説明したステップS1〜S5の前処理の後、ステップS6〜S11の本測定処理が行われる。テレビカメラ1からは、順次新たな画像が得られる。
【0045】
まず、テレビカメラ1から新たな画像が得られると、処理装置3は、ステップS3,S4と同様に、当該画像の領域A,Bの像の色度をそれぞれ算出する(ステップS6,S7)。図4中の点A1はステップS6で得た領域Aの色度の一例を示し、図4中の点B1はステップS7で得た領域Bの色度の一例を示す。図4に示す点A1及び点B1の例は、テレビカメラ1と指標2との間にある程度霧が発生した状態を示している。霧が発生したことにより、領域Aの色度と領域Bの色度とがある程度均一化し、点A1と点B1との間の距離(色度距離)が点A0と点B0との間の距離(色度距離の初期値)より短くなっている。
【0046】
次に、処理装置3は、ステップS5と同様に、ステップS6で算出した領域Aの色度とステップS7で算出した領域Bの色度との相違の度合いとして、図4中の点A1と点B1との間の距離である色度距離K1を算出する(ステップS8)。
【0047】
次いで、処理装置3は、ステップS8で算出した色度距離K1とステップS5で予め算出した色度距離K0との比K1/K0を算出する(ステップS9)。
【0048】
その後、処理装置3は、予め実験的に求めた式又はテーブルに従って、ステップS9で算出した比を視程に換算し(ステップS10)、ステップS10で得た視程を外部へ出力し(ステップS11)、ステップS6へ戻り、ステップS6〜S11の処理を繰り返す。
【0049】
ここで、以上の動作により視程が適切に得られる裏付けとして本発明者が得た、図5に示す実験結果について説明する。この実験結果は、次のようにして得た。図1と同様の構成において、図10に示す実験結果を得たのと同様に、透過率計(VI計)を用い、その投光器を指標2の付近に設置するとともにその受光器をテレビカメラ1の付近に設置し、この透過率計(VI計)により透過率を計測した。そして、この透過率から、前記数1に従って視程を求めた。また、テレビカメラ1の付近に色彩輝度計を設置し、この色彩輝度計によって指標2の領域A,BのXYZ表色系におけるx値及びy値をそれぞれ計測し、その計測値から領域Aの色度と領域Bの色度との間の色度距離を算出した。そして、昼間と夜間とでそれぞれ、テレビカメラ1と指標2との間に人工的に霧を発生させてその発生量を変えながら、各発生量において、前述した方法で視程及び色度距離を求めた。図5は、このようにして求めた視程と色度距離との関係を示している。図5において、ライン▲3▼は、昼間(その際の天空照度は264ルクスであった。)において得た視程と色度距離との関係を示し、ライン▲4▼は、夜間(その際の天空照度は2.34ルクスであった。)において得た視程と色度距離との関係を示している。なお、図5中、K0は霧、雨、雪等の大気の混濁がない状態で計測した領域Aの色度と領域Bの色度との間の色度距離を示している。
【0050】
図5からわかるように、昼間と夜間とで色度距離はほとんど同じであり、視程に従って色度距離が変化し、色度距離から視程を適切に求めることができることがわかる。したがって、本実施の形態によれば、前述した動作により、昼夜に渡って、視程を適切に求めることができるのである。
【0051】
なお、本実施の形態では、前述したように、色度距離K1から直接に視程に換算するのではなく、比K1/K0を求め、この比K1/K0を視程に換算しているので、指標2の各領域A,Bの色度が種々に異なっていても、特別に較正することなく、視程を適切に得ることができる
【0052】
また、本実施の形態によれば、テレビカメラ1を用い、透過率計を用いていないので、テレビカメラ1として交通状況等の監視用のものを兼用することができる。このため、コストダウンや設置の手数の軽減を図ることができる。
【0053】
ところで、図5中の横軸の視程は、前述したように、透過率計(VI計)により計測した透過率を前記数1に従って変換したものであるので、前記比K1/K0から透過率に換算することもできる。したがって、処理装置3は、視認状況を示す測定結果として、視程を出力する代わりに、透過率を出力することも可能である。このように、測定結果として透過率を出力することも可能であるので、本実施の形態による装置は、視認状況測定装置として用いることができるのみならず、火災感知やスモッグ測定等のためなどの他の用途のために透過率を計測する透過率計測装置としても、用いることができる。
【0054】
本実施の形態では、視認状況を測定するためにそれ専用の指標2を用いていたが、例えば、指標2に代えて、任意の交通標識や看板など、色度の異なる領域を有するものであればいずれのものであっても適宜指標として用いることができる。専用の指標2に代えて指標として用いることができるものの例として、図6に交通案内標識を示す。図6において、領域は緑色の領域、領域は白色の領域であり、両者の色度は互いに異なっている。
【0055】
[第2の実施の形態]
【0056】
図7は、本発明の第2の実施の形態による視認状況測定装置を示す概略斜視図である。図7において、図1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。図8は、本実施の形態による視認状況測定装置における設置時の処理と処理装置3の動作の一例を示す概略フローチャートである。
【0057】
本実施の形態が前記第1の実施の形態と異なる所は、本実施の形態では、図1に示すように単一の指標2ではなく2つの指標22,23が用いられている点と、設置時の処理と処理装置3の動作が図8に示すようになっている点のみである。
【0058】
指標22とテレビカメラ1との間の距離と指標23とテレビカメラ1との間の距離とは異なっており、テレビカメラ1に対して指標23の方が指標22より近い側に配置されている。本実施の形態では、テレビカメラ1の視野内に両方の指標22,23が同時に入るようになっている。もっとも、指標22,23をそれぞれ別々のテレビカメラで撮像するようにしてもよい。
【0059】
また、指標22,23は、指標2と同一の構成を有している。指標22は、異なる色度を持つ2つの領域22A,22Bを有している。指標23は、異なる色度を持つ2つの領域23A,23Bを有している。領域22A,23Aは指標22の領域Aと同一であるとともに、領域22B,23Bは指標2の領域Bと同一となっている。もっとも、指標22,23は、必ずしも同じ構成を有する必要はない。
【0060】
