JP7241948B2 - 路面性状調査システム、路面性状調査装置、及び路面性状調査方法 - Google Patents
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Description
例えば、特許文献1に記載の路面状態管理装置においては、走行する車両から路面画像と前方画像とを撮影し、路面画像を解析して走行距離で定まる区間ごとにひび割れ率、ひび割れの延長距離及びひび割れの本数を検出していた。
車両に搭載されて当該車両が走行する道路面の高さを光切断法により検出対象のひび割れの検出精度に応じた間隔で計測して、前記車両に固定された座標系での前記道路面の各地点の高さを含む路面計測データを出力する路面計測手段と、
前記路面計測手段による前記高さの計測と対応する期間に前記車両の地理的位置及び姿勢を計測して、当該計測の結果を含む車両計測データを出力する車両計測手段と、
前記車両計測データに基づいて、前記光切断法により前記間隔の各タイミングで行われた計測それぞれの基準範囲を示す計測測線の地理的三次元位置を求め、前記路面計測データに含まれる各地点の前記高さをその計測のタイミングの前記計測測線上の対応する地理的三次元位置に加算することで前記道路面の前記各地点の地理的三次元位置を特定する位置特定手段と、
前記路面計測データに含まれる前記高さに基づいて前記各地点の中から前記ひび割れが生じているひび割れ地点を検出するひび割れ検出手段と、
前記ひび割れ地点の地理的三次元位置を示す三次元ひび割れ図を生成する三次元ひび割れ図生成手段と、
を備えることを特徴とする路面性状調査システムである。
図1は、本実施形態の路面性状調査システム1における路面計測について説明する図である。
路面性状調査システム1は、上記の計測装置100と、本実施形態の路面性状調査装置として計測データを処理する処理装置200とを含む。
照射部111は、発光部1111と、走査部1112とを有する。発光部1111は、レーザ光を生成して出射する。走査部1112は、発光部1111から出射されるレーザ光を走査させて、走査方向について広がる幕状の範囲に光を出力する。走査範囲は、車両Wが道路(車線)に沿って走行している場合に、計測対象である道路(車線)の幅方向(横断方向。すなわち、鉛直方向及び車両Wの走行方向のいずれにも垂直な方向)について全幅又はこれに準じる範囲とされてよい。検出間隔は、検出精度に応じた間隔に定められる。幅方向(走査方向)に沿っての計測の位置間隔は、検出対象のひび割れの幅の下限値以下である必要があり、例えば、1mmである。また、車両Wの走行方向(道路の延在方向)についての計測の位置間隔は、撮影部112の撮影間隔と車両Wの走行速度との組合せにより定まる。
て、本実施形態の位置特定手段、ひび割れ検出手段及び三次元ひび割れ図生成手段として、計測装置100から受信した計測データの解析処理及び表示画像の生成処理を行う。解析処理には、後述のように道路面のひび割れ地点の検出、ひび割れ地点の地理的三次元位置の特定、及びひび割れ地点のグループごとの特性値の算出などが含まれる。
は、制御部210のCPUに作業用のメモリ空間を提供する。
なお、路面性状調査システム1は、記憶部220とはさらに異なるデータベース装置などを処理装置200の外に含んでいてもよい。あるいは、HDDなどが計測装置100に直接外付けで取り付けられて計測データがリアルタイムでこのHDDに書き込まれてもよい。計測終了後にHDDが計測装置100から取り外され、持ち運ばれて処理装置200に取り付けられて、記憶部220として動作してもよい。
図3(a)には、各計測部の動作の一覧を示している。
衛星測位部121による測位動作と姿勢計測部122による計測動作とが本発明の路面性状調査方法における車両計測ステップを構成する。
上述のように、同期信号出力部140からは、同期信号Tkが3mの移動ごとに出力されて、路面計測部110、車両計測部120及び周囲計測部130へ入力される。路面計測部110及び車両計測部120は、それぞれ同期信号Tkが入力されたタイミングで各々計数している同期日時t1(Tk)、t2(Tk)を取得する。
また変換関数は、計測データを所定時間(例えば1時間)ごとに分割した区間ごとに算出され、区間ごとに用いられてもよい。計測時の温度変化が大きな場合に有用である。
