JP5349257B2 - 視認状況測定装置 - Google Patents

Description

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。

例えば、道路交通においては、霧などによる大気中の視程障害により危険な状況となるため、視認状況測定装置を用いて視程などの視認状況が測定され、その状況に応じて視線誘導灯の点灯や速度規制、通行止めなどが実施されている。例えば、高速道路などでは、視程２００ｍで速度規制、視程５０ｍで通行止めが行われている。また、例えば、トンネル内においては、車両の排気ガスなどにより視程が低下するため、視程などの視認状況が測定され、視程不良時にはトンネル内の換気が行われている。

従来から、このような視認状況測定装置として、下記特許文献１に開示された視認状況測定装置が提案されている。この視認状況測定装置では、発光可能な第１の領域と、この領域から位置のずれた非発光の第２の領域とを有する指標が用いられ、監視カメラ等のカメラにより、前記第１及び第２の領域が撮像される。そして、第１の領域の発光時に得られた画像に基づく発光時第１領域撮像輝度情報Ｌ及び発光時第２領域撮像輝度情報Ｖと、第１の領域の非発光時に得られた画像に基づく非発光時第１領域撮像輝度情報Ｌ０及び非発光時第２領域撮像輝度情報Ｖ０とが、取得される。さらに、第１領域差分輝度情報Ｌｒ＝Ｌ−Ｌ０と第２領域差分輝度情報Ｖｒ＝Ｖ−Ｖ０との比Ｌｒ／Ｖｒが取得され、この比Ｌｒ／Ｖｒに応じて視程が得られる。

この視認状況測定装置によれば、監視カメラ等の撮像手段を用いながらも、外光の影響及び種々の変動要因の影響を低減することができ、これにより、視認状況を示す測定結果を高い精度で得ることができる。

特開２００６−２２１６０８号公報

しかしながら、前記従来の視認状況測定装置では、カメラのブルーミングなどの影響を受け易く、これにより測定結果の精度が低下してしまうおそれがあった。この点について、以下に説明する。

前記従来の視認状況測定装置では、前記第１の領域の発光時の第２の領域の輝度は、光幕が発生したときに上昇することを想定している。しかし、前記従来の視認状況測定装置では、前記第１の領域の発光時にその直接光がカメラの視野内に到達するため、その直接光に起因するブルーミングなどのノイズを、光幕による輝度として捉えてしまう可能性がある。このため、前記従来の視認状況測定装置では、測定結果の精度が低下してしまうおそれがあったのである。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、監視カメラ等の撮像手段のブルーミングなどの影響を受け難く、これにより、視程などの視認状況を示す測定結果をより高い精度で得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。

前記課題を解決するための手段として、以下の各態様を提示する。第１の態様による視認状況測定装置は、（i）発光可能な第１の領域と、該第１の領域から位置のずれた非発光の第２の領域と、前記第１の領域が発する光とは別の光幕取得用光を外部に照射し得る照射部と、を有する指標ユニットと、（ii）前記指標の前記第１及び第２の領域を含む画像を撮像する撮像手段と、（iii）前記第１の領域の発光時に前記撮像手段により得られた画像に基づく前記第１の領域の輝度情報である第１の輝度情報と、前記第１の領域の非発光時に前記撮像手段により得られた画像に基づく前記第１の領域の輝度情報である第２の輝度情報と、前記光幕取得用光の照射時に前記撮像手段により得られた画像に基づく前記第２の領域の輝度情報である第３の輝度情報と、前記光幕取得用光の非照射時に前記撮像手段により得られた画像に基づく前記第２の領域の輝度情報である第４の輝度情報とに基づいて、視認状況を示す測定結果を得る処理手段と、を備えたものである。そして、前記照射部は、前記光幕取得用光の直接光が前記撮像手段の視野内に到達しないように、前記光幕取得用光を照射する。

この第１の態様によれば、特許文献１に開示された前記従来の視認状況測定装置と同様の原理により、視認状況を精度良く求めることができる。そして、この第１の態様では、光幕取得用光を外部に照射し得る照射部が、発光可能な前記第１の領域とは別に設けられ、しかも、前記照射部は、前記光幕取得用光の直接光が前記撮像手段の視野内に到達しないように、前記光幕取得用光を照射する。したがって、光幕取得用光の直接光が撮像手段の視野内に到達しないので、その直接光に起因する撮像手段のブルーミングなどのノイズを、光幕による輝度として捉えてしまうことがない。このため、この第１の態様によれば、撮像手段のブルーミングなどの影響を受け難くなり、これにより、視程などの視認状況を示す測定結果をより高い精度で得ることができる。

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、前記第１の領域には拡散板が設けられ、前記照射部における前記光幕取得用光の射出窓には拡散板が設けられていないものである。

この第２の態様では、前記第１の領域に拡散板が設けられていることから、前記第１の領域がより均一発光面に近づくため、好ましい。一方、この第２の態様では、前記照射部における光幕取得用光の射出窓には拡散板が設けられていないので、光幕取得用光の直接光が撮像手段の視野内に到達しないようにすることが容易になるとともに、光幕取得用光の光量の損失を低減することができる。

第３の態様による視認状況測定装置は、前記第１又は第２の態様において、前記処理手段は、（i）前記第１の輝度情報と前記第２の輝度情報との差である第１領域差分輝度情報を得る手段と、（ii）前記第３の輝度情報と前記第４の輝度情報との差である第２領域差分輝度情報を得る手段と、（iii）前記第１領域差分輝度情報と前記第２領域差分輝度情報との比を得る手段と、（iv）予め設定された前記比と視認状況を示す測定結果との関係に従って、前記比に応じた視認状況を示す測定結果を得る手段と、を有するものである。この第３の態様は、前記処理手段の具体例を挙げたものである。