本実施の形態による視認状況測定装置の動作について、図8を参照して説明する。図8中のステップS21〜S24は、本装置の設置時にのみ行われる前処理である。テレビカメラ1、指標2及び処理装置3を据え付けた後、まず、テレビカメラ1で撮像された画像における領域22A,22B,23A,23Bの像の位置をそれぞれ設定する(ステップS21〜S24)。これは、画像からマスクにより領域22A,22B,23A,23Bの像を取り出すための位置の設定であり、設置者が撮像された画像をモニタ(図示せず)で見ながら、入力装置(図示せず)でそれらの位置を指定することにより、行われる。
【0061】
以上説明したステップS21〜S24の前処理の後、ステップS25〜S33の本測定処理が行われる。
【0062】
まず、テレビカメラ1から新たな画像が得られると、処理装置3は、図3中のステップS6,S7と同様に、当該画像の領域22A,22B,23A,23Bの像の色度をそれぞれ算出する(ステップS25〜S28)。
【0063】
次に、処理装置3は、図3中のステップS8と同様に、ステップS25,S26で得た指標22の領域22A,22Bの色度間の色度距離K2を算出し(ステップS29)、ステップS27,S28で得た指標23の領域23A,23Bの色度間の色度距離K3を算出する(ステップS30)。
【0064】
次いで、処理装置3は、ステップS29で算出した色度距離K2とステップS30で算出した色度距離K3との比K3/K2を算出する(ステップS31)。
【0065】
その後、処理装置3は、予め実験的に求めた式又はテーブルに従って、ステップS31で算出した比を視程に換算し(ステップS32)、ステップS32で得た視程を外部へ出力し(ステップS33)、ステップS25へ戻り、ステップS25〜S33の処理を繰り返す。
【0066】
本実施の形態では、図3中のステップS5で求めたような色度距離の初期値は求めずに、異なる距離に設置された指標22,23の色度距離K2,K3の相対的な関係である比K3/K2から視程を得ているが、前記第1の実施の形態と同様の利点が得られる。
【0067】
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。
【0068】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、透過率計を用いずに撮像手段を用いて視認状況を測定することができ、しかも、昼夜に渡って視認状況を適切に測定できる視認状況測定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視認状況測定装置を示す概略斜視図である。
【図2】図1中の処理装置3の構成を示す概略ブロック図である。
【図3】図1に示す視認状況測定装置の設置時の処理と処理装置の動作の一例を示す概略フローチャートである。
【図4】図1に示す視認状況測定装置の動作原理を説明するためのCIE1931XYZ表色系のxy色度図である。
【図5】図1に示す視認状況測定装置の動作原理に関連する実験結果を示す図である。
【図6】指標として用い得る交通案内標識の例を示す図である。
【図7】本発明の第2の実施の形態による視認状況測定装置を示す概略斜視図である。
【図8】図7に示す視認状況測定装置の設置時の処理と処理装置の動作の一例を示す概略フローチャートである。
【図9】従来の視程計測装置に関連して行った実験において用いた指標を示す図である。
【図10】従来の視程計測装置に関連して行った実験の結果を示す図である。
【符号の説明】
1 テレビカメラ
2,22,23 指標
3 処理装置[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a measurement result indicating a visual recognition condition on a road or the like, for example, a visual recognition condition measuring apparatus that measures visibility or the like.
[0002]
[Prior art]
When the visibility becomes worse due to fog, rain, snow, etc. on roads, etc., traffic safety will be threatened. Measurement of the visual status is performed.
[0003]
Conventionally, as such a visual condition measuring device, a visibility measuring device using a transmittance meter (VI meter) composed of a projector and a light receiver arranged at a predetermined distance from each other has been used. In this visibility measuring device, the visibility is calculated from the transmittance obtained from the transmittance meter according to the following
[0004]
[Expression 1]
V = (L × logε) / logT
[0005]
In
[0006]
However, in a visibility measuring apparatus using a transmittance meter, it is necessary to provide a transmittance meter dedicated to visibility measurement.
[0007]
Therefore, in recent years, various traffic conditions on the road have been monitored using a television camera, so that a visibility measuring device using a television camera is used so that this television camera can also be used for visibility measurement. Came to be offered.
