JP7004543B2 - 路面状態検知装置、及び路面状態検知システム - Google Patents

Description

本開示は、路面状態検知装置、及び路面状態検知システムに関する。

路面の形状を測定する装置が知られている。例えば、特許文献１には、路面上の各点にレーザ光等の光を照射し、路面上の各点と装置との距離を測定することで、路面の凹凸形状を検知する路面性状測定装置が開示されている。

特開２００４－２９４１５２号公報

このような装置によって検知された路面の形状が平坦でない場合に、路面の状態が異常であると判定されることがある。しかしながら、特許文献１に記載の路面性状測定装置では、例えば、溝が元々形成されている路面であっても、凹形状であると判定される。このように、本来は正常な路面であっても、異常であると判定されるおそれがある。

本開示は、路面状態の検知精度を向上させることが可能な路面状態検知装置、及び路面状態検知システムを説明する。

本開示の一側面に係る路面状態検知装置は、検知対象である対象路面の状態を検知する装置である。路面状態検知装置は、対象路面上の各計測点と計測装置との距離を示す距離情報を取得する第１取得部と、距離情報に基づいて、対象路面の形状を検知する検知部と、対象路面が凹形状又は凸形状の領域を含む場合に、領域が異常状態であるか否かを判定する判定部と、判定部による判定結果を出力する出力部と、を備える。判定部は、領域の正常状態での形状に基づいて、領域が異常状態であるか否かを判定する。

本開示によれば、路面状態の検知精度を向上させることができる。

図１は、一実施形態に係る路面状態検知システムの機能ブロック図である。 図２は、ラインスキャンセンサによる計測を説明するための図である。 図３は、図１の路面状態検知装置のハードウェア構成図である。 図４の（ａ）、（ｂ）は、計測点における対象路面の高さを示す図である。 図５は、図１の路面状態検知システムが搭載された車両による走行例を示す図である。 図６は、路面状態検知装置が行う路面状態検知方法の一例を示すフローチャートである。

［１］実施形態の概要
本開示の一側面に係る路面状態検知装置は、検知対象である対象路面の状態を検知する装置である。路面状態検知装置は、対象路面上の各計測点と計測装置との距離を示す距離情報を取得する第１取得部と、距離情報に基づいて、対象路面の形状を検知する検知部と、対象路面が凹形状又は凸形状の領域を含む場合に、領域が異常状態であるか否かを判定する判定部と、判定部による判定結果を出力する出力部と、を備える。判定部は、領域の正常状態での形状に基づいて、領域が異常状態であるか否かを判定する。

この路面状態検知装置では、対象路面上の各計測点と計測装置との距離を示す距離情報に基づいて、対象路面の形状が検知される。対象路面が凹形状又は凸形状の領域を含む場合に、当該領域の正常状態での形状に基づいて、当該領域が異常状態であるか否かが判定され、判定結果が出力される。このため、例えば、正常状態の領域が凹形状又は凸形状を有している場合に、当該領域が異常状態であると判定される可能性を低減することができる。その結果、路面状態の検知精度を向上させることが可能となる。

上記路面状態検知装置は、領域を撮像することで得られた撮像画像を取得する第２取得部をさらに備えてもよい。判定部は、領域の正常状態を示す参照画像と撮像画像とを比較することによって領域が異常状態であるか否かを判定してもよい。この場合、対象路面が凹形状又は凸形状の領域を含む場合に、当該領域の正常状態を示す参照画像と撮像画像とを比較することによって、当該領域が異常状態であるか否かが判定される。このため、例えば、正常状態の領域が凹形状又は凸形状を有している場合に、当該領域が異常状態であると判定される可能性を低減することができる。その結果、路面状態の検知精度を向上させることが可能となる。

判定部は、距離情報に基づいて、領域の種別を識別し、識別された種別が予め定められた除外対象の種別である除外種別である場合には、領域が正常状態であると判定してもよい。領域が凹形状又は凸形状となっている原因が、例えば路面走行に影響を与えないような種別（水たまり等）である場合には、当該領域は正常状態とみなされ得る。このように、路面走行に影響を与えない種別が除外種別として予め定められることによって、異常状態の過検知を抑制することができる。その結果、路面状態の検知精度を向上させることが可能となる。