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、前記測定結果が視程又は透過率であるものである。

この第４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。

本発明によれば、監視カメラ等の撮像手段のブルーミングなどの影響を受け難く、これにより、視程などの視認状況を示す測定結果をより高い精度で得ることができる視認状況測定装置を提供することができる。

本発明の一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１に示す視認状況測定装置の電気的な構成を示す概略ブロック図である。 図１中の指標ユニットを模式的に示す拡大正面図である。 図３中のＡ−Ａ’線に沿った概略断面図である。 図１に示す視認状況測定装置の撮像状況を示すタイミングチャートである。 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６中のステップＳ３の詳細なフローチャートの一部である。 図６中のステップＳ３の詳細なフローチャートの残りである。 図６中のステップＳ４の詳細なフローチャートである。 視程変換関数の一例を示す図である。

以下、本発明による一実施の形態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。

図１は、本発明の一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に示す視認状況測定装置の電気的な構成を示す概略ブロック図である。図３は、図１中の指標ユニット２を模式的に示す拡大正面図である。図４は、図３中のＡ−Ａ’線に沿った概略断面図である。図５は、図１に示す視認状況測定装置の撮像状況を示すタイミングチャートである。

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、撮像手段としてのテレビカメラ等の監視カメラ１と、指標ユニット２と、監視カメラ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。

監視カメラ１は、野外の道路４の路肩に立設された支柱５により支持され、道路４の付近を撮像視野とするように配置されている。本実施の形態では、監視カメラ１として白黒のカメラが用いられているが、フルカラーのカメラを用いてもよいことは、言うまでもない。なお、本発明では、監視カメラ１の代わりに他の撮像手段を用いることも可能である。

指標ユニット２は、図１及び図４に示すように、前面に、拡散板６、暗部７及びスリット状の射出窓８を有しており、これらが指標部を構成している。暗部７は、拡散板６の領域及び射出窓８以外の領域となっており、非発光の反射率の低い例えば黒色に塗布された領域となっている。この部分７は、反射率を高くしておいてもよいが、その反射率は低い方が好ましい。本実施の形態では、拡散板６は矩形形状とされ、図３中の左側に配置され、拡散板６の領域が発光可能領域（第１の領域）となっている。射出窓８は、図３中の上下方向に細長くされ、図３中の右寄りに配置されている。本実施の形態では、暗部７における射出窓８の右側の矩形領域７ａが、処理対象の非発光領域（第２の領域）とされる。射出窓８には、拡散板は設けられていない。射出窓８は、単なる開口でもよいし、必要に応じて透明板を設けてもよい。

指標ユニット２は、その内部において、図４に示すように、第１及び第２の光源ＬＳ１，ＬＳ２と、２つのビームスプリッタ１０，１１とを有している。光源ＬＳ１，ＬＳ２としては、例えばＬＥＤ光源を用いることができるが、他のランプ等を用いてもよい。本実施の形態では、ビームスプリッタ１０，１１として、ハーフミラーが用いられている。光源ＬＳ１，ＬＳ２及びビームスプリッタ１０，１１は、第１の光源ＬＳ１から発した光及び第２の光源ＬＳ２から発した光が次のように外部に照射されるように、配置されている。

第１の光源ＬＳ１が点灯したとき、その光がビームスプリッタ１０を通過し、前方に進行して拡散板６に入射し、拡散板６で拡散された後に外部へ照射される。また、第２の光源ＬＳ２が点灯したとき、第２の光源ＬＳ２から発した光のうちビームスプリッタ１１で反射された光は、ビームスプリッタ１０で反射された後に、第１の光源ＬＳ１から発してビームスプリッタ１０を通過した光と同じ光路で前方に進行して拡散板６に入射し、拡散板６で拡散された後に外部へ照射される。第１及び第２の光源ＬＳ１，ＬＳ２から発して拡散板６で拡散されて外部へ照射された光は、基準光として用いられる。

さらに、第２の光源ＬＳ２が点灯したとき、第２の光源ＬＳ２から発した光のうちビームスプリッタ１１を通過した光は、その光軸が前方に対して所定角度傾いた方向に進行して、射出窓８を介して外部へ照射される。射出窓８から外部へ照射される光が、光幕取得用光として用いられる。監視カメラ１と指標ユニット２との間の距離等を考慮した上で、光幕取得用光（本実施の形態では、第２の光源ＬＳ２から発せられ射出窓８から外部に照射された光）の直接光が、監視カメラ１の視野内に到達しないように、前記所定角度が数度乃至数十度（例えば、５゜〜１０゜程度）に設定されている。

このように、本実施の形態では、第２の光源ＬＳ２及び射出窓８が、拡散板６から外部へ照射される基準光とは別の光幕取得用光を外部に照射し得る照射部を、構成している。もっとも、その照射部の構成は必ずしもこのような構成に限定されるものではない。また、本実施の形態では、前述したように発光可能領域（第１の領域）に拡散板６を設けているが、発光可能な領域であれば必ずしも拡散板６を設ける必要はない。さらに、拡散板６や射出窓８や処理対象の非発光領域７ａの形状は、前述した形状に限定されるものではない。また、本発明では、例えば、第１の光源ＬＳ１を取り除いてもよい。この場合、ビームスプリッタ１０に代えて、ミラーを用いてもよい。また、本発明では、例えば、ビームスプリッタ１０，１１を取り除いてもよい。