算出された変換関数に路面計測部110の路面計測データに付されている計測日時を代入することで、衛星測位に基づく正確な日時t2を基準とした全ての路面計測のタイミングが特定される。日時t3、t4が日時t2と異なる場合には、これらについても同じ手順で日時t3から日時t2への変換関数及び日時t4から日時t2への変換関数が算出されて、いずれも日時t2を基準とした計測タイミングが特定される。
これらのように計測タイミングの正確な日時を特定する処理は、特に限定するものではないが、計測データを計測装置100から取得した処理装置200により行われればよい。すなわち、制御部210は、計測装置100の通信部170と処理装置200の通信部230との間での通信を利用して、路面計測データを取得する路面計測データ取得手段としても動作し、また、車両計測データを取得する車両計測データ取得手段としても動作し、周囲計測データを取得する周囲計測データ取得手段としても動作する。
図4は、路面高さの計測について説明する図である。
図4(a)に示すように、各測位日時における車両Wの基準位置P(t2(i))が取得されている。ここでは、i=0~2についての各基準位置が示されている。基準位置Pは、衛星測位部121の位置であってよく、すなわち、衛星測位の結果がそのまま用いられてよい。
また、移動平均の代わりに低域通過フィルタ(LPF)などを適用して全体の変化傾向を反映した値を本来の路面高として取得し、背景データとして利用してもよい。また、ウェーブレット解析を利用して対象とするひび割れ以外の空間周波数に応じた変化を除去することとしてもよい。
モルフォロジー変換後の画像に対し、さらに細線化処理が施される。
分岐点は、例えば、細線化処理後の細線化画像において複数通りの分岐点パターンのいずれかに一致する画素に対応する位置として検出される。分岐点パターンは、8個の近傍画素のうち3個以上と中心画素とが線の画素でありそれ以外の画素を線の画素ではないことを表す3×3画素のパターンとすることができる。分岐点での分割は、細線化画像において分岐点にて分岐している3以上の線の組のうちの分岐点にてなす角が最も大きな組以外を別の線として分割する処理とすればよい。
このひび割れ検出出力制御処理は、例えば、車両Wを走らせて路面計測部110、車両計測部120及び周囲計測部130による計測が行われた後などに、計測装置100の計測データに処理装置200からアクセスが可能になった状況でユーザによる所定の入力操作などにより実行される。
なお、上記のように移動平均などを減算することによりわだちや傾斜などの影響を除去する場合には、ステップS104、S105の処理は、判別対象の計測地点ごとに続けて繰り返し行われてもよい。
ステップS104~S107の処理が本発明の路面性状調査方法におけるひび割れ検出ステップを構成する。
基準状態での路面計測部110及び周囲計測部130の相対位置(計測基準位置からの相対位置及び道路からの高さ)、並びに初期姿勢(計測開始時点の車両Wの姿勢)は、予め記憶部220に記憶されている。
絶対位置特定処理が開始されると、位置特定手段(制御部210)は、路面計測データ、車両計測データ及び周囲計測データを参照してステップS201~S209の処理を行う。
位置特定手段は、同期日時t2(Tk)と同期日時t1(Tk)とを用いて、日時t1から日時t2への変換関数を算出する(ステップS201)。位置特定手段は、この変換関数を路面の計測日時t1(j)にそれぞれ適用して絶対日時に変換する(ステップS202)。
ステップS201~S206の処理が、本発明の路面性状調査方法における位置特定ステップを構成する。
なお、周囲計測データの全体に対してステップS207~S209の各処理を実行する代わりに、計測データを所定時間ごとに分割した区間に対するステップS207~S209の処理を区間数だけ繰り返し行ってもよい。
ここでは、表示ウインドウ内の表示画像D1には、三次元道路データ221に含まれる各計測地点(道路の路面を含む)及び路面計測データに含まれる各計測地点(ひび割れ検出地点を含む)をある指定された視点位置(地理的三次元位置)から見た空間分布(中心投影画像)が白点で表示される。この表示画像は3Dビューと呼ばれる。視点位置、視線方向や視野角は、例えば、ポインティングデバイスなどによる入力操作を介して(GUI(Graphical User Interface)を介して)インタラクティブに指定、調整可能であってもよい。視線方向や視野角(ズーム率)は、仮想的なカメラを設定してその撮影面の向きや焦点距離(投影面サイズ、例えば、フルサイズやAPS-Cなど、が変更可能であってもよい)などにより指定可能とされてもよい。すなわち、表示画像D1は、この仮想的なカメラの撮影面に投影された投影画像である。