[0008]
A conventional visibility measuring device using a television camera is disclosed in Japanese Patent No. 266575739, and an index having a region with different brightness and darkness that is installed at a predetermined distance in the atmosphere is captured by the television camera. Based on the image signal from the camera, the contrast between the bright area and the dark area of the index at a position separated by the predetermined distance is detected by the light / dark contrast detecting means, and imaged at a distance not affected by atmospheric turbidity The visibility is calculated from the light / dark contrast and the light / dark contrast detected by the light / dark contrast detecting means.
[0009]
According to this conventional visibility measuring device, when fog or the like occurs, the contrast between the bright area and the dark area of the index imaged by the television camera is reduced according to the amount of fog, so the visibility can be calculated. . The conventional visibility measuring apparatus uses a television camera and does not use a transmittance meter. Therefore, the television camera can be used as a television camera for monitoring traffic conditions and the like. For this reason, cost reduction and reduction in the number of installations can be achieved.
[0010]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the conventional visibility measuring device, the visibility is obtained by the change in contrast between the brightness and darkness of the index, and since brightness information (luminance information) is used, the brightness differs greatly between daytime (daytime) and nighttime. Since the brightness information is greatly different, visibility can only be determined appropriately only in one of daytime and nighttime, and visibility cannot be determined appropriately over day and night. That is, since the brightness of the light curtain changes due to the influence of ambient light, there is a difference in contrast between daytime and nighttime. Therefore, the conventional visibility measuring device cannot measure daytime and nighttime.
[0011]
FIG. 10 shows the result of an experiment conducted by the present inventor regarding this point. The experimental results were obtained as follows. The
[0012]
[Expression 2]
C = (LB-LW) / LW
[0013]
In addition, using a transmittance meter (VI meter), the projector was installed in the vicinity of the
[0014]
As can be seen from FIG. 10, the contrast C differs greatly between daytime and nighttime. For this reason, when it is attempted to obtain the visibility based on the contrast C, it is possible to obtain the visibility only in one of daytime and nighttime, and it is not possible to obtain the visibility over day and night.