図１に示すように、指標ユニット２は、支柱９により道路４の路肩に立設され、その前面が指標６が監視カメラ１に向かうとともに監視カメラ１の撮像視野内に入るように、かつ、監視カメラ１から適当距離（例えば、１０ｍ〜３０ｍ程度）離れるように、配置されている。なお、監視カメラ１の画角は、指標ユニット２の前面が撮像可能な画角に調整されている。前述したように、射出窓８からの光幕取得用光の直接光は、監視カメラ１の撮像視野内に到達しない。

本実施の形態では、図２に示すように、指標ユニット２には、処理装置３からの制御信号を受けて第１及び第２の光源ＬＳ１，ＬＳ２の発光状態を制御する発光制御回路１２が内蔵されている。発光制御回路１２は、図５に示すように、制御装置３から一定周期ごとに供給される開始トリガ信号（一連の撮像の開始を指令するトリガ信号）に応答して、第１の光源ＬＳ１をｍ段階（ｍは２以上の整数）の発光レベルで順次発光させ、引き続いて、第２の光源ＬＳ２をｎ段階（ｎは２以上の整数）の発光レベルで順次発光させる。光源ＬＳ１，ＬＳ２の各発光レベル及びハーフミラー１０，１１の反射率又は透過率により定まる、拡散板６の直後の発光レベルの比（以下、「拡散板発光レベル比」という。）は、予め調べておく。各拡散板発光レベル比は、ある基準値に対する拡散板６の直後の各発光レベルの比である。処理装置３の制御下で、監視カメラ１は、前記開始トリガ信号のタイミング、第１の光源ＬＳ１の発光タイミング及び第２の光源ＬＳ２の発光タイミングで、それぞれ撮像する。このように第１及び第２の光源ＬＳ１，ＬＳ２の発光レベルを複数レベルに変えて画像を撮像することで、外光の変化量が著しく大きい場合でも精度良く視程を測定することができる。もっとも、本発明では、必ずしも第１及び第２の光源ＬＳ１，ＬＳ２の発光レベルを変える必要はない。特に、トンネル内の視程を測定する場合など、外光の変化量が比較的小さい場合には、第１及び第２の光源ＬＳ１，ＬＳ２の発光レベルを変えなくてもよい。

以下の説明では、図５に示すように、第１及び第２の光源ＬＳ１，ＬＳ２の非発光時の撮像画像をＪ_０とし、ｍ段階の各発光レベルでの第１の光源ＬＳ１の発光時の撮像画像をそれぞれＪ_ｍ，…，Ｊ_１とし、ｎ段階の各発光レベルでの第２の光源ＬＳ２の発光時の撮像画像をそれぞれＫ_ｎ，…，Ｋ_１とする。

図２に示すように、処理装置３は、監視カメラ１からの画像信号をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換器２１と、Ａ／Ｄ変換器２１でＡ／Ｄ変換された画像データを格納する画像メモリ２２と、ＣＰＵ２３と、後述する処理を行うために必要な動作をＣＰＵ２３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２４と、画像の状態に応じてカメラ１の内部パラメータ（例えば、シャッタースピード、ゲイン）を制御する制御信号を監視カメラ１に供給する入出力インターフェース２５と、後述する視程変換関数の決定処理の際に用いられるＶＩ計測器からの視程データを取り込んだりする入出力インターフェース２６とを備えている。

ここで、本実施の形態による視認状況測定装置の測定原理について、説明する。

今、指標ユニット２の第１の光源ＬＳ１のみがあるレベルで発光しているかあるいは第２の光源ＬＳ２のみがあるレベルで発光することで、拡散板６があるレベルで発光している状態で、指標ユニット２の前面を監視カメラ１により撮像する場合を、考える。この場合に、監視カメラ１により得られる画像に基づいて得られる拡散板６の領域（第１の領域）の輝度（発光時第１領域撮像輝度）Ｌは、下記の数１により表されるものと考えられる。数１において、Ｌｓは拡散板６の領域の発光による拡散板６の領域の実際の輝度、Ｖｓｓは拡散板６の領域の発光によって拡散板６の領域に対応する部分に現れる光幕輝度、Ｖｂは外光によって拡散板６の領域に対応する部分に現れる光幕輝度である。光幕輝度Ｖｓｓ，Ｖｂは、光が霧等の粒子により散乱されることにより生ずる輝度であり、霧等の濃度によって変化する。数１において、第２の光源ＬＳ２のみが発光している場合、射出窓８からの光幕取得用光は前記輝度Ｌに影響を与えない（すなわち、射出窓８をそのまま遮光しなくてもあるいは特別に遮光しても、前記輝度Ｌは変わらない）ものとしている。このことは、本実施の形態による視認状況測定装置に相当する試作装置において、本発明者により実験的に確認された。もし、第２の光源ＬＳ２のみが発光している場合に、射出窓８からの光幕取得用光が前記輝度Ｌに影響を与えるおそれがあれば、例えば、図４中のハーフミラー１１と射出窓８との間に開閉可能なシャッタを設け、第２の光源ＬＳ２のみを発光させて前記輝度Ｌを得る際には、当該シャッタを閉じることで、射出窓８から光幕取得用光が外部に照射されないようにすればよい。