出力部は、領域が異常状態であると判定された場合に、領域の位置情報を出力してもよい。この場合、異常状態の領域の位置を特定することができる。これにより、路面の修復及び支障物（落下物）の除去といった保守作業を効率よく行うことが可能となる。

対象路面は、滑走路であってもよい。滑走路では、安全性の観点から、支障物の除去、及び路面損傷の修復が望まれている。このため、路面状態の検知精度を向上させることで、航空機等の飛行体の安全性を高めることが可能となる。

本発明の別の側面に係る路面状態検知システムは、上述の路面状態検知装置と、距離を計測する計測装置と、を備える。この路面状態検知システムは、上述の路面状態検知装置を備えているので、路面状態の検知精度を向上させることが可能となる。

計測装置は、車両に設けられてもよい。この場合、車両が対象路面を走行しながら、対象路面と計測装置との距離が計測される。このため、距離情報の生成を容易化することができる。

［２］実施形態の例示
以下、本開示の実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、図面の説明において同一要素には同一符号を付し、重複する説明を省略する。

図１は、一実施形態に係る路面状態検知システムの機能ブロック図である。図１に示される路面状態検知システム１は、検知対象の路面である対象路面の状態を検知するシステムである。対象路面としては、例えば、空港の滑走路が挙げられる。対象路面の状態としては、路面損傷の有無、及び支障物（落下物）の有無等が検知される。路面状態検知システム１は、例えば、車両に搭載される。路面状態検知システム１が搭載される車両は、有人車両及び無人車両（自動走行車両）のいずれでもよく、パトロールカー、及びエアポートスイーパー等の既存の車両でもよい。路面状態検知システム１は、車両に後付け可能に構成されている。路面状態検知システム１は、距離センサ２と、カメラ３と、ＧＰＳ（Global Positioning System）装置４と、通信装置５と、路面状態検知装置１０と、を備える。

距離センサ２は、対象路面の各計測点と距離センサ２との距離を計測する計測装置である。計測点は、路面の走行方向に対して一定の間隔で設けられる。距離センサ２は、例えば、車両のボデーの底部に設けられる。距離センサ２としては、例えば、ミリ波レーダ、及びラインスキャンセンサが用いられる。本実施形態では、距離センサ２として、レーザ式のラインスキャンセンサが用いられる。

図２は、ラインスキャンセンサによる計測を説明するための図である。図２に示されるように、ラインスキャンセンサは、例えば、光切断法によって、ラインスキャンセンサと対象路面Ｒとの距離を計測する。具体的には、ラインスキャンセンサは、各計測点において、車両の走行方向に対して交差する方向（ここでは、直交する方向）に延びるスキャンラインに沿ってレーザ光を走査する。スキャンラインの長さは、例えば、１ｍ程度である。複数のラインスキャンセンサが用いられることで、車幅程度の長さのスキャンラインが得られる。所望の車両の走行速度に対して、所望の解像度が得られるように、ラインスキャンセンサの走査周期が設定される。走査周期は、例えば、５ｋＨｚ程度に設定される。計測点の間隔は、走行速度と走査周期とによって定まる。ラインスキャンセンサは、レーザ光を対象路面Ｒに向けて照射し、対象路面Ｒによって反射された反射光を受光する。三角測量に基づいて、ラインスキャンセンサと対象路面Ｒとの距離が計測される。

図２の例では、対象路面ＲにボルトネジＢが落ちている。各計測点において、スキャンラインは、ボルトネジＢの延在方向と交差する方向に延びている。この場合、対象路面Ｒのうち、ボルトネジＢが存在しない部分では、距離センサ２によって計測される距離は、距離センサ２と対象路面Ｒとの距離である。ボルトネジＢが存在する部分では、距離センサ２によって計測される距離は、距離センサ２とボルトネジＢの表面との距離である。距離センサ２は、計測した距離を示す情報を路面状態検知装置１０に送信する。

カメラ３は、対象路面の各計測点を撮像することで撮像画像を生成する撮像装置である。カメラ３は、例えば、車両のボデーの底部に設けられる。カメラ３としては、例えば、デジタルカメラが用いられる。撮像画像は、静止画でもよく、動画でもよい。カメラ３は、距離センサ２と同期して対象路面を撮像する。カメラ３の撮像周期は、距離センサ２の走査周期と同じでもよく、距離センサ２の走査周期よりも長くてもよい。カメラ３の撮像周期は、距離センサ２の走査周期の整数倍でもよい。つまり、カメラ３の計測点は、距離センサ２の計測点と同じでもよく、距離センサ２の計測点のうちの所定個置きの計測点であってもよい。カメラ３は、撮像画像を路面状態検知装置１０に送信する。

