JP5742753B2

JP5742753B2 - 輝度測定装置

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Publication number: JP5742753B2
Application number: JP2012049088A
Authority: JP
Inventors: 哲司山田; 航介大嶋
Original assignee: Iwasaki Denki KK
Current assignee: Iwasaki Denki KK
Priority date: 2012-03-06
Filing date: 2012-03-06
Publication date: 2015-07-01
Anticipated expiration: 2032-03-06
Also published as: JP2013185857A; WO2013133033A1; CN104185777A; US20150022659A1; CN104185777B

Description

本発明は、画像処理により道路の輝度を測定する輝度測定装置に関する。

従来、道路照明を設置する場合には、照明の照射面の輝度を測定し、当該輝度が適切であるかを確認する必要がある。道路の輝度の測定には、定点の輝度を測定するスポット輝度計を用いて、道路照明間隔内の多数（例えば、１００点）の測定点における照射面輝度を測定し、各測定点での輝度に基づいてこの間隔内の平均輝度、及び、輝度分布の均斉度を測定して、これらの値が適正な値であるかを確認していた。このように、スポット輝度計を用いた場合には、測定点毎に輝度を測定する必要があり、多大な時間がかかっていた。また、多数の測定点での輝度の測定に多大な時間がかかる為、各測定点の輝度測定時の周囲環境（周囲の明るさ等）がそれぞれ異なり、平均輝度、及び、輝度分布の均斉度を高精度で測定することができなかった。そこで、測定時間の短縮を可能とするために、例えばＣＣＤカメラ等の個体撮像素子（半導体イメージセンサ）を用いたカメラ等の画像撮影手段で輝度測定対象領域の画像を撮影し、画像処理により道路の輝度を測定する輝度測定装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００１−１４８２９５号公報

しかしながら、カメラ等を用いて画像処理により路面輝度を測定する場合には、画像内の輝度測定対象領域の面積は、見かけ上の面積であり、実際の輝度測定対象領域の面積とは異なるため、輝度測定対象領域の道路の輝度を高精度に求めることができなかった。
本発明は、上述した従来の技術が有する課題を解消し、画像処理により高精度に道路の輝度を測定することができる輝度測定装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は、道路の輝度を測定する輝度測定装置であって、道路照明の設置間隔の１／２の位置に画像中心を設定し、前記画像中心に対し所定の俯角で設置した、前記道路の画像を撮影する画像撮影部と、撮影対象の道路に係る情報を入力する入力部と、前記画像撮影部で撮影された処理対象となる画像中に、前記入力部から入力される少なくとも道路照明の設置間隔、車線の幅員、道路上の車線数を含む情報に基づいて前記画像中心を基準とした台形形状の測定範囲マスクを生成し、前記測定範囲マスクによって輝度測定対象領域を規定し、前記輝度測定対象領域内の輝度を当該画像に基づいて測定する輝度測定部と、を備え、前記輝度測定部は、撮影された画像の前記輝度測定対象領域を平面図相当で、所定数の格子交点を有するグリッドに切り分け、各格子交点に輝度の測定点を割り当てることを特徴とする。

また、本発明は、上記の輝度測定装置において、前記輝度測定部は、前記道路照明の設置間隔、車線の幅員、道路上の車線数に加え、前記画像撮影部の設置高さ、前記画像撮影部の設置車線、を含む情報に基づいて前記測定範囲マスクを任意の形及び大きさに形成することを特徴とする。

また、本発明は、上記の輝度測定装置において、前記輝度測定部は、前記各格子交点の輝度を当該格子交点の座標に対応づけて出力することを特徴とする。

また、本発明は、上記の輝度測定装置において、前記グリッドは、撮影対象の道路の進行方向、及び、横断方向に前記輝度測定対象領域の画像を平面図相当で等間隔に所定数に分割して構成され、前記輝度測定部は、前記グリッドの各格子交点の輝度に基づいて、前記輝度測定対象領域の平均輝度、及び、輝度均斉度を算出することを特徴とする。

また、本発明は、上記の輝度測定装置において、前記画像撮影部で撮影する画像を表示する表示部を備え、当該表示部に、前記測定範囲マスクを、前記画像撮影部で撮影する画像に重ねて表示することを特徴とする。