本発明は、上記実施の形態に限られるものではなく、様々な変更が可能である。
例えば、道路面におけるひび割れによる深さの変化構造は、空間周波数に基づく解析処理では、種々の実際の路面形状に対してうまく適用しきれない場合があり得る。そこで、路面性状調査システム1では、ひび割れ形状に伴う深さ分布の空間構造を機械学習させて、路面計測データの入力に対して当該路面計測データの各計測地点がひび割れ地点であるか否かを二値出力する学習済モデルを生成し、計測データを学習済モデルに入力することによってひび割れを検出することとしてもよい。
された画像データとして保持されていてもよい。これらの処理の際に、細かい凹凸が除去されて道路の表面形状などが三次元モデル化されてもよい。
であってもよい。
また、上記実施の形態では、路面計測部110が3mごとの同期信号あるいは所定時間ごとの同期信号を時間間隔aでの計測の開始契機とするトリガ信号としても用いる例を示したが、同期制御の手法はこれに限られない。同期信号出力部140が3mごとの同期信号に加えて路面計測部110のみに対する2mmごとのトリガ信号を出力し、路面計測部110が時間間隔aでの計測をせずにトリガ信号ごとに計測してもよい。また、計時部123も随時絶対日時に調時することによって同期信号出力部140を省略するなど、公知の種々の手法を用いることができる。
このように、道路面の計測位置を車両計測データにより正確に位置合わせして得られた地理的三次元位置により、ひび割れ地点の空間分布が正確に表される三次元ひび割れ図を生成することで、ユーザに対して道路面におけるひび割れ位置、その形状や深さなどの情報を従来よりも正確に示すことができる。したがって、この路面性状調査システム1では、道路面の三次元的な性状をユーザがより精度よく詳細に把握可能な情報を生成することができる。また、このような情報を時系列的に複数回取得した場合に、容易に同一位置における性状の変化をユーザが正確に知得することができる。
ひび割れ深さを全てのひび割れ地点について表示するのではなく、ひび割れグループの最大値として集約表示することで、この路面性状調査システム1では、より簡潔に集約された情報により、ユーザがひび割れの進行状況や進行の規模をより精度よく詳細に知得することができる。
このように、取得した路面計測データに含まれる道路面の計測位置を、取得した車両計測データにより正確に位置合わせして得られた地理的三次元位置により、ひび割れ地点の空間分布が正確に表される三次元ひび割れ図を生成することで、ユーザに対して道路面のひび割れ位置、その形状や深さなどの情報を従来よりも正確に示すことができる。したがって、この処理装置200では、道路面の三次元的な性状をユーザがより精度よく詳細に把握可能な情報を生成することができる。
このように、路面計測データに含まれる道路面の計測位置を、車両計測データにより正確に位置合わせして得られた地理的三次元位置により、ひび割れ地点の空間分布が正確に表される三次元ひび割れ図を生成することで、ユーザに対して道路面のひび割れ位置、その形状や深さなどの情報を従来よりも正確に示すことができる。したがって、この路面性状調査方法によれば、道路面の三次元的な性状をユーザがより精度よく詳細に把握可能な情報を生成することができる。
100 計測装置
110 路面計測部
111 照射部
1111 発光部
1112 走査部
112 撮影部
113 計時部
120 車両計測部
121 衛星測位部
122 姿勢計測部
1221 加速度センサ
1222 ジャイロセンサ
123 計時部
130 周囲計測部
131 レーザスキャナ
140 同期信号出力部
150 制御部
160 記憶部
170 通信部
200 処理装置
210 制御部
220 記憶部
221 三次元道路データ
222 プログラム
230 通信部
240 入出力部
241 表示部
242 操作受付部
L 計測測線
M1 カーソル
P 基準位置
U1 吹き出し表示
W 車両
Claims (7)
- 車両に搭載されて当該車両が走行する道路面の高さを光切断法により検出対象のひび割れの検出精度に応じた間隔で計測して、前記車両に固定された座標系での前記道路面の各地点の高さを含む路面計測データを出力する路面計測手段と、