ＧＰＳ装置４は、路面状態検知システム１が搭載された車両の位置を検出する装置である。本実施形態では、ＧＰＳ装置４として、ＧＰＳ／ＩＭＵ（Global Positioning System/Inertial Measurement Unit：慣性航法装置）が用いられる。ＧＰＳ装置４は、車両の位置（緯度、経度、及び標高）を示す位置情報を生成する。ＧＰＳ装置４は、距離センサ２及びカメラ３と同期して位置情報を生成する。つまり、ＧＰＳ装置４は、対象路面の各計測点の位置を示す位置情報を生成する。ＧＰＳ装置４は、位置情報を路面状態検知装置１０に送信する。ＧＰＳ装置４は、車両の向きを示す姿勢情報を生成してもよい。

通信装置５は、外部の装置と通信を行うための装置である。通信装置５としては、例えば無線通信装置が用いられる。通信装置５は、例えば、不図示の管制センター（管制塔）と通信を行う。

路面状態検知装置１０は、対象路面の状態を検知する装置である。路面状態検知装置１０は、距離を示す情報、撮像画像、及び位置情報に基づいて、対象路面に異常領域が含まれるか否かを判定し、通信装置５を介して管制センターに判定結果を送信する。異常領域は、損傷又は支障物が存在する領域である。路面状態検知装置１０は、例えば、コンピュータ等の情報処理装置によって構成される。

図３は、路面状態検知装置のハードウェア構成図である。図３に示されるように、路面状態検知装置１０は、物理的には、１又は複数のプロセッサ１０１、ＲＡＭ（Random Access Memory）及びＲＯＭ（Read Only Memory)等の主記憶装置１０２、ハードディスク装置等の補助記憶装置１０３、操作パネル等の入力装置１０４、ディスプレイ等の出力装置１０５、並びに、データ送受信デバイスである通信モジュール１０６等のハードウェアを備えるコンピュータとして構成され得る。路面状態検知装置１０の図１に示される各機能は、主記憶装置１０２等のハードウェアに１又は複数の所定のコンピュータプログラムを読み込ませることにより、１又は複数のプロセッサ１０１の制御のもとで各ハードウェアを動作させるとともに、主記憶装置１０２及び補助記憶装置１０３におけるデータの読み出し及び書き込みを行うことで実現される。

路面状態検知装置１０は、機能的には、距離情報記憶部１１と、撮像画像記憶部１２と、取得部１３（第１取得部）と、検知部１４と、取得部１５（第２取得部）と、参照情報ＤＢ（database）１６と、判定部１７と、出力部１８と、検知結果ＤＢ１９と、を備える。

距離情報記憶部１１は、対象路面上の各計測点と距離センサ２との距離を示す距離情報を記憶する。距離情報は、距離センサ２によって計測された各計測点の距離と、ＧＰＳ装置４によって検出された各計測点の位置と、を対応付けることによって生成される。距離情報記憶部１１は、例えば、車両の走行経路に沿った順（計測順）に距離情報を記憶する。

撮像画像記憶部１２は、対象路面上の各計測点の撮像画像を含む画像情報を記憶する。画像情報は、カメラ３によって生成された各計測点の撮像画像と、ＧＰＳ装置４によって検出された各計測点の位置と、を対応付けることによって生成される。撮像画像記憶部１２は、例えば、車両の走行経路に沿った順（計測順）に画像情報を記憶する。

取得部１３は、距離情報記憶部１１に記憶されている距離情報を取得する。取得部１３は、例えば、車両の走行経路に沿った順に距離情報を取得する。取得部１３は、取得した距離情報を検知部１４に出力する。

検知部１４は、距離情報に基づいて、対象路面の形状を検知する。具体的には、検知部１４は、走行経路に沿って所定の距離ごとに対象路面を区分した領域の形状を検知する。検知部１４は、領域に含まれる複数の計測点の距離情報を用いて、当該領域の３次元形状を検知する。例えば、滑走路の路面では、ほとんどの部分が平坦であるので、距離センサ２と滑走路の路面との距離は一定距離とみなされ得る。この一定距離は、予め設定されている。検知部１４は、一定距離から距離センサ２で計測された距離を減算することで、対象路面の高さを算出する。