本発明によれば、道路の輝度を測定する輝度測定装置であって、前記道路の画像を撮影するための画像撮影部と、撮影対象の道路に係る情報を入力するための入力部と、前記入力部から入力された情報に基づいて輝度測定対象領域を規定し、前記輝度測定対象領域内の輝度を前記画像撮影部で撮影された画像に基づいて測定する輝度測定部と、を備え、前記輝度測定部は、撮影された画像の前記輝度測定対象領域を平面図相当で、所定数の格子交点を有するグリッドに切り分け、各格子交点に輝度の測定点を割り当てる。これにより、平面図相当の輝度測定対象領域に割り当てられた測定点の輝度に基づいて、輝度測定対象領域内の輝度を測定するため、半導体イメージセンサ等を用いた画像撮影部で撮影された画像の画像処理により高精度に輝度測定対象領域内の道路の輝度を測定することができる。

本発明の実施形態に係る輝度測定装置の概略構成を示すブロック図である。輝度測定時のＣＣＤカメラの設置状態を示す模式図である。測定条件設定ファイルの一例を示す図である。表示部の表示の一例を示す図である。輝度測定対象領域、及び、輝度測定対象領域内の輝度測定点を示す図である。輝度測定対象領域、及び、輝度測定結果の出力ファイルの一例を示す図である。

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。
本構成に係る輝度測定装置１は、道路照明施設の照射面輝度を測定するものである。道路に設置される照明施設は、その性能を評価するために、照明施設の照射面（路面あるいは壁面）の平均輝度が適切であるか、照射面の輝度分布が最適な均斉度であるかを判定する必要がある。輝度測定装置１は、照明施設の性能を評価すべく、道路照明施設の照射面の平均輝度、及び、輝度分布の均斉度を測定するものである。
輝度測定装置１は、図１に示すように、画像撮影部の一例としてのＣＣＤカメラ１０と、入力部１１と、輝度測定部１２と、表示部１３と、を備え、輝度測定結果１４を出力する。なお、輝度測定装置１は、表示部１３を省略した構成であっても良い。

ＣＣＤカメラ１０は、結像した画像を輝度測定部１２に入力する。なお、本発明の実施の形態においては、画像撮影部の一例として個体撮像素子（半導体イメージセンサ）にＣＣＤを用いたＣＣＤカメラを用い得る構成としたが、これに限らず、例えば、ＣＭＯＳを個体撮像素子として用いたカメラを画像撮影部として用いる構成であっても良い。

入力部１１は、ＣＣＤカメラ１０、及び、ＣＣＤカメラ１０で撮影する対象となる道路に関する情報を、ユーザーが入力可能に構成される。ユーザーが入力部１１を介して入力したこれらの情報は、輝度測定部１２に出力される。輝度測定部１２は、ユーザーによって入力された情報が書き込まれる設定ファイル１５を備える。輝度測定部１２は、入力部１１を介して新たな情報が入力されると、この入力された情報に基づいて、当該設定ファイル１５を編集し、保存する。

また、輝度測定部１２は、詳細については後述するが、入力部１１を介して入力されたＣＣＤカメラ１０、及び、ＣＣＤカメラ１０で撮影する対象となる道路に関する情報に基づいて輝度を測定する路面の領域である輝度測定対象領域Ａを規定する測定範囲マスク１６を生成する。
ところで、道路に照明施設を設置する際には、ＪＩＳやＣＩＥ等の規格に基づいて、路面輝度が所定の条件を満たすように照明施設を設計する。一般的には、照明施設の設計時には、照明施設の設置間隔（灯具間隔）Ｓ毎に路面輝度が計算される。灯具間隔Ｓ内、つまり、輝度の計算領域内には、ＪＩＳやＣＩＥ等の規格に基づいて所定数の計算ポイントが所定の位置に設定される。そして、照明施設は、計算領域内の各計算ポイントでの輝度に基づく当該計算領域内の路面の平均輝度、及び、輝度分布の均斉度が所定の条件を満たすように設計される。