また、指標ユニット２の第２の光源ＬＳ２のみがあるレベルで発光することで、射出窓８からあるレベルで光幕取得用光が照射されている場合を考える。この場合に監視カメラ１により得られる画像に基づいて得られる矩形領域（第２の領域）７ａの輝度（発光時第２領域撮像輝度）Ｖは、下記の数２により表されるものと考えられる。数２において、Ｖｓは光幕取得用光によって第２の領域７ａに対応する部分に現れる光幕輝度、Ｖｃは外光によって第２の領域７ａに対応する部分に現れる光幕輝度、Ｂｂは外光による第２の領域７ａの輝度である。光幕輝度Ｖｓ，Ｖｃは、光が霧等の粒子により散乱されることにより生ずる輝度であり、霧等の濃度によって変化する。数２において、第２の光源ＬＳ２のみが発光している場合、拡散板６からの光は前記輝度Ｖに影響を与えない（すなわち、拡散板６をそのまま遮光しなくてもあるいは特別に遮光しても、前記輝度Ｖは変わらない）ものとしている。このことは、本実施の形態による視認状況測定装置に相当する試作装置において、本発明者により実験的に確認された。もし、第２の光源ＬＳ２のみが発光している場合に、拡散板６からの光が前記輝度Ｖに影響を与えるおそれがあれば、例えば、図４中のハーフミラー１０と拡散板６との間に開閉可能なシャッタを設け、第２の光源ＬＳ２のみを発光させて前記輝度Ｖを得る際には、当該シャッタを閉じることで、拡散板６から光が外部に照射されないようにすればよい。

また、第１及び第２の光源ＬＳ１，ＬＳ２を発光させない状態で指標ユニット２の前面を監視カメラ１により撮像する場合に監視カメラ１により得られる画像に基づいて得られる拡散板６の領域（第１の領域）の輝度（非発光時第１領域撮像輝度）Ｌ０及び第２領域７ａの輝度（非発光時第２領域撮像輝度）Ｖ０は、Ｌｓ＝Ｖｓｓ＝Ｖｓ＝０であるので、下記の数３及び数４によりそれぞれ表されるものと考えられる。

発光時第１領域撮像輝度Ｌと非発光時第１領域撮像輝度Ｌ０との差（第１領域差分輝度）ΔＬは、数１及び数３から、下記の数５で表される。また、発光時第２領域撮像輝度Ｖと非発光時第２領域撮像輝度Ｖ０との差（第２領域差分輝度）ΔＶは、数２及び数４から、下記の数６で表される。

第１領域差分輝度ΔＬと第２領域差分輝度ΔＶとの比ΔＬ／ΔＶは、数５及び数６から、下記の数７で表される。

数７からわかるように、比ΔＬ／ΔＶには、視程などの視認状況に依存するＶｓｓ，Ｖｓが含まれているので、比ΔＬ／ΔＶは、視認状況に対応した値となり、視程評価値等の視認状況評価値として用いることができる。よって、比ΔＬ／ΔＶから視程などの視認状況を求めることができる。一方、数７からわかるように、比ΔＬ／ΔＶには、外光に依存するＶｂ，Ｖｃ，Ｂｂが含まれていないので、比ΔＬ／ΔＶは外光の影響を受けない。よって、比ΔＬ／ΔＶから視認状況を求めれば、外光が変化してもその影響が低減され、視認状況を精度良く求めることができる。

ところで、変動要因として、監視カメラ１の前面ガラスの汚れ等による透過率変化、監視カメラ１の自動利得変化、監視カメラ１のレンズの自動絞り変化などを考えることができる。しかしながら、これらの要因が変動しても、その変動量に応じて定まる値の係数が、第１領域差分輝度ΔＬに乗算されると同時に第２領域差分輝度ΔＶに乗算されるため、その変動係数は比ΔＬ／ΔＶにおいてキャンセルされ、比ΔＬ／ΔＶは前述したような変動要因の影響を受けない。よって、比ΔＬ／ΔＶから視認状況を求めれば、前述したような変動要因の影響が低減され、視認状況を精度良く求めることができる。

以上が、本実施の形態による視認状況測定装置の基本的な原理である。

ところで、トンネル内などにおける視認状況を測定する場合などでは、外光の変化量が比較的小さいので、光源ＬＳ１，ＬＳ２の発光時の発光レベルを常に一定にしても（すなわち、拡散板６の直後の発光レベル及び光幕取得用光のレベルをそれぞれ常に一定にしても）、監視カメラ１のダイナミックレンジにもよるが、特別な支障なく視認状況を測定することが可能である。しかし、トンネル外などの野外における視認状況を昼夜に渡って測定しようとする場合などでは、外光の変化量が著しく大きい。このような場合、光源ＬＳ１，ＬＳ２の発光レベルを常に一定にすると、監視カメラ１のダイナミックレンジとの関係で、入力光信号が過大な信号となったり過小な信号となったりしてしまい、発光時第１領域撮像輝度Ｌや発光時第２領域撮像輝度Ｖの値が本来の値からかけ離れたものとなったりその精度が低下したりしてしまう。

そこで、トンネル外などの野外における視認状況を昼夜に渡って測定しようとする場合など、外光の変化量が著しく大きい場合には、本実施の形態のように、拡散板６の領域（第１の領域）を互いに異なる比率を持つ複数の発光レベルの短パルスで発光させ、各発光レベルのときに得られる各レベル発光時第１領域撮像輝度情報のうちから選択したものを用いてこれを対応する比率（拡散板発光レベル比）で換算して前記発光時第１領域撮像輝度Ｌとして用いる。また、光幕取得用光として互いに異なる比率を持つ複数の発光レベルの短パルス光を用い、各発光レベルのときに得られる各レベル発光時第２領域撮像輝度情報のうちから選択したものを用いてこれを対応する比率で換算して前記発光時第２領域撮像輝度Ｖとして用いる。このとき、本実施の形態では、第２の光源ＬＳ２のみが発光している場合における拡散板６の領域の発光レベルと光幕取得用光のレベルとの間の比率は常に一定であるので、前記発光時第２領域撮像輝度Ｖへの換算も、拡散板発光レベル比により行えばよい。