図４の（ａ）に示されるように、検知部１４は、図２の計測点Ｐ１において計測された距離に基づいて、計測点Ｐ１における対象路面Ｒの高さを算出する。計測点Ｐ１におけるスキャンラインは、ボルトネジＢの頭部を通過するので、対象路面Ｒの高さは、ボルトネジＢが存在する位置で大きくなる。同様に、図４の（ｂ）に示されるように、検知部１４は、図２の計測点Ｐ２において計測された距離に基づいて、計測点Ｐ２における対象路面Ｒの高さを算出する。計測点Ｐ２におけるスキャンラインは、ボルトネジＢの軸部を通過するので、対象路面Ｒの高さは、ボルトネジＢが存在する位置で大きくなる。ボルトネジＢの軸部の径は、ボルトネジＢの頭部の径よりも小さいので、ボルトネジＢの軸部における高さは、ボルトネジＢの頭部における高さよりも小さい。

このように、検知部１４は、走行経路に沿って連続する複数の計測点における対象路面の高さをその順につなぎ合わせることで、対象路面の形状（３次元形状）を再現する。例えば、対象路面に落下物等の支障物が存在する場合には、対象路面の３次元形状は凸形状となり、対象路面が損傷して穴が形成されている場合には、対象路面の３次元形状は凹形状となる。

検知部１４は、各領域の形状が凹形状又は凸形状を含むか、平坦な形状であるか、を判定する。検知部１４は、各領域に含まれる計測点の距離と上限閾値とを比較し、当該領域の形状が凸形状を含むか否かを判定する。上限閾値は、路面が平坦であるとみなし得る上限の値である。検知部１４は、領域に含まれる計測点の距離の少なくとも１以上が上限閾値よりも大きい場合に、当該領域の形状が凸形状を含むと判定する。

同様に、検知部１４は、各領域に含まれる計測点の距離と下限閾値とを比較し、当該領域の形状が凹形状を含むか否かを判定する。下限閾値は、路面が平坦であるとみなし得る下限の値である。検知部１４は、領域に含まれる計測点の距離の少なくとも１以上が下限閾値よりも小さい場合に、当該領域の形状が凹形状を含むと判定する。検知部１４は、領域に含まれる計測点の距離のすべてが上限閾値以下であり、下限閾値以上である場合に、当該領域の形状が平坦であると判定する。検知部１４は、凹形状又は凸形状を含むと判定した領域を候補領域とし、候補領域の位置を示す位置情報を取得部１５に出力する。

取得部１５は、撮像画像記憶部１２に記憶されている画像情報から、候補領域を撮像することで得られた撮像画像を取得する。具体的には、取得部１５は、画像情報のうち、検知部１４から受け取った位置情報によって示される位置（領域）に対応する画像情報を抽出し、その画像情報に含まれる撮像画像を取得する。取得部１５は、取得した撮像画像を判定部１７に出力する。

参照情報ＤＢ１６は、対象路面の正常状態での形状を示す参照情報を記憶している。参照情報は、対象路面上の領域の位置（範囲）と、当該領域の正常状態での３次元形状と、当該領域の正常状態での撮像画像である参照画像と、を対応付けた情報である。参照情報は、例えば、対象路面のうち、正常状態で平坦でない非平坦領域の形状を示す。このような非平坦領域としては、既知の設備が設けられている領域が挙げられる。例えば、既知の設備として、対象路面に排水用の溝が設けられている場合、溝が設けられた領域は凹形状を有する。この場合、参照情報は、非平坦領域の位置（範囲）と、非平坦領域の正常状態での３次元形状と、非平坦領域の正常状態での撮像画像である参照画像と、を対応付けた情報である。なお、参照情報として、対象路面のうち、正常状態で平坦な平坦領域の形状を示す情報がさらに含まれてもよい。

判定部１７は、対象路面が凹形状又は凸形状の領域を含む場合に、当該領域を候補領域として候補領域が異常状態であるか否かを判定する。具体的には、判定部１７は、候補領域の正常状態での形状と候補領域の形状とを比較することによって候補領域が異常状態であるか否かを判定する。判定部１７は、例えば、参照情報ＤＢ１６から候補領域の正常状態を示す参照画像を取得し、参照画像と撮像画像とを比較することによって候補領域が異常状態であるか否かを判定する。例えば、判定部１７は、参照画像と撮像画像との類似度を算出し、類似度が所定の値よりも大きい場合に、正常状態であると判定し、類似度が所定の値以下である場合に異常状態であると判定してもよい。