道路に照明施設を設置した後には、路面輝度が実際にＪＩＳやＣＩＥ等の規格に基づく所定の条件を満たしているかを確認するために、照明施設の設置間隔Ｓ毎に輝度測定対象領域Ａの路面輝度が測定される。本実施形態では、輝度測定対象領域Ａは、照明施設設計時の計算領域と同様である。また、詳細については後述するが、輝度測定装置１は、照明施設の設計時の計算ポイントと同様の測定ポイント（測定点）の輝度をＣＣＤカメラ１０で撮影した画像Ｉ２から抽出することで輝度測定対象領域Ａの路面輝度を正確に求めることができるように構成されている。

図２は、輝度測定装置１を用いて路面輝度を測定する際のＣＣＤカメラ１０の設置状態の一例を示す図である。図２に示すようにＣＣＤカメラ１０は、輝度測定対象領域Ａの車線軸α上に設置される。輝度測定対象領域Ａの灯具間隔Ｓ、ＣＣＤカメラ１０から輝度測定対象領域Ａの前方の灯具までの測定距離Ｄ、カメラ高さＨとしたとき、ＣＣＤカメラ１０は、ＣＣＤカメラ１０の画像中心Ｃが車線軸α上のＳ／２の位置となり、俯角が１度となるように、所定のカメラ高さＨ、測定距離Ｄに設置される。

輝度測定対象領域Ａは、灯具間隔Ｓ、幅員Ｗ、車線数Ｎから設定される。輝度測定装置１は、ＣＣＤカメラ１０で撮影する輝度測定対象領域Ａを撮影する対象の路面に応じて設定可能に構成され、設定ファイル１５に入力部１１を介して撮影対象路面毎に書き換えられる情報に基づいて輝度測定対象領域Ａが規定される。
図３は、設定ファイル１５の一例を示す図であり、設定ファイル１５には、ＣＣＤカメラ１０で撮影する輝度測定対象領域Ａを規定するための、灯具間隔Ｓ、幅員Ｗ、車線数Ｎ、測定距離Ｄ、カメラ高さ（測定高さ）Ｈ、測定位置Ｐ、レンズ焦点距離等の情報が書き換え可能に書き込まれている。なお、測定距離Ｄ、及び、カメラ高さＨは、ＣＣＤカメラ１０から画像中心に対しての俯角が１度となる距離、及び、高さを予め計算により求めて、設定ファイル１５に書き込むことができる。また、測定位置Ｐは、輝度測定対象領域Ａ内の複数ある車線のうち、どの車線にＣＣＤカメラ１０が設置されているかを設定するものである。測定位置Ｐは、例えば、撮影対象に向かって左側の車線から順に１から連番の番号を割り当てて、対応する番号を入力部１１に入力する構成であっても良い。

輝度測定装置１は、設定ファイル１５に書き込まれた情報に基づいて、輝度測定対象領域Ａに対応する測定範囲マスク１６を生成する。生成された測定範囲マスク１６は、図４に示すように、輝度測定装置１の表示部１３に、ＣＣＤカメラ１０で撮影される画像Ｉと重ねて表示される。ユーザーは、画像Ｉ中に表示された測定範囲マスク１６が、道路線形に合うようにＣＣＤカメラ１０を調整して、測定範囲マスク１６が輝度測定対象領域Ａにぴたりと重なり合うように、カメラ高さＨと、測定距離Ｄ、画像中心Ｃを合わせて、測定範囲マスク１６と輝度測定対象領域Ａとがぴたりと重なり合った画像である処理対象画像Ｉ２を撮影する。

この構成によれば、画像の撮影時に、撮影する対象の路面に応じた大きさ、及び、形状の測定範囲マスク１６を表示部１３に表示するため、当該測定範囲マスク１６が輝度測定対象領域Ａにぴたりと重なり合うようにＣＣＤカメラ１０を調整することができる。これにより、対象となる路面の幅員Ｗや車線数Ｎ等の条件に応じてＣＣＤカメラ１０で撮影される画像Ｉ中に輝度測定対象領域Ａを正確に設定することができ、画像処理を用いて所定の輝度測定対象領域Ａの輝度を測定する際の測定精度を向上することができる。