[0015]
The present invention has been made in view of such circumstances, and can measure the visual status using the imaging means without using the transmittance meter, and appropriately measure the visual status over day and night. An object of the present invention is to provide a visual condition measuring device capable of performing the above-mentioned.
[0016]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-mentioned problem, the visual condition measuring device according to the first aspect of the present invention is an image pickup unit that picks up an indicator having at least two regions having different chromaticities installed at positions separated by a predetermined distance in the atmosphere. And an acquisition means for obtaining a degree of difference in chromaticity between the at least two regions of the index at a position separated by the predetermined distance based on an image signal from the imaging means, and substantially influence of atmospheric turbidity Calculation means for obtaining a measurement result indicating a visual recognition status based on the degree of difference between the chromaticities of the at least two regions of the indicator in a state not received automatically and the degree obtained by the acquisition means; It is provided.
[0017]
The chromaticity indicates the whole of the three elements of the color excluding lightness (luminance). In the present invention, not only the visible region but also the region other than the visible region such as the near infrared region. Including the wavelength. Further, when the visual recognition state is measured even at night, the at least two areas of the indicator are self-luminous areas or illuminated areas illuminated by illumination light at night. The above point is the same also about each aspect mentioned later.
[0018]
In the daytime, when atmospheric turbidity such as fog, rain, and snow occurs, light from the index is scattered by fog and the scattered light does not reach the imaging means. Moreover, sunlight is scattered by fog etc. For this reason, the color of the image of each region of the index imaged by the imaging unit becomes whitish due to the scattered light, and the degree of whitishness depends on the amount of fog or the like between the imaging unit and the index. Therefore, since the chromaticity of each area of the index is different, the degree of difference in chromaticity of the image of each area of the index imaged by the imaging means is large unless atmospheric turbidity such as fog occurs. When atmospheric turbidity such as fog occurs, the image of each area of the index imaged by the imaging means becomes whitish and approaches the same chromaticity according to the amount of fog or the like. In this way, in the daytime, when atmospheric turbidity such as fog, rain, and snow occurs, the chromaticity of the image of each area of the index imaged by the imaging means becomes uniform (that is, the degree of chromaticity difference). The degree of uniformity depends on the amount of fog or the like, that is, the transmittance (and thus visibility).
[0019]
On the other hand, if there is no ambient light such as illumination light between the imaging means and the index at night, light from the index is scattered by the fog or the like when turbidity of the atmosphere such as fog, rain, or snow occurs. The scattered light does not reach the imaging means. Therefore, since the chromaticity of each area of the index is different, the degree of difference in chromaticity of the image of each area of the index imaged by the imaging means is large unless atmospheric turbidity such as fog occurs. On the other hand, when atmospheric turbidity such as fog occurs, the image of each area of the index imaged by the imaging means becomes dark and approaches the same chromaticity according to the amount of fog or the like. In this way, even when ambient light such as illumination light does not exist between the image pickup means and the index at night, the image is picked up by the image pickup means when turbidity of the atmosphere such as fog, rain, and snow occurs. The chromaticity of the image in each region of the index is made uniform (that is, the degree of chromaticity difference is reduced), and the degree of uniformity depends on the amount of fog or the like, that is, the transmittance (and thus visibility). White and black differ only in lightness (luminance) and have the same chromaticity.
[0020]
In addition, when ambient light such as illumination light exists between the imaging means and the index at night, light from the index is scattered by the fog or the like when atmospheric turbidity such as fog, rain, or snow occurs. The scattered light does not reach the imaging means. In addition, ambient light is scattered by fog or the like. Therefore, since the chromaticity of each area of the index is different, the degree of difference in chromaticity of the image of each area of the index imaged by the imaging means is large unless atmospheric turbidity such as fog occurs. On the other hand, when atmospheric turbidity such as fog occurs, the image of each area of the index imaged by the imaging means approaches the color of ambient light and approaches the same chromaticity according to the amount of fog or the like. . In this way, even when ambient light such as illumination light is present between the imaging means and the index at night, when the atmospheric turbidity such as fog, rain, snow, etc. occurs, the image is taken by the imaging means. The chromaticity of the image in each region of the index is made uniform (that is, the degree of chromaticity difference is reduced), and the degree of uniformity depends on the amount of fog or the like, that is, the transmittance (and thus visibility).