判定部１７は、候補領域の正常状態での３次元形状と、検知部１４によって検知された候補領域の３次元形状と、を比較することによって候補領域が異常状態であるか否かを判定してもよい。例えば、判定部１７は、候補領域の正常状態での３次元形状と検知された候補領域の３次元形状との類似度を算出し、類似度が所定の値よりも大きい場合に、正常状態であると判定し、類似度が所定の値以下である場合に異常状態であると判定してもよい。

判定部１７は、候補領域の種別を識別し、識別された種別が除外対象の種別である除外種別である場合には、候補領域が正常状態であると判定してもよい。候補領域の種別は、凹形状又は凸形状となる原因を示す。このような種別として、路面損傷、支障物（デブリ）、及び水たまり等が挙げられる。このうち、路面走行に影響を与えないような種別は、除外種別として予め設定されている。除外種別としては、例えば、水たまりが挙げられる。

判定部１７は、距離情報に基づいて、候補領域の種別を識別する。具体的には、判定部１７は、候補領域の３次元形状を用いて候補領域の種別を識別する。例えば、各種別に対応する複数の３次元形状が予め設定されてあり、判定部１７は、候補領域の３次元形状と、設定されている３次元形状とを比較することで、候補領域の種別を識別する。判定部１７は、候補領域の３次元形状を用いた機械学習により、候補領域の種別を識別してもよい。

判定部１７は、撮像画像に基づいて、候補領域の種別を識別してもよい。具体的には、判定部１７は、候補領域の撮像画像を用いて候補領域の種別を識別してもよい。例えば、各種別に対応する複数の撮像画像が予め設定されてあり、判定部１７は、候補領域の撮像画像と、設定されている撮像画像とを比較することで、候補領域の種別を識別する。判定部１７は、候補領域の撮像画像を用いた機械学習により、候補領域の種別を識別してもよい。

判定部１７は、候補領域のうち、異常状態であると判定された領域を異常領域とし、正常状態であると判定された領域を正常領域として、判定結果を生成する。判定結果は、異常領域に関する情報と、正常領域に関する情報と、を含む。異常領域に関する情報は、当該領域の位置、種別、３次元形状、凹形状又は凸形状の大きさ、及び撮像画像等を含む。例えば、凸形状を有する異常領域の種別は、支障物に設定され、凹形状を有する異常領域の種別は、路面損傷に設定され得る。同様に、正常領域に関する情報は、当該領域の位置、種別、３次元形状、凹形状又は凸形状の大きさ、及び撮像画像等を含む。判定部１７は、検知部１４によって平坦な形状であると判定された領域を正常領域として、判定結果を生成してもよい。判定部１７は、判定結果を出力部１８に出力する。

出力部１８は、判定部１７による判定結果を検知結果ＤＢ１９に出力し、検知結果ＤＢ１９に判定結果を記憶させる。出力部１８は、通信装置５を介して管制センターに判定結果を出力してもよい。

検知結果ＤＢ１９は、判定結果を記憶する。なお、路面状態検知装置１０は、検知結果ＤＢ１９を備えていなくてもよく、検知結果ＤＢ１９は、路面状態検知装置１０の外部（管制センター）に設けられていてもよい。これにより、対象路面の検知対象エリア（監視範囲）における状態がデータベース化される。

なお、車両は、車両を統括制御するＥＣＵ（Electronic Control Unit）を備えている。車両が自動走行車両である場合、ＥＣＵは、車両の自動走行を制御する。ＥＣＵは、ＧＰＳ装置４によって生成された位置情報と、予め設定されている滑走路の地図情報（ウェイポイント）と、に基づいて、車両の走行を制御する。ＥＣＵは、車両の状態を、通信装置５を介して管制センターに通知する。車両の状態としては、例えば、バッテリーの残量、燃料の残量、及びその他の車載機器の状態が挙げられる。