前記路面計測手段による前記高さの計測と対応する期間に前記車両の地理的位置及び姿勢を計測して、当該計測の結果を含む車両計測データを出力する車両計測手段と、
前記車両計測データに基づいて、前記光切断法により前記間隔の各タイミングで行われた計測それぞれの基準範囲を示す計測測線の地理的三次元位置を求め、前記路面計測データに含まれる各地点の前記高さをその計測のタイミングの前記計測測線上の対応する地理的三次元位置に加算することで前記道路面の前記各地点の地理的三次元位置を特定する位置特定手段と、
前記路面計測データに含まれる前記高さに基づいて前記各地点の中から前記ひび割れが生じているひび割れ地点を検出するひび割れ検出手段と、
前記ひび割れ地点の地理的三次元位置を示す三次元ひび割れ図を生成する三次元ひび割れ図生成手段と、
を備えることを特徴とする路面性状調査システム。 - 前記位置特定手段は、前記車両計測データから、前記車両の基準位置と前記タイミングにおける前記道路面の計測位置との相対関係と、前記タイミングにおける前記車両の姿勢とを考慮して、前記計測測線の地理的三次元位置を求めることを特徴とする請求項1記載の路面性状調査システム。
- 前記三次元ひび割れ図生成手段は、指定された地理的三次元位置から見た前記ひび割れ地点の空間分布を示す表示画像を前記三次元ひび割れ図として生成することを特徴とする請求項1又は2記載の路面性状調査システム。
- 前記路面計測手段による計測範囲の周囲の形状を含む三次元道路データを記憶する記憶手段を備え、
前記三次元ひび割れ図生成手段は、前記三次元道路データにより前記周囲の空間分布を表す前記三次元ひび割れ図を生成することを特徴とする請求項1~3のいずれか一項に記載の路面性状調査システム。 - 前記三次元ひび割れ図生成手段は、前記ひび割れ地点の前記ひび割れの深さをそれぞれ示す前記三次元ひび割れ図を生成することを特徴とする請求項1~4のいずれか一項に記載の路面性状調査システム。
- 車両に搭載されて当該車両が走行する道路面の高さを光切断法により検出対象のひび割れの検出精度に応じた間隔で計測して、前記車両に固定された座標系での前記道路面の各地点の高さを含む路面計測データを出力する路面計測手段から前記路面計測データを取得する路面計測データ取得手段と、
前記路面計測手段による前記高さの計測と対応する期間に前記車両の地理的位置及び姿勢を計測して、当該計測の結果を含む車両計測データを出力する車両計測手段から前記車両計測データを取得する車両計測データ取得手段と、
前記車両計測データに基づいて、前記光切断法により前記間隔の各タイミングで行われた計測それぞれの基準範囲を示す計測測線の地理的三次元位置を求め、前記路面計測データに含まれる各地点の前記高さをその計測のタイミングの前記計測測線上の対応する地理的三次元位置に加算することで前記道路面の前記各地点の地理的三次元位置を特定する位置特定手段と、
前記路面計測データに含まれる前記高さに基づいて前記各地点の中から前記ひび割れが生じているひび割れ地点を検出するひび割れ検出手段と、
前記ひび割れ地点の地理的三次元位置を示す三次元ひび割れ図を生成する三次元ひび割れ図生成手段と、
を備えることを特徴とする路面性状調査装置。 - 走行する車両から道路面の高さを光切断法により検出対象のひび割れの検出精度に応じた間隔で計測して、前記車両に固定された座標系での前記道路面の各地点の高さを含む路面計測データを出力する路面計測ステップ、
前記路面計測ステップにおける前記高さの計測と対応する期間に前記車両の地理的位置及び姿勢を計測して、当該計測の結果を含む車両計測データを出力する車両計測ステップ、
前記車両計測データに基づいて、前記光切断法により前記間隔の各タイミングで行われた計測それぞれの基準範囲を示す計測測線の地理的三次元位置を求め、前記路面計測データに含まれる各地点の前記高さをその計測のタイミングの前記計測測線上の対応する地理的三次元位置に加算することで前記道路面の前記各地点の地理的三次元位置を特定する位置特定ステップ、
前記路面計測データに含まれる前記高さに基づいて前記各地点の中から前記ひび割れが生じているひび割れ地点を検出するひび割れ検出ステップ、
前記ひび割れ地点の地理的三次元位置を示す三次元ひび割れ図を生成する三次元ひび割れ図生成ステップ、
を含むことを特徴とする路面性状調査方法。
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