また、この構成によれば、測定範囲マスク１６は、撮影対象に応じた大きさ、及び、形状に設定することができるため、図示は省略するが、輝度測定装置１は、路面だけではなく、壁面の輝度を測定可能に構成されている構成であっても良い。そして、設定ファイル１５は、測定対象が路面であるか、或いは、壁面であるかを選択可能に構成されるとともに、測定対象が壁面である場合には、輝度測定対象領域Ａを規定するための、例えば灯具の高さ等の情報が書き込み可能に構成されていても良い。

ＣＣＤカメラ１０で撮影された処理対象画像Ｉ２は、輝度測定装置１の輝度測定部１２で画像処理されて輝度測定対象領域Ａの輝度が測定される。輝度測定部１２は、図４、及び、図５に示すように、処理対象画像Ｉ２中の輝度測定対象領域Ａを平面図相当で所定数の格子交点ＭＰを有するグリッド１７に切り分ける。グリッド１７は、撮影対象の道路の進行方向、及び、横断方向に輝度測定対象領域Ａを所定数に分割して構成され、グリッド１７の各格子交点ＭＰが、照明施設設計時の輝度の計算ポイントと同様の位置に配置されるように構成されている。

次に、輝度測定部１２は、各格子交点ＭＰにおける路面輝度を処理対象画像Ｉ２から抽出する。つまり、輝度測定部１２は、各格子交点ＭＰに輝度測定対象領域Ａの平均輝度を計算するための測定点を割り当てる。これは輝度測定対象領域Ａの平均輝度を、輝度測定対象領域Ａの各画素の輝度の算術平均とすると、処理対象画象Ｉ２中の輝度測定対象領域Ａ内の手前と奥側で画素数（見かけの面積）が異なるため、ＪＩＳやＣＩＥ等の規格に基づいた所定の計算ポイントから求めた平均輝度と整合性が取れなくなるためである。ＣＣＤカメラ１０は、撮影画像Ｉ２を所定数のピクセルで出力するため、輝度測定部１２は、撮影画像Ｉ２の輝度測定対象領域Ａに配置された測定範囲マスク１６の、各測定点ＭＰの位置のセルの濃淡値に基づいて、各測定点の輝度値を算出（測定）する。
この構成によれば、輝度測定部１２は、処理対象画像Ｉ２中の輝度測定対象領域Ａに平面図相当でＪＩＳやＣＩＥ等の規格に基づいた所定の計算ポイントと同じ位置に格子交点ＭＰを配置する。これにより、輝度測定部１２は、輝度測定対象領域Ａの路面輝度を処理対象画像Ｉ２中のＪＩＳやＣＩＥ等の規格に基づいた所定の計算ポイントと同じ点の輝度を測定することができるため、正確に平均路面輝度を求めることができる。

輝度測定部１２によって処理対象画像Ｉ２から抽出された各格子交点ＭＰにおける路面輝度は、図６に示すように、格子交点ＭＰの座標に対応づけて出力される。詳述すると、輝度測定部１２は、格子交点ＭＰの座標と、各格子交点ＭＰにおける輝度と、をスプレッドシートに表す。また、輝度測定部１２は、このスプレッドシートから、輝度測定対象領域Ａの輝度の最大値、輝度の最小値、輝度の平均値、総合均斉度Ｕｏ、車線軸α上の輝度の最大値、車線軸α上の輝度の最小値、車線軸α均斉度（車線軸均斉度）Ｕｌ等を算出して、これらの結果をまとめた出力ファイルを輝度測定結果１４として出力する。

この構成によれば、処理対象画像Ｉ２を一枚撮影して、輝度測定対象領域Ａの路面輝度を正確に測定することができ、スポット輝度計を用いて各格子交点ＭＰの輝度を測定するのに比べて、大幅に測定時間を短縮することができる。また、輝度測定結果１４には、輝度測定対象領域Ａの各格子交点ＭＰにおける路面輝度、輝度の最大値、輝度の最小値、輝度の平均値、総合均斉度Ｕｏ、車線軸α上の輝度の最大値、車線軸α上の輝度の最小値、車線軸α均斉度Ｕｌ等が出力ファイルにまとめて表示される。これにより、ユーザーは、輝度測定結果１４から、路面輝度が実際にＪＩＳやＣＩＥ等の規格に基づく所定の条件を満たしているか否か、及び、照明施設が設計値に対応しているか否かを容易に判断することができる。