管制センターは、対象路面の地図情報を有する。管制センターは、地図情報に異常領域の位置情報を追加する。管制センターは、路面状態検知システム１が搭載されている車両を遠隔で監視する。路面状態検知システム１が搭載されている車両に、走行に支障をきたす不慮の故障（タイヤのパンク等）が発生した場合に、管制センターは、車両を強制的に停止させるための非常停止指令を車両に送信する。自動走行車両に路面状態検知システム１が搭載されている場合、自動走行機能が損なわれていないのであれば、管制センターは、車両を強制的に帰還させる強制帰還指令を車両に送信する。

次に、路面状態検知システム１が搭載された車両による走行例を説明する。図５は、図１の路面状態検知システムが搭載された車両による走行例を示す図である。図５に示される例では、対象路面Ｒは滑走路であり、車両Ｖは自動走行車両である。車両Ｖは、電気自動車であり、非接触充電によって充電され得る。車両Ｖには、受電装置が設けられている。

車両Ｖには、路面状態検知システム１が搭載されている。車両Ｖには、複数のウェイポイントＷＰの位置情報（緯度及び経度）が予め設定されている。複数のウェイポイントＷＰは、車両Ｖが通過する通過点であり、車両Ｖの走行経路ＴＲを規定する。複数のウェイポイントＷＰのそれぞれには、車両Ｖが走行する順番にウェイポイント番号が割り当てられている。複数のウェイポイントＷＰは、対象路面Ｒの検知対象エリアが漏れなく検知されるように設定されている。車両ＶのＥＣＵは、１番目のウェイポイントＷＰから順に、ウェイポイントＷＰに向かって車両Ｖが走行するように制御する。

車両Ｖは、路面状態検知処理を行っていない場合、駐車エリアＰＡに停止している。駐車エリアＰＡには、非接触充電を行うための送電装置が設置されている。例えば、管制センターから路面状態検知処理を行うための検知指令を受信することにより、車両Ｖは自動走行を開始する。車両Ｖは、予め設定された時刻に自動走行を開始してもよい。このとき、ＥＣＵは、路面状態検知システム１を動作させ、路面状態検知システム１に後述の路面状態検知方法を実施させる。車両Ｖは、走行経路ＴＲを略一定の速度（例えば、時速６０ｋｍ程度）で走行する。車両Ｖは、走行経路ＴＲを走行し終えると、駐車エリアＰＡに戻って充電を行う。このとき、ＥＣＵは、路面状態検知システム１の動作を停止する。

次に、路面状態検知システム１が行う路面状態検知方法について説明する。図６は、路面状態検知装置が行う路面状態検知方法の一例を示すフローチャートである。図６に示される一連の処理は、例えば、車両Ｖ（図５参照）が路面状態検知処理を実施している間、一定の時間（走行距離）ごとに実施される。

まず、対象路面Ｒ（走行経路ＴＲ）上の各計測点で、距離センサ２が距離を計測するとともに、カメラ３が対象路面Ｒを撮像する。このとき、ＧＰＳ装置４は、車両Ｖの位置情報を生成する。そして、距離センサ２は、計測した距離を示す情報を路面状態検知装置１０に送信し、カメラ３は、撮像画像を路面状態検知装置１０に送信し、ＧＰＳ装置４は、位置情報を路面状態検知装置１０に送信する。

路面状態検知装置１０は、距離センサ２によって計測された各計測点の距離と、ＧＰＳ装置４によって検出された各計測点の位置と、を対応付けることによって距離情報を生成し、距離情報記憶部１１に距離情報を順に記憶する。同様に、路面状態検知装置１０は、カメラ３によって生成された各計測点の撮像画像と、ＧＰＳ装置４によって検出された各計測点の位置と、を対応付けることによって画像情報を生成し、撮像画像記憶部１２に画像情報を順に記憶する。

そして、取得部１３は、距離情報記憶部１１に記憶されている距離情報を走行経路に沿って順に取得する（ステップＳ１１）。そして、取得部１３は、取得した距離情報を検知部１４に出力する。続いて、検知部１４は、距離情報に基づいて、対象路面の形状を検知する（ステップＳ１２）。具体的には、検知部１４は、走行経路に沿って所定の距離ごとに対象路面を区分した領域の３次元形状を検知する。