このような手法を採用すれば、トンネル外などの野外における視認状況を昼夜に渡って測定しようとする場合など、外光の変化量が著しく大きくても、発光時第１領域撮像輝度Ｌ及び発光時第２領域撮像輝度Ｖを精度良く得ることができ、ひいては、視認状況を精度良く得ることができる。また、トンネル内の視認状況を測定する場合など、外光の変化量が比較的小さくても、前述したような手法を採用すれば、発光時第１領域撮像輝度Ｌ及び発光時第２領域撮像輝度Ｖをより精度良く得ることができ、ひいては、視認状況をより精度良く得ることができる。

次に、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６を参照して説明する。図６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６中のステップＳ０，Ｓ１は、本装置の設置時にのみ行われる前処理である。監視カメラ１、指標ユニット２及び処理装置３を据え付け、監視カメラ１で撮像された画像における指標ユニット２の前面の拡散板６の領域（第１の領域）の像の位置及び第２の領域７ａの像の位置を設定した後、後述する比ΔＬ／ΔＶと視程との関係を示す視程変換関数の決定処理を行い（ステップＳ０）、ステップＳ１以降の本測定処理を行う。ステップＳ０の決定処理については、後に説明する。

処理装置３は、本測定処理を開始すると、まず、監視カメラ１の内部パラメータ（例えば、シャッタースピード、ゲイン）を初期状態に設定する（ステップＳ１）。

次いで、処理装置３は、光源ＬＳ１，ＬＳ２及び監視カメラ１を制御して、前述した図５に示す（１＋ｍ＋ｎ）枚の一連の画像Ｊ_０，Ｊ_ｍ，…，Ｊ_１，Ｋ_ｎ，…，Ｋ_１を取り込む（ステップＳ２）。

引き続いて、処理装置３は、ステップＳ２で取り込んだ画像に対して後述する視程判定のための画像処理を行い（ステップＳ３）、その画像処理結果に基づいて視程（視程距離）を算出してそれを外部（例えば、道路情報板や道路管理者設備などの外部の接続機器）へ出力する（ステップＳ４）。これらのステップＳ３，Ｓ４の詳細な動作については、後述する。

その後、処理装置３は、監視カメラ１の内部パラメータの設定変更が必要であるか否かを判定する（ステップＳ５）。この判定は、例えば、ステップＳ２で取り込んだ画像を用い、その画像の一部の輝度が一定値以下であるか否か及びその画像の一部又は全部の輝度が最大値となっているか否か（サチレーションしているか否か）によって行うことができる。あるいは、例えば、外光を検出する照度計を別途設け、照度計からの信号を判定することで、ステップＳ５の判定を行うことができる。処理装置３は、内部パラメータの変更が必要であれば、その変更を行った（ステップＳ６）後にステップＳ７へ移行し、内部パラメータの変更が必要なければそのままステップＳ７へ移行する。例えば、ステップＳ５で前記画像の一部が一定値以下であると判定された場合には、ステップＳ６でシャッタースピードを遅くしたりゲインを上げたりする変更を行い、ステップＳ５でサチレーションしていると判定された場合には、ステップＳ６でシャッタースピードを速くしたりゲインを下げたりする変更を行う。ステップＳ５，Ｓ６によって、例えば昼夜等に応じて最適化された監視カメラ１の内部パラメータの設定状態において、画像を撮像することができるので、好ましい。もっとも、本発明では、ステップＳ５，Ｓ６の処理は必ずしも行わなくてもよい。

ステップＳ７において、処理装置３は、前回のステップＳ２の画像取り込みから一定時間が経過するまで待ち（ステップＳ７）、一定時間が経過すると、ステップＳ２へ戻る。これにより、一定時間毎に一連の処理が繰り返される。

図７及び図８は、図６中のステップＳ３の詳細なフローチャートである。処理装置３は、ステップＳ３の動作を開始すると、まず、ステップＳ２で取得した画像Ｊ_０を背景画像として取り扱い、監視カメラ１のγパラメータが１．０ではない場合、背景画像Ｊ_０を、逆変換によってγが１．０の画像に変換する（ステップＳ１０１）。ただし、監視カメラ１のγパラメータが１．０であれば、このステップＳ１０１は省略する。

次に、処理装置３は、ステップＳ２で取得した画像Ｊ_ｍ，…，Ｊ_１を識別するためのカウント値ｘ（その値が大きいほど、当該画像を撮像した際の指標ユニット２の拡散板６の領域の発光レベルが大きい。）をｍに設定する（ステップＳ１０２）。

次いで、処理装置３は、現在設定されているカウント値ｘに対応する画像Ｊ_ｘについて、その画像中の拡散板６の領域に対応する部分（第１の領域）がサチレーションしているか否かを判定する（ステップＳ１０３）。この判定は、例えば、画像Ｊ_ｘ中の拡散板６に対応する領域（第１の領域）内の輝度ヒストグラムを取得し、その最大値がサチレーションしているか否かを判定することによって、行うことができる。サチレーションしていなければステップＳ１０６へ移行し、サチレーションしていればステップＳ１０４へ移行する。

ステップＳ１０４において、処理装置３は、現在のカウント値ｘが１であるか否かを判定する。１であればステップＳ１１０へ移行し、１でなければステップＳ１０５へ移行する。