[0021]
Therefore, as in the first aspect, the turbidity of the atmosphere is obtained by obtaining the degree of difference between the chromaticities of at least two regions of the index located at a predetermined distance based on the image signal from the imaging means. A measurement result indicating a visual recognition state is obtained based on a degree of difference in chromaticity between the at least two regions of the indicator in a state substantially not affected by the above and the degree obtained by the acquisition unit. Can do it.
[0022]
And in the said 1st aspect, since it uses chromaticity instead of using contrast of light and dark like the conventional visibility measuring device, it is not influenced by the surrounding brightness, and it is day and night. The visual status can be measured appropriately.
[0023]
In the first aspect, since the imaging means is used and the transmittance meter is not used, the imaging means for monitoring traffic conditions and the like can also be used as the imaging means. For this reason, cost reduction and reduction in the number of installations can be achieved.
[0024]
The visual condition measuring device according to the second aspect of the present invention is the first indicator having the at least two regions having different chromaticities installed at positions separated by a first predetermined distance in the atmosphere in the first aspect. A second index having at least two regions with different chromaticities installed at a position separated by a second predetermined distance in the atmosphere different from the first predetermined distance, Based on image signals from the second imaging means for imaging and the first imaging means, the chromaticities of the at least two regions of the first index at positions separated by the first predetermined distance Colors of the at least two regions of the second index at positions separated by the second predetermined distance based on image signals from a first acquisition unit for obtaining a degree of difference and the second imaging unit The degree of difference between degrees And an arithmetic means for obtaining a measurement result indicating a visual recognition state based on the degree obtained by the first obtaining means and the degree obtained by the second obtaining means. Is.
[0025]
In the first aspect, only one index is used, and the measurement result indicating the visual recognition status based on the degree of difference between the chromaticities of the respective areas of the index in a state where the index is not substantially affected by atmospheric turbidity. On the other hand, in the second mode, two indicators set at different distances are used, and the visual status is determined from the relative relationship between the chromaticities of the areas of the two indicators. Although the measurement result shown is obtained, the same advantage as the first aspect can be obtained by the second aspect.
[0026]
The visual condition measuring device according to the third aspect of the present invention is the visual condition measuring apparatus according to the second aspect, wherein the first and second imaging means are combined with a single television camera or a digital still camera.
[0027]
In the second aspect, separate television cameras or digital still cameras may be used as the first and second imaging means. However, as in the third aspect, a single television camera or digital still camera is used. If the camera is also used, the cost can be reduced, which is preferable.
[0028]
The visual condition measuring device according to a fourth aspect of the present invention is the visual status measurement device according to any one of the first to third aspects, wherein the degree of difference between the chromaticities of the at least two regions is the chromaticity diagram. This is a value corresponding to the distance between the coordinates when expressed as the upper coordinates.
[0029]
In this fourth aspect, a value corresponding to the distance between coordinates on the chromaticity diagram is given as an example of the degree of difference between chromaticities, but the degree of difference between chromaticities is limited to this example. Is not to be done. Examples of the chromaticity diagram include, but are not limited to, an xy chromaticity diagram based on the XYZ color system, a chromaticity diagram based on the RGB color system, and a chromaticity diagram based on the HVC color system. It is not a thing.
[0030]
In the visual status measurement device according to the fifth aspect of the present invention, in any one of the first to fourth aspects, the calculation means obtains visibility or transmittance as the measurement result.
[0031]
Although the fifth aspect is an example of the form of the measurement result, the form of the measurement result indicating the visual recognition state is not limited to these.
[0032]
In the first to fifth aspects, for example, a television camera or a digital still camera may be used as the imaging unit.