なお、本実施形態に示した輝度測定結果１４は、輝度測定部１２がＪＩＳＺ９１１１、或いは、ＣＩＥ３０．２に定められた所定のポイントについて輝度値を求めた結果を例に示しているが、これに限らず、輝度測定部１２は、例えばＣＩＥ１４０等他の規格に対応する所定のポイントについて輝度値を求め、当該規格に応じた輝度測定結果１４を出力可能に構成されている構成であっても良い。

以上説明したように、本発明を適用した実施形態によれば、道路照明の照射面輝度を測定する輝度測定装置１であって、ＣＣＤカメラ１０と、撮影対象の道路に係る情報を入力する入力部１１と、入力部１１から入力された情報に基づいて輝度測定対象領域Ａを規定し、輝度測定対象領域Ａ内の輝度をＣＣＤカメラ１０で撮影された画像Ｉ２に基づいて測定する輝度測定部１２と、を備え、輝度測定部１２は、撮影された画像Ｉ２の輝度測定対象領域Ａを平面図相当で、所定数の格子交点ＭＰを有するグリッド１７に切り分け、各格子交点ＭＰに輝度の測定点を割り当てる。
この構成によれば、画像処理により輝度測定対象領域Ａの輝度を測定する輝度測定装置１の処理対象となる画像Ｉ２から、画像内の見かけ上の面積ではなく、平面図相当の実際の面積に基づいて輝度を計算することができる。これにより、ＣＣＤカメラ１０を用いて画像処理により高精度に輝度測定対象領域Ａ内の路面輝度を測定することができる。

また、本発明を適用した実施形態によれば、輝度測定部１２は、入力部１１から入力される情報に基づいて撮影対象の路面に応じた輝度測定対象領域Ａの形及び大きさに対応する測定範囲マスク１６を生成し、測定範囲マスク１６は、ＣＣＤカメラ１０で撮影された処理対象となる画像Ｉ２中に輝度測定対象領域Ａを規定する。この構成によれば、ＣＣＤカメラ１０で撮影された画像Ｉ２の中に、撮影対象の路面に応じた形及び大きさの輝度測定対象領域Ａを測定範囲マスク１６により規定することができる。これにより、画像Ｉ２中の輝度測定対象領域Ａを対象路面に応じて任意の形及び大きさに変化させることができ、輝度測定装置１は、画像処理による輝度測定を高精度に行うことができる。

また、本発明を適用した実施形態によれば、輝度測定部１２は、道路照明の灯具間隔Ｓ、車線の幅員Ｗ、道路上の車線数Ｎ、ＣＣＤカメラ１０の設置高さＨ、ＣＣＤカメラ１０の設置車線（測定位置）Ｐ、を含む情報に基づいて測定範囲マスク１６を任意の形及び大きさに形成する。これにより、撮影対象の路面条件、及び、撮影に用い得るＣＣＤカメラ１０の設置条件に基づいて、輝度測定対象領域Ａごとに最適化した測定範囲マスク１６を形成することができ、輝度測定装置１は、画像処理による輝度測定を高精度に行うことができる。

また、本発明を適用した実施形態によれば、輝度測定部１２は、各格子交点ＭＰの輝度を当該格子交点ＭＰの座標に対応づけて出力するため、輝度測定対象領域Ａ内に輝度が高すぎたり、低すぎたりする点がないか、また、輝度測定対象領域Ａ内の輝度が照明施設の設計値に対応しているか否かを容易に判断することができる。