ステップＳ１０５において、処理装置３は、カウント値ｘを１だけデクリメントする。その後、ステップＳ１０３へ戻る。

ステップＳ１０６において、処理装置３は、画像Ｊ_ｘを、逆変換によってγが１．０の画像に変換する。ただし、監視カメラ１のγパラメータが１．０であれば、このステップＳ１０６は省略する。

次に、処理装置３は、ステップＳ１０１でγ逆変換された背景画像Ｊ_０とステップＳ１０６でγ逆変換された画像Ｊ_ｘとの差分をなす背景差分画像を生成する（ステップＳ１０７）。

次いで、処理装置３は、ステップＳ１０７で得た背景差分画像における拡散板６に対応する領域（第１の領域）内の平均濃度ΔＬ_Ｊを、算出する（ステップＳ１０８）。

その後、処理装置３は、算出処理フラグ（「０」が適切に算出処理できたことを示し、「２」が適切に算出処理できなかったことを示す。）を、「０」にセットした（ステップＳ１０９）後、ステップＳ１１９へ移行する。

ステップＳ１１０において、処理装置３は、ステップＳ２で取得した画像Ｋ_ｎ，…，Ｋ_１を識別するためのカウント値ｙ（その値が大きいほど、当該画像を撮像した際の指標ユニット２の拡散板６の領域の発光レベルが大きい。）をｎに設定する。なお、本実施の形態では、拡散板６に到達する光がハーフミラー１０，１１のうち２つを経由するのかそれとも１つのみを経由するのかの相違により、画像Ｋ_ｎを得たときの拡散板６の領域の発光レベルよりも、画像Ｊ_１を得たときの拡散板６の領域の発光レベルの方が、高くなっている。

次いで、処理装置３は、現在設定されているカウント値ｙに対応する画像Ｋ_ｙについて、その画像中の拡散板６の領域に対応する部分（第１の領域）がサチレーションしているか否かを判定する（ステップＳ１１１）。この判定は、例えば、画像Ｋ_ｙ中の拡散板６に対応する領域（第１の領域）内の輝度ヒストグラムを取得し、その最大値がサチレーションしているか否かを判定することによって、行うことができる。サチレーションしていなければステップＳ１１５へ移行し、サチレーションしていればステップＳ１１２へ移行する。

ステップＳ１１２において、処理装置３は、現在のカウント値ｙが１であるか否かを判定する。１であれば算出処理フラグを「２」にセットした（ステップＳ１１４）後にステップＳ１１９へ移行し、１でなければカウント値ｙを１だけデクリメントした（ステップＳ１１３）後にステップＳ１１１へ戻る。

ステップＳ１１５において、処理装置３は、画像Ｋ_ｙを、逆変換によってγが１．０の画像に変換する。ただし、監視カメラ１のγパラメータが１．０であれば、このステップＳ１１５は省略する。

次に、処理装置３は、ステップＳ１０１でγ逆変換された背景画像Ｊ_０とステップＳ１１５でγ逆変換された画像Ｋ_ｙとの差分をなす背景差分画像を生成する（ステップＳ１１６）。

次いで、処理装置３は、ステップＳ１１６で得た背景差分画像における拡散板６に対応する領域（第１の領域）内の平均濃度ΔＬ_Ｋを、算出する（ステップＳ１１７）。

その後、処理装置３は、算出処理フラグを「０」にセットした（ステップＳ１１８）後、ステップＳ１１９へ移行する。

ステップＳ１１９において、処理装置３は、算出処理フラグが「０」であるか否かを判定する。「０」であればステップＳ１２０へ移行し、「０」でなければ、このステップＳ３の処理を終了してステップＳ４へ移行する。

ステップＳ１２０において、処理装置３は、ステップＳ２で取得した画像Ｋ_ｎ，…，Ｋ_１を識別するためのカウント値ｙ（その値が大きいほど、当該画像を撮像した際の指標ユニット２の拡散板６の領域の発光レベルが大きい。）をｎに設定する。

次いで、処理装置３は、現在設定されているカウント値ｙに対応する画像Ｋ_ｙについて、その画像中の第２の領域７ａに対応する部分（第２の領域）がサチレーションしているか否かを判定する（ステップＳ１２１）。この判定は、例えば、画像Ｋ_ｙ中の第２の領域７ａに対応する領域（第２の領域）内の輝度ヒストグラムを取得し、その最大値がサチレーションしているか否かを判定することによって、行うことができる。サチレーションしていなければステップＳ１２５へ移行し、サチレーションしていればステップＳ１２２へ移行する。

ステップＳ１２２において、処理装置３は、現在のカウント値ｙが１であるか否かを判定する。１であれば、算出処理フラグを「２」にセットした（ステップＳ１２４）後にこのステップＳ３の処理を終了してステップＳ４へ移行し、１でなければ、カウント値ｙを１だけデクリメントした（ステップＳ１２３）後にステップＳ１２１へ戻る。

ステップＳ１２５において、処理装置３は、画像Ｋ_ｙを、逆変換によってγが１．０の画像に変換する。ただし、監視カメラ１のγパラメータが１．０であれば、このステップＳ１２５は省略する。

次に、処理装置３は、ステップＳ１０１でγ逆変換された背景画像Ｊ_０とステップＳ１２５でγ逆変換された画像Ｋ_ｙとの差分をなす背景差分画像を生成する（ステップＳ１２６）。

次いで、処理装置３は、ステップＳ１２６で得た背景差分画像における第２の領域７ａに対応する領域（第２の領域）内の平均濃度ΔＶ_Ｋを、算出する（ステップＳ１２７）。これにより、このステップＳ３の処理を終了してステップＳ４へ移行する。