[0033]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, a visual condition measuring device according to the present invention will be described with reference to the drawings.
[0034]
[First Embodiment]
[0035]
FIG. 1 is a schematic perspective view showing a visual condition measuring device according to a first embodiment of the present invention. FIG. 2 is a schematic block diagram showing the configuration of the
[0036]
As shown in FIG. 1, the visual status measurement device according to the present embodiment processes a
[0037]
The
[0038]
The
[0039]
The operation of the visual condition measuring apparatus according to the present embodiment will be described with reference to FIG. Steps S1 to S5 in FIG. 3 are preprocessing performed only when the apparatus is installed. After installing the
[0040]
Thereafter, in response to the command from the input device, the
[0041]
Here, calculation of the chromaticity of the area A in step S3 will be described. In the present embodiment, the average value of the R value, the average value of the G value, and the average value of the B value of each pixel in the region A in the image are obtained, and the XYZ color system is used as the chromaticity of the region A from these values. The x value and y value at are obtained according to a well-known conversion formula. The x value and the y value indicate the coordinates of the xy chromaticity diagram in the XYZ color system. Point A in FIG.0Indicates an initial value of the chromaticity of the region A. Similarly, in step S4, an average value of R values, an average value of G values, and an average value of B values in the region B in the image are obtained, and from these values, the chromaticity of the region B is determined in the XYZ color system. Find the x and y values. Point B in FIG.0Indicates an initial value of the chromaticity of the region B.
[0042]
Thereafter, in step S5, the
[0043]
[Equation 3]
K0= {(X01-X02)2+ (Y01-Y02)2}1/2
[0044]
After the preprocessing of steps S1 to S5 described above, the main measurement processing of steps S6 to S11 is performed. New images are sequentially obtained from the
[0045]
First, when a new image is obtained from the
[0046]
Next, as in step S5, the
[0047]
Next, the
[0048]
Thereafter, the
[0049]
Here, the experimental results shown in FIG. 5 obtained by the present inventor will be described as support that the visibility can be appropriately obtained by the above operation. The experimental results were obtained as follows. In the same configuration as in FIG. 1, a transmittance meter (VI meter) is used as in the case of obtaining the experimental result shown in FIG. 10, the projector is installed in the vicinity of the
[0050]
As can be seen from FIG. 5, the chromaticity distance is almost the same between daytime and nighttime, and the chromaticity distance changes according to the visibility, and the visibility can be appropriately determined from the chromaticity distance. Therefore, according to the present embodiment, the visibility can be appropriately obtained over the day and night by the above-described operation.
[0051]
In the present embodiment, as described above, the chromaticity distance K1Instead of converting directly to visibility, ratio K1/ K0This ratio K1/ K0Therefore, even if the chromaticities of the areas A and B of the
[0052]
Moreover, according to this Embodiment, since the
[0053]
By the way, the visibility on the horizontal axis in FIG. 5 is obtained by converting the transmittance measured by the transmittance meter (VI meter) according to the
[0054]
In the present embodiment, the
[0055]
[Second Embodiment]
[0056]
FIG. 7 is a schematic perspective view showing a visual condition measuring apparatus according to the second embodiment of the present invention. 7, elements that are the same as or correspond to those in FIG. 1 are given the same reference numerals, and redundant descriptions thereof are omitted. FIG. 8 is a schematic flowchart showing an example of processing at the time of installation and an operation of the
[0057]
The difference between the present embodiment and the first embodiment is that in this embodiment, two
[0058]
The distance between the
[0059]
The
[0060]
The operation of the visual condition measuring device according to the present embodiment will be described with reference to FIG. Steps S21 to S24 in FIG. 8 are preprocessing performed only when the present apparatus is installed. After installing the
[0061]
After the preprocessing of steps S21 to S24 described above, the main measurement processing of steps S25 to S33 is performed.
[0062]
First, when a new image is obtained from the
[0063]
Next, similarly to step S8 in FIG. 3, the
[0064]
Next, the
[0065]
Thereafter, the
[0066]
In the present embodiment, the initial value of the chromaticity distance obtained in step S5 in FIG. 3 is not obtained, but the chromaticity distance K of the
[0067]
Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to these embodiments.