続いて、検知部１４は、領域の形状が凹形状又は凸形状を含むか、平坦な形状であるか、を判定する（ステップＳ１３）。領域の形状が平坦な形状であると判定された場合（ステップＳ１３；ＮＯ）、当該領域は正常領域であるので、当該領域について、路面状態検知方法の一連の処理が終了する。一方、ステップＳ１３において、領域の形状が凹形状又は凸形状を含むと判定された場合（ステップＳ１３；ＹＥＳ）、検知部１４は、当該領域を候補領域とし、候補領域の位置を示す位置情報を取得部１５に出力する。そして、取得部１５は、撮像画像記憶部１２に記憶されている画像情報から、候補領域を撮像することで得られた撮像画像を取得する（ステップＳ１４）。そして、取得部１５は、取得した撮像画像を判定部１７に出力する。

続いて、判定部１７は、候補領域の正常状態での形状と候補領域の形状とを比較することによって、候補領域が正常状態であるか異常状態であるかを判定する（ステップＳ１５）。具体的には、判定部１７は、参照情報ＤＢ１６から候補領域の正常状態を示す参照画像を取得し、参照画像と撮像画像とを比較することによって、候補領域が正常状態であるか異常状態であるかを判定する。候補領域が正常状態であると判定された場合（ステップＳ１５；ＹＥＳ）、当該候補領域について、路面状態検知方法の一連の処理が終了する。

一方、ステップＳ１５において、候補領域が異常状態であると判定された場合（ステップＳ１５；ＮＯ）、判定部１７は、候補領域の種別を識別し、識別された種別が除外種別であるか否かを判定する（ステップＳ１６）。判定部１７は、例えば、距離情報及び撮像画像に基づいて、候補領域の種別を識別する。候補領域の種別が除外種別であると判定された場合（ステップＳ１６；ＹＥＳ）、当該候補領域は正常状態であると判定され、当該候補領域について、路面状態検知方法の一連の処理が終了する。一方、ステップＳ１６において、候補領域の種別が除外種別でないと判定された場合（ステップＳ１６；ＮＯ）、判定部１７は、候補領域を異常領域として、判定結果を生成し、判定結果を出力部１８に出力する。そして、出力部１８は、判定結果を検知結果ＤＢ１９又は管制センターに出力し（ステップＳ１７）、当該候補領域について、路面状態検知方法の一連の処理が終了する。

以上説明したように、路面状態検知システム１及び路面状態検知装置１０では、対象路面上の各計測点と距離センサ２との距離を示す距離情報に基づいて、対象路面の形状が検知される。対象路面が凹形状又は凸形状の領域を含む場合に、当該領域（候補領域）の正常状態での形状に基づいて、当該候補領域が異常状態であるか否かが判定され、判定結果が出力される。具体的には、対象路面が凹形状又は凸形状の領域を含む場合に、候補領域の正常状態を示す参照画像と候補領域の撮像画像とを比較することによって、候補領域が異常状態であるか否かが判定される。このため、例えば、正常状態の候補領域が凹形状又は凸形状を有している場合に、当該候補領域が異常状態であると判定される可能性を低減することができる。その結果、路面状態の検知精度を向上させることが可能となる。

候補領域が凸形状又は凹形状となっている原因が、例えば路面走行に影響を与えないような種別（落ち葉、及び水たまり等）である場合には、当該候補領域は正常状態とみなされ得る。このように、路面走行に影響を与えない種別が除外種別として予め定められる。そして、判定部１７は、候補領域の種別を識別し、候補領域の種別が除外種別である場合には、候補領域が正常状態であると判定する。これにより、異常状態の過検知を抑制することができる。その結果、路面状態の検知精度を向上させることが可能となる。

出力部１８は、候補領域が異常状態であると判定された場合に、候補領域を異常領域として異常領域の位置情報を出力する。この場合、異常領域の位置を特定することができる。これにより、例えば、異常領域を管制センターに通知することができ、路面の修復及び支障物の除去といった保守作業を効率よく行うことが可能となる。例えば、他の作業車両（落下物を除去する作業車両等）と連携することにより、効率的な維持管理が可能となる。

滑走路では、安全性の観点から、支障物の除去、及び路面損傷の修復が望まれている。このため、滑走路を対象路面とすることで、滑走路の路面状態の検知精度を向上させることができ、航空機等の飛行体の安全性を高めることが可能となる。

路面状態検知システム１は、車両に設けられている。このため、車両が対象路面を走行しながら、対象路面と距離センサ２との距離が計測される。これにより、車両の直下に位置する路面をリアルタイムで計測することができ、距離情報の生成を容易化することが可能となる。