図９は、図６中のステップＳ４の詳細なフローチャートである。処理装置３は、ステップＳ４の動作を開始すると、まず、算出処理フラグが「０」であるか否かを判定する（ステップＳ２０１）。算出処理フラグが「０」であれば、視程評価値（後述する比ΔＬ／ΔＶ）の算出が可能な処理結果がステップＳ３で得られたことを示し、算出処理フラグが「０」でなければそのような処理結果が得られなかったことを示す。算出処理フラグが「０」であればステップＳ２０２へ移行し、「０」でなければＳ２０８へ移行する。

ステップＳ２０８において、処理装置３は、視程を測定することができなかった旨のエラー出力（例えば、コード番号など）を、外部に出力する。その後、処理装置３は、このステップＳ４の処理を終了してステップＳ５へ移行する。

ステップＳ２０２において、処理装置３は、ステップＳ１０８で算出される値ΔＬ_ＪとステップＳ１１７で算出される値ΔＬ_ＫうちのいずれがステップＳ３で算出されたかを、判定する。ステップＳ３で値ΔＬ_Ｊが算出されていればステップＳ２０３へ移行し、ステップＳ３で値ΔＬ_Ｋが算出されていればステップＳ２０４へ移行する。

ステップＳ２０３において、処理装置３は、ステップＳ１０８で算出された値ΔＬ_Ｊ及びステップＳ１２７で算出された値ΔＶ_Ｋを、予め得たそれぞれ対応する拡散板発光レベル比α_ａ，α_ｂに従って換算して、これらの換算後の値としてΔＬ＝ΔＬ_Ｊ／α_ａ及びΔＶ＝ΔＶ_Ｋ／α_ｂを得る。ここで、拡散板発光レベル比α_ａは、ステップＳ１０６でγ逆変換の対象とした画像Ｊ_ｘを得たときの第１の光源ＬＳ１の発光時の拡散板発光レベル比である。拡散板発光レベル比α_ｂは、ステップＳ１２５でγ逆変換の対象とした画像Ｋ_ｙを得たときの第２の光源ＬＳ２の発光時の拡散板発光レベル比である。ステップＳ２０３の後、ステップＳ２０５へ移行する。

ステップＳ２０４において、処理装置３は、ステップＳ１１７で算出された値ΔＬ_Ｋ及びステップＳ１２７で算出された値ΔＶ_Ｋを、予め得たそれぞれ対応する拡散板発光レベル比α_ｃ，α_ｂに従って換算して、これらの換算後の値としてΔＬ＝ΔＬ_Ｋ／α_ｃ及びΔＶ＝ΔＶ_Ｋ／α_ｂを得る。ここで、拡散板発光レベル比α_ｃは、ステップＳ１１５でγ逆変換の対象とした画像Ｋ_ｙを得たときの第２の光源ＬＳ２の発光時の拡散板発光レベル比である。拡散板発光レベル比α_ｂは、前述したように、ステップＳ１２５でγ逆変換の対象とした画像Ｋ_ｙを得たときの第２の光源ＬＳ２の発光時の拡散板発光レベル比である。ステップＳ２０４の後、ステップＳ２０５へ移行する。

ステップＳ２０５において、処理装置３は、ステップＳ２０３又はＳ２０４で得たΔＬ及びΔＶから、視程評価値として、比ΔＬ／ΔＶを算出する。

その後、処理装置３は、図７中のステップＳ０で予め決定された視程変換関数に従って、ステップＳ２０５で算出された視程評価値（比ΔＬ／ΔＶ）を視程に変換し（ステップＳ２０６）、ステップＳ２０６で得た視程を測定結果として外部へ出力し（ステップＳ２０７）、このステップＳ４の処理を終了してステップＳ５へ移行する。

なお、ステップＳ２０７において、例えば、ステップＳ２０６で得た視程をそのまま視程の瞬時値として出力するようにしてもよいし、一定時間の平均値を算出してこれを出力するようにしてもよい。また、ステップＳ２０７において、視程の値（距離）を予め定めた条件（例えば、予め定めたいずれの範囲に入るかなどの条件）で判別し、その判別結果に応じて、「正常」、「注意」、「警告」などの状態を、視程に代えて又は視程と共に出力するようにしてもよい。

ここで、図６中のステップＳ０の視程変換関数の決定処理について、説明する。この決定処理では、光の減衰検知によるＶＩ計測器を、本装置の測定対象となる視程と実質的に同じ視程を計測するように別途設置し、このＶＩ計測器からの視程データが入出力インターフェース２６から処理装置３に入力されるようにする。そして、処理装置３は、前述したステップＳ２〜Ｓ７までの処理と同じ処理を繰り返して行うことで比ΔＬ／ΔＶを順次得ていく。このとき、処理装置３は、各比ΔＬ／ΔＶに対応づけて、当該比ΔＬ／ΔＶの取得時に対応するタイミングで計測されたＶＩ計測器からの視程測定データも取り込んでいく。そして、処理装置３は、このようにして収集された比ΔＬ／ΔＶと視程データとから、統計処理して比ΔＬ／ΔＶと視程データとの回帰曲線を算出し、この回帰曲線を、比ΔＬ／ΔＶと視程との関係を示す視程変換関数として設定する。なお、その形式は、式の形式でもよいし、ルックアップテーブルの形式でもよい。このようにして設定された視程変換関数の一例を図１０に示している。