また、本発明を適用した実施形態によれば、グリッド１７は、撮影対象の道路の進行方向、及び、横断方向に輝度測定対象領域Ａの画像を平面図相当で等間隔に所定数に分割して構成され、輝度測定部１２は、グリッド１７の各格子交点ＭＰの輝度に基づいて、輝度測定対象領域Ａの平均輝度、及び、輝度均斉度を算出する。画像Ｉ２中の輝度測定対象領域Ａは、路面の透視図形であり、画像Ｉ２の前方と後方とでは見かけの面積が異なるが、この構成によれば、照明施設の設計時の計算ポイントと同様の位置に輝度の測定ポイントとなる格子交点ＭＰを輝度測定対象領域Ａの画像中に割り当てることができる。これにより、路面輝度を処理対象画像Ｉ２中見かけの面積ではなく、実際の輝度測定対象領域Ａの面積に応じて測定することができるため、正確に輝度測定対象領域Ａの平均輝度、及び、輝度均斉度を算出することができる。

また、本発明を適用した実施形態によれば、ＣＣＤカメラ１０で撮影する画像を表示する表示部１３を備え、当該表示部１３に、測定範囲マスク１６を、ＣＣＤカメラ１０で撮影する画像に重ねて表示する。これにより、ユーザーは、表示部１３に表示される画像Ｉ中に表示された測定範囲マスク１６が、測定対象の道路線形に合うようにＣＣＤカメラ１０を調整して、測定範囲マスク１６が輝度測定対象領域Ａにぴたりと重なり合うように、カメラ高さＨと、測定距離Ｄ、画像中心Ｃを合わせて、測定範囲マスク１６と輝度測定対象領域Ａとがぴたりと重なり合った画像である処理対象画像Ｉ２を撮影することができる。これにより、対象となる路面条件に応じてＣＣＤカメラ１０で撮影される画像Ｉ中に輝度測定対象領域Ａを正確に設定することができ、画像処理を用いて輝度測定対象領域Ａの輝度を測定する際の測定精度を向上することができる。

１輝度測定装置
Ｉ２処理対象画像（画像）
１０ＣＣＤカメラ（画像撮影部）
１１入力部
１２輝度測定部
１３表示部
１６測定範囲マスク
１７グリッド
Ａ輝度測定対象領域
ＭＰ格子交点（測定点）

Claims

道路の輝度を測定する輝度測定装置であって、
道路照明の設置間隔の１／２の位置に画像中心を設定し、前記画像中心に対し所定の俯角で設置した、前記道路の画像を撮影する画像撮影部と、
撮影対象の道路に係る情報を入力する入力部と、
前記画像撮影部で撮影された処理対象となる画像中に、前記入力部から入力される少なくとも道路照明の設置間隔、車線の幅員、道路上の車線数を含む情報に基づいて前記画像中心を基準とした台形形状の測定範囲マスクを生成し、前記測定範囲マスクによって輝度測定対象領域を規定し、前記輝度測定対象領域内の輝度を当該画像に基づいて測定する輝度測定部と、を備え、
前記輝度測定部は、撮影された画像の前記輝度測定対象領域を平面図相当で、所定数の格子交点を有するグリッドに切り分け、各格子交点に輝度の測定点を割り当てる
ことを特徴とする輝度測定装置。
前記輝度測定部は、前記道路照明の設置間隔、車線の幅員、道路上の車線数に加え、前記画像撮影部の設置高さ、前記画像撮影部の設置車線、を含む情報に基づいて前記測定範囲マスクを任意の形及び大きさに形成することを特徴とする請求項１に記載の輝度測定装置。
前記輝度測定部は、前記各格子交点の輝度を当該格子交点の座標に対応づけて出力することを特徴とする請求項１または２に記載の輝度測定装置。
前記グリッドは、撮影対象の道路の進行方向、及び、横断方向に前記輝度測定対象領域の画像を平面図相当で等間隔に所定数に分割して構成され、
前記輝度測定部は、前記グリッドの各格子交点の輝度に基づいて、前記輝度測定対象領域の平均輝度、及び、輝度均斉度を算出することを特徴とする請求項３に記載の輝度測定装置。
前記画像撮影部で撮影する画像を表示する表示部を備え、当該表示部に、前記測定範囲マスクを、前記画像撮影部で撮影する画像に重ねて表示することを特徴とする請求項２乃至４のいずれか一項に記載の輝度測定装置。