従来、保守車両を運転する運転者が目視により、路面上の落下物、及び路面損傷を確認しているので、路面の異常を見落とす可能性がある。また、目視確認であるので、車両の走行速度は、時速１５～２０ｋｍ程度である。さらに、夜間及び悪天候時には、視界が悪いので、路面の異常を見落とす可能性が高まる上に、走行速度も低下する。このように、運転者の負担が大きい。一方、路面状態検知システム１及び路面状態検知装置１０では、運転者が路面を確認する必要がないので、運転者の負担を軽減することができる。さらに、路面状態検知システム１が無人車両に搭載される場合には、省人化が可能となる。路面状態を確認するためのセンサ等を地上に設置することも考えられるが、センサ等が踏み潰されることにより損傷するおそれがある。これに対し、路面状態検知システム１は車両に搭載されるので、損傷の可能性を低減することができる。

距離センサ２として、ラインスキャンセンサが用いられる場合には、昼夜間及び天候に関わらず計測性能を確保することができる。距離センサ２の走査周期を短くすることにより、計測速度が上がるので、車両の走行速度を上げても、所望の大きさの支障物及び損傷を検知することができる。これにより、路面状態検知処理の作業効率を向上させることができ、対象路面の使用効率を向上させることが可能となる。

以上、本開示の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されない。

例えば、路面状態検知システム１のすべての構成要素が車両に搭載されていなくてもよい。距離センサ２、カメラ３、ＧＰＳ装置４、及び通信装置５が車両に搭載されていればよく、路面状態検知装置１０は、車両の外部に設けられていてもよい。路面状態検知装置１０は、管制センターに設けられてもよい。

判定部１７は、候補領域の種別が除外種別であるか否かを判定しなくてもよい。また、判定部１７が、候補領域の正常状態での３次元形状と、検知部１４によって検知された候補領域の３次元形状と、を比較することによって候補領域が異常状態であるか否かを判定する場合には、路面状態検知装置１０は、撮像画像記憶部１２、及び取得部１５を備えていなくてもよく、路面状態検知システム１は、カメラ３を備えていなくてもよい。

路面状態検知システム１を搭載した車両が、予め正常状態の対象路面の状態を検知することで、路面状態検知装置１０は、参照情報を取得し、取得した参照情報を参照情報ＤＢ１６に記憶してもよい。

１ 路面状態検知システム
２ 距離センサ
３ カメラ
４ ＧＰＳ装置
５ 通信装置
１０ 路面状態検知装置
１１ 距離情報記憶部
１２ 撮像画像記憶部
１３ 取得部
１４ 検知部
１５ 取得部
１６ 参照情報ＤＢ
１７ 判定部
１８ 出力部
１９ 検知結果ＤＢ
Ｒ 対象路面
Ｖ 車両

Claims (6)

1. 検知対象である対象路面の状態を検知する路面状態検知装置であって、
   前記対象路面上の各計測点と計測装置との距離を示す距離情報を取得する第１取得部と、
   前記距離情報に基づいて、前記対象路面の形状を検知する検知部と、
   前記対象路面が凹形状又は凸形状の領域を含む場合に、前記領域が異常状態であるか否かを判定する判定部と、
   前記判定部による判定結果を出力する出力部と、
   を備え、
   前記判定部は、前記領域の正常状態での形状に基づいて、前記領域が異常状態であるか否かを判定し、前記領域が異常状態であると判定された場合に、前記距離情報に基づいて、前記領域が凹形状又は凸形状となる原因を示す種別を識別し、識別された種別が予め定められた除外対象の種別である場合には、前記領域が正常状態であると判定する、路面状態検知装置。
2. 前記領域を撮像することで得られた撮像画像を取得する第２取得部をさらに備え、
   前記判定部は、前記領域の正常状態を示す参照画像と前記撮像画像とを比較することによって前記領域が異常状態であるか否かを判定する、請求項１に記載の路面状態検知装置。
3. 前記出力部は、前記領域が異常状態であると判定された場合に、前記領域の位置情報を出力する、請求項１又は請求項２に記載の路面状態検知装置。
4. 前記対象路面は、滑走路である、請求項１～請求項３のいずれか一項に記載の路面状態検知装置。
5. 請求項１～請求項４のいずれか一項に記載の路面状態検知装置と、
   前記距離を計測する計測装置と、
   を備える、路面状態検知システム。
6. 前記計測装置は、車両に設けられる、請求項５に記載の路面状態検知システム。

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