なお、ステップＳ０の視程変換関数の決定処理が終了すると、ＶＩ計測器は取り除かれる。

先の説明からわかるように、ステップＳ１０８で算出される値ΔＬ_Ｊ及びステップＳ１１７で算出される値ΔＬ_Ｋが、第１の領域（拡散板６の領域）の発光時に監視カメラ１により得られた画像に基づく前記第１の領域の輝度情報である第１の輝度情報と、第１の領域（拡散板６の領域）の非発光時に監視カメラ１により得られた画像に基づく前記第１の領域の輝度情報である第２の輝度情報との、差を示す第１領域差分輝度情報となっている。また、ステップＳ１２７で算出される値ΔＶ_Ｋが、光幕取得用光の照射時に監視カメラ１により得られた画像に基づく第２の領域７ａの輝度情報である第３の輝度情報と、光幕取得用光の非照射時に監視カメラ１により得られた画像に基づく第２の領域７ａの輝度情報である第４の輝度情報との、差を示す第２領域差分輝度情報となっている。

本実施の形態によれば、前述したように、比ΔＬ／ΔＶを求め、これに応じて視程を得ているので、既に説明した本発明の基本的な原理により、外光が変化してもその影響が低減されて視程を精度良く求めることができるとともに、監視カメラ１の前面ガラスの汚れ等による透過率変化、監視カメラ１の自動利得変化などの影響が低減されて視程を精度良く求めることができる。

そして、本実施の形態によれば、光幕取得用光を外部に照射し得る照射部（第２の光源ＬＳ２及び射出窓８）は、発光可能な第１の領域（拡散板６の領域）とは別に設けられ、しかも、前記照射部は、光幕取得用光の直接光が監視カメラ１の視野内に到達しないように、光幕取得用光を照射する。したがって、光幕取得用光の直接光が監視カメラ１の視野内に到達しないので、その直接光に起因する監視カメラ１のブルーミングなどのノイズを、光幕による輝度として捉えてしまうことがない。このため、本実施の形態によれば、監視カメラ１のブルーミングなどの影響を受け難くなり、これにより、視程をより高い精度で得ることができる。

また、本実施の形態では、前述したように、指標ユニット２の拡散板６の領域を互いに異なる比率を持つ複数の発光レベルの短パルスで発光させ、各発光レベルのときに得られる前記第１の輝度情報のうちから選択したものを用いている。また、互いに異なる比率を持つ複数のレベルの光幕取得用光を照射し、各レベルのときに得られる前記第３の輝度情報のうちから選択したものを用いている。このような手法を採用しているため、本実施の形態によれば、外光の変化量が著しく大きくても、前記第１の輝度情報及び前記第３の輝度情報を精度良く得ることができ、ひいては、視程を精度良く得ることができる。したがって、本実施の形態によれば、トンネル外などの野外における視程を、昼夜に渡って、精度良く測定することができる。もっとも、本実施の形態による視認状況測定装置は、トンネル内の視認状況を測定するために用いてもよい。

以上、本発明の一実施の形態について説明したが、本発明はこの実施の形態に限定されるものではない。

また、本実施の形態では、外光の変化量が著しく大きい場合に対処し得るように前述したような手法が採用されているが、本発明では、トンネル内の視程を測定する場合など、外光の変化量が比較的小さい場合には、例えば、前述した本測定処理において、所定の発光レベルの短パルスでのみ拡散板６の領域を発光させるとともに、所定のレベルの短パルスのみで光幕取得用光を照射してもよい。

本実施の形態では、視認状況を示す測定結果として視程を出力しているが、視程と透過率とは対応しているので、測定結果として視程の代わりに透過率を出力してもよい。本発明による装置は、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。

１ 監視カメラ
２ 指標ユニット
３ 処理装置
６ 拡散板
７ 暗部
７ａ 第２の領域
８ 射出窓
ＬＳ１，ＬＳ２ 光源

Claims (4)

1. 発光可能な第１の領域と、該第１の領域から位置のずれた非発光の第２の領域と、前記第１の領域が発する光とは別の光幕取得用光を外部に照射し得る照射部と、を有する指標ユニットと、
   前記指標の前記第１及び第２の領域を含む画像を撮像する撮像手段と、
   前記第１の領域の発光時に前記撮像手段により得られた画像に基づく前記第１の領域の輝度情報である第１の輝度情報と、前記第１の領域の非発光時に前記撮像手段により得られた画像に基づく前記第１の領域の輝度情報である第２の輝度情報と、前記光幕取得用光の照射時に前記撮像手段により得られた画像に基づく前記第２の領域の輝度情報である第３の輝度情報と、前記光幕取得用光の非照射時に前記撮像手段により得られた画像に基づく前記第２の領域の輝度情報である第４の輝度情報とに基づいて、視認状況を示す測定結果を得る処理手段と、
   を備え、
   前記照射部は、前記光幕取得用光の直接光が前記撮像手段の視野内に到達しないように、前記光幕取得用光を照射することを特徴とする視認状況測定装置。
2. 前記第１の領域には拡散板が設けられ、前記照射部における前記光幕取得用光の射出窓には拡散板が設けられていないことを特徴とする請求項１記載の視認状況測定装置。
3. 前記処理手段は、（i）前記第１の輝度情報と前記第２の輝度情報との差である第１領域差分輝度情報を得る手段と、（ii）前記第３の輝度情報と前記第４の輝度情報との差である第２領域差分輝度情報を得る手段と、（iii）前記第１領域差分輝度情報と前記第２領域差分輝度情報との比を得る手段と、（iv）予め設定された前記比と視認状況を示す測定結果との関係に従って、前記比に応じた視認状況を示す測定結果を得る手段と、を有することを特徴とする請求項１又は２記載の視認状況測定装置。
4. 前記測定結果が視程又は透過率であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の視認状況測定装置。

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