[0068]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the visual status measurement device can measure the visual status using the imaging means without using the transmittance meter, and can appropriately measure the visual status over day and night. Can be provided.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic perspective view showing a visual condition measuring device according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a schematic block diagram showing a configuration of a
FIG. 3 is a schematic flowchart showing an example of processing at the time of installation of the visual condition measuring device shown in FIG. 1 and operation of the processing device.
4 is an xy chromaticity diagram of a CIE 1931XYZ color system for explaining an operation principle of the visual condition measuring device shown in FIG.
FIG. 5 is a diagram showing experimental results related to the operation principle of the visual condition measuring apparatus shown in FIG. 1;
FIG. 6 is a diagram showing an example of a traffic guide sign that can be used as an index.
FIG. 7 is a schematic perspective view showing a visual condition measuring device according to a second embodiment of the present invention.
8 is a schematic flowchart showing an example of processing at the time of installation of the visual condition measuring device shown in FIG. 7 and operation of the processing device.
FIG. 9 is a diagram showing indices used in an experiment conducted in connection with a conventional visibility measuring device.
FIG. 10 is a diagram showing the results of an experiment conducted in connection with a conventional visibility measuring device.
[Explanation of symbols]
1 TV camera
2,22,23 indicators
3 processing equipment
Claims (5)
前記撮像手段からの画像信号に基づいて、前記所定距離だけ離れた位置の前記指標の前記少なくとも2つの領域の色度同士の相違の度合いを求める取得手段と、
大気の混濁の影響を実質的に受けない状態における前記指標の前記少なくとも2つの領域の色度同士の相違の度合いと前記取得手段により得られた前記度合いとに基づいて、視認状況を示す測定結果を得る演算手段と、
を備えたことを特徴とする視認状況測定装置。Imaging means for imaging an indicator having at least two regions with different chromaticities installed at positions separated by a predetermined distance in the atmosphere;
Obtaining means for obtaining a degree of difference between chromaticities of the at least two regions of the index at a position separated by the predetermined distance based on an image signal from the imaging means;
A measurement result indicating a visual recognition state based on the degree of difference between the chromaticities of the at least two regions of the indicator and the degree obtained by the acquisition means in a state substantially not affected by atmospheric turbidity Computing means for obtaining
A visual condition measuring device characterized by comprising:
前記第1の所定距離と異なる大気中の第2の所定距離だけ離れた位置に設置され色度の異なる少なくとも2つの領域を有する第2の指標を、撮像する第2の撮像手段と、
前記第1の撮像手段からの画像信号に基づいて、前記第1の所定距離だけ離れた位置の前記第1の指標の前記少なくとも2つの領域の色度同士の相違の度合いを求める第1の取得手段と、
前記第2の撮像手段からの画像信号に基づいて、前記第2の所定距離だけ離れた位置の前記第2の指標の前記少なくとも2つの領域の色度同士の相違の度合いを求める第2の取得手段と、
前記第1の取得手段により得られた前記度合いと前記第2の取得手段により得られた前記度合いとに基づいて、視認状況を示す測定結果を得る演算手段と、
を備えたことを特徴とする視認状況測定装置。First imaging means for imaging a first index having at least two regions of different chromaticity that are installed at positions separated by a first predetermined distance in the atmosphere;
A second imaging means for imaging a second index having at least two regions with different chromaticities installed at positions separated by a second predetermined distance in the atmosphere different from the first predetermined distance;
First acquisition for obtaining a degree of difference between chromaticities of the at least two regions of the first index at a position separated by the first predetermined distance based on an image signal from the first imaging means. Means,
Second acquisition for obtaining a degree of difference between chromaticities of the at least two regions of the second index at a position separated by the second predetermined distance based on an image signal from the second imaging means. Means,
An arithmetic means for obtaining a measurement result indicating a visual recognition state based on the degree obtained by the first obtaining means and the degree obtained by the second obtaining means;
A visual condition measuring device characterized by comprising:
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